(57)【要約】【課題】  周囲温度が上昇しても半導体発光素子の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置を提供する。【解決手段】  本体１１と、本体１１に収納される光源１２と、給電時に蓄電池を充電する充電回路１７ａと、非常時に蓄電池１６により光源１２を点灯制御する点灯回路１７ｂと、本体１１に収納され熱交換媒体１３により光源１２から吸熱する熱交換手段１４と、熱交換手段１４を外気から熱的に遮断するように本体１１に設けられた断熱部材１５とを具備する構成とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と；
本体に収納される光源と；
給電時に蓄電池を充電する充電回路と；
非常時に蓄電池により光源を点灯制御する点灯回路と；
本体に収納され熱交換媒体により光源から吸熱する熱交換手段と；
熱交換手段を外気から熱的に遮断するように本体に設けられた断熱部材と；
を具備することを特徴とする非常用照明装置。
【請求項２】
蓄電池は外気と熱交換し得るように本体に配置したことを特徴とする請求項１に記載の非常用照明装置。
【請求項３】
光源は半導体発光素子であり、
熱交換媒体は、沸騰状態において気化熱により半導体発光素子から吸熱することを特徴とする請求項１または２に記載の非常用照明装置。
【請求項４】
熱交換媒体は、その沸点が通常使用温度範囲の上限値より高く、半導体発光素子の最大定格温度より低いことを特徴とする請求項３に記載の非常用照明装置。
【請求項５】
熱交換媒体が沸騰して気化が終了するまでの時間が、蓄電池の放電終了までの時間と略同等としたことを特徴とする請求項３または４に記載の非常用照明装置。
【請求項６】
熱交換媒体は比熱により光源から吸熱することを特徴とする請求項１または２に記載の非常用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を光源とした非常用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フィラメントを有する電球に代わって、寿命が長く、また消費電力の少ない半導体発光素子である発光ダイオードが、下記の特許文献１などに示されるように、非常用照明装置の光源として採用されるようになってきている。
【０００３】
しかしながら、発光ダイオードは点灯時に発熱量が比較的多く、この温度上昇により発光効率が低下して所定の照度が得られない問題がある。
【０００４】
これを解決するために、この種発光ダイオードを光源とする照明装置においては、下記の特許文献２、３などに示されるように、発光ダイオードの放熱特性を向上させ、発光効率の低下を抑制することが行われている。
【０００５】
特許文献２に示されるものは、発光ダイオードのリード線端部に接するように設けられた熱伝導性グラファイトと、熱伝導性グラファイトに直接または間接的に設けられた放熱体を具備させて、発光ダイオードの熱を外部に放熱させて温度上昇を防止するように構成している。
【０００６】
特許文献３に示されるものは、容器内にＬＥＤチップを密封するとともに、この容器内に液体を充填し、液体によりＬＥＤチップからの熱を放熱して温度の上昇を抑えるように構成している。
【特許文献１】特開２００４−１０３２５６号公報
【特許文献２】特開２００３−１００１１０号公報
【特許文献３】特開平１１−１６３４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、火災発生時等における停電の際に点灯する非常用照明装置では、火災により周囲温度が相当な高温となった状況でも所定の非常照明の機能を発揮させなければならず、この条件を満足させるために、非常用照明器具技術基準ＪＩＬ５５０１（日本照明器具工業会基準）または非常用照明装置に関する指針において、周囲温度が１４０℃の状態で、３０分間、１ルックスの照明が行えるように規定されている。
【０００８】
発光ダイオードは、一般的にＰＮ接合のジャンクション部分が定格温度１２０℃程度まで許容されるが、器具の周囲温度が１４０℃レベルの高い温度となった場合には、１２０℃に上昇した発光ダイオードの温度を外気に放熱して冷却することは困難で、特許文献２、３などに示される通常の放熱手段では対策しきれなくなる。
【０００９】
この結果、発光ダイオードを冷却することができず温度が上昇して発光効率が低下し、非常時に上述した基準を満たす照明を継続することが困難となる問題が生じる。
【００１０】
本発明は、周囲温度が上昇しても発光ダイオード等の半導体発光素子の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用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】
【００１１】
請求項１に記載の非常用照明装置の発明は、本体と；本体に収納される光源と；給電時に蓄電池を充電する充電回路と；非常時に蓄電池により光源を点灯制御する点灯回路と；本体に収納され熱交換媒体により光源から吸熱する熱交換手段と；熱交換手段を外気から熱的に遮断するように本体に設けられた断熱部材と；を具備することを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、光源の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置が構成される。
【００１３】
「光源」は、発光ダイオードや半導体レーザなどを許容する。
【００１４】
「熱交換媒体」は、不燃性の水やアルコール等の液体、またはアルゴンやヘリウム等の熱伝導性の良好な気体を許容する。
