JP5769307B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置、特に、発光素子の温度上昇を抑制する放熱手段を備える照明装置に関する。 The present invention relates to an illuminating device, and more particularly, to an illuminating device including a heat radiating unit that suppresses a temperature rise of a light emitting element.
発光素子を備えて、発光素子が放出する可視光で照明を行う装置を照明装置という。一般には、発光素子は発光ダイオード(LED)のような固体発光素子を指すが、本明細書では、電気エネルギーを可視光に変換して放出する装置全般を指す。したがって、本明細書では、白熱灯や蛍光ランプも、発光素子に含まれる。また、本発明に係る照明装置が使用される場所や照明対象は、限定されない。 A device that includes a light-emitting element and performs illumination with visible light emitted from the light-emitting element is referred to as a lighting device. In general, a light-emitting element refers to a solid-state light-emitting element such as a light-emitting diode (LED), but in this specification, refers to all devices that convert electrical energy into visible light and emit it. Therefore, in the present specification, an incandescent lamp and a fluorescent lamp are also included in the light emitting element. Moreover, the place where the lighting device according to the present invention is used and the lighting target are not limited.
上記において定義したように、発光素子は電気エネルギーを可視光に変換する装置であるが、その変換効率は100%ではない。発光素子に通電すると、無視できない割合の電気エネルギーが熱に変換され、発光素子の温度が上昇する。発光ダイオードは変換効率の高い発光素子であるが、それでも無視できない量の熱が発生する。また、発光素子の温度が上昇すると、発光素子の性能や寿命が低下する。 As defined above, a light emitting device is a device that converts electrical energy into visible light, but its conversion efficiency is not 100%. When the light emitting element is energized, a non-negligible proportion of electrical energy is converted into heat, and the temperature of the light emitting element rises. A light-emitting diode is a light-emitting element with high conversion efficiency, but still generates a non-negligible amount of heat. Further, when the temperature of the light emitting element rises, the performance and life of the light emitting element are reduced.
この問題を解決するために、ヒートシンク等の熱放出部材を備えて、発光素子を冷却するようにした照明装置が知られている。 In order to solve this problem, there is known an illumination device that includes a heat-dissipating member such as a heat sink and cools the light-emitting element.
例えば、特許文献1には、冷却パネルの片面にLED発光ユニットを取り付けるとともに、該冷却パネルの他方の面に中空部を設け、該中空部に通水管を挿通して、LED発光ユニットを冷却するようにした照明装置が開示されている。
For example, in
また、特許文献2には、LED光源に接触して、該LED光源で発生した熱を蓄熱する蓄熱部と、蓄熱部に蓄熱した熱を放熱するヒートシンクを備える照明装置が開示されている。この照明装置の蓄熱部及びヒートシンクはアルミニウムの平板であって、ヒートシンクは蓄熱部のLED光源を取り付けた面の反対面に立設されている。
特許文献1及び特許文献2に開示された照明装置は、水あるいは空気で、発光素子を冷却するので、発光素子の損傷や性能低下を防ぐことができる。また、高輝度発光が可能になる。言い替えれば、高照度の照明装置が実現できる。
Since the lighting devices disclosed in
しかしながら、特許文献1の照明装置は、通水管に冷却水を流すので、設置に手間やコストが掛かると言う問題がある。また、冷却水を掛け流し、つまり発光素子の発熱を吸収して昇温した冷却水をそのまま棄てる場合は、冷却水の消費量が大きいという問題がある。もっとも、冷却水が吸収した熱を環境に放出する装置(例えば、ラジエター)を備えて冷却水を循環させれば、冷却水の消費量を小さくできるが、装置全体が大きくなるとともに、コストがさらに嵩むと言う問題が生じる。
However, the lighting device of
一方、特許文献2の照明装置は、ヒートシンクを備えて、発光素子を空気で冷却するので、前述のような問題は生じない。しかしながら、発光素子の発熱のヒートシンクへの輸送は固体中の熱伝導によるので、伝熱性能に限界がある。また、ヒートシンクの周囲の空気の流れについて特別な考慮がなされていないので、放熱性能にも限界がある。そのため、所望の冷却能力を得ようとすれば、冷却手段の外形が大きくなると言う問題が生じる。
On the other hand, since the illumination device of
また、冷却手段を含めた照明装置の外形寸法は、設置場所の条件によって制限されるから、無制限に大きくすることはできない。結局、照明装置の輝度は設置場所の条件によって制限される。つまり、特許文献1あるいは特許文献2に開示された従来技術では、狭い場所には、高輝度発光可能な照明装置を設置できないという問題があった。
Moreover, since the external dimension of the illuminating device including the cooling means is limited by the conditions of the installation location, it cannot be increased without limitation. Eventually, the brightness of the lighting device is limited by the conditions of the installation location. In other words, the conventional technique disclosed in
本発明は、以上のような背景に鑑みて成されたものであり、小型軽量で高輝度発光可能な照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the background as described above, and an object thereof is to provide a small and lightweight lighting device capable of emitting light with high luminance.
