JP2007287981A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光体からの放熱効率を高める。
【解決手段】発光装置１は、電圧の印加により発光するＬＥＤ素子２０と、ＬＥＤ素子２０に対して接続されたリード２１と、ＬＥＤ素子２０を内部に収容するとともに、少なくとも一部の領域で透光性を有する外殻部３と、外殻部３内でＬＥＤ素子２０に接触する流体４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光体を有する発光装置に関する。

従来、発光体としてＬＥＤ素子を備える発光装置においては、例えば図８（ａ），（ｂ）に示すように、リード１００に対して電気的に接続されたＬＥＤ素子１０１がエポキシ樹脂やシリコン樹脂などの樹脂層１０２やリフレクタ１０３で封止されることにより、酸化が防止されるとともに、外部からの衝撃やほこり・水分などから保護されている。

ところで、このような発光装置において、ＬＥＤ素子１０１の発光効率は温度と密接な関係にあり、ＬＥＤ素子１０１の放熱効率が上がると発光効率も上昇することが知られている。一方、ＬＥＤ素子１０１を封止する樹脂材料の熱伝導率は０．２Ｗ／ｍ・ｋ程度と低く、ＬＥＤ素子１０１からの放熱はリード１００との接触部分以外では、ほぼ行われないようになっている。

そのため、近年、ＬＥＤ素子１０１の発光効率を高める技術として、リード１００に対してヒートシンクを接続することにより、ＬＥＤ素子１０１の放熱効率を高める技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−６８８４０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の発光装置であっても、ＬＥＤ素子１０１からの放熱はリード１００とＬＥＤ素子１０１との接触部分のみでしか行われないため、十分な放熱を行うことができない。

本発明の課題は、発光体からの放熱効率を高めることのできる発光装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、発光装置であって、
電圧の印加により発光する発光体と、
前記発光体に対して接続されたリードと、
前記発光体を内部に収容するとともに、少なくとも一部の領域で透光性を有する外殻部と、
前記外殻部内で前記発光体に接触する流体と、
を備えることを特徴とする。

ここで、流体は気体でも良いし、液体でも良い。但し、これらの流体としては、発光体やリード等を酸化させない性質のものが好ましい。

請求項１記載の発明によれば、発光体を内部に収容する外殻部内で、流体が発光体に接触するので、当該流体は発光体からの熱を受けて外殻部内で対流する。従って、リードと発光体との接触部分に加え、流体と発光体との接触部分においても発光体からの放熱が行われるため、リードと発光体との接触部分のみでしか放熱が行われない従来の場合と比較して、発光体からの放熱効率を高めることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光装置において、
前記流体は、前記外殻部の内外で流通することを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、流体は外殻部の内外で流通するので、流体量が増える結果、当該流体の熱容量が大きくなる。従って、発光体からの放熱効率をいっそう高めることができる。
また、流体を外殻部の外部で放熱させることが可能となるため、発光体からの放熱効率を更に高めることができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発光装置において、
前記外殻部の外部に設けられ、前記流体の熱を放熱させる放熱部を備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、放熱部が外殻部の外部で流体の熱を放熱させるので、発光体からの放熱効率をいっそう高めることができる。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の発光装置において、
前記外殻部の内外で前記流体を流通させる流体ポンプを備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、流体ポンプが外殻部の内外で流体を流通させるので、低温の流体を発光体に接触させることができる。従って、発光体からの放熱効率をいっそう高めることができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発光装置において、
前記外殻部の内部には、当該外殻部の内部に流入する前記流体の流路を変えて前記発光体に案内するガイドフィンが形成されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、外殻部の内部には、当該外殻部の内部に流入する流体の流路を変えて発光体に案内するガイドフィンが形成されているので、外殻部の内部に流入する低温の流体を、効率良く発光体に接触させることができる。従って、発光体からの放熱効率をいっそう高めることができる。

請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発光装置において、
前記発光体、前記リード及び前記外殻部を有する発光ユニットを複数備え、
前記流体ポンプは、各発光ユニットにおける前記外殻部の内外で前記流体を流通させることにより、当該流体を前記複数の発光ユニットの間で流通させることを特徴とする。

