JP3203785U - 流体冷却式ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】ランプ内の各発光モジュールの放熱効率を高め、ＬＥＤユニットの使用寿命を延ばす、流体冷却式ランプを提供する。【解決手段】流体冷却式ランプは、伝熱管１、複数の発光モジュール３、コネクタセット、導流内管及び流体６を含む。伝熱管は、囲むように設けられた複数の伝熱面１２と、伝熱面間に位置する中空流路１１とを有する。発光モジュール３は、伝熱面１２上に配設され、熱が伝熱管へ伝達される。コネクタセットは、入力コネクタ２１及び出力コネクタ２２を含む。入力コネクタ及び出力コネクタには、伝熱管の中空流路の両端がそれぞれ連通する。導流内管は、入力コネクタに連通するとともに、伝熱管の中空流路内に位置する。導流内管には、伝熱管の内壁に対向するとともに出力コネクタに連通する複数のベントが形成されている。【選択図】図３

Description

本考案は、ランプに関し、特に、流体冷却式ランプに関する。

現在、省電力、長寿命などの長所を備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とするＬＥＤランプが広く普及している。

ＬＥＤには上述したような長所がある一方、放熱が困難であるという欠点があり、ＬＥＤが熱により故障してしまったり、放熱効果が十分でなく、高温環境で動作することにより寿命が短くなってしまう欠点があった。

そのため、上述したような従来技術の欠点を改善する技術が求められていた。

本考案の目的は、ランプ内の各発光モジュールの放熱効率を高め、ＬＥＤユニットの使用寿命を延ばす、流体冷却式ランプを提供することにある。

上記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、伝熱管、複数の発光モジュール、コネクタセット、導流内管及び流体を含む、流体冷却式ランプであって、前記伝熱管は、囲むように設けられた複数の伝熱面と、前記伝熱面間に位置する中空流路とを有し、前記発光モジュールは、前記伝熱面上に配設され、熱が前記伝熱管へ伝達され、前記コネクタセットは、入力コネクタ及び出力コネクタを含み、前記入力コネクタ及び前記出力コネクタには、前記伝熱管の前記中空流路の両端がそれぞれ連通し、前記導流内管は、前記入力コネクタに連通するとともに、前記伝熱管の前記中空流路内に位置し、前記導流内管には、前記出力コネクタに連通する複数のベントが形成され、前記ベントは、前記伝熱管の内管壁に対向するように設けられ、前記流体は、前記入力コネクタから順に前記導流内管、前記ベント、前記伝熱管及び前記出力コネクタへ向かって流れ、前記流体が前記ベントから噴出されて前記伝熱管の前記内管壁に当てられて前記伝熱管の熱が奪われることを特徴とする流体冷却式ランプが提供される。

本考案の流体冷却式ランプは、ランプ内の各発光モジュールの放熱効率を高め、ＬＥＤユニットの使用寿命を延ばす。

図１は、本考案の第１実施形態に係る流体冷却式ランプに透光カバーを取り付ける前の状態を示す斜視図である。 図２は、本考案の第１実施形態に係る流体冷却式ランプに透光カバーを取り付けた後の状態を示す斜視図である。 図３は、図２の軸方向の断面図である。 図４は、図２の径方向の断面図である。 図５は、本考案の第１実施形態に係る流体冷却式ランプに伝熱管を組み合わせた第１種変形に係る径方向の断面図である。 図６は、本考案の第１実施形態に係る流体冷却式ランプに伝熱管を組み合わせた第２種変形に係る径方向の断面図である。 図７は、本考案の第２実施形態に係る流体冷却式ランプを示す軸方向の断面図である。 図８は、本考案の第１種に係る伝熱管、発光モジュール及び導流内管の関係を示す断面図である。 図９は、本考案の第２種に係る伝熱管、発光モジュール及び導流内管の関係を示す断面図である。

以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１〜図９を参照する。図１〜図４は、本考案の第１実施形態に係る流体冷却式ランプを示す。図５及び図６は、本考案の第１実施形態に係る流体冷却式ランプにそれぞれ異なる伝熱管を組み合わせたときの状態を示す断面図である。図７は、本考案の第２実施形態に係る流体冷却式ランプを示す断面図である。図８は、本考案の第１種に係る伝熱管、発光モジュール及び導流内管の関係を示す断面図である。図９は、本考案の第２種に係る伝熱管、発光モジュール及び導流内管の関係を示す断面図である。

