(57)【要約】【課題】  照明装置において、冷却性能を向上でき、高温環境下でも効果的に冷却できる冷却構造を提供する。【解決手段】  ＬＥＤ素子Ｌを搭載する基板５の裏面側に配設されるヒートパイプ３５と、ヒートパイプ３５の熱が伝播するように設けられたヒートシンク３とから照明装置の冷却構造を構成する。ヒートパイプ３５は、ヒートシンク３の各フィン３１と直交する方向に配設されている。ヒートシンク３の上部は筺体２の上部パネル２０で覆われ、ヒートシンク３の各フィン３１の間に外気を導入するための送風ファンユニット９がヒートシンク３の側方に配置されている。【選択図】  図３
2016154070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置の冷却構造であって、
光源を搭載する基板の裏面側に配設されるヒートパイプと、
前記ヒートパイプの熱が伝播するように設けられた放熱器と、
を備えた照明装置の冷却構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記放熱器が多数のフィンを有しており、前記ヒートパイプが前記各フィンと直交する方向に配設されている、
ことを特徴とする照明装置の冷却構造。
【請求項３】
請求項１において、
前記放熱器の上部がパネルで覆われるとともに、前記放熱器が多数のフィンを有し、前記各フィンの間に外気を導入するためのファンが前記放熱器の側方に設けられている、
ことを特徴とする照明装置の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置の冷却構造に関し、詳細には、冷却性能を向上させるための構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明装置の冷却構造として、たとえば特開２０１３−１０５６０４号公報に示すようなものが提案されている。同公報に記載のものでは、ＬＥＤ基板の裏面側に放熱シートを介してヒートシンクが設けられている（同公報の段落［００１７］〜［００１８］および図２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記公報に記載のＬＥＤ照明装置は、一般に、オフィスや店舗、施設、住宅等の照明装置として用いられている。
【０００４】
その一方、近年、ＬＥＤ照明装置のアプリケーションとして、製鉄所や鋳物工場、鉄工所等のような高温環境下での使用の要請がある。このような高温環境下では、ＬＥＤ照明装置を効果的に冷却することが求められる。
【０００５】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、冷却性能を向上でき、高温環境下でも効果的に冷却できる照明装置の冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る照明装置の冷却構造は、光源を搭載する基板の裏面側に配設されるヒートパイプと、ヒートパイプの熱が伝播するように設けられた放熱器とを備えている（請求項１参照）。
【０００７】
本発明によれば、基板の裏面側にヒートパイプおよび放熱器が設けられたことで、光源により発生した熱は、基板の裏面側のヒートパイプに伝播し、ヒートパイプから放熱器に伝播して、大気中に放散される。このようにして、冷却性能を向上でき、高温環境下でも効果的に冷却できるようになる。
【０００８】
本発明では、放熱器が多数のフィンを有しており、ヒートパイプが各フィンと直交する方向に配設されている（請求項２参照）。
【０００９】
本発明では、放熱器の上部がパネルで覆われるとともに、放熱器が多数のフィンを有し、各フィンの間に外気を導入するためのファンが放熱器の側方に設けられている（請求項３参照）。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明に係る照明装置の冷却構造によれば、基板の裏面側にヒートパイプを配設するとともに、ヒートパイプの熱が伝播するように放熱器を設けるようにしたので、光源により発生した熱は、基板の裏面側のヒートパイプに伝播し、ヒートパイプから放熱器に伝播して、大気中に放散される。このようにして、冷却性能を向上でき、高温環境下でも効果的に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例による冷却構造を備えたＬＥＤ照明装置の上方側の全体斜視図である。