請求項６記載の発明によれば、流体ポンプが複数の発光ユニットの間で流体を流通させるので、流体ポンプの個数を低減することができる。従って、発光装置の構成を簡素化することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発光装置において、
前記流体ポンプは、温度上昇による発光効率の低下量が大きい前記発光体を有する前記発光ユニットから、低下量が小さい前記発光体を有する前記発光ユニットに向かって前記流体を流通させることを特徴とする。

請求項７記載の発明によれば、温度上昇による発光効率の低下量が大きい発光体を有する発光ユニットから、低下量が小さい発光体を有する発光ユニットに向かって流体が流通するので、発光効率の低下しやすい発光体ほど、放熱効率を高めることができる。従って、発光効率の低下を効率良く防止することができる。

請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の発光装置において、
前記流体ポンプは、単位時間当たりの発熱量の大きい前記発光体を有する前記発光ユニットから、単位時間当たりの発熱量の小さい前記発光体を有する前記発光ユニットに向かって前記流体を流通させることを特徴とする。

請求項８記載の発明によれば、単位時間当たりの発熱量の大きい発光体を有する発光ユニットから、単位時間当たりの発熱量の小さい発光体を有する発光ユニットに向かって流体が流通するので、温度の上昇しやすく、発光効率の低下しやすい発光体ほど、放熱効率を高めることができる。従って、発光効率の低下を効率良く防止することができる。

請求項９記載の発明は、請求項３〜８の何れか一項に記載の発光装置において、
前記流体ポンプは、前記発光体の発光に同期させて前記流体を流通させることを特徴とする。

ここで、発光体の発光に同期させて流体を流通させるとは、発光体が発光する場合に流体を流通させることを意味し、発光体の発光時間内で流体を流通させ続けることに限らず、発光時間よりも所定時間だけ前の時点から、発光時間よりも所定時間だけ後の時点までの間の何れかのタイミングで流体を流通させることを含む。

また、流体ポンプは、１つの発光ユニットの発光に同期させて、当該発光ユニットに対して流体を流通させることとしても良いし、１つの発光ユニットの発光に同期させて、複数の発光ユニットに対して流体を流通させることとしても良い。

請求項９記載の発明によれば、発光体の発光に同期して流体が流通するので、流体ポンプによる消費エネルギーを低く抑えつつ、発光体からの放熱効率を高くすることができる。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発光装置において、
前記流体ポンプは、前記発光体が消灯してから所定時間の経過後まで前記流体を流通させることを特徴とする。

請求項１０記載の発明によれば、発光体が消灯してから所定時間の経過後まで流体が流通するので、発光による発光体の温度上昇を確実に防止し、発光体の発光効率を高めることができる。

請求項１１記載の発明は、請求項４〜１０の何れか一項に記載の発光装置において、
前記流体の温度を測定する温度センサを備え、
前記流体ポンプは、前記温度センサによる測定温度に基づいて前記流体の流速を制御することを特徴とする。

ここで、流速を制御するとは、流速を変化させること以外に、流速を０にすること、つまり、流体の流通を停止させることも含む。
請求項１１記載の発明によれば、温度センサによる測定温度に基づいて流体の流速が制御されるので、発光体の温度上昇を確実に防止し、発光体の発光効率を高めることができる。

請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の発光装置において、
前記リードは、通電性のワイヤを介して前記発光体に対して接続されていることを特徴とする。

請求項１２記載の発明によれば、請求項１〜１１の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発光装置において、
前記ワイヤの周囲には、前記流体から受ける外力による当該ワイヤの疲労破壊を防止するワイヤ保護層が設けられていることを特徴とする。

請求項１３記載の発明によれば、流体から受ける外力によるワイヤの疲労破壊がワイヤ保護層によって防止されるので、外殻部の内部で流体が流動する場合であっても、流体によるワイヤの疲労破壊を防止することができる。

請求項１４記載の発明は、請求項１２または１３記載の発光装置において、
前記ワイヤにおける前記リード及び前記発光体との各接続部の側周面は、前記流体の流路と平行であることを特徴とする。

