JP5263357B2

JP5263357B2 - Ｌｅｄランプ

Info

Publication number: JP5263357B2
Application number: JP2011185496A
Authority: JP
Inventors: 雅彦平田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: JP2013048026A

Description

本発明、遠心ファンの送風装置を備えるＬＥＤランプに関する。

近年、白熱電球に代わる照明装置としてＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）電球が種々開発されている。これらのＬＥＤ電球には、複数のＬＥＤが使用されているため、発熱量が多い。そのため、ＬＥＤによる発熱を効率よく放熱することが強く求められている。

特許文献１には、ＬＥＤ電球の内部に冷却ファンを取り付けて強制的に放熱することにより、放熱効率を向上するＬＥＤ電球が記載されている。

しかし、上記特許文献１記載のＬＥＤ電球では、内部に空冷ファンを実装する際、点灯回路、ファン用のモータ及びこのモータの駆動回路のそれぞれを収納するための空間が必要となるため、小型化に適さない。

特許文献２には、発光体としてＬＥＤを用い冷却効率を確保しつつ小型化に対応することができる電球形ランプが記載されている。特許文献２記載の電球形ランプは、一主面に発光素子を備えた基板と、一端側が基板の他主面に密着され、内部に収納部を備えた放熱体と、この放熱体の収納部に収納された空冷手段と、基板を覆って放熱体の一端側に取り付けられたグローブと、放熱体の他端側に設けられた口金と、放熱体と口金との間に収納され、発光素子を点灯させる点灯回路と、基板に設けられ、空冷手段を駆動させる駆動回路とを備える。

図１２は、特許文献２記載の電球形ランプの外観図である。

図１２に示すように、電球形ランプ１０は、略球状に形成された光拡散性を有するガラスからなるグローブ１１と、本体ケース１２と、口金１３とを備える。

本体ケース１２は、全周に形成された吸気口１４と、吸気口１４より上方で全周に形成された排気口１５と、を有する。本体ケース１２内部には、ＬＥＤ基板部を放熱する放熱体、放熱体をファンにより冷却する空冷手段（いずれも図示略す）が収納されている。

吸気口１４は、空冷手段（図示略す）によって本体ケース１２内へと外気を取り込む。吸気口１４は、本体ケース１２の軸方向に沿う長孔状で、かつ、本体ケース１２の周方向に略等間隔に離間されて形成されている。

排気口１５は、本体ケース１２内へと取り込まれた空気を外部に排気する。排気口１５は、本体ケース１２の周方向に略等間隔に離間されて形成されている。

図１２に示すように、電球形ランプ１０は、吸気口１４と排気口１５とが、本体ケース１２の周りに、上下に並んで環状に設けられている。

以上の構成により、電球形ランプ１０は、本体ケース１２下方の吸気口１４から略水平方向に外気を取り込み、本体ケース１２内部で上方に風向きを変えた後、本体ケース１２上方の排気口１５から略水平方向に排気する。このため、電球形ランプ１０は、高さ方向で吸排気の位置は異なるものの、吸気口１４と排気口１５とは近接している。

特開２００７−２６５８９２号公報特開２０１０−１０８７７４号公報

しかしながら、特許文献２記載の電球形ランプは、吸気口１４と排気口１５とが近接して上下の位置に配置されているため、排気口１５から排気された暖かい空気が、吸気口１４から吸気されてしまう欠点がある。このため、ファンなどの冷却手段の放熱効果が低下してしまう課題がある。また、ファンなどの冷却手段の放熱効果を上げようとファンの回転数を上げてしまうと騒音の発生が大きくなるとともに、上述した排気口１５から排気された暖かい空気が、吸気口１４から吸気されてしまう欠点がさらに大きくなってしまう課題がある。

本発明の目的は、上下の位置に配置されている吸気口と排気口をより離して配置し吸排気方向を分けることで、常に冷たい空気を吸気して冷却に利用し、また空気の流れを効果的に使用することができ、ファンなどの冷却手段の放熱効果を高めることができるＬＥＤランプを提供することである。

