WO2015129407A1 - ランプ - Google Patents
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Abstract
ランプの熱を放熱フィンによって効率よく放熱でき、かつ、成形時に光源ユニットに反りや曲がりを生じさせることがない、ランプを提供する。 複数の光源ユニットが当該光源ユニットの基体の裏面を内側に向けて互いの間に隙間を開けてランプの軸線周囲に配置され、前記基体（２２）の裏面には、前記軸線Ｃの方向に対して、間隔をあけて配置される複数の放熱フィン（２９）が設けられ、前記複数の放熱フィン（２９）を連結する連結部（１００）が形成されている。
Description
本発明は、光源ユニットの基体の裏面に放熱フィンを備えたランプに関する。
従来、発光素子が実装される実装基板を基体の表面に有する複数の光源ユニットを備え、これら複数の光源ユニットが、各基体の裏面を内側に向けるとともに互いに隙間を開けてランプの軸線周囲に配置されるランプが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、基体の裏面に設けられる放熱フィンは、ランプの軸線に対して平行に形成されている。
しかしながら、上記従来のランプでは、放熱フィンの周囲の空気は、放熱フィンに沿ってランプの軸線方向に流れるため、放熱フィンの下流側の部分で熱が溜まり易く、放熱の効率に問題があった。
これに対し、ランプの軸線の軸方向に対して傾斜して放熱フィンを形成し、或いは、基体の裏面に複数個の放熱フィンをボス立てした場合などでは、放熱フィンの周囲の空気は、ランプの軸線方向に流れず、したがって、放熱フィンの下流側の部分で熱が溜まるといった問題は解消される。
しかし、この構成では、ランプが大きくなり光源ユニットが長くなると、成形時に光源ユニットに反りや曲がりが生じるおそれがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランプの熱を放熱フィンによって効率よく放熱でき、かつ、成形時に光源ユニットに反りや曲がりを生じさせることがない、ランプを提供することを目的とする。
これに対し、ランプの軸線の軸方向に対して傾斜して放熱フィンを形成し、或いは、基体の裏面に複数個の放熱フィンをボス立てした場合などでは、放熱フィンの周囲の空気は、ランプの軸線方向に流れず、したがって、放熱フィンの下流側の部分で熱が溜まるといった問題は解消される。
しかし、この構成では、ランプが大きくなり光源ユニットが長くなると、成形時に光源ユニットに反りや曲がりが生じるおそれがある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランプの熱を放熱フィンによって効率よく放熱でき、かつ、成形時に光源ユニットに反りや曲がりを生じさせることがない、ランプを提供することを目的とする。
この明細書には、２０１４年２月２８日に出願された日本国特許出願・特願２０１４－０３９１５７の全ての内容が含まれる。
本発明は、複数の光源ユニットが当該光源ユニットの基体の裏面を内側に向けて互いの間に隙間を開けてランプの軸線周囲に配置され、前記基体の裏面には、前記軸線の方向に対して、間隔をあけて配置される複数の放熱フィンが設けられ、前記複数の放熱フィンを連結する連結部が形成されていることを特徴とする。
この発明では、前記基体の裏面に、軸線の方向に対して、間隔をあけて配置される複数の放熱フィンが設けられるため、放熱フィンの周囲の空気は、ランプの軸線方向に流れず、したがって、放熱フィンの下流側の部分で熱が溜まることがない。また、前記複数の放熱フィンを連結する連結部が形成されているため、成形時に光源ユニットに反りや曲がりを生じさせることがない。
この発明では、前記基体の裏面に、軸線の方向に対して、間隔をあけて配置される複数の放熱フィンが設けられるため、放熱フィンの周囲の空気は、ランプの軸線方向に流れず、したがって、放熱フィンの下流側の部分で熱が溜まることがない。また、前記複数の放熱フィンを連結する連結部が形成されているため、成形時に光源ユニットに反りや曲がりを生じさせることがない。
また、前記連結部は、放熱フィンよりも低い高さに形成されていてもよい。
前記放熱フィンは、前記軸線の方向に対して、傾斜して配置されていてもよい。
また、前記放熱フィンは、柱状であってもよい。
また、前記連結部は、前記放熱フィンを、前記軸線の方向に連結してもよい。
前記連結部は、前記基体の裏面の実装基板が存在する領域に形成されていてもよい。
前記連結部は、一列に延びて、放熱フィンのすべての間隔に形成されていてもよい。
前記連結部は、多列に亘って延びて、前記放熱フィンの間隔に形成され、各列の連結部は、前記軸線の方向にオーバーラップしてもよい。
前記放熱フィンは、前記軸線の方向に対して、傾斜して配置されていてもよい。
また、前記放熱フィンは、柱状であってもよい。
また、前記連結部は、前記放熱フィンを、前記軸線の方向に連結してもよい。
前記連結部は、前記基体の裏面の実装基板が存在する領域に形成されていてもよい。
前記連結部は、一列に延びて、放熱フィンのすべての間隔に形成されていてもよい。
前記連結部は、多列に亘って延びて、前記放熱フィンの間隔に形成され、各列の連結部は、前記軸線の方向にオーバーラップしてもよい。
本発明によれば、基体の裏面に、軸線の方向に対して、間隔をあけて配置される複数の放熱フィンが設けられるため、放熱フィンの周囲の空気は、ランプの軸線方向に流れず、したがって、放熱フィンの下流側の部分で熱が溜まることがない。また、複数の放熱フィンを連結する連結部が形成されているため、成形時に光源ユニットに反りや曲がりを生じさせることがない。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１～図４は、本実施の形態に係るＬＥＤランプ１の構成を示す図であり、図１は斜視図、図２は上面図、図３は下面図、図４は分解斜視図である。
