JP3158820U - ハイパワーｌｅｄ街灯のヒートシンク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置を提供する。
【解決手段】ハイパワーＬＥＤ街灯２のヒートシンクは、基台１０を有し、基台上面にヒートシンク柱体１０１を設け、ヒートシンク柱体の間に風路１０３を形成する。そのうち、前記ヒートシンク柱体の横断面は、菱形又は三角形、５辺形等の多辺形に成型され、ヒートシンク柱体の直立稜線は、基台上縁辺線と相対し、該直立稜線の両側に隣接する表面は、基台上縁辺線に相対して斜面を形成する。ＬＥＤ２１０の熱量は、導熱体１１１及び導熱管１１０を経由してヒートシンク柱体に迅速に伝導し、ヒートシンクを行うことができる。外部空気は、ヒートシンク柱体の斜面を経由して、導引され、風路に流れ込み、ヒートシンク柱体周囲を回り、３６０度の風を受ける効果を形成するので、熱量を迅速に持ち去り、排出でき、良好なヒートシンク効果を達成する。
【選択図】図４

Description

本考案は、ヒートシンク装置に関し、特に、空気のヒートシンク装置における流通率を向上することができ、ヒートシンク及び空気の接触の機会を増加し、ヒートシンク効果を向上するハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置に関する。

発光ダイオード（light emitting diode, LED）は、高光度、省電、使用寿命が長い等の利点を有するので、各電子装置中に広範囲に使用され、近年より徐々に従来式の電球に取って代わり、その他の照明灯具、例えば、街灯に応用を広げている。

発光ダイオードは、省エネルギーの利点を有するが、現在街灯照明に応用する時、依然として多くの改善を考慮する点があり、特に、発光ダイオードのハイパワー動作後のヒートシンクの問題であり、以下の通りである：
１．発光ダイオードが構成する灯源部材は、点灯後、発光ダイオード中心は、瞬間的に極めて高い温度を発生し、短時間内に該高温及び熱量を迅速に導出することができなければ、焼損の恐れがある。
２．周知の方法は、灯具外部に金属製の灯殻を設置し、灯殻及び外部の空気が接触することにより、灯源部材の熱量を発散するが、灯源部材がある空間は、依然として密閉されており、熱量は、灯殻内部に堆積され、灯源部材は、灯殻と直接接触しないので、熱量が伝導し難く、ヒートシンク効率が良好でない。
３．周知のより好適な方法は、灯源部材上にフィン式のヒートシンクを増設し、発光ダイオードの熱量を外部に伝達するが、該ヒートシンクは、大量の金属フィンを横向き配列方式で成型するので、外部空気が２つの方向を経由してフィンの間に進入し、流動することしかできず、その他の方向の空気は、横向きに設置されたフィンの遮断を受け、ヒートシンク及び空気の熱交換の効率が良好でなくなり、ヒートシンク効果が制限される。
４．前記フィン式ヒートシンクが外部に設置される時のヒートシンクの効果は比較的良好であるが、灯具の表面の美観に影響を及ぼすので、このように実施されることは少なく、ヒートシンクは、完全に効果を発揮することができない。
５．コストを考慮し、前記灯殻及びヒートシンクは、ほとんどがアルミ又はその他の合金で製成されるが、アルミの熱伝導効果は、銅に遠く及ばない。

特開２００７−２１４４７４号公報

本考案の主要な目的は、ヒートシンク装置内の空気流通率を向上し、短時間内で最適なヒートシンク効果を達成するハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置を提供することにある。

上記の目的に基づき、本考案が提供するハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンクは、基台を有し、基台上面にヒートシンク柱体を設け、ヒートシンク柱体の間に風路を形成する。そのうち、前記ヒートシンク柱体の横断面は、菱形又は三角形、５辺形等の多辺形に成型され、ヒートシンク柱体の直立稜線は、基台上縁辺線と相対し、該直立稜線の両側に隣接する表面は、基台上縁辺線に相対して斜面を形成する。

