(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
筐体の中心軸に配設された光源と、
前記光源から放射された光を透過させるレンズと、
前記光源と前記レンズとのそれぞれの中心が一直線となる中心軸に平行に前記光源の下方に配置された一対のガイドと、
一対のガイドに摺動自在に架設されたランプソケットと、
前記一対のガイドよりも下方に位置する前記筐体の底部に形成された複数の底部通気孔と、
前記一対のガイドと前記筐体の底部との間に配置され、前記底部通気孔を介して筐体内部に外気を流入させる複数の底部通気板と、
前記ランプソケットよりも下方に位置するように設けられて外気が流入する入口開口と、前記筐体内に前記入口開口から流入した空気が前記ランプソケット周辺に接触するように前記入口開口よりも狭くかつ前記入口開口よりも上方に位置するように形成されるとともに、前記底部通気孔及び底部通気板よりも上方に位置するように形成された通気出口とを有し、前記一対のガイドの両外側面に配置された一対のスカート状通気孔と、
前記筐体の天井部に中心軸を境界に左右対称な複数の水平通気板と、
前記中心軸の両側かつ光源よりも外側であって、前記スカート状通気孔の通気出口よりも上方の筐体内に配置され、前記底部通気孔と前記スカート状通気孔との双方から流入した空気を前記水平通気板へ流通させる一対の内部通気板と、
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記レンズの外周面を固定するレンズ受金具と、前記レンズ受金具が設けられる前枠とによって、前記レンズ受金具と前記前枠との間に間隙が形成され、前記間隙に外部からの空気が通過する請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記一対の内部通気板は、中心軸に直交する横方向の幅が、筐体の下部を広く、上部を狭くなるように形成された請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置の冷却構造に関し、特にファン、ヒートパイプ、ヒートシンク等の手段を使用した強制冷却方式でなく、自然冷却方式により筐体の内部および照明装置を構成する各部品に蓄熱した熱エネルギーを冷却するために外部冷気を効率的に筐体内部に流入させ、過熱した内部熱気を速やかに上昇させ、さらに過熱した内部熱気を速やかに排出させることにより、照明装置を構成する各部品特に、ランプ封止部を効率的に冷却することのできる照明装置の複合化冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から照明装置の冷却技術は照明技術者により数多く開発され、改良され今日に至っている。照明装置の改良はランプから放熱される熱エネルギーを如何に少なくするかの戦いにあった。光源から放射される光の熱エネルギーそのものを少なくするためにランプ自体の構造を改良する方法、筐体に強制的に外部冷気を流入させ強制空冷する方法、照明装置を構成する筐体自体の内部または外部の構造を改良する方法、照明装置から照射される熱線をフィルターを介して排除する方法等が、研究開発されている。
【０００３】
これらの先行技術として実公昭６３−４０８２０号には、ランプ寿命に影響のない小型照明装置を提供するめに、ランプソケットの移動範囲に対応して形成された通風空隙とこの通風空隙を遮光する１枚の遮光板と筐体の上部に複数個の熱気流出孔が配設されている。しかしながら、１枚の遮光板は光を外部に放散することを遮断する機能があり、積極的に外部冷気を筐体内部に流入させるという機能を果たしていない。また、複数個の熱気流出孔は熱気を流出させる開口が複数個配置されているのみである。それ故、実公昭６３−４０８２０号は、照明装置を構成する筐体、各部品特に、ランプ封止部に外部冷気を積極的に流入させ、筐体の内部の熱気を積極的に上昇させ、筐体の内部の熱気を積極的に天井部から排出させるという技術的思想を提案しているものではない。