【００１５】
「熱交換媒体により光源から吸熱する熱交換手段」は、これらの熱交換媒体と直接または間接的に光源とを接触させて、沸騰状態における気化熱または比熱などの作用により光源からの熱を熱交換媒体が吸熱することを許容する。
【００１６】
「熱交換手段」は、例えば、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属でケースを構成し、ケースの内部に熱交換媒体を収容すると共に、ケースを光源に接触させてユニット化したものなどを許容する。
【００１７】
「熱交換手段を外気から熱的に遮断するように本体に設けられた断熱部材」は、周囲温度が高くなった状態においても、光源から発生する熱を熱交換媒体が吸熱することができるように、熱交換手段を断熱部材で覆い、外気と熱的に遮断して本体内に収容することを許容する。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非常用照明装置において、蓄電池は外気と熱交換し得るように本体に配置したことを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、蓄電池は光源への熱的な影響を抑制する構成となし、光源の温度上昇をより抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置が構成される。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の非常用照明装置において、光源は半導体発光素子であり、熱交換媒体は、沸騰状態において気化熱により半導体発光素子から吸熱することを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、気化熱により半導体発光素子の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置が構成される。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の非常用照明装置において、熱交換媒体は、その沸点が通常使用温度範囲の上限値より高く、半導体発光素子の最大定格温度より低いことを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、気化熱により半導体発光素子の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置が構成される。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の非常用照明装置において、熱交換媒体が沸騰して気化が終了するまでの時間が、蓄電池の放電終了までの時間と略同等としたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、非常時の照明を確実に確保することが可能な非常用照明装置が構成される。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の非常用照明装置において、熱交換媒体は比熱により光源から吸熱することを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、比熱により光源の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置が構成される。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明によれば、本体に収納され熱交換媒体により光源から吸熱する熱交換手段と、熱交換手段を外気から熱的に遮断するように本体に設けられた断熱部材により、光源の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置を提供することができる。
【００２９】
請求項２の発明によれば、蓄電池は光源への熱的な影響を抑制する構成となし、光源の温度上昇をより抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置を提供することができる。
【００３０】
請求項３の発明によれば、熱交換媒体は、沸騰状態において気化熱により半導体発光素子から吸熱する構成としたので、半導体発光素子の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置を提供することができる。
【００３１】
請求項４の発明によれば、熱交換媒体は、その沸点が通常使用温度範囲の上限値より高く、半導体発光素子の最大定格温度より低い構成としたので、半導体発光素子の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置を提供することができる。
【００３２】
請求項５の発明によれば、熱交換媒体が沸騰して気化が終了するまでの時間が、蓄電池の放電終了までの時間と略同等としたので、非常時の照明を確実に確保することが可能な非常用照明装置を提供することができる。
【００３３】
請求項６の発明によれば、熱交換媒体は比熱により光源から吸熱するようにしたので、光源の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことが可能な非常用照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る非常用照明装置の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１は、本発明の第一実施形態における非常用照明装置の一部を切り欠いて示す縦断面図である。
