JP2012181966A

JP2012181966A - 照明装置

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Publication number: JP2012181966A
Application number: JP2011043040A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kuno; 勝美久野; Mitsuaki Kato; 光章加藤; Tomoyuki Suzuki; 智之鈴木; Tomonao Takamatsu; 伴直高松; Tetsuya Kugimiya; 哲也釘宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2031-02-28
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Abstract

【課題】発光素子及び電源回路の温度上昇を抑制するとともに、広配光を実現する照明装置を提供する。
【解決手段】一実施形態の照明装置は、基板、ベース、グローブ、筐体及び口金部を備える。基板は、発光素子を備える。ベースは、第１及び第２面を有し、当該第１面に前記基板が取り付けられて前記基板と熱的に接続される。グローブは、前記発光素子を覆うように前記ベースに設けられる。筐体は、空気が流通するように第１及び第２端部が開口された筒状の放熱体を備え、前記第１端部が前記第２面に対向し且つ前記第１端部と前記ベースとの間に間隙を有するように前記第２面に取り付けられ、前記ベースと熱的に接続される。口金部は、前記第２端部に対向し且つ前記第２端部との間に間隙を有するように、前記筐体に取り付けられる。前記第１端部は、前記グローブの径方向の長さが最大になる前記グローブの最大径部より前記口金部側に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ＬＥＤ等の発光素子を備えた照明装置に関する。

半導体発光素子であるＬＥＤ（light-emitting diode）を光源として用いたＬＥＤ電球が、白熱電球に代わる照明装置として使用されている。ＬＥＤ電球においては、ＬＥＤを実装した基板が金属製ベースに取り付けられ、ベースの光源側の面が透光性のグローブで覆われ、その反対側の面に放熱構造を有する筐体が配設される。この筐体の一端には口金が設けられる。筐体内部には、ＬＥＤに電流を供給する電源回路が収容される。このようなＬＥＤ電球では、主に筐体の外表面から放熱が行われる。放熱性能を向上させるために筐体の外表面に多数のフィンが設けられたＬＥＤ電球もある。

特開２００６−３１００５７号公報特開２００９−９３９２６号公報

Hyundai telecom製室内照明（WTH-8） http://www.weet.co.kr/Front_jp/indoor/wth_6.asp

しかしながら、筐体の外表面からの放熱では、発熱量がより大きいＬＥＤを使用すると、ＬＥＤの温度上昇を抑制することは困難とされる。放熱性能を向上させるために熱伝導性の高い材料で筐体が作られる場合、電源回路が筐体内に保持されることから、電源回路の温度が上昇し、電源回路が熱破壊される虞がある。

また、筐体の外周面から径方向に張り出したフィンを備えるＬＥＤ電球がある。このＬＥＤ電球は、高い放熱性能を得る代わりに一般的な白熱電球の寸法よりが大きくなり、白熱電球の代替として使用することができず用途が限定される。さらに、張り出したフィンがＬＥＤからの光を遮るため、電球の配光角が制限される。

本発明が解決しようとする課題は、発光素子及び電源回路の温度上昇を抑制するとともに、広配光を実現する照明装置を提供することである。

一実施形態に係る照明装置は、基板、ベース、グローブ、筐体及び口金部を備える。基板は、発光素子を備える。ベースは、第１及び第２面を有し、当該第１面に前記基板が取り付けられて前記基板と熱的に接続される。グローブは、前記発光素子を覆うように前記ベースに設けられ、前記発光素子が発する光を透過する。筐体は、空気が流通するように第１及び第２端部が開口された筒状の放熱体を備え、前記第１端部が前記第２面に対向し且つ前記第１端部と前記ベースとの間に間隙を有するように前記第２面に取り付けられ、前記ベースと熱的に接続される。口金部は、前記第２端部に対向し且つ前記第２端部との間に間隙を有するように、前記筐体に取り付けられる。前記第１端部は、前記グローブの先端部と前記口金部の基端部とを仮想的に結ぶ中心軸に垂直な径方向の前記グローブの長さが最大になる前記グローブの最大径部より前記口金部側に位置する。

第１の実施形態に係る照明装置の外観を概略的に示す平面図。図１の照明装置を概略的に示す部分切欠斜視図。図１の照明装置を概略的に示す分解斜視図。図１に示した放熱体の他の例を示す斜視図。図１に示した放熱体のさらに他の例を示す斜視図。図１に示した放熱体のさらにまた他の例を示す平面図。図１に示したベースの他の例を示す断面図。第２の実施形態に係る照明装置を概略的に示す部分切欠斜視図。第２の実施形態の第１変形例に係る照明装置を概略的に示す部分切欠斜視図。図９の照明装置を概略的に示す分解斜視図。第２の実施形態の第２変形例に係る照明装置を概略的に示す部分切欠斜視図。図８の照明装置の外形形状を示す模式図。図１の照明装置の外形形状を示す模式図。図９の照明装置の外形形状を示す模式図。第３の実施形態に係る吸引ノズルを概略的に示す斜視図。（ａ）は、図１の照明装置に図１５の吸引ノズルを差し込む前の状態を示す図であり、図１の照明装置に（ｂ）は、清掃時における図１の照明装置と図１５の吸引ノズルの位置を示す図である。第４の実施形態に係る照明装置を概略的に示す斜視図。図１７の照明装置に図１５の吸引ノズルが差し込まれた様子を示す模式図。第５の実施形態に係る照明装置を概略的に示す正面図。

