光源装置
【課題】発光素子の熱を効率良く放熱させて光源の高輝度化を図ることのできる光源装置を提供する。
【解決手段】発光素子１と、発光素子の熱を放熱させる放熱部品３と、放熱部品を冷却する羽根１４を有した冷却ファン５と、発光素子の熱を放熱部品を介して冷却ファンの羽根に伝導させて前記羽根をヒートシンクとして機能させる熱伝導手段と、を有した光源装置。熱伝導手段は、放熱部品の他面３ｂに凹部１７が形成され、その凹部に回転体１２の頭部１０を回転自在に挿入し、前記凹部の底面１７ａと前記頭部の天面１０ａとの間に形成された隙間に充填した熱伝導材８からなる。
【解決手段】発光素子１と、発光素子の熱を放熱させる放熱部品３と、放熱部品を冷却する羽根１４を有した冷却ファン５と、発光素子の熱を放熱部品を介して冷却ファンの羽根に伝導させて前記羽根をヒートシンクとして機能させる熱伝導手段と、を有した光源装置。熱伝導手段は、放熱部品の他面３ｂに凹部１７が形成され、その凹部に回転体１２の頭部１０を回転自在に挿入し、前記凹部の底面１７ａと前記頭部の天面１０ａとの間に形成された隙間に充填した熱伝導材８からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を光源とした光源装置に関し、詳細には、発光素子の熱を冷却ファンの羽根に伝導させて放熱する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤを利用した照明装置やプロジェクタ用の光源が開発されている。この光源装置では、ＬＥＤが取り付けられた回路基板に、ＬＥＤの発熱による輝度劣化や寿命劣化を防ぐための放熱部品が取り付けられている。そして、この光源装置では、放熱部品に対し自然空冷や強制空冷を行いＬＥＤを冷却する。このような構成にすることで、ＬＥＤを利用した光源として安定した特性を維持している。
特に、照明装置やプロジェクタに使用されるＬＥＤ光源は、高出力の素子を使用し、さらに複数個使用するなどして高輝度化を図る必要がある。しかし、高出力のＬＥＤやＬＥＤを複数個使用すると、発熱量も増加する。ＬＥＤは、温度が高くなると発光効率が低下するとともに信頼性も低下する。
【０００３】
そこで、ＬＥＤの温度を上昇させないためは、ＬＥＤを取り付けるための電気回路が形成された基板の熱伝導率を高くしたり、ＬＥＤや基板に放熱部品を取り付けて放熱効果を高めている。一方、放熱部品は、光源装置を取り付ける場所の制約もあり、自由なサイズで作成することができないため、制限された範囲の中で放熱効率の良い形状が求められる。
【０００４】
冷却ファンによる強制冷却の方法として、例えば特許文献１にＬＥＤ取り付け基板と放熱部品を同軸上のファンと一緒に回転させて冷却する構造が提案されている。特許文献２では、ＬＥＤを取り付けた基板を回転させている。特許文献３では、ＬＥＤを取り付けた放熱部品は固定し、その同軸上の冷却ファンのみを回転自在としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７７０２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２０６６２７号公報
【特許文献３】特許第４２３６５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２の構造では、ＬＥＤを取り付けた基板が回転するため、ＬＥＤに電力を供給するためにスリップリングやロータリートランスなどの高価な設備が必要になる。また、特許文献３の構造は、冷却ファンによる強制空冷の基本的な能力以上の冷却効率は望めない。
【０００７】
そこで本発明は、発光素子の熱を効率良く放熱させて光源の高輝度化を図り、また発光素子に電力供給する設備を簡略化することのできる光源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】
第１の発明は、発光素子（１）と、前記発光素子（１）が一面（３ａ）に取り付けられ、前記発光素子（１）の熱を放熱させる放熱部品（３）と、前記放熱部品（３）の他面（３ｂ）に取り付けられ、前記放熱部品（３）を冷却する羽根（１４）を有した冷却ファン（５）と、前記発光素子（１）の熱を前記放熱部品（３）を介して前記冷却ファン（５）の羽根（１４）に伝導させて前記羽根（１４）をヒートシンクとして機能させる熱伝導手段と、を有したことを特徴とする光源装置。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記熱伝導手段は、前記放熱部品（３）の他面（３ｂ）に凹部（１７）が形成され、その凹部（１７）に前記羽根（１４）を取り付けた回転体（２１）の頭部（１０）を回転自在に挿入し、前記凹部（１７）の底面（１７ａ）と前記頭部（１０）の天面（１０ａ）との間に形成された隙間に充填した熱伝導材（８）からなることを特徴とする光源装置。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記熱伝導手段は、前記放熱部品（３）の他面（３ｂ）に円環溝（２２、２３）が形成され、その円環溝（２２、２３）に前記羽根（１４）を取り付けた回転体（２１）の頭部（１０）に形成した円環突起（２４、２５）を回転自在に挿入し、前記円環溝（２２、２３）と前記円環突起（２４、２５）との間に形成された隙間に充填された空気による熱伝導と熱放射からなることを特徴とする光源装置。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、前記放熱部品（３）の円環溝（２２、２３）の内壁及び前記放熱部品（３）の前記冷却ファン（５）と対向する他面（３ｂ）、前記冷却ファンの円環突起（２４、２５）の外壁及び前記冷却ファン（５）の前記放熱部品（３）と対向する面（１０ａ）の放射率が０．８以上であることを特徴とする光源装置。
【００１２】
第５の発明は、第２から第４の何れか１つに記載の発明において、前記放熱部品（３）と前記冷却ファン（５）との間に回転摺動自在に設けられて、前記放熱部品（３）と前記冷却ファン（５）との間隔を一定に保つ球状のスペーサ（１３）を配したことを特徴とする光源装置。
【００１３】
第６の発明は、第１から第４の何れか１つに記載の発明において、前記放熱部品（３）を、前記冷却ファン（５）がその内部に収まるように囲いを有したダクト形状としたことを特徴とする光源装置。
【００１４】
第７の発明は、第１から第６の何れか１つに記載の発明において、前記冷却ファン（５）の前記羽根（１４）を、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質で形成したことを特徴とする光源装置。
【００１５】
第８の発明は、第１から第７の何れか１つに記載の発明において、前記発光素子（１）は、前記発光素子（１）を点灯させるための電気回路が形成された基板（２）に設けられており、前記基板（２）が前記放熱部品（３）の一面（３ａ）に取り付けられたことを特徴とする光源装置。
【００１６】
第９の発明は、第１から第７の何れか１つに記載の発明において、前記発光素子（１）は、前記発光素子（１）を点灯させるための電気回路が形成された前記放熱部品（３）の一面（３ａ）に直接取り付けられたことを特徴とする光源装置。
