(57)【要約】【課題】放熱性の向上、ＬＥＤから回路やバッテリ等への熱的影響の低減、光出射窓の小型・薄型化等を図ることができる水中ライトを提供すること。【解決手段】少なくとも回路３とバッテリ４が内蔵された本体ケース２の一端開口部に放熱部材７を被着し、該放熱部材７の中心に形成された中央孔７ａを光出射窓１１で閉塞するとともに、放熱部材７外面の中央孔７ａの周囲に複数の放熱ピン（放熱突起）７ｂを突設し、  ＬＥＤ９を実装したＬＥＤ基板１０を前記放熱部材７の内面に密着させ、  前記ＬＥＤ９からの光を反射させて前記光出射窓１１から水中に出射させるリフレクタ１５を前記本体ケース２内に組み込んで水中ライト１を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも回路とバッテリが内蔵された本体ケースの一端開口部に放熱部材を被着し、該放熱部材の中心に形成された中央孔を光出射窓で閉塞するとともに、放熱部材外面の中央孔の周囲に複数の放熱突起を突設し、
ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板を前記放熱部材の内面に密着させ、
前記ＬＥＤからの光を反射させて前記光出射窓から水中に出射させるリフレクタを前記本体ケース内に組み込んで水中ライトを構成したことを特徴とする水中ライト。
【請求項２】
前記ＬＥＤ基板に温度検出素子を実装し、該温度検出素子によって検出される温度が設定値以上となると前記回路から前記ＬＥＤに流れる電流を減少させるフェールセーフ機能を設けたことを特徴とする請求項１記載の水中ライト。
【請求項３】
前記放熱部材に突設された放熱突起の高さを、水中において前記光出射窓から水中へと出射される光を該放熱突起が遮らない値に設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の水中ライト。
【請求項４】
前記光出射窓を略平坦な部材で構成し、前記放熱部材の中央孔の端部と放熱突起の先端とを結んだ直線と放熱部材の成す角度を４８．７５°以上に設定したことを特徴とする請求項３記載の水中ライト。
【請求項５】
前記光出射窓を水中側が凸の凸レンズで構成し、前記放熱部材の中央孔の端部と放熱突起の先端とを結んだ直線と放熱部材の成す角度を、（凸レンズの接線方向と基準面（ライト光軸と垂直な面）との成す角度が最大となるときの角度）＋４８．７５°）以上に設定したことを特徴とする請求項３記載の水中ライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中で使用される水中ライトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水中ライトは、水中での観察や静止画撮影、動画撮影用の照明等に使用されるが、斯かる水中カメラに関して、例えば特許文献１には、光源であるＬＥＤ（発光ダイオード）を収容する略円筒状の光源ケースを同じく略円筒状の本体ケースの端部に回動可能に嵌合し、該光源ケースを回動させることによって、該光源ケースと一体に回動するスイッチ摺動部材でスライドスイッチを摺動させる構成が提案されている。この水中ライトによれば、高い防水性を確保しながら電源スイッチを容易に操作することができる。
【０００３】
又、特許文献２には、色分布を有する光を放射する複数のＬＥＤを備える照明ユニットと、色配分を調整する制御ユニットを備える水中ライト（携帯型照明装置）において、水吸収センサによって検出される水の光吸収特性とフライトセンサによって検出される物体までの距離に基づいて制御ユニットがＬＥＤの個々の強度を、物体から反射する光が実質的に正しい色再現を有するように調整する構成が提案されている。
【０００４】
更に、特許文献３には、天井の造営材（凹部）に埋め込まれるダウンライト等の一般的な照明器具の放熱構造として、ＬＥＤモジュールの発熱を造営材の表側（照明空間側）に放熱させる放熱部（放熱フィン）を設ける構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１００２９号公報
【特許文献２】特表２００９−５２７８７２号公報
【特許文献３】特開２００７−０３５４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、ＬＥＤの高出力化に伴い、該ＬＥＤから発生する熱量が増大している。市場では光源光束が５０００ｌｍクラスの白色ＬＥＤを用いた水中ライトが販売されているが、現行の白色ＬＥＤの効率は高くても１００ｌｍ／Ｗ程度であり、５０Ｗ程度がＬＥＤに入力されている。
【０００７】
一般的に白色ＬＥＤから発生する熱量は入力の９割程度であり、ＬＥＤへの入力５０Ｗに対して９割の４５Ｗ程度の熱がＬＥＤから発生する。この熱量は自動車のヘッドライトの走行ビームやすれ違いビームから発生する熱量並であって、ヘッドライトにおいては放熱のためにヒートシンク等の放熱手段が設けられている。
【０００８】
特許文献１において提案された水中ライトにおいては、筐体内が密閉されているために該筐体内に熱がこもってしまい、この熱によってＬＥＤ、回路、バッテリ、光学部材等が高温になるという問題がある。又、使用者が手で持つ本体ケース部分に熱が伝わるため、特に高出力時に本体ケース部分が高温となり、この部分を手で握ることが難しくなるという問題もある。