【００３６】
本実施形態の非常用照明装置１０は、ビル施設などの部屋の天井面に設置される非常灯として構成されたもので、本体１１と、光源となる半導体発光素子１２、熱交換媒体１３を有する熱交換手段１４、断熱部材１５、蓄電池１６、回路ブロック１７で構成する。
【００３７】
本体１１は、塗装鋼板等の耐熱性を有する金属で、略円筒の箱状をなしたケース１１ａと、ケースの下面を閉塞する底面板１１ｂと、上面を閉塞する上面板１１ｃから構成し、本体全体の外観形状を横断面が略円形をなした円筒状をなすように構成する。
【００３８】
上面板１１ｃの略中央部分に凹部１１ｄを形成し、凹部の中央部にリード線引き出し用のボス部１１ｅを一体に形成し、底面板１１ｂの略中央部分に開口部１１ｆを形成する。
【００３９】
半導体発光素子１２は、発光ダイーオード（以下「ＬＥＤ」と称す）から構成し、本実施形態では１個の白色のＬＥＤが用意される。
【００４０】
このＬＥＤ１２は一方向、すなわちＬＥＤの軸線方向（図１に一点鎖線Ｌ−Ｌで示す）に光線が主として放射され、消費電力が５Ｗの性能のもので構成する。
【００４１】
ＬＥＤ１２は、チップ素子を中心部に実装した略円盤状なすプリント基板１２ａと、プリント基板の裏面に重合し接して設けられたアルミニウム等の熱伝導性の良好な金属からなる放熱板１２ｂで構成する。放熱板１２ｂはプリント基板１２ａと同形状の略円盤状なす板状に構成する。
【００４２】
熱交換手段１４は、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で、円筒の両端を閉塞して中空の円筒体からなるユニットケース１４ａを構成し、その内部に熱交換媒体である水１３を封入する。
【００４３】
熱交換媒体である水１３の量は、本実施形態の場合は消費電力が５ＷのＬＥＤに対して４ｇの水を封入する。
【００４４】
さらに、ユニットケース１４ａの上部に細管１４ｂを突出させ、この細管の開放端部１４ｃを本体のケース１１ａの側壁１１ｃに取り付けて外気に連通させ、細管１４ｂの管路の中間部分に圧力弁１４ｄを設ける。
【００４５】
ユニットケース１４ａの底面１４ｅは、略円盤状をなす平らな平面に形成し、この平面に上記のように構成したＬＥＤ１２を組み込む。
【００４６】
すなわち、ユニットケース１４ａの底面１４ｅにＬＥＤ１２の放熱板１２ｂを当接し、プリント基板１２ａから２個のねじ１２ｃを底面１４ｅにねじ込み両者を完全に密着させる。
【００４７】
これにより、ＬＥＤ１２から発生する熱が、放熱板１２ｂからユニットケース１４ａの底面１４ｅを介して、熱交換媒体である水１３に確実に熱伝導されるように強固に固定される。
【００４８】
ユニットケース１４ａの底面形状は、略円盤状をなす放熱板１２ｂと同形状に構成し、放熱板１２ｂの全面がユニットケース１４ａの底面１４ｅに完全に密着させるようにする。
【００４９】
上記のように、ＬＥＤ１２を組み込んだ熱交換手段１４は、本体のケース１１ａ内に組み込まれる。
【００５０】
すなわち、熱交換手段１４を本体１１内に支持するために、鋼板等の耐熱性の金属から、円筒をなす支持部材１１ｇを構成し、本体の底面板１１ｂの略中央部分に形成された開口部１１ｆの内面側に直立して取り付ける。
【００５１】
支持部材１１ｇの内径寸法は、ユニットケース１４ａの円筒外形の直径寸法より若干大きく形成し、ユニットケース１４ａを支持部材１１ｇの円筒内面に挿入する。支持部材１１ｇ内面にはストッパーが突出して形成され、ユニットケース１４ａはストッパーに係止して支持され、本体の底面板１１ｂとの間に空間部を形成する。
【００５２】
この際、細管１４ｂの開放端部１４ｃがケース１１ａの側壁１１ｃから外気に連通するように位置させて取り付ける。
【００５３】
ケース１１ａの底面に形成された空間部に反射体１８を支持する。反射体１８は中心部に透孔を形成し、透孔にＬＥＤ１１の発光チップ素子を嵌め込み、反射体の開放端部を本体の底面板１１ｂに形成された開口部１１ｆの外面側に係合させて支持する。
【００５４】
反射体１８は光路制御手段を構成するもので、ステンレス等の耐熱性を有する金属で表面を光沢な鏡面となして反射面を形成し、反射面を放物面、回転放物面等の凹面に構成し、ＬＥＤ１２から放射される光線を配光角が約３０〜６０度になるように設定して発光体Ｘを構成する。
【００５５】
なお、光路制御手段としては、反射体１８に代えて無色透明なポリカーボネート等の合成樹脂またはガラス等で形成したレンズ体で構成してもよい。
【００５６】
さらに、ケース１１ａ内に支持された支持部材１１ｇの側面に回路ブロック１７を設置する。
【００５７】
回路ブロック１７は、支持部材の円筒側面に沿う半リングの形状をなし、耐熱性の合成樹脂で構成されたブロックケース内に、給電時に蓄電池１６を充電する充電回路１７ａと非常時に蓄電池１６によりＬＥＤ１２を点灯制御する点灯回路１７ｂを実装した回路基板が内蔵されている。
【００５８】
上記のように各構成部品を配置構成した本体のケース１１ａ内面には、断熱部材である発泡スチロールからなる断熱材１５が発泡により充填され、熱交換手段であるユニットケース１４ａを外気から熱的に遮断して外気温の影響を受けないように構成し、周囲温度の依存性を断つように構成する。
【００５９】
蓄電池１６は、本体１１の外に配置されるように本体の上面板１１ｃの凹部１１ｄ内に収納して設置する。これにより蓄電池１６がＬＥＤ１２と熱的に遮断されてＬＥＤ１２への熱的な影響を抑制することができると共に、蓄電池１６が外気に触れ、外気と直接熱交換されて熱交換性が向上し、蓄電池１６も良好に冷却される。
【００６０】
