JPH07147103A - 発光器具 - Google Patents

発光器具

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JPH07147103A
JPH07147103A JP6180490A JP18049094A JPH07147103A JP H07147103 A JPH07147103 A JP H07147103A JP 6180490 A JP6180490 A JP 6180490A JP 18049094 A JP18049094 A JP 18049094A JP H07147103 A JPH07147103 A JP H07147103A
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light emitting
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light source
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JP6180490A
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Gregory R Verderber
アール．バーダバー グレゴリー
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GREGG LAB Inc
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GREGG LAB Inc
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Publication date
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/273—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor for the upper alimentary canal, e.g. oesophagoscopes, gastroscopes
    • A61B1/2733—Oesophagoscopes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S362/00—Illumination
    • Y10S362/804—Surgical or dental spotlight

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  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光源が内包されている手持ち型発光器具の
放熱を効率よく行わしめる。 【構成】 ハウジングと、該ハウジング内に設けられた
光源を内包する部材と、該ハウジングの外周空気へとハ
ウジング内部を通気するように設けられた手段と、を有
し、光源によって熱せられた熱がハウジング内部へ上記
部材から放出され、かつ、上記通気手段を介して外周空
気へ逃がされるようにされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は発光器具、より詳細に
は、高光度発光器具を周囲の空気を利用して冷却する技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】検査しなければならない対象があると
き、其処を適切に照明するために長時間継続的に光を使
うことが眼球検査にとって必要な場合がある。検査や診
断のために、医科用もしくは歯科用の光源を手に持って
照明しなければならないことが多い。こうした照明器具
は長年多用されてきている。例えば、検眼鏡、耳鏡、検
影検眼鏡などがある。こうした手で持つ器具にあって
は、一般にハンドル部分が光源を内包しているのが普通
である。所望の対象に光を向けるに当って、発光体に光
ファイバのような付加的な伝送手段を必要なだけ隔てて
取り付けるよりも、器具内に取り付けておく方が有利で
