(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記接続金具の前記一面側に設置されることで前記放熱器の中空部に収納され、前記発光素子が発する光を前記放熱器の前記中空部を通過する方向に反射する反射体を更に具備する、請求項1に記載の照明装置。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下で説明する実施形態に係る照明装置1において、放熱器100は、中空部110を有する筒状に形成され、一端部(上端面120に対応)が熱伝導性を有する基部(接続金具200、熱輸送パイプ311、312、321及び322に対応)と熱伝導可能に接続される。また、発光素子は、基部の一方の面(下面200cに対応)に設置される。また、反射体600は、基部の一方の面に設置されることで放熱器100の中空部110に収納され、発光素子が発する光を放熱器100の中空部110を通過する方向に反射する。
【0008】
また、以下で説明する実施形態において、反射体600は、発光素子が発する光が放熱器100に直接照射されないように光を反射する。
【0009】
また、以下で説明する実施形態において、反射体600は、基部の一方の面に設置される設置部(上端面610に対応)と反対側の端部(下端面620に対応)が、放熱器100の他端部(下端面130に対応する)によって形成される開口面(下端開口部131に対応)よりも所定の距離だけ離れるように基部に設置される。
【0010】
以下、図面を参照して、実施形態に係る照明装置を説明する。実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【0011】
(照明装置の外観例)
図1及び
図2は、実施形態に係る照明装置1の外観例を示す斜視図である。
図1では、照明装置1を斜め上方向から見た例を示し、
図2では、照明装置1を斜め下方向から見た例を示す。
【0012】
図1及び
図2に示した照明装置1は、例えば、施設や会場などの建物内の天井や内壁に設置され、内部に実装されたLED等の発光素子を発光させることにより、
図1及び
図2に示した下方向に位置する空間を照明する。このような照明装置1は、例えば、投光器などと呼ばれる場合がある。
【0013】
図1及び
図2に示すように、実施形態に係る照明装置1は、放熱器100と、接続金具200と、熱輸送パイプ311、312、321及び322と、取付部材400と、カバー510及び520と、反射体600とを具備する。
【0014】
放熱器100は、コイル状に巻かれたヒートパイプの両端が接続されることにより、略円筒形状に形成される。これにより、放熱器100は、コイル状のヒートパイプによって囲まれる中空部110が形成される。そして、
図1及び
図2に示した状態において、放熱器100の一端部である上端面120には、中空部110の上端に位置する上端開口部121が形成され、また、放熱器100の他端部である下端面130には、中空部110の下端に位置する下端開口部131が形成される。なお、放熱器100による放熱作用については後述する。
【0015】
接続金具200は、例えば、高い熱伝導性を有する金属によって形成される。かかる接続金具200は、側面200aと、側面200aの裏側に位置する側面200bと、
図3に図示する下面200cとを有する。接続金具200の下面200cには、
図3に図示する基板700が設置される。かかる基板700は、LED等の発光素子が実装される。すなわち、実施形態に係る照明装置1において、発光素子が発する光は、放熱器100の中空部110を通過して、
図1及び
図2に示した下方向に位置する空間を照明する。
【0016】
熱輸送パイプ311、312、321及び322は、例えば、高い熱伝導性を有する金属によって形成される。熱輸送パイプ311及び312の一端は、接続金具200の側面200aに接続される。また、熱輸送パイプ311及び312の他端側は、接続金具200の側面200aから放熱器100の上端面120に向かう方向に延伸し、上端面120上に固設される。例えば、熱輸送パイプ311及び312の他端側は、銀蝋等によって上端面120上に蝋付けされたり、鉛やスズ等の合金によって上端面120上にはんだ付けされたりする。同様に、熱輸送パイプ321及び322の一端は、接続金具200の側面200bに接続される。また、熱輸送パイプ321及び322他端側は、側面200bから放熱器100の上端面120に向かう方向に延伸し、上端面120上に固設される。
【0017】
取付部材400は、例えば、熱伝導性を有する金属や、耐光性、耐熱性又は電気絶縁性を有する合成樹脂によって形成される。かかる取付部材400は、外径が放熱器100の上端開口部121の外径と略同一である略円形状に形成される。また、取付部材400は、接続金具200の下面200cの一部が固設可能なように、少なくとも中央部が開口された形状に形成される。そして、取付部材400の側面は、放熱器100の上端開口部121近傍における内壁に固設される。また、取付部材400の中央部には、接続金具200が固設される。例えば、取付部材400は、蝋付けやはんだ付けにより、放熱器100に固設されるとともに、接続金具200が固設される。これにより、取付部材400は、上端開口部121の中央付近に接続金具200が位置するように、かかる接続金具200を放熱器100に固定する。
