(57)【要約】      （修正有）【課題】散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置の提供。【解決手段】容器１２、液相冷媒２２、蒸発器、発光ダイオードを備え、容器１２は腔壁１６の中に腔室１４を形成し、腔壁１６は貫通面を備え、放射能及び/或いは光線は容器１２を通過でき、容器１２は光学整理区域４２を備え、放射能及び/或いは光線を収斂、集光、或いは拡散、散乱させ、液相冷媒２２は腔室１４中にあり、蒸発器は腔室１４中に位置し、導熱ユニット３２と毛細ユニットを備え、毛細ユニットの一部分は液相冷媒２２に接触し、発光ダイオードが作動時に発する熱は、蒸発器を経て、液相冷媒２２を蒸発させて気相冷媒３２とし、腔壁１６上に凝結し、熱を腔壁１６に伝達して発散し、凝結して液相となった冷媒は、蒸発器により再び蒸発され気相冷媒３２となり、冷媒の相変化循環により、発光ダイオードは絶えず熱を周囲の環境へ発散する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器、液相冷媒、蒸発器、発光ダイオード部品を備え、
前記容器は、腔壁を備え、その中に腔室を形成し、前記腔壁は、貫通面を備え、これにより光線は前記容器を通過でき、前記容器は、光学整理区域を備え、前記光線を収斂、集光、或いは拡散、散乱させ、
前記液相冷媒は、前記腔室中にあり、
前記蒸発器は、前記腔室中に位置し、前記蒸発器の一部分は、前記液相冷媒に接触し、前記液相冷媒は、前記蒸発器に加熱され、揮発して、気相冷媒となり、前記腔室中に充填され、前記腔壁上に凝結して、前記液相冷媒に戻り、
前記発光ダイオード部品は、主動面を備え、前記腔室中において、前記光線を発し、前記蒸発器に熱連接し、前記主動面は、前記液相冷媒外に露出することを特徴とする散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項２】
前記光学整理区域は、シアニドフルオリドアシッド侵蝕、或いはサンドブラスト処理を施したラフ表面を備えるガラス材料であることを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項３】
前記光学整理区域は、表面に半透明塗布層を備えたガラス材料であることを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項４】
前記光学整理区域は、光学反射層を備えることを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項５】
前記光学整理区域は、前記腔室中に位置する放物面反射集光板を備えることを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項６】
前記貫通面は、シアニドフルオリドアシッド侵蝕、或いはサンドブラスト処理を施したラフ表面を備えるガラス材料であることを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項７】
前記貫通面は、表面に半透明塗布層を備えたガラス材料であることを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項８】
前記散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置はさらに、前記腔室中に位置する光学部品を備え、前記光線を集中することを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項９】
前記光学部品は、光学レンズを備えることを特徴とする請求項８に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１０】
前記液相冷媒は、水、メタノール、エタノール、アセトン、アンモニア、クロロフルオロカーボン(ＣＦＣｓ)、或いはその任意の二者、或いはさらに多くの者の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１１】
前記蒸発器は、導熱ユニット、毛細ユニットを備え、
前記導熱ユニットは、前記発光ダイオード部品に熱連接し、
前記毛細ユニットは、前記導熱ユニットに熱連接し、前記液相冷媒に接触し、前記毛細作用により、前記液相冷媒を吸引して前記交際ユニットへと移動させ、前記導熱ユニットにより加熱して、揮発させ、気相冷媒とし、前記腔室中へと移動させることを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１２】
前記導熱ユニットは、ヒートパイプ、或いはベーパーチャンバーを備えることを特徴とする請求項１１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１３】
前記毛細ユニットは、導熱毛細板を備え、
前記導熱毛細板は、導熱材料と毛細材料が交互に重なって形成するサンドイッチ構造を備え、
前記導熱材料は、前記導熱ユニットに熱連接し、
前記毛細材料は、前記腔壁に接近することを特徴とする請求項１１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１４】
