(57)【要約】      （修正有）【課題】防水性を損なわずに、放熱性を高めた照明装置を提供する。【解決手段】照明装置において、表面側に発光素子２を設け背面側に放熱フィン４２を設けたヒートシンクのベースプレート４０に第１の通気口４１を、発光素子２を覆うアウターカバー５に第２の通気口５１を形成し、該各通気口４１,５１を微細孔部材４１ａ，５１ａによって閉塞することで、照明装置の防水性を維持したまま各通気口４１，５１を通過する気流の対流効果を促進する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートの一方の面に設けられた該一方の面と略垂直な光軸を有する光源と、前記ベースプレートの前記光源を設けていない側に複数の放熱フィンを立設してなるヒートシンクと、前記光源を覆うアウターカバーとを有する照明装置において、
前記ベースプレートに第１の通気口を形成し、前記アウターカバーに第２の通気口を形成し、各通気口を微細孔部材で閉塞していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記ヒートシンクの前記第１の通気口の面積の総和を、前記ベースプレートの表面積に対して（１/５〜４/５）の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防水可能な照明装置における放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明装置の光源として用いられるＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザーダイオード）等の半導体発光素子の消費電力の加速度的な上昇に伴い、該半導体発光素子の発熱量が増加しているため、高性能の冷却システムに対する需要が高まっている。
【０００３】
また、照明装置を屋外で用いる場合、合わせて防水性の確保が重視される。
【０００４】
放熱性および防水性の両機能を確保するため、例えば特許文献１には、光源を表面に設けた基板背面と放熱フィンを有するヒートシンクのベースプレートとの間に放熱層を介すことで基板面の温度を下げ、放熱層の接着作用によりカバーの防水性も確保する照明装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２１１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、照明装置はその照射方向を任意の方向に向ける必要があるが、図５に示す特許文献１の照明装置１００においては、ヒートシンク４００の放熱性能がその設置方向によって低下するという問題があった。特にヒートシンク４００のベースプレート６００が空気の対流方向と平行になるように照明装置を設置する場合に、特許文献１の構成を採用すると、下から上昇した空気がヒートシンク４００のベースプレート６００またはカバー２００に阻まれることで対流が停滞し、放熱フィン４２０による対流効果が十分に発揮されない。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、防水可能であり、放熱性を高めることの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】
【０００８】
ベースプレートの一方の面に設けた該一方の面と略垂直な光軸を有する光源と、前記ベースプレートの前記光源を設けていない側に複数の放熱フィンを平行に立設してなるヒートシンクと、前記光源を覆うアウターカバーとを有する照明装置において、前記ベースプレートに第１の通気口を形成し、前記アウターカバーに第２の通気口を形成し、各通気口を微細孔部材で閉塞していることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、前記ヒートシンクの前記第１の通気口の面積の総和を前記ベースプレートの表面積に対して（１/５〜４/５）の範囲に設定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば照明装置をベースプレートが対流方向（下から上）と垂直になる向きに設置した場合においても、下からの空気が第１の通気口および第２の通気口を通過することができるため、従来と比べ通気可能な流路を多くすることができる。そのため、熱伝導による放熱フィンからの放熱に加えて、各通気口を通過する気流の対流効果による放熱効果が促進される。この際、アウターカバー内において光源近傍を気流が通過することができるため、より効果的に光源を冷却することが可能である。また各通気口を微細孔部材で閉塞していることにより、前述の対流による放熱性能を維持した上で照明装置への水や塵の浸入を防ぐことができる。
【００１１】
また、本発明によればヒートシンクの第１の通気口の面積の総和をベースプレートの表面積に対して（１/５〜４/５）の範囲に設定したことにより、ヒートシンクの放熱性能が効果的に高められる。即ち、ベースプレートに形成された第１の通気口の面積の総和がベースプレートの表面積に対して占める割合は、熱伝導と対流による放熱のバランスに影響し、両者の間にはトレードオフの関係が成立するが、その割合が（１/５〜４/５）の範囲にあるときに、ヒートシンクの放熱性能が効果的に高められることが実験によって確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一の実施形態である照明装置を示す図である。