【図２】前記ＬＥＤ照明装置（図１）の下方側の全体斜視図である。
【図３】前記ＬＥＤ照明装置（図１）全体の分解組立図である。
【図４】前記ＬＥＤ照明装置（図１）に取り付けられる送風ファンユニットの分解組立図である。
【図５】前記ＬＥＤ照明装置（図１）に送風ファンユニット（図４）を取り付ける前の状態を示す図である。
【図６】前記ＬＥＤ照明装置（図１）の冷却構造を構成するヒートシンクの全体斜視図である。
【図７】前記ＬＥＤ照明装置（図１）の装置本体の縦断面図であって、前記ヒートシンク（図６）およびＬＥＤ照明ユニットの縦断面を示している。
【図８】前記ＬＥＤ照明装置（図１）において基板から下方側部分の分解組立図である。
【図９】前記ＬＥＤ照明装置（図１）の透光性カバーユニットの縦断面部分図である。
【図１０】前記ＬＥＤ照明装置（図１）の吊下げ金具の縦断面部分図である。
【図１１】本発明の変形例によるＬＥＤ照明装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図１０は、本発明の一実施例による冷却構造を備えたＬＥＤ（発光ダイオード）照明装置を説明するための図である。なお、以下の説明文中、上方（上側／上部／上）および下方（下側／下部／下）とは、図１ないし図３の上方および下方をそれぞれ指している。
【００１３】
図１および図２に示すように、ＬＥＤ照明装置１は、概略箱状の装置本体１０を備えており、装置本体１０の上部には、これを天井面（または壁面）に取り付けるための概略コ字状の吊下げ金具Ｓが設けられている。
【００１４】
図３に示すように、装置本体１０は、下方に開口する断面略門型状の筺体２と、筺体２の内部に収容されるヒートシンク（放熱器）３と、筺体２の下部に取り付けられるバスタブ状のベース４と、ベース４の内部に配置され、複数のＬＥＤ素子（図示せず）を搭載する基板５と、基板５の下方に配置され、ＬＥＤ素子からの出射光を反射するリフレクタ６と、リフレクタ６の下方に反射シート部材７を介して設けられ、リフレクタ６で反射された光を照射する透光性カバーユニット８と、筺体２の側部に設けられる送風ファンユニット９とから主として構成されている。
【００１５】
筺体２は、図３に示すように、吊下げ金具Ｓが取り付けられる上部パネル２０と、上部パネル２０の両側端から下方に延びるとともに対向配置された一対の側部パネル２１と、各側部パネル２１の下端からそれぞれ内側に張り出す一対の下部フランジ２２とを有している。各側部パネル２１には、それぞれ開口部２１ａが貫通形成されている。相対する各開口部２１ａのうちの一方の開口部２１ａには、側方から送風ファンユニット９が挿入されて取り付けられるようになっている（図４および図５参照）。当該一方の開口部２１ａの内側には、送風ファンユニット９を取り付けるための一対の取付フランジ２１Ａが設けられている。
【００１６】
ヒートシンク３は、図６に示すように、ベース板３０と、ベース板３０の上に所定の間隔を隔てて配置された、各々プレート状の多数のフィン３１とからなり、熱伝導性の高い素材（たとえばアルミニウムや銅等）から構成されている。
【００１７】
ベース板３０は、その両側縁部が筺体２の各下部フランジ２２とバスタブ状のベース４の底板部４Ａ（図３参照）との間で挟持された状態でネジ止めされることにより、筺体２およびベース４に取り付けられるようになっている。ベース板３０として、ここでは平面視略Ｈ字状の部材が用いられている。各フィン３１は、このベース板３０の略Ｈ字状の形状に沿ってベース板３０の上に平面視略Ｈ字状に配設されている。各フィン３１の下端は、ベース板３０の上面にたとえばろう付け等によって接合されている。また、各フィン３１の上端には、隣り合う各フィン３１の間の間隔を維持するためのスペーサ部材３２がフィン３１と一体にまたは別個に設けられている。