以下、必要に応じて図面を参照しながら、実施形態に係る照明装置を説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る照明装置１００の外観を概略的に示す平面図であり、図２は、照明装置１００の内部構造を概略的に示す部分切欠斜視図である。また、図３は、照明装置１００を分解して示す斜視図である。図２に示されるように、照明装置１００は、発光素子１０１を備え、この発光素子１０１は、金属又はセラミック製の基板１０２に実装されている。発光素子１０１は、光源としてのＬＥＤ（light-emitting diode）を備え、可視光、例えば、白色光を発生する。一例として、発光素子１０１は、波長４５０ｎｍの青紫色光を発生するＬＥＤと、このＬＥＤからの青紫色光を吸収して波長５６０ｎｍ近傍の黄色光を発生する蛍光体とを組み合わせて用いることにより、白色光を発生する。なお、図２には１つの発光素子１０１が示されているが、複数の発光素子が基板１０２上に配設されてもよい。

基板１０２は、互いに対向する第１及び第２主面を有する薄い板状に形成されている。第１主面には、発光素子１０１が配置される。基板１０２は、第２主面と基板取付部１０３Ａとが互いに対向するように、ベース１０３の基板取付部１０３Ａに取り付けられる。基板１０２と基板取付部１０３Ａとの間には、基板１０２とベース１０３との間の接触熱抵抗を低減するために、図示しないシートが設けられる。このシートにより、接触熱抵抗が小さく保たれた状態で、基板１０２とベース１０３とが熱的に結合される。さらに、このシートは、基板１０２とベース１０３とを電気的に絶縁する絶縁層として機能する。

ベース１０３は、基板取付部１０３Ａ及び露出部１０３Ｂから構成される。ベース１０３は、熱伝導性が良好な金属、例えばアルミニウム等で形成される。基板取付部１０３Ａは、円板状に形成される。露出部１０３Ｂは、略半球面状に形成され、より具体的には、ドーム型に形成されたドーム部１３０と、このドーム部１３０の外周中心から外側に突出した突出部１３１とを有する。図３に示されるように、露出部１０３Ｂの縁部１０３Ｃの内周面には、嵌合溝１０３Ｄが形成されている。基板取付部１０３Ａは、嵌合溝１０３Ｄに嵌め込まれた状態で露出部１０３Ｂに固定される。

さらに、露出部１０３Ｂの縁部１０３Ｃには、図示しないグローブ係合機構が設けられ、このグローブ係合機構によってグローブ１０４がベース１０３に係合される。グローブ１０４は、接着剤等によりベース１０３に固定されてもよい。グローブ１０４は、光を透過する材料、例えば、ガラス又は合成樹脂等で形成される。一例では、グローブ１０４は、光を拡散するように、乳白色のポリカーボネイトで形成される。他の例では、グローブ１０４は、透光性アクリル樹脂で形成され、サンドブラスト処理によってその内表面に細かな凹凸が付されることによって光拡散性を得ている。グローブ１０４は、発光素子１０１を覆うように設けられ、一般的な白熱電球のボール部分のシルエットに近似させた滑らかな曲面状に形成される。即ち、グローブ１０４は、図１に示されるように、ベース１０３に連結される縁部１０４Ａから最大径部１０４Ｂに向かうに従って拡径され、最大径部１０４Ｂから先端部１０４Ｃに向かうに従って縮径される。グローブ１０４の縁部１０４Ａは、露出部１０３Ｂの縁部１０３Ｃの外径と同じ外径を有し、グローブ１０４の外表面と露出部１０３Ｂの外表面とが滑らかな曲面を成している。

図２に示されるように、露出部１０３Ｂ及びグローブ１０４により密閉空間１４０が規定されている。この密閉空間１４０は、基板取付部１０３Ａにより２つの部分空間１４０Ａ及び１４０Ｂに分割されている。一方の部分空間１４０Ａは、基板取付部１０３Ａ及び露出部１０３Ｂにより規定される。他方の部分空間１４０Ｂは、基板取付部１０３Ａ及びグローブ１０４により規定され、この部分空間１４０Ｂ内に発光素子１０１が位置されている。これら部分空間１４０Ａ及び１４０Ｂは、基板取付部１０３Ａに設けられている開口部１３２及び１３３を介して連通している。開口部１３３は、基板取付部１０３Ａの周縁部に設けられ、開口部１３２は、開口部１３３より基板１０２の近くに設けられている。

