(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体構造と、
前記筐体構造内の開口部を通して見ることができる照明を提供するように構成された光源と、
照明システムを冷却するように構成され、複数の接触点を含む点接触構成で前記筐体構造の内部に固定された複数のシンセティックジェットデバイスを備える熱管理システムと、
前記光源及び前記熱管理システムの各々に電力を供給するように構成されたドライバ電子装置と
を備える照明システムであって、前記熱管理システムが、ベース部分と該ベース部分から延びる複数のフィンとを有するヒートシンクをさらに備えていて、前記複数のシンセティックジェットデバイスの各々が一対のフィンの間に配置されていて、前記一対のフィンの間のエアーギャップを通る一方向性の空気流を生成するように構成されている、照明システム。
【請求項２】
前記光源が少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１記載の照明システム。
【請求項３】
前記熱管理システムは、前記複数のシンセティックジェットデバイスが作動するときに前記照明システムを通る周囲空気の入口及び出口を与える空気ポートを備える、請求項１記載の照明システム。
【請求項４】
前記熱管理システムが、前記複数のシンセティックジェットデバイスが作動するときに前記照明システムを通る周囲空気の入口及び出口を与えるために、前記筐体構造内にスロットを備える、請求項１記載の照明システム。
【請求項５】
２か所のそれぞれの接触点で前記複数のシンセティックジェットデバイスの各々を保持するように構成されたベースブラケットを備える、請求項１記載の照明システム。
【請求項６】
前記筐体構造が、型成形された前記ベースブラケットを中に備えている型成形された構造である、請求項５記載の照明システム。
【請求項７】
前記２か所の接触点の各々が、傾斜を付けた端部を有するスロットを備える、請求項５記載の照明システム。
【請求項８】
前記筐体構造に連結するように構成され、前記筐体構造の内部に前記複数のシンセティックジェットデバイスの各々を保持するようにさらに構成されたブリッジを備える、請求項１記載の照明システム。
【請求項９】
前記ブリッジが、前記複数のシンセティックジェットデバイスのそれぞれ１つを保持するように各々構成された複数のスロットを備える、請求項８記載の照明システム。
【請求項１０】
前記複数のスロットの各々が傾斜を付けた端部を備える、請求項９記載の照明システム。
【請求項１１】
前記ドライバ電子装置が、発光ダイオード（ＬＥＤ）電源及びシンセティックジェット電源を備える、請求項１記載の照明システム。
【請求項１２】
前記照明システムが、前記照明システムを標準ソケットに電気的に連結するように構成されたねじ込み口金構造を備える、請求項１記載の照明システム。
【請求項１３】
前記照明システムが、少なくとも約１５００ルーメンスを生成するように構成される、請求項１記載の照明システム。
【請求項１４】
前記複数のシンセティックジェットデバイスが、３か所の接触点によって前記筐体構造の内部に固定される、請求項１記載の照明システム。
【請求項１５】
照明プレートの表面上に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイと、
前記ＬＥＤのアレイの上方に配置された熱管理システムと
を備える照明システムであって、前記熱管理システムが、
ベースと該ベースから延びる複数のフィンとを有するヒートシンクと、
各々が前記複数のフィンの対の間に配置され、該対の間に一方向性のジェットストリームを生成するように配置された複数のシンセティックジェットデバイスであって、複数の接触点を含む点接触構成で前記照明システムに連結される、複数のシンセティックジェットデバイスと
を備えている、照明システム。
【請求項１６】
前記照明システムが、ベースブラケット、及び前記複数のシンセティックジェットデバイスを間に保持するように構成されたブリッジを備える、請求項１５記載の照明システム。
【請求項１７】
前記ベースブラケットが複数のスロットを備え、前記複数のスロットの各々が前記複数のシンセティックジェットデバイスのうちの１つを受けるように構成される、請求項１６記載の照明システム。
【請求項１８】
前記ブリッジが複数のスロットを備え、前記複数のスロットの各々が、前記複数のシンセティックジェットデバイスのうちの１つを受けるように構成される、請求項１６記載の照明システム。
【請求項１９】
前記複数のシンセティックジェットデバイスが、３か所の接触点で前記照明システムに連結される、請求項１５記載の照明システム。
