(57)【要約】【課題】高出力発光ダイオード（LED）照明組品を提供する。【解決手段】熱放散モジュールが組み込まれる高出力発光ダイオード（LED）照明組品が提供される。LED照明組品には、熱交換基部、少なくとも1つのLEDアレイ、少なくとも１つのヒートパイプおよび熱放散モジュールが含まれる。熱交換基部には、LEDアレイの取り付けのための少なくとも1つのLED配列面およびヒートパイプの挿入のための少なくとも1つの中空部が含まれる。LEDアレイは、LED配列面に所定の投影角度で配置される。ヒートパイプには、加熱部、冷却部および伝導部が含まれ、作動流体が入っている。熱交換基部は加熱部に取り付けられ、熱放散モジュールは冷却部に取り付けられる。LEDによって発生される熱エネルギーは、熱交換基部からヒートパイプの加熱部に伝導され、それによってヒートパイプの動作流体を加熱および蒸発させ、熱放散モジュールで、伝導部から冷却部へと放散のため流れる。【選択図】図２
2008243780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換基部の外面に位置する少なくとも1つのLED配列面および少なくとも1つの中央の中空部を備える熱交換基部、それぞれのLEDが熱交換基部のLED配列面に所定の投影角度で置かれる複数のLEDを備える少なくとも1つのLEDアレイ、加熱部、冷却部および加熱部を冷却部に接続する伝導部を備え、加熱部が熱交換基部の中央の中空部に挿入され、接続路が熱交換基部から伸びる動作流体を含む少なくとも1つのヒートパイプ、ならびにヒートパイプの冷却部に配置される熱放散モジュールを備えるLED照明組品において、LEDによって発生された熱エネルギーが熱交換基部からヒートパイプの加熱部に伝えられるとき、ヒートパイプの動作流体が熱せられ、伝導部から冷却部に流れ、熱エネルギーを放散するために冷却部で熱放散モジュールに熱を伝導することを特徴とするLED照明組品。
【請求項２】
LED照明組品がさらに、ヒートパイプを覆うランプシェード、熱交換基部、LEDアレイおよび熱放散モジュールを備え、そのランプシェードには、熱放散モジュールの周りの熱せられた空気が対流によって放散できるように、熱放散モジュールの近くに位置する複数の放散通気孔があることを特徴とする請求項1記載のLED照明組品。
【請求項３】
熱交換基部が、LED配列面の2面から所定の長さまで外側に突き出し、LEDアレイのLEDによって発生される光の焦点を合わせたり、分散させたりするのを助ける少なくとも1つの照明補助構造を備えることを特徴とする請求項1記載のLED照明組品。
【請求項４】
中空部には、ヒートパイプの挿入のための内部空間を定め、内側面を持つ上面の開口部と底部の開口部があり、熱交換基部はさらに、貫通孔および中空部と連通する接続路があり、熱交換基部で選ばれた位置に配置される、少なくとも1つの熱応力圧搾構造を備えており、動作中、LEDから発生される熱が、熱応力圧搾構造に熱応力作用を引き起こし、熱交換基部をヒートパイプに押し付け、熱交換基部とヒートパイプ間の熱抵抗を減らし、電線がLEDに電力を供給するために接続路に配置されることを特徴とする請求項1記載のLED照明組品。
【請求項５】
LED照明組品が、ヒートパイプの挿入のために熱交換基部の特定の場所に配置される複数の外縁を構成する中空部を備え、LEDアレイのLEDによって発生される熱エネルギーの熱交換基部からヒートパイプの加熱部への伝導を容易にするために、各外縁を構成する中空部がLED配列面のそれぞれに隣り合って位置していることを特徴とする請求項1記載のLED照明組品。
【請求項６】
LED配列面がヒートパイプに対して平行であり、LEDによって生じられる光をヒートパイプに対して直角に周囲に投影できるように、LEDの底部がLED配列面にぴったりと密着していることを特徴とする請求項1記載のLED照明組品。
【請求項７】
LEDの底部および回路基板の底部が、LEDとLED配列面間の密接な接触のために継続的な平面を形成するように、LEDアレイが、LEDがはめ込まれる開き口のある少なくとも1つの回路基板を備えることを特徴とする請求項1記載のLED照明組品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、LED照明組品から効果的に熱を放散させることができるヒートパイプを使用する熱放散モジュールが組み込まれた発光ダイオード（LFD）照明組品、特に高出力LED照明組品のための設計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
京都地球気候会議の決定に従って、多くの国々が、2008年から2012年の間に温室効果ガス排出を1990年のレベルに対し6%削減しなくてはならない。生活を基にしたエネルギーの20%以上の割合を占める照明用途の電力消費のために、省エネ照明技術の開発がさらに重要となっている。
【０００３】
