JP2010086817A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却効率が高く、周囲の温度上昇を抑制することができる照明装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオード２を光源にした照明装置１において、発光ダイオード２に電力を供給する電線４と、電線４を保護するフレキシブルチューブ５と、フレキシブルチューブ５内に通され、発光ダイオード２を冷却するエアを供給するエアチューブ６と、を具備し、フレキシブルチューブ５の内壁と電線４及びエアチューブ６の外壁との間でエアの排気路を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードを光源にした照明装置に関するものである。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を光源にした照明装置は、蛍光灯に比べて高輝度で、電力消費が小さく、長寿命であることから、蛍光灯に代わる照明として普及している。消費電力が低く、寿命が長いのは、電気から光への変換効率が非常に高いためである。高輝度であるのは、白熱灯のように拡散光ではないためである。しかし、発光ダイオードは熱に弱いため、放熱性が悪くなり、高温になると発光効率が低下するという問題がある。このため、発光ダイオードを光源にした照明装置では、放熱性が悪くならないように、発光ダイオードを種々の方法で冷却することが行われている。

発光ダイオードを光源にした照明装置において、発光ダイオードを冷却する方法を開示する照明装置の従来技術として、特許文献１及び２で開示されているものがある。特許文献１の段落番号［００２０］の第５行目〜第１３行目には、ヒートシンクの構成を説明する記載があり、「光源１００の熱散逸特性を改善するために、細長いヒートシンク１０１は、対流による熱散逸と冷却を与えるために構成されている。図２に明瞭に示したように、管状のヒートシンク１０１は中空であり、１つ以上の熱散逸フィン１０５を含む内部空洞１０３を持っている。フィン１０５は、三角形の形状として示されているが、他の形状も取り得る。フィン１０５は、細長いヒートシンク１０１の内部に全体的に形成される。例示の実施例において、対流冷却は、細長いヒートシンク１０１を通る媒体１０２の動きによって与えられる。例示の実施例において使用される媒体は空気であるが、いくつかの応用において、より大きな熱散逸と冷却を与えるために媒体は空気以外の流体であり得る」と記載されている。また、特許文献１の段落番号［００２７］の第１行目〜第５行目には、ヒートシンクを通る冷却媒体の流れについての説明があり、「管状ヒートシンク１０１を通る空気の流れによる対流が用いられ、冷たいまたは加熱されていない空気が管状ヒートシンク１０１の下端部から入り、加熱された空気として上端部からでるよう。より高いワット数の光源では、冷媒として空気を用いるよりもむしろ他の流体が使用され得る。特に、対流による熱の汲みだしが、ヒートシンクの内部から熱を除去するために使用される」と記載されている。

また、特許文献２では、発光ダイオードを冷却すると同時にアウトガスにより生じた異物の付着による光量低下を防止できる光照射装置が開示されている。特許文献２の段落番号［００２３］の第１行目〜第７行目には、発光ダイオードから発生した熱を放熱させる構成についての説明があり、「通電により発光ダイオード２から発生した熱はＬＥＤホルダ５に伝わり、さらにＬＥＤホルダ５から、アルミなどの金属材料で形成されたレンズホルダ１１に伝わって本体１０の外に放熱される。そして、管継手１４を介して本体１０内に冷却用の気体が導入され、ＬＥＤホルダ５の周面に形成されている縦溝５ｄ，５ｅやＬＥＤホルダ５の周面とレンズホルダ１１の内周面の間に生じる隙間が流路となり、冷却用の気体が発光部１まで到達し、発光ダイオード２、ＬＥＤホルダ５並びにレンズホルダ１１が気体によって冷却されることになるから、ＬＥＤホルダ５及びレンズホルダ１１を介した放熱が促進される」と記載されている。また、特許文献２の段落番号［００２４］の第１行目〜第７行目には、冷却用の流体を発光ダイオードに向けて流出させる手段についての説明があり、「上記流路を通った冷却用の気体は第１及び第２のレンズ３Ａ，３Ｂや第２のスペーサ４Ｂとレンズホルダ１１との隙間を通り、レンズホルダ１１先端の開口から流出することになる。このとき、レンズホルダ１１に設けた内鍔１１ａにより気体が発光部１の表面又はその前方領域に向けて流出されるようにしている。すなわち、第１及び第２のレンズ３Ａ，３Ｂや第２のスペーサ４Ｂとレンズホルダ１１との隙間並びにレンズホルダ１１に設けた内鍔１１ａが冷却用の気体を発光部１の前面又はその前方領域に向けて流出させる流出手段となる」と記載されている。

