(57)【要約】  ランプの作動温度に十分に適合した融点温度を有する相変化材料（ＰＣＭ）と、密閉されてランプと連結されてＰＣＭを保持するための容器とを備えることを特徴とする蓄熱システムに関する。ＰＣＭは、固体から液体への相変化の間、大きな熱量を吸収することができるので、ＰＣＭは、融点温度で維持されている間、照明システムによって発生した大きな熱量を蓄えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプの作動温度に実質的に適合した融点温度を有する相変化材料（ＰＣＭ）と、密閉され、且つ、ランプと連結されてＰＣＭを保持するための容器とを備えることを特徴とする蓄熱システム。
【請求項２】
ランプは、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
ＰＣＭは、共晶水和塩であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
共晶水和塩は、クエン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、硝酸塩、及び、パラフィンからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
ＰＣＭは、ＬＥＤから熱を吸収している間に、状態が変化することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
ＰＣＭは、過熱及び過冷却を減らすために、核剤と組み合わされることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
ＰＣＭは、ＰＣＭの成分の分離を減らすために、安定剤と組み合わされることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
ＰＣＭの体積は、周期的な用途に実質的に適合するように設計されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
周期的な用途は、時間が経つにつれての周期的な使用法、又は、周期的な使用形態に基づくことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
ＰＣＭの体積制限に対応するための対流成分を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
照明システム内の１つ以上のＬＥＤの１つ以上の作動温度に実質的に適合する１つ以上の融点温度を備える１つ以上の相変化材料（ＰＣＭ）と、密閉されて照明システムと連結された１つ以上のＰＣＭを保持するための１つ以上の第１容器とを備えることを特徴とする蓄熱システム。
【請求項１２】
１つ以上の第１容器は、積み重ねられることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
１つ以上の第１容器は、円筒形状を有することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
１つ以上の第１容器は、円錐形状を有することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
１つ以上の第１容器は、底部、側部、上部にヒレ状構造を含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
相変化をしない熱量材料を保持するための１つ以上の第２容器を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
１つ以上の第２容器は、底部、側部、上部にヒレ状構造を含むことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
１つ以上のＰＣＭは、１つ以上の第１容器内で金属板と交互に配置されるパンケーキ形状であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
金属板は、波形であることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
冷却されるＬＥＤの稼動温度に実質的に適合する１つ以上のＰＣＭを選択すること、１つ以上のＰＣＭの１つ以上の容器をＬＥＤに密着して配置すること、ＬＥＤが作動している間にＬＥＤによって発生された熱の最初の一部を１つ以上のＰＣＭで吸収して蓄えること、ＬＥＤがオフにされた後に１つ以上のＰＣＭによって吸収された熱を分散することを備えることを特徴とする方法。