前記毛細材料は、前記液相冷媒に対して、毛細及び湿潤機能を備える網状物、顆粒粉末、或いは繊維編織物を備えることを特徴とする請求項１１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１５】
前記毛細ユニットは、導熱板を備え、前記導熱ユニットに熱連接し、及び前記腔壁に接近し、
前記導熱板は、前記液相冷媒に対して、毛細及び湿潤機能を備えるミゾ、切れ目、或いはラフ化した表面を備えることを特徴とする請求項１１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１６】
前記毛細ユニットは、芯線、導熱毛細板を備え、
前記芯線は、第一部分及び第二部分を備え、
前記第一部分は、前記導熱ユニットに熱連接し、
前記第二部分は、前記液相冷媒へと下垂し、こうして毛細作用により、前記液相冷媒を吸引して、前記第一部分まで移動させ、
前記導熱毛細板は、導熱材料と毛細材料が交互に重なり形成するサンドイッチ構造を備え、
前記導熱材料は、前記導熱ユニットに熱連接し、
前記毛細材料は、前記腔壁に接近し、毛細作用により、前記腔壁上の液相冷媒を吸引することを特徴とする請求項１１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１７】
前記毛細材料は、前記芯線に接触することを特徴とする請求項１６に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１８】
前記芯線は、前記液相冷媒に対して、毛細及び湿潤機能を備える網状物、顆粒粉末、或いは繊維編織物を備えることを特徴とする請求項１６に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項１９】
前記散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置はさらに、重りを備え、
前記重りは、前記芯線の第二部分に設置し、この重みを受けて、前記芯線の第二部分は前記液相冷媒との接触を保持することを特徴とする請求項１６に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【請求項２０】
前記散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置はさらに、隔離物を備え、
前記半導体部品を覆って隔離し、前記液相或いは前記気相冷媒に接触しないようにすることを特徴とする請求項１に記載の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置に関し、特に発光ダイオード部品の散熱を助ける散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体部品の作動時には、性能を保持するため、半導体作動接触面の温度範囲を適当に維持する必要がある。
例えば、ソーラー電池、発光ダイオード、熱電半導体部品(熱電発生器など)は、半導体作動接触面が高温の場合には、作動効率が下がり、発光ダイオードにおいては色が薄くなるという問題がある。
【０００３】
特に、集光型ソーラー電池、及びハイパワー発光ダイオードの散熱能力は、非常に重要である。
しかし、従来の金属フィン式散熱器は、このタイプのハイパワー部品に対しては、提供できる散熱能力に限界があるばかりか、伝熱抵抗が大きく、しかも散熱器そのものの体積が大きく重いという問題がある。
【０００４】
特許文献１は、腔室中に、沸点が低い透明の液体を充填し、太陽光電力転換器を浸す構造を開示する。
特許文献１に開示する構造では、太陽光電力転換器が発生した熱は、周囲の透明液体を加熱するため、液体の温度は上昇し、沸点に達すると気化して、熱を持ち去る。
しかし、該液体が沸騰して生じる気泡は、太陽光電力転換器の表面に付着し、阻隔を形成し、これにより外側にあった液体は、流入して太陽光電力転換器の表面に接触することができなくなってしまい、熱を迅速に持ち去ることができない。
該液体も、液面から蒸発するが、液体熱滞留の熱抵抗は大きく、熱伝導効率は良くないため、散熱効果も大したことはない。
また、低沸点の透明液体中に浸す太陽光電力転換器は、該低沸点透明液体の液面の影響を受けるため、放射能と光線に対する吸収を減らしてしまう。
【０００５】
特許文献２は、ソーラーレシーバーを開示する。
それは、ソーラー電池をサポートリング上に設置し、該サポートリングと連接するピンにより、ソーラー電池が生じる熱を、外部の作動流体導熱管に伝達し、作動流体導熱管により、熱を持ち去る。
しかし、作動流体導熱管は、ソーラーレシーバーの体積を拡大し、さらに構造を複雑にしてしまうため、コンパクト化に不利である。
【０００６】
特許文献３は、腔室中に気体を充填し、光レシーバーの背面に散熱器を配置する構造を開示する。
該光レシーバーが生じる熱は、散熱器を経て、これにより気体は腔室中で対流し、こうして熱を腔壁に伝え、周囲の環境へと発散する。
しかし、気体熱対流の熱抵抗は大きいため、熱伝導効率は良くなく、よって散熱効果も大きくない。
本発明は、従来の発光ダイオード装置の上記した欠点に鑑みてなされたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公告第４，２１１，５８１号明細書
