JP5468069B2 - 半導体ランプのためのヒートシンク装置 - Google Patents

Description

本発明は、広くには、半導体ランプに関する。より具体的には、本発明は、半導体ランプのためのヒートシンク装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプなど、多くの現行の半導体ランプの動作の電力は、多くの場合に、半導体ランプの放熱の能力によって制限される。より詳しくは、半導体ランプの電流が増すと、生じる熱量が増加する。特定の点を超えると、この過度の熱が、半導体デバイスの性能にとって不利になり、性能の低下および／または寿命の短縮につながる。したがって、半導体ランプの放熱能力を高めることで、より大電力が可能になり、したがってより明るい半導体ランプが可能になる。したがって、半導体ランプからの放熱量を増やすための努力が、続けられている。

本発明は、装置、ヒートシンクおよび半導体光源の両者を備えているデバイス、およびアセンブリなど、いくつかのやり方で実現することが可能である。

一実施の形態においては、ヒートシンク装置が、半導体ランプへと接続されるように構成された第１の端部と、前記第１の端部の反対側の第２の端部と、前記第１および第２の端部の間に位置する放熱部と、を有するヒートシンクを備えている。前記放熱部が、細長い部分と、前記半導体ランプによって生成された熱を放熱するための複数のフィンと、を有しており、前記フィンが前記細長い部分から延びている。

別の実施の形態においては、半導体ランプアセンブリが、半導体ランプと、前記半導体ランプに添えられたヒートシンクと、を備えている。前記ヒートシンクが、前記半導体ランプによって生成された熱を放熱するための少なくとも１つのフィンを有している。

本発明の他の態様および利点が、以下の詳細な説明を、本発明の原理をあくまでも例として示している添付の図面と併せて検討することによって、明らかになるであろう。

本発明のよりよい理解のために、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照すべきである。
それぞれ本発明の実施の形態による半導体ランプにおいて使用するためのヒートシンク装置の側面図および上面図である。 それぞれ本発明の実施の形態による半導体ランプにおいて使用するためのヒートシンク装置の側面図および上面図である。 典型的なシャンデリアの側面図であり、図１Ａおよび１Ｂのヒートシンク装置の使用を説明している。 それぞれ本発明のさらなる実施の形態による半導体ランプにおいて使用するためのヒートシンク装置の側面図、底面図、および上面図である。 それぞれ本発明のさらなる実施の形態による半導体ランプにおいて使用するためのヒートシンク装置の側面図、底面図、および上面図である。 それぞれ本発明のさらなる実施の形態による半導体ランプにおいて使用するためのヒートシンク装置の側面図、底面図、および上面図である。 本発明のヒートシンク装置の詳細を説明する側面切断図である。 本発明のヒートシンク装置の詳細を説明する側面切断図である。

図面のすべてを通して、同様の参照番号は、対応する部分を指し示している。

上述のように、半導体ランプの放熱を向上させるための努力が、続けられている。本発明の一実施の形態は、半導体ランプに別途のヒートシンクを取り付けることによって、別途の容易に取り付けできるデバイスを介して放熱の向上を達成することで、放熱を向上させようとし、第２の実施の形態は、半導体光源をヒートシンクに一体化させる。このやり方で、本発明の実施の形態は、伝統的な照明器具またはランプそのものを設計変更する必要なく、半導体ランプからの放熱の量を増加させる。これは、放熱が向上し、したがって半導体ランプの出力を高めることができると同時に、放熱の責務が別途の（おそらくは一体化された）デバイスへと移され、結果として半導体ランプを放熱の改善にではなくてより良好な照明性能に向けて最適化できるという二重の利益を有する。

図１Ａおよび１Ｂは、それぞれ本発明の実施の形態による半導体ランプにおいて使用するためのヒートシンクアセンブリの側面図および上面図である。ヒートシンク装置１０が、半導体ランプ３０が取り付けられた第１の端部２０と、第２の端部４０と、中間の細長い部分５０とを備えている。いくつかのフィン６０が、細長い部分５０から延びている。