【請求項２０】
前記熱管理システムが、スロットを中に有する熱管理システム筐体を備え、前記スロットが、前記複数のシンセティックジェットデバイスが作動するときに周囲空気が前記照明システムへと流入し、前記照明システムから流出することを可能にするように構成される、請求項１５記載の照明システム。
【請求項２１】
光源と、
複数のスロットを備える筐体構造と、
各々が前記複数のスロットのうちの少なくとも１つと複数の接触点を含む点接触構成で嵌合するように構成される複数のシンセティックジェットデバイスと、
ベース部分と該ベース部分から延びる複数のフィンとを有するヒートシンクと
を備える照明システムであって、前記複数のシンセティックジェットデバイスの各々が一対のフィンの間に配置されていて、前記一対のフィンの間のエアーギャップを通る一方向性の空気流を生成するように構成されている、照明システム。
【請求項２２】
前記複数のシンセティックジェットデバイスのそれぞれが、各々の接触点で前記複数のスロットのうちの２か所と嵌合するように構成される、請求項２１記載の照明システム。
【請求項２３】
前記筐体構造がベースブラケットを備え、前記ベースブラケットが前記複数のスロットを備える、請求項２１記載の照明システム。
【請求項２４】
前記ベースブラケットが型成形された構造であり、前記筐体構造が、中に型成形された前記ベースブラケットを含む、請求項２３記載の照明システム。
【請求項２５】
ベースブラケットに対して前記シンセティックジェットデバイスの反対側で前記複数のシンセティックジェットデバイスの各々と嵌合するように構成されたブリッジを備える、請求項２１記載の照明システム。
【請求項２６】
前記複数のスロットのそれぞれが接着剤ジェルを中に含む、請求項２１記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、照明システムに関し、より詳細には、熱管理システムを有する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高効率照明システムは、白熱灯照明または蛍光灯照明などの従来のエリア照明源と競合するために絶えず開発されてきた。発光ダイオード（ＬＥＤ）は、標識用途において従来から実装されてきているが、ＬＥＤ技術の発展は、一般的なエリア照明用途においてかかる技術を使用することへの関心の高まりに油を注いでいる。ＬＥＤおよび有機ＬＥＤは、電気エネルギーを光へと変換する固体半導体デバイスである。ＬＥＤは、電気エネルギーを光へと変換するために無機半導体層を実装するが、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）は、電気エネルギーを光へと変換するために有機半導体層を実装する。ＬＥＤおよびＯＬＥＤを実装した一般的なエリア照明を提供することにおいて、重要な開発がなされてきている。
【０００３】
ＬＥＤの適用における１つの潜在的な欠点は、使用中にＬＥＤ中で電力の大部分が光ではなく熱へと変換されることである。熱がＬＥＤ照明システムから効率良く取り除かれない場合には、ＬＥＤは、高温で動作することになり、これによって、ＬＥＤ照明システムの効率が低下し、信頼性が低下する。所望の明るさが必要とされる一般的なエリア照明用途においてＬＥＤを利用するために、ＬＥＤを積極的に冷却する熱管理システムが考えられる。小型であり、軽量であり、効率的であり、かつ一般的なエリア照明用途にとっては十分な明るさであるＬＥＤに基づいた一般的なエリア照明システムを提供することは、困難だがやりがいのある仕事である。ＬＥＤから発生する熱を制御するために熱管理システムを導入することが利点を有する場合があるが、熱管理システム自体もまた、多くの付加的な設計課題をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０７２０４６号
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、照明システムが提供される。本照明システムは、筐体構造と、筐体構造内の開口部を通して見ることができる照明を提供するように構成された光源とを備える。本照明システムは、照明システムを冷却するように構成され、複数の接触点によって筐体構造の内部に固定された複数のシンセティックジェットデバイスを備えた熱管理システムをさらに備える。本照明システムは、光源および熱管理システムの各々に電力を供給するように構成されたドライバ電子装置をさらに備える。
【０００６】
