(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置であって、
光源と、
前記光源に熱的に接続された複数のヒートパイプと、
前記ヒートパイプに熱的に接続された熱交換手段と、
前記ヒートパイプ及び前記熱交換手段で形成された、前記光源を支持する構造と、
を備え、
前記光源は、発光側と、前記ヒートパイプと熱的に連通する熱伝導側とを有し、前記ヒートパイプは、前記発光側の発光領域に対応する前記熱伝導側の領域と実質的に整列し、  前記照明装置は、支持フレームをさらに備え、
前記支持フレームは、前記熱交換手段の縁部又は角部に接続する細長部材と、前記細長部材に実質的に垂直な少なくとも１つの交差支持部材と、を含み、
前記少なくとも１つの交差支持部材のうちの１つは、前記少なくとも１つのヒートパイプの前記光源に対応する部分を覆う実質的に平面状の部分を含む、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記照明装置は、前記光源の局所の熱質量が最小化されるとともに、前記光源と前記ヒートパイプとの間の熱経路が最小化されるように構成される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光側の前記発光領域に対応する前記熱伝導側の前記領域は、全体が前記ヒートパイプと整列する、
請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記ヒートパイプは、各ヒートパイプが隣接するヒートパイプと直接熱的に接触して前記光源の前記発光領域を取り囲む領域と少なくとも同じ領域を形成するようにアレイを形成する、
請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源は、前記ヒートパイプのみによって前記熱交換手段と熱的に連通する、
請求項１から４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記ヒートパイプは、実質的に平面状の取付面を提供するように構成される、
請求項１から５のいずれかに記載の照明装置。
【請求項７】
前記ヒートパイプは互いに接合され、該接合されたヒートパイプは、連続的で実質的に平面状の取付面を提供するように構成される、
請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記ヒートパイプは、前記光源を支持する、
請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項９】
前記光源は、前記ヒートパイプの一端に配置される、
請求項１から８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１０】
前記照明装置は、前記光源を前記ヒートパイプに接続する熱伝導性取付板をさらに備える、
請求項１から９のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１１】
前記熱交換手段は、前記熱伝導性取付板とは異なる材料で形成される、
請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記熱交換手段は、複数の実質的に平面状のフィンを含む、
請求項１から１１のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１３】
各フィンは、隣接するフィン上の対応する係合手段と係合できる係合手段を含む、
請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記係合手段は、前記隣接するフィンのタブを受け入れて該タブと係合するように構成されたタブである、
請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記タブは、前記隣接するフィンの前記タブ上の対応する縁部プロファイルと係合可能な縁部プロファイルを含む、
請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記係合手段は、各フィンの少なくとも１つの角部に配置される、
請求項１３から１５のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１７】
前記係合手段は、前記構造に接続するようにさらに構成される、
請求項１３から１６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１８】