【０００９】
又、特許文献２において提案された水中ライト（携帯型照明装置）には冷却構造として、照明ユニットが収容される本体のスリーブ部に複数の水中注入口を形成し、この水注入口から注入される水によって照明ユニットを冷却する構成が開示されている。
【００１０】
ところが、特許文献２において開示されたような冷却構造を採用する場合には、電気的接続のためのケーブル等に対して高い防水性、耐圧強度、海水に対する耐食性等が要求される他、光学部材がＬＥＤからの熱を受け易いために変形する可能性があるという問題がある。
【００１１】
更に、特許文献３において提案された冷却構造においては、放熱性能を高めるために放熱フィンを高くすると、放熱フィンが照明光を遮るという問題が発生する。このため、照明として光を利用するビーム角に対して放熱フィンが光を遮らない位置に該放熱フィンを設ける必要があり、その配置に制約を伴う。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、放熱性の向上、ＬＥＤから回路やバッテリ等への熱的影響の低減、光出射窓の小型・薄型化等を図ることができる水中ライトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
少なくとも回路とバッテリが内蔵された本体ケースの一端開口部に放熱部材を被着し、該放熱部材の中心に形成された中央孔を光出射窓で閉塞するとともに、放熱部材外面の中央孔の周囲に複数の放熱突起を突設し、
ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板を前記放熱部材の内面に密着させ、
前記ＬＥＤからの光を反射させて前記光出射窓から水中に出射させるリフレクタを前記本体ケース内に組み込んで水中ライトを構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ＬＥＤ基板に温度検出素子を実装し、該温度検出素子によって検出される温度が設定値以上となると前記回路から前記ＬＥＤに流れる電流を減少させるフェールセーフ機能を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記放熱部材に突設された放熱突起の高さを、水中において前記光出射窓から水中へと出射される光を該放熱突起が遮らない値に設定したことを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記光出射窓を略平坦な部材で構成し、前記放熱部材の中央孔の端部と放熱突起の先端とを結んだ直線と放熱部材の成す角度を４８．７５°以上に設定したことを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記光出射窓を水中側が凸の凸レンズで構成し、前記放熱部材の中央孔の端部と放熱突起の先端とを結んだ直線と放熱部材の成す角度を、（凸レンズの接線方向と基準面（ライト光軸と垂直な面）との成す角度が最大となるときの角度）＋４８．７５°）以上に設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、水中で使用される水中ライトのＬＥＤ基板と水との間に放熱部材のみが配置されるため、ＬＥＤと水との間の熱抵抗を低く抑えることができ、ＬＥＤに発生する熱を放熱部材から水中に効果的に放熱してＬＥＤの温度上昇を抑え、該ＬＥＤの発光効率と寿命を高めることができる。特に、放熱部材の放熱突起により放熱面積が増えるために該放熱部材の放熱性能が高められるとともに、物が光出射窓にぶつかるのが放熱突起に防がれるために光出射窓の損傷が防がれる。
【００１９】
又、ＬＥＤ基板が接する放熱部材に対して本体ケース内のリフレクタ、回路、バッテリ等は対向する位置にあり、これらには水に接している放熱部材と本体ケースを介して熱が伝わるため、ＬＥＤから受ける熱の影響は軽微である。
【００２０】
更に、放熱部材が光出射窓の付近に配置されているため、この放熱部材を手で持ったり固定することがなく、光出射窓が手で覆われて光が遮られることがない。
【００２１】
又、光出射窓をＬＥＤ基板よりも小さくすることができるため、該光出射窓に作用する水圧による力が小さく抑えられ、光出射窓を小型・薄型化することができる。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、温度検出素子によって検出される温度が設定値以上となると回路からＬＥＤに流れる電流を減少させるフェールセーフ機能を設けたため、当該水中ライトが陸上で点灯した場合であっても、不具合が発生する温度に達する以前にＬＥＤへの供給電流が下げられて発熱量が小さく抑えられる。
【００２３】