【請求項２１】
作動の間にＬＥＤによって発生された熱の第２の部分が対流することを更に備えること特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
過熱又は過冷却を減らすために、１つ以上のＰＣＭと核剤とを組み合わせることを更に備えることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
ＰＣＭの成分の不変的な分離を減らすために、１つ以上のＰＣＭと安定剤とを組み合わせることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
１つ以上の容器が積み重ねられることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
グラフ上で１つ以上のＰＣＭ照明システムの作動範囲を示すこと、特定の用途のための１つの照明システムの選択を助けるためにグラフを使用することを備えることを特徴とする方法。
【請求項２６】
グラフ上で１つ以上のＰＣＭ照明システムの作動範囲を示すこと、設置された照明システムが電子暗号要件に一致するか否かを決定するためにグラフを使用することを備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＬＥＤランプにおける相変化材料を使用した蓄熱システム、蓄熱方法、及び、相変化材料を使用した照明システムの作動範囲を示すグラフの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、米国特許仮出願Ｎｏ．６１／０３２，９８９「ＬＥＤランプにおける蓄熱システム」出願日２００８年３月２日と、米国特許出願Ｎｏ．１２／２３７，３１３「ＬＥＤランプで相変化材料を使用する蓄熱システム」出願日２００８年９月２４日とに基づく優先権を主張するものであり、それらの内容は、参考文献でここに明白に組み込まれている。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ｐ−ｎ接合の順方向に電気的にバイアスがかけられた際に、非干渉性の狭いスペクトル光を放つ半導体ダイオードである。ＬＥＤは、白熱電球よりも１ワットあたり多くの光を作り出す。ＬＥＤは、バッテリー電源装置や省エネ装置においてしばしば使用されていると共に、フラッシュライト、領域照明、及び通常の家庭用照明のようなより高い電力用途で次第に受け入れられている。
【０００４】
ＬＥＤの性能は、主に、作動環境の雰囲気温度に依存する。高い雰囲気温度でＬＥＤを激しく駆動させることは、ＬＥＤパッケージのオーバーヒートを生じさせ、不十分な性能をもたらすと共に、結局は装置の故障に通じる。よって、ＬＥＤの寿命を長期間維持するためには、十分な放熱や冷却が必要となる。ＬＥＤの寿命を長期間維持することは、特に、幅広い温度範囲で作動しなければならず故障率が低いことが必要な自動車、医学、及び、軍事の用途で重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、ＬＥＤ冷却システムは、主に、熱を除去するために対流機構を取り入れている。熱対流は、ファンのような外部の設備による熱運搬や、流体の温度差による密度差から生じる浮力による熱移動に起因する。熱を吸収し、ゆっくりと温度上昇する不活性の熱伝導性物質の使用は、より長期間の熱分散に対しては、極めて現実的でない。限定的でない例としては、８時間以上の期間を目的とした特徴的な照明用途で使用されるＬＥＤを冷却するために必要なアルミニウム片のサイズは、非常に大きくなければならないため、アルミニウムは、決して飽和に達することはなく、ＬＥＤが温度条件を満たさない。その理由は、ＬＥＤによって発生した熱を蓄えるのに必要なアルミニウムの体積がＬＥＤ電球を収容するもののサイズ制限を超えているからである。また、この用途で必要なアルミニウムの量が非実用的に大量であるためである。また、蓄えられた熱に比例してアルミニウムが直線的に温度上昇するため、アルミニウムの熱対流が非効率となり、その結果、与えられるＬＥＤ電力レベルに対して必要な熱容量及び作動時間が非常に大きくなる。
【０００６】
関連技術の前記の例、及び、その他の関係づけられた制限は、例示であって制限されないことを意味する。関連技術の他の制限は、明細書の読み取り、及び、図面の検討によって明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
