JP2010092654A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い剛性を有し、変形しにくい断面形状のヒートパイプを用いて、ＬＥＤなどの光源に対してより効率の良い熱輸送（放熱）を行う。
【解決手段】 、ヒートパイプ４は、その長さ方向とは垂直の断面の外形形状が、一部に左右対称な凹部形状４ｉを備えた開放型形状のものとなっており、光源２は、前記ヒートパイプ４の前記左右対称な凹部形状４ｉの外形部分の側にあって、前記左右対称な凹部形状４ｉの中央線Ｏ上の前記凹部形状４ｉから所定の距離ｘを隔てた位置に、前記光源設置ブロック３を介して配置されている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、照明装置に関する。

従来、特許文献１に示されているような灯火装置が提案されている。図１は特許文献１に示されている灯火装置を示す図である。図１を参照すると、特許文献１の灯火装置は、横長の長円形状を有するヒートパイプ１３０を備えている。該ヒートパイプ１３０は、互いに平行に配置される２本の直管部１３１、１３２と、２本の直管部１３１、１３２の両端部間を連結する半円弧状の曲管部１３３、１３３とを有し、ヒートパイプ１３０内には作動流体が封入されており、ヒートパイプ１３０の一方の側（下側）の直管部１３１は受熱部として構成され、ヒートパイプ１３０の他方の側（上側）の直管部１３２は放熱部として構成され、受熱部として構成されているヒートパイプ１３０の一方の側（下側）の直管部１３１が、ＬＥＤ設置ブロック１２０に長さ方向（横方向）に沿って貫通状に配置されている。このとき、ＬＥＤ設置ブロック１２０上の複数のＬＥＤ１２１は、直管部１３１の管部に沿って等間隔に配置されている。

特許文献１の灯火装置では、ＬＥＤ１２１の点灯時に発生する熱は、ＬＥＤ設置ブロック１２０を介してヒートパイプ１３０の受熱部１３１に吸収されてヒートパイプ１３０内の作動流体を気化し、受熱部１３１で吸熱によって気化したヒートパイプ１３０内の作動流体は、両側曲管部１３３を通って放熱部１３２に至り、そこで放熱され、ヒートシンク１４０を介して外部に放出される。なお、この例では、ヒートシンク１４０は、ベース板１４１と、放熱フィン１４２とから構成されている。このようにして、ＬＥＤ１２１から生じた熱がＬＥＤ１２１周辺に蓄積されることなく、ＬＥＤ１２１を低温域の適切な温度環境下で使用することが可能になる。
特開２００６−１６４９６７号公報

しかしながら、上述したような従来の灯火装置では、ヒートパイプ１３０は、その断面形状が例えば図２に示すような円環形状（以降、円形形状のみならず、楕円形状をも含むものとする）であるため、ヒートパイプ１３０が銅などで形成されている場合には、剛性がなく、変形しやすいという問題があった。また、ヒートパイプ１３０の断面形状が円環形状であることは、後述のように、ＬＥＤ１２１などの光源（小型発熱体）に対してより効率の良い熱輸送を行うのに適したものではなく、ＬＥＤ１２１などの光源（小型発熱体）に対してより効率の良い熱輸送ができるようにＬＥＤ１２１などの光源（小型発熱体）を配置することができないという問題があった。

本発明は、高い剛性を有し、変形しにくい断面形状のヒートパイプを用いて、ＬＥＤなどの光源（小型発熱体）に対してより効率の良い熱輸送（放熱）を行うことの可能な照明装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光源と、光源が設置される光源設置ブロックと、所定の長さを有し、内部に毛細管構造を備えて所定の液体が封入されているヒートパイプとを備えた照明装置であって、
前記ヒートパイプは、該ヒートパイプの長さ方向とは垂直の断面の外形形状が一部に左右対称な凹部形状を備えた開放型形状のものとなっており、
前記光源設置ブロックは、金属部材からなり、前記ヒートパイプの長さ方向の一方の側に前記ヒートパイプに接して設けられており、
前記光源は、前記ヒートパイプの前記左右対称な凹部形状の外形部分の側にあって、前記左右対称な凹部形状の中央線上の前記凹部形状から所定の距離を隔てた位置に、前記光源設置ブロックを介して配置されていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記ヒートパイプの長さ方向の他方の側には、ヒートシンクが設けられていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の照明装置において、前記光源は、前記ヒートパイプの前記左右対称な凹部形状の中央線が前記光源と交わる点を中心として角度９０°の範囲が前記左右対称な凹部形状を覆う位置から、前記左右対称な凹部形状の中央線上の前記ヒートパイプにより近接した位置までの間の所定の位置に配置されることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置において、前記光源は、光出射面とは反対側の面が、前記ヒートパイプの前記左右対称な凹部形状の中央線と垂直となるように前記光源設置ブロックに取り付けられていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置において、前記光源が複数設けられる場合に、該複数の光源は、前記ヒートパイプの長さ方向に沿って配置されるように前記光源設置ブロックに配置されることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明装置において、前記光源は、ＬＥＤであることを特徴としている。