図中１９は、本体１１の底面を覆うように、ケース１１ａにねじ込み等の手段で着脱可能に取り付けられたグローブで、半透明の乳白色等をなした耐熱性の強化ガラスや合成樹脂で構成する。
【００６１】
なお、回路ブロック１７内の充電回路１７ａには、本体の上面板１１ｃに形成されたボス部１１ｅから引き出されたリード線２０を介して商用電源が供給され、給電時に充電回路１７ａによって蓄電池１６が充電され、火災等の非常時に停電となった際に蓄電池１６によりＬＥＤ１２が点灯回路１７ｂにより自動的に点灯制御されるように構成する。
【００６２】
図中２１は、本体の底面板１１ｃに取り付けられ、蓄電池１６の充電状態を表示する緑色のＬＥＤで構成した充電モニタで、蓄電池１６が充電状態のとき点灯し、非充電状態のとき消灯状態になるように設定する。なお、緑色のＬＥＤの光線は乳白色等をなしたグローブ１９を透して視認がされる。
【００６３】
上記構成により、ＬＥＤ１１を光源とした全体として平面視で円盤状をなし、その直径Ｄが約７５〜１００ｍｍ、高さｈが約４０〜６０ｍｍの小型、薄型化をなした非常灯としての非常用照明装置が構成される。
【００６４】
上記に構成された非常灯としての非常用照明装置の作動につき説明する。
【００６５】
ビル施設などの部屋の天井面Ａに非常灯１０を設置するには、本体１１とグローブ１９を分離した状態で、本体の上面板１１ｃ内面から木ねじ等を用いて天井面Ａにねじ込み本体を支持する。
【００６６】
この際、上面板１１ｃのボス部１１ｅからリード線２０を引き出して、天井裏に配線された電源線に接続して回路ブロック１７内の充電回路１７ａ等に商用電源を供給するように設置する。
【００６７】
次に、天井面Ａに設置された本体１１にグローブ１９を、下から被せるようにしてねじ込みによりグローブ１９を本体１１の下面に取り付ける。
【００６８】
これにより、商用電源から充電回路１７ａに電源が供給され、蓄電池１６を常時充電した状態にしておく。
【００６９】
次に、例えば、火災が発生し停電となった場合、充電されていた蓄電池１６を電源として点灯回路１７ｂに電源が自動的に供給され、ＬＥＤ１２が点灯して暗くなった部屋を非常照明する。
【００７０】
このＬＥＤ１２の点灯作用により、特に発光素子のＰＮジャンクション部分が発熱して温度が上昇する。この温度は最大で約１２０℃まで上昇する。
【００７１】
この温度上昇により発生する熱は、放熱板１２ｂからユニットケース１４ａの底面１４ｅを介して、熱交換媒体である水１３に伝導されて水がＬＥＤから発生する熱を吸熱する。
【００７２】
この際、熱交換媒体である水は、消費電力が５ＷのＬＥＤに対して４ｇの量が封入されているので短時間に沸騰状態になり気化し蒸発する。
【００７３】
この水の蒸発により、密閉されたユニットケース１４ａ内の圧力が高まって圧力弁１４ｄが開放し、蒸気が細管１４ｂを介して外気に放出される。この際の気化熱により水に吸熱された熱が逐次放出され、連続してＬＥＤから発生する熱が吸熱されてＬＥＤの温度上昇が抑制される。
【００７４】
この際、部屋の周囲温度は火災により上昇するが、ユニットケース１４ａは断熱材１５により外気と遮断されているので、水１３の温度は火災により高い温度に上昇した周囲温度にはならず、常温である約５〜３５℃の通常使用温度範囲内に保たれ、１２０℃に上昇するＬＥＤからの熱を継続して充分に吸熱することができる。
【００７５】
本実施形態によれば、ＬＥＤから発生する熱を水が連続して３０分〜４０分の間、吸熱して蒸発を行うことができた。
【００７６】
また、水が気化する時のエネルギーは２．２６ＫＪ／ｇであり、４ｇの水で５ＷのＬＥＤを約６５℃程度まで低減させ、光束の低下を防ぐことができ、約１〜２ルックスの照度を保持することができた。
【００７７】
この結果、前述した「周囲温度が１４０℃の状態で、３０分間、１ルックスの照明を行う」規定の範囲を充分に満たすことができた。
【００７８】
なお、本実施形態におけるように、断熱材で外気と遮断された状態における水の気化熱による吸熱方法で、必要とされる水の量４ｇは、下記の計算式で求められる。
【００７９】
吸熱体（本実施形態では水）の気化熱：２．２６ＫＪ／ｇ
５ＷのＬＥＤの３０分間の発熱量：５Ｗ×３０×６０秒＝９０００Ｊ
したがって、９０００Ｊ／２２６０Ｊ／ｇ＝４ｇ
また、本実施形態における熱交換媒体である水は、その沸点１００℃が常温時の通常使用温度範囲である約５〜３５℃の上限値３５℃より高く、ＬＥＤの最大定格温度１２０℃より低く設定されている。
【００８０】
また、熱交換媒体である水が沸騰し気化が終了するまでの時間、すなわち約３０〜４０分が、蓄電池１６の放電完了時間と略同等となるように設定する。これにより、蓄電池１６の放電時間、換言すればＬＥＤが点灯を続ける時間中は、充分にＬＥＤ１２の温度上昇を抑制することができ、所定の照度で非常時の照度を確保することができる。
【００８１】
本実施形態において、１個の白色ＬＥＤで構成したが、使用条件に応じて、複数個使用しても、また発光色は赤色、黄色、緑色等でも、さらに複数個使用の場合には、各種の色を組み合わせて構成してもよい。
【００８２】
グローブ１９を半透明の乳白色の強化ガラスで構成したが、無色透明でも、また材質は耐熱性の合成樹脂で構成してもよい。
【００８３】
またＬＥＤ１２の放熱板１２ｂをユニットケース１４ａに密着させて支持したが、ＬＥＤの放熱板１２ｂを省略して、プリント基板１２ａを直接ユニットケース１ａの底面１４ｅに密着して支持するように構成してもよい。
【００８４】
熱交換媒体として水を用いたが、他の不燃性の液体でもよく、さらにはアルコール等の液体を用いるようにしてもよい。
【００８５】
断熱部材として発泡スチロールからなる断熱材１５を発泡により充填したが、グラスウール等他の断熱材を組み込み充填するようにしてもよい。
【００８６】
本体１１を塗装鋼板等の耐熱性の金属で構成したが、耐熱性でかつ電気絶縁性を有する合成樹脂で構成してもよい。
【００８７】
また、本体１１を横断面が略円形をなした円筒状をなすように構成したが、四角形、長方形等の矩形状に構成して、さらにデザイン性を高めるようにしてもよい。
【００８８】
蓄電池１６は本体１１の外面に配置したが、本体内に収納して本体の上面板１１ｃ等のケース１１ａを介して、間接的に外気と熱交換をさせるようにしてもよい。この場合に蓄電池１６は断熱材１５で覆い、ユニットケース１４ａに対して熱的な影響を与えないように構成する。
【００８９】
充電回路１７ａ及び点灯回路１７ｂを有する回路ブロック１７を本体１１内に収納して設けたが、蓄電池１６と同様に本体外面に設けて、回路部品から発生する熱の影響をＬＥＤ１２ができるだけ受けないように構成すると共に、回路ブロック１７の充電回路１７ａ及び点灯回路１７ｂを冷却するようにしてもよい。
【００９０】
本実施形態の非常用照明装置は、非常灯として構成したが、非常時の誘導灯など、さらには家庭用、店舗、施設、業務用等の各種の非常用照明装置として構成してもよい。
【００９１】
本実施形態によれば、ユニットケース１４ａを断熱材１５により外気から熱的に遮断して、周囲温度への依存性を断つようにして設け、このユニットケース１４ａに封入された水１３によりＬＥＤ１２から発生する熱を吸熱するようにしたので、火災時などで周囲温度が高くなった場合でも、確実にＬＥＤ１２の温度上昇を抑制することができ、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことができる。
【００９２】
また、蓄電池１６は外気と熱交換し得るように本体の外に配置したことにより、ＬＥＤ１２は蓄電池１６から発生する熱の影響を少なくすることができ、より確実にＬＥＤ１２の温度上昇を抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことができる。
【００９３】
熱交換媒体として水１３を用い、沸騰状態において気化熱によりＬＥＤ１２からの熱を吸熱する構成としたので、安価な熱交換媒体によりＬＥＤの温度上昇を確実に抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことができる。
【００９４】
熱交換媒体として水を用い、その沸点が通常使用温度範囲の上限値より高く、半導体発光素子の最大定格温度より低い構成としたので、ＬＥＤの温度上昇を確実に抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことができる。
【００９５】
熱交換媒体である水１３が沸騰して気化が終了するまでの時間が、蓄電池１６の放電終了までの時間と略同等となるようにしたので火災発生等、非常時の照明を確実に確保することができる。
【実施例２】
【００９６】
図２は、本発明の第二実施形態における非常用照明装置の一部を切り欠いて示す縦断面図で、第一実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００９７】
本実施形態の非常用照明装置は、熱交換手段のユニットケース内に熱交換媒体である水を封入し、水の比熱によりＬＥＤから発生する熱を吸熱してＬＥＤの温度上昇を抑制するものである。
【００９８】
すなわち、ユニットケース１４ａには、第一の実施形態で設けた細管１４ｂを設けずに、密封の状態に封入して熱交換媒体である水１３を封入する。
【００９９】
封入する水１３の量は、本実施形態の場合は消費電力が５ＷのＬＥＤ１２に対して約３３ｇの水を封入する。
【０１００】
これにより、ＬＥＤ１２から発生する熱は、放熱板１２ｂからユニットケース１４ａの底面１４ｅを介して水１３に伝導されて比熱により熱が吸熱される。
【０１０１】
この際、熱交換媒体である水１３は、消費電力が５ＷのＬＥＤに対して約３３ｇの量が封入されているので、比較的に長い時間、吸熱作用を継続する。
【０１０２】
本実施形態によれば、ＬＥＤ１２から発生する熱を水１３が連続して３０分〜４０分の間、吸熱することができ、連続してＬＥＤの温度上昇が抑制された。
【０１０３】
この際、部屋の周囲温度は火災により上昇するが、ユニットケース１４ａは断熱材１５により外気と遮断されているので、水１３の温度は火災により高い温度に上昇した周囲温度にはならず、常温である約５〜３５℃の通常使用温度範囲内に保たれ、１２０℃に上昇するＬＥＤ１２からの熱は充分に吸熱することができる。
【０１０４】
また、水が気化する時のエネルギーは２．２６ＫＪ／ｇであり、３３ｇの水で５ＷのＬＥＤを６５℃程度まで低減させ、光束の低下を防ぐことができ、約１〜２ルックスの照度を保持することができた。
【０１０５】
この結果、前述した「周囲温度が１４０℃の状態で、３０分間、１ルックスの照明を行う」規定の範囲を充分に満たすことができた。
【０１０６】
なお、本実施形態におけるように、断熱材で外気と断熱された状態における水の比熱による方法で、必要とされる水の量３３ｇは、下記の計算式で求められる。
【０１０７】
蓄熱体（本実施形態では水）の比熱：４．２Ｊ／ｇ・Ｋ
５ＷのＬＥＤの３０分間の発熱量：５Ｗ×３０×６０秒＝９０００Ｊ
したがって、９０００Ｊ／（４．２×６５Ｋ）＝３３ｇ
本実施形態においても、熱交換媒体として水を用いたが、他の不燃性の液体でもよく、さらにはアルコール等の液体を用いるようにしてもよい。
【０１０８】
本実施形態によれば、水の比熱によりＬＥＤからの熱を吸熱するようにしたので、ＬＥＤの温度上昇を確実に抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことができる。