【００１７】
第１０の発明は、第１から第９の何れか１つに記載の発明において、前記発光素子（１）がＬＥＤまたは半導体レーザであることを特徴とする光源装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、放熱部品による放熱に加えて冷却ファンの羽根がヒートシンクとして機能するために高い放熱特性が得られるので、高出力のＬＥＤを複数配置した場合でも複数のＬＥＤの温度上昇を十分に抑えることができる。そして、本発明によれば、温度上昇が抑えられることによりＬＥＤの発光効率の低下も抑えられるようになり、光源の高輝度化が図られるようになる。その結果、放熱特性の優れた高輝度で信頼性の高い光源装置を提供することが可能になる。また、本発明によれば、発光素子に電力を供給するためのスリップリングやロータリートランスなどの設備が要らないため、発光素子への電力供給設備を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は実施形態１の光源装置の斜視図である。
【図２】図２は図１に示す光源装置の断面図である。
【図３】図３は実施形態２の光源装置の一部を破断して示す斜視図である。
【図４】図４は実施形態３の光源装置の斜視図である。
【図５】図５は実施形態４の光源装置の斜視図である。
【図６】図６は実施形態５の光源装置の斜視図である。
【図７】図７は図６に示す光源装置の一部を破断して示す斜視図である。
【図８】図８は実施形態６の光源装置の一部を破断して示す斜視図である。
【図９】図９は実施形態７の光源装置の斜視図である。
【図１０】図１０は実施形態８の光源装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
［実施形態１］
図１及び図２に本発明を適用した実施形態１の光源装置を示す。実施形態１の光源装置は、発光素子であるＬＥＤ１と、ＬＥＤ１の熱を放熱させる放熱部品３と、放熱部品３を冷却する羽根１４を有した冷却ファン５と、ＬＥＤ１の熱を放熱部品３を介して冷却ファン５の羽根１４に伝導させて前記羽根１４をヒートシンクとして機能させる熱伝導手段とからなる。
【００２２】
ＬＥＤ１は、図１及び図２に示すように、前記ＬＥＤ１を点灯させるための電気回路が形成された回路基板２に、はんだ材や銀ペースト等により電気的に接続されている。回路基板２は、ＬＥＤ１で発生した熱を冷却するために設置された放熱部品３に熱伝導部材４を介して取り付けられている。熱伝導部材４には、熱伝導シートや熱伝導グリス等の熱伝導率の高い材質が使用される。回路基板２の放熱部品３への取り付け方法は、この放熱部品３の一面３ａにねじ締結、接着、バネ押さえ等の各種取付手段で行われる。実施形態１では、ネジ７で回路基板２を放熱部品３に固定した。
【００２３】
なお、実施形態１では、光源にＬＥＤ１を使用したが、半導体レーザを光源としてもよい。この半導体レーザも点灯することで発熱するため、その熱を効率良く放熱するための機構として本発明を適用できる。
【００２４】
放熱部品３は、図１に示すように、中央部に回路基板２を取り付ける領域が設けてあり、前記回路基板２と接続する領域よりも外側に放熱面積を拡大するためのフィン２０を放射状に複数配置してある。フィン２０とフィン２０の間は、空間になっており、この空間を冷却風が通過することにより放熱部品３を冷却する。放熱部品３の他面３ｂには、冷却ファン５と熱的に接合するための熱伝導手段が設けられている。
【００２５】
熱伝導手段は、図２に示すように、放熱部品３の他面３ｂに凹部１７が形成され、その凹部１７に前記羽根１４を取り付けた回転体２１の頭部１０を回転自在に挿入し、前記凹部１７の底面１７ａと前記頭部１０の天面１０ａとの間に形成された隙間に充填した熱伝導材８からなる。
【００２６】
放熱部品３の他面３ｂには、冷却ファン５のモータ１５により回転する回転体２１の頭部１０を包括するような、前記頭部１０の外径よりも若干大きい円形にへこむ凹部１７を形成してある。凹部１７の底面１７ａには、断面を三角形とした溝９が円周状に形成されている。また、円筒形の凹部１７の側面には、シール材１２を嵌め込むための溝１８を断面矩形とした円環溝として形成されている。
【００２７】
前記回転体２１には、風を発生させるための複数枚の羽根１４が設けられている。これら羽根１４は、回転体２１が回転したときに、放熱部品３と接触しない位置に設けられている。前記回転体２１の頭部１０の天面１０ａには、放熱部品３の凹部１７に設けられた溝９と対向する位置に、同じく断面を三角形とした溝１１が円周状に形成されている。これら相対向する位置に形成された溝９、１１には、球形のスペーサ１３が複数個設けられる。スペーサ１３は、三角形の溝９、１１に挟まれて設けられることで、放熱部品３の凹部１７の底面１７ａと回転体２１の頭部１０の天面１０ａとの間隔（隙間）を一定に保つ役目を果たす。
【００２８】
そして、一定に保たれた隙間（空間部）には、ＬＥＤ１で発生した熱を放熱部品３を介して冷却ファン５に伝導させるための熱伝導材８が封入されている。熱伝導材８は、基本的に水に代表される液体であるが、冷却ファン５の回転を阻害しない範囲で液体よりも粘度の高いグリス状、ゲル状のものも使用される。放熱部品３の凹部側面に設けられた溝１８には、ドーナツ状のシール材１２が設けられている。このシール材１２は、冷却ファン５の回転により熱伝導材８である液体が漏れ出すのを防止する。球形のスペーサ１３は、三角形の溝９、１１内を回転摺動することで冷却ファン５の回転運動を妨げない役目も果たす。
【００２９】
前記回転体２１と羽根１４は、放熱部品（ヒートシンク）の一つとして機能するため、熱伝導率の高い材質で形成されている。例えば、アルミナや窒化アルミに代表されるようなセラミックやアルミ、銅などの金属、または、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の樹脂材料が使用される。一般的な樹脂の熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるが、最近流通している放熱性を高めた熱伝導樹脂と呼ばれる樹脂は１Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導率を１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とするのは、熱伝導率が悪くなると熱源（ＬＥＤ１）からの発熱が部品全体へ熱伝導し難くなるため、発熱を部品全体に拡散させて放熱効果を高めるということができなくなるからである。
【００３０】
また、放熱部品３と冷却ファン５とは、前記冷却ファン５の外枠と放熱部品３とをねじ６や板金部品などを使用して結合されている。ＬＥＤ１で発生した熱は、放熱部品３を介して冷却ファン５との間に封入された熱伝導材８を伝わり、冷却ファン５の回転体２１の頭部１０から羽根１４へと伝導される。冷却ファン５が回転することで、羽根１４は空気を攪拌することになり、前記羽根１４の表面は風が当たっている状態と同じになり、放熱部品３から伝導したＬＥＤ１の発熱を効率よく放熱させる。また、冷却ファン５の回転により発生した風は、放熱部品３に放射状に設けられたフィン２０の間を流れることになり、その風により放熱部品３は効率的に冷却されＬＥＤ１の温度上昇を防ぐ。
