JP3185491U - ハンドヘルド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタモジュールが組み込まれる電子装置であるハンドヘルド装置を提供する。
【解決手段】ハンドヘルド装置１０は、レーザまたは少なくとも１つの発光ダイオードを有する光源を含むプロジェクタモジュール２０と、熱管理システムとを備える。熱管理システムは、集熱部３０と熱拡散部４０とを含む。集熱部３０は、１０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱機構設計定数を有する材料で形成され、光源と熱的に接触している非平面の形状を有する。熱拡散部４０は、集熱部の表面積の１．５倍以上の表面積および１０ｍｍ・Ｗ／Ｋ以上の熱機構設計定数を有すると共に、集熱部と熱的に接触するように位置付けられる。材料の熱機構設計定数は該材料の熱伝導率にその平均厚さを乗算して得られる。
【選択図】図１

Description

本開示は、プロジェクタモジュールが組み込まれる電子装置であるハンドヘルドプロジェクタ用熱管理体に関し、詳細には、レーザまたは少なくとも1つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いるプロジェクタモジュールに関する。本開示は、さらに詳細には、レーザまたは少なくとも1つのＬＥＤが実装される基板を備えた光源、同方性集熱部、および集熱部と熱的に係合する異方性の熱拡散部を有するプロジェクタモジュールに関する。

ハンドヘルドプロジェクタ（ポケットプロジェクタ、モバイルプロジェクタ、またはピコプロジェクタとも呼ばれる）は、携帯電話、携帯端末、衛星利用測位システム（ＧＰＳ）、ヘッドセット、および／または、デジタルカメラなど、十分な記憶容量を有して十分なデータを処理する、すなわち、プレゼンテーション用装置であって、かつ、取り付け大型画面を収容するほどのスペースの無いハンドヘルド装置内のプロジェクタモジュールに適用する、近年台頭してきている技術である。ハンドヘルドプロジェクタは壁など何れの近くの投影面上にデジタル映像を投影でき、1つまたは複数のレーザまたはＬＥＤとされる1つまたは複数の光源を必要とする。ハンドヘルドプロジェクタの重要な設計上の特徴は、投影面の物理的な特性に関わらず、クリアで明るい映像を投影できることである。使用の際には、ハンドヘルドプロジェクタがプレゼンテーション、写真、ビデオ、地図、ゲーム等の映像を投射するように用いられる。

十分な明るさ、解像度、カラー品位を維持するために、プロジェクタモジュールに使用される光源には、比較的高い出力、すなわち、レーザが光源として使用されて場合で約０．１ワット程度以上、ＬＥＤが使用された場合で約１ワット程度以上が必要である。このような高出力の光源の場合、大量の熱が発生して、プロジェクタモジュールが置かれるハンドヘルドプロジェクタハンドヘルド装置の性能が徐々に劣ること、および使用者を不快にすることを避けるよう、熱管理に対して十分な検討が必要である。

ハンドヘルドプロジェクタに熱管理を適用する際に、熱をプロジェクタモジュール自身から遠ざけて十分に逃がす能力がいくつかの重要な検討の１つであり、その結果、機能の喪失または所定の寿命を結果的に伴うプロジェクタモジュールの過熱が回避される、が、しかしなら、ハンドヘルド装置の特定領域および構成部品上の熱には注目していない。プロジェクタモジュールから熱を引き出す集熱部と、および比較的高い表面領域の指向性のある熱拡散部たとえば剥離グラファイトや高分子グラファイトの圧縮粉末で構成される異方性グラファイトとの複合が、唯一に有利であることが分かってきている。

大きく延伸された、さらに具体的には、「ｃ」方向の最終厚さがそれの開始の寸法の約８０倍程度に延伸されたグラファイト粉末が、バインダを用いなくても粘着性のあるまたは積層された延伸グラファイトの、たとえば、ウェブ、紙、ストリップ、テープ、ホイル、マットなどに形成される（通常、市販では「フレキシブルグラファイト」と呼ばれる）。開始の「ｃ」方向の寸法の約８０倍程度に最終厚さになるように「ｃ」方向に延伸され、接着材を用いることなく圧縮により積層フレキシブルシートになるグラファイト粒子の配列は、大きく延伸されたグラファイト粒子間で達成される機械的な内部係合または粘着により可能になると考えられる。