【特許文献２】米国特許公告第４，１６６，９１７号明細書
【特許文献３】米国特許公告第４，４９１，６８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、半導体部品の散熱効果を高め、同時に、該半導体部品の主動面に、光学整理区域を提供し、放射能及び/或いは光線を収斂、集合、或いは拡散、散乱させる散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は下記の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置を提供する。
散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置は、容器１２、相変化冷媒、蒸発器、発光ダイオード部品を備え、
該容器は腔室を備え、該相変化冷媒は、前記腔室中に充填し、
該蒸発器は腔室中に位置し、導熱ユニットと毛細ユニットを備え、
該発光ダイオード部品は、主動面を備え、該腔室中で該蒸発器に熱連接し、該毛細ユニットの一部分は液相冷媒に接触し、
該毛細ユニットは、導熱毛細板、芯線、或いは二者の結合を備え、
該半導体部品の主動面は、該半導体部品が放射能及び/或いは光線を吸収或いは放射する表面を備え、
該腔壁は、貫通面を備え、これにより放射能及び/或いは光線は、該容器を通過し、
該容器は、光学整理区域を備え、放射能及び/或いは光線を収斂、集合、或いは拡散、散乱させ、
該半導体部品が作動時に発する熱は、該蒸発器に伝わり、該液相冷媒は、該蒸発器に加熱され、揮発して気相冷媒となり、該腔室中に充填し、気相冷媒は、相対的に温度が低い腔壁上に凝結し、液相冷媒に戻り、こうして熱を該腔壁に伝え、周囲の環境へと発散し、凝結して液相となった冷媒は、該蒸発器により再度蒸発し、気相冷媒となり、こうして冷媒の相変化循環により、該発光ダイオード部品は、絶えず熱を周囲の環境へと発散することができ、
該半導体部品の主動面は、該液相冷媒外に露出するため、放射能及び/或いは光線に対する吸収、或いは放射が、該液相冷媒液面の影響を受けて減少することはなく、
該蒸発器は、相対的に大きい蒸発面積を提供するため、該液相冷媒の蒸発量を大幅に拡大し、よって該半導体部品の作動時に発生する熱を迅速に伝導でき、
該容器は、相対的に大きな空間を提供して、気相冷媒を収納することができるため、液相冷媒の蒸発量を大幅に高めることができ、同時に、周囲の環境と接触する表面積をも拡大でき、これにより熱交換面積を拡張し、こうして熱の発散速度を大幅に高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の散熱を強化したモジュール化発光ダイオード装置は、半導体部品の散熱効果を高め、同時に、該半導体部品の主動面に、光学整理区域を提供し、放射能及び/或いは光線を収斂、集合、或いは拡散、散乱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明モジュール化半導体装置の第一実施例表示図である。
【図２】蒸発器の上視図である。
【図３】蒸発器の分解図である。
【図４】導熱毛細板構造の実施例表示図である。
【図５】導熱毛細板構造の実施例表示図である。
【図６】導熱毛細板構造の実施例表示図である。
【図７】図１に示すモジュール化半導体装置の貫通面が、水平面と４５度の角度を呈し下方に向かう表示図である。
【図８】図１に示すモジュール化半導体装置の貫通面が、水平面と平行に上方に向かう表示図である。
【図９】貫通面と光学整理区域の表示図である。
【図１０】本発明モジュール化半導体装置の第二実施例表示図である。
【図１１】蒸発器の分解図である。
【図１２】図１０に示すモジュール化半導体装置の貫通面が、水平面と４５度の角度を呈し下方に向かう表示図である。
【図１３】図１０に示すモジュール化半導体装置の貫通面が、水平面と平行に上方に向かう表示図である。
【図１４】芯線に重りを掛ける様子の表示図である。
【図１５】本発明モジュール化半導体装置の第三実施例表示図である。
【図１６】本発明モジュール化半導体装置の第四実施例表示図である。
【図１７】導熱毛細板の表示図である。
【図１８】図１６の局部拡大図である。
【図１９】本発明モジュール化半導体装置の第五実施例表示図である。
【図２０】図１９に示すモジュール化半導体装置の側視図である。
【図２１】本発明モジュール化半導体装置の第六実施例表示図である。
【図２２】蒸発器の分解図である。
【図２３】本発明モジュール化半導体装置の第七実施例表示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第一実施例を示す。
本発明散熱を強化したモジュール化半導体装置１０は、容器１２を備え、内部には、気密状態の腔室１４を備え、相変化冷媒を充填する。
液相冷媒２２、気相冷媒３２は、腔室１４中で、動態平衡を維持する。
液相冷媒２２は、重力を受け、腔室１４の底部に集まる。
気相冷媒３２は、腔室１４中に充填する。
腔壁１６は、ガラス材料、金属材料、或いはその結合により構成し、貫通面２１を備え、これにより放射能及び/或いは光線は容器１２を貫通する。
