JP6199970B2 - 分割されたチムニー構造を有する熱放散構造 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、照明装置のための熱放散構造の分野に関する。特に、本発明は、対流によって照明装置からの熱を放散させるチムニー構造（chimney structures）を有するような熱放散構造に関する。

従来の白熱ランプは、目下、発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースの照明装置のような、よりエネルギー効率的な固体状態ベースの代替物により置き換えられている。ＬＥＤ、及びＬＥＤを駆動するための電子部品は、前記照明装置の動作の間、熱を生成する。

しかしながら、高温は、ＬＥＤの寿命を短縮する。ＬＥＤベースの照明装置の設計において、熱の問題は、当該照明装置の光学出力及び寿命を制限するボトルネックであると考えられる。一部の照明装置は、ＬＥＤからの熱放散を向上するために前記照明装置内にチムニー効果を生成することが可能な構造を有する。前記チムニー効果は、対流によってＬＥＤを冷却するために照明装置内に気流を作るように利用される。このような照明装置の例は、米国特許第２００８／０２８５２７１号に示されている。

本発明の少なくとも幾つかの実施例の目的は、照明装置（又はランプ）のための改善された熱放散構造を提供することにある。特に、照明装置の対流冷却を向上する熱放散構造を提供することが目的である。

本発明の１つの見地によれば、これら及び他の目的は、添付の独立請求項に記載の熱放散構造により達成される。本発明の好ましい実施例は、添付の従属請求項において規定される。

照明装置のための熱放散構造が提供される。当該熱放散構造は、それぞれ、光源及び前記光源のためのドライバのための少なくとも２つの別個のヒートシンクを有する。各ヒートシンクは、フィンと壁配置とを有する。少なくとも２つの別個のヒートシンクは、照明装置の軸方向に沿って配置される。少なくとも２つの別個のヒートシンクのフィンは、当該照明装置の軸方向に沿って（例えば、当該軸方向と実質的に平行に）配されるチムニー構造を形成するように当該壁配置によって囲まれる。更に、前記チムニー構造は、平行に流動的に配される少なくとも２つのサブ・チムニー構造を有する。

従来のＬＥＤベースの照明装置において、光源及びドライバは、共通のヒートシンクを有し、これによりＬＥＤにより生成される熱が前記ヒートシンクを介してドライバに伝達されているが、このことは、ドライバの高温に対する感度が高いため、当該ドライバの寿命に対する悪影響を有し得る。本発明は、光源及び前記ドライバのための別個のヒートシンクを有する概念を使用しており、これにより光源から前記ドライバへの熱の伝達が減少され、ドライバの寿命を伸張するという点において有利である。

更に、光源及びドライバのための（又は専用の）別個のヒートシンクは、各ヒートシンクの設計の個々の最適化を容易にする。例えば、前記光源のためのヒートシンク及び前記ドライバのためのヒートシンクそれぞれの熱性能は、それぞれ、より長い寿命を光源及びドライバに持たせるために、別個に最適化されることができる。従って、照明装置のより柔軟な設計が可能にされる。

更に、２つの別個のヒートシンクのフィンがチムニー構造、即ち内部で気流が対流によって前記照明装置の冷却を提供するように加速される構造（又は少なくとも１つのチャネル）を形成するように壁配置によって囲まれる。本明細書において、チムニー構造は、チムニー効果が得られる構造（又は少なくとも１つのチャネル）を意味する。サブ・チムニー構造のそれぞれは、前記フィンによって前記サブ・チムニー構造を一緒に形成している（平行に流動的に配された）複数のチャネルに分けられることが可能である。

更に、少なくとも２つのサブ・チムニー構造が、チムニー構造内に含まれていると共に、熱的接続を減らすために互いに対して並列に流動的に配される。従って、サブ・チムニー構造は、チムニー構造内で平行な２つの気流を提供し（加速し）、これにより冷たい空気が、２つのサブ・チムニー構造を同時に流れる。例えば、少なくとも２つのサブ・チムニー構造は、前記チムニー構造内で平行に配されることができる。前記２つのサブ・チムニー構造は、前記照明装置の向上された対流冷却を提供し、これにより前記照明装置の熱性能が向上される。