別の一実施形態では、発光ダイオードのアレイと、熱管理システムとを備えた照明システムが提供される。発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイは、照明プレートの表面上に配置される。熱管理システムは、ＬＥＤのアレイの上方に配置され、ベース、およびベースから延びる複数のフィンを有するヒートシンクと、複数のシンセティックジェットデバイスとを備える。複数のシンセティックジェットデバイスのそれぞれは、複数のフィンのそれぞれの対の間にジェットストリームを生成するように配置され、複数のシンセティックジェットデバイスは、複数の接触点で照明システムに連結される。
【０００７】
別の一実施形態では、光源と、筐体構造と、複数のシンセティックジェットデバイスとを備えた照明システムが提供される。筐体構造は、複数のスロットを備える。複数のシンセティックジェットデバイスの各々は、複数のスロットのうちの少なくとも１つと嵌合するように構成される。
【０００８】
本発明のこれらおよびその他の特徴、態様および長所は、添付した図面を参照して下記の詳細な説明を読むと、より良く理解されるようになるであろう。図面では、類似の参照符号は、図面全体を通して類似の構成要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による照明システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による照明システムの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による図２の照明システムの分解組立図である。
【図４】本発明の一実施形態による照明システムの熱管理システムの一部の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による熱管理システムの一部のパッケージングの詳細を図示する光源の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、一般には、ＬＥＤに基づいたエリア照明システムに関する。照明システムは、ドライバ電子装置、ＬＥＤ光源および能動冷却システムを備え、能動冷却システムは、シンセティックジェット部の作動およびその中を通る空気流を最適化する方式でシステム内に配置され固定されたシンセティックジェット部を含み、これによって従来型の設計よりもさらに効率的な照明システムを提供する。一実施形態では、照明システムは、標準６インチ（１５．２ｃｍ）ハローに収まり、ランプとハローとの間を約０．５インチ（１．３ｃｍ）離す。あるいは、照明システムを、用途に応じて違ったふうに拡大縮小することができる。ここに説明する実施形態は、９０％のドライバ電子装置効率でほぼ１５００ルーメンス（ｌｍ）を生成し、エリア照明用途において有用であり得る光源を提供する。熱管理システムは、照明システムに出入りする空気流を与えるシンセティックジェット冷却部を含み、開示した実施形態についてＬＥＤ接合温度が１００℃未満のままであることを可能にする。
【００１１】
有利なことに、一実施形態では、照明システムは、配電網に接続される従来型のねじ込み口金（すなわち、エジソン（Ｅｄｉｓｏｎ）口金）を使用する。電力は、同じドライバ電子装置ユニットによって熱管理システムおよび光源に適切に供給される。一実施形態では、光源のＬＥＤを５００ｍＡおよび５９．５Ｖで駆動しながら、熱管理システムのシンセティックジェット部を２００Ｈｚ未満であり１２０Ｖ（ピーク間）で駆動する。ＬＥＤは、合計で１５００定常状態フェースルーメンス以上を実現し、これは一般的なエリア照明用途にとっては十分である。下記に説明する図示した実施形態では、シンセティックジェットデバイスは、複数のフィンを有するヒートシンクおよび空気ポートと協働して働くように設けられ、両者ともＬＥＤを積極的および消極的に冷却する。説明するように、シンセティックジェットデバイスは、所望の電力レベルで励起され、ＬＥＤの照明中に十分な冷却を与える。
【００１２】
下記にさらに説明するように、シンセティックジェット部を、照明表面に対して垂直に配置する。シンセティックジェット部は、相互に平行に配置され、光源を冷却するために十分な空気流を形成するように構成される。ヒートシンクのフィンを横切る空気流を形成するように、シンセティックジェット部を配置する。照明システムの筐体に伝達する振動を最小にしながら、空気流を増加させるために、シンセティックジェット部の独特なパッケージング構成を提供する。本明細書において開示する実施形態によれば、接触点取り付け技術によって照明システムの筐体構造に、シンセティックジェット部を固定する。
【００１３】
本明細書中で使用するように、「接触点取り付け」は、対象物、ここではシンセティックジェットデバイス、を構造物、ここでは筐体構造に、対象物の周辺に沿った複数の嵌合点のところで固定することを指す。各嵌合点は、周辺に沿って限られた長さを含む。本明細書中で使用するように、「点」という用語は、全体として対象物の周辺と比較したときに、最小になる不連続の接触面積を意味する。例えば、シンセティックジェットの周辺の一部が構造物に固定される各「接触点」は、周辺の全長の１０％未満の長さに沿って対象物を保持する。より具体的には、円形のシンセティックジェットについて、シンセティックジェットの周辺は、シンセティックジェットデバイスの円周の１０％未満である長さにわたって各接触点で嵌合する。したがって、本明細書中で使用するように、「接触点」という用語は、シンセティックジェットデバイスの円周の１０％未満である接触領域を呼ぶ。対照的に、円周（または非円形のデバイスについて周辺の全長）の１０％よりも大きい１つの接触領域のところでシンセティックジェットデバイスと接触し保持する固定機構は、「接触点」とは考えずに、むしろ全接触領域、等であるはずである。一実施形態では、各シンセティックジェットは、３か所の接触点で適切な位置に保持される。シンセティックジェットの大きな周辺エリアをクランプすることよりは、点接触構成を利用して各シンセティックジェットを固定することによって、シンセティックジェットの動きが不必要に制約されることがなく、これによって、メンブランのたわみを最大化することを可能にし、したがって空気流を増加させる。さらに、点接触は、シンセティックジェットから照明システムの筐体への最小の振動伝達をもたらし、これは一般的に望ましい。開示した実施形態は、照明システムの内部にシンセティックジェット部の各々を固定するために少なくとも３か所の接触点を設けるという理由で、シンセティックジェット部の機械的な安定性は損なわれない。
【００１４】
ここで図１を参照して、本発明の実施形態による照明システム１０を図示するブロック図を図示する。一実施形態では、照明システム１０を、高効率固体ダウンライト照明器具とすることができる。一般に、照明システム１０は、光源１２、熱管理システム１４、ならびに光源１２および熱管理システム１４の各々を駆動するように構成されたドライバ電子装置１６を含む。下記にさらに論じるように、光源１２は、一般的なエリア照明用に適したダウンライト照明を与えるように配置された多数のＬＥＤを含む。一実施形態では、光源１２は、７５ｌｍ／Ｗにおいて少なくともほぼ１５００フェースルーメンス、ＣＲＩ＞８０、ＣＣＴ＝２７００ｋ〜３２００ｋ、１００℃のＬＥＤ接合温度において５０，０００時間寿命を生み出すことが可能であり得る。さらに、光源１２は、カラー感知およびフィードバック、ならびに角度制御されることを含むことができる。
【００１５】
また下記にさらに説明するように、熱管理システム１４は、ＬＥＤを冷却するように構成され、その結果、ＬＥＤ接合温度は通常の動作条件下で１００℃未満のままである。一実施形態では、熱管理システム１４は、シンセティックジェットデバイス１８、ヒートシンク２０、および空気ポート２２を含み、これらは、照明システム１０用の所望の冷却および空気交換を与えるために協働して働くように構成される。さらに下記に説明するように、照明システム１０の筐体への振動伝達を最小にしつつ、空気流の生成およびシンセティックジェットの安定性を有利なことに最大にする点取り付け技術を利用して、シンセティックジェットデバイス１８を配置し、固定する。
【００１６】
ドライバ電子装置１６は、ＬＥＤ電源２４およびシンセティックジェット電源２６を含む。一実施形態によれば、ＬＥＤ電源２４およびシンセティックジェット電源２６は、プリント回路基板（ＰＣＢ）などの同じシステム基板上にある多数のチップおよび集積回路を各々が備え、ドライバ電子装置１６用のシステム基板は、光源１２ならびに熱管理システム１４を駆動するように構成される。ＬＥＤ電源２４およびシンセティックジェット電源２６の両方に同じシステム基板を利用することによって、照明システム１０のサイズを、有利なことに最小にすることができる。一代替実施形態では、ＬＥＤ電源２４およびシンセティックジェット電源２６を、独立した基板上に各々分散させることができる。
【００１７】
ここで図２を参照して、照明システム１０の一実施形態の斜視図を図示する。一実施形態では、照明システム１０は、電気送電網に連結される従来型のソケットに接続することができる従来型のねじ込み口金（エジソン口金）３０を含む。システム構成部品を、筐体構造３２と一般的に呼ばれる筐体構造の内部に収納する。図３に関連してさらに説明し図示するように、筐体構造３２は、光源１２、熱管理システム１４、およびドライバ電子装置１６の内部にある部分を支持し、保護するように構成される。
【００１８】
一実施形態では、筐体構造３２は、貫通する空気スロット３６を有するケージ３４を含む。ケージ３４は、上に配置されたドライバ電子装置１６を有する電子基板を保護するように構成される。筐体構造３２は、熱管理システム１４の構成部品を保護するための熱管理システム筐体３８をさらに含む。熱管理システム筐体３８は、空気スロット３９を含むことができる。一実施形態によれば、さらに下記に説明するように、熱管理システム１４内のシンセティックジェット部によって周囲空気が照明システム１０へ流入し、そこから流出することを空気ポート２２が可能にするように、熱管理システム筐体３８を成形することができる。さらに、筐体構造３２は、光源１２を支持し、保護するように構成されたフェースプレート４０を含む。図３に説明し図示するように、フェースプレート４０は、光源１２のＬＥＤ４２および／または光学系の面が照明システム１０の下側のところに露出することを可能にするような大きさおよび形状にした開口部を含み、その結果、照明したときに、ＬＥＤ４２が一般的なエリア下方照明を与える。図４を参照して図示し説明する一代替実施形態では、筐体構造はまた、フェースプレート４０を囲むトリムピースを含むことができ、照明システム１０を冷却するためのさらなる熱伝達を与え、ならびにある種の装飾的な特質を与える。下記に図４を参照して説明する実施形態にさらに図示したように、熱管理システム筐体３８の形状を変えることができる。
【００１９】
ここで図３に転じて、照明システム１０の分解組立図を図示する。前に説明し図示したように、照明システム１０は、ケージ３４、熱管理システム筐体３８、およびフェースプレート４０を含む筐体構造３２を含む。組み立てたときに、ケージ３４、熱管理システム筐体３８、および複数のナット（図示せず）などの保持機構と嵌合するように構成されたねじ４４によって、筐体構造３２を固定する。一実施形態では、フェースプレート４０を、照明システム１０のベースに摩擦で嵌合するような大きさおよび形状にする、ならびに／または追加のねじ（図示せず）などのもう１つの固定機構によって固定する。フェースプレート４０内の開口部４８を、光源１２の下側に位置するＬＥＤ４２が開口部４８から見ることができるような大きさおよび形状にする。光源１２はまた、熱管理システム１４の下側に嵌合するように構成されたピン５０などの固定部品を含むことができる。認識されるように、任意の様々な固定機構を、筐体構造３２の内部に照明システム１０の構成部品を固定するために含むことができ、その結果、一旦使用のために組み立てられると、照明システム１０は単一ユニットである。
【００２０】
前に説明したように、ケージ３４の内部に収納されるドライバ電子装置１６は、プリント回路基板（ＰＣＢ）５４なとの単一の基板上に搭載された多数の集積回路部品５２を含む。認識されるように、集積回路部品５２などの搭載された構成部品を有するＰＣＢ５４は、プリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）を形成する。都合のよいことに、ＰＣＢ５４を、保護ケージ３４の内部に収まるような大きさおよび形状にする。さらに、ＰＣＢ５４は、ねじ４４を受けるように構成されたスルーホール５６を含み、その結果、ドライバ電子装置１６、熱管理システム筐体３８、およびケージ３４を、一緒に機械的に連結する。図示した実施形態によれば、光源１２ならびに熱管理システム１４用の電力を供給するように構成されたすべての電子装置は、熱管理システム１４および光源１２の上方に設置された単一のＰＣＢ５４上に収容される。したがって、本設計によれば、光源１２および熱管理システム１４は、同じ入力電力を共有する。
【００２１】
図示した実施形態では、熱管理システム１４は、ねじ６２を介してベース６０に連結された多数のフィン５８を有するヒートシンク２０を含む。認識されるように、ヒートシンク２０は、ＬＥＤ４２によって生成された熱が消散するための熱伝導経路を与える。ヒートシンク２０のベース６０を、光源１２の裏側に立て掛けるように配置し、その結果、ＬＥＤ４２からの熱がヒートシンク２０のベース６０に伝達することができる。フィン５８は、ベース６０から垂直に延び、互いに平行に延びるように配置される。
【００２２】
熱管理システム１４は、ヒートシンク２０のフィン５８に隣接して配置された多数のシンセティックジェットデバイス１８をさらに含む。認識されるように、各シンセティックジェットデバイス１８は、ＬＥＤ４２をさらに冷却するためにフェースプレート４０全面にわたりおよびフィン５８間にシンセティックジェット流を形成するように構成される。各シンセティックジェットデバイス１８は、シンセティックジェット電源２６によって駆動されるように構成されているダイアフラム６４を含み、ダイアフラム６４が中空フレーム６６の内部で素早く前後に動いて、フレーム６６内の開口部を通るエアージェットを作り出し、エアージェットはヒートシンク２０のフィン５８間のギャップを通って導かれる。
【００２３】
図４に関連してはるかに詳細に説明するように、熱管理システム筐体３８は、筐体構造の内部に成形されたスロットを含み、スロットは２か所の接触点でシンセティックジェットデバイス１８と嵌合するように構成される。熱管理システム筐体３８内に成形したスロットを設けることによって、シンセティックジェットデバイス１８を、筐体３８の内部に正確に設置することができる。熱管理システム筐体３８の内部にシンセティックジェットデバイス１８をさらに固定するために、ブリッジ６８を設けることができる。ブリッジ６８は、１か所の接触点で各シンセティックジェットデバイス１８と嵌合するように構成される。したがって、本実施形態では、一旦組み立てられると、各シンセティックジェットデバイス１８は、３か所に接触点で照明システム１０の内部に固定される。
【００２４】
熱管理システム１４およびこれらのシンセティックジェットデバイス１８によって作り出される一方向性の空気流を、図４に関連して下記にさらに説明する。図３の熱管理システム筐体３８が、ケージ３４の端部を超えて延伸する弓なりの側面を含み、ダクト２２を通る空気流用の大きくした開口部を与えるとはいえ、ある種の実施形態では、かかる弓なりの設計を削除することができることに留意すべきである。例えば、図４を参照して図示するように、熱管理システム筐体３８の側面が、ケージ３４の端部から直線的に延びて一様な構造を形成するように、ダクト２２のサイズを縮小することができる。照明システム１０を通る十分な空気流を形成するように、スロット３９を設計することができ、ダクト２２のサイズの縮小を可能にする。
【００２５】
ここで図４を参照して、熱管理システム１４のある種の詳細を図示するために、ならびに上に説明した熱管理システム筐体３８の代替実施形態を図示するために、照明システム１０の部分断面図を提供する。前に論じたように、熱管理システム１４は、シンセティックジェットデバイス１８、ヒートシンク２０、空気ポート２２、および熱管理システム筐体３８内のスロット３９を含む。ヒートシンク２０のベース６０を、下にある光源１２と接触して配置し、その結果、ＬＥＤ４２からヒートシンク２０へ、熱を消極的に伝達させることができる。シンセティックジェットデバイス１８のアレイを、ヒートシンク２０のフィン５８に沿って熱伝達の線形伝達を積極的に支援するように配置する。図示した実施形態では、各シンセティックジェットデバイス１８を、平行フィン５８間のギャップによって形成される凹部間に設置し、その結果、各シンセティックジェットデバイス１８によって作り出されるエアーストリームが、平行フィン５８間のギャップを通って流れる。ヒートシンク２０、フィン５８間を通る空気の一方向性の流れを作り出すように、シンセティックジェットデバイス１８に力を与えることができ、その結果、周囲のエリアからの空気は、熱管理システム筐体３８の一方の側のポート２２Ａおよびスロット３９Ａのうちの１つを通ってダクト中へと取り込まれ、ヒートシンク２０からの暖かい空気は、熱管理システム筐体３８の反対側の別のポート２２Ｂおよびスロット３９Ｂを通って周囲空気中へと排出される。ポート２２Ａおよびスロット３９Ａから入りフィンギャップを通りそしてポート２２Ｂおよびスロット３９Ｂから出る一方向性の空気流を、空気流矢印７０によって一般的に示す。有利なことに、一方向性の空気流７０は、ダウンライトシステムの熱管理の設計の際の懸念点の主要な原因となる照明システム１０の内部の熱蓄積を防止する。代替実施形態では、シンセティックジェットデバイス１８によって作り出される空気流を、例えば、放射状とすることができるまたは衝突させることできる。それに加えて、熱管理システムは、トリムプレート７３をさらに含むことができる。トリムプレート７３を、導電性とすることができ、照明システム１０から放射状に周囲空気中へとさらに熱伝達を与えるようにヒートシンク２０に直接連結することができる。ここに説明した熱管理システム１４は、ほぼ３０Ｗの熱発生において１００℃未満のＬＥＤ接合温度をもたらすことが可能である。