【図２】図１の照明装置の通気経路を示す説明図である。
【図３】図１の照明装置の熱伝導経路を示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態である照明装置の上面図である。
【図５】従来の照明装置を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
まず、本発明の第一の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は第一の実施形態である照明装置１を示した図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は(ａ)のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｅ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｆ）は斜視図、（ｇ）は裏面図である。
【００１４】
本実施の形態に係る照明装置１には、光源である発光素子２の冷却構造としてヒートシンク４が備えられている。ここで、ヒートシンク４は、熱伝導率の高いアルミニウム合金製であって、ベースプレート４０の背面に矩形板状の複数枚の放熱フィン４２を左右方向に適当な間隔でベースプレート４０の背面に略垂直に立設して構成されている。尚、ヒートシンク４はアルミニウム合金でなくとも他の熱伝導率の高い金属や樹脂製でもよい。また、発光素子２としては、ＬＥＤやＬＤ（レーザーダイオード）等の点状発光の光源を用いる。
【００１５】
また、ヒートシンク４の前記ベースプレート４０には、計４箇所に第１の通気口４１が適当な間隔を置いて形成されている。この結果、ベースプレート４０は、第１の通気口４１によって、矩形のプレート片４０Ａに３分割されており、これらのプレート片４０Ａには光源である３つの発光素子がプレート片４０Ａの長手方向に適当な間隔で実装された基板３がそれぞれ取り付けられており、各基板３とこれらに実装された３つの発光素子２はアウターカバー５によって覆われている。
【００１６】
また、アウターカバー５は発光素子２側に開口する箱状に形成されており、該アウターカバー５の各側面には第２の通気口５１が形成されている。
【００１７】
さらに、第１の通気口４１および第２の通気口５１は、何れもそれぞれ微細孔部材４１ａ、５１ａによって閉塞されている。該微細孔部材４１ａ、５１ａは、微細孔が多数空いており、気体は通すが液体は通さない部材である。微細孔部材４１ａ、５１ａの形状は、例えばフィルム状や布状、スポンジ状または他の固形形状でもよい。該微細孔部材４１ａ，５１ａは、ヒートシンク４にインサート成型により一体成型してもよく、別体としてネジや接着材でヒートシンク４に締結してもよい。
【００１８】
また、本実施の形態では、ヒートシンク４のベースプレート４０に形成された第１の通気口４１の面積の総和が、ベースプレート１１の面積に対して占める割合は（１／５〜４／５）に設定されている。
【００１９】
以上のように構成された照明装置１において、各発光素子２に通電されてこれらが発光すると、各発光素子２から出射する光はアウターカバー５を透過して前方（図１（ｂ）の下方、（ｄ）の左方）へと出射されて照明に供される。
【００２０】
また、各発光素子２の発光によって生じる熱は、ヒートシンク４のベースプレート４０から各放熱フィン４２へと伝導し、各放熱フィン４２から空気中へと放熱されることにより、発光素子２が冷却されるとともに、加えて、ベースプレート４０に形成された第１の通気口４１および第２の通気口５１を通過する気流によって放熱による対流効果が促進されるため、ヒートシンク４の放熱性が高められ、各発光素子２の温度上昇が抑えられ、その発光効率と寿命が高められる。
【００２１】
また、照明装置１の光の照射方向が上向きや下向きである場合（ベースプレート４０が対流方向と垂直に配置される場合）には、放熱による対流効果がヒートシンク４のベースプレート４０に形成された４つの第１の通気口４１によって高められるため、該ヒートシンク４の放熱性能が一層高められる。
【００２２】
図２は図１に示す照明装置１の側面図であり、照明装置１内における対流による放熱経路を鎖線矢印で示す。（ａ）はベースプレート４０が対流方向に対して平行になるよう照明装置１を設置した場合における空気の流れを示す図であり、（ｂ）はベースプレート４０が対流方向に対して垂直になるよう照明装置１を設置した場合における空気の流れを示す図である。
【００２３】
図２の（ａ）に示すように、ベースプレート４０が対流方向に対して平行になるよう照明装置１を設置した場合、アウターカバー５の下方側の側面に形成された第２の通気口５１からアウターカバー５内に入った空気は、そのまま上方へ向かい発光素子２を冷却しながらアウターカバー５の上方側の側面に形成された第２の通気口５１から外部空間に放出される経路をたどる。あるいは、アウターカバー５の下方側の側面に形成された第２の通気口５１からアウターカバー５内に入った後、発光素子２を直接冷却して、ベースプレート４０の第１の通気口４１を通過し、放熱フィン４２の熱を奪いながら放熱フィン４２の間の隙間を通り上方の外部空間へ放出される経路など、多数の通気経路を有する。また、放熱フィン４２間の下方側の隙間から入った空気についても、そのまま放熱フィン４２間の上方側の隙間から上方の外部空間へ放出される経路のみでなく、放熱フィン４２間の下方側の隙間から入った後、第１の通気口４１を通過してアウターカバー５内に入り、発光素子２を直接冷却しながら上方へ向かい、第２の通気口５１から上方の外部空間へ放出される経路等も有する。このように、第１の通気口４１および第２の通気口５１を設けたことで、通気経路が増え、放熱フィン４２に伝導された熱の放熱に加え、合わせて発光素子２を直接冷却することもでき、照明装置１の放熱性を高めることができる。
