JP2009245916A - 照明装置とその熱放散構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、照明装置とその熱放散構造を提供する。
【解決手段】熱放散構造１は、互いに積み重ねられた複数の熱放散ユニットを備える。各熱放散ユニットは、開口部１２を有する円錐状部分１１と、前記円錐状部分１１と連結した複数の突起部１３を備え、１つの熱放散ユニットの前記突起部１３の少なくとも１つは、照明装置を構成するために、光源２をその上に配置させるための１つあるいはそれ以上の帯状平面部Ａを形成するために隣接の熱放散ユニットの前記突起部１３と結合し、前記熱放散ユニットの開口部は互いに連接されて、空気流の通路部Ｐを形成している。
【選択図】図３

Description

本発明は、照明装置とその熱放散構造に関するものであり、特に、円錐状の熱放散構造を有する照明装置に関するものである。

従来、ヒートシンクは、アルミニウム押し出し成形法、金属ダイキャスト法、又は金属鍛造法によって作製される。しかし、そのような製造方法は、高コスト、重量超過、複雑な製造過程、容積が大きい、自然対流の効率の悪さなど、という不利な点がある。上記の問題のため、別の方法としては、ヒートシンクを構成するために、互いに積み重ねられるいくつかのフィンを作製し、機械的プレスを利用することである。しかし、ほとんどのヒートシンクは、積み重ねられた平面的なフィンによって形成され、このような設計は、その形状によって限定されるので、空気流の方向は、積み重ねられたフィンの方向と平行な方向に限定されるであろう。したがって、この種のヒートシンクは、熱放散の効率性を高めるためにヒートパイプ、又はファンを追加することによって改善させる必要がある。さらに、このような種のヒートシンクは、熱放散に関する多方向の自然対流の目的を達成することができない。さらに、従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）の灯りは、ヒートシンクの形状と製造方法の限定のため片面からしか放射しない。
米国特許２００２０１３６０１５号

上記の説明を鑑みて、本発明は、照明装置とその熱放散構造を提供することである。

上記を達成するために、本発明は、互いに積み重ねられた複数の熱放散ユニットを有する熱放散構造を開示する。各熱放散ユニットは、開口部を有する円錐状部分と、前記円錐状部分と連結した複数の突起部を備え、１つの熱放散ユニットの前記突起部の少なくとも１つは、照明装置を構成するために、光源すなわち熱源をその上に配置させるための１つあるいはそれ以上の帯状平面部を形成するために隣接の熱放散ユニットの前記突起部と結合し、前記熱放散ユニットの開口部は互いに連接されて、空気流の通路部を形成している。

前記熱放散ユニットは、金属スタンピングによって形成される。好ましくは、前記熱放散ユニットは、ピラミッド構造、円錐構造、又は傘形状の非対称構造である。

任意選択的に、前記突起部は、隣接の突起部と位置を合わせて連結するための係止部を有し、空気流の動きを促進するための貫通孔を有する。前記突起部は、好ましくは、平面曲げ部、又は段状曲げ部を有する。複数の前記突起部は、前記円錐状部分の縁部に、対称的に、又は非対称的に配置される。

前記熱放散ユニットの表面部は、熱輻射を促進するために物理的に、又は化学的に処理される。それは、例えば陽極処理、又は熱輻射の材料をコーティングすることであるが、これに限定するものではない。前記熱放射ユニットの表面部は、微細構造もまた有する。

前記熱放散ユニットは、複数の窓状開口部をさらに有する。前記円錐状部分は、複数のフィン、又は単一環状フィンによって形成される。

好ましくは、前記熱源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、又は半導体光源である。

上記を達成するために、本発明のもう１つの熱放散構造は、開口部を備える円錐状部分と、少なくとも前記円錐状部分と連結した突起部を有する熱放散ユニットを少なくとも備えている。

