JP2015144045A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源から発生する熱を簡易な構成で迅速に放出することが可能となり、重量増加やコストアップを招くことなく光源の過熱を確実に防止することができる照明装置を提供する。
【解決手段】光源２０が実装された本体１１の裏面側には放熱体５０が設けられ、放熱体５０は、複数のヒートパイプ５１と、各ヒートパイプ５１が貫通した複数の放熱フィン５５とを組み合わせて成る。各ヒートパイプ５１は、一端側の受熱部５２が本体１１の裏面側に接続され、他端側の放熱部５３は本体１１の裏面側より離隔し、放熱部５３は受熱部５２よりも鉛直方向で高い位置に延びるように配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源が実装された本体と、該本体にて前記光源が実装された表面側とは反対側の裏面側に設けられた放熱体と、を備えた照明装置に関し、そのうち特に、屋外の競技場等に設置される投光器に適用されるものである。

従来より、照明装置の一種である投光器には、一般に光源として高輝度高効率の特長を有するメタルハライドランプやナトリウムランプ等の放電灯が使われていた。しかしながら、このような放電灯は電力消費量が多くランニングコストが嵩むだけでなく、点灯時に放電管内の圧力が高くなるという特性がある。そのため、経年劣化が進んだ寿命末期にはランプが破裂する可能性があり、安全面での不安もあった。

そこで、最近では、放電灯の代わりにＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とした投光器も提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このようにＬＥＤを光源として使用する場合、ＬＥＤは点灯駆動時に多量の熱を発生するため、ＬＥＤが過熱状態になることを防止する放熱の工夫が必要となる。ところが、特許文献１では、放熱に関する構成は一切示唆されていなかった。よって、ＬＥＤ本来の耐久性や長寿命が損なわれる虞があった。

また、投光器ではないが、ＬＥＤを光源とした照明装置において、ＬＥＤから発生した熱を吸収して放出する放熱ユニットを備えたものが既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。ここでの放熱ユニットは、複数のヒートパイプと、各ヒートパイプが貫通する状態で接続された複数の放熱フィンとから成り、既に知られている従来の放熱ユニットとほぼ同様な構成のものであった（例えば、特許文献３，４参照）。

一般にヒートパイプは、その内部に作動液（例えば、純水やハイドロフルオロカーボン等）が減圧封入されており、一端側で加熱された作動液は蒸発して気化し、他端側まで移動して冷却されると凝縮して液化し、重力あるいは毛細管現象により再び一端側に戻る。このように作動液が蒸発ないし凝縮を繰り返して移動することにより、熱を輸送することができる。よって、ヒートパイプの内壁には、他端側で凝縮した作動液を一端側まで毛細管現象により戻す構造として、細かい溝（グルーブ）を切ったり、焼結金属体が設けられている。

特開平１０−２０８５０２号公報 特開２０１３−０７７５７５号公報 特開２０１１−１６５７０３号公報 特開平７−１７６６６０号公報

前述した従来の放熱ユニットでは、ヒートパイプの毛細管構造として、細かい溝を切ったグルーブタイプは、焼結金属体を設けた焼結タイプに比べて安価であり、長さの選択肢も多く、製造コストを低減できるが、その反面、焼結タイプよりも熱輸送性能（すなわち放熱効率）が劣るものであった。何れの種類のヒートパイプを採用するにせよ、最近の投光器におけるＬＥＤ採用に伴う大容量化の要望に対応するには、ヒートパイプによる放熱効率を高める必要がある。

しかしながら、グルーブタイプでは、投光器の設置状況に応じて、投光器への取り付け箇所より下方に延びるようなことがあると、なおさら十分な放熱効率を発揮し得ない。そのため、投光器の大容量化の要望に対応するには、グルーブタイプではなく焼結タイプを採用するしかなかった。この焼結タイプは、グルーブタイプと比べると、長さが長いものを入手することが困難であり、また原価が高く徒にコストアップを招くという問題がある。

このような事情に鑑みて、なるべく少ない本数の焼結タイプを利用することが考えられるが、やはり投光器の大容量化に対応するには、ヒートパイプを少なくする代わりに、放熱フィンを大きくしたり、その数を増やさなければならない。従って、放熱フィンの分のコストアップを招くと共に、容認ならない重量増加も招いてしまうという新たな問題が生じてしまう。

