JP2017098113A - 照明器具 - Google Patents

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Tsuyoshi Todo
毅 東藤
友香 門馬
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Abstract

【課題】氷柱形成の抑制効果を高めた照明器具を提供すること。【解決手段】LED51を備える光源ユニット50と、光源ユニット50を収める器具本体10と、前記光源ユニット50に接続され、当該光源ユニット50の熱を輸送するヒートパイプ61と、を備えた照明器具1において、前記ヒートパイプ61は、前記器具本体10から水が垂れ落ちる水垂れ部に、前記器具本体10の外側面10E、10E、10F、10Gよりも外側の位置にパイプ表面61Sを露出させた状態で配置されている構成とした。【選択図】図4

Description

本発明は、屋外で用いられる照明器具に関する。
道路の路肩等に立設した支柱や、建物の外壁面に支持されて用いられる屋外用の照明器具においては、照明器具から水が垂れ落ちる水垂れ部に氷柱が発生することがある。そこで、従来、ヒータやヒートパイプを水垂れ部の内側に配置し、内側から水垂れ部を温め、氷柱の形成を抑制する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−150807号公報
しかしながら、特許文献1の技術では、氷柱形成を十分には抑制できなかった。
そこで本発明は、氷柱形成を更に抑制できる照明器具を提供することを目的とする。
本発明は、発光素子を備える光源部と、光源部を収める器具本体と、前記光源部に熱的に接続され、当該光源部の熱を輸送するヒートパイプと、を備えた照明器具において、前記ヒートパイプは、前記器具本体から水が垂れ落ちる水垂れ部に、前記器具本体の外側面よりも外側の位置にパイプ表面を露出させた状態で配置されていることを特徴とする。
本発明は、上記照明器具において、前記ヒートパイプと前記器具本体の外側面との間には隙間が設けられている、ことを特徴とする。
本発明は、上記照明器具において、前記器具本体は、前記ヒートパイプを保持する保持部を備え、前記保持部は、前記ヒートパイプの下方側の面を露出させた状態で保持することを特徴とする。
本発明は、上記照明器具において、前記保持部は断熱材料から形成されていることを特徴とする。
本発明は、上記照明器具において、前記ヒートパイプは、表面のうちの上側の面が断熱層で覆われている、ことを特徴とする。
本発明では、ヒートパイプは筐体から水が垂れ落ちる水垂れ部に外部に露出した状態で配置されているので、殆どの水はヒートパイプから垂れ落ちる。これにより、垂れ落ちる部分での氷柱の形成が防止される。
加えて、ヒートパイプは、自身からみて下方に位置する筐体の他の部位よりも外側に配置されているので、ヒートパイプから垂れ落ちた水は、筐体に衝突することなく落下し、ヒートパイプから垂れ落ちた水によって筐体に氷柱が形成されることも無い。
本発明の実施形態に係る照明器具を上方からみた斜視図である。 照明器具を下方からみた斜視図である。 照明器具の外観図であり、(A)は側面図、(B)は背面図である。 照明器具の器具本体の平面図である。 照明器具の器具本体の底面図である。 熱輸送装置の構成を示す斜視図である。 器具本体の右側の一部構成を省略して示す斜視図である。 図7の側面視図である。 図5のA−A断面の概略図である。 器具本体の後端の側の保持部を拡大した図である。 ヒートパイプの断面の模式図である。 本発明の変形例に係るヒートパイプの説明図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係る照明器具1を上方からみた斜視図であり、図2は照明器具1を下方からみた斜視図である。図3は照明器具1の外観図であり、図3(A)は側面図、図3(B)は背面図である。
この照明器具1は、屋外の照明に用いられる器具であり、図1〜図3に示すように、器具本体10を備え、器具本体10が支柱5の先端部3(図2)に支持されて設置される。支柱5は、道路脇、街路脇、駐車場、公園などの屋外に立設されたポール型の柱である。なお、支柱5に代えて、構造物の壁面から延びるアーム状の部材に器具本体10を支持させてもよい。