請求項１４記載の発明によれば、ワイヤにおけるリード及び発光体との各接続部の側周面が流体の流路と平行であるので、当該接続部が流体から外力を受け難い。従って、外殻部の内部で流体が流動する場合であっても、流体からの外力によるワイヤの疲労破壊を防止することができる。

請求項１５記載の発明は、請求項１〜１４の何れか一項に記載の発光装置において、
前記外殻部は、前記流体を流通させる流体経路部を有し、
当該流体経路部は、伸縮可能な伸縮部を少なくとも１部に有することを特徴とする。

請求項１５記載の発明によれば、流体経路部は伸縮可能な伸縮部を少なくとも１部に有するので、外殻部内の流体が温度上昇により膨張する場合であっても、当該膨張を伸縮部によって吸収することができる。

請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５の何れか一項に記載の発光装置において、
前記流体は絶縁性であることを特徴とする。

請求項１６記載の発明によれば、流体は絶縁性であるので、流体が発光体やリードなどに接触する場合であっても、当該流体によるショートを防止することができる。

請求項１７記載の発明は、請求項１〜１５の何れか一項に記載の発光装置において、
前記流体は非絶縁性であり、
前記発光体及び前記リードの表面には、これら発光体及びリードと、前記流体とを絶縁する絶縁層が設けられていることを特徴とする。

請求項１７記載の発明によれば、流体は非絶縁性であり、発光体及びリードの表面には、これら発光体及びリードと、流体とを絶縁する絶縁層が設けられているので、流体によるショートを防止することができる。

請求項１８記載の発明は、請求項１６または１７記載の発光装置において、
前記流体は、シリコンオイルであることを特徴とする。
請求項１８記載の発明によれば、請求項１６または１７記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項１９記載の発明は、請求項１〜１８の何れか一項に記載の発光装置において、
前記発光体は、ＬＥＤ素子であることを特徴とする。
請求項１９記載の発明によれば、請求項１〜１８の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項１記載の発明によれば、リードと発光体との接触部分のみでしか放熱が行われない従来の場合と比較して、発光体からの放熱効率を高めることができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、発光体からの放熱効率をいっそう高めることができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、発光体からの放熱効率をいっそう高めることができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項２または３記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、発光体からの放熱効率をいっそう高めることができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、発光体からの放熱効率をいっそう高めることができる。

請求項６記載の発明によれば、請求項４または５記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、発光装置の構成を簡素化することができる。

請求項７記載の発明によれば、請求項６記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、発光効率の低下を効率良く防止することができる。

請求項８記載の発明によれば、請求項６または７記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、発光効率の低下を効率良く防止することができる。

請求項９記載の発明によれば、請求項３〜８の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、流体ポンプによる消費エネルギーを低く抑えつつ、発光体からの放熱効率を高くすることができる。

請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、発光体の発光効率を高めることができる。

請求項１１記載の発明によれば、請求項４〜１０の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、発光体の発光効率を高めることができる。

請求項１２記載の発明によれば、請求項１〜１１の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項１３記載の発明によれば、請求項１２記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、流体によるワイヤの疲労破壊を防止することができる。

請求項１４記載の発明によれば、請求項１２または１３記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、流体からの外力によるワイヤの疲労破壊を防止することができる。

請求項１５記載の発明によれば、請求項１〜１４の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、外殻部内の流体が温度上昇により膨張する場合であっても、当該膨張を伸縮部によって吸収することができる。

請求項１６記載の発明によれば、請求項１〜１５の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、流体によるショートを防止することができる。

請求項１７記載の発明によれば、請求項１〜１５の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、流体によるショートを防止することができる。

請求項１８記載の発明によれば、請求項１６または１７記載の発明と同様の効果を得ることができる。
請求項１９記載の発明によれば、請求項１〜１８の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る発光装置１の概略構成を示すブロック図である。

この図に示すように、発光装置１は、複数の発光ユニット２，…を備えている。
各発光ユニット２は、図２（ａ）に示すように、反射型のＬＥＤ発光ユニットであり、ＬＥＤ素子２０を有している。