その他、前述したような特許文献１に記載のＬＥＤを光源とする投光器、あるいは特許文献２に記載の照明装置でも、発光モジュールが実装されたプリント配線基板を、前面側が開口したハウジングの内部に収納する構造であり、このハウジングの前面側に発光モジュールからの光を前方へ照射する透光カバーを配設していた。よって、投光器の大容量化に伴いハウジングが大きくなると、徒に重量増加を招くと共に、組み立て作業や据え付け作業も面倒になる。また、特許文献２に記載のファンにより強制通気するものでは、なおさら重量増加やコストアップを招くという問題があった。

本発明は、以上のような従来の技術の有する問題点に着目してなされたものであり、グルーブタイプのヒートパイプでも十分な放熱効率を発揮させることを可能とし、重量増加やコストアップを招くことなく光源の過熱を確実に防止して、光源の適正な明るさや寿命を維持することができ、また、大容量化に伴う重量の増加を抑えることができ、組み立て作業や据え付け作業を簡易に行うことが可能となる照明装置を提供することを目的としている。

前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］光源（２０）が実装された本体（１１）と、該本体（１１）にて前記光源（２０）が実装された表面側とは反対側の裏面側に設けられた放熱体（５０）と、を備えた照明装置（１０）において、
前記放熱体（５０）は、前記本体（１１）が前記光源（２０）より受熱した熱を吸収するヒートパイプ（５１）を少なくとも有し、
前記ヒートパイプ（５１）は、一端側の受熱部（５２）が前記本体（１１）の裏面側に接続され、他端側の放熱部（５３）は前記本体（１１）の裏面側より離隔する状態に延出し、前記本体（１１）の通常の設置状況にて、前記放熱部（５３）が前記受熱部（５２）よりも鉛直方向で高い位置に延びるように配設されたことを特徴とする照明装置（１０）。

［２］前記ヒートパイプ（５１）は、その内壁に細い溝を切った毛細管構造を含むものであることを特徴とする前述の［１］に記載の照明装置（１０）。

［３］前記ヒートパイプ（５１）は、略Ｕ字形に形成され、一端側の直線部分である前記受熱部（５２）と、他端側の直線部分である前記放熱部（５３）と、前記受熱部（５２）と前記放熱部（５３）との間を結ぶ湾曲した中間部（５４）とが一体に連なって成り、
前記ヒートパイプ（５１）は、前記本体（１１）の通常の設置状況にて、前記受熱部（５２）は水平方向に延びる状態で前記本体（１１）の裏面側に接続され、該受熱部（５２）の基端より前記中間部（５４）は、水平面に対して上向きの角度で傾斜するように配され、前記放熱部（５３）は、その基端から先端にかけて前記受熱部（５２）よりも鉛直方向で高い位置にて前記受熱部（５２）と平行に延びるように配設されたことを特徴とする前述の［１］または［２］に記載の照明装置（１０）。

［４］前記放熱体（５０）は、複数の前記ヒートパイプ（５１）と、各ヒートパイプ（５１）が貫通する状態で接続されて熱を放出する複数の放熱フィン（５５）と、を組み合わせて成り、
前記各放熱フィン（５５）は、互いに平行に対向して並ぶ状態に配され、前記各ヒートパイプ（５１）の放熱部（５３）がそれぞれに貫通して固定されたことを特徴とする前述の［１］，［２］または［３］に記載の照明装置（１０）。

［５］前記各ヒートパイプ（５１）の放熱部（５３）は、それぞれ各放熱フィン（５５）に対して、前記本体（１１）の裏面側からの距離が互い違いに異なる位置で千鳥配列状に貫通して固定されたことを特徴とする前述の［４］に記載の照明装置（１０）。

［６］前記放熱体（５０）は、前記各ヒートパイプ（５１）と前記各放熱フィン（５５）とが予め互いに固定されたブロック状のユニットを成しており、前記本体（１１）の裏面側には複数のユニットを設けたことを特徴とする前述の［４］または［５］に記載の照明装置（１０）。

次に、前述した解決手段に基づく作用を説明する。
前記［１］に記載の照明装置（１０）によれば、光源（２０）より発生した熱は放熱体（５０）に伝わり放出されるため、光源（２０）が過度に発熱することを防止することができる。すなわち、光源（２０）から発生した熱は本体（１１）の裏面側まで伝わり、放熱体（５０）のヒートパイプ（５１）の一端側である受熱部（５２）に達する。

