JP2001006431A

JP2001006431A - 光源装置

Info

Publication number: JP2001006431A
Application number: JP11171530A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kikuchi; 孝行菊地
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】強制空冷を行うことなく、ランプの口金や内
蔵部品が高温になるのを防ぐことができ、また、筐体の
温度が高温に上昇するのを防ぐこともできる光源装置を
提供する。【解決手段】ランプ１と、該ランプ１の発光部を囲
み、かつ、前記ランプ１の口金２に熱的に接続した集熱
カバー１１と、前記ランプ１と集熱カバー１１を収容す
る筐体９と、前記集熱カバー１１に熱的に接続し、前記
筐体９外に熱を移動させる熱移動手段１２、１３を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高輝度な光を発生す
るランプなどを内蔵した光源装置に関し、特にその冷却
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】高輝度な光を発生するランプ（例えば、
写真現像用のハロゲンランプ）を内蔵した光源装置は、
例えば図５（ａ）、（ｂ）に示すような構造をしてい
る。図５において、１はハロゲンランプなどの高輝度な
光を発生するランプ、２はその口金、３は口金２に取り
付けられた電極リードである。４はランプ１の外周を囲
み、例えば開口部が円形状をした回転放物線状の反射鏡
である。５は反射鏡４を支持する支持体であって、ステ
ンレスや鉄などの板材を加工したものである。６はファ
ン、７は外気を取り入れるフィルター、８は光を取り出
す窓、９は筐体である。この光源装置では、ランプ１は
赤外線などの熱線を含み、高輝度に発光し、ランプ１の
口金２、反射鏡４などの部品、筐体９などの構造体が高
温になる。そこで、ファン６により外部の空気を筐体９
内にフィルター７を通して導入し、強制空冷している。
また、筐体９などの構造体を熱伝導性のある金属などで
構成し、筐体９外への放熱性をよくしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
光源装置には以下のような問題があった。即ち、長時間
使用すると、フィルター７が土砂や塵埃などで目ずまり
し、強制空冷の性能が低下する。そうすると、ランプ１
の口金２が使用限界以上の高温になって、ランプ１の寿
命が短くなり、また、反射鏡４などの内蔵部品や筐体９
などの構造体が高温になり、部材によっては損傷を受け
る恐れがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、ランプと、該ランプの発光部
を囲み、かつ、前記ランプの口金に熱的に接続した集熱
カバーと、前記ランプと集熱カバーを収容する筐体と、
前記集熱カバーに熱的に接続し、前記筐体外に熱を移動
させる熱移動手段を備えたことを特徴とする光源装置で
ある。ここで、集熱カバーは、ランプからの熱線を吸収
する良熱伝導体からなるものである。

【０００５】本発明によれば、集熱カバーがランプの発
光部を囲み、前記ランプの口金に熱的に接続しているた
め、ランプの発生する熱は、熱線として集熱カバーに吸
収され、また、ランプの口金から集熱カバーに熱伝達さ
れる。従って、ランプの発生する熱は、集熱カバーを介
して熱移動手段によって筐体外に移動させられる。従っ
て、従来のようにフィルターを用いて強制空冷を行うこ
となく、ランプの口金や内蔵部品が高温になるのを防ぐ
ことができる。また、ランプの発生する熱は集熱カバー
に吸収されるため、筐体の温度が高温に上昇することも
ない。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。（実施形態１）図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明
にかかる光源装置の一実施形態の平面説明図およびその
Ａ─Ａ断面説明図である。図１は、図５に関して説明し
た部分と同部分は同符号で指示してある。図１におい
て、１１は集熱カバーである。集熱カバー１１は銅やア
ルミニウムなどの熱伝導性のよい金属ブロックを加工し
たもので、上部に回転放物線状の受光面１１ａを有し、
受光面１１ａはランプ１の発光部を囲んでいる。また、
集熱カバー１１は下部に内径の異なる円筒状部１１ｂ、
１１ｃを有し、円筒状部１１ｂの内径はランプ１の円形
状の口金２の外径よりも若干大きくなっており、円筒状
部１１ｃの内径は口金２の外径よりも小さくなってい
る。そうして、円筒状部１１ｂ、１１ｃ間のリング状の
テラス部１１ｄで口金２を保持している。また、１２、
１３はそれぞれ、相対的に温度の高い高温用熱移動手段
であるヒートパイプ（例えば１５０℃以上、熱媒体はナ
トリウムなどの液状金属、硫黄などの無機物、ナフタレ
ン、ビフェニール類、シリコンオイルなどの有機物）、
および相対的に温度の低い中温用熱移動手段であるヒー
トパイプ（例えば１５０℃以下、熱媒体は水、炭化水素
系の溶媒などの有機物）、１４は放熱体、１４ａは放熱
体１４のフィンである。