照明効果を生み出す電子をシミュレートするために外部電圧をかけることによって光を放つ光電子工学の半導体構成部分である発光ダイオード（LED）は、低消費電力および高耐用性という利点を提供し、その結果、関連技術の世界中に及ぶ研究および開発を促している。現在のところ実用化は、一般的に低消費電力の表示ランプに限られているが、近年高出力LED 技術の積極的な開発がある。照明のワット数は、徐々に改善されており、照明用の従来の白熱電球に取って代わるその可能性を示している。なお、LEDの照明効果は、ワット当たり80ルーメンを越えることがすぐに期待され、それは従来の白熱タングステン電球の照明効果の約6倍である。照明装置のために十分な光束を提供するために、現在の設計には、野外のディスプレイから照明までの広範囲の応用においてぎっしり詰め込まれた何千ものLEDランプのある配列されるLEDの組品が含まれる。
【０００４】
しかしながら、高出力LEDの進歩とともに、高出力LEDによって発生される熱もまた増加し、LEDからの熱の放散は重大な問題となっている。動作中、LEDランプの照明は、高出力LED上の光を放つ範囲に、高温の熱い箇所を発生させ、現在のところ何の解決法も提供されていない。この問題は、LEDランプの開発および応用を制限している。熱い箇所の熱放散が少ない結果、LEDランプの過熱が起こる。接合部温度が120℃を超えるとき、その高温はLEDランプに損傷を与え、結局LEDの能力を低め、耐用年数を短くし、焼損の危険の原因にさえなる。よって、LEDの応用を促進するために、熱放散は効果的に処理されなくてはならない。
【０００５】
したがって、照明装置の性能、耐用年数および信頼性を高めるために、高出力のLED装置およびLED装置から効果的に熱を放散する手段を開発することが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主要な目的は、光を発するための複数のLEDアレイを備える高出力LED照明組品を提供することである。LED照明組品は、低消費電力で十分な照明を提供し、従来の白熱電球および蛍光光源に取って代わることができる。
【０００７】
本発明の別の目的は、熱を放散するための熱放散モジュールを提供することである。熱放散モジュールは、熱を効果的に放散するために熱放散モジュールに取り付けられているヒートパイプの加熱部から冷却区域に熱を伝導するための少なくとも1つのヒートパイプを備えている。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、LED照明組品に組み込むための熱放散モジュールを提供することである。熱放散モジュールは、LEDから外部に熱を効果的に取り除き、LED照明組品を適切な動作温度に維持することが可能である。熱放散モジュールを配置することで、熱放散モジュールのどんな箇所の過熱も除去し、熱放散モジュールの照明安定性を維持することができる。
【０００９】
上記の目的を実現するために、本発明は、LED照明組品に組み込むための熱放散モジュールが組み込まれた高出力LED照明組品を提供する。LED照明組品は、熱交換基部、少なくとも1つのLEDアレイ、少なくとも1つのヒートパイプおよび熱放散モジュールを備えている。熱交換器部は、LEDアレイの取り付けのための少なくとも1つのLED配列面およびヒートパイプの挿入のための少なくとも1つの中空部を備えている。LEDアレイは、LED配列面に所定の投影角度で配置される。ヒートパイプは、加熱部、冷却部および伝導部を備え、動作流体を含んでいる。熱交換基部は、加熱部に取り付けられ、熱放散モジュールは冷却部に取り付けられる。  LEDによって発生される熱エネルギーは、熱交換基部からヒートパイプの加熱部に伝導され、それによってヒートパイプ内の動作流体が熱せられ蒸発され、熱放散モジュールでの放散のために伝導部から冷却部へと流れる。
【００１０】
本発明は、以下の添付図面に関して、その好適な実施様態の次に述べる説明を読むことによって、当業者には明白であろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図面、特に図1から3に関して、通例参照番号100で指定される、本発明に従って構成される熱放散モジュールを組み込まれた高出力LED照明組品の第一の実施様態が示される。本発明の高出力LED照明組品100は、熱交換基部1、複数のLEDアレイ2、ヒートパイプ3、熱放散モジュール4およびランプシェード5を備えている。ランプシェード5は、熱交換基部1、LEDアレイ2、ヒートパイプ3および熱放散モジュール4を覆い、構成部分の保守整備のために取り外すことが可能である。熱交換基部1は、LED照明組品100の下部に配置され、熱放散モジュール4は、LED照明組品100の上部に配置される。
【００１２】
図4から8を参照してください。図4および5は、ランプシェードを取り外したあとの高出力照明組品の分解概略図を示している。図6は、LED照明組品の熱交換基部の頂面図である。図8および9は、LED照明組品の側面図を示している。図のように、熱交換基部1は、複数のLED配列面11、中央の中空部12、複数の熱応力圧搾構造14および内側面15を備えるほぼ立方形である。
【００１３】
LED配列面11は、空間の範囲を限定する最上部の開口部と底部の開口部があり熱交換基部1の外面に置かれる。中空部12は、熱交換基部1の中央部に配置される。熱応力圧搾構造14は、貫通孔141およびその貫通孔に接続する経路142を備えている。経路142は、中央の中空部12に通じている。LEDに電力を供給するための電線は、熱応力圧搾構造14の経路142に配置される。
【００１４】