【０００４】
また、米国特許第２３６８７８１号には、照明装置を二段重ねに積み重ねることのできるスタジオスポットランプが開示されている。この照明装置には、ランプを冷却維持するために、ランプソケットの下部に「く」の字状の複数のバッフルが長手方向に配置され、遮光機能と同時に外気流入機能を果たしている。また、筐体の内部にランプの周囲に一対の二重のバッフルプレートが配置され、内部熱気を上昇させる煙突機能を果たしている。また、筐体の天井には、１枚の水平バッフルプレートが中心軸の左右に配置され、熱気を排出する機能を果たしている。しかしながら、米国特許第２３６８７８１号には、ランプの周囲に一対の二重のバッフルプレートが配置され、内部熱気を上昇させる煙突機能を果たしているとされているが、ランプ封止部を積極的に冷却させ、ランプ封止部に蓄熱した熱エネルギーを天井方向に積極的に上昇させるということではなく、単に筐体内部の熱気を天井方向に上昇させるに過ぎない。さらに、天井に左右一対に配置された１枚の水平バッフルプレートにより熱気は天井上部から排出される。確かに、二重のバッフルプレートの機能は示唆に富むものではあるが、依然として自然冷却技術として積極性が感じられない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ランプからの放熱により温度上昇する筐体内部の熱気、照明装置を構成する各部品、特にランプ封止部に顕著に蓄熱した熱エネルギーを集中的にさらに、積極的に放散させることのできる照明装置の冷却構造を提供することにある。さらに、本発明は、従来の自然冷却技術の各構成要素をより科学的に分析し、より効率的に冷却することができるように機能強化するのみならず、従来全く未知の斬新な新規技術を利用して複合化冷却技術を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる点に鑑み為されたもので、ランプソケット周辺を冷却する底部通気孔を複数にし、さらに外部冷気が底部通気孔を介して加速的に流入できるように底部通気板の構成を複数の大小の楔状金具を組み合わせ、さらにランプ封止部に直接、外部冷気が接触できるように、一対のスカート状通気孔を配置し、さらにランプ封止部に接触後の内部熱気を速やかに上昇させるために一対の内部通気板を配置し、また過熱した内部熱気を排出させるために、筐体の天井に通気板を略水平に複数個配置し、さらにレンズに蓄積した熱エネルギーを流入、上昇、排出させるために、前枠を二重に、またこの二重前枠に間隙を形成したことにより外部冷気をレンズ内面に通過させることにより筐体またはランプ封止部またはレンズに蓄熱した熱エネルギーを効率的に自然冷却させようとするものである。
【０００７】
すなわち、本発明の照明装置は、
筐体と、
筐体の中心軸に配設された光源と、
前記光源から放射された光を透過させるレンズと、
前記光源と前記レンズとのそれぞれの中心が一直線となる中心軸に平行に前記光源の下方に配置された一対のガイドと、
一対のガイドに摺動自在に架設されたランプソケットと、
前記一対のガイドよりも下方に位置する前記筐体の底部に形成された複数の底部通気孔と、
前記一対のガイドと前記筐体の底部との間に配置され、前記底部通気孔を介して筐体内部に外気を流入させる複数の底部通気板と、
前記ランプソケットよりも下方に位置するように設けられて外気が流入する入口開口と、前記筐体内に前記入口開口から流入した空気が前記ランプソケット周辺に接触するように前記入口開口よりも狭くかつ前記入口開口よりも上方に位置するように形成されるとともに、前記底部通気孔及び底部通気板よりも上方に位置するように形成された通気出口とを有し、前記一対のガイドの両外側面に配置された一対のスカート状通気孔と、
前記筐体の天井部に中心軸を境界に左右対称な複数の水平通気板と、
