(57)【要約】【課題】カバー内の温度上昇を抑制するＬＥＤランプを提供する。【解決手段】光を放射するＬＥＤ２と、前記ＬＥＤ２の光の放射方向の周囲を囲む透光性のカバー５と、冷却に用いるファン７とを備え、前記ファン７により流動する気体を前記カバー５の外で前記カバー５の表面５ａ近傍に向けて放出させる気体放出部Ｓ１と、前記カバー５の一部をぐるりと囲むフード８１を備え、前記気体放出部Ｓ１は、前記フード８１の端部８１ａと前記カバー５の外周表面５ａとの間に形成された開口を有するＬＥＤランプ１。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射するＬＥＤと、
前記ＬＥＤの光の放射方向の周囲を囲む透光性のカバーと、
冷却に用いるファンとを備え、
前記ファンにより流動する気体を前記カバーの外で前記カバーの表面近傍に向けて放出させる気体放出部を備えた
ＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記カバーの一部をぐるりと囲むフードを備え、
前記気体放出部は、前記フードの端部と前記カバーの外周表面との間に形成された開口を有する
請求項１記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記ファンによって流動する気体が前記気体放出部に到達する手前に、前記ファンが生成した空気の流れを旋回させる旋回ガイドを備えた
請求項２記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記旋回ガイドは、前記ＬＥＤの光の照射方向に見て渦巻き状のガイドにより形成され、
前記フードは、前記旋回ガイドにより渦巻き状に広げられた気体を前記カバーの外で前記カバーの表面近傍に向けて前記開口まで誘導する気体流路を備えた
請求項３記載のＬＥＤランプ。
【請求項５】
前記カバーは、外径の大きさが変化しない円筒形部分を有し、
前記気体放出部は、前記ファンにより流動する気体を前記円筒形部分の外で前記円筒形部分の表面近傍に向けて放出させる構成である
請求項１から４のいずれか１つに記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電球に代替使用可能なＬＥＤを用いたランプは、ＬＥＤを設けた基板に放熱体を取り付け、ＬＥＤが発する熱に起因するＬＥＤの温度上昇を抑えることで、ＬＥＤの光出力の低下及び短寿命化を抑制していた。
【０００３】
さらに、高出力のＬＥＤランプにおいては、放熱体の周囲に複数の放熱フィンを設けたり、放熱体を冷却するファンを設けたりもしていた。
【０００４】
また、例えば、特許文献１に記載の発明のように、送風ファン２０の駆動によって開口部１０ａからダクト部１４に流入した気流が放熱板１３に沿って流通し、開口部１０ａを介して送出されるようにした、気流の流路に工夫を凝らしたものもあった。
【０００５】
しかしながら、ＬＥＤはグローブ（カバー）で覆われているため、カバー内はＬＥＤが発する熱の影響を受け非常に高温となる。そして、この影響はＬＥＤランプ全体に及ぶため、放熱体による放熱では温度上昇の抑制には限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２５４５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、上述の問題点に鑑みて、カバー内の温度上昇を抑制するＬＥＤランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、光を放射するＬＥＤと、前記ＬＥＤの光の放射方向の周囲を囲む透光性のカバーと、冷却に用いるファンとを備え、前記ファンにより流動する気体を前記カバーの外で前記カバーの表面近傍に向けて放出させる気体放出部を備えたＬＥＤランプであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明により、カバー内の温度上昇を抑制するＬＥＤランプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＬＥＤランプの正面図。