LED配列面11のそれぞれは、LEDアレイ2が備え付けられている。LEDアレイ2は、所定のパターンで配置される複数のLED21および回路基板22を備えている。回路基板22は、LEDの底部および回路基板の底部が、LEDと熱交換基部1のLED配列面11の間が密接に接触するための継続的な平面を形成するように、LED21がはめ込まれる開き口221が開けられている。LED配列面11は、LED間およびLEDとLED配列面11の間の連結部を同じ高さにするために、熱伝導媒体の層でコーティングされ、構成部分間の熱抵抗を減らす。熱交換基部1は、LED21 によって発生される熱エネルギーの急速な吸収、伝導および放散を可能にする熱吸収材でできている。なおその上、LEDアレイ2は、交換可能であり、異なるモデルの高ワットかつ高出力LEDの交換が可能である。
【００１５】
ヒートパイプ3は、加熱部31、冷却部32および加熱部31と冷却部32を結ぶ伝導部33を備えている。ヒートパイプ3には、動作流体が含まれ、通例円筒形である。加熱部31は、熱交換基部の中央の中空部に挿入され、一方伝導部33は熱交換基部1の最上部の開口部から外側に伸びる。ヒートパイプ3の冷却部32は、熱放散モジュール4の中央の中空部に挿入される。
【００１６】
LED照明組品100の動作中、熱交換基部1およびヒートパイプ3の温度は次第に増加する。温度の上昇は、熱交換基部1およびヒートパイプ3の膨張を引き起こす。熱交換基部1およびヒートパイプ3が異なる膨張度であるため、熱交換基部1の内側面15とヒートパイプ3の外面の間の境界に熱応力を発生させ、それは熱交換基部1の内側面15とヒートパイプの密着性を高める。熱応力は、温度が上昇するにつれて増加する。熱交換基部１の熱応力圧搾構造14に作用する熱応力は、熱交換基部1をヒートパイプ3に固定させ、したがって熱交換基部1とヒートパイプ3の間の熱抵抗を下げ、それらの間の熱エネルギーの状態を一層良くする。
【００１７】
LEDアレイ2のLED 21が電気を動力源として明るくなるとき、発生された熱エネルギーは、熱交換基部1を通り、ヒートパイプ3の加熱部31へと伝導される。加熱部31の作動流体は加熱され、蒸発される。圧力差は、冷却部32の蒸気と加熱部31の作動流体との間に発生される。その圧力差は、その蒸気が伝導部から冷却部32に流れるのを促進し、そこから熱を除去するのを助ける。
【００１８】
ヒートパイプ3の冷却部32へ流される蒸気は、冷却部32に取り付けられる熱放散モジュール４に伝導され、それによって吸収される熱を運ぶ。熱放散モジュール4は、熱放散モジュール4の中空部から放射状に広げられる複数のフィンを備えている。そのフィンは、熱の放散のために広い表面積を提供する。それによって、熱放散モジュール4は、蒸発した作動流体によって運ばれる熱エネルギーを吸収し、フィンによって熱を放散する。その結果、過熱され蒸発した作動流体は、冷され、液体形態に濃縮される。ヒートパイプ3の構造を用いて、濃縮された作動流体は、毛管作用によって、加熱部31に還流する。作動流体の蒸発および濃縮によって、熱エネルギーは、繰り返しかつ急速に外部へ放散される。
【００１９】
ランプシェード5は熱交換基部1、LEDアレイ2、ヒートパイプ3および熱放散モジュール4を覆う。ランプシェード5は、熱放散モジュール4の周りの加熱された空気が対流によって交換できるように、熱放散モジュール4の近くに位置する複数の縦の熱放散通気孔51を備える。
【００２０】
ランプシェード5は、熱放散モジュール4に連結される。ランプシェード5と熱放散モジュール4との間の連結部は、粘性液体、直接付着を可能にする粘着性パッドでもよい熱伝導材料、凝固可能材料または熱エネルギーの伝導を容易にするその他の媒体でコーティングされる。なおその上、ランプシェード5は、LED配列面4から所定の距離に遠ざけて置かれ、対流および熱移動を強めるために追加的にファンを備えてもよい。また、ランプシェード5の外部表面は、そこから熱を放射するために、高放射物質の層でコーティング、付着または接着されてもよい。
【００２１】
さらに、熱交換基部1は、LED配列面11の2面から所定の長さへ外側に突き出る複数の照明補助構造13を備えている。光源補助構造13は、LEDアレイ2のLED 21によって発生される光源に焦点を合わせ、分散させるのを助ける。説明される実施様態において、LED 21の底部は、LED配列面11にぴったりと付着され、一方LED配列面11は、ヒートパイプ3に対して平行である。LED 21によって生じる光は、ヒートパイプ3に直角に、周囲に投影される。あるいは、LED 21のブラケットを曲げることによって、またはLED配列面11に回路基板22を斜めに挿入することによって、LED21によって発生された光が、交換基部1の斜め上方または下方の範囲に向かいあらゆる方向に投影するように、LED21は熱交換基部1のLED配列面11上に特定の角度で配置されることができる。使用されるLEDアレイ2の数は、輝度要件に応じて変えることができる。十分な数のLEDのある1つだけのアレイが使用されることも理解できる。
【００２２】
図9は、本発明に従って構成された熱放散モジュールを組み込まれた高出力LED照明組品の、ランプシェードを取り外した後の第二の実施様態の概略図である。図10は、図9の高出力LED照明組品の部分分解概略図である。図11および12は、図9のLED照明組品の側面図を示している。
【００２３】
