(57)【要約】【課題】冷却ファンの負荷を軽減して、その寿命の延伸と、放熱効果の向上とを共に図ることができる照明装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤを有する光源部８、この光源部と熱交換可能に構成された放熱フィン９およびこれに送風する冷却ファン１０を有する傾動可能の器具本体２と；器具本体の傾動角を検出する角度センサと；角度センサにより検出された器具本体の傾動角に応じて冷却ファンの運転を制御するマイクロプロセッサと；を具備している。【選択図】  図１
2010103018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を有する光源部、この光源部と熱交換可能に構成されたヒートシンクおよびこれに送風する冷却ファンを有する傾動可能の器具本体と；
器具本体の傾動角を検出する角度センサと；
角度センサにより検出された器具本体の傾動角に応じて冷却ファンの運転を制御する制御手段と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
器具本体は、光源部と熱交換可能に配設されたヒートパイプおよびこのヒートパイプと熱交換可能に配設された第２のヒートシンクを具備していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
冷却ファンは、ヒートシンクへ送風する送風方向を異にする複数台を有し、制御手段は、角度センサによる器具本体の検出角に応じてヒートシンクの自然対流の方向に送風する冷却ファンを選択的に運転するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を有する光源部の放熱手段としてヒートシンクを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＬＥＤは白熱電球やハロゲン電球に比べて高効率・長寿命であり、特に、近年、白色ＬＥＤの高輝度化が進むに連れ、当該白色ＬＥＤを用いた照明装置が普及している。
【０００３】
また、劇場やテレビスタジオ等の照明用に使用されるスポットライトの光源として複数個のＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置が開発されている（例えば、特許文献１,２参照）。
【特許文献１】特開２００５−１５８６９９号公報
【特許文献２】特開２００７−３０５４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の照明装置では、点灯中のＬＥＤの温度が過度に上昇することを避けるために、ヒートシンクを用いることがある。さらにこのヒートシンクを強制空冷するために冷却ファンを用いる場合があるが、冷却ファンは常時運転するために騒音が大きいうえに電力を浪費し、冷却ファンの寿命を短くするという課題がある。特に、長寿命のＬＥＤの寿命が尽きる前に冷却ファンが早期に寿命に達し、スポットライト全体としての寿命が短縮することになり、ＬＥＤの長寿命の特性を活かしきれていない、という課題がある。
【０００５】
そこで、ヒートシンクのみで自然空冷する方法も考えられるが、これでは排熱性能が大きく低下するという課題がある。また、この課題解決のためには、ヒートシンクの大形化と重量化を招くという新たな課題もある。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、冷却ファンの負荷を軽減して、その寿命の延伸と、放熱効果の向上とを共に図ることができる照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の照明装置は、発光素子を有する光源部、この光源部と熱交換可能に構成されたヒートシンクおよびこれに送風する冷却ファンを有する傾動可能の器具本体と；器具本体の傾動角を検出する角度センサと；角度センサにより検出された器具本体の傾動角に応じて冷却ファンの運転を制御する制御手段と；を具備していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の照明装置は、器具本体は、光源部と熱交換可能に配設されたヒートパイプおよびこのヒートパイプと熱交換可能に配設された第２のヒートシンクを具備していることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の照明装置は、冷却ファンは、ヒートシンクへ送風する送風方向を異にする複数台を有し、制御手段は、角度センサによる器具本体の検出角に応じてヒートシンクの自然対流の方向に送風する冷却ファンを選択的に運転するように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
