JP2011233635A - 放熱機構を備える照明装置、照明機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の照明装置1は、実装基板2と、実装基板2に実装される複数の発光素子3と、実装基板2上に設けられ、複数の発光素子3の周囲を囲む封止枠4と、封止枠4内部に充填され、発光素子3と接触しつつ発光素子3を封止する封止材5と、実装基板2に含まれ、複数の発光素子3の実装領域から周辺領域に、発光素子3の熱を拡散する熱拡散部7と、熱拡散部7からの熱を、所定方向に輸送する熱輸送部8と、熱輸送部8によって輸送された熱を外部に放出する放熱部9と、を備え、封止材5は、透明もしくは半透明であると共にその上面は、凹形状および凸形状の少なくとも一つを有し、封止材5は、発光素子3の発する光を拡散および集光の少なくとも一方を行なう。
【選択図】図1
Description
まず、図1、図2を用いて、実施の形態1における照明装置の全体概要を説明する。図1は、本発明の実施の形態1における照明装置の側面図である。図2は、本発明の実施の形態1における照明装置の正面図である。図1は、照明装置を側面から見た状態を示しており、封止枠や封止材の内部に存在する発光素子を可視状態にして示している。また、図2は、照明装置を上から見た状態を示しており、封止枠や封止材の内部に存在する発光素子を可視状態にして示している。
また、複数の発光素子3を実装する実装基板2は、熱拡散部7を含んでいる。熱拡散部7は、実装基板2そのものが熱拡散部7であってもよいし(実装基板2と一体で形成される)、実装基板2内部に熱拡散部7が設けられてもよい。熱拡散部7は、発光素子3の実装面から発せられる熱を、複数の発光素子3の実装されている実装領域から周辺領域に拡散する。
発光素子3の発光と照明装置1による光の照射について説明する。
また、照明装置1は、封止材5の上にレンズ板6を積層する構成を有してもよい。レンズ板6を有することで、封止材5とレンズ板6とが、より確実に複数の発光素子3からの光を集光したり拡散したりできるようになる。結果として、照明装置1は、複数の発光素子3による外部への照射をより確実に制御できる。
次に、照明装置1における発光素子3から発光面に伝わる熱の放出について、図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の実施の形態1における照明装置の一部の側面図である。
以上のように、実施の形態1における照明装置1は、熱拡散部7、熱輸送部8および放熱部9の組み合わせによって、複数の発光素子3の発する熱の内、実装面に生じさせる熱を、発光素子3から離隔した領域において放出できる。すなわち、実装面に生じる熱は、3次元的に発光素子3から離隔した領域で放出される。加えて、封止材5に熱伝導部材50が設けられる場合には、熱伝導部材50、封止枠4および放熱フィン40によって、複数の発光素子3の発する熱の内、発光面に生じさせる熱を、発光素子3から離隔した領域において放出できる。すなわち、発光面に生じる熱は、3次元的に発光素子3から離隔した領域で放出される。
まず、実装基板について説明する。
実装基板2は、複数の発光素子3を実装する。実装基板2は、ガラスエポキシ基板のように、汎用に電子部品や半導体集積回路を実装できる基板であって、電気信号のやり取りを行なえる配線層を備えているものであればよい。
次に、発光素子3について説明する。複数の発光素子3が実装基板2に実装されることで、照明装置1は、高い輝度で光を照射できる。複数の発光素子3のそれぞれに電力が供給されて発光し、複数の発光素子3のそれぞれが発光した光が集まって、高い輝度の光を、照明装置1は照射できる。
次に、封止枠4について説明する。
封止材5は、封止枠4で囲まれた領域を充填する。封止材5は、溶融された樹脂などで構成されており、溶融された樹脂が流し込まれて凝固することで、封止枠4内部に封止材5が形成される。
次に、熱伝導部材50について説明する。
次に、レンズ板6について説明する。レンズ板6は、必要に応じて封止材5の上層に積層される。あるいは、レンズ板6は、封止材5の表面形状を形成するために、照明装置1の製造時に使用される。レンズ板6は、封止材5の上層に積層される。レンズ板6は、封止枠4および封止材5と合わせて、複数の発光素子3からの光を集光させたり拡散させたりする。レンズ板6の形状および構造が、発光素子3からの光を制御する。
熱拡散部7は、実装基板2に含まれる。例えば、実装基板2そのものが熱拡散部7であってもよく(この場合には、熱拡散部7は、表面に発光素子3をはじめとする電子部品を実装できる構成を有する)、実装基板2の内部に熱拡散部7が収容されてもよく、実装基板2の底面に熱拡散部7が積層されても良い。
上部板71について説明する。上部板71は、平板形状を有しており、熱拡散部7の外形形状に合わせた形状を有している。上部板71は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高いあるいは防錆性(あるいは耐久性)の高い金属で形成されることが好ましい。
下部板72は、上部板71と対向する部材であり上部板71と同じ構造や形状を有する。このため、下部板72も上部板71と同様に平板形状を有し、熱拡散部7の外形形状に応じた形状を有する。また、上部板71と同様の素材や構造を有する。また、下部板72が上部板71と同様に冷媒の注入口を備えていても良い。