本発明のＬＥＤランプは、ＬＥＤと、ＬＥＤに熱接続するヒートシンクと、ヒートシンクを挟んでＬＥＤとは反対の側に設けられ、ヒートシンク側に開口部を有するケースと、ヒートシンクのケース側に設けられ、ヒートシンクに送風するファンブレードを備えた遠心ファン装置と、ケースに設けられた第１の吸気口と、第１の吸気口が形成されたケース内の第１の空間と遠心ファン装置との間に設けられ、第１の空間と遠心ファン装置とを互いに連通させる通気口を有するフレームと、フレームとヒートシンクとの間の第２の空間内に、ファンブレードの上端とヒートシンクとの間に設けられた排気口と、を備え、遠心ファン装置のファンブレードの遠心方向先端部分は、遠心ファン装置の軸方向において前記フレームと重なり合い、遠心ファン装置の中心から排気口の方向に向かって傾斜のあるリングを前記ファンブレードに設け、ファンブレードの軸方向及び遠心方向において、リングはファンブレードの外側端部から内側に配置され、遠心ファン装置は、フレームに宙吊りで保持され、第２の空間内であって、ヒートシンクの中央部に第２の吸気口が形成された構成を採る。

本発明によれば、フレームで上下方向において吸排気を分け、ファンブレードの上端より下方に設けられた排気口に排気されるので、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、ファン装置の放熱効果を格段に高めることができる。また、送風ファンとして遠心ファン装置を使用することにより、ファンブレード真上に設けられた通気口から吸い込み斜め下へ流す風の流れを効果的に発生させ、スムーズに風を流すことで冷却効果を向上させることができる。

また、遠心ファン装置のファンブレードの回転軸方向に上下に仕切るフレームを設けて吸排気を分けるので、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、ファンの放熱効果を格段に高めることができる。

本発明の実施の形態１に係る照明装置の外観図本発明の実施の形態１に係る照明装置の斜視図本発明の実施の形態１に係る照明装置の分解斜視図本発明の実施の形態１に係る照明装置の分解斜視図本発明の実施の形態１に係る照明装置の断面図本発明の実施の形態１に係る照明装置のヒートシンクの詳細な構成を示す斜視図本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置とヒートシンクの断面図本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置のファン特性を示す特性図本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置のファンブレードの構成図本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置の風の流れを示す図本発明の実施の形態２に係る照明装置の送風装置の風の流れを示す図従来の電球形ランプの外観図

請求項１に記載の発明は、ＬＥＤと、ＬＥＤに熱接続するヒートシンクと、ヒートシンクを挟んでＬＥＤとは反対の側に設けられ、ヒートシンク側に開口部を有するケースと、ヒートシンクのケース側に設けられ、ヒートシンクに送風するファンブレードを備えた遠心ファン装置と、ケースに設けられた第１の吸気口と、第１の吸気口が形成されたケース内の第１の空間と遠心ファン装置との間に設けられ、第１の空間と遠心ファン装置とを互いに連通させる通気口を有するフレームと、フレームとヒートシンクとの間の第２の空間内に、ファンブレードの上端とヒートシンクとの間に設けられた排気口と、を備え、遠心ファン装置のファンブレードの遠心方向先端部分は、遠心ファン装置の軸方向において前記フレームと重なり合い、遠心ファン装置の中心から排気口の方向に向かって傾斜のあるリングを前記ファンブレードに設け、ファンブレードの軸方向及び遠心方向において、リ
ングはファンブレードの外側端部から内側に配置され、遠心ファン装置は、フレームに宙吊りで保持され、第２の空間内であって、ヒートシンクの中央部に第２の吸気口が形成されたことを特徴とする電球型ＬＥＤランプであって、フレームで上下方向において吸排気を分け、ファンブレードの上端より下方に設けられた排気口に排気されるので、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、ファン装置の放熱効果を格段に高めることができる。また、送風ファンとして遠心ファン装置を使用することにより、ファンブレード真上に設けられた通気口から吸い込み斜め下へ流す風の流れを効果的に発生させ、スムーズに風を流すことで冷却効果を向上させることができる。

また、遠心ファンブレードのフィン形状に傾斜リングを設けて最適化することで暖かい空気を効果的に排気することができ、送風装置の放熱効果をさらに高めることができる。

また、ファン装置とヒートシンクとの間に全面空隙をつくることができ、ヒートシンクを冷却させる空気の流れが良くなるとともに、ヒートシンクと冷却空気の接触面積を増やすことができる。また、ファン装置のモータで発生する熱が直接ヒートシンクに伝わるのを防ぐことができ、それによりヒートシンクの温度上昇を防ぐことができる。さらに、この吊り下げる構造によりＬＥＤが発する熱がモータの軸受へ伝わり難く、軸受へのダメージを防ぐことができる。

また、ファン装置がその回転軸上下方向から空気を吸い込み、水平方向下方へ吐き出す構成を採ることができるために冷却空気の流れを大幅に増やすことができ、それらによりヒートシンクの放熱を大幅に促進させることができる。