【０００７】本実施形態では、集熱カバー１１は筐体９
内に固定されている。そうして、ランプ１（例えば、高
輝度な発光をするハロゲンランプなど）は集熱カバー１
１内に設置され、その口金２が円筒状部１１ｂ内に嵌め
込まれ、集熱カバー１１の円筒状部１１ｂ、１１ｃ間の
リング状のテラス部１１ｄ上に取り外し可能に固定され
ている。この状態で、口金２と円筒状部１１ｂの内壁と
の間隙は狭くなっており、その間隙には熱伝導材１５
（例えば、熱伝導グリース）が充填されている。また、
集熱カバー１１には、高温熱移動体となる高温用のヒー
トパイプ１２が２本平行に挿入されており、これらのヒ
ートパイプ１２は中温用のヒートパイプ１３に熱的に接
続している。ヒートパイプ１３はＬ型をなして、筐体９
を貫通し、筐体９の外壁に沿って立ち上がって、放熱フ
ィン１４ａを有する放熱体１４に挿入され、熱的に接続
している。ヒートパイプ１２、１３とそれらが挿入され
る集熱カバー１１および放熱体１４の挿入部の隙間には
熱伝導グリースが充填され、ヒートパイプ１２、１３は
着脱可能になっている。なお、着脱の必要がない場合に
は、ヒートパイプ１２と集熱カバー１１、およびヒート
パイプ１３と放熱体１４を半田付け、ろう付け、溶接な
どにより、密着固定させると、熱伝導性が向上する。

【０００８】本実施形態では、ランプ１の発熱は、熱線
が集熱カバー１１の受光面１１ａで吸収され、また、口
金２から熱伝導材１５を介して集熱カバー１１の円筒状
部１１ｂ、１１ｃに効率よく伝達される。集熱カバー１
１に吸収されたランプ１の発熱は、ヒートパイプ１２、
１３により筐体９外に移送され、放熱体１４のフィン１
４ａから効率よく外部に放熱される。

【０００９】なお、集熱カバー１１の受光面１１ａは、
塗料を塗ったり、化成処理により黒化処理をしたり、あ
るいは凹凸状にすると、熱線の吸収効率を高めることが
できる。また、受光面１１ａには、銀やアルミニウム、
ニッケルなどの光沢のある膜からなる、熱線を選択的に
吸収する反射膜を形成してもよい。口金２は、円形に限
らず、多角形などの種種の形状をとることができ、それ
に伴い集熱カバー１１の口金２を保持する保持部の形状
も円筒状に限らず、口金２に合わせた種種の形状にして
もよい。また、高温用および中温用熱移動体としては、
ヒートパイプに限らず、銅、アルミニウムなどの熱伝導
性のよい金属体を用いてもよい。そうして、その形状
は、断面が円形に限らず、楕円形、多角形などの棒状
体、あるいは管状体でもよく、長手方向には直線状でも
波付き状でもよい。また、筐体９や内部構造材としは、
ランプ１の放熱性がよくなっているので、銅、アルミニ
ウムなどの金属に限らず、カーボンなどの無機材料、ポ
リエチレンなどの樹脂材料やＦＲＰ樹脂などを用いるこ
とができる。さらに、放熱体１４の冷却は、自然空冷で
も、送風機による強制空冷でもよい。

【００１０】（実施形態２）本実施形態は、図２
（ａ）、（ｂ）に示すように、ランプ１を囲むように回
転放物線状の反射鏡４が設けられている。反射鏡４は、
その周端部４ａが円環状の集熱カバー２１の上端部で支
持されている。集熱カバー２１の集熱カバー上部２１ａ
は、反射鏡４に面する受光面が黒化処理されて吸熱性を
有し、円環状部内に高温用の熱媒体が封入されており、
反射鏡４を囲む高温用の熱移動手段を兼ねている。集熱
カバー下部２１ｂは円環状をなし、円環状部内には中温
用の熱媒体が封入され、口金２を囲む中温用の熱移動手
段を兼ねている。集熱カバー下部２１ｂは筐体９外に通
じる中温用の２本のヒートパイプ１３に熱的に接合して
いる。また、集熱カバー下部２１ｂには、リング状の口
金固定金具２２がネジ２３で取り付けられている。口金
固定金具２２の内径は口金２の外径よりもやや大きくな
っており、口金２が口金固定金具２２に半田付け、ロー
付け、溶接などで接合されている。２４は、集熱カバー
下部２１ｂと口金固定金具２２の間隙に詰め込められた
熱伝導性のよい熱伝導材（例えば熱伝導グリース）であ
る。本実施形態では、反射鏡４を設けることにより、光
源からの反射光の輝度を高くすることができる。

