JP5921640B2 - ヒートシンクと熱伝導性ガラス製カバーを備えたｌｅｄ光源アセンブリ - Google Patents

Description

本出願は、２００８年１１月１８日に出願された米国仮特許出願第６１／１１５７９０号に関するものであり、その仮特許出願の優先権日を主張する。さらに、本出願は、２００８年１２月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／１２２３７９号に関する。

本出願は、ＬＥＤ照明に関し、より詳細には、ＬＥＤ照明用の反射体とヒートシンクのアセンブリに関する。

ＬＥＤ照明は、蛍光灯照明と同様に効率的になってきており、また、価格競争力もある。しかしながら、技術に対して固有で、変更することができないＬＥＤ装置構成については技術的課題がある。

従来技術として、丸い特徴（round nature）のＬＥＤ本体に散光用レンズを組み込んだＬＥＤをあげることができる。他にも、平坦な表面を備えた細長部にＬＥＤを有するものもある。本発明は両方の技術に適用可能である。

既知のＬＥＤ装置の製造業者らは全て、持続的で効率的なＬＥＤ照明を製造する場合、何らかの形態の強力な冷却を使用する必要がある。特にこれは、赤道から±３０度前後の緯度の暑い国で使用する場合に当てはまる。

本発明によると、熱放散を大幅に改善し、熱接合性能を向上することができる。

用語「ＬＥＤ」とは、１以上の発光ダイオードを含む光源部品、かかる光源部品を１以上含む照明モジュール、及び、かかる照明モジュールを複数含む照明システムを意味する。

用語「ＬＥＤ光源」とは、１以上の発光ダイオード、及び、発光ダイオードと散光器の組み合わせを意味する。

用語「ＬＥＤアセンブリ」とは、ヒートシンクと伝導性ガラス製カバー部品と組み合わせた、１以上のＬＥＤ光源部品を意味する。

用語「頂部」と「底部」とは、ヒートシンクをＬＥＤ光源の下方とした時の上向きの方向性に対するものである。具体的には、アセンブリは、光が上方向に発せられるその上向きの方向性で使用してもよく、又は、天井照明固定具などの光が下方向に発せられる下向きの方向性で使用してもよく、又は、広告用掲示板照明などの水平を基準として角度を付けてアセンブリを設けた用途で使用してもよい。

本発明の一実施形態では、熱伝導性ガラスをＬＥＤのためのカバープレートとして使用し、反射体ヒートシンクに機械的に固定して、ＬＥＤ冷却性能を向上し、発光面を増加させる。増加した発光面は、グレアを低減する。一例では、スプリングワイヤの１以上の部分を反射体の孔に挿入して、ＬＥＤに対して熱伝導性ガラスを保持するための圧縮力を提供する。

熱伝導性のガラス部品を使用することによって、いくつかの効果を達成することができる。その一例を以下に列挙する。
ａ）ガラスによって冷却ヒートシンクに対して個別のＬＥＤ又はＬＥＤのグループを押圧することができるので、最適な接合接触が可能となる。
ｂ）耐食性材料を付加することができる。
ｃ）接合抵抗を改善する材料を添加することができる（アルミニウム化学溶接（aluminum chemical weld））。
ｄ）いくらかのヒートシンク機能がガラスによって追加される。
ｅ）同時に、用途の要件に応じて、ガラスを使用してＬＥＤが生成した光を分散することができる。

用途に応じて、必要とされるレンズ又は散光器の形状が異なることがある。

図１Ａは、代表的な実施形態のヒートシンク反射体と、ＬＥＤ光源と、二つのステンレス製スプリングワイヤによって所定の位置に保持された熱伝導性ガラス製カバープレートの上面斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの実施形態の側面斜視図である。 図２Ａは、他の代表的な実施形態のヒートシンク反射体と、ＬＥＤ光源と、複数のステンレス製スプリングワイヤによって所定の位置に保持された熱伝導性ガラス製カバープレートの上面斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａの実施形態の上面図である。 図３は、ダイオードと散光器を有するＬＥＤ光源と、熱伝導性ガラス製カバープレートと、散光レンズとを有する固定具の概略断面図である。本発明の代表的な実施形態を説明する図面は、以下の参照符号を含む。