ＬＥＤランプ１は、図１に示すように、発光素子の一例たるＬＥＤ２０を光源に用いた口金型のランプであり、口金１０を既設のソケットに装着して使用できる。ＬＥＤランプ１は、ＨＩＤランプ（放電ランプ）の発光管と同様に棒状に延び周囲の全体から略均等に放射光が放射され、なおかつＨＩＤランプのような高出力タイプの既存の放電ランプの代わりに用いることができる程度の光出力を有する。
図１～図４は、本実施の形態に係るＬＥＤランプ１の構成を示す図であり、図１は斜視図、図２は上面図、図３は下面図、図４は分解斜視図である。
ＬＥＤランプ１は、図１に示すように、発光素子の一例たるＬＥＤ２０を光源に用いた口金型のランプであり、口金１０を既設のソケットに装着して使用できる。ＬＥＤランプ１は、ＨＩＤランプ（放電ランプ）の発光管と同様に棒状に延び周囲の全体から略均等に放射光が放射され、なおかつＨＩＤランプのような高出力タイプの既存の放電ランプの代わりに用いることができる程度の光出力を有する。
ただし、放電ランプは交流電力で点灯するが、ＬＥＤなどの発光素子は直流電力で点灯する。したがって、ＬＥＤ２０を光源としたＬＥＤランプ１を交流の商用電源で点灯させる場合には、商用電源を直流電力に変換する電源回路を通じてＬＥＤランプ１に直流電力を供給することとなる。本実施形態のＬＥＤランプ１は電源回路を内蔵せずに、ソケットの側に電源回路を設け、当該ソケットから口金１０を通じて直流電力が入力される構成となっている。換言すれば、このＬＥＤランプ１を既設の放電ランプ用の灯具に装着する場合には、灯具が備える安定器を電源回路に置き換えて使用する。
次いで、ＬＥＤランプ１の構成について詳述する。
ＬＥＤランプ１は、図１～図４に示すように、上記口金１０と、一端に口金１０が取り付けられる筒状の取付け体１１と、取付け体１１の他端に連結される筒状の支持体１２と、支持体１２を周囲から囲むように配置されて支持体１２に支持される複数（本実施形態では５つ）の光源ユニット１３と、各光源ユニット１３を互いに結合させる結合部材１４とを備えている。ＬＥＤランプ１は、棒状に延びる細長いランプであり、各光源ユニット１３は、ＬＥＤランプ１の棒形状の中心を通る軸線Ｃを周囲から囲むように配置される。軸線Ｃは、口金１０の中心軸に略一致する。
口金１０は、例えばＥ２６タイプやＥ３９タイプ等の一般的にＥ型口金と呼ばれるねじ込み式（回しこみ式）のものであり、既存のサイズに合わせて構成され、既設のソケットに螺合して装着可能になっている。口金１０には、図示せぬソケットを通じて点灯電源からの直流電流が供給され、各光源ユニット１３が点灯される。なお、口金１０には差し込み式を用いても良い。
ＬＥＤランプ１は、図１～図４に示すように、上記口金１０と、一端に口金１０が取り付けられる筒状の取付け体１１と、取付け体１１の他端に連結される筒状の支持体１２と、支持体１２を周囲から囲むように配置されて支持体１２に支持される複数（本実施形態では５つ）の光源ユニット１３と、各光源ユニット１３を互いに結合させる結合部材１４とを備えている。ＬＥＤランプ１は、棒状に延びる細長いランプであり、各光源ユニット１３は、ＬＥＤランプ１の棒形状の中心を通る軸線Ｃを周囲から囲むように配置される。軸線Ｃは、口金１０の中心軸に略一致する。
口金１０は、例えばＥ２６タイプやＥ３９タイプ等の一般的にＥ型口金と呼ばれるねじ込み式（回しこみ式）のものであり、既存のサイズに合わせて構成され、既設のソケットに螺合して装着可能になっている。口金１０には、図示せぬソケットを通じて点灯電源からの直流電流が供給され、各光源ユニット１３が点灯される。なお、口金１０には差し込み式を用いても良い。
図４に示すように、支持体１２は、取付け体１１に連結される筒状部１５と、軸線Ｃを周囲から囲むように筒状部１５の端面に立設される複数の取付け部１６とを備える。支持体１２は、電気絶縁性を備えた樹脂材料によって構成されている。
取付け部１６には、光源ユニット１３の一端部１３ａが取り付けられる。取付け部１６は、光源ユニット１３に対応した位置に設けられており、本実施の形態では、筒状部１５の周方向に等間隔（７２°間隔）で５箇所に設けられる。各取付け部１６は、軸線Ｃに重なる位置に設けられる結合部１６ａによって一体に結合されている。
取付け部１６には、光源ユニット１３の一端部１３ａが取り付けられる。取付け部１６は、光源ユニット１３に対応した位置に設けられており、本実施の形態では、筒状部１５の周方向に等間隔（７２°間隔）で５箇所に設けられる。各取付け部１６は、軸線Ｃに重なる位置に設けられる結合部１６ａによって一体に結合されている。
各取付け部１６の外周面１６ｂには、取付け部１６の内側に連通する導入孔１７が形成されている。導入孔１７には、光源ユニット１３のリード線（不図示）が通され、このリード線は、導入孔１７から支持体１２及び取付け体１１の内部を通り、口金１０に接続される。
外周面１６ｂにおいて導入孔１７の下方には、ねじ孔部１８が形成されている。光源ユニット１３は、長手方向の一端部１３ａに固定孔部１９を有しており、固定孔部１９に挿通されてねじ孔部１８に締結されるねじ４５によって、各取付け部１６の外周面１６ｂに固定される。すなわち、各光源ユニット１３は、一端部１３ａが取付け部１６に支持され、軸線Ｃを囲うように軸線Ｃに沿って上方に延びている。光源ユニット１３が軸線Ｃを囲うように配置されることで、光源ユニット１３よりも内方側には、図２、図３に示すように、空気が流通可能な空間Ｒが形成されている。
外周面１６ｂにおいて導入孔１７の下方には、ねじ孔部１８が形成されている。光源ユニット１３は、長手方向の一端部１３ａに固定孔部１９を有しており、固定孔部１９に挿通されてねじ孔部１８に締結されるねじ４５によって、各取付け部１６の外周面１６ｂに固定される。すなわち、各光源ユニット１３は、一端部１３ａが取付け部１６に支持され、軸線Ｃを囲うように軸線Ｃに沿って上方に延びている。光源ユニット１３が軸線Ｃを囲うように配置されることで、光源ユニット１３よりも内方側には、図２、図３に示すように、空気が流通可能な空間Ｒが形成されている。