ＬＥＤ素子２０は、本発明における発光体であり、電圧の印加により発光するようになっている。このＬＥＤ素子２０には、導電性を有するリード２１の先端部が接続されている。

リード２１は、基端部において電源（図示せず）に接続されており、当該電源からの電力をＬＥＤ素子２０に対して供給するようになっている。
これらＬＥＤ素子２０と、リード２１の先端部とは、外殻部３の内部に収容されており、封止された状態となっている。

外殻部３は、ＬＥＤ素子２０やリード２１の先端部の酸化などを防止するものであり、互いに一体化されたリフレクタ３０及び樹脂層３１を有している。

リフレクタ３０は、半球状の凹部を有しており、ＬＥＤ素子２０から出射される光の一部を当該凹部の内面で受け、発光装置１の出射方向（図中上方）に反射させるようになっている。

樹脂層３１は、透光性を有する樹脂、例えばエポキシ樹脂などによって板状に形成されており、リフレクタ３０の凹部と対向して配設されている。

樹脂層３１におけるリフレクタ３０との対向面には、外殻部３の内側に突出するガイドフィン３２が形成されている。
このガイドフィン３２は、外殻部３の内部に後述の流体４が流入する場合に、当該流体４の流路を変えてＬＥＤ素子２０に案内するようになっている。

これら樹脂層３１及びリフレクタ３０の間には中空層３３が形成されており、この中空層３３は、図示しない貫通孔を介して外殻部３の外部に連通している。但し、外殻部３によるＬＥＤ素子２０及びリード２１の先端部の封止状態は、後述の流体ポンプ６等によって維持されている。また、中空部３３は少なくとも１部、例えば樹脂層３１の一部において伸縮可能であり、これにより中空部３３の内容積は可変となっている。

この中空層３３は本発明における流体経路部であり、内部に流体４が充填されている。
流体４は、ＬＥＤ素子２０と接触しており、外殻部３の内外で流通可能となっている。また、この流体４は、絶縁性の流体であり、本実施の形態においては絶縁性のシリコンオイルとなっている。なお、流体４の粘度は、外殻部３の内外で流動可能であれば特に制限はない。

以上の各発光ユニット２には、図３に示すように、流体ポンプ６が接続されている。
流体ポンプ６は、流体４を圧送して外殻部３の内外で流通させるものであり、本実施の形態においては、流体４を当該流体ポンプ６と発光ユニット２との間で循環させるようになっている。この流体ポンプ６には、冷却装置６０が設けられている。

冷却装置６０は、本発明における放熱部であり、流体ポンプ６内で流体４の熱を放熱させるようになっている。なお、このような冷却装置６０としては、従来より公知のヒートシンクを用いることができる。

また、流体ポンプ６と発光ユニット２との間には、温度センサ５が介在している。
この温度センサ５は、流体４の温度を測定するものであり、本実施の形態においては、発光ユニット２の内部での流体４の温度として、冷却装置６０で冷却される前の流体４の温度を測定するようになっている。

これら発光ユニット２，…、流体ポンプ６，…及び温度センサ５，…には、上述の図１に示すように、バス８を介して制御部７が接続されている。
制御部７は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えており、発光装置１の各部を制御するようになっている。

以上の発光装置１は、例えばプロジェクタなどの画像形成装置に用いられるようになっている。但し、パーソナルコンピュータやＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レーザープリンタ、光ピックアップ装置といった他の電子機器に用いられることとしても良い。

続いて、上記発光装置１の動作について説明する。
まず、制御部７が発光ユニット２のＬＥＤ素子２０を発光させると、当該ＬＥＤ素子２０が発光する。

このとき、ＬＥＤ素子２０が発光によって発熱すると、当該ＬＥＤ素子２０に接触する流体４が、ＬＥＤ素子２０から熱を受けて外殻部３内で対流する。これにより、リード２１とＬＥＤ素子２０との接触部分に加え、流体４とＬＥＤ素子２０との接触部分においてもＬＥＤ素子２０からの放熱が行われる。なお、流体４は絶縁性であるので、流体４がＬＥＤ素子２０やリード２１などに接触する場合であっても、当該流体４によるショートは防止される。また、流体４を流通させる中空部３３は少なくとも一部で伸縮可能であるので、外殻部３内の流体４が温度上昇により膨張する場合であっても、当該膨張は中空部３３の伸縮によって吸収される。