ヒートパイプ（５１）内には、作動液（例えば、純水やハイドロフルオロカーボン等）が減圧封入されており、一端側の受熱部（５２）で加熱された作動液は蒸発して気化し、他端側まで移動して放熱部（５３）に至る。放熱部（５３）で作動液は冷却され凝縮して液化し、重力あるいは毛細管現象により再び受熱部（５２）に戻るが、このように作動液が蒸発ないし凝縮を繰り返して移動することにより、本体（１１）の熱は外部に放熱される。

ここでヒートパイプ（５１）の放熱効率は、前述したグルーブタイプでも焼結タイプでも、凝縮した作動液が放熱部（５３）から受熱部（５２）へ戻る流量が重要となり、この流量は毛細管力により制限され、毛細管力が限界を超えると熱輸送が停止してしまう。焼結タイプの場合は、毛細管力が比較的高いので余り問題とはならないが、本発明では、本体（１１）の通常の設置状況にて、ヒートパイプ（５１）の放熱部（５３）を受熱部（５２）よりも鉛直方向で高い位置に延びるように配設したことにより、毛細管力だけに頼ることなく重力により積極的に作動液が受熱部（５２）へ戻る還流を促すことができる。

従って、照明装置（１０）の大容量化に伴う発熱量増加に対応するため、高価で設計上の自由度も乏しい焼結タイプを採用することなく、グルーブタイプを用いても、十分に熱輸送限界を向上させることができる。これにより、前記［２］に記載したように、ヒートパイプ（５１）が、その内壁に細い溝を切った毛細管構造を含むグルーブタイプであっても、十分な放熱効率を発揮させることを可能とし、重量増加やコストアップを招くことなく光源（２０）の過熱を確実に防止して、光源（２０）の適正な明るさや寿命を維持することができる。

また、光源（２０）や放熱体（５０）が設けられている本体（１１）を、本照明装置（１０）全体のフレーム構造とすることにより、別途ハウジングを用意する必要はなくなり、他にレンズやカバー等の部品も本体（１１）に直接取り付けることが可能となる。これにより、照明装置（１０）全体の大容量化に伴う重量の増加を抑えることができ、組み立て作業や据え付け作業を簡易に行うことが可能となる。

前記［３］に記載の照明装置（１０）によれば、ヒートパイプ（５１）は、略Ｕ字形に形成され、一端側の直線部分である受熱部（５２）と、他端側の直線部分である放熱部（５３）と、前記受熱部（５２）と前記放熱部（５３）との間を結ぶ湾曲した中間部（５４）とが一体に連なって成る。そして、本体（１１）の通常の設置状況にて、前記受熱部（５２）は水平方向に延びる状態で本体（１１）の裏面側に接続し、該受熱部（５２）の基端より中間部（５４）を、水平面に対して上向きの角度で傾斜するように配し、前記放熱部（５３）は、その基端から先端にかけて前記受熱部（５２）よりも鉛直方向で高い位置にて前記受熱部（５２）と平行に延びるように配設する。

このような構成ないし配置であれば、放熱部（５３）での作動液の移動は毛細管力に頼ることになるが、放熱部（５３）の基端より受熱部（５２）の基端にかけては、中間部（５４）の傾斜による重力によって作動液をスムーズに移動させることが可能となる。よって、グルーブタイプのヒートパイプ（５１）であっても、十分な放熱効率を担保することが可能となる。

前記［４］に記載の照明装置（１０）によれば、放熱体（５０）は、複数のヒートパイプ（５１）のみならず、複数の放熱フィン（５５）も組み合わせて成り、各放熱フィン（５５）は、互いに平行に対向して並ぶ状態に配され、各ヒートパイプ（５１）の放熱部（５３）がそれぞれに貫通して固定される。これにより、各ヒートパイプ（５１）の放熱部（５３）にて、作動液の熱は各放熱フィン（５５）に伝達され、各放熱フィン（５５）の表面積の分だけ空気との接触面積も拡がり、放熱効率をさら高めることができる。

前記［５］に記載の照明装置（１０）によれば、各ヒートパイプ（５１）の放熱部（５３）は、それぞれ各放熱フィン（５５）に対して、前記本体（１１）の裏面側からの距離が互い違いに異なる位置で千鳥配列状に貫通して固定される。これにより、隣接し合う各ヒートパイプ（５１）間の距離が大きくなり、互いに温め合うように干渉することを極力避けることができ、よりいっそう放熱効率を高めることができる。

