(57)【要約】【課題】高い放熱性能を保ちつつ軽量化を実現することができる照明装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る照明装置は、ベース板と、前記ベース板の主平面に対して垂直に設けられ、同心円状に配置された複数の筒型フィンと、前記ベース板の主平面に対して垂直に設けられ、前記筒型フィンの同心円の中心軸から前記筒型フィンの外縁に向かう方向に伸びた平板フィンと、を有するヒートシンクと、前記ベース板の前記筒型フィンが設けられた面とは反対の面に設けられた発光ユニットとを備える。【選択図】図１Ａ
2015153706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板と、  
前記ベース板の主平面に対して垂直に設けられ、同心円状に配置された複数の筒型フィンと、
前記ベース板に主平面に対して垂直に設けられ、前記筒型フィンの同心円の中心軸から前記筒型フィンの外縁に向かう方向に伸びた平板フィンと
を有するヒートシンクと、
前記ベース板の前記筒型フィンが設けられた面とは反対の面に設けられた発光ユニットと
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記筒型フィンの端部の少なくとも一部と、前記ベース板の主平面との間に空隙を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光ユニットの中心と、前記筒型フィンの中心軸が一致している
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記筒型フィンは、前記中心軸について回転対称の形状である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記筒型フィンの断面形状は、円である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記平板フィンは、前記筒型フィンよりも板厚が厚い
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
隣接する前記筒型フィンの間隔は、前記中心軸に近づくほど広くなる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
最内側の前記筒型フィンには、熱伝導部材が挿入されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記筒型フィンの厚さは、前記同心円の外側に位置する前記筒型フィンよりも、前記同心円の内側に位置する前記筒型フィンの方が厚い
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記複数の筒型フィンのうちのいくつかを接続する局部平板フィンをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１１】
最外側の前記筒型フィンは、塗装が施されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記ベース板の断面形状は、前記中心軸に向かって勾配を有する形である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記筒型フィンは、複数の穴を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置に収納された発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電流が流れる際に電気エネルギーが熱エネルギーに変換されるため、発熱し温度が上昇する。この高温状態によって、発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光輝度や寿命の低下が生じる場合がある。そこで、生じた熱を放熱するために、金属などの熱伝導性の良い材料で作製したヒートシンクを配置した照明装置が知られている。
【０００３】
一方、例えばダウンライト型の照明装置は、天井などに取り付けるため、軽量であることが好ましい。しかしながら、上述の理由により金属製のヒートシンクを搭載する必要があるため、照明装置の軽量化が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６５７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態の目的は、高い放熱性能を保ちつつ軽量化を実現することができる照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る照明装置は、ベース板と、前記ベース板の主平面に対して垂直に設けられ、同心円状に配置された複数の筒型フィンと、前記ベース板の主平面に対して垂直に設けられ、前記筒型フィンの同心円の中心軸から前記筒型フィンの外縁に向かう方向に伸びた平板フィンと、を有するヒートシンクと、前記ベース板の前記筒型フィンが設けられた面とは反対の面に設けられた発光ユニットとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】第１の実施形態に係る照明装置の断面図である。