相変化材料（ＰＣＭ）は、ＬＥＤベースの照明システムを含む照明システムのための蓄熱装置として使用される。ＰＣＭは、冷却される照明システムと密着している密閉容器内に設置される。ＰＣＭは、熱伝導性が低いので、ＰＣＭへの十分な熱移動のために、ＬＥＤに対して十分な熱結合が生じるような特定のＰＣＭ閉じ込め形状が使用されるべきである。ＰＣＭは、例えば、融点温度が照明システムのほぼ好ましい作動温度であるものが選択される。特定のＬＥＤの作動温度に近い融点温度を有するＰＣＭの例としては、クエン酸ナトリウム、及び、リン酸ナトリウムを含む。
【０００８】
ＰＣＭが固体として照明システムから熱を吸収するとき、温度が上昇する。しかしながら、ＰＣＭが融点に達したとき、ＰＣＭの温度は、ＰＣＭの相が固体から液体へ完全に変化するまで融点温度に留まる。その後、ＰＣＭは、温度上昇を続ける。ＰＣＭは、固体から液体への相変化の間、大きな熱量を吸収することができるので、ＰＣＭは、融点温度で維持されている間、照明システムによって発生した大きな熱量を蓄えることができる。
【０００９】
この要約は、詳細な説明で更に詳しく説明される単純な形態の選択された概念を紹介するために提供される。この要約は、請求内容の重要な特徴、又は、不可欠な特徴を確認することを意味するものではない。そしてまた、請求内容の範囲を制限するために使用されることを意味するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】照明システムにおける蓄熱装置を提供するための相変化材料を使用するシステムの例を示す。
【図２】相変化材料に熱を加えている時の特有の温度変化の例を示す。
【図３】相変化材料を使用したＬＥＤ照明における蓄熱装置をサポートするプロセス例のフローチャートを示す。
【図４】積み重ねられた容器内で相変化材料を使用したＬＥＤ照明における蓄熱装置をサポートするシステムの例を示す。
【図５】連続的に作動する対流ベースのＬＥＤ照明システム、繰り返し作動する対流ベースのＬＥＤ照明システム、及び、蓄熱装置に相変化材料を使用するＬＥＤ照明システムの作動範囲の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下で詳細に説明されているのは、ＬＥＤベースの照明システムのような照明システムのための蓄熱装置を提供する方法である。蓄熱システムは、相変化材料を使用するものである。
【００１２】
本発明の種々の特徴がここで説明される。これらの例についての下記の説明は、完全な理解、及び、説明を可能にするために具体的な内容を提供する。しかしながら、当業者は、本発明がこれらの詳細な構成の多くを必要とせずに実施され得ることを理解している。更に、適切な説明を不必要に曖昧にすることを回避するために、幾つかのよく知られた構成や機能が詳細に示されていないか、又は、述べられていない。機能的に分離するように図表が構成要素を表現していても、そのような表現は、単に説明を目的とする。この図で表現されている構成要素は、任意に組み合わせてもよく、別々の構成要素に分離してもよいことは、当業者にとって明白である。
【００１３】
以下の説明で使用される用語は、本発明の幾つかの特有の例に関連する詳細な記述と共に使用されたとしても、最も広い合理的な方法で解釈されることを意図する。ある用語は、以下で強調さえされるかもしれないが、幾つかの制限された方法で解釈されることを意図した幾つかの用語は、この詳細な説明の項で明白に且つ具体的に定義される。
【００１４】
図１は、照明用途における蓄熱システム１００のブロック図を示す。図１の例では、システム１００は、１以上のランプ１０６と、１以上の相変化材料１０４と、それぞれが収められた密封容器１０８とを含む。
【００１５】
ランプ１０６は、特に限定されないが、自動車用途やスポットライトで使用される高い輝度のランプ内で使用されるＬＥＤ、及び、埋め込み型の缶のような閉ざされた空間内に設置されるＬＥＤランプなどの様々なＬＥＤベースの照明システムを含む。
【００１６】
図１の例では、相変化材料（ＰＣＭ）１０４は、ランプ１０６によって発生された熱を吸収するために使用される。ＰＣＭは、ＰＣＭを固体から液体に変化させるために多量の熱エネルギーを適用しなければならないような高い溶解熱を有する素材である。融点温度の下及び融点温度の上では、ＰＣＭが熱を吸収するにつれてＰＣＭ温度が上昇する。しかしながら、ＰＣＭの融点では、ＰＣＭは、全量が固体から液体へ状態変化するまで、温度上昇なしに熱を吸収する。
【００１７】
図２は、時間と共にＰＣＭに熱が加えられた時の、ＰＣＭ１０４の特徴的な温度変化の形態を示す。曲線２０１の左側では、ＰＣＭは、固相となる。ＰＣＭに熱を加えると、曲線２０１に沿って右へ移動する。曲線２０１の地点２０３では、ＰＣＭは、融点温度２０２に達し、相遷移状態２０４に入る。ＰＣＭ１０４の温度は、この融点温度２０２で留まり、ＰＣＭが地点２０５で液相に達するまで熱を吸収し続ける。ＰＣＭ温度は、ＰＣＭに熱を加え続けるにつれて地点２０５の右へ向かい、再度上昇し始める。
【００１８】
ＰＣＭが固相と液相との間を行き来するので、ＰＣＭを収容するために密閉容器１０８が使用される。更に、ＰＣＭは、正確な含水量を有し、密閉容器１０８は、ＰＣＭ中の水分の大気への放出を防止する。密閉容器１０８は、「気密性」を有する傾向がある。即ち、ガスに対して実質的に不浸透性の傾向がある。一実施形態としては、密閉容器１０８は、金属又は金属化されたものである。一実施形態としては、密閉容器１０８は、プラスチック製であり、且つ、長年の使用による湿気の侵入を防ぐために金属箔で被覆されたものであってもよい。
【００１９】
蓄熱装置構成に由来する多数の特徴が図１に示されている。特に、ＰＣＭ１０４の効果を有効に維持する温度は、固相から液相への相の完全な変化が生じるまで、ランプ１０６の温度と同様にそれ自身の融点温度２０２で留まる。その留まる期間の間、ＰＣＭ１０４は、熱、又は、ランプ１０６によって放出されたエネルギーの全て又は少なくとも一部を吸収する。そして、温度を安定して保っている間、ランプ１０６は、通常の稼動温度範囲で稼動し続ける。これは、有効な照射能力、効率、ＬＥＤの寿命がシリコンベース機器へ戻る反射温度に高く依存するため、ＬＥＤベースのランプにとって特に重要である。蓄熱装置にＰＣＭを使用することによって、ＬＥＤを全出力で稼動させることが可能となる。その結果、従来から業界において通常使用されているＬＥＤの約半数で同量の照明が生み出されるので、非常に大きいコスト節約が達成される。
【００２０】
一実施形態としては、例えば４〜１４時間がオンであり残りがオフであるような住居用の又は商業的な設定において、時間がたつに連れての特徴的で周期的なランプ１０６の使用法に実質的に適合させるために、ＰＣＭ１０４の相変化蓄熱量が設計される。ランプ１０６は、ランプがオンの時に発生した熱エネルギーの一部、例えば生成エネルギーの半分を対流循環させると共に、熱エネルギーの残りの半分をＰＣＭ１０４内で蓄えるように設計されている。ランプがオフのとき、ＰＣＭ１０４中に蓄積された熱は、材料の状態が個体状に戻るにつれて、ゆっくりと放散される。時間が経つにつれての熱放出の有効な拡散は、構築物の冷却能力の要件を引き下げると共に、より少ないエネルギーがランプ１０６の冷却に使用されるので、構築物全体の効率を向上させる。
【００２１】
図５は、連続的に作動される対流ベースのＬＥＤ照明システム、周期的に作動される対流ベースのＬＥＤ照明システム、及び、蓄熱装置に相変化材料を使用する周期的な用途でのＬＥＤ照明システムにおける作動範囲例のグラフ５００を示す。曲線５１０は、連続的に作動される対流ベースのＬＥＤ照明システムの最高作動範囲の例を示す。この純粋な対流システムの最高対流容量は、１００％対流能力と呼ばれ、他のシステムと比較される基準線である。従って、２００％対流容量への言及は、システムによって放出される熱エネルギー量が基準線システムによって放出された量の２倍であることを指し示す。連続的に作動されたシステムは、低い対流容量を必要とする低い出力で作動され、グラフ５００の「対流作動範囲」を示す曲線５１０の下の領域によって示されている。
【００２２】
曲線５２０は、２４時間の間の周期的な用途における固定負荷周期を超えて作動される対流ベースの照明システムの最高作動範囲の例を示す。１００％負荷周期（曲線５２０上の地点５２２）の例では、システムが連続的に作動されるため、曲線５２０が曲線５１０と交差する。照明システムが２４時間のうち１２時間オンである５０％負荷周期（曲線５２０上の地点５２４）の例では、周期的なシステムが連続的に作動しているシステムの半分の時間だけ作動する。このため、周期的なシステムでは、連続的に作動された照明システムの２倍（２００％）の対流容量を有する。従って、周期的なシステムでは、負荷周期のオフの部分の間に吸収された熱エネルギーを放出するために１２時間を要する。同様に、３３％負荷周期（曲線５２０上の地点５２６）の例では、周期的なシステムは、連続的に作動された照明システムの３倍（３００％）の対流容量を有する。周期的に作動されたシステムは、より低い対流容量を必要とすると共にグラフ５００の曲線５２０の下の領域によって示されているより低い出力又はより低い負荷周期で作動される。
【００２３】
曲線５３０は、蓄熱装置に相変化材料を使用するＬＥＤ照明システムの作動範囲の例を示す。この例の照明システムのための設計基準は、ランプとして、８時間（ポイント５３２）の作動期間の間、２００％の対流容量を提供できる十分なＰＣＭ蓄熱容量を有するランプを必要とする。かかるランプは、スポットライト、ガレージ・ドア・オープナー、クロゼット、又は、トイレのような用途での４時間の作動期間に対して３００％対流容量（地点５３４）を与える。又は、かかるランプは、拡張された市販用途、街路灯、又は、小売用途のような用途での１６時間の作動期間に対して１５０％対流容量（地点５３６）を与える。照明システムは、より低い対流容量を必要とすると共にグラフ５００の曲線５３０の下の領域によって示されているより低い出力又はより低い負荷周期で作動される。
【００２４】
一実施形態としては、顧客、及び／又は、設計者に対して照明システム設計を示すために、グラフ５００と類似したグラフが使用される。例えば、顧客、及び／又は、設計者は、最高作動負荷周期、及び、必要な最高出力を特定することによって、彼らの照明の要件を決定することができる。また、様々に利用できる照明システム設計を示しているグラフは、適切な照明システムの選択を助けるために使用され得る。
【００２５】
一実施形態としては、グラフ５００と類似したグラフは、照明システムが適切な電子暗号やビル安全要求事項を満たすことを保証するために、電気システム監査官やビル監査官によって使用される。
【００２６】
図１の例では、ランプ１０６がダウンライト用途で使用される際には、ランプ１０６は、埋込み型の缶内に取り付けられる。かかる缶は、対流のみの冷却システムが配置された際には、内側に熱が蓄積される虞がある。この用途のタイプでは、蓄熱装置構成１００におけるＰＣＭ１０４は、ランプ１０６がオフにされた後からＰＣＭ１０４からの熱を放出する前の期間の間に、ランプ１０６からの熱損失を最初にＰＣＭ１０４に転用することによって、ランプ１０６の十分な定格性能を得られる。
【００２７】
図１の蓄熱装置構成の他の用途は、周期的な使用形態を伴う自動車用途における高い輝度のＬＥＤランプ１０６の使用である。この用途のタイプでは、自動車が動いているときは、対流冷却を多く利用できる。しかしながら、自動車が止っているときは、ランプ１０６は、十分に冷却すること、輝度を低下させること、熱を吸収するための受動的な材料を実行不可能なくらいに大量に使用すること無しでは数分で燃え尽きる。しかしながら、ランプ１０６の温度は、ＰＣＭ１０４の蓄熱容量によって作動温度で留まり、自動車が止っているときでさえも、ランプ１０６が十分な輝度で稼動を継続することが可能となる。
【００２８】
図１の例では、ＰＣＭ１０４の特定の且つ向上された相変化温度は、同じピーク温度に制限される単純に大きな受動的熱量と比べると、より大きい平均対流を可能にする。ＰＣＭ１０４と同じピーク温度に制限された大きな受動的熱量は、平均して半分のピーク温度で作動し、平均対流の約半分の結果となる。その結果、単純な熱容量は、熱サイクルの間に２倍近くの熱を吸収し、同じピーク温度に制限された匹敵するＰＣＭ１０４の半分の熱を放出する。この違いは、ＬＥＤ照明源の周期的な用途では重要である。ＬＥＤ照明源の周期的な用途では、ＬＥＤの寿命、及び、ＬＥＤによって出力されるルーメンを最大限にするために、ＬＥＤのピーク温度は、制御されなければならず、また、周期的な用途のＬＥＤの有効な負荷周期を最大限にするために、平均対流は、最大限にされなければならない。
【００２９】
図１の例では、ＰＣＭ１０４は、通常のものであり、安価で、無害な物質、例えば、ＬＥＤで使用される理想的な作動温度又はその近傍で相変化が生じるタイプの共晶塩である。使用されるＰＣＭ１０４のタイプは、相変化を伴う効果的な対流構成と併用されるとき、関連用途におけるグラフ例５００に一致する期間作動する通常のランプ１０６内に格納可能な材料の体積に基づいて決定される。
【００３０】
好ましい実施形態として、ＰＣＭ１０４の特定のタイプは、共晶水和塩、例えば、クエン酸ナトリウム又はリン酸ナトリウムである。特に有用なのは、４８℃〜５８℃で生じる相遷移温度を有するクエン酸ナトリウム、７００℃で生じる相遷移温度を有するリン酸ナトリウムである。他の塩、例えば、様々な硝酸塩やパラフィンを使用することもできる。しかしながら、それらは、伝熱能力や安全特性に劣ったものである。
【００３１】
ＰＣＭ塩は、過熱及び過冷却を最小限にするための特定の核剤と組み合わせることができる。更に、ＰＣＭ１０４は、照明システムの寿命の間に生じる多くの溶解と凝結の周期の間のＰＣＭの塩及び水成分の不変的な分離／隔離を最小限にするための安定剤と組み合わせることもできる。
