(57)【要約】本発明は、様々な用途で硬化を行うために発光ダイオードを使用するための方法および装置を提供する。本方法は、ＵＶ、可視光およびＩＲ領域で超高パワーを送出するように、発光ダイオードを冷却し、発光ダイオードをヒートパイプに取り付ける新しい方法を含む。さらに、ヒートパイプを使用した本発明の独特のＬＥＤパッケージ技術は、はるかにコンパクトな空間内で、はるかに高く効率的に機能を発揮する。これによって、より高いパワーおよび明るさで動作するより近接した間隔のＬＥＤが可能になる。
2005534201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光ダイオードを準備する段階と、
前記発光ダイオードの冷却を行うために、少なくとも１つの流路を介して、前記発光ダイオード内に冷却剤を通過させる段階と、
接着剤を硬化させるために、表面上の前記接着剤を前記発光ダイオードで照射する段階と
を含む前記表面上の前記接着剤を硬化させる方法。
【請求項２】
電力供給部と、
放射出力部を有し、少なくとも１つの発光ダイオードを含む、前記電力供給部に接続された放射源と、
冷却剤を前記ダイオード内に流路を介して通し、それによって接着剤に高光出力を送出するように、前記ダイオードを冷却する、前記ダイオードに接続された少なくとも１つの前記流路と
を備える表面上の接着剤を硬化させる装置。
【請求項３】
少なくとも１つの発光ダイオードを準備する段階と、
通路を作り出すために、少なくとも１つの流路を前記発光ダイオードに接続する段階と、
前記発光ダイオードの冷却を行うために、前記流路を介して、冷却剤を注入する段階と
を含む発光ダイオードを冷却する方法。
【請求項４】
２つの対向する端部を有する筒状の本体と、
前記対向する端部の１つに配置された、高伝導性表面を含む発光ダイオード本体と、
前記発光ダイオード本体から離れるように熱を輸送するために働く、前記発光ダイオード本体の伝導性表面に結合されたヒートパイプと
を備える発光ダイオード硬化装置。
【請求項５】
少なくとも１つの蒸気空洞を有する銅のヒートシンクと、
前記蒸気空洞の長手軸が、発光ダイオードのｐ−ｎ接合と実質的に垂直である、前記ヒートシンクに取り付けられた前記発光ダイオードの配列と、
発光ダイオードから放射される光と実質的に反対の方向に、熱エネルギーが前記発光ダイオードの配列から離れるように輸送される、前記蒸気空洞を介して前記ヒートシンクの中に挿入された少なくとも１つの筒状のヒートパイプと
を備える熱エネルギーを輸送する装置。
【請求項６】
伝導性の基板と、
前記伝導性基板に結合されたヒートパイプと、
熱が発光ダイオードから離れるように輸送される、前記ヒートパイプの先端に取り付けられた少なくとも１つの発光ダイオードと
を備える発光ダイオード素子パッケージ。
【請求項７】
広い端部および先端部の２つの対向する端部を有する筒状の本体と、
前記先端部に配置された、伝導性表面を含む発光ダイオード本体と、
前記筒状の本体を通して延び、前記発光ダイオードの前記伝導性表面に接合されたヒートパイプと、
前記発光素子に電力を供給するために、前記筒状本体の中央部の周りに配置された電源と、
前記本体の前記広い端部に置かれたファンと、
前記ファンから吹き出される空気を受けるために、前記電源と前記ファンの間に配置されたヒートシンク／熱交換器と
を備える発光ダイオード硬化装置。
【請求項８】
前記発光ダイオードが、前記ヒートパイプを収容する穴を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記発光ダイオードに接合された一端、および前記ヒートシンクに取り付けられた他端を有する少なくとも１つの冷却剤チューブをさらに備え、前記冷却剤チューブが、前記発光ダイオードが発生した熱を取り除くため、冷却材を前記発光ダイオードを通り移動させる働きをする請求項７記載の装置。
【請求項１０】
各々が第１の端部および第２の端部を有する、少なくとも１本のヒートパイプと、各ヒートパイプの前記第１の端部に取り付けられた発光ダイオードを備え、各発光素子で発生した熱が、各発光素子から離れる通常の方向に、前記それぞれのヒートパイプの第２の端部に向かって輸送される熱を輸送するための装置。
【請求項１１】
各ヒートパイプが一端に取り付けられた発光素子を有する、ヒートパイプの配列をさらに備える請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
第１の端部と第２の端部有する熱輸送装置と、
前記熱輸送装置の第１の端部に取り付けられた発光素子と、
前記発光素子が発生した熱を、前記第１の端部から前記第２の端部に輸送するための前記熱輸送装置に関連づけられた輸送手段と
を備える熱を輸送するための装置。
【請求項１３】
前記輸送手段が前記熱輸送装置内に形成された空洞を含み、前記空洞が前記第１の端部から前記第２の端部に延びる請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記輸送手段が、前記発光素子に極めて近接して循環させる冷却剤を含む請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
実質上半円形に配置された複数の発光素子をさらに含み、前記発光素子が、少なくとも１つの熱輸送装置に結合されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
第１の端部と第２の端部有するヒートパイプと、
前記ヒートパイプの第１の端部に取り付けられた発光素子と、
前記発光素子に電力を供給するための電力供給部と、
前記電力供給部を作動させる作動スイッチと、
前記ヒートパイプの少なくとも一部分を取り囲むハウジングと
を備える光を所定の方向に供給するための装置。
【請求項１７】
蒸発部および凝縮部を有するヒートパイプと、
前記ヒートパイプの前記蒸発部に取り付けられた発光素子とを備え、前記発光素子からの熱エネルギーが前記蒸発部から前記凝縮部に移動する硬化用の発光装置。
【請求項１８】
導電性のヒートパイプと、
前記ヒートパイプの先端に取り付けられた発光素子とを備え、前記ヒートパイプが、前記発光素子用に電気を供給し、前記発光素子から熱を輸送する発光装置。
【請求項１９】
各ヒートパイプが第１の端部および第２の端部、および前記第１の端部から前記第２の端部に延びる空洞を有する、ヒートパイプの配列と、
各ヒートパイプの前記第１の端部に取り付けられた、各々がｐ−ｎ接合を有する発光素子とを有し、前記空洞の少なくとも１部分が前記発光素子の前記ｐ−ｎ接合と実質的に垂直である、熱エネルギーを輸送するための装置。
【請求項２０】
少なくとも１つのヒートパイプを有する基板と、
前記基板に取り付けられた少なくとも１つの発光素子とを備え、前記発光素子の発生する熱が前記発光素子から放射される光から実質的に反対の方向に移動する、発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）技術分野に関し、具体的には、硬化性組成物の硬化およびＬＥＤ光に露出したあとに硬化性組成物から硬化部品を形成するための、ＬＥＤからの光出力を改善することに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００２年７月２５日出願の米国特許仮出願第６０／３９８６３５号明細書、２００２年８月２３日出願の米国特許仮出願第６０／４０５４３２号明細書、２００２年９月１３日出願の米国特許仮出願第６０／４１０７２０号明細書、２００２年１０月８日出願の米国特許仮出願第６０／４１８９４８号明細書、２００２年１０月２２日出願の米国特許仮出願第６０／４２０４７９号明細書、２００３年５月３日出願の米国特許仮出願第６０／４６７７０２号明細書、および２００３年６月４日出願の米国特許仮出願第６０／４７６００４号明細書の優先権を主張するものである。
【０００３】
熱は、繊細な電子構成部品に損傷を与え、信頼性を低下させ、より小さなパッケージ内により大きなパワーレベルを濃縮する能力を妨げる。ＬＥＤをコンパクトな構造に密接して実装することができれば多くの用途が利益を得るが、発生する熱レベルが常に制限要因となってきている。ＬＥＤがより精巧になるに従い、内部熱の蓄積を取り除くことも益々困難になってきている。素子はよりパワフルになりつつあり、その結果発生する熱を取り除く解決策を作り出すことが、しばしば大きな課題となる。
【０００４】
Ｌｉｅｂ他による米国特許出願公開第２００３／００３６０３１号明細書は、光硬化性の歯科用樹脂または同様な材料を硬化するための発光ハンドピースを開示する。この装置は、ＬＥＤ光源を支持するための頭部、ＬＥＤ光源に電圧を付加する電源を格納する管状のハンドル部分、および頭部とハンドル部分を内部接続するネック部を含む。頭部およびネック部は、通常の熱伝導性材料から一体的に形成され、ＬＥＤ用のヒートシンクを提供するよう動作する。光源ハウジング自体のかなりの部分が、十分な熱エネルギーをＬＥＤから放散して消散させるよう機能し、ＬＥＤが、樹脂の硬化を行うのに十分な時間、動作できるようにする。
【０００５】
Ｈａｒｄｉｎｇによる米国特許出願公開第２００３／００２１３１０号明細書には、電子または光電子素子を冷却する方法および装置が開示されている。この装置は、缶内のヒートシンクアセンブリに取り付けられた素子を含み、この缶は缶本体と、ヒートシンクアセンブリに熱的に結合され、缶本体および缶の外側の熱電導体に近接する缶ヘッダーと、缶ヘッダーの縁の少なくとも一部分に取り付けられた第１の部分および缶の外側のヒートシンクに取り付けられた第２の部分を有する。
【０００６】
Ｈｅｒｏｌｄ他による米国特許第６１５９００５号明細書は、光重合合成材料用の、小型、軽量な手持ち式装置を開示する。この装置は、組み込み式のバッテリ、および小さな有効なスペクトルの範囲のみ放射するＬＥＤによって構成される光源を含み、それによって、どんな熱放射も回避している。このＬＥＤは、重合されるべき場所に向いた装置先端部に好ましく配置される。
【０００７】
Ｌｕ他による米国特許第６５２３９５９号明細書は、液晶パネルおよび液晶プロジェクタ内の光学システムの偏光子を冷却するのに使用する冷却装置を開示する。この冷却装置は、前記液晶パネルの２つの側面に配設された複数のヒートパイプ備える熱消散システムを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これら米国特許文献のどれも、最大の光出力を実現するようにＬＥＤno内部熱エネルギーを消散させるＬＥＤ冷却およびＬＥＤを収容することを開示していない。したがって、従来の冷却技術の性能を大きく凌駕し、高密度、最小化したＬＥＤ構成部品の利益を得るように、ＬＥＤを冷却すること、ＬＥＤをヒートパイプに取り付けることが求められている。さらに、従来のヒートシンク技術よりずっと効率的に、かつ、ずっとコンパクトな空間で機能を発揮する、最新式のマイクロヒートパイプを介して熱が放散されるように運ばれる新しいＬＥＤ実装技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の実施形態では、表面上の接着剤を硬化させる方法および装置を提供する。この方法は、少なくとも１つのＬＥＤを準備すること、ＬＥＤの冷却を行うため、少なくとも１つの流路を通してＬＥＤ内に冷却剤を移動させること、および接着剤を硬化させるため表面上の接着剤をＬＥＤで照射することを含む。この装置は、電力供給部と、放射出力を有し、電力供給部に連結された少なくとも１つのＬＥＤを含む放射源と、およびＬＥＤに連結された少なくとも１つの流路とを備え、冷却剤は流路を介してＬＥＤ内に移動させられ、それによって接着剤に高い光出力を供給するようにＬＥＤを冷却する。
【００１０】
本発明の第２の実施形態では、ＬＥＤを冷却する方法を提供する。この方法は、少なくとも１つのＬＥＤを準備すること、少なくとも１つの流路をＬＥＤに連結し通路を作り出すこと、およびＬＥＤを冷却するために流路を通って冷却剤を注入することを含む。
【００１１】
本発明の第３の実施形態では、ＬＥＤ硬化装置を提供する。この装置は、２つの対向する端部を有する管状本体、対向する一方の端部に配置された高伝導性の表面を含むＬＥＤ本体、およびＬＥＤ本体の伝導性表面に連結されたヒートパイプを含む。このヒートパイプが、ＬＥＤ本体から離れるように熱を輸送する働きをする。
【００１２】
本発明の第４の実施形態では、熱エネルギーを輸送する装置を提供する。この装置は、銅のヒートシンク、ＬＥＤの配列、および少なくとも１本の管状のヒートパイプを含む。銅のヒートシンクは、少なくとも１つの蒸気空洞を有する。ＬＥＤの配列はヒートシンクに取り付けられ、蒸気空洞の長軸は実質的にＬＥＤのｐ−ｎ結合部と垂直である。管状のヒートパイプが、蒸気空洞を通ってヒートシンク内に挿入され、熱エネルギーが、ＬＥＤからの光放射と実質的に反対側の方向に、ＬＥＤの配列から離れるように輸送される。
【００１３】
本発明の第５の実施形態では、ＬＥＤ素子パッケージを提供する。このＬＥＤ素子パッケージは、伝導性基板、伝導性基板に連結されたヒートパイプ、およびヒートパイプの先端上に取り付けられた少なくとも１つのＬＥＤを含み、熱はＬＥＤから離れるように輸送される。
【００１４】
本発明の第６の実施形態では、ＬＥＤ硬化装置を提供する。このＬＥＤ硬化装置は、筒状の本体、ＬＥＤ本体、ヒートパイプ、電源、ファンおよびヒートシンク／熱交換器を含む。筒状本体は広い端部および先端部を含む２つの対向する端部を含む。ＬＥＤ本体は、伝導性表面を含み、筒状本体の先端部に配置される。ヒートパイプは、筒状本体を通って延び、ＬＥＤ本体の伝導性表面に接合される。電源は、ＬＥＤに電力を供給するため、筒状本体の中央部分の周りに配置される。ファンは、本体の広い端部に位置している。最後に、ヒートシンク／熱交換器は、電源とファンの間に位置し、ファンから吐き出された空気を受ける。
【００１５】
本発明の第７の実施形態では、熱および／または熱エネルギーを輸送する装置を提供する。この装置は、少なくとも１本のヒートパイプおよび１つのＬＥＤ素子を備える。各ヒートパイプは、第１の端部および第２の端部を有する。第１の端部は、蒸発部として、第２の端部は凝縮部として働く。ＬＥＤは、各ヒートパイプの第１の端部に取り付けられ、熱および／または熱エネルギーは各ＬＥＤから離れる通常の方向に、すなわちそれぞれのヒートパイプの第１の端部から離れて第２の端部に向かって輸送される。
【００１６】
本発明の第８の実施形態では、熱を輸送する装置を提供する。この装置は、熱輸送装置、ＬＥＤおよび輸送手段を含む。熱輸送装置は、第１の端部および第２の端部を有する。ＬＥＤは、熱輸送装置の第１の端部に取り付けられる。輸送手段は、ＬＥＤによって発生する熱を第１の端部から第２の端部に輸送する熱輸送装置と関連づけられている。
【００１７】
本発明の第９の実施形態では、光を所定の方向に供給する装置を提供する。この装置は、ヒートパイプ、ＬＥＤ、電力供給部、作動スイッチおよびハウジングを含む。ヒートパイプは、第１の端部および第２の端部を有する。ＬＥＤはヒートパイプの第１の端部に取り付けられる。電力供給部は、ＬＥＤに電力を供給する。作動スイッチは、電力供給部を作動させる。ハウジングは、ヒートパイプの少なくとも一部分を取り囲む。
【００１８】
本発明の第１０の実施形態では、光放射装置を提供する。この装置は、導電性のヒートパイプおよびヒートパイプの先端に取り付けられたＬＥＤを含み、ヒートパイプはＬＥＤのための電力を供給し、かつＬＥＤから熱を輸送する。
【００１９】
本発明の第１１の実施形態では、熱エネルギーを輸送する装置を提供する。この装置は、ヒートパイプの配列およびＬＥＤを含む。ヒートパイプの配列内の各ヒートパイプは、第１の端部、第２の端部および第１の端部から第２の端部に延びる空洞を有する。ＬＥＤは、各ヒートパイプの第１の端部に取り付けられる。各ＬＥＤは、ｐ−ｎ接合を有し、空洞の少なくとも一部分はＬＥＤのｐ−ｎ接合に実質的に垂直である。
【００２０】
本発明の第１２の実施形態では、ＬＥＤ素子を提供する。このＬＥＤ素子は、基板と少なくとも１つのＬＥＤを含む。この基板は、少なくとも１本のヒートパイプを有する。ＬＥＤは、基板上に取り付けられ、ＬＥＤによって発生した熱は、ＬＥＤから放射される光と実質的に反対方向に移動する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、超高電力密度実装を可能にする高電力ＬＥＤおよびヒートパイプ技術を提供する。ヒートパイプの超高の熱伝導性によって接点温度を十分定格制限値内に保持しながら、ＬＥＤを４倍まで増力することができる。他の貢献要素としては、低い熱抵抗サブマウント（ｓｕｂｍｏｕｎｔ）、輝度保持ＴＩＲ反射器、低断面積のヒートシンク、および個々にアドレス可能な高密度チップ配列が挙げられる。これらの貢献要素は、たとえ一体化したヒートパイプがなくても、超高の熱的性能を要求しない応用分野に対し特に有効である、高電力密度を達成する能力を促進する。
【００２２】
本発明におけるような、ＬＥＤ素子をヒートパイプ構成部品に接合する方法は、ヒートパイプの独特な熱消散能力をうまく利用しながら、物理的な空間所要量を最小にする。これによって、より大きな電力および明るさで動作するＬＥＤをさらにより近接した間隔で置くことができる。ＬＥＤ構成部品用の、このヒートパイプ実装のいくつかの他の特徴としては、高速熱応答、可変の熱流速、軽量、高信頼性が挙げられ、ほとんどまたは全く保守を必要としない。
【００２３】
本発明の一態様では、少なくとも１つのＬＥＤ、有機ＬＥＤ（「ＯＬＥＤ」）、フレキシブルＯＬＥＤ（「ＦＯＬＥＤ」）、フリップチップＬＥＤ（「ＦＣＬＥＤ」）、又は垂直共振器表面発光ダイオードレーザ（「ＶＣＳＥＬ」）であることが好ましい、発光素子を冷却する新しい手段を提供する。しかしながら、この発明ではＬＥＤを引用するが、上記で述べた、またはこの分野で知られる他の発光素子も同様に使用することができることを理解されたい。図１には、単一の発光ＬＥＤ１０（Ｌｕｍｉｌｅｄ  Ｉｎｃ．製であることが好ましい）が示されている。他の製造者によるＬＥＤにも置き換えることができることは理解されたい。この具体的なＬｕｍｉｌｅｄ発光体は、例示のためにのみ参照される。図では、それはその上に「低ドーム（ｌｏｗ  ｄｏｍｅ）」レンズを有しているが、「高ドーム（ｈｉｇｈ  ｄｏｍｅ）」（ランベルシアンレンズ（ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ  ｌｅｎｓｅ））、レンズなし、ＧＲＩＮレンズも使用することができる。また、この例での波長は、約４６０ｎｍの「ロイヤルブルー」である。２００ｎｍから１１０００ｎｍの別の波長も使用することができる。本発明で、最も好ましい波長範囲は２５０ｎｍから５０００ｎｍである。
【００２４】