柔軟性に加えて、上記のように、シートの対向面に実質的に平行に、グラファイト粒子およびグラファイト層が高圧縮によって延伸されて配向されたシート材が、熱伝導に関して高い異方性を有することがやはり分かってきており、これにより、特に熱拡散用途に有用である。生産シート材が、このように優れた柔軟性、良好な強度、および高い配向を有する。

フレキシブルグラファイトシート材が、シートの対向する平行な主表面に平行にグラファイト粒子が配列されて良好な異方性を示し、シート材が圧縮されて配向が増加して、異方性が増す。異方性圧縮シート材において、厚さ、すなわち、対向する平行なシート面に垂直な方向が、「ｃ」方向であり、長手および厚さに沿う方向、すなわち、対向する主表面に沿う平行な方向が、「ａ」方向であり、シートの熱および電気的な特性が、「ｃ」方向および「ａ」方向で桁違いに大きく異なる。

本開示における1つの実施形態では、レーザまたは少なくとも1つの発光ダイオードが実装される回路基板などの光源を有するプロジェクタモジュールと、ハンドヘルドプロジェクタと熱的に係合して位置付けられる同方性集熱部、および、集熱部と熱的に係合して位置付けられる熱拡散部を有する熱管理システムと、を備えたハンドヘルド装置に関し、熱拡散部が集熱部よりも大きな表面積を有している。ある実施形態では、熱拡散部が集熱部の少なくとも１．５倍の表面積を有し、最も好ましい実施形態では、熱拡散部が集熱部より少なくとも２倍から少なくとも４倍の表面積を有する。

集熱部が、有利には、銅、アルミ、またはそれの合金などの金属要素で構成される。このように、集熱部を形成する金属材が本開示の目的のために同方性であって、該同方性は１．０〜２．０の間の熱同方性比率を有することを指す。熱同方性比率は、平坦形状（すなわち矩形）の材料を用いて、第１の方向に取ったときの材料の熱伝導を、第2の方向に取ったときの材料の熱伝導で除算することで決定され、第1の方向と第2の方向とが互いに７５〜１０５°とされ、大きい方の値が分子とされる。たとえば、比較的平坦なシート状の構成の場合、熱異方性は内部熱伝導を貫通熱伝導で除算してまたはその反対にして算出される。

ある実施形態では、集熱部が3次元形状とされて光源および集熱部間の適切な熱交換を維持する。さらに具体的には、ある実施形態では、集熱部が少なくとも1つの好ましくは複数のセクション（場合には「フィンガ」と呼ばれる）を有し、少なくとも６０°の角度に曲げられ、ある実施形態では、隣接セクションに対して約１２０°まで曲げられる。このように、集熱部が、打ち抜かれた金属シートを適宜な寸法に加工されて、複数の配置で光源と熱的に係合して位置付けられる。

多くの実施形態で、熱拡散部が、少なくとも１４０Ｗ／ｍ・Ｋ、さらに好ましくは、少なくとも約２２０Ｗ／ｍ・Ｋ（本明細書に挙げる熱伝導は室温の約２０°で測定されたものとする）の内部熱伝導を有する。熱拡散部が好ましくは異方性グラファイト材で形成され、厚さが少なくとも０．０１ミリメートル（ｍｍ）から約２ｍｍまでとされる。もっとも標準的には、熱拡散部が厚さ約０．０７５〜０．１ｍｍとされる。1つの特別な実施形態では、熱拡散部が少なくとも1つの剥離グラファイトの圧縮粒子シートで形成され、別の特別な実施形態では、熱拡散部が少なくとも1つの高分子グラファイトシートから形成される。