前記中心軸の両側かつ光源よりも外側であって、前記スカート状通気孔の通気出口よりも上方の筐体内に配置され、前記底部通気孔と前記スカート状通気孔との双方から流入した空気を前記水平通気板へ流通させる一対の内部通気板と、
を具備することを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の照明装置は、前記レンズの外周面を固定するレンズ受金具と、前記レンズ受金具が設けられる前枠とによって、前記レンズ受金具と前記前枠との間に間隙が形成され、前記間隙に外部からの空気が通過することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の照明装置は、前記一対の内部通気板は、中心軸に直交する横方向の幅が、筐体の下部を広く、上部を狭くなるように形成されたことを特徴とする。
【００１０】
【実施例】
本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明による照明装置の複合化冷却構造の実施例の正面断面図である。
図１において中心軸にランプ１が配置されている。ランプが点灯されると最も顕著に熱エネルギーが蓄積される部分はランプ封止部２であり、この熱エネルギーがランプ封止部に蓄積するにつれてランプを劣化させ、ランプの寿命を短くする。そのため、ランプ封止部２およびランプソケット３周辺を冷却するために底部通気孔５を複数配置している。さらに、外部冷気が底部通気孔５を介して加速的に流入できるように底部通気板の構成を複数の大小の楔状金具６を組み合わせている。外部冷気ａは底部通気孔５を介して楔状底部通気板６と楔状底部通気板６’の空隙を上昇してランプソケット３周辺を冷却する。
【００１１】
さらに、ランプ封止部２に直接、外部冷気が接触できるように、一対のスカート状通気孔８、８’を配置している。この一対のスカート状通気孔８、８’には、スカート状通気孔の大きな入口開口７と通気方向調整板９が付設され、スカート状通気孔の入口開口７から流入した外部冷気ｂが通気方向調整板９に沿ってスカート状通気孔の入口開口７よりも狭い通気出口７’を急速に通り抜けて直接、ランプ封止部２およびランプソケット３周辺に接触し、急速にランプ封止部２を冷却し、上昇する。スカート状通気孔の入口開口７の大きさよりも通気出口７’の大きさを狭くした理由は、スカート状通気孔の大きな入口開口７から大量の外部冷気ｂが容易に流入し、狭い通気出口７’の開口から急速に通り抜けることができるように流体力学を応用したものである。
【００１２】
さらに、設計段階では予測することができなかった相乗作用として、このスカート状通気孔の入口開口７から流入した外部冷気ｂがランプ封止部２およびランプソケット３周辺に接触すると同時に、底部通気孔５を通じて流入する外部冷気ａを誘引し、底部通気孔５から流入する外部冷気ａを加速度的に流入させるという更なる相乗的作用が見出された。この相乗作用は、底部通気孔５から導入させた煙の動作実験からさらには、スカート状通気孔の入口開口７から導入させた煙の動作実験から推測すれば、スカート状通気孔の入口開口７から流入した外部冷気ｂがランプ封止部２およびランプソケット３周辺に接触すると同時に、ランプ封止部２およびランプソケット３周辺の空気は過熱され上昇する。さらに加えて、後述する内部通気板１０が煙突効果としてランプ封止部２およびランプソケット３周辺の過熱した内部熱気ｃを速やかに上昇させるため、ランプ封止部２およびランプソケット３周辺の空気密度が薄く疎になり、この空気密度の薄い疎な領域に空気密度を平衡化する力が働いて、底部通気孔５およびスカート状通気孔の開口７から外部冷気を誘引すると考えられる。
【００１３】