一方、制御部７はＬＥＤ素子２０の発光に同期させて当該発光ユニット２に対応する流体ポンプ６を駆動させ、流体４を流通させる。具体的には、制御部７はＬＥＤ素子２０の発光時から、消灯時の所定時間（例えば、１０秒や１分）後まで流体ポンプ６を駆動させて流体４を流通させる。このように、ＬＥＤ素子２０の発光に同期して流体ポンプ６が駆動するので、常に駆動する場合と比較して、流体ポンプ６による消費エネルギーが低く抑えられる。

また、制御部７は流体ポンプ６の駆動時に、温度センサ５による測定温度に基づいて流体４の流速を制御し、具体的には、測定温度が高いほど流速を大きくする。これにより、ＬＥＤ素子２０の温度に起因して流体４の温度が高くなっている場合に、流体４の流速が大きくなる。

一方、流体ポンプ６が駆動されると、冷却装置６０によって流体４の熱が放熱される結果、外殻部３の内外で流通する流体４の温度が下がる。

そして、外殻部３の内部に低温の流体４が流入すると、当該流体４がガイドフィン３２によってＬＥＤ素子２０に案内される。これにより、低温の流体４が効率良くＬＥＤ素子２０に接触し、ＬＥＤ素子２０から流体４への放熱が促進される。

以上の発光装置１によれば、リード２１とＬＥＤ素子２０との接触部分に加え、流体４とＬＥＤ素子２０との接触部分においてもＬＥＤ素子２０からの放熱が行われるため、リード２１とＬＥＤ素子２０との接触部分のみでしか放熱が行われない従来の場合と比較して、ＬＥＤ素子２０からの放熱効率を高めることができる。

また、流体４が外殻部３の内外で流通することで流体４の総量が増える結果、当該流体４の熱容量が大きくなるため、ＬＥＤ素子２０からの放熱効率をいっそう高めることができる。

また、流体ポンプ６が外殻部３の内外で流体４を流通させ、冷却装置６０が外殻部３の外部で流体４の熱を放熱させて温度を下げることで、低温の流体４をＬＥＤ素子２０に接触させることができるため、ＬＥＤ素子２０からの放熱効率をいっそう高めることができる。

また、外殻部３の内部に流入する低温の流体４をガイドフィン３２がＬＥＤ素子２０に効率良く接触させることで、ＬＥＤ素子２０からの放熱効率をいっそう高めることができる。

また、ＬＥＤ素子２０が消灯してから所定時間の経過後まで流体ポンプ６が駆動することで、発光によるＬＥＤ素子２０の温度上昇を防止することができる。
また、ＬＥＤ素子２０の温度に起因して流体４の温度が高くなっている場合に流体４の流速を大きくすることで、ＬＥＤ素子２０の温度上昇を確実に防止することができる。

以上より、ＬＥＤ素子２０からの放熱効率を高めるとともに、ＬＥＤ素子２０の温度上昇を防止することができるため、発光装置１における発光効率を高めることができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図４は、本発明に係る発光装置１Ａの概略構成を示すブロック図である。

この図に示すように、発光装置１Ａは、複数の発光ユニット２Ａ〜２Ｃを備えている。
発光ユニット２Ａ〜２Ｃは、図５に示すように、反射型のＬＥＤ発光ユニットであり、本発明における発光体としてのＬＥＤ素子２０Ａ〜２０Ｃを有している。

ＬＥＤ素子２０Ａ〜２０Ｃは電圧の印加により発光するものであり、より詳細には、ＬＥＤ素子２０Ａはブルーに、ＬＥＤ素子２０Ｂはグリーンに、ＬＥＤ素子２０Ｃはレッドに発光するようになっている。また、これらＬＥＤ素子２０Ａ〜２０Ｃは、ＬＥＤ素子２０Ａ、ＬＥＤ素子２０Ｂ、ＬＥＤ素子２０Ｃの順に、温度上昇による発光効率の低下量が大きくなっている。