【００３２】
ＰＣＭベースの蓄熱システムの１つの利点は、より多くの温度に敏感なＬＥＤを直接管理するために、特定のＬＥＤの作動温度に融点がほとんど適合するようなＰＣＭが選択されることである。限定されない例では、ＲＧＢ（赤、緑、青）ライトを混合する用途では、照明設備の出力容量は、赤色ＬＥＤの熱感性の影響で非常に限定される。より低い温度のＰＣＭを備えた蓄熱装置構成１００を使用することによって、赤色ＬＥＤは、全出力で運転できる。その結果、所定出力のために必要なこれらのタイプの製品の費用が下げられ、これにより、使用者がライトの輝度を低下させることだけでなくそれらの色を調整することに関心を持っているようなより多くの市場用途へそれらが参入することが可能となる。場合によっては、異なるタイプのＬＥＤの容量を更に調整するためには、同一の光源１０６のなかで異なるタイプのＰＣＭを使用することも費用対効果がよい。
【００３３】
図３は、ＬＥＤ照明における蓄熱装置で相変化材料を使用するプロセス例のフローチャート３００を示す。この図は、図解の目的で特定の順序における機能工程を示すとはいえ、プロセスは、工程のどんな特定の順序や処理にも制限されない。当業者は、この図で表現された様々な工程が省略され、置換され、結合され、及び／又は、様々な方法で改変されることを十分理解できる。
【００３４】
図３の例では、フローチャート３００は、ブロック３０２で始まる。ＰＣＭの相変化温度は、冷却されるＬＥＤの稼動温度に実質的に適合するように調整される。そのような調整は、適切なタイプを選ぶこと、及び／又は、材料の結合だけでなく、上述したような核剤又は安定剤の添加によって達成される。
【００３５】
フローチャート３００は、冷却されるＬＥＤ（又は、それを利用している照明源）にＰＣＭの容器が密着して配置されるブロック３０４に続く。
【００３６】
次に、フローチャート３００は、２つの平行した経路に続く。第１経路では、ブロック３０６において、ＬＥＤを利用している照明源がオンにされた後、ＰＣＭは、少なくともＬＥＤによって発生した熱の一部を吸収すると共に蓄える。熱吸収プロセスの間、一度、ＰＣＭは、融点に達し、ＰＣＭのその温度は、ＰＣＭの状態変化の間ずっと、ＬＥＤの稼動温度に実質的に対応する温度で留まる。その結果、ＬＥＤは、理想的な稼動温度を超えて加熱されることがない。
【００３７】
フローチャート３００の第１経路は、ブロック３０８に続く。ブロック３０８では、ＰＣＭは、ランプがオフにされた後、ＬＥＤの作動の間に吸収された熱を放散する。フローチャート３００の第１経路は、ブロック３９９で終了する。
【００３８】
第２平行経路では、ブロック３０４は、ブロック３０５に続く。ブロック３０５では、ＬＥＤによって発生された熱の一部が積極的に又はＬＥＤ源と周囲の環境との間の温度勾配に起因して対流される。フローチャート３００の第２経路は、ブロック３９９で終了する。
【００３９】
図４は、相変化材料の積み重ねられた層を使用するＬＥＤ照明のための蓄熱装置をサポートするシステム４００の例を示す。図４の例では、システム４００は、１つ以上のＬＥＤ４０２、及び、複数の積み重ねられた容器４１２，４１４，４１６を有する蓄熱装置４１０を使用する１つ以上のランプ４０６を含む。３つの積み重ねられた容器は、システム４００で示されるが、より多くの容器又はより少ない容器が使用されることは、当業者にとって明白なことである。一実施形態としては、積み重ねられた各容器は、密閉されてＰＣＭを保持する。積み重ねられた容器４１２，４１４，４１６内のＰＣＭは、同一でない場合もある。
【００４０】
ＰＣＭは、金属導体と比較したときに、相対的に低い熱伝導率を示す。その結果、溶融の境界線が次第に固体塊側に進行するにつれて、ＰＣＭの単一な嵩容積は、固体塊を通じた容認できない熱抵抗及び容認できない温度勾配を示す。更に、ＰＣＭの体積の最高値は、それを駆動する重力浮力勾配を減ずるために、最小化されるべきである。従って、ＰＣＭの容器４１２，４１４，４１６は、通常、それほど深くなく、缶蓋に似ている。
【００４１】
一実施形態としては、システム４００の蓄熱装置４１０は、缶蓋４１２，４１４，４１６の積み重ねを含み、各缶蓋は、缶側部を有する。缶側部は、筒状又は錐状などの典型的な電球形状を有する。この「積み重ねられた缶」構成は、積み重ねられた缶蓋４１２，４１４，４１６の缶側部と共に缶蓋の層を通しての十分な熱伝導性を提供する。そのような形状を使用することで、蓄熱装置４１０におけるＰＣＭ中の如何なる箇所でのバルク温度は、それに関係する加熱率及び加熱量のために、光源温度に近似的に近づく。