容器１２は、光学整理区域４２を備え、放射能及び/或いは光線を収斂、集合、或いは拡散、散乱させる。
【００１４】
導熱ユニット２０と導熱毛細板１９により構成する蒸発器１３は、腔室１４中にある。
半導体部品２８は、腔室１４中に位置し、導熱ユニット２０に熱連接し、放射能及び/或いは光線を受け取る主動面１７を備え、放射能及び/或いは光線を吸収或いは放射する。
導電線２６は、半導体部品２８に電気的に連接にし、反対端は、容器１２を通過して、送電或いは給電の役割を果たす。
液相冷媒２２の量は、半導体部品２８を完全に埋没させない程度であるため、半導体部品２８の主動面１７は、液相冷媒２２の液面１５の外に露出する。
【００１５】
導熱毛細板１９は、導熱ユニット２０に熱連接し、その一部分は、液相冷媒２２に接触し、毛細作用により、液相冷媒２２を吸引し、矢印２４に示すように、移動させ、導熱毛細板１９へと分布させる。
半導体部品２８が作動時に生じる熱は、導熱ユニット２０へと伝導され、同時に、導熱毛細板１９を加熱する。
こうして、導熱毛細板１９上の液相冷媒２２は、揮発し、気相冷媒３２となる。
【００１６】
本実施例中では、容器１２は、ランプ状のガラス容器で、貫通面２１は水平面と平行に下を向く。
ガラスは、長持ちし、信頼できる気密封入材料で、しかもその加工技術は成熟しているため、材料価格も相対的に低く、容器１２をガラスで製造することで、大量かつ低コスト生産の要求を満たすことができる。
【００１７】
図２は、散熱を強化したモジュール化半導体装置１０の蒸発器１３の上視図である。
図３は、散熱を強化したモジュール化半導体装置１０の蒸発器１３の分解図である。
蒸発器１３は、導熱毛細板１９を備え、導熱ユニット２０に熱連接する。
例えば、導熱毛細板１９は、導熱ユニット２０のミゾ３３中に嵌め入れる。
【００１８】
図４〜６は、導熱毛細板１９の３つの実施例の断面図である。
図１〜６に合わせて示すように、図４の導熱毛細板１９は、毛細材料３６を含み、毛細材料３６を、２個の導熱材料３５中に挟むサンドイッチ構造で、導熱材料３５は、導熱ユニット２０に熱連接する。
【００１９】
図５に示す導熱毛細板１９は、導熱材料３５を含み、導熱材料３５を、２個の導熱毛細板１９中に挟むサンドイッチ構造で、導熱材料３５は、導熱ユニット２０に熱連接する。
導熱材料３５は、金属、或いは複合材料を含み、毛細材料３６は、液相冷媒２２に対して毛細及び湿潤可能な網状物、顆粒粉末、或いは繊維編織物を含む。
毛細材料３６の辺縁は、導熱材料３５の辺縁にやや突出するように設計し、これにより腔壁１６に接近する。
こうして、無効液相冷媒３０(例えば、凝結して腔壁１６上に付着し、腔室１４の底部に完全に戻ることができず、液相冷媒２２の霧或いは滴となったもの)は、毛細作用を通して、毛細材料３６中に吸引される。
【００２０】
図６に示す導熱毛細板１９は、導熱板３７を備え、ミゾ、切れ目、或いはラフ化した表面３８を備え、これにより毛細作用を生じ、液相冷媒２２を表面３８上まで吸引する。
半導体部品２８が作動時に生じる熱は、導熱ユニット２０を経て、導熱毛細板１９の導熱材料３５、或いは導熱板３７上に伝導され、これにより毛細材料３６中、或いは表面３８上の液相冷媒２２は、蒸発して熱を持ち去る。
腔壁１６上に凝結する無効液相冷媒３０、或いは腔室１４底部に集まる液相冷媒２２は、導熱毛細板１９により吸引され、再度蒸発する。
蒸発器１３は、導熱毛細板１９により液相冷媒２２を吸引するため、導熱毛細板１９は、毛細ユニットとみなされる。
【００２１】
図１〜３に示すように、蒸発器１３上に吸着する液相冷媒２２は揮発時に、熱を持ち去り、潜熱を持つ気相冷媒３２は、相対的に温度が低い腔壁１６に接触すると、潜熱を釈放し、凝結して、無効液相冷媒３０となり、熱を腔壁１６に伝える。
腔壁１６上に凝結する無効液相冷媒３０は、導熱毛細板１９に直接吸引され、或いは重力を受け、腔室１４の底部に戻り、液相冷媒２２となり、再び導熱毛細板１９に吸引される。
こうして、上記した循環を繰り返す。
【００２２】
冷媒の相変化循環により、半導体部品２８の作動時に生じる熱は、絶えず腔壁１６に伝達され、さらに容器１２表面から、自然に、或いは強制的に対流され、熱は環境中に放出される。
導熱毛細板１９は広がり導熱ユニット２０と腔壁１６の間に延伸するため、液相冷媒２２が蒸発させられる表面積は非常に大きい。
腔室１４の形状及びサイズは、必要に応じて調整することができる。
より多くの発散を行おうとする時には、より大きな腔室１４を採用することで、蒸発空間を拡大する。
この他、より大きな腔室１４では、その腔壁１６の表面積もより大きいため、容器１２の環境中に露出する表面積も大きくなり、熱交換面積を拡大することとなる。
こうして、半導体部品２８作動時の熱の発散速度を加速することができる。
【００２３】
相変化冷媒の蒸発と凝結は、ほぼ相同の温度を発生するため、極めて小さな温度差で、大量の潜熱を吸収及び発散することができ、よって熱伝達抵抗は極めて低い。
そのため、腔室１４中では、液相及び気相冷媒の動態平衡は存在するが、その温度差には限界があるため、モジュール化半導体装置１０の等価熱伝導係数は約2,000〜10,000Ｗ(ｍｘＫ)である。
