(57)【要約】【課題】発光部の温度上昇を抑制できる照明装置を提供する。【解決手段】開口部１１ａを有する筒状の筐体１０と、開口部１１ａに蓋をするように配置された板状の基台２０と、基台２０の一方の面上に配置された発光部３２と、冷却ファン４０とを備え、筐体１０及び基台２０の各々には、筐体１０の内外を連通する通気孔１２ａ及び２０ａが設けられており、冷却ファン４０は、筐体１０内の空気を、筐体１０の通気孔１２ａ及び基台２０の通気孔２０ａの一方から他方に向かう方向であって、かつ、自然対流の方向と同じ方向に流すように配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する筒状の筐体と、
前記開口部に蓋をするように配置された板状の基台と、
前記基台の一方の面上に配置された発光部と、
冷却ファンとを備え、
前記筐体及び前記基台の各々には、前記筐体の内外を連通する通気孔が設けられており、
前記冷却ファンは、前記筐体内の空気を、前記筐体の前記通気孔及び前記基台の前記通気孔の一方から他方に向かう方向であって、かつ、前記筐体内の自然対流の方向と同じ方向に流すように配置されている
照明装置。
【請求項２】
前記冷却ファンは、前記基台の近傍に配置されている
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記照明装置を天井面に取り付けたときに前記開口部は前記筐体の下部に位置し、
前記筐体に設けられた通気孔は、前記筐体の上部に設けられている
請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記筐体に設けられた通気孔は、前記筐体の天面部に設けられている
請求項２又は３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記筐体に設けられた通気孔は、放射状に複数設けられている
請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記冷却ファンは、前記筐体の下部に設けられており、前記筐体内の空気を前記基台の前記通気孔から前記筐体の前記通気孔に向かう方向に送風する
請求項３〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
さらに、前記筐体と間隔をあけて前記筐体の上方に配置され、かつ、前記筐体の前記通気孔を覆うカバーを備える
請求項３〜６のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記冷却ファンは、前記筐体内に設けられている
請求項１〜７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記基台に設けられた通気孔は、前記基台の周縁部において環状に複数設けられている
請求項１〜８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
さらに、前記基台の他方の面に接続され、前記筐体内に配置されたヒートシンクを備える
請求項１〜９のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記ヒートシンクは、前記筐体の筒軸方向に延伸する複数の放熱フィンを有する
請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
さらに、前記筐体の内部から外部に向けて延設された支持パイプを備え、
前記基台は、前記支持パイプの一端に接続されている
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１３】
さらに、前記支持パイプの他端に接続された取付部材を備える
請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記冷却ファンの運転音レベルは、２０ｄＢ以下である
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の固体発光素子は、小型、高効率及び長寿命であることから、様々な製品の光源として期待されている。その中でも、近年、ＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置の研究開発が進められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、既存のＨＩＤ（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：高輝度放電）ランプに代替するＨＩＤタイプのＬＥＤ照明装置が開示されている。ＨＩＤタイプの照明装置は、例えば、体育館や工場、倉庫等の天井面等に取り付けて用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＨＩＤタイプの照明装置は、例えば、筒状の筐体と、筐体に取り付けられた基台と、基台に配置されたＬＥＤモジュールとを備えており、床面を照射するように構成されている。ＬＥＤモジュールの発光部にはＬＥＤが用いられる。発光部は、ＬＥＤの点灯時に発生する熱によって温度上昇するという問題がある。例えば、ＬＥＤは、ＬＥＤ自身の発熱によって温度が上昇して光出力が低下するとともに寿命が短くなる。
【０００６】
そこで、ＨＩＤタイプの照明装置では、筐体の上部と下部とに通気孔を設けておくことで、通気孔を介して筐体内の空気を自然対流させて発光部で発生する熱を筐体外に伝導させている。これにより、発光部の温度上昇を抑制している。
【０００７】
