危険領域で使用するＬＥＤ照明装置
【課題】危険領域で使用しても爆発事故の発生を防ぐことができるとともに、メンテナンス性の向上を図ることができる危険領域で使用するＬＥＤ照明装置を提供すること。
【解決手段】金属ベース１０上に配置された複数のＬＥＤ８と該ＬＥＤ８の発光方向に配置された透明レンズ１１を有する光源部３と、該光源部３に隣接して配置された液冷式放熱システム５を含んで危険領域で使用するＬＥＤ照明装置１を構成し、前記液冷式放熱システ５ムによって前記発光部３の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満（例えば、９５℃以下）に抑えるよう制御する。又、前記液冷式放熱システム５を水冷ジャケット２０、ラジエータ２１、循環ポンプ２３及びファン２２を含んで構成するとともに、前記水冷ジャケット２０を挟んでこれの両側に前記光源部３と空冷式放熱システム４を配置する。
【解決手段】金属ベース１０上に配置された複数のＬＥＤ８と該ＬＥＤ８の発光方向に配置された透明レンズ１１を有する光源部３と、該光源部３に隣接して配置された液冷式放熱システム５を含んで危険領域で使用するＬＥＤ照明装置１を構成し、前記液冷式放熱システ５ムによって前記発光部３の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満（例えば、９５℃以下）に抑えるよう制御する。又、前記液冷式放熱システム５を水冷ジャケット２０、ラジエータ２１、循環ポンプ２３及びファン２２を含んで構成するとともに、前記水冷ジャケット２０を挟んでこれの両側に前記光源部３と空冷式放熱システム４を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば化学プラントやガソリンスタンド等の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば化学プラント、鉱山内の坑道、危険物取扱所、ガソリンスタンド、石油タンク、マンホール、トンネル、花火工場、弾薬庫等の危険領域で使用する照明装置の光源には、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等の放電型光源ランプが一般的に用いられており、周囲に充満する引火性気体への引火による爆発等の事故を防ぐための種々の工夫がなされている。例えば、特許文献１には、照明器具本体の両端にソケットホルダーを配置し、該ソケットホルダーの間に、ランプ保護筒に装着された直管形ランプを配置して成る防爆型照明装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０９９６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、光源として放電型光源ランプを使用する従来の照明装置では、ランプ自体の破裂に起因する爆発事故の発生を完全に防ぐことは難しく、爆発の危険度を少しでも下げるために防爆構造を採用する等の手法が採られているのが実情である。
【０００５】
しかし、防爆構造にするために放電型光源ランプに強度を高めた肉厚のガラス部材を使用したり、部材の繋ぎ目を複雑な構造にして密閉性を高める等の構造を採用せざるを得ないため、ランプの重量やボリュームが増加してしまうという問題がある。
【０００６】
又、放電型光源ランプは定期的な交換が必要であり、その構造が前述のように複雑であるために交換等のメンテナンスに多大な手間と時間を要するという問題もある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、危険領域で使用しても爆発事故の発生を防ぐことができるとともに、メンテナンス性の向上を図ることができる危険領域で使用するＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置は、金属ベース上に配置された複数のＬＥＤと該ＬＥＤの発光方向に配置された透明レンズを有する光源部と、該光源部に隣接して配置された液冷式放熱システムを有し、該液冷式放熱システムによって前記発光部の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えるよう制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記発光部の到達最高温度を９５℃以下に抑えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記液冷式放熱システムを水冷ジャケット、ラジエータ、循環ポンプ及びファンを含んで構成するとともに、前記水冷ジャケットを挟んでこれの両側に前記光源部と空冷式放熱システムを配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記光源部を制御する制御回路部を覆う金属製の回路ケースを前記水冷ジャケットに密着配置し、前記空冷式放熱システムを前記回路ケースに形成された大気放熱部によって構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記空冷式放熱システムを前記水冷ジャケットに形成された大気放熱部によって構成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明において、前記大気放熱部を放熱ピン又は放熱フィンによって構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項３〜６の何れかに記載の発明において、前記液冷式放熱システムの冷却機能が損なわれた場合、前記光源部のＬＥＤに供給される電流を該ＬＥＤが放出する熱量が前記空冷式放熱システムが吸収可能な熱量以下に抑えられる値まで下げることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１及び２記載の発明によれば、ＬＥＤを光源とする光源部に隣接して液冷式放熱システムを配置し、該液冷式放熱システムによって発光部の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満（例えば、９５℃以下）に抑えるよう制御するため、当該ＬＥＤ照明装置を危険領域で使用しても、周囲の引火性気体への引火による爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００１６】
又、当該ＬＥＤ照明装置の光源としてメンテナンスフリーのＬＥＤを使用するため、交換等の手間が不要となってメンテナンス性が高められる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、水冷ジャケットを挟んでこれの両側に光源部と空冷式放熱システムを配置したため、光源部のＬＥＤが発する熱が液冷式放熱システムと空冷式放熱システムの双方によって効率良く吸収されるため、発光部の到達最高温度が周囲の引火性気体の引火点未満に抑えられ、当該ＬＥＤ照明装置を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００１８】
請求項４〜６記載の発明によれば、空冷式放熱システムを回路ケース又は水冷ジャケットに形成された放熱ピンや放熱フィン等の大気放熱部によって構成したため、光源部から水冷ジャケットを経て回路ケースへと伝達される熱は回路ケースに形成された大気放熱部から効率良く大気放熱され、或いは光源部から水冷ジャケットへと伝達される熱は該水冷ジャケットに形成された大気放熱部から効率良く大気放熱されるため、発光部の到達最高温度が周囲の引火性気体の引火点未満に抑えられ、当該ＬＥＤ照明装置を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、循環ポンプやファン等の稼働部を有する液冷式放熱システムが故障によって冷却機能が損なわれた場合には、光源部のＬＥＤに供給される電流を下げ、ＬＥＤが放出する熱量を空冷式放熱システムが吸収可能な熱量以下に抑えるようにしたため、ＬＥＤの過熱が防がれ、当該ＬＥＤ照明装置はその光量が低下するものの、光源部の到達最高温度は少なくとも周囲の引火性気体の引火点未満に抑えられため、当該ＬＥＤ照明装置を危険領域で使用しても爆発事故の発生が確実に防がれる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の斜視図である。