（実施例）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であり、技術的に良好な条件の限定が記載されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載がない限り、これらの条件に限られるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る照明装置の外観図、図２は本発明の実施の形態１に係る照明装置の斜視図、図３は本発明の実施の形態１に係る照明装置の分解斜視図で上方から見たもの、図４は本発明の実施の形態１に係る照明装置の分解斜視図で下方から見たものである。

図１乃至図４に示すように、ＬＥＤランプ１００は、ベース１１０ａ及び開口部１１０ｂを有するケース１１０と、ＬＥＤ１２１を実装した実装基板であるＬＥＤ基板１２０と、ＬＥＤ１２１の発熱を冷却するヒートシンク１３０と、ヒートシンク１３０に向かって送風する送風装置１４０とを備える。

また、ＬＥＤランプ１００は、ＬＥＤ基板１２０及び送風装置１４０に電源を供給する電源基板１５０と、電源基板１５０の電源をＬＥＤ基板１２０に接続するコネクタ１２３と、ヒートシンク１３０の下方に取り付けられ、ＬＥＤ１２１からの光を拡散するレンズ１６１を有する照射部１６０とを備える。

上記ＬＥＤ基板１２０、ヒートシンク１３０、送風装置１４０、電源基板１５０、及び照射部１６０は、照射部１６０に形成されたねじ穴１６０ａを介して、ケース１１０内壁のねじ止め１１０ｃにねじ（図示略す）により共締めされる。

ケース１１０は、放熱性が良好な部材、例えばアルミ合金等からなる。ケース１１０は、一端側である直方体のベース１１０ａから、他端側である開口部１１０ｂへと、徐々に拡径する椀状に形成されている。このケース１１０の椀状部の側面には外気を吸気することに用いる吸気口１３１が複数形成されている。

ＬＥＤ基板１２０は、ＬＥＤ１２１を実装し、ヒートシンク１３０に接して取り付けられる。ＬＥＤ基板１２０は、例えば放熱性が良好なアルミニウムなどの金属材料と絶縁材料などにより形成されたメタルベース基板である。ＬＥＤ基板１２０から発生する熱は、取り付けられたヒートシンク１３０を経由して放熱されている。

ヒートシンク１３０は、その外周部１３０ａがケース１１０の開口部１１０ｂの内周に同径で取り付けられ、ＬＥＤ基板１２０に接触してＬＥＤ１２１を冷却させる。ヒートシンク１３０は、ＬＥＤ基板１２０に接触してＬＥＤ１２１の発熱を冷却する基本機能に加え、ヒートシンク１３０のほぼ中心に送風装置１４０を配置し、送風装置１４０へ空気を吸気する吸気口１３１と送風装置１４０と排気口１３２においてはそれぞれの配置面がほぼ上下方向に積層された位置になるように構成されている。

送風装置１４０は、遠心ファン装置であり、ヒートシンク１３０を経由する空気の流れを起こすことで、ヒートシンク１３０を冷却する。送風装置１４０は、ケース１１０内で、かつヒートシンク１３０上に載置され、ヒートシンク１３０に向かって送風する。より詳細には、送風装置１４０は板金カバー１４７に設けられた環状の通気口を有し、吸気口１３１から吸気した外気をヒートシンク１３０に向かって送風する。なお、送風装置１４０の詳細については後述する。

電源基板１５０は、ＬＥＤ基板１２０及び送風装置１４０にコネクタ１２３を介して直流電源を供給する。

照射部１６０は、ヒートシンク１３０の下方に、ヒートシンク１３０の外周部１３０ａと略同径で取り付けられる。照射部１６０は、光拡散性を有するガラスあるいは合成樹脂などにより扁平な球面状のレンズ１６１を有する。レンズ１６１は、ＬＥＤ１２１の発光面を覆ってＬＥＤ１２１からの光を拡散する。

ここで、本実施の形態の照明装置の構成について図を用いてさらに説明する。図５は本発明の実施の形態１に係る照明装置の断面図である。

図５に示すように、ＬＥＤランプ１００は、ベース１１０ａ及び開口部１１０ｂを有するケース１１０と、ＬＥＤ１２１を実装した実装基板であるＬＥＤ基板１２０と、ＬＥＤ１２１の発熱を冷却するヒートシンク１３０と、ヒートシンク１３０に向かって送風する送風装置１４０とを備える。

