(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの発光ダイオード３０２を冷却する熱伝達装置１００、４００に関する。当該熱伝達装置１００、４００は、発光ダイオード３０２を取り付けるために構成され、発光する際に、発光ダイオード３０２から生成された熱を受け取る中心部１０２、４０２と、複数の細長い熱伝達要素１０４であって、それぞれ、中心部１０２、４０２に接続される第１の端部１０６と、ハウジング２００内に挿入されると、生成された熱がハウジング２００に熱的に伝達されるように、ハウジング２００の内面２０２に当接する第２の端部１０８とを有する当該複数の細長い熱伝達要素１０４とを含む。本発明の利点は、少なくとも、十分な冷却を提供するための外部ファン又はメンブレンの必要性を減少させるパッシブ熱伝達装置が提供される点を含む。
2015507832.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冷却する熱伝達装置であって、
前記少なくとも１つの発光ダイオードを取り付けるために構成され、発光する際に、前記少なくとも１つの発光ダイオードから生成された熱を受け取る中心部と、
複数の細長い熱伝達要素であって、それぞれ、前記中心部に接続される第１の端部と、ハウジング内に挿入されると、生成された熱が前記ハウジングに熱的に伝達されるように、前記ハウジングの内面に当接する第２の端部とを有する前記複数の細長い熱伝達要素と、
を含む、熱伝達装置。
【請求項２】
前記複数の細長い熱伝達要素の前記第２の端部は、前記熱伝達装置が前記ハウジング内に挿入されると、前記複数の細長い熱伝達要素が前記ハウジングの前記内面に対し曲げられるように、前記ハウジングの前記内面の断面積よりも大きい幾何学領域を形成する、請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項３】
前記複数の細長い熱伝達要素の前記第２の端部は、前記複数の細長い熱伝達要素の残りの部分よりも低い摩擦係数を有するサーマルインターフェース材料を含む、請求項１又は２に記載の熱伝達装置。
【請求項４】
前記サーマルインターフェース材料は、グラファイト、コンフォーマブルサーマルパッド、プラスチック薄膜のうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の熱伝達装置。
【請求項５】
前記複数の細長い熱伝達要素の前記第１の端部と前記熱伝達装置の前記中心部との間の界面に、第２のサーマルインターフェース材料が設けられている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の熱伝達装置。
【請求項６】
前記中心部の領域は、前記少なくとも１つの発光ダイオードを含むＬＥＤモジュールの領域よりも小さく、前記ＬＥＤモジュールは、前記中心部の前記領域に接続されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載の熱伝達装置。
【請求項７】
前記複数の細長い熱伝達要素のうちの少なくとも１つは、前記第２の端部から前記中心部に向かう方向に延在する細長い凹部を含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載の熱伝達装置。
【請求項８】
前記複数の細長い熱伝達要素は、熱伝導性材料を有するブラシによって形成される、請求項１乃至６の何れか一項に記載の熱伝達装置。
【請求項９】
少なくとも１つの発光ダイオードと、
請求項１乃至８の何れか一項に記載の熱伝達装置と、
前記熱伝達装置を受け入れるハウジングと、
を含む、照明アセンブリ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの発光ダイオードによって放射された光を受け取り、所定の形に従って光ビームを提供する成形要素を更に含む、請求項９に記載の照明アセンブリ。
【請求項１１】
前記成形要素は、リフレクタ、コリメータ又はレンズのうちの少なくとも１つである、請求項１０に記載の照明アセンブリ。
【請求項１２】
前記熱伝達装置の上に配置される圧力ディスクを更に含む、請求項９乃至１１の何れか一項に記載の照明アセンブリ。
【請求項１３】
圧縮可能な圧力要素を更に含み、前記熱伝達装置は、前記ハウジングと前記圧縮可能な圧縮要素との間に配置される、請求項９乃至１２の何れか一項に記載の照明アセンブリ。
【請求項１４】
前記照明アセンブリ内に光学的に置かれ、前記少なくとも１つの発光ダイオードによって生成される熱を前記照明アセンブリの光学的な方向に散逸するヒートシンク面を更に含む、請求項９乃至１３の何れか一項に記載の照明アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードの熱管理の分野、より具体的には、発光ダイオードを冷却する熱伝達装置に関する。本発明は更に、上記の熱伝達装置を含む照明アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード、即ち、ＬＥＤは、広範囲の照明用途に使用されている。ＬＥＤは、明るい光を提供する、妥当に安価である、及び、電力消費量が少ないという利点を有するため、ＬＥＤを従来の照明器具の代替手段として使用することがますます魅力的となっている。更に、ＬＥＤは、長い動作寿命を有する。一例として、ＬＥＤランプは、５０，０００時間、動作し続け、これは、白熱灯の動作寿命の最大５０倍である。