従来のＬＥＤベースの照明装置は、通常、典型的には、ランプの後ろ側（即ち前記照明装置のランプ取付け具に面するのに適している側）において、前記照明装置から突出しているフィンを有する外側フィン構造を有するヒートシンクを有する。このような外側のフィン構造は、従来のハロゲン・ランプ取付け具の照明装置を置き換えることをより困難なものにし得る。本発明による熱放散構造（又は熱放散配置）により提供されている向上された対流冷却は、このような外側フィン構造の必要性を低減する。本発明の当該見地において、前記ヒートシンクのフィンは壁配置によって囲まれており、これにより前記照明装置の後ろ側は、従来のハロゲン・ランプ取付け具への前記照明装置の置き換えを容易にするためのより滑らかな構造を有することができる。更に、本発明の見地による熱放散構造は、向上された対流冷却が得られ、これにより限られた可能性のある冷却領域を有するコンパクトな照明装置の実現を可能にする点において有利である。

更に、前記照明装置の更なる改善された熱性能は、前記ヒートシンク構造の寸法が減少されることができるので、結果として前記照明装置の減少された質量をもたらす。

本発明の一実施例によれば、前記熱放散構造は、前記光源と前記光源のためのヒートシンクとの間に配されるのに適している熱拡散板を更に有することができ、これにより前記光源から前記光源のためのヒートシンクへの熱の放散が向上される。従って、前記熱拡散板は、前記光源から前記光源のためのヒートシンクまで熱を伝導するのに適しているものであり得る。前記光源は前記熱拡散板に配されることができ、前記熱拡散板は、前記光源のためのヒートシンクに取り付けられる（又は前記ヒートシンク上に取り付けられる）ことができる。本実施例によれば、前記光源と前記光源のためのヒートシンクとの間の熱経路（又は熱伝導）が改善される。前記熱拡散板は、好ましくは、前記光源から前記光源のためのヒートシンクまでの熱の拡散を更に改善するために、黒鉛及び／若しくは銅のような比較的高い熱伝導率材料、並びに／又はベーパーチャンバを有する。

本発明の一実施例によれば、前記ドライバのための前記ヒートシンクの壁配置の外壁は、２つのサブ・チムニー構造間に仕切り壁を形成することができる。従って、前記ドライバのための前記ヒートシンクの外壁は、前記チムニー構造を前記２つのサブ・チムニー構造に分ける。「外壁」なる語によって、前記照明装置から外側に面している壁面のみでなく、前記壁配置の外側の部分（又は外周）に配されている壁も意味する。

本発明の一実施例によれば、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置の外壁及び光源のためのヒートシンクの壁配置の外壁は、一緒にサブ・チムニー構造のうちの１つを規定する。例えば、前記光源のためのヒートシンクの外側の外周は、前記ドライバのためのヒートシンクの外側の外周より大きくても良く、前記光源のための前記ヒートシンクは、前記ドライバのための前記ヒートシンクを（部分的に）囲むように配されることができる。従って、前記ヒートシンクは、これらが軸方向において互いに部分的に重なり合うように配されることができる。本実施例によれば、サブ・チムニー構造内で加速される気流が、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置の外壁と前記光源のためのヒートシンクの壁配置の外壁との間で誘導される。

本発明の一実施例によれば、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置の外壁と前記光源のためのヒートシンクの壁配置の外壁との間に規定される前記サブ・チムニー構造は、前記熱放散構造の中心に対して他のサブ・チムニー構造の外側に配されても良い。

本発明の一実施例によれば、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置は、前記サブ・チムニー構造の少なくとも一部を規定することができる。例えば、前記サブ・チムニー構造のうちの１つは、前記内壁と前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置の外壁との間に規定されることができる。本実施例は、前記サブ・チムニー構造内で生成される気流が、前記ドライバのためのヒートシンクを通過し、これにより対流によってドライバを冷却する点において、有利である。「内壁」なる語によって、前記照明装置から内側に面している壁面だけでなく、前記壁配置の内側領域に配された壁も意味している。

一実施例において、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置によって少なくとも部分的に規定されるサブ・チムニー構造は、前記熱放散構造の中心に対して他のサブ・チムニー構造の内側に配されていても良い。

本発明の一実施例によれば、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置は、前記サブ・チムニー構造の１つのための出口を形成している少なくとも１つの開口を有することができる。従って、サブ・チムニー構造内で誘導される気流は、前記開口を経て前記照明装置を出ることができる。前記少なくとも１つの開口は、例えば、前記ドライバのためのヒートシンクの外壁内に配されることができる。

本発明の一実施例によれば、前記光源のためのヒートシンクの壁配置は、前記チムニー構造のための入口を形成している少なくとも１つの開口を有することができる。前記チムニー構造内で誘導される気流は、前記光源のためのヒートシンクの開口を経て前記照明装置に入ることができる。前記光源のためのヒートシンクの少なくとも１つの開口は、例えば、前記光源のためのヒートシンクの外壁と内壁との間に規定されることができる。前記２つのサブ・チムニー構造は、前記光源のためのヒートシンクの開口を介して共通の入口を有することができる。