上記発明において、光源部は発光素子としてＬＥＤや有機ＥＬなどの固体発光素子が用いられ、複数の発光素子を例えば面状に配設してもよい。ヒートシンクとしては、例えば放熱フィンを用いてもよく、光源部と熱交換可能に構成されている。例えば光源部の背後に直接放熱フィンを設けてもよい。角度センサは器具本体の傾動角を検出し得るセンサであればよく、重力の方向を検出する重力センサや加速度センサ、あるいはポテンショメータや摺動抵抗型等機械式のセンサでもよい。
【００１１】
また、角度センサは冷却ファンの運転を制御するマイクロプロセッサ等の制御手段が実装される制御回路基板に設けてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、冷却ファンの運転は、制御手段により器具本体の傾動角に応じて冷却が必要なときだけ動作するように制御され、常時運転しない。このために、冷却ファンの負荷を軽減できるので、その寿命を延伸することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、光源部の発熱を、冷却ファン付きのヒートシンクと、ヒートパイプ付きの第２のヒートシンクの両者により２重に放熱するので、その放熱効果を向上させることができる。また、器具本体の傾動角、すなわちヒートパイプの傾動角が発光部の発熱を第２のヒートシンクに熱伝達して放熱させる熱伝達性能が低下する角度であるときのみに、冷却ファンを運転し、これ以外は運転しないので、冷却ファンの負荷を軽減させて寿命を延伸させ、騒音を低減することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、複数台の冷却ファンのうち、器具本体の傾動角に応じて変化するヒートシンクの自然対流と同じ方向に送風する冷却ファンのみを選択して運転するので、冷却ファンの負荷を軽減できる。また、ヒートシンクの自然対流方向と同じ方向へ冷却ファンから送風するので、ヒートシンクの放熱効果を向上させることができる。さらに、その放熱効果向上分、冷却ファンの単位時間当たりの回転数を低減できるので、この冷却ファンの負荷をさらに軽減し、寿命を延伸することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら複数の添付図面中、同一または相当部分には、同一符号を付している。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態に係る照明装置１の側面模式図、図２は同照明装置１の一部切欠き要部斜視図、図３は同光源ユニットの平面模式図、図４は同照明装置１を上向きに傾動させた状態の側面模式図、図５は同、下向きに傾動させた状態の側面模式図である。
【００１７】
これら図１〜図５に示すように、照明装置１は、図中横方向に長い角筒状の器具本体２を有する。この器具本体２は、光源ユニット３、その前面（図中左側面）に同心状に固着されたレンズユニット４、第２のヒートシンクの一例である第２の放熱フィン５を有し、スポットライトに構成されている。
【００１８】
レンズユニット４は、その角筒状のケース４ａ内に、投影レンズ６，６を収容しており、その前方に太線矢印で示す光を投光するようになっている。
【００１９】
光源ユニット３は、その角筒状のランプケース７の図１中上面上に、第２のヒートシンクの一例である第２の放熱フィン５を外部に露出させた状態で配設し、ランプケース７内には、光源部８、第１のヒートシンクの一例である第１の放熱フィン９、冷却ファン１０を収容している。
【００２０】
また、図３に示すように光源ユニット３は、ランプケース７内に、第１の放熱フィン９の両側方において、電源装置１１、点灯回路基板１２、制御回路基板１３、角度検出センサ１４を収容している。
【００２１】
光源部８は、矩形平板状の光源配設板に、複数のＬＥＤを例えばマトリクス状に配列して、いわば平面光源に構成されている。これらＬＥＤは点灯回路基板１２に電気的に接続され、点灯回路基板１２には光源部８のＬＥＤの点消灯等を制御する点灯回路が実装されている。光源部８の前方のランプケース７の前面板には、光源部８からの投光を通すアパーチャ７ａが開口されている。
【００２２】
光源部８は、その背面を第１の放熱フィン９のフィンベース９ａの外面（前面）ほぼ中央部に固定している。ランプケース７は、第１の放熱フィン９の複数のフィン９ｂ，９ｂ，…の背後と底面とを、外部に開口し、冷却ファン１０により底面下方の外部へ排気して放熱する。