【図２】ＬＥＤランプの分解斜視図。
【図３】ＬＥＤランプの縦断面斜視図。
【図４】ＬＥＤランプの保持体の斜視図。
【図５】ＬＥＤランプの一部を拡大した縦断面斜視図。
【図６】ＬＥＤランプの正面視による空気の流れを示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の一実施形態を図面と共に説明する。
【実施例１】
【００１２】
＜全体構成＞
＜全体構成／外観＞
図１は、ＬＥＤランプ１の正面図であり、図２は、ＬＥＤランプ１の分解図であり、図３は、ＬＥＤランプ１の縦断面斜視図である。また、図４は、ＬＥＤランプ１の保持体４の斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、ＬＥＤランプ１は、ソケットに取り付けて使用するＬＥＤ２（図３参照）を光源としたいわゆる電球形ランプで、縦長の略ドーム型の透光性のカバー５と、略逆円錐台筒状の収容ケース８と、口金６が取り付けられたラッパ状の口金モールド６１がこの順で一列に並べて配置されている。
【００１４】
図３に示すように、収容ケース８には、ＬＥＤ２が表面実装された基板３が取り付けられた保持体４が設けられている。この保持体４のＬＥＤ２側の表面３１は、カバー５により覆われている。また、収容ケース８の内部には、保持体４より口金６側に、冷却用のファン７が収容されている。
【００１５】
＜内部構造＞
≪ＬＥＤ／基板≫
ＬＥＤランプ１は、光を放射するＬＥＤ２が基板３に表面実装されたＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）方式のＬＥＤ２が使用されている。ここで、ＬＥＤ２は、例えば、複数の青色ＬＥＤチップ（図示せず）が基板３の表面３１に平面状に配置され、当該青色ＬＥＤチップの表面を黄色蛍光体（図示せず）で被覆された白色光を発するＬＥＤ２を使用することができる。尚、当該青色ＬＥＤチップの使用個数は、ＬＥＤランプ１の仕様、例えば、全光束等に応じて選択され、同時に、供給電力も決定される。
【００１６】
基板３は、熱伝導性の良いアルミ等の金属素材、またはセラミック素材等の適宜の素材により形成されている。基板３は、略六角形状平板で、上述のように、表面３１にＬＥＤ２が実装されている。尚、ＬＥＤ２は、基板３の表面３１の中央部３１ａに円形に配置されている。基板３は、裏面３２全面が保持体４の保持体本体部４１の上面４１ｂに面接触するようにして密着されネジ止め固定されている。尚、基板３に実装されているＬＥＤ２は、保持体本体部４１に設けられた貫通孔４１ａに通された電気配線（図示せず）により口金６と電気的に接続されている。
【００１７】
≪保持体≫
保持体４は、熱伝導性の良いアルミ等の金属素材で形成されている。保持体４は、保持体本体部４１と周壁部４２と複数の旋回流形成体４３とで一体として形成されている（図４参照）。
【００１８】
保持体本体部４１は、上面４１ｂで面接触している基板３よりも大きい、真円形状の板状体である。保持体本体部４１の外周端４１ｃの上面４１ｂ側には、外周端４１ｃから斜め外方上方に延設された逆円錐台筒状の周壁部４２が設けられている。
【００１９】
周壁部４２は、上述のように、縮径側の下端４２ａが保持体本体部４によって閉口しているが、拡径側の上端４４は開口している。
【００２０】
旋回流形成体４３は、湾曲した板状体で、保持体本体部４１に対して保持体本体部４１の下面４１ｄ側に略垂直に立設し、保持体本体部４１の中心４１ｅ近傍から半径方向外方に向けて湾曲する放射状に設けられ、旋回流形成体４３の外方端部４３ａが保持体本体部４１の外周端４１ｃと当接している。
【００２１】
≪カバー≫