上記を達成するために、本発明の照明装置は、光源と、互いに積み重ねられた複数の熱放散ユニットを有する熱放散構造を備えている。各熱放散ユニットは、開口部を有する円錐状部分と、少なくとも前記円錐状部分と連結した突起部を備えている。前記光源は、前記突起部によって形成された平面部に配置される。

ここで、前記光源は、好ましくは、発光ダイオード、レーザーダイオード、有機発光ダイオード、又は半導体光源である。

前記照明装置は、前記熱放散構造と前記光源の外側に配置された透明筐体をさらに備えている。前記透明筐体は、任意選択的に１つ又はそれ以上の通気孔を有する。

前記照明装置は、前記熱放散構造を固定するための固定構造部をさらに備えている。前記固定構造部は、第１構造部と第２構造部を備え、前記照明装置は、前記第１構造部と前記第２構造部間の形成された空間に配置された電気部品をさらに備えている。当然ではあるが、前記光源が交流ＬＥＤの場合には、前記電気部品は必要としない。前記第１構造部は、任意選択的に複数の貫通孔を有する。

前記照明装置は、電源コネクタをさらに備え、前記電源コネクタの電球口金タイプは、Ｅ１０／Ｅ１１、Ｅ２６／Ｅ２７、又はＥ３９／Ｅ４０である。

結論として、本発明の照明装置及び熱放散構造は、多方向の自然対流を提供し、どのような方向の位置でも設定できる。したがって、本発明は、中央空気流の通路部を通して熱の放散を促進する煙突形状による効果を得る。さらに、本発明の熱放散構造は、薄い金属をスタンピングし、それらを互いに積み重ねることによって、構成される。従来のヒートシンクを比較して、本発明の熱放散構造は、熱放散領域の大幅な増加と、材料使用量の削減と、それによるエネルギーとコストの節約という利点がある。

さらに、本発明の熱放散構造は、曲げ部と互いに積み重ねられた複数の熱放散ユニットを有する。熱放散ユニットは、互いに積み重ねられると同時に、隣接の熱放散ユニットの多数側面曲げ部は、互いに接近して、光源を配置させるために、平面部を形成する。複数の光源は、熱放散構造の表面部に周囲を取り巻くように配置されるので、３６０度照らすことができ、単一方向に限定されるものよりも最高の照明レベルを得ることができる。

本発明は、添付図面を参照して、以下の詳細な説明および例示によって、さらに十分に理解される。また本発明は、添付図面を参照して進行する以下の詳細な説明から明らかにしていく。そこでは、同一構成要素には同一符号を表示して説明していく。

本発明による熱放散構造は、互いに積み重ねられた１つ又は複数の熱放散ユニットを有し、熱放散構造は、多方向の自然対流を提供できるものである。熱放散ユニットは、好ましくは、金属スタンピングによって形成され、実際の要求を満たすよう、厚さの異なる各種材料でできている。熱放散構造は、開口部１２を備える円錐状部分１１と、その円錐状部分１１の縁部と連結した複数の突起部１３を有する。熱放散ユニットは、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、傘形状のピラミッド構造、又は円錐構造である。熱放散ユニットは、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、円錐状の非対称構造もまた可能である。

図１Ａを参照すると、熱放散ユニットの各突起部１３は、それぞれその両側に配置した２つの係止部１３１を有する。突起部１３は、その表面部に貫通孔１３２を備えた段状曲げ部を有し、その貫通孔１３２は、空気流の動きを促進することができる。当然ではあるが、係止部１３１と貫通孔１３２は、製品要求に応じて任意選択的に用いられる。

ユーザーの要求による熱放散ユニットは、２つの曲げ部、３つの曲げ部、又は６つの曲げ部などを考慮して対称的に、又は非対称的に設計できる。曲げ部は、円錐状の輻射面へ熱を伝導するために熱源の近くに、取り付けられる。図１Ｂに示すように、熱放散ユニットの突起部１３には、貫通孔のない段状曲げ部がある。