【０１０９】
特に、熱交換手段であるユニットケースには、細管や圧力弁等を設ける必要がないので、より構成が簡単となりコスト的に有利な非常用照明装置を提供することができる。
【０１１０】
その他の構成・作用・変形例、作用効果等は、第一の実施形態と同様である。
【実施例３】
【０１１１】
図３は、本発明の第三実施形態における非常用照明装置の一部を切り欠いて示す縦断面図で、第一、第二実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【０１１２】
本実施形態の非常用照明装置は、熱交換手段のユニットケース内に熱交換媒体としてアルゴンやヘリウム等の熱伝導性の良好な気体を封入し、気体の加熱による移動作用によりＬＥＤから発生する熱を吸熱してＬＥＤの温度上昇を抑制するものである。
【０１１３】
すなわち、ユニットケース１４ａの上部に細管１４ｂを突出させ、この細管の開放端部１４ｃを中空に密封して構成した溜め部１４ｆに連通させ、熱交換媒体としてのアルゴンやヘリウム等の熱伝導性の良好な気体１３ａを、ユニットケース１４ａ、細管１４ｂさらに溜め部１４ｆ内に封入する。
【０１１４】
これにより、ＬＥＤ１２から発生する熱は、放熱板１２ｂからユニットケース１４ａの底面１４ｅを介して、熱交換媒体である気体１３ａに伝導されて温められ、温められた気体が放出管１４ｂを通って溜め部１４ｆ内に移動する。
【０１１５】
移動する間に温められていた気体１３ａが冷却され、この作用の繰り返しによって連続してＬＥＤ１２の熱が気体に吸熱されて温度上昇が抑制される。
【０１１６】
この結果、光束の低下を防ぐことができて所定の照度を保持することができ、前述した「周囲温度が１４０℃の状態で、３０分間、１ルックスの照明を行う」規定の範囲を充分に満たすことができる。
【０１１７】
この際、部屋の周囲温度は火災により上昇するが、ユニットケース１４ａは断熱材１５により外気と遮断されているので、気体１３ａの温度は火災により高い温度に上昇した周囲温度にはならず、常温である約５〜３５℃の通常使用温度範囲内に保たれ、１２０℃に上昇するＬＥＤを充分に吸熱することができる。
【０１１８】
本実施形態によれば、気体の移動による冷却作用によりＬＥＤの温度上昇を確実に抑制し、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことができる。
【０１１９】
その他の構成・作用・変形例、作用効果等は、第一、第二の実施形態と同様である。
【実施例４】
【０１２０】
図４は本発明の第四実施形態における非常用照明装置の正面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【０１２１】
本実施形態の非常用照明装置４０は、ビル施設の通路など避難経路ともなり得る廊下の壁面に設置される非常灯として構成されたもので、本体４１と、光源となる半導体発光素子４２、レンズ等の光路制御手段４３、熱交換媒体４４を有する熱交換手段４５、断熱部材４６、蓄電池４７、回路ブロック４８で構成する。
【０１２２】
本体４１は、塗装鋼板等の耐熱性を有する金属で、横長の直方体の箱状をなしたケース４１ａと、ケースの正面の開口部を覆うように設けられた化粧枠４１ｂから構成する。
【０１２３】
半導体発光素子４２は、発光ダーオード（以下「ＬＥＤ」と称す）から構成し、本実施形態では３個の白色のＬＥＤが用意される。
【０１２４】
この各ＬＥＤ１２は一方向、すなわちＬＥＤの軸線方向（図５に一点鎖線Ｌ−Ｌで示す）に光線が主として放射され、消費電力が各５Ｗの性能のもので構成する。
【０１２５】
各ＬＥＤ４２は、チップ素子を中心部に実装した略円盤状なすプリント基板４２ａと、プリント基板の裏面に重合し接して設けられたアルミニウム等の熱伝導性の良好な金属からなる放熱板４２ｂで構成する。放熱板４２ｂはプリント基板４２ａと同形状の略円盤状なす板状に構成する。
【０１２６】
熱交換手段４５は、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で、円筒の両端を閉塞して中空の円筒体からなるユニットケース４５ａを構成し、その内部に熱交換媒体である水４４を封入する。ユニットケース４５ａの底面４５ｅは斜めに傾斜して形成する。
【０１２７】
さらに、ユニットケース１４ａの上部に細管４５ｂを突出させ、この細管の開放端部４５ｃを本体４１のケース４１ａの背面板４１ｂ取り付けて開放端部４５ｃを外気に連通させ、細管４５ｂの管路の中間部分に圧力弁４５ｄを設置する。
【０１２８】
熱交換手段４５のユニットケース４５ａの斜めに傾斜した底面４５ｅは、略円盤状をなす平らな平面に形成し、この平面に上記のように構成したＬＥＤ４２を組み込む。
【０１２９】
すなわち、ユニットケース４５ａの傾斜した底面４５ｅにＬＥＤ４２の放熱板４２ｂを当接し、プリント基板４２ａから２個のねじをユニットケース１４ａの底面１４ｅにねじ込み両者を完全に密着させる。
【０１３０】
これにより、ＬＥＤ４２から発生する熱が、放熱板４２ｂからユニットケース４５ａの底面４５ｅを介して、熱交換媒体である水４４に確実に熱伝導されるように強固に固定される。
【０１３１】
ユニットケース４５ａの底面４５ｅの形状は、略円盤状をなす放熱板４２ｂと同形状に構成し、放熱板４２ｂの全面がユニットケース４５ａの底面４５ｅに完全に密着させるようにする。
【０１３２】
上記のように、ＬＥＤ４２を組み込んだ熱交換手段４５は３個用意され、本体４１のケース４１ａ内に組み込まれる。
【０１３３】
