JP3167858U

JP3167858U - Ｌｅｄライト

Info

Publication number: JP3167858U
Application number: JP2011001101U
Authority: JP
Inventors: 訓忠王
Original assignee: 軒豊股▲分▼有限公司
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2021-03-02

Abstract

【課題】放熱効果を高めるＬＥＤライトを提供する。【解決手段】ＬＥＤライト５は、放熱フィン部２４、フレーム１６、透過型ミラー１４、ＬＥＤモジュール１５、および平板状ヒートパイプ１２を備える。ＬＥＤモジュール１５と平板状ヒートパイプ１２とは、放熱フィン部２４の底板２５、フレーム１６、および透過型ミラー１４の間に形成される気密空間１０に設けられる。平板状ヒートパイプ１２は、上部表面が放熱フィン部２４の底板２５に当接し、下部表面がＬＥＤモジュール１５の基板１５１に当接する。ＬＥＤモジュール１５から放出される熱エネルギーは、平板状ヒートパイプ１２を経由して放熱フィン２６に拡散し、大気に放出される。【選択図】図２

Description

本考案は発光ダイオード（ＬＥＤ）ライトに関する。

ハイパワーの発光ダイオード（ＬＥＤ）は、発光するとき大量な廃熱を発生させる。特に、集中型のモジュールを採用しているとき、数多くのＬＥＤチップが一つの基板上に密集されており、集中された廃熱の排出はさらに難しい。ＬＥＤライトに良い放熱装置がなければ、ＬＥＤチップの温度が高くなり、ＬＥＤは、性能が低下し、寿命が大幅に短縮される。ファンを使用した能動型放熱装置は、放熱能力が強いが、騒音が問題となる。また、ファンに寿命があるため、ファンが故障したとき、ＬＥＤは過熱によって焼損するおそれがある。

一方、受動式の自然対流を使用した放熱装置は、安静で寿命制限はないものの、自然対流の放熱効果が極めて低く、さほど大きい面積の放熱フィンが設置されない限り、大量な廃熱に対応することができない。さらに、集中型モジュールの廃熱を大きい面積の放熱フィンへ均一に分散させることが難しい。均熱が困難の視点から、分散型モジュールは一般的に採用されている。しかし、分散型モジュールの構成は、回路の配置、防水処理並び光パターンの把握などの点において、集中型モジュールの構成に比べて複雑度が高い。

台湾特許公報第９８１２８１７９号公報

考案者は、以前に台湾特許公報第９８１２８１７９号公報（特許文献１）に集中型ハイパワーＬＥＤの技術を開示した。図１に示すように、上記発明において、均熱性が極めて良い平板状ヒートパイプ１１２を密閉容器１１０の気密空間に取り付ける。ＬＥＤ基板１３１に密閉保護を提供するため、ＬＥＤモジュール１３０（ＬＥＤモジュール、ＬＥＤ基板と透過型ミラーなどを含む）の基板１３１と密閉容器の壁１１０の底板との結合面に密封物質１３４を設ける。

上記発明によるＬＥＤライトは、廃熱を均一に大きい面積に分散させ、大きい面積の放熱フィン１２６が受動放熱の機能を発揮することができるほか、平板状ヒートパイプ１１２とＬＥＤモジュールの基板１３１とは密閉容器の壁１１０と密封物質１３４によって充分に保護され、環境の水または汚染物から遮断され、腐食しにくい長所を有する。

しかし、上記発明において、ＬＥＤ基板１３１と平板状ヒートパイプ１１２とは密閉容器の壁１１０によって仕切られており、両者間の伝熱経路は１層の密閉容器の壁１１０と２層の熱伝導界面物質１３８が存在しているため、熱抵抗が増加し、ＬＥＤライトの放熱に悪影響を与える。
上記問題を解決するため、本考案は、放熱効果を高めるＬＥＤライトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本考案によるＬＥＤライトは、ＬＥＤモジュール、放熱フィン部、平板状ヒートパイプ、フレーム、透過型ミラー、固定枠を備える。ＬＥＤモジュールは、基板、および基板に搭載される複数のＬＥＤチップからなる。放熱フィン部は、底板および複数の放熱フィンを有する。平板状ヒートパイプは、上部表面が放熱フィン部の底板に当接し、下部表面がＬＥＤモジュールの基板に当接する。フレームは、ＬＥＤモジュールと平板状ヒートパイプを収容し、第１締まり嵌め具で放熱フィン部の底板に固定される。透過型ミラーは、第２締まり嵌め具でフレームに結合される。固定枠は、透過型ミラーをフレームに固定する。フレーム、固定枠、透過型ミラー、ＬＥＤモジュール、および平板状ヒートパイプは、複数の締め付け具で放熱フィン部の底板に締め付けられる。放熱フィン部の底板、フレーム、および透過型ミラーの間には、外気をシャットアウトし防水可能な気密空間が形成される。