【図１Ｂ】本実施形態に係る照明装置の斜視図である。
【図１Ｃ】本実施形態に係る照明装置を、図１Ａとは異なる個所で切断した場合の断面図である。
【図１Ｄ】本実施形態に係る照明装置を図１Ａの断面と垂直な方向に切断した場合の断面図である。
【図２Ａ】本実施形態に係る別の照明装置の断面図である。
【図２Ｂ】本実施形態に係る別の照明装置の斜視図である。
【図２Ｃ】本実施形態に係る別の照明装置を、図２Ａとは異なる個所で切断した場合の断面図である。
【図２Ｄ】本実施形態に係る別の照明装置を図２Ａの断面と垂直な方向に切断した場合の断面図である。
【図３】本実施形態に係る照明装置内の気流の様子を示す図である。
【図４】本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例である。
【図５】本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例である。
【図６】本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例である。
【図７】本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例である。
【図８】本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例である。
【図９】本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例である。
【図１０】本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例である。
【図１１】本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例である。
【図１２】本実施形態に係る照明装置の筒型フィンと平板フィンを示す図である。
【図１３】本実施形態に係る照明装置のベース板を示す図である。
【図１４】比較例における照明装置のヒートシンクを示す図である。
【図１５】本実施形態に係る照明装置のヒートシンクと、比較例の照明装置におけるヒートシンクとの比較表である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１Ａから図１Ｄに、第１の実施形態に係る照明装置を示す。図１Ａは、本実施形態に係る照明装置の断面図である。図１Ｂは、本実施形態に係る照明装置の斜視図である。図１Ｃは、本実施形態に係る照明装置を、図１Ａとは異なる個所で切断した場合の断面図である。図１Ｄは、本実施形態に係る照明装置を図１Ａの断面と垂直な方向に切断した場合の断面図である。
【００１０】
図１Ａから図１Ｄに示すように、本実施形態に係る照明装置は、ヒートシンク１０と発光ユニット２０とを備える。ヒートシンク１０は、ベース板１１と、筒型フィン１２と、平板フィン１３とを有する。
【００１１】
ベース板１１は、例えば、アルミダイキャスト合金といった熱電導性の高い材料を用いて、型成形や切削によって形成することができる。
【００１２】
筒型フィン１２は、複数存在し、ベース板１１の主平面に対して垂直に設けられている。複数の筒型フィン１２は、同一の中心軸を持ち、同心円状に配置されている。
【００１３】
平板フィン１３は、筒型フィン１２と同様に、ベース板１１の主平面に対して垂直に設けられる。平板フィン１３は、例えば、上記の複数の筒型フィン１２の同心円の中心軸から、筒型フィン１２の外縁部に向かう方向に沿って放射状に伸びた板である。平板フィン１３は、複数の筒型フィン１２を接続するように設けられる。平板フィン１３は、図１Ａから図１Ｄに示すようにすべての筒型フィン１２を接続してもよいし、複数の筒型フィン１２のうちいくつかの筒型フィン１２を接続するように設けられていてもよい。
【００１４】
筒型フィン１２と平板フィン１３は、例えば、アルミニウム合金といった熱伝導性の高い材料を用いて、押出形成することができる。
【００１５】
発光ユニット２０は、ベース板１１の筒型フィン１２が設けられた面とは反対側の面に設けられる。発光ユニット２０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）といった発光素子を、基板上に配置したものである。
【００１６】
図２Ａから図２Ｄに、本実施形態に係る別の照明装置の例を示す。図２Ａは、本実施形態に係る別の照明装置の断面図である。図２Ｂは、本実施形態に係る別の照明装置の斜視図である。図２Ｃは、本実施形態に係る別の照明装置を、図２Ａとは異なる個所で切断した場合の断面図である。図２Ｄは、本実施形態に係る別の照明装置を図２Ａの断面と垂直な方向に切断した場合の断面図である。