【0018】
カバー510及び520は、例えば、熱伝導性を有する金属や、耐光性、耐熱性又は電気絶縁性を有する合成樹脂によって形成される。カバー510は、放熱器100の上端面120上に固設された熱輸送パイプ311及び312を覆うように放熱器100に固設される。また、カバー520は、放熱器100の上端面120上に固設された熱輸送パイプ321及び322を覆うように放熱器100に固設される。例えば、カバー510及び520は、蝋付けやはんだ付けにより放熱器100に固設される。
【0019】
反射体600は、例えば、耐光性、耐熱性又は電気絶縁性を有する合成樹脂や、熱伝導性を有する金属によって形成される。かかる反射体600は、接続金具200の下面200cに設置されることで、放熱器100の中空部110に収納される。そして、反射体600は、接続金具200の下面200cに設置された基板700に実装された発光素子の配光を制御する。具体的には、反射体600は、発光素子が発する光を放熱器100の中空部110を通過する方向に反射する。このように、実施形態に係る照明装置1では、反射体600が放熱器100の中空部110に収納されるので、装置本体(照明装置1)の小型化を実現することができる。
【0020】
なお、上述してきた照明装置1において、接続金具200と、熱輸送パイプ311、312、321及び322とは、反射体600や基板700が設置される基部に該当し、放熱器100と熱伝導可能に接続されることで、基板700から発生する熱を放熱器100に伝導する。
【0021】
ここで、実施形態に係る照明装置1による放熱作用について説明する。上述した放熱器100は、
図1及び
図2に示すように略円筒形状となるように、1本のヒートパイプがコイル状に巻かれることで形成される。かかるヒートパイプは、内部が空洞である筒状の金属パイプであり、内部の中空部分に作動液体(例えば、ブタン)が封入される。そして、放熱器100の上端面120側は、熱輸送パイプ311、312、321及び322によって加熱される加熱部(
図4に示す加熱部122)となり、放熱器100の下端面130側は、熱を冷却する冷却部(
図4に示す冷却部132)となる。
【0022】
具体的には、接続金具200に設置される基板700は、発光素子が発光することで熱を発する。そして、基板700から発生する熱は、接続金具200に伝導し、熱輸送パイプ311、312、321及び322を介して、放熱器100の上端面120に伝導する。すなわち、放熱器100の加熱部122は、熱輸送パイプ311、312、321及び322によって加熱される。一方、放熱器100の冷却部132は、熱輸送パイプ311等によって加熱されることはなく、空気によって冷却される。これにより、放熱器100の加熱部122では作動液体が蒸発して蒸気が発生し、かかる蒸気が放熱器100の冷却部132で凝縮して液体となる。放熱器100は、このような蒸発と凝縮による潜熱移動によって加熱部122から冷却部132に熱が輸送されることで、熱輸送パイプ311、312、321及び322を介して伝導した熱を冷却する。
【0023】
また、実施形態に係る放熱器100は、例えば、自励振動ヒートパイプと呼ばれる。具体的には、放熱器100は、加熱部122と冷却部132との間に複数の流路が存在する。このような放熱器100は、加熱部122における加熱量が小さい場合には、作動液体が冷却部132に偏って存在し、加熱量が増大するほど作動液体が自励的に振動し、かかる振動流によって加熱部122から冷却部132に熱が輸送されることで、高い放熱効果を実現することができる。
【0024】
なお、ヒートパイプに封入される物質は、ブタン等の液体に限らず、流体であればガス等の気体であってもよい。
【0025】
(照明装置の分解例)
次に、
図3を用いて、実施形態に係る照明装置1の分解例について説明する。
図3は、実施形態に係る照明装置1の分解例を示す斜視図である。
図3では、照明装置1を斜め上方向から見た例を示す。
【0026】
図3に示すように、放熱器100は、1本のヒートパイプによって形成される。具体的には、1本のヒートパイプは、一端が接続部材140の上部に接続され、コイル状に巻かれる。そして、コイル状に巻かれたヒートパイプが略円筒形状に丸められ、かかるヒートパイプの他端側が接続部材140の下部に接続される。これにより、放熱器100は、1本のヒートパイプによって中空部110を有する略円筒形状に形成される。
【0027】
なお、接続部材140は、放熱器100を形成するヒートパイプ内部の中空部分まで挿通する挿通部を有する。そして、このような接続部材140の挿通部から、作動液体等がヒートパイプの中空部分に封入される。
【0028】