さらに、ランプ封止部に接触後の内部熱気ｃを速やかに上昇させるために一対の内部通気板１０が筐体内部とランプ１との間に中心軸の両側にかつ長手方向に配置されている。この一対の内部通気板１０は煙突効果の機能を果たす。すなわち、一対の内部通気板の中心軸に直交する横方向の幅を、筐体の下部を広くして、さらに上部を狭く形成することにより、外部冷気を底部通気孔またはスカート状通気孔から外部冷気を加速度的に筐体内部に吸入させ、内部熱気を速やかに上昇させ、天井の水平通気孔から排出させることができる。例えば、内部通気孔の形状を裾広がりに上部を狭く、略三角形の形状に形成することにより、流体力学を応用して開口部を広く、出口を狭くすることにより空気の流れが加速化されることに基づくものである。このような構造にすることにより底部通気孔５から流入した外部冷気ａおよびスカート状通気孔８の入口開口７から流入した外部冷気ｂが、ランプ封止部２およびランプソケット３周辺に接触して過熱した内部熱気ｃを速やかに上昇させる働きがある。
また過熱した内部熱気ｄを排出させるために、筐体の天井に通気板１１、１１’を略水平に複数個配置している。この天井の通気板は図７において詳述する。
【００１４】
図１の本発明の実施例の熱流状態は、ランプについてはスカート状通気孔からの外部冷気の吸い込み量が多く極めて良好であり、リフレクターについては内部空気の流通がよく、空気の溜まりがなく、内部通気板の上部についてはスカート状通気孔からの外部冷気の吸い込みと天井の水平通気板の排出作用により、内面の空気の流通がよく、空気の溜まりがない。
【００１５】
図２は本発明による照明装置の前枠構造を示す側面断面図である。
レンズ１２に蓄積した熱エネルギーを流入、上昇、排出させるために、前枠１５を二重に、またこの二重前枠に間隙１３（図示せず）を形成したことにより外部冷気ｅをレンズ内面に通過させることによりレンズに蓄熱した熱エネルギーを効率的に奪い去り、天井の二重前枠の間隙１３’から放出し、自然冷却させようとするものである。
【００１６】
図３は二重前枠の間隙１３の拡大図である。
レンズ受金具１４が前枠１５に装着されており、レンズ１２の外端部はレンズ受金具１４の水平部分１６に載置される。外部冷気ｆはレンズ受金具１４のフランジ１７が折れて開いた間隙１３部分を通過する。
【００１７】
図４は従来の照明装置の正面断面図である。
ガイド４の下部に左右一対の遮光板２０、２０’を中心軸の長手方向に配置していると同時に筐体の内部に円周状に遮光板２１が複数個配置されている。このような構成においては、外部冷気ｇの流入は少なく、弱い冷気ｈ、ｉがランプ封止部２周辺を僅かに対流しているに過ぎない。遮光板２１周辺から流入した外部冷気ｊ、ｋは筐体の熱エネルギーを奪い取ることに何ら寄与することなく、筐体から排出している。ランプの上部の熱気ｌは周辺を僅かに対流しているに過ぎない。また、筐体の天井から排出する熱気ｍも弱々しい。
【００１８】
図４の従来の照明装置の熱流状態は、ランプについてはランプ封止部の空気の流れが弱く、ランプ封止部周辺に漂っており、リフレクターについてはリフレクター上面の空気の抜けが悪いため、リフレクター内部側に溜まりができ、内部通気板の上部については上部排出面が狭く、側面の通気孔からも空気が入らないため、内部で溜まりができ空気が漂っている。
【００１９】
図５は従来の照明装置の他の実施例の正面断面図である。
図５はガイド４の下部に左右一対の遮光板２０、２０’を中心軸の長手方向に配置していること、また、筐体の内部に内部通気板３０、３０’を光源１と筐体内部に略垂直に配置していること、また、筐体の天井に中心軸の左右に水平通気板を複数個配置していることが特徴である。
このような構成においては、外部冷気ｎの流入は少なく、弱い冷気ｏ、ｐがランプ１またはランプ封止部２周辺を僅かに上昇しているに過ぎない。外部冷気ｑは筐体の熱エネルギーを奪い取ることに何ら寄与することなく、筐体から排出している。ランプの上部の熱気ｒは図７で説明する。
【００２０】
図５の従来の照明装置の熱流状態は、ランプについてはランプ封止部の空気の流れが弱く、リフレクターについてはリフレクター内面の空気の溜まりが上部リフレクター面に引っ張られ多少弱くなり、内部通気板の上部については天井の水平通気板に熱気が吸い込まれ、内部通気板の上部の溜まりがなく、熱気は外部に排出される。