しかしながら、ＨＩＤタイプの照明装置は、高ワットであり、さらなる発光効率の向上が求められているが、自然対流による放熱だけでは発光部の温度上昇を十分に抑制することができない。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、発光部の温度上昇を抑制できる照明装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置の一態様は、開口部を有する筒状の筐体と、前記開口部に蓋をするように配置された板状の基台と、前記基台の一方の面上に配置された発光部と、冷却ファンとを備え、前記筐体及び前記基台の各々には、前記筐体の内外を連通する通気孔が設けられており、前記冷却ファンは、前記筐体内の空気を、前記筐体の前記通気孔及び前記基台の前記通気孔の一方から他方に向かう方向であって、かつ、前記筐体内の自然対流の方向と同じ方向に流すように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記冷却ファンは、前記基台の近傍に配置されている、としてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記照明装置を天井面に取り付けたときに前記開口部は前記筐体の下部に位置し、前記筐体に設けられた通気孔は、前記筐体の上部に設けられている、としてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記筐体に設けられた通気孔は、前記筐体の天面部に設けられている、としてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記筐体に設けられた通気孔は、放射状に複数設けられている、としてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記冷却ファンは、前記筐体の下部に設けられており、前記筐体内の空気を前記基台の前記通気孔から前記筐体の前記通気孔に向かう方向に送風する、としてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、さらに、前記筐体と間隔をあけて前記筐体の上方に配置され、かつ、前記筐体の前記通気孔を覆うカバーを備える、としてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記冷却ファンは、前記筐体内に設けられている、としてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記基台に設けられた通気孔は、前記基台の周縁部において環状に複数設けられている、としてもよい。
【００１８】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、さらに、前記基台の他方の面に接続され、前記筐体内に配置されたヒートシンクを備える、としてもよい。
【００１９】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記ヒートシンクは、前記筐体の筒軸方向に延伸する複数の放熱フィンを有する、としてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、さらに、前記筐体の内部から外部に向けて延設された支持パイプを備え、前記基台は、前記支持パイプの一端に接続されている、としてもよい。
【００２１】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、さらに、前記支持パイプの他端に接続された取付部材を備える、としてもよい。
【００２２】
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記冷却ファンの運転音レベルは、２０ｄＢ以下である、としてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、発光部で発生する熱を効率良く放熱させることができるので、自然空冷のみによって放熱する場合と比べて発光部の温度上昇を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る照明装置を斜め下方から見たときの外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る照明装置を斜め上方から見たときの外観斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る照明装置の内部構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る照明装置を斜め上方から見たときの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る照明装置の一部の断面図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態に係る照明装置をＺ軸方向の前方側から見たときの平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａにおいて、リフレクタと前面カバーとを透過して見たときの平面図である。
【図７】照明装置に冷却ファンを設置したときの複数の設置パターンを示す図である。
【図８】照明装置に冷却ファンを設置したときの複数の設置パターンを示す図である。
【図９】自然空冷の場合と図７及び図８の複数の設置パターンの場合とにおける、チップ温度Ｔｊ、前面カバー温度及びリフレクタ温度の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２６】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００２７】