【図２】図１の矢視Ａ方向の図である。
【図３】図１の矢視Ｂ方向の図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図３のＤ−Ｄ線断面図である。
【図６】図３のＥ−Ｅ線断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の分解斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の液冷式放熱システムの基本構成図である。
【図９】ＬＥＤ照明装置の出力２００Ｗでの照度分布を示す図である。
【図１０】ＬＥＤ照明装置の出力５０Ｗでの照度分布を示す図である。
【図１１】ＬＥＤ照明装置の出力１０Ｗでの照度分布を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置のハウジングを取り外した状態の斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の斜視図、図２は図１の矢視Ａ方向の図、図３は図１の矢視Ｂ方向の図、図４は図３のＣ−Ｃ線断面図、図５は図３のＤ−Ｄ線断面図、図６は図３のＥ−Ｅ線断面図、図７は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の分解斜視図、図８は同ＬＥＤ照明装置の液冷式放熱システムの基本構成図である。
【００２３】
本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置１は化学プラントやガソリンスタンド等の危険領域で使用するものであって、図４〜図７に示すように、矩形ボックス状のハウジング２の内部に光源ユニット３と空冷式放熱システム４及び液冷式放熱システム５を組み込んで構成されている。尚、以下の説明におけるＬＥＤ照明装置１の上下は図１に示す状態においてのものであって、該ＬＥＤ照明装置１の設置が必ずしも図１に示す状態でなされる訳ではない。
【００２４】
上記ハウジング２は、ＰＣ等の樹脂或いはアルミニウム等の金属で構成されており、図１に示すように、その周面には縦方向の長い複数のスリットから成る吸気口６が形成され、上面には扇形の複数のスリットから成る排気口７が形成されている。そして、このハウジング２の下面は開口しており、この開口部には前記光源部３が嵌め込まれて固定されている。
【００２５】
上記光源部３は、図４〜図７に示すように、光源であるＬＥＤ８（図８参照）を実装して成る複数（図示例では９枚）のメタル基板９と、これらのメタル基板９を取り付ける矩形プレート状の金属ベース１０及びハウジング２の下面開口部に嵌め込まれる矩形プレート状の透明レンズ１１を含んで構成されている。ここで、透明レンズ１１はガラス又は難燃性樹脂材料によって構成されている。尚、図７において、１２はケーブルコネクタである。
【００２６】
本実施の形態では、ＬＥＤ８を実装して成る９枚のメタル基板９は縦横３列のマトリックス状に配置されており、これに対応してアルミダイキャスト製の金属ベース１０にもＬＥＤ８と同数の台座１０ａ（図４及び図６参照）が縦横３列のマトリックス状に一体に突設されている。そして、各メタル基板９は、矩形の熱伝導性シート１３を介して金属ベース１０の各台座１０ａにネジ止めによって固定されている。尚、各熱伝導シート１３は、絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等によって構成されている。
【００２７】
又、前記空冷式放熱システム４は、図７に示すように、下面が開口する矩形ボックス状の回路ケース１４とこれの上面に形成された大気放熱部である多数の放熱ピン１７がヒートシンクとして機能しており、回路ケース１４の内部には不図示の各種電子部品が実装された回路基板１５が組み込まれ、その下面開口部は矩形プレート状のカバー１６によって覆われている。ここで、回路ケース１４は熱伝導率の高いアルミダイキャスト等によって成形されており、その上面には大気放熱部を構成する多数の前記放熱ピン１７が一体に突設されている。そして、この回路ケース１４の内部上面には回路基板１５が絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等から成る矩形の熱伝導シート１８を介して密着されている。尚、回路ケース１４とカバー１６との接合部にはＯリング１９が介装されており、このＯリング１９のシール作用によって回路ケース１４内が密封され、外部から回路ケース１４内への水等の浸入が防がれている。又、本実施の形態では、回路ケース１４に大気放熱部として放熱ピン１７を突設したが、この放熱ピン１７に代えて放熱フィンを回路ケース１４に形成しても良い。
【００２８】
他方、前記液冷式放熱システム５は、図４〜図８に示すように、熱交換器である水冷ジャケット２０と、該水冷ジャケット２０において受熱して温度が高くなった冷却水を外気（冷却風）との熱交換によって冷却するラジエータ２１と、該ラジエータ２１に冷却風を供給するファン２２と、冷却水を閉ループの循環経路内で循環させる循環ポンプ２３及び冷却水を貯留するリザーブタンク２４を備えており、ファン２２はラジエータ２１と対向してこれの上方に配置されている。
【００２９】
ところで、上記水冷ジャケット２０は、中空の矩形板状に成形されており、図４〜図６に示すように、その内部には冷却水通路が形成されている。そして、この冷却ジャケット１０の一端上には、図５及び図７に示すように、ラジエータ２１において外気（冷却風）との熱交換によって冷却された冷却水が流入する入口パイプ２５と、当該水冷ジャケット２０において受熱して温度が高くなった冷却水を排出する出口パイプ２６が立設されている。
【００３０】
而して、本実施の形態では、図４及び図６に示すように、ハウジング２内下部の底部に水冷ジャケット２０が水平に配置されており、この水冷ジャケット２０を挟んでこれの上下に空冷式放熱システム４と光源部３が配置されている。ここで、水冷ジャケット２０の下面側に配された光源部３は、その金属ベース１０が矩形の熱伝導シート２７を介して水冷ジャケット２０の下面に密着している。尚、本実施の形態では、熱伝導シート２７は、絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等によって構成されている。
【００３１】
又、空冷式放熱システム４は、そのカバー１６が水冷ジャケット２０の上面に密着する状態で該水冷ジャケット２０の上面側に配置されている。尚、本実施の形態では、冷却水として水にプロピレングリコールを混合して成る不凍液が使用されている。
【００３２】
他方、図４及び図６に示すように、ハウジング２内の水冷ジャケット２０から離間した上部には前記ラジエータ２１とファン２２が配置されており、水冷ジャケット２０とラジエータ２１との間には空間部Ｓが形成され、この空間部Ｓに空冷ユニット４と前記循環ポンプ２３及び前記リザーブタンク２４が配置されている。具体的には、水冷ジャケット２０上には門型のシャーシ２８が立設されており、このシャーシ２８によって囲まれる空間に空冷ユニット４が配され、シャーシ２８上に循環ポンプ２３とリザーブタンク２４が設置されている。
【００３３】