ＬＥＤランプ１は、上述のＬＥＤ２が実装された基板３の表面３１を覆い、保持体４の周壁部４２の上端４４に取り付けられたカバー５を備えている。カバー５は、ポリカーボネート等のプラスティック素材で形成されており、ＬＥＤ２が放射する光を透過する透光性を有している。カバー５は、径が一定の略円筒状の胴体部５１と胴体部５１の上端５１ａに連結された半球状のキャップ部５２とで構成されている。カバー５は、胴体部５１の下端５１ｂが保持体４の周壁部４２の上端４４に嵌め合わされ、カバー５の胴体部５１の外表面５１ｃと保持体の周壁部４２の外表面４２ｂとの面が合うようになっている。
【００２２】
≪ファン／収容ケース≫
ファン７は、中央部に配置された電動機７１と電動機７１の機軸の回りに設けられた複数の羽根７２を備えている。このファン７は、回転時に当該機軸に沿って空気が直線的に流れる軸流ファンである。ファン７は、機軸の方向が保持体４の保持体本体部４１に略垂直で、かつ当該機軸の延長線上に保持体本体部４１の中心４１ｅがくるように配置され、旋回流形成体４３から離間して、保持体本体部４１の下面４１ｄ側にネジ止め固定されている。これにより、ファン７は、複数の羽根７２が旋回流形成体４３の保持体本体部４１の中心４１ｅ近傍に対向するように配置されている。
【００２３】
収容ケース８は、ファン７を収容する上下両端８３ａ、８３ｂが開口した略円筒状のファン収容部８３と、ファン収容部８３の上端８３ａから半径方向外方に延設され、保持体４の保持体本体部４１に平行で、且つ旋回流形成体４３から離間した、ドーナツ状円板状の環状上向流形成板８２と、環状上向流形成板８２の外周端８２ａから斜め上方外方に延設され、外方に僅かに凸状に湾曲する略逆円錐台筒状のフード部８１とを備えている。そして、収容ケース８は、保持体本体部４１の下面４１ｄ側にネジ止め固定されている。
【００２４】
図５は、ＬＥＤランプ１の一部を拡大した縦断面斜視図である。  
図５に示すように、フード部８１は、少なくとも保持体本体部４１の外周端４１ｃと当接する旋回流形成体４３の外方端部４３ａと、保持体４の周壁部４２の外表面４２ｂと、周壁部４２の上端４４に嵌め合わされたカバー５の胴体部５１の下端５１ｂ近傍の外表面５１ｃとを外側から離間してぐるりと囲んでいる。尚、カバー５の胴体部５１の下端５１ｂ近傍の外表面５１ｃとフード部８１の端部８１ａとの間の隙間は、ファン７（図示せず）によりＬＥＤランプ１に吸い込まれた空気をカバー５の外でカバー５の外表面５ａ（胴体部５１の外表面５１ｃ）近傍に向けて放出させる気体放出部Ｓ１として機能する。
【００２５】
この気体放出部Ｓ１は、フード部８１の内周面８１ｂ、および、カバー５の胴体部５１の下端５１ｂ近傍の外表面５１ｃで挟まれた領域である。この領域は、これまでの気体の流路よりも最大に狭く形成されて勢いよく空気を放出でいるように構成されている。すなわち、フード部８１の内周面８１ｂとカバー５の外表面５１ｃで形成された気体放出部Ｓ１は、隙間幅Ｗ２の位置から隙間幅Ｗ１となるフード部８１の端部８１ａの位置までの距離が、隙間幅Ｗ１より大きく形成され、２倍以上に形成されることが好ましく、３倍以上に形成されることがより好ましい。このような構成により、狭い幅で長い間気体を流動させ、機体放出部Ｓ１から安定して放出させることができる。また、気体放出部Ｓ１へ至る流路は、上方へ行くにつれて少し外側へ広がる形状に掲載されているが、最後の端部８１ａ付近では機軸に平行またはほぼ平行になるように形成されている。これにより、放出した空気をできるだけカバー５の外表面に沿わせることができる。また、気体放出部Ｓ１の隙間幅Ｗ１は、カバー５の直径の１０分の１以下に形成されている。このため、気体放出部Ｓ１は、十分高速に空気を放出することができる。
【００２６】
≪口金モールド／口金≫
口金モールド６１は、上向きのラッパ状で、拡径側の上端６１ａが収容ケース８の下端８ａに取り付けられ、収容ケース８のファン収容部８３と連通している（図１〜３、５参照）。口金モールド６１は、縮径側の下端６１ｂに、回しこみタイプの口金６が取り付けられている。口金モールド６１は、側面部６６に、縦長の開口部６５が複数設けられている。尚、開口部６５は、ファン７によりＬＥＤランプ１内に空気を吸い込む吸気口６５として機能する。
【００２７】
＜空気の流れ＞
図５には、ＬＥＤランプ１の内部を流動する空気の流れが模式的に示されている。  