前記フィン間の間隔と、前記フィンの高さとの比率は、１：１３〜１：３．２である、請求項１２から１７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１９】
前記フィン間の間隔と、前記フィンの高さとの比率は、約１：５．５である、
請求項１８に記載の照明装置。
【請求項２０】
前記フィンの前記高さは、約４．５ｃｍである、
請求項１８又は１９に記載の照明装置。
【請求項２１】
前記支持フレーム、前記ヒートパイプ及び前記熱交換手段は、構造アセンブリを形成する、
請求項１から２０のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２２】
前記照明装置は、前記光源からの光を誘導するレンズをさらに備え、前記支持フレームは、前記レンズを支持する、
請求項１から２１のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２３】
前記照明装置は、前記光源からの光を誘導するバッフルをさらに備え、前記支持フレームは、前記バッフルを支持する、
請求項１から２２のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２４】
前記細長部材は、前記熱交換手段に設けられた対応する手段と係合するように構成される、
請求項１から２３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの交差支持部材は、前記細長部材の内向きのプロファイルに対応して該プロファイルに係合するように構成された接続手段を含む、
請求項１から２４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２６】
前記ヒートパイプの少なくともいくつかは、最初に光源から軸に沿って延び、該軸から離れて曲がり、前記最初に沿って延びていた前記軸の方に再び曲げ戻されることにより、前記熱交換手段を通じて互いに平行に、かつ前記最初に沿って延びていた前記軸に平行に延びるようになる、
請求項１から２５のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２７】
前記熱交換手段は、前記ヒートパイプとは異なる材料で形成される、
請求項１から２６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２８】
前記照明装置は、空間内に懸架されるように構成され、前記熱交換手段は、前記照明装置が懸架された前記空間の空気に曝される、
請求項１から２７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２９】
前記照明装置は、前記照明装置が懸架されたケーブルに接続するように構成された支持手段を含み、該支持手段は、前記ヒートパイプ及び前記熱交換手段の一方に取り付けられる、
請求項２８に記載の照明装置。
【請求項３０】
前記光源は、少なくとも１つのＬＥＤ、少なくとも１つのＬＥＤアレイ、少なくとも１つのＯＬＥＤ、少なくとも１つのＯＬＥＤアレイ、少なくとも１つのレーザダイオード、及び少なくとも１つのレーザダイオードアレイのうちの１つを含む、
請求項１から２９のいずれかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具に関する。好ましい実施形態では、本発明は、高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む照明器具、及びその受動冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の蛍光灯及び白熱電球を上回る長い耐用年数及び高いエネルギー効率の可能性の結果、市販の照明装置におけるＬＥＤの使用が著しく増加している。しかしながら、これらのタイプの電球に比べ、ＬＥＤではかなりの量の熱が生み出される。この熱がＬＥＤから除去されない場合、接合温度、すなわちＬＥＤの動作温度が高くなる。これにより、ＬＥＤの効率及び耐用期間、並びにＬＥＤから出力される光の色の経時的一貫性に有害な影響が及ぶ。従って、動作時にはＬＥＤから熱を除去することによってＬＥＤの接合温度をできるだけ下げることが重要である。
【０００３】