そして、送風装置１４０は、板金カバー１４７に取り付けられたハウジング１４８に固定されている（詳細は後述する）。

板金カバー１４７は、フレーム構造を有し、ケース１１０の空間を上下に分割して仕切板の役割を果たす。送風効率を高めるように、板金カバー１４７の端部はケース１１０の側壁になるべく密着させて取り付けられている。すなわち、密着していたほうがよいが、多少の隙間があってもよい。なお、板金カバー１４７は、軸流ファン装置を使用していたような従来のＬＥＤランプ１００には必要のないものである。すなわち、遠心ファン装置は、軸方向から風を吸気し、遠心方向に風を排出する。したがって、遠心方向に風を推進するために、風の方向を規制し風を整流する部材が必要となる。ＬＥＤランプ１００の独特な形状では、ケース１１０によって風の方向を規制し風を整流することができない。したがって、ケース１１０とは別途に、遠心ファン装置の排出方向を規制するための板金カバー１４７が必要となる。

そして、分割されたケース１１０の上の空間の側壁には複数の吸気口１３１が設けられ、分割されたケース１１０の下の空間には送風装置１４０、ヒートシンク１３０、排気口１３２そして放熱フィン１３３が設けられている。

また、板金カバー１４７には分割されたケース１１０の上の空間の吸気口１３１から吸気した外気をケース１１０の下の空間へ流入させる環状に形成された通気口１４９が設けられている。板金カバー１４７は、送風装置１４０への吸気口であるとともに、空気の流れを整える。

次に、図面を参照してヒートシンク１３０の詳細な構成について説明する。図６は本発明の実施の形態１に係る照明装置のヒートシンクの詳細な構成を示す斜視図である。

図６に示すように、ヒートシンク１３０は、ケース１１０の開口部１１０ｂ（図２参照）と同径の外周部１３０ａと、外周部１３０ａから外方に突出するフランジ部１３０ｂと、円形のＬＥＤ基板１２０を収容する円筒部１３０ｃとを有する。

ヒートシンク１３０の中心に送風装置１４０が配置されているので、ケース１１０（図５参照）の開口状の形状よりヒートシンク１３０の径は送風装置１４０の径より大きい。したがって、送風装置１４０のファンブレード１４３の外周とヒートシンク１３０の外周との径方向の隙間に放熱フィン１３３や排気口１３２を形成させることができる。

これより、本実施の形態に用いられる送風装置１４０について詳細に説明する。

図７は本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置とヒートシンクの断面図であり、図６のＡ−Ａ矢視方向の断面図である。

また、図８は本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置のファン特性を示す特性図である。

また、図９は本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置のファンブレードの構成図で、図１０は本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置の風の流れを示す図である。

一般的にファンの種類には軸流ファン（プロペラファンともいう）や遠心ファンなどがある。軸流ファンはストレートな風路に適しており、軸流ファンの羽根の面はその回転軸に対して３０°から６０°である。一方、遠心ファンは狭く複雑な風路に適しており、遠心ファンの羽根の面はその回転軸に対してほぼ平行（±１０度程度以内）であるという構造の違いがあり、羽根の枚数でも、軸流ファンが５〜７枚であるのに対し、遠心ファンは１２枚以上である。

本実施の形態では、送風装置１４０はファンの回転方向（遠心方向）に押し出すように空気を吐き出す遠心ファンを使用する。すなわち、図７において板金カバー１４７の設けられた通気口１４９より空気を吸い込み、ファンブレード１４３の回転による遠心力にて図面左右方向に空気を吐き出す。

遠心ファンは、ファン回転軸方向（図７では上下方向に相当）に送風する軸流ファンに比べ、ファンの回転方向（図７では左右方向に相当）に送風しやすくなる。すなわち、空気の流れを回転軸方向から８０°から１００°方向に方向転換することができる。

なお、軸流ファンを使用する場合には空気を取り込むためにファンの外周に近接して壁または筒が設けられるので、本実施の形態で軸流ファンを用いると風路は遮られる。遠心ファンを用いると壁または筒が必要で無く、風路は遮られない。

したがって、遠心ファン装置を搭載することで曲がりくねった狭く複雑な風路を持つ本出願の照明装置のような装置内の冷却効果を向上させることができる。

また、送風装置の小型化などでファンを設置する箇所の風路抵抗が大きい場合には、遠心ファンを採用したほうが風を吹き出す力を大きくさせることができる。

ここで、図８を用いて軸流ファンと本実施の形態に使用している遠心ファンとの特性の相違について説明する。

図８は軸流ファンと遠心ファンのＰ−Ｑ特性（静圧−風量特性）を表す図である。図８に示すように、軸流ファンでは静圧が低く、風量が大きい。一方、遠心ファンでは静圧が高く、風量が小さい。すなわち、静圧の高い場合（風路抵抗の大きい場合）には遠心ファンを採用するほうが効率よく空気を流すことができる。