特表２００５−５２７９８７号公報 特開２００５−３４７４０９号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載された発明では、発光ダイオードから熱を吸収した冷却用の流体（気体）などが光源の外側に排出されるため、光源の周囲で温度上昇が生じるという問題があった。特に、ＬＥＤを有する光源が、閉空間、例えば、工作機械の加工室内に配置される場合には、温度の高い排気によって、加工室内の温度が上昇するという問題があった。加工室内の温度が上昇すると、加工物の寸法精度を低下させる心配などがあった。

本発明は、冷却効率が高く、周囲の温度上昇を抑制することができる照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、発光ダイオードを光源にした照明装置において、前記発光ダイオードを内部に有し、周囲をカバーで覆われた本体と、前記発光ダイオードに電力を供給する電線と、一端が前記本体に接続され、前記電線を保護する保護チューブと、前記保護チューブ内に通され、前記発光ダイオードを冷却する流体を供給する流体チューブと、を具備し、前記保護チューブ内に前記流体の排気路を形成する照明装置が提供される。

また、前記照明装置において、前記本体は、前記発光ダイオードを内部に有する閉空間を仕切壁で複数の部屋に仕切り、前記流体の供給路と前記流体の排気路とをそれぞれ別部屋に形成することもできる。

以上の如く、本発明の照明装置によれば、照明装置の発光ダイオードから熱を吸収した流体が電線及び流体チューブが納められた保護チューブ内に形成された排気路を通って排出されるから、照明装置から離れた場所に高温になった流体を排出することができる。これにより、照明装置の周囲が温度上昇することを防止することができる。

また、仕切壁で仕切られた別々の部屋に流体の供給路と流体の排気路とがそれぞれ形成されているから、閉空間内に供給された温度の低い流体と排気される温度の高い流体とが同じ部屋で混合するのを防止することができ、これにより、冷却効率を高めることができる。

以下に本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る照明装置の実施の形態を示す。本発明に係る照明装置は、従来の蛍光灯の代わりに工作機械内部の照明として用いられるものであり、ベース３上に固着された複数の発光ダイオード２と、ベース３を介して外部電源（図示せず）から発光ダイオード２に電力を供給する電線４と、電線４を保護するフレキシブルチューブ（保護チューブ）５と、フレキシブルチューブ５内に通されて、発光ダイオード２を冷却するエアを照明装置１内に供給するエアチューブ６と、を具備し、フレキシブルチューブ５の内壁と電線４及びエアチューブ６の外壁との間でエアの排気路が形成されたものである。この照明装置１は、ベース３と、ベース３に覆設される湾曲したガラス７との間に閉空間を有し、閉空間内に複数の発光ダイオード２が配置されている。閉空間は、両側のサイドパッド８，９で外部から塵埃や液体などが侵入しないように密閉されている。また、ベース３自体にも、仕切壁１０で仕切られた複数の部屋を有している。

発光ダイオード２は、定格出力０．５７ｗの表面実装型の白色発光ダイオードであるが、これに限られず、目標とする明るさや、照明装置の大きさや、発光ダイオードの数により、所定出力の発光ダイオードを選択することができる。本実施の形態の照明装置１は、一例として、１５Ｗ相当の明るさを得るために、２４個の発光ダイオードが一列に所定間隔に配置されている。発光ダイオード２は、正負２極のリード端子（図示せず）を有している。２極のリード端子は、ベース３上の導体部（図示せず）にはんだ付けで電気的に固着されるようになっているが、これには限られない。リード端子を、一対の圧接刃を有する圧接端子として、一対の圧接刃の間で電線４と電気的に接続するようにすることも可能である。また、ワイヤーボンディングで、リード端子とベース３の導体部とを電気的に接続することもできる。

ベース３は、所定の回路パターンで導体部が形成され、導体部の周囲が絶縁層で絶縁されたアルミ成形材（放熱パネル）を用いることができるが、これには限られない。すなわち、絶縁性、成形性、熱伝導性に優れる硬質のシリコンゴムやセラミックスなどの他の材料を構成材料とすることも可能である。また、導体部が一体的に形成されたプリント回路基板を用いることもできる。本実施の形態では、ベース３にアルミ成形材が用いられているから、発光ダイオードからの放熱を効率良く行うことができる、また、導体部として、銅などの導電性基板からプレスにて打ち抜き、折曲形成されたブスバーを用いることもできる。