前記［６］に記載の照明装置（１０）によれば、放熱体（５０）は、各ヒートパイプ（５１）と各放熱フィン（５５）とが予め互いに固定されたブロック状のユニットを成す。そして、複数のユニットを、本体（１１）の裏面側に設けることにより、本体（１１）の裏面側の全域に分散するように複数のユニットを適宜配置することができ、局所的に放熱されない箇所が生じたり、放熱箇所が偏ることを防止することができる。

本発明に係る照明装置によれば、焼結タイプではなくグルーブタイプのヒートパイプでも十分な放熱効率を発揮させることを可能とし、重量増加やコストアップを招くことなく光源の過熱を確実に防止して、光源の適正な明るさや寿命を維持することができる。
また、照明装置全体の大容量化に伴う重量の増加を抑えることができ、組み立て作業や据え付け作業を簡易に行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に係る照明装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置を示す背面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置を示す平面図である。 図２のVI−VI線断面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の本体の表面側を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の放熱体を配置した本体の裏面側を示す斜視図である。 図８の部分拡大図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の放熱体を配置した本体を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の放熱体を配置した本体を示す背面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の放熱体を配置した本体を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のヒートパイプを配置した本体の裏面側を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のヒートパイプを配置した本体を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のヒートパイプを配置した本体を示す背面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のヒートパイプを配置した本体を示す平面図である。

以下、図面に基づき本発明を代表する一実施の形態を説明する。
図１〜図１６は、本発明の一実施の形態を示している。
図１は、照明装置１０を示す斜視図、図２は、照明装置１０を示す正面図である。図３は、照明装置１０を示す側面図、図４は、照明装置１０を示す背面図である。図５は、照明装置１０を示す平面図である。図６は、図２のVI−VI線断面図である。図７は、照明装置１０の本体１１の表面側を示す正面図である。

図１〜図７に示すように、照明装置１０は、光源であるＬＥＤ（発光ダイオード）２０が実装された本体１１と、該本体１１に対向して配設されたレンズ３０と、該レンズ３０からの照射光を透過させるグローブ４０のほか、前記本体１１に設けられた放熱体５０（図５参照）を有する。以下、照明装置１０を屋外の競技場等に設置する投光器に適用した例について説明する。

先ず、本体１１は、照明装置１０のフレーム構造を兼ねるものであり、全体として略８角形の板状に形成され、主としてアルミニウム合金等の金属により相当の強度に構成されている。図７に示すように、本体１１の表面側には、ＬＥＤ２０を実装するプリント配線基板１２が配設されている。プリント配線基板１２には、図示省略したが回路配線端子が形成されており、この回路配線端子上に複数のＬＥＤ２０が実装される。なお、プリント配線基板１２は、一体成形品とする必要はなく、本実施の形態では、本体１１の中心より放射状に８等分されたものを組み合わせている。

ここでＬＥＤ２０は、発光素子を略砲弾型のモールドに埋め込んだＬＥＤランプに限らず、リード線上に実装された発光素子のみからなるＬＥＤチップでも良い。ＬＥＤ２０の発光色は、適宜選択し得る設計事項である。また、複数のＬＥＤ２０は、例えば本体１１の中心から外側へ向かって同心８角形状に順次並ぶように配置される。なお、図５〜図７においてＬＥＤ２０の個々の形状は省略し、全体として符号２０を付して表している。

また、本体１１の中心には丸孔１３が穿設されている。この丸孔１３は、前記プリント配線基板１２のＬＥＤ２０に接続された信号線（図示せず）を、本体１１の表面側から裏面側に導くように通すものである。図５に示すように、本体１１の裏面側には、その中央に端子台ユニット１４が配設されており、前記丸孔１３を通した信号線のもう一端は端子台ユニット１４に接続されている。

端子台ユニット１４は、専用ケースで密閉された構造であり、支柱部材１４ａを介して本体１１の裏面より離隔した状態に取り付けられている。この端子台ユニット１４の周囲を囲むように、本体１１の裏面側には複数の放熱体５０が設けられている。放熱体５０について詳しくは後述する。端子台ユニット１４は、各ＬＥＤ２０に電源を供給するものであり、外部へ延ばす図示省略した電源線も接続されている。なお、端子台ユニット１４には、各ＬＥＤ２０の点灯駆動を制御するための制御ユニットを含ませるように構成しても良い。