図１のＬＥＤ１０は、陽極および陰極に熱的かつ電気的に伝導性の接着剤によって接合されたほぼ丸い柔軟性のある引っ掛け回路線（ｈｏｏｋ−ｕｐ  ｗｉｒｅ）に、電気的接続をより簡単にうまく行うために、「クリップ化された（ｃｌｉｐｐｅｄ）」陽極１１および陰極１２の脚を通常含む。要素１４は、陽極１１と陰極１２の間の高伝導性のサブマウント／スラグ（ｓｌｕｇ）であり、熱的、電気的に共に伝導性である。小さなねじ状の突起を有する孔１３が、ＬＥＤ１０の伝導性スラグ１４を通して開けられている。このねじ切りされた貫通孔１３は、高伝導性サブマウント／スラグ１４（銅で形成されるのが好ましい）の全体を通っている。プラスチックの輪１５が、スラグ１４およびＬＥＤレンズをしかるべき位置に保持する。孔１３の内径円周は、チップ取り付け表面の０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）内であることが好ましい。
【００２５】
図２は、共通の冷却剤通路を共用する、半円形の注型されたポリマー２０内に配列するのが望ましい、６個のＬＥＤ１０の配列を含む装置を示す。ポリマー２０は、ショアＡデュロメータのＵＶ熱硬化アクリル−ウレタンまたはシリコーンゴムであることが好ましい。内側の半円径は、硬化されるまたは処理される表面に接近し、または接触している。示されたものに加え、多くの異なるレンズの構想を使用することができることを理解されたい。ポリマーの屈折率は、ｎ＝１からｎ＝２までの任意の範囲であり得るが、最も好ましいのは１．５である。このポリマーと異なる（または同じ）屈折率の、異なる形状のドームも使用することができる。ドームなし、ＧＲＩＮ、なども使用することができる。示された６個の発光体１０は、例示の目的のみである。各列当り１個の単一発光体から１００個まで、好ましく使用することができる。さらに、放射パターンは、実質的に均等拡散でなければならないわけではない。様々な焦点化および／または散乱化処理を使用することができる。散乱のためには、ポリマーまたは複数のポリマー上の模様付き表面、並びにポリマー素地中の泡またはビーズ（ｂｅａｄ）を使用することができる。発光体１０は、光学的放射パターンが所望の領域に有利に使用できるように、配列させることができる。冷却剤（ガスまたは液体）２１が、流路２９を通って装置内に入り、流路２２および２３によって発光体１０へ向けられる。発光体１０は、境界層を破ることによって熱伝達を高めるように、わずかにねじ切りされた貫通孔１３（図示せず）を有することが好ましい。流路２９は、冷却剤が装置から出る出口流路としても働く。流路２４、２５、２６、２７は、１個のＬＥＤ１０を別のＬＥＤに接続し、冷却剤を１個のＬＥＤ１０から別のＬＥＤに移動させる働きをする。流路２８ａおよび２８ｂは配列の端部に配置された各ＬＥＤ１０からの１８０°戻り曲がり管であり、冷却剤を流路２１に戻す。これら全ての流路は、冷却流路として作用し、冷却剤を流路からＬＥＤ１０の孔１３に移動させ、それによってＬＥＤ１０を冷却し、高い熱伝達率を得ることができる。
【００２６】
本発明の図３を参照すると、好ましくはアルミニウムで形成された鋳型凹部３０内に６個のＬＥＤ１０が示されている。低融点金属線がポリマー中に封入され、次いで、ＬＥＤまたはＶＣＳＥＬのコンパクトな高電力密度配列のために溶かして外へ取り出される。具体的には、約０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）直径の低融点はんだ線が、ＬＥＤ１０の一体化した銅スラグ１４（図示せず）内の、事前に穴あけされ（直径０．８３８２ｍｍ（０．０３３インチ））、ねじ切りされた（０．９ＵＮＭ）孔１３（図示せず）の各々を通って供給される。２本の線がＬＥＤ内の孔を貫通して通され、図３に示すように、２本の端部が１つの部分３２に形成され、別の２本の端部も１つの部分３３に形成される。３２を形成する最初の２本の線が、３３を形成する線に決して接触しないことが重要である。それらは、０Ｐ３０ＵＶ接着剤を使用して、しかるべき位置にＵＶで留められる。次いで、電気的接続が行われるが、これは図４を参照して説明する。（図４で電気的接続がなされた後で）図３に戻り参照すると、柔軟な注封接着剤／ポリマー２０が、鋳型３０内に注ぎ込まれ、前述の全ての部品／線を覆う。柔軟な注封接着剤／ポリマー２０は、任意選択の７０℃での熱硬化を伴って、ＵＶ硬化される。硬化したポリマーアセンブリは、鋳型３０から取り出され、約７０℃に加熱した液体中に浸漬され、線が外へ溶かして出される（最初に離型剤を線に塗布しておくのが最良である）。このときにはすでに、冷却剤通路が全ての部品の間および部品を通り形成されているので、装置の動作の間、冷却剤が入口冷却チューブ３４の孔３４ａを通って注入することができ、冷却剤は流路２８を通過し、それによってＬＥＤ１０を冷却し、ＬＥＤ１０の全ての部品を通り循環し、冷却した後に、出口冷却チューブ３５の孔３５ａから外へ出てくる。冷却ループは直列、並列のどちらでも可能であることは理解されたい。このＬＥＤの冷却能力が、実質的により高い光出力を生じさせ、したがって、使用に必要とされるＬＥＤがより少なくなる。
【００２７】
図４は、分かり易くするために鋳型３０から取り出された本発明の装置を示し、さらに電気的接続を示す。ＬＥＤ１０は、並列に接続されているが、ＬＥＤは、直列に接続できることも理解されたい。多くの（２０以上の）個々の小さな面積の発光体チップを広面積パワーＬＥＤに置き換えることもできる。０．９９０６ｍｍ（０．０３９インチ）の直径で、５０．８ｍｍ（２インチ）から７６．２ｍｍ（３インチ）長さの撚り線の柔軟な「回路用（ｈｏｏｋ−ｕｐ）」電線が、陰極タブおよびＬＥＤケース内に押し込まれ、それらに押し付けられる。０．９９０６ｍｍ（０．０３９インチ）の直径の線は、導電性のエポキシでＬＥＤの陰極タブ４２ａ〜４２ｅに接合され、それによってＬＥＤ１０を電気的に接続する。同様な処理が陽極タブ４４ａ〜４４ｅに対して行われる。最後に、１本の９１．４ｃｍ（３フィート）長の線４５が、陰極の線４６に接合され、１本の９１．４ｃｍ（３フィート）長の線４７が、陽極の線４８に接合される。この場合も、これが、ＵＶ硬化性ポリマー２０が注ぎ入れられ硬化される前に、図３の鋳型凹部３０内に置かれる。
【００２８】
図５は、ポリマーのアーチ（半円）内に封入された６個のＬＥＤを示す。電気的および冷却剤接続通路も示されている。硬化されるまたは処理される表面上の電力密度を次に説明する。それは、１平方センチ当り約５ｍＷから５００Ｗとすべきであり、これは、この特許出願で説明する全ての実施形態に関して同じである。好ましい実施形態では、電力密度は１平方センチ当り約１００ｍＷから２Ｗである。最も好ましい実施形態では、電力密度は１平方センチ当り約４００ｍＷから５００ｍＷである。本発明では、発光素子当り数ワットの連続波（ＣＷ）出力パワーを越える卓越した冷却特性を有することが可能である。図５は、入口冷却チューブ３４および出口冷却チューブ３５を示す。これらの冷却チューブ３４および３５は、好ましくはポンプ５０に接続され、冷却剤を素子を貫通して次いで貯槽または冷却器または熱交換器またはこの３つ全部である５２に移動させる。この方法は、強制対流冷却と呼ばれ、入口冷却チューブ３４を通って素子に供給される冷却剤（すなわち、水）が、ポンプの力によって助勢される。電力リード線５４および５６は、好ましくは電力供給部またはバッテリ５８に接続される。
【００２９】
本発明の別の態様では、接着剤または複合材料の硬化、および他の光源用途に使用することができる、ＬＥＤを取り付け冷却する方法、およびそのための装置を提供する。
【００３０】
図６ａを参照すると、ＬＥＤ硬化装置６０が示されている。この装置６０は、手持ちＬＥＤ硬化装置であることが好ましい。装置６０は、広い端部６２ａおよび屈曲した先端部６２ｂの２つの端部を有する、プラスチックまたは金属製の筒状棒（ｗａｎｄ）本体６２を含む。本体６２の先端部６２ｂは、必ずしも曲がっている必要はないことに注目されたい。ＬＥＤ１０は、本体６２の端部６２ｂに配置されている。伝導体スラグ１４内に凹部または孔が形成される必要はないが、本体６２を通り延びるヒートパイプ６４は、ＬＥＤ１０の、好ましくは銅である伝導体スラグ１４の内部に接着剤または半田によって接合されている。図６ａに示すように、ヒートパイプ６４は、端部６２ｂで「首」を下げるように修正することができる。扁平化させたヒートパイプも使用することができ、ＬＥＤは扁平化された端部の頂部に接合される。任意選択のバッテリパック６１ａおよび６１ｂを、本体６２の中央部分の周りで、図示しない壁面コンセント変圧器によって駆動できるのが好ましい。約３０ｍｍ２のファン６６を、本体６２の端部６２ａに配置することができる。好ましくはＡｌまたはＣｕであるヒートシンク６８は、ファン６６とバッテリパック６１ａおよび６１ｂの間で、ヒートパイプ６４の「冷却端（ｃｏｌｄ  ｅｎｄ）」に接着されている。ファン６６は、空気をヒートシンク６８の上に吹き付け、ほとんどの構成部品が中に取り付けられている本体６２のポート（図示せず）を通して排気される。スイッチ６３は、バッテリパック６１ａおよび６１ｂとＬＥＤ１０を接続する線（図示せず）を介してＬＥＤへの電流を制御する。ＬＥＤレンズ１０ａは、パラボリック反射器１０ｂおよび任意選択の追加のレンズ１０ｃに囲まれて示されている。ヒートパイプ６４は、閉鎖された格納器であり、その中には真空下で少量の液体（作動流体、通常は水）が注入されている。ヒートパイプ６４の格納器の内壁は、毛細管作動材料によって内張りされている（ウイック構造）。ヒートパイプ６４の一部がＬＥＤ１０の発生した熱に曝されると、加熱された部分、すなわちヒートパイプ６４の加熱部内の液体が蒸発し潜在エネルギーを獲得する。蒸気はヒートパイプの「冷却部」に流れ、そこで蒸気は冷却され凝縮し潜在エネルギーを放出し、凝縮した液体は毛細管現象によって加熱部に戻る。ヒートパイプ６４は、ＬＥＤ１０から離れるように熱を取り去る熱機関として働く。
【００３１】
図６ｂは、図６ａの装置６０の先端部６２ｂの拡大図である。ＬＥＤ１０のスラグ１４内にヒートパイプ６４よりも、わずか０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）程度しか大きくない直径となるように機械加工され、穴あけされ、鋳込まれなどされて、ヒートパイプ６４が入れられる「ポケット（ｐｏｃｋｅｔ）」６５が示されている。高熱伝導率エポキシが、ヒートパイプ６４を挿入する前にポケット６５の底部に置かれる。ヒートパイプ６４の動作は上記で論じた如くであり、熱伝達分野の技術者には知られているが、本発明以前には硬化用の手持ち式ＬＥＤ装置６０に使用されたことはない。同様に従来技術では、ヒートパイプ６４は、図示のようにＬＥＤ１０のスラグ１４またはサブマウントの内または上に挿入されたことはなく、かつまた、約８．５ｍｍφの小さな直径を有する棒６２の端部に、ＬＥＤ１０を取り付ける目的で使用されたこともない。ほとんどのＬＥＤスラグは、大きなＰＣＢ基板または大きな平らなヒートシンクに接着されまたは半田付けされるが、これは、ここで説明するＬＥＤ装置６０の適用には不適合である。ヒートパイプ６４を「ポケット」６５なしでＬＥＤ「スラグ」に半田付けまたは接着することもできること、あるいは別個のヒートパイプをＬＥＤに接合することもできることが理解される。
【００３２】
本発明の、図６ａおよび６ｂの上記で論じた実施形態では、ヒートパイプ６４が、ＬＥＤ１０のｐ−ｎ接合に対し実質的に垂直ではない方向に熱を輸送する。ＬＥＤ１０およびヒートパイプ６４の先端に取り付けられ、スリーブによって取り囲まれた反射器１０６を含む、図６ａおよび６ｂの装置の端部は、装置の端部から約７ｍｍのところで４５°に曲がっている。光はｐ−ｎ接合面から実質上垂直な方向に伝播する（光軸が平行な場合）が、ヒートパイプの長さの大部分、したがって、熱が輸送される方向は、ヒートパイプ６４の４５°屈曲に起因して垂直ではない。４５°屈曲部がない（すなわち直線の）場合は、熱はｐ−ｎ接合と実質上垂直な方向に流れる。
【００３３】
図７は、ＬＥＤ手持ち式硬化装置６０の液体冷却バージョンを示す。液体冷却を使用することによって、棒６２（長く、細いチューブ）は、柔軟な液体運搬チューブを使用することによって可撓性のあるようにすることができる。「白色」ＬＥＤを含む、２００ｎｍから１１０００ｎｍの波長を好ましく使用することができる。ＬＥＤ本体１０は、付属のレンズ１０ａ付きで示されている。ＬＥＤ１０は、約８．５ｍｍφで可撓性のある、半剛体の、または剛体のワンド６２の端部に配置されている。冷却剤チューブ３４（入口）および３５（出口）が、ＬＥＤ１０のスラグ内の任意選択のねじ切りされた貫通孔６７に接合されている。この方法によって、冷却剤はＬＥＤダイ（図示せず、しかし伝導体スラグ１４の一端に接合されている）を冷却する目的で、約０．１４０６ｋｇｆ／ｃｍ２（２ｐｓｉ）から３．５１６ｋｇｆ／ｃｍ２（５０ｐｓｉ）で、ＬＥＤ１０を貫通して移動する。冷却剤チューブ３４および３５は、それぞれ冷却剤（すなわち液体）を供給するポンプ５０、および熱を受け取るフィン付きの熱交換器５２に取り付けられている。ファン６６はポンプ５０用の駆動電子部品である。ファン６６は、熱交換器５２の外部フィン上に空気を移動させ、その空気は本体６２の鋳造されたプラスチックハウジングの穴（図示せず）を通って排気される。電気配線は図を分かり易くするために示していない。バッテリパック６１ａおよび６１ｂが示されている。この装置はバッテリから完全に動作させることもでき、または壁取り付けの変圧器へのコードを有することもできる。液体冷却の目的は、非常に小さな領域内にあるＬＥＤダイ１０の発生する熱を取り除き、この排熱をヒートパイプ６４を介してより広い領域、熱交換器５２に、「ポンプ輸送する」ことができるようにすることである。この技術を使用することにより、ＬＥＤが平坦なヒートシンクおよび／またはＰＣ基板（ＰＣＢ）に取り付けられている場合よりも、ＬＥＤをより高い動作電流および出力で駆動することができる。さらに、電子機器アセンブリにおける接着剤硬化用途において「窮屈な」空間内に入れ込む必要があったり、または硬化または白化のために患者の口に入れたりする約８．５ｍｍφ直径の棒の端部で、その外にＰＣＢのヒートシンクを有することは困難である。棒の一端から他の端部に、高い流束で熱を輸送するために、液体冷却を使用する場合は、可撓性のある「棒（ｗａｎｄ）」を製造することは簡単である、ということも非常に重要である。
【００３４】
図７ａは、図７の拡大図であり、入口および出口チューブ３４、３５それぞれをより明瞭に示す。これらのチューブは、キンク耐性のある壁を持った薄いらせん状のまたはコイル状の線で、ＨＶ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ）から入手可能である。９０°屈曲チューブ７１および７３が、伝導性スラグ１４の貫通孔６７内に接着され、冷却剤を入口チューブ３４からＬＥＤ１０の中に移動させ、同様にＬＥＤ１０から外に出る冷却剤を出口チューブ３５内に送る。この約８．５ｍｍφのチューブ棒６２は、用途に応じて剛体または可撓にすることができる。工業用／光通信用の接着剤を硬化させることは、端部に冷却剤チューブ３４、３５、およびＬＥＤ１０への電線を携える、可撓性のある「単コイル（ｍｏｎｏ−ｃｏｉｌ）」形式の外側チューブを使用して行うことができる。その場合は、この「単コイル」は、硬化装置の光ガイドの一種の代替として働く。端部のＬＥＤ１０は、端面発光型レーザダイオード（ｅｄｇｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）またはＶＣＳＥＬに置き換えることもできる。ＬＥＤ１０は、ヒートシンクだけしか有さない場合に可能であるよりも、高い電流で駆動することができ、高電力密度装置を冷却することが困難な小さな収納領域、および可撓性のある光源が有利な領域で特に有効である。
【００３５】
図７ｂは、本発明の別の実施形態の拡大図である。ここでは、ＬＥＤ１０は、伝導体／スラグ１４の中央に冷却剤入口穴７５を有し、また供給入口チューブ３４を示す。入口穴７５は、穴７５の底部または端部近くで１つまたは複数のディスク口穴７５ａおよび７５ｂによって等分割されている。この配置により、入口穴７５がＬＥＤダイ（分かり易くするため図示せず）の直下にある穴７５の底部の伝導体／スラグ１４の領域上に冷却剤を「衝突させる」ように働くので、より低い熱抵抗の冷却が可能になる。出口穴７５ａおよび７５ｂ（それ以外の２つの出口穴は、分かり易くするために示されていない）が、加熱された冷却剤を最小の圧で逃すことができ、冷却剤はポンプ５０を介して熱交換器５２（または冷却器）に戻される。これら全ての実施形態は、必ずしも手持ち式である必要はないことを理解されたい。この技術によって、「５Ｗ」ＬＥＤは、２から６倍の電流で好ましく駆動することができる。単なる硬化を越えて、窮屈な空間内に高い密度の光源が要求される多くの用途のための、静止したまたは固定した壁またはベンチトップ（ｂｅｎｃｈ−ｔｏｐ）ユニット用の、ＬＥＤ１０（またはレーザダイオード）の多数の配列または単一ユニットに、本発明で説明するのと同じ冷却技術を使用することができる。
【００３６】
本発明の他の実施形態では、ＬＥＤダイがヒートパイプの先端に取り付けられた、および／または接着されたＬＥＤ装置を提供する。ここでは、ヒートパイプは、そのヒートシンクおよび熱輸送機能に加え、陽極または陰極の機能を有していてもよい。このＬＥＤ／ヒートパイプの発明は、ＵＶまたは可視光ＬＥＤパッケージ、および／または接着剤を硬化させるための、および様々な他の用途のためのＵＶランプなどの、個々のダイまたは各々の組合せに使用するときは、広い適用可能性を有している。
【００３７】
図８を参照すると、３から６ｍｍの間にあるのが好ましい平均的な範囲の直径を有し、２５ｍｍから５００ｍｍの間の範囲にあることが好ましい平均的長さを有するヒートパイプ６４を示す。ＬＥＤチップ（またはダイ）１０は、ヒートパイプ６４の先端に接合されて示されている。ヒートパイプ６４は、平坦なダイを収容するため平坦化することができる。実装されたＬＥＤ、すなわちヒートシンクまたはスラグに事前半田付けされたＬＥＤダイも使用することができることは理解されたい。伝導性スラグ１４が使用される場合は、ヒートパイプ６４の端部を収容するためその中に雌型形状を有することができる。ヒートパイプ６４自体は、電気的に荷電した陽極１１であってもよく、陰極の線接続１２を行うために、図８に示すようにＬＥＤダイの頂部に線接合を行うことができる。これらの機能目的は逆にすることもできる。この方法によると、ヒートパイプ６４が、ＬＥＤ１０を冷却するのに加えて、ＬＥＤ１０に電気的接続をもたらす。ヒートシンク６８は、ヒートパイプ６４の凝縮部とヒートシンク６８上の冷却媒体として働く空気を吹き付ける任意選択のファン６６に接合することができる。
【００３８】
図８ａに、多数のＬＥＤダイ１０を有する、ヒートパイプ／ヒートシンクを示す。これらは、電気的に直列に、または並列に、または個々にアドレス可能に接続することができる。ダイ１０は、１つまたは複数の中心波長を放射することができる。成形された、モールドされたまたは注型されたポリマーまたはガラスまたはセラミックのレンズ８１が示され、レンズはＬＥＤダイ１０を封入することができ、ＵＶ劣化耐性のポリマーで製造するのが好ましい。矢印８２は、ＬＥＤ１０からの光放射を示す。要素８４は、ヒートパイプ６４の内部中央を下へ延びる蒸気空洞を示す。それは、ヒートパイプ６４の外側直径側と実質的に平行である。ＬＥＤの陰極および陽極表面（ｐ−ｎ接合）は、実質的に直線であり曲がっていないヒートパイプ６４のヒートパイプ蒸気空洞８４の軸と実質的に垂直である。ヒートパイプ６４は、多くの光照射用途において、異なる多くの形態に曲げることができる。
