JP2009505359A - 高出力と高熱拡散効率を備えるｌｅｄ照明装置 - Google Patents

高出力と高熱拡散効率を備えるｌｅｄ照明装置 Download PDF

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Abstract

本発明は高出力と高熱拡散効率を有するＬＥＤ照明装置に関する。本装置は底部とＮ個（Ｎは正の整数）の側壁、ハウジング底部上に備えられたＮ個第１貫通口、各側壁上に備えられたＮ個の第２貫通口、Ｎ個のパッケージングユニットであって、各ユニットが頸部、頸部の一端上の平坦部及び頸部の他端上の熱伝導装置を備えるＮ個のパッケージングユニットから構成されるハウジングを備える。熱伝導装置の頸部は、頸部の他端が側壁の外側にあるように、第２貫通口を経て側壁の外側から第１貫通口へ通過し、熱拡散用の少なくとも１つのフィンを、頸部の他端の周りに備え、ＬＥＤ装置を頸部の平坦部に接続し、そして電気エネルギを光線に変換し、ＬＥＤ装置により生成された熱は平坦部から熱拡散用フィンへ伝導され、これによりフィンから拡散される。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ照明装置、特に高出力及び高熱拡散効率を備えるパッケージ型ＬＥＤランプに関する。
ＬＥＤは省電力、対振、高応答及びマスプロに適する等の利点を有するので、光源としてＬＥＤを使用する照明装置は調査改良が続いている。しかし現在の高出力ＬＥＤは長時間使用後のオーバヒートにより、ＬＥＤの光効率の低下及び照度の限定になる問題を有する。従って、ＬＥＤを適用する各種製品は全て良好な熱拡散メカニズムを必要とする。
従って、本発明は高出力と高熱拡散効率を備えるＬＥＤ照明装置を提供する。特に、本発明によるＬＥＤ照明装置は街灯として使用されるのに非常に適する。
本発明の範囲はＬＥＤ照明装置の提供である。本発明の好適実施形態によるＬＥＤ照明装置はケースとＮ個の第１パッケージシステムを含む。ケースは底部と底部に備えられたＮ個の第１貫通窓を備えるＮ個の側壁、及び各側壁上に備えられた第２貫通窓を有し、ここでＮは２より大きい整数である。
Ｎ個の第１パッケージシステムの各々はＮ個の側壁の１つ及びＮ個の第１窓の１つに対応する。第１パッケージシステムの各々は第１熱伝導装置、少なくとも１つの第１熱拡散フィン及び第１ダイオード発光装置を含む。第１熱伝導装置は対応する第１窓及び対応する第２窓に合わせた頸部、頸部遠心端の平坦部及び尾端に分割される。第１熱伝導装置は、第１熱伝導装置の尾部が対応する側壁の外側に配置されるように、第１窓へ突出するためその頸部を経て対応する第２窓へ挿入される。少なくとも１つの第１熱伝導フィンは第１熱伝導装置の尾部周辺に取り付けられる。
第１ダイオード発光装置は、第１熱エネルギを第１光へ変換するため、第１熱伝導装置の平坦部上に水平に取り付けられる。第１ダイオード発光装置の作動中に発生した熱は第１伝導装置により第１熱伝導装置の平坦部から少なくとも１つの熱拡散フィンへ伝導され、次に、それは少なくとも１つの熱拡散フィンにより拡散される。
本発明によるＬＥＤ照明装置は熱伝導／拡散モジュールをＬＥＤモジュールと組み合わせるので、ＬＥＤモジュールにより発生する熱は熱拡散効率を大きく向上させるため、熱伝導／拡散モジュールの熱拡散フィンにより直ちに大気中へ拡散される。従って従来技術と比較して、本発明によるダイオードランプは高熱拡散効率を備えるＬＥＤを必要とする照明装置へより適切に適用される。特に、本発明によるＬＥＤ照明装置は街灯として使用されるのに非常に適する。
本発明の利点と精神は添付図面と共に以下の説明により理解される。
本発明の主な範囲はＬＥＤ照明装置を提供することである。
図１に関して、図１は本発明の好適実施形態によるＬＥＤ照明装置の拡大図である。ＬＥＤ照明装置１はケース２とＮ個の第１パッケージシステム４を含む。ケース２は底部２１とＮ個の側壁２３を有し、Ｎは２以上の整数である。Ｎ個の第１貫通窓２１２は底部２１上に備えられ、各第２貫通窓２３２は各側壁２３上に備えられる。