（実施の形態）
まず、本発明の実施の形態に係る照明装置１の全体構成について、図１〜図５を用いて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係る照明装置１を斜め下方から見たときの外観斜視図である。図２は、同照明装置１を斜め上方から見たときの外観斜視図である。図３は、同照明装置１の内部構成を示す分解斜視図である。図４は、同照明装置１を斜め上方から見たときの断面図であり、図５は、同照明装置１の一部の断面図である。
【００２９】
図１〜図５において、Ｚ軸方向が鉛直方向であり、Ｚ軸の矢印で示す方向が下方（前方）、その反対方向が上方（後方）である。なお、図３において、ねじは省略している。
【００３０】
本実施の形態に係る照明装置１は、ＨＩＤランプに代替する照明装置であって、体育館や工場、倉庫等の造営材の取付面（高天井面等）に取り付けられて用いられる。この場合、照明装置１は、前方側の面（床面等）を照射するように主に下方に向かって光が出射する。
【００３１】
図１〜５に示すように、照明装置１は、筐体１０と、基台２０と、ＬＥＤモジュール３０と、冷却ファン４０とを備える。さらに、照明装置１は、ヒートシンク５０と、支持パイプ６０と、カバー７０と、取付部材８０と、リフレクタ９１と、前面カバー９２とを備える。
【００３２】
本実施の形態において、筐体１０及び基台２０の各々には筐体１０の内外を連通する通気孔１２ａ及び２０ａが設けられている。また、冷却ファン４０は、筐体１０内の空気を、筐体１０の通気孔１２ａ及び基台２０の通気孔２０ａの一方から他方に向かう方向であって、かつ、筐体１０内の自然対流の方向と同じ方向に流すように配置されている。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態に係る照明装置１の各部材の詳細構成について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００３４】
［筐体］
図１〜図５に示すように、筐体１０は、開口部１１ａを有する筒状のケースである。本実施の形態において、筐体１０は、有底円筒形状であり、基台２０の外縁から後方に伸長する円筒形状の筒状部１１と、当該筒状部１１の後方端側の開口を塞ぐ底部である天板部１２とを有する。
【００３５】
図４及び図５に示すように、筒状部１１は、ヒートシンク５０を取り囲むように構成されている。本実施の形態において、筒状部１１は、下方に向かって内径及び外径が漸次拡大するように形成されている。なお、筒状部１１の開口部１１ａの前方端は開口している。つまり、基台２０は、筒状部１１の前方端の開口から後退した位置に配置されている。筒状部１１の前方端の開口径は基台２０の直径と同等である。
【００３６】
また、照明装置１を天井面等に取り付けたときに、開口部１１ａは筐体１０の下方部分（下部）に位置することになる。つまり、基台２０は、筐体１０の下部に配置されている。
【００３７】
筐体１０の天面部である天板部１２には、通気孔１２ａ（第１通気孔）が設けられている。通気孔１２ａは、筐体１０の内外を連通する貫通孔である。つまり、筐体１０（筒状部１１）内の空間領域（内部領域）と筐体１０（筒状部１１）外の空間領域（外部領域）とは、通気孔１２ａを介して繋がっている。
【００３８】
本実施の形態において、通気孔１２ａは、天板部１２の中央（筐体１０の筒軸）から外側に向かって放射状に複数設けられている。
【００３９】
また、天板部１２の中央には、支持パイプ６０を挿通するための貫通孔１２ｂが設けられている。
【００４０】
筐体１０は、熱伝導率の高い材料で形成することが好ましい。例えば、筐体１０の材料としては、アルミニウムやマグネシウムなどの金属、又は、樹脂にカーボンなどを混合してなる熱伝導性樹脂が用いられる。一例として、筐体１０は、Ｙ軸方向の高さが２７０ｍｍであり、板厚が１ｍｍである。
【００４１】
なお、筒状部１１の形状は、円筒形状に限らず、四角、五角又は六角等の多角筒形状であってもよい。
【００４２】
［基台］
基台２０は、筐体１０の開口部１１ａに蓋をするように配置された板状部材である。基台２０は、ＬＥＤモジュール３０を載置するためのモジュールプレート（ＭＰ）である。本実施の形態において、基台２０の前方側の面には６個のモジュール取付領域が確保されており、基台２０には６つのＬＥＤモジュール３０が固定されている。また、基台２０の後方側の面には、ヒートシンク５０が取り付けられている。
【００４３】
図４及び図５に示すように、基台２０には、通気孔２０ａ（第２通気孔）が設けられている。通気孔２０ａは、筐体１０の内外を連通する貫通孔である。つまり、筐体１０の筒状部１１内の空間領域（内部領域）と筐体１０の筒状部１１外の空間領域（外部領域）とは、通気孔２０ａを介して繋がっている。
【００４４】
図６Ａは、照明装置１をＺ軸方向の前方側から見たときの平面図である。図６Ａに示すように、本実施の形態において、通気孔２０ａは、基台２０の周縁部に設けられており、また、基台２０の周方向に沿って環状に複数設けられている。具体的には、複数の通気孔２０ａは、円環状に配列されるように設けられている。各通気孔２０ａは、例えば、基台２０の板材を切り抜くことによって形成され、通気孔２０ａ同士の間には板材の残部としてブリッジが形成されている。
【００４５】
また、図４及び図５に示すように、基台２０は、支持パイプ６０の前端部６１に接続されている。具体的には、基台２０の中央部には、支持パイプ６０の前端部６１を嵌め込むための嵌合孔２０ｂが設けられている。ＬＥＤモジュール３０を取り付けるためのモジュール取付領域は、嵌合孔２０ｂの周囲に設けられている。