露出部１０３Ｂは、露出部１０３Ｂと放熱体１０５とが互いに離間するように、複数のリブ１０６を介して放熱体１０５に取り付けられる。この放熱体１０５は、両端部１０５Ａ及び１０５Ｂが開口された略円筒状に形成されている。具体的には、図３に示されるように、放熱体１０５は、直径が略一定である円筒形の円筒部１５０と、露出部１０３Ｂの形状に対応するように円筒部１５０から露出部１０３Ｂの方向に向けて直径が拡大される拡大円筒部１５１とを有する。拡大円筒部１５１の端部１０５Ｂの外径は、グローブ１０４を透過した光を遮ることがないサイズに設定され、好ましくは、グローブ１０４の外径が最大となる最大径部１０４Ｂの外径以下のサイズに設定される。

リブ１０６は、互いに離間し、露出部１０３Ｂの外周面及び拡大円筒部１５１の内周面に沿って放射状に配置される。リブ１０６、露出部１０３Ｂの外周面及び拡大円筒部１５１の内周面により、空気が流通する複数の流路１１０が規定される。これら流路１１０は、ドーム部１３０から突出部１３１の方向に沿って延びるようにして、放熱体１０５の内側に並列に設けられる。拡大円筒部１５１の端部１０５Ｂ及びリブ１０６の一端部１０６Ａにより開口部１１１が規定される。これらの開口部１１１を介して、流路１１０に空気が流入し、或いは、流路１１０から空気が流出する。放熱体１０５の端部１０５Ｂは、突出部１３１の先端部よりグローブ１０４側に位置する。

リブ１０６は、自然対流による空気の流れを妨げないように、且つ、表面積を広げて放熱用フィンとしての機能を持たせるために、扁平な板形状を有する。リブ１０６及び放熱体１０５の各々は、金属やセラミック等の熱伝導性が高く放熱性に優れた材料で形成される。リブ１０６は、ベース１０３と一体に成形されてもよく、或いは、放熱体１０５と一体に成形されてもよい。

さらに、照明装置１００は、この照明装置１００を図示しないソケットに電気的且つ機械的に接続するために使用される口金１０９を備える。口金１０９は、ソケットに着脱可能にねじ込まれるねじ山を備えたシェル部１０９Ａと、このシェル部１０９Ａの一端部に図示しない絶縁部を介して設けられたアイレット１０９Ｂとを備える。口金１０９は、図示しない配線により電源回路１０８に電気的に接続されている。この電源回路１０８は、内部に空洞を有する円柱状の収容ケース１１３に収容されており、図３等では、収容ケース１１３に収容された状態で電源回路１０８が示されている。収容ケース１１３は、口金１０９に取り付けられている。収容ケース１１３と口金１０９とは電気的に絶縁される。電源回路１０８は、図示しない配線により発光素子１０１に電気的に接続される。以下では、電源回路１０８、収容ケース１１３及び口金１０９をまとめて口金部１９０とも称する。

収容ケース１１３の外周面には、口金１０９の基端部（アイレット１０９Ｂ）とグローブ１０４の先端部１０４Ｃとを仮想的に結ぶ軸（照明装置１００の中心軸に相当する）の方向に沿って延びる複数のスペーサ１０７が設けられる。以下では、口金１０９の基端部とグローブ１０４の先端部１０４Ｃとを仮想的に結ぶ軸を中心軸と称し、この中心軸に垂直な方向を径方向とする。口金部１９０は、収容ケース１１３と放熱体１０５とが互いに離間した状態で、これらスペーサ１０７を介して放熱体１０５に取り付けられる。スペーサ１０７を介して口金部１９０が放熱体１０５に取り付けられることにより、収容ケース１１３と放熱体１０５との間には、複数の開口部１１２が形成される。これら開口部１１２を介して、放熱体１０５の内部空間（内部流路ともいう）１６０に空気が流入し、或いは、放熱体１０５の内部空間１６０から空気が流出する。放熱体１０５の内部流路１６０は、ベース１０３、放熱体１０５及び口金部１９０により規定され、開口部１１１及び開口部１１２を介して外部空間と連通している。上述した放熱体（筐体本体）１０５、リブ１０６及びスペーサ１０７により照明装置１００の筐体が構成される。筐体には、口金部１９０及びベース１０３が含まれてもよい。

本実施形態では、説明のために、天井等に設けられたソケットに照明装置１００が装着される場合を想定する。この場合、図１に示されるように、口金１０９が上側に位置され、即ち、グローブ１０４が下側に位置される。照明装置１００が装着されたソケットが給電されると、口金１０９を介して電源回路１０８に交流電圧が供給される。電源回路１０８は、交流電圧の供給を受けて、発光素子１０１のＬＥＤに定電流を供給する。発光素子１０１のＬＥＤは、定電流の供給により点灯する。発光素子１０１から照射された光は、グローブ１０４を透過して外部空間へ射出される。