ここで、図５及び図８に示すように、水冷ジャケット２０の出口パイプ２６から上方へ立ち上がる配管（ゴムホース）２９は、ラジエータ２１の入口パイプ３０に連結されており、ラジエータ２１の出口パイプ３１から延びる配管（ゴムホース）３２は、下方に延びた後に略直角に曲げられて循環ポンプ２３の吸入側に接続されている。そして、循環ポンプ２３の吐出側から延びる配管（ゴムホース）３３は、図８に示すようにリザーブタンク２４の入口側に接続されており、リザーブタンク２４の出口側から下方に延びる配管（ゴムホース）３４は水冷ジャケット２０の入口パイプ２５に接続されている。このように水冷ジャケット２０、ラジエータ２１、循環ポンプ２３及びリザーブタンク２４は配管（ゴムホース）２９，３２〜３４によって連結されて開ループを成す循環経路が形成されており、この循環経路を冷却水が循環することによって所要の冷却作用がなされる。
【００３４】
而して、以上のように構成されたＬＥＤ照明装置１が起動されて光源部３と回路ケース１４内の回路基板１５及び液冷式放熱システム５に電源が供給されると、光源部３の複数（本実施の形態では９個）のＬＥＤ８が発光し、その光は透明レンズ１１を透過して図１の下方に向かって照射されることによって前方を照明するが、光源部３の点灯制御は回路ケース１４内の回路基板１５によってなされ、駆動中において光源部３のＬＥＤ８及び回路基板１５の各種電子部品（不図示）が発熱し、そのままでは光源部３と回路基板１５が過熱されて温度が上昇する。
【００３５】
然るに、本実施の形態では、液冷式放熱システム５が同時に駆動され、光源部３と空冷式放熱システム４のヒートシンクとしての回路ケース１４は、前述のように図８に示す循環経路を循環する冷却水によって強制冷却されてその温度上昇が抑えられる。又、光源部３と回路基板１５において発生した熱は回路ケース１４へと伝導し、空冷放熱システム４を構成する回路ケース１４の表面及び多数の放熱ピン１７から放熱し、この放熱はファン２２によって吸気口６からハウジング２内に導入されて排気口７へと向かって流れる冷却風によって促進される。
【００３６】
液冷式放熱システム５において、循環ポンプ２３によって循環経路を循環する冷却水は、水冷ジャケット２０において光源部３及び回路基板１５において発生する熱を受熱して光源部３及び回路ケース１４とその内部の回路基板１５を冷却し、受熱して温度の高くなった冷却水は、配管２９を通ってラジエータ２１へと導入される。
【００３７】
他方、ファン２２が不図示のモータによって回転駆動されると、外気がハウジング２の周面に形成された吸気口６から冷却風としてハウジング２内に側方から吸引され、この冷却風は水冷ジャケット２０とラジエータ２１との間に形成された空間部Ｓを上方に向かって流れ、その過程でラジエータ２１を通過し、ハウジング２の上面に開口する排気口７から外部に排出される。そして、ラジエータ２１においては、ここを通過する冷却風によって冷却水の熱が外部に放熱されて該冷却水が冷却され、温度の下がった冷却液水は、配管３２を通って循環ポンプ２３に吸引される。
【００３８】
循環ポンプ２３に吸引された冷却水は昇圧された後に循環ポンプ２３から配管３３を通ってリザーブタンク２４へと送り出され、その一部はリザーブタンク２４に貯留され、残りの冷却水はリザーブタンク２４から配管３４を通って水冷ジャケット２０へと導入されて光源部３と回路ケース１４とその内部の回路基板１５の冷却に供される。そして、以上の作用（冷却サイクル）が連続的に繰り返されて光源部３と回路ケース１４及び回路基板１５が水冷ジャケット２０を流れる冷却水によって強制冷却され、それらの温度上昇が一定値以下に抑えられる。
【００３９】
而して、本実施の形態では、水冷ジャケット２０を挟んでこれの上下に制御回路ユニット４と光源部３を配置したため、循環ポンプ２３によって冷却水が閉ループの循環経路を循環することによって、水冷ジャケット２０の両側に配された光源部３と回路ケース１４及び回路基板１５が冷却水によって同時に強制冷却されるが、危険領域で使用する本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１においては、液冷式放熱システム５によって発光部３の到達最高温度が周囲の引火性気体の引火点未満（本実施の形態では、９５℃以下）となるように抑える制御がなされる。
【００４０】
そして、本実施の形態では、液冷式放熱システム５に加えて空冷式放熱システム４によっても光源部３のＬＥＤ８が発する熱が効率良く吸収されるため、発光部３の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えることができ、当該ＬＥＤ照明装置１を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００４１】
又、本実施の形態では、回路ケース１４の下面を水冷ジャケット２０に密着させ、上面に空冷式放熱システム４を構成する多数の放熱ピン１７を突設したため、つまり、液冷式放熱システム５に加えて空冷式放熱システム４を設けたため、光源部３のＬＥＤ８が発する熱が効率良く吸収される。この結果、発光部３の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えることができ、当該ＬＥＤ照明装置１を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００４２】
更に、本発明においては、ＬＥＤ照明装置１の光源としてメンテナンスフリーのＬＥＤ８を使用するため、交換等の手間が不要となってメンテナンス性が高められるという効果も得られる。
【００４３】
ところで、本実施の形態では、光源部３はその全面が熱伝導率の高い熱伝導シート２７を介して水冷ジャケット２０の下面に密着するため、光源部３の全面が伝熱面となって該光源部３が冷却ジャケット２０を流れる冷却水によって効率良く冷却される。因に、熱伝導シート２７を用いないで光源部３の全面を水冷ジャケット２０に密着させることは困難であり、実際には光源部３は水冷ジャケット２０に部分的にしか接触しないため、その冷却効率を高めることは不可能となる。或いは、熱伝導シート２７を用いないで光源部３の全面を水冷ジャケット２０に密着させるには、光源部３の金属製のベース１０と同じく金属製の水冷ジャケット２０の接合面を研磨加工等によって平滑に仕上げ加工すれば良いが、このような仕上げ加工には多大な工数と時間及びコストを要するために現実的ではない。
【００４４】
又、本実施の形態では、液冷式放熱システム５の水冷ジャケット２０とラジエータ２１との間に形成された空間部Ｓに空冷式放熱システム４を配置したため、ファン２２によってハウジング２内に導入された冷却風が空間部Ｓを流れることによって回路ケース１４と回路基板１５が強制空冷され、冷却水によっても強制冷却される回路ケース１４と回路基板１５が一層効率良く冷却されてそれらの温度上昇が効果的に抑えられるという効果も得られる。
【００４５】
ところで、本発明に係るＬＥＤ装置１は、液冷式放熱システム５の稼働部であるファン２２や循環ポンプ２３の故障等によって該液冷式放熱システム５の冷却機能が損なわれた場合、光源部３のＬＥＤ８に供給される電流を該ＬＥＤ８が放出する熱量が液冷式放熱システム４が吸収可能な熱量以下に抑えられる値まで下げるようにしたことを特徴とする。
【００４６】
従って、液冷式放熱システム５が故障によってその冷却機能が損なわれた場合には、光源部３のＬＥＤ８に供給される電流が下げられ、ＬＥＤ８が放出する熱量が空冷式放熱システム４が吸収可能な熱量、つまり回路ケース１４及び放熱ピン１７からの大気放熱によって放出される熱量以下に抑えられるためにＬＥＤ８の過熱が防がれ、当該ＬＥＤ照明装置１はその光量が低下するものの、光源部３の到達最高温度は少なくとも周囲の引火性気体の引火点未満に抑えられ、当該ＬＥＤ照明装置１を危険領域で使用しても爆発事故の発生が確実に防がれるとともに、例えばガソリンスタンドや化学プラント等のような危険な作業を伴う場所での故障による消灯が避けられて高い安全が確保される。
【００４７】