【００１８】
各フィン３１の下端には、複数の凹部（または切欠き）３１ａが形成されている。各凹部３１ａは、各フィン３１について各々の下端面に沿って（つまり各フィン３１の長さ方向に）所定の間隔で配置されるとともに、各フィン３１の板厚方向に整列して配置されている。
【００１９】
ベース板３０の上面には、各フィン３１の板厚方向（つまり各フィン３１と直交する方向）に配設された複数のヒートパイプ３５が設けられている（図７参照）。ヒートパイプ３５は、熱伝導性の高い素材（たとえば銅やアルミニウム等）から構成されている。各ヒートパイプ３５は、各フィン３１の板厚方向に整列する各凹部３１ａを挿通して延びており、各凹部３１ａに収容されている。ヒートパイプ３５は、ヒートシンク３のベース板３０および各フィン３１と接触して設けられている。なお、図６では、一部のヒートパイプ３５のみを点線で示している。各ヒートパイプ３５は、たとえばろう付け等によって、ベース板３０および各フィン３１に接合されている。ヒートシンク３が筺体２の内部に収容されたとき、図７に示すように、各フィン３１の上方には筺体２の上部パネル２０が配置されており、ヒートシンク３の上部は上部パネル２０で覆われている。また、同図に示すように、各ヒートパイプ３５は各基板５の上方側（つまり基板裏面側）に設けられている。
【００２０】
送風ファンユニット９は、図３ないし図５に示すように、両側部がコ字状に折り曲げられた取付フレーム９０と、取付フレーム９０の開口部に取り付けられる複数（ここでは４個）の送風ファン９１と、取付フレーム９０の開口部を覆うガード９２とから構成されている。送風ファンユニット９は、ガード９２の前面側から挿入される取付ネジ９３により、送風ファン９１およびガード９２を取付フレーム９０にネジ止め固定することにより組み立てられる。
【００２１】
組立後の送風ファンユニット９は、取付フレーム９０の両側部のネジ孔９０ａに螺合する取付ネジ９４により、筺体２の開口部２１ａ内の取付フランジ２１Ａにネジ止め固定される。このとき、送風ファンユニット９は、ヒートシンク３の側方に配置されており、隣り合う各フィン３１の間に外気を導入するように設けられている。なお、取付フランジ２１Ａを設けたことで、筺体２の曲げ剛性がアップしている。送風ファンユニット９の取付ネジ９４を送風ファンユニット９の側部から取り付けるようにしたことで、取付ネジ９４が送風ファンユニット９の前面に露出するのが防止されており、また取付ネジ９４が取り付けられる取付フランジ２１Ａを筺体２の内方に配置するようにしたことで、取付ネジ９４が筺体本体１０の側面に露出するのが防止されている。
【００２２】
ベース４は、図７および図８に示すように、たとえばアルミダイカスト製のバスタブ状部材であって、下方に開口している。ベース４の底板部４Ａの内側には複数枚（ここでは４枚）の基板５が取り付けられている。各基板５上には、多数のＬＥＤ素子Ｌが搭載されている。各基板５の下方側（つまり基板表面側）には、ＬＥＤ素子Ｌからの出射光を下方に向けて反射するリフレクタ６が設けられている。リフレクタ６の下方には、反射シート部材７を介して透光性カバーユニット８が設けられている。
【００２３】
透光性カバーユニット８は、フレーム８０と、フレーム８０に支持されるガラス板８１および拡散板８２とから構成されている。フレーム８０は、図９に示すように、ベース４の下部に取り付けられる。ガラス板８１は好ましくは強化ガラス製であり、その外周縁部には防水パッキン８１Ａが装着されている。拡散板８２はたとえばポリカーボネート等の樹脂製であり、その外周縁部には防水パッキン８２Ａが装着されている。拡散板８２を設けることで、ガラス板８１のみ設けた場合に生じるグレア感が発生しないようになっている。なお、ガラス板８１および拡散板８２の間に蛍光シート（図示せず）を介装するようにしてもよい。