発光素子１０１の点灯に付随して発生した熱は、基板１０２を介してベース１０３へ伝熱され、さらに、ベース１０３からリブ１０６及び放熱体１０５へ伝熱される。発光素子１０１で発生した熱は、ベース１０３の露出部１０３Ｂ、リブ１０６及び放熱体１０５から外部空間及び放熱体１０５の内部流路１６０に放熱される。露出部１０３Ｂでは、その外表面が外気に晒されており、この外表面が熱を放出する放熱面となっている。リブ１０６及び放熱体１０５では、内表面及び外表面ともに外気に晒されており、内表面及び外表面ともに放熱面として機能する。放熱体１０５の内部流路１６０の空気は、露出部１０３Ｂ、リブ１０６及び放熱体１０５による放熱により温められる。温度が高い空気は、自然対流により上昇するので、内部流路１６０内の温められた空気は、口金１０９側の開口部１１２から放熱体１０５の外部へ放出される。その一方で、温度が比較的に低い空気がグローブ１０４側の開口部１１１から放熱体１０５の内部流路へ導入される。グローブ１０４側の開口部１１１から導入された空気により、放熱体１０５の内部流路１６０内の空気が冷却される。このように、放熱体１０５の内部流路１６０に空気を流通させることにより、放熱体１０５の内周面及び外周面ともに放熱に寄与するようになり、放熱性を向上させることができる。

一般に、鉛直方向に延びる筒状の流路内の空気が温められると、煙突効果（stack effect）と呼ばれる現象により、流路内で強い上昇気流が発生することが知られている。損失を考慮しない理想的な状態では、自然対流により流路を上昇する空気の流速Ｕ（ｍ／ｓ）は、下記数式（１）のように表される。

ここで、Ｈは、流路の長さを表し、Ｔｉは流路の内部の空気の絶対温度（Ｋ）を表し、Ｔｏは流路の外部の空気の絶対温度（Ｋ）を表す。即ち、流路を長くし、流路内に流れ込む空気に多くの熱を与えて内部の温度が上昇されると、流路の内部を流れる空気の流速Ｕが増大される。

このような煙突効果を効果的に利用すると、略円筒状の放熱体１０５の内部に温度が比較的に低い空気がより多く導入されることとなり、放熱性能をさらに高めることができる。従って、本実施形態では、放熱体１０５の内部を流通する空気の流速を増大させるために、放熱体１０５が可能な限り長く形成され、即ち、放熱体１０５がグローブ１０４の縁部１０４Ａ付近から口金部１９０の収容ケース１１３側の端部付近までの長さを有するように形成され、さらに、表面積が大きくなるよう露出部１０３Ｂ、リブ１０６及び放熱体１０５の形状が定められる。

煙突効果の利用にあたっては、放熱体１０５の内部流路１６０に空気を円滑に導き入れることが重要となる。口金１０９を上側にした状態で照明装置１００が設置される場合、放熱体１０５の端部１０５Ｂは、グローブ１０４の最大径部１０４Ｂより上に位置し、即ち、グローブ１０４の最大径部１０４Ｂより口金１０９側に位置する。ベース１０３、グローブ１０４及び放熱体１０５により形成される包絡面は、図１に示す段差１１６を有する。この段差１１６により、グローブ１０４により温められグローブ１０４の外周面に沿って上昇した空気が放熱体１０５の内部流路１６０に円滑に導かれる。その結果として、内部流路１６０内での放熱が促進される。

さらに、グローブ１０４が最大径部１０４Ｂから縁部１０４Ａに向かうに従い縮径される形状を有し、且つ、放熱体１０５の端部１０５Ｂがグローブ１０４の最大径部１０４Ｂより口金１０９側に位置することにより、本実施形態の照明装置１００においては、１８０°より広い配光角１２１を得ることができる。このような形状を有するグローブ１０４の外周面に沿って上昇する空気は、中心軸に向かう方向の速度成分を有するので、グローブ１０４からの光を遮断しないような放熱体１０５の張り出し量でも、放熱体１０５の内部空間１６０に空気を導くことができる。即ち、照明装置１００は、一般的な白熱電球とほとんど同じ外径寸法を有しながらも、高い放熱性能及び広い配光角の両方を実現することができる。

また、電源回路１０８を収容する収容ケース１１３は、温度の高いベース１０３と直接に接触されることなく、放熱体１０５の内部流路１６０を流通する空気に晒されるので、電源回路１０８の温度上昇は抑制される。その結果、電源回路１０８が熱破壊されることが防止され、電源回路１０８の信頼性を向上することができる。

