JP2013020953A

JP2013020953A - バルーン型投光機

Info

Publication number: JP2013020953A
Application number: JP2012130293A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Onishi; 篤大西; Norihito Yoshimori; 徳仁吉森; Miwa Motohashi; 美和本橋
Original assignee: Light Boy Co Ltd
Current assignee: Light Boy Co Ltd
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: JP5635560B2

Abstract

【課題】再点灯に要する時間を短くし、省電力化を可能にすると共に、ＨＩＤランプの明るさに匹敵する明るさを持ったＬＥＤ光源のバルーン型投光機を提供する。
【解決手段】バルーン型投光機１は、バルーン５と、バルーン５の内部に配備した光源部７と、バルーン５を膨らませる空気を供給する送風機１０とを備える。光源部７は、筒状放熱器８と筒状放熱器８の表面に配置したＬＥＤ９を備え、筒状放熱器８は、一面側に断面が櫛歯状の放熱羽１４Ａを有し他面側にＬＥＤ９が配置される平面を有する放熱板１４を、放熱羽１４Ａが内側になるように複数枚組み合わせて筒状に構成し、送風機１０を送風機１０による気流が筒状放熱器８の内側を通り且つＬＥＤ用電源回路部１１を冷却するように配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、屋外などでの照明に用いられる投光機であって、空気で膨らませたバルーン内に光源を配置したバルーン型投光機に関するものである。

従来のバルーン型投光機は、バルーンと、バルーンの内部に設けられる光源と、バルーンを膨らませるための空気を供給する駆動部などによって照明装置が構成され、この照明装置を先端に連結した伸縮自在の支柱と、照明装置に給電するための電源装置などを備えている（下記特許文献１参照）。

一方、ＬＥＤ光源を用いた照明装置が近年普及している。下記特許文献２には、内部に複数のフィン（放熱羽）を構成した柱状ヒートシンク（放熱器）の外側にＬＥＤを配置した全方位照明が可能なＬＥＤ照明灯が記載されている。

特開２００６−９２７５３号公報特開２０１０−１１８３２５号公報

バルーン型投光機のバルーン内に配備される光源としては、従来、高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）が用いられている。高輝度放電ランプは、明るさの点では申し分ないが、点灯後数分程度十分な光量が得られない問題があり、一度消灯すると再点灯して十分な光量が得られるまでに１０〜２０分程度の時間を要する。したがって、作業現場において頻繁にバルーン型投光機の点灯，非点灯を繰り返すと作業効率が低下することになり、通常の作業現場では、作業の休止とは無関係に継続的に点灯状態を維持することが行われている。そのため、従来のバルーン型投光機は、点灯直後に十分な光量が得られない不都合があるだけでなく、省電力化の観点からも問題があった。

一方、低消費電力の光源としてＬＥＤが近年脚光を浴びており、ＬＥＤ照明は、様々な形態のものが実用化され、多くの場面で利用されるようになってきた。しかしながら、ＬＥＤは熱に弱く、８０℃以上で素子の劣化が始まるとされており、発光時の発熱は他の光源に比べると少ないものの、発光寿命を維持するための放熱は白熱灯や蛍光灯などの光源に比べて寧ろ必要性が高い。

バルーン型投光機の光源としてＬＥＤを用いる場合には、ＨＩＤランプの明るさに置き換わるような大光量のＬＥＤを用いることによって相応に高い発熱が生じることになるので、効率の高い放熱が不可欠である。

これに対しては、特許文献２に記載されるような内部にフィン構造を備えた筒状の放熱器を用いることが考えられるが、バルーンの内部に配置される放熱器として、単にフィン構造を内部に備えただけの筒状放熱器では十分な放熱効果は得られない。特に、特許文献２に記載されるような円筒状放熱器では、表面に実装されるＬＥＤと曲面状の表面との間で良好な密着性が得られず、熱伝導が不十分になる問題が生じる。また、この問題を解消するためには、ＬＥＤが実装される放熱器の局部的な表面を平面加工する必要があり、このような加工を施すと製造工程が煩雑になって、コスト高になる問題が生じる。