【００１７】
図２Ａから図２Ｄに示すように、本実施形態の照明装置は、平板フィン１３が、筒型フィン１２を突き抜けて設けられていてもよい。このとき、同心円の中心軸側に位置する筒型フィン１２を平板フィン１３が突き抜けていてもよいし、最外側に位置する筒型フィン１２を平板フィン１３が突き抜けていてもよい。
【００１８】
本実施形態に係る照明装置によれば、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２によって、筒状体の煙突効果により効率よく放熱することができる。
【００１９】
また、平板フィン１３が複数の筒型フィン１２を接続することによって、筒型フィン１２間で熱を伝導し、すべての筒型フィン１２から熱を効果的に放熱することができる。例えば、発光ユニット２０の近傍の筒型フィン１２に多くの熱が集中的に伝わると考えられるが、平板フィン１３を介してこれらの熱が他の筒型フィン１２にも伝えられ、熱が分散されることで、放熱効果を高めることができる。
【００２０】
筒型フィン１２は、その端部の少なくとも一部と、ベース板１１の主平面との間に空隙を備えていることが望ましい。例えば、図１Ａや図２Ａに示すように、ベース板１１に突起が設けられており、その突起の上に複数の筒型フィン１２が設置されているような形状にすることで、空隙を設けることができる。このような構成により、自然対流による煙突効果を効果的に生じさせることができる。
【００２１】
図３に、本実施形態に係る照明装置内の気流の様子を示す。図３に示すように、筒型フィン１２の周囲の大気が筒型フィン１２とベース板１１との間に流れ込み、発光ユニット２０からベース板１１に伝導した熱を奪って、筒型フィン１２の内部を通り抜ける。これにより、より高い放熱効果を得ることができる。
【００２２】
また、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の中心軸は、発光ユニット２０の中心と一致していることが好ましい。これにより、発光ユニット２０で生じた熱を、複数の筒型フィン１２に効果的に分散させることができ、放熱効果を高めることができる。
【００２３】
筒型フィン１２は、同心円の中心軸について回転対称の形状を有することが好ましい。例えば、筒型フィン１２の断面形状は、四角形、六角形、といった多角形の形状や楕円形や正円形といった円形の形状を有することができる。とりわけ、筒型フィン１２の断面形状は、円形であることが望ましい。筒型フィン１２の断面形状が円形で、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の中心軸と発光ユニット２０の中心とが一致している場合、発光ユニット２０の中心から各筒型フィン１２への距離が均等になり、発光ユニット２０に起因する温度分布も概ね均等になる。これにより、筒型フィン１２によって偏りなく熱を放熱することができるので、例えば特定の部分に熱が溜まって高温になる、といったことを防ぐことができる。
【００２４】
また、すべての筒型フィン１２の断面形状は同じで、大きさだけが異なることが好ましい。これにより、均等に熱を分散させ、効果的に放熱することができる。
【００２５】
図４に、本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例を示す。図４に示すように、平板フィン１３は、筒型フィン１２よりも板厚を厚くすることができる。このようにすることで、複数の筒型フィン１２間で熱を効果的に伝導させることができるので、特定の筒型フィン１２に熱が溜まることなく、複数の筒型フィン１２全体に、熱を分散させることができる。これにより、複数の筒型フィン１２全体から効率良く放熱することができる。
【００２６】
特に、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の中心軸と発光ユニット２０の中心とが一致するように発光ユニット２０が配置されている場合、内側の筒型フィン１２ほど発光ユニット２０から多くの熱が伝導されると想定されるが、図４のように平板フィン１２を厚くすることで、外側の筒型フィン２０にも熱を伝導し、複数の筒型フィン１２全体を放熱に有効活用することができる。
【００２７】
図５に、本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例を示す。図５に示すように、本実施形態に係る照明装置において、隣接する筒型フィン１２の間隔ｄは、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の中心軸に近づくほど広くすることができる。これにより、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の内側ほど空気の流れを良くすることができるので、より放熱効果を高めることができる。
【００２８】