また、図６には、正面視によるＬＥＤランプ１の外部を流動する空気の流れが模式的に示されている。
【００２８】
ファン収容部８３に収容されたファン７（図示せず）により、口金モールド６１の側面部６６に設けられた複数の開口部（吸気口）６５を介して、ＬＥＤランプ１に吸い込まれた空気Ｋは、ファン収容部８３の軸心に沿って上方に直線的に流れ、保持体４の保持体本体部４１の下面４１ｄ側の中央４１ｅ近傍に到達する。
【００２９】
その後、空気Ｋは、保持体本体部４１の下面４１ｄ側の中心４１ｅ近傍から半径方向外方に放射状に設けられた隣接する旋回流形成体４３の間の隙間Ｓ３を旋回流形成体４３に沿って湾曲状に流動する空気Ｋ１と、旋回流形成体４３とドーナツ状円板状の環状上向流形成板８２との間の隙間Ｓ４を環状上向流形成板８２に沿って半径方向外方に放射状に広がって流動する空気Ｋ２とに分かれて流動する。
【００３０】
空気Ｋ１は、その後、旋回流形成体４３の外方端部４３ａにまで到達すると、フード部８１の内周面８１ｂに沿って円周方向に流動する旋回流となる。
【００３１】
一方、空気Ｋ２は、環状上向流形成板８２の外周端８２ａ近傍にまで到達すると、フード部８１の内周面８１ｂに沿って上方に向かう環状上向流となる。
【００３２】
旋回流となった空気Ｋ１は、空気Ｋ１の下方でフード部８１の内周面８１ｂに沿って流動する環状上向流の空気Ｋ２によって、上方に（図５中の領域Ｌ１に）押し上げられる。そして、領域Ｌ１内で、空気Ｋ１と空気Ｋ２とが合流し混合されて、フード部８１の内周面８１ｂに沿って螺旋状に上昇する螺旋流となる。
【００３３】
螺旋流となった空気は、フード部８１の端部８１ａとカバー５の胴体部５１の下端５１ｂ近傍の外表面５１ｃとの間の隙間（気体放出部Ｓ１）から、胴体部５１の外表面５１ｃ近傍に向けて放出され、胴体部５１の外表面５１ｃを螺旋状に渦巻きながら上昇する（図６参照）。これにより、胴体部５１の外表面５１ｃを渦巻く螺旋流の空気は、カバー５の胴体部５１、さらにはカバー５全体を冷却し、カバー５内の温度上昇を抑制する。
【００３４】
尚、旋回流の空気Ｋ１が流動する隙間Ｓ３の縦幅Ｗ３（旋回流形成体４３の縦幅と同じ）と、環状上向流を形成する空気Ｋ２が流動する隙間Ｓ４の縦幅Ｗ４（旋回流形成体４３と環状上向流形成板８２との離間距離と同じ）との比を調節することにより、螺旋流の螺旋角度θを変更することができる。尚、縦幅の比（Ｗ３／Ｗ４）は、０．１〜１０が好ましく、０．２５〜４がより好ましい。これにより、カバー５内の温度上昇の抑制に適した螺旋角度θの螺旋流を形成することができる。
【００３５】
保持体本体部４１の外周端４１ｃとフード部８１の内周面８１ｂとの間の隙間Ｓ２の隙間幅Ｗ２は、全周に渡って同じ幅（若しくはほぼ同じ幅）に形成されており、上述の縦幅Ｗ３と縦幅Ｗ４との和（Ｗ３＋Ｗ４）より小さく、この実施例では半分以下に形成されている。また、フード部８１の端部８１ａとカバー５の胴体部５１の下端５１ｂ近傍の外表面５１ｃとの間の隙間（気体放出部Ｓ１）の隙間幅Ｗ１は、全周に渡って同じ幅（若しくはほぼ同じ幅）に形成され、上述の隙間幅Ｗ２よりさらに小さく、この実施例では半分以下に形成されている。このため、縦幅Ｗ３の隙間Ｓ３の領域を通過する旋回流の空気Ｋ１と縦幅Ｗ４の隙間Ｓ４の領域を通過する環状上向流を形成する空気Ｋ２は、幅の狭い隙間幅Ｗ２の隙間Ｓ２領域を通過後合流して混合され、さらに幅の狭い隙間幅Ｗ１の気体放出部Ｓ１から、胴体部５１の外表面５１ｃ近傍に向けて放出される。この間に、流動する空気の流路幅は段階的に狭められるため、空気の流速は段階的に増加し、最終的に放出される空気は流速の大きな噴流となる。しかも、このように流動する空気Ｋ１，Ｋ２は、旋回流形成体４３により中心から外周へ湾曲しつつ広がる旋回流となっているため、その旋回流の影響を受けて旋回するように放出される。こうして噴流となって放出された空気は、胴体部５１の外表面を螺旋状に渦巻きながら上昇するため、胴体部５１の外表面近傍の外気を巻き込むようにもなる。これにより、胴体部５１を含むカバー５全体の冷却効率は一層向上する。尚、放出される空気の流速の増速割合は、比（（Ｗ３＋Ｗ４）／Ｗ２）及び比（Ｗ２／Ｗ１）によって主に決定される。比（（Ｗ３＋Ｗ４）／Ｗ２）は２〜１２が好ましく、３〜８がより好ましい。また、比（Ｗ２／Ｗ１）は、１．３〜７が好ましく、１．５〜５がより好ましい。