また、バルーン型投光機の光源としてＬＥＤを用いる場合には、ＬＥＤ用電源回路の配置が問題になる。大光量のＬＥＤを点灯させるためのワット数の大きなＬＥＤ用電源回路は発熱も多く、自然冷却するには大きな放熱板が必要になる。このため、大きさや重量の面から支柱上で用いるバルーンの中に放熱板を含めたＬＥＤ用電源回路を配置するには無理がある。また、バルーンの外にＬＥＤ用電源回路を配置すると、バルーンの外に置いたＬＥＤ用電源回路からバルーン内のＬＥＤに電力を供給する配線が必要になり、バルーンを膨らませるための送風機に電力供給する配線と併せて２系統の配線が必要になり、配線の取り回しが煩雑になる問題が生じる。

このように、ＬＥＤ光源をバルーン型投光機に用いることにはいくつかの問題があり、３００Ｗ以上のＨＩＤランプの光量に匹敵する明るさを有して全方位に光を放つ大光量ＬＥＤを用いたバルーン型投光機は、未だ実用に至っていないのが現状である。

本発明は、このような事情に対処するために提案されたものであって、効率の高い放熱を行うことで、３００Ｗ以上のＨＩＤランプの光量に匹敵する明るさを有して全方位に光を放つ大光量ＬＥＤをバルーン型投光機の光源として用いることを可能にし、再点灯に要する時間を短くすると共に省電力化を可能にしたバルーン型投光機を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明は、以下の構成を少なくとも具備するものである。すなわち、本発明のバルーン型投光機は、バルーンと、該バルーンの内部に配備した光源部と、前記バルーンを膨らませる空気を供給する送風機とを備え、全方位に光照射可能なバルーン型投光機であって、前記光源部は、筒状放熱器と該筒状放熱器の表面に配置したＬＥＤを備え、前記筒状放熱器は、一面側に断面が櫛歯状の放熱羽を有し他面側に前記ＬＥＤが配置される平面を有する放熱板を、前記放熱羽が内側になるように複数枚組み合わせて筒状に構成し、前記送風機を当該送風機による気流が前記筒状放熱器の内側を通り且つＬＥＤ用電源回路部を冷却するように配置し、前記ＬＥＤは、前記筒状放熱器の表面１ｃｍ²あたり３０ルーメン以上で、且つ前記筒状放熱器の表面全体で３０，０００ルーメン以上の光束で発光することを特徴とする。

このような特徴を備えた本発明のバルーン型投光機は、バルーンの内部に配備される光源が筒状放熱器を備えており、この筒状放熱器の内側にバルーンを膨らませるための送風機から得られる気流を通し、この気流を筒状放熱器の放熱羽に当てることで光源部を強制空冷し、併せて、ＬＥＤ用電源回路部を強制冷却している。また、一面側に断面が櫛歯状の放熱羽を有し他面側に平面を有する放熱板の平面上にＬＥＤを配置しているので、良好な放熱板への熱伝導を可能にしている。

これによって、ＬＥＤを備えた光源部に対して高効率な放熱を可能にし、３００Ｗ以上のＨＩＤランプの光量に匹敵する明るさを有して全方位に光を放つ大光量ＬＥＤをバルーン型投光機の光源として用いることを可能にした。このようなＬＥＤを内蔵したバルーン型投光機は、再点灯に要する時間を短くすることができるので、必要に応じて頻繁に点灯，非点灯を繰り返すことが可能になり、省電力化が可能になる。また、特に蓄電池を電源として用いる場合には、必要なときだけ点灯することができるので、充電一回あたりの実質的な使用可能時間を延ばすことができる。