ＬＥＤランプ１００の照明装置では、例えばケース１１０の開口径は大きくても１００ｍｍφである。すなわち、ＬＥＤランプ１００内は狭く、さらに構造上大きな吸気口や排気口を備えられないので、その風路抵抗は非常に大きい。本実施の形態ではケース１１０の開口径は５０ｍｍφである。

したがって、図８において風路抵抗（大）の負荷曲線と各ファンの特性曲線の交点（遠心ファンの場合はＡ点、軸流ファンの場合はＢ点）を比較すると、遠心ファンのほうが吹き出す風量が大きい。このように遠心ファンを照明装置内に搭載することで、狭い空間や曲がりくねった風路や狭い吸排気口面積を持つ風路抵抗の大きい本出願の照明装置のような装置内の冷却効果を向上させることができる。

遠心ファンは、ファンの羽根の枚数が多いほど、ファンの羽根の外径と高さが大きいほどすなわち羽根のある空間に抱きこむ空気の量が多いほど、その送風性能は高くなる。このように、本願発明は、風路抵抗の大きい、開口径が１００ｍｍφ以下のものに特に有効である。

図７に示すように、送風装置１４０は、軸（シャフト）１４１と、軸受１４２と、軸１４１端部に取り付けたファンブレード１４３と、ステータ１４４と、ファンブレード１４３内側に取り付けた環状のマグネット１４５とがユニット化されて構成されている。

上記軸１４１、軸受１４２、ステータ１４４、及び環状のマグネット１４５は、全体としてモータ１４６を構成している。

軸１４１は、軸受１４２に回転可能に支えられ、ファンブレード１４３を回転させる。ファンブレード１４３の回転は、ステータ１４４と環状のマグネット１４５とによって駆動される。

軸受１４２は、板金カバー１４７に取り付けられたハウジング１４８によって保持されている。すなわち、送風装置１４０は板金カバー１４７とハウジング１４８によって吊り下げられた構成を採っている。

なお、板金カバー１４７は金属製に限らず、軽量化のためにその強度の仕様次第では樹脂製でもよい。

この構成を採ると、送風装置１４０とヒートシンク１３０との間に全面空隙をつくることができ、ヒートシンク１３０を冷却させる空気の流れが良くなるとともに、ヒートシンク１３０と冷却空気の接触面積を増やすことができる。また、送風装置１４０のモータ１４６で発生する熱が直接ヒートシンク１３０に伝わるのを防ぐことができ、それによりヒートシンク１３０の温度上昇を防ぐことができる。さらに、この吊り下げる構造によりＬＥＤ１２１が発する熱がモータ１４６の軸１４１の軸受１４２へ伝わり難く、摺動部を受け持つ軸受１４２へのダメージを防ぐことができる。

ステータ１４４は、磁性材料からなる金属板を回転軸の軸方向に積層して形成されたものである。ステータ１４４の各ティース部には、電着塗装などによって絶縁層が形成され、この絶縁層を介してコイルが巻装されている。このコイルに電流を流すことによって磁界が発生し、マグネット１４５と吸引、反発してファンブレード１４３は駆動される。

なお、モータ１４６の構造は、上記の構造に限定されず、送風装置１４０を駆動できる構造であれば、どのような構造でもよい。

なお、軸受１４２はヒートシンク１３０に取り付けられてモータ１４６を上方へ持ち上げ、モータ１４６の軸１４１がその軸受１４２に支えられる構成（図７のモータ１４６が上下反転して、下部のヒートシンク１３０に支持される）でもよいが、上述した不要な熱伝導の問題を避けるには本実施の形態の構成のほうがよい。

また、本実施の形態の送風装置１４０は遠心ファンの構成を取っており、外気を吸い込んでヒートシンク１３０を冷却する図９に示すファンブレード１４３を備えている。そして、ファンブレード１４３の外周部分には補助フィン２０２が送風装置１４０の回転軸３００に垂直な面に対して角度を付け傾斜させて取り付けてある。

なお、排気口１３２を設ける位置はファンブレード１４３の上辺（図７のＢ辺）の延長線の高さより下になる。このようにすることで、照明装置上部にある吸気口１３１との距離を離し、吸排気の相互の影響を減らすことができる。