【００２４】
吊下げ金具Ｓは、図１０に示すように、天井面側に取り付けられる金具本体Ｓ１と、筺体２の上部パネル２０側に取り付けられるベース金具Ｓ２とを有している。金具本体Ｓ１は、略コ字状の部材であって（図１、図３参照）、下部に貫通孔Ｓ１ａを有している。ベース金具Ｓ２は、略Ｌ字状の部材であって、上下方向に延びるステー部Ｓ２０と、その下端においてステー部２０と直交するように折り曲げられた折曲部Ｓ２１とから構成されている。
【００２５】
ステー部Ｓ２０は、貫通孔Ｓ２０ａが形成されたボス部Ｓ２０Ａを有している。ボス部Ｓ２０Ａは、金具本体Ｓ１の貫通孔Ｓ１ａ内に挿入されて係止されている。ステー部Ｓ２０の貫通孔Ｓ２０ａには、取付ボルトＳ１０が挿入されており、取付ボルトＳ１０のネジ部にはナットＳ２２が螺合している。折曲げ部Ｓ２１は、上部パネル２０に貫通形成されたスリット２０ａ内に挿入されて係止されており、取付ネジ２５により上部パネル２０にネジ止め固定されている。
【００２６】
吊下げ金具Ｓの金具本体Ｓ１の貫通孔Ｓ１ａにステー部Ｓ２０のボス部Ｓ２０Ａを挿入して係止したことにより、取付ボルトＳ１０が万一外れて抜け落ちたり、折損したりした場合でも、装置本体１０が下方に落下するのが防止されている。また、ベース金具Ｓ２の折曲部Ｓ２１を筺体２の上部パネル２０のスリット２０ａ内に挿入して係止したことにより、取付ネジ２５が万一外れたり折損したりした場合でも、装置本体１０が下方に落下するのが防止されている。
【００２７】
ここで、吊下げ金具Ｓには、図１に示すように、取付ボルトＳ１０に加えて取付ボルトＳ１１が設けられているが、取付ボルトＳ１０は、金具本体Ｓ１をベース金具Ｓ２に固定するためのものであり、取付ボルトＳ１１は、装置本体１０が取付ボルトＳ１０の中心軸回りに回動する際の回動量を規制するためのものである。吊下げ金具Ｓの金具本体Ｓ１には、金具本体Ｓ１の貫通孔Ｓ１ａの中心を中心とする円弧溝Ｓ１ｂが貫通形成されており、取付ボルトＳ１１の軸部が円弧溝Ｓ１ｂに挿入されて係止されており、取付ボルトＳ１１のネジ部にはナットＳ２３が螺合している。ナットＳ２３がナットＳ２２の両側に一つずつ設けられているのは、ベース金具Ｓ２を左右勝手違いで使用できる（つまり筺体２の上部パネル２０のいずれのスリット２０ａに係止しても使用できる）ようにするためであり、各ナットＳ２２、Ｓ２３はベース金具Ｓ２の内側面に溶接等で固着されている。
【００２８】
装置本体１０からのＬＥＤ照射光の照射角度を変更する際には、取付ボルトＳ１０、Ｓ１１を緩めた状態で、装置本体１０を取付ボルトＳ１０の中心軸回りに所望量回動させる。このとき、装置本体１０の回動範囲は、円弧溝Ｓ１ｂの上下の開口縁部に取付ボルトＳ１１の軸部が当接することによって規制される。回動後は、取付ボルトＳ１０、Ｓ１１を締めることで、ベース金具Ｓ２が金具本体Ｓ１に対して回動不能に固定される。
【００２９】
上述のように構成されるＬＥＤ照明装置１によれば、基板５の裏面側にヒートパイプ３５およびこれと接触するヒートシンク３が設けられているので（図７参照）、ＬＥＤ素子Ｌにより発生した熱は、基板５を収容するベース４の底板部４Ａからヒートシンク３のベース板３０に伝播して放熱されるとともに、ベース板３０を介してヒートパイプ３５に伝播し、ヒートパイプ３５に沿って分散するとともに、ヒートパイプ３５（およびベース板３０）からヒートシンク３の各フィン３１に伝播して、大気中に放散される。これにより、冷却性能を向上でき、高温環境下でも効果的に冷却できるようになる。
【００３０】
本実施例では、ヒートパイプ３５がヒートシンク３の各フィン３１と直交する方向に配置されているので（図６、図７参照）、ヒートパイプ３５の熱を各フィン３１に効率よく分散できる。
【００３１】
本実施例では、送風ファンユニット９がヒートシンク３の各フィン３１の側方に設けられているので（図３ないし図５参照）、各フィン３１の間に外気を導入することができ、これにより、各フィン３１の放熱面をムラなく効率よく強制冷却することができる。