第二の実施様態は、熱交換基部1が、熱交換基部1の選ばれた位置に配置される複数の外縁を構成する中空部12を備え、同時に前記熱交換基部1の最上部および最下部を通っているという点において第一の実施様態とは異なる。それぞれの外縁を構成する中空部12は、ヒートパイプ3が挿入される。すなわち、外縁を構成するヒートパイプ3は、熱交換基部1の中央の中空部12の周りに環状に配置され、それぞれの外縁を構成する中空部12は、LED配列面11の1つに隣接いており、LEDアレイ2のLED21によって発生される熱エネルギーが、熱交換基部1を通してヒートパイプ3の過熱部31に伝導されることができる。
【００２４】
本発明は、ヒートパイプ3の形が管状、長方形、あるいは板状またはその他の種類の形もありうる熱放散モジュールが組み込まれた高出力LED 照明組品を提供する本発明の好適な実施様態に関して説明されてきた。ヒートパイプの寸法は、必要条件に応じて異なってもよく、熱伝導材料でできている。熱放散モジュールは、どのような特定の形状および形態、例えば十字型、円筒型、フィン型などでもよく、アルミニウム押出し材、ダイカスト、鋳型注入または機械加工により作られてもよい。
【００２５】
ヒートパイプおよびフィンは、構造が単純、取り付けが簡単かつ製造費用がかからない。これによって、本発明の構造は、変えることができ、本発明の用途は広い。熱放散モジュールは、さまざまな分野で応用することができ、室内照明、街灯および高出力LED装置など、多くの装置に組み込むことができる。
【００２６】
本発明が、現在最も実用的で、好適な実施様態であるとみなされているものに関連して説明されてきたが、本発明が開示される実施様態に限定されておらず、それに反して、添付の請求の精神と範囲内に含まれる色々な修正および同等の装置を包含することを目的としていることは、理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に従って構成された熱放散モジュールを組み込まれた高出力LED照明組品の第一の実施様態の概略図である。
【図２】図1のLED照明組品の構成部分を示す側面斜視図である。
【図３】図3は、ランプシェードを取り外した後の図1のLED照明組品の概略図である。
【図４】図4は、図3のLED照明組品のLEDアレイの配置を示す部分分解概略図である。
【図５】図5は、図3のLED照明組品の分解概略図である。
【図６】図6は、LED照明組品の熱交換基部の頂面図である。
【図７】図7は、図3のLED照明組品の概略側面図である。
【図８】図8は、図7の線8-8に沿って作成されたLED照明組品の断面図である。
【図９】本発明に従って構成された熱放散モジュールを組み込まれた高出力LED照明組品の、ランプシェードを取り外した後の第二の実施様態の概略図である。
【図１０】図9の高出力LED照明組品の部分分解概略図である。
【図１１】図9の高出力LED照明組品の概略側面図である。
【図１２】図12は、図11の線12-12に沿って作成されたLED照明組品の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      熱交換基部
２      LEDアレイ
３      ヒートパイプ
４      熱放散モジュール
５      ランプシェード
１１    LED配列面  
１２    中空部
１３    照明補助構造
１４    熱応力圧搾構造
１５    内側面
２１    LED
２２    回路基板
３１    過熱部
３２    冷却部
３３    伝導部
５１    熱放散通気孔
１００  高出力LED照明組品
１４１  貫通孔
１４２  経路
２２１  開き口
【図１】
2008243780.tif 000003
【図２】
2008243780.tif 000004
【図３】
2008243780.tif 000005
【図４】
2008243780.tif 000006
【図５】
2008243780.tif 000007
【図６】
2008243780.tif 000008
【図７】
2008243780.tif 000009
【図８】
2008243780.tif 000010
【図９】
2008243780.tif 000011
【図１０】
2008243780.tif 000012
【図１１】
2008243780.tif 000013
【図１２】
2008243780.tif 000014
【外国語明細書】
HIGH POWER
LED LIGHTING ASSEMBLY INCORPORATED WITH A HEAT DISSIPATION MODULE WITH HEAT
PIPE
FIELD OF THE INVENTION
[0001]                
The
present invention relates to a design for a light emitting diode (LED) lighting
assembly, and in particular to a high power LED lighting assembly incorporated
with a heat dissipation module using heat pipe that is capable of dissipating
heat effectively from the LED lighting assembly.