【００３１】
冷却ファン５により発生する風の向きは、冷却ファン５から放熱部品３に向かって流れる場合と放熱部品３側から冷却ファン５に向かって流れる場合があるが、光源装置の設置場所により方向が決まることがあるため、その風の向きは限定されない。
【００３２】
実施形態１の光源装置によれば、ＬＥＤ１を一面３ａに取り付けた放熱部品３と冷却ファン５とを熱伝導材８を介して結合したので、ＬＥＤ１で発生した熱を放熱部品３を介して冷却ファン５の羽根１４へと伝導させることができ、前記羽根１４をヒートシンクとして機能させることができる。このため、冷却ファン５の羽根１４が回転することで生じた風によりＬＥＤ１及び放熱部品３を冷却することに加えて、羽根１４自身がヒートシンクとして機能することで、ＬＥＤ１の熱を効率良く放熱することができる。その結果、ＬＥＤ１の放熱効率が向上すると共に温度上昇を防ぐことができ、高輝度で信頼性の高い光源装置を提供することが可能となる。
【００３３】
また、実施形態１の光源装置によれば、ＬＥＤ１、回路基板２及び放熱部品３は回転体２１と共に回転しないようになっているため、ＬＥＤ１への電力供給のためのスリップリングやロータリートランスなどの特別な部品は必要としない。そのため、実施形態１の光源装置によれば、ＬＥＤ１に電力供給する設備を簡略化することができ、またＬＥＤ１への安定した電力供給が可能になる。
【００３４】
［実施形態２］
図３は本発明を適用した実施形態２の光源装置を示す。例えば、冷却ファン５で発生した風を放熱部品３に吹き付けるように流した場合、風は羽根１４の遠心力により外側に向かう流れが多くなり放熱部品３のフィン２０の間に流れる風量が少なくなる場合があり、放熱効率が低下するおそれがある。また、放熱部品３側から冷却ファン５側に向かって風が流れるようにした場合も、風は冷却ファン直近から吸い込まれる割合が高くなり、放熱部品３のフィン２０の間を流れてくる風量が低下し放熱効率が低下する恐れがある。
【００３５】
そこで、実施形態２の光源装置では、図３に示すように放熱部品３と冷却ファン５との間の空間を囲むようなダクト状の囲い枠１６を、前記放熱部品３に設ける。具体的には、冷却ファン５の周囲を取り囲むように矩形状の壁を設け、その壁に放熱部品３のフィン先端を連結させるように一体化する。このように放熱部品３を形成することで、矩形状の壁によって冷却ファン５により発生する風はほぼ全てダクト内を通過することになり、放熱部品３の放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００３６】
また、実施形態２の光源装置では、放熱部品３をダクト形状としたことで冷却ファン５の回りを取り囲む壁の部分からも放熱するため、より一層ＬＥＤ１の熱を放熱させることが可能となる。
【００３７】
なお、実施形態２の光源装置は、ダクト状の囲い枠１６を放熱部品３に設けた他は、実施形態１の光源装置と同じ構成である。
【００３８】
［実施形態３］
図４は本発明を適用した実施形態３の光源装置を示す。実施形態３の光源装置では、放熱部品３をダクト形状としたことに加えて、図４に示すように囲い枠１６よりも更にフィン２０を外側に延ばすようにしている。このように、フィン２０の先端を、囲い枠１６の外に突き出るように延ばすことで、放熱面が更に増えより一層放熱効率を高めることができる。
【００３９】
なお、実施形態３の光源装置は、フィン２０の先端を囲い枠１６の外に突き出るように延ばした他は、実施形態２の光源装置と同じ構成である。
【００４０】
［実施形態４］
図５は本発明を適用した実施形態４の光源装置を示す。実施形態４の光源装置では、放熱部品３の一面３ａにＬＥＤ１を点灯させるための電気回路（図示は省略する）を直接形成し、そこにＬＥＤ１を直接取り付けた構造としている。この光源装置によれば、ＬＥＤ１を回路基板２に取り付けた場合に比べて、ＬＥＤ１と放熱部品３との間の熱抵抗が減少することから更にＬＥＤ１の放熱効率が向上する。
【００４１】
図５では、図１で示したタイプの放熱部品３に直接ＬＥＤ１を取り付けたが、図３や図４で示したタイプの放熱部品３にＬＥＤ１を直接取り付けるようにしてもよい。
【００４２】
［実施形態５］
図６及び図７は本発明を適用した実施形態５の光源装置を示す。実施形態５の光源装置では、基本的構成は図１及び図２で示した実施形態１の光源装置と同じであるが、熱伝導手段の構造が異なっている。ここでは、熱伝導手段の構造について詳しく説明し、第１実施形態の光源装置と共通する部分についてはその説明は省略するものとする。
【００４３】
実施形態５の光源装置における熱伝導手段は、図７に示すように、放熱部品３の他面３ｂに円環溝２２、２３が形成され、その円環溝２２、２３に前記羽根１４を取り付けた回転体２１の頭部１０に形成した円環突起２４、２５を回転自在に挿入し、前記円環溝２２、２３と前記円環突起２４、２５との間に形成された隙間に充填された空気による熱伝導と熱放射から構成している。
【００４４】
円環溝２２、２３は、回転体２１の頭部１０と対向する他面３ｂに円環状をなす溝として同心円状に２つ設けられている。この一方、円環突起２４、２５は、回転体２１の頭部１０の天面１０ａから放熱部品３に向かって突出して２つ形成されており、各円環溝２２、２３にぞれぞれ挿入されるようになっている。この円環突起２４、２５は、円環溝２２、２３と同じ中心径とされ、前記円環溝２２、２３に挿入されたときに、それらの間に隙間が空くようになっている。つまり、円環溝２２、２３の内壁と円環突起２４、２５の外壁との間には、一定の隙間が生じるようになっている。
【００４５】
円環突起２４、２５の外壁および放熱部品３と対向する頭部１０の天面１０ａは、放射率が０．８以上になる表面処理がなされている。また、円環溝２２、２３の内壁および頭部１０と対向する放熱部品３の他面３ｂは、同じく放射率が０．８以上になる表面処理がなされている。
【００４６】
放射率は、物体の熱放射量(W)＝ステファン・ボルツマン係数×放射率×（物体表面の全体温度K）4で表される。また、放射率は、物体表面の物質、性状（表面粗さ、色など）、温度などにより決まるもので、０〜１の値をとる。１に近いほど放射率は高く熱放射量も増加する。金属の研磨面やめっき表面は放射率は低く、金属でもアルマイト処理や酸化表面などは放射率が高い。樹脂も一般的に放射率が高く、黒色も放射率が高い。また、物体表面が高温なほど熱放射量は多くなる。
【００４７】
放射率０．８以上とするのは、次の理由に基づく。放射率が高いほど放射伝熱量は増加し放熱効果が高くなるため、放射率はできるだけ高い方が良い。放射率は物体の表面状態により値は異なり、一般的に金属の研磨面などは０．１以下であるがアルミをアルマイト処理した場合には放射率が０．８以上となる。このことから放射率は、０．８以上が好ましい。なお、放射率０．８未満では、放射率が低くなることで放熱部品３から冷却ファン５側への放射伝熱量が減少するため、放熱部品３の熱が冷却ファン５側へ伝導し難くなり、ＬＥＤ１の冷却が悪化する。
