JP7213087B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本開示は、照明装置に関する。

照明装置における光源（発光体または発光部ともいう）は、光と同時に熱を発生させる。その発生した熱を効率的に取り除くために、種々の放熱方法が提案されている。

たとえば、引用文献１には、照明器具の前後方向のほぼ全長にわたって延びる空気の流路を構成し、この流路内に冷却用の空気を流通させることによって、放熱フィンを有するライトの冷却性能を向上させる提案が開示されている。

また、引用文献２には、ＬＥＤからなる光源を有した電球型の照明装置に、通風用のダクト部と送風ファンとを配設して、放熱性を上げることにより、ＬＥＤ光源（発光素子）の寿命を向上させる提案が開示されている。

特開２０１５－１１５５３５号公報 特開２０１３－２５４５７６号公報

しかしながら、これら従来の構成の照明器具・装置においては、光源から発生したエネルギの一部である「熱」は、放熱あるいは排熱と称して周囲に放出されるのみであり、利用されていない。

本開示の目的は、照明装置の光源または発光体から発生する熱を、有効利用することのできる照明装置を提供することである。

本開示の照明装置は、発光素子を含み、予め定められた照射方向に光を出射する光照射部と、光以外の媒体を介して、前記光照射部で発生する熱を前記照射方向に向けて伝達する熱放射部と、を備えることを特徴とする。

本開示によれば、照明装置の光源または発光体から発生する熱が、光照射対象物に伝達されるため、この発生する熱を利用して、照明装置全体のエネルギ効率を高めることができる。

（ａ）は実施形態の照明装置を光照射側から見た正面図、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は変形例に相当する他の構成の例である。 （ａ）実施形態の照明装置に搭載されているＬＥＤ発光部の構成を示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ発光部の他の構成例を示す断面図である。

以下、実施形態の照明装置について、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態の照明装置１０の基本的な構造は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、３つのブロックである、以下の３つの部または部材から構成される。すなわち、照明装置１０は、図中に白抜き矢印で示す所定の照射方向の先に位置する照射対象物（図示省略）に向けて光を照射する光照射部１と、光照射部１で発生する熱を光以外の媒体（熱媒体）を介して照射対象物に伝達する熱放射部２と、これら光照射部１と熱放射部２との間に配設されて、この光照射部１から熱放射部２に向けて熱（温熱）を輸送・伝達する熱輸送部３と、を備える。

また、照明装置１０は、光照射方向の反対側にあたる、光照射部１および熱放射部２の背面（図示では上側）と、側面（図示左右側）とに、熱放射部２から熱が逃げるのを抑制する断熱材４を備える。照明装置１０は、断熱材４に加え、光照射部１および熱放射部２から熱が逃げるのをより抑制する、断熱性のカバー等を備えていてもよい。

なお、図示しない照射対象物や装置の設置場所、用途等は、特に限定されるものではないが、本実施形態で説明する照明装置１０は、家庭での小動物や爬虫類・昆虫類等の動物（ペット）の飼育や、観葉植物等の鑑賞用または食用の植物の生育促進等のために、比較的安定した屋内環境等に設置された水槽、ケースや飼育箱、または、小型の温室やガラスケースなどに取り付け、１００Ｗ以下の低消費電力で使用できるものである。

照明装置１０の光照射部１は、図１（ａ）に示すように、個々の発光部１１であるＬＥＤ光源を複数個配列して構成されている。なお、各発光部１１（ＬＥＤ光源）は、それぞれ、複数の発光素子を含む発光体として構成されている。各発光部１１は、可視光を含む紫外光を出射するよう構成されていてもよく、可視光を含む赤外光を出射するよう構成されていてもよい。発光部１１単体の構成・構造の詳細については後記で説明する。

光照射部１の上側で、かつ、光照射部１の背面側（裏面側である後側）には、熱輸送部３として、ヒートシンク１３が配設されている。このヒートシンク１３は、図１（ｂ）に示すように、光照射部１から熱放射部２に向けて延びる形状に形成されている。

ヒートシンク１３の一端側、光照射部１側の端部１３ａは、光照射部１（各発光部１１）の背面側である裏面に位置する配線基板等に接するように配設されている。これにより、光照射部１で発生する熱を効果的に吸収（吸蔵）して、その熱を、後記の熱放射部２に伝達もしくは伝導させることができるようになっている。