【００２６】
認識されるように、シンセティックジェットデバイス１８などのシンセティックジェット部は、柔軟な構造であり空気が通過することが可能な小さなオリフィスによって囲まれた空洞または空気の体積を含む正味ゼロのマスフローデバイスである。その構造が、オリフィスを通る空気の対応する吸引および排出を生じさせる周期的な方式で変形することを誘起する。シンセティックジェットデバイス１８は、外部の流体、ここでは周囲空気に対して正味で正の運動量を与える。各サイクル中には、この運動量は、ジェットオリフィスから遠くへ発する自己対流型の渦ダイポールとして現れる。渦ダイポールは、その後、冷却しようとする表面、ここでは下にある光源１２に衝突し、境界層を乱し、熱源から遠くへ熱を対流によって移動させる。定常状態条件の間、この衝突機構は、加熱された構成部品の近くの循環パターンを発達させ、熱い空気と周囲流体との間の混合を促進させる。
【００２７】
一実施形態によれば、各シンセティックジェットデバイス１８は、位相をずらせて励起され、オリフィスを有する薄い柔軟壁によって分離された２個の圧電ディスクを有する。この特有な設計は、試験中に実体的な冷却強化を実証している。シンセティックジェット動作条件を、照明用途の中で実際的であるように選択すべきことに留意することが重要である。圧電部品は、圧電ブザー素子と同様である。シンセティックジェットデバイス１８の冷却性能および動作特性は、作動のために使用する圧電材料中の電気機械的カップリングを含むいくつかの物理ドメイン、圧電作動への柔軟なディスクの機械的な応答のための構造動力学、ならびに空気流７０のジェットについての流体力学および熱伝達の間の相互作用による。高度な有限要素（ＦＥ）および計算流体力学（ＣＦＤ）ソフトウェアプログラムが、シンセティックジェット設計および最適化のための結合型の物理学をシミュレートするために多くの場合に使用される。
【００２８】
照明システム１０の内部にシンセティックジェットデバイス１８を保持するパッケージは、シンセティックジェットの動きを機械的に制約せずに冷却効果を最大にするためにシンセティックジェットデバイス１８の向きを合わせるはずである。有利なことに、シンセティックジェットデバイス１８は、接触点取り付け技術を利用して照明システム１０の内部に固定される。図５を参照してより明瞭に図示するように、各シンセティックジェットデバイス１８を、接触点７２によって適切な位置に保持する。図示した実施形態では、シンセティックジェットデバイス１８を熱管理システム筐体３８またはブリッジ６８などの照明システムの構造に固定する３か所の接触点がある。接触面積を最小にすることによって、シンセティックジェットデバイスを照明システム１０の内部で不必要に制約しない。
【００２９】
ここで図５を参照して、本発明の実施形態にしたがって、照明システム１０の内部にシンセティックジェットデバイス１８を固定するために使用する接触点取り付け技術を図説するために、照明システム１０の一部の模式図を示す。図示したように、熱管理システム筐体３８は、ベースブラケット７４を含む。図示した実施形態では、ベースブラケット７４は、熱管理システム筐体３８の型成形した部分である。しかしながら、代替実施形態では、ベースブラケット７４を別個の部品とすることができる。ベースブラケット７４は、シンセティックジェットデバイス１８を確実に受けるように構成されたベーススロット７６を含む。具体的には、ベースブラケット７４は、各シンセティックジェットデバイス１８と嵌合する２つのベーススロット７６を含む。図示した実施形態では、ベースブラケット７４は、６個のシンセティックジェットデバイス１８を受けるように構成される。組立中には、シンセティックジェットデバイス１８を、ベーススロット７６中に滑り込ませることができる。一実施形態では、ベーススロット７６は、シンセティックジェットデバイス１８を適切な場所に案内することを助ける傾斜した端部を有する。ベーススロット７６は、各ベーススロット７６のベースのところでシンセティックジェットデバイス１８の厚さよりもわずかに広いだけである。さらに、シンセティックジェットデバイスの能力を完全に作動させることに悪影響を及ぼさずに、最適な場所にシンセティックジェットデバイス１８を拘束するために、ベーススロットは、ちょうど十分な深さである。有利なことに、図示したように、ベーススロット７６の各々がベースブラケット７４中に型成形され、これを順に熱管理システム筐体３８中に型成形することができるために、各それぞれのシンセティックジェットデバイス１８の位置決めが、最大の冷却をもたらすようにヒートシンク２０に対して精密に定められる。
