低温用照明装置
【課題】 電池で駆動される照明装置であって、低温環境下においても安定した点灯ができる低温用照明装置を提供する。
【解決手段】 発光素子である発光ダイオード１０や電子部品６１などの動作時に発する熱を、熱伝導部材である伝熱板３０を介して電池２０に伝えることにより、電池の温度を周辺温度に比べ高温に保つように構成した。
【解決手段】 発光素子である発光ダイオード１０や電子部品６１などの動作時に発する熱を、熱伝導部材である伝熱板３０を介して電池２０に伝えることにより、電池の温度を周辺温度に比べ高温に保つように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、低温環境下において電池で駆動される低温用照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の照明装置としては、例えば、低温庫に設置され充電可能な電源、すなわち電池を備えた平面型蛍光ランプがある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７４３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような照明装置においては、低温環境下では一般的に特殊な電池を使わない限り電池の出力電圧が低下するため、照度が低下したり、点灯時間が短くなるなど、安定した点灯ができないという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、低温環境下においても安定した点灯ができる低温用照明装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る低温用照明装置は、発光素子と、発光素子を駆動する電池と、発光素子と電池とを熱的に接続する熱伝導部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、低温環境下においても特殊な電池を用いることなく、安定した点灯ができる低温用照明装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における低温用照明装置である誘導灯の分解斜視図、図２は、本実施の形態における低温用照明装置である誘導灯の断面模式図を示すものである。本実施の形態における誘導灯の発光素子は砲弾型、白色の発光ダイオード１０であり、図１に示すように、複数の発光ダイオード１０と、これらの発光ダイオード１０を駆動するための電源として使用される電池２０とが、熱伝導部材である断面形状がL字型のアルミニウム製の伝熱板３０に取付けられている。具体的には、発光ダイオード１０の光の出射方向と反対側の平面形状部が、L字型の伝熱板３０の水平部分の下面に接し、汎用のＮｉＣｄ二次電池である電池２０がL字型の伝熱板３０の鉛直部分の外側側面に接している。
【０００９】
また、Ｌ字型の伝熱板３０の水平部分の上面には、電池２０の出力を発光ダイオード１０の点灯に適した定電流に変換する機能を有する電子部品６１が搭載された回路基板６０が設けられている。そして、回路基板６０と電池２０とは、配線６２により電気的に接続されている。このように、発光ダイオード１０と電池２０と回路基板６０とが伝熱板３０上に搭載された状態で、図２に示すように下部ランプカバー５０の開口部に設けられた保持部品４０の上に載置されており、発光ダイオード１０と電池２０と回路基板６０とが伝熱板３０を介して熱的に接続されている。一面に表示面５２を有する下部ランプカバー５０と、この開口部を閉塞する上部ランプカバー５１とによって形成された空間には、伝熱板３０、発光ダイオード１０、電池２０及び回路基板６０とが収納されている。
【００１０】
発光ダイオード１０の光の出射方向と反対側の平面形状部には、図２に示すように発光ダイオード１０に電流を流すために２本のリードフレーム１５が設けられている。伝熱板３０の発光ダイオード１０に接する面のリードフレーム１５がある箇所には、この２本のリードフレーム１５を互いに短絡させないために、貫通穴３１が設けられている。発光ダイオード１０と回路基板６０とは、貫通穴３１を通る２本のリードフレーム１５により電気的に接続され、回路基板６０に搭載された電子部品６１から定電流の供給を受ける。電子部品６１は配線６２を介して電気的に接続された電池２０および図示しない商用電源のいずれか一方から電力供給を受ける。電池２０は図示しない充電器によって充電される。
【００１１】
下部ランプカバー５０の内部には、反表示板側に設けられたブラストパターン５３と反射板５８とを有した導光板５７が設けられており、発光ダイオード１０から出射された光は導光板５７のブラストパターン５３と反射板５８とにより表示面５２の方向に反射し、表示面５２に達するように構成されている。
【００１２】
次に、動作について説明する。
発光ダイオード１０の点灯時には熱を発するため、発光ダイオード１０の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、発光ダイオード１０を安定して点灯できる。
そこで、発光ダイオード１０の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、電池２０および発光ダイオード１０の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００１３】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網を図３に示す。図３において、発光素子である発光ダイオード１０、電池２０および外気の温度はそれぞれＴ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、発光素子の発熱量はＱ２、発光素子と電池２０の間の熱抵抗はＲ２３、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。なお、今回のシミュレーションでは、図１および図２の下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の熱的遮蔽効果はないものとした。
【００１４】
いま、Ｑ２を３Ｗ、Ｒ２３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を２５Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーションを行なった。熱シミュレーションは、図３の熱回路網を電気回路を模して計算することにより行なった。具体的には、電気工学のオームの法則の、抵抗を熱抵抗、電位差を温度差、伝熱量を電流にそれぞれ対応させて計算した。計算の結果、発光素子である発光ダイオード１０の温度Ｔ２は＋１０℃、電池２０の温度Ｔ３は＋２０℃となった。
【００１５】
また、比較として、実施の形態１における伝熱板３０がなく、発光ダイオード１０と電池２０との間の熱的な接続がない場合の電池２０の温度を、図３の熱回路網図を用いて熱シミュレーションした。図３の発光素子と電池２０の間の熱抵抗Ｒ２３を１０００Ｋ／Ｗとし、他のパラメータは実施の形態１と同じにして、実施の形態１と同様の計算をしたところ、電池２０の温度Ｔ２は−２７．２℃と外気の温度とほとんどかわらなかった。
【００１６】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と発光ダイオード１０とを熱的に接続する伝熱板３０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋２０℃と周辺温度に比べ高く保つことができる。ＮｉＣｄ電池の使用下限温度は０℃とされているが、本実施の形態においては、ＮｉＣｄ電池の温度を使用下限温度以上にすることができる。
【００１７】
ここで、誘導灯の一般的な使われ方について説明しておく。この誘導灯は、低温庫内などのおおよそ−３０℃の低温環境下に設置される。低温庫には商用電源が供給されており、通常は商用電源から供給される電力により駆動され発光ダイオードなどの低温用照明装置の発光素子が点灯する。一般的には、誘導灯は常時点灯させて使用される。
停電時など商用電源が停止した場合、誘導灯は、商用電源による駆動から、内蔵された電池による駆動に切り替わる。電池は、停電になる前から商用電源から電力供給を受けて充電器により充電されている。
【００１８】
上記のように、本実施の形態における誘導灯は、常時点灯させて使用される場合に、停電前に電池２０の温度を＋２０℃と周辺温度に比べ高く保つことができるため、停電発生直後にも電池２０の温度を高くすることができ、停電発生直後から発光ダイオード１０を安定して点灯させることができる。また、停電発生直後から発光ダイオード１０を安定して点灯させることができるため、その発光ダイオード１０の発熱が電池２０に伝わることにより、低温化による電池２０の電圧低下が起きず、停電発生後長時間にわたり発光ダイオード１０を安定して点灯できる。このため、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
また、本実施の形態のように常時点灯して使用される誘導灯ではなく、常時消灯させて使用される非常灯であっても、発光ダイオード１０が点灯し発光ダイオード１０が発熱する状態になれば、常時点灯して使用した場合と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