上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、発光素子と、前記発光素子に伝熱的に接触して、前記発光素子から伝熱される熱を拡散する熱拡散部材と、一方が前記熱拡散部材に伝熱的に接触して、熱を前記一方から他方に輸送する熱輸送部材と、前記熱輸送部材の他方に伝熱的に接触して、前記熱輸送部材から伝熱される熱を環境に放出する熱放出部材とを備える。前記熱放出部材は、前記熱拡散部材に対して間隙を開けて配置され、前記間隙を通って、前記熱放出部材の下方に流入した空気が、前記熱放出部材の中を通って、前記熱放出部材の上方に流出するように、間隔を空けて複数の冷却フィンを配列した冷却フィン列を複数列備え、前記複数列の冷却フィン列は、上下に積層配置される。そして、前記複数列の冷却フィン列を上方から見る場合に、隣接する2個の冷却フィン列の一方の冷却フィン列の冷却フィンが、他方の冷却フィン列の冷却フィンと交差するように、配置される。 In order to achieve the above object, the lighting device of the present invention includes a light emitting element, a heat diffusion member that thermally contacts the light emitting element and diffuses heat transferred from the light emitting element, and one of the heat diffusion members is the heat. A heat transport member that is in heat transfer contact with the diffusion member and transports heat from the one side to the other, and a heat transfer member that is in heat transfer contact with the other side of the heat transport member and heat transferred from the heat transport member. And a heat releasing member for releasing to the environment. The heat releasing member is disposed with a gap with respect to the heat diffusing member, and air that has flowed into the lower portion of the heat releasing member through the gap passes through the heat releasing member to pass through the heat. A plurality of cooling fin rows each having a plurality of cooling fins arranged at intervals are provided so as to flow out above the discharge member, and the plurality of cooling fin rows are stacked in a vertical direction. When the plurality of cooling fin rows are viewed from above, the cooling fins of one of the two adjacent cooling fin rows are arranged so as to intersect with the cooling fins of the other cooling fin row. Is done.
本発明の照明装置は、発光素子と、前記発光素子に伝熱的に接触して、前記発光素子から伝熱される熱を拡散する熱拡散部材と、一方が前記熱拡散部材に伝熱的に接触して、熱を前記一方から他方に輸送する熱輸送部材と、前記熱輸送部材の他方に伝熱的に接触して、前記熱輸送部材から伝熱される熱を環境に放出する熱放出部材とを備える。前記熱放出部材は、前記熱拡散部材に対して間隙を開けて配置され、前記間隙を通って、前記熱放出部材の下方に流入した空気が、前記熱放出部材の中を通って、前記熱放出部材の上方に流出するように、間隔を空けて複数の冷却フィンを配列した冷却フィン列を複数列備える。そして、前記冷却フィンは、少なくとも一つの側縁に切り欠きを備え、隣接する前記冷却フィン列の、一方の冷却フィン列の冷却フィンの前記切り欠きと、他方の冷却フィン列の冷却フィンの前記切り欠きとが、嵌合する。The lighting device of the present invention includes a light emitting element, a heat diffusion member that thermally contacts the light emitting element and diffuses heat transferred from the light emitting element, and one of the heat diffusion members thermally transfers to the heat diffusion member. A heat transport member that contacts and transports heat from the one to the other; and a heat release member that thermally contacts the other of the heat transport members and releases heat transferred from the heat transport member to the environment. With. The heat releasing member is disposed with a gap with respect to the heat diffusing member, and air that has flowed into the lower portion of the heat releasing member through the gap passes through the heat releasing member to pass through the heat. A plurality of cooling fin rows in which a plurality of cooling fins are arranged at intervals are provided so as to flow out above the discharge member. The cooling fin includes a notch in at least one side edge, and the notch of the cooling fin of one cooling fin row and the cooling fin of the other cooling fin row of the adjacent cooling fin row. The notch fits.