上記の一般的な説明および以下の詳細な説明によって考案の実施形態を説明するが、考案の本質および特長を理解するために概略または枠組みを提供するものであることが、請求範囲から理解されよう。添付する図面が、考案をさらに理解するために提供されて用いられて本明細書の一部に組み込まれ、その一部を構成する。図面が考案の様々な実施形態を例示し、かつ、説明と合わせて考案の主旨および動作を説明することに利用できる。他のさらに機能または有利な点が添付の図面と一緒にして次の開示を読むと当技術分野の当業者には容易に明らかになるであろう。

本開示によるプロジェクタモジュールを有するハンドヘルド装置および熱管理システムの実施形態の斜視図である。 図１のハンドヘルド装置の分解斜視図である。

本開示は、上記のように、プロジェクタモジュールを構成するハンドヘルド装置用の熱管理システムに関する。「ハンドヘルド装置」が、大人の手の中に持たれて容易に使用に供される装置を指し、典型的なハンドヘルド装置には、携帯電話またはセルホーン、個人情報端末（ＰＤＡ）、ＧＰＳ装置、ヘッドセット、およびデジタルカメラ、またはハンドヘルドプロジェクタとして単独で機能する専用装置をも含まれる。「プロジェクタモジュール」が、ハンドヘルド装置の中に収まるサイズとされたプロジェクタで、さらに、たとえば１メートルまたはそれ前後の、所望な距離から投射されたときに、十分な大きさと解像の映像を投影できるプロジェクタを指す。さらに具体的には、プロジェクタモジュールによって生成される画像が、約１メートルまたはその前後の距離から投影されたときに、少なくとも２４０×３２０ピクセル、および少なくとも３０×４５センチメートル（ｃｍ）の大きさを有する。もちろん、高解像（いわゆる高解像度と言われる１０２４×７６８よりも高いものまで）および大きいサイズでも望ましい。

一般に、ハンドヘルド装置の中に適合するためにプロジェクタモジュールが、十分に小さな容積を有して、ハンドヘルド装置がそれの主な目的に用いられる。ある実施形態では、プロジェクタモジュールが１４４立方センチメートル（ｃｍ³）以下の大きさの、８×６×３センチメートル（ｃｍ）の寸法とされ、ハンドヘルド装置の中に適用される。ハンドヘルド装置の大きさおよび性質によっては、収容されるプロジェクタモジュールが、３０００ｃｍ³程度の、２０×１５×１９ｃｍの寸法でハンドヘルド装置の中に適用される。ある実施形態では、プロジェクタモジュールが家の中に収容されて設置と撤収が容易になる。

プロジェクタモジュールが画像を投射することに有用な光を供給する光源および光学系を有し、該光源がプロジェクタからの主要な熱源でもある。光源および光学系が所望の輝度および解像を生成するのに十分なパワーを要する。ある実施形態では、光源がレーザであり、画像全体をその時間のドットでスキャンするか、または、光学的に拡散してレーザを変調してその時間にラインをスキャンすることで機能する。別法の他の実施形態は、光源が配線回路基板に実装された1つまたは複数のＬＥＤであって、回路基板がＬＥＤの明るさを制御する。1つまたは複数のこのような回路基板がハンドヘルド装置に用いられる。別法のある実施形態では、ＬＥＤがフレキシブル回路に、複数のＬＥＤが単一のフレキシブル回路上に、または単一のＬＥＤが複数のフレキシブル回路のそれぞれに実装される。このような光源が熱に悪影響を被る。

1つの実施形態では、本明細書で開示されたプロジェクタモジュール用の熱管理システムが集熱部および熱拡散部を有する。集熱部が同方性で、銅、アルミ、またはそれの合金などの金属要素であることが有利である。上記の同方性とは、集熱が形成される材料がたかだか２．０、好ましくは２．０以下、さらに好ましくは１．５以下、さらに好ましくは約１．０の熱異方性比率を有する。集熱部が、プロジェクタモジュールと、さらに具体的にはプロジェクタモジュールの光源と熱系合して位置付けられ、本明細書に開示される実施形態では、集熱部がプロジェクタモジュールの収容部と熱的に接触して、収容部が光源から集熱部に熱を移動する媒体として機能する。