【００４６】
基台２０は、熱伝導率の高い材料で形成された円板状の部材である。基台２０の材料としては、例えば、アルミニウムやマグネシウムなどの金属が挙げられる。一例として、基台２０の板厚は、１．０〜５．０ｍｍである。
【００４７】
なお、基台２０の平面視形状は、円形状に限らず、筐体１０の形状に合わせて、四角、五角又は六角等の多角形状であってもよい。
【００４８】
このように構成される基台２０は、ＬＥＤモジュール３０が下方に向くように筐体１０の筒状部１１の下方部分（下部）に装着されている。なお、基台２０と筒状部１１との固定は、例えば、筒状部１１の一部を基台２０の外縁部にかしめることによってなされる。
【００４９】
［ＬＥＤモジュール］
ＬＥＤモジュール３０について、図６Ｂを用いて説明する。図６Ｂは、図６Ａにおいて、リフレクタ９１と前面カバー９２とを透過して見たときの平面図である。
【００５０】
図６Ｂに示すように、ＬＥＤモジュール３０は、基台２０に固定される。本実施の形態では、６個のＬＥＤモジュール３０が、基台２０の嵌合孔２０ｂの周囲に６０°ずつ角度を置いて基台２０のモジュール取付領域に配されている。
【００５１】
各ＬＥＤモジュール３０は、所定の色（波長）の光を放出する発光モジュールであり、基板３１と、基板３１上に形成された発光部３２とを有している。ＬＥＤモジュール３０（発光部３２）は、電源ユニット（不図示）から供給される直流電力によって発光し、ＬＥＤモジュール３０から出射した光はリフレクタ９１及び前面カバー９２を通って照明装置１の前方側に出射される。
【００５２】
発光部３２は、ＬＥＤ３２ａと、封止部材３２ｂとによって構成されている。本実施の形態におけるＬＥＤモジュール３０は、ベアチップであるＬＥＤ３２ａが基板３１上に直接実装されたＣＯＢ構造である。つまり、発光部３２（ＬＥＤ３２ａ、封止部材３２ｂ）は、基板３１を介して基台２０の前方側の面上に配置されている。
【００５３】
基板３１は、例えば、アルミナ等のセラミックスからなるセラミックス基板、アルミニウム等の金属板に絶縁膜が被覆されたメタルベース基板（金属基板）、樹脂からなる樹脂基板、又は、ガラス基板等の絶縁基板である。基板３１の表面には、発光部３２に電力を供給するために所定形状にパターン形成された金属配線（不図示）が形成されている。また、基板３１の形状は、矩形状としているが、これに限るものではない。
【００５４】
ＬＥＤ３２ａは、基板３１の前方側の面に複数個（一例として１３２個）実装されている。基板３１に実装された複数のＬＥＤ３２ａは、基板３１に形成された金属配線又はワイヤ等によって電気的に接続されている。ＬＥＤ３２ａは、発光素子の一例であって、所定の電力により発光する半導体発光素子である。ＬＥＤ３２ａは、いずれも単色の可視光を発するベアチップであり、本実施の形態では、通電されれば青色光を発する青色ＬＥＤチップである。
【００５５】
封止部材３２ｂは、ＬＥＤ３２ａを封止する部材である。本実施の形態において、封止部材３２ｂは、複数のＬＥＤ３２ａを一括封止している。封止部材３２ｂは、例えば透光性樹脂材料によって構成されている。
【００５６】
本実施の形態における封止部材３２ｂは、波長変換材として蛍光体を含み、ＬＥＤ３２ａが発する光の波長（色）を変換する。例えばＬＥＤ３２ａが青色ＬＥＤチップで白色光を得る場合、封止部材３２ｂとしては、シリコーン樹脂にＹＡＧ等の黄色蛍光体を分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。これにより、ＬＥＤ３２ａから放射される青色光の一部が黄色蛍光体によって黄色光に変換され、この黄色光と青色光の他の一部とが混色することによって、封止部材３２ｂからは白色光が放射される。
【００５７】
各ＬＥＤモジュール３０は、基台２０のモジュール取付領域に熱結合された状態で取り付けられており、例えば、止め金具、ねじ、又は接着剤等によって基台２０に固定されている。
【００５８】
［冷却ファン］
冷却ファン４０は、筐体１０の内部に１つ又は複数個設けられている。本実施の形態では、図３〜図５に示すように、冷却ファン４０は、基台２０の近傍に配置されるように筐体１０の下部に４つ設けられている。具体的には、４つの冷却ファン４０は、基台２０の後方面に近接させて、支持パイプ６０を中心として９０°間隔で筐体１０の内周面に取り付けられている。
【００５９】
冷却ファン４０は、例えば、ハウジングと、ハウジングに設けられた吸気口（吸気用開口）と、羽車と、モータと、排気口（排気用開口）とを備えており、冷却ファン４０周辺の空気を所定の方向に送風する。具体的には、モータによって羽車を回転させることによって、冷却ファン４０の外部の空気が吸気口を介してハウジング内に導入されて排気口から外部へと排出される。
【００６０】
なお、モータは、照明装置１の外部から供給される電力によって回転する。この場合、照明装置１の点灯時に常にモータが回転するように構成されていてもよいし、制御信号によって必要なときにだけモータが回転するように構成されていてもよい。つまり、冷却ファン４０は、常に吸排気していてもよいし、必要なときにだけ吸排気していてもよい。
【００６１】
冷却ファン４０の吸気口及び排気口は、筐体１０内の空気を、筐体１０の通気孔１２ａ及び基台２０の通気孔２０ａの一方から他方に向かう方向であって、かつ、筐体１０内の自然対流の方向と同じ方向に送風するように設けられている。つまり、冷却ファン４０は、送風方向が筐体１０内の自然対流の方向と合うように設置されている。
【００６２】