【００３０】
一旦、シンセティックジェットデバイス１８をベーススロット７６の内部に位置決めすると、ブリッジ６８を筐体３８内のスロット７８中にはめ込むことができる。認識されるように、ブリッジ６８は、ブリッジを筐体３８に機械的に連結することを可能にするはめ込み機構（図示せず）を含む。ブリッジ６８は、多数のブリッジスロット８０を含む。各ブリッジスロット８０は、第３の接触点７２のところでシンセティックジェットデバイス１８と嵌合するように傾斜を付けられ、位置決めされる。したがって、ブリッジ６８は、照明システム１０の内部に各シンセティックジェットデバイス１８を確実に保持するためのロック機構を形成し、その結果、作動中の振動または照明システム１０の他の動きが、シンセティックジェットデバイス１８を緩めることがない。有利なことに、ブリッジ６８は、適切な位置にシンセティックジェットデバイス１８の全体のセットを保持するために利用する単一構造である。ブリッジ６８用に一片の材料を使用することは、ベースブラケット７４にシンセティックジェットデバイス１８を固定する簡単で、繰り返すことができ、堅固で、製造が容易であり、コスト効率の良い方法を提供する。さらに、本明細書において説明したように、接触点取り付け技術を利用することによって、追加の駆動電力を必要とせずかつ雑音を著しく増加させずに冷却効率の改善を提供する。
【００３１】
加えて、振動雑音を減少させるためおよび照明システム１０内の各シンセティックジェットデバイス１８を貼りつけるために、シリコーンなどの柔らかいジェル（図示せず）を、３か所の接触点７２の各々に付けることができ、その結果、シンセティックジェットデバイス１８は、スロット７６および８０の内部で回転しない。さらに、スロットを付けたベースブラケット７４およびスロットを付けたブリッジ６８とともにマウンティングジェルを使用することによって、必要とする保持力を、減少させることができる。
【００３２】
この明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するために、ならびに任意のデバイスまたはシステムを作成することや使用することおよび任意の組み込んだ方法を実行することを含め、本発明を当業者が実施することをやはり可能にするために例を使用している。ドライバ電子装置および光源に関するさらなる詳細を、米国特許出願第１２／７１１，０００号、名称「ＬＩＧＨＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＷＩＴＨ  ＴＨＥＲＭＡＬ  ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ  ＳＹＳＴＥＭ」中に見出すことができ、これは２０１０年２月２３日に出願され、ゼネラルエレクトリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ）に譲渡され、本明細書中に援用されている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者なら思い付く他の例を含むことができる。かかる他の例が特許請求の範囲の文面から逸脱しない構造的要素を有する場合、またはかかる他の例が、特許請求の範囲の文面と実質的でない差異しか有さない等価な構造的要素を含む場合には、かかる他の例は、特許請求の範囲の範囲内であるものとする。
【符号の説明】
【００３３】
１０  照明システム
１２  光源
１４  熱管理システム
１６  ドライバ電子装置
１８  シンセティックジェットデバイス
２０  ヒートシンク
２２  空気ポート
２２Ａ  空気ポート
２２Ｂ  空気ポート
２４  ＬＥＤ電源
２６  シンセティックジェット電源
３０  ねじ込み口金
３２  筐体構造
３４  ケージ
３６  空気スロット
３８  熱管理システム筐体
３９  スロット
３９Ａ  スロット
３９Ｂ  スロット
４０  フェースプレート
４２  ＬＥＤ
４４  ねじ
４８  開口部
５０  ピン
５２  集積回路部品
５４  ＰＣＢ
５６  スルーホール
５８  フィン
６０  ベース
６２  ねじ
６４  ダイアフラム
６６  中空フレーム
６８  ブリッジ
７０  空気流
７２  接触点
７３  トリムプレート
７４  ベースブラケット
７６  ベーススロット
７８  スロット
８０  ブリッジスロット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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