Ｎ個の第１パッケージシステム４の各々はＮ個の側壁２３の１つとＮ個の第１窓２１２の１つに対応する。第１パッケージシステム４の各々は第１熱伝導装置４１、少なくとも１つの第１熱拡散フィン４３及び第１ダイオード発光装置４５を含む。第１熱伝導装置４１は対応する第１窓２１２と対応する第２窓２３２に合わせた頸部、頸部の遠心端の平坦部及び尾端を含む。第１熱伝導装置４１は、第１熱伝導装置の尾部が対応する側壁２３の外側に配置されるように、第１窓２１２へ突出するため、その頸部を経て対応する第２窓２３２を通して挿入される。少なくとも１つの第１熱拡散フィン４３は第１熱伝導装置４１の尾部周辺に取り付けられる。第１ダイオード発光装置４５は、第１電気エネルギを第１光へ変換するため、第１熱伝導装置４１の平坦部上に水平に取り付けられる。第１ダイオード発光装置４５の作動中に発生する熱は第１熱伝導装置４１により、第１熱伝導装置の平坦部から少なくとも１つの第１熱拡散フィン４３へ伝導され、次にそれは少なくとも１つの第１熱拡散フィン４３により拡散される。
一実施形態で、ＬＥＤ照明装置１のケース底部２１は第３貫通窓２１４を備える。ケースは頭部２５を有し、そしてケースの頭部２５は第４貫通窓２５２を備える。ＬＥＤ照明装置１は更に第２パッケージシステム８を含む。第２パッケージシステムは第２熱伝導装置８１、少なくとも１つの第２拡散フィン８３及び第２ダイオード発光装置８５を含む。
第２熱伝導装置８１は第３窓２１４と第４窓２５２に合わせた頸部、頸部遠心端の平坦部及び尾端に分割される。第２熱伝導装置８１は、第２熱伝導装置の尾部が頭部２５の外側に配置されるように、第３窓２１４へ突出するためその頸部を経て第４窓２５２を通して挿入される。少なくとも１つの第２熱拡散フィン８３は第２熱伝導装置８１の尾部周辺上に取り付けられる。第２ダイオード発光装置８５は第２電気エネルギを第２光へ変換するため、第２熱伝導装置８１の平坦部上に水平に取り付けられる。第２ダイオード発光装置８５の作動中に発生する熱は第２熱伝導装置８１により第２熱伝導装置平坦部から少なくとも１つの第２熱拡散フィン８３へ伝導され、次にそれは少なくとも１つの第２熱拡散フィン８３により拡散される。
同様に、図１に関して、一実施形態で、ＬＥＤ照明装置１は更に夫々Ｎ個のダイオード発光装置４５へ電気接続され、そしてＮ個の第１ダイオード発光装置４５に第１電気エネルギを提供するため、電源へ電気接続可能な回路基板６を含む。回路基板６は、第２ダイオード発光装置に第２電気エネルギを提供するため、第２ダイオード発光装置８５へも電気接続される。
一実施形態で、Ｎは８であるが、必ずしもこれに限定されない。従って、上記実施形態のケース底部は８個の第１貫通窓と第３貫通窓を備える。ケースは第２貫通窓を夫々備える８個の側壁、８個の第１ダイオード発光装置及び第２ダイオード発光装置も有する。従って、ケース底部の窓とダイオード発光装置の配置はアレイ状である。しかしその配置は、Ｎが２より大きい別の整数に等しい場合は、必ずしもアレイ状である必要はない。
図２に関して、図２は本発明の一実施形態による第１ダイオード発光装置４５の構造図である。第１ダイオード発光装置４５の各々は第１基板４５２、第１基板上に絶縁して取り付けられた第１発光モジュール４５４、および同様に第１基板上に絶縁して取り付けられた２つの第１電極４５６を含む。
一実施形態で、第２ダイオード発光装置は第２基板、第２基板上に絶縁して取り付けられた第２発光モジュールおよび同様に第２基板上に絶縁して取り付けられた２つの第２電極を含む。
図３に関して、図３は本発明の一実施形態による回路基板６の構造的概略図である。一実施形態で、回路基板６はコネクタ６３、９個の接続装置６５及び窓６７を含む。ケースの頭部２５内側に設置された回路基板６は、夫々９個の接続装置６５を通して各第１ダイオード発光装置４５の電極４５６と第２ダイオード発光装置８５の電極へ電気接続される。第４窓に対応する窓６７により第２熱伝導装置がそれを通して突出することが可能になる。回路基板６はコネクタ６３へ電気接続され、そしてコネクタ６３は電源へ電気接続される。
一実施形態で、電源はＡＣ電源である。ＬＥＤ照明装置１は更に、ＡＣ電源により供給されるＡＣ電流をＤＣ電流に変換するための電源を含む。コネクタは電源供給を介して電源へ電気接続される。一実施形態で、電源はＤＣ電源である。