以上の発光ユニット２Ａ〜２Ｃは、図５，図６に示すように、この順に接続されており、本実施の形態においては、樹脂層３１及びリフレクタ３０において互いに一体となっている。このうち、発光ユニット２Ａ，２Ｃには、流体ポンプ６Ａが接続されている。

流体ポンプ６Ａは、流体４を圧送して各発光ユニット２Ａ〜２Ｃの外殻部３の内外で流通させることにより、発光ユニット２Ａ〜２Ｃの順に、つまり、温度上昇による発光効率の低下量が大きいＬＥＤ素子２０Ａを有する発光ユニット２Ａから、低下量が小さいＬＥＤ素子２０Ｃを有する発光ユニット２Ｃに向かって、流体４を流通させるようになっている。

これら発光ユニット２Ａ〜２Ｃ及び流体ポンプ６Ａ等には、上述の図４に示すように、制御部７Ａが接続されている。
制御部７Ａは、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えており、発光装置１Ａの各部を制御するようになっている。

続いて、上記発光装置１Ａの動作について説明する。
まず、制御部７Ａが発光ユニット２Ａ〜２ＣにおけるＬＥＤ素子２０Ａ〜２０Ｃの少なくとも１つ、例えばＬＥＤ素子２０Ａを発光させると、当該ＬＥＤ素子２０Ａが発光する。

このとき、ＬＥＤ素子２０Ａが発光によって発熱すると、当該ＬＥＤ素子２０Ａに接触する流体４が、ＬＥＤ素子２０Ａから熱を受けて外殻部３内で対流する。これにより、リード２１とＬＥＤ素子２０Ａとの接触部分に加え、流体４とＬＥＤ素子２０Ａとの接触部分においてもＬＥＤ素子２０Ａからの放熱が行われる。

一方、制御部７Ａは各ＬＥＤ素子２０Ａ〜２０Ｃの発光に同期させて、これら発光ユニット２Ａ〜２Ｃに対応する流体ポンプ６Ａを駆動させ、流体４を流通させる。

また、制御部７Ａは流体ポンプ６の駆動時に、温度センサ５による測定温度に基づいて流体４の流速を制御し、具体的には、測定温度が高いほど流速を大きくする。これにより、ＬＥＤ素子２０Ａ〜２０Ｃの温度に起因して流体４の温度が高くなっている場合に、流体４の流速が大きくなる。

一方、流体ポンプ６Ａが駆動されると、当該流体ポンプ６Ａ内部の冷却装置６０によって流体４の熱が放熱される結果、外殻部３の内外で流通する流体４の温度が下がる。

そして、流体ポンプ６Ａによって外殻部３の内部に低温の流体４が流入すると、当該流体４がガイドフィン３２によってＬＥＤ素子２０Ａ〜２０Ｃに案内される。これにより、低温の流体４が、効率良くＬＥＤ素子２０Ａ〜２０Ｃに接触し、ＬＥＤ素子２０Ａ〜２０Ｃから流体４への放熱が促進される。

以上の発光装置１Ａによれば、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、温度上昇による発光効率の低下量が大きいＬＥＤ素子２０Ａを有する発光ユニット２Ａから、低下量が小さいＬＥＤ素子２０Ｃを有する発光ユニット２Ｃに向かって流体４が流通するので、発光効率の低下しやすいＬＥＤ素子２０Ａほど、放熱効率を高めることができる。従って、発光効率の低下を効率良く防止することができる。

また、流体ポンプ６Ａが複数の発光ユニット２Ａ〜２Ｃの間で流体４を流通させるので、流体ポンプ６Ａの個数を低減することができる。従って、発光装置１Ａの構成を簡素化することができる。