前記熱拡散部材は、前記発光素子と対面する中央部と、前記中央部の一部または全部を取り囲む周縁部とを有し、前記熱輸送部材は前記周縁部において、前記熱拡散部材に伝熱的に接触するようにしても良い。The heat diffusion member has a central portion facing the light emitting element, and a peripheral portion surrounding a part or all of the central portion, and the heat transport member transfers heat to the heat diffusion member at the peripheral portion. You may make it contact.
さらに、前記複数列の冷却フィン列は、隣接する2個の冷却フィン列の一方の冷却フィン列の配列軸が、他方の冷却フィン列の配列軸に対して「捩れ」の関係になるように配置されてもよい。 Further, in the plurality of cooling fin rows, the arrangement axis of one cooling fin row of two adjacent cooling fin rows is in a “twisted” relationship with the arrangement axis of the other cooling fin row. It may be arranged.
あるいは、前記隣接する2個の冷却フィン列の配列軸は、互いに直交するように配置されてもよい。 Alternatively, the arrangement axes of the two adjacent cooling fin rows may be arranged so as to be orthogonal to each other.
さらに、前記隣接する冷却フィンは、その面積が互いに異なるようにしてもよい。 Furthermore, the adjacent cooling fins may have different areas.
また、前記発光素子は基板に実装されるとともに、前記基板が前記熱拡散部材に面接触してもよい。 The light emitting element may be mounted on a substrate, and the substrate may be in surface contact with the heat diffusing member.
また、前記熱拡散部材に面接触する基体を備えるとともに、前記熱輸送部材の一方端は前記基体に結合されてもよい。 Moreover, while providing the base | substrate which surface-contacts to the said heat-diffusion member, the one end of the said heat transport member may be couple | bonded with the said base | substrate.
また、前述のいずれかの照明装置を複数個組み合わせてもよい。 Further, a plurality of any of the lighting devices described above may be combined.
本発明によれば、照明装置に熱拡散部材、熱輸送部材、及び熱放出部を備えて、発光素子で発生する熱を効率良く環境に放出するので、照明装置を小型化、軽量化することができる。また、照明装置の高輝度発光が可能になる。そのため、狭い場所であっても、高輝度発光が可能な照明装置を設置できる。 According to the present invention, the lighting device includes the heat diffusing member, the heat transporting member, and the heat releasing unit, and the heat generated in the light emitting element is efficiently released to the environment. Therefore, the lighting device can be reduced in size and weight. Can do. In addition, the illumination device can emit light with high brightness. Therefore, it is possible to install a lighting device that can emit light with high luminance even in a narrow place.