(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプから放射される光を配光制御する反射板とこの反射板に対して空隙を持ってその外周部を包囲する外郭とを備える投光装置において、前記反射板の外周面の下半分、及びこの外周面に対向する前記外郭の内周面の下半分、並びに前記外郭の外周面の全部に対して、夫々の基材よりも熱膨張係数の大きい材質による被膜を形成したことを特徴とする投光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポーツ施設や景観照明に好適な投光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、本体の内部にメタルハライドランプ等の光源を装着してなる投光装置は知られている。この種の投光装置では、図１０に示すように、本体４の内面が反射板６を兼ねた構造のものや、図１１に示すように、本体４の内部に別体の反射板６を収納したもの等が一般的である。図１０に示す構造のものでは、ランプ１からの熱が本体４に伝わり、本体４の温度が大きく上昇するという問題がある。この温度上昇を低く抑えるためには、例えば１ＫＷ用の反射器具に、例えば４００Ｗの小さいランプを使用して、本体４の温度を基準値以下に抑える方式が提案されている。しかしこの方法は不経済である。
【０００３】
これに対して、図１１に示す構造のものでは、本体４と反射板６との間に空隙７が形成されるので、本体４の温度上昇は比較的抑制される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のものでは、本体４の温度は低く抑えられるが、図示した如く、軸芯を示すＺ軸が水平になるように設置した場合には、天地方向の温度差が大きくなり、天方向の温度が規定温度を超える場合がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、いかなる場合にも、本体の外郭の温度を基準値以下に抑えることのできる投光装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
図１１に示した従来の投光装置は、空隙内に対流を起こし、熱い空気が上昇して天地方向で見る天側の温度が高く、その分だけ地側の温度が低くなる状態を作り出しているため、天側の外郭温度が基準値を超えやすかった。
【０００７】
本発明は、例えば外郭及び反射板の天側の熱量を地側に伝達する特有な伝熱構造を形成したもので、熱膨張係数の小さい基材の外側に熱膨張係数の大きい材質からなる被膜を形成することによって、熱の放射量を増大させて基材の温度低下を図るとともに、高温部から低温部へ移動する熱の伝導性質により、外郭の天側の熱を外郭自体を通して地側に伝達させ、外郭の温度を基準値以下に抑制すると共に、外郭の周囲で見た温度差を低く抑制するようにしたものである。
【０００８】
この構成を採用した場合には、反射板及び外郭を水平方向に向けて設置する場合に限らず、これらを上向きに傾けても、あるいは真上に向けても類似の効果を奏することが実験によって明らかにされている。
【０００９】
そこで、本発明に係る投光装置は、反射板に対して空隙を持ってその外周部を包囲する外郭を備えるとき、反射板の外周面の一部、及びこの外周面にほぼ対向する外郭の内周面の一部、並びに外郭の外周面のほぼ全部に対し、反射板及び外郭の基材よりも熱膨張係数の大きい被膜を形成したものである。
【００１０】
この場合に、反射板及び外郭が水平方向を向けて設置されるとすれば、前記各面の一部は、前記各面のほぼ下半分に位置するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。尚、図１１と同一の要素には同一の符号を付して示し、その説明を省略する。
【００１２】
図１において、４は外郭、６は反射板、７は空隙を示している。これら外郭４、及び反射板６は夫々アルミニウム製であり、これらは例えば深絞り加工等によって、図示した形状に形成されている。外郭４の外周面に記載された破線４２、及び内周面に記載された破線４１はそれぞれ塗料を示しており、反射板６の外周面に記載された破線６１も同じく塗料を示している。
【００１３】