反射体600は、上下両端がそれぞれ略円形に開口され、上端面610と下端面620とを有し、基板700に実装された発光素子が発する光の反射方向を制御する。具体的には、反射体600は、上端面610や下端面620の内径や、上端面610から下端面620までの長さや、筒の形状などによって、光の反射方向を制御する。また、反射体600は、放熱器100の中空部110に挿通可能な形状に形成される。例えば、反射体600は、最大外周径が中空部110の内径よりも小さい形状に形成される。
【0029】
基板700は、接続金具200の下面200cと密に面接触する設置面711と、発光素子が実装される実装面712とを有する。かかる基板700は、設置面711と下面200cとが密着するように、接続金具200に設置される。例えば、基板700は、設置面711と下面200cとの間に図示しない粘着性の放熱シート等を介することで、接続金具200に設置されてもよい。このように、基板700が接続金具200の下面200cに密着することで、基板700から発生する熱は、接続金具200に効率良く伝導する。
【0030】
また、基板700の実装面712には、例えば、LED等の発光素子が高密度に配置されることが望ましい。この場合、基板700には、一部分に集中した集中光源が実現される。このように、集中光源が用いられることにより、反射体600の上端開口部を小さくすることができるので、放熱器100の中空部110に収納可能なように反射体600自体を小型化することができる。
【0031】
また、
図3に示すように、接続金具200の側面200aには、熱輸送パイプ311及び312の一端が接続される。そして、熱輸送パイプ311及び312の他端側は、接続金具200の側面200aから略垂直方向に延伸し、放熱器100の上端面120のうち略半円の領域上に載置可能なように湾曲した形状に形成される。同様に、接続金具200の側面200bには、熱輸送パイプ321及び322の一端が接続される。そして、熱輸送パイプ321及び322の他端側は、接続金具200の側面200bから略垂直方向に延伸し、放熱器100の上端面120のうち、熱輸送パイプ311及び312が載置される領域と反対側の領域に載置可能なように湾曲した形状に形成される。
【0032】
また、接続金具200の下面200cには、取付部材400の中央部410が蝋付け等により固設される。また、接続金具200の下面200cには、反射体600の上端面610がねじ等の固定部材によって固定される。
【0033】
また、取付部材400の側面が放熱器100の上端開口部121近傍における内壁に固設されることで、接続金具200は、放熱器100の上端開口部121の中央近傍に固定される。言い換えれば、接続金具200の下面200cに設置された基板700は、上端開口部121の中央近傍に固定される。このとき、熱輸送パイプ311、312、321及び322の湾曲形状部分は、蝋付け等により放熱器100の上端面120上に固設される。
【0034】
また、カバー510は、上端面120上に固設された熱輸送パイプ311及び312の湾曲形状部分を覆うように放熱器100に固設される。また、カバー520は、上端面120上に固設された熱輸送パイプ321及び322の湾曲形状部分を覆うように放熱器100に固設される。
【0035】
(照明装置の断面例)
次に、
図4を用いて、実施形態に係る照明装置1の断面について説明する。
図4は、
図1に示したI−I線における断面を模式的に示す図である。
図4に示すように、熱輸送パイプ311及び321等は、一端が接続金具200に接続され、他端側が放熱器100の上端面120に固設される。これにより、基板700から発生した熱は、熱輸送パイプ311、312、321及び322を介して、放熱器100の上端面120に伝導する。そして、放熱器100は、上記の通り、加熱部122から冷却部132に熱を輸送することで、熱輸送パイプ311、312、321及び322によって伝導された熱を冷却する。
【0036】
また、
図4に示すように、反射体600は、放熱器100の中空部110内に収納される。具体的には、反射体600は、反射体600の下端面620が、放熱器100の下端開口部131よりも中空部110の外側に飛び出さない形状に形成される。これにより、照明装置1では、放熱器100の外部に反射体600を設置するためのスペースが設けられないので、小型化を実現することができる。
【0037】
また、
図4に示すように、反射体600は、放熱器100との間に隙間が形成された状態で、接続金具200に固設される。言い換えれば、反射体600の外壁と放熱器100の内壁との間には、熱の伝導率が低い空気等の断熱層630が形成される。これにより、実施形態に係る照明装置1では、放熱器100が高温化することを防止することができる。
【0038】
例えば、反射体600が金属等によって形成される場合、基板700から発生する熱が反射体600に伝導し、反射体600が持つ熱によって放熱器100が高温化する可能性もある。しかし、
図4に示した例のように、反射体600と放熱器100との間に断熱層630が形成される場合には、放熱器100が高温化することを防止することができる。この結果、照明装置1では、放熱器100の放熱効果が低下することを防止することができる。