加えて、熱放散ユニットの表面部は、表面処理によってさらに加工されるか、又は微細構造を提供する。微細構造は、熱放散領域を増やし、熱輻射効果を高めるために、物理的加工処理方法、又は陽極処理などの化学的加工処理方法、又は高い熱輻射性を有する材料をコーティングすることによって形成できる。

さらに、熱放散ユニットは、熱放散領域を増やし、空気流を中央開口部１２へ導くために、図１Ａに示すように、複数の窓状開口部１４をさらに有する。円錐状部分１１は、図１Ａに示すように複数のフィン、又は図１Ｂに示すように単一環状フィンによって形成できる。

図１Ａに示すような熱放散ユニットが、互いに積み重ねられる時、煙突形状の熱放散構造は、図３に示すように形成できる。熱放散ユニットが、互いに積み重ねられると同時に、曲げ部は、互いに接近して、図４Ａと図４Ｂに示すように、平面部Ａを形成する。平面部Ａによって、光源を平面部Ａに配置することができ、平面部Ａは熱伝導の媒体としての機能を果たす。曲げ部は、高差を有する曲げ部、又は段状曲げ部として設計でき、１つの曲げ部の高差が、図４Ａに示すように、別の曲げ部を受け取ることができる。曲げ部は、図４Ｂに示すように、平面による曲げ部もまた可能である。任意選択的に曲げ部は、図３に示すように、隣接曲げ部と位置を合わせて連結するための係止部１３１を提供する。従って、複数の熱放散ユニットは、互いに積み重ねられると同時に、互いに位置を合わせて連結できる。

上記に示すように、複数の熱放散ユニットの組み立て後、複数の熱放散ユニットの開口部は、互いに連接され、図３に示すように、中央空気流の通路部Ｐを形成する。空気流を通り抜けさせるために、２つの隣接した円錐状部分間に隙間を設ける。したがって、冷気流は、熱放散構造の表面部を通り抜け、熱を奪って放熱する。空気流の通路部Ｐは、このような構造的特徴のため、熱放散ユニットの円錐状表面部を通り抜ける空気流の動きを促進することができる。

図５Ａと図５Ｂを参照すると、熱放散構造は、互いに積み重ねられた複数の熱放散ユニットを備えている。熱放散ユニットが、互いに積み重ねられると同時に、曲げ部は互いに接近して、平面部を形成する。Ｎ個の曲げ部を有する熱放散ユニットは、Ｎ個の帯状平面部Ａを形成し、Ｎ個の光源２は、それぞれ帯状平面部Ａに取り付けできる。光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの半導体光源で可能である。

本発明による、傘型円錐状熱放散ユニットの熱放散領域は、従来のヒートシンクの熱放散領域よりも大きい。したがって、光源から発生した熱は、熱伝導によって急速に円錐状熱放散構造の表面部へ伝導され、多方向の空気流は、熱対流によって表面部へ誘導される。その熱は、熱上昇気流の自然原理によって形成した空気対流を通って外に放散される。

図６Ａと図６Ｂを参照すると、本発明による照明装置の実施形態は、図５Ｂに示すような熱放散構造１と光源２との結合部、透明カバー３、固定構造部、電気部品４、電源コネクタ６を備えている。電源コネクタ６の電球口金タイプは、Ｅ１０／Ｅ１１、Ｅ２６／Ｅ２７、又はＥ３９／Ｅ４０である。当然ではあるが、光源２が交流ＬＥＤの場合には、電気部品４は省略できる。透明カバー３は、熱放散構造に冷却効果を上げるよう、空気流を増やして温度を低下するために、周囲を取り巻くように配置された複数の通気孔をさらに備えている。確かに、これらの通気孔３１は、製品要求に応じて任意選択的に用いられる。固定構造部は、第１構造部５１と第２構造部５２を備え、電気部品４は、第１構造部５１と第２構造部５２間に規定された空間５０に配置できる。熱放散構造１と光源２との結合部は、嵌合又は他の等価手段によって、第２構造部５２の表面上に固定できる。任意選択的に、複数の貫通孔５１０は、第１構造部５１に設置できる。

図６に示すように照明装置は、垂直方向の位置、又は反転方向の位置で設定される一方、中央空気流の通路部Ｐに煙突効果が形成される。その煙突形状による効果は、対流効果と熱放散効果を高めるのに有益である。図７Ａの参照については、垂直方向の位置にある照明装置を示している。冷気流は、透明カバー３と第１構造部５１の通気孔、及び熱放散ユニット間の隙間を通り抜け、最終的に中央空気流の通路部Ｐで一緒になって合流する。したがって空気流は、熱伝導と熱対流の方式によって、熱放散構造の円錐状表面部を通り抜け、熱を放散する。図７Ｂの参照については、反転方向の位置にある照明装置についてであり、空気流の方向は、図７Ａのものと正反対である。加えて、照明装置が水平方向の位置にあっても、空気流は、同様に熱放散構造の円錐状表面部をうまく通り抜けることが可能である。空気流は、底面の通気孔から照明装置の中央空気流の通路部に入り、図７Ｃに示すように、上部の通気孔から放出される。したがって、本発明による照明装置の熱放散構造は、あらゆる方向の位置において、熱を放散するのに用いることができる。

図８Ａと図８Ｂをそれぞれ参照して、これは、本発明の熱放散ユニット及び熱放散構造のもう１つのタイプを示している。熱放散ユニットの構造は、熱放散ユニットが、図８に示すように、開口部１２を横断して設置され、円錐状部分１１に連結された棒部１５をさらに備えていること以外は、図１Ｂと類似している。棒部１５は、熱放散領域を増やし、空気流を誘導するために用いられる。熱放散ユニットは、図８Ｂに示すように互いに積み重ねられる一方、棒部１５は、空気流を誘導するために、さまざまな角度で配置される。好ましくは、熱放散ユニットの棒部は、互いに交差して置かれるので、中央空気流の通路部の断面は、熱放散の効率性を高めるよう、それぞれ空気流を誘導するために、いくつかの部分に分離される。

本発明は、最も実用的で好ましい実施例であると現在考えられていることに関して説明してきたが、本発明を開示した実施例に限定するものでなく、むしろ、添付請求項の精神及び範囲内に含まれたさまざまな変更や等価的配置に適応させようとすることは理解すべきである。

ここで熱放散構造の熱源は、実施例では照明すなわち光源を用いたが、これに限定するものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、本発明に適用可能な他の発光素子、または熱を発生する電子部品を配置してもよい。

本発明による熱放散構造の異なる種類の熱放散ユニットの斜視図である。 本発明による熱放散構造の異なる種類の熱放散ユニットの斜視図である。 本発明による熱放散構造の他種類の熱放散ユニットの上面図である。 本発明による熱放散構造の他種類の熱放散ユニットの上面図である。 図１Ａに示すような複数の熱放散ユニットの組み立てによって形成された熱放散構造の斜視図である。 図３に示した熱放散構造の複数の曲げ部の異なる積み重ねの種類を示す概略図である。 図３に示した熱放散構造の複数の曲げ部の異なる積み重ねの種類を示す概略図である。 本発明の熱放散構造で、光源組み立て前の斜視図である。 本発明の熱放散構造で、光源組み立て後の斜視図である。 本発明による組み立て前の照明装置の分解図である。 本発明の組み立て後の照明装置の斜視図である。 本発明の垂直方向の位置にある図６Ｂの照明装置の空気流を示す概略図である。 本発明の反転方向の位置にある図６Ｂの照明装置の空気流を示す概略図である。 本発明の水平方向の位置にある図６Ｂの照明装置の空気流を示す概略図である。 本発明によるもう１つの種類の熱放散ユニットの斜視図である。 図８Ａに示すような複数の熱放散ユニットの組み立てによって形成された熱放散構造の斜視図である。