本発明の実施形態に係るバルーン型投光機の全体構成を示した説明図である。本発明の実施形態に係るバルーン型投光機において、バルーンの内部に配備される光源部の構成例を示した説明図である。本発明の実施形態における筒状放熱器の他の形態例を示した断面図である。本発明の実施形態における光源部に用いる筒状放熱器を構成する放熱板の断面形状を例示した説明図である。放熱板に対するＬＥＤの配置・実装形態を示した説明図である。筒状放熱器における放熱板の組み合わせ形態の一例を示した説明図である。筒状放熱器における放熱板の組み合わせ形態の一例を示した説明図である。本発明の実施形態に係るバルーン型投光機の他の形態例を示した説明図である。

本発明の実施形態に係るバルーン型投光機は、バルーンと、バルーンの内部に配備した光源部と、バルーンを膨らませる空気を供給する送風機とを備え、全方位に光照射可能なバルーン型投光機である。光源部は、筒状放熱器と筒状放熱器の表面に配置したＬＥＤを備えている。筒状放熱器は、一面側に断面が櫛歯状の放熱羽を有し他面側にＬＥＤが配置される平面を有する放熱板を、放熱羽が内側になるように複数枚組み合わせて筒状に構成している。そして、送風機を当該送風機による気流が筒状放熱器の内側を通り且つＬＥＤ用電源回路部を冷却するように配置している。このような放熱構成を採用して、筒状放熱器とＬＥＤ用電源回路部を送風によって強制冷却することで、ＬＥＤを筒状放熱器の表面１ｃｍ²あたり３０ルーメン以上で、且つ筒状放熱器の表面全体で３０，０００ルーメン以上の光束で発光させることが可能になる。

筒状放熱器の放熱板は、アルミニウム材などによって形成することができ、櫛歯状の放熱羽を内側にして３枚以上の放熱板を組み合わせることで筒状に構成することができる。放熱板を筒状にした筒状放熱器は、たとえば板金加工したフレームに放熱板を筒状になるように配置し取り付けたものや、放熱板の両側部に一対の噛み合わせ部を設け、これらを噛み合せて接合し複数の放熱板を筒状に組み合わせたものなどで得ることができる。従って、この筒状放熱器は必要に応じて放熱板の数を増やすことが可能であり、この筒状放熱器の内側に気流を通すことで放熱効果を高め、目的に合わせた明るさの大光量で全方位に照射可能なＬＥＤ光源のバルーン型投光機を得ることができる。

以上のようにして得られたバルーン型投光機は、再点灯時間を気にすることなく消灯，点灯を繰り返すことが可能なこと、ＨＩＤランプと異なり点灯直後から十分な光量が得られすぐに使用可能なことから、不要時は消灯し、必要になればいつでも再点灯して使用でき、投光機の電源としてバッテリーを用いた場合は、特に省電力による使用時間の実質的な延長が期待できる。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るバルーン型投光機の具体的な構成を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るバルーン型投光機の全体構成を示した説明図である。バルーン型投光機１（１Ａ，１Ｂ）はその使い方や設置場所などの状況に応じて各種の形態があり、図１はその一部の例を示したものである。図１（ａ）に示したバルーン型投光機１（１Ａ）は、車輪２ａを備えた移動可能な台車２に、電源部３としての発電機又は蓄電池を搭載し、更に台車２には伸縮支柱４を取り付け、その先端にバルーン５を取り付けた全体構成を有している。図１（ｂ）に示したバルーン型投光機１（１Ｂ）は三脚６に取り付けた伸縮支柱４の先端にバルーン５を取り付けた全体構成を有している。

図２は、本発明の実施形態に係るバルーン型投光機において、バルーンの内部に配備される光源部の構成例を示した説明図である。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、光源部７は、筒状放熱器８と、筒状放熱器８の表面に配置されたＬＥＤ９とを備えている。ここで、図２（ｃ）は図２（ａ）及び図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図を示している。