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態を示す照明装置1の外形図である。照明装置1は、発光ユニット2に冷却ユニット3を装着して構成される。発光ユニット2は、発光素子を備えて照明光を放出するユニットであり、冷却ユニット3は発光ユニット2に伝熱的に接触して、発光ユニット2を冷却するユニットである。なお、本明細書において「AとBが伝熱的に接触」と言う場合、AとBが直接または間接に接触して、AとBの間で熱の移動が可能な状態にあることを指す。したがって、AとBの間に熱を輸送する物質や装置が介在する場合も「伝熱的に接触」に該当する。
FIG. 1 is an external view of a
発光ユニット2は、図2に示すように、基板4の一方の面に、複数個の発光ダイオード(LED)5を実装している。また、基板4の他方の面、つまり発光ダイオード5が実装されていない面は、冷却ユニット3に物理的に接触する(図1(b)参照)。また、基板4の素材には、熱伝導性を有する材料が選ばれる。そのため、発光ダイオード5で発生した熱は、基板4を通って冷却ユニット3に流れる。つまり、発光ダイオード5は冷却ユニット3に伝熱的に接触する。
As shown in FIG. 2, the
冷却ユニット3は、図1に示すように、ヒートスプレッダ6と放熱ユニット7で構成され、放熱ユニット7は、基体8、ヒートパイプ9、下部冷却フィン列10および上部冷却フィン列11とを備える。
As shown in FIG. 1, the cooling unit 3 includes a
ヒートスプレッダ6は、一種の平板状ヒートパイプであって、銅製の筐体の内部に、筐体の中央部から周縁部に向かう冷媒流路を備え、冷媒流路の内部に冷媒として機能する流体(例えば、水、エタノール、メタノール,アセトン等)が封入されている。なお、ヒートスプレッダ6の具体的な構成は既に公知なので、詳細な説明は省略する。必要ならば、例えば、特許第4047918号公報を参照されたい。
The
基体8は、図3に示すように、略「ロ」字形の平面形を有する中実金属部品であり、ヒートパイプ9を装着する穴8aが開けられている。
As shown in FIG. 3, the
冷却ユニット3は、図4に示すように、8本のヒートパイプ9を備える。ヒートパイプ9は、全体として「L」字形をなし、一方の端部9aが基体8の穴8a(図3参照)に装着されて、垂直に立ち上がり、途中でほぼ直角に曲げられて、下部冷却フィン列10あるいは上部冷却フィン列11に挿通され(図1(b)参照)、下部冷却フィン列10あるいは上部冷却フィン列11と伝熱的に接触する。つまり、ヒートパイプ9は、下部冷却フィン列10あるいは上部冷却フィン列11を構成する冷却フィン10aあるいは11a(図5参照)のそれぞれに挿通され、挿通箇所で伝熱的に接触している。このように構成されているので、ヒートパイプ9によって、基体8から下部冷却フィン列10あるいは上部冷却フィン列11へ熱を輸送することができる。
As shown in FIG. 4, the cooling unit 3 includes eight heat pipes 9. The heat pipe 9 has an “L” shape as a whole, one
なお、ヒートパイプ9は、パイプ状の熱輸送部材であり、その動作原理はヒートスプレッダ6と同じである。つまり、ヒートパイプ6は例えば銅のような熱伝導性の高い材料で作られたパイプの中に、例えば水、エタノール、メタノール,アセトン等の冷媒を封入するとともに、前記パイプの内部に、冷媒蒸気が流れる蒸気流路と、液化した冷媒が流れる液体流路が形成されている。なお、液体流路は単なる管路であってもよいし、毛細管現象を利用する流路であってもよい。毛細管現象を利用できれば、ヒートパイプ9の姿勢に関わらずに液体を移動させることができる。例えば、重力に逆らって(下から上に)液体を移動させることができる。ヒートパイプ9は、既に周知の装置であり、市場において入手できるので、ヒートパイプ9の構造・構成等についての詳細な説明は省略する。
The heat pipe 9 is a pipe-shaped heat transport member, and its operating principle is the same as that of the