ＬＥＤ光源を備えたヒートシンク反射体と、熱伝導性ガラス製カバープレート
図１Ａ及び図１Ｂは、代表的な実施形態のヒートシンク反射体１３０と、ＬＥＤ光源１２０と、二つステンレス製スプリングワイヤ１５２を含む押下部材１５０によって所定の位置に保持されている熱伝導性ガラス製カバープレート１４０と、の上面斜視図と側面斜視図である。この例では、反射体であるヒートシンクは、第１と第２の上向きの側部１３２、１３４を含む。スプリングワイヤ部は、反射体ヒートシンクの側部の孔１３３、１３５に挿入される。ヒートシンクは、様々な厚さのＬＥＤ光源又はカバープレートを許容できるように様々な孔を有してもよい。

この例では、ＬＥＤ光源は、単一のフラットファイン散光レンズ１２５によって覆われる１以上のダイオードを含む。熱伝導製ガラス製カバープレート１４０は、散光レンズの表面積より２〜５倍広い表面積を有する。

平坦な熱伝導性ガラス部材１４０は、頂部表面と底部表面を有し、略１／１６〜３／１６インチ（１．６〜４．８ｍｍ）の範囲の厚さを有するIndustrex（商標名）ガラスでもよい。熱伝導性ガラス部材の頂部表面は、ＬＥＤ光源の散光器よりも略２〜１０．５倍広い面積を有する。略１／８インチ（３．２ｍｍ）の厚さで、ＬＥＤ散光器の面積の５倍の面積を有する熱伝導性ガラス部材はよく機能した。

押下部材として、径が０．０３２インチ（０．８ｍｍ）の２０ゲージ、タイプ３０２のステンレス製スプリングワイヤ材料は効果的に機能した。他の例では、スプリングなどを押下部材を用いてもよい。

図２Ａは、他の代表的な実施形態のヒートシンク反射体１３０と、ＬＥＤ光源１２０と、複数のステンレス製スプリングワイヤによって所定の位置に保持されている熱伝導性ガラス製カバープレート１４０と、の上面斜視図である。図２Ｂは、図２Ａの実施形態の上面図である。

ＬＥＤ光源と熱伝導性ガラス製カバープレートを有するヒートシンク反射体を有するＬＥＤ照明固定具 図３は、ダイオード１２２と散光器１２４を有するＬＥＤ光源１２０と、熱伝導性ガラス製カバープレート１４０と、散光レンズ８２とを有する照明固定具８０の一部の概略断面図である。

従来のＬＥＤ光源は、通常、ダイオードと散光器を備えている。従来のＬＥＤ照明固定器具は、通常、ヒートシンク反射体に装着した複数の比較的小型のＬＥＤを備え、ＬＥＤ光源から離間した大型の散光レンズ８２を備えている。複数のＬＥＤを使用することにより、グレアの削減を助けている。

本発明の実施形態では、１以上のＬＥＤをヒートシンク反射体に装着し、大型の散光レンズ８２を設けている。ＬＥＤ散光器１２４の面積の２〜５倍の表面積を有する熱伝導性ガラス製カバープレート１４０によってさらなる光拡散を行っている。この大型カバープレートは、ＬＥＤ光源の点光源の「不快感（harshness）」を軽減し、オプションの固定具の散光レンズ８２に到達する前に光の散光を助けている。熱伝導性ガラス製カバープレート１４０の頂部表面に散光パターンを設けることによって、さらに散光を促進することができる。いくつかの例では、カバープレートは、ＬＥＤ光源の側部から発せられる望ましくない黄色光を反射又はブロックし、ＬＥＤ光源用の頂部側部側のヒートシンクともなる。ある例では、カバープレートは、上向きに細かく散光するパターンを有した１／８インチのI ndustrex（商標名）ガラスである。散光レンズ８２は、ＬＥＤ光源を向いて細かく散光するパターンを有するIndustrex（商標名）ガラスでもよい。