請求項１乃至請求項６記載の発明によれば、光源と、光源が設置される光源設置ブロックと、所定の長さを有し、内部に毛細管構造を備えて所定の液体が封入されているヒートパイプとを備えた照明装置であって、
前記ヒートパイプは、該ヒートパイプの長さ方向とは垂直の断面の外形形状が一部に左右対称な凹部形状を備えた開放型形状のものとなっているので、ヒートパイプを高い剛性の、変形しにくいものにすることができて、ヒートパイプを薄型化できる。

また、前記光源設置ブロックは、金属部材からなり、前記ヒートパイプの長さ方向の一方の側（の例えば先端部）に前記ヒートパイプに接して設けられており、
前記光源は、前記ヒートパイプの前記左右対称な凹部形状の外形部分の側にあって、前記左右対称な凹部形状の中央線上の前記凹部形状から所定の距離を隔てた位置に、前記光源設置ブロックを介して配置されているので、高い剛性の変形しにくい断面形状のヒートパイプを用いて、ＬＥＤなどの光源（小型発熱体）に対してより効率の良い熱輸送（放熱）を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図３は本発明の照明装置の構成例を示す図である。図３の例では、本発明の照明装置１は、ＬＥＤなどの光源２と、光源２が設置される光源設置ブロック３と、ヒートパイプ４とを備えている。

ここで、ヒートパイプ４は、例えば銅などの金属で形成されており、一般に図４に示すように、所定の長さＬを有し、内部４ａに毛細管構造を備えて所定の液体（例えば水や代替フロンなど）が封入されている。

前述したように、従来では、この種のヒートパイプの断面形状は例えば図２に示すような円環形状であったが、本発明では、ヒートパイプ４の断面形状は、例えば図５に示すようなものとなっている。すなわち、図５の例からわかるように、本発明では、ヒートパイプ４は、その長さ方向とは垂直の断面の外形形状が、一部に左右対称な凹部形状４ｉを備えた開放型形状のものとなっている。

また、光源設置ブロック３は、金属部材（Ａｌなど）からなり、前記ヒートパイプ４の長さ方向の中央部（中点）Ｐに対して一方の側Ｅの例えば先端部に前記ヒートパイプ４に接して（例えば密接して）設けられている。ここで、光源設置ブロック３は、ヒートパイプ４への熱伝導を良好なものにするため、ヒートパイプ４との接触面積が最大となるようにヒートパイプ４に対して設けられるのが良い（具体的には、ヒートパイプ４の外周に密接してこれを取り巻くように（光源設置ブロック３がヒートパイプ４を密接して貫通するように）ヒートパイプ４に設けられるのが良い）。より詳細に、ヒートパイプ４の左右対称な凹部形状４ｉ内に光源設置ブロック３の金属部材が充填されるように設けられるのが好ましい。

また、図６は、図３のＡ−Ａ線における断面図であり、図６を参照すると、光源２は、前記ヒートパイプ４の前記左右対称な凹部形状４ｉの外形部分の側にあって、前記左右対称な凹部形状４ｉの中央線Ｏ上の前記凹部形状４ｉから所定の距離ｘを隔てた位置に、前記光源設置ブロック３を介して配置されている。

より具体的に、図７に示すように、光源２は、前記ヒートパイプ４の前記左右対称な凹部形状４ｉの曲率などに応じて、前記ヒートパイプ４の前記左右対称な凹部形状４ｉの中央線Ｏが前記光源２と交わる点を中心として角度９０°の範囲が前記左右対称な凹部形状４ｉを覆う位置ｘ１から、前記左右対称な凹部形状４ｉの中央線Ｏ上の前記ヒートパイプ４により近接した位置ｘ２，ｘ３までの間の所定の位置ｘに配置される。すなわち、好ましくは、後述のように光源２から前記ヒートパイプ４の前記左右対称な凹部形状４ｉの各点までの距離Ｒができる限り同じとなるような位置ｘに、光源２が位置決めされるのが良い。