図１に示すように、光源ユニット１３の長手方向の他端部１３ｂは、結合部材１４によって互いに結合される。結合部材１４は、板状の蓋体であり、空間Ｒの軸線Ｃ方向の端を塞ぐ。本実施の形態では、結合部材１４は、空間Ｒの平面視における形状に合わせて略星形状に形成されている。結合部材１４は、電気を絶縁する絶縁材により構成され、例えば、絶縁性プラスチックにより構成される。結合部材１４によって光源ユニット１３の他端部１３ｂ同士を連結する構成とすることで、ＬＥＤランプ１の剛性を効果的に確保しながら、空間Ｒを大きく確保できる。
図５Ａは光源ユニット１３を裏面から見た図であり、図５Ｂは正面から見た図であり、図５Ｃは側面図である。
光源ユニット１３は、ＬＥＤ２０を光源として放射光を放射するものであり、軸線Ｃに沿って延びる形状（図示例では矩形状）にモジュール化して構成されている。光源ユニット１３は、その幅方向よりも軸線Ｃ方向に長く形成されており、正面視では、長方形状に形成されている。より詳細には、図５Ａに示した本実施の形態に係る光源ユニット１３は、幅が４０ｍｍ、軸線Ｃ方向の長さが１８０ｍｍで形成されている。
光源ユニット１３は、ＬＥＤ２０を光源として放射光を放射するものであり、軸線Ｃに沿って延びる形状（図示例では矩形状）にモジュール化して構成されている。光源ユニット１３は、その幅方向よりも軸線Ｃ方向に長く形成されており、正面視では、長方形状に形成されている。より詳細には、図５Ａに示した本実施の形態に係る光源ユニット１３は、幅が４０ｍｍ、軸線Ｃ方向の長さが１８０ｍｍで形成されている。
本実施形態のＬＥＤランプ１では、５つの光源ユニット１３を備えている。これらの光源ユニット１３は、表側にＬＥＤ２０が設けられた基体２２を備えている。光源ユニット１３は、裏面２２ｄを内側に向け、なおかつ、軸線Ｃと同一方向に延びる姿勢で、軸線Ｃの周囲に等間隔に環状に配列され、支持体１２によって支持されている。これにより、軸線Ｃの全周囲に亘る範囲に光が放射されることとなる。
これら光源ユニット１３は、全て同一構造、及び形状となっており、光出力が異なるＬＥＤランプ１を構成する際には、所望の光出力に応じた数の光源ユニット１３が支持体１２の周囲に配列される。
また、ＬＥＤランプ１では、光源ユニット１３を軸線Ｃの周りに配置するに際し、隣り合う光源ユニット１３の間に、図１～図３に示すように、隙間Ｇ１が設けられている。隙間Ｇ１を設けることで、外部の空気を、隙間Ｇ１を介して空間Ｒに取り込み、光源ユニット１３を冷却できる。
これら光源ユニット１３は、全て同一構造、及び形状となっており、光出力が異なるＬＥＤランプ１を構成する際には、所望の光出力に応じた数の光源ユニット１３が支持体１２の周囲に配列される。
また、ＬＥＤランプ１では、光源ユニット１３を軸線Ｃの周りに配置するに際し、隣り合う光源ユニット１３の間に、図１～図３に示すように、隙間Ｇ１が設けられている。隙間Ｇ１を設けることで、外部の空気を、隙間Ｇ１を介して空間Ｒに取り込み、光源ユニット１３を冷却できる。
光源ユニット１３は、図５Ｂに示すように、ＬＥＤ２０が実装された実装基板２１と、実装基板２１が取り付けられる基体２２と、実装基板２１を覆うカバー３０とを備えている。カバー３０は、防水構造を構成している。
実装基板２１は、略矩形板状のプリント配線基板であって、その表面には、複数のＬＥＤ２０と、上記リード線が半田付けされて充電部を構成する電極パターン２１ａとが設けられている。電極パターン２１ａは、実装基板２１の端部に形成され、図示を省略したプリント配線を通じて各ＬＥＤ２０に直列又は並列に電気的に接続されている。
ＬＥＤ２０は、多数のＬＥＤ素子を、例えば格子状に平面視略矩形の範囲内に配列し、その表面を樹脂材で薄い厚みでモールドして成るものであり、その略全面が発光する。この実装基板２１には、図１に示すように、複数（図示例では３つ）のＬＥＤ２０が略隙間無く軸線Ｃ方向に直列に配列されており、これらＬＥＤ２０によって線状の発光が得られるようになっている。
実装基板２１は、略矩形板状のプリント配線基板であって、その表面には、複数のＬＥＤ２０と、上記リード線が半田付けされて充電部を構成する電極パターン２１ａとが設けられている。電極パターン２１ａは、実装基板２１の端部に形成され、図示を省略したプリント配線を通じて各ＬＥＤ２０に直列又は並列に電気的に接続されている。
ＬＥＤ２０は、多数のＬＥＤ素子を、例えば格子状に平面視略矩形の範囲内に配列し、その表面を樹脂材で薄い厚みでモールドして成るものであり、その略全面が発光する。この実装基板２１には、図１に示すように、複数（図示例では３つ）のＬＥＤ２０が略隙間無く軸線Ｃ方向に直列に配列されており、これらＬＥＤ２０によって線状の発光が得られるようになっている。
基体２２は、例えばアルミニウム等の高熱伝導性を有する金属材を成形して細長い矩形板状に構成したものであり、実装基板２１をパッケージする基体、並びにＬＥＤ２０の発熱を受けて放熱するヒートシンクとして機能する。
基体２２の裏面２２ｄには、図５Ａに示すように、板状の放熱フィン２９が複数立設されている。放熱フィン２９は、実装基板２１に実装されたＬＥＤ２０の熱を効率良く放熱できるように、実装基板２１の裏側（実装基板にＬＥＤが存在する領域）に形成されている。
この放熱フィン２９は、基体２２の幅方向の全体に亘って、かつ、長手方向の略全体に亘る領域に、多数設けられている。
放熱フィン２９は、軸線Ｃに対して傾斜して配置されている。すなわち、放熱フィン２９は、基体２２の長手方向に対し平行ではなく、所定の角度だけ傾斜して設けられている。各放熱フィン２９の傾斜角度は、同一であり、各放熱フィン２９の高さ及び厚さはその全長に亘り同一である。また、各放熱フィン２９は、互いに等間隔且つ平行に直線的に延びて設けられている。なお、各放熱フィン２９の傾斜角度は同一でなくてもよく、全ての放熱フィン２９を平行に形成しなくても構わない。また、各放熱フィン２９は等間隔に設けなくともよい。