前記基台底側は、ヒートシンク柱体内部に延伸する挿入溝を開設し、且つ該ヒートシンク装置は、更に１つ以上の導熱管、及び導熱管と組み合わさる導熱体を含み、導熱管は、直立状Ｕ型管体を呈し、その二端は、それぞれ挿入溝に接続され、導熱体は、導熱管底端に固定設置され、複数の導熱管を接続し、且つ該導熱体は、発熱物体（例えば、発光ダイオードの灯体）上に定位される。

この設計に基づき、発光ダイオードの動作時、その熱量は、導熱体に伝導され、導熱体は、熱量を均一に各導熱管に伝導され、導熱管により基台のヒートシンク柱体に迅速に伝導し、発散を行い、発光ダイオード全体の温度を迅速に低減し、発光ダイオードの使用寿命を向上する。
同時に、本考案のヒートシンク柱体の横断面は、菱形状を呈するので、外部空気は、任意の２つのヒートシンク柱体の隣接する斜面に導引され、風路中に容易に流れ込み、同時に、ヒートシンク柱体が直立柱状であるので、風路に入った空気が各ヒートシンク柱体周囲を回って流動することができ、ヒートシンク柱体は、３６０度の風を受け、ヒートシンク柱体及び空気の熱交換効率を向上し、迅速なヒートシンク効果を達成することができる。

本考案は下記の特徴を有する。
（１）基台を設け、基台上面にヒートシンク柱体を設け、ヒートシンク柱体の間に風路を形成し、
前記ヒートシンク柱体の横断面は、多辺形の態様に成型され、ヒートシンク柱体の直立稜線は、基台上縁辺線と相対し、該直立稜線の両側に隣接する表面は、基台上縁辺線に相対して斜面を形成することを特徴とするハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
（２）前記ヒートシンク柱体の横断面は、菱形であることが好ましい（１）記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
（３）前記基台底側にヒートシンク柱体内部まで延伸する挿入溝を開設する（１）記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
（４）前記ヒートシンク装置は、さらに1つ以上の導熱管を含み、該導熱管は、直立状を呈するＵ型管体であり、その両端にそれぞれ挿入溝を設ける（３）記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
（５）前記導熱管に液体水を内蔵し、導熱管内壁に毛細構造を付着する（４）記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
（６）前記ヒートシンク装置は、更に導熱体を含み、該導熱体は、導熱管底端に設置され、複数の隣接する導熱管に接続する（４）記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。

上記のように、本考案は、以下の効果を有する：
１．本考案のヒートシンク柱体の横断面が菱形を呈するので、外部空気は、任意の２つのヒートシンク柱体の隣接する斜面に導引され、風路中に容易に流れ込み、同時に、ヒートシンク柱体が直立柱状であるので、風路に入った空気が各ヒートシンク柱体周囲を回って流動することができ、ヒートシンク柱体は、３６０度の風を受け、ヒートシンク柱体及び空気の熱交換効率を向上し、迅速なヒートシンク効果を達成することができる。
２．発光ダイオード中心の熱量は、その底端の接触を介し、導熱部の導熱体に直接伝導されるが導熱媒介を介して導熱体に伝導され、更に導熱体が熱量を均一に導熱管に伝導し、導熱管を経由し、迅速に導熱し、発光ダイオード中心の熱量を迅速に基台のヒートシンク柱体に伝導し、ヒートシンクを行い、発光ダイオードの温度を低減し、発光ダイオードの使用寿命を向上する。
３．本考案は、ヒートシンク管、ヒートシンク体、基板を銅材で製成するので、製造コストを低減でき、好適なヒートシンク効率を発揮することができる。

本考案の分解説明図である。 本考案のもう１つの視角の分解説明図である。 本考案のＬＥＤ街頭に応用した分解説明図である。 本考案のＬＥＤ街頭に応用した断面説明図である。