なお、この例では、図８により詳細に示すように、光源２は、光出射面２ａとは反対側の面２ｂが、前記ヒートパイプ４の前記左右対称な凹部形状４ｉの中央線Ｏと垂直となるように前記光源設置ブロック３に取り付けられている。

また、図３の照明装置１では、前記ヒートパイプ４の長さ方向の中央部（中点）Ｐに対して他方の側Ｆの例えば先端部には、ヒートパイプ４からの熱を外部に放熱するためのヒートシンク５が設けられている。ここで、ヒートシンク５は、図１に示した従来のヒートシンク１４０と同様に、ベース板と、放熱フィンとから構成されている。

このような構成の照明装置１では、ＬＥＤなどの光源２の点灯時に発生する熱は、光源設置ブロック３を介してヒートパイプ４の長さ方向の一方の側Ｅに吸収されてヒートパイプ４内の液体を気化し、吸熱によって気化したヒートパイプ４内の液体は、ヒートパイプ４の長さ方向の他方の側Ｆに至り、そこで放熱される。すなわち、より効果的にはヒートシンク５を介して外部に放出される。このようにして、ＬＥＤなどの光源２から生じた熱がＬＥＤなどの光源２の周辺に蓄積されることなく、ＬＥＤなどの光源２を低温域の適切な温度環境下で使用することが可能になる。

ところで、本発明の照明装置１では、図５に示したように、ヒートパイプ４の長さ方向とは垂直の断面の外形形状が一部に左右対称な凹部形状４ｉを備えた開放型形状のものとなっているので、図２に示したような従来のヒートパイプの断面形状に比べて、高い剛性を有し、ヒートパイプ４が銅などで形成される場合にも、変形しにくいものにすることができて、ヒートパイプ４を薄型化できる（ヒートパイプの薄型化が求められる用途にも使用できる）。また、補強部材なしでヒートパイプ４を使用できる。

また、本発明の照明装置１では、ＬＥＤなどの光源２は、上記ヒートパイプ４の左右対称な凹部形状４ｉの外形部分の側にあって、左右対称な凹部形状４ｉの中央線Ｏ上の前記凹部形状４ｉから所定の距離ｘを隔てた位置に、光源設置ブロック３を介して配置されているので、ＬＥＤなどの光源（小型発熱体）に対してより効率の良い熱輸送（放熱）を行うことができて、ＬＥＤなどの光源２をより一層低温域の適切な温度環境下で使用することが可能になる。

図９（ａ），（ｂ）は、本発明の照明装置１と従来の照明装置とのＬＥＤなどの光源からヒートパイプまでの熱の伝導経路を比較するための図である。図９（ｂ）を参照すると、従来の照明装置では、光源からヒートパイプの表面の各点までの距離Ｒは、中央から遠ざかるに従って大きくなり、従って、ヒートパイプの表面中央から遠ざかるに従って、光源からの熱の伝達効率が低下し、これにより、図１０（ｂ）に示すように、ヒートパイプの表面の各点における温度分布は、中央から遠ざかるに従って低下してしまう。これに対し、図９（ａ）を参照すると、本発明の照明装置１では、光源２からヒートパイプ４の左右対称な凹部形状４ｉの各点までの距離Ｒをほぼ同じにすることができ、光源２からヒートパイプ４の左右対称な凹部形状４ｉの各点までの距離Ｒがほぼ同じ場合には、光源２からヒートパイプ４の左右対称な凹部形状４ｉの各点まで、熱がほぼ均等に伝達され、これにより、図１０（ａ）に示すように、ヒートパイプ４の左右対称な凹部形状４ｉの各点における温度分布は、ほぼ一定のものとなり、ヒートパイプ４内の液体の温度が同じになりやすくなって、効率的な熱輸送を行うことが可能になる。このように、本発明の照明装置１では、従来の照明装置と比べて、ＬＥＤなどの光源に対してより効率の良い熱輸送（放熱）を行うことができて、ＬＥＤなどの光源をより一層低温域の適切な温度環境下で使用することができる。

なお、本発明において、ヒートパイプ４の左右対称な凹部形状４ｉとしては、図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に例示するように各種の形状をとることができる。

