(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱装置およびそれを有する照明装置が提供される。【解決手段】照明装置１は、第１の基板１１、発光ダイオード１２、放熱装置１３、回路装置１４、電球口金１５からなる。第１の基板１１は、第１表面１１１および第１表面１１１の反対側の第２表面１１２を有する。発光ダイオード１２は、第１表面１１１に設けられ、第１の基板１１に電気的に接続される。放熱装置１３は、ファン・モジュール１３１と複数の放熱通路１３２とを有する。ファン・モジュール１３１は、第１の基板１１の第２表面１１２に設けられ、第１の基板１１に電気的に接続される。放熱通路１３２は大気に連通され、ファン・モジュール１３１が放熱通路１３２を通して大気に通ずる気流を生成するよう設定されている。回路装置１４は第１の基板１１に電気的に接続され、そして電球口金１５は第１の基板１１および発光ダイオード１２に電力を供給する回路装置１４に電気的に接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板および発光ダイオードからなる照明装置のための放熱装置であって、当該第１の基板は第１表面と当該第１表面の反対側の第２表面を有し、当該発光ダイオードは、当該第１表面に配置され、当該第１の基板に電気的に接続されているものにおいて、
当該放熱装置は、
当該第１の基板の当該第２表面に設けられるファン・モジュールと、
大気に連通する複数の放熱通路であって、当該ファン・モジュールが、当該大気に連通する複数の放熱通路を通過する気流を生成するようになるもの
からなる照明装置のための放熱装置。
【請求項２】
さらに前記第１の基板の前記第２表面に設けられたヒートシンクを有する
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記ヒートシンクは、前記ファン・モジュールの周辺部に沿って環状に設けられた複数のフィンを備えている、
請求項２に記載の放熱装置。
【請求項４】
複数の対流ホールおよび前記ファン・モジュールおよび前記ヒートシンクのための受け入れスペースを有するハウジングをさらに有し、
当該対流ホールおよび前記ヒートシンクは協働して、放熱通路を定め、前記ファン・モジュールは、当該対流ホールを通して大気に連通する気流を生成する、
請求項２に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記ハウジングおよび前記ヒートシンクは一体的に形成される、
請求項４に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記第１の基板は前記発光ダイオードによって発生する熱を拡散させるダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）薄膜を有する、
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項７】
第１表面と当該第１表面の反対側の第２表面とを有する第１の基板と、
当該第１表面に設けられて、当該第１の基板に電気的に接続される発光ダイオードと、
当該第１の基板の当該第２表面に設けられ、当該第１の基板に電気的に接続されるファン・モジュールと、大気に連通する複数の放熱通路であって、当該ファン・モジュールは、放熱通路を通過して大気に連通する気流を生成するようにしたものとを有する放熱装置と、
当該第１の基板に電気的に接続される回路装置と、そして
当該第１の基板および当該発光ダイオードに電力を供給するため、当該回路装置に電気的に接続される電球口金と
からなる照明装置。
【請求項８】
前記放熱装置は、さらにヒートシンクを有し、当該ヒートシンクは、前記第１の基板の前記第２表面に設けられる、
請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記ヒートシンクは、前記ファン・モジュールの周辺部に沿って環状に設けられる複数のフィンを備えた、
請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記放熱装置は、さらにハウジングを有し、当該ハウジングは、複数の対流ホールおよび前記ファン・モジュールおよび前記ヒートシンクのための受け入れスペースを有し、当該対流ホールおよび前記ヒートシンクは協働して放熱通路を定め、そして前記ファン・モジュールは対流ホールを経て大気に連通する気流を生成するようにした、
請求項８に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記第１の基板は、発光ダイオードによって発生する熱を分散させるダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）薄膜を有する、
請求項７に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記回路装置は、さらに複数の回路部品および複数のスルーホールを有する第２の基板を有し、当該回路部品は前記第１の基板に電力を改変し提供し、当該スルーホールは気流が通過するようにした、
請求項８に記載の照明装置。
【請求項１３】