図２（ａ）に示した例では、筒状放熱器８の下部に、筒状放熱器８の冷却とバルーン５を膨らますことを兼ねた送風機１０が配備されており、筒状放熱器８と送風機１０との間にはＬＥＤ用電源回路部１１が設置されている。この例では、送風機１０からの気流はＬＥＤ用電源回路部１１を経由して筒状放熱器８の内側を通っており、送風機１０の気流は筒状放熱器８とＬＥＤ用電源回路部１１を同時に冷却している。

図２（ｂ）は、光源部７を筒状放熱器の中心軸を通る平面で切った断面図である。図２（ｂ）に示した例では、送風機１０が筒状放熱器８の上部に配置されている。この例では、送風機１０が筒状放熱器８の上部に設置されていることで、送風機１０によって吸引された気流Ｗは筒状放熱器８の下部に設置されたＬＥＤ用電源回路部１１を冷却し、筒状放熱器８の内側を通り、筒状放熱器８を冷却した後、送風機１０によりバルーン５内に排出され、バルーン５を膨らませる。この場合、ＬＥＤ用電源回路部１１は筒状放熱器８と送風機１０の間に設置することも、筒状放熱器８の内側に設置することも可能である。

図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した例は、支柱１２がバルーン５，光源部７，送風機１０，ＬＥＤ用電源回路部１１を支えている。図２（ｃ）に示す例では、筒状放熱器８の外側に４本の支柱１２が設けられているが、支柱１２の数は４本に限られたものではない。

図２（ｃ）に示すように、筒状放熱器８は、複数の放熱板１４を組み合わせて構成される。個々の放熱板１４は、一面側に断面が櫛歯状の放熱羽１４Ａを有し他面側にＬＥＤ９が配置される平面を有する。図２（ｃ）に示した例では、筒状放熱器８の内側の空間のほぼ全域に所定の間隔を開けて放熱羽１４Ａが延設されている。放熱羽１４Ａの幅と隣接する放熱羽１４Ａ，１４Ａ間の間隔は、良好な放熱効率が得られるように設定される。一例として、放熱羽１４Ａの幅をＰ、隣接する放熱羽１４Ａ，１４Ａ間の間隔Ｑとすると、Ｐ／Ｑを１／１〜１／８にすることが好ましい。

図３は、本発明の実施形態における筒状放熱器の他の形態例を示した断面図である。図３に示した例も図２（ｃ）に示した例と同様に、筒状放熱器８は、一面側に断面が櫛歯状の放熱羽１４Ａを有し、高熱伝導性材料からなる放熱板１４を放熱羽１４Ａが内側になるように複数枚組み合わせて筒状にしたものである。

図３（ａ）に示した例は、６枚の放熱板１４からなる筒状放熱器８であり、筒の中に送風機１０からの気流を通す空間Ｓが形成されている。この空間Ｓを適正な割合で形成することで効率の良い放熱が可能となる。図３（ｂ）は筒の中心に気流の流れを妨げて、より多くの気流が放熱羽１４Ａの間を流れるようにしたもので、筒状放熱器８の内側における放熱羽１４Ａの無い中心部に気流を妨げる構造物１５が配置されている。この構造物１５はＬＥＤ用電源回路部１１によって構成することができる。このような構造物１５を設けることで、気流が主に放熱羽１４Ａの間を流れるようになるので、更に効率の良い冷却が可能となる。

図４は、本発明の実施形態における光源部に用いる筒状放熱器を構成する放熱板の断面形状を例示した説明図である。放熱板１４は、ＬＥＤを配置する平面１４Ｂとその反対側に形成される放熱羽１４Ａを備えている。図４（ｂ），（ｄ）に示した放熱板１４（１４−１，１４−３）は、ＬＥＤを実装したアルミ基板を固定するための溝１４Ｃを備えており、図４（ｃ），（ｄ）に示した放熱板１４（１４−２，１４−３）は、その両端に隣り合う放熱板１４を繋げるための噛み合わせ部１４Ｅ，１４Ｄを備えている。ここで噛み合わせ部１４Ｅは円柱状の凸部であり、噛み合わせ部１４Ｄは噛み合わせ部１４Ｅが係合する凹部である。