【0039】
また、
図4に示した例において、反射体600は、基板700に実装された発光素子が発する光のうち、少なくとも直射光が放熱器100に照射されないように形成されることが好ましい。ここでいう直射光とは、反射体600に反射せずに、放熱器100に直接照射される光を示す。照明装置1は、直射光が放熱器100に照射されないように形成された反射体600を具備することで、光漏れを防止し、発光効率の低下を防止することができる。また、照明装置1は、直射光によって放熱器100が高温化することを防止することができるので、放熱器100による放熱効果の低下を防止することができる。
【0040】
この点について具体的に説明する。例えば、発光素子からの直射光が放熱器100に照射される場合、放熱器100の下端開口部131近傍の内壁が高温化する可能性がある。上記の通り、放熱器100のうち下端開口部131近傍の領域は、冷却部132に該当するので、冷却されることが望ましい。実施形態に係る照明装置1は、反射体600による配光制御によって直射光が放熱器100に照射されないので、冷却部132が高温化することを防止でき、結果として、放熱器100による放熱効果の低下を防止することができる。
【0041】
(実施形態の効果)
上述してきたように、実施形態に係る照明装置1によれば、反射体600が放熱器100の中空部110に収納されるので、装置本体(照明装置1)の小型化を実現することができる。
【0042】
また、実施形態に係る照明装置1によれば、発光素子が発する直射光が放熱器100に照射されない反射体600が用いられるので、光漏れを防止し、発光効率の低下を防止することができるとともに、放熱器100による放熱効果の低下を防止することができる。
【0043】
(他の実施形態)
上述してきた実施形態に係る照明装置1は、
図1〜
図4に示した形状に限られない。以下に、
図5〜
図8を用いて、他の実施形態に係る照明装置1について説明する。
図5〜
図8は、変形例に係る照明装置1における断面を模式的に示す図である。
【0044】
(変形例1)
まず、上記実施形態では、熱輸送パイプ311、312、321及び322や取付部材400が、接続金具200から放熱器100の上端面120と略水平方向に延伸している例を示した。すなわち、上記実施形態では、接続金具200の一部が、放熱器100の中空部110から外側に飛び出した状態で放熱器100に固定される例を示した。しかし、接続金具200は、放熱器100の中空部110に収納されてもよい。
【0045】
具体的には、
図5に示すように、熱輸送パイプ311、312、321及び322や接続金具200は、階段形状に形成されてもよい。
図5に示した例では、熱輸送パイプ311、312、321及び322は、接続金具200から放熱器100の内壁に向かう方向に延伸してから上端開口部121に延伸し、更に放熱器100の上端面120と略水平方向に延伸する。同様に、
図5に示した取付部材400は、階段形状に形成される。これにより、
図5に示した照明装置1は、接続金具200が放熱器100の中空部110に収納されるので、照明装置1をより小型化することができる。
【0046】
(変形例2)
また、上記実施形態では、
図4に示すように、反射体600の下端面620と、放熱器100の下端開口部131とが略同一の高さに位置する例を示した。しかし、反射体600は、放熱器100の中空部110に収納されていればよく、反射体600の下端面620と、放熱器100の下端開口部131とは、略同一の高さに位置することを要しない。
【0047】
具体的には、
図6に示すように、下端面620が放熱器100の下端開口部131よりも所定の距離だけ離れた状態となるように、上端面610と下端面620との長さが短い反射体600が用いられてもよい。または、反射体600は、下端面620が放熱器100の下端開口部131よりも所定の距離だけ離れた状態となるように、接続金具200に固定されてもよい。これにより、
図6に示した照明装置1は、放熱器100の冷却部132が高温化することを防止することができる。
【0048】
例えば、反射体600が金属等によって形成される場合、基板700から発生する熱が反射体600に伝導し、反射体600の下端面620側も熱を持つ可能性がある。この場合、反射体600の下端面620側が持つ熱によって、放熱器100の冷却部132が高温化する可能性もある。しかし、
図6に示した例のように、反射体600の下端面620が放熱器100の下端開口部131よりも所定の距離だけ離れている場合には、放熱器100の冷却部132が高温化することを防止することができ、この結果、放熱器100による放熱効果の低下を防止することができる。
【0049】
なお、
図6に示した例において、反射体600は、基板700に実装された発光素子からの光が放熱器100の内壁に直接照射されない形状に形成されることが好ましい。これにより、照明装置1は、光漏れを防止し、発光効率の低下を防止することができるとともに、放熱器100による放熱効果の低下を防止することができる。
【0050】