本考案の目的、効果及び構造特徴を分かり易くする為、図面に併せて本考案の実施例を以下に詳細に説明する。

図１及び図２を参照する。

本考案が記載するハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク１は、基台１０及び複数組の導熱部１１を含み、そのうち、
基台１０は、高導熱性材質（例えば、アルミ、銅又はその合金）から製成され、基台１０底側に収容空間１００を設け、基台１０上面は、大量のヒートシンク柱体１０１を設け、隣接するヒートシンク柱体１０１間に風路１０３を形成する。その特徴は、前記ヒートシンク柱体１０１が直立柱状を呈するよう設置され、ヒートシンク柱面１０１の横断面は、菱形（三角形、五辺形等の多辺形）に成型され、該ヒートシンク柱体１０１の直立稜線１０１０は、基台１０上縁辺線と相対し、且つ該直立稜線１０１０両側に隣接する表面は、基台１０上縁辺線に相対して、斜面１０１１を形成する。収容空間１００の底面は、ヒートシンク柱体１０１内部まで延伸形成する挿入溝１０２を開設する。

導熱部１１は、複数の導熱管１１０、及び導熱管１１０と組み合わさる導熱体１１１を含む。

導熱管１１０は、高導熱性材質（例えば、銅又はその合金）から製成され直立状を呈するＵ型管体であり、該導熱管１１０は、基台１０の収容空間１００内に置かれ、その両端部分は、それぞれ挿入溝１０２中に接続される。そのうち、導熱管１１０内に少量の液体水を内蔵し、導熱管１１０内壁上に一層の毛細構造を付着し、熱管（heat pipe）の導熱原理により、Ｕ型の導熱管１１０底端が吸収した熱量を端部まで迅速に伝導し、迅速なヒートシンク効果を獲得する。

前記導熱管１１０は、取り付けの要求に基づき、長い直線管体に設置することもでき、依然として同一の効果を獲得することができる。

導熱体１１１は、高導熱性材質（例えば、銅又はその合金）から製成され、延伸する細長形状体を呈し、該導熱体１１１は、導熱管１１０底端に固定設置され、複数の導熱管１１０に接続することに用いることができ、同時に、該導熱体１１１は、発熱物体（例えば、ＬＥＤランプ体）上に定位し、発熱物体の熱量を迅速且つ均等に各導熱管１１０に伝導し、ヒートシンク作用を行なうことができる。

図３及び図４を参照し、併せて図１及び図２を参考とする。

図に示すように、本考案のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク１は、ハイパワーＬＥＤ街灯２の構造中に応用され、前記ハイパワーＬＥＤ街灯２は、主に、灯殻２０、グローブ２２、及び複数の灯源部材２１を含み、前記灯殻２０上に通気孔２００を開設し、灯殻２０及びグローブ２２は、灯源部材２１及びヒートシンク装置１を収容可能な空間を構成することができる。灯源部材２１は、ハイパワー発光ダイオード２１０を、螺子接合又は粘着固定方式により、高導熱性材質（例えば、銅又はその合金）で製成される長型基板２１１上に定位し、発光ダイオード２１０底端２１００は、該基板２１１背面側に貫通設置され、灯体の態様を形成する。該灯源部材２１は、グローブ２２内側に沈設して設置され、発光ダイオード２１０が提供する光源をグローブ２２を介して下向きに投射させ、照明の効果を形成する。

実施時、溶接方式を利用し、同一直線を呈して配列した導熱管１１０を所定間隔で該導熱体１１１上に設置し、導熱部１１を構成し、導熱ペースト又は導熱シリコンゲル等の導熱媒介１１２を利用し、導熱体を灯源部材２１の基板２１１背面側と接合する。ヒートシンク装置１の基台１０を灯殻２０内側に固定し、導熱管１１０の端部を基台１０の挿入溝１０２に接続し、本考案の好適実施例中、該導熱管１１０端部及び挿入溝１２の間は、導熱ペースト又は導熱シリコンゲル等の導熱媒介１１３を塗布し、導熱管１１０及び基台１０間の導熱効率を向上する。グローブ２２及び灯殻２０を更に結合し、ハイパワーＬＥＤ街灯２を構成する。