熱的な接触とは、第1の構成要素が第2の構成要素と関連して位置付けられ（後述のように、たとえば、集熱部がプロジェクタモジュールの熱源と関連して位置付けられ、または熱拡散部が集熱部と関連して位置付けられる）、その結果、熱が第2の構成要素から第1の構成要素に容易に移動されることを言う。熱インタフェース材などの収容部、回路基板、または熱移動要素が第1の構成要素および第2の構成要素間に位置付けられて熱移動を促進するのであるが、一般的には、物理的な接触が熱的な接触の好ましい形態である。事実、本開示のある実施形態では、位相変更材などの熱インタフェース材である、剥離グラファイト圧縮粒子などの1つまたは複数のシートが、当業者には知られているように熱移動を促進するために、集熱部、プロジェクタモジュール、集熱部および熱拡散部間に位置付けられる。熱インタフェース材が正しい位置に維持されるように接着材が用いられ、ある実施形態では、接着材が集熱部およびプロジェクタモジュール間、または集熱部および熱拡散部間の良好な接触を確実にするように用いられる。

1つの実施形態では、集熱部を形成するのに用いられる材料が、2つの主表面および少なくとも１０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋの熱機構設計定数を有して、プロジェクタモジュールから十分に熱を導く。他の実施形態では、集熱部を形成するのに用いられる材料の熱機構設計定数が少なくとも２０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋである。本明細書で用いられるように、「熱機構設計定数」は、材料の平均厚さ（すなわち、材料の2つの表面間の距離）に材料の内部熱伝導率を掛けて表わされる2つの主表面を有する材料の特性を指し、材料の熱容量の値（材料の熱の「量」が放熱できる）として用いることができる。ある実施形態では、集熱材の熱機構設計定数が少なくとも約１１０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋで、他の実施形態では少なくとも約２７０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ、または少なくとも約４４０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋである。上記のように、ある実施形態では、金属がアルミ、銅、またはそれらの合金でも良い。一般に、集熱部の材料厚さが約０．０５〜２ｍｍで、ある実施形態では約０．１〜１．５ｍｍの厚さである。

ある好適な実施形態では、集熱部が平板でない（すなわち３次元の）形状とされ、プロジェクタモジュールの複数の表面と熱的に接触するために曲面など（プロジェクタモジュールの収容部の側面など）を有する。事実、ある実施形態では、集熱部が1つまたは複数の「フィンガ」を有し、フィンガが本体または集熱部の隣接の区分から少なくとも６０°の角度で延在する。ある実施形態では、フィンガが本体または集熱部の隣接の区分から６０〜１２０°の角度で延在する。フィンガがプロジェクタモジュール光源と熱的に接触する集熱部の表面積を増やす。さらなる実施形態では、集熱部がフィンガが鋭角または鈍角とされる角度で集熱部の本体から延在して良い。

また、本開示のハンドヘルドプロジェクタ熱管理視ステムが集熱部と熱的に接触する熱拡散部を有し（上記のように、熱インタフェース材がそれらの間に位置付けられる実施形態を含む）、集熱部によって集められた熱を取り込み、ハンドヘルド装置の周囲に拡散させて、プロジェクタモジュール、ハンドヘルド装置の構成要素、または使用者などへの熱の影響を低減させる。このように、熱拡散部が表面から比較的不均一な熱を拡散させ、これによって、ホットスポットまたは比較的高い本質的に不都合な熱の領域を回避する。上記のように、ある実施形態では、熱拡散部が剥離グラファイトの圧縮粒子の1つまたは複数のシートで形成される。他の実施形態では、熱拡散部高分子グラファイトで形成される。「高分子グラファイト」とは、ポリマーの熱処理によって形成されたグラファイト材を指し、たとえば、米国特許番号５，０９１，０２５に教示され、当該特許が本明細書に援用される。