具体的には、発光領域がわずか数ｃｍ2の単一パッケージ内に１００個を超えるＬＥＤダイを含む高輝度ＬＥＤアレイが製造されることがある。この狭い発光面積は、放出光の均一性という点では非常に有利であるが、大量の熱が生じて狭い範囲に集中し、適切に対処しなければ接合温度が急激に上昇する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０３２５５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当業では、アルミニウム、銅又はその他の金属などの熱伝導材料で形成されたヒートシンクを使用することがよく知られている。一般に、ＬＥＤは、固体ブロック上に実装することができ、固体ブロックからは複数のフィンが延びる。これらはヒートシンクの表面積を増やし、対流によってより多くの熱が周囲空気中に放散されるようにする。熱出力が数十ワットを超えることもある高輝度ＬＥＤでは、ファン、圧電マイクロブロア又は同様のものを用いてヒートシンク上の気流を増加させる強制空冷がしばしば使用される。しかしながら、照明器具内にこれらの構成要素を含めると、そのコスト、複雑性及び消費電力が増加してしまう。さらに、このような構成要素を含めると、器具によるノイズ混入が増し、器具の保守要件が高くなってしまう。
【０００６】
当業では、ヒートパイプ技術によって複数のヒートシンクを組み合わせた複雑性の高い受動冷却回路を作製することも知られている。例えば、国際公開第２０１１／０３２５５４号は、熱源の、特にフィンが延びるメイン金属ブロックを含む第１のヒートシンクに接続されたＬＥＤモジュールの冷却装置に関する。第１のヒートシンクは、第１のヒートシンクのメインブロックを貫いて延びるヒートパイプによって第２のさらに大きなヒートシンクに熱的に接続される。
【０００７】
しかしながら、基本的に、このような冷却回路におけるＬＥＤモジュールからの熱の除去は、第１のヒートシンクによって制限される。具体的には、ＬＥＤモジュールから第１のヒートシンクへの熱伝達のあらゆる非効率性が「熱的障害」として機能し、接合温度が上昇する可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、先行技術のこれらの及びその他の不具合を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様によれば、光源と、光源に熱的に接続されて光源から延びる少なくとも１つのヒートパイプと、光源から離れて少なくとも１つのヒートパイプに熱的に接続された熱交換手段とを含む照明装置であって、少なくとも１つのヒートパイプによって光源から熱交換手段に熱が伝わって熱交換手段から対流を通じて放散され、光源の局所の熱質量が最小化されるとともに、光源と少なくとも１つのヒートパイプとの間の熱経路が最小化されるように適合された照明装置が提供される。
【００１０】
照明装置は、複数のヒートパイプを含むことができる。照明装置は、ヒートパイプと熱交換手段とで形成された、光源を支持する構造をさらに含むことができる。複数のヒートパイプは、光源の局所において互いに機械的かつ熱的に接触する。光源は、発光側と、ヒートパイプと熱的に連通する熱伝導側とを有することができ、ヒートパイプは、発光側の発光領域に対応する熱伝導側の領域と実質的に整列することができる。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、発光側及び熱伝導側を有する光源と、光源の局所において互いに機械的かつ熱的に接触し、光源から離れて延びる複数のヒートパイプとを含む照明装置であって、ヒートパイプは、光源の熱伝導側と熱的に連通し、発光側の発光領域に対応する熱伝導側の領域と実質的に整列する照明装置が提供される。
【００１２】
照明装置は、光源の局所の熱質量が最小化されるとともに、光源とヒートパイプとの間の熱経路が最小化されるように適合することができる。照明装置は、ヒートパイプに熱的に接続されて光源から離れた熱交換手段をさらに含むことができる。照明装置は、ヒートパイプと熱交換手段とで形成された、光源を支持する構造をさらに含むことができる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、光源と、光源に熱的に接続された複数のヒートパイプと、ヒートパイプに熱的に接続された熱交換手段と、ヒートパイプ及び熱交換手段で形成された、光源を支持する構造とを含む照明装置が提供される。
【００１４】
照明装置は、光源の局所の熱質量が最小化されるとともに、光源とヒートパイプとの間の熱経路が最小化されるように適合することができる。光源は、発光側と、ヒートパイプと熱的に連通する熱伝導側とを有することができ、ヒートパイプは、発光側の発光領域に対応する熱伝導側の領域と実質的に整列することができる。