なお、前述の熱シミュレーションにおいては、下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の熱的遮蔽効果はないものとして計算したが、実際の下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１には、下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の内部に熱が閉じ込められることにより下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の内部の温度が外気より高くなる効果がある。したがって、先に示した熱シミュレーション結果より電池２０および発光ダイオード１０の温度をより高くすることができる。
【００２０】
また、本実施の形態において、電池２０としてはＮｉＣｄ二次電池を用いたが、電池２０の種類としてはこれに限るものではなく、二次電池であればＮｉＨ電池、リチウムイオン電池、一次電池であれば、マンガン電池、アルカリ電池、ボタン電池などであればよい。また、特別に低温に対応した特殊な電池であっても、電池の温度が−３０℃程度と低いと電池の寿命が短くなるという問題が発生せず、点灯時間が長くなるなどの利点がある。
【００２１】
また、図４に示すように、電池２０の代わりに電池収納部２１が取り付けられている誘導灯であっても、電池収納部２１と伝熱板３０が熱的に接続されていれば、電池２０が取り付けられた場合は同様の効果を奏する。
【００２２】
さらに、熱伝導部材の一例としてL字型であるアルミニウム製の伝熱板３０の例を示したが、熱伝導部材としてはこれに限るものではない。熱伝導部材の材料としては、アルミニウムに限らず銅、銀など熱伝導性の高い材料であればよい。また、金属に限らずグラファイトシートやシートパイプであってもよい。その形状も、熱を伝えられるものであれば特に限定するものではない。図５に示すように伝熱板３０の一部が電池２０を巻きつける形状であれば、電池２０の温度をより効率的に上昇させることができるため、より有効に効果を奏する。
【００２３】
なお、発光ダイオード１０から出射された光を表示面５２の方向に反射するために導光板５７の反表示面側に設けるパターンとしては、ブラストパターン５３の例を示したが、プリズムでもよく、光を均一に表示面５２の方向に反射させるものであればよい。
【００２４】
実施の形態２．
図６は、この発明を実施するための実施の形態２における低温用照明装置である誘導灯の分解斜視図である。本実施の形態における誘導灯の発光素子は砲弾型、白色の発光ダイオード１０であり、図６に示すように、これらの複数の発光ダイオード１０と、発光ダイオード１０を駆動するための電源として使用される電池２０と、この電池２０を充電するための電子部品である充電器６３とが、熱伝導部材である断面形状がL字型の伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、発光ダイオード１０は、その光の出射方向と反対側の平面形状部が、L字型の伝熱板３０の水平部分の下面に接し、電池２０はL字型の伝熱板３０の鉛直部分の外側側面に接し、充電器６３はL字型の伝熱板３０の水平部分の上面に接している。
【００２５】
また、Ｌ字型の伝熱板３０の水平部分の上面には、電池２０の出力を発光ダイオード１０の点灯に適した定電流に変換する機能を有する電子部品６１が搭載された回路基板６０が設けられている。そして、回路基板６０と電池２０と、また、回路基板６０と充電器６３とは、配線６２により電気的に接続されている。また、充電器６３は、図示しない配線により商用電源と接続されておる、商用電源と接続されているときに発熱する。ランプカバー下部５０の保持部品４０の上に設置され、一面に表示面５２を有する下部ランプカバー５０と、この開口部を閉塞する上部ランプカバー５１とによって形成された空間には、発光ダイオード１０と電池２０と伝熱板３０と回路基板６０と充電器６３とが収納されている。
その他の構成については実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００２６】
次に、動作について説明する。
発光ダイオード１０は点灯時に、また、充電器６３は商用電源と接続されているときに、熱を発するため、発光ダイオード１０および充電器６３の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、発光ダイオード１０を安定して点灯できる。
そこで、発光ダイオード１０と充電器６３との発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、充電器６３、電池２０および発光ダイオード１０の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００２７】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図を図７に示す。図７において、電子部品である充電器６３、発光素子である発光ダイオード１０、電池２０、および外気の温度はそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、電子部品の発熱量はＱ１、発光素子の発熱量はＱ２、電子部品と発光素子との間の熱抵抗はＲ１２、電子部品と電池２０との間の熱抵抗はＲ１３、電子部品と外気との間の熱抵抗はＲ１９、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。ここでも、下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の熱的遮蔽効果はないものとした。
【００２８】
いま、Ｑ１を３Ｗ、Ｑ２を３Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なった。計算の結果、電子部品である充電器６３の温度Ｔ１は＋６０℃、発光素子である発光ダイオード１０の温度Ｔ２は＋６６℃、電池２０の温度Ｔ３は＋４２℃となった。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と発光ダイオード１０と充電器６３とを熱的に接続する伝熱板３０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋４２℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに発光ダイオード１０を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
【００３０】
実施の形態３．
図８は、この発明を実施するための実施の形態３における低温用照明装置である誘導灯の分解斜視図である。本実施の形態における誘導灯の発光素子は蛍光灯の一種の冷陰極管１１であり、図８に示すように、この冷陰極管１１と、冷陰極管１１を駆動するための電源として使用される電池２０と、冷陰極管１１を点灯させるための電子部品である整流素子６４とが、熱伝導部材である断面形状がL字型である伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、冷陰極管１１はL字型の伝熱板３０の水平部分の下面に接し、電池２０はL字型の伝熱板３０の鉛直部分の外側側面に接し、整流素子６４はL字型の伝熱板３０の水平部分の上面に接している。
また、回路基板６０がＬ字の伝熱板３０の水平部分の上面に設けられており、回路基板６０と電池２０とは、配線６２により電気的に接続されている。
その他の構成については実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３１】
次に、動作について説明する。
冷陰極管１１と整流素子６４とは冷陰極管１１の点灯時に熱を発するため、冷陰極管１１および整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、冷陰極管１１を安定して点灯できる。
そこで、冷陰極管１１および整流素子６４との発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および冷陰極管１１の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００３２】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図を図９に示す。図９において、電子部品である整流素子６４、発光素子である冷陰極管１１、電池２０、および外気の温度はそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、電子部品の発熱量はＱ１、発光素子の発熱量はＱ２、電子部品と発光素子との間の熱抵抗はＲ１２、電子部品と電池２０との間の熱抵抗はＲ１３、電子部品と外気との間の熱抵抗はＲ１９、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。
【００３３】
いま、Ｑ１を３Ｗ、Ｑ２を３Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なった。計算の結果、電子部品である整流素子６４の温度Ｔ１は＋６０℃、発光素子である冷陰極管１１の温度Ｔ２は＋６６℃、電池２０の温度Ｔ３は＋４２℃となった。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と冷陰極管１１と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋４２℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに冷陰極管１１を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