この放熱フィン２９は、基体２２の幅方向の全体に亘って、かつ、長手方向の略全体に亘る領域に、多数設けられている。
放熱フィン２９は、軸線Ｃに対して傾斜して配置されている。すなわち、放熱フィン２９は、基体２２の長手方向に対し平行ではなく、所定の角度だけ傾斜して設けられている。各放熱フィン２９の傾斜角度は、同一であり、各放熱フィン２９の高さ及び厚さはその全長に亘り同一である。また、各放熱フィン２９は、互いに等間隔且つ平行に直線的に延びて設けられている。なお、各放熱フィン２９の傾斜角度は同一でなくてもよく、全ての放熱フィン２９を平行に形成しなくても構わない。また、各放熱フィン２９は等間隔に設けなくともよい。
本構成では、隣接する光源ユニット１３間には、周方向に隙間Ｇ１が設けられ、隙間Ｇ１や光源ユニット１３と支持体１２との隙間から空間Ｒに流入した空気の一部は、各放熱フィン２９の間の通風路３５を通り、放熱フィン２９を冷却する。
図１に示すように、ＬＥＤランプ１を軸線Ｃが鉛直となるように鉛直配置した場合、図５Ａに示すように、基体２２の幅方向の一側が通風路３５を流れる気流Ｗの流入口３５ａとなり、幅方向の他側が気流Ｗの排出口３５ｂとなる。光源ユニット１３によって暖められた空気は、上方へ流れるため、低い位置にある各流入口３５ａから、より高い位置にある各排出口３５ｂに流れる流れが支配的となる。
図１に示すように、ＬＥＤランプ１を軸線Ｃが鉛直となるように鉛直配置した場合、図５Ａに示すように、基体２２の幅方向の一側が通風路３５を流れる気流Ｗの流入口３５ａとなり、幅方向の他側が気流Ｗの排出口３５ｂとなる。光源ユニット１３によって暖められた空気は、上方へ流れるため、低い位置にある各流入口３５ａから、より高い位置にある各排出口３５ｂに流れる流れが支配的となる。
光源ユニット１３は、幅方向よりも軸線Ｃ方向に長く形成されているため、各放熱フィン２９を軸線Ｃに対して傾斜して配置することで、各放熱フィンを軸線Ｃと平行に配置した場合に比して、通風路３５の距離が短くなっている。このため、気流を通風路３５に効率良く流すことができ、光源ユニット１３の熱を効率良く放熱できる。また、放熱フィン２９が軸線Ｃに対して傾斜しているため、光源ユニット１３の下部側の放熱フィン２９を通る気流は、上下の中間部の排出口３５ｂから排出され、下部側の熱が上部の放熱フィン２９に影響することを抑制できる。このため、上部の放熱フィン２９に熱が集中することを防止でき、効率良く光源ユニット１３を冷却できる。さらに、各放熱フィンを軸線Ｃと平行に配置した場合には、気流の流入方向が上下方向に限定されてしまうが、放熱フィン２９を傾斜させることで、上下方向及び側方からの気流を利用できる。このため、通風路３５に効率良く気流を流すことができ、光源ユニット１３を効率良く冷却できる。
本実施の形態では、隣り合う光源ユニット１３は、同一の部品であり、放熱フィン２９の傾斜方向も、隣り合う光源ユニット１３同士で同一である。
本実施の形態では、隣り合う光源ユニット１３は、同一の部品であり、放熱フィン２９の傾斜方向も、隣り合う光源ユニット１３同士で同一である。
図６は、放熱フィン２９の角度Ｓ（傾斜角度）と光源ユニット１３の温度との相関の一例を示す図表である。図６は、ＬＥＤランプ１を鉛直配置した場合の結果であり、本発明者らが行った試験の結果を示している。ここで、図６では、放熱フィン２９の角度Ｓは、軸線Ｃに直交する基準線Ｌ（図５Ａ参照。）に対する角度が示されている。
図６に示すように、放熱フィン２９の角度Ｓを０°、すなわち軸線Ｃに直交する角度とした場合、光源ユニット１３の温度は最も高くなった。これは、通風路３５に気流Ｗが流れ難いためであると考えられる。
図６に示すように、放熱フィン２９の角度Ｓを０°、すなわち軸線Ｃに直交する角度とした場合、光源ユニット１３の温度は最も高くなった。これは、通風路３５に気流Ｗが流れ難いためであると考えられる。
放熱フィン２９の角度Ｓを１５°とした場合、光源ユニット１３の温度は、角度Ｓが０°の場合よりも低くなった。これは、通風路３５に気流Ｗが流れ易くなったためであると考えられる。放熱フィン２９の角度Ｓを９０°、すなわち軸線Ｃに平行な角度とした場合、光源ユニット１３の温度は、角度Ｓを１５°にした場合よりも低くなった。角度Ｓを１５°とした場合よりも通風路３５に気流Ｗが流れ易いためであると考えられる。
放熱フィン２９の角度Ｓを０°、１５°及び９０°とした場合における光源ユニット１３の温度の値は、近似直線Ａ１で結ぶことができ、放熱フィン２９の角度Ｓと光源ユニット１３の温度とは線形の関係にあることが分かる。
放熱フィン２９の角度Ｓを０°、１５°及び９０°とした場合における光源ユニット１３の温度の値は、近似直線Ａ１で結ぶことができ、放熱フィン２９の角度Ｓと光源ユニット１３の温度とは線形の関係にあることが分かる。
放熱フィン２９の角度Ｓを３０°とした場合、光源ユニット１３の温度は、角度を１５°とした場合よりも大幅に低くなり、近似直線Ａ１から予測される温度よりも大幅に低い。また、放熱フィン２９の角度Ｓを３０°とした場合の光源ユニット１３の温度は、放熱フィン２９の角度Ｓを９０°とした場合よりも低くなっている。この軸線Ｃに対して放熱フィン２９を傾けることで、通風路３５に効率良く気流Ｗを流すことができる効果が得られ、この効果が、角度Ｓを３０°とすることで顕著に発生したためと考えられる。
放熱フィン２９の角度Ｓを４５°とした場合、光源ユニット１３の温度は、角度Ｓを３０°とした場合よりも低く、近似直線Ａ１から予測される温度よりも大幅に低い。
放熱フィン２９の角度Ｓを６０°とした場合、光源ユニット１３の温度は、最も低くなり、近似直線Ａ１から予測される温度よりも大幅に低い。
放熱フィン２９の角度Ｓを７５°とした場合、光源ユニット１３の温度は、角度Ｓを４５°とした場合と同等となり、近似直線Ａ１から予測される温度よりも大幅に低い。
放熱フィン２９の角度Ｓを４５°とした場合、光源ユニット１３の温度は、角度Ｓを３０°とした場合よりも低く、近似直線Ａ１から予測される温度よりも大幅に低い。