【００３２】
本実施例では、送風ファンユニット９が装置本体１０の一方の側部に設けられるとともに、送風ファンユニット９により装置本体１０の一方の側部から導入された外気がそのまま他方の側部から導出されるように流れるので（図３ないし図５参照）、外気の流れの向きを遮断したり変えたりすることなく、各フィン３１の放熱面をムラなく効率よく強制冷却することができる。
【００３３】
これに対して、送風ファンユニット９を装置本体１０の上部に設けた場合には、送風ファンユニット９により装置本体１０の上部から導入された外気は、ヒートシンク３のベース板３０の上方で方向を変えて装置本体１０の側方から導出されることになるので、各フィン３１の放熱面の高さ方向で冷却ムラが生じる恐れがある。また、送風ファンユニット９を装置本体１０の上部に設ける場合には、天井面との間に外気取込み用の一定のスペースを形成する必要があるが、本実施例の場合には、このような天井面との間のスペースを考慮しなくてもよく、天井面に接近して配置することが可能である。さらに、送風ファンユニット９を装置本体１０の上部に設けた場合には、送風ファンユニット９に空気中の塵埃が堆積しやすくなるという欠点があるが、本実施例ではこのようなことがない。
【００３４】
本実施例では、送風ファンユニット９の各送風ファン９１がヒートシンク３の各フィン３１の側面領域をほぼカバーするように設けられているので（図７参照）、各フィン３１の放熱面をムラなく冷却することができる。
【００３５】
本実施例では、各フィン３１の上部が筺体２の上部パネル２０で覆われているので（図７参照）、送風ファンユニット９から導風される空気の流れが筺体２の上方に逃げることなく、筺体２の一方の側部から他方の側部にかけて直線状（図７紙面垂直方向）に向かうことになるので、各フィン３１の放熱面を効果的に冷却することができる。
【００３６】
本実施例では、各フィン３１が上部パネル２０の直下まで上方に延設されているので（図７参照）、各フィン３１の高さを筺体２の内部空間内で可能な限り高くすることができ、これにより、各フィン３１の放熱面の表面積を最大にできる。ところで、ヒートシンク３０を従来の押出成形等で一体成形しようとすると、各フィン３１の高さを高くするのにも限界があるため、本実施例では、ヒートシンク３０を押出成形等で一体成形することなく、各フィン３１をベース板３０とは別個に製作し、ベース板３０に後からろう付け等で接合するようにしている。なお、ヒートシンク３０が押出成形等の一体成形で成形可能な場合には、押出成形等で成形するようにしてもよい。
【００３７】
本実施例では、送風ファンユニット９が装置本体１０とは別個に設けられた別ユニットとして構成されているので（図４、図５参照）、装置本体１０に後付けすることができ、また装置本体１０からの取外しも容易なので、交換や修理等のメンテナンスを容易に行えるようになる。
【００３８】
本実施例では、複数の基板５がヒートパイプ３５の長手方向の略全長にわたって配設されており、ヒートパイプ３５の長手方向の一部の領域にのみ偏って配設されていないので（図７参照）、ＬＥＤ素子Ｌから発生する熱がヒートパイプ３５の一部の領域に偏らないようにすることができ、これにより、熱源を長手方向に分散できる。
【００３９】
本実施例では、装置本体１０の照射面に強化ガラス製のガラス板８１を配置したことにより（図８参照）、強化ガラスの耐熱性によって高温環境に対応できる。さらに、透光性カバーユニット８をガラス板８１および拡散板８２からなる二重の断熱構造にしたことにより（図９参照）、周囲環境からの熱が装置本体１０の内部に侵入しにくくなっており、これにより、装置本体１０の内部が必要以上に高温になるのを防止できる。
【００４０】
以上、本発明に好適な実施例について説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、本発明には種々の変形例が含まれる。以下に変形例のいくつかの例を挙げておく。なお、変形例を示す図面において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。