図１Ａおよび１Ｂは、本発明のヒートシンク装置１０がおおむね垂直な構成に配置されている実施の形態を示している。この実施の形態の動作において、ヒートシンク装置１０のフィン６０が、対流熱伝達に利用することができる追加の表面積を提供する。すなわち、半導体ランプ３０からの熱が、フィン６０へと伝達され、フィンを加熱する。フィン６０からの熱によって暖められた空気が上昇し、垂直方向に（すなわち、第２の端部４０から第１の端部２０へと）フィン６０を横切る空気の流れを生じさせ、半導体ランプ３０からの放熱の量を増加させる。このように、ヒートシンク装置１０を半導体ランプ３０に追加することで、より多くの熱を半導体ランプ３０から放熱することができ、結果として、より明るくかつより効率的な半導体ランプ３０が可能になる。フィン６０を、対流熱伝達に利用することができる表面積の大きさを最大化するように配置することが望ましいことを、当業者であれば理解できるであろう。したがって、図１Ａおよび１Ｂのおおむね垂直な構成においては、フィン６０が図示のとおりに細長い部分５０からおおむね放射状に延びることが望ましい。

ヒートシンク装置１０は、フィン６０を損傷から保護するため、およびフィン６０を横切って空気（または、他の適切な流体媒質）を案内するために、第２の端部４０へと取り付けることができる（あるいは、他のやり方で第２の端部４０から延びることができる）随意によるスリーブ７０をさらに備えることができる。図１Ａおよび１Ｂにおいては、スリーブ７０が、ヒートシンク装置１０から分離されたものとして左側に実線で図示されており、ヒートシンク装置１０に設置されたものとして右側に破線で示されている。スリーブ７０は、空気がフィン６０を横切って流れることができるよう、穴８０を有する底部７５を備えることができる。上述のように、スリーブ７０は随意であり、本発明は、そのようなスリーブ７０を備える実施の形態および備えない実施の形態の両方を想定している。さらには、穴８０は、必ずしも図示のような円形の穴に限定されない。本発明は、穴８０の任意の配置および構成を包含する。さらには、底部７５が開いていて、スリーブ７０が底部７５によってではなくて、支柱、フランジ、などによって第２の端部４０へと取り付けられてもよい。

当業者であれば、ヒートシンク装置１０を、多数の同じ文脈において、ＬＥＤ電球などの従来からの半導体ランプにおいて使用されるように構成できることを、理解できるであろう。一例として、ヒートシンク装置１０を、典型的な家庭および事務の環境において使用される半導体ランプおよび照明器具と一緒に使用することができる。そのような１つの照明器具が、図１Ａおよび１Ｂのヒートシンク装置を使用する典型的なシャンデリアの側面図である図２に示されている。シャンデリア１００が、いくつかのアーム１１０を含んでおり、各々のアームが、従来からの電球と同じやり方でヒートシンク装置１０を支持している。図２から、ヒートシンク装置１０を、多数の一般的な民生の用途に使用されている半導体ランプなど、ほぼ任意の従来からの半導体ランプとともに使用できることを、見て取ることができる。

図１Ａおよび１Ｂにおいては、ヒートシンク装置１０が平坦な底部７５を有するものとして示されているが、底部７５がヒートシンクに適合する任意の形状および構成であってよいことを、理解できるであろう。特に、底部７５は、図２に示されるように丸みを帯びることができる。

当業者であれば、本発明が、図１Ａおよび１Ｂのおおむね垂直な構成に限られず、ヒートシンクが当該ヒートシンクに組み合わせられた半導体ランプから依然として熱を放熱させることができる限りにおいて、任意のやり方で向けることができるヒートシンクを包含することを、理解できるであろう。特に、本発明は、おおむね水平なヒートシンクの構成を包含する。図３Ａ〜３Ｃが、それぞれ、そのような水平な構成を示しているさらなる実施の形態による半導体ランプにおいて使用するためのヒートシンク装置の側面図、底面図、および上面図である。ここで、ヒートシンク装置２００は、フィン６０が細長い部分５０からおおむね周状に延びている点を除き、図１Ａおよび１Ｂのヒートシンク装置とおおむね同じ構成要素の構成を備えている。このような周状配置のフィン６０は、ヒートシンク装置２００が水平に向けられたときに、上昇する空気（または、他の適当な流体媒質）へと曝される表面積の大きさを最大にすることで、半導体ランプ３０からの放熱量を最大にする。