本発明の一実施例によれば、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置は、これを介して前記光源のためのヒートシンクのフィンのうちの少なくとも１つが前記サブ・チムニー構造の一方から前記サブ・チムニー構造の他方まで（例えば、サブ・チムニー構造の外側のものから内側のものまで）延在することができる少なくとも１つの開口を有することができる。本実施例において、前記サブ・チムニー構造間に延在しているフィンは、両方の前記サブ・チムニー構造内で誘導される気流により冷却されることができ、このことは光源からの熱放散を改善する。好ましくは、前記ヒートシンク構造の少なくとも１つのフィンは、前記ドライバのためのヒートシンクとの物理的接触を有することなく、前記ドライバのためのヒートシンクの開口を通って延在することができ、前記物理的接触を介して前記ヒートシンク間の熱の伝達が低減され、前記光源から前記ドライバへの熱の伝達が減らされるという点において、有利である。

本発明の一実施例によれば、前記光源のためのヒートシンク構造及び前記ドライバのためのヒートシンク構造は、互いから熱的に分離されることができ、これにより前記光源から前記ドライバまでの熱伝達を減少することができる。「熱的に分離されている」なる語によって、これらのヒートシンクのうちの一方の伝導部分（例えば、金属又は比較的高い熱伝導率を有する何らかの他の材料を有するヒートシンクの部分）が前記ヒートシンクの他の１つの熱伝導性の部分と直接的に物理的接触をしていないことを意味する。前記ヒートシンクは、ある点において、互いに物理的に接続されることができるが、前記物理的接続は、好ましくは、低い熱伝導率を有する材料（例えば、プラスチック又はセラミック）を介して提供されることができる。

本発明の一実施例によれば、前記光源のためのヒートシンクの壁配置は、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置を囲むことができる。従って、前記光源のためのヒートシンクの壁配置は、熱放散構造の中心に対して前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置の外側に配されることができる。

一実施例によれば、前記２つのサブ・チムニー構造は、それぞれ、２つのヒートシンクのためのものであっても良い。従って、前記サブ・チムニー構造のうちの一方は、前記ドライバのためのヒートシンクから熱を放散させるように配されることができ、前記サブ・チムニー構造の他方は、前記光源のためのヒートシンクから熱を放散させるように配されることができる。

本発明の一実施例によれば、照明装置が提供される。前記照明装置は、上述の実施例の何れか１つにおいて規定された熱放散構造を有する。

本発明は、添付の請求項において、詳述されるフィーチャの全てのあり得る組合せに関することに留意されたい。本発明の更なる目的、フィーチャ及び有利な点は、以下の詳細な説明、添付の図面及び添付の特許請求の範囲を研究する際に明らかになるであろう。当業者であれば、本発明の様々なフィーチャが、以下に記載されているもの以外の実施例を作るために組み合わされることができることを理解するであろう。

本発明の一実施例による照明装置の斜視図である。 図１に示されている照明装置の分解図である。 図１に示されている照明装置の断面図である。 図１に示されている照明装置の底面図である。 図１に示されている照明装置のチムニー構造内で誘導される気流を示している。

本発明の上述の及び他の見地は、本発明の実施例を示している添付の図面を参照して以下に詳細に記載される。

全ての図は、必ずしも縮尺で描かれているわけではなく模式的であり、全体として本発明を説明するために必要である部分を示しているのみであり、他の部分は、省略される又は単に示唆されるに過ぎない。

図１乃至４を参照して、本発明の一実施例による熱放散構造２を有する照明装置１が記述される。

照明装置１は、図２に示されるように、少なくとも１つの光源３及び光源３を駆動するための電子部品７（以下において、ドライバ７と称される）を有する。ドライバ７は、水分及び衝撃に対する保護のためのポッティング、又はポッタント内にカプセル化されることができ、ハウジング（又はホルダ）８内で支持されることができる。光源３は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような、固体ベースの光源であり得る。任意には、レンズ４又は光学カバーは、照明装置１内に光源３を囲むように配されることができる。