(変形例3)
また、上記実施形態において、照明装置1は、熱輸送パイプ311、312、321及び322や取付部材400を具備しなくてもよい。例えば、熱輸送パイプ311、312、321及び322は、放熱器100を形成するヒートパイプの一部であってもよい。この場合、放熱器100を形成するヒートパイプが接続金具200まで延伸することとなる。また、例えば、熱輸送パイプ311、312、321及び322は、接続金具200の一部であってもよい。すなわち、熱輸送パイプ311、312、321及び322は、放熱器100又は接続金具200と一体となって形成されてもよい。同様に、取付部材400は、接続金具200と一体となって形成されてもよい。
【0051】
図7に、熱輸送パイプ311、312、321及び322と、取付部材400とが接続金具200と一体となって形成される例を示す。
図7に示した例では、接続金具200は、熱輸送パイプ311、312、321及び322に対応する熱輸送部210と、取付部材400に対応する取付部220とを具備する。熱輸送部210は、基板700に発生する熱を放熱器100の上端面120に伝導させる。また、取付部220は、接続金具200を放熱器100に固定する。
図7に示した例において、接続金具200は、反射体600や基板700が設置される基部に該当する。
【0052】
なお、熱輸送部210は、
図1〜
図3に示した熱輸送パイプ311、312、321及び322と同様の形状に形成されてもよいし、取付部220は、
図1〜
図3に示した取付部材400と同様の形状に形成されてもよい。また、この例に限られず、接続金具200は、放熱器100の上端開口部121を全体的に覆う形状に形成されてもよい。
【0053】
このように、接続金具200は、熱輸送パイプ311、312、321及び322や、取付部材400と同等の機構を有してもよい。これにより、
図7に示した照明装置1は、部品点数を減少させることができるので、製造コストを低減することや、生産性を向上させることができる。
【0054】
(変形例4)
また、上記実施形態では、接続金具200が放熱器100の上端開口部121近傍に固定される例を示した。しかし、
図8に示すように、接続金具200は、放熱器100の下端開口部131近傍に固定されてもよい。言い換えれば、接続金具200は、熱輸送パイプ311、312、321及び322が固設される放熱器100の上端面120と反対側の下端面130の近傍に固定されてもよい。
【0055】
図8に示した例において、熱輸送パイプ311、312、321及び322は、
図5に示した例と同様に、階段形状に形成されることで、下端開口部131近傍に固定される接続金具200から延伸して放熱器100の上端面120に固設される。なお、
図8に示した例において、取付部材400は、放熱器100の下端開口部131近傍における内壁に固設される。
【0056】
このように、
図8に示した照明装置1では、接続金具200が放熱器100の下端開口部131近傍に固定されることにより、放熱器100による放熱効果を高めることができる。例えば、
図8に示した例において、基板700に実装された発光素子からの光が、放熱器100の上端開口部121近傍の内壁に照射されることが考えられる。しかし、放熱器100の上端開口部121近傍の領域は、加熱部122に該当するので、光によって高温になっても冷却部132によって冷却される。
【0057】
また、
図8に示した照明装置1の場合、上端開口部121から外部へ光が照射されることとなるので、放熱器100の下端面130側は、人から直視されにくい。このため、照明装置1は、放熱器100の冷却部132を冷却するための冷却ファン等を下端面130側に具備することができ、結果として放熱器100による放熱効果を高めることができる。
【0058】
(その他)
また、上記実施形態に係る照明装置1は、実施形態や各図に表記した全ての部材を具備することを要しない。例えば、照明装置1は、取付部材400や、カバー510及び520を有しなくてもよい。また、照明装置1は、4本の熱輸送パイプ311、312、321及び322ではなく、3本以下の熱輸送パイプや、5本以上の熱輸送パイプを具備してもよい。
【0059】
また、上記実施形態に係る各部材の形状、原料及び材質は、実施形態や各図に表記した例に限られない。例えば、放熱器100や取付部材400などは、円形でなく矩形であってもよい。また、例えば、放熱器100は、1本のヒートパイプによって形成される必要はなく、複数のヒートパイプが筒状に配置されることで形成されてもよい。また、例えば、放熱器100は、ヒートパイプによって形成される必要はなく、例えばアルミダイカストによって中空部110を有する筒状に形成されてもよい。
【0060】
以上説明したとおり、上記実施形態によれば、照明装置の小型化を実現することができる。
【0061】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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。