JP4627189B2 - 高い放熱効率の照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、照明装置に関し、特に、高い放熱効率であるモジュールと、ハイパワーである照明源とがあり、当該放熱モジュールが、ハイパワー照明装置に適用されるため、光源位置の温度が過熱になることを防止できるものに関する。
エディソンが電灯を発明してから、照明装置は、人類の生活において、重要な位置に位置付けられ、人類は、夜中において、照明装置を利用して活動を行い、懐中電灯から電灯や車のランプ等の照明までは、人類の生活において、不可欠なものである。
図１のように、既存のハイパワー発光ダイオードが照明に適用される製品の概念図であり、例えば、アルミニウム板のような中実の金属導熱板10には、一つや複数の発光ダイオード(Light
Emitting Diode)素子12が設置され、金属導熱板10上において、発光ダイオード素子12の周りには、回路14が形成されるが、発光ダイオード素子12がハイパワーである場合、金属導熱板10のみでの熱伝導を、放熱経路とするため、その放熱能が制限され、発光素子内部のダイオードチップは、高温のため、その発光効率が悪化し、そして、光源の輝度は、予期なものにならず、LEDの寿命にも、悪影響を与える。
蒸気循環式熱導体は、電子製品の放熱モジュールとして、広く適用される伝熱素子の一つであり、図２のように、熱導体2には、中空的且つ封止的なチャンバー20と、毛細組織22と、ワーク流体とがあり、熱導体内部では、真空状態であり、作動原理は、例えば、パワーを消耗するチップやCPU或いは液晶ディスプレイ(Liquid
Cyrstal Display；LCD)である熱源26が、熱導体2の一端に接触すれば、ワーク流体が気態に蒸発し、気化した後の流体は、素早く熱をチャンバー2の他の一端に伝送され、そして、冷却設計により、流体が気相から液相に凝縮され、また、毛細組織22により、液態であるワーク流体を受熱の一端に吸引し、液気相変化原理によって、放熱や均熱の効果が得られる。
本発明は、上記の問題点を解決するため、高い放熱効率のモジュールがあり、その概念を適用する、ハイパワー照明装置を提供する。
本発明の目的は、放熱効率を向上して、発光効率と寿命を向上できる照明装置を提供する。
本発明の主な目的は、熱導体と放熱フィンを設置することにより、ハイパワー照明装置が発生する高い熱能を放熱することによって、放熱効率を向上し、輝度を向上できる、高い放熱効率の照明装置を提供する。
本発明の他の目的は、枠体に、ホールを開口するか、ファンを設置するかにより、放熱効率を向上して、照明装置の発光効率と輝度を最大限に発揮できる、高い放熱効率の照明装置を提供する。
上記の目的を達成するために、本発明に係わる高い放熱効率の照明装置には、枠体があり、一端に平坦部がある熱導体は、枠体内に設置され、熱導体の周りには、放熱のための複数の放熱フィンが設置され、放熱効率が向上され、発光装置は、熱導体の平坦部に設けられ、熱導体を用いて、熱を素早く拡散し、また、放熱フィンを介して熱能を釈放し、また、電力装置で発光装置に電力を供し、発光装置を発光させる。
以下、図面を参照しながら、具体的な実施例により、詳しく説明し、これにより、本発明の目的や技術内容、特徴及び効果が分かる。
本発明は、既存の、ハイパワー光源を照明に適用する時の放熱問題を解決するため、例えば、懐中電灯やクルマのランプ及びヘッドランプ等の照明装置に適用でき、高い放熱効率により、より良い発光効率と光源の寿命の向上が得られる、高い放熱効率を持つハイパワー照明装置を提供する。
図３は、本発明の高い放熱効率の照明装置の構成断面図であり、高い放熱効率の照明装置3には、枠体30があり、枠体30内には、例えば、ヒートパイプ(heat