本実施形態では、熱源である発光素子１０１がベース１０３の露出部１０３Ｂ及びグローブ１０４に規定される密閉空間１４０の中心付近に位置され、且つ、基板取付部１０３Ａの開口部１３２及び１３３を介して部分空間１４０Ａ及び１４０Ｂが連通されているので、この密閉空間１４０内で自然対流が発生する。具体的には、発光素子１０１により温められた部分空間１４０Ｂ内の空気が、上昇して基板取付部１０３Ａの開口部１３２及び１３３の少なくとも１つから部分空間１４０Ａへ移動し、部分空間１４０Ａへの空気の移動に付随して、部分空間１４０Ａの空気が、開口部１３２及び１３３の少なくとも１つから部分空間１４０Ｂへ移動する。例えば、基板取付部１０３Ａに開口部が設けられないと仮定すると、高温の空気は部分空間１４０Ｂの上方に停留し、その結果、グローブ１０４内で自然対流は十分に発達しない。このようにグローブ１０４内で空気が循環しない場合、グローブ１０４の全体に発光素子１０１からの熱が伝達されにくいので、グローブ１０４を放熱部材として有効に利用することができない。本実施形態では、発光素子１０１が密閉空間１４０の中心付近に設けられ、それにより生じる密閉空間１４０内での空気の循環により、グローブ１０４の先端部１０４Ｃまで高温の空気が到達し、その結果、グローブ１０４の全体に発光素子１０１からの熱が伝達され、グローブ１０４からの放熱量を増大することができる。

さらに、基板取付部１０３Ａには内部フィン１３４が設けられている。この内部フィン１３４は、開口部１３２に近接して配置される。これにより、開口部１３２及び１３３を通過する空気に対する熱伝達性能は不均一となり、部分空間１４０Ｂ内の空気の温度、密度が不均一となり、密閉空間１４０での自然対流による空気の循環がさらに促進される。

一方、口金１０９を上側にした状態で照明装置１００が設置される場合、放熱体１０５の内部流路１６０を流通する空気は、グローブ１０４側の開口部１１１から導入され、口金１０９側の開口部１１２から放出される。これに対し、口金１０９を下側にした状態で照明装置１００が設置される場合、放熱体１０５の内部流路１６０を流通する空気は、口金１０９側の開口部１１２から導入され、グローブ１０４側の開口部１１１から放出される。いずれの場合にも、空気の流入口（開口部１１１又は開口部１１２）がリブ１０６又はスペーサ１０７により放熱体１０５の内部流路１６０より細くなっていることから、塵や埃等が放熱体１０５の内部流路１６０に入り込みにくく、その結果、塵や埃等が放熱体１０５の内部流路１６０に蓄積することが防止される。

以上のように、本実施形態に係る照明装置１００によれば、筐体本体である放熱体１０５の内側に空気が流通する流路１６０が設けられることにより、発光素子１０１で発生しベース１０３、リブ１０６及び放熱体１０５に伝達された熱が効率的に放熱されるようになり、放熱性能を高めることができる。また、グローブ１０４が縁部１０４Ａから最大径部１０４Ｂに向かうに従って拡径され、最大径部１０４Ｂから先端部１０４Ｃに向かうに従って縮径される形状を有するので、広い配光角を実現することができる。さらに、電源回路１０８を収容する収容ケース１１３が内部流路１６０に露出されているので、電源回路１０８の温度上昇が抑制され、その結果、電源回路１０８が熱破壊されることを防止することができる。

なお、放熱体１０５の外形は、図１から図３に示されるような円筒形状の例に限定されない。一例として、図４に示すように、放熱体１０５は、その外周面が波板状に形成されたものであってもよい。外周面が波板状に形成されると、表面積が増大し、放熱性能がさらに向上される。さらに、波板形状とすることで放熱体１０５の強度を高めることができるとともに、照明装置１００をソケットにねじ込む際の持ちやすさも向上する。他の例では、図５に示すように、放熱体１０５の外周面上に、端部１０５Ａから端部１０５Ｂに向けて延びる複数の放熱用フィン５０１が設けられてもよい。放熱用フィン５０１を設けることにより、表面積が増大し、放射性能をさらに向上させることができる。

さらに他の例では、図６に示すように、放熱体１０５には、端部１０５Ａから端部１０５Ｂに向かう方向に沿ってスリット６０１が設けられてもよい。この場合、放熱体１０５を複数の板状部材６０２で構成し、板状部材６０２を互いに離間するよう組み合わせることによりスリット６０１を形成してもよく、或いは、１つの円筒状の部材にスリット６０１を形成してもよい。放熱体１０５にスリット６０１を設けることにより、煙突効果は低減されるが、横向きに保持した状態で照明装置１００を使用する場合にも、十分な放熱性能を確保することができる。さらに、横向きに保持した状態で照明装置１００を使用する場合に放熱体１０５の内部流路における空気の流れをリブ１０６が妨げないように、リブ１０６にはリブ孔６０３が設けられてもよい。

さらに、ベース１０３の露出部１０３Ｂは、図１から図３に示されるような照明装置１００の中心軸に関して対象な形状である例に限定されない。一例として、図７に示されるように、露出部１０３Ｂは、その突出部１３１の先端部７０１が照明装置１００の中心軸７０２からずれた位置に配置される形状に形成されてもよい。この場合にも、放熱体１０５の端部１０５Ｂは、突出部１３１の先端部７０１よりグローブ１０４側に位置し、即ち、突出部１３１の先端部７０１は、放熱体１０５の端部１０５Ｂより口金１０９側に位置する。