ある。遠隔の光源は冷やすのが容易ではあるが、非柔軟
性の光ファイバケーブルが必要で、そのゆえ器具の操作
性を制限することになり、また器具全体の製造コストを
増大させるおそれがある。
【０００３】最近では、ハロゲン電球、即ちクリプトン
ガスランプなどの高光度な光源が開発されており、手持
ち型の歯科用／医科用器具をより明るいものにしてい
る。これは同寸法の通常の真空電球の２倍から３倍の光
密度[light intensity]をもつことが多く、上記器具の
効率を向上させている。また、真空電球は、電球の封入
体上に付着するタングステン粉のために老化とともに発
光量ならびに質の両方を低下させるものである。しかし
ハロゲン電球は、電球表面の著しい高温（250〜300℃）
が封入体上に付着のタングステン粉を気化させ再度タン
グステンフィラメントに付着させるということを一つの
理由に、その一生を通じて比較的安定した発光量と質と
を保つ。
【０００４】高光度電球が発散するこうした高温は、い
かしながら、手持ち型の器具にとって別の問題ともなっ
ている。ハンドル内部に蓄積された熱は、明らかに器具
の使用者を不快にする。この問題は器具の反復使用が重
なれば重なるほど増大する。しかるに歯科または医科の
診断や治療によっては、１時間とかそれ以上もの長時間
に亙って継続して手持ちで器具を使用しなければならな
い場合がある。またこのほかにも、こうした器具につき
ものの熱の問題として、電球や器具の材料の劣化を促進
すること、また器具が使われている患者などに怪我をさ
せる危険が伏在していることなどがある。
【０００５】高光度電球を使う手持ち型の器具に蓄積さ
れる熱の問題は先行技術中にも何度か指摘されている。
例えば米国特許第4334863号、 第4477252号、 第5033960
号はすべて、歯科用器具のハンドル内に発生する熱の問
題に対する具体的な解決法に関するものである。米国特
許第4334863号および第4477252号は、ハンドピースを駆
動するために使う空気を、そのハンドピース内に取り付
けた光ファイバ系によって発生する熱の冷却にも利用す
る歯科用ハンドピースについて記載している。米国特許
第5033960号は、光ファイバ系において使う電球を冷却
するためにソケット中に横方向に歯科用ハンドピースか
ら空気を出す経路を持つ装置について記載している。
【０００６】手持ち型の医科用／歯科用器具の使用にと
ってのもう一つの問題は感染である。相互感染によって
伝播される病気を防ぐため大変な手間と注意が要求され
ることは医科および歯科の現場でよく知られた事実であ
る。肝炎とか死病のAIDSなど多くの危険な病原菌が相互
感染によって伝播され得る。医療器具を用いる際の相互
感染を防止するのに最適な方法は殺菌である。このタイ
プの器具の殺菌にとって通常の方法はオートクレーブ殺
菌である。オートクレーブ殺菌は対象の器具を長時間に
亙って華氏２５０度で加圧蒸気環境下におくことにな
る。こうしたオートクレーブ殺菌後の発光器具に対する
問題としては、次回その器具を使うときの残留水分によ
る電気回路の短略のおそれである。したがって器具の電
気回路は感染およびオートクレーブ殺菌時の蒸気接触と
の両方から適切にシールしておかなければならない。
【０００７】しかし器具の電気回路をシールすれば残留
水分を阻止するが、反面その部分に熱をこもらせてしま
うということにもなる。したがって器具からの熱の適切
なる分散は緊急な要請事とされている。
【０００８】
【発明が解決しょうとする課題】本発明が解決しょうと
する課題は、したがって、高光度な光源が発散する多量
の熱を分散させる能力を持つが、使用に際して握ること
が不快とならないような、高効率な、手持ち型の器具を
提供することである。
【０００９】部品や部材を製品寿命より早期に劣化させ
る原因となるオーバーヒートがあまりないハンドルの器
具を提供することも課題とする。
【００１０】加圧された空気や液体、あるいはまた冷却
用のファンを必要としないハンドルの器具を提供するこ
とも課題とする。
【００１１】また使用者が快適に操作できる操作性の高
い発光器具を提供することも課題とする。
【００１２】製造コストが比較的かからず、かつ、ヘル
スケア産業において普通に行われている殺菌法で十分殺