なお、上記第２の実施の形態においては、温度上昇による発光効率の低下量が大きいＬＥＤ素子２０Ａを有する発光ユニット２Ａから、低下量が小さいＬＥＤ素子２０Ｃを有する発光ユニット２Ｃに向かって流体ポンプ６Ａが流体４を流通させることとして説明したが、単位時間当たりの発熱量の大きいＬＥＤ素子２０を有する発光ユニット２から、単位時間当たりの発熱量の小さいＬＥＤ素子２０を有する発光ユニット２に向かって流体４を流通させることとしても良い。この場合には、温度の上昇しやすく、発光効率の低下しやすいＬＥＤ素子２０ほど、放熱効率を高めることができるため、上記第２の実施の形態と同様に、発光効率の低下を効率良く防止することができる。

また、発光ユニット２Ａ〜２Ｃがこの順に接続され、流体４が発光ユニット２Ａ〜２Ｃの順に内部を流通することとして説明したが、各発光ユニット２と流体ポンプ６とをそれぞれ電磁バルブを介してパイプで接続しておき、当該電磁バルブを開閉制御することにより、流体４の流路を適宜変更可能にすることとしても良い。

また、上記第１，第２の実施の形態においては、ＬＥＤ素子２０はリード２１に接続されることとして説明したが、通電性のワイヤを介して接続されることとしても良い。ここで、図７（ａ），（ｂ）に示すように、ワイヤ２２を介してＬＥＤ素子２０及びリード２１を接続する場合には、ＬＥＤ素子２０は棒状の固定部材２１０を介してリード２１に固定されることが好ましい。また、図７（ａ）に示すように、ワイヤ２２の周囲には、流体４から受ける外力を吸収または緩衝することでワイヤ２２の疲労破壊を防止するワイヤ保護層２３が接着剤などによって設けられることが好ましい。この場合には、流体４から受ける外力によるワイヤの疲労破壊がワイヤ保護層２３によって防止されるので、外殻部３の内部で流体４が流動する場合であっても、流体４によるワイヤの疲労破壊を防止することができる。また、図７（ｂ）に示すように、ワイヤ２２におけるリード２１及びＬＥＤ素子２０との接続部２２０の側周面は、流体４の流路と平行であることが好ましい。この場合には、当該接続部２２０が流体４から外力を受け難くなるため、外殻部３の内部で流体４が流動する場合であっても、流体４からの外力によるワイヤの疲労破壊を防止することができる。

また、流体４を絶縁性として説明したが、非絶縁性としても良い。ここで、流体４を非絶縁性とする場合には、ＬＥＤ素子２０及びリード２１の表面には、これらＬＥＤ素子２０及びリード２１と、流体４とを絶縁する絶縁層が設けられることが好ましい。この場合には、流体４によるショートを防止することができる。

また、冷却装置６０は流体ポンプ６に備えられることとして説明したが、流体ポンプ６とは別個の装置としても良い。更に、特に第２の実施の形態で示したように、複数の発光ユニット２，…の間で流体４を流通可能とする場合には、冷却装置６０を各発光ユニット２の間に配設させることとしても良い。

また、制御部７，７ＡはＬＥＤ素子２０の発光に同期させて流体４を流通させることとして説明したが、ＬＥＤ素子２０の発光とは無関係に、温度センサ５の測定温度に基づいて流通させることとしても良い。

本発明に係る発光装置を反射型として説明したが、例えば図２（ｂ）に示すように、砲弾型としても良い。

また、本発明における発光体をＬＥＤ素子２０として説明したが、例えばＬＤ素子や、ＥＬ素子など、他の発光体としても良い。

本発明に係る発光装置の概略構成を示すブロック図である。 発光ユニットの断面図である。 流体の流れを示す図である。 本発明に係る発光装置の概略構成を示すブロック図である。 発光ユニットの断面図である。 流体の流れを示す図である。 ＬＥＤ素子とリードとの接続例を示す図である。 従来の発光装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１Ａ 発光装置
２，２Ａ〜２Ｃ 発光ユニット
３ 外殻部
４ 流体
５ 温度センサ
６，６Ａ 流体ポンプ
２０，２０Ａ〜２０Ｃ ＬＥＤ素子（発光体）
２１ リード
２２ ワイヤ
２３ ワイヤ保護層
３２ ガイドフィン
３３ 中空部（流体経路部）
６０ 冷却装置（放熱部）