図4は器具本体10の平面図であり、図5は器具本体10の底面図である。
器具本体10は、図4に示すように、平面視において、一方向に延びた視略矩形状を成す。図5に示すように、器具本体10の底面には、一端の側(以下、前端11Aの側と称する)に照射開口12が設けられ、他端の側(以下、後端11Bの側と称する)に支柱用挿入孔16が設けられる。支柱用挿入孔16は、上記支柱5の先端を挿入する孔部である。器具本体10は、クランプ機構(図示せず)を内蔵し、支柱5の先端がクランプ機構に保持される。照射開口12は、照明光を通す開口であり、器具本体10の一端の側から支柱用挿入孔16の近くまで延びる矩形状を成す。この照射開口12には、透明カバー13(図9参照)が嵌め込み固定され、当該透明カバー13によって閉塞される。この透明カバー13は、平板状の部材であり、例えば透明なガラスや樹脂で形成される。
器具本体10が道路脇に設置されるときには、器具本体10の前端11Aが道路側(車道側)に向けて設置される。
器具本体10は、図2に示すように、筐体を構成する部材としてケース体20、及び下カバー体21、を備え、内部には、器具本体10の光源部である光源ユニット50と、電源ユニット(図示せず)とが収められている。光源ユニット50は、発光素子を光源とするユニットであり、詳細は後述する。電源ユニットは、外部から供給される商用電力を、光源ユニット50の規格に合せて電力変換する機器である。
ケース体20、及び下カバー体21は、屋外使用に十分に耐え得る耐食性、及び強度を有し、かつ、高い熱伝導性を有する材料から成る鋳造物(いわゆるダイキャスト製)である。この材料には、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等が用いられる。
ケース体20は、上下方向の厚みが薄く、底面の側が開放した箱形であり、図3(A)、及び図3(B)に示すように、器具本体10の上面10C、前後左右の外側面10D、10E、10F、10Gを構成する。下カバー体21は、ケース体20の底面の側に取り付けられ、器具本体10の下面10Aを構成する。
下カバー体21は、ケース体20に水密に組み付けられ、このケース体20の底面の側の開放部を覆う部材である。この下カバー体21には、上述した照射開口12、及び支柱用挿入孔16が形成される。下カバー体21は、図2に示すように、支柱用挿入孔16の形成部22が照射開口12よりも下方に膨出し、この形成部22の内部に、支柱5の先端部を保持するクランプ機構が収められる。さらに、照射開口12の縁部には、シール部材の一例であるパッキン12Aが全周に亘って嵌め込まれ、このパッキン12Aによって、透明カバー13が水密に嵌め込まれる。ケース体20、下カバー体21、及び透明カバー13の各々が水密に組み付けられることで、器具本体10が防水に構成される。
ケース体20の上面10Cにおいて、図3(A)に示すように、左右両側の縁部11C1は、縁端部11C3が下方に落ち込むように緩やかに湾曲した曲面形状を成している。また縁部11C1の内側の面は、略フラットなフラット面11C2に形成され、このフラット面11C2には電源収容部80が一体に設けられている。電源収容部80の内部には電源ユニットが収められる。電源収容部80に電源ユニットが配置されることで、電源ユニットの熱がケース体20に伝わり、上面10Cが温められる。
なお、この電源ユニットは、器具本体10の電源収容部80に配置される代わりに、支柱5の中に配置されてもよい。
この器具本体10は、ケース体20の電源収容部80の直下に、下カバー体21の形成部22が配置され、形成部22の支柱用挿入孔16から挿入された支柱5の先端部3が、電源収容部80に収容された電源ユニット85の直下近傍に配置される。したがって、器具本体10の設置作業時において、作業者は、支柱5の内部を通して地中から延びる電源線を、電源収容部80に収容された電源ユニット85に容易に接続できる。
ここで、電源収容部80は、図3(A)、及び図3(B)に示すように、ケース体20の上面10Cを上方に膨出した曲面形状を成し、電源収容部80に降り注いだ雨水や雪どけ水がスムーズに上面10Cに向けて流される。