菌できる改良された発光器具を提供することも課題とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明が採用する手段は、請求項１では、ハウジング
と、該ハウジング内に設けられた光源を内包する部材
と、該ハウジングの外周空気へとハウジング内部を通気
するように設けられた手段と、を有し、光源によって熱
せられた熱がハウジング内部へ上記部材から放出され、
かつ、上記通気手段を介して外周空気へ逃がされるよう
にした。
【００１４】請求項２では、上記部材が上記ハウジング
の内部から熱力学的に独立させた。
【００１５】請求項３では、上記部材をヒートシンクと
した。
【００１６】請求項４では、上記ヒートシンクをアルミ
ニウム製の筒体とした。
【００１７】請求項５では、光源を高光度発光の光源と
した。
【００１８】請求項６では、光源をハロゲン電球とし
た。
【００１９】請求項７では、上記部材を、発光器具から
光を伝達させるための伝光棒を光源に近接した位置に有
するようにした。
【００２０】請求項８では、光源が上記伝光棒内に光を
向けるための焦点レンズを有しているようにした。
【００２１】請求項９では、ハウジングを熱低吸収材で
構成した。
【００２２】請求項１０では、上記部材が耐熱性シール
を使ったハウジング内部から熱力学的に独立させた。
【００２３】請求項１１では、上記通気手段がハウジン
グ壁に穿設された多数の小孔とした。
【００２４】請求項１２では、発光する頭部と尾部とを
備えたハウジングと、上記頭部から尾部にかけてハウジ
ング内に配置されたハウジングの内部と熱力学的に独立
させられている空室と、上記空室内に配置された光源
と、上記空室内の上記光源と上記頭部との間に配置され
た伝光棒と、上記ハウジングの外周空気がハウジング内
の内部空間を流通するようにした通気手段と、光源をオ
ンオフするスイッチと、を有し、光源がオンされると、
光が光源から伝光棒中を通ってハウジングの発光頭部へ
伝達され、該光源から放出する熱は上記部材から通気手
段を介して外周空気へと逃がされ、それによって発光器
具を冷却するものとした。
【００２５】請求項１３では、上記部材をヒートシンク
で光源が高光度電球とした。
【００２６】請求項１４では、上記部材を該部材とハウ
ジングの尾部間のエラストマーシールによってハウジン
グ内部から熱力学的に独立させた。
【００２７】請求項１５では、上記部材を熱伝導性材で
構成された筒形ヒートシンクとした。
【００２８】請求項１６では、上記通気手段をハウジン
グの壁面に配設された多数の小孔とした。
【００２９】請求項１７では、上記部材を伝光棒内包の
第２部に接続される光源を有する第１部からなるものと
した。
【００３０】請求項１８では、上記小孔をハウジングの
頭部から尾部にかけて多数列に配列したものとした。
【００３１】請求項１９では、上記伝光棒に隣接するハ
ウジングの頭部に配置した光指向孔を有するものとし
た。
【００３２】請求項２０では、発光頭部と尾部とを備え
たハウジングと、該発光頭部から尾部にかけてハウジン
グ内に配置した空洞筒体と、該空洞筒体内に配置した光
源と、上記ハウジング内に配設した多数の小孔と、を有
し、光源から放出される熱が上記筒体を囲むハウジング
の中の空間に発散され、さらに、上記小孔から熱が上昇
するに従って発生する空気の対流によってハウジングに
設けられた小孔から発散されるものとした。
【００３３】
【実施例】以下、本発明の１実施例を示す図面を参照し
て詳細に説明する。
【００３４】図１において、高光度発光器具はその全体
を１０で示してある。器具１０は本体１２、頭部キャッ
プ１４および尾部キャップ１６を有している。尾部キャ
ップ１６には環状溝が刻設された環状突起１６ａが設け
られている。本体１２および頭部キャップ１４、尾部キ
ャップ１６はプラスチックその他の熱低吸収材で構成さ
れるのが好ましい。本体１２は本体１２の壁面全面に器
具１０の両側に２列に平行に並べられた小孔１７が多数
設けられている。器具１０の頭部には、柄１８ａで鏡１
８が装着されている。鏡１８は米国特許第5139421号に
記載のタイプである。この鏡１８の代わりに透照器[tra
nsilluminator]のような発光器具を選択的に取り付けて