図６において、レンズ３０は、各ＬＥＤ２０からの照射光を前方に向けるものであり、各ＬＥＤ２０の直ぐ前方を覆う状態に配設されている。レンズ３０は、具体的には例えば、薄板状で無色透明なベース板上に、個々のＬＥＤ２０に対応する凸レンズ部３１を一体成形したものである。ここで凸レンズ部３１が、個々のＬＥＤ２０に対応して、それぞれの照射光を光軸方向に収束させて前方へ指向させる。

レンズ３０は、一体成形品とする必要はなく、例えばプリント配線基板１２の場合と同様に、本体１１の中心より放射状に８等分されたものを組み合わせると良い。ここでレンズ３０の中心にも、前記本体１１の丸孔１３に合致させて、該丸孔１３を外部より視認可能とする開口部を設けると良い。なお、レンズ３０も、前記本体１１の表面側に配設されている。

グローブ４０は、前記レンズ３０からの照射光を前方へ透過させるものであり、前記本体１１の周縁に合致する８角形で底浅のケース状に形成されている。グローブ４０は、前記ＬＥＤ２０やレンズ３０を取り囲んで収納するように、前記本体１１の前面側に取り付けられる。ここでの取り付けは、グローブ４０の外周縁に沿ったフランジが前記本体１１の周縁にネジ等で固定されるが、グローブ４０内にて防水性が担保されるように、取り付け箇所にはパッキン等を介在させると良い。

グローブ４０の材質は、具体的には例えばポリカーボネート等の透明な合成樹脂が適するが、無色透明に限らずＬＥＤの発光色に合わせて着色しても良い。また、グローブ４０は、単に照射光を透過させるだけでなく、光を拡散させる機能を付加しても良い。さらに、本実施の形態では、前記レンズ３０を本体１１の側に取り付けたが、前記レンズ３０をグローブ４０側に取り付けるようにしても良く、あるいは、グローブ４０自体にレンズの機能を付加しても良い。

次に、本発明の根幹を成す放熱体５０について説明する。図８は、放熱体５０を配置した本体１１の裏面側を示す斜視図、図９は、図８の部分拡大図である。図１０は、放熱体５０を配置した本体１１の側面図、図１１は、放熱体５０を配置した本体１１の背面図、図１２は、放熱体５０を配置した本体１１の平面図である。

また、図１３は、ヒートパイプ５１を配置した本体１１の裏面側を示す斜視図、図１４は、ヒートパイプ５１を配置した本体１１の裏面側を示す側面図である。図１５は、ヒートパイプ５１を配置した本体１１の裏面側を示す背面図、図１６は、ヒートパイプ５１を配置した本体１１を示す平面図である。

図８〜図１２に示すように、放熱体５０は、前記本体１１がＬＥＤ２０より受熱した熱を吸収する複数のヒートパイプ５１と、各ヒートパイプ５１が貫通する状態で接続されて熱を放出する複数の放熱フィン５５と、を組み合わせて成る。本実施の形態では、放熱体５０は、ヒートパイプ５１や放熱フィン５５の多少の構成の相違により、厳密に言えば２種類の放熱体５０Ａ，５０Ｂのユニットを含む。

図８、図５に示すように、全長の大きい方の放熱体５０Ａは、一対が本体１１の中心側にて、該中心の左右に対向するように配されている。一方、全長の小さい方の放熱体５０Ｂは、一対が前記各放熱体５０Ａの外側で平行に並ぶように配されている。このように、放熱体５０の各ユニットは、前記本体１１の裏面側にて、端子台ユニット１４を取り囲むように合計４つが配設されている。以下、放熱体５０とは、個々のユニットを指すほか、各ユニットをまとめて総称する場合もある。

ヒートパイプ５１は、熱伝導率の高い銅やアルミニウム等の金属より加工した専用の管材の内部に、減圧状態で作動液（例えば、純水やハイドロフルオロカーボン等）を密閉封入したものであり、全体的に略Ｕ字形に折り曲げられている。本実施の形態では、大きい方の放熱体５０Ａを構成するヒートパイプ５１は、長さの異なる大小２種類のヒートパイプ５１Ａ，５１Ｂから構成されている。小さい方の放熱体５０Ｂを構成するヒートパイプ５１も同様に、長さの異なる大小２種類のヒートパイプ５１Ａ，５１Ｂから構成されている。以下、２種類のヒートパイプ５１Ａ，５１Ｂも総称する場合は、単にヒートパイプ５１と表記する。