また、この照明器具1は、前掲図3(A)に示すように、前端11Aの側を遠方まで照らすために、支柱5への設置時には、器具本体10が前端11Aを後端11Bよりも上方に向けて設置される。
すなわち設置状態において、器具本体10の上面10Cは、後端11Bが前端11Aよりも下方に位置するので、上面10Cの雨水や雪どけ水は、後端11Bの側に向かって流れる。加えて、この上面10Cの左右の縁端部11C3は、上述のとおり、縁端部11C3が下方に位置する曲面形状を成す。
したがって、この照明器具1にあっては、雨水や雪どけ水は、主に、後端11Bの外側面10E、及び、上面10Cの左右の外側面10F、10Gから垂れ落ちる。また、前端11Aの外側面10Dにおいても、雨水や雪どけ水の多少の垂れ落ちが発生している。すなわち、この照明器具1にあっては、器具本体10の全周面が水垂れ部となる。
また、この器具本体10は、後述するヒートパイプ61を除くと、平面視、及び底面視のいずれにおいても、前後左右の外側面10D、10E、10F、10Gの下端縁Kが最も外側に位置する。したがって、上面10Cから外側面10D、10E、10F、10Gに伝った水は、それぞれの下端縁Kから垂れ落ちることとなる。
光源ユニット50は、図5に示すように、発光素子の一例であるLED51(図2)と、これらのLED51が実装された実装基板52と、LED51を覆って配置される光学レンズ53と、LED51、及び光学レンズを包囲する反射鏡54とを備える。LED51には、COB(Chip On Board)型LEDが好適に用いられる。
なお、前掲図2においては、光源ユニット50の概略構成の把握を容易にするために、光学レンズ53、及び反射鏡54の図示が省略されている。この図2に示すように、左右一対の光源ユニット50ごとに、共通の1枚の実装基板52が用いられている。
器具本体10には、上述のとおり、複数の光源ユニット50が収められ、それぞれの光源ユニット50は、ケース体20の天面20Bに固定されている。具体的には、天面20Bには、台座58(図9参照)が設けられており、この台座58の上に実装基板52が取り付けられる。
ところで、発光素子を光源とした照明器具1は、放電灯を光源とした従来の照明器具に比べて、器具本体10の表面の温度が低いので、積雪量が比較的多い寒冷地帯に設置された場合、多量の雪が器具本体10に堆積する。この場合、何ら対策を施さなければ、堆積した雪が器具本体10の発熱や太陽光の熱などで溶け、雪どけ水が器具本体10の外側面10D、10E、10F、10Gから垂れ落ちることで、1メートル級の氷柱が発生する、という問題がある。
また、寒冷地帯であっても、気温が高くなる季節がある場合には、高温期において、光源ユニット50の温度上昇を抑える必要がある。
そこで、この照明器具1は、光源ユニット50の熱を輸送する複数のヒートパイプ61を有した熱輸送装置60を備え、これらのヒートパイプ61が光源ユニット50の熱を、氷柱が発生する箇所に輸送する。これによって、氷柱発生箇所での氷柱の発生が抑えられ、また、光源ユニット50の熱が放熱されている。
照明器具1において、氷柱発生箇所は、器具本体10から雪どけ水が垂れ落ちる水垂れ部であり、この水垂れ部は、上述のとおり、器具本体10の前後左右の外側面10D、10E、10F、10G(すなわち、全周面)である。そこで、この照明器具1では、器具本体10の前後左右の外側面10D、10E、10F、10Gのそれぞれにヒートパイプ61が巡らされている。
図6は熱輸送装置60の構成を示す斜視図である。また図7は器具本体10の右側の一部構成を省略して示す斜視図であり、図8は図7の側面視図である。図9は、図5のA−A断面の概略図である。なお、この図では、光源ユニット50などの細部が省略されている。
熱輸送装置60は、図6に示すように、光源ユニット50の熱を輸送する一対の熱輸送ユニット65を備える。熱輸送ユニット65のそれぞれは、器具本体10の左側、及び右側のそれぞれに熱を輸送するユニットであり、2本のヒートパイプ61と、1つの伝熱ブロック62と、を備えている。伝熱ブロック62は、例えば銅やアルミニウム、合金等の高熱伝導性材から形成され、光源ユニット50の熱をヒートパイプ61に伝える部材である。この伝熱ブロック62は、光源ユニット50の実装基板52に熱的に接続されるベース部63と、2本のヒートパイプ61の各々の一端61Aが接続される接続部64とを一体に備える。光源ユニット50の熱源は主にLDE51であり、このLED51の熱が実装基板52からベース部63に伝熱し、接続部64を通じてヒートパイプ61の一端61Aに伝えられる。