図5に示すように、下部冷却フィン列10と上部冷却フィン列11は、それぞれ複数の冷却フィン10a、11aを互いに平行に間隔を空けて配列して構成された熱拡散部材である。下部冷却フィン列10と上部冷却フィン列11は上下に積層配置され、下部冷却フィン列10の配列軸X(冷却フィン列を構成する冷却フィンの幾何学的中心を連ねる軸)と上部冷却フィン列11の配列軸Yは互いに直交する。したがって、配列軸Xと配列軸Yは互いに「ねじれ」の関係にある。なお、冷却フィン10a、11aの素材はアルミニウムの平板であるが、熱伝導性を有する素材(たとえば、金属材料、高熱伝導性プラスチック、エンジニアリングプラスチック、グラファイト等)であればいかなるものでもよい。また、図1(b)参照に示すように、下部冷却フィン列10は基台8から離して配置される。なお、下部冷却フィン列10と上部冷却フィン列11は、それぞれ、冷却フィン10a、11aを12枚備えるが、煩瑣を避けるために、図5においては、そのうちの1枚だけに符号を付している。
As shown in FIG. 5, the lower
発光ユニット2、ヒートスプレッダ6及び基台8は図6に示すように結合されている。すなわち、発光ユニット2はヒートスプレッダ6の一方の面にあって、ヒートスプレッダ6の中央近傍に発光ダイオード5が位置するように接触して取り付けられている。以下、説明の便宜のために、ヒートスプレッダ6の発光ユニット2と接触する部位を「接触部」と呼ぶ。また、基台8はヒートスプレッダ6の他方の面にあって、ヒートスプレッダ6の周縁に直に接触して取り付けられている。以下、説明の便宜のために、ヒートスプレッダ6の基台8と接触する部位を「拡散部」と呼ぶ。ヒートスプレッダ6を平面視すると、拡散部は接触部を取り囲んで配置される。
The
このように構成されているので、発光ユニット2から接触部を通って、ヒートスプレッダ6に流入した熱は、拡散部に輸送されて基台8に流れる。そのため、接触部の温度上昇が抑制される。言い替えれば、接触部が高温にならない(ホットスポットが生じない)。そのため、発光ユニット2とヒートスプレッダ6の間の熱抵抗が減少する。
Since it is configured in this way, the heat flowing from the
基台8に流入した熱はヒートパイプ9を通って、下部冷却フィン列10と上部冷却フィン列11(以下、両者を総称する場合に「冷却フィン列」という)に輸送され、そこで、環境に拡散放出される。この時、空気(冷却空気)は、図7に示すように流れる。すなわち、冷却空気は基台8と下部冷却フィン列10の間の「隙間」から流入し、冷却フィン列の中に入る、冷却フィン列で熱を吸収(つまり、昇温)した冷却空気は密度が小さくなるから、冷却フィン列の中を上昇し、上部冷却フィン列11の上面から排出される。このように、冷却フィン列で放出される熱によって、冷却空気の流れが発生する。
The heat flowing into the
このように、冷却空気は、下部冷却フィン列10の下方に流入し、冷却フィン10aから熱を奪いながら冷却フィン10aの間を上昇するが、その間に冷却フィン10aの間の冷却空気において温度境界層が発達する。つまり温度境界層が厚くなる。温度境界層が厚くなると、温度境界層外の比較的低温の冷却空気に熱が伝わり難くなるので、冷却フィン10aによる放熱の能率が低下する。しかし、上部冷却フィン列11の配列軸Yは下部冷却フィン列10の配列軸Xに対して直交しているので、下部冷却フィン列10(冷却フィン10a)から抜け出た冷却空気が上部冷却フィン列11に入ると、下部冷却フィン列10において温度境界層外にあった比較的低温の空気が冷却フィン11aに直接接触する。そのため、冷却フィン11aは能率良く放熱する。
Thus, the cooling air flows into the lower part of the lower
このように照明装置1は、発光ダイオード5で発生した熱を能率良く環境に放出して、発光ダイオード5を効果的に冷却することができる。そのため、発光ダイオード5の高輝度発光が可能になる。また、輝度が従来品と同等ならば、照明装置1を小型軽量に構成することができる。
Thus, the illuminating
なお、上記の実施形態は本発明の実施態様の一例を示すものであって、本発明の技術的範囲は上記の実施形態によっては限定されない。本発明は、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲において、自由に、応用、変形、あるいは改良して実施することができる。 In addition, said embodiment shows an example of the aspect of this invention, Comprising: The technical scope of this invention is not limited by said embodiment. The present invention can be freely applied, modified or improved within the scope of the technical idea described in the claims.