【００１５】
発光側の発光領域に対応する光源の熱伝導側の領域は、全体がヒートパイプと整列することができる。
【００１６】
ヒートパイプは、各ヒートパイプが隣接するヒートパイプと直接熱的に接触して光源の発光領域を取り囲む領域と少なくとも同じ領域を形成するアレイを形成することができる。
【００１７】
光源は、少なくとも１つのヒートパイプのみによって熱交換手段と熱的に連通することができる。
【００１８】
ヒートパイプは、実質的に平面状の取付面を提供するように適合することができる。
【００１９】
ヒートパイプは互いに接合することができ、接合されたヒートパイプは、連続的で実質的に平面状の取付面を提供するように適合することができる。
【００２０】
ヒートパイプは、光源を支持することができる。
【００２１】
熱交換手段は、複数の実質的に平面状のフィンを含むことができる。
【００２２】
照明装置は、光源をヒートパイプに接続する熱伝導板を含むことができる。
【００２３】
照明装置は、支持フレームを含むことができる。支持フレーム、ヒートパイプ及び熱交換手段は、構造アセンブリを形成することができる。
【００２４】
照明器具は、レンズ及び／又はバッフルを含むことができる。支持フレームは、レンズ及び／又はバッフルを支持することができる。
【００２５】
支持フレームは、熱交換手段の縁部又は角部に接続する細長部材を含むことができる。細長部材は、熱交換手段に設けられた対応する手段と係合するように適合することができる。
【００２６】
支持フレームは、縁部部材に実質的に垂直な少なくとも１つの交差支持部材をさらに含むことができる。これらの交差支持部材は、細長部材の内向きのプロファイルに対応してこのプロファイルに係合するように適合された接続手段を含むことができる。
【００２７】
少なくとも１つの交差支持部材は、少なくとも１つのヒートパイプの光源に対応する部分を覆う実質的に平面状の部分を含むことができる。
【００２８】
熱交換手段の各フィンは、隣接するフィン上の対応する係合手段と係合できる係合手段を含むことができる。係合手段は、隣接するフィンのタブを受け入れてこれと係合するように適合されたタブとすることができる。タブは、隣接するフィンのタブ上の対応する縁部プロファイルと係合可能な縁部プロファイルを含むことができる。係合手段は、フィンの少なくとも１つの角部に配置することができる。
【００２９】
接続手段は、支持構造に接続するようにさらに適合することができる。
【００３０】
光源は、各ヒートパイプの一旦に配置することができる。
【００３１】
フィン間の間隔と、フィンの高さとの比率は、１：１３〜１：３．２にできることが好ましい。フィン間の間隔と、フィンの高さとの比率は、約１：５．５にできることがさらに好ましい。フィンの高さは、約４．５ｃｍとすることができる。
【００３２】
照明装置が複数のヒートパイプを含む場合、ヒートパイプの少なくともいくつかは、最初に光源から軸に沿って延び、この軸から離れて曲がり、最初に沿って延びていた軸の方に再び曲げ戻されることにより、熱交換手段を通じて互いに平行に、かつ最初に沿って延びていた軸に平行に延びるようにすることができる。
【００３３】
熱交換手段は、ヒートパイプとは異なる材料で形成することができる。熱交換手段は、取付板とは異なる材料で形成することができる。
【００３４】
照明装置は、空間内に懸架され、熱交換手段が、照明装置が懸架された空間の空気に曝されるように適合することができる。照明装置は、照明装置が懸架されたケーブルに接続するように適合された支持手段を含むことができる。支持手段は、ヒートパイプ、熱交換手段又は支持フレームに取り付けることができる。
【００３５】
光源は、１又は２以上のＬＥＤ、或いは１又は２以上のＬＥＤアレイを含むことができる。光源は、１又は２以上のＯＬＥＤ、或いは１又は２以上のＯＬＥＤアレイを含むことができる。光源は、１又は２以上のレーザダイオード、或いは１又は２以上のレーザダイオードアレイを含むことができる。
【００３６】
以下、添付図面を参照しながら本発明による照明器具の実施形態を一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】完成した照明器具の斜視図である。
【図２】照明器具のＬＥＤアレイ及び冷却回路の斜視図である。
【図３】照明器具のＬＥＤアレイ及び冷却回路の底面図である。
【図４】照明器具のＬＥＤアレイ及び冷却回路の側面図である。
【図５ａ】照明器具のＬＥＤアレイ及び冷却回路の端面図である。