本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１においては、空冷式放熱システム４と液冷式放熱システム５が正常に機能している場合にＬＥＤ８のジャンクション温度が１００℃を超えない範囲での出力は２００Ｗとなる。このときの照度分布を図９に示すが、同図より明らかなように、８ｍ四方を照度５ｌｘ以上で照らすことができる。尚、この場合の照度は、ＬＥＤ照明装置を６ｍの高さに設置した場合の値である（図１０及び図１１に示す照度分布も同じ）。又、図９において、縦軸は地面上の左右方向の距離、横軸は地面上の前後方向の距離であり、図中の数字は照度（ｌｘ）を示す（図１０及び図１１についても同じ）。
【００４８】
そして、液冷放熱システム５に故障が発生してその冷却機能が損なわれた場合、光源部３のＬＥＤ８への供給電流を前述のように下げれば、出力の低下を正常値２００Ｗの１／４の５０Ｗに抑えることができる。この場合、暗くなるものの、照明としての機能が損なわれることはなく、又、周囲に充満する引火性気体への引火による爆発事故が発生することもない。このときの照度分布を図１０に示すが、同図より明らかなように、６ｍ四方を照度５ｌｘ以上で照らすことができる。
【００４９】
因に、空冷ユニット４を備えず、液冷式放熱システム５のみを備えたＬＥＤ照明装置では、液冷式放熱システム５が故障した場合には、水冷ジャケット２０の表面からの自然放熱のみとなるため、ＬＥＤ８のジャンクション温度が１００℃を超えない範囲での出力は正常値２００Ｗの１／２０の１０Ｗとなる。このときの照度分布を図１１に示すが、同図より明らかなように、照度５ｌｘの照明範囲は３ｍ以内に狭められる。
【００５０】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図１２及び図１３に基づいて説明する。
【００５１】
図１２は本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置のハウジングを取り外した状態の斜視図、図１３は同ＬＥＤ照明装置の縦断面図である。
【００５２】
本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１’も危険領域で使用するものであって、空冷式放熱システム４のヒートシンクを水冷ユニット５の水冷ジャケット２０に形成された多数の放熱ピン１７で構成したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１に係るＬＥＤユニット１のそれと同じである。従って、図１２及び図１４においては、図１〜図８に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００５３】
而して、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に、空冷式放熱システム４と液冷式放熱システム５によって発光部３の到達最高温度が周囲の引火性気体の引火点未満（本実施の形態では、９５℃以下）となるように抑える制御がなされる。
【００５４】
又、液冷式放熱システム５の稼働部であるファン２２や循環ポンプ２３の故障等によって該液冷式放熱システム５の冷却機能が損なわれた場合、光源部３のＬＥＤ８に供給される電流を該ＬＥＤ８が放出する熱量が空冷式放熱システム４が吸収可能な熱量以下に抑えられる値まで下げるようにしている。
【００５５】
従って、本実施の形態においても、液冷式放熱システム５に加えて空冷式放熱システム４によっても光源部３のＬＥＤ８が発する熱が効率良く吸収されるため、発光部３の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えることができ、当該ＬＥＤ照明装置１’を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００５６】
又、液冷式放熱システム５が故障によってその冷却機能が損なわれた場合には、光源部３のＬＥＤ８に供給される電流が下げられ、ＬＥＤ８が放出する熱量が空冷式放熱システム４が吸収可能な熱量、つまり水冷ジャケット２０及び放熱ピン１７からの大気放熱によって放出される熱量以下に抑えられるためにＬＥＤ８の過熱が防がれ、当該ＬＥＤ照明装置１’はその光量が低下するものの、消灯するまでもなく照明装置として機能するとともに、爆発事故の発生を防ぐことができるという前記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５７】
尚、本実施の形態では、水冷ジャケット２０に放熱ピン１７を形成したが、この放熱ピン１７に代えて放熱フィンを水冷ジャケット２０に形成しても良い。又、放熱ピン１７や放熱フィンは水冷ジャケット２０に一体に形成しても良く、或は別体の放熱ピン１７や放熱フィンをロウ付けやカシメ、ネジ締結等によって水冷ジャケット２０に固定しても良い。ロウ付け等によって別体の放熱ピン１７や放熱フィンを水冷ジャケット２０に固定する場合には、ピンやフィンはバネ状の細い金属や蛇腹状の薄い金属であっても良く、大気放熱部の形状としては一般的に使用されるヒートシンクのものをそのまま使用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１，１’ 危険領域で使用するＬＥＤ照明装置
２ ハウジング
３ 光源部
４ 空冷式放熱システム
５ 液冷式放熱システム
６ 吸気口
７ 排気口
８ ＬＥＤ
９ メタル基板
１０ 金属ベース
１０ａ 金属ベースの台座
１１ 透明レンズ
１２ ケーブルコネクタ
１３ 熱伝導シート
１４ 回路ケース
１５ 回路基板
１６ カバー
１７ 放熱ピン（大気放熱部）
１８ 熱伝導シート
１９ Ｏリング
２０ 水冷ジャケット
２１ ラジエータ
２２ ファン
２３ 循環ポンプ
２４ リザーブタンク
２５ 水冷ジャケットの入口パイプ
２６ 水冷ジャケットの出口パイプ
２７ 熱伝導シート
２８ シャーシ
２９ 配管（ゴムホース）
３０ ラジエータの入口パイプ
３１ ラジエータの出口パイプ
３２〜３４ 配管（ゴムホース）
Ｓ 空間部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば化学プラントやガソリンスタンド等の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば化学プラント、鉱山内の坑道、危険物取扱所、ガソリンスタンド、石油タンク、マンホール、トンネル、花火工場、弾薬庫等の危険領域で使用する照明装置の光源には、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等の放電型光源ランプが一般的に用いられており、周囲に充満する引火性気体への引火による爆発等の事故を防ぐための種々の工夫がなされている。例えば、特許文献１には、照明器具本体の両端にソケットホルダーを配置し、該ソケットホルダーの間に、ランプ保護筒に装着された直管形ランプを配置して成る防爆型照明装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０９９６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、光源として放電型光源ランプを使用する従来の照明装置では、ランプ自体の破裂に起因する爆発事故の発生を完全に防ぐことは難しく、爆発の危険度を少しでも下げるために防爆構造を採用する等の手法が採られているのが実情である。
【０００５】
しかし、防爆構造にするために放電型光源ランプに強度を高めた肉厚のガラス部材を使用したり、部材の繋ぎ目を複雑な構造にして密閉性を高める等の構造を採用せざるを得ないため、ランプの重量やボリュームが増加してしまうという問題がある。
【０００６】
又、放電型光源ランプは定期的な交換が必要であり、その構造が前述のように複雑であるために交換等のメンテナンスに多大な手間と時間を要するという問題もある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、危険領域で使用しても爆発事故の発生を防ぐことができるとともに、メンテナンス性の向上を図ることができる危険領域で使用するＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置は、金属ベース上に配置された複数のＬＥＤと該ＬＥＤの発光方向に配置された透明レンズを有する光源部と、該光源部に隣接して配置された液冷式放熱システムを有し、該液冷式放熱システムによって前記発光部の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えるよう制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記発光部の到達最高温度を９５℃以下に抑えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記液冷式放熱システムを水冷ジャケット、ラジエータ、循環ポンプ及びファンを含んで構成するとともに、前記水冷ジャケットを挟んでこれの両側に前記光源部と空冷式放熱システムを配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記光源部を制御する制御回路部を覆う金属製の回路ケースを前記水冷ジャケットに密着配置し、前記空冷式放熱システムを前記回路ケースに形成された大気放熱部によって構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記空冷式放熱システムを前記水冷ジャケットに形成された大気放熱部によって構成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明において、前記大気放熱部を放熱ピン又は放熱フィンによって構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項３〜６の何れかに記載の発明において、前記液冷式放熱システムの冷却機能が損なわれた場合、前記光源部のＬＥＤに供給される電流を該ＬＥＤが放出する熱量が前記空冷式放熱システムが吸収可能な熱量以下に抑えられる値まで下げることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１及び２記載の発明によれば、ＬＥＤを光源とする光源部に隣接して液冷式放熱システムを配置し、該液冷式放熱システムによって発光部の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満（例えば、９５℃以下）に抑えるよう制御するため、当該ＬＥＤ照明装置を危険領域で使用しても、周囲の引火性気体への引火による爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００１６】
又、当該ＬＥＤ照明装置の光源としてメンテナンスフリーのＬＥＤを使用するため、交換等の手間が不要となってメンテナンス性が高められる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、水冷ジャケットを挟んでこれの両側に光源部と空冷式放熱システムを配置したため、光源部のＬＥＤが発する熱が液冷式放熱システムと空冷式放熱システムの双方によって効率良く吸収されるため、発光部の到達最高温度が周囲の引火性気体の引火点未満に抑えられ、当該ＬＥＤ照明装置を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００１８】
請求項４〜６記載の発明によれば、空冷式放熱システムを回路ケース又は水冷ジャケットに形成された放熱ピンや放熱フィン等の大気放熱部によって構成したため、光源部から水冷ジャケットを経て回路ケースへと伝達される熱は回路ケースに形成された大気放熱部から効率良く大気放熱され、或いは光源部から水冷ジャケットへと伝達される熱は該水冷ジャケットに形成された大気放熱部から効率良く大気放熱されるため、発光部の到達最高温度が周囲の引火性気体の引火点未満に抑えられ、当該ＬＥＤ照明装置を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、循環ポンプやファン等の稼働部を有する液冷式放熱システムが故障によって冷却機能が損なわれた場合には、光源部のＬＥＤに供給される電流を下げ、ＬＥＤが放出する熱量を空冷式放熱システムが吸収可能な熱量以下に抑えるようにしたため、ＬＥＤの過熱が防がれ、当該ＬＥＤ照明装置はその光量が低下するものの、光源部の到達最高温度は少なくとも周囲の引火性気体の引火点未満に抑えられため、当該ＬＥＤ照明装置を危険領域で使用しても爆発事故の発生が確実に防がれる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の斜視図である。
【図２】図１の矢視Ａ方向の図である。
【図３】図１の矢視Ｂ方向の図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図３のＤ−Ｄ線断面図である。
【図６】図３のＥ−Ｅ線断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の分解斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の液冷式放熱システムの基本構成図である。
【図９】ＬＥＤ照明装置の出力２００Ｗでの照度分布を示す図である。
【図１０】ＬＥＤ照明装置の出力５０Ｗでの照度分布を示す図である。
【図１１】ＬＥＤ照明装置の出力１０Ｗでの照度分布を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置のハウジングを取り外した状態の斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の斜視図、図２は図１の矢視Ａ方向の図、図３は図１の矢視Ｂ方向の図、図４は図３のＣ−Ｃ線断面図、図５は図３のＤ−Ｄ線断面図、図６は図３のＥ−Ｅ線断面図、図７は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の分解斜視図、図８は同ＬＥＤ照明装置の液冷式放熱システムの基本構成図である。
【００２３】
本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置１は化学プラントやガソリンスタンド等の危険領域で使用するものであって、図４〜図７に示すように、矩形ボックス状のハウジング２の内部に光源ユニット３と空冷式放熱システム４及び液冷式放熱システム５を組み込んで構成されている。尚、以下の説明におけるＬＥＤ照明装置１の上下は図１に示す状態においてのものであって、該ＬＥＤ照明装置１の設置が必ずしも図１に示す状態でなされる訳ではない。
【００２４】
上記ハウジング２は、ＰＣ等の樹脂或いはアルミニウム等の金属で構成されており、図１に示すように、その周面には縦方向の長い複数のスリットから成る吸気口６が形成され、上面には扇形の複数のスリットから成る排気口７が形成されている。そして、このハウジング２の下面は開口しており、この開口部には前記光源部３が嵌め込まれて固定されている。
【００２５】
上記光源部３は、図４〜図７に示すように、光源であるＬＥＤ８（図８参照）を実装して成る複数（図示例では９枚）のメタル基板９と、これらのメタル基板９を取り付ける矩形プレート状の金属ベース１０及びハウジング２の下面開口部に嵌め込まれる矩形プレート状の透明レンズ１１を含んで構成されている。ここで、透明レンズ１１はガラス又は難燃性樹脂材料によって構成されている。尚、図７において、１２はケーブルコネクタである。
【００２６】
本実施の形態では、ＬＥＤ８を実装して成る９枚のメタル基板９は縦横３列のマトリックス状に配置されており、これに対応してアルミダイキャスト製の金属ベース１０にもＬＥＤ８と同数の台座１０ａ（図４及び図６参照）が縦横３列のマトリックス状に一体に突設されている。そして、各メタル基板９は、矩形の熱伝導性シート１３を介して金属ベース１０の各台座１０ａにネジ止めによって固定されている。尚、各熱伝導シート１３は、絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等によって構成されている。
【００２７】
又、前記空冷式放熱システム４は、図７に示すように、下面が開口する矩形ボックス状の回路ケース１４とこれの上面に形成された大気放熱部である多数の放熱ピン１７がヒートシンクとして機能しており、回路ケース１４の内部には不図示の各種電子部品が実装された回路基板１５が組み込まれ、その下面開口部は矩形プレート状のカバー１６によって覆われている。ここで、回路ケース１４は熱伝導率の高いアルミダイキャスト等によって成形されており、その上面には大気放熱部を構成する多数の前記放熱ピン１７が一体に突設されている。そして、この回路ケース１４の内部上面には回路基板１５が絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等から成る矩形の熱伝導シート１８を介して密着されている。尚、回路ケース１４とカバー１６との接合部にはＯリング１９が介装されており、このＯリング１９のシール作用によって回路ケース１４内が密封され、外部から回路ケース１４内への水等の浸入が防がれている。又、本実施の形態では、回路ケース１４に大気放熱部として放熱ピン１７を突設したが、この放熱ピン１７に代えて放熱フィンを回路ケース１４に形成しても良い。
【００２８】
他方、前記液冷式放熱システム５は、図４〜図８に示すように、熱交換器である水冷ジャケット２０と、該水冷ジャケット２０において受熱して温度が高くなった冷却水を外気（冷却風）との熱交換によって冷却するラジエータ２１と、該ラジエータ２１に冷却風を供給するファン２２と、冷却水を閉ループの循環経路内で循環させる循環ポンプ２３及び冷却水を貯留するリザーブタンク２４を備えており、ファン２２はラジエータ２１と対向してこれの上方に配置されている。
【００２９】
ところで、上記水冷ジャケット２０は、中空の矩形板状に成形されており、図４〜図６に示すように、その内部には冷却水通路が形成されている。そして、この冷却ジャケット１０の一端上には、図５及び図７に示すように、ラジエータ２１において外気（冷却風）との熱交換によって冷却された冷却水が流入する入口パイプ２５と、当該水冷ジャケット２０において受熱して温度が高くなった冷却水を排出する出口パイプ２６が立設されている。
【００３０】
而して、本実施の形態では、図４及び図６に示すように、ハウジング２内下部の底部に水冷ジャケット２０が水平に配置されており、この水冷ジャケット２０を挟んでこれの上下に空冷式放熱システム４と光源部３が配置されている。ここで、水冷ジャケット２０の下面側に配された光源部３は、その金属ベース１０が矩形の熱伝導シート２７を介して水冷ジャケット２０の下面に密着している。尚、本実施の形態では、熱伝導シート２７は、絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等によって構成されている。
【００３１】
又、空冷式放熱システム４は、そのカバー１６が水冷ジャケット２０の上面に密着する状態で該水冷ジャケット２０の上面側に配置されている。尚、本実施の形態では、冷却水として水にプロピレングリコールを混合して成る不凍液が使用されている。
【００３２】
他方、図４及び図６に示すように、ハウジング２内の水冷ジャケット２０から離間した上部には前記ラジエータ２１とファン２２が配置されており、水冷ジャケット２０とラジエータ２１との間には空間部Ｓが形成され、この空間部Ｓに空冷ユニット４と前記循環ポンプ２３及び前記リザーブタンク２４が配置されている。具体的には、水冷ジャケット２０上には門型のシャーシ２８が立設されており、このシャーシ２８によって囲まれる空間に空冷ユニット４が配され、シャーシ２８上に循環ポンプ２３とリザーブタンク２４が設置されている。
【００３３】
ここで、図５及び図８に示すように、水冷ジャケット２０の出口パイプ２６から上方へ立ち上がる配管（ゴムホース）２９は、ラジエータ２１の入口パイプ３０に連結されており、ラジエータ２１の出口パイプ３１から延びる配管（ゴムホース）３２は、下方に延びた後に略直角に曲げられて循環ポンプ２３の吸入側に接続されている。そして、循環ポンプ２３の吐出側から延びる配管（ゴムホース）３３は、図８に示すようにリザーブタンク２４の入口側に接続されており、リザーブタンク２４の出口側から下方に延びる配管（ゴムホース）３４は水冷ジャケット２０の入口パイプ２５に接続されている。このように水冷ジャケット２０、ラジエータ２１、循環ポンプ２３及びリザーブタンク２４は配管（ゴムホース）２９，３２〜３４によって連結されて開ループを成す循環経路が形成されており、この循環経路を冷却水が循環することによって所要の冷却作用がなされる。
【００３４】
而して、以上のように構成されたＬＥＤ照明装置１が起動されて光源部３と回路ケース１４内の回路基板１５及び液冷式放熱システム５に電源が供給されると、光源部３の複数（本実施の形態では９個）のＬＥＤ８が発光し、その光は透明レンズ１１を透過して図１の下方に向かって照射されることによって前方を照明するが、光源部３の点灯制御は回路ケース１４内の回路基板１５によってなされ、駆動中において光源部３のＬＥＤ８及び回路基板１５の各種電子部品（不図示）が発熱し、そのままでは光源部３と回路基板１５が過熱されて温度が上昇する。
【００３５】
然るに、本実施の形態では、液冷式放熱システム５が同時に駆動され、光源部３と空冷式放熱システム４のヒートシンクとしての回路ケース１４は、前述のように図８に示す循環経路を循環する冷却水によって強制冷却されてその温度上昇が抑えられる。又、光源部３と回路基板１５において発生した熱は回路ケース１４へと伝導し、空冷放熱システム４を構成する回路ケース１４の表面及び多数の放熱ピン１７から放熱し、この放熱はファン２２によって吸気口６からハウジング２内に導入されて排気口７へと向かって流れる冷却風によって促進される。
【００３６】
液冷式放熱システム５において、循環ポンプ２３によって循環経路を循環する冷却水は、水冷ジャケット２０において光源部３及び回路基板１５において発生する熱を受熱して光源部３及び回路ケース１４とその内部の回路基板１５を冷却し、受熱して温度の高くなった冷却水は、配管２９を通ってラジエータ２１へと導入される。
【００３７】
他方、ファン２２が不図示のモータによって回転駆動されると、外気がハウジング２の周面に形成された吸気口６から冷却風としてハウジング２内に側方から吸引され、この冷却風は水冷ジャケット２０とラジエータ２１との間に形成された空間部Ｓを上方に向かって流れ、その過程でラジエータ２１を通過し、ハウジング２の上面に開口する排気口７から外部に排出される。そして、ラジエータ２１においては、ここを通過する冷却風によって冷却水の熱が外部に放熱されて該冷却水が冷却され、温度の下がった冷却液水は、配管３２を通って循環ポンプ２３に吸引される。
【００３８】
循環ポンプ２３に吸引された冷却水は昇圧された後に循環ポンプ２３から配管３３を通ってリザーブタンク２４へと送り出され、その一部はリザーブタンク２４に貯留され、残りの冷却水はリザーブタンク２４から配管３４を通って水冷ジャケット２０へと導入されて光源部３と回路ケース１４とその内部の回路基板１５の冷却に供される。そして、以上の作用（冷却サイクル）が連続的に繰り返されて光源部３と回路ケース１４及び回路基板１５が水冷ジャケット２０を流れる冷却水によって強制冷却され、それらの温度上昇が一定値以下に抑えられる。