すなわち、３個の熱交換手段４５を本体４１内に支持するために、鋼板等の耐熱性の金属から３個の円筒状の支持部４１ｆを有する支持板４１ｇを構成し、支持板４１ｇをケース４１ａの正面の開口部に取り付ける。
【０１３４】
各支持部４１ｆの内径寸法は、各ユニットケース４５ａの円筒外形の直径寸法より若干大きく形成し、３個のユニットケース４５ａを３個の支持部４１ｆの円筒内面に挿入して支持する。
【０１３５】
この際、３本の各細管４５ｂの開放端部４５ｃが本体のケース４１ａの背面板４１ｃから外気に連通するように位置させて取り付ける。
【０１３６】
上記のように、ユニットケース４５ａに組み込まれた各ＬＥＤ４２には、光路制御手段であるレンズ体４３がそれぞれ組み込まれる。
【０１３７】
すなわち、３個のレンズ体４３は、無色透明なポリカーボネート等の合成樹脂で構成し、縦断面がすり鉢状で横断面が円形をなし、底面に内方に向かう凹部４３ａを形成し、凹部４３ａにＬＥＤ４２の発光チップ素子を嵌め込み、ＬＥＤ４２から放射される光線の光路をレンズにより制御し、配光角が約２０度になるように設定する。
【０１３８】
また、レンズ体４３に組み込まれたＬＥＤ４２は、上記のようにユニットケース４５ａの傾斜した底面４５ｅに支持されているので、ＬＥＤ４２の光軸Ｌ−Ｌは水平線に対し、角度ａが１５度〜３０度の方向に光線を照射するように設定して発光体Ｘを構成し、この発光体を３個用意する。レンズ体４３は、後述する化粧枠４１ｂの正面に形成した円形の３個の開口に係合させて支持する。
【０１３９】
さらに、ユニットケース４５ａの周囲に回路ブロック４８を設置する。
【０１４０】
回路ブロック４８は、ユニットケース４５ａの円筒側面に沿うリング状をなし耐熱性の合成樹脂で構成されたブロックケース内に、給電時に蓄電池４７を充電する充電回路４８ａと非常時に蓄電池４７によりＬＥＤ４２を点灯制御する点灯回路４８ｂを実装した回路基板が内蔵されている。
【０１４１】
化粧枠４１ｂは塗装鋼板等の耐熱性を有する金属で、横長の直方体の箱状をなし、ケース４１ａの正面の開口部を覆うように設けられ、正面に３個の発光体Ｘのレンズ体４３を係合させる開口を形成する。
【０１４２】
化粧枠４１ｂの上面部Ｒは、断面がＲ形状をなすように構成して埃がたまりにくい形状に構成する。さらにレンズ体４３は化粧枠４１ｂの開口から突出しないように、化粧枠４１ｂの正面板がレンズ体４３に対して外側に位置するように配置し、レンズ体４３の表面に埃が付着しにくい構成とする。
【０１４３】
上記のように各構成部品を配置構成した本体のケース４１ａの内面には、断熱部材である発泡スチロールからなる断熱材４６が発泡により充填され、熱交換手段であるユニットケース４５ａを外気から熱的に遮断して外気温の影響を受けないように構成し、周囲温度の依存性を断つようにする。
【０１４４】
蓄電池４７は、本体４１の外に配置されるように本体の背面板４１ｃに形成されたリング状の凹部４１ｄ内に収納して設置する。これにより蓄電池４７がＬＥＤ４２と熱的に遮断されてＬＥＤ４２への熱的な影響を抑制することができると共に、蓄電池４７が外気に触れ、外気と直接熱交換されて熱交換性が向上し、蓄電池４７も良好に冷却される。  
【０１４５】
図中５０は、化粧枠４１ｂの正面に取り付けられ、蓄電池４７の充電状態を表示する緑色ＬＥＤで構成した充電モニタで、蓄電池４７が充電状態のときに点灯し、非充電状態のときに消灯状態になるように設定する。
【０１４６】
なお、回路ブロック４８内の充電回路４８ａには、本体の背面板４１ｃから引き出されたリード線（図示せず）を介して商用電源が供給され、給電時に充電回路４８ａによって蓄電池４７が充電され、火災等の非常時に停電となった際に蓄電池４７によりＬＥＤ４２が点灯回路４８ｂにより自動的に点灯制御されるように構成する。
【０１４７】
上記構成により、３個のＬＥＤを光源とした全体として横長の直方体をなし、幅寸法ｗが約１５０〜１８０ｍｍ、高さ寸法ｈが約１００ｍｍ、奥行寸法ｄ１が約６５ｍｍ、壁面Ｂからの突出寸法ｄ２が約３０ｍｍの小型、薄型化をなした非常灯４０としての非常用照明装置が構成される。
【０１４８】
上記に構成された非常灯としての照明装置の作動につき説明する。
【０１４９】
ビルの廊下のコンクリート壁面に非常灯４０を設置するには、壁面Ｂに予め設置用の横長長方形の取付穴を形成しておく。取付穴の位置は、廊下の床面から約３０ｃｍ程度の高さに形成する。
【０１５０】
この取付穴に、化粧枠４１ｂを廊下側にして横長直方体をなす本体４１を嵌め込み、化粧枠４１ｂの正面からコンクリート用ビスで壁面に数カ所ねじ込み設置する。
【０１５１】
この際、背面板４１ｃからリード線を引き出して、壁面Ｂ内に配線された電源線に接続して回路ブロック４８の充電回路４８ａに商用電源を供給するように設置し、商用電源から充電回路４８ａに電源が供給され、蓄電池４７を常時充電した状態にしておく。
【０１５２】
これにより、非常灯４０が廊下の床面から約３０ｃｍに設置され、３個のＬＥＤ４２からの光線が水平面、すなわち床面に対して１５度〜３０度の方向で照射するように設置される。
【０１５３】
この非常灯４０は複数台が用意され、廊下に、例えば、約２〜４ｍの間隔での等ピッチ施工をして設置される。
【０１５４】
次に、例えば、火災が発生し停電となった場合、充電されていた蓄電池４７を電源として点灯回路４８ｂに電源が自動的に供給され、各ＬＥＤ４２が点灯し、暗くなった廊下を非常照明する。
【０１５５】
この際、本体４１が横長の直方体をなし、複数個が等間隔で設置され、ライン状をなして点灯するので非常口等への避難誘導の効果をなす。
【０１５６】