特に本実施の形態では、ファンブレード１４３には傾斜のある補助フィン２０２を設けているので、風の流れを斜め下方にすることができ、排気口１３２はさらに下方に設けることができる。それにより、前述した照明装置上部にある吸気口１３１との距離をさらに離し、吸排気の相互の影響をますます減らすことができる。

次に、図９を用いてファンブレード１４３の形状について詳細に説明する。ファンブレード１４３には、送風装置１４０の回転軸３００と同じ方向に取り付けられた多数の垂直フィン２０１と送風装置１４０の回転軸３００に垂直な面に対して角度を付け傾斜させて取り付けられた補助フィン２０２から構成されている。

垂直フィン２０１は、図９（ｂ）に示すように羽根の断面は緩やかな曲率を持つようにつくられ、吸入した空気を押し出しやすくしている。垂直フィン２０１の外周部の高さＨはおよそ６．１ｍｍである。

一方、補助フィン２０２は、図９（ａ）に示すように送風装置１４０の外周部分に傾斜のあるリング状の面でつくられている。補助フィン２０２の外径（ファンブレード１４３の外径でもある）φ１は３０ｍｍφ、補助フィン２０２の内径φ２は２５ｍｍφ、通気口１４９の外径Ｄは２５ｍｍである。補助フィン２０２の傾斜（図７のθ１）は３０°〜７５°内で設定すればよいが、傾斜の角度が小さくなると送風装置１４０の遠心ファンが空気を押し出すのを妨げることとなり、一方傾斜の角度が大きすぎるとスムーズに斜め（遠心ファンの径方向と送風装置の軸方向との合成方向、図９（ａ）の矢印で示した風の流れ）に流れる風の動きが小さくなる。本実施の形態ではおよそ６３°である。また、補助フィン２０２の位置Ａ点（図７及び図９（ａ）参照、補助フィン２０２と垂直フィン２０１の外周との交点）は風の流れとヒートシンク１３０の冷却効果を得るために、０．２≦Ｈ１／Ｈ≦０．６の範囲内で設定すればよいが、本実施の形態ではおよそ０．３である。さらに、φ２と外径Ｄを同じ径とすることで、補助フィン２０２を、給排気の邪魔にならない範囲でなるべく長く形成し、整流作用を最大限向上させることができる。

以下、上述のように構成された照明装置の送風動作について説明する。

図１０を用いて本実施の形態１における照明装置の風の流れを説明する。図中の矢印は、風の流れを示す。

図１０に示すように、板金カバー１４７をケース１１０に取り付けた状態では、ケース１１０内の空間が上下二つの空間に分離される。分離された上の空間（第１の空間）の側壁に吸気口１３１を、他方の下の空間（第２の空間）に排気口１３２が配置される。すなわち、吸気口１３１と排気口１３２の大部分は、ケース１１０の上下方向で、かつ吸気口１３１と排気口１３２は離れた位置に配置される。電源基板１５０は第１の空間に配置される。

また、ケース１１０内の空間を上下二つの空間に分離するために板金カバー１４７が配置されている。本実施の形態では、ケース１１０の上の空間にある吸気口１３１と送風装置１４０間に板金カバー１４７が設けられ、この板金カバー１４７に通気口１４９を備えることで通気口１４９は空気を整流し送風効率を高めている。

すなわち、ケース１１０が上下に分離された上の空間にある吸気口１３１から外部の冷たい空気が取り入れられ、送風装置１４０のファンブレード１４３の真上にある通気口１４９を通過する。通過した空気は通気口１４９の真下にあるファンブレード１４３内に確実に取り込まれ、ファンブレード１４３から吐き出される。

ここでファンブレード１４３と環状の通気口１４９の関係について説明する。図７に示すようにファンブレード１４３の外径をφ１とし、環状の通気口１４９の外径をＤとした場合、φ１＞Ｄになるように設定した。

こうすることで、板金カバー１４７にある通気口１４９とファンブレード１４３とが送風装置１４０の回転軸方向でオーバーラップするので、通気口１４９から吸い込まれた空気は確実にファンブレード１４３に捕らえられる。したがって、板金カバー１４７にある通気口１４９は空気を整流し送風効率をさらに高めさせることができる。