本実施形態では、電源回路１０８は、断面が小さい口金１０９の近くに配置されるので、必然的に中心軸７０２付近に位置する。露出部１０３Ｂから熱を受け取った空気は、露出部１０３Ｂの外表面に沿って上昇する。このため、突出部１３１の先端部７０１の上方を温度がより高い空気が通過することになる。突出部１３１の先端部７０１を中心軸７０２からずらすことにより、電源回路１０８が高温の空気に晒されることを防止することができ、電源回路１０８の温度上昇をさらに抑制することができる。その結果、電源回路１０８が壊れる可能性が低くなり、電源回路１０８の信頼性が向上される。また、電源回路１０８に含まれる複数の部品の許容温度は各々異なるので、突出部１３１の先端部７０１に近く温度が高くなる領域に高温に耐えることが可能な部品を配置することにより、電源回路１０８の信頼性をさらに高めることができる。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る照明装置８００を概略的に示している。この照明装置８００は、円板形のベース８０１を備える。図８の照明装置８００は、図１の照明装置１００とベースの形状が異なり、他の部分については照明装置１００と同様の構成を有する。本実施形態のベース８０１では、基板１０２が取り付けられる第１面と対向する第２面にリブ１０６が配置される。また、放熱体１０５の下端部１０５Ｂは、ベース８０１の外径と略同じ外径を有する。

本実施形態では、グローブ１０４とベース８０１により規定される密閉空間８０２において自然対流は生じにくく、グローブ１０４による放熱量は低減するが、第１の実施形態と同様に放熱体１０５の内部流路１６０に空気が流通され、放熱面の面積が大きく保たれているので、十分な放熱性能が確保される。

図９は、第２の実施形態の第１変形例に係る照明装置９００を概略的に示す部分切欠断面図であり、図１０は、この照明装置９００を分解して示す斜視図である。照明装置９００は、図９に示されるように、複数のリブ１０６を支持するリブ軸９０１を備える。リブ軸９０１が設けられる場合、図１０に示されるように、リブ軸９０１とリブ１０６と放熱体１０５とが筐体として一体成形されることができる。

リブ軸９０１の一面９０１には、嵌合溝９０２及び凸部９０３が設けられ、また、ベース８０１の第２面には、嵌合溝９０２及び凸部９０３それぞれに対応する凸部９０４及び図示しない嵌合溝が設けられる。ベース８０１の凸部９０４をリブ軸９０１の嵌合溝９０２に嵌め込み、リブ軸９０１の凸部９０３をベース８０１の嵌合溝に嵌め込むことにより位置決めされて、リブ軸９０１がベース８０１に取り付けられる。発光素子１０１はベース８０１の第１面の中央に配置され、且つ、リブ軸９０１はベース８０１第２面の中央に配置されるので、発光素子１０１で発生した熱がリブ軸９０１を介してリブ１０６及び放熱体１０５に効率よく伝達される。

また、図９に示されるように、リブ軸９０１と電源回路１０８を収容する収容ケース１１３との間には間隙を有し、収容ケース１１３はスペーサ１０７を介して放熱体１０５に接続される。このように、収容ケース１１３はリブ軸９０１に直接に接触されることがなく、発光素子１０１の発熱の影響が電源回路１０８に及びにくい。

図１１は、第２の実施形態の第２変形例に係る照明装置１１００を概略的に示している。この照明装置１１００では、リブ１０６を支持するリブ軸１１０１が口金部１９０に取り付けられる。リブ軸１１０１は、内部に空洞部１１０２を有し、この空洞部１１０２に電源回路１０８が収容される。リブ軸１１０１が口金部１９０に取り付けられる場合、口金部１９０を支持するためのスペーサ１０７が不要となり、口金１０９側の開口部１１２の開口面積を大きくすることができる。この結果、空気の流通に対する抵抗が低減され、放熱体１０５の内部流路を流通する空気の量が多くなり、放熱性能が向上する。

次に、図１２、図１３及び図１４を参照して、照明装置の外形の違いによる空気の流れを説明する。図１２は、図８に示した照明装置８００の外形形状を示す模式図であり、図１３は、図１に示した照明装置１００の外形形状を示す模式図であり、図１４は、図９に示した照明装置９００の外形形状を示す模式図である。ここでは、口金を上側にした状態で照明装置が設置される場合を想定する。

図１２に示されるように、放熱体１０５の下端部１０５Ｂがベース８０１の外径と略同じ外径を有する場合、グローブ１０４、ベース８０１及び放熱体１０５により形成される包絡面（図１２では、線で示されている）１２００は、滑らかな曲面となる。包絡面１２００が滑らかな曲面である場合、図１２の矢印のように、グローブ１０４の外表面に沿って上昇する空気は、グローブ１０４側の開口部１１１から放熱体１０５の内部流路に導入されにくく、放熱体１０５の外表面に沿って上昇する傾向がある。