【００２３】
そして、図１，図２に示すように第１の放熱フィン９のフィンベース９ａの外面（前面）には、例えば光源部８に密着させ、または近傍に設け、熱伝導性を有する左右一対の逆Ｌ字状のヒートパイプ１５，１５の下端部を添設している。これら左右一対の逆Ｌ字状のヒートパイプ１５，１５は、その上端部を、ほぼ垂直方向上方へ若干延在させてから、ランプケース７の上面から外部へ若干突出したところでほぼ直角に屈曲してランプケース７の上端外面に沿って後方へ延び、第２の放熱フィン５のフィンベース５ａの外底面に密着させて固定している。
【００２４】
各ヒートパイプ１５は、熱伝導性の高い材質からなる円管状の密閉容器内に揮発性の液体を作動流体として封入し、一端部（加熱部）を加熱すると、作動流体が蒸発して潜熱を吸収し、他端部（冷却部）で冷却すると、凝縮して潜熱を放出するサイクルにより熱を移動させる。したがって、冷却部である水平部１５ａが加熱部である垂直下端部１５ｂよりも高い位置に設定することが必要である。
【００２５】
このために、冷却部（水平部）１５ａの水平中心軸Ｏａが水平線Ｈに対する俯仰角θ，φが所定角度（例えば４５°）をよりも小さくなった場合には、ヒートパイプ１５，１５の熱伝導性が低下する。なお、冷却部１５ａの水平中心軸Ｏａは器具本体２の水平中心軸Ｏｂとほぼ平行であるので、器具本体２の俯仰角は冷却部１５ａの俯仰角とほぼ同一である。
【００２６】
角度検出センサ１４は、重力センサや加速度センサであり、器具本体２の傾動角、すなわち、ヒートパイプ１５の冷却部１５ａの水平中心軸Ｏａの水平線Ｈに対する傾動角を検出し、その傾動角検出信号を制御回路基板１３に実装された制御手段の一例であるマイクロプロセッサに与える。
【００２７】
マイクロプロセッサは入力された傾動角検出信号が予め設定した所定の傾動角度（例えば俯角θが４５°未満または仰角φが４５°以上等）に達したとそれぞれ判断したときに、第１の冷却ファン３の冷却ファン１０を予め設定した単位時間当たりの回転数で運転させ、これ以外の場合は冷却ファン１０の運転を休止させておく制御機能を具備している。
【００２８】
電源装置１１は、この制御回路基板１３、点灯回路基板１２、冷却ファン１０、角度検出センサ１４に電気的に接続され、これらに所要の電力を給電する。
【００２９】
次に、この照明装置１の作用を説明する。
【００３０】
図示しない操作盤の点灯スイッチがＯＮ操作されると、光源部８のＬＥＤが点灯回路基板１２の点灯回路により点灯される。これにより発光するＬＥＤの光源部８の投光はアパーチャ７ａを経て投影レンズ６，６で集光されてから外部へ放射される。
【００３１】
このときの器具本体２の傾動角は角度検出センサ１４により検出され、その検出信号は制御回路基板１３のマイクロプロセッサへ与えられる。マイクロプロセッサにより器具本体２の傾動角が所定値以下であると判断したときには、冷却ファン１０を運転させずに休止させておく。
【００３２】
そして、光源部８は、そのＬＥＤの発光により発熱するが、この発熱は光源部８の背面が直接密着しているフィンベース９ａを介して第１の放熱フィン９全体により自然放熱される。
【００３３】
また、光源部８の発熱は、ヒートパイプ１５の図１中下端部の加熱部１５ｂにより吸熱され、ここで作動流体が気化する。さらに、この気化した作動流体は、上部の冷却部１５ａに熱伝導される。
【００３４】
この冷却部１５ａは第２の放熱フィン５全体へ、そのフィンベース５ａを介して熱伝達される。第２の放熱フィン５は外気に露出しているので、この外気により自然冷却される。
【００３５】
このように光源部８の発熱は第２の放熱フィン５と第１の放熱フィン９により冷却される。この第２の冷却フィン５により冷却されたヒートパイプ１５内の作動流体は、凝固（液化）して重力により再び加熱部１５ｂへ滴下し、以下、加熱と冷却を繰り返して光源部８の発熱を第２の放熱フィン５へ繰返し伝達する。
【００３６】
しかし、図４に示すように照明装置１が上向き方向に傾動され、その仰角φが所定値（例えば４５°）以上に達したときには、ヒートパイプ１５の冷却部１５ａが加熱部１５ｂよりも高い位置でなくなるので、ヒートパイプ１５の熱伝導性能が低下し、第２の放熱フィン５による放熱効果が低下する。
【００３７】
そこで、角度検出センサ１４から傾動角検出信号を受けたマイクロプロセッサはオン信号を冷却ファン１０に与え、予め設定された回転数で運転を開始させる。
【００３８】
これにより、第１の放熱フィン９が冷却ファン１０により強制的に空冷されるので、第２の放熱フィン５による放熱能力の低下を補償することができる。
【００３９】