特に、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の中心軸と発光ユニット２０の中心とが一致するように発光ユニット２０が配置されている場合は、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の内側ほど熱が集まり高温になりやすいと考えられるので、隣接する筒型フィン１２の間隔を広く設置し、放熱を促進することが有効である。
【００２９】
また、隣接する筒型フィン１２の間隔ｄを、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の中心軸に近づくほど広くするのではなく、最も熱が集まりやすい筒型フィン１２の周辺の間隔を広くするのでもよい。
【００３０】
図６に、本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例を示す。図６に示すように、本実施形態に係る照明装置は、最内側の筒型フィン１２に、熱伝導部材１４が挿入されていてもよい。熱伝導部材１４としては、例えば、銅を用いることができる。また、熱伝導部材１４に代わって、ヒートパイプなどの熱輸送部品が挿入されていてもよい。熱伝導部材１４により、発光ユニット２０からベース板１１に伝導した熱を、筒型フィン１２の端部まで効率よく伝導することができる。これにより、放熱性能を向上できる。
【００３１】
図７に、本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例を示す。図７に示すように、本実施形態に係る照明装置は、複数の筒型フィン１２のうち、一部の筒型フィン１２を厚くすることができる。この場合、熱源である発光ユニット２０近傍の筒型フィン１２の厚さを厚くするとよい。このようにすることで、発光ユニット２０からベース板１１に伝導した熱を、筒型フィン１２に効率よく伝導することができ、放熱効果を高めることができる。
【００３２】
特に、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の中心軸と発光ユニット２０の中心とが一致するように発光ユニット２０が配置されている場合は、同心円の外側に位置する筒型フィン１２よりも、同心円の内側に位置する筒型フィン１２の厚さを厚くすると効果的である。
【００３３】
図８に、本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例を示す。図８に示すように、本実施形態に係る照明装置は、複数の筒型フィン１２のうちのいくつかを接続する局部平板フィン１５をさらに備えていてもよい。局部平板フィン１５は、とりわけ熱が集まると考えられるいくつかの筒型フィン１２を接続するように設けられることが望ましい。局部平板フィン１５により、熱を他の筒型フィン１２により拡散させることができ、放熱性能を向上できる。特に、同心円の中央には局部平板フィン１５を設置しないことで、中心部の通気性の良さを確保しつつ、放熱性能を向上できる。
【００３４】
図８では、同心円の外側に位置するいくつかの筒型フィン１２を接続するように局部平板フィン１５が設けられているが、局部平板フィン１５を設ける個所はこれに限定されない。例えば、同心円の内側や中程に位置するいくつかの筒型フィン１２を接続するように局部平板フィン１５が設けられていてもよい。
【００３５】
図９に、本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例を示す。図９に示すように、本実施形態に係る照明装置は、最外側に位置する筒型フィン１２に塗装１６を施すことができる。これにより、輻射による放熱量を向上させることができる。
【００３６】
図１０に、本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例を示す。図１０に示すように、本実施形態に係る照明装置は、勾配部１７を有していてもよい。勾配部１７は、筒型フィン１２とベース板１１との接続部に設けられる。言い換えると、ベース板１１の断面形状は、筒型フィン１２の同心円の中心軸に向かって勾配を有する形である。勾配部１７により、筒型フィン１２の管内に空気を導くことができ、空気の流速が早くなり、放熱性能が向上する。
【００３７】
特に、同心円状に配置された複数の筒型フィン１２の中心軸と発光ユニット２０の中心とが一致するように発光ユニット２０が配置されている場合に、熱源である発光ユニット２０周辺の空気の流速を早くすることができるので、効果的である。
【００３８】
図１１に、本実施形態に係る照明装置の断面図の別の例を示す。図１１に示すように、本実施形態に係る照明装置は、筒型フィン１２に、穴１８を有していてもよい。穴１８により、筒型フィン１２の側面からも空気が流入するため、効果的に筒型フィン１２を冷却することができる。複数の穴１８を設けるとより効果的である。さらに、穴を空けたことにより筒型フィン１２の金属の量を減らすことができ、軽量化を実現できる。
【００３９】
以下に、本実施形態に係る照明装置の製造方法を説明する。