また、ヒートシンク１３の他端側である、熱放射部２側の端部１３ｂは、リブ状の、いわゆる放熱フィン状に形成されており、この部位における効率的な放熱が可能となっている。

なお、ヒートシンク（固体）は、熱輸送部３の一例であり、液体の熱媒を封入したヒートパイプや、暖かい空気（気体）を流通させるダクト等で、前述のヒートシンクを代替してもよい。

また、光照射部１の照射方向である図示下側に対して反対側の、ヒートシンク１３の上側や、その側方には、光照射部１で発生する熱の逃げを遮断するための断熱部材（断熱材４）が配設されている。これにより、照明装置１の上方や側方への熱の放散が抑制されている。

断熱材４としては、発泡樹脂製のフォームや繊維製のニードルパンチ等、その内部に気泡や空気が多量に含まれる断熱部材の他、セラミック板等の焼成体のなかで、気孔や気泡を多く含む多孔質なものが、好適に用いられる。また、光照射部１の下面（照射方向側）に配設されている透光性（透明）の樹脂製カバー５も、同様の断熱効果を奏する。

つぎに、照明装置１０の熱放射部２には、図示のように、電動回転式のファン１２が取り付けられている。なお、実施形態の照明装置１０の場合は、熱輸送部３（ヒートシンク１３）の放熱フィン部が両側に付いているため、ファン１２は２個使用されている。

これらのファン１２を作動させることにより、上方である照明装置１０の近傍に滞留する、暖かく軽い空気を光の照射方向である下方に送り届け、その熱（温熱）を、照射対象物に確実に伝達・伝導させることができる。

なお、図１（ｃ）に示す変形例のように、ファン１２の送風方向の軸線を、光照射部１直下の内側に向けて傾ければ、照射対象物に届く熱を集束させ、熱の発散を抑制することができる。

電動ファンは、熱放射部２の構成の一例であり、たとえばブロア等の送風機器を用いて、温風の送風を行ってもよい。また、送風機器の代わりに、ヒートシンク１３の放熱フィンを照射対象物方向に延びる形状として、その先端側の照射対象物近傍で放熱が生じるようにしてもよい。

以上の構成により、本実施形態の照明装置１０は、光照射部１で発生する熱が、他方に逃げることなく、光の照射方向の先に位置する光照射対象物に、温熱効果を有する光と一緒にかつ効果的に伝達されるため、照明装置全体のエネルギ効率を高めることができる。

また、先にも述べたような、実施形態の照明装置１０が、動物（ペット）の飼育や植物の生育促進等に用いられる場合であれば、それに使用されるケースや飼育箱、温室等の、飼育・育成環境の維持、特には温度調節や温度管理等のために、好適に使用することが可能である。

なお、図１に示す実施形態の照明装置１０における光照射部１と熱放射部２と熱輸送部３の配置や構成は一例であり、たとえば、熱輸送部３のフィンと熱放射部２であるファンを照明装置の中央部に配設し、光照射部１であるＬＥＤ光源をその両側に配置する等、他の構成としてもよい。また、熱輸送部３を設けず、光照射部１の背面にファンを１つ配設して、光照射部１（ランプ）全体を冷却（空冷）した空気を、照射対象物側に放出する構成としてもよい。

つぎに、照明装置１０の光照射部１を構成する、個々の発光部１１（ＬＥＤ光源）は、図２に示すように、それぞれ、複数の発光素子ＡおよびＢと、これら複数の発光素子Ａ，Ｂの周囲に配設されて各素子から発せられる光を照射方向（図１では下向き白抜き矢印方向、図２では図示上方）に向けて反射させる環状のリフレクタＲと、を含む。

なお、上述の発光素子Ａとは、波長３１５～４００ｎｍの紫外Ａ領域の光を発する第１の発光素子である。発光素子Ｂとは、波長２８０～３１５ｎｍの紫外Ｂ領域の光を発する第２の発光素子のことである。そして、発光部１１の態様としては、図２（ａ）に示すように、１つの発光部１１内に１種類の発光素子のみ配設する場合と、図２（ｂ）に示すように、１つの発光部１１内に２種類の発光素子を混在させる場合がある。