図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本考案の第１実施形態に係る流体冷却式ランプ１００は、少なくとも伝熱管１、コネクタセット２、複数の発光モジュール３及び流体６を含み、好ましくはさらに透光カバー４を含む。

伝熱管１は、熱伝導材料からなり、囲むように設けられた複数の伝熱面１２と、各伝熱面１２間に位置する中空流路１１とを有し、各伝熱面１２は中空流路１１の周りに設けられる。

伝熱管１は、多角形管体である。多角形管体の各辺には、伝熱面１２がそれぞれ形成されている。

多角形管体とは、本実施形態では六角形（図４の伝熱管１）、四角形（図５の矩形伝熱管１ａ）又は三角形（図６の三角形伝熱管１ｂ）を指すが、中空流路１１を囲む形状であれば如何なる形状でもよく、これらだけに限定されるわけではない。

本実施形態の各発光モジュール３は、各伝熱面１２上に配設され、発光モジュール３の熱は各伝熱面１２を介して伝熱管１へ伝達されているが、勿論、一つの伝熱面１２だけに発光モジュール３を設けてもよいし、或いは複数の伝熱面１２全てに発光モジュール３を設けてもよく、本考案はこれだけに限定されるわけではない。

発光モジュール３は、ＬＥＤユニット３２でもよいし、キャリアプレート３１とＬＥＤユニット３２とを組み合わせたタイプでもよく、特に限定されるわけではない。本実施形態では、キャリアプレート３１と、キャリアプレート３１上に電気的に接続されて配設された複数のＬＥＤユニット３２とを含んだ例で説明する。キャリアプレート３１は、伝熱面１２に設置されて接触されているため、ＬＥＤユニット３２に発生した熱はキャリアプレート３１を介して伝熱管１へ伝達される。

また、前述した伝熱管１（多角形管体）の各伝熱面１２は、本実施形態では平面の伝熱面１２を例に説明するが、これだけに限定されるわけではなく、全部が平面型（図示せず）、全部が曲面型（図示せず）、又は部分的に平面型、部分的に曲面型（図示せず）でもよい。

平面型の伝熱面１２の場合、発光モジュール３のキャリアプレート３１は、リジッド配線板又はフレキシブルプリント配線板（図示せず）でもよい。曲面型の伝熱面（図示せず）の場合、発光モジュール３のキャリアプレート３１は、フレキシブルプリント配線板その他形状を自在に変化させることができる回路基板（図示せず）でもよい。このように、キャリアプレート３１を伝熱面１２へ貼着させて接触面積を最大にしてもよい。

コネクタセット２は、流体６を伝熱管１の中空流路１１内で輸送し、伝熱管１の熱を奪って放熱する。

コネクタセット２は、入力コネクタ２１及び出力コネクタ２２を含む。入力コネクタ２１及び出力コネクタ２２は、伝熱管１の中空流路１１の両端にそれぞれ接続されて連通され、入力コネクタ２１から供給された流体６が中空流路１１を流通して伝熱管１の内管壁１０１に接触されると、伝熱管１の熱を奪い去り、最終的に出力コネクタ２２から排出される。出力コネクタ２２から供給された熱を奪う流体は、熱交換を行って冷却された後、入力コネクタ２１へ還流されて中空流路１１内に再び供給される。このような循環により流体冷却式放熱を行い、各発光モジュール３の放熱効率を高め、ＬＥＤユニット３２の使用寿命を延ばす。

透光カバー４は、伝熱管１を囲むように覆い、各発光モジュール３が湿気を受けたりショートしたりすることを防ぐとともに、各発光モジュール３に外力が加わることを防ぐ。

透光カバー４は、２つの端部４１と、２つの端部４１間に接続された透光管体４２と、を含む。本実施形態の透光管体４２は、２つの端部４１の外周縁に嵌合されているが、これだけに限定されるわけではない。各端部４１には、差入口４１１がそれぞれ形成され、前述した伝熱管１の両端には、各端部４１が挿着される差入口４１１が形成されている。この構成により、発光モジュール３を保護するとともに、発光モジュール３から出射された光が透光管体４２を透過し、照射される。

（第２実施形態）
図７を参照する。図７に示すように、本考案の第２実施形態に係る流体冷却式ランプは、第１実施形態と略等しく、第２実施形態のランプ１００ａは、導流内管５を含む。第２実施形態の伝熱管１は、図４の六角形の伝熱管１でもよいし、図５の四角形の伝熱管１ａでもよいし、図６の三角形の伝熱管１ｂでもよい。