【００４０】
図１２に、本実施形態に係る照明装置の筒型フィン１２と平板フィン１３を示す。筒型フィン１２と平板フィン１３は、例えば、押出成形によって、一括で形成される。
【００４１】
図１３に、本実施形態に係る照明装置のベース板１１を示す。ベース板１１は、例えば、型成形や、切削によって、形成される。
【００４２】
このようにして、筒型フィン１２と平板フィン１３が一体となった部品と、ベース板１１、という２つの部品が製造される。これらの２つの部品を、ネジ止めやはんだ付け、ろう付けなどによって組み立てることで、図１に示したヒートシンク１０が形成される。
【００４３】
本実施形態に係る照明装置の製造方法によれば、工程数が少なく、比較的簡単に製造することができる。また、複雑な加工動作を必要としないので、低コストで、高い生産性を実現することができる。
【００４４】
次に、本実施形態に係る照明装置と比較例の照明装置との特性比較について説明する。
【００４５】
図１４に、比較例の照明装置における型成形によって形成したヒートシンク３０を示す。図１に示した本実施形態に係る照明装置のヒートシンク１０と、図１４に示す比較例の照明装置におけるヒートシンク３０について、特性評価を行った。発光ユニット２０は、いずれもヒートシンクの中央に設置する場合を想定した。
【００４６】
図１５に、本実施形態に係る照明装置のヒートシンク１０と、比較例の照明装置におけるヒートシンク３０との比較表を示す。図１５より、本実施形態のヒートシンク１０の方が、比較例のヒートシンク３０よりも、重量が軽く、かつ、高い放熱性能を実現できていることがわかる。
【００４７】
これは、比較例のヒートシンク３０は、型成形の際に放熱フィン３１に抜き勾配が必要となるため、ベース板３２に近接するほど放熱フィン間のすき間が小さくなり、風が通りにくくなる。それに対し、本実施形態のヒートシンク１０は、筒型フィン１２とベース板１１との間に通風路を設け、風を通すことで、熱源である発光ユニット２０の周辺を効果的に冷却することができるためである。また、円筒状の筒型フィン１２を同心円状に配置することで、煙突効果により筒型フィン１２内部の気流の流速を早めることができるためであると考えられる。
【００４８】
さらに、筒型フィン１２は、押出成型によって一括で成形されるため、形成型の放熱フィンのような抜き勾配を必要とせず、均一な厚さで放熱フィンを成形できる。そのため、筒型フィン１２の金属量を少なくすることができ、軽量化を実現できる。一般に部材が厚い方が端部まで熱を多く伝導できるが、本実施形態のヒートシンク１０は、アルミダイキャスト合金よりも熱伝導の良いアルミ押出し材を用いるため、筒型フィン１２のように薄い形状であっても端部まで効率よく伝熱できる。本実施形態に係る照明装置は、これまで説明してきた種々の工夫によって、より少ない金属量にもかかわらず、表面積を広くとることができるため、高い放熱性能を実現することができる。
【００４９】
以上説明してきたように、本実施形態に係る照明装置によれば、高い放熱性能を保ちつつ軽量化を実現することができる。
【００５０】
本発明の実施形態を説明したが、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。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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０：ヒートシンク、１１：ベース板、１２：筒型フィン、１３：平板フィン、１４：熱伝導部材、１５：局部平板フィン、１６：塗装、１７：勾配部、１８：穴、２０：発光ユニット、３０：比較例のヒートシンク３０
【図１Ａ】
2015153706.tif 000003
【図１Ｂ】
2015153706.tif 000004
【図１Ｃ】
2015153706.tif 000005
【図１Ｄ】
2015153706.tif 000006
【図２Ａ】
2015153706.tif 000007
【図２Ｂ】
2015153706.tif 000008
【図２Ｃ】
2015153706.tif 000009
【図２Ｄ】
2015153706.tif 000010
【図３】
2015153706.tif 000011
【図４】
2015153706.tif 000012
【図５】
2015153706.tif 000013
【図６】
2015153706.tif 000014
【図７】
2015153706.tif 000015
【図８】
2015153706.tif 000016
【図９】
2015153706.tif 000017
【図１０】
2015153706.tif 000018
【図１１】
2015153706.tif 000019
【図１２】
2015153706.tif 000020
【図１３】
2015153706.tif 000021
【図１４】
2015153706.tif 000022
【図１５】
2015153706.tif 000023