また、この照明器具1では、伝熱ブロック62のベース部63は、実装基板52とケース体20の天面20B(より正確には台座58)の間に配置され、かつ、ベース部63と天面20Bの間には、断熱材(図示せず)が配置されている。また、伝熱ブロック62の接続部64は、外表面の全体が断熱材(図示せず)で覆われている。これにより、実装基板52、及び伝熱ブロック62のベース部63からケース体20への熱の伝達、及び接続部64からの熱の放散が抑えられ、光源ユニット50の熱がロスを抑えてヒートパイプ61に伝えられる。
2本のヒートパイプ61のそれぞれは、光源ユニット50の熱を、器具本体10の外部に露出した状態で輸送するものである。
具体的には、これら2本のヒートパイプ61は、図6〜図8に示すように、伝熱ブロック62から延びて、器具本体10の左側の外側面10F、又は右側の外側面10Gを内側から貫通し外部に露出する。そして、2本のヒートパイプ61の一方の他端61Bは、図4に示すように、外側面10F、又は外側面10Gを横断して前端11Aの外側面10Dの左右方向の略中央に至る。また他方のヒートパイプ61の他端61Bは、外側面10F、又は外側面10Gを横断して後端11Bの外側面10Eの左右方向の略中央に至る。
これら2本のヒートパイプ61の他端61Bは、器具本体10の前端11A、及び後端11Bのそれぞれに設けた保持部86(図1、図2)によって保持されている。
そして、この器具本体10では、熱輸送装置60が係る一対の熱輸送ユニット65を備えることで、前後左右の外側面10D、10E、10F、10Gに、光源ユニット50の熱を輸送するヒートパイプ61が張り巡らされる。
図9に示すように、器具本体10の左右の外側面10F、10Gの上を延びるヒートパイプ61は、これら外側面10F、10Gの下端縁Kの直下に、かつ、パイプ表面61Sの頂部61S1が、これら下端縁Kよりも外側に位置させて配置されている。
また、図8に示すように、前後の外側面10D、10Eにおいても同様に、前後の外側面10D、10Eの下端縁Kの直下に、かつ、パイプ表面61Sの頂部61S1が、これら下端縁Kよりも外側に位置させて配置されている。
すなわち、図4、及び図5に示すように、平面視、及び底面視のいずれからみても、器具本体10の全周がヒートパイプ61によって縁取られることとなる。
そして上述の通り、器具本体10の上面10Cから前後左右の外側面10D、10E、10F、10Gに伝った水は、それらの下端縁Kに向かい、そこから直下のヒートパイプ61のパイプ表面61Sに伝わる。すなわち、この器具本体10においては、水垂れ部が、外側面10D、10E、10F、10Gではなくヒートパイプ61のパイプ表面61Sになる。
ヒートパイプ61は、光源ユニット50の熱を輸送しているので、この熱によってパイプ表面61Sは温められており、このパイプ表面61Sからの水の垂れ落ちによる氷柱の形成が抑制されることとなる。
加えて、ヒートパイプ61が器具本体10の外側面10D、10E、10F、10Gよりも外側に位置し、ヒートパイプ61の直下には、器具本体10の他の部位が存在していない。したがって、ヒートパイプ61から垂れ落ちたが、器具本体10の他の部位に衝突し、この衝突箇所で氷柱が形成されてしまうこともない。
ただし、氷柱形成を防止するには、ヒートパイプ61のパイプ表面61Sの表面温度が凝固点(融解点)よりも高い温度に維持される必要がある。しかしながら、この照明器具1では、ヒートパイプ61が器具本体10の外側に露出して設けられているので、外気に曝されて冷却される度合いも大きい。
そこで、この照明器具1では、次のようにして、ヒートパイプ61が輸送する熱の発散を抑えている。