【００３６】
尚、保持体４の保持体本体部４１、周壁部４２、及び旋回流形成体４３は、熱伝導性の良好な素材で形成されているため、ヒートシンクとしても機能する。流動する空気がこれらを直接冷却することによっても、カバー５内の温度上昇を抑制できる。
【００３７】
以上の構成と動作により、カバー内の温度上昇を抑制するＬＥＤランプ１を提供することができる。  
詳述すると、ＬＥＤランプ１は、光を放射するＬＥＤ２と、ＬＥＤ２の光の放射方向の周囲を囲む透光性のカバー５と、冷却に用いるファン７とを備え、ファン７により流動する気体（空気）をカバー５の外でカバー５の外表面５ａ近傍に向けて放出させる気体放出部Ｓ１を有している。このため、表面積の比較的大きなカバー５の外表面５ａを直接冷却することができ、これにより、カバー５内の温度上昇の抑制を効率よく行える。
【００３８】
ＬＥＤランプ１は、カバー５の一部をぐるりと囲むフード部８１を備え、気体放出部Ｓ１は、フード部８１の端部８１ａとカバー５の外周表面５ａとの間に形成された開口（隙間）を有している。ここでは、フード部８１は、カバー５の外でカバー５の外表面５ａ近傍に向けて放出される気体の方向を定めるガイドとして機能する。このため、気体放出部Ｓ１から放出される気体は、分散されにくくなり、当該気体の多くがカバー５の冷却のために使用されるようになる。
【００３９】
ＬＥＤランプ１は、ファン７によって流動する気体が気体放出部Ｓ１に到達する手前に、ファン７が生成した空気の流れを旋回させる旋回ガイド（旋回流形成体）４３を備えている。そして、旋回ガイド４３は、ＬＥＤ２の光の照射方向に見て渦巻き状のガイド４３により形成され、フード部８１は、旋回ガイド４３により渦巻き状に広げられた気体をカバー５の外でカバー５の外表面５ａ近傍に向けて開口（気体放出部Ｓ１）まで誘導する気体流路Ｌ１を備えている。当該気体流路Ｌ１が設けられているため、ファン７により吸い込まれた気体は、渦巻き状に広げられた気体となった後も、カバー５の外表面５ａ近傍に誘導されやすく、このことにより、カバー５の冷却効率は向上する。
【００４０】
ＬＥＤランプ１は、カバー５が、外径の大きさが変化しない円筒形部分（胴体部）５１を有し、気体放出部Ｓ１は、ファン７により流動する気体を円筒形部分５１の外で円筒形部分５１の外表面５１ｃ近傍に向けて放出させる構成となっている。このため、カバー５の円筒形部分５１の外表面５１ｃ近傍に向けて放出された渦巻き状に広げられた気体は、当該外表面５１ｃに沿って流動しやすくなる。これにより、カバー５の冷却効率は向上する。
【００４１】
また、カバー５の表面にできるだけ沿わせて空気を放出する構成であるため、カバー５周辺の気体の流動を確実に促進させ、冷却効果を高めることができる。また、気体放出部Ｓ１は、最終の放出位置となる部分の隙間幅Ｗ１がそれまでの隙間より十分狭いため、勢いよく空気を放出することができる。
【００４２】
尚、この発明は本実施形態に限られず他の様々な実施形態とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
この発明は、ＬＥＤを用いた照明の産業に利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…ＬＥＤランプ
２…ＬＥＤ
３…基板
４…保持体
５…カバー
６…口金
７…ファン
８…収容ケース
４１…保持体本体部
４２…周壁部
４３…旋回流形成体
５１…胴体部
５２…キャップ部
６１…口金モールド
８１…フード部
８２…環状上向流形成板
８３…ファン収容部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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