また、本発明が、半導体ランプ３０がヒートシンク装置１０から分かれている構成、ならびに半導体ランプ３０がヒートシンク装置１０と一体に形成されている構成を含むことを、当業者であれば理解できるであろう。図４Ａが、前者の構成を説明するヒートシンク装置１０の側面切断図を示している。説明を分かりやすくするために、フィン６０および半導体ランプ３０は図示されていない。図４Ａの構成においては、第１の端部２０が、別途の半導体ランプ３０に適合するように構成されている。例えば、第１の端部２０の内側が、標準的な半導体ランプをねじ込むことができるような寸法であって、ねじ山を有することができる。すなわち、第１の端部２０を、任意の市販の半導体ランプのキャップまたはスリーブを受け入れるためのねじ込み口金として構成することができる。あるいは、第１の端部２０を、従来からのソケットを備えるように構成し、半導体ランプをソケットへとねじ込むことができる。いずれの場合も、本発明は、任意の公知の半導体ランプへと接続することができるヒートシンクを意図する。例えば、本発明は、任意のエジソン（Ｅｄｉｓｏｎ）口金を有する半導体ランプを受け入れるような寸法およびねじ山を有し、あるいはソケットを備えるように構成されている第１の端部２０を包含する。特に、米国において使用されるヒートシンク装置１０を、Ｅ５、Ｅ１０、Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１７、Ｅ２６、Ｅ２６Ｄ、Ｅ２９、およびＥ３９のねじ込み口金、ＢＡ１５ＳおよびＢＡ１５Ｄのバヨネット口金、ならびにＧ４およびＧＹ６．３５の２ピン口金のうちの任意の１つ以上を受け入れるように構成できる一方で、欧州などの他の場所で使用されるヒートシンク装置１０を、Ｅ１０、Ｅ１１、Ｅ１４、Ｅ２７、およびＥ４０のねじ込み口金、ＢＡ１５ＳおよびＢＡ１５Ｄのバヨネット口金、ならびにＧ４およびＧＹ６．３５の２ピン口金のうちの任意の１つ以上を受け入れるように構成できると考えられる。

図４Ａの構成は、電源から延びている電源コード３００と、電力を使用される特定の半導体ランプ３０に適したレベルに変換するドライバ３１０と、ドライバ３１０から延びて半導体ランプへと電力を供給する電源線３２０とを、さらに備えている。第１の端部２０がソケットを備えて構成されている場合には、電源線３２０は、ソケットへと接続される。第１の端部２０が半導体ランプ３０を直接受け入れるように構成されている場合には、電源線３２０を、半導体ランプ３０へと直接接続することができる。ドライバ３１０は、電力を適切なレベルへと変換するための任意のデバイスまたは回路であってよく、第２の端部４０に位置することができ（あるいは第２の端部４０に取り付けられ、あるいは第２の端部４０の付近に位置する）、あるいは遠方（シャンデリア１００の本体内など）に位置することができる。ドライバ３１０がヒートシンク装置１０の残りの部分から離れて位置する場合には、電源線３２０が必ずしも必要ではなく、代わりに電源コード３００を第１の端部２０へと直接延ばすことができる。

図４Ｂは、半導体ランプ３０がヒートシンク装置１０と一体に形成される上述の後者の構成を説明するヒートシンク装置３３０の側面切断図である。図４Ａと同様に、フィン６０および半導体ランプ３０は、説明を分かりやすくするために図示されていない。図４Ｂの構成においては、第１の端部２０が半導体ランプ３０と一体に形成されており、したがって半導体ランプ３０そのものは、ねじ込み口金を有していない。代わりに、ねじ込み、バヨネット、または２ピンの口金３４０が、第２の端部４０から延びており、したがってヒートシンク装置３３０の全体が電球のソケットへと設置されるように構成され、あるいは電球のソケットと噛合するように構成されている。上述のねじ込み、バヨネット、および２ピンの口金と同様、ねじ込み、バヨネット、および２ピンの口金３４０は、上述した口金のいずれかなど、エジソンねじ込み口金を含む任意の従来からの電球の口金であってよい。