符号の説明

１ 熱放散構造
２ 光源
３ 透明カバー
４ 電気部品
６ 電源コネクタ
１１ 円錐状部分
１２ 中央開口部
１３ 突起部
１４ 窓状開口部
１５ 棒部
３１ 通気孔
５０ 空間
５１ 第１構造部
５２ 第２構造部
１３１ 係止部
１３２ 貫通孔
５１０ 貫通孔
Ａ 帯状平面部
Ｐ 空気流の通路部

Claims (22)

1. 互いに積み重ねられた複数の熱放散ユニットを備えた熱放散構造において、
   各熱放散ユニットは、開口部を有する円錐状部分と、前記円錐状部分と連結した複数の突起部を備え、
   １つの熱放散ユニットの前記突起部の少なくとも１つは、熱源をその上に配置させるための平面部を形成するために隣接の熱放散ユニットの前記突起部と結合し、前記熱放散ユニットの前記開口部は共に連接されて、空気流の通路部を形成する、
   ことを特徴とする熱放散構造。
2. 開口部を備える円錐状部分を有する少なくとも１つの熱放散ユニットと、前記円錐状部分と連結した少なくとも１つの突起部を備えることを特徴とする熱放散構造。
3. 前記熱放散ユニットは、金属スタンピングによって形成されることを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
4. 前記熱放散ユニットは、ピラミッド構造、円錐構造、又は傘形状の非対称構造であることを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
5. 前記突起部は、隣接の突起部と位置を合わせて連結するための係止部を有することを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
6. 前記突起部は、平面曲げ部、又は段状曲げ部を有することを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
7. 前記突起部の表面部は、空気流の動きを促進するための貫通孔を有することを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
8. 複数の前記突起部は、前記円錐状部分の縁部に、対称的に、又は非対称的に配置されることを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
9. 前記熱放散ユニットの表面部は、熱輻射を促進するために物理的に、又は化学的に処理されることを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
10. 前記熱放散ユニットの表面部は、陽極処理を施されるか、又は高い熱輻射性の材料でコーティングされ、又は微細構造を有することを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
11. 前記熱放散ユニットは、さらに複数の窓状開口部を備えることを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
12. 前記円錐状部分は、複数のフィン、又は単一環状フィンによって形成されることを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
13. 前記空気流を通り抜けさせるために、２つの隣接した円錐状部分間には隙間を設けることを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
14. 前記熱放散ユニットは、前記開口部を横断して設置されると共に、前記円錐状部分に連結された棒部をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし２記載の熱放散構造。
15. 前記熱放散ユニットの前記棒部は、互いに交差して置かれることを特徴とする請求項１４記載の熱放散構造。
16. 開口部を有する円錐状部分と、前記円錐状部分と連結した突起部を備えた前記熱放散ユニットを、１つ又はそれ以上互いに積み重ねて備えた熱放散構造と、
    前記突起部によって形成された平面部に配置される光源と、
    を備えた照明装置。
17. 前記熱放散構造と前記光源の外側に配置された透明カバーをさらに備えることを特徴とする請求項１６記載の照明装置。
18. 前記透明カバーは、１つ又はそれ以上の通気孔を有することを特徴とする請求項１７記載の照明装置。
19. 前記熱放散構造を固定するために用いる固定構造部をさらに備えることを特徴とする請求項１６記載の照明装置。
20. 前記固定構造部は、第１構造部と第２構造部を備え、前記照明装置は、前記第１構造部と前記第２構造部間に形成された空隙に配置された電気部品をさらに備えることを特徴とする請求項１９記載の照明装置。
21. 前記固定構造部は、１つ又はそれ以上の貫通孔を有することを特徴とする請求項１９記載の照明装置。
22. 電源コネクタをさらに備えることを特徴とする請求項１６記載の照明装置。
    
    
    

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