放熱フィン２９の角度Ｓを６０°とした場合、光源ユニット１３の温度は、最も低くなり、近似直線Ａ１から予測される温度よりも大幅に低い。
放熱フィン２９の角度Ｓを７５°とした場合、光源ユニット１３の温度は、角度Ｓを４５°とした場合と同等となり、近似直線Ａ１から予測される温度よりも大幅に低い。
放熱フィン２９の角度Ｓを０°、３０°、４５°、６０°、７５°及び９０°とした場合における光源ユニット１３の温度の値は、近似曲線Ａ２で結ぶことができる。近似曲線Ａ２は、放熱フィン２９の角度Ｓが６０°の場合に光源ユニット１３の温度が最も低くなる略２次曲線となっている。
この実験結果から、放熱フィン２９の角度Ｓが２５°から８５°の範囲の場合、近似直線Ａ１から予測される結果に対する優位な差が見られることが明らかとなった。放熱フィン２９の角度Ｓを２５°から８５°の範囲とすることで、放熱フィン２９によって光源ユニット１３を効果的に冷却することができる。さらに、放熱フィン２９の角度Ｓを４５°から７５°の範囲とすることで、光源ユニット１３の温度を大きく低下させることができ、より好ましい。
この実験結果から、放熱フィン２９の角度Ｓが２５°から８５°の範囲の場合、近似直線Ａ１から予測される結果に対する優位な差が見られることが明らかとなった。放熱フィン２９の角度Ｓを２５°から８５°の範囲とすることで、放熱フィン２９によって光源ユニット１３を効果的に冷却することができる。さらに、放熱フィン２９の角度Ｓを４５°から７５°の範囲とすることで、光源ユニット１３の温度を大きく低下させることができ、より好ましい。
以上説明したように、本実施の形態では、ＬＥＤランプ１は、ＬＥＤ２０が実装される実装基板２１を基体２２の表面に有する複数の光源ユニット１３を備え、これら複数の光源ユニット１３は、各基体２２の裏面２２ｄを内側に向けるとともに互いに隙間Ｇ１を開けてＬＥＤランプ１の軸線Ｃの周囲に配置され、基体２２の裏面２２ｄには、軸線Ｃの軸方向に対して傾斜して配置される放熱フィン２９が設けられる。これにより、放熱フィン２９の流路である通風路３５に、ＬＥＤランプ１の軸線Ｃ方向及び軸線Ｃの方向とは異なる方向から気流を流すことができ、気流を放熱フィン２９の通風路３５に効率良く流すことができるため、ＬＥＤランプ１の熱を放熱フィン２９によって効率良く放熱できる。また、光源ユニット１３の下部側の放熱フィン２９を通る気流が、上下の中間部の排出口３５ｂから排出されるため、上部の放熱フィン２９に熱が集中することを防止でき、効率良く光源ユニット１３を冷却できる。
また、光源ユニット１３は、その幅方向よりも軸線Ｃの方向に長く形成され、複数のＬＥＤ２０が軸線Ｃの方向に並べて配置されている。これにより、放熱フィン２９に沿う気流の通風路３５の距離を短くでき、気流を放熱フィン２９の通風路３５に効率良く流すことができるため、ＬＥＤランプ１の熱を放熱フィン２９によって効率良く放熱できる。
また、軸線Ｃに直交する基準線Ｌに対する放熱フィン２９の角度Ｓは、２５°から８５°の範囲であるため、気流を放熱フィン２９の通風路３５に効率良く流すことができ、ＬＥＤランプ１の熱を放熱フィン２９によって効率良く放熱できる。
また、軸線Ｃに直交する基準線Ｌに対する放熱フィン２９の角度Ｓは、２５°から８５°の範囲であるため、気流を放熱フィン２９の通風路３５に効率良く流すことができ、ＬＥＤランプ１の熱を放熱フィン２９によって効率良く放熱できる。
また、本実施の形態では、ＬＥＤランプ１は、ＬＥＤ２０が実装される実装基板２１を略平板状の金属製の基体２２の表面２２ｃに有する複数の光源ユニット１３と、絶縁物からなり複数の光源ユニット１３を支持する支持体１２とを備え、光源ユニット１３は、実装基板２１と基体２２を覆う絶縁材からなるカバー３０を備え、その一端部１３ａが支持体１２を周囲から覆うように取り付けられるとともに、各基体２２の裏面２２ｄを内側に向けてＬＥＤランプ１の軸線Ｃの周囲に配置され、ＬＥＤランプ１は、複数の光源ユニット１３の他端部１３ｂが作る開口を塞ぐ絶縁材からなる結合部材１４を備えた。このため、基体２２を覆う絶縁材からなるカバー３０によって、指が触れてしまうことを防止できる。また、光源ユニット１３の他端部１３ｂが作る開口が絶縁材からなる結合部材１４で塞がれるため、他端部１３ｂが作る開口に指が入ることを絶縁材からなる結合部材１４によって防止でき、指が放熱フィン２９に接触してしまうことを防止できる。これにより、カバー等でＬＥＤランプ１の全体を覆う必要もなくなるため、ＬＥＤランプ１の放熱性を確保でき、且つ、感電を防止できる。
本実施の形態において、複数の放熱フィン２９は基体２２に一体に成形され、図５Ａに示すように、基体２２に一体に成形された連結部１００により連結されている。より詳細には、連結部１００は、軸線Ｃに沿って縦一列に延びて、複数の放熱フィン２９のすべての間隔に途切れることなく形成され、この連結部１００は、それぞれの放熱フィン２９を軸線Ｃ方向に連結する。
そして、連結部１００が基体２２から略垂直方向に立ち上がる方向を連結部１００の高さＨ２とし、放熱フィン２９が基体２２から略垂直方向に立ち上がる方向を放熱フィン２９の高さＨ１とすると、図５Ｃに示すように、連結部１００の高さＨ２は、放熱フィン２９の高さＨ１よりも低い高さに形成される。より詳細には、本実施の形態では、放熱フィン２９の高さＨ１が１３．５ｍｍ、連結部１００の高さＨ２はおよそ２．５ｍｍに形成されている。また、連結部１００の幅はおよそ３．０ｍｍで形成されている。
基体２２は、上述したように例えばアルミニウム等の高熱伝導性を有する金属材を成形して細長い矩形板状に構成したものであり、複数の放熱フィン２９が基体２２に対し、斜めに略平行に一体に成形されると、放熱フィン２９が縦に連続しない場合には、成形時に、基体２２に反りや曲りが生じ易くなる。