使うこともできるようになっている。１対の導線２０
ａ、２０ｂを内包する電線２０が尾部キャップ１６内に
挿入され電線押部２２で止められており、器具１０を動
作させる電源に接続できるようになっている。
【００３５】器具１０の内部は図２に示される。本体１
２の頭部にはネジ溝１２ａが切られ、複数のコレット[c
ollet]２４（図４も参照）を有している。一方、本体１
２の尾部は環状に伸びる端部１２ｂを有している。頭部
キャップ１４には上記本体１２のネジ溝１２ａに対応す
るネジ溝１４ａが内側に切られている。鏡１８（または
その他の発光器具）を本体１２の頭部に差し込むとき、
頭部キャップ１４は嵌合しあうネジ溝１２ａ、１４ａを
介して本体１２の頭部に回わしながら取り付けられ、コ
レット２４が鏡１８の柄１８ａの周りを締め付けて鏡１
８を器具１０の本体１２内に確実に保持する。こうした
構造はさまざまな器具を容易に選択的に器具１０に付け
て使うことを可能にする。
【００３６】前方部３０ａおよびフレア部３０ｂを有す
るヒートシンク３０が本体１２内の中心に配設されてい
る。本体１２内のヒートシンク３０周囲の空域は筒形空
室３１を形成している。ヒートシンク３０は、（熱伝導
性が高い）アルミニウムまたは銅のような熱伝導材で造
られた管体である。伝光棒３２はヒートシンク３０の頭
部側にヒートシンク３０内に、耐熱糊のような適当な接
着剤でしっかりと固定されて配設されている。ヒートシ
ンク３０の尾部内にはネジ溝３４ａが切られ、環状溝３
４ｂを有する電球のユニット体３４が配設されている。
伝光棒３２は高品質な石英ガラス、その他の高品質な伝
光能のある材質で構成される。
【００３７】ヒートシンク３０は支持体３６によって本
体１２内の所定位置に保持される。支持体３６は、電球
のユニット体３４のネジ溝３４ａに対応するネジ溝３６
ａを内側に切ってある。器具１０が組立てられるときに
は、尾部キャップ１６を貫通して伸びる電線押部２２が
ユニット体３４に接触するように電線押部２２が支持体
３６内に配設される。支持体３６がネジ溝３６ａ、３４
ａを嵌合させてユニット体３４の端部で回されると、ヒ
ートシンク３０は（ユニット体３４および伝光棒３２に
加えて）本体１２の尾部内に配置され、本体１２の端部
１２ｂと協働する尾部キャップ１６の環状突起１６ａに
よって所定の位置に保持される。ヒートシンク３０の頭
部は、コレット２４に隣接する本体１２の頭部の内壁面
３５と協働する伝光棒３２により所定位置に保持され
る。
【００３８】電線２０は、耐高温能の従来技術によっ
て、電球のユニット体３４内のネジ溝３４ａで接続さ
れ、また、導線２０ａ，２０ｂが一対のコネクタ３８
ａ，３８ｂに各々接続されている。高光度電球または電
球４０は、コネクタ３８ａ，３８ｂの導線２０ａ，２０
ｂ接続の反対側に接続される。電球４０はヒートシンク
３０内に伝光棒３２に近接させて配置し、伝光棒３２の
先端に光を集束させるレンズ４１を有している。
【００３９】電球のユニット体３４は、電線２０、導線
２０ａ，２０ｂ、コネクタ３８ａ，３８ｂおよび電球４
０を単一の耐水性ユニット中に接着させる耐高温性のエ
ラストマー４２のような合成物[a potting compound]で
シールされている。こうした構成は必要ならユニット全
体を交換することを容易に可能にする。また、耐熱材製
のエラストマーシール、即ちＯリング４４が環状溝３４
ｂ内に挿入され、ヒートシンク３０と協働してヒートシ
ンク３０内部または電球４０内部に水分が浸入すること
をさらに阻止している。
【００４０】本発明の発光器具の長所について述べる
と、図１および図２において、電線２０が電源に接続さ
れると、導線２０ａ，２０ｂ、コネクタ３８ａ，３８ｂ
に電流が流れ電球４０に達して、高光度電球である電球
４０を発光させる。高光度光は焦点レンズ４１を通って
伝光棒３２の先端から入る。伝光棒３２は高品質な伝光
材で構成されていることが好ましく、電球４０の発光さ
れる光の大半が伝光棒３２から鏡１８の柄１８ａ中に伝
わるようにされている。なお光は基本的に米国特許第51
39421号に記載の方法で伝導される。このほかの光伝導
手段、例えば透照器[transilluminator]のようなもの