何れのヒートパイプ５１も、図９において略Ｕ字形のうち、一端側の直線部分である受熱部５２と、他端側の直線部分である放熱部５３、それに受熱部５２と放熱部５３との間を結ぶ湾曲した中間部５４とが一体に連なって成る。このようなヒートパイプ５１は、受熱部５２の温度上昇によって蒸発した作動液が放熱部５３に移動し、放熱部５３で放熱した後に作動液は凝縮して再び液化することで、本体１１の熱を外部に放熱する。ヒートパイプ５１の内壁には、放熱部５３で凝縮した作動液を受熱部５２まで毛細管現象により還流させる毛細管構造として、細かい溝（グルーブ）が切られている。すなわち、本実施の形態におけるヒートパイプ５１は、高価な焼結タイプではなく、比較的安価なグルーブタイプを採用している。

図１３〜図１６に示すように、ヒートパイプ５１は互いに等間隔で平行に並ぶように配置され、特に、大きい方の放熱体５０Ａおよび小さい方の放熱体５０Ｂでは、それぞれ短いヒートパイプ５１Ａと長いヒートパイプ５１Ｂとが交互に並ぶように配置されている。これらヒートパイプ５１には、後述する放熱フィン５５が予め組み合わされて固定されている。すなわち、放熱体５０は、ブロック状のユニットとして構成されている。

ここで各ヒートパイプ５１の受熱部５２は、それぞれ水平方向に延びる状態で同一の平面上に並ぶように配置されており、各受熱部５２は、前記本体１１の裏面側に対して、ネジ止め、カシメ、あるいは溶接等によって一体に接続されている。なお、本体１１の裏面側に、各ヒートパイプ５１の受熱部５２を部分的に埋め込む溝を設けておけば、放熱体５０の取り付け時における位置決めが容易であると共に、本体１１に対する受熱部５２の接触面積を増やすことができる。

また、前記受熱部５２の基端より延びる中間部５４は、側面視で水平面に対して上向きの角度で傾斜するように配されている（図６、図１０、図１４参照）。これにより、各ヒートパイプ５１の放熱部５３は、それぞれ中間部５４を介して前記本体１１の裏面側より離隔する状態に延出しており、特に放熱部５３は、その基端から先端にかけて前記受熱部５２よりも鉛直方向の高い位置で前記受熱部５２と平行に延びるように配設されている。そして、各放熱部５３は、次述する放熱フィン５５を貫通するように固定されている。

さらに、大きい方の放熱体５０Ａおよび小さい方の放熱体５０Ｂでは、図１０に示すように、各放熱部５３の高さ位置が、短いヒートパイプ５１Ａでは、その中間部５４が短い分だけ、本体１１の裏面側からの距離が短く低い位置となり、長いヒートパイプ５１Ｂでは、その中間部５４が長い分だけ、本体１１の裏面側からの距離が長く高い位置となる。従って、各ヒートパイプ５１の放熱部５３は、それぞれ各放熱フィン５５に対して、本体１１の裏面側からの距離が互い違いに異なる位置で千鳥配列状に貫通して固定されている。

放熱フィン５５は、熱伝導率の高い銅やアルミニウム等の金属製の薄板材であり、各ユニット毎に異なる大きさの形状に形成されている。何れの放熱フィン５５も、互いに平行に対向して並ぶ状態に配され、前記各ヒートパイプ５１の放熱部５３がそれぞれに貫通して固定されている。図８に示すように、大きい方の放熱体５０Ａでは、長手方向に延びる最も大きな形状の放熱フィン５５Ａ１が最も多く、これらの並びの一側面側にて、一端側には、放熱フィン５５Ａ１の略半分の形状の放熱フィン５５Ａ２が２枚並んで配され、もう一端側には、放熱フィン５５Ａ２よりもさらに小さな形状の放熱フィン５５Ａ３が同じく２枚並んで配されている。

また、小さい方の放熱体５０Ｂでは、同一の大きさの形状の放熱フィン５５Ｂが互いに平行に対向して並ぶ状態に配されている。以下、それぞれの放熱フィン５５Ａ１，５５Ａ２，５５Ａ３，５５Ｂを総称する場合は、単に放熱フィン５５と表記する。なお、何れの放熱体５０においても、各放熱フィン５５は周縁を基準面に対して揃う状態に並べているが、例えば、各放熱フィン５５の周縁のうち、同一方向を向く少なくとも一端縁同士を、それぞれ基準面に対して互い違いに並ぶ凹凸状に固定しても良い。

さらに、図５に示すように、本体１１の裏面側における両端部には、それぞれ後方に立ち上がるアーム取付部７０が突設されており、各アーム取付部７０間には、照明装置１０を天井等の据え付け箇所に取り付けるためのアーム７１および台座７２が設けられている。アーム７１の上端側で、アーム取付部７０に枢支するヒンジ部７３には、角度調整可能に支持して照射角度を調整できるアジャスタ機構が設けられている。台座７２は、アーム７１の両端を一体に繋げる部位であり、アーム７１と台座７２は１つの金属片を折り曲げて形成されている。この台座７２は、据え付け箇所にボルト等で固定する部位である。

次に、本実施の形態に係る照明装置１０の作用について説明する。
本照明装置１０は、例えば屋外の競技場の天井等における据え付け箇所に設置されて使用される。台座７２を据え付け箇所に固定した後、グローブ４０の向きは、アーム７１のヒンジ部７３を中心として角度調整が可能であり、照明装置１０を任意の照射角度に支持することができる。照明装置１０の光源にＬＥＤ２０を用いたことにより、ＬＥＤの特性として、低消費電力、長寿命であり交換等の手間や電力費を安価に抑えることができる。

図６において、ＬＥＤ２０からの照射光は、レンズ３０を通って前方へ向けられ、グローブ４０をそのまま透過して前方へ照射される。ここでグローブ４０は、本体１１の表面側を密閉するように取り付けられており、その内部に水や埃等の異物が浸入することを防ぐことができる。ＬＥＤ２０の点灯中に発生した熱は、ＬＥＤ２０が実装されているプリント配線基板１２が配設された本体１１の表面側より裏面側に伝わり、裏面側にある放熱体５０のヒートパイプ５１の一端側である受熱部５２に伝達される。

ヒートパイプ５１内には作動液が減圧封入されており、一端側の受熱部５２で加熱された作動液は蒸発して気化し、ヒートパイプ５１内を移動して他端側である放熱部５３に至る。放熱部５３にて作動液の熱は放熱フィン５５に伝達され、冷却された作動液は凝縮して液化し、重力あるいは毛細管現により再び受熱部５２に戻る。このように、作動液の蒸発ないし凝縮の繰り返しに伴う潜熱移動により、本体１１の熱は外部に放熱される。

このようなヒートパイプ５１の放熱効率は、放熱部５３で凝縮した作動液が受熱部５２へ戻る流量が重要となり、特に前述したグルーブタイプの場合は、内壁に設けられた細かい溝（グルーブ）の毛細管力により制限される。しかしながら、本照明装置１０では、本体１１の通常の設置状況にて、ヒートパイプ５１の放熱部５３を受熱部５２よりも鉛直方向で高い位置に延びるように配設したことにより（図６、図１０、図１４参照）、毛細管力だけに頼ることなく重力により積極的に作動液が受熱部５２へ戻る還流を促すことができる。

従って、照明装置１０の大容量化に伴う発熱量増加に対応するため、高価で設計上の自由度も乏しい焼結タイプを採用することなく、グルーブタイプを用いても、十分に熱輸送限界を向上させることができる。これにより、放熱体５０のコストを抑えつつも十分な放熱効率を発揮させることを可能とし、重量増加やコストアップを招くことなく光源２０の過熱を確実に防止して、光源２０の適正な明るさや寿命を維持することができる。なお、通常の設置状況とは、本実施の形態では、照明装置１０の照射方向が水平となる本体１１の角度であるが、放熱部５３が受熱部５２よりも鉛直方向で高い位置となる範囲で、かかる角度は調整し得る。

しかも、小さい方の放熱体５０Ｂにおいては、図１０に示すように、各ヒートパイプ５１の放熱部５３が、それぞれ各放熱フィン５５に対して、本体１１の裏面側からの距離が互い違いに異なる位置で千鳥配列状に貫通して固定されている。これにより、隣接し合う各ヒートパイプ５１間の距離が大きくなり、互いに温め合うように干渉することを極力避けることができ、よりいっそう放熱効率を高めることができる。

また、放熱体５０の複数のユニットは、本体１１の裏面側の全域に分散するように配置されており、局所的に放熱されない箇所が生じたり、放熱箇所が偏ることを防止することができる。さらに、各放熱フィン５５の周縁のうち、同一方向を向く長辺あるいは短辺の端縁同士を、それぞれ基準面に対して互い違いに並ぶ凹凸状に固定すれば、各放熱フィン５５は、それぞれ全面積に亘って互いに温め合うように干渉することはなく、少なくとも前記凹凸状に並ぶ一端縁では、１つの放熱フィン５５を間にして対向し合う放熱フィン５５間に大きな幅の空間が確保され、放熱効率を高めることができる。

また、光源２０や放熱体５０が設けられている本体１１は、本照明装置１０において全体的な構造を支えるフレーム構造となっている。これにより、ＬＥＤ２０等を収納するためのハウジングを別途用意する必要はなくなり、レンズ３０やグローブ４０等の部品も本体１１に直接取り付けることが可能となる。従って、照明装置１０全体の大容量化に伴う重量の増加を抑えることができ、組み立て作業や据え付け作業を簡易に行うことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、照明装置１０として投光器を例に説明したが、他の様々な照明装置に適用しても良い。また、照明装置１０の正面視における形状は略８角形であるが、他に例えば６角形、円形、あるいは正方形等と、他の形状や大きさに構成しても良い。

また、小さい方の放熱体５０Ｂでは、長さの異なる大小２種類のヒートパイプ５１Ａ，５１Ｂを用意して、これらを互い違いに異なる位置で千鳥配列状に配置したが、各ヒートパイプ５１のうちの一部だけを千鳥配列状に配置してもよく、また、大きい方の放熱体５０Ａでも、その各ヒートパイプ５１のうちの一部または全部を互い違いに異なる位置で千鳥配列状に配置しても良い。

本発明に係る照明装置は、屋外の競技場のほか、建物外観のライトアップや看板照明を始め駐車場、展示場、工場の作業用スポット等と幅広い用途に利用することができる。

１０…照明装置
１１…本体
１２…プリント配線基板
１３…丸孔
１４…端子台ユニット
１４ａ…支柱部材
２０…ＬＥＤ
３０…レンズ
３１…凸レンズ部
４０…グローブ
５０…放熱体
５０Ａ…放熱体
５０Ｂ…放熱体
５１…ヒートパイプ
５１Ａ…ヒートパイプ
５１Ｂ…ヒートパイプ
５２…受熱部
５３…放熱部
５４…中間部
５５…放熱フィン
５５Ａ１…放熱フィン
５５Ａ２…放熱フィン
５５Ａ３…放熱フィン
５５Ｂ…放熱フィン
７０…アーム取付部
７１…アーム
７２…台座
７３…ヒンジ部

Claims (6)

1. 光源が実装された本体と、該本体にて前記光源が実装された表面側とは反対側の裏面側に設けられた放熱体と、を備えた照明装置において、
   前記放熱体は、前記本体が前記光源より受熱した熱を吸収するヒートパイプを少なくとも有し、
   前記ヒートパイプは、一端側の受熱部が前記本体の裏面側に接続され、他端側の放熱部は前記本体の裏面側より離隔する状態に延出し、前記本体の通常の設置状況にて、前記放熱部が前記受熱部よりも鉛直方向で高い位置に延びるように配設されたことを特徴とする照明装置。
2. 前記ヒートパイプは、その内壁に細い溝を切った毛細管構造を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記ヒートパイプは、略Ｕ字形に形成され、一端側の直線部分である前記受熱部と、他端側の直線部分である前記放熱部と、前記受熱部と前記放熱部との間を結ぶ湾曲した中間部とが一体に連なって成り、
   前記ヒートパイプは、前記本体の通常の設置状況にて、前記受熱部は水平方向に延びる状態で前記本体の裏面側に接続され、該受熱部の基端より前記中間部は、水平面に対して上向きの角度で傾斜するように配され、前記放熱部は、その基端から先端にかけて前記受熱部よりも鉛直方向で高い位置にて前記受熱部と平行に延びるように配設されたことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記放熱体は、複数の前記ヒートパイプと、各ヒートパイプが貫通する状態で接続されて熱を放出する複数の放熱フィンと、を組み合わせて成り、
   前記各放熱フィンは、互いに平行に対向して並ぶ状態に配され、前記各ヒートパイプの放熱部がそれぞれに貫通して固定されたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の照明装置。
5. 前記各ヒートパイプの放熱部は、それぞれ各放熱フィンに対して、前記本体の裏面側からの距離が互い違いに異なる位置で千鳥配列状に貫通して固定されたことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記放熱体は、前記各ヒートパイプと前記各放熱フィンとが予め互いに固定されたブロック状のユニットを成しており、前記本体の裏面側には複数のユニットを設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の照明装置。

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