【００４８】
また、実施形態５の光源装置では、放熱部品３と頭部１０のそれぞれの対向面に形成された断面を三角形とした溝９、１１には、複数個のスペーサ１３が設けられている。これらスペーサ１３は、放熱部品３に形成された円環溝２２、２３と頭部１０に形成された円環突起２４、２５との対向間距離および放熱部品３と頭部１０との対向面間距離を一定に保つ役目を果たす。これらの間隔を一定に保つことで、冷却ファン５の回転による円環突起２４、２５と円環溝２２、２３との接触を防ぐ。球形のスペーサ１３は、断面三角形の溝９、１１内を回転摺動することで、冷却ファン５の回転運動を妨げない役目も果たす。
【００４９】
実施形態５の光源装置では、ＬＥＤ１の熱は、放熱部品３を介して円環溝２２、２３の内壁からこの円環溝２２、２３に挿入された円環突起２４、２５の外壁へと放射される熱放射と、円環溝２２、２３と円環突起２４、２５間の隙間（空間）にある空気による熱伝導により、前記回転体２１の頭部１０から羽根１４へと伝導される。また、冷却ファン５の羽根１４が回転することで生じた風によりＬＥＤ１及び放熱部品３を冷却することに加えて、羽根１４自身がヒートシンクとして機能することで、ＬＥＤ１の熱を効率良く放熱することができる。その結果、ＬＥＤ１の放熱効率が向上すると共に温度上昇を防ぐことができ、高輝度で信頼性の高い光源装置を提供することが可能となる。
【００５０】
［実施形態６］
図８は本発明を適用した実施形態６の光源装置を示す。実施形態６の光源装置は、図８に示すように放熱部品３と冷却ファン５との間の空間を囲むようなダクト状の囲い枠１６を、前記放熱部品３に設ける。具体的には、冷却ファン５の周囲を取り囲むように矩形状の壁を設け、その壁に放熱部品３のフィン先端を連結させるように一体化する。このように放熱部品３を形成することで、矩形状の壁によって冷却ファン５により発生する風はほぼ全てダクト内を通過することになり、放熱部品３の放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００５１】
また、実施形態６の光源装置では、放熱部品３をダクト形状としたことで冷却ファン５の回りを取り囲む壁の部分からも放熱するため、より一層ＬＥＤ１の熱を放熱させることが可能となる。
【００５２】
なお、実施形態６の光源装置は、ダクト状の囲い枠１６を放熱部品３に設けた他は、実施形態５の光源装置と同じ構成である。
【００５３】
［実施形態７］
図９は本発明を適用した実施形態７の光源装置を示す。実施形態７の光源装置では、放熱部品３をダクト形状としたことに加えて、図９に示すように囲い枠１６よりも更にフィン２０を外側に延ばすようにしている。このように、フィン２０の先端を、囲い枠１６の外に突き出るように延ばすことで、放熱面が更に増えより一層放熱効率を高めることができる。
【００５４】
なお、実施形態７の光源装置は、フィン２０の先端を囲い枠１６の外に突き出るように延ばした他は、実施形態６の光源装置と同じ構成である。
【００５５】
［実施形態８］
図１０は本発明を適用した実施形態８の光源装置を示す。実施形態８の光源装置では、放熱部品３の一面３ａにＬＥＤ１を点灯させるための電気回路（図示は省略する）を直接形成し、そこにＬＥＤ１を直接取り付けた構造としている。ＬＥＤ１を回路基板２に取り付けた場合に比べて、ＬＥＤ１と放熱部品３との間の熱抵抗が減少することから更にＬＥＤ１の放熱効率が向上する。
【００５６】
図１０では、図６で示したタイプの放熱部品３に直接ＬＥＤ１を取り付けたが、図８や図９で示したタイプの放熱部品３にＬＥＤ１を直接取り付けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、発光素子を放熱部品に取り付けると共に冷却ファンで冷却するようにした光源装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ ＬＥＤ（発光素子）
２ 回路基板
３ 放熱部品
４ 熱伝導部材
５ 冷却ファン
８ 熱伝導材
９ 溝
１０ 頭部（回転体の頭部）
１１ 溝
１２ シール材
１３ スペーサ
１４ 羽根
１５ モータ
１６ ダクト状の囲い枠
１７ 凹部
２０ フィン
２１ 回転体
２２、２３ 円環溝
２４、２５ 円環突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を光源とした光源装置に関し、詳細には、発光素子の熱を冷却ファンの羽根に伝導させて放熱する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤを利用した照明装置やプロジェクタ用の光源が開発されている。この光源装置では、ＬＥＤが取り付けられた回路基板に、ＬＥＤの発熱による輝度劣化や寿命劣化を防ぐための放熱部品が取り付けられている。そして、この光源装置では、放熱部品に対し自然空冷や強制空冷を行いＬＥＤを冷却する。このような構成にすることで、ＬＥＤを利用した光源として安定した特性を維持している。
特に、照明装置やプロジェクタに使用されるＬＥＤ光源は、高出力の素子を使用し、さらに複数個使用するなどして高輝度化を図る必要がある。しかし、高出力のＬＥＤやＬＥＤを複数個使用すると、発熱量も増加する。ＬＥＤは、温度が高くなると発光効率が低下するとともに信頼性も低下する。
【０００３】
そこで、ＬＥＤの温度を上昇させないためは、ＬＥＤを取り付けるための電気回路が形成された基板の熱伝導率を高くしたり、ＬＥＤや基板に放熱部品を取り付けて放熱効果を高めている。一方、放熱部品は、光源装置を取り付ける場所の制約もあり、自由なサイズで作成することができないため、制限された範囲の中で放熱効率の良い形状が求められる。
【０００４】
冷却ファンによる強制冷却の方法として、例えば特許文献１にＬＥＤ取り付け基板と放熱部品を同軸上のファンと一緒に回転させて冷却する構造が提案されている。特許文献２では、ＬＥＤを取り付けた基板を回転させている。特許文献３では、ＬＥＤを取り付けた放熱部品は固定し、その同軸上の冷却ファンのみを回転自在としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７７０２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２０６６２７号公報
【特許文献３】特許第４２３６５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２の構造では、ＬＥＤを取り付けた基板が回転するため、ＬＥＤに電力を供給するためにスリップリングやロータリートランスなどの高価な設備が必要になる。また、特許文献３の構造は、冷却ファンによる強制空冷の基本的な能力以上の冷却効率は望めない。
【０００７】
そこで本発明は、発光素子の熱を効率良く放熱させて光源の高輝度化を図り、また発光素子に電力供給する設備を簡略化することのできる光源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】