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002]                
According
to the conclusion of Kyoto Global Climate Conference, many countries have to
cut their greenhouse gas emissions to below 6% to 1990 level in years between
2008 and 1012.  With the power
consumption for lighting purposes accounting for more than 20% of the
livelihood-based energy, the development of energy saving lighting technology
becomes even more important.
[0003]                
Light-emitting
diode (LED), an optoelectronic semiconductor component that radiates by
applying external voltage to simulate the electrons to produce lighting,
provides the advantages of low power consumption and long service life,
therefore prompting the worldwide researches and development of the related
technologies.  Practical applications
currently are generally limited to low power indicator lamps, but with the
active developments on high power LED technology in recent years.  The illumination wattage is gradually
improving, showing its potential for replacing conventional incandescent light
bulb for lighting.  Besides, the
illumination efficiency of LED is soon expected to exceed 80 limens per watt,
which is about six times the illumination efficiency of the conventional
incandescent tungsten light bulb. 
In order to provide sufficient flux of light for lighting device,
current designs include the assembly of arrayed LEDs with dozens of hundreds of
LED lamps being packed together in wide range of applications from outdoor
display to lighting.
[0004]                
However,
with high power LED advancing, the heat generated by high power LED is also
increased, and the dissipation of heat from LED becomes a critical
problem.  During operation, the
illumination of LED lamps generates hot spots of high temperature in radiating
area on high power LED, and currently, no solution is provided.  This problem limits the development and
applications of LED lamps.  The poor
heat dissipation of hot spots results to the overheating of LED lamps.  When the junction temperature exceeds
120oC, the high temperature damages the LED lamps and leads to lower
performance of LED, shorter service life, and even the peril of burnout.  Hence, to promote the application of
LED, the heat dissipation must be effectively settled.
[0005]                
Thus,
it is desired to develop a LED device of high power and a means for effectively
dissipate heat from a LED device for enhancing the performance, service
lifespan, and reliability of lighting devices. 
SUMMARY OF THE INVENTION
[0006]                
A
primary object of the present invention is to provide a high power LED lighting
assembly that comprises a plurality of arrays of LED for emitting light.  The LED lighting assembly provides
sufficient illumination with low power consumption, which can replace
conventional incandescent light bulbs and florescent light sources.
[0007]                
Another
object of the present invention is to provide a heat dissipation module for
dissipating heat.  The heat
dissipation module comprises at least one heat pipe for conducting heat from
the heated section of the heat pipe to the cooling region which is fitted to a
heat dissipation module for dissipating the heat efficiently.
[0008]                
A
further object of the present invention is to provide a heat dissipation module
for incorporating to a LED light assembly. 
The heat dissipation module is capable to effectively remove heat from
the LEDs to the outside, and maintain the LED light assembly at an appropriate
operation temperature.  The
arrangement of the heat dissipation module eliminates the overheating at any
spots of the heat dissipation module and maintains the lighting stability of
heat dissipation module.
[0009]                
To
fulfill the above objects, the present invention provides a high power LED lighting
assembly incorporated with a heat dissipation module for incorporating to the
LED light assembly.  The LED
lighting assembly comprises a heat exchange base, at least one LED array, at
least one heat pipe and a heat dissipation module.  The heat exchange base comprises at
least one LED configuration plan for mounting of the LED array and at least a
hollow part for insertion of the heat pipe.  The LED array is arranged at a
predetermined projecting angle at the LED configuration plane.  The heat pipe comprises a heated
section, a cooling section and a conducting section, and contains a working
fluid.  The heat exchange base is
mounted to the heated section and the heat dissipation module is mounted to the
cooling section.  The thermal energy
generated by the LEDs is conducted from the heat exchange base to the heated
section of the heat pipe, whereby allowing the working fluid in the heat pipe
to be heated and vaporized, and flows, from the conducting section to the
cooling section for dissipation at the heat dissipation module.