照明装置１の熱放散構造２は、照明装置１から熱を放散するように構成される。熱放散構造２は、ドライバ７から熱を放散させるためのヒートシンク１０（以下において、ドライバ・ヒートシンクと称される）と光源３から熱を放散させるためのヒートシンク２０（以下において、光源ヒートシンクと称される）とを有する。ドライバ・ヒートシンク１０及び光源ヒートシンク２０は、照明装置１の（共通の）軸方向１００に沿って別個に配される。軸方向１００は、照明装置１の光軸に対応することができる。従って、前記照明装置の光軸１００は、光源ヒートシンク２０の軸方向及びドライバ・ヒートシンクの軸方向と一致することができる。ドライバ・ヒートシンク１０は、ランプ取付部品内に嵌入されるのに適応化されることができ、照明装置１の後部（即ち照明装置１の、ランプ取付部品に面していると共に照明装置１により照明されるべき領域から離れている部分又は側）を形成している。光源ヒートシンク２０は、照明装置１の前部を形成しており、照明装置１により照明されるべき領域に面している。例えば、光源ヒートシンク２０は、照明装置１の前方に延在する（又は突き出る）ことができる。

好ましくは、ヒートシンク１０、２０は、互いから熱的に分離されている、又は少なくともヒートシンク１０、２０間の熱の伝達を減少するためにヒートシンク１０、２０間の比較的小さい物理的接触領域と幾つかの点において熱的に接続されているのみである。例えば、ヒートシンク１０、２０は、接続６を介して相互接続されることができる。ヒートシンク１０、２０は、好ましくは、金属のような、比較的高い熱伝導率を有する材料でできている。

ドライバ・ヒートシンク１０は、少なくとも部分的に壁配置１５（又は壁構造）によって囲まれているフィン１１を有する。例えば、フィン１１及び壁配置１５は、ドライバ・ヒートシンク１０を一緒に規定することができる。フィン１１は、好ましくは、壁配置１５の壁間において、照明装置１の半径方向（即ち照明装置１の軸方向１００に対して直角な方向）に延在することができる。ドライバ・ヒートシンク１０の壁配置１５は、図３に示されているように、（熱放散構造２の中心に対して）フィン１１の外側に配される外壁１９と、（熱放散構造２の中心に対して）フィン１１の内側に配置される内壁１８とを有する。従って、外壁１９及び内壁１８は、一緒にフィン１１を囲む（又は包囲する）。ドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９は、好ましくは、従来のハロゲン・ランプ取付部品内の照明装置１を置き換えるのを容易にするために滑らかな外面を有することができる。更に、１つ以上の開口（又は孔）１６がドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９内に規定される。開口１６は、好ましくは外壁１９において、円周方向（即ち照明装置１の軸方向１００に対して直角な方向）に延在することができる。ドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９は、好ましくは、照明装置１の軸方向１００に沿って延在している１つ以上の開口１７を更に有する。好ましくは、開口１７は、光源ヒートシンク２０に面している外壁１９のエッジにおけるスリットとして配されることができる。

光源ヒートシンク２０も、少なくとも部分的に壁配置２５（又は壁構造物）によって囲まれているフィン２１を有する。例えば、フィン２１、２２及び壁配置２５は、光源ヒートシンク２０を一緒に規定することができる。フィン２１、２２は、好ましくは、壁配置２５の壁間において照明装置１の半径方向に延在することができる。光源ヒートシンク２０の壁配置２５は、図３に示されているように、熱放散構造２の中心に対してフィン２１、２２の外側に配される外壁２８と、フィン２１、２２の内側に配置される内壁２８とを有する。従って、外壁２９及び内壁２８は、一緒にフィン２１、２２を囲む（又は包囲する）。好ましくは、フィン２２の１つ以上は、ドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９と物理的接触を有することなく、ドライバ・ヒートシンク２０の外壁１９のエッジにおけるに開口１７を通って延在することができる。従って、光源ヒートシンク２０のフィン２２は、ドライバ・ヒートシンク２０内に延在することができる。例えば、開口１７を通って延在しているフィン２２は、開口１７を通って延在していない光源ヒートシンク２０のフィン２１と交互に配されることができる。

光源３は、光源ヒートシンク２０の内壁２８の内周部に取り付けられる熱拡散板５上に配される。熱拡散板５は、好ましくは、黒鉛及び／若しくは銅のような比較的高い熱伝導率を有する材料、並びに／又はベーパーチャンバを有することができる。従って、熱拡散板５は、光源３を光源ヒートシンク２０に熱的に接続し、これにより、動作の間、光源３により生成される熱は、熱拡散板５を介して光源ヒートシンク２０に放散される。光源ヒートシンク２０は、熱拡散板５を介してドライバ・ヒートシンク１０に物理的に接続されることができ、接続６が配されることができる。

ドライバ・ヒートシンク１０の外周は、光源ヒートシンク２０の外周よりも小さく、このことは、２つのヒートシンク１０、２０が軸方向１００において、互いに部分的に重なり合うように配されることを可能にする。例えば、光源ヒートシンク２０の壁配置２５は環状であっても良く、ドライバ・ヒートシンク１０は、光源ヒートシンク２０の環状の壁構造２５の内周部に嵌入するようにドーム状であっても良い。ヒートシンク１０、２０は、壁配置１５、２５及びフィン１１、２１、２２が熱放散構造２のチムニー（チャネル）構造３０を規定するように配される。チムニー構造３０は、２つのサブ・チムニー（又はサブチャネル）構造３１、３２に分割される部分を有し、当該部分は分割されたチムニー構造とも称されることができる。サブ・チムニー構造の一方３１は、光源ヒートシンク２０の外壁２９とドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９との間で規定され、当該サブ・チムニー構造３１は、（熱放散構造２の中心に対して）外側のサブ・チムニー構造と称されることができる。サブ・チムニー構造の他方３２は、外壁１９とドライバ・ヒートシンク１０の内壁１８との間で規定され、当該サブ・チムニー構造３２は、（熱放散構造２の中心に対して）内側のサブ・チムニー構造と称されることができる。従って、ドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９は、２つのサブ・チムニー構造３１、３２間に仕切り壁を形成する。チムニー構造３０の入口は、光源ヒートシンク２０の内外壁２８、２９間の開口２６において規定される。更に、ドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９の開口１６は、内側サブ・チムニー構造３２の出口を形成する。外側のサブ・チムニー構造３１の出口は、光源ヒートシンク２０の外壁２９とドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９との間の開口において規定される。

図５を参照して、熱放散構造２の機能が記述される。

照明装置１が動作されている場合、熱は光源３により生成され、熱放散板５を介して光源ヒートシンク２０に放散される。熱は、ドライバ７によっても生成され、（例えば、ポッティング及びハウジングを介して）ドライバ・ヒートシンク１０にも放散される。従って、ヒートシンク１０、２０は、それぞれ、ドライバ７及び光源３からの熱によって温かくなり、次いで、チムニー構造３０の内側の空気を温める。チムニー構造３０の内側の空気とチムニー構造３０の外側の周囲空気間との間の温度差は、矢４０により示されているチムニー構造３０を通る気流を誘導する。前記気流は、光源ヒートシンク２０の壁配置の入口開口２６においてチムニー構造３０に入り、次いで、ドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９によって２つのサブ・チムニー構造３１、３２内の２つの平行な気流に分割される。従って、サブ・チムニー構造３１、３２は、互いに平行に流動的に配される。最後に、内側サブ・チムニー構造３２内の気流はドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９の出口開口１６を介して熱放散構造を出て、外側のサブ・チムニー構造３２内の気流はドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９と光源ヒートシンク２０の外壁２９との間に規定される出口開口を経て熱放散構造を出る。

チムニー構造３０内の気流は、主に対流によってドライバ・ヒートシンク１０及び光源ヒートシンク２０を冷却する。内側サブ・チムニー構造３２内の気流は、前記壁配置を通ってドライバ・ヒートシンク１０のフィン間を流れるので、ドライバ・ヒートシンク１０を冷却する。更に、外側のサブ・チムニー構造の気流は、前記壁配置を通って光源ヒートシンク２０のフィン間を流れるので、主に光源ヒートシンク２０を冷却するが、ドライバ・ヒートシンク１０の外壁１９に沿って流れるので、ドライバ・ヒートシンク１０も冷却する。サブ・チムニー構造３１、３２がチムニー構造３０内の平行な２つの気流を加速するので、冷たい新鮮な空気が、同時に２つのサブ・チムニー構造を通って流れる。

本実施例によれば、熱拡散板５の中央の部分における温度は、約７６℃であり得て、従来技術における対応する場所における温度（約８１℃であり得る）よりも低い。従って、本実施例によって得られる熱放散は、従来技術の熱放散構造と比較して改善されている。

以下において、本発明の更なる実施例が記載される。

本実施例は、一種の指向的なＬＥＤランプに使用される別個のヒートシンク構造が、当該ランプ内のドライバ及びＬＥＤの柔軟なヒートシンクの設計を可能にすることができることを開示している。２つのヒートシンクが平行な２つのチムニーを形成すると同時に、最適な空気対流の効率を得ることができる。更に、一種の高い熱伝導率材料アプリケーションは、中心からヒートシンクの外周までの拡散熱抵抗を大幅に減少させることができる。全ての考慮事項は、熱管理に対して大いに利益を与えることができる。従って、このことは、寿命、費用削減及び質量削減に、著しく役立つ。

ＬＥＤランプは、光源の将来であると考えられており、近年、世界的に広がっており、高い有効性及び潜在的な長い寿命のフィーチャのために従来のランプと置換わるように、将来、ますます普及するであろう。熱の問題は、光学出力及び寿命を制限するボトルネックであると考えられている。この実施例は、一種のコンパクトなＬＥＤランプに関する。照明器具に対する取付けの干渉を防止するために、ランプの後ろ側は、従来のランプの基準線（check line）に保持される一方で、前側は冷却領域を補償するために突き出る。このような機械的な構造に基づいて、新規なチムニー冷却構造の適用は、ランプ全体から環境までの熱抵抗を減少することはできないが、合理的に気流を割り当てるために、対流チャネルを柔軟かつ調整可能にする。このような熱放散の解決策は、熱性能を著しく改善することができ、ＬＥＤランプの光学出力、安全性及び寿命も改善し、最終的には、ＬＥＤランプの開発に利益を与える。

従来の指向的なリフレクタＬＥＤランプに対する５つの問題が、以下に示される：
●大部分のＬＥＤ改造ランプの場合、後ろ側が、冷却領域を補償するためのヒートシンクの設計のために使用される。しかし、このことは、一部の照明器具と干渉しやすく、この結果、取付けの問題を生じる。
●従来の指向的なリフレクタＬＥＤランプの場合、熱放散設計のために組み込まれたヒートシンクが使用される。このことは、ドライバ部分及びＬＥＤ部分が１つのヒートシンクを共有しており、ＬＥＤからの熱出力がヒートシンクによってドライバ部分に容易に伝達されることができ、この結果、ドライバの熱放散の条件は、ＬＥＤ部分によって不都合に影響を与えられており、これによりドライバ部分の熱性能が更に悪化することを意味する。従って、ランプの寿命が制限される。
●受動的な冷却を備える大部分の従来のＬＥＤランプの場合、ヒートシンクは、より悪い放射効果及び対流の最適化に関する低い可能性を有する外側フィン構造である。
このような不利な点は、非常に限られた大きさの要件のために、コンパクトなＬＥＤランプにおいて、より明らかである。
●１つの垂直なフィン構造を有する従来のＬＥＤランプの場合、上部の構成要素の熱放散効率を悪化させ得る熱連結効果を生じ易い。従って、このような構造は、熱放散に対する実現可能性を欠いている。
●点熱源を有する従来の熱設計において、ＰＣＢ上に位置されている点熱源は、直接的にヒートシンク・ベースに触れている。このような設計は、点熱源からヒートシンクの外側までの大きな拡散熱抵抗をもたらし得て、ヒートシンクの効率を激しく低下させる。

従来のＬＥＤランプのこのような不利な点のため、本実施例は、二重分割されたチムニー構造の概念を使用し、熱性能を著しく改善すると共に、熱放散経路をより柔軟にすることができる。以下の構造を参照されたい：
●本実施例において、後ろ側はハロゲン・ランプにおける基準線に保持され、このことは、照明器具との干渉を防止する一方で、ランプの前側は、冷却領域に補償するために突き出ており、これに加えて、このような突出している部分は、熱放散にも利益を与えるチムニー効果を奏することができる。
●別個のヒートシンク構造において、ＬＥＤ及びドライバのための２つのヒートシンクが設けられており、ＬＥＤ及びドライバの熱放散のためにより柔軟で制御可能である。例えば、ドライバの熱性能は、設計段階において、ＬＥＤへの明らかな影響を伴わずに改善されることができ、逆もまた同じである。このような概念に基づいて、ＬＥＤ及びドライバのための熱性能は、改善された性能及び寿命が得られるようにそれぞれ最適化されることができる。このことは、ランプの柔軟な設計を可能にする。
●本実施例において、フィンはチムニー構造を生成するための壁構造物によって囲まれており、対流が向上されるように気流の速度を加速することができる。このような構造は、特に冷却領域を欠いているコンパクト・ランプのための熱放散に利益を与える。
●分割された構造に基づいて、２つのチムニー構造が形成される。これら２つのチムニーは、熱連結を防止するために平行である。この設計では、冷却効率が向上されるように、新鮮で冷たい空気が、ドライバ及びＬ２（光源）のチムニーを同時に通過することができる。
●更に、熱拡散板が、中心からヒートシンクの外周までの拡散熱抵抗を減少するために、点熱源（ＬＥＤ）とヒートシンク・ベースとの間に付加されることもできる。このような板は、黒鉛、銅又はベーパーチャンバのような、高い熱伝導率の材料でできている。

設計に対する上述の考慮事項によって、二重分割されたチムニー構造は、低い熱抵抗を提供することができ、冷却の効力を改善し質量を減少させることができる。

一般的に言えば、幾らかの性能の改善が、以下のように得られることが可能である：
●より多くの照明器具に適合する
●熱抵抗が、２Ｋ／Ｗよりも低くあることができる。
●ランプのボリュームが、例えば１０％よりも低くあることができる。

本設計において、最終的な目標は、システム全体に対する熱性能を改善することであり、前記チムニー構造は、重要な役割を果たす。設計のステップは、（最適な）チムニー・パラメータ（例えば、チムニーの高さ及び各チムニー要素の直径）を決定することであり得る。

ランプ・システムの外形の制限に基づいて、当該チムニーの高さは、通常、一定である。チムニーの直径（Ｄ）及びチムニーの表面温度（Ｔ_ｓｉｎｋ）は、まず、定数としてみなされることができる。

第二に、チムニー内の気流の平均温度（ΔＴ_ａｖｇ）が導出されることができ、従って、当該チムニーの浮揚性（buoyancy）及び圧力損失が導出されることができる。ここまでにおいて、チムニー構造を通る気流の本当の作用点が導出されることができる。

第三に、チムニー効果によって取り除かれる熱が導出されることができる。同時に、対流及び放射によって取り除かれる熱が、計算されることができる。

最後に、ランプ・システムの熱抵抗は、上述で導出されたものから導出されることができる。最善の熱性能は、最も低いシステム熱抵抗を意味する。従って、最適（又は少なくとも改善された）チムニー直径が、理論的に導出されることができる。

チムニー構造の設計において、システムデザインを単純化するために、ヒートシンク全体が一様な温度を保持すると仮定される。しかし、実際、ヒートシンクにおける熱伝導率抵抗（特に、点熱源から周囲との対流境界線までの拡散抵抗）が存在し得る。

この設計において、一種の高い熱伝導率材料が、熱拡散抵抗を低下させるために点熱源とヒートシンクとの間に設けられることが可能である。

実施例の項目別リスト
１．照明装置のための熱放散構造であって、
それぞれ光源及び前記光源のためのドライバのための少なくとも２つの別個のヒートシンク
を有する熱放散構造において、
前記少なくとも２つの別個のヒートシンクは、前記照明装置の軸方向に沿って配され、
前記少なくとも２つの別個のヒートシンクのフィンは、ここを通る気流を加速するように、前記照明装置の軸方向と実質的に平行であるチムニー構造を形成するように壁構造物によって囲まれており、
前記少なくとも２つの別個のヒートシンク間の熱連結を最小化するように、少なくとも２つのサブ・チムニー構造が、それぞれ前記少なくとも２つの別個のヒートシンクのために前記チムニー構造内で平行に設けられている、
熱放散構造。
２．前記光源と前記光源のためのヒートシンクとの間に設けられる熱拡散板を更に有する項目１に記載の熱放散構造。
３.項目１又は２に記載の熱放散構造を有する照明装置。

本発明の実施例が、添付の図面及び上述において説明され記載されたが、このような説明及び記載は、限定的なものではなく、例示的なもの又は模範的なものとみなされるべきであり、本発明は、開示されている実施例に限定されるものではない。

添付図面、開示及び添付の請求の範囲の研究から、開示された実施例に対する変化は、特許請求項の範囲に発明を実施する際の当業者により理解され達成されることができる。
添付の請求項において、「有する」なる語は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数形を排除するものではない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。添付請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとしてみなしてはならない。

Claims (14)

1. 照明装置のための熱放散構造であって、
   それぞれ光源および前記光源のためのドライバのための少なくとも２つの別個のヒートシンクであって、各ヒートシンクはフィン及び壁配置を有している、２つの別個のヒートシンクを有する熱放散構造において、
   前記少なくとも２つの別個のヒートシンクは、当該照明装置の軸方向に沿って配置され、
   前記少なくとも２つの別個のヒートシンクの前記フィンは、前記照明装置の前記軸方向に沿って配されたチムニー構造を形成するために壁配置によって囲まれており、前記チムニー構造は、平行に流動的に配された少なくとも２つのサブ・チムニー構造を有し、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置の外壁は、２つの前記サブ・チムニー構造間の仕切り壁を形成する、熱放散構造。
2. 前記光源と前記光源のためのヒートシンクとの間に配されるのに適している熱拡散板を更に有する、請求項１に記載の熱放散構造。
3. 前記熱拡散板は、前記光源から前記光源のための前記ヒートシンクまでの熱の伝導に適している、請求項２に記載の熱放散構造。
4. 照明装置のための熱放散構造であって、
   それぞれ光源および前記光源のためのドライバのための少なくとも２つの別個のヒートシンクであって、各ヒートシンクはフィン及び壁配置を有している、２つの別個のヒートシンクを有する熱放散構造において、
   前記少なくとも２つの別個のヒートシンクは、当該照明装置の軸方向に沿って配置され、
   前記少なくとも２つの別個のヒートシンクの前記フィンは、前記照明装置の前記軸方向に沿って配されたチムニー構造を形成するために壁配置によって囲まれており、前記チムニー構造は、平行に流動的に配された少なくとも２つのサブ・チムニー構造を有し、前記ドライバのためのヒートシンクの前記壁配置の外壁および前記光源のためのヒートシンクの前記壁配置の外壁は、一緒に前記サブ・チムニー構造の１つを規定する、熱放散構造。
5. 前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置の外壁と前記光源のためのヒートシンクの壁配置の外壁との間に規定される前記サブ・チムニー構造は、前記熱放散構造の中心に対して他方のサブ・チムニーの構造の外側に配されている、請求項４に記載の熱放散構造。
6. 照明装置のための熱放散構造であって、
   それぞれ光源および前記光源のためのドライバのための少なくとも２つの別個のヒートシンクであって、各ヒートシンクはフィン及び壁配置を有している、２つの別個のヒートシンクを有する熱放散構造において、
   前記少なくとも２つの別個のヒートシンクは、当該照明装置の軸方向に沿って配置され、
   前記少なくとも２つの別個のヒートシンクの前記フィンは、前記照明装置の前記軸方向に沿って配されたチムニー構造を形成するために壁配置によって囲まれており、前記チムニー構造は、平行に流動的に配された少なくとも２つのサブ・チムニー構造を有し、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置が、前記サブ・チムニー構造の少なくとも１つの部分を規定している、熱放散構造。
7. 前記ドライバのためのヒートシンクの前記壁配置によって少なくとも部分的に規定される前記サブ・チムニー構造は、前記熱放散構造の中心に対して他方のサブ・チムニー構造の内側に配されている、請求項６に記載の熱放散構造。
8. 前記ドライバのためのヒートシンクの前記壁配置は、前記サブ・チムニー構造の１つに対する出口を形成している少なくとも１つの開口を有する、請求項７に記載の熱放散構造。
9. 前記光源のための前記ヒートシンクの前記壁配置は、前記チムニー構造のための入口を形成している少なくとも１つの開口を有している、請求項１乃至８の何れか一項に記載の熱放散構造。
10. 照明装置のための熱放散構造であって、
    それぞれ光源および前記光源のためのドライバのための少なくとも２つの別個のヒートシンクであって、各ヒートシンクはフィン及び壁配置を有している、２つの別個のヒートシンクを有する熱放散構造において、
    前記少なくとも２つの別個のヒートシンクは、当該照明装置の軸方向に沿って配置され、
    前記少なくとも２つの別個のヒートシンクの前記フィンは、前記照明装置の前記軸方向に沿って配されたチムニー構造を形成するために壁配置によって囲まれており、前記チムニー構造は、平行に流動的に配された少なくとも２つのサブ・チムニー構造を有し、前記ドライバのためのヒートシンクの前記壁配置は、これを通って前記光源のための前記ヒートシンクの前記フィンのうちの少なくとも１つが、前記サブ・チムニー構造の一方から前記サブ・チムニー構造の他方へと延在している、少なくとも１つの開口を有する、熱放散構造。
11. 前記光源のための前記ヒートシンクの構造および前記ドライバのためのヒートシンクの構造が、互いに熱的に分離されている、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の熱放散構造。
12. 前記光源のための前記ヒートシンクの壁配置は、前記ドライバのためのヒートシンクの壁配置を囲んでいる、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の熱放散構造。
13. 前記２つのサブ・チムニー構造が、それぞれ、前記２つのヒートシンクのためのものである、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の熱放散構造。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載の熱放散構造を有する照明装置。

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