JP5475788B2 - 一体型ヒートパイプを具備するｌｅｄ源 - Google Patents

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Description

本発明は光源に関し、詳しくは、発光ダイオード（単数または複数のＬＥＤ）を用いる光源に関する。更に詳しくは、本発明は単数または複数のＬＥＤを用いるランプ及びそれら光源の使用に関する。
照明用光源としてのＬＥＤの進歩は目覚ましく、従来からの、例えば警告灯といった用途ではなく、所謂汎用光での用途が可能となっている。現在のＬＥＤは性能的には伝統的な光源のそれに近付いたものの、その光出力及び予想寿命を維持するための放熱手段が不可欠である。この問題（除熱）は低出力型ＬＥＤ（０．５ワット以下）ではさ程ではないが、高パワー密度型の場合は重大である。
放熱は代表的には多様な手段、例えば、実効性のあるシートシンク、強制対流、冷却液循環、ヒートパイプ、またはそれら装置の種々の組み合わせ、等により実施される。
例えば米国特許第６，９１０，７９４号には、蒸発エリヤと、この蒸発エリヤから離して位置付けた凝縮エリヤとを用いる金属製ヒートパイプを含む自動車用照明アセンブリが記載される。これらの構造は比較的大型で且つ重く、製造が難しい。
大規模冷却運転用の大型ヒートパイプもまた、例えば米国特許第２，３５０，３４８号及び同第３，２２９，７５９号に開示される。しかしながら、これらの比較的大型で且つ重い装置は小型ＬＥＤへの互換性を事実上有さず、しかもＬＥＤを直付けできない。
米国特許第６，９１０，７９４号明細書 米国特許第２，３５０，３４８号明細書 米国特許第３，２２９，７５９号明細書
解決しようとする課題は従来技術の欠点を解消することである。
他の課題は改良されたＬＥＤヒートパイプを提供することである。
他の課題はＬＥＤ冷却を改善することである。
本発明の１様相によれば、光源であって、所定内径を有するガラス管ヒートパイプと、ガラス管ヒートパイプ内に位置決めしたガラスファイバー管ウィックにして、前記所定内径と実質的に等しい外径を有し且つ前記ガラス管ヒートパイプの実質的中心に位置付けられ且つ該ガラス管ヒートパイプの長手方向に伸延する開放チャンバを有するガラスファイバー管ウィックと、前記ガラス管ヒートパイプ内のある量の揮発及び凝縮可能な媒体と、前記ガラス管ヒートパイプの近位端に固定した、ガラスシール用の金属及び合金からなる群から選択した金属製のメタルキャップと、前記ガラス管ヒートパイプの遠位端に固定した放熱装置と、前記メタルキャップに固定した発光ダイオードと、前記ガラス管ヒートパイプと共形成され且つ前記発光ダイオードに電気的に接続した導電パターンと、を含む光源が提供される。
本発明の他の実施例は複数の光源を纏めて構成したランプである。当該ランプは多くの用途で使用可能であるが、特にダウンライトにおいて有効使用され得る。
本発明の光源は小型且つ軽量で使用材料を容易に入手可能であり、経済的に製造し得る点で利便性がある。
従来技術の欠点を排除し、冷却を改善した改良型ＬＥＤヒートパイプが提供される。
本発明の１実施例の部分破除した断面図である。 本発明の１実施例に従うランプの平面図である。 光源の他の実施例の部分破除した部分断面図である。 図２を線４−４で切断した断面図である。
本発明及びその他目的、利益、機能のより良い理解のため、上記図面との関連において以下の開示及び添付請求の範囲への参照がなされる。
特に図１を参照するに光源１０が示され、所定の内径ＩＤを有するガラス管ヒートパイプ１２を含んでいる。好ましい実施例では鉛ガラス管を含むガラススリーブ１４が内径ＩＤ４ｍｍ、厚さ０．５ｍｍを有し、従ってその外径は５ｍｍである。
ガラスシール用の金属及び合金（例えば、Ｃａｒｔｅｃｈ２７）の群から選択したメタルキャップ１８をフレームシールによりガラス管ヒートパイプ１２の近位端２０に固定する。
ガラス管ヒートパイプ１２の内部には管状のガラススリーブまたはガラスファイバー管ウィック１４を位置決めする。ガラスファイバー管ウィック１４はその外径ＯＤがガラス管ヒートパイプの所定内径ＩＤと実質的に等しく、またその実質的に中心には長手方向に伸延する開放チャンバ１６が位置付けられる。ガラスファイバー管ウィックはその挿通に先立ち５７５℃で２５分間空気中で燃焼させて全ての結合剤を除去する。好ましい実施例ではガラスファイバー管ウィックは織った材料である。
ガラス管ヒートパイプ１２内に、ガラスファイバーウイックを飽和させるに十分な量で、ある量の揮発及び凝縮可能な媒体１７、好ましくは水を、好ましくは注射器により分与する。余剰の流体はやはり注射器を使用して除去する。
次いで、ガラス管ヒートパイプ１２の底部または遠位端２４を液体水素中に沈め、液体水素を５０ミクロンまで注入し、蓋付けし、室温に戻す。
放熱フィン３０の形態であることが好ましい放熱装置２２をガラス管ヒートパイプ１２の遠位端２４に固定する。
メタルキャップ１８に発光ダイオード２６を固定し、ガラス管ヒートパイプ１２に導電パターン２８（既設でない場合）を形成し、この導電パターンを発光ダイオード２６に電気的に接続して組み立てを完了する。導電パターンはガラス管ヒートパイプの外側または内側に形成し得る。
メタルキャップ１８には図３に示す如き扁平または平坦な上面を形成し得、または好ましくは、図１に示す如き凹型上面を形成し得る。
本発明の他の様相において、ランプ４０（図２及び図４参照）は複数の光源１０を嵌装した中空胴部４２を含み得る。容積収受の目的上必要であれば、ガラス管ヒートパイプ１２の近位端２０を長手方向軸４４に沿って伸延させると共に、ガラス管ヒートパイプ１２の遠位端２４の幾分かを長手方向軸４４から９０°までの角度で曲げ形成し得る。
かくして、運転中の温度制御用に適したヒートパイプを備える安価な光源が提供される。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
１０ 光源
１２ ガラス管ヒートパイプ
１４ ガラスファイバー管ウィック
１６ 開放チャンバ
１７ 媒体
１８ メタルキャップ
２０ 近位端
２２ 放熱装置
２４ 遠位端
２６ 発光ダイオード
２８ 導電パターン
３０ 放熱フィン
４０ ランプ
４２ 中空胴部
４４ 長手方向軸

