| 【発明の名称】 |
赤外透過形照明器具 |
| 【発明者】 |
【氏名】青木 久美
【氏名】小林 孝
|
| 【要約】 |
【課題】前面、側面からの赤外領域の波長の光を透過させて、内部温度の上昇を防ぎ、また発光効率の低下を防いだ照明器具を得る。
【解決手段】発光源からの光の放射方向に概略垂直な面で覆った照明カバーとして、（光の波長に対して透過するとともに、）赤外領域における透過率が１０パーセント以上ある材料を用いた。また更に、照明カバーにおいて、ポリエチレン系樹脂を、赤外領域である３ミクロンｍ以上の波長における透過率が高い材料として照明カバーの主成分となるよう混入した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 発光源からの光の放射方向に概略垂直な面で覆った照明カバーとして、（光の波長に対して透過するとともに、）赤外領域における透過率が１０パーセント以上ある材料を用いることを特徴とする赤外透過形照明器具。
【請求項２】 照明カバーにおいて、ポリエチレン系樹脂を、赤外領域である３ミクロンｍ以上の波長における透過率が高い材料として照明カバーの主成分となるよう混入することを特徴とする請求項１記載の赤外透過形照明器具。
【請求項３】 発光源を含む内部の所定位置の温度を検出して、該検出温度に基づいて上記発光源への供給電力を制御する電力制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外透過形照明器具。
【請求項４】 発光源の輝度を検出して、該検出輝度に基づいて上記発光源への供給電力を制御する電力制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外透過形照明器具。
【請求項５】 電力制御手段は、検出値が設定値を超えると、通電デューティレイトを下げるように制御することを特徴とする請求項３または請求項４記載の赤外透過形照明器具。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内部に発光源を持ち、発生した熱を外部に放熱し、内部温度の上昇を防いだ照明機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の照明器具では、機器の構造上密閉筐体としたものがある。こうした密閉筐体による照明器具によれば、内部のランプ等による発光源からの放熱は、密閉器具内の自然対流と密閉部材を経由しての輻射にたよる構造となっており、内部温度が上昇する傾向がある。こうした温度上昇により、発光源及び周辺機器の寿命が短くなり、また、内部温度上昇により６０℃を超える状態にあっては光変換効率が低下することになる。もちろん、密閉構造を改めて開放型の器具とすればよいが、機器の構造上密閉構造を要求される場合も多い。従来の密閉構造による照明器具の放熱を促進する構造として、実開平４−３１２５５号公報及び特開昭６２−２５６３０２号公報等がある。その要旨は、側面又は背面に赤外線を透過する物質又はコーティング膜を設けて、これら側面ないし背面からの熱輻射を促進するものである。しかし、これらの方式によれば、可視光を反射し、赤外線に対しては透過する相反する性質を持つ特殊なコーティングが必要であったり、反射効率を高めたり取付制約などのために、その形状に制約を生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の照明器具は上記のように構成されており、内部で発生する熱を取り付け面の制約なしに放熱する考慮が十分でなく、内部での温度上昇のために発光源または照明器具の寿命が短くなるという課題があった。また、発生する熱のため、蛍光管ランプ等の特殊な発光源においては光変換効率が低下するという課題もあった。
【０００４】本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、前面、側面からの赤外領域の波長の光を透過させて、内部温度の上昇を防ぎ、また発光効率の低下を防いだ照明器具を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る赤外透過形照明器具は、発光源からの光の放射方向に概略垂直な面で覆った照明カバーとして、（光の波長に対して透過するとともに、）赤外領域における透過率が１０パーセント以上ある材料を用いた。
【０００６】また更に、照明カバーにおいて、ポリエチレン系樹脂を、赤外領域である３ミクロンｍ以上の波長における透過率が高い材料として照明カバーの主成分となるよう混入した。
【０００７】また更に、発光源を含む内部の所定位置の温度を検出して、この検出温度に基づいて発光源への供給電力を制御する電力制御手段を備えた。
【０００８】また更に、発光源の輝度を検出して、この検出輝度に基づいて発光源への供給電力を制御する電力制御手段を備えた。
【０００９】また更に、電力制御手段は、検出値が設定値を超えると、通電デューティレイトを下げるように制御する。
【００１０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の実施の形態１における赤外透過形照明器具を説明する。図１は、本実施の形態における照明器具の例を示す図である。図２は、図１の証明器具における放熱経路を示した図である。図３は、図１もしくは図２の形状における照明器具の照明カバーの透過率を変えた場合の内部温度変化を示す図である。図４は、発光源としての熱陰極蛍光管ランプの周囲空気温度と輝度の関係を示す特性図である。図５は、材料としてのポリエチレンとアクリルとを比較した赤外領域における透過特性図である。