すなわち、１メートルの熱伝達厚みにおいて、各１平方メートルの熱伝導面積、及び各１絶対温度の温度差において、熱の伝導量は2,000〜10,000Ｗとなり、アルミニウム、銅、金、銀などの金属材料を遥かに超える。
【００２４】
相変化冷媒は、水、メタノール、エタノール、アセトン、アンモニア、クロロフルオロカーボン(ＣＦＣｓ)、或いはその任意の二者、或いはさらに多くの者の混合物である。
導熱ユニット２０は、金属、或いは複合材料により製造するヒートパイプ(ｈｅａｔ  ｐｉｐｅ)、或いはベーパーチャンバー(ｖａｐｏｒ  ｃｈａｍｂｅｒ)を含む。
半導体部品２８は、光電半導体部品(ソーラー電池、或いは発光ダイオードなど)、或いは熱電半導体部品(熱電発生器など)を含む。
また、隔離物を増設して、半導体部品２８を覆って隔離し、液相或いは気相冷媒に接触しないようにすることができる。
例えば、エポキシ樹脂、或いはシリコンを半導体部品２８に注入して封入し、使用寿命を延ばし信頼性を維持できるよう半導体部品２８を保護することができ、これにより、液相及び気相冷媒の動態平衡が存在する腔室１４中において、正常に作動することができる。
【００２５】
相変化冷媒の充填時には、先ず、腔室１４中の空気を排除する。
次に、相変化冷媒を注入する。
その充填量は、無効液相冷媒３０の量、導熱毛細板１９が吸着可能な液相冷媒の量、導熱毛細板１９を湿潤させることができる最低液位の液相冷媒の量、腔室１４中のすべての飽和蒸発している気相冷媒の量の総和以上である。
これにより、十分な液相冷媒２２を保持し、導熱毛細板１９と導熱ユニット２０に供給し、連続蒸発、凝結の高効率、低熱抵抗の熱伝達作業を行う。
【００２６】
蒸気収納空間と最大熱伝達量の関係を考慮し、腔室１４がより大きな蒸気収納空間を提供すると、より大きな熱伝達量を獲得することができる。
よって、相変化冷媒は、腔室１４中において、液相、気相動態平衡を形成している状態で、無効液相冷媒３０の量と、腔室１４底部に集まる液相冷媒２２の量の合計は、腔室１４の内容積の半分を超えないように設計する。
液体の蒸発現象は、液相と気相が接触する表面に発生し、しかも蒸発現象は、絶対零度(すなわち、−２７３．１６℃)以上において連続して進行するため、設計時には、腔室１４底部に集まる液相冷媒２２の液面１５は、導熱ユニット２０と導熱毛細板１９により構成する蒸発器１３を完全には埋没させない。
これにより、蒸発器１３の表面は、蒸発現象を連続して行うことができる。
【００２７】
図７は、モジュール化半導体装置１０の貫通面２１が、水平面と４５度の角度で下方へ向かう様子を示す表示図で、図８は、モジュール化半導体装置１０の貫通面２１が、水平面と平行に上方へ向かう様子を示す表示図である。
液相冷媒２２は、重力の影響を受け、低い方へと流れる。
導熱毛細板１９は、腔壁１６周囲全体に近い位置を保持するため、モジュール化半導体装置１０は、水平面と構成する任意の角度において、矢印２３、或いは２５に示すように、液相冷媒２２を導熱毛細板１９上へと吸引する。
こうして、モジュール化半導体装置１０は、あらゆる傾斜角度において、使用可能となる。
【００２８】
図９に示すように、光学整理区域４２は、腔壁１６の部分区域を含む。
その腔壁１６の部分区域は、光学処理ユニット４１を備える。
腔壁１６の内表面、或いは外表面に位置する光学反射層は、放射能及び/或いは光線を収斂、集合することができる。
半導体部品２８が、ソーラー電池或いは熱電半導体部品(熱電発生器など)である時には、貫通面２１を貫通し容器１２に入る放射能及び/或いは光線は、光学処理ユニット４１により反射され、半導体部品２８の主動面１７上へと収斂、集合し、発電装置として用いられる。
光学処理ユニット４１を配置することで、主動面１７が受け取る放射能及び/或いは光線を増やすことができる。
【００２９】
半導体部品２８が、発光ダイオードである時には、該発光ダイオードの作動時に発する光線は、光学処理ユニット４１を経て反射され、収斂、集められ、貫通面２１から光線が投射される。
こうして、投射照明として用いられる。
【００３０】
別の実施例では、容器１２は、ガラス容器で、光学処理ユニット４１は、腔壁１６内表面、或いは外表面に位置する半透明塗布層を備え、これにより放射能及び/或いは光線を拡散、散乱させる。
半導体部品２８が、発光ダイオードである時には、該発光ダイオードの作動時に発する光線は、光学処理ユニット４１を経て拡散され、散乱され、腔室１４から抜けて光線として散乱し、散乱照明として用いられる。
この時、腔壁１６は、貫通面２１の区域に対応し、腔壁１６の内表面或いは外表面に位置する半透明塗布層を備える。
該発光ダイオードの作動時に発する光線は、光学処理ユニット４１及び貫通面２１の拡散、散乱を経て、腔室１４から光学処理ユニット４１と貫通面２１を経て光線を散乱する。
【００３１】
また別の方式では、光学整理区域４２と貫通面２１に対応する腔壁１６の内表面或いは外表面に対して、シアニドフルオリドアシッド侵蝕、或いはサンドブラスト処理を施す。
これにより、腔壁１６は、光学整理区域４２及び貫通面２１の区域に対して、半透明性質を備えるラフ表面を特徴として備えることになり、こうして発光ダイオードの作動時に発する光線を、拡散、散乱させることができる。
【００３２】
図１０は、本発明の第二実施例を示す。