導流内管５は、互いに対となる開口端５１及び封止端５２を有する。導流内管５の開口端５１は、入力コネクタ２１に連通する。封止端５２は、開口端５１と反対方向で伝熱管１内で延伸する。

導流内管５の開口端５１と封止端５２との間には、複数のベント５３が形成される。各ベント５３は、出力コネクタ２２に連通する。各ベント５３は、伝熱管１の内管壁１０１に対向する。

流体６は、入力コネクタ２１から順に導流内管５、各ベント５３及び伝熱管１へ向かって流れ、最終的に出力コネクタ２２から排出される。

流体６が入力コネクタ２１から導流内管５へ供給されると、導流内管５の自由端に封止端５２が形成されているため、導流内管５に充填されている流体６が各ベント５３から噴出されるか湧出して伝熱管１の内管壁１０１に当てられ、噴水のように伝熱管１の内管壁１０１に当てられる複数の噴出／湧出接触領域が形成される。そのため、伝熱管１の中空流路１１内で流動する流体６の流動速度が低下し、流体６と伝熱管１とが接触される時間及び面積を増大させることができるため、第１実施形態と比べて放熱効率が高い。

各ベント５３から噴出される流体６は、伝熱管１の内管壁１０１と接触される時間及び面積が大きく、導流内管５の外管壁５０１と、伝熱管１の内管壁１０１との間には、間隔距離ｄを保持する必要がある。

また、本考案の前述した実施形態において、伝熱管１，１ａ，１ｂの各伝熱面１２のうちの一つが空の状態（図示せず）、即ち発光モジュール３が全く設置されていない状態にされる。このように各発光モジュール３は、空となる伝熱面１２以外の他の伝熱面１２上に配設されるため（図示せず）、電気を無駄に消費することを防ぐことができる。ランプ１００，１００ａの大部分が天井に設置され、天井に光を照射する必要がないため、伝熱管１，１ａ，１ｂの空の状態である伝熱面１２を天井に向けてもよい（図示せず）。

図８を参照する。図８は、本考案の第１種に係る伝熱管１、発光モジュール３及び導流内管５の関係を示す断面図である。図８に基づき、流体６がベント５３から噴出するか湧出して伝熱管１の内管壁１０１に当てられる状態を以下説明する。

伝熱管１は、受熱部１４及び液出端１５を有する。発光モジュール３は、受熱部１４に固定されて貼着される。発光モジュール３は、例えばハロゲンランプ、ＬＥＤユニット３２などの発光部材であるが、以下ではＬＥＤユニット３２を例に説明する。

伝熱管１は、ボディ１６を有する。ボディ１６は、互いに対をなすように設けられた第１の端部１６１及び第２の端部１６２を有する。第１の端部１６１には、中空口１６３が形成される。液出端１５は、第２の端部１６２から外方へ延び、液出端１５とボディ１６とが連通する。

導流内管５は、貫設部５４及び液入端５５（液入端５５は、前述した開口端５１により形成される）を有する。貫設部５４は、伝熱管１に挿設される。貫設部５４には、受熱部１４に対応するように複数のベント５３が形成されている。導流内管５の断面積ａは、全ベント５３の断面積ｂの総和より大きい。液出端１５は、液入端５５に対して平行に設けられる。

各ベント５３は、中心線Ｌに形成される。各ベント５３の中心線Ｌは、受熱部１４に対して垂直又は斜めに配置される。好適な実施例では、各ベント５３の中心線Ｌは、受熱部１４に対して垂直に設けられる。

流体６は、液入端５５から順に貫設部５４、各ベント５３、伝熱管１及び液出端１５へ向かって流れる。流体６は、水、冷媒又は気体でもよい。

流体６がベント５３を介して案内されて受熱部１４の内壁に当てられると、流体６及び受熱部１４が迅速かつ連続的に熱交換を行い、受熱部１４の熱を流体６が速やかに吸収し、最終的に流体６が液出端１５から排出されて受熱部１４から熱を奪い、本考案の放熱効率を向上させることができる。

また、各ベント５３の中心線Ｌが受熱部１４に対して垂直に配置されると、流体６及び受熱部１４の熱交換効率が好ましく、放熱効率を高めることができる。

前述した液出端１５は、必ずしも第２の端部１６２から延ばされなくてもよく、第１の端部１６１から外方へ延ばされてもよい（図９を参照する）。本考案は特に限定されるわけではなく、液出端１５とボディ１６とが連通し（図９を参照する）、液入端５５と液出端１５とが平行に設けられてもよい。