平板状ヒートパイプとＬＥＤモジュールとは、気密空間に設けられる。平板状ヒートパイプは、１層の熱伝導界面物質によって、ＬＥＤモジュールの基板に接続される。平板状ヒートパイプとＬＥＤモジュールの基板との間にある区域は蒸発区域である。平板状ヒートパイプは、もう１層の熱伝導界面物質によって、放熱フィン部の底板に接続される。平板状ヒートパイプと放熱フィン部の底板との間にある区域は凝縮区域である。これにより、ハイパワーＬＥＤモジュールから放出される熱エネルギーは、高均熱性の平板状ヒートパイプより大きい面積の放熱フィン部に拡散した上、外部の大気に放出される。本考案によるＬＥＤライトは、放熱効果を高めることができ、ＬＥＤチップの温度を低いレベルに維持することができる。このほか、平板状ヒートパイプとＬＥＤモジュールとは、気密空間によって充分に保護され、外部の水または汚染物から遮断される。これにより、腐食または性能低下の問題を防止することができる。

従来技術のＬＥＤライトを示す断面図である。本考案の一実施形態によるＬＥＤライトの拡大断面図である。本考案の他の実施形態によるＬＥＤライトの断面図である。

（一実施形態）
図２に示すように、ＬＥＤライト５は、少なくとも一つのＬＥＤモジュール１５、平板状ヒートパイプ１２、放熱フィン部２４、フレーム１６、および透過型ミラー１４を備える。ＬＥＤモジュール１５は、複数のＬＥＤチップと基板１５１とを備える。ＬＥＤライト５は、放熱フィン部２４の底板２５の一部、フレーム１６、および透過型ミラー１４から形成される気密空間１０を備える。気密空間１０には、少なくとも平板状ヒートパイプ１２とＬＥＤモジュール１５とが収容される。

放熱フィン部２４の底板２５とフレーム１６との結合面に第１締まり嵌め具２１を取付け、フレーム１６と透過型ミラー１４との結合面に第２締まり嵌め具２２を取付け、気密空間１０の水密性と気密性を確保する。透過型ミラー１４は、固定枠１７によって固定され、フレーム１６の下部表面に当接する。締め付け具１８によって、固定枠１７、透過型ミラー１４、フレーム１６、および内設されたＬＥＤモジュール１５と平板状ヒートパイプ１２は、放熱フィン部２４の底板２５に締め付けられる。透過型ミラー１４の下部表面と固定枠１７との密着性を強化するため、両者間に第３締まり嵌め具２３を取り付けても良い。

前述第１締まり嵌め具２１、第２締まり嵌め具２２、および第３締まり嵌め具２３は、円形断面のＯリングまたは扁平断面の平ワッシャーを使用しても良い。フレーム１６と固定枠１７とは、金属または非金属部材を使用しても良い。ＬＥＤモジュール１５とフレーム１６の結合部位にワッシャー２０を取付け、ＬＥＤモジュール１５の圧力を分散させ、均一の圧迫効果を形成する。

ＬＥＤモジュール１５の基板１５１と平板状ヒートパイプ１２との間に第１熱伝導界面物質３６を取付け、平板状ヒートパイプ１２と放熱フィン部２４の底板２５との間に第２熱伝導界面物質３８を取り付け、界面接触の熱抵抗を軽減し、放熱性能を向上させる。

本実施形態において、透過型ミラー１４は、固定枠１７によってフレーム１６に固定されるが、本発明においては、固定枠１７を設置せず、透過型ミラー１４に開口部を開け、締め付け具１８が開口部を通して透過型ミラー１４をフレーム１６に固定することにしてもよい。

平板状ヒートパイプ１２は、稼働流体（図示しない）を内部に含む密封チャンバーであり、チャンバーの内壁は、１層の毛細構造物（図示しない）を有する。平板状ヒートパイプ１２とＬＥＤモジュール１５の基板１５１との間の区域は蒸発区域である。ＬＥＤモジュール１５の発光による廃熱は、第１熱伝導界面物質３６によって蒸発区域に伝導される。平板状ヒートパイプ１２の稼働流体は、熱エネルギーを吸収して蒸気になる。蒸気は、平板状ヒートパイプ１２内部で均一に拡散され、平板状ヒートパイプ１２と放熱フィン部２４の底板２５との間の凝縮区域において凝集される。凝縮によって放出する熱エネルギーは、第２熱伝導界面物質３８によって放熱フィン部２４の底板２５を経由し、放熱フィン２６に分散され、自然対流の働きにより外部の大気に放出される。