【００３９】
図９は、ヒートパイプ６４の蒸発部に接合された、少なくとも１つのＬＥＤダイ１０または少なくとも１つの事前封入実装されたＬＥＤ素子を組み込んだプラスチックハウジングを有する、手持ち式ＬＥＤ硬化装置６０である。陰極の線１２が、ＬＥＤダイ（図示せず）の陰極側に接合されている。要素２０は、図２で前に論じたように、ＵＶ耐性の注封された、または鋳造されたポリマーであることが好ましい透明な材料である。やはり、要素６３は電気オン／オフスイッチである。要素９２は、好ましくは過酸化水素、および好ましくは光増感剤、光開始剤または発色剤を含むゲル材料を含む表面であり、を含むことが好ましく、ＬＥＤからの化学作用のある（ａｃｔｉｎｉｃ）光によりが「活性化する（ａｃｔｉｖａｔｅ）」、光増感剤（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ）、光開始剤（ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ）または発色団（ｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒ）も含むことが好ましい、されるゲル材料を含む表面である。要素９４は、相変化材料であり、好ましくはパラフィン材料であって、ヒートパイプ６４とヒートパイプ６４の外側の装置の残りの部分との間に配置されるた、パラフィン材料であることが好ましい、相変化材料である。ＬＥＤ１０が点燈されると、排熱がヒートパイプ６４を下って流れ、所定のおよその時間後パラフィン９４を溶かす。パラフィン９４は溶け、すなわち固体から液体へ変わり膨張し、バッテリ６１ａおよび６１ｂ（図示とは異なる向き、すなわち上下反対であることもできる）、電導性ピストン９６およびばね９８、電導性（水で満たした銅であることが好ましい）ヒートパイプ６４（これは、本質において陽極になる）、ＬＥＤダイ１０（または、事前実装されたＬＥＤダイ）、および陰極の線１２の間に形成される電気回路を「切断」する。この相変化は、ヒートパイプ６４の凝縮部から離れるように熱を伝える助けになる。この場合は、ファンの代わりに、パラフィン９４がヒートパイプ６４から熱を吸収する。さらに、パラフィン９４は、それが溶け冷却するとき、温度を上げることなく熱エネルギーを吸収する。この場合も、この方法は、短デューティサイクル時間使用率の用途で最もよく働く。この実施形態の新規性は、ＬＥＤ１０から、バッテリ６１ａおよび６１ｂを過ぎて、強制対流冷却部まで（又は、別の実施形態では無強制対流冷却部までも）、ヒートパイプ６４を介して迅速に熱を輸送する能力にある。短デューティサイクル時間使用率の用途では、ヒートパイプ６４（多孔であることが好ましい）を、以下で図９を参照してより詳細に説明するように、熱を吸収するためにパラフィンなどの相変化材料で取り囲むことができる。
【００４０】
図９ａは、本発明の接着剤硬化装置の実施形態を示す。他の実施形態と同様に、図１９に示すようなＣＶＤダイヤモンドヒートスプレッダ２３０を、ＬＥＤ１０と陽極酸化した棒チューブ６２内のヒートパイプ６４の間に任意選択で配置することができる。陽極酸化した棒チューブ６２を使用しない場合は、ヒートパイプ６４は、０．０５０８ｍｍ（０．００２インチ）までの厚さのポリエステル収縮ラップで被覆することができるのが好ましい。ここで、ヒートパイプ６４はＬＥＤ１０に対する陽極１１として働く。ＬＥＤ１０は、ＣＶＤヒートスプレッダ２３０に半田付けするのが最適であり、スプレッダは、伝導的にヒートパイプ６４の端部に接着される。陰極の線１２が、ＬＥＤ１０およびパラボリック反射器１０ｂに接合される。他の実施形態と同様に、ＬＥＤ１０で発生しヒートパイプ６４の長さに沿って輸送される熱をさらに消散させるために、相変化材料９４（通常はパラフィン）は好ましくはヒートパイプと熱的に通じている。ここで、相変化材料７４は、銅繊維９５とも熱的に通じており、これによって銅繊維の高い熱伝導率に起因して、相変化材料９４の全体にさらに熱を消散させる。この実施形態では、リチウムバッテリ９６を含めて示すが、他の実施形態と同様に、ある種の電力コードを使用して、代わりに電力を本発明の装置に供給することができる。
【００４１】
図９ｂおよび９ｃは、紫外線硬化用途に通常使用するＬＥＤ配列を示す。この実施形態は、ヒートパイプ６４が固定可能におよび／または取り外し可能に挿入される止まり穴（ｂｌｉｎｄ  ｈｏｌｅ）を有するスラグ１４上に配設された多くのＬＥＤ１０により構成されている。図１２ａにより明解に示すフィン２０８を任意選択で含む。フィン２０８は、半田１１０または高熱伝導性接着剤で接合するのが好ましい。フィン２０８は、ＬＥＤ１０からヒートパイプ６４に伝達された熱をさらに消散させる。ＬＥＤ１０は、図１４ｂにより明解に示すように、接合パッド２１４を介して、接合線２１２によってスラグ１４に取り付けられており、直列に、並列にまたは個別にアドレス可能な対称物として電力を供給することができる。この形式の実施形態に使用することができるＬＥＤ１０の数は、スラグ１４の寸法および（フィン２０８などの）任意の他の熱消散機構と組み合わされたヒートパイプ６４の熱輸送能力によってのみ制限される。単一のヒートパイプ６４を、その全てが、単一のスラグ１４を介して任意の数のＬＥＤ１０と通じている、同一のまたは様々な寸法の多数の個別のヒートパイプに置き換える実施形態を想像することは容易である。２つのフィン２０８を図示するが、２つより多いフィン２０８が可能であることに注目されたい。正９７、および負９７’の金の接点が、スラグ１４の縁の周りを包んでいる。ＬＥＤ１０は直列で示すが、並列でも良いことに注目されたい。
【００４２】
別の実施形態では、本発明の装置はＵＶ硬化用途に使用するのが好ましく、そこではヒートパイプは、高温部がＬＥＤを有し、冷却部がヒートシンク内にある、異なった向きに配置されている。これらの実施形態におけるヒートパイプは、それが運ぶのは光ではなく熱であること、および光源がヒートパイプの出力先端にあることを除き、やや光パイプまたは光ガイド（ｌｉｇｈｔｇｕｉｄｅ）の機能に似ている。
【００４３】
本発明の別の態様では、ＵＶインクおよび被覆および接着剤を硬化するのに使用する装置を提供する。この装置は、広領域ＵＶ（又は可視光）ＬＥＤの配列を含み、それらは、それ自体以下で詳細に説明するように１台または複数のファンによって冷却される（円形のまたは偏平な）ヒートパイプの配列により冷却される、ヒートシンク上に取り付けられる。
【００４４】
図１０を参照すると、好ましくは銅で形成されたするのが好ましい、１つまたは複数のヒートシンク６８に半田付けされた、ＬＥＤ１０の配列を有する装置１００を示す。このヒートシンク６８は、両側１０２に接着剤の薄い層を有するカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）１０１の薄い帯または他の非伝導性材料の薄い帯によって互いに電気的に絶縁され、そしてまたは両側１０２に接着剤の薄い層を有し銅の箔層１０３がその間に挟まれている、他の非伝導性材料によって互いに電気的に絶縁されている。各ＬＥＤ１０は、ヒートシンク６８の銅箔１０３に接続する線接合ワイヤーボンド１０４を有している。全ての銅箔層１０３は、陰極共通電気接続を形成するようになっている。約１１ｍｍの電極長さ毎に、３個の約３ｍｍφ止まり穴１０７が各電極１０９（９０の一個のみが番号が付けられている）内に開けられている。３ｍｍφで約２００ｍｍ長のヒートパイプ６４が、各穴１０７に電導性のコンパウンドと共に挿入される。ヒートパイプの凝縮（低温）端部は、頂部板１０８に挿入され、導電性のエポキシなどの導電性のコンパウンドによって取り付けられる。この頂部板１０８は、共通の電気的陽極接続部として働く。ＬＥＤの設計に応じて、電気的接続の極性は、逆にしたり、改変することができる。示すように、電流の通路は頂部板１０８を通り、ヒートパイプ６４を降り、電極１０９を通り、ＬＥＤ１０を通り、線１０４を通り、銅箔１０３を通り出て行く。電極１０９は、陰極接続用の回路パターン線「配線（ｔｒａｃｅ）」を有するモノリシック型でもよくを有する一体式にすることもでき、または、それらはヒートパイプ６４から電気的に絶縁され、ＬＥＤ１０が直接ヒートパイプ先端（端部）に接合されてもよいすることができることはが理解されるたい。この方法は、電極１０９内に（止まり穴ではなく）貫通孔がある場合には最も適切である。
【００４５】
屈折率を合わせるために、ガラスをＬＥＤ１０の上にイオンビームスパッタリングすることができる。線の接合およびダイの接合を容易にするために、金を銅の表面に電気めっきすることができる。１点の、ダイヤモンドで仕上げられた、フライカットされた通路（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｉｎｔ，ｄｉａｍｏｎｄ  ｔｕｒｎｅｄ，ｆｌｙ−ｃｕｔ  ｐａｓｓ）を、接合された３本の電極１０９の上に作り、小さな、平坦な、ダイ接合表面を作り出すことができる。最後に、ガラス板（カバースライド）を、ＬＥＤ１０を保護するために放射ＬＥＤ１０の上に置くことができる。このガラスは、気密に着座させることができ、反射を起こさせない目的でサブ波長構造をその上に有している。さらに、（頂部板より薄い）平板を、表面積を増加させるために取り付けることもできる。ヒートパイプ配列の各々の側の、１つまたは複数の１００ｍｍファンが、押し込み吸い込み（ｐｕｓｈ  ｍｅ−ｐｕｌｌ  ｍｅ）配置でヒートパイプを冷却することが好ましい。任意選択の平板は、（ファンまたはブロアからの）空気流と平行な向きにすることができる。図１０では、ＬＥＤ１０は、装置の下向き長さで６つのグループで繰り返され、図面をわかり易くするため、約５４０個のＬＥＤのわずか１８個しか示されていないことに、注目されたい。しかしながら、異なる数および寸法のＬＥＤ１０を好ましく使用することができる。
【００４６】
ヒートパイプは、ウイック動作が重力によって促進されるように、垂直な向きにすることが好ましい。ヒートパイプ（または複数のヒートパイプ）は、（表面積を増加させるために）フィンに取り囲まれた追加の接合された熱交換器（またはヒートシンク）を有することができ、または、（接合されたヒートシンクまたはフィンが何もない）単独型（ｓｔａｎｄ−ａｌｏｎｅ）とすることもできる。ヒートパイプの配列が使用されるときは、各ヒートパイプは、ＬＥＤからの熱エネルギーを広い面積にわたり消散させるための、いわゆる「ピン−フィン（ｐｉｎ−ｆｉｎ）」配列のヒートシンク内の「ピン」に本質的になる。熱は、ＬＥＤが配置された端部でヒートパイプ６４によって取り込まれ、２〜８ｍｍの間の直径であることが好ましいヒートパイプの全表面積内に広がる。好ましい実施形態では、ヒートパイプは、ダイオードのｐ−ｎ接合から離れるように熱を実質的に接合と垂直な方向に輸送する。ヒートパイプはほとんど任意の形状または形態に曲げることができるので、このヒートパイプは、接合と実質上垂直ではない方向に熱を輸送することができることを理解すべきである、ということを強調しなければならない。ヒートパイプ内の蒸気空洞は、ｐ−ｎ接合とほぼ垂直またはほぼ平行な一部分しか有さない場合がある。さらに、一部分しか、発光素子から放射された光とほぼ垂直またはほぼ平行でない場合がある。前述の言葉「ほぼ（ｎｅａｒｌｙ）」は、「実質上（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」と置き換えることができる。さらに、「熱（ｈｅａｔ）」という術語は、「排熱（ｗａｓｔｅ  ｈｅａｔ）」、「熱エネルギー（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｎｅｒｇｙ）」などと交換可能に使用することができる。１つまたは複数の発光素子（配列）を冷却する、１つまたは複数のヒートパイプ（配列）は、小さな（５０．８ｍｍ平方（２インチ平方）より小さいことが好ましい）または大きな（５０．８ｍｍ平方（２インチ平方）より大きいことが好ましい）寸法とすることができ、したがって、接着剤を硬化させるなどの様々な医療用および工業用用途に使用することができる。接着剤を硬化させるためには、図１０と同様な装置が、（電極のない）マイクロ波ランプが現在使用されている全ての用途に対し理想的である。
【００４７】
ヒートパイプの長さに沿った内径（「ＩＤ」）は、前に図８で示したように、中空の蒸気空洞８４からなる。ＬＥＤからの光は、好ましくはＧａＮウェハ上に層状にエピタキシャル成長され、チップに切断されたｐ−ｎ接合で発生する。チップは「ｐ」側を下にして電極に接合することができる。他のウェハの種類は、ＳｉＣおよびサファイアである。エピタキシャル以外のｐ−ｎ接合を形成する別の手段も使用することができる。ＬＥＤの異なる種類、寸法および製造者をこれらの説明され、図に示されたものと置き換えることができる。前に論じたように、ヒートパイプ６４の冷却部は、冷却剤（液体またはガス）によって冷却することができる。電極１０９は、液体冷却することもでき、その中に内部流路を有している。
【００４８】
本発明のその他の態様では、非常に単純で、安価で、コンパクトなパッケージになる、ＬＥＤを製造する新しいＬＥＤの実装方式と方法が提供される。これによって、熱源の寸法およびそれを取り巻くヒートシンクの前面の断面積を最小にしながら、ＬＥＤチップなどの高エネルギー密度熱源から離れるように、熱エネルギーを非常に広い表面積のヒートシンクに迅速に輸送することが有利にできるようになる。この迅速な熱輸送によって、動作（接合）温度を十分定格制限値以内に保ちながら、ＬＥＤチップの動作を、標準の実装チップよりも３倍から５倍（またはそれ以上）に、パワーを増加させることが最も好ましく可能になる。さらに、輝度は「光の円錐角（ｓｏｌｉｄ  ｃｏｎｅ  ａｎｇｌｅ）当りのパワー」で定義することができるので、同一の円錐角を保ちながらチップのパワーを増加させると、輝度が増加する。本発明は、ＬＥＤを製造するために、高輝度ＬＥＤチップと高効率ヒートパイプを新しい実装方式および方法で組み合わせ、その結果、ＬＥＤを先例のない輝度で動作させる能力のみならず、先例のないワット当りのコストも得られる。本質的に、チップ周辺周りで消費されるヒートシンク面積が最小で、１つのチップが、３個から５個のチップの面積内ではなく、３個から５個（またはそれ以上）のパワーを１個のチップ面積および円錐角内に出力する。この小さな前面断面積は、結果として、チップの輝度を可能な限り最も効率的、効果的および省スペースな方法に有利に利用することができる、コンパクトな効率的なレンズおよび反射器を使用する能力をもたらす。本出願で示す装置は、少なくとも１つの赤外線（「ＩＲ」）ダイを含むことができ、放射される光は、より一般的なＵＶまたは可視光光開始化学反応の代わりに、熱によって接着剤または被覆を硬化させるのに使用することができる。このＬＥＤは、手持ち式、固定式または両者のある組合せのユニットのどちらででも、１本または複数本のヒートパイプを有する、個々のまたは配列の形態で使用することができる。本発明では、光硬化用途および装置の、広い配列に対する解決策をもたらす新規な構造に、主流のＩＣ実装技術、回路基板技術、パワーＬＥＤ技術を組み合わせることが最も好ましい。
【００４９】
これらの用途および装置は、非常にコンパクトでコスト効率の高いパッケージで、高輝度、高パワーであるという本技術の主要な属性を使用する。
【００５０】
図１１を参照すると、少なくとも１本のヒートパイプ６４の先端に接合されたＬＥＤ１０を示す。ＬＥＤ（単数または複数）１０は、ヒートパイプ６４に析出的に（ｅｌｅｃｔｒｏｌｉｔｉｃａｌｌｙ）に堆積させるのが好ましい、インジュームまたは錫、鉛／錫、金／錫などの半田または接着剤１１０によってヒートパイプ６４に固定される。半田の方法は、フラックスを使用することもできるし、「無フラックス」でもよい。電気泳動のフォトレジスト１１１の露出され、現像された領域によって、正方形（または他の幾何形状）が画成される。フラックスプロセスは、フォトレジストと相溶性（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）でなければならない。このフォトレジスタ層１１１は、誘電（絶縁）層としても働く。ヒートパイプ６４が、伝導性材料、好ましくはアルミニウムからなるチューブ１１２の内径に接着的に接合される。チューブ１１４は、陽極酸化することができ、線１１３が電気的に連続的な方法でそれに接合または機械的に固定されたときは、装置に対して陰極として働くことができる。ダイヤモンド仕上げされたまたは射出成形された、楕円形または放物線状の内部全反射（ｔｏｔａｌ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）（「ＴＩＲ」）反射器１０ｂが、ＬＥＤ１０の上に配置される。それは、〜１．５３の反射率を有する。ＴＩＲ反射器は、誘電体全内部反射型反射集光器（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｔｏｔａｌｌｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ：ＤＴＩＲＣ）、複合放物線集光器（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｐａｒａｂｏｌｉｃ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ：ＣＰＣ）、楕円型集光器（Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ：ＥＣ）、複合楕円型集光器（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ：ＣＥＣ）、または複合双曲線型集光器（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ：ＣＨＣ）でも良い。これら全ては、平面または曲線の出口開口部を有している。曲線の場合は、非球面表面を使用できる。平面の場合は、回折表面を使用することができる。これらの反射器は多数の発光素子から放射される場合、多数の波長を、均一に混合された光ビームにする独特の能力も有している。この独特な属性を、「色彩混合（ｃｏｌｏｒ  ｍｉｘｉｎｇ）ＴＩＲ」反射器と呼ぶことにする。ＬＥＤ１０用の空間は、高屈折率のシリコーンポリマーまたは他の透明な材料で満たされるのが好ましい、一体的に鋳込まれた、半球形の表面１１４であることが好ましい凹形の雌型である。この高屈折率ポリマーの屈折率は、〜１．６またはそれ以上であることが好ましい。反射器１０ｂと表面１１４の間の屈折率は、好ましくは光学パワーを加え、光線を曲げてＴＩＲ用の臨界角内に留めることができる。反射防止（ＡＲ）膜を、ＴＩＲ反射器１０ｂの平面（または曲面）の放射表面に、イオンビームスッパタリング（または別の方法）することができる。ヒートパイプ６４の蒸気空洞８４が示されているが、概略のみである。本発明の好ましい実施形態では、伝導性材料の、好ましくは銅のヒートパイプ６４は、陽極（陰極または電気的に中性またはこれら３つのある組合せでさえもあり得るが）として働く。��電通路を辿ると、バッテリ（図示せず）から、ヒートパイプ６４を通り、半田１１０を通り、ＬＥＤ１０を通り、線１１３を通り、絶縁スリーブチューブ１１２内に入り、スイッチ（図示せず）を通り過ぎたあとで電導性のヒートシンク（図示せず）を通り、バッテリ（図示せず）に戻る。線１１３は、絶縁スリーブ１１２の内径に、電導性接着剤１１５の小さな点によって接合される。図１１は、１個のＬＥＤダイ１０しか示していないが、同じ、または多数の、または可変の波長の多数のＬＥＤ１０を使用することができる。誘電体層１１は、電気的に活性なヒートパイプ６４を、電気的に活性なスリーブ１１２から電気的に絶縁する。スリーブは、線１１３からチューブ１１２への電流導通通路を形成することができるように、接着剤の点１１５の表面下に陽極酸化されていない点を有する陽極酸化されたアルミニウムであることが好ましい。小さな隙間１１６は、あってもなくてもよく、熱伝導性のまたは断熱性の接着剤などの材料で満たすことができる。これは、チューブ１１２およびヒートパイプ６４が、先端近くで約３０°から４５°で曲げられる場合は、有利である可能性がある。図１１ｆに示すウイック構造１２７は、小さな、軸方向に押し出された溝であることが好ましいが、網状のウイックまたは焼結された（粉体化された）金属ウイックでもよい。ＡＲ被覆またはサブ波長構造を、出口開口部１１８に使用することができる。ＬＥＤ光放射は矢印１１７で示すが、それらは反射器壁面／空気界面でＴＩＲの影響を受けることが示されている。開口部１１８ｂからの光放射は矢印１１８ａで示す。次いで光１１８ａは、光硬化接着剤を有する２つのブロック１１９、１２０の例示的な適用品に衝突する。この光は接着剤１２１を「硬化させる（ｃｕｒｅ）」のに十分な強度を有しており、２つのブロック１１９および１２０は、接着剤１２１の結合強度によって、互いに固定される。図１１ａの接着剤硬化装置は、ＵＶ透明被覆、絶縁保護被覆などの「表面被覆」を硬化させるのに使用することができる。この装置は、立体リトグラフィ方法でみられるもの、または鋳造、または型込めされた物体などの「固体」の物体を硬化させるために使用することもできる。これらの「固体」物体の例には、基台および／または加熱補助（ｈｅａｔｉｎｇ  ａｉｄｓ）のためのベースおよび／またはイヤーモールド（ｅａｒ  ｍｏｌｄ）、並びに、透明なまたは開口する鋳型内に鋳込まれた物体の光化学的硬化を含む無数の応用分野がある。