BRIEF
DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0010]                
The
present invention will be apparent to those skilled in the art by reading the
following description of preferred embodiment thereof, with reference to the
attached drawings, in which:
[0011]                
Figure 1 is a schematic view of a
first embodiment of a high power LED lighting assembly incorporated with a heat
dissipation module constructed in accordance with the present invention;
[0012]                
Figure 2 is a perspective side view
showing the components of the LED lighting assembly of Figure 1;
[0013]                
Figure 3 is a schematic view of the LED
lighting assembly of Figure 1 after
the removal of its lamp shade;
[0014]                
Figure 4 is a partial exploded
schematic view showing the arrangement of LED array of the LED lighting assembly
of Figure 3;
[0015]                
Figure 5 is an exploded schematic view
of the LED lighting assembly of Figure 3;
[0016]                
Figure 6 is a top plan view of a heat
exchange base of the LED lighting assembly;
[0017]                
Figure 7 is a schematic side view of
the of the LED lighting assembly of Figure
3;
[0018]                
Figure 8 is a cross-sectional view of
the LED lighting assembly taken along line 8&#8211;8 of Figure 7;
[0019]                
Figure 9 is a schematic view of a second
embodiment of the high power LED lighting assembly incorporated with a heat dissipation
module constructed in accordance with the present invention, after the removal
of its lamp shade;
[0020]                
Figure 10 is a partial exploded view of
the high power LED lighting assembly of Figure
9;
[0021]                
Figure 11 is a schematic side view of
the high power LED lighting assembly of Figure
9; and
[0022]                
Figure 12 is a cross-sectional view of
the LED lighting assembly taken along line 12&#8211;12 of Figure 11.  
DETAILED
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
[0023]                
With
reference to the drawings and in particular to Figures 1 to 3, a first
embodiment of a high power LED lighting assembly incorporated with heat dissipation
module constructed in accordance with the present invention, generally designated
with reference numeral 100, is
shown.  The high power LED lighting assembly
100 of the present invention
comprises a heat exchange base 1, a
plurality of LED arrays 2, a heat
pipe 3, a heat dissipation module 4, and a lamp shade 5. 
The lamp shade 5 covers the
heat exchange base 1, the LED arrays
2, the heat pipe 3 and the heat dissipation module 4, and is removable for maintenance of
the components.  The heat exchange
base 1 is arranged at the lower part
of the LED lighting assembly 100 and
the heat dissipation module 4 is
arranged at the upper part of the LED lighting assembly 100.
[0024]                
Please
refer to Figures 4 to 8. 
Figures 4 and 5 shows the exploded schematic views of
the high power LED lighting assembly after the removal of the lamp shade.  Figure
6 is a top plan view of the heat exchange base of the LED lighting assembly.  Figures
8 and 9 show a side view of the
of the LED lighting assembly.  As
shown, the heat exchange base 1 is
of approximately cubic shape comprising a plurality of LED configuration planes
11, a central hollow part 12, a plurality of thermal stress
pressing structure 14 and an
internal surface 15.
[0025]                
The
LED configuration plane 11 is
located on the outer surface of the heat exchange base 1.  The hollow part 12 is arranged at the central part of
the heat exchange base 1 with a top
opening and a bottom opening, defining a space.  The thermal stress pressing structure 14 comprises a through hole 141 and a channel 142 connecting to the through hole 141.  The channels 142 communicate with the central hollow
part 12.  Electric wires for supplying power to
the LEDs are arranged at the channel 142
of the thermal stress pressing structure 14.
[0026]                
Each
of the LED configuration planes 11
is provided with a LED array 2.  The LED array 2 comprises a plurality of LEDs 21 arranged in a predetermined pattern and a circuit board 22.  The circuit board 22 is perforated with an aperture 221, in where the LEDs 21
are fitted to, such that the bottoms of LEDs and the bottom of the circuit
board form a continuous flat surface for close contact between the LEDs and the
LED configuration plane 11 of the
hear exchange 1.  The LED configuration planes 11 are coated with a layer of thermal
conductive medium for leveling up the junctions among the LEDs and between the
LEDs and the LED configuration planes 11,
reducing the thermal resistance between the components.  The heat exchange base 1 is made of heat sink material that
allows rapid absorption, conduction, and dissipation of the thermal energy
generated by the LEDs 21.  In addition, the LED array 2 is replaceable, allowing the
replacement of high watt and high power LEDs of different models.
[0027]                
The
heat pipe 3 comprises a heated
section 31, a cooling section 32, and a conducting section 33 that connects the heated section 31 to the cooling section 32.  The heat pipe 3 contains a working fluid and is regularly cylindrical in
shape.  The heated section 31 is inserted into the central hollow
part 12 of the heat exchange base 1, while the conducting section 33 extends outward from the top opening
of the heat exchange base 1.  The cooling section 32 of the heat pipe 3 is
inserted to the central hollow part of the heat dissipation module 4.
[0028]                
During
operation of the LED lighting assembly 100,
the temperature of the heat exchange base 1
and the heat pipe 3 gradually
increases.  The raise in temperature
causes the heat exchange base 1 and
the heat pipe 3 to expand.  As the heat exchange base 1 and the heat pipe 3 have different expansions, it
generates a thermal stress at the interface between the internal surface 15 of the heat exchange base 1 and outer surface of the heat pipe 3, which enhances the contact between
the internal surface 15 of the heat
exchange base 1 and the heat pipe 3. 
The thermal stress increases as the temperature increases.  The thermal stress acting on the thermal
stress pressing structure 14 of the
heat exchange base 1 makes the heat
exchange base 1 clamp to the heat
pipe 3, thus lowers the thermal
resistance between the heat exchange base 1
and the heat pipe 3 and enhances the
conduction of the thermal energy therebetween.