pipe)やヒートコラム(heat column)等の熱導体32が設置され、熱導体32の一端には、平坦部があり、その平坦部に対して、従来の熱導体を作製する過程に加えて、更に、加工処理が行われ、熱導体32の周りに複数の放熱フィン324が設置されることにより、外部と熱対流して熱を排出し、また、発光装置34が光源を発射して、枠体30を透過することにより、照明し、発光装置34は、熱導体32の平坦部に設置され、その発光装置34には、二つの電極が設置され、放熱体の他の一端には、例えば、印刷回路板のような回路板36が設けられ、例えば、電池や交流から直流に変換する電源供給器のような電力装置37は、電線により、回路板36と、電気的に接続され、電力装置37は、回路板36を介して、電源管理をし、そして、電力を発光装置34へ伝送して、発光装置34に電力を供給して、光源を発射するように、発光装置34を駆動することにより、照明の目的を達成する。
図４及び図５は、熱導体と放熱フィンの立体図及び側面図であり、熱導体32には、材質が銅である中空チャンバー320があり、中空チャンバー320内には、ワーク流体が収納され、中空チャンバー320内は、真空状態であり、また、中空チャンバー320内には、毛細構成(図に未表示)が設置され、ワーク流体は、受熱する時、気態に蒸発し、放熱フィン324と接続する冷却端で、気態流体が液態に冷却され、また、毛細構成により、ワーク流体が受熱端に吸引され、中空チャンバー構成により、熱は、素早く放熱フィン324に伝播される。
図６は、発光装置の上面図であり、発光装置34は、基材340を介して、例えば、発光ダイオードのような発光源342が、平坦部上に、設置され、電極344、346は、夫々に、各発光源342に接続されるように、基材340上に設置され、当該基材340の材質は、シリコンであり、或いは、図７のように、直接に、例えば、発光ダイオードのような発光源342を、中空チャンバー320の平坦部上に設置し、また、上記の二つの発光源342は、ワイヤボンディング(wire
bonding)やフリップチップ(flip chip)チップを利用できる。
また、放熱フィン324には、様々な実施態様があり、図８の高い放熱効率の照明装置の上面図から分かるように、各放熱フィン324は、中空チャンバーの周りに設けられ、また、放熱フィンは、円盤状である以外、図９のような不規則な形状であってもよく、その不規則な形状は、のこぎり歯状や花びら状或いはフィン内に気流を案内するための穴等であり、その材質は、銅やアルミニウムを基材として作製し、また、枠体30内に収納できる形状であり、または、図１０のように、放熱フィン324は、中空チャンバーを中心とし、夫々、中空チャンバーに垂直するように、中心から外へ延ばす放射状であり、また、図１１のように、夫々、中空チャンバー320の周りに設けれる放熱フィン324上に、二つのホール326が開口され、二つの電極は、夫々ホール326を通る電線によって、回路板36と接続され、また、電力装置37が提供する電源は、回路板36によって分配された後、発光装置34に提供して、発光装置を駆動する。
本照明装置3に、より良い放熱経路を形成するため、図１２のように、枠体30上において、放熱フィン324の周りに、少なく一つのホール302を形成して、空気対流の効果を増加し、放熱効率を良くし、或いは、図１３のように、枠体30内において、回路板36の下方に、ファン38を設置し、このファン38は、制御回路を介して、発光源の周りの温度を検知し、温度が所定値を超える場合、制御回路によって、ファン38が駆動され、これにより、さらに、放熱効率が向上され、ファン38に必要とする電力は、電力装置37によって提供され、この二つの方法は、更に、熱導体32と放熱フィン324を合わせて適用され、同時に、熱導体32と放熱フィン324とホール302とファン38により、放熱することにより、最もよい放熱が得られる。
本発明に係わる高い放熱効率の照明装置は、照明装置内に、熱導体と複数の放熱フィンが設置され、また、枠体内に、ホールを形成するか、ファンが設置されるかにより、放熱効果が向上され、それだけでなく、照明装置の発光効率や寿命も向上され、特に、LED照明上に適用される時、放熱効果の改善により、その発光輝度は、最大限に実現される。
以上の説明は、実施例で、本発明の特徴を説明し、その目的は、当該技術を良く分かる熟練者であれば、本発明の内容に従って、実行できるが、本発明の特許請求の範囲は、其れによって制限されず、また、本発明の精神に従って、等価的な修正や変更は、全てが、本発明の特許申請の範囲に含まれる。