また、φ１（３０ｍｍ）＞Ｄ（２５ｍｍ）になるように設定したので、ファンブレード１４３の上辺（図７のＢ辺）は、板金カバー１４７とファンブレード１４３が重なる５ｍｍの間に位置する。したがって、ファンブレード１４３の上辺を板金カバー１４７に近づけて配置できる。そのために、ファンブレード１４３の各羽根で発生した騒音の原因となる空気の渦が羽根を乗り越えて隣の羽根で発生した空気の渦に合体し難くなり、大きな渦になるのを防止することができ、騒音が大きくなるのを防止することができる。また、Ｄは、φ１の５０％〜９０％であることが好ましい。すなわち、Ｄが小さすぎると、通気口が小さくなりすぎて、送風装置１４０が多くの風をとらえることができなくなる。その結果、送風効率が減少してしまう。一方、Ｄが大きすぎると、板金カバー１４７とファンブレード１４３が重なる部分が小さくなりすぎて、上述した効果を得ることができなくなる。なお、好ましくは、Ｄは、φ１の７０％〜９０％であるとなおよい。

遠心ファンのファンブレード１４３による風は遠心力が強いので、遠心ファンは空気をファンブレード１４３の横から吸い込むことは不得手である。そのため上記のファンブレード１４３と環状の通気口１４９の関係をもって送風装置１４０を構成することで、送風装置１４０内に空気を有効に引き込むことができる。

送風装置１４０が動作すると、風はケース１１０が上下に分離された上の空間にある吸気口１３１から吸気され、板金カバー１４７にある通気口１４９を経由して送風装置１４０の上部に達する。そして、送風装置１４０内部に引き込まれ、ヒートシンク１３０とそれに設けられた放熱フィン１３３とを冷却しながらヒートシンク１３０下面の排気口１３２から排出される（図１０の風の流れの矢印）。

ここで、板金カバー１４７はケース１１０が上下に分離された下の空間に引き込まれた空気が逆流するのを防止する役目も担っている。

また、ケース１１０が開口部１１０ｂ側に向かって拡がる構造なので、遠心ファンを有する送風装置１４０で主に径方向に吹き出される空気の流れがケース１１０の形状を利用してケース１１０の壁に沿って下方に向き、送風装置１４０下方にあるヒートシンク１３０や放熱フィン１３３の放熱に有効に利用されることができる。

さらに詳細に風すなわち空気の流れを説明する。板金カバー１４７にある通気口１４９より引き込まれた空気は遠心ファンである送風装置１４０内部に引き込まれる。板金カバー１４７にある通気口１４９から吸い込まれた空気は垂直フィン２０１の押し出す力と補助フィン２０２の傾斜により斜め下方へと流れ、ヒートシンク１３０と斜め下方にある放熱フィン１３３に当たり、ヒートシンク１３０と放熱フィン１３３を冷却しながらスムーズに排気口１３２から排出される。

すなわち、ファンブレード１４３に傾斜のある補助フィン２０２を取り付けることで、遠心ファンである送風装置１４０により効果的な空気の流れをつくることができ、ヒートシンク１３０や放熱フィン１３３を十分冷却することができる。そして、空気の流れがスムーズなので、ヒートシンク１３０を冷却した空気を澱みなく、ヒートシンク１３０の下面に位置する排気口１３２より排出させることができる。

このように、本実施の形態では、板金カバー１４７で上下方向において吸排気を分け、ファンブレードの上端（図７のＢ辺）より下方に設けられた排気口１３２に排気されるので、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、ファンの放熱効果を格段に高めることができる。また、送風ファンとして遠心ファン装置を使用すること、さらに言えば傾斜のある補助フィン２０２を取り付けた遠心ファン装置を使用することにより、ファン上方から吸い込み斜め下へ流す風の流れを効果的に発生させ、スムーズに風を流すことで冷却効果を向上させることができる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態のＬＥＤランプ１００は、略円形状の開口部１１０ｂを有するケース１１０と、ＬＥＤ１２１を実装したＬＥＤ基板１２０と、ＬＥＤ１２１の発熱を冷却するヒートシンク１３０と、ヒートシンク１３０に向かって送風する送風装置１４０と、送風装置１４０のファンブレード１４３に傾斜を有する補助フィン２０２とを備える。

そして本出願の照明装置は、板金カバー１４７によって分割された上の空間側にあって、ケース１１０の側壁に形成された吸気口１３１と、下の空間側にあってＬＥＤ１２１の熱を放熱するヒートシンク１３０と、下の空間側に収容され、吸気口１３１から吸気した空気を板金カバー１４７に設けられた通気口１４９を経由させて、ヒートシンク１３０に向かって送風させる遠心ファンを有する送風装置１４０と、送風装置１４０に設けられ通気口１４９の通気径より大きなファン径をもつファンブレード１４３と、送風装置１４０から送風されてヒートシンク１３０に当たった空気を排気する排気口１３２とを備え、排気口１３２は下の空間側にあって、ファンブレード１４３の上端（図７のＢ辺）より下方に配置される。