ある実施形態では、熱拡散部が集熱部の少なくとも１．５倍の表面積を有する。他の実施形態では、熱拡散部が集熱の表面積の少なくとも２倍または少なくとも４倍の表面積を有する。熱拡散部の表面積が集熱部のそれを上回る量に機能上の限界は無いものの、実効的な限度はハンドヘルド装置のサイズで規定され、一般的に、熱拡散部の表面積が集熱部の約8倍までとされる。熱拡散部の表面積とは、熱拡散部の1つの主表面の表面積を意味し、集熱部の表面積とは、集熱部の1つの主表面の面積を意味する。別法の他の実施形態では、表面積が熱拡散部の総表面積、集熱部の総表面積をそれぞれ指す。

有利な実施形態では、熱拡散部が集熱部が形成される材料と異なる熱機構設計定数を有する。好ましくは、熱拡散部が形成される材料が、集熱部が形成される材料のそれの５０％以上の熱機構設計定数を有し、他の実施形態では、熱拡散材が、集熱部が形成される材料のそれの少なくとも３０％以上大きな熱機構設計定数を有し、さらに好ましくは、集熱部が形成される材料のそれの少なくとも５０％以上大きな熱機構設計定数を有して、集熱部から（そして、このように、プロジェクタモジュールから）熱を効率的に導く。ある実施形態では、熱拡散材が少なくとも１０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋの熱機構設計定数を有し、さらに好ましくは少なくとも１４５ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ、さらに好ましくは少なくとも２００ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ、または、少なくとも３５０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋの熱機構設計定数を有する。ある好適な実施形態では、熱拡散材が少なくとも５８０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋの熱機構設計定数を有する。他の実施形態では、好適な熱拡散材が少なくとも約２０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ、少なくとも約５０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ、少なくとも約７５ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ、および少なくとも約１００ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋの熱機構設計定数を有する。有利なことに、熱拡散部が少なくとも１４０Ｗ／ｍ・Ｋ、さらに好ましくは２２０Ｗ／ｍ・Ｋ、さらに有利には少なくとも３００Ｗ／ｍ・Ｋの内部熱伝導率を有し、しかしながら、熱拡散部の内部熱伝導率に対する機能的な上限は無く、１６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である必要は実質的にない。熱拡散部の熱異方比率が、形成される材料に依存し、少なくとも３．０から約１６，０００までである。

上記のように、熱拡散部が剥離グラファイトの圧縮粒子の少なくとも１つシートで形成される。グラファイトが、共有原子価の板間の弱い結合の、平坦な積層板に結合された原子を含む炭素の結晶体であり、天然のグラファイト片などのグラファイト粒子を硫黄酸および窒素酸の溶液などのインタカラントと処理し、グラフファイトの結晶構造が反応してグラファイト化合物およびインタカラントを形成する。ここでは、グラファイトの処理された粒子を「インタカラントされたグラファイト粒子」と呼ぶ。高温にさらされると、グラファイト内のインタカラントが分解、蒸発して、インタカラントされたグラファイト粒子が、「ｃ」方向、すなわちグラファイトとの結晶板と垂直な方向に、アコーディオンのように開始の約８０倍の大きさ程度まで膨張する。剥離グラファイト粒子は、外観で虫状であるので、ウォームと呼ばれる。ウォームが一緒に圧縮されてフレキシブルシートになり、開始のグラファイト片と異なって、各種の形状に形成、切断できる。

本開示において、開始材料の結晶構造が黒鉛化に必要な程度を維持し剥離でき得る範囲で、熱拡散部を提供するように用いられるグラファイト開始材料が非グラファイト構成要素を含んで良い。一般に、結晶構造が黒鉛化の必要な程度を有し剥離でき得る何れのカーボン含有材料が、本考案に用いられることに適している。好ましくは、このようなグラファイトが少なくとも約８０重量％の純度を有する。さらに好ましくは、本考案の熱拡散部に用いられるグラファイトが少なくとも約９４％の純度を有する。最も好適な実施形態では、用いられるグラファイトが少なくとも約９８％の純度を有する。