ちなみに、上述の紫外線Ａ領域および紫外線Ｂ領域は、爬虫類や両生類等の変温動物を飼育する場合において、波長３１５～４００ｎｍのＡ領域の紫外線光は、変温動物の体温調整や成長促進に有効であるとされ、波長２８０～３１５ｎｍのＢ領域の紫外線光は、変温動物の体内におけるビタミンＤ３の生成を促すとされている。したがって、変温動物を飼育する場合、これらＡ領域およびＢ領域の両方の紫外線を照射すればよい。

まず、図２（ａ）に示す態様の場合、１つの発光部１１内には、紫外Ａ領域の光を発する発光素子Ａ、または、紫外Ｂ領域の光を発する発光素子Ｂの、いずれか一方の素子のみを配設し、そのような発光部１１を交互に配列することにより、光照射部１全体として、Ａ領域およびＢ領域の両方の紫外線を照射するようになっている。

なお、発光部１１は、図２に示すように、封止樹脂１１ａと、基板１１ｂとを備える。また、紫外線を受けて可視光を発光する蛍光体Ｆが配置されている。図２（ａ）において、発光素子Ｂのみを有する発光部１１には、蛍光体Ｆを充填しなくてもよい。封止樹脂１１ａとしては、シリコン樹脂またはガラス（ケイ素）が好適に用いられる。

一方、図２（ｂ）に示す態様の場合、１つの発光部１１内に、紫外Ａ領域の光を発する発光素子Ａと、紫外Ｂ領域の光を発する発光素子Ｂの両方の素子を、セットで配設している。このような構成にすれば、すべての発光部１１から、むらなく万遍に、Ａ領域およびＢ領域の両方の紫外線を照射することができる。

なお、図２（ａ）および図２（ｂ）いずれの場合も、奏される効果に違いはない。すなわち、実施形態の照明装置１０は、爬虫類や両生類等、変温動物の体温調整や成長促進力を向上させ、また、体内におけるビタミンＤ３の生成を促すため、前述の熱放射部２であるファン１２の体温維持作用と相俟って、変温動物の飼育に適する照明装置とすることができる。

１ 光照射部
２ 熱放射部
３ 熱輸送部
４ 断熱材
１０ 照明装置
１１ 発光部（ＬＥＤ光源）
１２ ファン
１３ ヒートシンク

Claims (8)

1. 発光素子を含み、予め定められた照射方向に光を出射する光照射部と、
   光以外の媒体を介して、前記光照射部で発生する熱を、前記照射方向に向けて伝達する熱放射部と、
   前記光照射部の、前記照射方向とは反対側の背面側から、前記熱放射部にかけて配設されたヒートシンクと、
   を備え、
   前記熱放射部は、空気を前記照射方向に向けて送風する２つのファンを含み、前記照射方向に沿って見たときに、前記２つのファンは、前記光照射部の両側に位置している照明装置。
2. 前記光照射部と前記熱放射部との間に、前記光照射部から前記熱放射部に向けて熱を伝達する熱輸送部をさらに備える請求項１に記載の照明装置。
3. 前記照射方向に沿って見たときに、前記ヒートシンクと前記熱放射部とが重なっている、請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記２つのファンの送風方向の軸線が、前記光照射部直下の内側に向かって傾いている、請求項１～３のいずれか１つに記載の照明装置。
5. 前記光照射部および前記熱放射部の少なくとも一方の、前記照射方向に対して反対側にあたる背面位置に、断熱部材を備える請求項１～４のいずれか１つに記載の照明装置。
6. 前記断熱部材が、前記背面位置から、前記照射方向に直交する方向の、前記光照射部および前記熱放射部の側方にまで配設されている、請求項５に記載の照明装置。
7. 前記光照射部は、複数の発光部を備え、
   １つの前記発光部は、複数の前記発光素子と、該複数の発光素子の周囲に配設されて各素子から発せられる光を前記照射方向に向けて反射させるリフレクタと、を含み、
   前記複数の発光素子は、波長３１５～４００ｎｍの紫外Ａ領域の光を発する第１の発光素子および波長２８０～３１５ｎｍの紫外Ｂ領域の光を発する第２の発光素子のうち、少なくとも一方の素子である、請求項１～６のいずれか１つに記載の照明装置。
8. １つの前記発光部内に、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子の両方を含む、請求項７に記載の照明装置。

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