【００２１】
図６は本発明による照明装置のスカート状通気孔の実験見本の正面断面図である。図６はガイド４の下部に左右一対の遮光板２０、２０’を中心軸の長手方向に配置されており、また、一対のスカート状通気孔８、８’が配置されている。筐体の内部に内部通気板３０、３０’が光源１と筐体内部に略垂直に配置されている。また、筐体の天井に遮光板２１が中心軸の左右に長手方向に配置されている。このような構成においては、冷却効率は図４および図５に比較して最も優れているのではあるが、外部冷気の流入は少なく、冷気がランプ１を対流し、またはランプ封止部２周辺を上昇している。外部冷気ｋは筐体の熱エネルギーを奪い取ることに何ら寄与することなく、筐体から排出している。ランプの上部の熱気ｓは弱々しく排出されている。
【００２２】
図６の従来の照明装置の熱流状態は、ランプについては一対のスカート状通気孔からランプ封止部へ空気の吸い込み量が極めて多く、リフレクターについてはリフレクター上部内面の空気の抜けが悪いため、リフレクター内面に熱気の溜まりができ、内部通気板の上部については上部排出面が狭いため、筐体内部に溜まりができる。
【００２３】
図７は本発明による照明装置の天井部分の天板（水平通気板）の実験見本であり、（ａ）は水平通気板の実験例であり、（ｂ）は縦方向の通気板の実験例である。
（ａ）に示す横方向に天板を複数個配置したので、効率的に天井周辺に滞留した熱気を排出することができる。また、（ｂ）に示す縦方向に天板（縦方向通気板）を複数個配置した場合には、天井周辺に滞留した熱気が対流し、熱気の排出が弱々しい。
【００２４】
図８は従来の照明装置の前枠構造を示す側面断面図である。
従来の照明装置の前枠は１重であり、レンズ１２と前枠１５との間に間隙１３が形成されていないので、レンズ前面には外部冷気ｔが摺り上がっていくことができるが、レンズ内面には外部冷気が摺り上がっていくことができず、レンズ取付部周辺で外部冷気が対流している。
【００２５】
図９は従来の照明装置と本発明の照明装置（水平通気板）の３つ測定個所の温度推移データであり、下向き４５゜、フラッド光で点灯した。
α1 、α2 、α3 は従来の照明装置（図４）を使用して測定した。
β1 、β2 、β3 は従来の照明装置（図５）を使用して測定した。
γ1 、γ2 、γ3 は実験見本照明装置（図６）を使用して測定した。
δ1 、δ2 、δ3 は本発明の実施例（図１）を使用して測定した。
（ａ）はランプピンチシールド（ランプ封止部／図１の符号２）を測定した。
（ｂ）はリフレクターを測定した。
（ｃ）はレンズ中央外側を測定した。
ランプ封止部は、２６０℃から２５０℃に温度が低下しており、δ1 の点が最  も低いことが判明した。これは、本発明の実施例が最も冷却効率が良いことを意味している。
【００２６】
リフレクターは、２１０℃から１９０℃の範囲で温度が低下しているが、γ2 の点が最も低く、さらにδ2 で２００℃に上昇している。これは、スカート状通気孔の冷却効率が良いことを意味している。
レンズ中央外側は、２９０℃以下から３２０℃以上に上昇し、３００℃以下に低下している。レンズ中央外側に関する限り、従来の照明装置（図４）または本発明の実施例（図１）が冷却効率が良いことがわかる。
【００２７】
図１０は従来の照明装置と本発明の照明装置（縦方向通気板）の３つ測定個所の温度推移データであであり、下向き４５゜、フラッド光で点灯した。
α4 、α5 、α6 は従来の照明装置（図４）を使用して測定した。
β4 、β5 、β6 は従来の照明装置（図５）を使用して測定した。
γ4 、γ5 、γ6 は実験見本照明装置（図６）を使用して測定した。
δ4 、δ5 、δ6 は本発明の実施例（図１）を使用して測定した。
（ａ）はランプピンチシールド（ランプ封止部／図１の符号２）を測定した。
（ｂ）はリフレクターを測定した。
（ｃ）はレンズ中央外を測定した。