【００２４】
また、図２の（ｂ）に示すように、ベースプレート４０が対流方向に対して垂直になるよう照明装置１を設置した場合においては、放熱フィン４２の熱を奪いながら放熱フィン４２間の隙間を通って上昇した空気が、ベースプレート４０に形成された第１の通気口４１を通過してアウターカバー５内に入り、さらに発光素子２の熱を奪いながら側方へ流れて、アウターカバー５側面に形成された第２の通気口５１から外部空間へと放出される。このように第１の通気口４１および第２の通気口５１を設けたことで、発光素子２を直接冷却することが可能となり、対流による放熱性を向上させることができる。
【００２５】
さらに、各第１の通気口４１および第２の通気口５１は、それぞれ防水通気性の微細孔部材４１ａ、５１ａによって閉塞されている。すなわち、照明装置１の防水性を維持した状態で、各第１の通気口４１および第２の通気口５１を通過する気流の対流効果による放熱を促進させることができる。そのため、照明装置１を例えば屋外や水気の多い場所等に設置した場合においても、アウターカバー５内に雨や水等の液体が浸入することはないため、照明装置１を問題なく使用する事ができる。
【００２６】
さらには、本発明によれば前記ヒートシンク４の前記第１の通気口４１の面積の総和を前記ベースプレート４０の表面積に対して（１/５〜４/５）の範囲に設定したことにより、ヒートシンク４の放熱性能が効果的に高められる。即ち、ベースプレート４０に形成された第１の通気口４１の面積の総和がベースプレート４０の表面積に対して占める割合は、熱伝導と対流による放熱のバランスに影響し、両者の間にはトレードオフの関係が成立するが、その割合が（１/５〜４/５）の範囲にあるときに、ヒートシンク４の放熱性能が効果的に高められることが実験によって確かめられた。具体的には、ベースプレート４０の第１の通気口４１の面積の総和がベースプレート４０の表面積に対して占める割合が１／５より小さい場合および４／５より大きい場合には発光素子２の温度が何れも１４０℃であるのに対して、（１／５〜４／５）である場合には、発光素子２の温度は１１０℃まで下がることが確認された。
【００２７】
図３は、発光素子２から生じた熱のヒートシンク４の熱伝導による放熱経路を矢印にて示す。発光素子２からヒートシンク４のベースプレート４０に伝わった熱は放熱フィン４２に伝わり発光素子２から離れる方向に向かって放射状に広がりながら空気中に放熱される。
【００２８】
本実施形態においては、発光素子２から出射された光を直射光として前方へ照射する構成を例に説明したが、例えば、アウターカバー５内において発光素子２に他のリフレクターやインナーレンズを付加する、アウターカバー５として集光や拡散等の機能を有するものを用いる等、用途に合わせた光学制御をする構成としてもよい。
【００２９】
尚、本実施の形態ではヒートシンク４のベースプレート４０に４つの第１の通気口４１を形成し、アウターカバー５の各側面（計４面）に１つずつ計４つの第２の通気口５１を形成したが、第１の通気口４１および第２の通気口５１の形状と数は任意に設定することができる。
【００３０】
図４にその他の実施の形態における照明装置１の上面図を示す。（ａ）は、ベースプレート４０に第１の通気口４１をマトリクス状に複数形成している。この場合ベースプレート４０は上面視格子状に形成されている。また（ｂ）は、ベースプレート４０の中央に単一の第１の通気口４１を形成している。この場合ベースプレート４０は、上面視においてロの字状に形成されている。（ａ），（ｂ）いずれの形態においても、第１の通気口４１は防水通気性の微細孔部材４１ａにより閉塞されている。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合せて種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよく、更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の照明装置は、屋外用照明、屋内用照明、車両用照明などに好適に用いることができる。特には、スポットライト照明、ビームライト照明、ライトアップ照明等の屋外照明装置に用いられる。
【符号の説明】
【００３３】
１        照明装置
２        発光素子
３        基板
４        ヒートシンク
４０      ベースプレート
４０Ａ    プレート片
４１      第１の通気口
４１ａ    微細孔部材
４２      放熱フィン
５        アウターカバー
５１      第２の通気口
５１ａ    微細孔部材
１００    照明装置
２００    光源
３００    基板
４００    ヒートシンク
４１０    ベースプレート
４２０    放熱フィン
５００    カバー
６００    放熱層 
【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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