請求項３〜５記載の発明によれば、放熱部材の放熱突起が水中で光出射窓から水中へと出射される光を遮らないため、照明に必要な十分な光量が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水中ライトの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る水中ライトの側断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大詳細図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る水中ライトの内部構造を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る水中ライトの側断面図である。
【図６】図５のＢ部拡大詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２６】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る水中ライトの斜視図、図２は同水中ライトの側断面図、図３は図２のＡ部拡大詳細図、図４は同水中ライトの内部構造を示す斜視図である。
【００２７】
本実施の形態に係る水中ライト１は、水中で使用される懐中電灯型のライトであって、その略円筒状の本体ケース２には回路３とバッテリ４及びスイッチ５が内蔵されている。そして、本体ケース２の一端部（図２の左端部）はテーパ状に広がる光源収容部２ａを構成しており、本体ケース２の他端（図２の右端）にはバッテリ４を交換するための着脱可能なカバー６が被着されている。そして、本体ケース２の光源収容部２ａの端面には、図２に示すように放熱部材７がＯリング８を介して被着されている。尚、本実施の形態では、本体ケース２は熱伝導率が低くて耐熱性の高い樹脂によって構成されており、放熱部材７は熱先導性の高いアルミニウム等の金属によって構成されている。
【００２８】
上記放熱部材７は、リング状の本体部７Ａを備えており、この本体部７Ａの中心には円孔状の中央孔７ａが開口している。そして、この放熱部材７の本体部７Ａの外面（本体ケース２外の水中に浸る面）の中央孔７ａの周囲には放熱突起である複数の放熱ピン７ｂが垂直に突設されている。又、放熱部材７の本体部７Ａの内面（本体ケース２内に臨む面）の中央孔７ａの周囲には、複数のＬＥＤ９を実装して成るリング状のＬＥＤ基板１０が密着されている。尚、本実施の形態では、ＬＥＤ基板１０と放熱部材７との間には熱伝導性の高いグリスやシート等の熱伝導部材（不図示）が介在している。又、本実施の形態では、ＬＥＤ基板１０は熱伝導性の高いアルミニウムによって構成されている。
【００２９】
又、放熱部材７の本体部７Ａに形成された中央孔７ａは、透明で平坦な円板状の光出射窓１１によって塞がれている。尚、本実施の形態では、光出射窓１１は強化ガラスによって構成されており、水圧に負けないよう僅かなＲ（円弧）が付けられているが、ほぼ平坦であって、厚みはほぼ一定である。このため、光出射窓１１は、光の屈折には寄与しない。ここで、光出射窓１１の取付構造の詳細を図３に示すが、該光出射窓１１は、その内面の周囲が放熱部材７の中央孔７ａの周囲にＯリング１２を介して当てられ、その外側にリング状の窓固定用部材１３が複数のネジ１４によって取り付けられることによって放熱部材７に固定されている。
【００３０】
ところで、光出射窓１１からはＬＥＤ９からの光が水中に向かって図２に示す方向（図２の左方向）に向かって出射されるが、ＬＥＤ９はその光出射方向が光出射窓１１からの光の出射方向とは逆方向となる向き（図２の右向き）に配置されている。このため、本体ケース２の光源収容部２ａの内部には、各ＬＥＤ９から出射される光を反射させるためのリフレクタ１５が設けられている。ここで、リフレクタ１５の反射面１５ａは、各ＬＥＤ９と光出射窓１１を焦点とする楕円反射面として構成されており、各ＬＥＤ９からの光はリフレクタ１５の反射面１５ａで反射して光反射窓１１から水中に向かって図２に矢印にて示す方向に出射されてその方向の照明に供される。
【００３１】
又、図４に示すように、本体ケース２の内部において回路３とＬＲＤ基板１０とはリード線１６によって電気的に接続されているが、本体ケース２内には水か浸入しないため、リード線１６による回路３とＬＥＤ基板１０との電気的接続に防水性を考慮する必要がない。又、図示しないが、ＬＥＤ基板１０には温度検出素子が実装されており、当該水中ライト１には、温度検出素子によって検出される温度が設定値以上になるとリード線１６を介して回路３から各ＬＥＤ９に流れる電流を減少させるフェールセーフ機能が備えられている。
【００３２】
ここで、当該水中ライト１における光の経路は、ＬＥＤ９→空気→リフレクタ１５→空気→光出射窓１１→水中となる。このとき、リフレクタ１５によって反射した光が光出射窓１１の空気側から入射するときのビーム角θairと光出射窓１１から出て行くときのビーム角θwaterを図２に示すが、これらの間にはスネルの法則から次式の関係が成立する。
【００３３】
ｓｉｎθair／ｓｉｎθwater＝１．３３３（水の屈折率）