【図５ｂ】照明器具のＬＥＤアレイ及び冷却回路の、図７の軸Ｂ−Ｂを通る断面図である。
【図５ｃ】照明器具のＬＥＤアレイ及び冷却回路の、図７の軸Ｃ−Ｃを通る断面図である。
【図６】照明器具のＬＥＤアレイ及び冷却回路の平面図である。
【図７】完成した照明器具の側面図である。
【図８ａ】組み立てた照明の端面図である。
【図８ｂ】完成した照明器具の、図７の軸Ｄ−Ｄを通る断面図である。
【図８ｃ】完成した照明器具の、図７の軸Ｅ−Ｅを通る断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１に、本発明の例示的な実施形態による照明器具２００を示す。照明器具２００は、ヒートパイプ１０及びフィン２０を含む冷却回路１００に接続された光源３０を有する。冷却回路１００は、細長いストラット６０、端部要素７０及び中央支持要素８０で構成された支持フレームによって取り囲まれる。
【００３９】
この実施形態では、光源３０が、単一の高密度高輝度ＬＥＤアレイ、具体的にはＣｒｅｅ（登録商標）社製のＣＸＡ３０５０ＬＥＤアレイを含む。このＬＥＤアレイは、単一の高輝度発光面を形成するように狭い領域内に複数の個々のＬＥＤを含む。このアレイは、電気絶縁性であるとともに高熱伝導率も有するセラミック基板上に配置される。
【００４０】
ここでは、光源３０が高輝度ＬＥＤアレイを含んでいるが、当業者には、他の光源も使用できることが明らかであろう。例えば、単一の又は複数の高輝度ＬＥＤ、複数のＬＥＤアレイ、単一の又は複数のＯＬＥＤ又は複数のＯＬＥＤアレイ、或いは単一の又は複数のレーザダイオード又は複数のレーザダイオードアレイなどが全て企図される。
【００４１】
高輝度ＬＥＤアレイは７０Ｗ以上の余熱を生み出すので、ＬＥＤアレイ内の熱の蓄積及び対応する接合温度の上昇を避けるためにＬＥＤアレイの効率的な冷却が必要である。光源３０は、冷却回路１００によって冷却される。図２に、単独の冷却回路１００を示す。冷却回路１００は、ヒートパイプ１０及びフィン２０を含む。ヒートパイプは、光源３０からの熱を吸収して光源から熱を除去し、周囲空気中に対流的に熱を放散させることができる広い表面積をもたらすフィン２０に熱を伝えるように設けられる。
【００４２】
各ヒートパイプ１０は、光源３０からフィン２０に効率的かつ均等に熱を伝えるように機能する。一般に、ヒートパイプは、５０００〜２００，０００Ｗ／ｍＫの有効熱伝導率を有する。ヒートパイプは、少量の作動流体を含んで内部に毛管ウィッキング構造（図示せず）を有する中空の真空気密された密閉管状構造を含む。この作動流体を気化させることによって光源３０からの熱が吸収される。この蒸気が、光源３０から離れてヒートパイプ１０に沿って、凝縮蒸気がフィン２０に熱を放出する領域に熱を移送する。その後、凝縮された作動流体は、ウィッキング構造を通じて光源３０に最も近いヒートパイプ１０の端部に戻る。この実施形態では、ヒートパイプ１０が銅で形成されるが、適切な高さの熱伝導率を有するあらゆるヒートパイプを使用することができる。
【００４３】
図２及び図６に示すように、各ヒートパイプ１０は、一端が光源３０と熱的に接触する。ヒートパイプ１０は、光源から離れて延び、光源３０から離れたフィン２０に機械的かつ熱的に接続される。この実施形態では、６つのヒートパイプ１０が設けられているが、特定の光源３０にとって必要な放熱に応じて他の数のヒートパイプ１０を設けることもできる。
【００４４】
図３に、光源３０が取り付けられた冷却回路１００の裏面を示す。上述したように、この場合の光源３０は、セラミック基板上に配置された高輝度ＬＥＤアレイである。光源は、薄い熱導電性の取付板４０によってヒートパイプ１０上に取り付けられる。図３及び図６に最も良く示すように、光源３０では、ヒートパイプ１０が互いに平行になっていて互いに機械的かつ熱的に接触する。これにより、ヒートパイプ１０をできる限り光源３０に近接させることができる。また、このことは、光源３０の裏側において光源３０の発光面３２全体がヒートパイプ１０の少なくとも１つによって覆われることも意味する。発熱は、発光面３２に局所化されるため、この構成では、発光面３２とヒートパイプ１０との間の熱経路が最小化され、従って光源３０から最大量の熱を取り出すことができる。
【００４５】
ヒートパイプ１０は、互いに実質的に垂直であって光源３０から離れた複数のフィン２０に結合される。図２、図３及び図６で分かるように、ヒートパイプ１０は、最初に互いに離れて曲がり、その後に再び曲げ戻されてフィン２０内を互いに平行に延びる。このように、ヒートパイプ１０は、フィン２０の幅に沿って均等に配置され、この結果、ヒートパイプ１０からフィン２０への放熱が均等になる。