図１３に示されるように、放熱体１０５の下端部１０５Ｂがベース１０３の外径より大きい外径を有する場合、グローブ１０４、ベース１０３及び放熱体１０５により形成される包絡面（図１３では、線で示されている）１３００は、段差１３０１を有する。包絡面１３００が段差１３０１を有する場合、図１３の矢印のように、グローブ１０４の外表面に沿って上昇する空気は、移動方向をほとんど変化させることなく、グローブ１０４側の開口部１１１から放熱体１０５の内部流路に導入される。従って、放熱体１０５の内部流路を流通する空気の流量が増大され、放熱が促進される。

図１４に示される外径形状は、図１３に示される外径形状と略同じであり、グローブ１０４、ベース８０１及び放熱体１０５により形成される包絡面（図１４では、線で示されている）１４００は、段差１４０１を有する。包絡面１４００が段差１４０１を有する場合、図１４の矢印のように、グローブ１０４の外表面に沿って上昇する空気は、移動方向をほとんど変化させることなく、グローブ１０４側の開口部１１１から放熱体１０５の内部流路に導入される。従って、放熱体１０５の内部流路を流通する空気の流量が増大され、放熱が促進される。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、図１５、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）を参照して、図１の照明装置１００の放熱体１０５の内部流路１６０に堆積した塵及び埃等を除去する方法を説明する。図１５は、図示しない電気掃除機の本体にホースを介して接続される吸引ノズル１５００を概略的に示している。この吸引ノズル１５００は、プラスチック製のノズル本体１５０１と、このノズル本体１５０１の吸込口に取り付けられたドーナツ状のゴムシート１５０２とから構成される。ゴムシート１５０２の開口部１５０３は、放熱体１０５の外径よりやや小さく作られている。図１６（ａ）に示すように、吸引ノズル１５００の中心軸と照明装置１００の中心軸が略一致した状態で吸引ノズル１５００を照明装置１００に近づけ、図１６（ｂ）に示すように、ゴムシート１５０２が放熱体１０５の下端部１０５Ｂに接触するまで、吸引ノズル１５００を照明装置１００に差し込む。その後、電気掃除機を作動して、電気掃除機に放熱体１０５の内部流路１６０に堆積した塵及び埃等を真空吸引させる。このように、照明装置１００をソケットから外すことなく塵及び埃等を除去することができ、塵及び埃等の除去を定期的に行うことにより長期間にわたって放熱性能を維持することができる。このような塵及び埃等の除去は、放熱体１０５が外側に張り出していることにより可能となっている。

（第４の実施形態）
図１７は、第４の実施形態に係る照明装置１７００を概略的に示している。図１７の照明装置１７００は、図１の照明装置１００と同様の構成を有し、放熱体１０５の外周面に沿って鍔１７０１が取り付けられている点が図１の照明装置１００と異なる。鍔１７０１は、放熱体１０５から外側に突き出すように設けられ、放熱体１０５の内部流路１６０の清掃のために利用される。この鍔１７０１には、放熱体１０５の外表面に沿って発生する自然対流を妨げないように、複数の孔１７０２が設けられている。

図１８に示されるように、鍔１７０１は、図１５に示した吸引ノズル１５００を照明装置１７００に差し込む際のガイドとして働き、吸引ノズル１５００を必要以上に奥まで差し込まれることを防止する。吸引ノズル１５００の先端が鍔１７０１に接触されると、吸引ノズル１５００をそれ以上に差し込むことができなくなり、吸引ノズル１５００が適切に位置決めされる。このようにして、放熱体１０５に鍔１７０１を取り付けることにより、清掃をさらに容易に実施することが可能となる。放熱体１０５に鍔１７０１を取り付ける場合、吸引ノズル１５００の吸込口にゴムシート１５０２を設ける必要がなくなり、吸引ノズル１５００の全体をゴムより硬い材料、例えばプラスチック等で作ることができる。

さらに、鍔１７０１を熱伝導率の高い材料、例えば金属で作ることにより、放熱面積の拡大により放熱性能を向上することができる。なお、鍔１７０１は、放熱体１０５と一体に成形されてもよい。

（第５の実施形態）
図１９は、第５の実施形態に係る照明装置１９００を概略的に示している。図１９の照明装置１９００は、図１の照明装置１００と略同じ構成を有し、口金部１９０と放熱体１０５とを接続するスペーサ１０７の設置向きが照明装置１００と異なる。図１９のスペーサ１０７は、照明装置１９００をソケットにねじ込むときに力が加わる方向に傾斜して、収容ケース１１３の外周面上に設置される。本実施形態では、照明装置１９００がねじ込まれる際には図１９の矢印に示される方向に回転される。照明装置１９００をソケットにねじ込むときに力が加わる方向に傾斜してスペーサ１０７を設置することにより、板状のスペーサ１０７を曲げる方向だけではなく、スペーサ１０７の面に沿う方向にも力が加わるようになり、スペーサ１０７と収容ケース１１３との接続部分及びスペーサ１０７と放熱体１０５との接続部分に作用する力が低減され、これらの接続部分の破損を防ぐことができる。

上述した少なくとも１つの実施形態に係る照明装置によれば、筒状の放熱体の内側に空気を流通させることにより、放熱面の面積を拡大することができ、放熱性能を向上することができる。