放熱フィン部２４は、表面処理（たとえば、陽極処理、ペンキ塗布）により、放熱効果が向上する。放熱フィン２６は、たとえば、波状の凹凸表面を有し、自然対流の放熱効果を向上させる。平板状ヒートパイプ１２、ＬＥＤモジュール１５、および透過型ミラー１４を一つの気密空間１０に収容してもよい。または、複数のＬＥＤモジュール１５、複数の平板状ヒートパイプ１２、および複数の透過型ミラー１４をそれぞれの気密空間１０に収容してもよい。

ＬＥＤモジュール１５は、電源供給回路に接続される。気密空間１０に電源コードを引き込むときは、電源コードの通り穴（図示しない）において、ねじ、Ｏリングまたは密閉物質を用いて密封しておき、漏れ防止処置を施すことによって、気密空間１０の気密性を維持することができる。これにより、ＬＥＤライト５は、水密性と気密性を有すると共に、取付け、取外しが便利であるという特長がある。

図２に示すように、放熱フィン部２４の底板２５に複数の穴２７を設け、ＬＥＤライト５下方の冷たい空気が穴２７を通して放熱フィン２６の隙間に流れ、放熱能力を強化する。

（他の実施形態）
図３に示すように、ＬＥＤモジュール１５は、電気エネルギー（電源回路は図示しない）の電源コントローラー７０を備える。ＬＥＤライト５は、複数の換気開口部６１が設けられたランプハウジング６０を備える。これにより、上方に浮かび上がった空気を順調に流動させることができる。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０・・・気密空間
１２・・・平板状ヒートパイプ
１４・・・透過型ミラー
１５・・・ＬＥＤモジュール
１５１・・・基板
１６・・・フレーム
１７・・・固定枠
１８・・・締め付け具
２０・・・ワッシャー
２１・・・第１締まり嵌め具
２２・・・第２締まり嵌め具
２３・・・第３締まり嵌め具
２４・・・放熱フィン部
２５・・・底板
２６・・・放熱フィン
２７・・・穴
３６・・・第１熱伝導界面物質
３８・・・第２熱伝導界面物質
５・・・ＬＥＤライト
６０・・・ランプハウジング
６１・・・換気開口部
７０・・・電源コントローラー
１１０・・・密閉容器の壁
１１２・・・平板状ヒートパイプ
１２６・・・放熱フィン
１３０・・・ＬＥＤモジュール
１３１・・・ＬＥＤ基板
１３４・・・密封物質
１３８・・・熱伝導界面物質

Claims

ＬＥＤライトであって、
基板、および前記基板に搭載される複数のＬＥＤチップからなる少なくとも一つのＬＥＤモジュールと、
底板および複数の放熱フィンを有する放熱フィン部と、
上部表面は前記放熱フィン部の前記底板に当接し、下部表面は前記ＬＥＤモジュールの前記基板に当接する少なくとも一つの平板状ヒートパイプと、
前記放熱フィン部の前記底板に結合され、前記底板との結合面に第１締まり嵌め具が取り付けられるフレームと、
前記フレームに結合され、前記フレームとの結合面に第２締まり嵌め具が取り付けられる透過型ミラーと、
前記透過型ミラーを前記フレームに固定する固定枠と、
前記フレーム、前記固定枠、前記透過型ミラー、前記ＬＥＤモジュール、および前記平板状ヒートパイプを前記放熱フィン部の前記底板に締め付ける複数の締め付け具と、
前記放熱フィン部の前記底板、前記フレームの内壁、および前記透過型ミラーの内壁の間に形成される気密空間と、
を備え、
前記透過型ミラーと前記固定枠との結合する部位には、第３締まり嵌め具が貼り付けられ、
前記ＬＥＤモジュールと前記平板状ヒートパイプとは、前記気密空間の内部に位置することを特徴とするＬＥＤライト。
前記第１締まり嵌め具は、Ｏリングまたは平ワッシャーであることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤライト。
前記第２締まり嵌め具は、Ｏリングまたは平ワッシャーであることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤライト。
前記第３締まり嵌め具は、Ｏリングまたは平ワッシャーであることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤライト。
第１熱伝導界面物質を前記ＬＥＤモジュールの前記基板と前記平板状ヒートパイプの前記下部表面との間に設けることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤライト。
前記第１熱伝導界面物質は、伝熱ワッシャー、伝熱ペースト、伝熱グルーのいずれかであることを特徴とする請求項５記載のＬＥＤライト。
第２熱伝導界面物質を前記放熱フィン部の前記底板と前記平板状ヒートパイプの前記上部表面との間に設けることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤライト。
前記第２熱伝導界面物質は、伝熱ワッシャー、伝熱ペースト、伝熱グルーのいずれかであることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤライト。
前記ＬＥＤモジュールと前記フレームとの間には、ワッシャーが設けられることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤライト。
前記放熱フィン部の前記底板は、複数の穴を有することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤライト。
複数の換気開口部を有するランプハウジングを備えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤライト。