JP6176994B2 - ランプ用のシート材料から形成されたカスタマイズ可能なヒートシンク - Google Patents

ランプ用のシート材料から形成されたカスタマイズ可能なヒートシンク Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、両方とも２０１１年６月２７日に出願された米国特許シリアルＮＯ．２９/３９５,４７３及び２９／３９５，４７６に関連する。
本開示は、概してヒートシンク、より端的には固体光源用のヒートシンクアセンブリに関する。
固体照明が、イルミネーションの光源として１以上のＬＥＤを含み、限定するわけではないが、高効率や長寿命といった数多くの利益が提供される。別の種類のランプと同様、ＬＥＤランプは、放射エネルギーと熱の態様のエネルギーを放射する。ランプが生成する熱により問題が発生し得る（限定するわけではないが、例えば、寿命が減じられ、また出力ルーメンが減じられる）。従って、ＬＥＤランプ内の熱エネルギーの適切な管理により、寿命が長くなり、パッケージサイズが減じられ、また場合によっては出力ルーメンが高められる。ランプから熱エネルギーを除去する追加の利益は、ランプの寿命又は特性に妥協することなく、ランプがより高い温度の周囲環境において動作できることにある。
熱エネルギーを管理するために、ヒートシンクが度々用いられる。ＬＥＤランプ用の従来例の成型ヒートシンク１０の一例が、概して、出願人及び譲受人の継続中の２０１２年３月１６日に出願の米国特許出願シリアルＮｏ．１３／４２２，１７２に記述され、図１に概略的に図示され、オスラム・シルバニア社（本開示の譲受人）から入手可能である。ヒートシンクの別の例が、米国特許Ｎｏ．７，９３２，５３２ （Ｐｉｃｋａｒｄ）、ＷＯ２０１１／０２９７２４（Ｈｏｅｔｚｌ）、米国特許公開Ｎｏ．２０１１／００７４２６５（Ｖａｎ ｄｅ Ｖｅｎ）、英国ＧＢ２４７９４２３（Ｅｎｄｅｌｂｅｒｔｓ）、ＥＰ２２５６４０３（Ｓａｋａｉ）、米国特許公開Ｎｏ．２０１１／０２４２８１６（Ｃｈｏｗｄｈｕｒｙ）、米国特許Ｎｏ．７，８７８，６８６（Ｓｕｅｈｉｒｏ）、ＰＣＴのＷＯ２０１２／００７４０３（Ｂｒｅｉｄｅｎａｓｓｅｌ）、及び米国特許公開Ｎｏ．２００８／０３１０１６７（Ｚａｄｅｒｅｊ）に記述されている。
米国特許Ｎｏ．７，９３２，５３２ ＷＯ２０１１／０２９７２４ 米国特許公開Ｎｏ．２０１１／００７４２６５ 英国ＧＢ２４７９４２３ ＥＰ２２５６４０３ 米国特許公開Ｎｏ．２０１１／０２４２８１６ 米国特許Ｎｏ．７，８７８，６８６ ＷＯ２０１２／００７４０３ 米国特許公開Ｎｏ．２００８／０３１０１６７
本発明の一態様に係る固体照明装置 (１００)は、熱伝導材料の単一のシート（２００）から型打ちされたヒートシンク（１０８）を備え、前記ヒートシンク (１０８)が、ライトモジュール（１０２）を受容するように構成された中央ライトモジュール受容領域 (１１４)を含むベース部 (１１１)と、前記ベース（１１１）から略半径方向外側に延在する第１アーム (１１６)の第１セットと、前記第１アーム (１１６)の第１セットに交差する第１横材(１１８)の第１セットと、前記ベース部（１１１）、前記第１アーム (１１６)の第１セット、及び前記第１横材(１１８)の第１セットにより画定される第１空気流アパーチャ (１２０)の第１セットと、ギャップにより離間された放射板の隣接の組を有し、前記隣接の組の間で空気流を許容する第１放射板 (１２２)の第１セットと、を備え、前記第１放射板 (１２２)の第１セットの夫々が外側に曲げられ、各第１アーム（１１６）又は第１横材（１１８）の前面から交差するように延在する。
個々の前記第１横材（１１８）が、前記ライトモジュール受容領域（１１４）からある半径方向距離で隣接の半径方向の第１アーム（１１６）の異なる組に交差する、と良い。
前記第１放射板 (１２２)の第１セットの少なくとも一つが、第１エッジ (１３４)及び少なくとも一つの不支持のエッジ(１３６)を含み、前記第１エッジ (１３４)が、前記第１アーム (１１６)の第１セット及び前記第１横材(１１８)の第１セットの少なくとも一つの前面に結合する、と良い。
前記第１放射板 (１２２)の第１セットの少なくとも一つが、前記第１空気流アパーチャ (１２０)の第１セットの一つの形状に実質的に対応する形状を備える、と良い。
前記第１横材(１１８)の第１セットが第１リングを規定する、と良い。前記第１放射板 (１２２)の第１セットが、前記第１リングに略同心に前記第１横材(１１８)の第１セットから外側に延在する、と良い。
前記ヒートシンク（１０８）が、更に、前記第１アーム (１１６)の第１セット及び前記第１横材(１１８)の第１セットの少なくとも一つから略半径方向外側に延在する第２アーム（１２４）の第２セットと、前記第１横材(１１８)の第１セットからある半径方向距離で前記第２アーム（１２４）の第２セットに交差する第２横材（１２６）の第２セットと、外側に曲げられ、かつ前記第２アーム（１２４）の第２セット及び前記第２横材（１２６）の第２セットの少なくとも一つの前面から交差するように延在する第２放射板（１２８）の第２セットと、を更に備え、前記第２放射板（１２８）の第２セットの隣接の組が空気ギャップにより離間され、前記第２放射板（１２８）の第２セットの前記隣接の組の間で空気流を許容する、と良い。
前記第１横材（１１８）の第１セット及び前記第２横材（１２６）の第２セットが、各々、第１及び第２同心リングを規定する、と良い。前記第１放射板（１２２）の第１セット及び前記第２放射板（１２８）の第２セットが、各々、前記第１及び第２同心リングに配列される、と良い。
前記第１横材(１１８)の第１セット、前記第２横材（１２６）の第２セット、及び前記第２アーム（１２４）の第２セットにより画定される第２空気流アパーチャ（１３０）の第２セット (１２０)を更に備える、と良い。前記第２放射板（１２８）の第２セットの少なくとも一つが、前記第２空気流アパーチャ（１３０）の第２セットの一つの形状に実質的に対応する形状を有する、と良い。
前記ベース（１１１）が半径方向外側に向かう外周部（Ｐ）を規定し、前記ヒートシンク（１０８）が、前記ライトモジュール受容領域（１１４）の前記外周部（Ｐ）から略軸方向外側に延在する第３セットの第３放射板（１３２）を更に備える、と良い。前記第３放射板（１３２）の第３セットの少なくとも一つが、前記第１空気流アパーチャ（１２０）の第１セットの一つの形状に実質的に対応する形状を有する、と良い。
前記中央ライトモジュール受容領域（１１４）、前記第１アーム (１１６)の第１セット、及び前記第１横材(１１８)の第１セットが略同一平面にある、と良い。前記ライトモジュール（１０２）を更に備える、と良い。
次の詳細な説明を参照するに際しては、同一符号により同一部分が示された次の図面と一緒に読まれるべきである。
図１は、従来のダイカストのヒートシンクのＬＥＤモジュール受容領域での上面平面図を図示する。 図２は、本開示に整合するライトシステムの一つの実施形態の分解図を図示する。 図３は、図２に図示されたライトシステムの組立後の図を図示する。 図４は、本開示に整合するヒートシンクの一つの実施形態の上面斜視図を図示する。 図５は、図４のヒートシンクの上面平面図を図示する。 図６は、図４のヒートシンクの底面斜視図を図示する。 図７は、図４のヒートシンクの底面平面図を図示する。 図８は、図４のヒートシンクの側面図を図示する。 図９は、本開示に整合するヒートシンクの別の実施形態の上面平面図を図示する。 図１０は、ヒートシンク形成前のシート材料の一つの実施形態を図示する。 図１１は、ヒートシンク形成後のシート材料の一つの実施形態を図示する。 図１２は、本開示に整合するヒートシンクの別の実施形態を図示する。 図１３は、本開示に整合するヒートシンクのまた別の実施形態を図示する。
本開示の完全な理解のために、上述の図面と一緒に添付請求項を含む次の詳細な説明を参照されたい。本開示が例示の実施形態との関係において記述されるが、本明細書に説明の特定の形態に本開示が限定されることは意図しない。状況が簡便な方法を示唆又は提供するように、様々な省略や均等物の置換が考えられるものと理解される。また、本明細書の表現や専門用語が説明目的のためであり、限定するものとして理解されるべきではないものと理解されるべきである。
簡単な概要としては、本開示の一つの実施形態が、改善された放熱特性、減じられた重量、及び減じられた製造コストのヒートシンクを特色とする。ヒートシンクが少なくとも一つの発光ダイオード（ＬＥＤ）及び電気コネクタと一緒に用いられてＬＥＤランプアセンブリを形成する。本明細書に説明のように、ヒートシンクは、熱伝導材料の単一シートから型打ちされ、ライトモジュールを受容するように構成された中央ライトモジュール受容領域、ライトモジュール受容領域の外周部から略半径方向外側に延在する第１アームの第１セット、第１アームの第１セットに交差する第１セットの第１横材、ベース部、第１横材の第１セット、及び第１アームの第１セットにより画定された第１空気流アパーチャの第１セット、及びギャップにより離間された隣接する放射板を有し、隣接する組の間で空気流を許す第１放射板の第１セットを含む。第１放射板の第１セットの夫々が、外側に曲げられて、各第１横材又は第１アームの前面から交差するように延在する。
理解されるように、ヒートシンクの設計における重大な変更の幾つかが、ヒートシンクをできる限り軽い重量、低いコスト、高い熱特性、及び美的に魅力的な外観にすることを含む。ヒートシンクの最大全体サイズ及び形状が所望の用途（例えば、米国規格協会、ＡＮＳＩ、プロフィールにより規定されるように）により要求されるだろう。例えば、パラボラのアルミニウムメッキの反射器ランプ（ＰＡＲライト（ＰＡＲ ｌｉｇｈｔ）、ＰＡＲ缶（ＰＡＲ ｃａｎ）、又は単純にＰＡＲ）が広範に使用されている商業的、住宅用、及び交通ランプである。ＰＡＲライトは、異なる規格サイズで概して入手可能である（限定するわけではないが、例えば、ＰＡＲ１６、ＰＡＲ２０、ＰＡＲ３０、ＰＡＲ３６、ＰＡＲ３８、ＰＡＲ４６、ＰＡＲ５６、ＰＡＲ６４及び同種のもの）。概して数値的呼称が増加すると、規格直径、より大きい全体の物理サイズ、出力ルーメン、及び放熱の必要がある出射熱において１／８の増加があることを意味する。ヒートシンクは、規格の最大の全体サイズ／形状パラメーター内に適合するようにのみ設計される必要があるだけではなく、熱を十分に放熱させて電気素子（限定するわけではないが、例えば、ＬＥＤ、ドライバ回路、及び同種のもの）を適切に機能させる必要もある。大半の現存の照明器具がより軽い伝統的な白熱ライトのために当初設計されるため、ヒートシンクの重量が顧客の関心になる。照明器具の重量リミットを超えることは、信頼性の問題及び／又は再びランプを備え付ける時のハンドリングの不便を招来し得る。加えて、より重いヒートシンクにより、度々、より多くの材料が要求され、従って、ランプのコストが高くなり、また製品の出荷や取扱いコストも増加してしまう。
本明細書で議論のように、本開示に整合するヒートシンクの特有の構造と製造によりヒートシンクに亘る空気流が増加し、これにより、ヒートシンクの表面がダイカストヒートシンクよりも顕著に熱的に効率的になる。加えて、より多くのシート材料が、ダイカスト材料と比べて高い熱伝導率を有する。例えば、シート金属アルミニウムが、約２００Ｗ／ｍ‐Ｋの熱伝導率を有し、他方、ダイカストアルミニウムが、約９８Ｗ／ｍ‐Ｋの熱伝導率を有する。熱測定は、本開示に整合するヒートシンクを有するＰＡＲ３８ランプ及びダイカストヒートシンクを有するＰＡＲ３８ランプを用いて行った。端的には、双方のランプが１０Ｗ光源、同一の熱インターフェース材料、同一のＬＥＤ入力を用い、また全ての測定が２５℃環境で行われた。これらの測定の結果を下のテーブル１に示す。
Figure 0006176994
本開示に整合のヒートシンクが重量及びコストを十分に低減し、鋳造又は押出成形のヒートシンクと比較して同一又はより優れた熱特性を達成する。より端的には、ヒートシンクが熱伝導材料の単一のシートから型打ちされるため、ヒートシンクが鋳造（例えば、ダイカスト）ヒートシンクよりも軽く、また同一の形態要素を達成するためにダイカストヒートシンクが有する大きな材料を有しない。結果として、本開示に整合のヒートシンクは、顕著に減じられた重量及びサイズ（例えば、体積）を有し、材料コストも同様である。本開示に整合のヒートシンクの減じられた重量及びサイズ（例えば、体積）は、ただヒートシンクのコストを減じるのみではなく、より良好な製品外観、より良好なシステムパフォーマンスのためのライト設計により大きな自由度を提供もし、また幾つかの重量制限用途においてヒートシンクが動作することを可能にする。
加えて、工程を為すシート金属の加工は、鋳造工程と比べて一般的に顕著に安い。例えば、本開示に整合のヒートシンクの製造方法により、複数のサイズのヒートシンクが同一の一般的な製造工程を用いて簡単に製造される。本明細書で説明のように、ＰＡＲ３８ヒートシンクの製造工程は、共通のシート金属半加工品から１以上の外部の列／リングを共有することによりＰＡＲ３０（若しくは、ＰＡＲ２０ヒートシンク）へ簡単に変更できる。このように理解できるように、本開示に整合のヒートシンクの製造コストが複数の製品に亘り普及され、これにより製造コストが更に減じられる。対照に、異なるサイズの鋳造ヒートシンクは、別の高価な専用の金型工具を要求する。
ここで図２及び３を参照すると、ライトシステム１００の一つの実施形態が概して図示される。端的には、図２が、ライトシステム１００の分解図を概略的に図示し、図３がライトシステム１００の組立後の図を概略的に図示する。ライトシステム１００は、ライトモジュール１０２、電気モジュール１０４、ドライバハウジング１０６、及びヒートシンク１０８を特色とする。ライトモジュール１０２は、少なくとも一つの固体ライトエンジン（例えば、ＬＥＤ（明瞭性のために不図示））であり、これがハウジング／本体部分１０３に固定される。電気モジュール１０４は、電気的及び／又は機械的に外部のパワーサプライ（例えば、不図示のＡＣ又はＤＣ電源に結合した電気ソケット）に結合されるように構成され、例えば、ヒートシンク１０８のベース１１１の１以上の通路１０１を介してライトモジュール１０２及びその構成部品（限定するわけではないが、例えば、ライトモジュール１０２のＬＥＤ）へ電力を供給する。一つの実施形態によれば、電気モジュール１０４は、所望の電流及び電圧でＡＣ信号をＤＣ信号へ変換してライトモジュール１０２へ電力供給するように構成されたドライバ回路（明瞭性のために不図示）を含む。しかしながら、ドライバ回路は、限定するわけではないが、ライトモジュール１０２といったライトシステム１００内の任意の場所に配置され得るものと理解されるべきである。
一つの実施形態によれば、ライトモジュール１０２及び電気モジュール１０４が、ドライバハウジング１０６及び／又はヒートシンク１０８に選択的に取り付けられ及び取り外される。ライトシステム１００が組み立てられると、ライトモジュール１０２と電気モジュール１０４が電気的に結合される。電気モジュール１０４は、外部のパワーサプライへ電気的及び／又は機械的に結合するように構成された電気コネクタ１０５（限定するわけではないが、エジソンスクリュー（Ｅｄｉｓｏｎ ｓｃｒｅｗ）ベースといったものを含む）を含む。電気コネクタ１０５がエジソンスクリューベースとして図示されているが、ライトシステム１００が任意の電気コネクタ１０５を使用し得るものと理解されるべきである。加えて、電源への電気的接続がライトシステム１００を固定する機械的接続から分離し得るものと理解されるべきである。ライトモジュール１０２及び電気モジュール１０４がドライバハウジング１０６及びヒートシンク１０８に選択的に取付可能／取外し可能に概して説明されるが、ライトモジュール１０２及び／又は電気モジュール１０４がドライバハウジング１０６及び／又はヒートシンク１０８に永久的に固定され得、この場合、ライトモジュール１０２、電気モジュール１０４、ドライバハウジング１０６、及び／又はヒートシンク１０８が１以上の構成部品を損傷する事無く取り外し得なくなる。
ドライバハウジング１０６は、ヒートシンク１０８に実装、結合、又は他の方法により固定されるように構成される。例えば、ドライバハウジング１０６が、１以上の締結具（限定するわけではないが、例えば、スクリュー、ボルト、リベット、ネジ接続、ロック接続、又は同種のもの）、接着剤（限定するわけではないが、例えば、熱接着剤や同種のもの）、溶接（限定するわけではないが、例えば、スポット溶接、隅肉溶接、又は同種のもの）又は任意の他の連結技術を用いてヒートシンク１０８に固定される。一つの実施形態によれば、ドライバハウジング１０６が、電気モジュール１０４の少なくとも一部を受容するように構成される。例えば、ドライバハウジング１０６が、電気モジュール１０４の外形寸法に略対応するサイズ及び形状のキャビティーを含む。しかしながら、電気モジュール１０４の１以上の構成部品が、電気モジュール１０４ではなくドライバハウジング１０６の一部になり得るものと理解されるべきである。例えば、ドライバ回路が、ドライバハウジング１０６の一部である。この限りにおいて、電気モジュール１０４及びドライバハウジング１０６が単一の構成部品である。
ドライバハウジング１０６は、用途に応じて、ヒートシンク１０８から熱エネルギーを吸収する又はヒートシンク１０８へ熱エネルギーを移すいずれかに構成される。例えば、ドライバ回路がドライバハウジング１０６へ熱エネルギーを移し、次にドライバハウジング１０６が周囲の空気又は液体（例えば、周囲の大気）といった流体媒体へ熱エネルギーを移す。ドライバハウジング１０６は、ライトモジュール１０２からヒートシンク１０８へ移動した熱エネルギーを吸収し得る。ドライバハウジング１０６は、１以上のフィン又は同様のもの（明瞭性のため不図示）をオプションとして含み、ライトシステム１００の熱エネルギー要求に応じて周囲の大気へ移動する熱エネルギーの量を更に増加する。ドライバ回路の温度を低減することにより、ドライバ回路の効率及び／又は寿命が増加するものと理解されるだろう。
一つの実施形態によれば、ドライバハウジング１０６は、略円筒状形状を特色とする。例えば、ドライバハウジング１０６が、深絞り、型打ち、又はカット済み筒から形成され、シート材料から製造され得る。ドライバハウジングの一端が、概して図示のように電気モジュール１０４を受容するように構成された開放端１１０を含む。ドライバハウジング１０６の第２（例えば、概して反対）端が開放し、若しくはヒートシンク１０８の一部に係合するように構成された略平面又は平坦な外面１１２を有する閉じた端部（すなわち、壁）を含む。例えば、ドライバハウジング１０６の外面１１２がヒートシンク１０８の底面に接触する。本開示の一つの利点は、ドライバハウジング１０６及び／又はヒートシンク１０８を製造するために用いられるシート材料の表面仕上げにより、例えば、鋳物材料と比べて、ドライバハウジング１０６とヒートシンク１０８の間の熱コンタクトが高められることである。結果として、高価なポスト（柱（ｐｏｓｔ））機械加工の必要性が除去される。オプションとしては、熱パッドが外面１１２とヒートシンク１０８の間に設けられる。ドライバハウジング１０６が略円筒形状を有するものとして図示されたが、ドライバハウジング１０６が、限定するわけではないが、テーパー形状、円錐、六角形、長方形、又は同様のものといった他の形状を含み得るものと理解されるべきである。
ヒートシンク１０８は、ライトモジュール１０２、電気モジュール１０４、及び／又はドライバ回路により生成された熱エネルギーを吸収して周囲の空気又は液体といった流体媒体へ熱エネルギーを移すように構成される。ヒートシンク１０８は、限定するわけではないが、アルミニウム、スチール、銅、又は同種のものといった熱伝導材料の単一のシートから形成される。上述のように、シート金属アルミニウムは、約２００Ｗ／ｍ‐Ｋの熱伝導率を有し、他方、ダイカストアルミニウムが、約９８Ｗ／ｍ‐Ｋの熱伝導率を有する。このように、シート金属から形成されたヒートシンク１０８は、鋳造金属ヒートシンクの熱伝導率よりも１００％超えの大きい熱伝導率を有し得る。
図４乃至８を参照して、本開示に整合のヒートシンク１０８の一つの実施形態の様々な図を概略的に図示する。端的には、図４は、ヒートシンク１０８の上面斜視図を図示し、図５は、ヒートシンク１０８の上面平面図を図示し、図６は、ヒートシンク１０８の底面斜視図を図示し、図７は、ヒートシンク１０８の底面平面図を図示し、図８は、ヒートシンク１０８の側面図を図示する。
ヒートシンク１０８は、中央ライトモジュール受容領域１１４を含むベース部１１１、第１アーム１１６の第１セット、第１横材１１８の第１セット、第１空気流アパーチャ１２０の第１セット、及び第１放射板１２２の第１セットを含む。ヒートシンク１０８が、アーム、横材、空気流アパーチャ、及び／又は放射板の追加のセットをオプションとして含む。例えば、図５乃至７に良く図示されているように、ヒートシンク１０８が、第２アーム１２４の第２セット、第２横材１２６の第２セット、第２放射板１２８の第２セット、第２空気流アパーチャ１３０の第２セット、及び／又は（第３）放射板１３２の第３セットの任意の組み合わせを含み得る。そのように明確に請求される場合を除いて概略的に図示のアーム、横材、空気流アパーチャ、及び／又は放射板の特定の構成に本開示に整合のヒートシンク１０８が限定されるべきではなく、本開示に整合するアーム、横材、空気流アパーチャ、及び／又は放射板の他の構成が本開示のスコープの範囲内であるものと理解されるべきである。アーム、横材、空気流アパーチャ、及び／又は放射板の数、サイズ、及び／又は形状は、ランプの形状因子やサイズに依存し、従って、用途特有である。
上述のとおり、中央ライトモジュール受容領域１１４は、ライトモジュール１０２の少なくとも一部を受容するように構成され、ライトモジュール１０２により生成された熱エネルギーがヒートシンク１０８、最終的に周囲の大気に移動される。中央ライトモジュール受容領域１１４へ移された熱は、第１アーム１１６の第１セット、第１横材１１８の第１セット、及び第１放射板１２２の第１セットを介して周囲の大気へ移される。第１空気流アパーチャ１２０の第１セットは、ヒートシンク１０８の表面に亘り空気流を供給するように構成され、これにより、大気へ移される熱エネルギーの効率や量が増加する。上述のように、放射の必要がある熱エネルギーの量に応じて追加のアーム、横材、空気流アパーチャ、及び／又は放射板を設けても良い。従って、ヒートシンク１０８の特定の構成が意図される用途に依存するだろう。
第１アーム１１６の第１セットは、ライトモジュール受容領域１１４の外周部Ｐといった部分から略半径方向外側（又は、放射状）に延びる。第１横材１１８の第１セットが、第１アーム１１６の第１セットに交差する。一つの実施形態によれば、第１横材１１８の第１セットの夫々は、ライトモジュール受容領域１１４からある半径方向距離で隣接の異なるアーム１１６の組に交差する。図示の実施形態においては、第１横材１１８の第１セットの全てがライトモジュール受容領域１１４から等しい半径方向距離だけ離間して図示され、第１横材１１８の第１セットが第１リングを概して形成する。しかしながら、第１横材１１８の第１セットの１つ以上がライトモジュール受容領域１１４から異なる半径方向距離だけ離間され得る。
第１空気流アパーチャ１２０の第１セットは、ベース部１１１、アーム１１６の第１セット、及び横材１１８の第１セットにより画定される。第１空気流アパーチャ１２０の第１セットの１つ以上が、本明細書に説明のようにシート材料の一部を除くことにより形成され得る。代替的に（又は追加で）、第１空気流アパーチャ１２０の第１セットの１つ以上が、放射板（限定するわけではないが、例えば、放射板１２２、１３２の第１セット及び／又は第３セットの一つ）を形成するためにシート材料の一部を型打ち加工（ｓｔａｍｐｉｎｇ）及び曲げ加工（ｂｅｎｄｉｎｇ）することにより形成され得る。第１空気流アパーチャ１２０の第１セットが略四角形断面を有するように図示されるが、そのように明確に請求される場合を除いてそれが本開示を限定するものではないと理解されるべきであり、第１空気流アパーチャ１２０の第１セットの１つ以上が、限定するわけではないが、円形、三角形、楕円又は同種のものといった任意の形状を有し得る。
第１放射板１２２の第１セットが外側へ曲げられ、各第１アーム１１６又は第１横材１１８の前面から交差するように延在する。第１放射板１２２の第１セットの夫々が、隣接の放射板からあるギャップ（ここでは、およそ横材１１８の角度範囲）だけ離間され、これにより隣接の放射板間の空気流が許容される。一つの実施形態によれば、第１放射板１２２の第１セットの少なくとも一つが、第１エッジ１３４及び少なくとも一つの不支持のエッジ１３６を含む。第１エッジ１３４が、アーム１１６の第１セット（図９に示す）又は横材１１８の第１セット（図４に示す）の少なくとも一つの前面に結合される。本明細書で用いられるように、アーム１１６又は横材１１８の前面は、ヒートシンクを中央ライトモジュール受容領域（側）から見ること（すなわち、図５の見方で見ること）により画定される。従って、第２エッジ１３６が大気に晒される。一つの実施形態によれば、第１放射板１２２の第１セットの少なくとも一つが、第１空気流アパーチャ１２０の第１セットの一つの形状に実質的に対応する形状を有する。図４に図示のように、各放射板１２２が３つの自由、不支持エッジを有する。オプションとして、放射板１２２が２つの自由エッジ１３６を有する三角形状であり得、又は一つの自由エッジ１３６を有する半円であり得る。
第１放射板１２２の第１セットが横材１１８の第１セットから延在するように図示されるが、第１放射板１２２の第１セットの一つ以上が、第１アーム１１６の第１セットの一つ以上からも（又は代替的に）延在しても良いと理解されるべきである。加えて、第１放射板１２２の第１セットがベース１１１から等しい半径方向距離に設けられる（すなわち、第１放射板１２２の第１セットがリングを形成する）ように図示され、第１横材１１８により画定される第１リングに略同心である。第１放射板１２２の第１セットの１つ以上がベース１１１から異なる半径方向距離だけ離間され得ると理解されるべきである。
上述のように、ヒートシンク１０８は、オプションとして、第２アーム１２４の第２セット、第２横材１２６の第２セット、第２放射板１２８の第２セット、第２空気流アパーチャ１３０の第２セット、及び／又は第３放射板１３２の第３セットの任意の組み合わせを含む。第２アーム１２４の第２セットは、第１アーム１１６の第１セット及び第１横材１１８の第１セットの少なくとも一つから略半径方向外側（放射状）に延在する。第２横材１２６の第２セットが、アーム１２４の第２セットに交差する。オプションとして、横材１１８、１２６の第１及び第２セットが、各々、第１及び第２同心リングを形成するように設けられる。
第２放射板１２８の第２セットが外側へ曲げられ、第２横材１２６又は第２アーム１２４の第２セットの少なくとも一つの前面から交差するように延在する。第２放射板１２８の第２セットの夫々が、隣接の放射板からあるギャップ（ここでは、隣接のアーム１２４の角度範囲）だけ離間され、これにより隣接の放射板間の空気流が許容される。オプションとして、第２放射板１２０、１２８の第１及び第２セットが、各々、第１及び第２同心リングに配列され得る。一つの実施形態によれば、第２放射板１２８の第２セットの少なくとも一つが、第１エッジ１３７及び少なくとも一つの不支持のエッジ１３９を含む。第１エッジ１３７は、アーム１２４又は横材１２６の第２セットの前面に結合される。第２エッジ１３９は、従って、大気に晒される。
第２空気流アパーチャ１３０の第２セットが、横材１１８の第１セット、アーム１２４の第２セット、及び横材１２６の第２セットにより画定される。第２空気流アパーチャ１３０の第２セットの１つ以上が、本明細書に説明のようにシート材料の一部を除くことにより形成され得る。代替的に（又は追加で）、第２空気流アパーチャ１３０の第２セットの１つ以上が、放射板（限定するわけではないが、例えば、放射板１２２、１２８の第１及び／又は第２セットの一つ）を形成するためにシート材料の一部を型打ち加工及び曲げ加工することにより形成され得る。第２空気流アパーチャ１３０の第２セットが略四角形断面を有するように図示されるが、そのように明確に請求される場合を除いてそれが本開示を限定するものではないと理解されるべきであり、第２空気流アパーチャ１３０の第２セットの１つ以上が、限定するわけではないが、円形、三角形、楕円又は同種のものといった任意の形状を有し得る。一つの実施形態によれば、第２空気流アパーチャ１３０の第２セットの少なくとも一つが、放射板１２２、１２８の第１又は第２セットの一つの形状に実質的に対応する形状を有する。
オプションとして、ヒートシンク１０８が放射板１３２の第３セットを含む。放射板１３２の第３セットは、ライトモジュール受容領域１１４の外周部Ｐといったある部分から略軸方向外側に延在する。本明細書で用いられるように、用語「軸方向」は、ライトシステム１００の軸を意味するように意図され、概してライトシステム１００の長さに整合され、例えば、図５及び７に示されるようにページから概して外側へ延在する。代替的に、放射板１３２の第３セットの１つ以上が、第１アーム１１６の第１セットから略軸方向外側に延在する。
放射板１３２の第３セットの夫々が隣接の放射板からあるギャップだけ離間されており、これにより隣接の放射板間の空気流が許容される。一つの実施形態によれば、放射板１３２の第３セットの少なくとも一つが、第１エッジ１４０及び少なくとも一つの不支持のエッジ１４２を含む。第１エッジ１４０は、図４に示すようにライトモジュール受容領域１１４の外周部Ｐ又はアーム１１６の第１セットの少なくとも一つの前面に結合される。不支持の第２エッジ１４２は、従って大気に晒される。一つの実施形態によれば、放射板１３２の第３セットの少なくとも一つが、第１空気流アパーチャ１２０の第１セットの一つの形状に実質的に対応する形状を有する。
一つの実施形態によれば、放射板１３２の第３セットは、中央ライトモジュール受容領域１１４を介してではなく、ライトモジュール１０２から直接的に熱エネルギーを移すように構成され得る。例えば、放射板１３２の第３セットの少なくとも一部が、中央ライトモジュール受容領域１１４に対して接触する（熱パッドも設けられると理解されるべきである）。放射板１３２の第３セットは、例えば、干渉接続（嵌合）、締結、接着、又は同種のものを用いて、ヒートシンク１０８に対してライトモジュール１０２を固定するためにも用いられ得る。
ここで図１０及び図１１を参照すると、一つの実施形態において、ヒートシンク１０８形成前のシート材料（図１０）及びヒートシンク１０８形成後のシート材料（図１１）が概して図示される。より端的には、図１０は、略平面のシート材料２００を概して図示し、ここで、シート２００が型打ちされ又は切断されてパターンを形成し、これがヒートシンク１０８を製造するために最終的に用いられる。より端的には、シート２００が切れ目２０２の第１セットを含み、これらが外周部Ｐで曲げられ、放射板１３２の第３セット、アーム１１６の第１セット、横材１１８の第１セット、及び空気流アパーチャ１２０の第１セットが形成される。シート２００は、空気流アパーチャ１３０の第２セットを形成する切り抜き（カットアウト）２０４も含む。しかしながら、シート２００の一部の切り抜きや除去により空気流アパーチャ１３０の第２セットを形成するのではなく、代替的にシート２００を型打ちして曲げて放射板と空気流アパーチャを形成しても良いことに注意されたい。
シート２００は、（例えば、切れ目ライン２０６、２０８に沿って）切断され及び／又は（例えば、破線２１０及び２１２により概略的に図示されるように）曲げられ、各々、放射板１２２、１２８の第１及び第２セットを形成し、アーム１２４の第２セット、及び横材１２６の第２セットも同様である。繰り返しになるが、本開示は、図１０及び１１に図示された実施形態に限定されるものではなく、本開示に整合するヒートシンク１０８が他の実施形態を包含し得るものと理解されるべきである。また、シート２００が単一の工程又は複数の工程により切断され、また、単一の工程又は複数の工程により曲げが形成されるものと理解されるべきである。
加えて、図１１に図示のヒートシンク１０８を形成するために用いられた同一の基本の型打ち技術が、若干又は微々たる変更を伴う他のヒートシンクを製造するためにも概して用いられる。例えば、図１１に図示のヒートシンク１０８が、ＰＡＲ３８ヒートシンクに概して対応する（すなわち、ヒートシンク１０８が、標準ＰＡＲ３８構成に適合するように設計されたライトシステム１００を形成するために用いられる）。図１２及び１３を参照すると、同一の基本のヒートシンクが、各々がヒートシンク１２００、１３００に適合するＰＡＲ３０及び／又はＰＡＲ２０を製造するために変更され得る。より詳細には、ＰＡＲ３８のヒートシンク１０８から始め、アーム１２４、横材１２６、及び放射板１２８の第２セットが除去され（若しくは型打ちされず）、全体の寸法がＰＡＲ３０用途に適合するヒートシンク１００が形成される。加えて、アーム１１６の第１セット、横材１１８の第１セット、及び放射板１２０の第１セットがＰＡＲ３０のヒートシンク１００から除去され（若しくは型打ちされず）、全体の寸法がＰＡＲ２０用途に適合するヒートシンク１２００が形成される。
ＰＡＲ３８のヒートシンク１０８の構成が、従って、ヒートシンク１０８がその意図される用途において十分な熱的特性を有するように設計され、結果として得られるＰＡＲ３０及びＰＡＲ２０用途がこれらの意図された用途のために機能するように更に設計される。詳細には、ヒートシンクがその最小の用途（例えば、ＰＡＲ２０及び／又はＰＡＲ３０）において作動するように設計され、追加の放射板、アーム、横材、及び空気流アパーチャが、より大きなヒートシンク（例えば、ＰＡＲ３０及び／又はＰＡＲ３８）を形成するために追加される。従って、同一の基本の型打ち技術を用いて異なる用途の２以上のヒートシンクを製造することにより製造コストが減じられる。
放射板１２２、１２８、１３２が約９０°角度で外側へ延在するように図示されるが、放射板１２２、１２８、１３２の１つ以上が、限定するわけではないが、４５〜１３５°の間といった９０°を超える又は未満の角度で設けられ得るものと理解されるべきである。加えて、ベース１１１、アーム１１６、１２４、及び横材１１８、１２６が平坦かつ同一平面内を延在するように図示されるが、ベース１１１、アーム１１６、１２４、及び横材１１８、１２６の１つ以上が非平坦になり得るものと理解されるべきである。例えば、ベース１１１、アーム１１６、１２４、及び横材１１８、１２６の１つ以上が湾曲部を有し得る。
本明細書のいずれの実施形態においても用いられているように、「回路」は、例えば、ハードワイヤード（配線接続）回路、プログラマブル回路、ステートマシーン回路、及び／又はプログラマブル回路により実行される指令を記憶するファームウェアの単一又は任意の組み合わせを包含する。少なくとも一つの実施形態においては、ライトモジュール１０２及び／又は電気モジュール１０４が、コントローラ、光検出器、所望の電流及び電圧でＡＣ信号をＤＣ信号へ変換するように構成された、及び／又は１以上の制御信号を生成してライトモジュール１０２の動作、例えば、ＬＥＤの輝度（例えば、ディマー（調光）回路）、ＬＥＤの出射光の色（例えば、ライトモジュール１０２が、異なる波長の光を出射するように構成された２以上のＬＥＤを含む）を調整するＰＷＭ回路及び／又はドライバ回路を含み、ここで、ドライバ回路が、ライトシステム１００からの混合色を変化させ、又は周囲の照明状況（例えば、周囲の光センサー）の変化に調整し、又は温度変化に調整し、又は寿命変化に起因する出力の変化に調整し、又は他のために、異なるＬＥＤの相対輝度を調整し得る。コントローラ、光検出器、ＰＷＭ回路及び／又はドライバ回路は、総じて又は個別に１以上の集積回路を備える。「集積回路」は、限定するわけではないが、例えば、半導体集積回路チップといった、デジタル、アナログ、又は混合信号の半導体装置及び／又はマイクロエレクトロニクス装置である。
本開示の幾つかの実施形態が本明細書にて説明され及び図示されたが、当業者は、本明細書で説明の結果及び／又は１以上の利益を獲得するため及び／又は機能を達成するための他の手段及び／又は構造の様々を直ぐに想起し、またそのような変形例及び／又は修正の夫々は、本開示のスコープの範囲内にあるものと見なされる。より概略的には、当業者は、本明細書に記述の全てのパラメーター、寸法、材料、及び構成が例示を意味し、実際のパラメーター、寸法、材料、及び／又は構成が特定用途又は本開示の教唆が用いられる用途に依存するものと直ちに理解するだろう。当業者は、本明細書に記述の開示した特定の実施形態の様々な均等物を理解し、若しくはルーティンを超えない試験で確証できるだろう。従って、上述の実施形態が単に例示目的で提示されたものであり、添付の請求項のスコープやこの均等物の範囲内で、本開示が、詳細に記述又はクレイムされたもの以外の別の方法で実行され得るものと理解される。本開示は、本明細書に記述の各個別の特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法に向けられる。加えて、２以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法の任意の組み合わせが、もしそのような特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法が相互に不整合でないならば、本開示のスコープの範囲内である。
本明細書に定義又は記述の全ての定義は、辞書の定義、参照により組み込まれた文章の定義、及び／又は明確された用語の通常の意味を超えて支配するものと理解されるべきである。
本明細書及び請求項で使用の不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」、つまり名詞を装飾する一つを意味する文字は、逆のことが明示的に述べられる場合を除き、「少なくとも一つの」を意味するものと理解されるべきである。
本明細書及び請求項において用いられている用語「及び／又は」は、そのように等位接続の要素、すなわち、幾つかのケースでは結合して存在し、及び別のケースでは分離して存在する要素の「一方又は両方」を意味するように理解されるべきである。明らかに反対のことが示唆される場合を除いて、端的に特定されたこれらの要素に関連又は非関連である、「及び／又は」節により端的に特定された要素以外の別の要素がオプションとして存在する。
本明細書で使用の参照番号の非限定のリストである。
１００ ライトシステム
１０１ 通路
１０２ ライトモジュール
１０４ 電気モジュール
１０５ 電気コネクタ
１０６ ドライバハウジング
１０８ ヒートシンク
１１０ 開放端
１１１ ベース
１１２ 閉じた端部
１１４ 中央ライトモジュール受容領域
１１６ 第１アームの第１セット
１１８ 第１横材の第１セット
１２０ 第１空気流アパーチャの第１セット
１２２ 第１放射板の第１セット
１２４ 第２アームの第２セット
１２６ 第２横材の第２セット
１２８ 第２放射板の第２セット
１３０ 第２空気流アパーチャの第２セット
１３２ 第３放射板の第３セット
１３４ 第１エッジ
１３６ 不支持のエッジ
１３７ 第１エッジ
１３９ 不支持のエッジ
１４０ 第１エッジ
１４２ 不支持のエッジ
２００ シート
２０２ 切れ目のセット
２０４ 切り抜き
２０６ 切れ目ライン
２０８ 切れ目ライン
２１０ 曲げ
２１２ 曲げ
２１４ 不支持のエッジ
Ｐ 外周部

Claims (13)

  1. 固体照明装置 (１００)であって、
    熱伝導材料の単一のシート（２００）から型打ちされたヒートシンク（１０８）を備え、
    前記ヒートシンク (１０８)が、
    ライトモジュール（１０２）を受容するように構成された中央ライトモジュール受容領域 (１１４)を含むベース部 (１１１)と、
    前記ベース部（１１１）から略半径方向外側に延在する第１アーム (１１６)の第１セットと、
    前記第１アーム (１１６)の第１セットに交差する第１横材(１１８)の第１セットと、
    前記ベース部（１１１）、前記第１アーム (１１６)の第１セット、及び前記第１横材(１１８)の第１セットにより画定される第１空気流アパーチャ (１２０)の第１セットと、
    ギャップにより離間された放射板の隣接の組を有し、前記隣接の組の間で空気流を許容する第１放射板 (１２２)の第１セットと、を備え、
    前記第１放射板 (１２２)の第１セットの夫々が軸方向外側に曲げられ、各前記第１アーム（１１６）又は前記第１横材（１１８）の前面から離れるように延在し、
    前記第１横材(１１８)の第１セットが第１リングを規定し、
    前記第１放射板 (１２２)の第１セットが、前記第１リングに略同心に前記第１横材(１１８)の第１セットから外側に延在する、
    固体照明装置。