本発明の第二実施例モジュール化半導体装置４４の容器１２は、ランプ状容器で、貫通面２１は、水平面と平行に下を向く。
モジュール化半導体装置４４は、導熱ユニット４６、導熱毛細板５０、芯線４８により構成する蒸発器４５(図１１参照)を、腔室１４中に備える。
導熱毛細板５０と芯線４８は、毛細ユニットを構成し、液相冷媒２２及び無効液相冷媒３０を吸引する。
【００３３】
図１１に示すように、導熱ユニット４６は、開口５２、開口５２にそれぞれ通じる複数の通過孔５４、及びミゾ５６を備える。
図１０、１１に示すように、芯線４８の一端は、開口５２中に挿入され、導熱ユニット４６に熱連接し、反対端は、重力を受け、自然に下垂して、腔室１４底部に集まる液相冷媒２２に接触し、毛細作用により、矢印４７に示すように、液相冷媒２２を吸引する。
導熱毛細板５０は、ミゾ５６と導熱ユニット４６を経て、熱連接を形成する。
導熱毛細板５０の構造は、図４、５、６に示すように、導熱、及び液相冷媒２２と無効液相冷媒３０に対する毛細及び湿潤可能な特性を備える。  
【００３４】
半導体部品２８は、導熱ユニット４６上の配置し、それと熱連接を形成し、その主動面１７は、液相冷媒２２の液面に埋没しない。
導電線２６は、半導体部品２８に電気的に連接し、反対端は、容器１２を通過して、給電或いは送電に用いられる。
半導体部品２８の作動時に発生する熱は、導熱ユニット４６を経て、芯線４８とその接触部位及び導熱毛細板５０に伝導される。
芯線４８と導熱ユニット４６の接触部位上の液相冷媒２２は、導熱ユニット４６により加熱され、蒸発して気相冷媒３２となり、通過孔５４から発散され、こうして熱を持ち去る。
【００３５】
気相冷媒３２は腔壁１６に接触すると、潜熱を釈放し、凝結して、無効液相冷媒３０となり、熱を腔壁１６に伝える。
腔壁１６上に凝結する無効液相冷媒３０の一部は、導熱毛細板５０に吸引され、再度蒸発し、他の部分は重力を受け、腔室１４の底部に戻り、液相冷媒２２となり、再び芯線４８の吸引により、上記した熱循環を繰り返す。
半導体部品２８が作動時に発生する熱は絶えず腔壁１６へと伝えられ、次に、自然に、或いは強制的対流により、熱は環境空間に発散される。
一実施例中では、芯線は、半導体部品２８の主動面１７を遮蔽しないよう、ガラス、或いはセラミック繊維編織物などの透明材料を採用する。
【００３６】
図１２に示すように、モジュール化半導体装置４４の貫通面２１が、水平面と４５度角度で下を向く時、容器１２は傾斜する。
これにより、芯線４８の末端は腔室１４の底部まで下垂して、液相冷媒２２に接触し、液相冷媒２２を、矢印５８に示すように、芯線４８上まで吸引する。
そのため、モジュール化半導体装置４４の散熱機能は、影響を受けない。
【００３７】
図１３に示すように、モジュール化半導体装置４４の貫通面２１が、水平面と平行に上を向く時、容器１２の傾斜角度は、ある閾値を超過する。
これにより、液相冷媒２２は頚部５３に集まり、矢印５９に示すように、導熱毛細板５０の吸引を受ける。
こうして、半導体部品２８が作動時に生じる熱は、導熱ユニット４６を経て、導熱毛細板５０に伝えられ、その上に吸着される液相冷媒２２は蒸発して持ち去られる。
そのため、モジュール化半導体装置４４の散熱機能は、正常な作動を維持される。
この毛細ユニットに、芯線４８と導熱毛細板５０を組み合わせる配置により、モジュール化半導体装置４４は、あらゆる傾斜角度で、使用可能となる。
【００３８】
図１４のモジュール化半導体装置６０は、図１０に示す実施例に、重り６２を加え、それを芯線４８末端に掛けることで、容器１２をある角度に維持する。
これにより、芯線４８の一端は、腔室１４底部に集まる液相冷媒２２に必ず接触する。
【００３９】
図１５は、本発明の第四実施例を示す。
図示のモジュール化半導体装置６１において、蒸発器は、導熱ユニット４９、芯線４８を備える。
導熱ユニット４９は、棒状突出物５１を備え、芯線４８の一端は、突出物５１の外側を包み、導熱ユニット４９と熱連接を形成する。
芯線４８の反対端には、重り６２を掛け、これにより腔室１４底部に集まる液相冷媒２２への接触を保持し、毛細作用により、液相冷媒２２を、矢印５５に示すように、上方へと吸引する。
棒状突出物５１は、金属、或いは複合材料により製造するヒートパイプ、或いはベーパーチャンバーを備える。
【００４０】
本発明は必要に応じて、容器１２と蒸発器の形状を調整することができる。
図１６に示す実施例では、モジュール化半導体装置６４は、管状の容器５７を備え、それは光学整理区域４２を備える。
腔壁１６は、貫通面２１を備え、腔室１４中の蒸発器は、導熱ユニット６６、芯線４８、導熱毛細板６８を備える。
内、芯線４８、導熱毛細板６８は、毛細ユニットを構成し、液相冷媒２２と無効液相冷媒３０を吸引する(図１８参照)。
導熱ユニット６６は、通過孔６９、及び通過孔６９と通じる複数の通過孔７３を備え、芯線４８は、通過孔６９中に進入し、こうして導熱ユニット６６と熱連接する。
芯線４８の両端部分は下垂し、液相冷媒２２に接触し、毛細作用により、液相冷媒２２の一部を吸引し、芯線４８により移動して、通過孔６９中に入る。
複数の導熱毛細板６８は、腔室１４を数個の区域７１に分割する。
【００４１】
導熱毛細板６８の構造は、図４、５、或いは６に示すように、導熱、及び液相冷媒２２に対する毛細及び湿潤の特性を備える。