【００１１】図１ないし図５に基づいて、赤外透過形照明器具の放熱特性を説明する。図１は、典型的な家庭用照明機器の構成を示す図である。図において、１は取付台座、２はインバータ回路基板、３は蛍光管ランプ、４は本発明における重要な部品である赤外透過率の高い照明カバーである。図において、取付台座１と照明カバー４による、発熱体である発光源の蛍光管ランプ３とインバータ回路基板２を、密閉した構造となっている。内部には、冷却ファンはなく、自然対流と輻射により放熱を行っている。図２の放熱経路図によれば、主な発熱源である蛍光管ランプ３からの放熱経路は、まず、自然対流による放熱ａと輻射による放熱ｂとが主なものであり、その比率はおよそ前者が４対後者が６であることが分かっている。放熱ｂは、更に照明カバー４による内部への反射ｅと照明カバー４から外部への再放射ｃと、更に蛍光管ランプ３から直接照明カバー４の外部への直接放熱となる透過ｄとに区分される。本実施の形態においては、この透過ｄを大きくして、内部温度上昇を抑えようとするものである。ちなみに、従来の照明器具においては、この透過ｄがほとんどなく、従って、放熱効率が悪かった。
【００１２】図３は、照明カバーの透過率を変えた場合の機器内部の温度上昇のシミュレーション結果を示した図である。現在、照明カバーとして用いられているアクリル系材料は、赤外領域での透過がほとんどない。即ち、透過率はゼロである。図３から明らかなように、透過率を大きくすることで、内部温度上昇が低下することが分かる。例えば、透過率２０％で平均３Ｋ、透過率５０％で平均６Ｋの温度軽減が得られる。
【００１３】図５は、アクリルとポリエチレンによる赤外領域での光線透過率を実測した特性図である。この図で、アクリルの特性が示すように、赤外の透過が難しく、従って熱が内にこもる材質ではなく、ほとんどを透過するポリエチレン系材料に変更することで、内部温度の低下が得られる。このことは、周囲温度が５０〜６０℃と高温になることを防ぎ、図４から明らかなように、周囲温度を４０℃付近に抑えることで最も効率よく発光させることができる。
【００１４】図７は、比較としての従来の家庭用照明器具内部における気流の流れについてのシミュレーションを示す図である。従来の密閉型構造においては、照明カバー内部での空気流速は、０．１ｍ／ｓｅｃ以下であり、対流による外部への放熱効果はほとんどない。また、図８は、従来の照明機器内部の温度分布についてのシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーション結果によれば、蛍光管周りの空気温度は、６０℃以上にも達する。更に、外部への放射による放熱は、約６０％が輻射によるという結果が得られている。赤外領域の波長帯の波を透過させることによって放熱が進む別の根拠を説明する。図９は、表面温度３５０Ｋないし１４００Ｋ（７７℃ないし１１２７℃）における黒体の単色放射能を示した図である。照明カバー表面温度は約４５℃、蛍光管ランプの管壁温度が９０℃であり、図９において、Ｔ＝３５０Ｋ，Ｔ＝４００Ｋで示される放射能曲線から輻射に有効な波長領域は赤外領域であり、３μｍ以上の波長帯であることが分かる。
【００１５】一方、図１０は、従来の一般的な照明カバーの材料となっているアクリル材３ｍｍ厚さの透過特性を示した図である。この図によると、このようにアクリル材によれば、３μｍ以上での透過率はほとんどゼロであることが分かる。一方、図４によれば、蛍光管ランプ（熱陰極蛍光ランプ）の周囲空気温度と輝度との関係を示す図であり、蛍光管ランプは、摂氏４０℃近傍において、最も光変換効率が高いことが分かる。従って、蛍光管ランプの周囲温度をこの近辺の温度に制御すれば、電力効率がよいことが推測できる。
【００１６】図６は、本実施の形態における電力制御回路を併用した照明器具の回路構成を示す図である。従来は、電力制御回路７がなく、インバータ回路２の出力で蛍光管ランプ３を駆動していた。本構成の回路による動作を説明する。図６（ｂ）において、電力制御回路７は、図示されていない蛍光管ランプ３の近傍に設置された温度センサ７ｂからの検出温度を入力とし、電圧比較器７ｃで設定温度と比較して設定温度を超えると、インバータ回路２の通電デューティレイトを周期間引き回路７ａで低減する動作を行う。このようにして、供給電力が過剰に蛍光管ランプ３に供給されることを防ぐ。上記構成で、蛍光管ランプ３の周囲温度の検出を温度によって行うことに変えて輝度を検出し、その輝度に基づいて設定値と比較し、蛍光管ランプ３への供給電力を制御するようにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】上記のように、この発明によれば、照明カバーとして赤外領域における透過率が高い材料を用いたので、温度上昇に大きく寄与する輻射熱の放熱効果が高く、照明器具を低温に保ち、照明器具の寿命を長くする効果がある。
【００１８】また更に、温度又は輝度を検出して供給電力を制御するので、発光効率を高め過剰電力供給を防ぐ効果がある。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１０年９月１４日（１９９８．９．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２４３９
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 金雄 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−９０７１５（Ｐ２０００−９０７１５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年３月３１日（２０００．３．３１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２５９７５８ |
|