以上の説明は、説明の目的のために、本発明の完全な理解をもたらすべく具体的な用語を使用している。しかしながら、そのような具体的詳細が、本発明を実施するために必ずしも必要ではないことを、当業者であれば理解できるであろう。他の例では、周知の装置は、根底にある本発明への注目を不必要にそらしてしまうことがないよう、ブロックの形態で示されている。すなわち、本発明の具体的な実施の形態についての以上の説明は、あくまでも例示および説明を目的として提示されている。それらは、すべてを挙げ尽くすものではなく、本発明を開示した形態そのものだけに限定するものでもない。むしろ、多数の変更および変種が、上記教示に照らして可能である。例えば、本発明は、ＬＥＤランプを含む任意の半導体ランプへの接続および／またはＬＥＤランプを含む任意の半導体ランプにおける使用に合わせて構成されたヒートシンクを意図する。さらに、本発明は、半導体ランプとは別の構成部品として構成されたヒートシンク、および半導体ランプと一緒に一体のユニットとして形成されたヒートシンクを意図する。上述した実施の形態は、本発明の原理および本発明の実際の応用を最も良好に解説し、当業者が本発明および種々の実施の形態を、想定される特定の用途に適するような種々の変更とともに最も良好に利用できるようにするために、選択されて説明されている。本発明の技術的範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定められる。

Claims (12)

1. 半導体ランプのためのヒートシンク装置であって、
   別途の半導体ランプへと接続されるように構成された電気ソケットを含む第１の端部と、前記第１の端部の反対側の第２の端部と、前記第１および第２の端部の間に位置する放熱部と、を有するヒートシンクを備えており、
   前記放熱部が、細長い部分と、前記半導体ランプによって生成された熱を放熱するための複数の円形のフィンと、を有しており、
   前記フィンが互いにおおむね平行に前記細長い部分から延びているヒートシンク装置。
2. 前記第２の端部から延びて前記フィンを囲んでいるスリーブ、をさらに備えている請求項１のヒートシンク装置。
3. 前記電気ソケットが、Ｅ１０、Ｅ１１、Ｅ１４、Ｅ２７、およびＥ４０のねじ込み口金ソケット、ＢＡ１５ＳおよびＢＡ１５Ｄのバヨネット口金、ならびにＧ４およびＧＹ６．３５の２ピン口金のうちの少なくとも１つである請求項１に記載のヒートシンク装置。
4. 前記半導体ランプのためのドライバ、をさらに備えており、
   前記ドライバが、前記半導体ランプへと電力を加えるために前記ソケットおよび前記第１の端部に電気的に連絡している請求項１に記載のヒートシンク装置。
5. 前記複数のフィンの各々のフィンが、前記細長い部分から周状に延びている請求項１に記載のヒートシンク装置。
6. 前記ドライバが、前記第２の端部の付近にある請求項４に記載のヒートシンク装置。
7. 前記ドライバが、前記ヒートシンクから離れている請求項４に記載のヒートシンク装置。
8. 前記半導体ランプが、ＬＥＤランプである請求項１に記載のヒートシンク装置。
9. 半導体ランプと、
   前記半導体ランプに取り付けられるように構成された電気ソケットに取り付けられたヒートシンクと、
   を備えており、
   前記半導体ランプは前記ヒートシンクから分かれており、前記ヒートシンクが、前記半導体ランプからの熱を放熱するための少なくとも１つの円形のヒートシンクフィンを備えている半導体ランプアセンブリ。
10. 前記半導体ランプが、前記電気ソケットへとねじ込まれる請求項９に記載の半導体ランプアセンブリ。
11. 前記電気ソケットが、Ｅ１０、Ｅ１１、Ｅ１４、Ｅ２７、およびＥ４０のねじ込みソケット、ＢＡ１５ＳおよびＢＡ１５Ｄのバヨネットソケット、ならびにＧ４およびＧＹ６．３５の２ピンソケットのうちの少なくとも１つである請求項９に記載のヒートシンク装置。
12. 前記少なくとも１つのフィンの各フィンが、前記ヒートシンクからおおむね周状に延びている請求項９に記載の半導体ランプアセンブリ。

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