グラファイトシートおよび箔などの圧縮剥離グラファイト材が、使用上の良好な強度のある凝集性であり、かつ、好適に圧縮されて、具体的にはロールプレスによって、厚さ約０．０５〜３．７５ｍｍ、および典型的には濃度約０．４〜２．０ｇ／ｃｃ以上になる。事実、「シート」を考慮すると、グラファイトが濃度で少なくとも約０．６ｇ／ｃｃを有し、本考案に必要とされる可撓性を有するためには、濃度で少なくとも約１．１ｇ／ｃｃを有し、さらに好ましくは、少なくとも約１．６ｇ／ｃｃを有する。ここで「シート」という用語が個々のシートに対抗するように材料の連続するロールを含むことも意味して用いられる。

望ましくは、剥離グラファイト圧縮粒子シートが樹脂および吸収樹脂（absorbed resin）で処理され、その前の硬化がグラファイト物の耐湿度、使用強度、すなわち剛性、および、物品の形態を「固定化」（fixing）を高める。好適な樹脂の含有量は、５重量％、さらに好ましくは約１０〜３５重量％、好適には約６０重量％までである。特に本考案を実施するのに有効であることが確認できた樹脂が、アクリル、エポキシ、およびフェノールベースの樹脂系、フッ素ベースのポリマー、またはこれらの混合物である。好適なエポキシ樹脂には、ジグリシジルエーテルのビスフェノールＡ（ＤＧＥＢＡ）ベースとした樹脂、および他の多機能樹脂系が含まれ、用いられるフェノール樹脂には、レゾール樹脂およびノボラックフェノール樹脂が含まれる。フレキシブルグラファイトが樹脂に加えて、または樹脂の代わりに、任意にファイバおよび／または塩に含侵される。さらには、活性または非活性添加剤が樹脂系に用いられて特性（粘性、材料フロー、疎水性など）を変える。

剥離グラファイト圧縮粒子のシートが、本開示による熱拡散部として用いたとき、少なくとも約０．６ｇ／ｃｃ、さらに好ましくは少なくとも約１．１ｇ／ｃｃ、最も好ましくは少なくとも約１．６ｇ／ｃｃの含有量を有する。実効的な観点から、グラファイトシート熱拡散部の含有量の上限が約２．０ｇ／ｃｃである。シートが厚さ約１０ｍｍ以下、さらに好ましくは約２ｍｍ以下、最も好ましくは約０．５ｍｍ以下である。１つを超えるシートを用いる場合、シートの厚さの総計が好ましくは１０ｍｍ以下である。本開示の熱拡散部として使用する１枚の好ましいグラファイトシートが、オハイオ州パルマのグラフテックインターナショナルホールディングからｅＧＲＡＦ材として入手可能である。

ある実施形態では、複数のグラファイトシートが単品に積層されて、本明細書で開示の熱管理システムに供される。剥離グラファイト圧縮粒子のシートが、その間の、感圧または感熱接着剤などの好適な接着剤で積層される。接着剤が、接着力と厚さを最小にすることバランスを取って選択され、熱拡散部が求められる使用環境で適切な接着を維持する。当業者に好適な接着剤が知られており、それにはアクリル樹脂およびフェノール樹脂が含まれる。

グラファイトシートが効果的に使用されるのに、シート面に平行方向の熱伝導率（「内部熱伝導率」と呼ぶ）で少なくとも約１４０Ｗ／ｍ・Ｋが必要である。さらに有利には、グラファイトシート面に平行な熱伝導率が少なくとも２２０Ｗ／ｍ・Ｋ、最も有利には少なくとも３００Ｗ／ｍ・Ｋである。実効的な観点では、６００Ｗ／ｍ・Ｋまでの内部熱伝導率の剥離グラファイト圧縮粒子シートが主要なハンドヘルドプロジェクタ用途に十分である。