【００５１】
少なくとも１本のヒートパイプ６４の上または近くに接合されたＬＥＤ１０は、ＬＥＤチップ１０から離れるように熱を伝達する速度を最大にすると同時に、ヒートシンク６８、またはサブマウントまたは熱交換器の前面断面積を最小化する。ＬＥＤ接合１０からの光放射８２は、ヒートパイプ６４の蒸気空洞８４の長さを軸方向に下へ、接合から離れて輸送される排熱の方向と事実上反対側の方向に、伝播することが好ましい。装置からの光は、熱がその中で消散する、またはそこに輸送される材料の成形体（ｓｈａｐｅｄ  ｖｏｌｕｍｅ）とは事実上反対側の成形体中に放射させることができる。これら２つの物体を分離する面は、ｐ−ｎ接合面（半導体中のｐ−タイプとｎ−タイプ材料の間の遷移境界面）であることも、かつ／またはエピタキシャルｐ−ｎ接合面が接合された面であることもできる。熱が好ましくも半径方向距離にわたり遠く配送されず、むしろ軸距離にわたり遠く配送されるので、ＬＥＤおよびＬＥＤアセンブリ（またはアセンブリの配列）並びにそれらの関連する光学システム（レンズ、反射器など）、および熱交換器を互いに近接した間隔で置くことができる。この結果、従来型装置よりコンパクトで、より軽量で、製造がより安価な、高パワーＬＥＤ素子および／またはアセンブリが得られる。
【００５２】
従来技術でダイオード（または他の高エネルギー密度半導体素子）などの熱源をヒートパイプの先端に配置することが示されてこなかったのは、それが最善ではないと考えられてきたからである。この理由は、ヒートシンクが熱を周囲に、ヒートパイプの大きな表面積に沿って拡散させることができるように、熱源を接合させたより大きなヒートシンク内に、ヒートパイプを配置するのが、最良のやり方であると考えられてきたからである。これに関する問題は、熱源とヒートパイプの間に一般に多くの材料が存在し、熱はヒートパイプ自体にたどり着くためにこの余分な材料を通り、あるいはヒートパイプの周辺の周りを移動しなければならないことである。さらに、熱は、熱源が加熱部の先端にないので、冷却部（熱交換器）に向かう方向および離れる方向に拡散する。この全てが、熱源と熱交換器の間に大きな熱抵抗を与える。さらに、（ダイオードのような）小さな高パワー密度素子が、ヒートパイプの壁の近くに配置された場合は、ヒートパイプを「ドライアウト」させる、すなわち、局所的な領域で流体のウイック構造を消耗させる可能性がある。図１１に示すように、発光ダイオード１０などのダイをヒートパイプ６４の先端に配置することによって、多くの場合ダイの直下に機能するウイック構造が存在しなくなり、そのためドライアウトはさほど問題とはならない可能性がある。最も重要なことは、ヒートパイプ６４周りの完全な３６０°の熱拡散が、半径方向にかつ円周方向に均一な方法で容易に達成され、熱エネルギーがウイック構造に沿って移動するので、これによってドライアウトの可能性を減少させることである。ＬＥＤ１０（熱源）は、ヒートパイプの冷却（熱交換器）部から可能な限り最も遠い位置、ヒートパイプ６４の高温（蒸発）部にある。冷却部は、「凝縮」部として知られている。さらに、ヒートパイプ６４が、先端の熱源が冷却（熱交換器）部より地面に近くなるような角度である場合には、上記で論じたように、熱源は重力の助けによって冷却剤（すなわち、水）が供給される利点がある。この冷却剤は溜まって貯留を形成してもよく、ウイック構造から液体を消費する蒸発に基づくウイック構造における準備源となる。この方法は、ドライアウト現象の可能性を低下させる。最後に、熱源をヒートスプレッダまたはヒートシンクなしで、直接ヒートパイプ６４に接合することによって、熱エネルギーがヒートパイプ６４に到達する前に通り抜ける、熱抵抗接合路が１つ少なくなる。
【００５３】
図１１ａは、図１１に示す構造と同じであり、線１１３をスリーブ１１２の内径に楔で留める電導性ワッシャ１２２をさらに含む。ところで、スリーブ１１２は、ワッシャ１２２に隣接する金属電導性帯を有するプラスチック、または環境から保護する電気泳動被覆を有する電導性金属でもよい。電気泳動被覆は、ワッシャ１２２がスリーブ１１２と接触する裸の点を有する。図１１と同様に、出口開口から放射される光を矢印１１８で示す。例示的な用途では、光１１８は、表面取り付け装置１２３、および図１１ａに示すように半田のバンプ（ｂｕｍｐ）１２４を有するそのリード線に衝突しているのを示す。光は、ＩＲ波長を有する（ＵＶ，可視光、または他の波長を有することもできる）ことができる。この用途では、半田のバンプ１２４が、光１１８の熱によってリフローする。この半田バンプ１２４は、代わりに、光硬化接着剤バンプまたは熱硬化接着剤バンプでもよく、半田であってもなくても、またはその中にフラックスがあってもなくてもよい。ＬＥＤ光は、（全ての実施形態と同様に）代わりに、レーザダイオードから放射させることもできる。光がレーザダイオードから放射される場合は、非常に小さな点に焦点を合わせるのが好ましい。化学作用のある光が見えない（すなわち、ＵＶまたはＩＲ）場合は、（多分ＬＥＤからの）光の可視光成分があることが好ましい。この、点光源にほとんど近い光は、加熱、表面改質（すなわち、アブレーションなど）、電気化学的反応のみならず、他の用途にも使用することができる。
【００５４】
図１１ｂは、ＬＥＤ１０をヒートパイプ６４の中央に取り付けるための、本発明の別の実施形態を示す。カプトンまたは他の非伝導材料のリング１２５は、リング１２５の頂部表面１２６上が、好ましくは銅で被覆されている。リング１２５は、ヒートパイプ６４の直径より少しだけ大きな外部スリーブをその周りに配置したとき、正しいダイ配置ができる好ましくは正方形である中央を切り抜かれた形状を有する。半田のリフロー作業が行われ、半田１１０（これは既にダイ１０の底面に塗布しておくことができる）がリフローし、リング１２５が、ダイをヒートパイプ６４の中央に位置するように保持する。ダイ１０の中央に接合されている線１１３も、リング１２５の頂部１２６に接合される。リング１２５上の伝導性銅（または他の伝導性材料）は、切り取り線１２５ａを有し、図１１ｃの伝導性スリーブ１１２をそれと接触させたとき、無数の「指」に折れ曲がることができ、それによって、ヒートパイプ６４から、半田１１０およびダイ１０を上に通り、線１１３を通りＬＥＤ１０の銅の表面へ入り、次いで、図１１のスリーブ１１２内に入る電流伝導通路が形成される。接着剤１１５などの接着剤がリング１２５の下または上に存在することができる。
【００５５】
図１１ｃは、伝導性スリーブ１１２が、伝導性リング１２５と接触していることを示すことを除き、図面１１ｂと同じである。スリーブ１１２は、リング１２５と接触することができる露出された伝導性の領域ができるように、陽極酸化操作中小さな領域をマスクすることを除き、陽極酸化したアルミニウムでよい。陽極酸化の代わりに、電気泳動被覆も使用することができる。
【００５６】
図１１ｄは、ヒートパイプ６４の頂部および中央に半田１１０およびＬＥＤダイ１０を有するヒートパイプ６４をさらに示す。線１１３はダイ１０の中央に接合され、かつ、ヒートパイプ６４との間に接着剤区域１１５を有する銅帯またはカプトンリング１２５の頂部にも接合されている。銅帯／カプトンリング１２５が、バッテリまたは電力供給部（図示せず）に電流伝導流路で接続されているスリーブ１１２と接触するとき、ダイ４０とスリーブ１１２の間の電流接続が作られる。ダイ１０は、手動で、またはマシンビジョン付きのまたはなしのコンピュータ駆動のダイボンダーまたはピックアンドプレース装置によって中央に置かれる。これは、この発明で示す全てのダイについて当てはまる。
【００５７】
図１１ｅは、分離したヒートシンク６８としてのスリーブ１１２を示す。ヒートシンク６４の先端に取り付けられたＬＥＤ１０を、付属の線１１３と共に示す。スリーブ１１２、ヒートシンク６８、およびヒートパイプ６４は、好ましくは互いに電気的に絶縁され、そして任意の極性、または中性、または極性の組合せであることができる。これらは、個々にアドレス可能な電気的な配線パターンを持つこともでき、個々のダイに配線される。
【００５８】
図１１ｆは、焼結ウイック構造１２７を有するヒートパイプ本体６４をさらに示す。この応用では、ウイック構造１２７は、内径円周壁のみならず、この図面に示すヒートパイプ６４の加熱部での、ダイ１０の下の先端本体表面も完全に覆って、完全被覆の動作ウイック構造で示されている。半田１１０または伝導性エポキシ、並びにダイ１０に接合された線１１３が示されている。米国特許第６２６５４７１号明細書に開示されているような、高い熱伝導性を示す熱硬化性樹脂接着剤を使用する場合は、ダイ１０とそれが接合される基板の表面（または任意の２つの接触表面）の両方に、最初に銀（Ａｇ）を堆積することが好ましい。何故なら、特許された接着剤の調合物は、銀と銀の結合間で素晴らしい熱伝達を可能にするが、他の材料の間の接触では、もっと悪い性能しか可能にしないので、このようにすると大きく接触熱抵抗（界面間の抵抗）を減らすからである。
【００５９】
図１２は、バッテリパック６１ａ／６１ｂを伴って、１つまたは複数のヒートシンク６８中に組み立てられた、ＬＥＤ／ヒートパイプアセンブリの分解図である。ヒートシンクは実際は電気的に絶縁されたヒートシンク６８ａおよび６８ｂであり、スイッチ６３によって「短絡（ｓｈｏｒｔｅｄ）」されたときは、銅のヒートパイプ６４のＬＥＤ１０の反対側の先端に接触する正のバッテリリード線から、ＬＥＤ１０、半田および線通路２０１を通り、スリーブ１１２を通りヒートシンク６８の円錐区域に入り、閉じたスイッチ６３を通りヒートシンク６８の底部に入り、バッテリパックの６１ａ／６１ｂを通りバッテリ（または複数のバッテリ）２０２の陰極端に入る電気回路を完成させる。２つのヒートシンク６８は、好ましくは陽極酸化アルミニウムまたは非伝導性のポリマーで電気泳動被覆されてよい何か他の伝導性材料である。２つのヒートシンク６８は、非伝導性の接着剤（図示せず）で互いに接合することができ、ヒートパイプ６４用の貫通孔２０３は、電気絶縁性の、しかし熱伝導性のコンパウンドで満たすことができる。ヒートパイプ／スリーブアセンブリは、簡単なセットねじ２０４でヒートパイプ内のしかるべき位置に保持することができる。孔２０３は、ヒートパイプ６４を収納する各ヒートシンク６８ａおよび６８ｂを貫通する長い孔であり、誘電体層を有することも有さないこともできる。図１２ｂに示すシートシンク６８上のフィン２１８は、半径方向および／またはヒートパイプに対してある角度のどちらでも可能であり、および／または軸方向に配設することもできる。
【００６０】
ＬＥＤ１０からの光は、透明な誘電体の集光器（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）２０５を通り放射する。光の放射方向は、矢印２０６で示す。最も好ましい実施形態は、１個の高パワーＬＥＤ１０をヒートパイプの端部に有している。しかしながら、多数のＬＥＤ１０を、１つまたは複数の中心波長で使用することができる。さらに、ＬＥＤを、ヒートパイプの近くまたは端部上の取り付けられた小さなヒートシンクまたはヒートスプレッダに好ましく取り付けることもできる。多数のヒートパイプも使用することができる。個々のレンズまたはレンズの配列も使用することができる。レンズが反射器の場合、レンズを小面加工したり、レンズが平坦な壁面を有することができる。レンズは完全内部反射であることも、金属または誘電体で被覆された壁面であることも、または研磨された壁面の反射器であることもできる。
【００６１】
図１２ａは、反射器／レンズ１０ａ／１０ｂを通る、発光ダイオード１０を示す。スリーブ１１２（図示せず）が、ヒートシンク６８ａに電気的に接続されている。スイッチ６３が、導電性ヒートシンク６８ａとヒートシンク６８ｂの間の電気回路を完成させる。バッテリパック６１ａ／６１ｂも電気的に活性（電流を伝える）であり、その機能は、バッテリを格納するだけでなく、バッテリ２０２の陰極端をヒートシンク６８に接続することである。さらに、Ｏリング２０７が示されているが、水をシールしてねじを回転させる動作中にスムースな（触感の）感覚をもたらすために、ヒートシンク６８ｂとバッテリ２０２の結合部に取り付けられている。図１２ａに示す発光装置１０は、電気コードによって電力を供給できることが好ましい。この装置は、図１２ｂに示すように、多くのフィン２０８によって対流冷却することができる。この装置が、非重力助勢のウイック向きで実質的に動作するのを防ぐため、図１２ｃに示すように、図示されたハンドピース内に重力式または傾斜式の遮断スイッチを有することができる。さらに、この装置は、共にある角度で曲がっている、ヒートパイプ６８およびスリーブ１１２をさらに有することが望ましい。
【００６２】
図１２ｂは、ソリッドステートの照射用途品を示し、少なくとも１つのＬＥＤダイ１０が少なくとも１つのヒートパイプ６４に接合され、ヒートパイプは次いで、１つまたは複数のヒートシンク６８に接合されている。好ましい実施形態では、ヒートパイプ６４は、ＬＥＤ１０を地面近くの最も低い点に置いて、実質上、下向きまたは垂直の向きである。このような方法で、ヒートパイプ６４は重力によって助成されていると言われる。ＬＥＤ／ヒートパイプアセンブリは、ヒートパイプ６４が、しかるべき位置に機械加工された、または最も好ましくは鋳込まれたフィン２０８を有する、やや球形のヒートシンク６８に接合されて示されていることを除き、図１１ａに示すものと同じアセンブリである。鋳造する場合は、チソフォーム（ｔｈｉｘｏｆｏｒｍ）、ダイキャスト、パーマネントモールド、または他の同様な方法で行うことができる。これらの方法は、ソリッドステート照射製品に必要な、大量生産、低コストを容易にする。本用途の全てのヒートシンク６８または熱交換器７６は、鋳造することができ、マグネシウム合金から製造することができる。（１つまたは複数のヒートシンクに接合することができる）ヒートパイプ６４を有する、多数の中心波長での多数のＬＥＤダイ１０を使用することができることを理解されたい。ＬＥＤ１０は、電気的に個々にアドレス可能にし、個々に変調することができ、またはそれらは電気的直列、並列または他の電気的接続とすることができる。ヒートパイプ６４の頂部のねじ２０９は、電気的に「活性な」構成部品とすることができ、陽極、陰極または接地接続を容易にすることができる。ヒートシンク６８が、絶縁被覆されており、ねじが被覆されていない場合は、それらは、一体式または少なくとも電気的に連続な設計のものであることができる。好ましくはヒートパイプ６４の冷却部先端であるねじ２０９の上の電気接点２１０は、陽極、陰極または接地のいずれでもよいが、ねじ２０９と逆極性であり、それから電気的に絶縁されていることが好ましい。電流または電圧を上げたり下げたりすることができる電気回路を、電気接点２１０とねじ領域２０９内などの電源との間に配置できることが好ましい。この電気回路は、この特許出願のどんな実施形態にも存在させることができる。この図面に示す装置は、電気的に活性であることができるヒートシンク６８内にねじ込むことができ、電気を供給するのみならず、熱を吸収することもできる。
【００６３】
図１２ｃは、本発明の光源実施形態の前部区域（発光端部）を示す。この光源は、携帯可能であり、人間の手に容易にフィットする。やはり、この特許出願の大部分の実施形態と同様に、ヒートパイプ６４（または複数のヒートパイプ）は、ＬＥＤ１０（または複数のＬＥＤ）から離れるように熱を迅速にヒートシンク６８上のずっと大きなフィンへ配送するために使用される。反射器１０ｂが示されているが、この反射器は調整可能とすることができ、光２１１の円錐角をオペレータが、または光源の製造中に調整することができる。線接合２１２が、ダイ１０からヒートシンク６８に走るのが示されている。ヒートシンク６８は、陽極酸化されたアルミニウムとすることができ、陽極酸化（アルミニウム）は非常に良好な電気絶縁体なので、それによって、オペレータを潜在的に有害な電気ショックから保護する。線接合２１２は、自明のように、ヒートシンク６８の陽極酸化されていない（製造中マスクされた）点に接触している。光源２１１は、約１／４回転したときに電気回路を開または閉にする回転式バッテリパックを有することが好ましい。
【００６４】
図１２ｄは、図１２ｃが「ノーズ（ｎｏｓｅ）」区域と呼ばれる前部区域しか示さないのに対して、光源全体を示す。ＬＥＤ照明が、ノーズから光を放射しているのを矢印２１１で示す。ヒートシンク６８は、スイッチ６３で電気的に接続されるのが好ましい。バッテリパック６１ａ／６１ｂは、電気的に接続した方法で、ヒートシンク６８に機械的ねじ（図示せず）によって固定するのが好ましい。
【００６５】
図１２ｅは、ある角度で曲げられたヒートパイプ６４および周囲スリーブ１１２を示す。これは、本明細書で説明する実施形態の多くに有用である。
【００６６】