[0029]                
When
the LEDs 21 of the LED array 2 are electrically powered and
illuminates, the thermal energy generated is conducted through the heat
exchange base 1 to the heated
section 31 of the heat pipe 3. 
The working fluid of the heated section 31 is heated and vaporized. 
A pressure difference is generated between the vapor at the cooling
section 32 and the working liquid at
the heated section 31.  The pressure difference promotes the
vapor to flow from the conducting section to the cooling section 32 and assists the heat removal
therefrom.
[0030]                
The
vapor flowed to the cooling section 32
of the heat pipe 3 carries heat
which is transmitted to and absorbed by the heat dissipation module 4 mounted to the cooling section 32.  The heat dissipation module 4 comprises a plurality of fins
extended radially from the hollow part of the heat dissipation module 4. 
The fins provide large surface areas for dissipation of heat.  Thereby, the heat dissipation module 4 absorbs the thermal energy carried by
the vaporized working fluid and dissipates the heat through the fins.  Therefore, the heated and vaporized
working fluid is cooled and condenses into liquid form.  By means of the structure of the heat
pipe 3, the condensed working fluid
flows back by capillary action to the heated section 31.  Through the
vaporization and condensation of the working fluid, the thermal energy is
repeatedly and rapidly dissipated to the outside.
[0031]                
The
lamp shade 5 covers the heat exchange
base 1, the LED arrays 2, the heat pipe 3, and the heat dissipation module 4.  The lamp shade 5 comprises a plurality of longitudinal
heat dissipating vents 51 located in
the vicinity of the heat dissipation module 4 to allow the heated air surrounding the heat dissipation module 4 to exchange by convection.
[0032]                
The lamp shade 5 is connected to the heat dissipation module 4.  The connection
between the lamp shade 5 and the
heat dissipation module 4 is coated
with a thermal conductive material which may be viscous liquid, adhesive pads
allowing direct adhesion, solidifiable material or other medium that
facilitates the conduction of the thermal energy.  In addition, the lamp shade 5 may be kept at a predetermined
distance from the heat dissipation module 4
and provided with a fan additionally to enhance convection and heat
transfer.  Also, the external
surface of the lamp shade 5 may be
coated, adhered, or bonded with a layer of high radiation substance, for
radiating the heat therefrom.
[0033]                
Furthermore,
the heat exchange base 1 comprises a
plurality of lighting auxiliary structures 13
which protrudes outwards from the two sides of the LED configuration plane 11 to a predetermined length.  The light source auxiliary structures 13 assist focusing or diverging the
light source generated by the LEDs 21
of the LED array 2.  In the embodiments illustrated, the
bottoms of the LEDs 21 are adhered
flat to the LED configuration planes 11,
while the LED configuration planes 11
are parallel to the heat pipe 3.  The light produced by the LEDs 21 is projected perpendicular to the
heat pipe 3 to the
surroundings.  Alternatively, by
means of bending the brackets of the LEDs 21,
or by slantly inserting the circuit boards 22
into the LED configuration planes 11,
the LEDs 21 can be arranged at a
specified angle on the LED configuration planes 11 of the heat exchange base 1,
to allow the light generated by the LEDs 21
to project towards areas slantly above or below the exchange base 1 in every direction.  The number of LED arrays 2 used may be varied according to
brightness requirement.  It is
understandable that a single array with a sufficient number of LEDs may be
used.
[0034]                
Figure 9 is a schematic view of a
second embodiment of the high power LED lighting assembly incorporated with a heat
dissipation module constructed in accordance with the present invention, after
the removal of its lamp shade.  Figure 10 is a partial exploded view of
the high power LED lighting assembly of Figure
9.  Figures 11 and 12 show
the side views of the LED lighting assembly of Figure 9.
[0035]                
The
second embodiment is different from the first embodiment in that the heat
exchange base 1 comprising a
plurality of peripheral hollow parts 12
arranged at selected location of the heat exchange base 1, while running through the top and bottom of the said heat
exchange base 1.  Each of the peripheral hollow parts 12 is inserted with a heat pipe 3. 
That is, the peripheral heat pipes 3
are arranged circularly around the central hollow part 12 of the heat exchange base 1,
and each peripheral hollow part 12
is adjacent to one of the LED configuration planes 11, allowing the thermal energy generated by the LEDs 21 of the LED array 2 to be conducted through the heat
exchange base 1 to the heated
section 31 of the heat pipe 3.
[0036]                
The
present invention has been described with reference to the preferred embodiment
of this present invention that provides a high power LED lighting assembly that
is incorporated with heat dissipation module, wherein the shape of the heat
pipe 3 can be tubular, rectangular,
or that of a slab or other varieties. 
The dimension of the heat pipe may be varied according to requirements,
and is made of heat conductive material. 