この各ＬＥＤ４２の点灯作用により、特に発光素子のＰＮジャンクション部分が発熱して温度が上昇するが、第一の実施形態で説明したと同様の作動により、蓄電池４７の放電時間、換言すれば各ＬＥＤ４２が点灯を続ける時間中は、充分に各ＬＥＤ４２の温度上昇を抑制することができ、所定の非常時の照度を確保することができる。
【０１５７】
本実施形態において、３個の白色ＬＥＤ４２で構成したが、使用条件に応じて個数を選択して増減し、また発光色は赤色、黄色、緑色等でも、さらには各種の色を組み合わせて構成してもよい。
【０１５８】
レンズ体４３を無色透明な合成樹脂で構成したが、上記の各種の色に着色したものでも、また完全な透明体でなく半透明でも、さらに材質としては合成樹脂に限らず、透光性を有する強化ガラスで構成してもよい。
【０１５９】
断熱部材として発泡スチロールからなる断熱材４６を発泡により充填したが、グラスウール等他の断熱材を組み込み充填するようにしてもよい。
【０１６０】
また、ＬＥＤ４２をユニットケース４５ａの傾斜した底面４５ｅに支持して、ＬＥＤの光軸が水平線に対し１５度〜３０度方向なるようにしたが、ユニットケース４５ａの底面４５ｅを傾斜させずに垂直面に構成して、ＬＥＤ４２の光軸が水平になるように支持し、レンズ体４３として非対称レンズ体を用いてＬＥＤ４２の光が水平線に対し１５度〜３０度方向に照射されるように構成してもよい。
【０１６１】
化粧枠４１ｂを塗装鋼板等の耐熱性の金属で構成したが、耐熱性でかつ電気絶縁性を有する合成樹脂で構成してもよい。
【０１６２】
蓄電池４７を本体４１外に設けたが、化粧枠４１ｂを着脱可能な構成となし、化粧枠４１ｂ内に蓄電池４７を収納するようにして、蓄電池の交換、修理、点検が本体４１の正面側から容易に行えるようにしてもよい。この場合に蓄電池４７は断熱材４６で覆い、ユニットケース４５ａに対して熱的な影響を与えないように構成する。
【０１６３】
また、本体４１を横長の直方体に構成したが、正方形さらには円形をなして構成し、さらにデザイン性を高めるようにしてもよい。
【０１６４】
複数の非常灯４０を等間隔に設置し、ライン状をなして点灯させて避難誘導の効果をなすようにしたが、さらに各ＬＥＤを時間差を有して順番に点灯させるように点灯回路４８ｂで制御して、光点滅走行装置のように構成し、さらに避難の際の誘導効果を高めるようにしてもよい。
【０１６５】
本実施形態の熱交換手段として、第一の実施形態と同様、水の気化熱による手段を採用したが、第二、第三の実施形態における水の比熱、または気体による熱交換手段を採用して構成してもよい。
【０１６６】
本実施形態によれば、上記第一、第二、第三の実施形態と同様に、火災時などに周囲温度が高くなった場合でも、確実に各ＬＥＤの熱を吸熱して温度上昇を抑制することができ、発光効率を向上させて、非常時に所定の照明を行うことができると共に、非常灯として下記のような顕著な作用効果を有する。
【０１６７】
従来、蛍光灯などを使用した非常灯では、光源としても大きく、また衝撃によりランプが破損し易くなるために足下に設置することができず、設置場所が天井など限られていた。
【０１６８】
しかし、本実施形態によれば、光源として破損し難くい小型のＬＥＤを採用したので、従来困難とされていた避難経路ともなり得る廊下における床面等の足下に設置することが可能となり、誘導効果をも付加することが可能な非常灯を提供することができる。
【０１６９】
さらに、光軸を所定の方向に制御し易いＬＥＤ、さらにはレンズ体を採用したので、実使用では必要のない天井等の箇所には照射しないように光学設計をすることが可能となり、光のロスがない非常灯を構成することができる。
【０１７０】
小型、長寿命のＬＥＤを光源として採用したので、器具として小型、薄型化でかつ長寿命の非常灯を構成することができる。特に器具が小型、薄型に構成できるため、コンクリート壁面等には小さい取付穴を形成すればよく施工が容易となる。
【０１７１】
また、器具は床面から約３０ｃｍ程度の位置に施工すればよく、従来における天井面の施工と比較して、工事が手元で行えて楽になると共に、天井の高さに左右されずに非常時の照明を確保することができる。
【０１７２】
レンズ体は化粧枠の開口から突出しないように、化粧枠の正面板がレンズ体に対して外側に位置するように配置したので、レンズ体の表面に埃が付着しにくく、かつ直接衝撃を受ける位置関係にないため破損しにくい。万が一破損した場合でもレンズ体は非常に小さく破片の飛び散りなども少なく、大きな問題には至らない。
【０１７３】
その他の構成・作用・変形例、作用効果等は、第一、第二、第三の実施形態と同様である。
【０１７４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の第一実施形態における非常用照明装置の一部を切り欠いて示す縦断面図。
【図２】本発明の第二実施形態における非常用照明装置の一部を切り欠いて示す縦断面図。
【図３】本発明の第三実施形態における非常用照明装置の一部を切り欠いて示す縦断面図。
【図４】本発明の第四実施形態における非常用照明装置の正面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う縦断面図。
【符号の説明】
【０１７６】
１０    非常用照明装置
１１    本体
１２    光源
１３    熱交換媒体
１４    熱交換手段
１５    断熱部材
１６    蓄電池
１７ａ  充電回路
１７ｂ  点灯回路
【図１】
2006054077.tif 000003
【図２】
2006054077.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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