半導体部品２８が作動時に生じる熱は、導熱ユニット６６を経て、芯線４８と接触する区域及び導熱毛細板６８に伝導される。
芯線４８上の液相冷媒２２は、熱を吸収し、蒸発して、気相冷媒３２となり、通過孔７３から発散され、こうして熱を持ち去る。
気相冷媒３２は、腔壁１６に接触し、潜熱を釈放し、腔壁１６上において凝結して、無効液相冷媒３０となる(図１８参照)。
こうして、熱を腔壁１６に伝達し、腔壁１６上に凝結する無効液相冷媒３０(図１８参照)の一部は、導熱毛細板６８により吸引され、再度蒸発する。
他の部分は、重りの影響を受け、腔室１４の底部に戻り、液相冷媒２２となり、芯線４８の吸引を受け、上記した熱循環を繰り返す。
こうして、半導体部品２８が作動時に生じる熱は、絶えず腔壁１６に伝えられ、続いて、自然、或いは強制対流により、環境空間へと発散される。
【００４２】
図１７は、導熱毛細板６８の側視図で、図１８は、図１６中の局部区域７２の拡大図である。
図１６、１７、１８に示すように、各導熱毛細板６８は、通過孔７５を備え、芯線４８を通過させ、及び複数の通過孔７４により、気相冷媒３２は、異なる区域７１中で流動する。
こうして、相変化冷媒の、腔室１４中での液相気相動態平衡を維持する。
導熱毛細板６８中の毛細材料３６、或いは導熱板３７は、芯線４８に接触するため、芯線４８により、液相冷媒２２を吸引して、導熱毛細板６８位置において蒸発させる。
【００４３】
図１９のモジュール化半導体装置７７は、図１６に示す実施例に、光学部品７８を増設したもので、図２０は、モジュール化半導体装置７７の側視図である。
図１９、２０に示すように、光学整理区域４２は、腔室１４中に位置する放物面反射集光板７６を備える。
半導体部品２８の主動面１７、光学部品７８は、光学整理区域４２内に位置する。
半導体部品２８が、ソーラー電池或いは熱電半導体部品(熱電発生器など)である時には、貫通面２１を貫通し容器５７に入る放射能及び/或いは光線は、放物面反射集光板７６を経て、光学部品７８上へと収斂、集合する。
光学部品７８を経て集光、光の均一化を進めた後、主動面１７に入り、発電装置として用いられる。
この時、放物面反射集光板７６は、放射能及び/或いは光線のコレクターとなり、半導体部品２８の主動面１７が受け取る放射能及び/或いは光線を増やすことができる。
【００４４】
光学部品７８は、光学レンズを含み、放射能及び/或いは光線を集中させ、主動面１７へと均一に分散させ、放射能及び/或いは光線が、主動面１７上の局部区域に集中し、半導体部品２８が損壊することを回避できる。
半導体部品２８が発光ダイオードである時、発光ダイオードの作動時に発生する光線は、光学部品７８を経て、第一収斂集光を行われる。
次に、放物面反射集光板７６により、第二収斂、集合を行った後、腔室１４から、貫通面２１を経て、光線を投射し、投射照明として用いられる。
この時、該発光ダイオードの作動時に発する光線は、放物面反射集光板７６を経て、第二次収斂、集合を行い、集光効果を高めることができる。
【００４５】
ソーラーエネルギー収集に応用する場合には、図２１に示すように、モジュール化半導体装置８０の貫通面２１は、水平面と４５度の角度で上を向き、これにより貫通面２１は、太陽に対面することができる。
本実施例中では、光学整理区域４２は、腔壁１６の一部の区域を含み、該一部区域は、光学処理ユニット４１を備える。
腔壁１６内表面或いは外表面に位置する光学反射層は、腔室１４に入る太陽光を、半導体部品２８の主動面１７上へと収斂、集合させる。
【００４６】
図２２に示すように、蒸発器８４は、導熱ユニット８２、及び頚部５３に位置し、毛細ユニットとする導熱毛細板９３を備える。
導熱毛細板９３は、導熱ユニット８２上のミゾ８５に嵌める。
導熱毛細板９３の構造は、図４、５、或いは６に示すように、導熱、及び液相冷媒２２に対して毛細及び湿潤の特性を備える。
モジュール化半導体装置８０は、太陽光を受け取るため、上向きで、液相冷媒２２は、頚部５３に集まる。
よって、導熱毛細板９３は、液相冷媒２２への接触を維持し、矢印８６に示すように、それを導熱毛細板９３上へと吸引することができる。
【００４７】
半導体部品２８の面積は小さいため、ソーラーエネルギーを半導体部品２８の主動面１７上に集めるため、太陽追跡システムの各部品においては、高精度が要求され、これにより製造コストが高騰するのは避けられない。
図２１に示すモジュール化半導体装置８０では、貫通面２１は、比較的大きな光透過開口を備え太陽に対面し、腔壁１６は、光学整理区域４２の区域に対応して、光学処理ユニット４１(腔壁１６内表面或いは外表面に位置する光学反射層など)を備えるため、腔室１４に入った太陽光は収斂され、半導体部品２８の主動面１７上に集合する。
こうして、太陽追跡システムの各部品を製造する際の精度の要求を下げ、製造コストを低下させることができる。
【００４８】
図２３は、本発明の第七実施例を示す。
本実施例のモジュール化半導体装置９０の貫通面２１は、水平面と４５度の角度で上へ向き、導熱ユニット９４は、平面９５を備え、貫通面２１に対面する。
半導体部品２８は、平面９５上において、導熱ユニット９４と熱連接を形成し、光学部品９２は、半導体部品２８の主動面１７の前に位置する。