なお、各実施形態では、照明装置の中心軸に垂直な面でグローブ１０４及び放熱体１０５等を切断した断面の形状が円形又は円環状である場合について説明しているが、断面形状は円形又は円環状である例に限定されない。例えば、配光に非対称性を持たせるために、断面形状が楕円状であるグローブが使用されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…照明装置、１０１…発光素子、１０２…基板、１０３…ベース、１０３Ａ…基板取付部、１０３Ｂ…露出部、１０３Ｃ…縁部、１０３Ｄ…嵌合溝、１０４…グローブ、１０４Ａ…縁部、１０４Ｂ…最大径部、１０４Ｃ…先端部、１０５…放熱体、１０５Ａ…円筒部、１０５Ｂ…縁部、１０６…リブ、１０７…スペーサ、１０８…電源回路、１０９…口金、１０９Ａ…シェル部、１０９Ｂ…アイレット、１１０…流路、１１１…開口部、１１２…開口部、１１３…収容ケース、１１６…段差、１３０…ドーム部、１３１…突出部、１３２，１３３…開口部、１３４…内部フィン、１４０…密閉空間、１５０…円筒部、１５１…拡大円筒部、１６０…内部流路、１９０…口金部、５０１…放熱用フィン、６０１…スリット、６０２…板状部材、６０３…リブ孔、７０１…先端部、８００…照明装置、８０１…ベース、８０２…密閉空間、９００…照明装置、９０１…リブ軸、９０２…嵌合溝、９０３，９０４…凸部、１１００…照明装置、１１０１…リブ軸、１１０２…空洞部、１５００…吸引ノズル、１５０１…ノズル本体、１５０２…ゴムシート、１５０３…開口部、１７００…照明装置、１７０１…鍔、１９００…照明装置。

Claims

発光素子を備えた基板と、
第１及び第２面を有し、当該第１面に前記基板が取り付けられて前記基板と熱的に接続されるベースと、
前記発光素子を覆うように前記ベースに設けられ、前記発光素子が発する光を透過するグローブと、
空気が流通するように第１及び第２端部が開口された筒状の放熱体を備え、前記第１端部が前記第２面に対向し且つ前記第１端部と前記ベースとの間に間隙を有するように前記第２面に取り付けられ、前記ベースと熱的に接続される筐体と、
前記第２端部に対向し且つ前記第２端部との間に間隙を有するように、前記筐体に取り付けられた口金部と、を具備し、
前記第１端部は、前記グローブの先端部と前記口金部の基端部とを仮想的に結ぶ中心軸に垂直な径方向の前記グローブの長さが最大になる前記グローブの最大径部より前記口金部側に位置することを特徴とする照明装置。
前記中心軸に交差し且つ前記第１端部を含む仮想平面上での前記放熱体の外径は、前記仮想平面上での前記ベース及び前記グローブのいずれか一方の外径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記第２面は、曲面であり、前記口金部に最も近い前記第２面上の位置は、前記中心軸から所定の距離だけ離れている、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記放熱体の外周面が波板形状を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記放熱体の内周面及び外周面の少なくとも一方にフィンが設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記放熱体は、前記中心軸の方向に沿って延びるスリットを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記筐体は、前記放熱体を前記ベースの前記第２面に取り付けるための複数のリブをさらに備え、当該リブの各々が孔を有する、ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
前記筐体は、前記放熱体を前記口金部に取り付けるためのスペーサをさらに備え、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記放熱体は、当該放熱体の外周面上に鍔を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記ベースは、前記第１面と前記第２面との間に空洞部を備え、前記第１面は、前記空洞部に連通する複数の開口部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記複数の開口部のうちの少なくとも１つの開口部は、他の開口部より前記発光素子に近くに配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
発光素子を備えた基板と、
第１及び第２面を有し、当該第１面に前記基板が取り付けられて前記基板と熱的に接続されるベースと、
前記発光素子を覆うように前記ベースに設けられ、前記発光素子が発する光を透過するグローブと、
空気が流通するように第１及び第２端部が開口された筒状の放熱体と、前記第１端部が前記第２面に対向し且つ前記第１端部と前記ベースとの間に間隙を有するように、前記第２面上に前記放熱体を支持するリブとを備え、前記ベースと熱的に接続される筐体であって、前記放熱体の内部に、前記放熱体及び前記リブにより区切られた複数の空間が環状に形成されている筐体と、
前記第２端部に対向し且つ前記第２端部との間に間隙を有するように、前記筐体に取り付けられた口金部と、を具備し、
前記第１端部は、前記グローブの先端部と前記口金部の基端部とを仮想的に結ぶ中心軸に交差し且つ前記第１端部を含む仮想平面上での前記放熱体の外径は、前記仮想平面上での前記ベース及び前記グローブのいずれか一方の外径より大きく、前記第２面は、前記口金部側に突出した曲面であり、前記口金部側に最も近い前記第２面上の位置は、前記第２端部より前記口金部側に位置する、ことを特徴とする照明装置。