剥離グラファイト圧縮粒子シートの内部熱伝導率に加えて、貫通熱伝導率もまた関連する。ある実施形態では、剥離グラファイト圧縮粒子シートの貫通熱伝導率が１２Ｗ／ｍ・Ｋ以下とされ、他の実施形態では、剥離グラファイト圧縮粒子シートの貫通熱伝導率が７Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。特別な実施形態では、シートの貫通熱伝導率が少なくとも約１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。

用語の「シート面に平行な熱伝導率」および「内部熱伝導率」とは、剥離グラファイト圧縮粒子シートがシート面を形成すると呼べる２つの主表面を有し、このように、これらが剥離グラファイト粒子シートの主表面に沿った熱伝導率であることを指す。用語の「貫通熱伝導率」がシートの主表面間またはそれに垂直な熱伝導率を指す。

グラファイトシートの異方性特性に利用するには、ある実施形態では、シートの熱異方性比率が少なくとも約５０、他の実施形態では、シートの異方性比率が少なくとも約７０である。一般に、熱異方性比率が約５００を必要とせず、さらに好適には約２５０以下である。

ある実施形態では、電気的な絶縁のために、熱拡散部がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの電気絶縁材の層で積層されて良い。

さらには、ある実施形態では、バイアス材が、グラファイトシートおよびハンドヘルド装置の構成要素、収容部またはケースの間に挟まれて良い。バイアス材が集熱部に対して熱拡散部をバイアスして接触抵抗を低減して熱拡散部および集熱部間の熱的な接触を増加するものである任意の材料で良い。言い換えると、バイアス材が、構成要素や収容部、ケースに押圧されて位置付けられ、熱拡散部を集熱部に押し付けて熱的な接触を増大させる。

好適なバイアスする材料には、圧縮されたときに上記のように熱拡散部を集熱部に押し付ける圧縮できて自在な気泡などの材料が含まれる。好適には、使用される材料が本質的に弾性で弾性すなわち「バネ状」の圧力が同じ方向に提供される。有利には、バイアスする材料として用いられる気泡がゴムまたはシリコン（または充填シリコン（filled silicone））とされる。熱拡散部から収容部またはケースへの効率的な熱移動が望ましくない場合は、バイアス材で遮断し、該熱移動が望ましい場合は、バイアス材が良好な熱移動特性が有することもできる。

図面を参照すると、簡潔のためにすべての図面に参照番号がすべて示されてはいないものの、本開示によるハンドヘルド装置が参照番号１０で参照される。ハンドヘルド装置１０がケースまたは収容部１２を有し、それに配されるプロジェクタモジュール２０を含み、プロジェクタモジュール２０が収容部２２を含み、その中に光源（図示せず）が位置付けられ、該光源が、レーザまたは配線回路基板に実装された１つまたは複数のＬＥＤ、および関連の電子部品および光学系（やはり図示せず）で良い。また、ハンドヘルド装置１０が集熱部３０を有し、該集熱部が３次元形状でかつフィンガ３２、３４を含み、集熱部３０がプロジェクタモジュール２０の収容部２２と熱的に接触するように位置付けられる。

また、ハンドヘルド装置１０が集熱部３０の面積よりも１．５倍以上の面積を有する熱拡散部４０を有し、該熱拡散部４０が集熱部３０と熱的に接触して位置付けられる。

このように、上記の開示を実行することで、プロジェクタモジュールを有するハンドヘルド装置の熱拡散が、本明細書で開示された熱管理システムの無い同様のシステムに比べて実質的に向上する。

引用したすべての特許が本出願に援用される。

以上のように説明した本考案がさまざまは方法で変形できることは明白である。当業者に明らかなように、本考案の趣旨および範囲からの逸脱していないすべての変形が、特許請求の範囲に包含される。

Claims (20)