Claims (7)

  1. 光源であって、
    所定の内径を有するガラス管ヒートパイプと、
    該ガラス管ヒートパイプ内に位置決めしたガラスファイバー管ウィックにして、前記所定の内径と実質的に等しい外径を有し、その実質的に中心には長手方向に伸延する開放チャンバを位置付けたガラスファイバー管ウィックと、
    前記ガラス管ヒートパイプ内のある量の揮発及び凝縮可能な媒体と、
    ガラスシール用の金属及び合金からなる群から選択したメタルキャップにして、前記ガラス管ヒートパイプの近位端に固定したメタルキャップと、
    前記ガラス管ヒートパイプの遠位端に固定した放熱装置と、
    前記メタルキャップに固定した発光ダイオードと、
    前記ガラス管ヒートパイプ上に共形成され且つ前記発光ダイオードに電気的に接続した導電パターンと、
    を含む光源。
  2. 前記ガラスファイバー管ウィックが織ったガラスファイバーから構成される請求項１の光源。
  3. 前記揮発及び凝縮可能な媒体が水または水蒸気である請求項１の光源。
  4. 前記ガラス管ヒートパイプの外径が約５ｍｍである請求項１の光源。
  5. 前記放熱装置が複数の放熱フィンを含む請求項１の光源。
  6. ランプであって、
    中空胴部と、
    該中空洞部内に嵌入した複数の光源にして、各光源が、
    所定の内径を有するガラス管ヒートパイプ、
    該ガラス管ヒートパイプ内に位置決めしたガラスファイバー管ウィックにして、前記所定の内径に実質的に等しい外径を有し、その実質的な中心には長手方向に伸延する開放チャンバを位置付けたガラスファイバー管ウィックと、
    前記ガラス管ヒートパイプ内のある量の揮発及び凝縮可能な媒体と、
    ガラスシール用の金属及び合金からなる群から選択したメタルキャップにして、前記ガラス管ヒートパイプの近位端に固定したメタルキャップと、
    前記ガラス管ヒートパイプの遠位端に固定した放熱装置と、
    前記メタルキャップに固定した発光ダイオードと、
    前記ガラス管ヒートパイプ上に共形成され且つ前記発光ダイオードに電気的に接続した導電パターンと、
    を含むランプ。
  7. 前記ガラス管ヒートパイプの幾つかにおける前記近位端が長手方向軸に沿って伸延し、ガラス管ヒートパイプの遠位端が前記長手方向軸から９０°までの角度に曲げて形成される請求項６のランプ。
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