【００４６】
図５ｂに、図４のＢ−Ｂ、すなわち冷却回路１００の中心を通じて切り取った断面を示す。この図からは、ヒートパイプの接触面積を増やすためにヒートパイプ１０の片側がわずかに平らになっていることが分かる。上述したように、この実施形態では、光源３０が取付板４０によってヒートパイプ１０に取り付けられており、取付板４０は、この実施形態では銅で形成されてヒートパイプ１０と光源３０とを熱的に接触させるとともに、光源３０のための平坦な取付面を提供する。高輝度ＬＥＤアレイはセラミック基板を含むので、このことは重要である。セラミックは、電気絶縁性と共に適切な高さの熱伝導率を提供するが、一般に金属よりも脆弱である。従って、非平坦面に取り付けられた場合には機械的損傷を受けやすい。ヒートパイプ１０の側面は実質的に平らになっているが、光源３０をヒートパイプ１０上に直接取り付けるのであれば、強固な機械的及び熱的接続のために十分に平らな面を形成しなくてもよい。従って、設けられる伝導性取付板４０は、光源を取り付ける面は平坦であるが適応性が高く、従ってヒートパイプ１０との安定した機械的接触をもたらし、その間常に高い熱伝導率を有して光源３０からヒートパイプ１０への熱の移動を容易にする。
【００４７】
図５ｂの拡大した断面図に示すように、ヒートパイプ１０の湾曲面と取付板４０との間の間隙１２は熱伝導材料で満たされることが好ましい。例えば、間隙１２にはんだを用いて、ヒートパイプ１０を互いに接合するだけでなく、ヒートパイプ１０の配列の幅全体にわたって取付板４０との連続的な熱接触を確実にすることができる。当然ながら、取付板４０の輪郭形成された上面、或いは下部が実質的に四角形の断面を有するヒートパイプ１０との連続的な熱接触を実現することもでき、従って間隙１２のサイズは無視できるようなものである。
【００４８】
図５ｂで分かるように、取付板４０の厚みは、ヒートパイプ１０自体の厚みよりも大幅に小さい。取付板４０の厚みは、光源３０とヒートパイプ１０との間の熱経路を最小限に抑えながらも光源３０とヒートパイプ１０との間に安定した機械的及び熱的接触をもたらすように最小化される。これにより、ヒートパイプ１０による光源３０からの熱抽出効率が最大になる。
【００４９】
この実施形態では、取付板４０が銅製であるが、当業者には、多くの熱伝導材料も適していることが明らかであろう。上述したように、特定の光源３０にとって必要な機械的かつ熱的接続に応じて、光源３０をヒートパイプ上に直接取り付けることもできる。
【００５０】
ヒートパイプ１０は、複数のフィン２０に直接機械的かつ熱的に接続される。図２、図３及び図４に最も良く示すように、フィンは光源３０から離れており、ヒートパイプ１０の長さに沿ってヒートパイプ１０に対して垂直に互いに平行に配置される。この実施形態では、６つのヒートパイプ１０のうちの３つは、光源から離れて軸Ａ−Ａに沿って一方向に延びてフィン２０の第１のアレイに接続され、他の３つのヒートパイプ１０は、光源から逆方向に離れて軸Ａ−Ａに沿って延びてフィン２０の第２のアレイに接続される。
【００５１】
図６に最も良く示すように、ヒートパイプ１０が延びる方向は交互になっており、すなわち各ヒートパイプ１０は、隣接するヒートパイプ１０とは逆方向に延びる。これにより、光源３０からフィン２０の各アレイに確実に等量の熱が移動するようになる。
【００５２】
各フィン２０は、実質的に平面である。この実施形態では、フィン２０が実質的に矩形であるが、必ずしもそうとは限らない。この特定の実施形態では、フィン２０の寸法が、１３ｃｍの幅及び４．５ｃｍの高さを有し、すなわちフィン２０のアスペクト比は約１：３であり、これは、フィン２０の幅に沿って均等に、かつフィン２０上の垂直方向中心に配置された３つのヒートパイプ１０に対応する。従って、各ヒートパイプ１０は、フィン２０のほぼ等しい表面積に関連する。設けられるフィン２０の寸法及び総数は、ヒートパイプの数、冷却ユニット１００を取り囲む空気中に対流によって熱を放散させるために必要な総表面積に応じて、この特定の実施形態とは異なることもあると理解されるであろう。
【００５３】
フィン２０は、フィン２０の各角部に配置された統合タブ２２も含む。図２の拡大図に最も良く示すように、各タブは、突出部２３及び凹部２４を含む。各タブ２２の突出部２３は、隣接するフィン２０の対応するタブ２２の凹部２４によって受け入れられ、突出部２３の縁部は凹部２４の縁部に当接する。このように、アレイの各フィンは、隣接するフィン２０に対して機械的に配置され、これによってアレイの機械的安定性が全体として向上し、フィン２０が互いに垂直であり続けることが確実になる。タブ２２は、フィン２０の表面ではなくフィン２０の角部に配置されるので、フィン２０間の気流の閉塞が避けられて、フィンアレイを通る対流の効率を高めることができる。さらに、これによってフィンアレイを通じた視界を遮るものが減少し、照明器具２００の美観も高まる。