1. （イ）レーザまたは少なくとも１つの発光ダイオード、を有する光源を含むプロジェクタモジュールと、
   （ロ）熱管理構造であって、
   （１）１０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱機構設計定数を有する材料で形成された、前記光源と熱的に接触している、非平面形状の集熱部、
   （２）前記集熱部表面積の１．５倍以上、および１０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱機構設計定数を有すると共に、前記集熱部と熱的に接触するように位置付けられる異方性グラファイト熱拡散部、
   を含む熱管理構造と、を備えたハンドヘルド装置であって、
   材料の熱機構設計定数が該材料の熱伝導率にその平均厚さを乗算して得られる
   ことを特徴とするハンドヘルド装置。
2. 前記集熱部の厚さが約０．０５〜２ｍｍとされることを特徴とする請求項１に記載のハンドヘルド装置。
3. 前記集熱部が同方性材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のハンドヘルド装置。
4. 前記同方性材料が銅、アルミ、またはそれの合金から成ることを特徴とする請求項３に記載のハンドヘルド装置。
5. 前記異方性グラファイト熱拡散部が剥離グラファイトまたは熱分解グラファイトの圧縮粉末を含む材料とされることを特徴とする請求項１に記載のハンドヘルド装置。
6. 前記熱拡散部が内部熱伝導率が少なくとも１４０Ｗ／ｍ・Ｋとされることを特徴とする請求項５に記載のハンドヘルド装置。
7. 前記熱拡散部の熱機構設計定数が前記集熱部の熱機構設計定数の５０％以上とされることを特徴とする請求項１に記載のハンドヘルド装置。
8. 前記熱拡散部の熱異方性比率が少なくとも３．０とされることを特徴とする請求項1に記載のハンドヘルド装置。
9. 前記熱拡散部の厚さが約０．０１〜２ｍｍの範囲とされることを特徴とする請求項1に記載のハンドヘルド装置。
10. 前記光源が１つのフレキシブル回路基板に実装された複数の発光ダイオードを有することを特徴とする請求項1に記載のハンドヘルド装置。
11. （イ）収容部、および前記収容部に位置付けられたレーザまたは少なくとも１つの発光ダイオード、を有する光源と、
    （ロ）熱管理構造であって、
    （１）少なくとも１０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋの熱機構設計定数を有する非平坦形状の材料で形成されると共に前記光源と熱的に接触する集熱部、
    （２）前記集熱部表面積の１．５倍以上、および、１０ｍｍ・Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱機構設計定数を有すると共に、前記集熱部と熱的に接触するように位置付けられた異方性グラファイト熱拡散部、が設けられた熱管理構造と、
    を備えたプロジェクタモジュールであって、
    材料の熱機構設計定数が該材料の熱伝導率にその平均厚さを乗算して得られる
    ことを特徴とするプロジェクタモジュール。
12. 前記集熱部が厚さ約０．０５〜約２ｍｍとされることを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタモジュール。
13. 前記集熱部が形成される材料が同方性とされることを特徴とする請求項１２に記載のプロジェクタモジュール。
14. 前記集熱部が形成される材料が銅、アルミ、またはそれらの合金とされることを特徴とする請求項１３に記載のプロジェクタモジュール。
15. 前記異方性グラファイト熱拡散部が剥離グラファイト圧縮粒子およびポリマーグラファイトを含む材料で有することを特徴とする請求項１１に記載のハンドヘルド装置。
16. 前記熱拡散部が内部熱伝導率が少なくとも１４０Ｗ／ｍ・Ｋとされることを特徴とする請求項１５に記載のハンドヘルド装置。
17. 前記熱拡散部の熱機構設計定数が前記集熱部の熱機構設計定数の５０％以上であることを特徴とする請求項１１に記載のハンドヘルド装置。
18. 前記熱拡散部の熱異方性比率が少なくとも３．０とされることを特徴とする請求項１1に記載のハンドヘルド装置。
19. 前記熱拡散部の厚さが約０．０１〜２ｍｍの範囲とされることを特徴とする請求項1１に記載のハンドヘルド装置。
20. 前記光源が１つのフレキシブル回路基板に実装された複数の発光ダイオードを有することを特徴とする請求項1１に記載のハンドヘルド装置。

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