第１の発明は、発光素子（１）と、前記発光素子（１）が一面（３ａ）に取り付けられ、前記発光素子（１）の熱を放熱させる放熱部品（３）と、前記放熱部品（３）の他面（３ｂ）に取り付けられ、前記放熱部品（３）を冷却する羽根（１４）を有した冷却ファン（５）と、前記発光素子（１）の熱を前記放熱部品（３）を介して前記冷却ファン（５）の羽根（１４）に伝導させて前記羽根（１４）をヒートシンクとして機能させる熱伝導手段と、を有したことを特徴とする光源装置。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記熱伝導手段は、前記放熱部品（３）の他面（３ｂ）に凹部（１７）が形成され、その凹部（１７）に前記羽根（１４）を取り付けた回転体（２１）の頭部（１０）を回転自在に挿入し、前記凹部（１７）の底面（１７ａ）と前記頭部（１０）の天面（１０ａ）との間に形成された隙間に充填した熱伝導材（８）からなることを特徴とする光源装置。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記熱伝導手段は、前記放熱部品（３）の他面（３ｂ）に円環溝（２２、２３）が形成され、その円環溝（２２、２３）に前記羽根（１４）を取り付けた回転体（２１）の頭部（１０）に形成した円環突起（２４、２５）を回転自在に挿入し、前記円環溝（２２、２３）と前記円環突起（２４、２５）との間に形成された隙間に充填された空気による熱伝導と熱放射からなることを特徴とする光源装置。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、前記放熱部品（３）の円環溝（２２、２３）の内壁及び前記放熱部品（３）の前記冷却ファン（５）と対向する他面（３ｂ）、前記冷却ファンの円環突起（２４、２５）の外壁及び前記冷却ファン（５）の前記放熱部品（３）と対向する面（１０ａ）の放射率が０．８以上であることを特徴とする光源装置。
【００１２】
第５の発明は、第２から第４の何れか１つに記載の発明において、前記放熱部品（３）と前記冷却ファン（５）との間に回転摺動自在に設けられて、前記放熱部品（３）と前記冷却ファン（５）との間隔を一定に保つ球状のスペーサ（１３）を配したことを特徴とする光源装置。
【００１３】
第６の発明は、第１から第４の何れか１つに記載の発明において、前記放熱部品（３）を、前記冷却ファン（５）がその内部に収まるように囲いを有したダクト形状としたことを特徴とする光源装置。
【００１４】
第７の発明は、第１から第６の何れか１つに記載の発明において、前記冷却ファン（５）の前記羽根（１４）を、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質で形成したことを特徴とする光源装置。
【００１５】
第８の発明は、第１から第７の何れか１つに記載の発明において、前記発光素子（１）は、前記発光素子（１）を点灯させるための電気回路が形成された基板（２）に設けられており、前記基板（２）が前記放熱部品（３）の一面（３ａ）に取り付けられたことを特徴とする光源装置。
【００１６】
第９の発明は、第１から第７の何れか１つに記載の発明において、前記発光素子（１）は、前記発光素子（１）を点灯させるための電気回路が形成された前記放熱部品（３）の一面（３ａ）に直接取り付けられたことを特徴とする光源装置。
【００１７】
第１０の発明は、第１から第９の何れか１つに記載の発明において、前記発光素子（１）がＬＥＤまたは半導体レーザであることを特徴とする光源装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、放熱部品による放熱に加えて冷却ファンの羽根がヒートシンクとして機能するために高い放熱特性が得られるので、高出力のＬＥＤを複数配置した場合でも複数のＬＥＤの温度上昇を十分に抑えることができる。そして、本発明によれば、温度上昇が抑えられることによりＬＥＤの発光効率の低下も抑えられるようになり、光源の高輝度化が図られるようになる。その結果、放熱特性の優れた高輝度で信頼性の高い光源装置を提供することが可能になる。また、本発明によれば、発光素子に電力を供給するためのスリップリングやロータリートランスなどの設備が要らないため、発光素子への電力供給設備を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は実施形態１の光源装置の斜視図である。
【図２】図２は図１に示す光源装置の断面図である。
【図３】図３は実施形態２の光源装置の一部を破断して示す斜視図である。
【図４】図４は実施形態３の光源装置の斜視図である。
【図５】図５は実施形態４の光源装置の斜視図である。
【図６】図６は実施形態５の光源装置の斜視図である。
【図７】図７は図６に示す光源装置の一部を破断して示す斜視図である。
【図８】図８は実施形態６の光源装置の一部を破断して示す斜視図である。
【図９】図９は実施形態７の光源装置の斜視図である。
【図１０】図１０は実施形態８の光源装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
［実施形態１］
図１及び図２に本発明を適用した実施形態１の光源装置を示す。実施形態１の光源装置は、発光素子であるＬＥＤ１と、ＬＥＤ１の熱を放熱させる放熱部品３と、放熱部品３を冷却する羽根１４を有した冷却ファン５と、ＬＥＤ１の熱を放熱部品３を介して冷却ファン５の羽根１４に伝導させて前記羽根１４をヒートシンクとして機能させる熱伝導手段とからなる。
【００２２】
ＬＥＤ１は、図１及び図２に示すように、前記ＬＥＤ１を点灯させるための電気回路が形成された回路基板２に、はんだ材や銀ペースト等により電気的に接続されている。回路基板２は、ＬＥＤ１で発生した熱を冷却するために設置された放熱部品３に熱伝導部材４を介して取り付けられている。熱伝導部材４には、熱伝導シートや熱伝導グリス等の熱伝導率の高い材質が使用される。回路基板２の放熱部品３への取り付け方法は、この放熱部品３の一面３ａにねじ締結、接着、バネ押さえ等の各種取付手段で行われる。実施形態１では、ネジ７で回路基板２を放熱部品３に固定した。
【００２３】
なお、実施形態１では、光源にＬＥＤ１を使用したが、半導体レーザを光源としてもよい。この半導体レーザも点灯することで発熱するため、その熱を効率良く放熱するための機構として本発明を適用できる。
【００２４】
放熱部品３は、図１に示すように、中央部に回路基板２を取り付ける領域が設けてあり、前記回路基板２と接続する領域よりも外側に放熱面積を拡大するためのフィン２０を放射状に複数配置してある。フィン２０とフィン２０の間は、空間になっており、この空間を冷却風が通過することにより放熱部品３を冷却する。放熱部品３の他面３ｂには、冷却ファン５と熱的に接合するための熱伝導手段が設けられている。
【００２５】
熱伝導手段は、図２に示すように、放熱部品３の他面３ｂに凹部１７が形成され、その凹部１７に前記羽根１４を取り付けた回転体２１の頭部１０を回転自在に挿入し、前記凹部１７の底面１７ａと前記頭部１０の天面１０ａとの間に形成された隙間に充填した熱伝導材８からなる。