  2. 個々の前記第１横材（１１８）が、前記中央ライトモジュール受容領域（１１４）からある半径方向距離で隣接の半径方向の第１アーム（１１６）に交差する、請求項１に記載の固体照明装置。
  3. 前記第１放射板 (１２２)の第１セットの少なくとも一つが、第１エッジ (１３４)及び少なくとも一つの不支持のエッジ(１３６)を含み、前記第１エッジ (１３４)が、前記第１アーム (１１６)の第１セット及び前記第１横材(１１８)の第１セットの少なくとも一つの前面に結合する、請求項１又は２に記載の固体照明装置。
  4. 前記第１放射板 (１２２)の第１セットの少なくとも一つが、前記第１空気流アパーチャ (１２０)の第１セットの一つの形状に実質的に対応する形状を備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の固体照明装置。
  5. 固体照明装置 (１００)であって、
    熱伝導材料の単一のシート（２００）から型打ちされたヒートシンク（１０８）を備え、
    前記ヒートシンク (１０８)が、
    ライトモジュール（１０２）を受容するように構成された中央ライトモジュール受容領域 (１１４)を含むベース部 (１１１)と、
    前記ベース部（１１１）から略半径方向外側に延在する第１アーム (１１６)の第１セットと、
    前記第１アーム (１１６)の第１セットに交差する第１横材(１１８)の第１セットと、
    前記ベース部（１１１）、前記第１アーム (１１６)の第１セット、及び前記第１横材(１１８)の第１セットにより画定される第１空気流アパーチャ (１２０)の第１セットと、
    ギャップにより離間された放射板の隣接の組を有し、前記隣接の組の間で空気流を許容する第１放射板 (１２２)の第１セットと、を備え、
    前記第１放射板 (１２２)の第１セットの夫々が軸方向外側に曲げられ、各前記第１アーム（１１６）又は前記第１横材（１１８）の前面から離れるように延在し、
    前記ヒートシンク（１０８）が、更に、
    前記第１アーム (１１６)の第１セット及び前記第１横材(１１８)の第１セットの少なくとも一つから略半径方向外側に延在する第２アーム（１２４）の第２セットと、
    前記第１横材(１１８)の第１セットからある半径方向距離で前記第２アーム（１２４）の第２セットに交差する第２横材（１２６）の第２セットと、
    軸方向外側に曲げられ、かつ前記第２アーム（１２４）の第２セット及び前記第２横材（１２６）の第２セットの少なくとも一つの前面から交差するように延在する第２放射板（１２８）の第２セットと、を更に備え、
    前記第２放射板（１２８）の第２セットの隣接の組が空気ギャップにより離間され、前記第２放射板（１２８）の第２セットの前記隣接の組の間で空気流を許容する、固体照明装置。
  6. 前記第１横材（１１８）の第１セット及び前記第２横材（１２６）の第２セットが、各々、第１及び第２同心リングを規定する、請求項５に記載の固体照明装置。
  7. 前記第１放射板（１２２）の第１セット及び前記第２放射板（１２８）の第２セットが、各々、前記第１及び第２同心リングに配列される、請求項６に記載の固体照明装置。
  8. 前記第１横材(１１８)の第１セット、前記第２横材（１２６）の第２セット、及び前記第２アーム（１２４）の第２セットにより画定される第２空気流アパーチャ（１３０）の第２セット (１２０)を更に備える、請求項５に記載の固体照明装置。
  9. 前記第２放射板（１２８）の第２セットの少なくとも一つが、前記第２空気流アパーチャ（１３０）の第２セットの一つの形状に実質的に対応する形状を有する、請求項８に記載の固体照明装置。
  10. 固体照明装置 (１００)であって、
    熱伝導材料の単一のシート（２００）から型打ちされたヒートシンク（１０８）を備え、
    前記ヒートシンク (１０８)が、
    ライトモジュール（１０２）を受容するように構成された中央ライトモジュール受容領域 (１１４)を含むベース部 (１１１)と、
    前記ベース部（１１１）から略半径方向外側に延在する第１アーム (１１６)の第１セットと、
    前記第１アーム (１１６)の第１セットに交差する第１横材(１１８)の第１セットと、
    前記ベース部（１１１）、前記第１アーム (１１６)の第１セット、及び前記第１横材(１１８)の第１セットにより画定される第１空気流アパーチャ (１２０)の第１セットと、
    ギャップにより離間された放射板の隣接の組を有し、前記隣接の組の間で空気流を許容する第１放射板 (１２２)の第１セットと、を備え、
    前記第１放射板 (１２２)の第１セットの夫々が軸方向外側に曲げられ、各前記第１アーム（１１６）又は前記第１横材（１１８）の前面から離れるように延在し、
    前記ベース（１１１）が半径方向外側に向かう外周部（Ｐ）を規定し、前記ヒートシンク（１０８）が、前記ライトモジュール受容領域（１１４）の前記外周部（Ｐ）から略軸方向外側に延在する第３セットの第３放射板（１３２）を更に備える、固体照明装置。
  11. 前記第３放射板（１３２）の第３セットの少なくとも一つが、前記第１空気流アパーチャ（１２０）の第１セットの一つの形状に実質的に対応する形状を有する、請求項１０に記載の固体照明装置。
  12. 前記中央ライトモジュール受容領域（１１４）、前記第１アーム (１１６)の第１セット、及び前記第１横材(１１８)の第１セットが略同一平面にある、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の固体照明装置。
  13. 前記ライトモジュール（１０２）を更に備える、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の固体照明装置。
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