単数又は複数の中間板73は、上部板71と下部板72の間に積層される。中間板73は、上部板71および下部板72との間に積層されるので、上部板71と同様に平板形状を有し、上部板71と同様の素材で形成されることが適当である。また、積層されるので、上部板71および下部板72と同じサイズを有しているのが好適であるが、内部空間79を形成するように若干小さいサイズであっても良い。
放熱部9について説明する。
(1)照明装置300全体
(2)熱拡散部302表面
(3)台座303表面
(4)熱輸送部304
(5)裏面305
のそれぞれの位置で、最大値(MAX)、平均値(TYP)、最小値(MIN)の3つの温度を測定した。測定された結果は(表1)の通りである。
(1)照明装置300全体
(2)熱拡散部302表面
(3)台座303表面
(4)熱輸送部304
(5)放熱部306
のそれぞれの位置で、最大値(MAX)、平均値(TYP)、最小値(MIN)の3つの温度を測定した。測定された結果は(表2)の通りである。
2 実装基板
3 発光素子
4 封止枠
40 放熱フィン
5 封止材
50 熱伝導部材
6 レンズ板
7 熱拡散部
71 上部板
72 下部板
73 中間板
74 切り欠き部
75 蒸気拡散路
76 内部貫通孔
77 毛細管流路
78 凹部
79 内部空間
8 熱輸送部
9 放熱部
91 ヒートシンク
92 放熱板
93 冷却ファン
10 装着部
101、102 凹部
105 台座
110 集魚灯
111 筐体
112 電力供給部
200 海中
201 海面
202 船舶
Claims (15)
- 実装基板と、
前記実装基板に実装される複数の発光素子と、
前記実装基板上に設けられ、前記複数の発光素子の周囲を囲む封止枠と、
前記封止枠内部に充填され、前記発光素子と接触しつつ前記発光素子を封止する封止材と、
前記実装基板に含まれ、前記複数の発光素子の実装領域から周辺領域に、前記発光素子の熱を拡散する熱拡散部と、
前記熱拡散部からの熱を、所定方向に輸送する熱輸送部と、
前記熱輸送部によって輸送された熱を外部に放出する放熱部と、を備え、
前記封止材は、透明もしくは半透明であると共にその上面は、凹形状および凸形状の少なくとも一つを有し、
前記封止材は、前記発光素子の発する光を拡散および集光の少なくとも一方を行なう照明装置。 - 前記複数の発光素子は、ある平面に沿った実装平面において実装され、
前記熱拡散部は、前記実装平面の方向に沿って、前記発光素子の熱を拡散し、
前記熱輸送部は、前記実装平面に交差する方向に沿って、前記熱拡散部からの熱を輸送する、請求項1記載の照明装置。 - 前記封止材の上層に積層されるレンズ板を更に備え、
前記封止材および前記レンズ板は、透明もしくは半透明であって、
前記レンズ板が凸レンズである場合には、前記封止材および前記レンズ板の積層は、光を集光し、
前記レンズ板が凹レンズである場合には、前記封止材および前記レンズ板の積層は、光を拡散する請求項1又は2記載の照明装置。 - 前記封止材は、前記発光素子および前記封止材の少なくとも一部からの熱を前記封止枠に伝導する熱伝導部材を更に備える請求項1から3のいずれか記載の照明装置。
- 前記封止枠は、その表面および側面の少なくとも一部に、放熱フィンを更に備え、前記放熱フィンは、前記熱伝導部材から伝導される熱を、外部に放出する請求項1から4のいずれか記載の照明装置。
- 前記熱拡散部は、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部板との間に積層される単数または複数の中間板と、を備え、
前記上部板、前記下部板および前記中間板によって形成される内部空間に冷媒が封止可能であり、
前記中間板は、気化した冷媒を移動させる単数又は複数の蒸気拡散路と、凝縮した冷媒を移動させる単数又は複数の毛細管流路と、を形成する請求項1から5のいずれか記載の照明装置。 - 前記中間板は、前記蒸気拡散路を形成する切り欠き部と前記毛細管流路を形成する内部貫通孔を有し、
前記切り欠き部は、前記熱拡散部の略中央から放射状に形成される、請求項6記載の照明装置。 - 前記内部空間は、同一平面において、複数の前記蒸気拡散路のそれぞれが、複数の前記毛細管流路のそれぞれと隣接する、請求項6又は7に記載の照明装置。
- 前記熱輸送部は、前記熱拡散部の周辺において、前記熱拡散部と熱的に接触する請求項1から8のいずれか記載の照明装置。
- 前記熱輸送部は、冷媒を封止可能な内部空間を有し、
前記内部空間は、気化した冷媒を移動させる蒸気通路と、凝縮した冷媒を移動させる毛細管流路と、を備える請求項1から9のいずれか記載の照明装置。 - 前記熱拡散部を収容し、前記熱拡散部と前記熱輸送部とを熱的に接続する、装着部を更に備える請求項1から10のいずれか記載の照明装置。
- 前記装着部は、前記熱拡散部を収容するソケット、台座およびクリップの少なくとも一つを有する請求項11記載の照明装置。
- 前記放熱部は、ヒートシンク、冷却ファン、ペルチェ素子、放熱板および液冷ジャケットの少なくとも一つを有する請求項1から12のいずれか記載の照明装置。
- 請求項1から13のいずれか記載の照明装置と、
前記照明装置を格納する筐体と、
前記照明装置に電力を供給する電力供給部と、を備える照明機器。 - 前記照明機器は、集魚灯であって、
前記発光素子は、海面もしくは海中を照らし、前記放熱部は、海面もしくは海中と逆側に位置して、前記発光素子の熱を海面もしくは海中と逆側に放出する、請求項14記載の照明機器。
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