さらに、冷陰極管１１を＋６６℃と周辺温度より高くできるため、水銀の蒸気圧を高めることができ、よりすみやかに冷陰極管１１を点灯させることができる。
【００３５】
実施の形態４．
図１０は、この発明を実施するための実施の形態４における低温用照明装置である誘導灯の断面模式図である。図１０に示すように、本実施の形態における誘導灯の発光素子は蛍光灯の一種の平面型蛍光ランプ１２であり、平面型蛍光ランプ１２と、平面型蛍光ランプ１２を駆動するための電源として使用される電池２０と、平面型蛍光ランプ１２を点灯させるための電子部品である整流素子６４とが、熱伝導部材である断面形状がほぼ逆L字型である伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、平面型蛍光ランプ１２は伝熱板３０の逆Ｌ字の鉛直部分の内側側面に接し、整流素子６４は伝熱板３０の逆Ｌ字水平部分の上面に接し、電池２０は伝熱板３０の逆Ｌ字の鉛直部分の外側側面に接している。ランプカバー下部５０の保持部品４０の上に設置され、一面に表示面５２を有する下部ランプカバー５０と、この開口部を閉塞する上部ランプカバー５１とによって形成された空間には、平面型蛍光ランプ１２と電池２０と伝熱板３０と回路基板６０と整流素子６４とが収納されており、下部ランプカバー５０の内側側面の電池２０と対向する位置には電池２０を加熱するためのヒーター７０が設けられている。
その他の構成については実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３６】
次に、動作について説明する。
平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とは平面型蛍光ランプ１２の点灯時に熱を発するため、また、ヒーター７０はその動作時に熱を発するため、平面型蛍光ランプ１２および整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わり、ヒーター７０の発する熱が電池に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。
そこで、平面型蛍光ランプ１２、整流素子６４およびヒーター７０の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および平面型蛍光ランプ１２の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００３７】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図を図１１に示す。図１１において、電子部品である整流素子６４、発光素子である平面型蛍光ランプ１２、電池２０、および外気の温度はそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、電子部品の発熱量はＱ１、発光素子の発熱量はＱ２、ヒーター７０の発熱量をＱ８、電子部品と発光素子との間の熱抵抗はＲ１２、電子部品と電池２０との間の熱抵抗はＲ１３、電子部品と外気との間の熱抵抗はＲ１９、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。
【００３８】
いま、Ｑ１を１Ｗ、Ｑ２を１Ｗ、Ｑ８を１Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なうと、電子部品である整流素子６４の温度Ｔ１は＋１３．３℃、発光素子である平面型蛍光ランプ１２の温度Ｔ２は＋１２．７℃、電池２０の温度Ｔ３は＋１２．７℃となった。
【００３９】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０およびヒーター７０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋１２．７℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
さらに、平面型蛍光ランプ１２を＋１２．７℃と周辺温度より高くできるため、水銀の蒸気圧を高めることができ、よりすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を点灯させることができる。
【００４０】
実施の形態５．
図１２は、この発明を実施するための実施の形態４における低温用照明装置である誘導灯の断面模式図である。図１２に示すように、本実施の形態における誘導灯の発光素子は蛍光灯の一種の平面型蛍光ランプ１２であり、平面型蛍光ランプ１２と、平面型蛍光ランプ１２を駆動するための電源として使用される電池２０と、平面型蛍光ランプ１２を点灯させるための電子部品である整流素子６４とが、熱伝導部材である断面形状がほぼ逆L字型である伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、平面型蛍光ランプ１２は伝熱板３０の逆Ｌ字の鉛直部分の内側側面に接し、整流素子６４は伝熱板３０の逆Ｌ字水平部分の上面に接し、電池２０は伝熱板３０の逆Ｌ字の鉛直部分の外側側面に接している。電池２０と整流素子６４とは、断熱部材７１により覆われている。
また、ランプカバー下部５０の保持部品４０の上に設置され、一面に表示面５２を有する下部ランプカバー５０と、この開口部を閉塞する上部ランプカバー５１とによって形成された空間には、平面型蛍光ランプ１２と電池２０と伝熱板３０と回路基板６０と整流素子６４と断熱部材７１とが収納されている。
その他の構成については実施の形態４と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４１】
次に、動作について説明する。
平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とは平面型蛍光ランプ１２の点灯時に熱を発するため、平面型蛍光ランプ１２および整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わり、ヒーター７０の発する熱が電池に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、断熱部材７１は電池２０と外気および整流素子６４と外気の間の熱伝導を妨げる効果を有する。
平面型蛍光ランプ１２、整流素子６４およびヒーター７０の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および平面型蛍光ランプ１２の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００４２】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図は実施の形態３の図９と同じであるが、電子部品と外気との間の熱抵抗Ｒ１９の値、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９の値が断熱部材７１の効果により大きくなる。
【００４３】
いま、Ｑ１を１Ｗ、Ｑ２を１Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５００Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を５００Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なうと、電子部品である整流素子６４の温度Ｔ１は＋４５．１℃、発光素子である平面型蛍光ランプ１２の温度Ｔ２は＋３８．１℃、電池２０の温度Ｔ３は＋４３．７℃となった。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０および断熱部材７１の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋４３．７℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
さらに、平面型蛍光ランプ１２を＋３８．１℃と周辺温度より高くできるため、水銀の蒸気圧を高めることができ、よりすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を点灯させることができる。
【００４５】
実施の形態６．
図１３は、この発明を実施するための実施の形態６における低温用照明装置である誘導灯の断面模式図である。図１３に示すように、本実施の形態における誘導灯は、電池２０および整流素子６４が断熱部材７１により覆われていること以外は実施の形態４における図１０と同じ構成である。
【００４６】
次に、動作について説明する。
平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とは平面型蛍光ランプ１２の点灯時に熱を発するため、また、ヒーター７０はその動作時に熱を発するため、平面型蛍光ランプ１２および整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わり、ヒーター７０の発する熱が電池に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、断熱部材７１は電池２０と外気および整流素子６４と外気の間の熱伝導を妨げる効果を有する。
そこで、平面型蛍光ランプ１２、整流素子６４およびヒーター７０の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および平面型蛍光ランプ１２の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００４７】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図は実施の形態４の図１１と同じであるが、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９の値が断熱部材７１の効果により大きくなる。