図２に示されるように、ベース３は、照明装置１の閉空間が複数の部屋に仕切られるように仕切壁１０を有している。ベース３に仕切壁１０を一体形成するには、ベース３をアルミ材で押出成形することが好ましい。複数の部屋の数は制限されるものではないが、本実施の形態では、仕切壁１０で４つの部屋が形成されている。上側の第１の部屋１２ａには、発光ダイオード２が固着されており、ベース３とガラス７との間が密閉された空間となっている。下側の第２の部屋１２ｂには、エアチューブ６により供給される冷たいエアが流れる供給路が形成されている。冷たいエアは、サイドパッド８に形成されたエア導入孔１５から供給されるようになっている。左右の第３の部屋１２ｃと第４の部屋１２ｄには、サイドパッド８側から供給され、第２の部屋１２ｂを流れて発光ダイオード２から熱を吸収したエアが、サイドパッド９の内面に当たりＵターンしたエアを外へ排出する排気路がそれぞれ形成されている。熱を吸収したエアは、エア導入孔１５を有するサイドパッド８に形成されたエア導出孔１６から排気されるようになっている。エア導出孔１６から導出した排気は、フレキシブルチューブ５の内側の隙間を通って、工作機械の機外へ排出されるようになっている。仕切壁１０で仕切られた部屋の数は４部屋に制限されるものではなく、３部屋でもよい。３部屋の場合には、第３の部屋が排気路を形成するものとなる。

外部電源とベース３との間を電気的に接続する電線４は、フレキシブルチューブ５により保護されている。電線４は、ベース３側の端部に２極の接触端子を有するコネクタ（図示せず）を有している。ベース３には、電線４にコネクタ接続する相手側のコネクタ（図示せず）を有している。電線側のコネクタとベース側のコネクタとが電気的にコネクタ接続することで、外部電源からベース３に電気が流れるようになっている。電線４を保護するチューブは、フレキシブルチューブ５に限定されるものではないが、フレキシブルチューブ５を用いることで、チューブの軸方向の伸縮、横方向の変位、曲げ変位などに適応してたわみが可能となり、電線４の取り扱いが容易になるとともに、コネクタ接続部に応力が集中して断線することなどを防止することもできる。フレキシブルチューブ５は、締結手段１３を介してサイドパッド８に固定されている。

図３に示すように、フレキシブルチューブ５には、エアチューブ６が通されている。また、フレキシブルチューブ５の内側の隙間は、電線４との間に隙間を存し、熱を吸収した排気が流れる排気路となっている。フレキシブルチューブ５は、チューブ内が密閉空間となるように、一体的に樹脂成形されたものであるから、熱を吸収した排気が途中でチューブ５の外に漏れることなく、機外へ排出することができる。また、フレキシブルチューブ５内で、冷たいエアと熱を吸収した排気とが混じることもないため、照明装置１の冷却効率が低下することを防止することができる。

以上のように、本実施の形態の照明装置１によれば、照明装置１の発光ダイオード２から熱を吸収した排気がフレキシブルチューブ５の内壁と電線４及びエアチューブ６の外壁との間に形成された隙間を通って機外へ排出される。これにより、工作機械の加工室の温度が上昇することを防止することができ、精度の良い加工を行うことができる。

また、ベース３には仕切壁１０で仕切られた部屋にエアの供給路とエアの排気路とがそれぞれ別々に形成されているから、照明装置１の閉空間内に供給された温度の低いエアと温度の高い排気とが同じ部屋で混合するのを防止することができ、照明装置１を効率良く冷却することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る照明装置の一実施の形態を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。

符号の説明

１ 照明装置
２ 発光ダイオード
３ ベース
４ 電線
５ フレキシブルチューブ
６ エアチューブ
１０ 仕切壁

Claims (2)

1. 発光ダイオードを光源にした照明装置において、
   前記発光ダイオードを内部に有し、周囲をカバーで覆われた本体と、
   前記発光ダイオードに電力を供給する電線と、
   一端が前記本体に接続され、前記電線を保護する保護チューブと、
   前記保護チューブ内に通され、前記発光ダイオードを冷却する流体を供給する流体チューブと、
   を具備し、前記保護チューブ内に前記流体の排気路を形成することを特徴とした照明装置。
2. 前記本体は、前記発光ダイオードを内部に有する閉空間が仕切壁で複数の部屋に仕切られ、前記流体の供給路と前記流体の排気路とが別部屋にそれぞれ形成されている請求項１に記載の照明装置。

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