例えば、照明装置1の形状や寸法は例示であって、各図面に示されたものには限定されない。ヒートスプレッダ6の平面形は、矩形以外の多角形であっても、円形であってもよい。冷却フィン10a,11aの平面形も矩形には限定されない。
For example, the shape and dimensions of the
また、基板4や基台8は、任意的構成要素であって、これらが省かれていてもよい。例えば、発光ダイオード5はヒートスプレッダ6に直接実装されてもよい。また、ヒートスプレッダ6にヒートパイプ9が直接装着されてもよい。
Moreover, the board | substrate 4 and the
また、照明装置1は、上記の実施形態に例示されていない構成が追加されてもよい。例えば、筐体、グローブ、レンズ、反射板等を備えてもよい。また、発光ダイオード5を点灯するための電源回路や制御回路が内蔵されてもよい。
Moreover, the structure which is not illustrated by said embodiment may be added to the illuminating
また、上記の実施形態では、熱拡散部材の具体例としてヒートスプレッダ6を例示したが、熱拡散部材はヒートスプレッダ6には限定されない。つまり、容器に密封された冷媒の相変化を利用する熱拡散部材には限定されない。固体の熱伝導を利用するもの、例えば銅やアルミニウムの板や塊であってもよい。もっとも、ヒートスプレッダ6を熱拡散部材として備えれば、銅やアルミニウムの板や塊を熱拡散部材として備える場合に比べて、照明装置1の冷却能力が向上することは言うまでもない。
In the above embodiment, the
上記の実施形態では、ヒートスプレッダ6の中央部に配置された接触部を、ヒートスプレッダ6の周縁部に配置された拡散部が、「ロ」字形に取り囲む例を示したが、拡散部はヒートスプレッダ6の周縁部にあればよく、その平面形は「ロ」字形には限定されない。例えば、ヒートスプレッダ6の周縁部の一部に拡散部が配置されていない部分があってもよい。つまり拡散部の平面形は「コ」字形や「ニ」字形のであってもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the diffusion portion arranged at the peripheral portion of the
また、上記の実施形態において、熱放出部材の具体例として、下部冷却フィン列10と上部冷却フィン列11を示したが、熱放出部材の形態や形状はこれらに限定されない。例えば、冷却フィン列を1段だけ備えても良いし、3段以上備えてもよい。あるいは、3段以上の冷却フィン列を配列軸の方向を交互に変えて、積み重ねてもよい。
In the above embodiment, the lower
例えば、図8に示すように、4組の放熱ユニット7を「田」の字形に配置して、各放熱ユニット7にヒートスプレッダ6(図8において、図示せず)を介して、発光ユニット2(図8において、図示せず)を取りつけて、照明装置1(図8において、図示せず)を構成してもよい。また、各放熱ユニット7には、冷却フィン列12〜15が4段に積み重ねて配置され、冷却フィン列12,14の配列軸と冷却フィン列13,15の配列軸の方向は、互いに直角をなし、隣り合う配列軸は「捩れ」の関係にある。
For example, as shown in FIG. 8, four sets of
また、図1の実施形態では、例えば、一つの冷却フィン列10に対し、互いに向かい合うように曲げられた一対のヒートパイプ9を2組、すなわち、計4本のヒートパイプ9を備えているが、図8の実施形態では、一つの冷却フィン列12に対し、互いに向かい合うように曲げられた一対のヒートパイプ9が1組、すなわち計2本を備えている。同様に、各冷却フィン列13,14,15に対して、ヒートパイプ9を1組、すなわち計2本のヒートパイプ9を備えている。このようにして、冷却フィン列12,13,14,15を4段に積み重ねて配置された放熱ユニット7は、合計8本のヒートパイプ9を備える。
In the embodiment of FIG. 1, for example, two pairs of heat pipes 9 that are bent so as to face each other are provided for one
また、図9に示すように、冷却フィン列12〜15の一部を互いに重ねて配置してもよい。つまり、冷却フィン列を構成する冷却フィンに切り込みを設けて、該切り込みに、隣接する他の冷却フィン列を挿しこんで、放熱ユニット7の高さを低くしてもよい。
Moreover, as shown in FIG. 9, you may arrange | position a part of cooling fin row | line | columns 12-15 mutually overlapping. That is, the cooling fins constituting the cooling fin row may be provided with cuts, and other adjacent cooling fin rows may be inserted into the cuts to reduce the height of the
なお、図1および図8の実施形態で説明したヒートパイプ9は、全体として「L」字状をなしているが、図9の実施形態においては、図10に示されるように、2本の直管状のヒートパイプ9を基台8に対し垂直方向と水平方向に配置される。また、それら2本のヒートパイプ9は、ジョイント部材9bを用いて連結され、垂直方向及び水平方向に延びる連結型のヒートパイプが形成される。なお、図10は、図9に示す照明装置の1組の放熱ユニット7から冷却フィンを除いた状態を示す斜視図である。