一実施形態で、第１熱伝導装置と第２熱伝導装置の各々は夫々ヒートカラム又はヒートパイプである。第１熱伝導装置と第２熱伝導装置の各々は夫々銅材料、アルミ材料又は高熱伝導性材料で形成される。
一実施形態で、第１発光装置と第２発光装置の各々は夫々少なくとも１つのＬＥＤ又は少なくとも１つのレーザダイオードを含む。
一実施形態で、第１基板と第２基板の各々は夫々半導体材料、金属材料、ポリマ材料、又はセラミック材料で形成される。
図１に関して、一実施形態で、ＬＥＤ照明装置１は更にケース底部２１外側上に取り付けられ、そしてＮ個の第１窓２１２と第３窓２１４を覆う透明ランプシェード１０を含む。
本発明は、熱伝導／拡散モジュールとＬＥＤチップが共にパッケージ化されるＬＥＤ照明装置のダイオードランプを提供する。ＬＥＤチップにより発生した熱は、熱拡散効率を大きく向上させるため、熱伝導／拡散モジュールの熱拡散フィンにより直ちに大気中へ拡散される。ダイオードランプの熱拡散効率の改善はオーバヒートによるＬＥＤの出力低下問題を解決する。又本発明によるＬＥＤ照明装置の照明効率を向上させることができる。従って、従来技術に比べ本発明によるＬＥＤ照明装置は、高出力と高熱拡散効率を必要とするＬＥＤ照明装置、特に街灯に対しより適切に適用される。
例と上記証明で、本発明の特徴と精神は恐らくよく記述されるだろう。本装置の多くの修正又は変形が本発明の教示を維持しながら行われることを当業者は直ちに気付くだろう。従って、上記開示は付属の特許請求の範囲の境界と範囲によってのみ限定されると解釈されるべきである。
本発明の好適実施形態によるＬＥＤ照明装置の拡大図である。 本発明の一実施形態による第１発光装置の構造図である。 本発明の一実施形態による回路基板の構造概略図である。
符号の説明
1：ＬＥＤ照明装置
2：ケース
4：第１パッケージシステム
6：回路基板
10：ランプシェード
21：底部
23：側壁
25：頭部
41：第１熱伝導装置
43：第１熱拡散フィン
45：第１ダイオード発光装置
63：コネクタ
65：接続装置
67：窓
81：第２熱伝導装置
83：第２熱拡散装置
85：第２ダイオード発光装置
212：第１貫通窓
214：第３貫通窓
232：第２貫通窓
252：第４貫通窓
452：第１基板
454：第１発光モジュール
456：第１電極

Claims (12)

  1. 底部とＮ個の側壁を有するケース、前記底部に備えられるＮ個の第１貫通窓、前記各側壁上に備えられる各第２貫通窓（Ｎは２より大きい整数）；および、
    Ｎ個の第１パッケージシステムであって、それぞれが前記Ｎ個の側壁の一つと前記Ｎ個の窓の一つに対応し、前記第１パッケージシステムがそれぞれ、
    前記対応する第１窓と前記対応する第２窓に合う頸部、前記頸部の遠心端の平坦部、および尾端に分割された第１熱伝導装置であって、前記第１熱伝導装置がその前記頸部を経て前記対応する第２窓を通して挿入され、そして前記第１熱伝導装置の前記尾部が前記対応する側壁の外側に設置されるように、前記第１窓を通って突出する、第１熱伝導装置；
    前記第１熱伝導装置の前記尾部周辺に水平に取り付けられた少なくとも１つの第１熱拡散フィン；
    第１電気エネルギを第１光に変換するために、前記第１熱伝導装置の前記平坦部に水平に取り付けられた第１ダイオード発光装置；
    を備える、Ｎ個の第１パッケージシステム、
    を備えるＬＥＤ照明装置であって、
    前記第１ダイオード発光装置の作動は前記第１熱伝導装置により、前記第１熱伝導装置の前記平坦部から前記少なくとも１つの第１熱拡散フィンへ伝導され、次に、前記少なくとも１つの第１熱拡散フィンにより拡散されることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
  2. 前記ケース底部は、その上に第３貫通窓を備え、前記ケースは頭部も有し、前記ケースの前記頭部は、その上に第４貫通窓を備え、前記ＬＥＤ照明装置は更に第２パッケージシステムを備え、前記第２パッケージシステムは：