これらの塗料の塗布状態を図２、及び図３に示す。図２（ａ）は外郭４の正面図であり、その軸芯を通るＸ軸は水平方向を示し、Ｙ軸は天地方向を示す。図２（ｂ）は外郭４の側面図であり、Ｚ軸は軸芯を示す。この外郭４のＸ軸よりも下側の内周面に樹脂系の塗料（二点鎖線で示す）４１が塗布されており、外周面の全体に亘って同一の塗料４２が塗布されている。図３（ａ）は反射板６の側面図であり、Ｚ軸は軸芯を示す。図３（ｂ）は反射板６の裏面図であり、その軸芯を通るＸ軸は水平方向を示し、Ｙ軸は天地方向を示す。この反射板６のＸ軸よりも下側の外周面に塗料６１が塗布されている。
【００１４】
外郭４、及び反射板６がアルミニウム製のとき、塗料４１，４２，６１には、例えばアクリル樹脂でなる樹脂系塗料が用いられる。
【００１５】
つぎに、本実施形態の放熱作用を、図１を用いて以下に説明する。
【００１６】
外郭４、及び反射板６を構成するアルミニウムの熱膨張係数は２．３×１０-5／ｄｅｇであり、アクリル樹脂の熱膨張係数は７×１０-5／ｄｅｇである。一般に、高温部から低温部へ移動する熱の伝導により、物質の分子間の熱運動が増大した時に起こる熱膨張によって、熱の放射量は増大し、熱の放射量が増大すれば物質の温度の低下分が大きくなる。
【００１７】
本実施形態はこの現象を利用する。即ち、ランプ１の放射熱▲１▼が反射板６の図面の上側（設置状態で見て天側）の内周面と下側（設置状態で見て地側）の内周面に均等に伝えられたとすると、反射板６の下側の外周面にアクリルの塗料６１が塗布されているため、反射板６の上半分の熱放射▲３▼と比較して下半分の熱放射▲３▼は大きくなる。そのため、上半分と比較して下半分の温度は低くなる。
【００１８】
そこで、反射板６の内部においては、上から下に向かう熱伝導▲２▼を生じる。この熱伝導によって、反射板６の上半分の温度は、少なくとも従来装置（図１１）における上半分の温度よりも低く抑えられる。
【００１９】
一方、反射板６の外周部から放射された熱は空隙７内の空気に伝達され、この空気は対流▲４▼によって上部の温度が高められ、その熱が外郭４に伝達される。この外郭４に伝達された熱はその外周面から放射熱▲６▼として放射されるが、このとき、外郭４の外周面の全体に亘ってアクリルの塗料４２が塗布されているため放射熱量が従来装置よりも大きく、その分だけ、外郭４の温度を下げる作用をする。また、外郭４には下側の内周面にも塗布４１が施されているので、反射板６との間に形成される空隙７に対して熱放射▲７▼を生じ、外郭４の上半分と比較して下半分の温度は低くなる。このために、外郭４の内部において上から下に向かう熱伝導▲５▼を生じる。この熱伝導、放射及び対流の繰り返しによって、外郭４の上半分の温度は、従来よりも格段に低く抑えられることが判明した。
【００２０】
これらの、熱の伝導、放射及び空隙７内の対流の繰返しによって、定格の大きいランプを用いた場合でも、外郭の周囲で見た温度差を低く抑制すると共に、外郭の温度を基準値以下に抑えることができる。
【００２１】
図４は本実施形態の効果を調べるために、その軸芯すなわちＺ軸を水平に設置して、外郭４の前面部から後部取付部までの各測定位置Ａ〜Ｆを示したもので、図５はその測定結果を従来の照明器具と比較して示した図表である。この図表は、定格が１０００Ｗの高輝度ランプに１３７Ｖの電圧を印加し、７．９５Ａの電流を流した状態での測定結果であり、外郭４の上部及び下部の各位置の温度を、従来装置の上部の温度と併せて示したものである。
【００２２】
図５から明らかなように、従来装置における上部の最高温度が１１２．６℃であるのに対して、本実施形態の上部における最高温度は８１．３℃に抑えられている。また、従来装置における上部の最高温度と最低温度との温度差は３７．４℃であるのに対して本実施形態での上部の最高温度と最低温度との温度差は１４．４℃でしかない。また、本実施形態の上部の最高温度８１．３℃と下部の最低温度６０．９℃との差も２０．４℃に止まっていることから、図１を用いて説明した熱伝達作用が実際に行われることを伺い知ることができる。
【００２３】
なお、図５には参考のために測定位置Ａ〜Ｆの温度測定値と並べて、この測定温度から基準周囲温度３０℃を差引いた温度上昇値を記載している。
【００２４】
図６はさらに本実施形態の効果を調べるために、その軸芯すなわちＺ軸を水平線に対して４５度上方に傾けて設置し、外郭４の前面部から後部取付部までの各測定位置Ａ〜Ｆを示したもので、図５はその測定結果を従来装置と比較して示した図表である。これは、定格が１０００Ｗの高輝度ランプに１３７Ｖの電圧を印加し、７．９４Ａの電流を流した状態での測定結果であり、外郭４の上部及び下部の各位置の温度を、従来装置の上部の温度と併せて示している。