【００３９】
而して、本実施の形態では、水冷ジャケット２０を挟んでこれの上下に制御回路ユニット４と光源部３を配置したため、循環ポンプ２３によって冷却水が閉ループの循環経路を循環することによって、水冷ジャケット２０の両側に配された光源部３と回路ケース１４及び回路基板１５が冷却水によって同時に強制冷却されるが、危険領域で使用する本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１においては、液冷式放熱システム５によって発光部３の到達最高温度が周囲の引火性気体の引火点未満（本実施の形態では、９５℃以下）となるように抑える制御がなされる。
【００４０】
そして、本実施の形態では、液冷式放熱システム５に加えて空冷式放熱システム４によっても光源部３のＬＥＤ８が発する熱が効率良く吸収されるため、発光部３の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えることができ、当該ＬＥＤ照明装置１を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００４１】
又、本実施の形態では、回路ケース１４の下面を水冷ジャケット２０に密着させ、上面に空冷式放熱システム４を構成する多数の放熱ピン１７を突設したため、つまり、液冷式放熱システム５に加えて空冷式放熱システム４を設けたため、光源部３のＬＥＤ８が発する熱が効率良く吸収される。この結果、発光部３の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えることができ、当該ＬＥＤ照明装置１を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００４２】
更に、本発明においては、ＬＥＤ照明装置１の光源としてメンテナンスフリーのＬＥＤ８を使用するため、交換等の手間が不要となってメンテナンス性が高められるという効果も得られる。
【００４３】
ところで、本実施の形態では、光源部３はその全面が熱伝導率の高い熱伝導シート２７を介して水冷ジャケット２０の下面に密着するため、光源部３の全面が伝熱面となって該光源部３が冷却ジャケット２０を流れる冷却水によって効率良く冷却される。因に、熱伝導シート２７を用いないで光源部３の全面を水冷ジャケット２０に密着させることは困難であり、実際には光源部３は水冷ジャケット２０に部分的にしか接触しないため、その冷却効率を高めることは不可能となる。或いは、熱伝導シート２７を用いないで光源部３の全面を水冷ジャケット２０に密着させるには、光源部３の金属製のベース１０と同じく金属製の水冷ジャケット２０の接合面を研磨加工等によって平滑に仕上げ加工すれば良いが、このような仕上げ加工には多大な工数と時間及びコストを要するために現実的ではない。
【００４４】
又、本実施の形態では、液冷式放熱システム５の水冷ジャケット２０とラジエータ２１との間に形成された空間部Ｓに空冷式放熱システム４を配置したため、ファン２２によってハウジング２内に導入された冷却風が空間部Ｓを流れることによって回路ケース１４と回路基板１５が強制空冷され、冷却水によっても強制冷却される回路ケース１４と回路基板１５が一層効率良く冷却されてそれらの温度上昇が効果的に抑えられるという効果も得られる。
【００４５】
ところで、本発明に係るＬＥＤ装置１は、液冷式放熱システム５の稼働部であるファン２２や循環ポンプ２３の故障等によって該液冷式放熱システム５の冷却機能が損なわれた場合、光源部３のＬＥＤ８に供給される電流を該ＬＥＤ８が放出する熱量が液冷式放熱システム４が吸収可能な熱量以下に抑えられる値まで下げるようにしたことを特徴とする。
【００４６】
従って、液冷式放熱システム５が故障によってその冷却機能が損なわれた場合には、光源部３のＬＥＤ８に供給される電流が下げられ、ＬＥＤ８が放出する熱量が空冷式放熱システム４が吸収可能な熱量、つまり回路ケース１４及び放熱ピン１７からの大気放熱によって放出される熱量以下に抑えられるためにＬＥＤ８の過熱が防がれ、当該ＬＥＤ照明装置１はその光量が低下するものの、光源部３の到達最高温度は少なくとも周囲の引火性気体の引火点未満に抑えられ、当該ＬＥＤ照明装置１を危険領域で使用しても爆発事故の発生が確実に防がれるとともに、例えばガソリンスタンドや化学プラント等のような危険な作業を伴う場所での故障による消灯が避けられて高い安全が確保される。
【００４７】
本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１においては、空冷式放熱システム４と液冷式放熱システム５が正常に機能している場合にＬＥＤ８のジャンクション温度が１００℃を超えない範囲での出力は２００Ｗとなる。このときの照度分布を図９に示すが、同図より明らかなように、８ｍ四方を照度５ｌｘ以上で照らすことができる。尚、この場合の照度は、ＬＥＤ照明装置を６ｍの高さに設置した場合の値である（図１０及び図１１に示す照度分布も同じ）。又、図９において、縦軸は地面上の左右方向の距離、横軸は地面上の前後方向の距離であり、図中の数字は照度（ｌｘ）を示す（図１０及び図１１についても同じ）。
【００４８】
そして、液冷放熱システム５に故障が発生してその冷却機能が損なわれた場合、光源部３のＬＥＤ８への供給電流を前述のように下げれば、出力の低下を正常値２００Ｗの１／４の５０Ｗに抑えることができる。この場合、暗くなるものの、照明としての機能が損なわれることはなく、又、周囲に充満する引火性気体への引火による爆発事故が発生することもない。このときの照度分布を図１０に示すが、同図より明らかなように、６ｍ四方を照度５ｌｘ以上で照らすことができる。
【００４９】
因に、空冷ユニット４を備えず、液冷式放熱システム５のみを備えたＬＥＤ照明装置では、液冷式放熱システム５が故障した場合には、水冷ジャケット２０の表面からの自然放熱のみとなるため、ＬＥＤ８のジャンクション温度が１００℃を超えない範囲での出力は正常値２００Ｗの１／２０の１０Ｗとなる。このときの照度分布を図１１に示すが、同図より明らかなように、照度５ｌｘの照明範囲は３ｍ以内に狭められる。
【００５０】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図１２及び図１３に基づいて説明する。
【００５１】
図１２は本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置のハウジングを取り外した状態の斜視図、図１３は同ＬＥＤ照明装置の縦断面図である。
【００５２】
本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１’も危険領域で使用するものであって、空冷式放熱システム４のヒートシンクを水冷ユニット５の水冷ジャケット２０に形成された多数の放熱ピン１７で構成したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１に係るＬＥＤユニット１のそれと同じである。従って、図１２及び図１４においては、図１〜図８に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００５３】
而して、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に、空冷式放熱システム４と液冷式放熱システム５によって発光部３の到達最高温度が周囲の引火性気体の引火点未満（本実施の形態では、９５℃以下）となるように抑える制御がなされる。
【００５４】
又、液冷式放熱システム５の稼働部であるファン２２や循環ポンプ２３の故障等によって該液冷式放熱システム５の冷却機能が損なわれた場合、光源部３のＬＥＤ８に供給される電流を該ＬＥＤ８が放出する熱量が空冷式放熱システム４が吸収可能な熱量以下に抑えられる値まで下げるようにしている。