これと同様に図５に示すように器具本体が図中下向きに傾動され、その俯角θが所定値（例えば４５°）以上に達したときにも、マイクロプロセッサにより冷却ファン１０が運転され、第１の放熱フィン９を強制空冷するので、光源部８を充分に冷却することができる。
【００４０】
したがって、この照明装置１によれば、冷却ファン１０の運転は、制御手段のマイクロプロセッサにより器具本体２の傾動角に応じて制御し、常時運転しない。このために、冷却ファン１０の負荷を軽減できるので、その寿命を延伸することができる。
【００４１】
また、光源部８の発熱を、冷却ファン１０付きの第１の放熱フィン９と、ヒートパイプ１５付きの第２の放熱フィン５の両者により２重に放熱するので、その放熱効果を向上させることができる。
【００４２】
図６は本発明の第２の実施形態に係る照明装置１Ａの側面模式図である。この照明装置１Ａは、図１等で示す照明装置において、その第２の放熱フィン５、ヒートパイプ１５、冷却ファン１０を削除する一方、第１の放熱フィン９の図６中上部と背後に、新たに第１，第２の冷却ファン２０，２１をそれぞれ配設し、上記制御回路基板１３のマイクロプロセッサに、これら第１，第２の冷却ファン２０，２１の運転を制御する機能を付与した点に主な特徴がある。
【００４３】
すなわち、一般に冷却フィンを冷却ファンにより強制的に空冷する場合、冷却フィンの自然対流の方向と同じ方向に冷却ファンから送風する方が冷却フィンの冷却効率を向上させることができる。
【００４４】
そこで、マイクロプロセッサは、かかる知見に基づいて、器具本体２の傾動角に応じて第１，第２の冷却ファン２０，２１のいずれかを選択的に運転させる制御機能を有する。
【００４５】
すなわち、マイクロプロセッサは、そのメモリに、放熱フィン９の放熱効果を向上させるために、器具本体２の種々の傾動角と、この傾動角に応じて第１，第２の冷却ファン２０，２１のいずれか一方、または両者を運転するかの選択と、その運転時の回転数とを予めデータテーブルとして記録しておき、角度検出センサ１４により検出された検出角に応じてこのデータテーブルを参照して第１，第２の冷却ファン２０，２１の運転を制御する。
【００４６】
したがって、この照明装置１Ａによれば、２台の第１，第２冷却ファン２０，２１のうち、器具本体２の傾動角に応じて変化する放熱フィン９の自然対流とほぼ同じ方向に送風することができる第１，第２冷却ファン２０，２１のいずれか一方を選択して運転するので、第１，第２冷却ファン２０，２１の負荷を軽減できる。また、放熱フィン９の自然対流方向とほぼ同じ方向へ冷却ファン２０，２１から送風し強制空冷するので、放熱フィン９の放熱効果を向上させることができる。さらに、その放熱効果の向上分、第１，第２冷却ファン２０，２１の単位時間当たりの回転数を低減できるので、これらの冷却ファン２０，２１の負荷をさらに軽減し、寿命を延伸することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態では、角度検出センサとして重力センサや加速度センサを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではく、例えばポテンショメータや摺動抵抗式の角度センサを用いてもよい。そして、このポテンショメータを照明装置１に取り付ける場合には、例えば器具本体２を傾動可能に支持する支持部に、ポテンショメータの角度検出回転軸を器具本体２の傾動に連動するように設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の側面模式図。
【図２】図１の要部斜視図。
【図３】図１で示す光源ユニットの平面模式図。
【図４】図１で示す照明装置の傾動角を上向きに制御したときの側面模式図。
【図５】図１で示す照明装置の傾動角を下向きに制御したときの側面模式図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の側面模式図。
【符号の説明】
【００４９】
１，１Ａ…照明装置、２…器具本体、３…光源ユニット、４…レンズユニット、５…第１の放熱フィン（ヒートシンク）、７…ランプケース、８…光源部、９…第２の放熱フィン（ヒートシンク）、１０…冷却ファン、１２…点灯回路基板、１３…制御回路基板（制御手段）、１４…角度検出センサ、１５…ヒートパイプ、１５ａ…ヒートパイプの加熱部、１５ｂ…ヒートパイプの冷却部、２０，２１…第１，第２の冷却ファン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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