【００２６】
放熱部品３の他面３ｂには、冷却ファン５のモータ１５により回転する回転体２１の頭部１０を包括するような、前記頭部１０の外径よりも若干大きい円形にへこむ凹部１７を形成してある。凹部１７の底面１７ａには、断面を三角形とした溝９が円周状に形成されている。また、円筒形の凹部１７の側面には、シール材１２を嵌め込むための溝１８を断面矩形とした円環溝として形成されている。
【００２７】
前記回転体２１には、風を発生させるための複数枚の羽根１４が設けられている。これら羽根１４は、回転体２１が回転したときに、放熱部品３と接触しない位置に設けられている。前記回転体２１の頭部１０の天面１０ａには、放熱部品３の凹部１７に設けられた溝９と対向する位置に、同じく断面を三角形とした溝１１が円周状に形成されている。これら相対向する位置に形成された溝９、１１には、球形のスペーサ１３が複数個設けられる。スペーサ１３は、三角形の溝９、１１に挟まれて設けられることで、放熱部品３の凹部１７の底面１７ａと回転体２１の頭部１０の天面１０ａとの間隔（隙間）を一定に保つ役目を果たす。
【００２８】
そして、一定に保たれた隙間（空間部）には、ＬＥＤ１で発生した熱を放熱部品３を介して冷却ファン５に伝導させるための熱伝導材８が封入されている。熱伝導材８は、基本的に水に代表される液体であるが、冷却ファン５の回転を阻害しない範囲で液体よりも粘度の高いグリス状、ゲル状のものも使用される。放熱部品３の凹部側面に設けられた溝１８には、ドーナツ状のシール材１２が設けられている。このシール材１２は、冷却ファン５の回転により熱伝導材８である液体が漏れ出すのを防止する。球形のスペーサ１３は、三角形の溝９、１１内を回転摺動することで冷却ファン５の回転運動を妨げない役目も果たす。
【００２９】
前記回転体２１と羽根１４は、放熱部品（ヒートシンク）の一つとして機能するため、熱伝導率の高い材質で形成されている。例えば、アルミナや窒化アルミに代表されるようなセラミックやアルミ、銅などの金属、または、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の樹脂材料が使用される。一般的な樹脂の熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるが、最近流通している放熱性を高めた熱伝導樹脂と呼ばれる樹脂は１Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導率を１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とするのは、熱伝導率が悪くなると熱源（ＬＥＤ１）からの発熱が部品全体へ熱伝導し難くなるため、発熱を部品全体に拡散させて放熱効果を高めるということができなくなるからである。
【００３０】
また、放熱部品３と冷却ファン５とは、前記冷却ファン５の外枠と放熱部品３とをねじ６や板金部品などを使用して結合されている。ＬＥＤ１で発生した熱は、放熱部品３を介して冷却ファン５との間に封入された熱伝導材８を伝わり、冷却ファン５の回転体２１の頭部１０から羽根１４へと伝導される。冷却ファン５が回転することで、羽根１４は空気を攪拌することになり、前記羽根１４の表面は風が当たっている状態と同じになり、放熱部品３から伝導したＬＥＤ１の発熱を効率よく放熱させる。また、冷却ファン５の回転により発生した風は、放熱部品３に放射状に設けられたフィン２０の間を流れることになり、その風により放熱部品３は効率的に冷却されＬＥＤ１の温度上昇を防ぐ。
【００３１】
冷却ファン５により発生する風の向きは、冷却ファン５から放熱部品３に向かって流れる場合と放熱部品３側から冷却ファン５に向かって流れる場合があるが、光源装置の設置場所により方向が決まることがあるため、その風の向きは限定されない。
【００３２】
実施形態１の光源装置によれば、ＬＥＤ１を一面３ａに取り付けた放熱部品３と冷却ファン５とを熱伝導材８を介して結合したので、ＬＥＤ１で発生した熱を放熱部品３を介して冷却ファン５の羽根１４へと伝導させることができ、前記羽根１４をヒートシンクとして機能させることができる。このため、冷却ファン５の羽根１４が回転することで生じた風によりＬＥＤ１及び放熱部品３を冷却することに加えて、羽根１４自身がヒートシンクとして機能することで、ＬＥＤ１の熱を効率良く放熱することができる。その結果、ＬＥＤ１の放熱効率が向上すると共に温度上昇を防ぐことができ、高輝度で信頼性の高い光源装置を提供することが可能となる。
【００３３】
また、実施形態１の光源装置によれば、ＬＥＤ１、回路基板２及び放熱部品３は回転体２１と共に回転しないようになっているため、ＬＥＤ１への電力供給のためのスリップリングやロータリートランスなどの特別な部品は必要としない。そのため、実施形態１の光源装置によれば、ＬＥＤ１に電力供給する設備を簡略化することができ、またＬＥＤ１への安定した電力供給が可能になる。
【００３４】
［実施形態２］
図３は本発明を適用した実施形態２の光源装置を示す。例えば、冷却ファン５で発生した風を放熱部品３に吹き付けるように流した場合、風は羽根１４の遠心力により外側に向かう流れが多くなり放熱部品３のフィン２０の間に流れる風量が少なくなる場合があり、放熱効率が低下するおそれがある。また、放熱部品３側から冷却ファン５側に向かって風が流れるようにした場合も、風は冷却ファン直近から吸い込まれる割合が高くなり、放熱部品３のフィン２０の間を流れてくる風量が低下し放熱効率が低下する恐れがある。
【００３５】
そこで、実施形態２の光源装置では、図３に示すように放熱部品３と冷却ファン５との間の空間を囲むようなダクト状の囲い枠１６を、前記放熱部品３に設ける。具体的には、冷却ファン５の周囲を取り囲むように矩形状の壁を設け、その壁に放熱部品３のフィン先端を連結させるように一体化する。このように放熱部品３を形成することで、矩形状の壁によって冷却ファン５により発生する風はほぼ全てダクト内を通過することになり、放熱部品３の放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００３６】
また、実施形態２の光源装置では、放熱部品３をダクト形状としたことで冷却ファン５の回りを取り囲む壁の部分からも放熱するため、より一層ＬＥＤ１の熱を放熱させることが可能となる。
【００３７】
なお、実施形態２の光源装置は、ダクト状の囲い枠１６を放熱部品３に設けた他は、実施形態１の光源装置と同じ構成である。
【００３８】
［実施形態３］
図４は本発明を適用した実施形態３の光源装置を示す。実施形態３の光源装置では、放熱部品３をダクト形状としたことに加えて、図４に示すように囲い枠１６よりも更にフィン２０を外側に延ばすようにしている。このように、フィン２０の先端を、囲い枠１６の外に突き出るように延ばすことで、放熱面が更に増えより一層放熱効率を高めることができる。
【００３９】
なお、実施形態３の光源装置は、フィン２０の先端を囲い枠１６の外に突き出るように延ばした他は、実施形態２の光源装置と同じ構成である。
【００４０】
［実施形態４］