も、伝光棒３２の先端から入って発光するものである。
【００４１】電球４０が高光度光を発光するとき、電球
４０は同時に相当量の熱も発散する。電球４０はヒート
シンク３０内に取り付けられているので、熱はヒートシ
ンク３０の長軸に沿って双方向に伝導し、ヒートシンク
３０を囲む本体１２内の筒形空室３１に向けて表面から
発散する。
【００４２】電球４０発光の初期は、筒形空室３１内の
空気は発光器具１０周囲の環境温度とほぼ同じ温度であ
る。電球４０が高光度光を発光し続け（ヒートシンク３
０に沿って伝導する）熱を発熱し続けると、ヒートシン
ク３０の温度は本体１２内の空気の温度よりさらに高温
に上昇する。熱は、ヒートシンク３０の熱力学特性によ
って、本体１２内の筒形空室３１内の空気にヒートシン
ク３０から伝導される。筒形空室３１内の空気の温度が
上昇すると、暖かい空気はより軽いので上昇し、冷たく
てより重い空気と交替するという原理により、熱流が生
ずる。こうしてもし器具１０が図１および図２に示した
ように構成されていれば、筒形空室３１内の熱せられた
空気は、矢印Ａの方向に大気中へ、本体１２に形成され
た多数の小孔１７を通って筒形空室３１から出て行く。
矢印Ａ方向に器具１０から出て行く暖かい空気の運動
は、大気中の空気を図２の矢印Ｂで示すように、器具１
０の下側から本体１２内の筒形空室３１に入るように仕
向けることになる。器具１０の特殊な構造ゆえに本体１
２を通過することになるこうした継続的な空気の運動
は、器具を複雑化しコスト高にする冷却媒体流通のため
の追加的な機構を必要とすることなく、また、多用途性
を限界付けることもなく、自動的に器具１０を冷却する
ものとする。
【００４３】図５は本発明の第２実施例を示すもので、
第１実施例と同様な機能の部分には同じ符号をふってあ
る。
【００４４】器具１０'は、ヒートシンク３０'、電球４
０'、及び電球のユニット体３４'のほかは図１〜図４の
器具１０と同じものである。ヒートシンク３０'は２つ
の部分３０ａ'，３０ｂ'でできている。これら部分は耐
浸水性が確実な耐熱性接着剤その他の適当な接着手段で
接合されている。電球４０'は高光度電球であるが、第
１実施例の電球４０のような焦点レンズを有していな
い。したがって電球４０'から出た光は非コヒーレント
光で、電球４０'から光が分散してしまい伝光棒３２の
先端に収束しない。そのためこれら非コヒーレント光線
を集めるためにヒートシンク３０'の前方部３０ａ'内壁
面に反射コーティング５０が施されており、この反射コ
ーティング５０が伝光棒３２の先端に光線を集めてい
る。また、反射コーティング５２がヒートシンク３０'
の前方部３０ｂ'端にも施されている。これは、もしこ
れがなければ伝光棒３２の先端に収束しない光線を反射
コーティング５０に戻して、そこで伝光棒３２に再び収
束することことができるようにしたものである。こうし
た構成はレンズなしの高光度電球を効果的に使うことを
可能にするもので、非コヒーレント光線を伝光棒に収束
するため反射面を利用したのである。
【００４５】図５に示す実施例は、電線２０、導線２０
ａ，２０ｂ、コネクタ３８ａ，３８ｂを一体のユニット
に耐高温性エラストマー材から造る一体成型電球のユニ
ット体３４'を使っている。ユニット体３４'は、ヒート
シンク３０'内に水分を排除する効果的なシールを形成
するため、環状溝３４ｂ'が設けられており、本体１２'
のネジ溝１２ｂ'に嵌合するネジ溝１６ａ'を切った頭部
キャップ１６'によって器具１０'内に保持されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高光度発光器具の平面図である。
【図２】図１の器具の本体の断面図である。
【図３】図１の３−３線における断面図である。
【図４】図１の４−４線における断面図である。
【図５】本発明の第２実施例の部分断面図である。
【符号の説明】
１０ 器具 １２ 本体 １４ 頭部キャップ １６ 尾部キャップ １７ 小孔 １８ 鏡 ２０ 電線 ２２ 電線押部 ２４ コレット ３０ ヒートシンク ３１ 筒形空室 ３２ 伝光棒 ３４ ユニット体 ３５ 内壁面 ３６ 支持体 ３８ コネクタ ４０ 電球 ４１ レンズ ４２ エラストマー ４４ Ｏリング ５０ 反射コーティング ５２ 反射コーティング