【００４１】
〔第１の変形例〕
前記実施例では、ＬＥＤ素子Ｌから発生した熱がベース４の底板部４Ａおよびヒートシンク３のベース板３０を介してヒートパイプ３５に伝播するようにした例を示したが、底板部４Ａおよびベース板３０のいずれか一方または双方は省略するようにしてもよい。
【００４２】
〔第２の変形例〕
前記実施例では、ヒートシンク３のベース板３０として平面視略Ｈ字状の部材が用いられ、各フィン３１がベース板３０の上に平面視略Ｈ字状に配設された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。ベース板３０として平面視矩形状の部材を用い、各フィン３１をベース板３０の上に平面視略矩形状に配設するようにしてもよい。
【００４３】
〔第３の変形例〕
前記実施例では、ヒートパイプ３５が、ヒートシンク３の各フィン３１の下端に形成された凹部（または切欠き）３１ａ内に挿入された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。ヒートパイプ３５は、ベース４の底板部４Ａおよびヒートシンク３のベース板３０の間に介装するようにしてもよい。    
【００４４】
〔第４の変形例〕
図１１は、本発明の第４の変形例によるＬＥＤ照明装置を示している。同図に示すＬＥＤ照明装置１においては、筺体２の上部パネル２０の両側縁部（または側部パネル２１の上端縁部）から斜め下方に延びる一対のファンカバー２８が設けられている。各ファンカバー２８は、同図の紙面垂直方向に延設されており、筺体２の各側部パネル２１に形成された各開口部２１ａを斜め上方から覆っている。このようなファンカバー２８を設けたことにより、天井面付近に浮遊する塵埃や粉塵が送風ファンユニット９内に堆積したり吸引されたりするのを抑制できる。
【００４５】
〔他の適用例〕
前記実施例においては、光源として、ＬＥＤを例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、本発明は、その他の光源、たとえば有機ＥＬ等の面発光源やレーザー光源、白熱球等にも同様に適用可能である。
【００４６】
〔その他の変形例〕
上述した実施例および各変形例はあらゆる点で本発明の単なる例示としてのみみなされるべきものであって、限定的なものではない。本発明が関連する分野の当業者は、本明細書中に明示の記載はなくても、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施例を構築し得る。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、照明装置に有用であり、とくに、高温環境下での冷却性能の向上を要求されるものに適している。
【符号の説明】
【００４８】
１：  ＬＥＤ照明装置（照明装置）
２：  筺体
２０：  上部パネル
３：  ヒートシンク（放熱器）
３１：  フィン
３５：  ヒートパイプ
９：  送風ファンユニット
Ｌ：  ＬＥＤ素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開２０１３−１０５６０４号公報（同公報の段落［００１７］〜［００１８］および図２参照）
【図１】
2016154070.tif 000003
【図２】
2016154070.tif 000004
【図３】
2016154070.tif 000005
【図４】
2016154070.tif 000006
【図５】
2016154070.tif 000007
【図６】
2016154070.tif 000008
【図８】
2016154070.tif 000009
【図７】
2016154070.tif 000010
【図９】
2016154070.tif 000011
【図１０】
2016154070.tif 000012
【図１１】
2016154070.tif 000013