このため、リフレクタ１５から光出射窓１１に到達する光が光出射窓１１に対してほぼ平行に入射しても、水中に出射される光のビーム角は当該水中ライト１の光軸ｘに対して最大４８．７５°となる。従って、放熱部材７の中央孔７ａの端部と放熱ピン７ｂの先端とを結んだ直線と放熱部材７の成す角度を４８．７５°以上に設定すれば、放熱部材７に突設された放熱ピン７ｂの高さを、光出射窓１１の端部から光軸ｘに対して最低でも４８．７５°の角度範囲となるよう設定すれば、水中において光出射窓１１から水中へと出射される光を該放熱ピン７ｂが遮らないようにすることができる。
【００３４】
又、水中ライトの消灯時にダイバーは他の作業を行っているために水中ライトの光出射窓を水中の岩等にぶつけ、光出射窓が損傷することが多かったが、本発明に係る水中ライト１にあっては、放熱部材７に突設された放熱ピン７ｂによって光出射窓１１を岩等にぶつけることが防がれるため、該光出射窓１１の損傷が免れる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態に係る水中ライト１によれば、ＬＥＤ基板１０と水との間に放熱部材７のみが配置されるため、ＬＥＤ９と水との間の熱抵抗を低く抑えることができ、ＬＥＤ９に発生する熱を放熱部材７から水中に効果的に放熱してＬＥＤ９の温度上昇を抑え、該ＬＥＤ９の発光効率と寿命を高めることができる。特に、放熱部材７の放熱ピン７ｂにより放熱面積が増えるために該放熱部材７の放熱性能が高められるとともに、物が光出射窓１１にぶつかるのが放熱ピン７ｂに防がれるために該光出射窓１１の損傷が防がれる。
【００３６】
又、ＬＥＤ基板１０が接する放熱部材７に対して本体ケース２内のリフレクタ１５、回路３、バッテリ４等は対向する位置にあり、これらには水に接している放熱部材７と本体ケース２を介して熱が伝わるため、ＬＥＤ９から受ける熱の影響は軽微である。
【００３７】
更に、放熱部材７が光出射窓１１の付近に配置されているため、この放熱部材７を手で持ったり固定することがなく、光出射窓１１が手で覆われて光が遮られることがない。
【００３８】
又、光出射窓１１をＬＥＤ基板１０よりも小さくすることができるため、該光出射窓１１に作用する水圧による力が小さく抑えられ、光出射窓１１を小型・薄型化することができる。
【００３９】
そして、本実施の形態では、温度検出素子によって検出される温度が設定値以上となると回路３からＬＥＤ９に流れる電流を減少させるフェールセーフ機能を設けたため、当該水中ライト１が陸上で点灯した場合であっても、不具合が発生する温度に達する以前にＬＥＤ９への供給電流が下げられて発熱量が小さく抑えられる。
【００４０】
又、本実施の形態では、放熱部材７の放熱ピン７ｂが水中で光出射窓１１から水中へと出射される光を遮らないため、照明に必要な十分な光量が確保される。
【００４１】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図５及び図６に基づいて説明する。
【００４２】
図５は本発明の実施の形態２に係る水中ライトの側断面図、図６は図５のＢ部拡大詳細図であり、これらの図においては図１〜図４において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００４３】
本実施の形態は、光出射窓１１’を前記実施の形態１における平坦な光出射窓１１に代えて水中側が凸の凸レンズで構成したことを特徴としている。このように光出射窓１１’を凸レンズで構成することによって、水中に入射する光のビーム角を広げることができる。
【００４４】
本実施の形態では、光出射窓１１’を屈折率１．５１のガラスで構成し、凸レンズの接線方向と基準面（光軸ｘと垂直な面）との成す角度が最大となるときの角度を図６に示すようにαとしたとき、放熱部材７の中央孔７ａの端部と放熱ピン７ｂの先端とを結んだ直線と放熱部材７の成す角度を、（４８．７５°＋α）以上に設定している。このように設定することによって、放熱部材７の放熱ピン７ｂが水中で光出射窓１１’から水中へと出射される光を遮らないようにすることができるため、照明に必要な十分な光量を確保することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１            水中ライト
２            本体ケース
２ａ          本体ケースの光源収容部
３            回路
４            バッテリ
５            スイッチ
６            カバー
７            放熱部材
７Ａ          放熱部材の本体部
７ａ          放熱部材の中央孔
７ｂ          放熱部材の放熱ピン（放熱突起）
８            Ｏリング
９            ＬＥＤ
１０          ＬＥＤ基板
１１，１１’  光出射窓
１２          Ｏリング
１３          窓固定用部材
１４          ネジ
１５          リフレクタ
１５ａ        リフレクタの反射面
１６          リード線
【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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