いま、Ｑ１を１Ｗ、Ｑ２を１Ｗ、Ｑ８を１Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５００Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を5００Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なうと、電子部品である整流素子６４の温度Ｔ１は＋８６．０℃、発光素子である平面型蛍光ランプ１２の温度Ｔ２は＋７０．８℃、電池２０の温度Ｔ３は＋９３．６℃となった。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０および断熱部材７１とヒーター７０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋４６．２℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
さらに、平面型蛍光ランプ１２を＋７０．８℃と周辺温度より高くできるため、水銀の蒸気圧を高めることができ、よりすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を点灯させることができる。
【００４９】
実施の形態７．
図１４は、この発明を実施するための実施の形態６における低温用照明装置である非常灯の断面模式図である。図１４に示すように、本実施の形態における誘導灯の発光素子は熱電球１３であり、白熱電球１３と、白熱電球１３を駆動するための電源として使用される電池２０と、白熱電球１３を点灯させるための電子部品である整流素子６４とが、熱伝導部材である断面形状がＨ型であるアルミニウム製の伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、白熱電球１３は断面形状がＨ型の伝熱板３０のＨ型の下方空間部のソケット部に接し、電池２０は断面形状がＨ型の伝熱板３０のＨ型の上方空間部に接し、整流素子６４は断面形状がＨ型の伝熱板３０のＨ外側側面に接している。また、伝熱板３０は、反射板８１を備えた筐体８０に取り付けられている。
本実施の形態における低温用照明装置である非常灯は商用電源と接続されており、常時消灯して使用され、非常時に点灯する。整流素子６４は白熱電球１３が点灯時に発熱する。その他の構成については実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５０】
次に、動作について説明する。
整流素子６４は白熱電球１３の点灯時に熱を発するため、整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、白熱電球１３を安定して点灯できる。
整流素子６４の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における非常灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および白熱電球１３の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００５１】
本実施の形態における非常灯の熱回路網図を図１５に示す。図１５において、電子部品である整流素子６４、発光素子である白熱電球１３、電池２０、および外気の温度はそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、電子部品の発熱量はＱ１、電子部品と発光素子との間の熱抵抗はＲ１２、電子部品と電池２０との間の熱抵抗はＲ１３、電子部品と外気との間の熱抵抗はＲ１９、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。
【００５２】
いま、Ｑ１を３Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なうと、電子部品の温度Ｔ１は＋２０℃、発光素子である白熱電球１３の温度Ｔ２は＋１０℃、電池２０の温度Ｔ３は＋１０℃となった。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋１０℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、電池２０の温度を汎用電池の使用温度下限（例えばＮｉＣｄ電池の場合は０℃）以上にすることができ、廉価な低温用照明装置とすることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態における非常灯の発光素子は、白熱電球１３に限るものではなく、例えば、図１６の非常灯の断面模式図に示すように発光ダイオード１０を発光素子としたものであってもよい。図１６において、アレイ状に配された発光ダイオード１０と電池２０が伝熱板３０に熱的に接続されており、ランプカバー５５の発光ダイオード１０側の内側に拡散シート５４が設けられていれば、低温環境下であっても安定に点灯する下方を照明する平面型の非常灯を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施の形態１を示す低温用照明装置の分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図４】この発明の実施の形態１の変形例を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１の変形例を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図６】この発明の実施の形態２を示す低温用照明装置の分解斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態２における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図８】この発明の実施の形態３を示す低温用照明装置の分解斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図１０】この発明の実施の形態４を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態４における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図１２】この発明の実施の形態５を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態６を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態７を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図１５】この発明の実施の形態７における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図１６】この発明の実施の形態７の変形例を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 発光ダイオード、１１ 冷陰極管、１２ 平面型蛍光ランプ、１３ 白熱電球、２０ 電池、２１ 電池収納部、３０ 伝熱板、５０ 下部ランプカバー、５１ 上部ランプカバー、６０ 回路基板、６１ 電子部品、６３ 充電器、６４ 整流素子、７０ ヒーター、７１ 断熱部材、８０ 断熱部材。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、低温環境下において電池で駆動される低温用照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の照明装置としては、例えば、低温庫に設置され充電可能な電源、すなわち電池を備えた平面型蛍光ランプがある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７４３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような照明装置においては、低温環境下では一般的に特殊な電池を使わない限り電池の出力電圧が低下するため、照度が低下したり、点灯時間が短くなるなど、安定した点灯ができないという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、低温環境下においても安定した点灯ができる低温用照明装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る低温用照明装置は、発光素子と、発光素子を駆動する電池と、発光素子と電池とを熱的に接続する熱伝導部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、低温環境下においても特殊な電池を用いることなく、安定した点灯ができる低温用照明装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における低温用照明装置である誘導灯の分解斜視図、図２は、本実施の形態における低温用照明装置である誘導灯の断面模式図を示すものである。本実施の形態における誘導灯の発光素子は砲弾型、白色の発光ダイオード１０であり、図１に示すように、複数の発光ダイオード１０と、これらの発光ダイオード１０を駆動するための電源として使用される電池２０とが、熱伝導部材である断面形状がL字型のアルミニウム製の伝熱板３０に取付けられている。具体的には、発光ダイオード１０の光の出射方向と反対側の平面形状部が、L字型の伝熱板３０の水平部分の下面に接し、汎用のＮｉＣｄ二次電池である電池２０がL字型の伝熱板３０の鉛直部分の外側側面に接している。