The heat pipe 9 described in the embodiment of FIGS. 1 and 8 has an “L” shape as a whole, but in the embodiment of FIG. 9, as shown in FIG. Straight tubular heat pipes 9 are arranged in a vertical direction and a horizontal direction with respect to the
また、図10に示された放熱ユニット7は、基材8と、その基材8と熱的に接触して垂直方向に延びる4本のヒートパイプ9と、冷却フィン列に熱的に接触して水平方向に延びる4本のヒートパイプと、それらのヒートパイプ9を相互に接続する4個のジョイント部材9bから形成されているが、ヒートパイプ9やジョイント部材9bの数は前記の数には限定されない。要するに、基台8と冷却フィン列10〜15が、ヒートパイプを介して伝熱的に接続されればよい。
Further, the
また、図9および図10においては、ヒートパイプ9は基台8の側壁に形成された凹部8bに外側から固定部材8cで挟み込む状態で固定されているが、少なくともヒートパイプ9と基台8が熱的に接続されるならば、いかなる方法で接続されてもよい。
9 and 10, the heat pipe 9 is fixed in a state of being sandwiched by a fixing
また、図8および図9に示された冷却フィン列12〜15は、隣接する冷却フィンの面積が異なる。具体的には、図8および図9の放熱ユニット7の冷却フィン列12において隣接する冷却フィン12aの面積は、冷却フィンの配列軸に沿って徐々に小さくなっている。これにより、図8に示されるように、4組の放熱モジュール7を配置すると、照明装置1の全体の形状が円柱状に形成され、その結果、照明装置を小型化および軽量化することができる。なお、図8および図9に示されるように、他の冷却フィン列13〜15も、冷却フィン列12と同様に構成される。
Further, the cooling
また、上記の実施形態において、下部冷却フィン列10の配列軸Xと上部冷却フィン列11の配列軸Yが互いに直交する例を示したが、配列軸Xと配列軸Yは互いに「ねじれ」の関係にあれば足りるので、他の角度で交わっても良い。要するに、下部冷却フィン列10を流れる間に生成された温度境界層の外側にある空気が上部冷却フィン列11に当たるように配置されていれば良い。
Further, in the above embodiment, the example in which the arrangement axis X of the lower
また、上記の実施形態において、発光素子の具体例として発光ダイオード5を例示したが、本発明の技術的範囲は、発光ダイオードを光源とする照明装置には限定されない。他の固体発光素子、例えばEL(Electroluminescence)素子を光源としてもよい。また、白熱電球や放電(蛍光)ランプを光源としてもよい。つまり、発光素子は白熱電球や放電(蛍光)ランプであってもよい。又、将来出現する新規な光源を発光素子としてもよい。
In the above embodiment, the
そもそも、本発明は発光ダイオード等を備える照明装置において、高輝度発光を可能にするとともに、照明装置を小型軽量化することを目的としているが、高輝度発光と小型軽量化が矛盾することは白熱電球や放電(蛍光)ランプを光源に使用する照明装置においても同様である。したがって、このような照明装置に本発明を適用する意義がある。 In the first place, the present invention aims at enabling high-intensity light emission and reducing the size and weight of an illumination device including a light-emitting diode, etc. The same applies to an illumination device that uses a light bulb or a discharge (fluorescent) lamp as a light source. Therefore, it is meaningful to apply the present invention to such a lighting device.
また、上記実施形態の説明において、各構成要素を結合する手段について特に言及しなかったが、各種公知の手段、例えば、かしめ、溶接、蝋付け、ねじ止めを利用できる。また、ヒートパイプとフィンの接合には、例えば、圧入、接着、半田付け、溶接、溶着などの手段を用いることができる。 Further, in the description of the above embodiment, no particular mention is made of means for connecting the constituent elements, but various known means such as caulking, welding, brazing, and screwing can be used. Further, for joining the heat pipe and the fin, for example, means such as press fitting, adhesion, soldering, welding, and welding can be used.