そして、連結部１００が基体２２から略垂直方向に立ち上がる方向を連結部１００の高さＨ２とし、放熱フィン２９が基体２２から略垂直方向に立ち上がる方向を放熱フィン２９の高さＨ１とすると、図５Ｃに示すように、連結部１００の高さＨ２は、放熱フィン２９の高さＨ１よりも低い高さに形成される。より詳細には、本実施の形態では、放熱フィン２９の高さＨ１が１３．５ｍｍ、連結部１００の高さＨ２はおよそ２．５ｍｍに形成されている。また、連結部１００の幅はおよそ３．０ｍｍで形成されている。
基体２２は、上述したように例えばアルミニウム等の高熱伝導性を有する金属材を成形して細長い矩形板状に構成したものであり、複数の放熱フィン２９が基体２２に対し、斜めに略平行に一体に成形されると、放熱フィン２９が縦に連続しない場合には、成形時に、基体２２に反りや曲りが生じ易くなる。
本実施の形態では、放熱フィン２９が軸線Ｃ方向に対して複数傾斜して配置されているところ、各々の放熱フィン２９の幅方向の中心を結ぶ形で、放熱フィン２９を軸線Ｃ方向に連結する連結部１００を設けた。
そのため、光源ユニット１３の軸線Ｃ方向の長さが、例えば、１８０ｍｍと長くなっても、連結部１００を設けたことにより、成形時に生じる恐れがあるであろう、光源ユニット１３に反りや曲がりを生じない。
また、本実施の形態では、連結部１００の高さＨ２は、放熱フィン２９の高さＨ１よりも相当程度低い高さで形成され、また、連結部１００の幅も放熱フィン２９の幅よりも小さく形成される。具体的には、放熱フィン２９の高さＨ１が１３．５ｍｍであるのに対して、連結部１００の高さＨ２はおよそ２．５ｍｍと低い高さで形成される。連結部１００の幅も３．０ｍｍと極めて狭い。そのため、放熱フィン２９間の通風路３５に空気が流入した場合、連結部１００が風路抵抗とならず、そして通風路３５を流出する過程を妨げることがなく、放熱フィン２９のヒートシンクとしての機能を阻害することがない。
そのため、光源ユニット１３の軸線Ｃ方向の長さが、例えば、１８０ｍｍと長くなっても、連結部１００を設けたことにより、成形時に生じる恐れがあるであろう、光源ユニット１３に反りや曲がりを生じない。
また、本実施の形態では、連結部１００の高さＨ２は、放熱フィン２９の高さＨ１よりも相当程度低い高さで形成され、また、連結部１００の幅も放熱フィン２９の幅よりも小さく形成される。具体的には、放熱フィン２９の高さＨ１が１３．５ｍｍであるのに対して、連結部１００の高さＨ２はおよそ２．５ｍｍと低い高さで形成される。連結部１００の幅も３．０ｍｍと極めて狭い。そのため、放熱フィン２９間の通風路３５に空気が流入した場合、連結部１００が風路抵抗とならず、そして通風路３５を流出する過程を妨げることがなく、放熱フィン２９のヒートシンクとしての機能を阻害することがない。
図７～図１３は、それぞれ別の実施の形態を示す。
上記実施の形態では、放熱フィン２９を軸線Ｃ方向に対して複数傾斜して配置し、各々の放熱フィン２９の幅方向の中心を結ぶ形で、放熱フィン２９を軸線Ｃ方向に連結する連結部１００を一列に設けた。
これに対し、図７に示すように、各々の放熱フィン２９の幅方向の両端側を結ぶ形で、放熱フィン２９を軸線Ｃ方向に連結する連結部１０１、１０２を二列に亘って設けてもよい。この場合、成形時において、光源ユニット１３の反りや曲がりをより確実に防止でき、連結部１０１、１０２の高さを低く抑えることで、気流Ｗの妨げとならず、放熱フィン２９のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
また、図８に示すように、軸線Ｃ方向に対して複数傾斜して配置された放熱フィン２９の幅方向の両端に沿って、すなわち、光源ユニット１３の左端に連結部１０３を、光源ユニット１３の右端に連結部１０４を、それぞれ形成してもよい。
この場合にも、成形時に光源ユニット１３の反りや曲がりをより確実に防止できる。また、連結部１０３、１０４の高さを低く抑えることで、気流Ｗの妨げとならず、放熱フィン２９のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
上記実施の形態では、放熱フィン２９を軸線Ｃ方向に対して複数傾斜して配置し、各々の放熱フィン２９の幅方向の中心を結ぶ形で、放熱フィン２９を軸線Ｃ方向に連結する連結部１００を一列に設けた。
これに対し、図７に示すように、各々の放熱フィン２９の幅方向の両端側を結ぶ形で、放熱フィン２９を軸線Ｃ方向に連結する連結部１０１、１０２を二列に亘って設けてもよい。この場合、成形時において、光源ユニット１３の反りや曲がりをより確実に防止でき、連結部１０１、１０２の高さを低く抑えることで、気流Ｗの妨げとならず、放熱フィン２９のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
また、図８に示すように、軸線Ｃ方向に対して複数傾斜して配置された放熱フィン２９の幅方向の両端に沿って、すなわち、光源ユニット１３の左端に連結部１０３を、光源ユニット１３の右端に連結部１０４を、それぞれ形成してもよい。
この場合にも、成形時に光源ユニット１３の反りや曲がりをより確実に防止できる。また、連結部１０３、１０４の高さを低く抑えることで、気流Ｗの妨げとならず、放熱フィン２９のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
図９は、別の実施の形態を示す。
光源ユニット１３には、軸線Ｃ方向に対して複数傾斜して配置された放熱フィン２９が形成される。そして、基体２２の両側に沿って、２列に亘る連結部１１１～１１４が配置される。図中で左側の連結部１１１、１１２のうち、上の連結部１１１は、図中で上３列の斜め配置の放熱フィン２９を連結し、下の連結部１１２は、上３列の斜め配置の放熱フィン２９の下に連続する、下３列の斜め配置の放熱フィン２９を連結する。
また、図中において、右側の連結部１１３、１１４のうち、上の連結部１１３は、図中で最上の放熱フィン２９を除いて、その下の３列の斜め配置の放熱フィン２９を連結し、下の連結部１１４は、上記３列の斜め配置の放熱フィン２９の下に連続する、下３列の斜め配置の放熱フィン２９を連結する。