すなわち、この照明器具1では、ヒートパイプ61は、前掲図9に示すように、外側面10D、10E、10F、10Gの下端縁Kから離間して配置され隙間Gが設けられ、この隙間Gは断熱材70で埋められている。したがって、外側面10D、10E、10F、10Gを伝う水は、断熱材70を伝ってヒートパイプ61に導かれつつ、外側面10D、10E、10F、10Gとヒートパイプ61の間は熱的に遮断される。これにより、温度が低い外側面10D、10E、10F、10Gにヒートパイプ61の熱が奪われて発散することが防止される。
なお、隙間Gに生じる氷結を直下のヒートパイプ61で溶かすことができる場合は、当該隙間Gに氷柱が形成されることはないので、この隙間Gに断熱材70を設けなくてもよい。
図10は、器具本体10の後端11Bの側の保持部86を拡大した図である。
同図に示すように、保持部86は、ヒートパイプ61が挿通される挿通部86Aを有する。この挿通部86Aには、下方の周面が切り欠かれて成る切欠部86Bが設けられている。なお、他の箇所に設けられた保持部86も同様の構成である。
保持部86がヒートパイプ61を保持した状態においては、パイプ表面61Sの下方側の面に切欠部86Bが位置し、この切欠部86Bによってヒートパイプ61の下方側のパイプ表面61Sが露出する。またヒートパイプ61が水垂れ部である場合、パイプ表面61Sの下方側の面から垂れるように氷柱が形成される。したがって、この保持部86は、ヒートパイプ61のパイプ表面61Sの下方側の面に接触することなく露出させた状態で保持するので、当該下方側の面の熱が保持部86に奪われることなく、氷柱形成を抑制できる。
さらに、この保持部86は、例えば樹脂材等の断熱材料で形成されている。したがって、保持部86へのヒートパイプ61の熱の発散も防止される。なお、器具本体10と保持部86の間は断熱材料である必要はない。すなわち、保持部86は、少なくともヒートパイプ61を保持している(接触する)部位である挿通部86Aが断熱材料で形成されていればよい。
図11は、ヒートパイプ61の断面の模式図である。
同図に示すように、ヒートパイプ61は、パイプ表面61Sのうち上側の面(換言すれば、下側を除く面)が断熱層76で覆われている。この断熱層76は、例えば断熱シールや発泡ゴムなどの断熱部材、或いは、パイプ表面61Sに塗布された断熱塗料である。断熱塗料を用いた塗装には、例えばウレタン塗装、シリコン塗装、及びフッ素塗装が好適に用いられる。
このように、ヒートパイプ61の上側の面が断熱層76で覆われることで、外気への熱の発散を抑制し、下側の面の温度を上昇させることができるので、氷柱形成を効果的に抑制できる。
以上説明したように、本実施形態の照明器具1では、ヒートパイプ61は、器具本体10から水が垂れ落ちる水垂れ部に、器具本体10の外側面10D、10E、10F、10Gよりも外側の位置にパイプ表面61Sを露出させた状態で配置されている。これにより、器具本体10では、ヒートパイプ61から水が垂れ落ち、また垂れ落ちた水が器具本体10の他の箇所に衝突することもない。したがって、器具本体10においては、水垂れ部での氷柱の形成が防止され、また、垂れ落ちた水が器具本体10の他の箇所に衝突し、この衝突箇所で氷柱が形成されてしまうこともない。
また本実施形態では、ヒートパイプ61と器具本体10の外側面10D、10E、10F、10Gとの間には隙間が設けられているので、ヒートパイプ61の熱が器具本体10に奪われることがなく、ヒートパイプ61の温度低下を抑制できる。
また本実施形態では、ヒートパイプ61を保持する保持部86は、ヒートパイプ61の下方側の面を露出させた状態で保持するので、下方側の面の熱が保持部86に奪われることがない。したがって、氷柱が形成されるヒートパイプ61の下方側の面での温度低下を抑制できる。
また本実施形態では、保持部86が断熱材料から形成されているので、ヒートパイプ61の熱が保持部86に奪われることがなく、ヒートパイプ61の温度低下を抑制できる。
また本実施形態では、ヒートパイプ61は、パイプ表面のうちの上側の面が断熱層76で覆われているので、外気への熱の発散が抑制され、下側の面の温度を上昇させることができ、氷柱形成を効果的に抑制できる。
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