【００１１】（実施形態３）本実施形態は、図３
（ａ）、（ｂ）に示すように、集熱カバー３１は環状を
なし、内部には熱媒体が注入されている。集熱カバー３
１は、直角に曲げられて筐体９外に立ち上がる平板状の
容器３２に接続している。集熱カバー３１と容器３２は
熱移動体の機能を有する構造をしており、熱移動手段を
兼ねている。また、熱媒体は集熱カバー３１と容器３２
との間を移動可能になっている。また、本実施形態で
は、容器３２が筐体９の外壁面に接触するように設けら
れており、筐体９からの放熱も効率よく行うことができ
る。なお、本実施形態では、筐体９の四面からなる外壁
面の内の一面に接するように放熱体１４を設けたが、容
器３２を筐体９の四面の外壁面に接触するように設け、
放熱体１４も四面の外壁面に設けてもよく、さらには、
放熱体１４を筐体９の上面に設けてもよい。

【００１２】（実施形態４）本実施形態は、図４
（ａ）、（ｂ）に示すように、ランプ１を囲むように回
転放物線状の反射鏡４が設けられている。反射鏡４は、
その周端部４ａが円環状の集熱カバー４１の上端部で支
持されている。集熱カバー４１の集熱カバー上部４１ａ
は円筒状をなして、反射鏡４に面する面が黒化処理され
て、吸熱性を有している。また、集熱カバー下部４１ｂ
は円筒状をなし、熱伝導材２４を介して口金固定金具２
２に熱的に接している。本実施形態では、集熱カバー４
１の外周に管状のヒートパイプ４２ａ〜４２ｎがリング
状に巻き付けられている。ヒートパイプ４２ａ〜４２ｎ
は筐体９を貫通し、筐体９の外壁に沿って立ち上がっ
て、放熱フィン１４ａを有する放熱体１４に挿入され、
熱的に接続している。なお、上記実施形態では、多数本
のヒートパイプ４２ａ〜４２ｎが集熱カバー４１の外周
に巻き付けられているが、一本のヒートパイプを螺旋状
に巻き付けてもよい。また、一本または複数本のヒート
パイプを巻き付けて、竹籠を編むように、集熱カバー自
体を形成してもよい。

【００１３】なお、上記実施形態１〜４（図１〜４）に
おいて、筐体９の内壁の所望の位置（ランプ１の光が当
たる位置）に黒化処理を施したフィンを配設すると、筐
体９内部の空気の筐体９内壁との接触面積が増加するた
めに、筐体９内部の空気の温度が直接的に下がり、筐体
９内部の部品などが高温になるのを防ぎことができると
いう大きな効果がある。特に、上方に位置する窓８の周
辺にフィンを配設するので有効である。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のようにフィルターを用いて強制空冷を行うことな
く、ランプの口金や内蔵部品が高温になるのを防ぐこと
ができ、また、筐体の温度が高温に上昇するのを防ぐこ
ともできるという優れた効果がある。さらに、部品の耐
熱性の観点から設計の自由度を拡げることができ、比較
的耐熱性の低い部材も採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる光
源装置の一実施形態の平面説明図およびそのＡ─Ａ断面
説明図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、他の実施形態の平
面説明図およびそのＡ─Ａ断面説明図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、他の実施形態の平
面説明図およびそのＡ─Ａ断面説明図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、さらなる他の実施
形態の平面説明図およびそのＡ─Ａ断面説明図である。

【図５】従来の光源装置の平面説明図およびそのＡ─Ａ
断面説明図である。

【符号の説明】

１ランプ２口金３電極リード４反射鏡４ａ周端部５支持体６ファン７フィルター８窓９筐体１１、２１、３１、４１集熱カバー１１ａ受光面１１ｂ、１１ｃ円筒状部１１ｄテラス部１２、１３、４２ａ〜４２ｎヒートパイプ１４放熱体１４ａフィン１５、２４熱伝導材２１ａ、４１ａ集熱カバー上部２１ｂ、４１ｂ集熱カバー下部２２口金固定金具２３ネジ３２容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ランプと、該ランプの発光部を囲み、か
つ、前記ランプの口金に熱的に接続した集熱カバーと、
前記ランプと集熱カバーを収容する筐体と、前記集熱カ
バーに熱的に接続し、前記筐体外に熱を移動させる熱移
動手段を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】ランプと集熱カバーの間に、前記ランプ
の発光部を囲み、前記集熱カバーに熱的に接続した反射
鏡を設けたことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】熱移動手段は相対的に高温用の熱移動手
段と中温用の熱移動手段とを熱的に直列に接続してなる
ことを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】熱移動手段は、管状の熱移動体が集熱カ
バーに巻き付けられてなることを特徴とする請求項１〜
３記載の光源装置。
【請求項５】筐体内壁の所望の位置に黒化処理を施し
たフィンを配設したことを特徴とする請求項１〜４記載
の光源装置。