    前記第３窓と前記第４窓に合う頸部、前記頸部の遠心端の平坦部、および尾端に分割された第２熱伝導装置であって、その前記頸部を経て第４窓を通して挿入され、そして前記第２熱伝導装置の前記尾部が前記頭部の外側に設置されるように、前記第３窓を通って突出する、第２熱伝導装置；
    前記第２熱伝導装置の前記尾部周辺に取り付けられた少なくとも１つの第２熱拡散装置；および
    第２電気エネルギを第２光に変換するために、前記第２熱伝導装置の前記平坦部に水平に取り付けられた第２ダイオード発光装置；
    からなり、
    前記第２ダイオード発光装置の作動中に発生した熱は前記第２熱伝導装置により、前記第２熱伝導装置の前記平坦部から前記少なくとも１つの第２熱拡散フィンへ伝導され、次に、前記少なくとも１つの第２熱拡散フィンにより拡散されることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
  3. それぞれ前記Ｎ個の第１ダイオード発光装置に電気接続され、そして前記Ｎ個の第１ダイオード発光装置に前記第１電気エネルギを提供するため、電源に電気接続可能な回路基板を更に備え、前記回路基盤は、前記第２ダイオード発光装置に前記第２電気エネルギを提供するため、前記第２ダイオード発光装置へも電気接続されることを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
  4. 前記第１ダイオード発光装置の各々は、第１基板、前記第１基板上に絶縁して取り付けられた第１発光モジュール、および前記第１基板上に同じく絶縁して取り付けられた２つの第２電極を備え、前記第２発光装置は第２基板、前記第２基板上に絶縁して取り付けられた第２発光モジュール、および前記第２基板上に絶縁して取り付けられた２つの第２電極を備えることを特徴とする、請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
  5. 前記第１発光装置と前記第２発光装置の各々は、それぞれ少なくとも１つのＬＥＤまたは少なくとも１つのレーザダイオードを備えることを特徴とする、請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
  6. 前記第１基板と前記第２基板の各々は、それぞれ半導体材料、金属材料、ポリマ材料、またはセラミック材料で形成されることを特徴とする、請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
  7. 前記第１熱伝導装置と前記第２熱伝導装置の各々は、それぞれヒートカラムまたはヒートパイプであることを特徴とする、請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
  8. 前記第１熱伝導装置と前記第２熱伝導装置の各々は、それぞれ銅材料、アルミ材料または高熱伝導材料で形成されることを特徴とする、請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
  9. 前記回路基盤は前記電源に電気接続可能なコネクタを備え、前記回路基板は前記ケース頭部の内側に設置され、それぞれ各第１ダイオード発光装置の電極と前記第２ダイオード発光装置の電極に接続され、前記コネクタにも電気接続されることを特徴とする、請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
  10. 前記電源はＡＣ電源であり、前記ＬＥＤ照明装置はＡＣ電源により供給されたＡＣ電流をＤＣ電流に変換するための電源供給を備え、前記コネクタは前記電源供給を通して電源へ電気接続されることを特徴とする、請求項９に記載のＬＥＤ照明装置。
  11. 前記電源はＤＣ電源であることを特徴とする、請求項９に記載のＬＥＤ照明装置。
  12. 前記ケース底部の外側に取り付けられ、前記Ｎ個の窓と前記第３窓を覆う透明なランプシェードをさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
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