例えば、本実施の形態のように、照明装置１を天井面に取り付けて開口部１１ａが筐体１０の下部に位置するような場合、筐体１０内の自然対流は筐体１０の下部から上部に向けて発生する。したがって、この場合、例えば、冷却ファン４０は、吸気口が基台２０の後方面又は放熱フィン５２ｂに対向するとともに排気口が通気孔１２ａに対向するようにして設置されているとよい。つまり、冷却ファン４０の排気口を後方（天井面）に向けて配置するとよい。
【００６３】
なお、冷却ファン４０は、自然対流の方向と同じ方向に送風するように構成されていれば、筐体１０の内部ではなく筐体１０の外部に設けてもよい。例えば、冷却ファン４０は、基台２０の前方側の面に設けてもよい。また、冷却ファン４０は、筐体１０の下部（つまり、基台２０の近傍）ではなく筐体１０の上部に設けてもよい。
【００６４】
また、冷却ファン４０は自然対流を促進させるものであればよいので、冷却ファン４０の風量はごく微量なものであってもよい。本実施の形態では、冷却ファン４０として、運転音レベル（騒音レベル）が２０ｄＢ以下のものを用いている。このように、運転音レベルが２０ｄＢ以下の冷却ファン４０を用いることにより、冷却ファン４０を内蔵していても静かな照明装置を実現することができる。
【００６５】
［ヒートシンク]
ヒートシンク５０は、ＬＥＤモジュール３０で発生する熱を放熱するための放熱部材である。ヒートシンク５０は、筐体１０内に配置されており、かつ、基台２０に接続されている。したがって、ヒートシンク５０は、基台２０に伝導したＬＥＤモジュール３０の熱を放熱する。
【００６６】
図３〜図５に示すように、本実施の形態において、ヒートシンク５０は、第１ヒートシンク５１及び第２ヒートシンク５２の２つのヒートシンクによって構成されている。第１ヒートシンク５１及び第２ヒートシンク５２は、熱伝導率が高い材料によって構成するとよく、例えば、アルミニウム等の金属材料によって構成される。なお、第１ヒートシンク５１及び第２ヒートシンク５２は、金属製ではなく、熱伝導率の高い熱伝導性樹脂等を用いて形成してもよい。
【００６７】
第１ヒートシンク５１は、第２ヒートシンク５２の内側に配置された内ヒートシンクである。第１ヒートシンク５１は、支持パイプ６０の周りにおいて基台２０の後方側の面に接合される円環状の支持部５１ａと、支持部５１ａの外周部から後方に伸長する複数の短冊状の放熱フィン５１ｂとで構成されている。つまり、放熱フィン５１ｂは、筐体１０の筒軸方向に沿って下部から上部に延伸するように設けられている。
【００６８】
一方、第２ヒートシンク５２は、第１ヒートシンク５１の外側に配置された外ヒートシンクである。第２ヒートシンク５２は、第１ヒートシンク５１の支持部５１ａの周りにおいて基台２０の後方側の面に接合される円環状の支持部５２ａと、支持部５２ａの外周部から後方に伸長する複数の短冊状の放熱フィン５２ｂとで構成されている。つまり、放熱フィン５２ｂは、筐体１０の下部から上部に延伸するように設けられている。
【００６９】
本実施の形態において、複数の放熱フィン５１ｂは、支持パイプ６０を取り囲んで支持パイプ６０と平行に伸長し、複数の放熱フィン５２ｂは、その外側を取り囲んで、支持パイプ６０と平行に伸長している。また、各放熱フィン５１ｂ及び５２ｂは、Ｚ軸方向から平面視したときに、支持パイプ６０の中心軸からの径方向に対して一定の角度（例えば４５°）で傾斜するように配置されている。なお、内側の放熱フィン５１ｂは、外側の放熱フィン５２ｂよりも長くしているが、これに限るものではない。
【００７０】
このように構成される第１ヒートシンク５１及び第２ヒートシンク５２は、例えば、リベット又はねじ等によって支持部５１ａ及び支持部５２ａを基台２０に締結することで基台２０に固定されている。
【００７１】
［支持パイプ］
支持パイプ６０は、伝熱性の良好な材料で形成された円筒形状であり、筐体１０の内部から外部に向けて延設されている。図４及び図５に示すように、支持パイプ６０は、基台２０の中央部から後方に向かって取付部材８０まで伸長するように構成されている。支持パイプ６０の長さは、筐体１０の高さと同程度又はそれ以上であって、例えば３００ｍｍ〜４００ｍｍ程度である。また、支持パイプ６０は、一例として、外径が２７ｍｍ、肉厚が１ｍｍ〜３ｍｍ程度の直管である。なお、支持パイプ６０は、円筒形状に限らず、角筒形状等の他の筒体を用いてもよい。
【００７２】
支持パイプ６０の一端部である前端部６１は、基台２０の嵌合孔２０ｂに嵌め込まれて基台２０に接続されている。具体的には、支持パイプ６０の前端部６１を基台２０の嵌合孔２０ｂに差し込んで、前端部６１を嵌合孔２０ｂの縁にかしめ加工することによって、支持パイプ６０と基台２０とを接合している。
【００７３】
一方、支持パイプ６０の他端部である後端部６２は、取付部材８０の差し込み口８２に差し込まれた状態で取付部材８０に接続されている。
【００７４】
このように、支持パイプ６０は、基台２０を支持する機能を有するとともに、基台２０から取付部材８０に熱を良好に伝導させる熱伝導路として機能する。
【００７５】
本実施の形態において、支持パイプ６０は、第１カバー７１の貫通孔７１ａ、第２カバー７２の貫通孔７２ａ、筐体１０の貫通孔１２ｂ、第１ヒートシンク５１及び第２ヒートシンク５２に挿通されている。
【００７６】
支持パイプ６０の材料は、例えば、ステンレス等の金属又は伝熱性の良好な樹脂（樹脂にカーボンなどを混合してなる熱伝導性樹脂）が挙げられる。
【００７７】
なお、支持パイプ６０の内部の中空部分には、ＬＥＤモジュール３０に電力を供給するための配線が挿通されている。この配線は、照明装置１の外部に設置された電源ユニット（不図示）から取付部材８０及び支持パイプ６０を通ってＬＥＤモジュール３０まで伸長している。