【００２５】
図７から明らかなように、従来装置における上部の最高温度が１１４．０℃であるのに対して、本実施形態の上部における最高温度は７９．７℃に抑えられている。また、従来装置における上部の最高温度と最低温度との温度差は５３．７℃であるのに対して本実施形態における上部の最高温度と最低温度との温度差は２５．５℃でしかない。また、本実施形態の上部の最高温度７９．７℃と下部の最低温度５４．６℃との差も２５．１℃に止まっており、Ｚ軸を水平に設置した図４の場合と同様な結果が得られている。
【００２６】
図８はさらにまた本実施形態の効果を調べるために、Ｚ軸を鉛直にして光の放射面を天井に向けて設置し、外郭４の前面部から後部取付部までの各測定位置Ａ〜Ｆを示したもので、図９はその測定結果を、従来装置と比較して示した図表である。これは、定格が１０００Ｗの高輝度ランプに１３７Ｖの電圧を印加して、７．９９Ａの電流を流した状態での測定結果であり、外郭４の上部（図面の左側に相当）及び下部（図面の右側に相当）の各位置の温度を、従来装置の上部の温度と併せて示している。
【００２７】
図９から明らかなように、従来装置における上部の最高温度が１０７．８℃であるのに対して、本実施形態の上部における最高温度は６９．４℃に抑えられている。また、従来装置における上部の最高温度と最低温度との温度差は５５．１℃であるのに対して、本実施形態における上部の最高温度と最低温度との温度差は１８．８℃でしかない。また、本実施形態の上部の最高温度６９．４℃と下部の最低温度５２．５℃の差も１６．９℃に止まっており、Ｚ軸を水平に設置した図４の場合と同様な結果が得られている。
【００２８】
なお、上記実施形態では、反射板及び外郭の基材であるアルミニウムよりも熱膨張係数の大きいアクリル樹脂の塗料を用いたが、このアクリル樹脂の代わりに、熱膨張係数が７．７５×１０-5／ｄｅｇのポリエステル樹脂、あるいは、熱膨張係数が２．７５×１０-5／ｄｅｇのシリコン樹脂を用いても、あるいは、これらの樹脂を混合してもちいても良く、要するに、反射板及び外郭を形成する基材よりも、熱膨張係数の大きい樹脂系の塗料を塗布することによって、上述したとほぼ同様な効果が得られている。
【００２９】
また、上記実施形態では、反射板及び外郭の軸芯を通るように仮想した仮想平面から見て一方の側における反射板のちょうど半分の外周面、及び外郭のちょうど半分の内周面とに塗布を施したが、仮想平面を若干超えるようにしても、あるいは、仮想平面の手前まで塗布を施すようにしても、上述したとほぼ同程度の効果が得られることは明らかである。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、定格の大きいランプを用いた場合にも、外郭の温度を基準値以下に抑制すると共に、外郭の周囲で見た温度差を低く抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成及び熱伝達状態を説明するための断面図。
【図２】図１に示す実施形態を構成する外郭の構成を示す正面図及び側面図。
【図３】図１に示す実施形態を構成する反射板の構成を示す側面図及び裏面図。
【図４】図１に示した本実施形態の効果を調べるために、軸芯を水平に設置した設置状態図。
【図５】図４に示した設置状態における各部の測定温度を、対応する従来装置の測定温度と併せて示した図表。
【図６】図１に示した本実施形態の効果を調べるために、軸芯を水平に対して４５度傾けて設置した設置状態図。
【図７】図６に示した設置状態における各部の測定温度を、対応する従来装置の測定温度と併せて示した図表。
【図８】図１に示した本実施形態の効果を調べるために、光放射面を天井に向けて設置した設置状態図。
【図９】図８に示した設置状態における各部の測定温度を、対応する従来装置の測定温度と併せて示した図表。
【図１０】従来の投光装置の構成を示す断面図。
【図１１】従来のもう一つの投光装置の構成を示す断面図。
【図面の簡単な説明】
１  メタルハライドランプまたは高圧ナトリウムランプ
２  ソケット
３  取付部材
４  外郭
５  前面ガラス
６  反射板
７  空隙
４１，４２，６１  塗料
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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