さらに前記ハウジングに接続される補助ハウジングを有し、当該補助ハウジングは複数の対流ホールと受け入れスペースとを具備し、前記回路装置は当該受け入れスペース内に固定されるようにした、
請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記電球口金は、前記補助ハウジングに設けられる、
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記ハウジングおよび前記ヒートシンクは一体的に構成される、
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１６】
さらに、拡散レンズを有し、前記発光ダイオードは、前記第１の基板と当該拡散レンズとの間に設けられる、
請求項７に記載の照明装置。
【請求項１７】
さらに、透明なランプカバーを有し、当該透明なランプカバーは少なくとも前記発光ダイオードおよび前記第１の回路基板の前記第１表面を覆うようにした、
請求項７に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放熱装置に関し、特に、本発明は照明装置に利用される放熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省電力電球および蛍光灯は適用分野が広く、主に照明を提供するために用いられる。従来の蛍光灯は、以下の原理により光を発する：電球内の水銀（Ｈｇ）は電子の作用を経て紫外光を発し、そして電球にコーティングされた蛍光粉は当初の２５３ｎｍの波長を有する紫外光を吸収して４００―７００ｎｍの波長を有する可視光に変換する。しかしながら、電球の水銀は関連した環境保護基準を満たさず、そして依然として発光効率の改良を要する。一方では、発光ダイオード（ＬＥＤ）電球は、タングステンフィラメント電球および蛍光灯より長い有効寿命を有することが知られていて、従来のタングステンフィラメント電球のそれより数倍高い発光効率を達成できる。従って、水銀フリーな、より高い発光効率を有するＬＥＤ電球は、段々と従来のタングステンフィラメント電球に置き換わり、将来主流の照明製品になるであろう。
【０００３】
しかしながら、現在利用できる高輝度ＬＥＤ電球は、高電力消費のため大量の熱を発生する傾向がある。厳しい熱によって生じる高温はＬＥＤの有効寿命を短縮し、そして発光効率も高温により低下する。ＬＥＤ電球は狭い内部空間の中で大量の熱を発するので、急速に熱を放散するために放熱装置を用いる必要がある。残念なことに、商業的に利用可能な一般的なＬＥＤ電球は、通常貧弱な放熱性能を呈する。結果として、これらの製品は過熱しがちであり、不安定な発光性能あるいは製品への損傷に至る。
【０００４】
これに鑑み、発光効率を強化するために、高い放熱効率を有する放熱装置およびそれを有する照明装置を提供し、全体の信頼性を改善して、製品の有効寿命を延長することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、照明装置に用いられる放熱装置およびそれを有する照明装置を提供することである。放熱装置は、照明装置の全体の温度を減少させるために、照明装置によって発生する熱を大気に放散するために適用される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このためには、本発明の照明装置は、以下を有する：第１の基板、発光ダイオード（ＬＥＤ）、放熱装置、回路装置および電球口金。第１の基板は、第１表面および第１表面の反対側の第２表面を有する。発光ダイオードは、第１表面に配置されていて第１の基板に電気的に接続されている。放熱装置は、ファン・モジュールと複数の放熱通路とを具備している。ファン・モジュールは、第１の基板の第２表面に配置されていて、第１の基板に電気的に接続されている。複数の放熱通路は、大気に連通され、ファン・モジュールが放熱通路を通して大気に連通する気流を生成する。回路装置は、第１の基板に電気的に接続されている。電球口金は、第１の基板および発光ダイオードに電力を供給するため、回路装置に電気的に接続されている。
【０００７】
本発明のために実施される詳細な技術および好ましい実施例は、当業者が請求された本発明の特徴を良く理解できるよう添付の図面を伴って、次の項目に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の照明装置の斜視図である。
【図２】本発明の照明装置の分解立体図である。
【図３】本発明の放熱装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の照明装置１の斜視図である。本実施例の照明装置１は、一般的な電球のような形をしている。図２において、図１に示される照明装置の分解立体図が示される。本発明の照明装置１は、第１の基板１１、ＬＥＤ１２、放熱装置１３、回路装置１４および電球口金１５からなる。第１の基板１１は、第１表面１１１および第一表面１１１の反対側の第二表面１１２を有する。ＬＥＤ１２は、第一表面１１１に配置され、第１の基板１１に電気的に接続されている。本発明の照明装置１は光源としてＬＥＤ１２を使用するので、さまざまな蛍光灯に含まれうるであろう、水銀、鉛、カドミウムおよび六価クロムなどの危険物質を含まず、ヨーロッパ連合（ＥＵ）によって、公布されている「電気および電子器材（ＲｏＨＳ）の特定の危険物質の利用の制限」（the Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment (RoHS)）を満たすものである。放熱装置１３によって、本発明の照明装置１は、照明装置１の全体の温度を減少させるために、ＬＥＤ１２によって発生する熱をさらに外部へ放散し、それにより有効寿命を延長しその発光効率を改善する。
【００１０】
図２および図３において、本発明の放熱装置１３は以下を含む：ファン・モジュール１３１、複数の放熱通路１３２およびヒートシンク１３３。ファン・モジュール１３３は、第１の基板１１の第２表面１１２に配置されていて、複数のフィン１３４を備えている。フィン１３４は、ファン・モジュール１３１の周辺部に環状に設けられ、大気に連通する放熱通路１３２を定める。ファン・モジュール１３１は、第１の基板１１の第２表面１１２に配置され、第１の基板１１に電気的に接続している。ファン・モジュール１３１は放熱通路１３２を通し大気に連通する気流を生成するよう設定されており、それによって著しく放熱効率を改善する。
【００１１】
ＬＥＤ１２は、第１の基板１１の第１表面１１１に設けられる。ＬＥＤ１２によって、発生する大量の熱を急速に放熱モジュール１３に導くため、第１の基板１１は、ＬＥＤ１２によって発生する熱を分散させるダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）薄膜を有している。ＤＬＣ薄膜は実質的に４００Ｗ／ｍＫの熱伝導性を有し、それは銅のそれに近い。ＤＬＣ薄膜が高熱伝導性を有するので、ＬＥＤ１２からの熱は急速に第１の基板１１に伝導されうる。ＤＬＣ薄膜は物理蒸着（ＰＶＤ）または化学蒸着（ＣＶＤ）法により得られ、いずれも薄膜形成のための通常の技術であり、したがってここでは更に説明はしない。第１の基板１１は、ＬＥＤ１２によって発生する熱の放散を助長するメタルコアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）であるべきである。特に、ＭＣＰＣＢは、より良好な熱伝導性能（例えば、アルミニウム、銅等）を有する他の金属的基板上に本来のＰＣＢを取り付けることにより構成され、強化された放熱効果のため一般的なＰＣＢのプラスチック基板にとって代わる。本実施例において、第１のＰＣＢ１１は、実質的に２００Ｗ／ｍＫの熱伝導性を有するアルミニウム基板を用いる。したがって、第１の基板１１は全体として実質的に２００Ｗ／ｍＫより大きな熱伝導率を有する。
【００１２】
さらに、図２において、照明装置１の放熱装置１３は、更に以下から成る：複数の対流ホール１６１と受け入れスペース１６２とを具備するハウジング１６。ファン・モジュール１３１および放熱モジュール１３のヒートシンク１３３は、ハウジング１６の受け入れスペース１６２内部に設けられる。ハウジング１６の対流ホール１６１およびヒートシンク１３３は、協働して放熱通路１３２を定めるので、ファン・モジュール１３１により生成された気流は対流ホール１６１を経て大気と連通する。これは、対流ホール１６１をその上に有しないハウジング１６が気流を妨げることを防止することができ、その結果として放熱効率の低下を回避する。なお、他の実施例では、ハウジング１６がヒートシンク１３３と更に一体的に構成されることがあることは注記されるべきである。
【００１３】
本実施例において、照明装置１は、ハウジング１６に連結し完全なハウジングを形作る補助ハウジング１８からなる。しかしながら、本実施例のように２つの別々の部材として補助ハウジング１８およびハウジング１６を構成する代わりに、他の実施例のように補助ハウジング１８がハウジング１６と一体的に構成されうることは注記されるべきである。補助ハウジング１８は又、複数の対流ホール１８１および受け入れスペース１８２を有し、そして回路装置１４は補助ハウジング１８の受け入れスペース１８２に固定して設けられる。補助ハウジング１８の対流ホール１８１およびハウジング１６の対流ホール１６１は、照明装置１の内部と外部との間で流れるファン・モジュール１３１によって発生する気流のため、相互に協慟し、これにより、放熱効率を改善する。ハウジング１６および補助ハウジング１８は、プラスチック材料、例えばポリカーボネート（ＰＣ）により作成されるべきである。
【００１４】
本実施例において、照明装置１の電球口金１５が、電球ソケットと接続するため、補助ハウジング１８に設けられる。他の実施例では、それに限定されないが、電球口金１５はハウジング１６または補助ハウジング１８の他の位置に設けられるかもしれないことは注記されるべきである。電球口金１５はＥ２７規格の電球口金で、それは規格寸法および規格の接続ねじ山をもち、容易にプラグ＆プレイで規格の電球ソケットに据え付けうる。他の実施態様において、他の規格の電球口金も、電気的接続のために用いられる。
【００１５】
照明装置１の回路装置１４は第１の基板１１に電気的に接続されており、電球口金１５は第１の基板１１とＬＥＤ１２に電力を供給するために、回路装置１４に電気的に接続されている。回路基板１４は、さらに第２の基板１４１、複数の回路部品１４２および複数のスルーホール１４３を含む。これらのスルーホール１４３は放熱のため気流を通すためのものである。第２の基板１４１は第１表面１４４および第１表面１４４の反対側の第２表面１４５を有する。第２の基板１４１に配置されている回路部品１４２は、第１の基板１１に電力を改変し供給するように構成される。回路部品１４２は、能動素子および受動素子に分類される。かさばる、例えばコンデンサなどの受動素子は、機械設計の観点から第２表面１４５に設けられ、より小さな回路部品１４２は第１表面１４４に配置される。このような機械的設計は、空間のより良好な利用および熱衝撃の減少を可能とする。
【００１６】
照明装置１の内部にさまざまな部品を固定する助けとなるよう、照明装置１にはさらにプラスチック基板１９１およびアルミニウム板１９２から成る固定アセンブリが設けられている。気流に対する干渉を防止するために、プラスチック基板１９１およびアルミニウム板１９２はまた、それぞれ複数のスルーホール１９３および１９４を有する。スルーホール１９３および１９４により、放熱のため気流がそこを通ることができる。
【００１７】
ＬＥＤ１２により発される光を均一にするために、照明装置１にはさらに半球形の拡散レンズ１２１が用意されている。ＬＥＤ１２は、ＬＥＤ１２により発される光の拡散を助長するよう第１の基板１１と拡散レンズ１２１との間に設けられる。これにより照明装置１からの光を均一にする。照明装置１は、さらに透明なランプカバー１２２を有する。透明なランプカバー１２２は、ハウジング１６に接続されるようになっており、少なくとも第１の基板１１の第１表面１１１およびＬＥＤ１２をカバーする。
【００１８】
図１および図２において、照明装置１の放熱空気流路は以下の通りである。図１の矢印で示すように、ファン・モジュール１３１の気流によって運ばれる、ＬＥＤ１２によって発生した熱は、放熱通路１３２およびハウジング１６の対流ホール１６１を通過して大気に至り、そして補助ハウジング１８の複数の対流ホール１８１が空気を補充するように設定されている。補助ハウジング１８の対流ホール１８１から照明装置１に入った後、気流は、回路装置１４の第２の基板１４１の複数のスルーホール１４３およびプラスチック基板１９１および固定アセンブリのアルミニウム板１９２に形成された複数のスルーホール１９３、１９４を通過し、そしてＬＥＤ１２によって発生する激しい熱が放散される放熱装置１３に到達する。ＤＬＣおよび金属基板の第１の基板１１が高熱伝導率を有するので、ＬＥＤ１２によって発生した激しい熱は急速に放熱装置１３のヒートシンク１３３へ移送され、そして更にヒートシンク１３３のフィン１３４から、放熱通路１３２に至る。この点で、放熱装置１３のファン・モジュール１３１によって発生する気流は、ＬＥＤ１２によって発生する熱を、放熱通路１３２を介して急速に移動させ、それからハウジング１６の対流ホール１６１から流れ出る。このようにして照明装置１およびＬＥＤ１２の内部は適当な温度に維持されることができ、発光効率の低下およびＬＥＤ  １２の有効寿命の短縮は回避される。さらに、能動的な回路部品は上方を向き受動的なものは下方にというような方法で回路装置１４上の回路部品は設けられるので、気流は受動的なものによって発生する熱をより多く移動させることができる。当業者であれば、同じく放熱を達成するために、逆方向に流れる気流を生成するためはにファン・モジュール１３１を逆方向に回転させれば良い事は容易に理解できることは注記されるべきである。
【００１９】
結果として、本発明の照明装置１が、２５℃の室温で２０Ｗの消費電力を有する高出力ＬＥＤ１２が用いられて動作したときに、ＬＥＤ１２の接合温度（Ｔｊ）は７０℃よりも低い。対照的に、ファン・モジュール１３１およびＤＬＣ薄膜のない、従来のＬＥＤ電球の場合、ＬＥＤの接合温度は１２５℃より高くなる。
【００２０】
前記説明のように、本発明はＬＥＤによって発生する熱を放熱するために、第１の基板上のＤＬＣ材料およびファン・モジュールを共に利用することよって、その温度を減少させる。一方、冷風は補助ハウジングの対流ホールを通して補充されるので、強制空気対流が、第２の基板、プラスチック基板およびアルミニウム板の複数のスルーホール、複数の放熱通路およびハウジングの複数の対流ホールを通して、ＬＥＤの冷却および放熱を達成しうる。先行技術と比較して、本発明の特別な放熱装置は急速な熱伝導および放熱を可能にするため、ＬＥＤの発光効率および有効寿命は改善される。
【００２１】
上記の開示は、詳細な技術的な内容およびその発明の特徴に関する。当業者は記載されている開示および本発明の示唆に基づいて、その特性を逸脱しない範囲で、様々な修正および置換えを進めるであろう。にもかかわらず、この種の修正および置換えが前記説明において、完全には開示されていないとしても、それらは付随する以下の請求項に実質的に含まれる。
【００２２】
本出願は、２００８年１２月２６日に出願の台湾特許出願第０９７１５０８６８号を基礎として優先権を主張し、その内容全てが本願の内容として組み入れられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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