【００７８】
［カバー］
図３〜図５に示すように、カバー７０は、筐体１０の後方側に配置されている。本実施の形態において、カバー７０は、第１カバー７１と第２カバー７２とによって構成されている。
【００７９】
第１カバー７１は、筐体１０の通気孔１２ａから筐体１０内に埃等が侵入することを防ぐための埃カバーである。第１カバー７１は、例えば、筐体１０と間隔をあけて筐体１０の後方（上方）に配置され、かつ、筐体１０の通気孔１２ａを覆うようにキャップ状に構成されている。なお、第１カバー７１には、支持パイプ６０を挿通するための貫通孔７１ａが設けられている。
【００８０】
第２カバー７２は、筐体１０の貫通孔１２ｂと支持パイプ６０との隙間から筐体１０内に埃等の侵入を防ぐとともに第１カバー７１を支持する。第２カバー７２は、筐体１０の天板部１２と第１カバー７１との間に配置される。なお、第２カバー７２には、支持パイプ６０を挿通するための貫通孔７２ａが設けられている。
【００８１】
［取付部材］
取付部材８０は、照明装置１を天井等の造営材に取り付けて固定するための固定部である。取付部材８０も、支持パイプ６０と同様に熱伝導性の材料で形成されている。
【００８２】
図４に示すように、取付部材８０は、後方で径が拡がる円錐台状の台座部８１と、台座部８１の前端側に設けられ支持パイプ６０の後端部６２が差し込まれる差し込み口８２と、台座部８１の後端側に設けられたフランジ部８３とを有している。
【００８３】
支持パイプ６０の後端部６２は、差し込み口８２に差し込まれて取付部材８０に接続固定される。フランジ部８３には複数の挿通孔が設けられており、取付部材８０を造営材にねじ止め固定する場合、この挿通孔にねじを挿通して造営材にねじ込むことによって、フランジ部８３を造営材に固定する。
【００８４】
［リフレクタ］
図３〜図５に示すように、リフレクタ９１は、ＬＥＤモジュール３０から出射する光を反射させて前面カバー９２に導く反射部材である。リフレクタ９１は、例えば、白色樹脂又は金属によって構成することができる。
【００８５】
本実施の形態におけるリフレクタ９１は、ＬＥＤモジュール３０ごとに開口部が形成されており、開口部の内面は、傾斜する反射面となっている。また、リフレクタ９１は、基台２０の前方側の面にねじ止めによって固定されている。なお、この固定は、ねじ止めに限らず、接着等の他の固定方法であってもよい。
【００８６】
［前面カバー］
図３〜図５に示すように、前面カバー９２は、ＬＥＤモジュール３０から出射する光を透光する透光カバーであり、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート又はポリカーボネート等の透明樹脂材料によって形成することができる。
【００８７】
また、前面カバー９２は、ＬＥＤモジュール３０からの光を集光又は発散させるために配光制御機能を有していてもよい。例えば、前面カバー９２は、フレネルレンズ構造を有しており、ＬＥＤモジュール３０から出射される光を集光して前方に出射するように構成してもよい。
【００８８】
前面カバー９２は、複数のＬＥＤモジュール３０を全体的に覆うように基台２０の前方側の面にねじ止めによって固定されている。なお、この固定は、ねじ止めに限らず、接着等の他の固定方法であってもよい。
【００８９】
［照明装置の作用効果］
次に、本実施の形態における照明装置１の作用効果について、本発明に至った経緯も含めて説明する。
【００９０】
ＨＩＤランプの代替となるようなＬＥＤランプは、高出力であって発熱量も多いので、ＬＥＤモジュールで発生する熱をより効率的に放熱することが望まれる。
【００９１】
そこで、本発明者らは、冷却ファンを設けることによってＬＥＤモジュールで発生する熱を効率良く放熱できると考え、以下の実験を行った。
【００９２】
図７及び図８は、その実験を行ったときの照明装置における冷却ファンの設置パターンを示す図である。なお、図７及び図８では、冷却ファン４０の設置箇所以外は、上記実施の形態における照明装置１と同じ構造の照明装置を用いている。また、各設置パターンにおいて、照明装置は、取付部材８０が天井側に位置するとともに筐体１０が床面側に位置するように（つまり、開口部１１ａが筐体１０の下部に位置するように）設置した。
【００９３】
図７の（ａ）及び（ｂ）は、２つの冷却ファン４０を基台２０の前方側に対向配置した場合である。このうち、図７の（ａ）では、筐体１０内の空気を基台２０の通気孔２０ａから排気するように冷却ファン４０を配置している。一方、図７の（ｂ）では、基台２０の通気孔２０ａから筐体１０内に空気を送風するように冷却ファン４０を配置している。
【００９４】
図７の（ｃ）及び（ｄ）は、取付部材８０のフランジ部８３の上部（後方側）に冷却ファン４０を配置した場合である。このうち、図７の（ｃ）では、後方側に排気するように冷却ファン４０を配置している。一方、図７の（ｄ）では、前方側に送風するように冷却ファン４０を配置している。
【００９５】
図８の（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）は、２つの冷却ファン４０を筐体１０と第１カバー７１との間に対向配置した場合である。このうち、図８の（ａ）では、筐体１０と第１カバー（埃カバー）６１との間の隙間から空気を排気するように冷却ファン４０を配置している。一方、図８の（ｅ）では、筐体１０と第１カバー７１との間の隙間に向けて空気を送風するように冷却ファン４０を配置している。また、図８の（ｇ）では、図８の（ｅ）において、筐体１０と第１カバー７１との間の隙間のうち冷却ファン４０を設置した以外の箇所を塞ぐように目張りテープを貼り付けている。
【００９６】