図５は、放熱板に対するＬＥＤの配置・実装形態を示した説明図である。放熱板１４にＬＥＤを配備するには、例えば、図５（ａ）に示したように、放熱板１４に直接ＬＥＤ９をビスなどで固定して配線する方法、または、図５（ｂ）に示したように、ＬＥＤ９をアルミ基板１６に実装し、これを放熱板１４にビスなどの手段で固定させる方法、更には図５（ｃ）に示したように、ＬＥＤ実装アルミ基板１６を、アルミ基板１６を固定する溝１４Ｃを持った放熱板１４に差し込む方法などがある。アルミ基板１６を溝１４Ｃに差し込む場合は、アルミ基板１６から放熱板１４への熱伝導を良くするために、図５（ｃ）で示したように、放熱板１４の表面１４Ｂの中央部に膨らみ１４Ｂ１を持たせても良い。その膨らみの高さは、低すぎるとアルミ基板１６と放熱板１４の表面１４Ｂとの接触が悪くなり冷却効率が落ち、高すぎるとアルミ基板１６を放熱板１４の溝１４Ｃに差し込むのが困難になってしまうため、アルミ基板１６の厚さ、溝１４Ｃの幅等に応じて最適な高さに設定する。

図６及び図７は、筒状放熱器における放熱板の組み合わせ形態を示した説明図である。各種形態の放熱板１４を組み合わせて筒状放熱器８を形成するには、例えば、図６に示したように、板金部材（フレーム）２０を用いて、放熱板１４の端部をビス２１などで固定する方法、図７で示したように、噛み合わせ部１４Ｅ，１４Ｄを持つ放熱板１４（１４−２，１４−３）の噛み合わせ部１４Ｅ，１４Ｄを接合して、複数枚の放熱板１４を組み合わせる方法などがある。このようにして得られた筒状放熱器８は筒の中にバルーンを膨らます気流を冷却用の気流として流すことで、効率の良い放熱が可能となり１ｃｍ²あたり３０ルーメン以上の光束を発するＬＥＤ９を点灯させることができる。

図８は、本発明の実施形態に係るバルーン型投光機の他の形態例を示した説明図である（前述した例と共通する部位には同じ符号を付して一部説明を省略する）。図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示している。図８に示した例は、図２における支柱１２を無くして、筒状放熱器８自体がバルーン５を支える支持構造物を兼ねている。この例では、送風機１０はＬＥＤ用電源回路部１１と筒状放熱器８の間に位置しており、ＬＥＤ用電源回路部１１は送風機１０によって引き込まれる気流で冷却される。また、ＬＥＤ９の保護と防水のために、筒状放熱器８の表面に配置されたＬＥＤ９を覆うように透明保護部材１３を設けても良い。ここでは円柱状の透明保護部材１３の形態を示しているが、これに限らず透明保護部材１３の形態は多角形柱状などであってもよい。

図８に示す例のように、筒状放熱器８が支持構造物を兼ねる場合、筒状放熱器８は、図６及び図７に示す構造を採用することができる。特に、図７に示すように、噛み合わせ部１４Ｅ，１４Ｄを備えた放熱板１４を用い、噛み合わせ部１４Ｅ，１４Ｄを噛み合わせて複数の放熱板１４を組み合わせて筒状放熱器８を形成することで、噛み合わせ部１４Ｅ，１４Ｄが補強構造となり、より強固な支持構造物を得ることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係るバルーン型投光機１は、バルーン５を膨らますためにバルーン５の内部に送り続けられる送風機１０の気流を利用して、光源部７の放熱板１４を強制空冷することで熱に弱いＬＥＤ９が配備された光源部７を効率的に冷却するものである。この際、放熱板１４を組み合わせて筒状放熱器８を構成して筒状放熱器８の内側を気流の通路とし、その内側に放熱板１４の放熱羽１４Ａを集約させることで放熱の効率を高めている。

ＬＥＤをバルーン型投光機に用いるためには、現在市場にある３００ワット以上のＨＩＤランプを用いたバルーン型投光機の光源と同等、又はそれ以上の大光量が求められ、筒状放熱器８の表面全体で30,000ルーメン以上の光束を発する大光量光源が求められる。本発明の実施形態に係るバルーン型投光機１はバルーン５の中に納めるために大きさの制約がある中でも、この大光量を出力させながらＬＥＤの適正な寿命を確保することができた。また、30,000ルーメン以上の大光量のＬＥＤを点灯させるためのＬＥＤ用電源回路部１１もバルーン５を膨らます気流で冷却することで、ＬＥＤ用電源回路部１１の放熱板を小さくすることが可能となり、光源部７を小型軽量にすることができる。ＬＥＤ用電源回路部１１の設置場所は、筒状放熱器８の下端側、上端側、内側のどこにでも設置可能となり設計の自由度が向上する。以上のようにして得られた本発明の実施形態に係るバルーン型投光機１は、十分な明るさを持ち、必要に応じて点灯、消灯を繰り返すことができ、極めて使い勝手が良いものとなった。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１，１Ａ，１Ｂ：バルーン型投光機，２：台車，３：電源部，４：伸縮支柱，
５：バルーン，７：光源部，８：筒状放熱器，９：ＬＥＤ，１０：送風機，
１１：ＬＥＤ用電源回路部，１３：透明保護部材，
１４：放熱板，１４Ａ：放熱羽，１４Ｂ：平面，１４Ｃ：溝，
１４Ｅ，１４Ｄ：噛み合わせ部，１５：構造物，１６：アルミ基板，
２０：板金部材（フレーム），２１：ビス

Claims

バルーンと、該バルーンの内部に配備した光源部と、前記バルーンを膨らませる空気を供給する送風機とを備え、全方位に光照射可能なバルーン型投光機であって、
前記光源部は、筒状放熱器と該筒状放熱器の表面に配置したＬＥＤを備え、
前記筒状放熱器は、一面側に断面が櫛歯状の放熱羽を有し他面側に前記ＬＥＤが配置される平面を有する放熱板を、前記放熱羽が内側になるように複数枚組み合わせて筒状に構成し、
前記送風機を当該送風機による気流が前記筒状放熱器の内側を通り且つＬＥＤ用電源回路部を冷却するように配置し、
前記ＬＥＤは、前記筒状放熱器の表面１ｃｍ²あたり３０ルーメン以上で、且つ前記筒状放熱器の表面全体で３０，０００ルーメン以上の光束で発光することを特徴とするバルーン型投光機。
前記筒状放熱器の内部に前記ＬＥＤ用電源回路部を配置したことを特徴とする請求項１記載のバルーン型投光機。
前記筒状放熱器と前記送風機の間に前記ＬＥＤ用電源回路部を配置したことを特徴とする請求項１記載のバルーン型投光機。
前記送風機が前記筒状放熱器と前記ＬＥＤ用電源回路部の間に位置することを特徴とする請求項１記載のバルーン型投光機。
前記筒状放熱器の内側のほぼ全域に前記放熱羽を延設したことを特徴とする請求項１，３，４のいずれかに記載のバルーン型投光機。
前記筒状放熱器が、前記バルーンを支える支持構造物を兼ねることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバルーン型投光機。
前記筒状放熱器は、前記放熱板がその両端に隣り合う前記放熱板を繋げるための噛み合わせ部を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバルーン型投光機。