【００５５】
従って、本実施の形態においても、液冷式放熱システム５に加えて空冷式放熱システム４によっても光源部３のＬＥＤ８が発する熱が効率良く吸収されるため、発光部３の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えることができ、当該ＬＥＤ照明装置１’を危険領域で使用しても爆発事故の発生を確実に防ぐことができる。
【００５６】
又、液冷式放熱システム５が故障によってその冷却機能が損なわれた場合には、光源部３のＬＥＤ８に供給される電流が下げられ、ＬＥＤ８が放出する熱量が空冷式放熱システム４が吸収可能な熱量、つまり水冷ジャケット２０及び放熱ピン１７からの大気放熱によって放出される熱量以下に抑えられるためにＬＥＤ８の過熱が防がれ、当該ＬＥＤ照明装置１’はその光量が低下するものの、消灯するまでもなく照明装置として機能するとともに、爆発事故の発生を防ぐことができるという前記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５７】
尚、本実施の形態では、水冷ジャケット２０に放熱ピン１７を形成したが、この放熱ピン１７に代えて放熱フィンを水冷ジャケット２０に形成しても良い。又、放熱ピン１７や放熱フィンは水冷ジャケット２０に一体に形成しても良く、或は別体の放熱ピン１７や放熱フィンをロウ付けやカシメ、ネジ締結等によって水冷ジャケット２０に固定しても良い。ロウ付け等によって別体の放熱ピン１７や放熱フィンを水冷ジャケット２０に固定する場合には、ピンやフィンはバネ状の細い金属や蛇腹状の薄い金属であっても良く、大気放熱部の形状としては一般的に使用されるヒートシンクのものをそのまま使用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１，１’ 危険領域で使用するＬＥＤ照明装置
２ ハウジング
３ 光源部
４ 空冷式放熱システム
５ 液冷式放熱システム
６ 吸気口
７ 排気口
８ ＬＥＤ
９ メタル基板
１０ 金属ベース
１０ａ 金属ベースの台座
１１ 透明レンズ
１２ ケーブルコネクタ
１３ 熱伝導シート
１４ 回路ケース
１５ 回路基板
１６ カバー
１７ 放熱ピン（大気放熱部）
１８ 熱伝導シート
１９ Ｏリング
２０ 水冷ジャケット
２１ ラジエータ
２２ ファン
２３ 循環ポンプ
２４ リザーブタンク
２５ 水冷ジャケットの入口パイプ
２６ 水冷ジャケットの出口パイプ
２７ 熱伝導シート
２８ シャーシ
２９ 配管（ゴムホース）
３０ ラジエータの入口パイプ
３１ ラジエータの出口パイプ
３２〜３４ 配管（ゴムホース）
Ｓ 空間部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ベース上に配置された複数のＬＥＤと該ＬＥＤの発光方向に配置された透明レンズを有する光源部と、該光源部に隣接して配置された液冷式放熱システムを有し、該液冷式放熱システムによって前記発光部の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えるよう制御することを特徴とする危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記発光部の到達最高温度を９５℃以下に抑えることを特徴とする請求項１記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記液冷式放熱システムを水冷ジャケット、ラジエータ、循環ポンプ及びファンを含んで構成するとともに、前記水冷ジャケットを挟んでこれの両側に前記光源部と空冷式放熱システムを配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記光源部を制御する制御回路部を覆う金属製の回路ケースを前記水冷ジャケットに密着配置し、前記空冷式放熱システムを前記回路ケースに形成された大気放熱部によって構成したことを特徴とする請求項３記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記空冷式放熱システムを前記水冷ジャケットに形成された大気放熱部によって構成したことを特徴とする請求項３記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記大気放熱部を放熱ピン又は放熱フィンによって構成したことを特徴とする請求項４又は５記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記液冷式放熱システムの冷却機能が損なわれた場合、前記光源部のＬＥＤに供給される電流を該ＬＥＤが放出する熱量が前記空冷式放熱システムが吸収可能な熱量以下に抑えられる値まで下げることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項１】
金属ベース上に配置された複数のＬＥＤと該ＬＥＤの発光方向に配置された透明レンズを有する光源部と、該光源部に隣接して配置された液冷式放熱システムを有し、該液冷式放熱システムによって前記発光部の到達最高温度を周囲の引火性気体の引火点未満に抑えるよう制御することを特徴とする危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記発光部の到達最高温度を９５℃以下に抑えることを特徴とする請求項１記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記液冷式放熱システムを水冷ジャケット、ラジエータ、循環ポンプ及びファンを含んで構成するとともに、前記水冷ジャケットを挟んでこれの両側に前記光源部と空冷式放熱システムを配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記光源部を制御する制御回路部を覆う金属製の回路ケースを前記水冷ジャケットに密着配置し、前記空冷式放熱システムを前記回路ケースに形成された大気放熱部によって構成したことを特徴とする請求項３記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記空冷式放熱システムを前記水冷ジャケットに形成された大気放熱部によって構成したことを特徴とする請求項３記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記大気放熱部を放熱ピン又は放熱フィンによって構成したことを特徴とする請求項４又は５記載の危険領域で使用するＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記液冷式放熱システムの冷却機能が損なわれた場合、前記光源部のＬＥＤに供給される電流を該ＬＥＤが放出する熱量が前記空冷式放熱システムが吸収可能な熱量以下に抑えられる値まで下げることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の危険領域で使用するＬＥＤ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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２７２４３８（Ｐ２０１０−２７２４３８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２４９４８（Ｐ２００９−１２４９４８）
【出願日】平成２１年５月２５日（２００９．５．２５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２５日（２００９．５．２５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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