図８の（ｈ）は、基台２０の通気孔２０ａから筐体１０内に空気を送風するように１つの冷却ファン４０を基台２０の前方側に配置するとともに、筐体１０と第１カバー７１との間の隙間から空気を排気するように１つの冷却ファン４０を配置している。
【００９７】
図９は、自然空冷（冷却ファン４０の設置無し）の場合と、図７及び図８の（ａ）〜（ｈ）に示す冷却ファン４０の各設置パターンの場合とについて、ＬＥＤ３２ａのチップ温度Ｔｊ（℃）、前面カバー９２の温度（℃）及びリフレクタ９１の温度を測定したときの測定結果を示している。
【００９８】
図９において、自然空冷の場合と比べて、チップ温度Ｔｊ、前面カバー温度及びリフレクタ温度が低下している設置パターンについてはハッチングを付している。なお、僅かでも温度が低下している場合には散点状のハッチングを付しており、著しく温度が低下している場合には斜線のハッチングを付している。
【００９９】
照明装置１では、ＬＥＤ３２ａのチップ温度Ｔｊの温度を低下することが望まれる。図９に示すように、自然空冷の場合と比べてチップ温度Ｔｊが低下しているのは、（ａ）、（ｂ）、（ｅ）、（ｇ）及び（ｈ）の設置パターンである。このうち、著しくチップ温度Ｔｊが低下しているのは、（ｂ）及び（ｈ）の設置パターンである。
【０１００】
一方、（ｃ）の設置パターンは、自然空冷の場合と比べてチップ温度Ｔｊが変化していない。また、（ｄ）及び（ｆ）の設置パターンでは、自然空冷の場合と比べてチップ温度Ｔｊが上昇している。
【０１０１】
このように、本願発明者等は、照明装置１に冷却ファン４０を設置する場合、単に、冷却ファン４０を設置するだけでは、チップ温度の冷却効果がないばかりか、逆にチップ温度が上昇するという逆効果を与えてしまう場合もあることを突き止めた。
【０１０２】
そして、図９に示す実験結果をもとに本願発明者等が鋭意検討した結果、冷却ファン４０の送風方向（排気方向）と筐体１０内の空気が自然対流する方向とを合わせるように冷却ファン４０を設置し、冷却ファン４０によって筐体１０内の空気を筐体１０外に排気することによって、ＬＥＤ３２ａの温度を低下できるという着想を得た。つまり、（ａ）、（ｂ）、（ｅ）、（ｇ）及び（ｈ）の設置パターンとすることで、自然空冷ではまかないきれないＬＥＤ３２ａの温度上昇を抑制できると考えられる。
【０１０３】
しかも、（ｂ）及び（ｈ）の設置パターンのように、冷却ファン４０を基台２０の近傍に設置するとともに基台２０の通気孔２０ａに送風するように設置することによって、ＬＥＤ３２ａの温度を著しく低下できることを見出した。
【０１０４】
さらに、（ｂ）及び（ｈ）の設置パターンでは、前面カバー９２の温度も自然空冷の場合と比べて低下させることができる。また、（ｈ）の設置パターンでは、ＬＥＤ３２ａ及び前面カバー９２の温度だけではなく、リフレクタ９１の温度も自然空冷の場合と比べて低下させることができる。
【０１０５】
なお、（ｄ）及び（ｆ）の設置パターンでは、冷却ファン４０の送風方向が筐体１０内の自然対流と逆行することになり、かえって放熱効果の妨げになっていると考えられる。
【０１０６】
以上、本実施の形態に係る照明装置１によれば、冷却ファン４０の送風によって、図４に示すように、筐体１０内の空気は、筐体１０の通気孔１２ａ及び基台２０の通気孔２０ａの一方から他方に向かう方向、かつ、自然対流の方向と同じ方向に流れることになる。
【０１０７】
例えば、開口部１１ａが筐体１０の下部に位置するように照明装置１が設置されている場合、自然対流は、下（床面）から上（天井面）に向かうように発生する。この場合、本実施の形態では、冷却ファン４０が、筐体１０内の空気が下（床面）から上（天井面）に向かう方向に送風するように配置される。つまり、冷却ファン４０は、筐体１０内の空気が、筐体１０の下部に設けられた基台２０の通気孔２０ａから筐体１０の上部に設けられた筐体１０の通気孔１２ａに向かう方向に送風されるように配置される。
【０１０８】
これにより、冷却ファン４０によって、筐体１０内の空気を筐体１０内の自然対流と同じ方向に流すことができるので、筐体１０の通気孔１２ａを通じて筐体１０内の空気を筐体１０外に排気することができる。つまり、冷却ファン４０によって、筐体１０内の自然対流を促進させることができる。この結果、冷却ファン４０を設置しない場合（自然空冷のみによる放熱の場合）と比べて、発光部３２（ＬＥＤ３２ａ）で発生する熱を効率良く放熱させることができるので、発光部３２の温度上昇を抑制できる。したがって、ＬＥＤ３２ａの発光効率を向上させて光出力の低下を抑制できるとともに、ＬＥＤ３２ａの長寿命化を図ることができる。また、封止部材３２ｂの熱による劣化も抑制できる。
【０１０９】
さらに、冷却ファン４０による送風によって、冷却効果が得られるだけではなく、筐体１０内に埃がたまることも抑制できる。このように、冷却ファン４０を設置することで、埃のたまらない構造も実現できる。
【０１１０】
また、本実施の形態において、冷却ファン４０は、基台２０の近傍に配置されている。これにより、図４に示すように、冷却ファン４０によって、基台２０の通気孔２０ａを介して、自然対流と同じ方向に筐体１０の内部へと積極的に空気を引き込むことができる。この結果、筐体１０内の自然対流をさらに促進させることができるので、ＬＥＤ３２ａにおけるチップ温度の上昇を著しく抑制することが可能となる。したがって、発光部３２の温度上昇を一層効果的に抑制できる。
【０１１１】
また、本実施の形態において、筐体１０の通気孔１２ａは、天板部１２に設けられている。これにより、基台２０の通気孔２０ａと筐体１０の通気孔１２ａとを対面させることができるので、筐体１０内の空気の排気経路を一直線状にすることができる。したがって、筐体１０内の空気を一層効率良く排気することができるので、発光部３２の温度上昇を一層効果的に抑制できる。