ランプ封止部は、２６０℃から２７０℃に温度が上昇し、２５５℃に低下し、さらに、２６０℃に上昇している。これは、点γ4、点δ 4で示されるスカート状通気孔（図６）および本発明の実施例（図１）の冷却効率が良いことを意味している。
【００２８】
リフレクターは、２１０℃から多少温度が上昇し、１９０℃に低下し、２１０℃に近付いている。これは、点γ5 で示されるスカート状通気孔（図６）の冷却効率が良いことを意味している。
レンズ中央外側は、２９０℃以下から３２０℃付近に温度が上昇し、３１０℃付近に低下している。これは、レンズ中央外側に関する限り、従来の照明装置（図４）または本発明の実施例（図１）が冷却効率が良いことがわかる。
従来の照明装置と本発明の照明装置との３つ測定個所の温度推移データからスカート状通気板と天井の水平通気板の冷却効率が極めてよいことが実証された。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ランプソケット周辺を冷却する底部通気孔を複数にし、さらに外部冷気が底部通気孔を介して加速的に流入できるように底部通気板の構成を複数の大小の楔状金具を組み合わせ、さらにランプ封止部に直接、外部冷気が接触できるように、一対のスカート状通気孔を配置し、さらにランプ封止部に接触後の内部熱気を速やかに上昇させるために一対の内部通気板を配置し、また過熱した内部熱気を排出させるために、筐体の天井に通気板を略水平に複数個配置し、さらにレンズに蓄積した熱エネルギーを流入、上昇、排出させるために、前枠を二重に、またこの二重前枠に間隙を形成したことにより外部冷気をレンズ内面に通過させることにより筐体またはランプ封止部またはレンズに蓄熱した熱エネルギーを効率的に複合化して自然冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による照明装置の複合化冷却構造の実施例の正面断面図である。
【図２】本発明による照明装置の前枠構造を示す側面断面図である。
【図３】二重前枠の間隙１３の拡大図である。
【図４】従来の照明装置の正面断面図である。
【図５】従来の照明装置の他の正面断面図である。
【図６】本発明による照明装置のスカート状通気孔の実験見本の正面断面図である。
【図７】（ａ）は水平通気板の実験例である。
（ｂ）は縦方向の通気板の実験例である。
【図８】従来の照明装置の前枠構造を示す側面断面図である。
【図９】従来の照明装置と本発明の照明装置（水平通気板）の３つ測定個所の温度推移データである。
（ａ）ランプシールドの測定値
（ｂ）リフレクターの測定値
（ｃ）レンズ中央外側の測定値
【図１０】従来の照明装置と本発明の照明装置（縦方向通気板）の３つ測定個所の温度推移データである。
（ｄ）ランプシールドの測定値
（ｅ）リフレクターの測定値
（ｆ）レンズ中央外側の測定値
【符号の説明】
１：光源（ランプ）
２：ランプシールド（ランプ封止部）
３：ソケット
４、４’：ガイド
５、５’：底部通気孔
６、６’：底部通気板
７：スカート状通気孔の入口開口
７’：スカート状通気孔の通気出口
８、８’：スカート状通気孔
９：通気方向調整板
１０、１０’：内部通気板
１１、１１’：水平通気板
１２：レンズ
１３：間隙
１４：レンズ受金具
１５：前枠
ａ：外部冷気
ｂ：外部冷気
ｃ：内部熱気
ｄ：内部熱気
ｅ：外部冷気
【図１】
0003806959.tif 000002
【図２】
0003806959.tif 000003
【図３】
0003806959.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003806959.tif 000007
【図７】
0003806959.tif 000008
【図８】
0003806959.tif 000009
【図９】
0003806959.tif 000010
【図１０】
0003806959.tif 000011