The heat dissipation module may be of any specified form and shape, e.g.
cross-typed, cylindrical, fin-typed, etc., and may be made by aluminum
extrusion, die casting, mold injection or mechanical machining.
[0037]                
The
heat pipe and fins are simple in structure, easy for installation and cheap for
manufacturing.  This allows the
structure of the present invention can be varied and the application of the
present invention is broad.  The
heat dissipation module can be applied in different fields and incorporated to
many devices, such as indoor lighting, street lamps, and high power LED device
[0038]                
While
the invention has been described in connection with what is presently
considered to the most practical and preferred embodiments, it is to be
understood that the invention is not to be limited to the disclosed embodiments,
but on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent
arrangement included within the spirit and scope of the appended claims.
What is claimed is:
1.   A LED
lighting assembly, comprising:
a heat exchange base, comprising at least one LED
configuration plane and at least one central hollow part, the LED configuration
plane thereof being located on an outer surface of the heat exchange base;
at least one LED array, comprising a plurality of
LEDs, each LED being positioned on the LED configuration plane of the heat
exchange base at a predetermined angle for projection; 
at least one heat pipe, comprising a heated section, a
cooling section and a conducting section which connects the heated section to
the cooling section and containing a working fluid, in which the heated section
is inserted into the central hollow part of the heat exchange base and the
connecting channel extends from the heat exchange base; and
a heat dissipation module, being arranged at the
cooling section of the heat pipe;
wherein when a thermal energy generated by the LED is
conducted from the heat exchange base to the heated section of the heat pipe,
the working fluid in the heat pipe is heated and flows from the conducting
section to the cooling section and transmits heat to the heat dissipation
module at the cooling section to dissipates the  thermal energy.
2.       
The LED
lighting assembly as claimed in Claim 1, wherein the LED lighting assembly
further comprises a lamp shade, which covers the heat pipe, the heat exchange
base, the LED array and the heat dissipation module, the lamp shade having a
plurality of heat dissipating vents located in the vicinity of the heat
dissipation module to allow the heated air surrounding the heat dissipation
module to dissipate by convection.
3.       
The LED
lighting assembly as claimed in Claim 1, wherein the heat exchange base
comprises at least one lighting auxiliary structure, which protrudes outward
from the two sides of the LED configuration plane to a predetermined length,
assisting focusing or diverging the light generated by the LEDs of the LED
array.
4.       
The LED
lighting assembly as claimed in Claim 1, wherein the hollow part is provided
with a top opening and a bottom opening, defining an internal space for the
insertion of the heat pipe and having an internal surface, and the heat
exchange base further comprises at least one thermal stress pressing structure
having a through hole and a connecting channel in communication with the hollow
part and being arranged at a selected location at the heat exchange base,
wherein during operation, the heat generated from the LEDs produces a thermal
stress acts on the thermal stress pressing structure, makes the heat exchange
base clamping to the heat pipe and lowers the thermal resistance between the
heat exchange base and the heat pipe, and electrical wires are arranged at the
connecting channel for supplying power to the LEDs.
5.       
The
LED lighting assembly as claimed in Claim 1, wherein the LED lighting assembly
comprises a plurality of peripherial hollow parts arranged at specified
locations of the heat exchange base for insertion of heat pipes, and each peripheral
hollow parts is located adjacent to each of the LED configuration planes, in
order to facilitate the conduction of the thermal energy generated by the LEDs
of the LED array through the heat exchange base to the heated section of the
heat pipes.
6.       
The LED
lighting assembly as claimed in Claim 1, wherein the LED configuration plane is
parallel to the heat pipe, and the bottom of the LED is adhered flat to the LED
configuration plane, so as to allow the light produced by the LED to be
projected perpendicular to the heat pipe to the surroundings.
7.   The
LED lighting assembly as claimed in Claim 1, wherein the LED array comprises at
least one circuit board having an aperture where the LEDs are fitted to, such
that the bottoms of LEDs and the bottom of the circuit board form a continuous
flat surface for close contact between the LEDs and the LED configuration
planes.   
ABSTRACT
OF THE DISCLOSURE
A high power light emitting
diode (LED) lighting assembly incorporated with heat dissipation module is
provided.  The LED lighting assembly
includes a heat exchange base, at least one LED array, at least one heat pipe
and a heat dissipation module.  The
heat exchange base includes at least one LED configuration plan for mounting of
the LED array and at least a hollow part for insertion of the heat pipe.  The LED array is arranged at a
predetermined projecting angle at the LED configuration plane.  The heat pipe includes a heated section,
a cooling section and a conducting section, and contains a working
fluidtherein.  The heat exchange
base is mounted to the heated section and the heat dissipation module is
mounted to the cooling section.  The
thermal energy generated by the LEDs is conducted from the heat exchange base
to the heated section of the heat pipe, whereby allowing the working fluid in
the heat pipe to be heated and vaporized, and flows, from the conducting section
to the cooling section for dissipation at the heat dissipation module.
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