上述した構成により、外気はケース１１０の上方にある吸気口１３１から吸気され、ケース１１０の空間を上下に仕切っている板金カバー１４７に設けられた通気口１４９を経由して送風装置１４０の上部に達する。そして、ファンブレード１４３の真上から送風装置１４０のファンブレード１４３に効果的に引き込まれ、補助フィン２０２よりスムーズな冷却空気の流れをつくり、ヒートシンク１３０下面の排気口１３２から排出され、ヒートシンク１３０の放熱を確実に行なうことができる。

さらに、送風装置１４０のファンブレード１４３の回転軸方向に上下に仕切る板金カバー１４７を設けて吸排気を分けるので、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、ファンの放熱効果を格段に高めることができる。

（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２に係る照明装置の送風装置の風の流れを示す図である。前述した図１０と同一構成部分には、同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。

本実施の形態は、吸気口２３１をヒートシンク１３０内にさらに設けた例であり、構成の他の構成は実施の形態１と同じ構成を採っている。

図１１に示すように、ヒートシンク１３０の中央部に吸気口２３１を設けている。この吸気口２３１に応じて、ＬＥＤ基板１２０や照射部１６０にも吸気口２３１の大きさに相当する開口を設ける。これにより、送風装置１４０は装置の下側からも外気を吸気することができ、冷却空気の量を大幅に増やすことができるのでヒートシンク１３０の放熱をさらに促進させることができる。

本実施の形態を採ることができるのは、送風装置１４０に遠心ファンが用いられているためである。すなわち、遠心ファンを備えた送風装置１４０が送風装置１４０の回転軸上下方向から空気を吸い込み、水平方向下方へ吐き出す構成を採ることができるために冷却空気の量を大幅に増やすことができ、大量の空気によりヒートシンク１３０の放熱を大きく促進させることができる。

なお、吸気口２３１は１個の吸い込み口だけでなく、複数個設けてもよい。ＬＥＤ基板１２０上のＬＥＤ１２１の配置や照射を邪魔せず、送風装置１４０のファンブレード１４３の外端（図１１のＣ辺）が描く円周内に設けるとよい。

以上の各実施の形態の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

上記各実施の形態では、送風装置及び照明装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、送風装置等であってもよい。

さらに、上記送風装置及び照明装置を構成する各構成部、例えばケースの種類、基板などは前述した実施の形態に限られない。

本発明の照明装置は、ＬＥＤの実装基板を冷却する送風装置を備える電球形ＬＥＤランプに用いるのに好適である。

１００ＬＥＤランプ
１１０ケース
１１０ｂ開口部
１２０ＬＥＤ基板
１２１ＬＥＤ
１３０ヒートシンク
１３１、２３１吸気口
１３２排気口
１３３放熱フィン
１４０送風装置
１４３ファンブレード
１４７板金カバー
１４８ハウジング
１５０電源基板
１６０照射部
１６１レンズ
２０１垂直フィン
２０２補助フィン

Claims

ＬＥＤと、
前記ＬＥＤに熱接続するヒートシンクと、
前記ヒートシンクを挟んで前記ＬＥＤとは反対の側に設けられ、前記ヒートシンク側に開口部を有するケースと、
前記ヒートシンクの前記ケース側に設けられ、前記ヒートシンクに送風するファンブレードを備えた遠心ファン装置と、
前記ケースに設けられた第１の吸気口と、
前記第１の吸気口が形成された前記ケース内の第１の空間と前記遠心ファン装置との間に設けられ、前記第１の空間と前記遠心ファン装置とを互いに連通させる通気口を有するフレームと、
前記フレームと前記ヒートシンクとの間の第２の空間内に、前記ファンブレードの上端と前記ヒートシンクとの間に設けられた排気口と、を備え、
前記遠心ファン装置のファンブレードの遠心方向先端部分は、前記遠心ファン装置の軸方向において前記フレームと重なり合い、
前記遠心ファン装置の中心から前記排気口の方向に向かった方向に傾斜のあるリングを前記ファンブレードに設け、
前記ファンブレードの軸方向及び遠心方向において、前記リングは前記ファンブレードの外側端部から内側に配置され、
前記遠心ファン装置は、前記フレームに宙吊りで保持され、
前記第２の空間内であって、前記ヒートシンクの中央部に第２の吸気口が形成されたことを特徴とするＬＥＤランプ。