上述したことから分かるように、本考案は従来技術と比べ、熱源の各発光モジュール３を伝熱管１，１ａ，１ｂの各伝熱面１２に配設し、流体６の輸送に用いて熱を奪うコネクタセット２が伝熱管１，１ａ，１ｂの両端に連通されているため、流体冷却方式により伝熱管１，１ａ，１ｂを放熱し、高い放熱効率を得るとともにＬＥＤユニットの使用寿命を延ばすことができる。

さらに本考案は、その他の効果を得るために、例えば、伝熱管１，１ａ，１ｂ内に導流内管５を増設してもよい。導流内管５には、伝熱管の内管壁１０１に流体６を当てる複数のベント５３が形成されるため、効率を高めることができる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１ 伝熱管
１ａ 伝熱管
１ｂ 伝熱管
２ コネクタセット
３ 発光モジュール
４ 透光カバー
５ 導流内管
６ 流体
１１ 中空流路
１２ 伝熱面
１４ 受熱部
１５ 液出端
１６ ボディ
２１ 入力コネクタ
２２ 出力コネクタ
３１ キャリアプレート
３２ ＬＥＤユニット
４１ 端部
４２ 透光管体
５１ 開口端
５２ 封止端
５３ ベント
５４ 貫設部
５５ 液入端
１００ ランプ
１００ａ ランプ
１０１ 内管壁
１６１ 第１の端部
１６２ 第２の端部
１６３ 中空口
４１１ 差入口
５０１ 外管壁
ａ 断面積
ｂ 断面積
ｄ 間隔距離
Ｌ 中心線

Claims (14)

1. 伝熱管、複数の発光モジュール、コネクタセット、導流内管及び流体を含む、流体冷却式ランプであって、
   前記伝熱管は、囲むように設けられた複数の伝熱面と、前記伝熱面間に位置する中空流路とを有し、
   前記発光モジュールは、前記伝熱面上に配設され、熱が前記伝熱管へ伝達され、
   前記コネクタセットは、入力コネクタ及び出力コネクタを含み、前記入力コネクタ及び前記出力コネクタには、前記伝熱管の前記中空流路の両端がそれぞれ連通し、
   前記導流内管は、前記入力コネクタに連通するとともに、前記伝熱管の前記中空流路内に位置し、前記導流内管には、前記出力コネクタに連通する複数のベントが形成され、前記ベントは、前記伝熱管の内管壁に対向するように設けられ、
   前記流体は、前記入力コネクタから順に前記導流内管、前記ベント、前記伝熱管及び前記出力コネクタへ向かって流れ、前記流体が前記ベントから噴出されて前記伝熱管の前記内管壁に当てられて前記伝熱管の熱が奪われることを特徴とする流体冷却式ランプ。
2. 前記導流内管の外管と前記伝熱管の前記内管壁との間には、間隔距離が保持されることを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
3. 前記導流内管は、一端が前記入力コネクタに連通し、他端が封止され、
   前記ベントは、前記導流内管の一端と他端との間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
4. 前記導流内管の断面積は、前記ベントの断面積の総和より大きいことを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
5. 前記ベントは、前記伝熱管の前記内管壁に対して垂直な中心線を有することを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
6. 前記入力コネクタは、前記出力コネクタに対して平行に設けられることを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
7. 前記流体は、水、冷媒又は気体であることを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
8. 前記発光モジュールは、キャリアプレートと、前記キャリアプレートと電気的に接続された複数のＬＥＤユニットと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
9. 前記伝熱管の前記伝熱面には、前記発光モジュールのキャリアプレートが接触されて熱が伝達されることを特徴とする請求項５に記載の流体冷却式ランプ。
10. 前記伝熱管の前記伝熱面のうちの一つを空の状態に保持し、他の前記伝熱面には、前記発光モジュールが配設されることを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
11. 前記伝熱管は、多角形管体であり、
    前記多角形管体の各辺には、前記伝熱面がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
12. 前記伝熱管を囲むように設けられた透光カバーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。
13. 透光カバーは、２つの端部と、前記２つの端部間に接続された透光管体と、を含み、
    前記端部には、差込口が形成され、
    前記端部の前記差込口には、前記伝熱管の両端がそれぞれ挿着されることを特徴とする請求項９に記載の流体冷却式ランプ。
14. 前記伝熱面は、平面又は／及び曲面であることを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式ランプ。

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