従来のハイパワー発光ダイオードのパッケージ組み立ての概念図 従来の熱導体のワーク原理の断面図 本発明に係わる高い放熱効率の照明装置の構成の断面図 本発明に係わる発光装置や熱導体及び放熱フィンの立体図 本発明に係わる熱導体と放熱フィンの側面図 本発明に係わる発光装置の上面図 発光源を直接に熱導体の平坦部に設置する概念図 本発明に係わる高い放熱効率の照明装置の上面図 本発明に係わる放熱フィンの概念図 本発明に係わる放熱フィンの他の実施例 本発明に係わる放熱フィンの更に他の実施例 本発明に係わる高い放熱効率の照明装置の他の実施例 本発明に係わる高い放熱効率の照明装置の更に他の実施例
符号の説明
10 金属導熱板
12 発光ダイオード
14 回路
2 熱導体
20 チャンバー
22 毛細構成
26 熱源
3 高い放熱効率のハイパワー照明装置
30 枠体
32 熱導体
34 発光装置
36 回路板
37 電力装置
38 ファン
302 ホール
320 中空チャンバー
324 放熱フィン
326 ホール
340 基材
342 発光源
344、346 電極

Claims (13)

  1. 枠体と、
    当該枠体内に設置され、熱導体の一端に、平坦部がある、熱導体と、
    当該枠体内に設置され、当該熱導体の周りに位置し、放熱のためである、少なくとも一つの放熱フィンと、
    当該熱導体の平坦部上に設置され、光源を発射して、枠体を透過し、照明する、発光装置と、
    当該発光装置と電気的に接続され、当該発光装置に、必要とする電力を提供する、電力装置と、
    が含有され、
    当該熱導体が、チャンバーと、チャンバーの中に形成された毛管構成と、チャンバーにあるワーク流体とから成り、当該ワーク流体が熱導体のチャンバーの毛管構成に分布する、
    ことを特徴とする、高い放熱効率の照明装置。
  2. 当該枠体上には、対流を増大して、放熱効率を向上できる、少なくとも一つのホールが形成される、ことを特徴とする、請求項１に記載の高い放熱効率の照明装置。
  3. 各当該放熱フィンは、円盤状や不規則な形状である、ことを特徴とする、請求項１に記載の高い放熱効率の照明装置。
  4. 更に、当該枠体内において、当該熱導体の他の一端に、回路板は、設置され、当該電力装置と接続され、当該発行装置は、当該回路板により、当該電力装置と電気的に接続する、ことを特徴とする、請求項１に記載の高い放熱効率の照明装置。
  5. 当該発光装置には、基材があり、当該基材上には、少なくとも一つの発光源が設置され、また、二つの電極が設置され、当該発光源が発射する光線は、当該枠体を透過して、当該二つの電極は、夫々に、当該発光源に接続され、当該基材は当該熱導体の当該平坦部に設置される、ことを特徴とする、請求項１に記載の高い放熱効率の照明装置。
  6. 当該基材は、シリコン材質からなる、ことを特徴とする、請求項５に記載の高い放熱効率の照明装置。
  7. 当該発光源は、発光ダイオードである、ことを特徴とする、請求項５に記載の高い放熱効率の照明装置。
  8. 当該発光装置は、複数の発光ダイオードを含み、複数の発光ダイオードの全ては熱導体の平坦部の周辺部の中に位置する、ことを特徴とする、請求項５に記載の高い放熱効率の照明装置。
  9. 各当該放熱フィン上には、少なくとも一つのホールが形成され、各当該電線が当該ホールを通ることにより、当該回路板と電気接続することにより、当該電力装置は、当該発光装置に、電力を提供する、ことを特徴とする、請求項４に記載の高い放熱効率の照明装置。
  10. 更に、当該枠体内において、当該回路板の下方に位置し、放熱効率を向上する、ファンが設けられる、ことを特徴とする、請求項４に記載の高い放熱効率の照明装置。
  11. 当該ファンは、当該回路板と接続され、当該回路板は、制御回路で、当該発光装置の周りの温度を検知して、当該ファンを制御する、ことを特徴とする、請求項１０に記載の高い放熱効率の照明装置。
  12. 当該電力装置は、電池や交流から直流に変換する電源供給器である、ことを特徴とする、請求項１に記載の高い放熱効率の照明装置。
  13. 当該熱導体は、ヒートコラムやヒートパイプである、ことを特徴とする、請求項１に記載の高い放熱効率の照明装置。
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