【００５４】
取付板４０及びヒートパイプ１０の高い熱伝導率に起因して、統合タブ２２におけるフィン２０間の接続が冷却回路１００の動作に与える影響は無視できるほどのものである。
【００５５】
この実施形態では、フィン２０がアルミニウムで形成される。アルミニウムは、銅に比べて熱伝導率は低いが密度が大幅に低く、照明器具２００の全重量を低減する。当業者には、十分に高い熱伝導率及び低重量を有する他の好適な材料でもフィンを形成できることが明らかであろう。例えば、チタン又はニッケル合金などの他の金属が適する場合もあり、或いは実際にグラファイト又はその他の高熱伝導性炭素系材料を含む非金属材料が適する場合もある。フィン２０は、材料を組み合わせて作製することもできる。
【００５６】
ここで再び図１を参照すると、組み立てた照明器具２００では、冷却回路１００が支持フレームに取り囲まれている。この支持フレームは、照明器具２００の機械的安定性を高め、レンズ９５及びバッフル９０を支持して光源３０から放出された光を誘導するように設けられる。フィン２０間の気流が支持フレームによって遮られず、フィン２０から周囲空気中への熱の対流を最大化することが重要である。支持フレームは、例えばアルミニウムなどの金属、又はプラスチックなどの断熱性材料などのあらゆる好適な材料で作製することができる。フィン２０の統合タブ２２と同様に、支持フレームは、フィンに接続して共に構造体を形成するが、支持フレームが冷却回路１００の動作に与える影響は、取付板４０及びヒートパイプ１０の高い熱伝導率に起因して無視できるほどのものである。
【００５７】
支持フレームは、縁部ストラット６０、端部支持要素７０及び中央支持要素８０を含む。
【００５８】
図８ｃ及び図１に最も良く示すように、縁部ストラット６０の断面は、フィン２０の角部のタブ２２によって形成される窪みに対応するように適合される。縁部ストラット６０は、端部支持要素７０及び中央支持要素８０に同様に接続する。図７ａに最も良く示すように、端部支持要素７０はアーム７２を含む。アームの端部７４は、縁部ストラット６０の内向きの側面と噛み合うように成形される。
【００５９】
同様に、図８ｂ及び図１に最も良く示すように、中央支持要素８０も、縁部ストラット７０の内向きの側面と噛み合うように適合された端部８４を有するアーム８２を含む。中央支持要素８０は、実質的に平面状の中央部分８６をさらに含む。この中央部分８６は、支持フレームの一部としてだけでなく、バッフル９０及びレンズ９５も支持するように設けられる。この実施形態では、レンズ９５がプラスチックレンズであるが、当業者には、他の透明材料製のレンズも適することが明らかであろう。バッフル９０は、光源によって放出された光を誘導し、照明器具２００を側面から見た時のグレアを避けるように設けられる。レンズ９５は、この実施形態に示すように中央支持要素８０に取り付けることも、或いは必要に応じて光源３０又は取付板４０に直接取り付けることもできる。バッフル９５を支持要素８０から懸架する際には、バッフル９５を、シリコン、プラスチック又は他の断熱性材料などのいずれかの好適な材料で提供することも、或いは、アルミニウム又は冷却回路１００の動作に影響を与えない他の金属などの熱伝導材料で提供することもできる。
【００６０】
照明器具２００は、懸架ケーブル６６に取り付けられた懸架手段６５を用いて室内空間に懸架される。この実施形態では、ヒートパイプ１０に接続された２つの懸架手段６５が設けられる。ヒートパイプ１０は、フィン２０及び支持フレームの軽量性に起因して、照明器具２００の重量を支持するのに十分な強度を有する。当然ながら、支持手段は、フィン２０又は支持フレームに接続することもできる。
【００６１】
この実施形態では、光源３０の駆動電子部品（図示せず）が照明器具２００の外部に存在する。電流は、懸架ケーブル６６に取り付けることができる、又は懸架ケーブル６６の一部を成すことができるワイヤ（図示せず）によって供給される。或いは、ワイヤを懸架ケーブル６６から分離することもできる。駆動電子部品は、照明器具２００の上方の天井に取り付けることも、又は天井に埋め込むことも、或いは照明器具から完全に離れて存在することもできる。
【００６２】