【０００９】
また、Ｌ字型の伝熱板３０の水平部分の上面には、電池２０の出力を発光ダイオード１０の点灯に適した定電流に変換する機能を有する電子部品６１が搭載された回路基板６０が設けられている。そして、回路基板６０と電池２０とは、配線６２により電気的に接続されている。このように、発光ダイオード１０と電池２０と回路基板６０とが伝熱板３０上に搭載された状態で、図２に示すように下部ランプカバー５０の開口部に設けられた保持部品４０の上に載置されており、発光ダイオード１０と電池２０と回路基板６０とが伝熱板３０を介して熱的に接続されている。一面に表示面５２を有する下部ランプカバー５０と、この開口部を閉塞する上部ランプカバー５１とによって形成された空間には、伝熱板３０、発光ダイオード１０、電池２０及び回路基板６０とが収納されている。
【００１０】
発光ダイオード１０の光の出射方向と反対側の平面形状部には、図２に示すように発光ダイオード１０に電流を流すために２本のリードフレーム１５が設けられている。伝熱板３０の発光ダイオード１０に接する面のリードフレーム１５がある箇所には、この２本のリードフレーム１５を互いに短絡させないために、貫通穴３１が設けられている。発光ダイオード１０と回路基板６０とは、貫通穴３１を通る２本のリードフレーム１５により電気的に接続され、回路基板６０に搭載された電子部品６１から定電流の供給を受ける。電子部品６１は配線６２を介して電気的に接続された電池２０および図示しない商用電源のいずれか一方から電力供給を受ける。電池２０は図示しない充電器によって充電される。
【００１１】
下部ランプカバー５０の内部には、反表示板側に設けられたブラストパターン５３と反射板５８とを有した導光板５７が設けられており、発光ダイオード１０から出射された光は導光板５７のブラストパターン５３と反射板５８とにより表示面５２の方向に反射し、表示面５２に達するように構成されている。
【００１２】
次に、動作について説明する。
発光ダイオード１０の点灯時には熱を発するため、発光ダイオード１０の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、発光ダイオード１０を安定して点灯できる。
そこで、発光ダイオード１０の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、電池２０および発光ダイオード１０の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００１３】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網を図３に示す。図３において、発光素子である発光ダイオード１０、電池２０および外気の温度はそれぞれＴ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、発光素子の発熱量はＱ２、発光素子と電池２０の間の熱抵抗はＲ２３、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。なお、今回のシミュレーションでは、図１および図２の下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の熱的遮蔽効果はないものとした。
【００１４】
いま、Ｑ２を３Ｗ、Ｒ２３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を２５Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーションを行なった。熱シミュレーションは、図３の熱回路網を電気回路を模して計算することにより行なった。具体的には、電気工学のオームの法則の、抵抗を熱抵抗、電位差を温度差、伝熱量を電流にそれぞれ対応させて計算した。計算の結果、発光素子である発光ダイオード１０の温度Ｔ２は＋１０℃、電池２０の温度Ｔ３は＋２０℃となった。
【００１５】
また、比較として、実施の形態１における伝熱板３０がなく、発光ダイオード１０と電池２０との間の熱的な接続がない場合の電池２０の温度を、図３の熱回路網図を用いて熱シミュレーションした。図３の発光素子と電池２０の間の熱抵抗Ｒ２３を１０００Ｋ／Ｗとし、他のパラメータは実施の形態１と同じにして、実施の形態１と同様の計算をしたところ、電池２０の温度Ｔ２は−２７．２℃と外気の温度とほとんどかわらなかった。
【００１６】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と発光ダイオード１０とを熱的に接続する伝熱板３０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋２０℃と周辺温度に比べ高く保つことができる。ＮｉＣｄ電池の使用下限温度は０℃とされているが、本実施の形態においては、ＮｉＣｄ電池の温度を使用下限温度以上にすることができる。
【００１７】
ここで、誘導灯の一般的な使われ方について説明しておく。この誘導灯は、低温庫内などのおおよそ−３０℃の低温環境下に設置される。低温庫には商用電源が供給されており、通常は商用電源から供給される電力により駆動され発光ダイオードなどの低温用照明装置の発光素子が点灯する。一般的には、誘導灯は常時点灯させて使用される。
停電時など商用電源が停止した場合、誘導灯は、商用電源による駆動から、内蔵された電池による駆動に切り替わる。電池は、停電になる前から商用電源から電力供給を受けて充電器により充電されている。
【００１８】
上記のように、本実施の形態における誘導灯は、常時点灯させて使用される場合に、停電前に電池２０の温度を＋２０℃と周辺温度に比べ高く保つことができるため、停電発生直後にも電池２０の温度を高くすることができ、停電発生直後から発光ダイオード１０を安定して点灯させることができる。また、停電発生直後から発光ダイオード１０を安定して点灯させることができるため、その発光ダイオード１０の発熱が電池２０に伝わることにより、低温化による電池２０の電圧低下が起きず、停電発生後長時間にわたり発光ダイオード１０を安定して点灯できる。このため、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
また、本実施の形態のように常時点灯して使用される誘導灯ではなく、常時消灯させて使用される非常灯であっても、発光ダイオード１０が点灯し発光ダイオード１０が発熱する状態になれば、常時点灯して使用した場合と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
なお、前述の熱シミュレーションにおいては、下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の熱的遮蔽効果はないものとして計算したが、実際の下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１には、下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の内部に熱が閉じ込められることにより下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の内部の温度が外気より高くなる効果がある。したがって、先に示した熱シミュレーション結果より電池２０および発光ダイオード１０の温度をより高くすることができる。
【００２０】
また、本実施の形態において、電池２０としてはＮｉＣｄ二次電池を用いたが、電池２０の種類としてはこれに限るものではなく、二次電池であればＮｉＨ電池、リチウムイオン電池、一次電池であれば、マンガン電池、アルカリ電池、ボタン電池などであればよい。また、特別に低温に対応した特殊な電池であっても、電池の温度が−３０℃程度と低いと電池の寿命が短くなるという問題が発生せず、点灯時間が長くなるなどの利点がある。
【００２１】
また、図４に示すように、電池２０の代わりに電池収納部２１が取り付けられている誘導灯であっても、電池収納部２１と伝熱板３０が熱的に接続されていれば、電池２０が取り付けられた場合は同様の効果を奏する。
【００２２】
さらに、熱伝導部材の一例としてL字型であるアルミニウム製の伝熱板３０の例を示したが、熱伝導部材としてはこれに限るものではない。熱伝導部材の材料としては、アルミニウムに限らず銅、銀など熱伝導性の高い材料であればよい。また、金属に限らずグラファイトシートやシートパイプであってもよい。その形状も、熱を伝えられるものであれば特に限定するものではない。図５に示すように伝熱板３０の一部が電池２０を巻きつける形状であれば、電池２０の温度をより効率的に上昇させることができるため、より有効に効果を奏する。
【００２３】
なお、発光ダイオード１０から出射された光を表示面５２の方向に反射するために導光板５７の反表示面側に設けるパターンとしては、ブラストパターン５３の例を示したが、プリズムでもよく、光を均一に表示面５２の方向に反射させるものであればよい。
【００２４】
実施の形態２．