図５は本発明を適用した実施形態４の光源装置を示す。実施形態４の光源装置では、放熱部品３の一面３ａにＬＥＤ１を点灯させるための電気回路（図示は省略する）を直接形成し、そこにＬＥＤ１を直接取り付けた構造としている。この光源装置によれば、ＬＥＤ１を回路基板２に取り付けた場合に比べて、ＬＥＤ１と放熱部品３との間の熱抵抗が減少することから更にＬＥＤ１の放熱効率が向上する。
【００４１】
図５では、図１で示したタイプの放熱部品３に直接ＬＥＤ１を取り付けたが、図３や図４で示したタイプの放熱部品３にＬＥＤ１を直接取り付けるようにしてもよい。
【００４２】
［実施形態５］
図６及び図７は本発明を適用した実施形態５の光源装置を示す。実施形態５の光源装置では、基本的構成は図１及び図２で示した実施形態１の光源装置と同じであるが、熱伝導手段の構造が異なっている。ここでは、熱伝導手段の構造について詳しく説明し、第１実施形態の光源装置と共通する部分についてはその説明は省略するものとする。
【００４３】
実施形態５の光源装置における熱伝導手段は、図７に示すように、放熱部品３の他面３ｂに円環溝２２、２３が形成され、その円環溝２２、２３に前記羽根１４を取り付けた回転体２１の頭部１０に形成した円環突起２４、２５を回転自在に挿入し、前記円環溝２２、２３と前記円環突起２４、２５との間に形成された隙間に充填された空気による熱伝導と熱放射から構成している。
【００４４】
円環溝２２、２３は、回転体２１の頭部１０と対向する他面３ｂに円環状をなす溝として同心円状に２つ設けられている。この一方、円環突起２４、２５は、回転体２１の頭部１０の天面１０ａから放熱部品３に向かって突出して２つ形成されており、各円環溝２２、２３にぞれぞれ挿入されるようになっている。この円環突起２４、２５は、円環溝２２、２３と同じ中心径とされ、前記円環溝２２、２３に挿入されたときに、それらの間に隙間が空くようになっている。つまり、円環溝２２、２３の内壁と円環突起２４、２５の外壁との間には、一定の隙間が生じるようになっている。
【００４５】
円環突起２４、２５の外壁および放熱部品３と対向する頭部１０の天面１０ａは、放射率が０．８以上になる表面処理がなされている。また、円環溝２２、２３の内壁および頭部１０と対向する放熱部品３の他面３ｂは、同じく放射率が０．８以上になる表面処理がなされている。
【００４６】
放射率は、物体の熱放射量(W)＝ステファン・ボルツマン係数×放射率×（物体表面の全体温度K）4で表される。また、放射率は、物体表面の物質、性状（表面粗さ、色など）、温度などにより決まるもので、０〜１の値をとる。１に近いほど放射率は高く熱放射量も増加する。金属の研磨面やめっき表面は放射率は低く、金属でもアルマイト処理や酸化表面などは放射率が高い。樹脂も一般的に放射率が高く、黒色も放射率が高い。また、物体表面が高温なほど熱放射量は多くなる。
【００４７】
放射率０．８以上とするのは、次の理由に基づく。放射率が高いほど放射伝熱量は増加し放熱効果が高くなるため、放射率はできるだけ高い方が良い。放射率は物体の表面状態により値は異なり、一般的に金属の研磨面などは０．１以下であるがアルミをアルマイト処理した場合には放射率が０．８以上となる。このことから放射率は、０．８以上が好ましい。なお、放射率０．８未満では、放射率が低くなることで放熱部品３から冷却ファン５側への放射伝熱量が減少するため、放熱部品３の熱が冷却ファン５側へ伝導し難くなり、ＬＥＤ１の冷却が悪化する。
【００４８】
また、実施形態５の光源装置では、放熱部品３と頭部１０のそれぞれの対向面に形成された断面を三角形とした溝９、１１には、複数個のスペーサ１３が設けられている。これらスペーサ１３は、放熱部品３に形成された円環溝２２、２３と頭部１０に形成された円環突起２４、２５との対向間距離および放熱部品３と頭部１０との対向面間距離を一定に保つ役目を果たす。これらの間隔を一定に保つことで、冷却ファン５の回転による円環突起２４、２５と円環溝２２、２３との接触を防ぐ。球形のスペーサ１３は、断面三角形の溝９、１１内を回転摺動することで、冷却ファン５の回転運動を妨げない役目も果たす。
【００４９】
実施形態５の光源装置では、ＬＥＤ１の熱は、放熱部品３を介して円環溝２２、２３の内壁からこの円環溝２２、２３に挿入された円環突起２４、２５の外壁へと放射される熱放射と、円環溝２２、２３と円環突起２４、２５間の隙間（空間）にある空気による熱伝導により、前記回転体２１の頭部１０から羽根１４へと伝導される。また、冷却ファン５の羽根１４が回転することで生じた風によりＬＥＤ１及び放熱部品３を冷却することに加えて、羽根１４自身がヒートシンクとして機能することで、ＬＥＤ１の熱を効率良く放熱することができる。その結果、ＬＥＤ１の放熱効率が向上すると共に温度上昇を防ぐことができ、高輝度で信頼性の高い光源装置を提供することが可能となる。
【００５０】
［実施形態６］
図８は本発明を適用した実施形態６の光源装置を示す。実施形態６の光源装置は、図８に示すように放熱部品３と冷却ファン５との間の空間を囲むようなダクト状の囲い枠１６を、前記放熱部品３に設ける。具体的には、冷却ファン５の周囲を取り囲むように矩形状の壁を設け、その壁に放熱部品３のフィン先端を連結させるように一体化する。このように放熱部品３を形成することで、矩形状の壁によって冷却ファン５により発生する風はほぼ全てダクト内を通過することになり、放熱部品３の放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００５１】
また、実施形態６の光源装置では、放熱部品３をダクト形状としたことで冷却ファン５の回りを取り囲む壁の部分からも放熱するため、より一層ＬＥＤ１の熱を放熱させることが可能となる。
【００５２】
なお、実施形態６の光源装置は、ダクト状の囲い枠１６を放熱部品３に設けた他は、実施形態５の光源装置と同じ構成である。
【００５３】
［実施形態７］
図９は本発明を適用した実施形態７の光源装置を示す。実施形態７の光源装置では、放熱部品３をダクト形状としたことに加えて、図９に示すように囲い枠１６よりも更にフィン２０を外側に延ばすようにしている。このように、フィン２０の先端を、囲い枠１６の外に突き出るように延ばすことで、放熱面が更に増えより一層放熱効率を高めることができる。
【００５４】
なお、実施形態７の光源装置は、フィン２０の先端を囲い枠１６の外に突き出るように延ばした他は、実施形態６の光源装置と同じ構成である。
【００５５】
［実施形態８］
図１０は本発明を適用した実施形態８の光源装置を示す。実施形態８の光源装置では、放熱部品３の一面３ａにＬＥＤ１を点灯させるための電気回路（図示は省略する）を直接形成し、そこにＬＥＤ１を直接取り付けた構造としている。ＬＥＤ１を回路基板２に取り付けた場合に比べて、ＬＥＤ１と放熱部品３との間の熱抵抗が減少することから更にＬＥＤ１の放熱効率が向上する。
【００５６】
図１０では、図６で示したタイプの放熱部品３に直接ＬＥＤ１を取り付けたが、図８や図９で示したタイプの放熱部品３にＬＥＤ１を直接取り付けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、発光素子を放熱部品に取り付けると共に冷却ファンで冷却するようにした光源装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ ＬＥＤ（発光素子）