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジングと、該ハウジング内に設けら
    れた光源を内包する部材と、該ハウジングの外周空気へ
    とハウジング内部を通気するように設けられた手段と、
    を有し、光源によって熱せられた熱がハウジング内部へ
    上記部材から放出され、かつ、上記通気手段を介して外
    周空気へ逃がされるようにされている発光器具。
  2. 【請求項２】 上記部材が上記ハウジングの内部から熱
    力学的に独立させられている請求項１の発光器具。
  3. 【請求項３】 上記部材がヒートシンクである請求項２
    の発光器具。
  4. 【請求項４】 上記ヒートシンクがアルミニウム製の筒
    体である請求項３の発光器具。
  5. 【請求項５】 光源が高光度発光の光源である請求項３
    の発光器具。
  6. 【請求項６】 光源がハロゲン電球である請求項５の発
    光器具。
  7. 【請求項７】 上記部材が、発光器具から光を伝達させ
    るための伝光棒を光源に近接した位置に有している請求
    項２の発光器具。
  8. 【請求項８】 光源が上記伝光棒内に光を向けるための
    焦点レンズを有している請求項７の発光器具。
  9. 【請求項９】 ハウジングが熱低吸収材でできている請
    求項１の発光器具。
  10. 【請求項１０】 上記部材が耐熱性シールを使ったハウ
    ジング内部から熱力学的に独立させられている請求項２
    の発光器具。
  11. 【請求項１１】 上記通気手段がハウジング壁に穿設さ
    れた多数の小孔である請求項１の発光器具。
  12. 【請求項１２】 発光する頭部と尾部とを備えたハウジ
    ングと、 上記頭部から尾部にかけてハウジング内に配置されたハ
    ウジングの内部と熱力学的に独立させられている空室
    と、 上記空室内に配置された光源と、 上記空室内の上記光源と上記頭部との間に配置された伝
    光棒と、 上記ハウジングの外周空気がハウジング内の内部空間を
    流通するようにした通気手段と、 光源をオンオフするスイッチと、 を有し、 光源がオンされると、光が光源から伝光棒中を通ってハ
    ウジングの発光頭部へ伝達され、該光源から放出する熱
    は上記部材から通気手段を介して外周空気へと逃がさ
    れ、それによって発光器具を冷却する携帯型発光器具。
  13. 【請求項１３】 上記部材がヒートシンクで光源が高光
    度電球である請求項１２の発光器具。
  14. 【請求項１４】 上記部材が該部材とハウジングの尾部
    間のエラストマーシールによってハウジング内部から熱
    力学的に独立させられている請求項１２の発光器具。
  15. 【請求項１５】 上記部材が熱伝導性材で構成された筒
    形ヒートシンクとされている請求項１４の発光器具。
  16. 【請求項１６】 上記通気手段がハウジングの壁面に配
    設された多数の小孔である請求項１２の発光器具。
  17. 【請求項１７】 上記部材が伝光棒内包の第２部に接続
    される光源を有する第１部からなる請求項１２の発光器
    具。
  18. 【請求項１８】 上記小孔がハウジングの頭部から尾部
    にかけて多数列に配列されているものである請求項１６
    の発光器具。
  19. 【請求項１９】 上記伝光棒に隣接するハウジングの頭
    部に配置した光指向孔を有する請求項１２の発光器具。
  20. 【請求項２０】 発光頭部と尾部とを備えたハウジング
    と、 該発光頭部から尾部にかけてハウジング内に配置した空
    洞筒体と、 該空洞筒体内に配置した光源と、 上記ハウジング内に配設した多数の小孔と、 を有し、 光源から放出される熱が上記筒体を囲むハウジングの中
    の空間に発散され、さらに、上記小孔から熱が上昇する
    に従って発生する空気の対流によってハウジングに設け
    られた小孔から発散されることを特徴とする発光器具。
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