図６は、この発明を実施するための実施の形態２における低温用照明装置である誘導灯の分解斜視図である。本実施の形態における誘導灯の発光素子は砲弾型、白色の発光ダイオード１０であり、図６に示すように、これらの複数の発光ダイオード１０と、発光ダイオード１０を駆動するための電源として使用される電池２０と、この電池２０を充電するための電子部品である充電器６３とが、熱伝導部材である断面形状がL字型の伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、発光ダイオード１０は、その光の出射方向と反対側の平面形状部が、L字型の伝熱板３０の水平部分の下面に接し、電池２０はL字型の伝熱板３０の鉛直部分の外側側面に接し、充電器６３はL字型の伝熱板３０の水平部分の上面に接している。
【００２５】
また、Ｌ字型の伝熱板３０の水平部分の上面には、電池２０の出力を発光ダイオード１０の点灯に適した定電流に変換する機能を有する電子部品６１が搭載された回路基板６０が設けられている。そして、回路基板６０と電池２０と、また、回路基板６０と充電器６３とは、配線６２により電気的に接続されている。また、充電器６３は、図示しない配線により商用電源と接続されておる、商用電源と接続されているときに発熱する。ランプカバー下部５０の保持部品４０の上に設置され、一面に表示面５２を有する下部ランプカバー５０と、この開口部を閉塞する上部ランプカバー５１とによって形成された空間には、発光ダイオード１０と電池２０と伝熱板３０と回路基板６０と充電器６３とが収納されている。
その他の構成については実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００２６】
次に、動作について説明する。
発光ダイオード１０は点灯時に、また、充電器６３は商用電源と接続されているときに、熱を発するため、発光ダイオード１０および充電器６３の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、発光ダイオード１０を安定して点灯できる。
そこで、発光ダイオード１０と充電器６３との発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、充電器６３、電池２０および発光ダイオード１０の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００２７】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図を図７に示す。図７において、電子部品である充電器６３、発光素子である発光ダイオード１０、電池２０、および外気の温度はそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、電子部品の発熱量はＱ１、発光素子の発熱量はＱ２、電子部品と発光素子との間の熱抵抗はＲ１２、電子部品と電池２０との間の熱抵抗はＲ１３、電子部品と外気との間の熱抵抗はＲ１９、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。ここでも、下部ランプカバー５０と上部ランプカバー５１の熱的遮蔽効果はないものとした。
【００２８】
いま、Ｑ１を３Ｗ、Ｑ２を３Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なった。計算の結果、電子部品である充電器６３の温度Ｔ１は＋６０℃、発光素子である発光ダイオード１０の温度Ｔ２は＋６６℃、電池２０の温度Ｔ３は＋４２℃となった。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と発光ダイオード１０と充電器６３とを熱的に接続する伝熱板３０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋４２℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに発光ダイオード１０を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
【００３０】
実施の形態３．
図８は、この発明を実施するための実施の形態３における低温用照明装置である誘導灯の分解斜視図である。本実施の形態における誘導灯の発光素子は蛍光灯の一種の冷陰極管１１であり、図８に示すように、この冷陰極管１１と、冷陰極管１１を駆動するための電源として使用される電池２０と、冷陰極管１１を点灯させるための電子部品である整流素子６４とが、熱伝導部材である断面形状がL字型である伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、冷陰極管１１はL字型の伝熱板３０の水平部分の下面に接し、電池２０はL字型の伝熱板３０の鉛直部分の外側側面に接し、整流素子６４はL字型の伝熱板３０の水平部分の上面に接している。
また、回路基板６０がＬ字の伝熱板３０の水平部分の上面に設けられており、回路基板６０と電池２０とは、配線６２により電気的に接続されている。
その他の構成については実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３１】
次に、動作について説明する。
冷陰極管１１と整流素子６４とは冷陰極管１１の点灯時に熱を発するため、冷陰極管１１および整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、冷陰極管１１を安定して点灯できる。
そこで、冷陰極管１１および整流素子６４との発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および冷陰極管１１の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００３２】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図を図９に示す。図９において、電子部品である整流素子６４、発光素子である冷陰極管１１、電池２０、および外気の温度はそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、電子部品の発熱量はＱ１、発光素子の発熱量はＱ２、電子部品と発光素子との間の熱抵抗はＲ１２、電子部品と電池２０との間の熱抵抗はＲ１３、電子部品と外気との間の熱抵抗はＲ１９、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。
【００３３】
いま、Ｑ１を３Ｗ、Ｑ２を３Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なった。計算の結果、電子部品である整流素子６４の温度Ｔ１は＋６０℃、発光素子である冷陰極管１１の温度Ｔ２は＋６６℃、電池２０の温度Ｔ３は＋４２℃となった。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と冷陰極管１１と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋４２℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに冷陰極管１１を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
さらに、冷陰極管１１を＋６６℃と周辺温度より高くできるため、水銀の蒸気圧を高めることができ、よりすみやかに冷陰極管１１を点灯させることができる。
【００３５】
実施の形態４．
図１０は、この発明を実施するための実施の形態４における低温用照明装置である誘導灯の断面模式図である。図１０に示すように、本実施の形態における誘導灯の発光素子は蛍光灯の一種の平面型蛍光ランプ１２であり、平面型蛍光ランプ１２と、平面型蛍光ランプ１２を駆動するための電源として使用される電池２０と、平面型蛍光ランプ１２を点灯させるための電子部品である整流素子６４とが、熱伝導部材である断面形状がほぼ逆L字型である伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、平面型蛍光ランプ１２は伝熱板３０の逆Ｌ字の鉛直部分の内側側面に接し、整流素子６４は伝熱板３０の逆Ｌ字水平部分の上面に接し、電池２０は伝熱板３０の逆Ｌ字の鉛直部分の外側側面に接している。ランプカバー下部５０の保持部品４０の上に設置され、一面に表示面５２を有する下部ランプカバー５０と、この開口部を閉塞する上部ランプカバー５１とによって形成された空間には、平面型蛍光ランプ１２と電池２０と伝熱板３０と回路基板６０と整流素子６４とが収納されており、下部ランプカバー５０の内側側面の電池２０と対向する位置には電池２０を加熱するためのヒーター７０が設けられている。
その他の構成については実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３６】
次に、動作について説明する。
平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とは平面型蛍光ランプ１２の点灯時に熱を発するため、また、ヒーター７０はその動作時に熱を発するため、平面型蛍光ランプ１２および整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わり、ヒーター７０の発する熱が電池に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。