２ 回路基板
３ 放熱部品
４ 熱伝導部材
５ 冷却ファン
８ 熱伝導材
９ 溝
１０ 頭部（回転体の頭部）
１１ 溝
１２ シール材
１３ スペーサ
１４ 羽根
１５ モータ
１６ ダクト状の囲い枠
１７ 凹部
２０ フィン
２１ 回転体
２２、２３ 円環溝
２４、２５ 円環突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子が一面に取り付けられ、前記発光素子の熱を放熱させる放熱部品と、
前記放熱部品の他面に取り付けられ、前記放熱部品を冷却する羽根を有した冷却ファンと、
前記発光素子の熱を前記放熱部品を介して前記冷却ファンの羽根に伝導させて前記羽根をヒートシンクとして機能させる熱伝導手段と、を有した
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記熱伝導手段は、前記放熱部品の他面に凹部が形成され、その凹部に前記羽根を取り付けた回転体の頭部を回転自在に挿入し、前記凹部の底面と前記頭部の天面との間に形成された隙間に充填した熱伝導材からなる
ことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記熱伝導手段は、前記放熱部品の他面に円環溝が形成され、その円環溝に前記羽根を取り付けた回転体の頭部に形成した円環突起を回転自在に挿入し、前記円環溝と前記円環突起との間に形成された隙間に充填された空気による熱伝導と熱放射からなる
ことを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光源装置であって、
前記放熱部品の円環溝の内壁及び前記放熱部品の前記冷却ファンと対向する他面、前記冷却ファンの円環突起の外壁及び前記冷却ファンの前記放熱部品と対向する面の放射率が０．８以上である
ことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記放熱部品と前記冷却ファンとの間に回転摺動自在に設けられて、前記放熱部品と前記冷却ファンとの間隔を一定に保つ球状のスペーサを配した
ことを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記放熱部品を、前記冷却ファンがその内部に収まるように囲いを有したダクト形状とした
ことを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記冷却ファンの前記羽根を、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質で形成した
ことを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記発光素子は、前記発光素子を点灯させるための電気回路が形成された基板に設けられており、前記基板が前記放熱部品の一面に取り付けられた
ことを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記発光素子は、前記発光素子を点灯させるための電気回路が形成された前記放熱部品の一面に直接取り付けられた
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記発光素子がＬＥＤまたは半導体レーザである
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子が一面に取り付けられ、前記発光素子の熱を放熱させる放熱部品と、
前記放熱部品の他面に取り付けられ、前記放熱部品を冷却する羽根を有した冷却ファンと、
前記発光素子の熱を前記放熱部品を介して前記冷却ファンの羽根に伝導させて前記羽根をヒートシンクとして機能させる熱伝導手段と、を有した
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記熱伝導手段は、前記放熱部品の他面に凹部が形成され、その凹部に前記羽根を取り付けた回転体の頭部を回転自在に挿入し、前記凹部の底面と前記頭部の天面との間に形成された隙間に充填した熱伝導材からなる
ことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記熱伝導手段は、前記放熱部品の他面に円環溝が形成され、その円環溝に前記羽根を取り付けた回転体の頭部に形成した円環突起を回転自在に挿入し、前記円環溝と前記円環突起との間に形成された隙間に充填された空気による熱伝導と熱放射からなる
ことを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光源装置であって、
前記放熱部品の円環溝の内壁及び前記放熱部品の前記冷却ファンと対向する他面、前記冷却ファンの円環突起の外壁及び前記冷却ファンの前記放熱部品と対向する面の放射率が０．８以上である
ことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記放熱部品と前記冷却ファンとの間に回転摺動自在に設けられて、前記放熱部品と前記冷却ファンとの間隔を一定に保つ球状のスペーサを配した
ことを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記放熱部品を、前記冷却ファンがその内部に収まるように囲いを有したダクト形状とした
ことを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記冷却ファンの前記羽根を、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質で形成した
ことを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記発光素子は、前記発光素子を点灯させるための電気回路が形成された基板に設けられており、前記基板が前記放熱部品の一面に取り付けられた
ことを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記発光素子は、前記発光素子を点灯させるための電気回路が形成された前記放熱部品の一面に直接取り付けられた
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか１つに記載の光源装置であって、
前記発光素子がＬＥＤまたは半導体レーザである
ことを特徴とする光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６４５１２（Ｐ２０１２−１６４５１２Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８０４（Ｐ２０１１−２３８０４）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
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