光源ユニット１３には、軸線Ｃ方向に対して複数傾斜して配置された放熱フィン２９が形成される。そして、基体２２の両側に沿って、２列に亘る連結部１１１～１１４が配置される。図中で左側の連結部１１１、１１２のうち、上の連結部１１１は、図中で上３列の斜め配置の放熱フィン２９を連結し、下の連結部１１２は、上３列の斜め配置の放熱フィン２９の下に連続する、下３列の斜め配置の放熱フィン２９を連結する。
また、図中において、右側の連結部１１３、１１４のうち、上の連結部１１３は、図中で最上の放熱フィン２９を除いて、その下の３列の斜め配置の放熱フィン２９を連結し、下の連結部１１４は、上記３列の斜め配置の放熱フィン２９の下に連続する、下３列の斜め配置の放熱フィン２９を連結する。
そして、本実施の形態では、左端の連結部１１１の下端と、連結部１１２の上端は、右側の連結部１１３と、軸線Ｃの方向においてオーバーラップする。
また、左端の連結部１１２の下端は、右側の連結部１１４と、軸線Ｃの方向においてオーバーラップしている。
この構成では、光源ユニット１３全体としてみると、光源ユニット１３の上端から下端まで、連結部１１１～１１４が、軸線Ｃ方向に対して途切れることなく形成されており、成形時に、光源ユニット１３の反りや曲がりを防止できる。また、連結部１１１～１１４の高さを低く抑えることで、気流Ｗの妨げとならず、放熱フィン２９のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
また、左端の連結部１１２の下端は、右側の連結部１１４と、軸線Ｃの方向においてオーバーラップしている。
この構成では、光源ユニット１３全体としてみると、光源ユニット１３の上端から下端まで、連結部１１１～１１４が、軸線Ｃ方向に対して途切れることなく形成されており、成形時に、光源ユニット１３の反りや曲がりを防止できる。また、連結部１１１～１１４の高さを低く抑えることで、気流Ｗの妨げとならず、放熱フィン２９のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
図１０、図１１は、別の実施の形態を示す。
本実施の形態では、基体２２の裏面に対し、複数の放熱フィン５０を、例えば多行、多列に亘って、ボス立ての形式で、一体成形してもよい。
この構成では、図１０に示すように、基体２２の幅方向の中心の放熱フィン５０を軸線Ｃ方向に対して結ぶ形で、連結部１２０を一列に設けてもよい。或いは、図１１に示すように、基体２２の幅方向の両側の放熱フィン５０を軸線Ｃ方向に対して結ぶ形で、連結部１３１、１３２を一列に設けてもよい。
これら構成では、成形時に光源ユニット１３の反りや曲がりを防止できる。ボス立ての放熱フィン５０では、ランプの向きにより、放熱フィン５０の間に生じる気流の流れが変化する。この場合、連結部１２０、１３１、１３２の高さを低く抑えることで、気流の流れが変化したとしても、その気流の妨げとならず、放熱フィン５０のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
本実施の形態では、基体２２の裏面に対し、複数の放熱フィン５０を、例えば多行、多列に亘って、ボス立ての形式で、一体成形してもよい。
この構成では、図１０に示すように、基体２２の幅方向の中心の放熱フィン５０を軸線Ｃ方向に対して結ぶ形で、連結部１２０を一列に設けてもよい。或いは、図１１に示すように、基体２２の幅方向の両側の放熱フィン５０を軸線Ｃ方向に対して結ぶ形で、連結部１３１、１３２を一列に設けてもよい。
これら構成では、成形時に光源ユニット１３の反りや曲がりを防止できる。ボス立ての放熱フィン５０では、ランプの向きにより、放熱フィン５０の間に生じる気流の流れが変化する。この場合、連結部１２０、１３１、１３２の高さを低く抑えることで、気流の流れが変化したとしても、その気流の妨げとならず、放熱フィン５０のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
図１２は、別の実施の形態を示す。
本実施の形態では、基体２２の裏面に対し、複数の放熱フィン５０を、例えば多行、多列に亘って、ボス立ての形式で、一体成形している。
そして、基体２２の両側に沿って、２列に亘る連結部１４１～１４４が配置される。図中で左側の連結部１４１、１４２のうち、上の連結部１４１は、図中で上３個の放熱フィン５０を連結し、下の連結部１４２は、上３個の放熱フィン５０の下に一個開けて、その下３個の放熱フィン５０を連結する。
右側の連結部１４３、１４４のうち、上の連結部１４３は、最上から２個の放熱フィン５０を除いて、その下３個の放熱フィン５０を連結し、下の連結部１４４は、上記３個の放熱フィン５０の下に１個開けて、下２個の放熱フィン５０を連結する。
本実施の形態では、基体２２の裏面に対し、複数の放熱フィン５０を、例えば多行、多列に亘って、ボス立ての形式で、一体成形している。
そして、基体２２の両側に沿って、２列に亘る連結部１４１～１４４が配置される。図中で左側の連結部１４１、１４２のうち、上の連結部１４１は、図中で上３個の放熱フィン５０を連結し、下の連結部１４２は、上３個の放熱フィン５０の下に一個開けて、その下３個の放熱フィン５０を連結する。
右側の連結部１４３、１４４のうち、上の連結部１４３は、最上から２個の放熱フィン５０を除いて、その下３個の放熱フィン５０を連結し、下の連結部１４４は、上記３個の放熱フィン５０の下に１個開けて、下２個の放熱フィン５０を連結する。
本実施の形態では、左端の連結部１４１の下端と、連結部１４２の上端は、右側の連結部１４３と、軸線Ｃの方向においてオーバーラップする。
また、左端の連結部１４２の下端は、右側の連結部１４４と、軸線Ｃの方向においてオーバーラップしている。
この構成では、光源ユニット１３全体としてみると、光源ユニット１３の上端から下端まで、連結部１４１～１４４が、軸線Ｃ方向に対して途切れることなく形成されており、成形時に、光源ユニット１３の反りや曲がりを防止できる。