光学部品９２は、光学レンズを備え、放射能及び/或いは光線を、主動面１７へと集中し、及び均一に分散する。
貫通面２１から腔室１４に入った、一次集光太陽光９１は、焦点８８付近に集光され、光学部品９２により、第二次集光、光の均一化を行い、一次集光太陽光９１を、半導体部品２８の主動面１７に導入する。
光学部品９２の面積は、半導体部品２８の主動面１７の面積より大きいため、貫通面２１から腔室１４に入った一次集光太陽光９１は、焦点８８付近に集中する。
これにより、光学焦点装置のわずかな偏差によって、焦点８８付近に集中する一次集光太陽光９１の大部分を、半導体部品２８の主動面１７上へと集中させることができる。
【００４９】
さらに、腔壁１６は、光学整理区域４２の区域に対して、光学処理ユニット４１(腔壁１６内表面或いは外表面に位置する光学反射層など)を備えるため、一時集光太陽光９１を捕捉し、焦点８８付近へと集中させた後、光学部品９２に進入させる。
こうして、第二次集光、光の均一化を行う時の散乱反射光とし、第三次集光を行い、さらに、光学部品９２に投射して、半導体部品２８の主動面１７に導入する。
【００５０】
図２３に示すモジュール化半導体装置９０は、多重集光設計装置を備えるため、モジュール化半導体装置９０の太陽追跡システムの各部品に対する精度の要求を低下させることができ、これにより製造コストを引き下げることができる。
また、光学部品９２は、第二次光学焦点作用を備える他、高度集中後の一次集光太陽光９１を、半導体部品２８の主動面１７上に均一に分散することができる。
こうして、高度に集中後の一次集光太陽光９１焦点の高温が、半導体部品２８に損壊を与えることを回避することができる。
【００５１】
上記の本発明名称と内容は、本発明技術内容の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。本発明の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本発明の保護範囲に含むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は特許の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。
【符号の説明】
【００５３】
１０  モジュール化半導体装置
１２  容器
１３  蒸発器
１４  腔室
１５  液面
１６  腔壁
１７  主動面
１９  導熱毛細板
２０  導熱ユニット
２１  貫通面
２２  液相冷媒
２３  矢印
２４  矢印
２５  矢印
２６  導電線
２８  半導体部品
３０  無効液相冷媒
３２  気相冷媒
３５  導熱材料
３６  毛細材料
３７  導熱板
３８  表面
４１  光学処理ユニット
４２  光学整理区域
４４  モジュール化半導体装置
４５  蒸発器
４６  導熱ユニット
４７  矢印
４８  芯線
４９  導熱ユニット
５０  導熱毛細板
５１  棒状突出物
５２  開口
５３  頚部
５４  通過孔
５５  矢印
５６  ミゾ
５７  容器
５８  矢印
５９  矢印
６０  モジュール化半導体装置
６１  モジュール化半導体装置
６２  重り
６４  モジュール化半導体装置
６６  導熱ユニット
６８  導熱毛細板
６９  通過孔
７１  区域
７２  局部区域
７３  通過孔
７４  通過孔
７５  通過孔
７６  放物面反射集光板
７７  モジュール化半導体装置
７８  光学部品
８０  モジュール化半導体装置
８２  導熱ユニット
８４  蒸発器
８６  矢印
８８  焦点
９０  モジュール化半導体装置
９１  一次集光太陽光
９２  光学部品
９３  導熱毛細板
９４  導熱ユニット
９５  平面
【図１】
2011165662.tif 000003
【図２】
2011165662.tif 000004
【図３】
2011165662.tif 000005
【図４】
2011165662.tif 000006
【図５】
2011165662.tif 000007
【図６】
2011165662.tif 000008
【図７】
2011165662.tif 000009
【図８】
2011165662.tif 000010
【図９】
2011165662.tif 000011
【図１０】
2011165662.tif 000012
【図１１】
2011165662.tif 000013
【図１２】
2011165662.tif 000014
【図１３】
2011165662.tif 000015
【図１４】
2011165662.tif 000016
【図１５】
2011165662.tif 000017
【図１６】
2011165662.tif 000018
【図１７】
2011165662.tif 000019
【図１８】
2011165662.tif 000020
【図１９】
2011165662.tif 000021
【図２０】
2011165662.tif 000022
【図２１】
2011165662.tif 000023
【図２２】
2011165662.tif 000024
【図２３】
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