1 照明装置
2 発光ユニット
3 冷却ユニット
4 基板
5 発光ダイオード
6 ヒートスプレッダ
7 放熱ユニット
8 基体
9 ヒートパイプ
9b ジョイント部材
10 下部冷却フィン列
11 上部冷却フィン列
12〜15 冷却フィン列
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記発光素子に伝熱的に接触して、前記発光素子から伝熱される熱を拡散する熱拡散部材と、
一方が前記熱拡散部材に伝熱的に接触して、熱を前記一方から他方に輸送する熱輸送部材と、
前記熱輸送部材の他方に伝熱的に接触して、前記熱輸送部材から伝熱される熱を環境に放出する熱放出部材とを備え、
前記熱放出部材は、前記熱拡散部材に対して間隙を開けて配置され、前記間隙を通って、前記熱放出部材の下方に流入した空気が、前記熱放出部材の中を通って、前記熱放出部材の上方に流出するように、間隔を空けて複数の冷却フィンを配列した冷却フィン列を複数列備え、
前記複数列の冷却フィン列は、上下に積層配置されて、前記複数列の冷却フィン列を上方から見る場合に、隣接する2個の冷却フィン列の一方の冷却フィン列の冷却フィンが、他方の冷却フィン列の冷却フィンと交差するように、配置されている
照明装置。 A light emitting element;
A heat diffusion member that thermally contacts the light emitting element and diffuses heat transferred from the light emitting element;
A heat transport member that is in heat transfer contact with the heat diffusing member and transports heat from the one to the other;
A heat release member that is in heat transfer contact with the other of the heat transport members and releases heat transferred from the heat transport member to the environment ;
The heat releasing member is disposed with a gap with respect to the heat diffusing member, and air that has flowed into the lower portion of the heat releasing member through the gap passes through the heat releasing member to pass through the heat. A plurality of cooling fin rows in which a plurality of cooling fins are arranged at intervals so as to flow out above the discharge member,
The plurality of cooling fin rows are stacked one above the other, and when the plurality of cooling fin rows are viewed from above, the cooling fin row of one of the two adjacent cooling fin rows is the other. The illuminating device arrange | positioned so that it may cross | intersect the cooling fin of a cooling fin row | line | column .
前記発光素子に伝熱的に接触して、前記発光素子から伝熱される熱を拡散する熱拡散部材と、 A heat diffusion member that thermally contacts the light emitting element and diffuses heat transferred from the light emitting element;
一方が前記熱拡散部材に伝熱的に接触して、熱を前記一方から他方に輸送する熱輸送部材と、 A heat transport member that is in heat transfer contact with the heat diffusing member and transports heat from the one to the other;
前記熱輸送部材の他方に伝熱的に接触して、前記熱輸送部材から伝熱される熱を環境に放出する熱放出部材とを備え、 A heat release member that is in heat transfer contact with the other of the heat transport members and releases heat transferred from the heat transport member to the environment;
前記熱放出部材は、前記熱拡散部材に対して間隙を開けて配置され、前記間隙を通って、前記熱放出部材の下方に流入した空気が、前記熱放出部材の中を通って、前記熱放出部材の上方に流出するように、間隔を空けて複数の冷却フィンを配列した冷却フィン列を複数列備え、 The heat releasing member is disposed with a gap with respect to the heat diffusing member, and air that has flowed into the lower portion of the heat releasing member through the gap passes through the heat releasing member to pass through the heat. A plurality of cooling fin rows in which a plurality of cooling fins are arranged at intervals so as to flow out above the discharge member,
前記冷却フィンは、少なくとも一つの側縁に切り欠きを備え、 The cooling fin comprises a cutout in at least one side edge;
隣接する前記冷却フィン列の、一方の冷却フィン列の冷却フィンの前記切り欠きと、他方の冷却フィン列の冷却フィンの前記切り欠きとが、嵌合する The notches of the cooling fins of one cooling fin row and the notches of the cooling fins of the other cooling fin row of the adjacent cooling fin rows fit with each other.
照明装置。 Lighting device.
前記熱輸送部材は前記周縁部において、前記熱拡散部材に伝熱的に接触する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の照明装置。 The thermal diffusion member has a central portion facing the light emitting element, and a peripheral portion surrounding a part or all of the central portion,
In the heat transport member the periphery, the illumination device according to claim 1 or claim 2, characterized in that heat conductive contact with said heat diffusion member.
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の照明装置。 The plurality of cooling fin rows are arranged so that the arrangement axis of one cooling fin row of two adjacent cooling fin rows is in a “twisted” relationship with the arrangement axis of the other cooling fin row. The lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the lighting device is characterized in that:
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the arrangement axes of the two adjacent cooling fin rows are arranged to be orthogonal to each other.
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1 , wherein the adjacent cooling fins have different areas.
ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the light emitting element is mounted on a substrate, and the substrate is in surface contact with the heat diffusing member.
ことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の照明装置。 Provided with a substrate in surface contact with the thermal diffusion member, one end of the heat transport member illumination device according to any one of claims 1 to claim 7, characterized in that it is coupled to the substrate .
ことを特徴とする照明装置。 A lighting device comprising a combination of a plurality of lighting devices according to any one of claims 1 to 8 .
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