本発明は、上述の個別の例及び実施形態に限定されない。

８０ ＬＥＤ固定具
８２ 散光レンズ
１００ ＬＥＤアセンブリ
１２０ ＬＥＤ光源
１２２ 発光ダイオード
１２４ 散光器
１２５ フラットファイン散光レンズ
１２６ 「バルブ」散光器
１３０ ヒートシンク反射体
１３２、１３４ 側壁
１３３、１３５ 孔
１４０ 伝導性ガラス製カバー部品
１４２ 頂部表面
１４４ 散光パターン１４４
１４６ 底部表面
１５０ 押下部材
１５２ スプリングワイヤ

Claims (3)

1. ヒートシンクと、
   熱伝導性ガラス部材と、
   前記ヒートシンクと前記熱伝導性ガラス部材との間に位置するＬＥＤ光源と、
   前記熱伝導性ガラス部材を前記ＬＥＤ光源に対して保持する圧縮力を提供し、前記ＬＥＤ光源を前記ヒートシンクに対して押圧する、少なくとも一つの、ワイヤを有する押下部材と、を備え、
   前記ワイヤを有する前記押下部材は、
   前記ヒートシンクに設けられた第１の孔に挿入された第１のワイヤ部と、
   前記ヒートシンクに設けられた第２の孔に挿入された第２のワイヤ部と、
   を有する、ＬＥＤアセンブリ。
2. ヒートシンクと、
   熱伝導性ガラス部材と、
   前記ヒートシンクと前記熱伝導性ガラス部材との間に位置するＬＥＤ光源と、
   前記熱伝導性ガラス部材を前記ＬＥＤ光源に対して保持する圧縮力を提供し、前記ＬＥＤ光源を前記ヒートシンクに対して押圧する、少なくとも一つの、ワイヤを有する押下部材と、を備え、
   前記ヒートシンクは、
   上部表面を有する基部と、
   前記基部から上方に突出した第１の側部と、
   前記基部から上方に突出した第２の側部と、を有し、
   前記ＬＥＤ光源は、前記基部の前記上部表面であって、前記第１の側部と前記第２の側部との間に位置し、
   前記熱伝導性ガラス部材は、前記ＬＥＤ光源の上方に位置し、
   前記押下部材は、
   前記ヒートシンクの前記第１の側部に取り付けられた第１の端部と、
   前記ヒートシンクの前記第２の側部に取り付けられた第２の端部とを、さらに含む、ＬＥＤアセンブリ。
3. ＬＥＤアセンブリの熱制御と拡散光特性を改善する方法であって、前記方法は、
   凹形の反射性の上部表面を含むヒートシンクを提供するステップと、
   発光ダイオードと散光器を含むＬＥＤ光源を前記ヒートシンクの前記上部表面に配置するステップと、
   頂部表面と底部表面を有し、１／１６〜３／１６インチ（１．６〜４．８ｍｍ）の範囲の厚さを有する平坦な熱伝導性ガラス部材であって、前記熱伝導性ガラス部材の前記頂部表面は、前記ＬＥＤ光源の前記散光器より５倍の面積を有する、熱伝導性ガラス部材を提供するステップと、
   前記熱伝導性ガラス部材を前記ＬＥＤ光源の上に配置して、前記ＬＥＤ光源からの光の散光を増加させるステップと、
   前記ヒートシンクにワイヤを有する押下部材の第１の部分を取り付けるステップと、
   前記押下部材によって、前記ＬＥＤ光源に対して前記平坦な熱伝導性ガラス部材を押圧して、前記ＬＥＤ光源を前記ヒートシンクに押しつけ、前記ＬＥＤ光源から前記ヒートシンクと前記熱伝導性ガラス部材の両方への熱伝導を改善するステップとを、含み、
   前記ヒートシンクに押下部材の第１の部分を取り付けるステップと、前記押下部材によって、前記ＬＥＤ光源に対して前記平坦な熱伝導性ガラス部材を押圧するステップと、は、
   前記ＬＥＤ光源の一方の側部に前記ヒートシンクの第１の孔を設けるステップと、
   前記ＬＥＤ光源の第２の側部に前記ヒートシンクの第２の孔を設けるステップと、
   前記第１の孔と前記第２の孔にワイヤを貫通して、前記熱伝導性ガラス部材に前記ＬＥＤ光源に対する圧縮力を与えるステップと、をさらに含む、方法。

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