Claims (19)

1. 電圧の印加により発光する発光体と、
   前記発光体に対して接続されたリードと、
   前記発光体を内部に収容するとともに、少なくとも一部の領域で透光性を有する外殻部と、
   前記外殻部内で前記発光体に接触する流体と、
   を備えることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１記載の発光装置において、
   前記流体は、前記外殻部の内外で流通することを特徴とする発光装置。
3. 請求項２記載の発光装置において、
   前記外殻部の外部に設けられ、前記流体の熱を放熱させる放熱部を備えることを特徴とする発光装置。
4. 請求項２または３記載の発光装置において、
   前記外殻部の内外で前記流体を流通させる流体ポンプを備えることを特徴とする発光装置。
5. 請求項４記載の発光装置において、
   前記外殻部の内部には、当該外殻部の内部に流入する前記流体の流路を変えて前記発光体に案内するガイドフィンが形成されていることを特徴とする発光装置。
6. 請求項４または５記載の発光装置において、
   前記発光体、前記リード及び前記外殻部を有する発光ユニットを複数備え、
   前記流体ポンプは、各発光ユニットにおける前記外殻部の内外で前記流体を流通させることにより、当該流体を前記複数の発光ユニットの間で流通させることを特徴とする発光装置。
7. 請求項６記載の発光装置において、
   前記流体ポンプは、温度上昇による発光効率の低下量が大きい前記発光体を有する前記発光ユニットから、低下量が小さい前記発光体を有する前記発光ユニットに向かって前記流体を流通させることを特徴とする発光装置。
8. 請求項６または７記載の発光装置において、
   前記流体ポンプは、単位時間当たりの発熱量の大きい前記発光体を有する前記発光ユニットから、単位時間当たりの発熱量の小さい前記発光体を有する前記発光ユニットに向かって前記流体を流通させることを特徴とする発光装置。
9. 請求項３〜８の何れか一項に記載の発光装置において、
   前記流体ポンプは、前記発光体の発光に同期させて前記流体を流通させることを特徴とする発光装置。
10. 請求項９記載の発光装置において、
    前記流体ポンプは、前記発光体が消灯してから所定時間の経過後まで前記流体を流通させることを特徴とする発光装置。
11. 請求項４〜１０の何れか一項に記載の発光装置において、
    前記流体の温度を測定する温度センサを備え、
    前記流体ポンプは、前記温度センサによる測定温度に基づいて前記流体の流速を制御することを特徴とする発光装置。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の発光装置において、
    前記リードは、通電性のワイヤを介して前記発光体に対して接続されていることを特徴とする発光装置。
13. 請求項１２記載の発光装置において、
    前記ワイヤの周囲には、前記流体から受ける外力による当該ワイヤの疲労破壊を防止するワイヤ保護層が設けられていることを特徴とする発光装置。
14. 請求項１２または１３記載の発光装置において、
    前記ワイヤにおける前記リード及び前記発光体との各接続部の側周面は、前記流体の流路と平行であることを特徴とする発光装置。
15. 請求項１〜１４の何れか一項に記載の発光装置において、
    前記外殻部は、前記流体を流通させる流体経路部を有し、
    当該流体経路部は、伸縮可能な伸縮部を少なくとも１部に有することを特徴とする発光装置。
16. 請求項１〜１５の何れか一項に記載の発光装置において、
    前記流体は絶縁性であることを特徴とする発光装置。
17. 請求項１〜１５の何れか一項に記載の発光装置において、
    前記流体は非絶縁性であり、
    前記発光体及び前記リードの表面には、これら発光体及びリードと、前記流体とを絶縁する絶縁層が設けられていることを特徴とする発光装置。
18. 請求項１６または１７記載の発光装置において、
    前記流体は、シリコンオイルであることを特徴とする発光装置。
19. 請求項１〜１８の何れか一項に記載の発光装置において、
    前記発光体は、ＬＥＤ素子であることを特徴とする発光装置。

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