例えば、上述した実施形態において、ヒートパイプ61を器具本体10の前後左右の外側面10D、10E、10F、10Gから離間して設ける構成とした。しかしながら、ヒートパイプ61のパイプ表面61Sが凝固点温度よりも高い温度に維持される場合は、外側面10D、10E、10F、10Gに接触させてもよい。この場合、ヒートパイプ61は、外側面10D、10E、10F、10Gの下端縁Kに接触させてもよく、また、外側面10D、10E、10F、10Gの表面に接触させてもよい。
上述した実施形態では、器具本体10の左半分、及び右半分のそれぞれに、2本のヒートパイプ61を配置し、これら2本のヒートパイプ61によって前端11Aから後端11Bに亘ってヒートパイプ61が張り巡らされるようにした。しかしながら、図12に示すように、2本のヒートパイプ61に代えて、1本のヒートパイプ161を用いてもよい。
この場合、ヒートパイプ161の一端161Aが光源ユニット50に熱的に接続され、器具本体10の前端11Aの外側面10D又は上面10Cを貫通して外部に露出する。そして、ヒートパイプ161は、器具本体10の左の外側面10F、又は右の外側面10Gを経由して、後端11Bの外側面11Eに他端161Bが至る。
なお、一般に、ヒートパイプの全長が長くなるほど熱輸送効率が低下する。したがって、1本のヒートパイプ161を用いた場合、光源ユニット50から経路長に沿って最も遠い他端161Bにおいて、表面温度が凝固点温度を超えないときは、実施形態の構成のように、2本のヒートパイプ61を用いればよい。
また上述した実施形態では、熱輸送ユニット65は、光源ユニット50の熱をヒートパイプ61に伝える伝熱ブロック62を備え、この伝熱ブロック62が、図8に示すように、2つの光源ユニット50に熱的に接続されている。しかしながら、伝熱ブロック62と熱的に接続される光源ユニット50の数は2つに限らず、ヒートパイプ61における氷柱抑制に必要な熱量が得られる数よりも大きければよい。
上述した実施形態において、光源ユニット50が備える発光素子の一例としてCOB型のLED51を例示したが、LED51はCOB型でなくもともよい。また、発光素子は、LED51ではなく有機EL素子などの他の素子でもよい。
上述した実施形態、及び変形例において、本発明に係る照明器具として道路や街路、公園を照明する灯具について例示したが、本発明は、屋外に設置される任意の照明器具に適用できる。
1 照明器具
10 器具本体
10C 上面
10D、10E、10F、10G 外側面
11A 前端
11B 後端
20 ケース体
21 下カバー体
50 光源ユニット(光源部)
51 LED(発光素子)
52 実装基板
60 熱輸送装置
61、161 ヒートパイプ
61A、161A ヒートパイプの一端
61B、161B ヒートパイプの他端
61S パイプ表面
61S1 頂部
62 伝熱ブロック
63 ベース部
64 接続部
65 熱輸送ユニット
70 断熱材
76 断熱層
86 保持部
86A 挿通部
86B 切欠部
G 隙間
K 下端縁

Claims (5)

  1. 発光素子を備える光源部と、
    光源部を収める器具本体と、
    前記光源部に熱的に接続され、当該光源部の熱を輸送するヒートパイプと、を備えた照明器具において、
    前記ヒートパイプは、
    前記器具本体から水が垂れ落ちる水垂れ部に、前記器具本体の外側面よりも外側の位置にパイプ表面を露出させた状態で配置されている
    ことを特徴とする照明器具。
  2. 前記ヒートパイプと前記器具本体の外側面との間には隙間が設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の照明器具。
  3. 前記器具本体は、前記ヒートパイプを保持する保持部を備え、
    前記保持部は、前記ヒートパイプの下方側の面を露出させた状態で保持する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明器具。
  4. 前記保持部は断熱材料から形成されている
    ことを特徴とする請求項3に記載の照明器具。
  5. 前記ヒートパイプは、表面のうちの上側の面が断熱層で覆われている、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の照明器具。
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