【０１１２】
さらに、本実施の形態において、筐体１０の通気孔１２ａは、放射状に複数設けられている。これにより、筐体１０内の空気をさらに効率良く排気することができるので、発光部３２の温度上昇をさらに効果的に抑制できる。
【０１１３】
また、本実施の形態において、基台２０の通気孔２０ａは、基台２０の周縁部において環状に複数設けられている。これにより、筐体１０内の空気を効率良く排気することができるので、発光部３２の温度上昇を効果的に抑制できる。
【０１１４】
また、本実施の形態において、基台２０の他方の面に接続されたヒートシンク５０が筐体１０内に配置されている。しかも、ヒートシンク５０は、筐体１０の筒軸方向に延伸する複数の放熱フィン５１ｂ及び５２ｂを有する。これにより、冷却ファン４０による送風によってヒートシンク５０の放熱フィン５１ｂ及び５２ｂを冷却することができる。したがって、ヒートシンク５０による放熱も促進させることができるので、さらに発光部３２の温度上昇を効果的に抑制できる。
【０１１５】
（変形例等）
以上、本発明に係る照明装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１１６】
例えば、上記実施の形態において、ＬＥＤモジュール３０は基板３１上にＬＥＤチップを直接実装したＣＯＢ型の構成としたが、これに限らない。例えば、樹脂製の容器の凹部の中にＬＥＤチップ（発光素子）を実装して当該凹部内に封止部材（蛍光体含有樹脂）を封入したパッケージ型のＬＥＤ素子（ＳＭＤ型ＬＥＤ素子）を用いて、このＬＥＤ素子を基板３１上に複数個実装することで構成されたＳＭＤ型のＬＥＤモジュールを用いても構わない。
【０１１７】
また、上記実施の形態において、筐体１０の通気孔１２ａは天板部１２に設けたが、これに限らない。例えば、筐体１０の通気孔１２ａは、筐体１０の筒状部１１に設けてもよい。この場合、通気孔１２ａは、筒状部１１の後方側の部分（上部）に設けるとよい。また、通気孔１２ａは、天板部１２と筒状部１１の両方に設けてもよい。
【０１１８】
また、上記実施の形態において、ヒートシンク５０は、第１ヒートシンク５１及び第２ヒートシンク５２の２つのヒートシンクとしたが、いずれか１つであってもよい。また、第１ヒートシンク５１及び第２ヒートシンク５２は、短冊状の複数の放熱フィンを有する構成であったが、これに限るものではない。
【０１１９】
また、上記実施の形態において、ＬＥＤモジュール３０は、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するように構成したＢ−Ｙタイプの発光モジュールとしたが、これに限らない。例えば、演色性を高めるために、黄色蛍光体に加えて、さらに赤色蛍光体や緑色蛍光体を混ぜても構わない。また、黄色蛍光体を用いずに、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色ＬＥＤチップとを組み合わせることによりに白色光を放出するように構成することもできる。
【０１２０】
また、上記実施の形態において、ＬＥＤチップは、青色以外の色を発光するＬＥＤチップを用いても構わない。例えば、紫外線発光のＬＥＤチップを用いる場合、蛍光体としては、三原色（赤色、緑色、青色）に発光する各色蛍光体を組み合わせたものを用いることができる。さらに、蛍光体以外の波長変換材を用いてもよく、例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。
【０１２１】
また、上記実施の形態において、発光素子としてＬＥＤを例示したが、半導体レーザ等の半導体発光素子、又は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）や無機ＥＬ等のＥＬ素子等、その他の固体発光素子を用いてもよい。
【０１２２】
また、上記実施の形態において、照明装置１は、体育館、工場又は倉庫等の天井等に取り付けるＨＩＤランプに代替する照明装置としたが、スポットライトやダウンライト等の他の照明装置にも適用することができる。
【０１２３】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１２４】
１  照明装置
１０  筐体
１１  筒状部
１１ａ  開口部
１２  天板部
１２ａ、２０ａ  通気孔
１２ｂ、７１ａ、７２ａ  貫通孔
２０  基台
２０ｂ  嵌合孔
３０  ＬＥＤモジュール
３１  基板
３２  発光部
３２ａ  ＬＥＤ
３２ｂ  封止部材
４０  冷却ファン
５０  ヒートシンク
５１  第１ヒートシンク
５１ａ、５２ａ  支持部
５１ｂ、５２ｂ  放熱フィン
５２  第２ヒートシンク
６０  支持パイプ
６１  前端部
６２  後端部
７０  カバー
７１  第１カバー
７２  第２カバー
８０  取付部材
８１  台座部
８２  差し込み口
８３  フランジ部
９１  リフレクタ
９２  前面カバー
【図１】
2015097187.tif 000003
【図２】
2015097187.tif 000004
【図３】
2015097187.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015097187.tif 000007
【図６Ａ】
2015097187.tif 000008
【図６Ｂ】
2015097187.tif 000009
【図７】
2015097187.tif 000010
【図８】
2015097187.tif 000011
【図９】
2015097187.tif 000012