【０００３】
このような長い動作寿命を実現するために、検討すべき１つの重要な側面は、ＬＥＤ又はＬＥＤモジュールの過熱を回避するためのＬＥＤの熱管理である。これは、ＬＥＤが、熱を後方に、即ち、光ビームの方向に対し反対の方向に放出するため、発生した熱を光の放射によって主に伝達する従来の照明に比べて、簡単な課題ではない。特に、ＬＥＤが、例えば屋根や天井内に取付けられる場合、ＬＥＤの周囲の空間が小さいので、十分な冷却を提供するのは困難になる。更に、例えばアクセント又はダウン照明用途といった室内用途にＬＥＤを使用する場合、密な光ビーム角の投影を可能にする小型でかつ高ルーメンのパッケージが必要となる。この場合、複数のＬＥＤが小さい領域の中に一緒に置かれ、スタンドアロンのヒートシンクでは十分な冷却を提供できないような熱量を出すことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この問題に対する解決策は、十分な冷却量を提供するために、例えばファン又はメンブレンといったアクティブ冷却要素を設けることである。しかし、これらのタイプの解決策は、高価で、また、時に、当該要素の動作寿命が限られているため、信頼性が低い。したがって、ＬＥＤの熱管理に関して更なる改良が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の問題を少なくとも部分的に解決するために、発光ダイオード用の改良された熱伝達装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、少なくとも１つの発光ダイオードを冷却する熱伝達装置が提供される。当該熱伝達装置は、発光ダイオードを取り付けるために構成され、発光する際に、発光ダイオードから生成された熱を受け取る中心部と、複数の細長い熱伝達要素であって、それぞれ、中心部に接続される第１の端部と、ハウジング内に挿入されると、生成された熱がハウジングに熱的に伝達されるように、ハウジングの内面に当接する第２の端部とを有する複数の細長い熱伝達要素とを含む。
【０００７】
本発明は、ハウジング内に挿入されると、ＬＥＤによって生成された熱をハウジングに伝達できる、即ち、ハウジングは、したがって、ＬＥＤ又はＬＥＤモジュール用のヒートシンクとして機能する熱伝達装置が提供されるという見識に基づいている。更に、多くの用途において、ＬＥＤは、ハウジングの中心に、即ち、ハウジングの内面から離れて配置されているため、本発明は更に、熱伝達装置の中心部に接続され、ハウジングの内面に向かう方向に延在する細長い要素を提供することによって、ＬＥＤによって生成された熱が、ハウジングに取付けられるとハウジングに熱的に伝達されるが、これは、ハウジングに取付けられると、第２の端部が、ハウジングと熱伝達装置との間に熱的接続があるように、ハウジングの内面に当接することによるものであるという見識にも基づいている。その後、ハウジングに伝達された熱は、周囲環境に散逸される。したがって、本発明の利点は、少なくとも、パッシブ熱伝達装置が提供され、これにより、十分な冷却を提供するための外部ファン又はメンブレンの必要性を減少させる点である。また、本発明の別の利点は、白熱照明、ＣＦＬ、ＨＩＤ等といった従来の照明技術に使用される既存の照明器具及びランプハウジングが、ＬＥＤモジュールに細長い熱伝達要素を設けることによってヒートシンクとして使用され、これにより、ＬＥＤと従来の照明技術の互換性に関して向上できるだけでなく、熱管理のための追加のヒートシンクの必要性を減少させる点である。細長い熱伝達要素は、以下において又は本説明全体において、例えばハウジングの内面と当接するように置かれると、曲がってハウジングの特定形状に調節される要素として解釈されるべきである。
【０００８】
細長い熱伝達要素の第１の端部は、複数の方法で、中心部に接続される。例えば第１の端部は、中心部と一体にされてもよい。これにより、細長い熱伝達要素及び中心部は、例えばアルミニウム又はグラファイトシートといった同じ材料シートから提供されてもよい。第１の端部は更に、中心部に単独で提供されてもよい。即ち、接続手段によって中心部に接続されてもよい。当該接続手段は、例えばネジ継手、溶接、接着剤等であってよい。細長い熱伝達要素の第１の端部を、接続手段によって中心部に接続する場合、第１の端部、又は、当該端部を受ける中心部の位置に、以下に詳細に説明されるサーマルインターフェース材料が設けられていてよい。これにより、中心部と細長い熱伝達要素との間の熱伝導特性が、サーマルインターフェース材料がない場合に比べて、向上される。
【０００９】