また、上述の例では、光源設置ブロック３に１つの光源２が設置される場合を示したが、光源設置ブロック３に複数の光源２−１，２−２，・・・，２−ｎ（ｎ≧２）を設置することも可能である。図１２は、光源設置ブロック３に複数の光源２−１，２−２，・・・，２−ｎ（ｎ≧２）が設置された照明装置１を示す図であり、光源設置ブロック３に複数の光源２−１，２−２，・・・，２−ｎ（ｎ≧２）を設置する場合には、該複数の光源２−１，２−２，・・・，２−ｎ（ｎ≧２）は、ヒートパイプ４の長さ方向に沿って配置されるのが好ましい。これにより、各光源２−１，２−２，・・・，２−ｎ（ｎ≧２）からヒートパイプ４までの距離を最短化することができ、各光源２−１，２−２，・・・，２−ｎ（ｎ≧２）からの熱を効率よく放熱できる。

図３，図１２の例において、ＬＥＤなどの光源２の光出射面の側にレンズなどの光学部材をさらに設けることもできる。図１３には、ＬＥＤなどの光源２の光出射面の側にレンズ２０を設けた例が示されている。

また、図１４は本発明の照明装置１の一適用例を示す図であり、図１３の例では、本発明の照明装置１の一方の側Ｅの部分をショーケース１０内に設置し、ショーケース１０内の所定の展示物（例えば宝石）１１を照明するのに用いている。この場合、本発明の照明装置１を用いることで、光源２を点灯しても、ショーケース１０内の温度が高くなるのを有効に防止できる。また、本発明の照明装置１は、ショーケース内の所定の展示物（例えば宝石）の照明の他にも、例えば一般照明用灯具や車両用照明灯具などにも適用可能である。

本発明は、ショーケース内の所定の展示物（例えば宝石）の照明などに利用可能である。

従来の照明装置を示す図である。 従来の灯火装置のヒートパイプの断面形状を示す図である。 本発明の照明装置の構成例を示す図である。 一般的なヒートパイプの構造を説明するための図である。 本発明のヒートパイプの断面形状を示す図である。 図４のＡ−Ａ線における断面図である。 光源のヒートパイプの左右対称な凹部形状に対する配置を説明するための図である。 光源の光源設置ブロックへの取り付け例を示す図である。 本発明の照明装置と従来の照明装置との光源からヒートパイプまでの熱の伝導経路を比較するための図である。 本発明の照明装置と従来の照明装置とのヒートパイプ表面の温度分布を比較するための図である。 ヒートパイプの左右対称な凹部形状の各種の例を示す図である。 光源設置ブロックに複数の光源が設置された照明装置を示す図である。 ＬＥＤなどの光源の光出射面の側にレンズを設けた例を示す図である。 本発明の照明装置の適用例を示す図である。

符号の説明

１ 照明装置
２ 光源
３ 光源設置ブロック
４ ヒートパイプ
５ ヒートシンク
１０ ショーケース
２０ レンズ

Claims (6)

1. 光源と、光源が設置される光源設置ブロックと、所定の長さを有し、内部に毛細管構造を備えて所定の液体が封入されているヒートパイプとを備えた照明装置であって、
   前記ヒートパイプは、該ヒートパイプの長さ方向とは垂直の断面の外形形状が一部に左右対称な凹部形状を備えた開放型形状のものとなっており、
   前記光源設置ブロックは、金属部材からなり、前記ヒートパイプの長さ方向の一方の側に前記ヒートパイプに接して設けられており、
   前記光源は、前記ヒートパイプの前記左右対称な凹部形状の外形部分の側にあって、前記左右対称な凹部形状の中央線上の前記凹部形状から所定の距離を隔てた位置に、前記光源設置ブロックを介して配置されていることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１記載の照明装置において、前記ヒートパイプの長さ方向の他方の側には、ヒートシンクが設けられていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１または請求項２記載の照明装置において、前記光源は、前記ヒートパイプの前記左右対称な凹部形状の中央線が前記光源と交わる点を中心として角度９０°の範囲が前記左右対称な凹部形状を覆う位置から、前記左右対称な凹部形状の中央線上の前記ヒートパイプにより近接した位置までの間の所定の位置に配置されることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置において、前記光源は、光出射面とは反対側の面が、前記ヒートパイプの前記左右対称な凹部形状の中央線と垂直となるように前記光源設置ブロックに取り付けられていることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置において、前記光源が複数設けられる場合に、該複数の光源は、前記ヒートパイプの長さ方向に沿って配置されるように前記光源設置ブロックに配置されることを特徴とする照明装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明装置において、前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする照明装置。

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