そこで、平面型蛍光ランプ１２、整流素子６４およびヒーター７０の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および平面型蛍光ランプ１２の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００３７】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図を図１１に示す。図１１において、電子部品である整流素子６４、発光素子である平面型蛍光ランプ１２、電池２０、および外気の温度はそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、電子部品の発熱量はＱ１、発光素子の発熱量はＱ２、ヒーター７０の発熱量をＱ８、電子部品と発光素子との間の熱抵抗はＲ１２、電子部品と電池２０との間の熱抵抗はＲ１３、電子部品と外気との間の熱抵抗はＲ１９、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。
【００３８】
いま、Ｑ１を１Ｗ、Ｑ２を１Ｗ、Ｑ８を１Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なうと、電子部品である整流素子６４の温度Ｔ１は＋１３．３℃、発光素子である平面型蛍光ランプ１２の温度Ｔ２は＋１２．７℃、電池２０の温度Ｔ３は＋１２．７℃となった。
【００３９】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０およびヒーター７０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋１２．７℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
さらに、平面型蛍光ランプ１２を＋１２．７℃と周辺温度より高くできるため、水銀の蒸気圧を高めることができ、よりすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を点灯させることができる。
【００４０】
実施の形態５．
図１２は、この発明を実施するための実施の形態４における低温用照明装置である誘導灯の断面模式図である。図１２に示すように、本実施の形態における誘導灯の発光素子は蛍光灯の一種の平面型蛍光ランプ１２であり、平面型蛍光ランプ１２と、平面型蛍光ランプ１２を駆動するための電源として使用される電池２０と、平面型蛍光ランプ１２を点灯させるための電子部品である整流素子６４とが、熱伝導部材である断面形状がほぼ逆L字型である伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、平面型蛍光ランプ１２は伝熱板３０の逆Ｌ字の鉛直部分の内側側面に接し、整流素子６４は伝熱板３０の逆Ｌ字水平部分の上面に接し、電池２０は伝熱板３０の逆Ｌ字の鉛直部分の外側側面に接している。電池２０と整流素子６４とは、断熱部材７１により覆われている。
また、ランプカバー下部５０の保持部品４０の上に設置され、一面に表示面５２を有する下部ランプカバー５０と、この開口部を閉塞する上部ランプカバー５１とによって形成された空間には、平面型蛍光ランプ１２と電池２０と伝熱板３０と回路基板６０と整流素子６４と断熱部材７１とが収納されている。
その他の構成については実施の形態４と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４１】
次に、動作について説明する。
平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とは平面型蛍光ランプ１２の点灯時に熱を発するため、平面型蛍光ランプ１２および整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わり、ヒーター７０の発する熱が電池に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、断熱部材７１は電池２０と外気および整流素子６４と外気の間の熱伝導を妨げる効果を有する。
平面型蛍光ランプ１２、整流素子６４およびヒーター７０の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および平面型蛍光ランプ１２の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００４２】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図は実施の形態３の図９と同じであるが、電子部品と外気との間の熱抵抗Ｒ１９の値、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９の値が断熱部材７１の効果により大きくなる。
【００４３】
いま、Ｑ１を１Ｗ、Ｑ２を１Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５００Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を５００Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なうと、電子部品である整流素子６４の温度Ｔ１は＋４５．１℃、発光素子である平面型蛍光ランプ１２の温度Ｔ２は＋３８．１℃、電池２０の温度Ｔ３は＋４３．７℃となった。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０および断熱部材７１の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋４３．７℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
さらに、平面型蛍光ランプ１２を＋３８．１℃と周辺温度より高くできるため、水銀の蒸気圧を高めることができ、よりすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を点灯させることができる。
【００４５】
実施の形態６．
図１３は、この発明を実施するための実施の形態６における低温用照明装置である誘導灯の断面模式図である。図１３に示すように、本実施の形態における誘導灯は、電池２０および整流素子６４が断熱部材７１により覆われていること以外は実施の形態４における図１０と同じ構成である。
【００４６】
次に、動作について説明する。
平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とは平面型蛍光ランプ１２の点灯時に熱を発するため、また、ヒーター７０はその動作時に熱を発するため、平面型蛍光ランプ１２および整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わり、ヒーター７０の発する熱が電池に伝わることになり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、断熱部材７１は電池２０と外気および整流素子６４と外気の間の熱伝導を妨げる効果を有する。
そこで、平面型蛍光ランプ１２、整流素子６４およびヒーター７０の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における誘導灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および平面型蛍光ランプ１２の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００４７】
本実施の形態における誘導灯の熱回路網図は実施の形態４の図１１と同じであるが、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９の値が断熱部材７１の効果により大きくなる。
いま、Ｑ１を１Ｗ、Ｑ２を１Ｗ、Ｑ８を１Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５００Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を5００Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なうと、電子部品である整流素子６４の温度Ｔ１は＋８６．０℃、発光素子である平面型蛍光ランプ１２の温度Ｔ２は＋７０．８℃、電池２０の温度Ｔ３は＋９３．６℃となった。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と平面型蛍光ランプ１２と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０および断熱部材７１とヒーター７０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋４６．２℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、停電発生時にすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を安定して点灯できる。また、低温対応の特殊な電池を使用する必要がなく、廉価な誘導灯とすることができる。
さらに、平面型蛍光ランプ１２を＋７０．８℃と周辺温度より高くできるため、水銀の蒸気圧を高めることができ、よりすみやかに、平面型蛍光ランプ１２を点灯させることができる。
【００４９】
実施の形態７．
図１４は、この発明を実施するための実施の形態６における低温用照明装置である非常灯の断面模式図である。図１４に示すように、本実施の形態における誘導灯の発光素子は熱電球１３であり、白熱電球１３と、白熱電球１３を駆動するための電源として使用される電池２０と、白熱電球１３を点灯させるための電子部品である整流素子６４とが、熱伝導部材である断面形状がＨ型であるアルミニウム製の伝熱板３０に取り付けられている。具体的には、白熱電球１３は断面形状がＨ型の伝熱板３０のＨ型の下方空間部のソケット部に接し、電池２０は断面形状がＨ型の伝熱板３０のＨ型の上方空間部に接し、整流素子６４は断面形状がＨ型の伝熱板３０のＨ外側側面に接している。また、伝熱板３０は、反射板８１を備えた筐体８０に取り付けられている。