ボス立ての放熱フィン５０では、ランプの向きにより、放熱フィン５０の間に生じる気流の流れが変化する。この場合、連結部１４１～１４４の高さを低く抑えることで、気流の流れが変化したとしても、その気流の妨げとならず、放熱フィン５０のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
また、左端の連結部１４２の下端は、右側の連結部１４４と、軸線Ｃの方向においてオーバーラップしている。
この構成では、光源ユニット１３全体としてみると、光源ユニット１３の上端から下端まで、連結部１４１～１４４が、軸線Ｃ方向に対して途切れることなく形成されており、成形時に、光源ユニット１３の反りや曲がりを防止できる。
ボス立ての放熱フィン５０では、ランプの向きにより、放熱フィン５０の間に生じる気流の流れが変化する。この場合、連結部１４１～１４４の高さを低く抑えることで、気流の流れが変化したとしても、その気流の妨げとならず、放熱フィン５０のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
図１３は、別の実施の形態を示す。
本実施の形態では、基体２２の裏面に対し、複数の放熱フィン５０を、例えば多行、多列に亘って、ボス立ての形式で、一体成形している。
そして、基体２２に斜めに多列（３列）に亘って、連結部１５１、１５２、１５３が配置されている。これら連結部１５１、１５２、１５３は、基体２２の幅方向に対し、斜めに連続して延びており、連結部１５１、１５２、１５３は、それぞれが４個の放熱フィン５０を連結している。
本実施の形態では、基体２２の裏面に対し、複数の放熱フィン５０を、例えば多行、多列に亘って、ボス立ての形式で、一体成形している。
そして、基体２２に斜めに多列（３列）に亘って、連結部１５１、１５２、１５３が配置されている。これら連結部１５１、１５２、１５３は、基体２２の幅方向に対し、斜めに連続して延びており、連結部１５１、１５２、１５３は、それぞれが４個の放熱フィン５０を連結している。
本実施の形態では、最上の連結部１５１の下端が、その下の連結部１５２の上端と、軸線Ｃの方向においてオーバーラップする。
また、上記連結部１５２の下端が、その下の連結部１５３の上端と、軸線Ｃの方向においてオーバーラップしている。
本形態では、光源ユニット１３全体としてみると、光源ユニット１３の上端から下端まで、連結部１５１、１５２、１５３が、軸線Ｃ方向に対して途切れることなく形成されており、成形時に、光源ユニット１３の反りや曲がりを防止できる。
ボス立ての放熱フィン５０では、ランプの向きにより、放熱フィン５０の間に生じる気流の流れが変化する。この場合、連結部１５１、１５２、１５３の高さを低く抑えることで、気流の流れが変化したとしても、その気流の妨げとならず、放熱フィン５０のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
また、上記連結部１５２の下端が、その下の連結部１５３の上端と、軸線Ｃの方向においてオーバーラップしている。
本形態では、光源ユニット１３全体としてみると、光源ユニット１３の上端から下端まで、連結部１５１、１５２、１５３が、軸線Ｃ方向に対して途切れることなく形成されており、成形時に、光源ユニット１３の反りや曲がりを防止できる。
ボス立ての放熱フィン５０では、ランプの向きにより、放熱フィン５０の間に生じる気流の流れが変化する。この場合、連結部１５１、１５２、１５３の高さを低く抑えることで、気流の流れが変化したとしても、その気流の妨げとならず、放熱フィン５０のヒートシンクとしての機能を阻害しない。
１ ＬＥＤランプ
２０ ＬＥＤ
２１ 実装基板
２２ 基体
１３ 光源ユニット
２９、５０ 放熱フィン
１００～１０４ 連結部
１１１～１１４ 連結部
１２０ 連結部
１３１、１３２ 連結部
１４１～１４４ 連結部
１５１、１５２、１５３ 連結部
２０ ＬＥＤ
２１ 実装基板
２２ 基体
１３ 光源ユニット
２９、５０ 放熱フィン
１００～１０４ 連結部
１１１～１１４ 連結部
１２０ 連結部
１３１、１３２ 連結部
１４１～１４４ 連結部
１５１、１５２、１５３ 連結部
Claims (8)
- 複数の光源ユニットが当該光源ユニットの基体の裏面を内側に向けて互いの間に隙間を開けてランプの軸線周囲に配置され、
前記基体の裏面には、前記軸線の方向に対して、間隔をあけて配置される複数の放熱フィンが設けられ、前記複数の放熱フィンを連結する連結部が形成されていることを特徴とするランプ。 - 前記連結部は、前記放熱フィンよりも低い高さに形成されていることを特徴とする、請求項１記載のランプ。
- 前記放熱フィンは、前記軸線の方向に対して、傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項１又は２記載のランプ。
- 前記放熱フィンは、柱状であることを特徴とする、請求項１又は２記載のランプ。
- 前記連結部は、前記放熱フィンを、前記軸線の方向に連結することを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載のランプ。
- 前記連結部は、前記基体の裏面の実装基板が存在する領域に形成されていることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一項に記載のランプ。
- 前記連結部は、一列に延びて、前記放熱フィンのすべての間隔に形成されていることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか一項に記載のランプ。
- 前記連結部は、多列に亘って延びて、前記放熱フィンの間隔に形成され、各列の連結部は、前記軸線の方向にオーバーラップすることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか一項に記載のランプ。
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