ＬＥＤ街灯２が点灯される時、発光ダイオード２１０の発光が発生する熱量は、間接的に導熱媒介１１２を介して導熱体１１１上に伝導され、発光ダイオード２１０底端２１００に触れ、導熱体１１１上に直接伝導し、導熱体１１１を経由して各導熱管１１０に均等に伝導され、導熱管１１０の迅速な導熱作用により、発光ダイオード２１０の熱量を迅速に基台１０のヒートシンク柱体１０１に伝導する。

前記構造設計によって、ヒートシンク柱体１０１の横断面は、菱形を呈して設置され、灯殻２０の通気孔２００を経由してＬＥＤ街灯２の空気を進入させ、任意の２つのヒートシンク柱体１０１の相互に隣接する斜面１０１１の導引によって風路１０３中に流れ込み易くすることができる。また、ヒートシンク柱体１０１は、直立柱状であるので、風路１０３の空気を引き込み、各ヒートシンク柱体１０１周囲を囲うように流動させることができ、ヒートシンク柱体１０１に３６０度の風を受けさせ、ヒートシンク柱体１０１及び空気の熱交換効率を向上させ、より迅速なヒートシンク効果を達成することができる。

また、導熱部１１の定位効果を強化する為、ヒートシンク装置１の基台１０の収容空間１００内には、複数の接続柱１０４を成型することができ、接続柱１０４末端は、固定孔１０４０を開設し、導熱体１１１上の所定位置にも対応した固定孔１１１０を開設する。更に、導熱体１１１上に金属製の定位体１１４を設け、且つ該定位体１１４及び該導熱体１１１が直交状を呈し、定位体１１４上の所定位置にも固定孔１１４０を開設する。

実施時、固定部材１１５、例えば、螺子又は釘を利用し、導熱体１１１及び定位体１１４の固定孔１１１０，１１４０を貫通設置し、更に、接続柱１０４の固定孔１０４０に接合し、基台１０及び導熱部１１を接続することにより、導熱管１１０が挿入溝１０２から脱落することを防止することができ、定位安定の効果を達成する。

なお、本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。

１ ヒートシンク装置
１０ 基台
１００ 収容空間
１０１ ヒートシンク柱体
１０１０
１０１１ 斜面
１０２ 挿入溝
１０３ 風路
１０４ 接続柱
１０４０ 固定孔
１１ 導熱部
１１０ 導熱管
１１１ 導熱体
１１１０ 固定孔
１１２ 導熱媒介
１１３ 導熱媒介
１１４ 定位体
１１４０ 固定孔
１１５ 固定部材
２ ＬＥＤ街灯
２０ 灯殻
２００ 通気孔
２１ 灯源部材
２１０ 発光ダイオード
２１００ 底端
２１１ 基板
２２ グローブ

Claims (6)

1. 基台を設け、基台上面にヒートシンク柱体を設け、ヒートシンク柱体の間に風路を形成し、
   前記ヒートシンク柱体の横断面は、多辺形の態様に成型され、ヒートシンク柱体の直立稜線は、基台上縁辺線と相対し、該直立稜線の両側に隣接する表面は、基台上縁辺線に相対して斜面を形成することを特徴とするハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
2. 前記ヒートシンク柱体の横断面は、菱形であることが好ましい請求項１記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
3. 前記基台底側にヒートシンク柱体内部まで延伸する挿入溝を開設する請求項１記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
4. 前記ヒートシンク装置は、さらに1つ以上の導熱管を含み、該導熱管は、直立状を呈するＵ型管体であり、その両端にそれぞれ挿入溝を設ける請求項３記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
5. 前記導熱管に液体水を内蔵し、導熱管内壁に毛細構造を付着する請求項４記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。
6. 前記ヒートシンク装置は、更に導熱体を含み、該導熱体は、導熱管底端に設置され、複数の隣接する導熱管に接続する請求項４記載のハイパワーＬＥＤ街灯のヒートシンク装置。

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