図１３は、多数のＬＥＤ１０が少なくとも１本のヒートパイプ６４に接合され、回路基板２１６上に置かれた本発明の実施形態を示す。ＬＥＤ１０は、個々にアドレス可能であり、少なくとも１本の線２１３が、各ＬＥＤ１０に接合され、各線２１３のもう一端は、次いで電気接合パッド２１４に接合される。これらの接合パッド２１４は、互いに電気的に絶縁されている。この図面で、ＬＥＤ１０は、電気的に活性なヒートパイプ６４を有して示されているが、この特許出願の任意の他の実施形態と同様に、電気的に中性なヒートパイプもこの実施形態で使用することができる。ヒートパイプ６４は、共通の陽極１１であり得、次いで、各ＬＥＤ１０は、ダイ／ワイヤーボンディングと電力供給陰極の間に位置する抵抗器の抵抗を変えることによって、制御することができる。ヒートパイプ６４が共通の陰極１２の場合は、各ダイ１０に通じている電流は、直接的に変調（すなわち、パルス幅変調および／または直流変調）することができる。この図は、全部で９個のＬＥＤダイを示す。１個から１００個を越える任意の数のダイを使用することができる。さらに、１つから１００以上の中心波長の任意の数を使用することができる。最も好ましくは、ＵＶからＩＲまでの波長が使用され、４００ｎｍから７００ｎｍが最も好ましい。この波長範囲は、この用途の他の実施形態にも使用することができる。ＴＩＲ反射器１０ｂも示す。それはレンズ保持器２１５によってしかるべき位置に保持される。レンズ保持器２１５が上に配置される回路基板および／または回路基板保持器を示す。反射器１０ｂ内の半球形の凹表面１１４を示す。それは、チップ内のＴＩＲによって、より多くの光がチップから出てくることができるように、ＴＩＲ反射器１０ｂに使用される材料よりも高い屈折率のものであることが好ましい。さらに、光線が、異なる屈折率によって起きる反射によって、半球形凹表面で有利に曲げられる。非球面、放物面、楕円、双曲線または回折面は、半球形表面に置き換えることができる。ヒートパイプ６４の外径を、図面の左の円内に描かれた実線で示す。図に示す９個のＬＥＤ１０は、赤、青、緑発光ＬＥＤの組合せであることができる。各色の３つのＬＥＤの代わりに、全部で３つだけのＬＥＤ（すなわち、１個の緑、１個の青、１個の赤）を使用することができる。図では、３原色の各々の長方形（または他の形状）の帯が、ＬＥＤ１０に示す９つの正方形の３つのスペースを占めることができる。言い換えれば、３原色の各々が、使用可能な（示された）ダイスペースの３分の１を占めることができる。これは、ある意味で、全ての場合に正しいとは限らないが、各色用の所与のダイ領域に対し同一のインピーダンスであることを意味する。本発明の任意の実施形態に、どんな有機および／またはポリマーＬＥＤも使用することができる。青および緑のＬＥＤより小さな面積の、赤の無機ＬＥＤも好ましく使用することができる。さらに、異なる見掛け輝度における異なる色を検出する人間の眼の能力（すなわち、感度）に起因して、緑より多い赤、かつ、緑より多い青のＬＥＤ領域を好ましく使用することができる。
【００６７】
図１４は、図１３の複数の装置により形成される配列での、図１３の装置を示す。実際には、図１４には、分かり易くするために、３つの装置の配列のみ示す。各ヒートパイプ６４の間に、回路基板２１６を示す。この回路基板は、従来型のエポキシでラミネートしたもの、および／または、非伝導性のポリマー層またはセラミック層（ラミネート）を有する、または有さない、アルミニウムまたは銅などの、固体の伝導性材料でもよい。それは、全体的に、または部分的に、ＢｅＯ、アルミナ、ＡｌＮ、または他などのセラミックでもよい。薄い銅または金またはめっきした金などの回路配線を、ＬＥＤダイ（または複数のダイ）から通じる線接合２１３に接続することができる。レンズ１０ａが、互いに接触し、接触する最終の光放射表面で円形であることができる。または、それらは、最終光放射表面で正方形に鋳造することができ、したがって、その間に「隙間」を全くなくすこともできる。さらに、最終的にレンズ素子（単数または複数）を、最終の光放射表面の後で、さらに光束の整形または周囲の保護のために好ましく使用することができる。さらに、レンズ１０ａの周りに円形の保持器を使用することができる。
【００６８】
図１４ａは、個々のレンズまたは反射器１０ａ／ｂの周りに示すような、保持器９８を加えた、図１４の装置配列の断面図と同じ図である。そのような保持器は、個々のレンズ１０ａまたは反射器１０ｂを支持するのに十分なら、どんな形状および寸法にもすることができる。
【００６９】
図１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、異なる「ピクセル（ｐｉｘｅｌ）」間隔および幾何パターンを示す。この場合の「ピクセル」は、その上に９（または他の数）個のＬＥＤ１０を有して示すヒートパイプ６４である。各ヒートパイプ上の個々のＬＥＤダイの各々、または他の組合せのみならず、各ヒートパイプそれ自体も、個々にアドレス可能である。各ヒートパイプの周りに示すリング１２５は、図１４ｅに示すように、回路基板内に「入れ子にする（ｎｅｓｔ）」ことができる。分かり易くするため、ヒートパイプ６４を示す。線２１３が、電気的に絶縁された接合パッド２１４に接合される。リング１２５が、回路基板内に入れ子にされたときは、回路基板の配線をリング１２５上のそれぞれの接合パッド２１４に接続する手段を使用しなければならない。この手段は、配線パターンおよび、めっきされた貫通ビアによって接続された接点によって行うことができる。次いで、ＬＥＤ１０を、線２１３を通り、次いでＬＥＤ自体に加えられる、（電源に接続された）基板の配線から印加される電圧および電流によって、制御することができる。線２１３は、（全ての実施形態におけるように）ウェッジ、ボールまたは他の接合によって、ダイ１０に取り付けることができる。線が基板の表面により平行に留まるので、ウェッジボンディングが好ましい。ボールボンディングは、線がチップから垂直に突起し、レンズまたは反射器をゆっくりとダイの上に下ろすときに、チップを予備湿潤化（ｐｒｅ−ｗｅｔ）し、泡の生成を大きく減少させように、ダイを封入するポリマーを引き付ける傾向があるという点で、有利であり得る。
【００７０】
図１４ｅは、図１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに示す装置から、リング１２５を収納する、回路基板内の止まり雌型凹部を示す。接点、ビア、および配線が示されている。基板２１６内の好ましくは止まり（ｂｌｉｎｄ）雌型凹部２１７を示す。ヒートパイプ６４を収納する、基板内に破線で示す、好ましくは止まり雌型凹部２１７’も存在する。２つの止まり穴または凹部２１７、２１７’の間に、高熱伝導性である基板材料であることが好ましい、薄い区域が存在する。好ましい実施形態では、２１７、２１７’は事実上同軸である。しかしながら、必ずしもそうである必要はない。基板２１６上に接合するのが好ましい、基板ラミネート２１８が存在することが好ましい。図１４ｅに示すような、本発明の実施形態では、凹部２１７は、実際は貫通穴である。図１４ｂで整列する接合パッド２１４は、基板２１６上に回路配線と共に示されている。図１４ｂの接合パッド２１４の下の貫通線２１３は、図には示されていないが、接合パッド２１４と接触を行うために存在しなければならないことに言及することが重要である。図１４ｂからのリング２１５は、正方形（または他の幾何形状）である可能性があり、同様な形状の凹部２１７’によって収納される。
【００７１】
図１４ｆは、図１４ｂのものとやや似ている装置を示す。図は、基板２１６を通る穴と同軸なヒートパイプ６４を示す。基板２１６は、図１４ｂのリング１２５と同じ「リング」であり得る。基板２１６は、多数のダイ１０を取り囲む薄い壁を有して示されている。この図面では、ダイ１０を、「ｐ」側が上の実施形態で示す。活性エピタキシャル層を、ダイ１０の頂縁部に示す。多くの異なるＬＥＤまたはレーザダイオードの構造および設計を全ての実施形態で使用することができる。特に、「量子ドット」を使用するＬＥＤまたはＬＤのみならず、光学的共鳴構造を有するＬＥＤも使用することができる。穴２１９が基板２１６内に示され、線２１３が個々のダイ１０からそれらのそれぞれの接合パッド２１４に、そしてそれぞれの回路配線２２０に通じて示されている。ヒートパイプ６４は、電気的に活性であることも、活性でないこともできる。活性な場合は、それは共通な陰極であって、基盤２１６内の線２１３と電気接続を有することができる。線２１３は、ヒートパイプ６４を回路配線２２０に接続する伝導性接着剤でもよい。反射器１０ｂを示す。光放射を上側を指し示す矢印で示す。基板２１６を、個々のＬＥＤ／ヒートパイプアセンブリが、寿命または技術的保証値になったとき交換することができる、ハードウエアまたは受動的固定装置（ｐａｓｓｉｖｅ  ｌｏｃｋｉｎｇ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を有する、より大きな基板に固定することができる。この図および実施形態、並びにこの特許出願の他の実施形態に示す、可視光スペクトル内またはその近辺の多数の中心波長での多数のＬＥＤを有するアセンブリは、コンパクトで、軽い重量、および高い光学パワーの故に、自動化された舞台光アセンブリとして理想的である。それは、色、強度、色相などを変えるためにコンピュータ制御することができるのが好ましい。
【００７２】
図１４ｇは、基板２１６の貫通穴２１９内に挿入されたヒートパイプ６４を示す。反射器１０ｂが、ＬＥＤダイ１０を伴って示されている。層間に配線を有する２つの部分のラミネートされた基板が、頂部層２１６ａおよび底部層２１６ｂとして示されている。基板２１６内の線２１３は、層２１６ａおよび２１６ｂの間に挟まれた配線２２０と、２１６の頂部上の配線２２０との間の、電気的連続性を作る線として示されている。光が回路基板２１６なしで機能することができ、様々な適用分野で、電力供給部から接合パッド２１４に線を接続する別の手段を使用することができるので、回路基板２１６を構成する、層２１６ａおよび２１６ｂは任意選択品であることは、注目すべきである。やはり、対流または強制空冷を使用するために、ヒートパイプ６４にフィンを好ましく取り付けることができる。
【００７３】
図１５ａは、回路基板上に配列する４つの「ピクセル」（ヒートパイプ装置上のＬＥＤ）を示す。分かり易くする目的で、この図では、４つの装置（各々が「ピクセル」と考えられる）しか示していない。実際は、例えば、４８×６４、４８×３２または２４×１６などのピクセル配列を使用することができる。ピクセル間隔の例は、中心から中心の間隔で、１２ｍｍ、１８ｍｍ、２３ｍｍ、３５ｍｍ、または５０ｍｍとすることが好ましい。均一性、調光、明るさ、色相、色空間補正、およびガンマ補正のためのプロビジョンを採用することができる。回路基板２１６の一部を示す。ヒートパイプ６４の先端に、個々にアドレス可能な９個のＬＥＤ１０を示す。これらのＬＥＤ１０の各々は、回路基板２１６上の接合パッド２１４に接続する線を有する。この実施形態では、図１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに示すような別個のリング１２５がないことを注目されたい。この実施形態では、線２１３は、ヒートパイプ上の別個のＬＥＤから、回路基板２１６の、別個の、永久に固定された接合パッド２１４に通じている。分かり易くするため、ただ１つの省略された回路配線２２０と同様に、ただ１本の線２１３のみを全体の図面に示す。この分野の技術者には、個々のＬＥＤからの、個々の線を個々の接合パッドに接続し、次いで、ＬＥＤを点灯させるために、これらの接合パッドを適切な回路配線に接続することは、明らかなはずである。どのように多数のヒートパイプ６４が、「ピン−フィン」型式のヒートシンクを形成するか注目されたい。ヒートパイプの円周表面領域の全てが、ピン（別名、ヒートパイプ）の間を自然または強制空気対流のいずれかによって流れる周辺空気に熱を伝えるために使用される。ヒートパイプは、表面積をさらに増加させるために、任意の向きに取り付けたフィンを有することができる。ヒートパイプ間の空間によって、空気（またの媒体）が循環し、ヒートパイプを冷却することができる。フィンは実際は全て、裸のヒートパイプが、全て一体式のハニカムのヒートシンク内の穴に滑動させて入れられる、ハニカム式設計の一体式構造にすることができる。このヒートシンクは、任意の熱伝導材料製とすることができ、強制冷却することも、しないこともできる。フィンが一体式でなく、ヒートパイプに結合されている場合は、空気の自然対流を促進するために、ヒートパイプの向きに対して４５°（またはそれ位）、ならびに水平に対して４５°（またはそれ位）とすることができる。何故なら、熱はフィンを通り上へ昇り、冷たい空気を後ろに吸い込むからである。さらに、フィンが水平に対して直角に（垂直に）取り付けられている場合は、空気はフィンをより直接的に衝突するようにさせられるであろう。この出願の全ての実施形態と同様に、ヒートパイプは、水以外の他の作動流体を有することができ、または水の中に添加された物質を有することができる。代替の実施形態では、例えば、アルコール（グリコール、メタノールなど）を、凍らないように加えることができる。さらに、アルミニウムなどの材料を、銅の代わりに、または銅と結合して、本体（壁）またはヒートパイプに使用することができる。レンズ１０ａも示す。これらは、種々のＴＩＲ、または屈折式、回析式、反射��またはこれらの組合せのものであり得る。ある組合せの１本のヒートパイプ６４上のＬＥＤ１０が点灯されたときは、ピクセルは、「オン」または「活動中（ａｃｔｉｖｅ）」であると考えることができる。一般に、各ヒートパイプのＬＥＤは、個々にアドレス可能な、赤、青、および／または緑のＬＥＤのある組合せである。本出願の全ての適用分野において、「白い」ＬＥＤを使用することができる。
【００７４】
図１５ｂに基板２１６の止まり穴に挿入され、接合されたヒートパイプ６４の配列を示す。この止まり穴をより明らかに、図１５ｃに示す。基板２１６は、プリント回路基板、またはＬＥＤ１０に通じる回路配線２２０を有する単なる金属（または他の伝導性または非伝導性材料）の板でもよい。分かり易くするため、この図面には、３個のＬＥＤの「グループ」を示す。１つまたは複数の中央波長での、１つまたは複数のＬＥＤを使用することができる。この図面は、また３つのＬＥＤ「グループ」のみ（４つ目は隠されている）、４つのレンズ１０ａおよび４本のヒートパイプ６４のうちの３本も示す。これらの少数の部品は、分かり易くするため示したものに過ぎず、単一の基板２１６上に、またはそれら自体端部と端部を配列させた多数の基板上にあることができる、たぶん数１００の配列を示すことを理解されたい。止まり穴にあるヒートパイプ６４は、しかるべき位置に高熱伝導性の接着剤で、好ましく接合することができる。この止まり穴は十分深く、穴の底部（そこにはヒートパイプの先端がある）と基板２１６の頂部との間に基板材料の薄い層しか存在しない。基板２１６の頂部には、ＬＥＤ１０が穴の底部の直上に接合される。このようにすると、ＬＥＤのフリップ−チップ接合から、薄い基板材料を通り、接着剤を通り、ヒートパイプ６４内までの、最小の熱抵抗しか存在しなくなる。回路配線２２０は、個々の配線が、「ｐ」側を下にしたフリップ−チップＬＥＤ１０が半田付けされる、ＬＥＤチップの陽極接合パッドに通じ、そして別の配線がチップの陰極側からの線が接合される陰極の線接合パッドに通じるように設計することができる。回路基板２１６は、軽量かつ熱伝導性のためにアルミニウムであることが好ましい。アルミニウムは、チップ接合パッド、線接合パッドおよびそれらに行くまたはそれらから出てくる配線からの電気的な絶縁をもたらすように、陽極酸化することが好ましい。別の薄膜方法（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を、電気絶縁層を堆積させるために使用することができる。基板２１６は、アルミニウム（またはマグネシウム）エポキシまたは銅エポキシラミネートから作ることができる。ＬＥＤ１０は、（必ずしも必要ではないが）最終使用者がより多くの制御を使用することができるように、好ましくは異なるタイムサイクルでの輝度を有するように、個々にアドレス可能にすることができる。
【００７５】
図１５ｃは、回路基板２１６内の止まり穴２２１を明瞭に示す、図１５ｂのヒートパイプ６４の（多くのうちの）２つだけの側面図である。いくつかの線接合２１２およびいくつかのＬＥＤ１０のみならず、分かり易くするため、かつ向きが分かるように、２つのレンズ１０ａのみ示す。
【００７６】
図１５ｄは、本発明の典型的な、強制空気冷却の手持ち式実施形態を示す。それは、（手持ち式ではなく）固定または取り付けることができ、かつ、対流冷却すなわち強制冷却ではない場合もあることは理解されたい。ヒートパイプ６４、レンズ／反射器１０ａ／１０ｂ、および下側を指している矢印で示す放射しているＬＥＤまたはＶＣＳＥＬ光とともに、ファン６６を示す。ヒートパイプ６４の先端に隣接する全ての部品、ならびにＬＥＤ１０またはＶＣＳＥＬは、ハウジング２２２内に収められている。電力は電力供給部から外部コードを通じて、またはバッテリまたは各々の組合せ、または充電可能なバッテリから供給される。ＬＥＤ１０が実質的に地面を向いているときのみ、スイッチが電気的に連続になる重力スイッチを使用することができるのが好ましい。これによって、ヒートパイプ６４内の重力助勢供給が可能になる。
【００７７】
図１５ｅは、３つの別のＬＥＤ１０がヒートパイプ６４の端部に配設された、本発明の一実施形態を示す。
【００７８】
表示用または他の用途用に、この特許出願で論じた配列は、ＬＥＤ１０の直下にヒートパイプ６４を有することもできるし、有さないこともできることは理解されたい。例えば、ヒートパイプ６４は、熱を輸送するのにのみ使用され、ＬＥＤ１０の下に無規則に配置することができる。ヒートパイプ６４は、放射光の方向と事実上反対側の方向であり得る方向に、回路基板２１６から突き出している。このようにすると、それらは、他のより広い表面積領域であるヒートシンク６８への熱輸送ピンとして働き、または、ヒートパイプ６４の外側直径それ自体が、追加の接合されたフィンなしで、熱放射（または熱交換）表面領域として使用することができる。また、自然または強制対流をどんな実施形態にも使用することができる。さらに、（パラフィンなどの）相変化材料をどんな実施形態にも使用することができ、ヒートパイプを取り囲むことができる。パラフィンはその中に、銅ウールまたは伝導性粒子などの熱伝導を高める材料を有することができる。ＬＥＤ１０が固定される回路基板２１６は、ヒートパイプをその中に埋め込んだ別の伝導性（または、非伝導性）の板に固定することができる。
【００７９】
図１６は、本発明の垂直共振器表面発光ダイオードレーザ（ＶＣＳＥＬ）の実施形態を示す。図面は、ヒートパイプ６４の頂部（先端）に接合された１個のＶＣＳＥＬ２２４を示す。ただ１つではなく、ＶＣＳＥＬ２２４の配列を１つまたは複数のヒートパイプの端部に接合することができることを理解されたい。さらに、ＶＣＳＥＬ２２４（または、さらに言うなら、端面発光型レーザダイオード）を、この特許出願の任意の図に描かれ、または任意の実施形態で述べたＬＥＤ１０に置き換えることができることを理解されたい。ヒートパイプ６４を、スリーブ１１２内に示す。ヒートパイプ６４およびスリーブ１１２は、電気的に絶縁することができる。さらに、スリーブ１１２および／またはヒートパイプ６４は、その中に屈曲部（０°から９０°、またはそれ以上）を有することができる。これは、この特許出願の任意の実施形態で示す任意の他のヒートパイプ／スリーブの組合せについても事実であり得る。陽極１１の線および陰極１２は、サブマウント１４から低インピーダンスの「ストリップライン（ｓｔｒｉｐ−ｌｉｎｅ）」型式の電流／電圧導通装置に通じて示されている。この「ストリップライン」は、ヒートパイプの長さを下に走る、ＶＣＳＥＬから電力供給部またはパルサー（ｐｕｌｓｅｒ）に至る、２つの薄い銅箔形式のテープ陽極１１’および陰極１２’を有する。この銅箔テープ１１’および１２’は、ヒートパイプ６４およびスリーブ１１２（または、他の周辺）のみならず互いに、好ましくはカプトンタイプのテープ２２５で絶縁されている。このＶＣＳＥＬ２２４は、高パワー型式（１Ｗ超）ＣＷまたはずっと大きなピークパワー（１ＫＷ超）のものであり得る。それは、短い（ｐｓパルスなど）パルスまたは長い（ｍｓパルスなど）パルスにすることができる。波長範囲は、ＵＶからＩＲであることができる。上側を指す矢印を有するレーザ光が、部分反射の出力カプラーミラー２２６から放射しているのを示す。活性領域および背面ミラーが、伝導性のスラグ／サブマウント１４に取り付けられて示されている。透明なスペーサアセンブリ２２７を示す。レンズ１０ａを使用することが望ましい。
【００８０】
図１７および１７ａは、ヒートパイプ６４の端部に接合された別個のヒートシンク６８を示す。このヒートシンク６８は、ヒートパイプ６４の端部上に析出的に（ｅｌｅｃｔｒｏｌｉｔｉｃａｌｌｙ）電気鋳造（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｆｏｒｍ）することができることを理解されたい。電気鋳造されるヒートシンク６８は、銅製とすることができる。好ましい実施形態では、ヒートシンク６８は、ヒートパイプ６４の端部に高熱伝導性接着剤で接合される。ＬＥＤ１０（または、複数のＬＥＤ）を示す。ＬＥＤ１０からの光放射は、上側を指す矢印として示す。この実施形態は、端面発光型レーザダイオードに対しても有用である。破線は、ヒートシンク６８中でヒートパイプ６４を収容する止まり穴２２１を示す。
【００８１】
図１８ａおよび１８ｂは、ＬＥＤ１０が、元は円筒形であったヒートパイプ６４の平らな側面または箇所に取り付けられた、一実施形態を示す。ヒートパイプは、元は円筒形である必要はない。「平坦」に製造することもできる。上側を指している矢印を有する光放射を示す。（複数の）ＬＥＤ１０の配列を、ヒートシンク６８の平らな部分に、どのような向きにも接合することができる。ＬＥＤ１０は、銅のヒートパイプ６４に、鉛／錫または他の半田１１０で直接半田付けすることができる。この実施形態は、ヒートパイプ長さ軸方向に対し、直接９０°の側方放射が必要な場合に好ましい。これは、接近した接触が必要な、硬化用途に特に有用である。
【００８２】
図１８ｃおよび１８ｄは、円いヒートパイプ６４の平らにした部分に直接取り付けられたレーザダイオード２２８を示す。負の陽極の線１２を、符号（−）に沿って示す。この図面における陰極はヒートパイプ６４である。それは、（＋）の符号がついている。光放射を矢印で指し示す。さらに、半田１１０を示す。端面発光型の、広域レーザダイオードを使用することができる。任意選択のレンズも好ましく使用することができる。回折光学部品（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ）（ＤＯＥ）などのレンズも、ＬＤのコヒーレンス性を破るために、任意の実施形態で使用することが望ましい。これによって、規制（ＦＤＡ）の観点から、市場に対しより安全で容易になる。図１８ｃは、装置の前面図である。図１８ｄは、装置の側面図である。個々のチップまたは全ての３つの組合せの（または、任意の組合せの）ＬＤ、ＶＣＳＥＬまたはＬＥＤの配列を、好ましく使用することができる。
【００８３】
図１８ｅは、一端が平坦化され、ＬＥＤ１０がヒートパイプ６４のその平坦化された部分に配設された、円いヒートパイプ６４を示す。中央線２２９が、ヒートパイプ６４の中央を通り、平坦化された部分を２等分する。この図は一端のみを平坦化された円いヒートパイプ６４を示すが、本発明は、１つまたは複数のＬＥＤ１０を受け入れることができるように、その長さの任意の部分が平坦化された任意の円いヒートパイプ６４を含むことに注目すべきである。さらに、ヒートパイプは、決して円くなくてはならないのではなく、平坦に製造することもできる。これは、この特許出願の全ての実施形態について当てはまる。
【００８４】
この出願の全ての実施形態が、マイクロチップまたは薄円盤レーザ技術を使用することができることに注目されたい。例えば、マイクロチップレーザの活性区域および／または薄円盤レーザの利得媒体（ｇａｉｎ  ｍｅｄｉａ）は、ヒートパイプの先端に取り付けることができる。
【００８５】
さらに、本発明の別の実施形態では、ＬＥＤ（またはレーザダイオード）が、製造者の仕様よりもかなり高い電流で動作可能な、卓越した熱伝達をもたらし、現在の技術水準よりもかなり小さなパッケージに実装されたＬＥＤ（または、レーザダイオード）装置が提供される。この実装されたＬＥＤ（または、レーザダイオード）装置は、少なくとも１つのＬＥＤ、サブマウント、柔軟性のある（または、剛体の）回路、および任意選択のＴＩＲ反射器を含むことが好ましい。この実装された装置は、ヒートパイプに固定することができる。この装置は、接着剤硬化および様々な他の用途用の個別の装置、または同じ装置の配列を有する装置として使用することができる。
【００８６】
図１９ａは、ヒートスプレッダ／サブマウント２３０として使用する、好ましくはＣＶＤダイヤモンドである高熱伝導性材料を示す。この図のダイヤモンドは、好ましくは、１００ミクロン厚さで、５０ミクロンの径のレーザで穴あけされた貫通孔２１９を有する。これらの孔２１９は、熱的に、並びに電気的に伝導性の接着剤の、基板の頂部から底部へおよび／または底部から頂部への移送を容易にする。孔２１９は、伝導性接着剤のより容易な充満を促進させるために、片側が別の側よも大きな開口ができるように、故意に傾斜をつけた（平行ではない）壁を有することができる。銅さえも含むＡｌＮなどの、他のヒートスプレッダ／基板も使用することができる。ヒートスプレッダは、１つまたは複数の半導体ダイのためのパターンに金属接続することができる。金属接続は、基板内に存在する貫通孔を延びることができ、または延びないこともできる。それらは、片面または両面が金属化される。
【００８７】
図１９ｂは、ヒートスプレッダ／サブマウント２３０上に肩と肩を並べた９個のＬＥＤダイ１０を示す。これらのダイは、頂部（線接合表面）で約３００ミクロン×３００ミクロンであり、底部の「ｎ」接点表面で約２００ミクロン×２００ミクロンであり得る。これらの大きさによって、図１９ａに示す穴２１９が、実質上どのダイ表面範囲にも収まらないようになる。言い換えれば、ダイの底部の間の「通路（ｓｔｒｅｅｔ）」は、穴２１９を取り囲む。伝導性エポキシを、ダイ１０をヒートスプレッダ／基板２３０に接合するのに使用することができる。基板が最初にパターン化され、金属化されている場合は、固定する別の方法は半田付けすることである。穴２１９によって、電流がヒートスプレッダ／基板２３０の頂部および底部表面間を流れることができる。ヒートスプレッダ２３０は、銅またはアルミニウムなどの金属を使用する場合は伝導性であり得るが、非伝導性であることが好ましい。ただ１つのダイ１０を使用することも、多数のダイ１０を使用することもできることを理解されたい。それらは直列に、並列に、またはその他の組合せでもよく、または、個々にアドレス可能でも、可能でなくともよい。多数の波長を１つのダイに存在させることができるが、特に複数のダイを使用する場合は、１つまたは複数の中央波長を使用することができる。一般に、これらの波長は、ＵＶ／可視光端から可視光／ＩＲ端部近くの外までの可視光範囲にわたる。多数の波長を使用する場合は、接着剤または被覆中の光開始剤を選択的に標的にするのに有利に使用することができ、かつ、異なる深さに材料を浸透するのに使用することもできる。この装置は、遠隔で光束角度、パワー、輝度、色調、色などを制御することができるようにすることができる。通常は、多数の波長を有するほとんどの用途、すなわち、異なる中央波長を有するダイに対し、個々にアドレス可能にすることが好ましい。この用途の装置は、この固有の個々にアドレス可能な特性を有している。ヒートスプレッダ２３０は、１つのダイ１０のみを好ましく使用することができる。ヒートスプレッダを通る穴２１９は、ダイ１０の直下に置くべきではなく、むしろその下から外側の周辺に置くべきである。穴２１９は、代替の実施形態では、線接合パッドで置き換えることができる。回路配線２２０は、図１９ｃの金属化された接合パッド２１４に通じている。ヒートスプレッダ２３０を貫通する穴２１９を有することが、必要ではないことを理解されたい。電気回路をうまく完結させるために、図２０に示すように、回路配線２００が、単純に線接合パッド２１４に通じ、線または複数の線がそのパッドに接合され、別の接合パッドで終端させることができる。例えば、この接合パッド２１４は、図２０の貫通穴２１９’の代わりをすることもできる。
【００８８】
図２０は、ＬＥＤダイ１０が層２３０”から通って来ることができて、中央部を通る切り欠き２３１を有する、柔軟性のあるまたは剛体の材料である層２３０”を示す。それは、線接合パッド２１４、およびそこから外へ、めっきされているのが好ましい貫通穴２１９に延びる回路配線２２０を有している。各接合パッド２１４は、ＬＥＤからの線を受け入れることができる。１つの配線は、接合パッドを有さず、むしろより大きなめっきされた貫通穴２１９’を有している。この貫通穴２１９’によって、任意選択で、ヒートスプレッダ２３０の下の同じ導電性の接着剤が出てきて、ヒートスプレッダに接続された配線２２０に接触することができる。これによって本質的に、ヒートスプレッダ２３０内の穴２１９を通って上がって来て、ダイ１０の下の接着剤と接触する、ヒートスプレッダ２３０の下の接着剤の電気的極性を同じ極性にすることができる。好ましい実施形態では、この極性は「負」（「正」とすることもできるが）であり、多数のダイが共通の接地面を共有することができる。この接地面は、次いで、貫通穴２１９’を通り上へ、配線２２０への電気的連続通路を有することができる。任意選択の貫通穴２１９’は、頂部にあり、ダイと同じ面にある電気的に連続する通路として働くことができるのが好ましいことに注目されたい。この図の、柔軟であることが好ましい回路２３０”は、カプトンまたは同様な、実質的に非伝導性の材料であることが好ましく、パターン化され、エッチングされ、そして（次いで、金または、他のものでめっきされた）金メッキされた銅の配線を有している。この回路２３０”は製造者から注文設計ベースで入手可能である。中央の切り欠き２３１は、ダイ１０が丁度通る寸法にすることができ、またはより大きくすることができる。これは、伝導性接着剤のステンシル印刷を容易にすることもできる。それは、図２０ｂに示すようにＢ−ステージ化可能な接着剤層を使用して、柔軟（または剛体）であることが好ましい回路材料２３０’に接合する。やはり、めっきされた貫通穴２１９’は、接合パッド２１４によって置き換えることによって、なくすこともできることを理解されたい。次いで、線２１３をこの接合パッド２１４に接合することができ、ヒートスプレッダ２３０上の接合パッドまたは複数のパッドは、例えば、接地面に通じている。
【００８９】
図２０ａは、図２０の「底面図」を示す。穴２１９および２１９’は貫通してめっきされている（すなわち、中央のダイ切り欠きを含まない、穴の壁が導電性である）ことが好ましい。これはしばしば、柔軟な（または剛体の）回路の製造中に、パラジウム浸漬被覆を適用して達成される。
【００９０】
図２０ｂは、より厚い回路材料２３０’および上部側を示す。切り欠き２３１’は、好ましくはカプトンまたは剛性ＦＲ４Ｆｌｘである材料を貫通して好ましくレーザによって形成され、図１９のヒートスプレッダ２３０を内側に嵌合することができることに注目されたい。回路材料２３０’は、ヒートスプレッダ２３０とほぼ同じ厚さ、すなわち、約７５から１５０ミクロンであることが好ましい。その側面が示されている回路材料２３１’は、図２０の層２３０”の底部に接合されている。
【００９１】
図２０ｃは、図２０ｂの材料２３０’の底部側を示す。丸い貫通穴２１９は、貫通してめっきされているのが好ましいことに注目されたい。
【００９２】
図２０ｄは、図２０ｂおよび２０ｃの材料２３０’に接合された、図２０および２０ａの回路材料２３０”を示す。
【００９３】
図２０ｅは、図２０ｄに示す、２つの接合された材料の底部側を示す。切り欠き２３１’がどのように「膜」に類似の上面回路材料２３０”によって終端されているかに注目されたい。この切り欠きは、ヒートシンク６８の外形を受け入れる。事実、ヒートシンク６８は、接着剤の一滴をこの切り欠き２３１’の４隅に置くことによって、しかるべき位置内に接着され、次いで、ヒートスプレッダ材料２３０が、切り欠き部２３１’の境界内に静かに置かれる。任意選択でめっきされた貫通穴２１９および２１９’を明瞭に見ることができることに注目されたい。
【００９４】
図２１は、回路材料２３０”に電気的、熱的に伝導性の手段によって接合された、９個のＬＥＤダイ１０を有する、前に説明した回路材料２３０”を示す。９個のダイは例示のためのみである。１つまたは複数のダイを使用することができる。この例では、それらは「ｐ」側を上にして表されているが、個々にアドレス可能な接合パッド２１４を有する「ｐ」側を下にしたものも使用することができる。各ダイ１０（または実装されたダイ）は、ダイ陰極銅線１２と電力供給部の間のコンピュータ制御の抵抗要素によって制御することができる。これは、電導性の共通陽極を有することができるヒートシンク６８上にＬＥＤ１０が「ｐ」側を下にして取り付けられているときは有用である。「ｐ」側が共通の陽極上にない（各ＬＥＤの「ｐ」側が、電気的に他から絶縁されている）場合は、電流は、電極供給部と「ｐ」接点の間で直接変調することができる。パルス幅変調を使用できるのが好ましい。チップが「ｐ」側を上に取り付けられている場合は、それらは共通の陰極を共有することができ、「ｐ」接点と電極供給部の間でコンピュータ制御電流変調器によって、個々に変調することができるのが望ましい。図２１の接合パッド２１４への配線は、ダイヤモンドなどの高熱伝導材料の上面にあることができるシリコンまたは他の半導体層内にエッチングし、および／または埋め込むことができる。あるいは、配線２２０は、柔軟なまたは剛体の回路２３０”の頂部上の銅であることもできる。線２１３が、ＬＥＤの頂部から接合パッド２１４まで示されている。ＬＥＤ１０は、マシンビジョン能力を有する自動化されたピックアンドプレース装置を使用して適した位置におくことができるのが好ましい。
【００９５】
図２２は、図２０の回路材料２３０”の頂部上にあるリング２３２を示す。それは第１に補強部材であるが、それがある電導性を有している場合は、全ての配線２２０間の電流均一化部材としても使用することができる。それは、ピンガイド部材としても使用することができる。この伝導性は、それが金属であること、または金属で被覆されていることから得られる。さらに、それと配線２２０および／またはめっきされた貫通穴２１９の間の伝導性は、導電性のある接着剤または半田を使用することによって形成することができる。リング２３２の貫通穴２３３は、回路材料２３０”の貫通穴２１９上に整列しており、それらの中に接着剤を注入し、かつ／または電気的内部接続を容易にする、めっきされた穴２１９を通って上がって来るピンを含むことができる。これについては、後で詳細に説明する。リング２３２は、非伝導性であることも好ましく可能である。
【００９６】
図２２ａは、回路２３０の頂部に固定された図２２のリング２３２を示す。回路配線２２０および線接合パッド２１２を示す。回路配線２２０およびパッド２１２は、ＬＥＤ１０の全て（または１つのＬＥＤ）が並列で電気的に一緒に駆動され、個々にアドレス可能でない場合は、回路２３０”の外側周辺周りにある、一体式の円形環状リングであり得ることは理解されたい。リング２３２は、電気的接続を容易にするため、伝導性接着剤で外側スリーブに結合することができる。接着剤は、スリーブ内の穴を通じて、両方の部品に塗布することができる。
【００９７】
図２２ｂは、ＬＥＤ１０の上にＴＩＲレンズ／反射器１０ａ／ｂを有する、図２２ａのアセンブリを示す。それは底部（図示せず）に、好ましくは熱硬化性の屈折率整合コンパウンドで満たされている、半球形の凹部を有している。このコンパウンド（またはゲル）は、その屈折率整合特性によって、ＬＥＤダイからより大きな光の抽出をおこなうことができる。それは、半球形部の上に置くことができ、部分的に硬化させることができる。この部分硬化は、その粘性を増加させる。大気圧よりも低い圧力のチャンバ内で、ＬＥＤを、ゲル内に下げることができる。大気圧より低い圧力下で完全にまたは部分的に硬化させることもできる。この方法により、泡の生成する危険を低下させることができる。ＴＩＲレンズ／反射器１０ａ／ｂをＬＥＤ上に約１ミクロン／秒またはそれ以下の速度で下ろすことが重要である。やはり、半球形凹部は、球形でなければならないわけではない。レンズ／反射器１０ａ／ｂは、金属化した壁を有することができる。それは、もっとも小さな円周の場所で、屈折率整合化合物の貯槽として働く環状の「段（ｓｔｅｐ）」を好ましく有することができる。
【００９８】
図２２ｃは、図２２ｂのアセンブリの底面図を示すが、説明のために、付属のＬＥＤ１０を有するヒートスプレッダ２３０をアセンブリから取り外して示す。ここに示すのは、回路層２３０”であり、反射器１０ａ／ｂは向きを示すために示す。
【００９９】
図２２ｄは、ヒートスプレッダ２３０と共に、図２２ｃのアセンブリを示す。未硬化の伝導性接着剤２３４が、ヒートスプレッダ２３０の底部に塗りつけられて示されている。それは、接着剤が貫通穴２１９’を上ってＬＥＤ１０（図示せず）に到達し、かつ、望む場合で可能な場合は、穴２１９’の上までかつそれを上るのを確実にするような方法で塗布される。やはりこれは、アセンブリまたはヒートスプレッダ２３０（またはヒートシンク６８、またはスラグ１４）の底部から、ＬＥＤと同じ平面にある、ヒートスプレッダ２３０の頂部表面に、電気的連続通路を容易にしようと試みる場合である。接着剤２３４は、図２２ｄのアセンブリをヒートパイプ６４に固定する前に、ヒートパイプ６４の頂部に塗布することができることに注目されたい。図２２ｃのアセンブリは、ヒートパイプ６４（図示せず）に取り付ける必要はないことを理解されたい。このアセンブリを回路基板に取り付け、ヒートスプレッダ２３０を、熱を広げ、熱抵抗を低下させるために使用することは、全く差し支えない。ヒートパイプ６４に取り付けないときは、このアセンブリは、ＳＭＴ（表面実装技術（ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｕｎｔ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ））装置になることができる。回路基板に取り付けた場合は、基板の配線はめっきされた貫通穴２１９’（中実に端から端までめっきすることができる）に通じることができ、陽極または陰極の接点のいずれかの目的を果たすことができる。この説明では、ヒートスプレッダ２３０は、極接点を供給する穴をその中に有することができる。この具体的な実施形態では、接着剤がそれて装置を短絡させる可能性があるので、半田１１０を使用することが好ましい。この場合は、接着剤の小塊２３４は存在しない。半田１１０は、アセンブリの適当な場所、または図示しない回路基板２１６の適当なパッド２１４に適用されることができる。
【０１００】
図２２ｅは、補強リング２３６およびヒートパイプ６４と共に、図２２ｄのアセンブリを示す。示されたヒートパイプ６４は、（円いことも可能であるが）平坦化され、例示のためのみであるが、楕円形の２ｍｍ×３．７ｍｍ×２００ｍｍ長さの大きさを有している。補強リング２３６は、ＬＥＤ１０からのいくらかの熱をヒートパイプ６４の側壁に広げることができるように、熱伝導性にすることもできる。これによって、熱がヒートパイプ６４のより広い表面に広がるので「ドライアウト」の機会を減らすことができる。図２２ｄのアセンブリは、ヒートパイプ６４の頂部（先端または端部）によって決定された平面およびそれを取り囲むリング２３６に固定される。熱的に、かつ、電気的に伝導性の接着剤を、固定のために使用することができる。完成したアセンブリは、回路基板（図示せず）内の雌型レセプタクル内に配置され、そこで伝導性の「バンプ」またはピンがめっきされた貫通穴２１９と接触することができる。これらの「バンプ」は、基板２１６内のまたは上の回路配線２２０に取り付けることができ、それは次いで、所望のめっきされた貫通穴への電流を入れたり切ったりすることができ、それが結果として、選択されたレベル、時間間隔および輝度で、選択された（または全ての）ＬＥＤを点灯し、または消灯（またはその間のあるレベルに）する。この「バンプ」は、以下に図２４および図２５でより詳細に示し、説明するように、穴２１９の上、または回路基板２３０（図示せず）の上、または両者の上に置くことができる。
【０１０１】
図２２ｆは、図２２ｅで説明したものに対する、代替電気内部接続計画の底面図を示す。この計画は、ＬＥＤから、線を通り、配線を通り、めっきされた貫通穴を通り、伝導性ピン２３７に入る伝導通路を完成するため、ナノコネクタと同様な伝導性ピン２３７を使用する。ピン２３７は、雌型スリーブおよび制御器および電力供給部に通じる適切な回路配線を有する、回路基板内に配置された、対合する雌型スリーブまたはめっきされた貫通穴に入る。この図面の中のアセンブリは、図２２ｅの補強リング２３６’とは異なる形式の補強リング２３６’を有する。ヒートパイプ６４が示されているが、全ての図面におけると同様に、分かり易くするため、その長さの一部分のみ示す。ピン２３７は、代替として回路基板、および雌型レセプタクルまたはリング２３６’内のめっきされた貫通穴および／または図２０の穴２１９内に配置することができる。
【０１０２】
ピン２３７が、どのようにリング２３６の頂部および底部の両者から突き出ているかに注目されたい。図２３で詳細に示し説明するように、ピンの頂部は、図２２のリング２３２内の穴の中に入り、底部は、回路基板内の適した雌型レセプタクル内に滑り込む。回路基板は、ＬＥＤが個々にアドレス可能な、完成したＬＥＤアセンブリの配列を有することができる。これらの配列は、接着剤、インク、または被覆の硬化などの、用途に使用することができる。硬化または他の光開始化学反応に使用される配列は、適切な時間に戦略的な波長および輝度で、戦略的に点灯される多数の波長を有することができる。この配列は、ワイファイまたはブルートゥースまたは他の無線手段およびプロトコルを使用して遠隔で作動させ、制御することができる。これによって、大きな稠密に実装された回路基板上の全ての素子に配線を通す必要を低減できる。
【０１０３】
図２２ｇは、図面２２ｆのアセンブリに固定された、図２２ｄのアセンブリを伴う完成したアセンブリを示す。ピン２３７は、リング２３２（図示せず）の穴内に、並びにめっきされているのが好ましい貫通穴２１９（図示せず）内に接着することができる。１つの、または場合によってはそれ以上のピンを接地（陰極）として使用することができる。ピンまたは複数のピンを使用する場合には、それらは、図２０に示すように、穴２１９’に通じている配線を有する穴２１９内に、導電性接着剤２３４、または半田１１０を使用して接着することができる。これによって、アセンブリの負（陰極）の接続を容易にすることができる。接地接続を容易にするために可能な多くの異なる実施形態のあることが好ましい。接地接続は、ＬＥＤの底部と同じ平面上で、ヒートスプレッダの底部で、各々の組合せで、またはこの分野の専門家なら考えつく何か他の実現可能な場所で行うことができる。
【０１０４】
図２２ｈは、本発明の一態様である、１個のＬＥＤ１０をその中に配設すべき、レンズ１０ａの端部に陥凹部９９を含む内部全反射（ＴＩＲ）レンズ１０ａを示す。陥凹部９９は、レンズ１０ａの凹部内に配設されたＬＥＤを取り囲み封入する、屈折率整合ゲルで満たすことができることに注目されたい。この図面で示すＴＩＲ反射器１０ａは、例えば、Ｚｅｏｎｅｘ  Ｅ４８Ｒで鋳造することができ、ミクロン公差可能な（ｍｉｃｒｏｎ−ｔｏｌｅｒａｎｃｅ−ｃａｐａｂｌｅ）射出成形機によって製造することができる。ＬＥＤ１０を取り囲み封入する屈折率整合ゲルは、ＬＥＤ基板および／またはエピタキシャル層の屈折率と空気の屈折率の間の屈折率を有し、１．５９より大きな屈折率を有することが好ましい。
【０１０５】
図２３ａは、回路基板２１８に挿入されたヒートパイプ６４の配列を示す。ヒートパイプ６４の長さが２００ｍｍであり、基板２１８の大きさは２５ｍｍ×１００ｍｍの積層であることが好ましい。これらの大きさによって、２つの１００ｍｍ×１００ｍｍの積み重ねられたファン６６が、寸法的にコンパクトでスペースを節約した方式で、ヒートパイプ６４の配列を通り空気を吹き付けることができる。楕円形の（平坦化された）ヒートパイプを使用することにより、ヒートパイプ間の空気流は、曲がりくねり、結果として乱流になり、熱伝達を増加させることに注目されたい。さらに、回路基板２１８内の楕円形は、図２２ｇのアセンブリが、この図面内の小さな穴２３８の配列と整合するそのピン２３７の摩擦によって、この基板に固定するように、ヒートパイプの入口を「キー止め（ｋｅｙ）」することができることに注目されたい。この小さな穴２３８は、最終的にＬＥＤを制御する回路配線にそれ自体接続される、雌型レセプタクル（またはソケット）を含む。ピンまたはソケットの代わりに、「バンプ」がピンまたはソケットのいずれかの、または両方の代わりをすることができることに注目されたい。
【０１０６】
図２３ｂは、図２３ａのヒートパイプ６４の楕円の代替配置を示す。それは、より曲がりくねった通路であり、楕円形が好ましいヒートパイプの間により乱流を起こす。円いまたは他の形状のヒートパイプ６４も使用することができる。ピン２３７用のソケット２３９およびソケットへの配線に注目されたい。
【０１０７】
図２４は、図２３ａの回路基板アセンブリ２１６内に挿入された図２２ｇのＬＥＤ（またはレーザダイオードまたはＶＣＳＥＬ配列）アセンブリを示す。楕円形のヒートパイプ６４を「キー止め」する、かつ／または受け入れる楕円形の穴２３８に注目されたい。回路基板２１６の頂部の任意選択の止まり円形穴２２１が、図２２ｇのアセンブリの補強リングを受け入れる。さらに、止まり円形穴２２１を含む頂部板層の下の、回路基板２１６上の回路配線２２０（分かり易くするため少しのみ示す）に注目されたい。さらに、穴２３８は、ピン２３７用の雌型レセプタクルを含む。２３８内のレセプタクルは、配線２２０に接続され、配線は制御器および／または電力供給部に通じている。図２４の各ヒートパイプ６４上の各ＬＥＤ１０は、個々にアドレス可能な「ピクセル」として考えられる。各「ピクセル」は、９個（例示のためのみ）の個々にアドレス可能なＬＥＤを有することもできる。ＬＥＤ１０からの排熱エネルギーは、ヒートパイプ６４を通ってまっすぐ後ろに運ばれ、「ピン〜フィン」ヒートシンク内の「ピン」の動作に対しいくらか類似の、ヒートパイプ６４の円周表面領域を横切って分配される。最も好ましい実施形態では、赤、緑および青のＬＥＤ１０がヒートパイプ６４の先端上に、または先端にすぐ隣接する区域に取り付けられ、各々が電気的に個々にアドレス可能である。多数の赤、緑または青のＬＥＤが一緒に、および／または任意の組合せで取り付けることができ、異なる中央波長を有することができることを理解されたい。配線２２０は図２３ｂにも示され、雌型穴２３８はこの図２４のみならず図２３ａおよび２３ｂにも示され説明されている。任意選択で、基板２１６上の第２の補強板２４０が、楕円形ではなく円形の穴を有している。これらの円形の穴は、丸い補強リング２３２を収容する。
【０１０８】
図２５は、外側スリーブ１１２内の図２２ｂおよび図２２ｄのアセンブリを示す。スリーブ１１２は、それを貫通する穴を有し、それによって、伝導性接着剤２３４または半田１１０を注入することができる。この接着剤は、次いで、図２２の伝導性リング２３２と伝導性スリーブ１１２の間の電導通路として働くことができる。このスリーブは、アルミニウムで製造することができ、陽極酸化または電気泳動で被覆することができる。これは、電気絶縁被覆として働く。しかしながら、貫通穴１１２は被覆されないので、したがって、接着剤が導電性の表面に接触できるようになる。スリーブ１１２およびヒートパイプ６４は、この図２５の例に示す方法で、互いに電気的に絶縁されている。図の向きを示すために、反射器／レンズ１０ａ／１０ｂが、ＬＥＤまたはＬＤ素子からの光放射を示す矢印と共に示されている。この図では、ヒートパイプ６４が陽極であり、電流は、ＬＥＤを通り、線２１３を通り、次いで伝導性リング２３２内に入り、次いで伝導性接着剤２３４内に入り、最後に伝導性スリーブ１１２内に入る。ヒートパイプ６４は、「正」のバッテリまたは電力供給端子に接続され、スリーブ１１２は、「負」のバッテリまたは電力供給端子に接続される。極性は、ＬＥＤダイ／複数のダイの極性に応じて逆にすることができる。
【０１０９】
その他の実施形態では、本明細書で説明するプリント回路基板（ＰＣＢ）技術を使用して製造され、組み立てられた、本発明によるＬＥＤパッケージを示す。図２６ａを参照すると、ポリイミド製が好ましく、約０．０２５８ｍｍ（０．００１インチ）から０．０５１６ｍｍ（０．００２インチ）の厚さであることが好ましい第１の層２６０を示す。この層は、光画像化され、エッチングされた金属、好ましくは銅の回路配線２２０を有することができる。第１の層２６０は、約３０４．８ｍｍ（１２インチ）から４５７．２ｍｍ（１８インチ）の大きさのシートの形とすることができ、全部ではないが、多くのそれに続く層が同じ概略寸法を有することができる。この第１の層２６０は、同様にポリイミドであることが好ましい、約０．１０１６ｍｍ（０．００４インチ）厚さの第２の層２６１に接合される。この層２６１は、その中にレーザ切断された正方形の穴を有することができ、そこにヒートスプレッダ２３０を最終的に挿入することができる。このヒートスプレッダ２３０は、前に述べたようにＣＶＤダイヤモンドなどの高熱伝導性材料であることが好ましい。ＬＥＤまたはＬＤ１０をヒートスプレッダ２３０に接合することができ、配線２２０に通じる線接合を有している。補強材２６２および２６２’を層に接合することができる。これらの補強材は厚さ約１．０１６ｍｍ（０．０４０インチ）であることができるポリイミド材料であることも好ましい。これらの補強材は、射出成形されたプラスチックであることもでき、板の形式ではなく個々に組み立てることもできる。この補強材は、層２６０および２６１がリアルツーリアル（ｒｅａｌ−ｔｏ−ｒｅａｌ）またはロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）フレキシブル回路製造プロセスによって製造される場合は、個々に組み立てることができる。レンズおよび／または反射器１０ａ／ｂをＬＥＤまたはＬＤ１０の上に、または上方に接合することができるが、一方全ての層２６０、２６１、２６２および２６２’は「パネル」形式である、すなわち構成部品は「パネル」または「基板（ｂｏａｒｄ）」から未だ単一化されていない。接合するときに、全ての層を互いに位置合わせ（整列）することができる。反射器またはレンズは、パネル（基板）上のＬＥＤ１０またはＬＤ素子の中央と中央の間隔に一致するように、トレーの中で組み立てることができる。反射器またはレンズ１０ａ／ｂのトレーは、次いで、ＬＥＤ／ＬＤ素子のパネル内に下ろされる。このようにして、大量生産を達成するように、反射器またはレンズ１０ａ／ｂは、ＬＥＤ／ＬＤ素子の上方または上に配列の形式で組み立てることができる。パネル形式でも、ピン２３７を加えることもできる。半田バンピング、スタッドバンピングなども、パネル形式でも行うこともできる。全ての層および構成部品が接合され、かつ／または組み立てられた後は、このＬＥＤまたはＬＤ素子は、パネルからレーザで単一化される。この仕事にＵＶレーザシステムを使用することができる。ＬＥＤまたはＬＤ素子（または「パッケージ」）は、全ての層を貫通してレーザ切断することによって単一化され、それによって素子を積層された層のパネルから分離する。ポリイミドは、非常にきれいにかつ効率的にレーザ切断できるので、好ましい層材料である。自動化されたピックアンドプレース装置、並びに接着剤分配装置を、組み立ての全ての段階中に使用することができる。レンズ／反射器１０ａ／ｂは、自動化したピックアンドプレース装置を使用して、配列／パネル形式で組み立てようが、個々に組み立てようが、トレー上に、ＵＶテープ上に、静電または真空チャックで配列させることができる。
【０１１０】
図２６ｂは、パッケージが組み立てられ、次いでレーザ切断によって単一化された後の、本発明により製造されたＬＥＤパッケージの配列を示す。
【０１１１】
図２６ｃは、本発明により製造され、単一化された後のＬＥＤパッケージの分解図である。
【０１１２】
図２７は、ポリイミド回路層２６０が、（図２６ａおよび２６ｃに示すように、ヒートスプレッダ２３０用の切り欠きをその中に有している）別のポリイミド層２６１に接合されておらず、代わりにモノリシック高熱伝導性ヒートスプレッダに、取り囲みポリイミド層２６１がなく接合されていることを除いて、図２６ａ、２６ｂおよび２６ｃに示す装置と同様な個別の装置を示す。層２６３は、予備レーザ切断されたダイヤモンドであり、ＬＥＤ素子が未だパネル形式で存在する、すなわち、補強材層２６２’およびポリイミド回路層２６０がパネルからレーザで分離されていない間に、ピックアンドプレース装置を使用して組み立てることができる。または、層２６３は大きなウェハであり、（３０ｃｍ（１フィート）径であることが好ましい）、このウェハは、補強材層２６２’に同様に接合された、ポリイミド回路層２６０’に接合することができる。層２６０および２６２’は両者共、３０ｃｍ（１フィート）ダイヤモンド層２６３と同様に、３０ｃｍ（１フィート）であることができるのが好ましい。回路配線２２０が直接２６３上に堆積されている場合は、層２６０は任意選択なので、２つの３０ｃｍ（１フィート）ダイヤモンド層２６３をポリイミド層２６０または層２６２’に好ましく接合することができる。
【０１１３】
図２７ａは、図２７のＬＥＤパッケージの底部側の図であり、切り欠かれていない底部層２６３は、ダイヤモンドなどの高熱伝導性材料である。この層２６３を貫通する穴はレーザで穴あけすることができ、第１の伝導性金属「シード（ｓｅｅｄ）」層が最初に蒸気または液体手段により堆積された後で、貫通してめっきすることができる。
【０１１４】
図２８ａは、図２７のＬＥＤの実装された装置の側面図である。ＴＩＲ反射器１０ａ／ｂ’は、図２６ａの反射器１０ａ／ｂの長さとは逆の、全体長をかなり短縮した、楕円状のまたは放物線状の側壁を有している。この長さを短縮することによって、より長い側壁の反射器とは逆に、光の出力拡散を増加させる。さらに、この図は、汚染物質からの環境封止物中に、より「密閉された（ｈｅｒｍｅｔｉｃ）」パッケージを示す。これは、より大きな平らな、板状の一体化した「帽子（ｈａｔ）」２６４を有する反射器１０ａ／ｂ’の頂部表面によって行われる。この「帽子」２６４は、補強リング２６５内の座繰り穴内に座る。ＬＥＤ１０は、図面の向きのためであることに注目されたい。「帽子」２６４を補強リング２６５に密閉するために、エポキシまたは半田またはその他の接着剤が使用される。要素２６６もポリイミド回路層である。ヒートスプレッダは２３０で示されている。
【０１１５】
図２８ｂは、ポリイミドまたは他の非伝導性材料２６６が、より大きな厚さであること、および反射器１０ａ／１０ｂ’の凹んだ半球部分がより小さな曲面であることを除き、図２８ａと同じＬＥＤパッケージを示す。回路層２６６の厚さは、ほぼＬＥＤ１０の厚さと同じである。この理由は、サブマウントまたはヒートスプレッダ２３０に接合されるチップの底部にエピ（ｅｐｉ）層がある「フリップチップ」構造とは逆に、図示のＬＥＤ１０が、ＬＥＤ１０の頂部にエピタキシャル層２６７を有するからである。ＬＥＤ構造が頂部上にあるので、チップの側面からの放射光を大量に吸収することなしに、回路層２６６をより厚くすることができる。この利点は主として、チップを取り囲む過剰な整合ゲル２６８が、ＴＩＲ反射器１０ａ’／ｂ’の側面に流れ、ＴＩＲ特性を破壊すること、すなわち、側面を通り光を外に連結する可能性が低くなることである。何故なら、ゲル２６８には反射器の壁と極めて接近していない、流れ込む空洞があるからである。この空洞は、回路層２６６内にレーザで切り欠かれた、または打ち抜かれた正方形の空洞の厚い（高い）側壁によって定義される。ヒートスプレッダ２３０は、層２６１より厚くすることができる。したがって、それは、少し「突き出て（ｓｔｉｃｋ  ｏｕｔ）」、素子の外側直径「周辺（ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ）」近くで、接続装置として使用される半田バンプ用の間隙をもたらすことができる。この間隙は、パッケージが回路基板上に非常に堅固に引っ張られていない場合は、半田バンプ内の応力をいくらか緩和するのに役立つ。層２６７は、層２６２と本質的に同じ厚さにすることができる。最後に、層２６７は、層２６２より薄くすることができ、それによって、層２６７をヒートパイプ６４または回路基板２１６に接合する手段のために、付加的な空間をもたらすことができる。この付加的な空間は、接合層内の応力を緩和することができる。
【０１１６】
図２９は、図２７のＬＥＤ実装装置の底面図を示す。ヒートスプレッダ２３０の斜面は、凹部ポリマー層２６９の直径のコード（ｃｏｒｄ）とほとんど同じ長さである。ヒートスプレッダ２３０のこのより大きな表面によって、もともとより小さな直径のポリマー層／リング２６９を有する小さな直径のパッケージ内で、熱を通過伝導させるより大きな領域が可能になる。個々にアドレス可能な９個のＬＥＤを使用する場合は、９つの導線プラス１つの接地線が本質的に必要となる。これらの９つの導線は、ヒートスプレッダ２３０を貫通するめっきされた貫通穴２１９でもよい。重要なことであるが、３つのそのような導線は、ヒートスプレッダ２３０の４つの側面の各々に対照的に配置されている。穴２１９は、ヒートスプレッダ２３０の頂部にある回路配線に接続される。これらの配線は、次いで、ＬＥＤまたはＬＤ１０に線で接合される。これらの穴２１９は、装置および／または基板上の半田バンプ、装置および／または基板上の伝導性（異方性または等方性）接着剤バンプ、装置および／または基板上のスタッドバンプ、装置および／または基板上の準拠するのが好ましいピン、装置および／または基板上の半田ペースト、装置および／または基板上の半田パッドまたはプリホーム（ｐｒｅｆｏｒｍ）、または異方性伝導フィルムを介して、実装された装置を制御する回路基板に接続することができる。伝導性接着剤または半田ペーストは、穴２１９内に注入することができる。このリストは、網羅的であること、または全てを包括することを決して意味するものではない。
【０１１７】
図３０ａは、ＬＥＤまたはＬＤ１０が接合された柔軟性のある、平坦化されたヒートパイプ６４を示す。このヒートパイプは、１ｍｍより薄く、または１ｍｍより厚くもできる。１つまたは複数のＬＥＤまたはＬＤ１０を個々にまたは集合して、１つのサブマウント、すなわち、一体式サブマウントに最初に取り付けることができる。ヒートパイプ６４は、電気を伝導することができる。したがって、陽極または陰極であり得る。ＬＥＤ１０からの矢印は、光放射を示す。ＬＥＤ１０は、直列に、または並列に、または個々にアドレス可能にすることができる。この柔軟性のある装置は、透明なポリマー内に封入することができる。それは、光線療法のために人間または動物の体の部分の周りに巻きつける紐状の装置として使用することができる。この同じ目的が図３０ｂの装置の使用からも得ることができる。
【０１１８】
図３０ｂは、図３０ａのヒートパイプを示す。このヒートパイプ６４は、それに接合された１つまたは複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１０’を有している。これは、非常に薄い構造にすることができ、ヒートパイプ６４は、ＯＬＥＤ１０’より長いことが好ましく、排熱をＯＬＥＤ１０’から離れるようにヒートシンク６８に輸送し、または周辺の空気に熱エネルギーを消散させる。
【０１１９】
図３０ｃは、フィン付きのヒートシンク６８の周りに屈曲させた、ヒートパイプ６４を示す。このヒートシンクは、１つまたは複数の引き抜かれた、鋳造された、または機械加工されたヒートシンク６８から作られることができる。フィン付きのヒートシンク６８によって、自然対流または強制対流のどちらを通じても、消散させるべきＬＥＤ素子１０からの熱のためのより広い面積をもたらすことができる。図面の中の装置は、１０Ｗ出力パワーと同じ、またはそれ以上の高い出力に対応する、または対応しない広い放射面積を必要とする用途に使用することができる。高出力パワーは、ＬＥＤ１０の処理を使用して、様々なそのような用途に使用することができる。ＯＬＥＤ１０’は、ＬＥＤ１０が示されている場所に使用することができる。
【０１２０】
図３１ａを参照すると、ダイヤモンドサブマウント３０１上のＬＥＤ１０の配列を示す。サブマウントは次いで、ヒートパイプ６４に接合される。ダイヤモンドサブマウント３０１は、ホウ素でドープして導電性とすることができるが、非伝導性である。ダイヤモンド３０１の頂部表面３０１ａは、金属化されている。この金属化された層は、「ｐ」接点３０３の金属化部として働き、全てのＬＥＤ（数が１〜Ｎ）１０の共通の「ｐ」接点となる。分かり易くするため、「ｎ」線３０２および「ｐ」線３０３を１本だけ示す。この実施形態のＬＥＤ１０は、「金属裏打ちされた（ｍｅｔａｌ−ｂａｃｋｅｄ）」ＬＥＤであることが好ましいが、他の様々なＬＥＤを使用することができる。この図は、レンズなしが好ましい様々な用途に使用するのに理想的である。透明な平坦な（平面の）窓が好ましい。
【０１２１】
図３１ｂは、（１〜Ｎを使用することができるが）４個のＬＥＤ１０の配列を示す。この実施形態では、「ｎ」３０２および「ｐ」３０３接点は、チップの同じ側にあり、チップは電気的に直列に接続されている。この配列は、図３１ａと同じヒートパイプ６４上に配置することができる。
【０１２２】
この特許出願の全ての素子は、光増感剤、発色団、または光開始剤を含む、または含まないことができる装置に使用することができるのみならず、硬化接着剤、合成物、または他の物質内の光開始剤、または他の発色団、または光増感剤を活性化させる青色（０．４６５ｍｍ）の光と共に使用することができる。本発明の装置は、本明細書で説明したように、電磁気的放射を使用して硬化可能な様々な異なる組成物と共に使用することができる。例えば、被覆、封止剤、接着剤または製造物品を形成するように硬化または架橋する組成物は、硬化または重合を達成させるために本発明の装置から放射される放射線に暴露させることができる。広い種類の材料および組成物を使用することができる。例えば、ポリオレフィン、アクリレート、エポキシ、ウレタン、ポリエステル、アクリイミド、シアノアクリレート、シリコン、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニール化合物、ラテックス化合物などを含む組成物を、本発明の装置から放射される放射線を使用して硬化させることができる。これらの組成物は、硬化または重合するのに様々な異なる化学的機構に依存する。一般に、光放射を使用して重合させる能力は、重合工程を開始させる、または誘起させる、またはその他加速させる化合物または合成物を使用することを含む。通常、光開始剤、光増感剤、または発色団と呼ばれる、１つまたは複数のこれらの追加の化合物が、硬化の速度および／または完全さを高めるために、重合可能材料にしばしば加えられる。
【０１２３】
有用な放射硬化可能な組成物の例には、全てＬｏｃｔｉｔｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによる、米国特許第４４１５６０４号、４４２４２５２号、４４５１５２３号、４５３３４４６号、４６６８７１３号および６１５０４７９号明細書に開示されているような、特に嫌気性の組成物を含み、それらの主題は参照して本明細書にすべて組み入れられる。
【０１２４】
嫌気性組成物に関するその他の情報は、Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｐｔｅｒ  ５，Ｅｄ．Ｂｙ  Ｓ．Ｒ．Ｈａｒｔｓｈｏｒｎ，１９８６  Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎ．Ｙ．に提供されており、それらの主題は参照して本明細書にすべて組み入れられる。
【０１２５】
特に有用な光開始剤は、モノまたはポリオレフィンモノマーを硬化させることができる、紫外線光開始剤を含む。これらとしては、ベンゾフェノンおよび置換ベンゾフェノン、アセトフェノンおよび置換アセトフェノン、ベンゾインおよびそのアルキルエステル、およびキサントンおよび置換キトサンが挙げられる。個々の光開始剤は、ジエトキシアセトフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ジエトキシキサントン、クロロチオキサントン、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ−メチルジエタノールアミンベンゾフェノンおよびこれらの混合物を含む。
【０１２６】
開始剤の他の例には、カンファーキノンペルオキシエステルおよび９−フルオレンカルボン酸ペルオキシエステルなどの可視光開始剤を含む。
【０１２７】
本明細書で説明した好ましい実施形態は、限定する意味ではなく例示的であることを意図している。本発明の実際の範囲は、添付の特許請求の範囲に示されている。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】従来型のＬＥＤ素子を示す図である。
【図２】ＬＥＤの配列を有する装置の斜視図である。
【図３】モールドキャビティ内にＬＥＤの配列を有する装置の斜視図である。
【図４】電気的接続を備えたＬＥＤの配列を有する本発明の装置の図である。
【図５】ＬＥＤの配列を有する装置に対する強制対流冷却を示す図である。
【図６ａ】本発明による手持ち式ＬＥＤ硬化装置の斜視図である。
【図６ｂ】図６ａの装置の先端部の拡大図である。
【図７】本発明によるＬＥＤ手持ち式硬化装置の液体冷却バージョンの斜視図である。
【図７ａ】図７の装置の前面端部の拡大図である。
【図７ｂ】図７の装置の先端部の拡大図である。
【図８】本発明の１実施形態による、ヒートパイプが冷却剤と電気的接続の両者をもたらすＬＥＤ硬化装置の図である。
【図８ａ】多数のＬＥＤを有する図８の装置の先端の拡大図である。
【図９】相変化物質によって冷却される代わりの発光装置の斜視図である。
【図９ａ】本発明の一実施形態による、接着剤硬化装置の図である。
【図９ｂ】本発明の代替の実施形態による、取り外し可能なフィンを有する多数のＬＥＤ配列を含む装置の図である。
【図９ｃ】本発明の代替の実施形態による、取り外し可能なフィンを有する多数のＬＥＤ配列を含む装置の図である。
【図１０】本発明の代替の実施形態による、多数のヒートシンクに取り付けられ、ヒートパイプの配列によって冷却される、広領域ＵＶまたは可視光ＬＥＤの配列を有する装置を示す図である。
【図１１】本発明によるＬＥＤの新しいパッケージおよびヒートパイプの様々な実施形態を示す図である。
【図１１ａ】本発明によるＬＥＤの新しいパッケージおよびヒートパイプの様々な実施形態を示す図である。
【図１１ｂ】本発明によるＬＥＤの新しいパッケージおよびヒートパイプの様々な実施形態を示す図である。
【図１１ｃ】本発明によるＬＥＤの新しいパッケージおよびヒートパイプの様々な実施形態を示す図である。
【図１１ｄ】本発明によるＬＥＤの新しいパッケージおよびヒートパイプの様々な実施形態を示す図である。
【図１１ｅ】本発明によるＬＥＤの新しいパッケージおよびヒートパイプの様々な実施形態を示す図である。
【図１１ｆ】本発明によるＬＥＤの新しいパッケージおよびヒートパイプの様々な実施形態を示す図である。
【図１２】本発明による、ＬＥＤ／ヒートパイプアセンブリの様々な実施形態を示す図である。
【図１２ａ】本発明による、ＬＥＤ／ヒートパイプアセンブリの様々な実施形態を示す図である。
【図１２ｂ】本発明による、ＬＥＤ／ヒートパイプアセンブリの様々な実施形態を示す図である。
【図１２ｃ】本発明による、ＬＥＤ／ヒートパイプアセンブリの様々な実施形態を示す図である。
【図１２ｄ】本発明による、ＬＥＤ／ヒートパイプアセンブリの様々な実施形態を示す図である。
【図１２ｅ】本発明による、ＬＥＤ／ヒートパイプアセンブリの様々な実施形態を示す図である。
【図１３】回路基板上のＬＥＤ／ヒートパイプ装置の斜視図である。
【図１４】図１３の装置の、複数により形成される配列を示す図である。
【図１４ａ】図１４の配列装置の断面図である。
【図１４ｂ】多数のＬＥＤを含む、異なった間隔と異なった幾何形状パターンを伴う多数のヒートパイプを有する装置を示す図である。
【図１４ｃ】多数のＬＥＤを含む、異なった間隔と異なった幾何形状パターンを伴う多数のヒートパイプを有する装置を示す図である。
【図１４ｄ】多数のＬＥＤを含む、異なった間隔と異なった幾何形状パターンを伴う多数のヒートパイプを有する装置を示す図である。
【図１４ｅ】回路基板上に配置された、図１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの装置を示す図である。
【図１４ｆ】回路基板に連結された多数のＬＥＤを含む、単一のヒートパイプを有する装置の図である。
【図１４ｇ】回路基板に連結された多数のＬＥＤを含む、単一のヒートパイプを有する装置の図である。
【図１５ａ】回路基板上に配列されたヒートパイプ上の多数のＬＥＤの斜視図である。
【図１５ｂ】回路基板上に配列されたヒートパイプ上の多数のＬＥＤの斜視図である。
【図１５ｃ】回路基板内の、図１５ｂの２本のヒートパイプの側面図である。
【図１５ｄ】本発明の一実施形態による、強制空冷手持ち式装置の図である。
【図１５ｅ】ヒートパイプの端部に配設された多数のＬＥＤの斜視図である。
【図１６】本発明の代替実施形態で、垂直共振器表面発光ダイオードレーザ（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）がヒートパイプに接合された装置の図である。
【図１７】本発明の好ましい実施形態による、ヒートパイプに接合されたヒートシンクの分解図である。
【図１７ａ】本発明の好ましい実施形態による、ヒートパイプに接合されたヒートシンクの分解図である。
【図１８ａ】ヒートパイプの様々な部分に取り付けられたＬＥＤの斜視図である。
【図１８ｂ】ヒートパイプの様々な部分に取り付けられたＬＥＤの斜視図である。
【図１８ｃ】ヒートパイプの様々な部分に取り付けられたＬＥＤの斜視図である。
【図１８ｄ】ヒートパイプの様々な部分に取り付けられたＬＥＤの斜視図である。
【図１８ｅ】ヒートパイプの様々な部分に取り付けられたＬＥＤの斜視図である。
【図１９ａ】回路基板上の、実装されたＬＥＤ装置の斜視図である。
【図１９ｂ】回路基板上の、実装されたＬＥＤ装置の斜視図である。
【図１９ｃ】回路基板上の、実装されたＬＥＤ装置の斜視図である。
【図２０】ＬＥＤを接合するために切り欠かれた、中央部を有する第１の回路の斜視図である。
【図２０ａ】図２０の回路の底面図である。
【図２０ｂ】切り欠かれた中央部を有する第２の回路の斜視図である。
【図２０ｃ】図２０ｂの回路の底部側を示す図である。
【図２０ｄ】互いに接合された、図２０の第１の回路および図２０ｂの第２の回路を示す図である。
【図２０ｅ】図２０ｄの２つの接合された回路の底部側を示す図である。
【図２１】多数のＬＥＤを有する、図２０の第１の回路の斜視図である。
【図２２】図２０の第１の回路の頂部に組み立てられたリングの図である。
【図２２ａ】図２０の第１の回路の頂部に組み立てられたリングの図である。
【図２２ｂ】ＴＩＲレンズ／反射器を有する図２２ａのアセンブリの図である。
【図２２ｃ】図２２ｂのアセンブリの底面図である。
【図２２ｄ】第１の回路を有する図２２ｃのアセンブリの斜視図である。
【図２２ｅ】補強リングおよびヒートパイプを有する図２２ｄのアセンブリの斜視図である。
【図２２ｆ】代替の電気的接続を示す図２２ｅのアセンブリの底面図である。
【図２２ｇ】図２２ｄのアセンブリを図２２ｆのアセンブリに固定した完成したアセンブリの図である。
【図２２ｈ】本発明の好ましい実施形態による、陥凹部を含むＬＥＤのレンズの分解図である。
【図２３ａ】回路基板内に挿入されたヒートパイプの配列の図である。
【図２３ｂ】回路基板内に挿入されたヒートパイプの配列の図である。
【図２４】図２３ａの回路基板内に挿入された図２２ｇのＬＥＤ配列アセンブリの図である。
【図２５】保護外側スリーブを有する図２２ｂのアセンブリおよび図２２ｄのアセンブリの図である。
【図２６ａ】ＬＥＤに実装しＬＥＤと共に組み立てる前の、回路基板装置の様々な部品の斜視図である。
【図２６ｂ】パッケージが組み立てられ、単一化された（ｓｉｎｇｕｌａｔｅｄ）後の、本発明によるＬＥＤパッケージの配列を示す図である。
【図２６ｃ】本発明による、単一化後の（ｐｏｓｔ−ｓｉｎｇｕｌａｔｉｏｎ）ＬＥＤパッケージの分解図である。
【図２７】図２６ａ、２６ｂおよび２６ｃの個々のＬＥＤパッケージの拡大図である。
【図２７ａ】高熱伝導性材料を含む底部層を有する図２７の個々のＬＥＤパッケージの底側面図である。
【図２８ａ】図２７の個々のＬＥＤパッケージの側面図である。
【図２８ｂ】図２７の個々のＬＥＤパッケージの側面図である。
【図２９】ヒートスプレッダを有する、図２７の個々のＬＥＤパッケージの底側面図である。
【図３０ａ】ＬＥＤを有する平坦化されたヒートパイプの斜視図である。
【図３０ｂ】ＬＥＤを有する、偏平化されたヒートパイプの斜視図である。
【図３０ｃ】フィン付きのシンクの周りのヒートパイプ屈曲部の斜視図である。
【図３１ａ】本発明の代替の実施形態による、ヒートパイプと共に、ダイヤモンド基板上に接合されたＬＥＤ配列の斜視図である。
【図３１ｂ】本発明の代替の実施形態による、ヒートパイプと共に、ダイヤモンド基板上に接合されたＬＥＤ配列の斜視図である。
【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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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２７】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月23日(2005.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部と第２の端部をそれぞれ有する少なくとも１つのヒートパイプと、
前記各ヒートパイプ内に形成された空洞と、
空洞の中に形成され、前記第１の端部から第２の端部まで延在するウィック構造と、
前記各ヒートパイプの第１の端部の先端表面に搭載された発光素子と
を有し、前記ウィック構造が、前記発光素子の直下の先端内部面を実質的に覆っていることを特徴とする熱エネルギーを輸送する装置。
【請求項２】
第１の端部と第２の端部を有するヒートパイプと、
前記ヒートパイプの第１の端部に近接して搭載され、且つ前記ヒートパイプと電気的に接続されている発光素子と、
前記発光素子とヒートパイプの周囲にあるスリーブと
を有し、前記スリーブは前記ヒートパイプから絶縁され、且つ前記発光素子と電気的に結合していることを特徴とする光を所定の方向に供給する装置。
【請求項３】
第１の端部と第２の端部を有するヒートパイプと、
前記ヒートパイプの第１の端部に搭載されている発光素子と、
前記ヒートパイプ上で、発光素子の出力表面に対して実質的に平行方向に空気を移動させるファンと
を有する発光装置。
【請求項４】
ヒートパイプの配列を有し、各ヒートパイプがピン−フィン配列のヒートシンク内のピンを構成することを特徴とする請求項３の装置。
【請求項５】
蒸発端部と凝縮端部を有するヒートパイプと、
前記ヒートパイプの蒸発端部に搭載されている発光素子と、
前記発光素子と光学的に連結しているカラー混合全内部反射集光器と
を有する発光装置。
【請求項６】
実質的に異なる波長の少なくとも２つの発光素子を有する請求項５記載の発光装置。
【請求項７】
個別にアドレス可能な発光素子を有する請求項５記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光素子のパルス幅変調器を有する請求項５記載の発光装置。
【請求項９】
少なくとも１つのヒートパイプを有する基板と、
前記基板に取り付けられた少なくとも２つの発光素子と、
各発光素子が発する異なる波長を混合する波長混合基板と
を備え、前記発光素子は前記波長混合基板と光学的に連結していることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
前記波長混合基板が、屈折型マイクロレンズ配列である請求項９記載の発光装置。
【国際調査報告】
2005534201.tif 000075