【００４２】
いくつかの実施形態では、積み重ねられた容器は、従来からのカップ成形、深絞り、（円錐状のための）くびれの自動缶製造方法によって製造され、その後に、蓋の成形及び密閉が続く。その成果は、古くから実績のある自動化プロセスを使用した安価な鋼板の最少量から作製され、ＰＣＭの性能を最大化することに適している複雑な熱拡散形状である。ＰＣＭの格納が上述の缶製造方法に制限されないことに注意すべきである。他の好ましい薄鋼板ベースの格納方法も採用できる。制限されない例として、次第により小さくなる缶、及び／又は、「波形の」シートの層は、有効であることが示されている。
【００４３】
熱源は、蓋、底、又は、側部、又は、１以上の缶の積み重ね中の１以上の缶に取り付けられる。必要ならば、付加的なヒレ状構造は、熱源の位置に応じて、底、側部、又は、蓋の位置で缶容積に組み込まれる。
【００４４】
一実施形態としては、容器４１２，４１４，４１６の１つ以上は、ＬＥＤ４０２の冷却のための蓄熱装置４１０の総合的な熱特性の役に立つ水などのＰＣＭではない熱量材料を含む。ユニット質量毎、及び、多くの場合には体積毎の対比において、水は、全ての金属の熱容量に勝り、金属よりも劇的に蓄熱装置ユニット毎の価格が安い。ＰＣＭを収容するために必要ないくつかの金薄板技術は、水の格納及び熱移動にも本質的に大変都合がよい。そのような缶内の水は、特徴的な浮揚性の受動的な対流特性をさらに有する。対流特性は、全ての固体材料で欠けており、特定の埋込み天井用途のＬＥＤを冷却するために本質的に利用される。
【００４５】
いくつかの実施形態では、固体のパンケーキ形状をしているＰＣＭ固体材料の層は、缶内の容積を次第に埋める波形の金属板（図示せず）の層と交互に単一の缶内に埋め込まれる。埋め込まれた金属板は、大きさに合わせて慎重に形成され、缶の側部に対向してしっかり押し付けられる端部を有し、缶壁と積み重なられた板との間で金属薄板層の高い熱の流れを提供する。
【００４６】
この出願で使用されている「ここで」「上記の」「下記の」、及び、よく似た用語は、この出願を全体として参照すべきであり、いくつかの特定の部分を参照すべきでない。文脈が許すところでは、単数形又は複数形を使用する上記詳細な説明の用語は、複数形又は単数形のそれぞれを含む。２以上の要素のリストに関連する用語「又は」は、下記の用語、即ち、リスト中の要素のいくつか、リスト中の要素の全て、及び、リスト中の要素のいくつかの組み合わせの解釈を全てカバーする。
【００４７】
請求項の内容の様々な実施形態である上記説明は、図解及び説明の目的で提供されている。それらは、請求項の内容が開示された明確な形態に完全一致することや限定されることを意図しない。多くの変更と変化は、当業者にとって明白である。実施形態は、発明の本質及び実用的な用途を最も良く説明する目的で、選択され、説明されたものである。その結果、当業者が請求項の内容、熟考された特定の使用に合っている様々な実施形態、及び、様々な変更を伴う実施形態を理解することが可能である。
【００４８】
ここで提供された発明の教示は、必ずしも上述のシステムに限らず、他のシステムに適用することができる。上述した様々な実施形態の要素及び作用を結合することで、さらなる実施形態が提供される。
【００４９】
上記明細書本文は、本発明の特定の実施形態を説明し、考え得る最良の形態を説明するが、上記がどんなに詳細に文章で説明しようとも、本発明は様々に実施される。システムの詳細は、ここで開示された発明によって包含されるものの、その現実の詳細とかなり異なるかもしれない。上述したように、本発明の特定の機能や性状を説明するときに使用される特定の技術用語は、その技術用語が関連する本発明のいくつかの特定の特徴、機能、又は、性状にその技術用語が限定されるようにここで再定義されるべきではない。一般的に、下記の請求項で使用される用語は、上記の詳細な説明の項で明白にそのような用語を定義する場合を除いて、明細書で開示された特定の実施形態に本発明を限定するように解釈されるべきでない。そして、本発明の実際の範囲は、開示された実施形態だけでなく、請求項にかかる本発明を使用すること、又は、実施することの全ての同等の方法も含む。
【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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【国際調査報告】
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