照明器具２００を室内空間に懸架すると、冷却回路１００が露出し、空気がフィン間を自由に流れる。これによってフィン２０の周囲の効率的な対流が可能になり、冷却回路１００から、照明器具２００が懸架された空間の空気質量への熱の移動が最大になる。さらに、フィン２０を垂直に配向することによって対流が促され、空気が加熱時にフィンアレイを通じて上昇できるようになる。フィン２０間の間隔は、十分な数のフィン２０をヒートパイプ１０の長さ方向に沿って確実に配置できるほど十分な狭さにすべきであるが、気流が妨げられて対流による各フィンからの放熱が減少するほど狭くすべきではない。換言すれば、高密度なフィンから得られる広い表面積と、フィンアレイを通じた容認できる空気抵抗とのバランスを取らなければならない。この空気抵抗は、フィンを通る対流経路の長さに依存する。高さ４．５ｃｍのフィン２０では、フィンの間隔が０．３〜１．４ｃｍ（すなわち、フィンの間隔とフィンの高さの比率が１：１３〜１：３．２）であれば、フィンの充填が十分に密でありながら、対流する気流に対して過剰な抵抗を発生させないので好ましい。さらに具体的には、この実施形態に示すように、高さ４．５ｃｍのフィン２０では、０．８ｃｍの間隔、すなわちフィンの間隔とフィンの高さの比率が約１：５．５であることが特に有利である。
【００６３】
この特定の実施形態は、ダウンライト器具に関するものであるが、当業者には、他の構成も考えられることが明らかであろう。例えば、バッフル９０の有無に関わらず、照明器具２００を逆さにしてアップライト器具として機能させることもできる。また、屋内照明の文脈で照明器具２００を説明したが、照明器具２００は、屋外空間にも同様に良好に設置することができる。
【００６４】
さらに、本発明のこの実施形態は、フィン２０のアレイを２つ含むが、当業者には、冷却回路１００の熱的要件及び照明器具の美観に応じて、他の数のアレイを他の構成でも使用できることが明らかであろう。例えば、フィンアレイを互いに異なる相対的位置及び配向で位置付けることもでき、例えば図示のようにフィンアレイを同軸上に配置することも、或いはフィンアレイを互いに平行に、又は互いに垂直にすることもできる。照明器具の冷却要件及び美観に応じて、照明器具内で異なる相対的位置のフィンアレイを組み合わせることもできる。例えば、光源が存在する１つの長手方向軸上で光源からいずれかの方向に離れて延びる複数のフィンアレイを、これらのフィンアレイ間に長手方向軸と平行又は垂直に配置されたフィンアレイと組み合わせて、フィンで構成されたベゼルによって光源が取り囲まれるようにすることもできる。
【００６５】
さらに、いずれかの所与のフィンアレイの構成は、図示のものと異なることもでき、例えば湾曲したヒートパイプ１０に対してフィン２０を垂直に配置して、これらのフィン２０が互いに平行ではなく掃引曲線を形成するようにすることもできる。
【００６６】
照明器具２００の、特に冷却回路１００の全体的効果は、光源３０における接合温度が非常に低い点である。
【００６７】
光源３０の局所にヒートパイプ１０を配置する効果は、ＬＥＤアレイ内の全てのＬＥＤとヒートパイプとの間の熱経路が確実に最小化される点である。さらに、熱伝導材料は、光源３０の局所で最小限に保たれるので、光源３０の局所に熱質量が最低限しか存在しない。この結果、光源３０とヒートパイプとの間の熱抵抗が最小化されて、光源３０から離れてヒートパイプ１０を介してフィン２０に至り、対流によって周囲空気中に放散される熱の移動が最適化される。
【００６８】
この結果、たとえ７０Ｗを超える熱を生じるＬＥＤアレイを用いた場合でも、４５℃ほどの低さの接合温度を達成することができる。この種のＬＥＤアレイは、最大８５℃の接合温度に耐えることができるが、照明器具２００の一部である冷却回路１００は、劇的に改善されたＬＥＤアレイの動作環境を提供する。この低い接合温度は、ＬＥＤアレイの動作寿命、並びにその出力効率及び長期的色特性を大きく向上させる。
【００６９】
上述した好ましい実施形態は一例であり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に定められ、特許請求の範囲内において実施例を修正することもできる。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
0006325685.tif 000007
【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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