本実施の形態における低温用照明装置である非常灯は商用電源と接続されており、常時消灯して使用され、非常時に点灯する。整流素子６４は白熱電球１３が点灯時に発熱する。その他の構成については実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５０】
次に、動作について説明する。
整流素子６４は白熱電球１３の点灯時に熱を発するため、整流素子６４の発する熱が伝熱板３０を介して電池２０に伝わり、電池２０の温度を周辺温度より高くすることができる。その結果、電池２０の温度が異常に低下することなく電池２０を最適な状態で使用することができ、白熱電球１３を安定して点灯できる。
整流素子６４の発熱による電池２０の温度の上昇度合いを調べるため、本実施の形態における非常灯を−３０℃の状態つまり低温環境下で使用した場合を想定して、整流素子６４、電池２０および白熱電球１３の温度を熱シミュレーションにより求めた。
【００５１】
本実施の形態における非常灯の熱回路網図を図１５に示す。図１５において、電子部品である整流素子６４、発光素子である白熱電球１３、電池２０、および外気の温度はそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ９で表される。また、電子部品の発熱量はＱ１、電子部品と発光素子との間の熱抵抗はＲ１２、電子部品と電池２０との間の熱抵抗はＲ１３、電子部品と外気との間の熱抵抗はＲ１９、発光素子と外気との間の熱抵抗はＲ２９、電池２０と外気との間の熱抵抗はＲ３９でそれぞれ表される。
【００５２】
いま、Ｑ１を３Ｗ、Ｒ１２を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１３を１０Ｋ／Ｗ、Ｒ１９を５０Ｋ／Ｗ、Ｒ２９を４０Ｋ／Ｗ、Ｒ３９を４０Ｋ／Ｗ、Ｔ９を−３０℃として熱シミュレーション計算を行なうと、電子部品の温度Ｔ１は＋２０℃、発光素子である白熱電球１３の温度Ｔ２は＋１０℃、電池２０の温度Ｔ３は＋１０℃となった。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、電池２０と整流素子６４とを熱的に接続する伝熱板３０の効果により、周辺温度が−３０℃と低温であっても、電池２０の温度を＋１０℃と周辺温度に比べて高く保つことができる。したがって、電池２０の温度を汎用電池の使用温度下限（例えばＮｉＣｄ電池の場合は０℃）以上にすることができ、廉価な低温用照明装置とすることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態における非常灯の発光素子は、白熱電球１３に限るものではなく、例えば、図１６の非常灯の断面模式図に示すように発光ダイオード１０を発光素子としたものであってもよい。図１６において、アレイ状に配された発光ダイオード１０と電池２０が伝熱板３０に熱的に接続されており、ランプカバー５５の発光ダイオード１０側の内側に拡散シート５４が設けられていれば、低温環境下であっても安定に点灯する下方を照明する平面型の非常灯を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施の形態１を示す低温用照明装置の分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図４】この発明の実施の形態１の変形例を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１の変形例を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図６】この発明の実施の形態２を示す低温用照明装置の分解斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態２における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図８】この発明の実施の形態３を示す低温用照明装置の分解斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図１０】この発明の実施の形態４を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態４における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図１２】この発明の実施の形態５を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態６を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態７を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【図１５】この発明の実施の形態７における低温用照明装置の熱回路網図である。
【図１６】この発明の実施の形態７の変形例を示す低温用照明装置の断面模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 発光ダイオード、１１ 冷陰極管、１２ 平面型蛍光ランプ、１３ 白熱電球、２０ 電池、２１ 電池収納部、３０ 伝熱板、５０ 下部ランプカバー、５１ 上部ランプカバー、６０ 回路基板、６１ 電子部品、６３ 充電器、６４ 整流素子、７０ ヒーター、７１ 断熱部材、８０ 断熱部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子を駆動する電池と、前記発光素子と前記電池とを熱的に接続する熱伝導部材とを備えたことを特徴とする低温用照明装置。
【請求項２】
熱伝導部材は、発光素子と電池とが取り付けられた伝熱板であることを特徴とする請求項１に記載の低温用照明装置。
【請求項３】
熱伝導部材は、発光素子と電池とに電気的に接続された電子部品へ熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の低温用照明装置。
【請求項４】
熱伝導部材は、発光素子と、電池と、電子部品とが取り付けられた伝熱板であることを特徴とする請求項３に記載の低温用照明装置。
【請求項５】
電子部品は、電池を充電する機能を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の低温用照明装置。
【請求項６】
電池を保温するヒーターを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の低温用照明装置。
【請求項７】
電池は、外周が遮蔽物によって覆われていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の低温用照明装置。
【請求項８】
電池は、外周が断熱部材によって覆われていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の低温用照明装置。
【請求項９】
発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の低温用照明装置。
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子を駆動する電池と、前記発光素子と前記電池とを熱的に接続する熱伝導部材とを備えたことを特徴とする低温用照明装置。
【請求項２】
熱伝導部材は、発光素子と電池とが取り付けられた伝熱板であることを特徴とする請求項１に記載の低温用照明装置。
【請求項３】
熱伝導部材は、発光素子と電池とに電気的に接続された電子部品へ熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の低温用照明装置。
【請求項４】
熱伝導部材は、発光素子と、電池と、電子部品とが取り付けられた伝熱板であることを特徴とする請求項３に記載の低温用照明装置。
【請求項５】
電子部品は、電池を充電する機能を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の低温用照明装置。
【請求項６】
電池を保温するヒーターを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の低温用照明装置。
【請求項７】
電池は、外周が遮蔽物によって覆われていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の低温用照明装置。
【請求項８】
電池は、外周が断熱部材によって覆われていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の低温用照明装置。
【請求項９】
発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の低温用照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−２５１３５９（Ｐ２００８−２５１３５９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９１４９３（Ｐ２００７−９１４９３）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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