以下において、「熱を伝達」との表現は、熱伝達装置の中心部において生成された熱が、その後、更に、細長い熱伝達要素を介してハウジングに伝達されると解釈されるべきである。
【００１０】
また、細長い熱伝達要素は、好適には、アルミニウムといった熱伝導性材料で作られる。当然ながら、例えば銅又はグラファイト等といった他の材料も想到可能である。したがって、細長い熱伝達要素は、細長い熱伝達要素用の材料を選択する際に、所望どおりに熱を伝達するができるという点は重要な側面である。
【００１１】
例示的な実施形態によれば、複数の細長い熱伝達要素の第２の端部は、熱伝達装置がハウジング内に挿入されると、複数の細長い熱伝達要素がハウジングの内面に対し曲げられるように、ハウジングの内面の断面積よりも大きい幾何学領域を形成する。細長い熱伝達要素の上記幾何学領域は、第２の端部によって範囲が定められている非物理的な領域と解釈されるべきである。例えば細長い熱伝達要素がほぼ円形の中心部上に形成される場合、細長い熱伝達要素は、湾曲形状を有し、共に花状の構成を形成する。この場合、したがって、幾何学領域は、第２の端部の境界によって範囲が定められる実質的に円形の領域であり、この実質的に円形の領域は、熱伝達装置が挿入されるハウジングの直径よりも大きい直径を有する。その一方で、細長い熱伝達要素が、例えばほぼ矩形のハウジングに対して配置されるほぼ矩形の中心部上に形成される場合、細長い熱伝達要素の第２の端部は、実質的に矩形の幾何学領域、即ち、細長い熱伝達要素の第２の端部によって形成される４つの「壁」によって範囲が定められる幾何学領域を形成してもよい。後者の例では、したがって、実質的に矩形の領域の面積は、ハウジングのほぼ矩形の領域よりも大きくあるべきである。したがって、上記の例から、細長い熱伝達要素の相互の構成は、熱伝達装置がはめ込まれる特定のハウジングに依存して、様々に構成されることが提案される。しかし、上記の幾何学領域の矩形の形は、略円柱状の中心部にも同様に提供されてもよく、また、その反対も同様であることに留意されたい。上記の例は明瞭にするために説明されたに過ぎない。
【００１２】
ハウジングの断面積よりも大きい第２の端部の幾何学領域を上記のとおりに提供する利点は、少なくとも、熱伝達装置がハウジング内に提供されると、細長い熱伝達要素がハウジングの内面に接触することになり、同時に、細長い熱伝達要素の前の構成に比べて僅かに曲げられるという点である。したがって、細長い熱伝達要素の第２の部分と、ハウジングの内面との間の圧縮力が高まり、即ち、細長い熱伝達要素の第２の部分は、ハウジングに組み付けられるとハウジングの内面に当接し、これにより、熱が細長い熱伝達要素を介してハウジングへと伝達される。
【００１３】
また、複数の細長い熱伝達要素の第２の端部は、細長い熱伝達要素の残りの部分よりも低い摩擦係数を有するサーマルインターフェース材料を含む。これにより、細長い熱伝達要素と、熱伝達装置が挿入されるハウジングとの間の界面に、ハウジングへの熱伝達を更に向上させるために、熱伝導性材料が提供される。また、低摩擦特性を有する材料を提供することによって、ハウジング内の熱伝達装置の組み立ては、細長い熱伝達要素の第２の端部が、残りの細長い熱伝達要素と同じ材料の端部を有する場合に比べて、ハウジングの内面に対しより容易に摺動するので、更に向上され且つ単純にされる。サーマルインターフェース材料は、グラファイトを含んでよい。グラファイト材料は良く知られており、第２の端部への取付けのための接着面を有することができ、相対的にコンフォーマブルであり、また、ハウジングに向く面に相対的に低い摩擦係数で配置される一方で、優れた熱特性を有するので、適用することが容易である。当然ながら、他の材料又は材料の組み合わせも想到可能である。例えば第２の端部は、片面に、第２の端部への取付けのための接着面を形成するプラスチック薄膜を有し、ハウジングに摺動接触する低摩擦面を有するコンフォーマブルサーマルパッドが設けられる。したがって、第２の端部と接触する接着面と、ハウジングの内面に摺動可能に接触する低摩擦面とを有するサーマルインターフェース材料として機能する任意の材料又は材料の組み合わせを用いてもよい。
【００１４】
別の例示的な実施形態によれば、細長い熱伝達要素の第１の端部と熱伝達装置の中心部との間の界面に、第２のサーマルインターフェース材料が設けられている。これにより、細長い熱伝達要素と中心部との間の熱伝導特性が向上される。第２のサーマルインターフェース材料は、複数の細長い熱伝達要素の第２の端部に設けられたサーマルインターフェース材料とは異なってもよい。第２のサーマルインターフェース材料は、例えばサーマルグリース又は相変化材料であってよい。しかし、本発明は、これらの材料の使用に限定されず、グラファイトもその有利な熱伝導特性から使用されてもよい。しかし、第１の端部は、上記のとおり中心部にある程度きつく固定されているため、細長い熱伝達要素の残りの部分よりも低い摩擦係数を有する材料は特に必要ではない。
【００１５】
また、中心部の領域は、発光ダイオードを含むＬＥＤモジュールの領域よりも小さく、ＬＥＤモジュールは、中心部の領域に接続されている。中心部の領域は、細長い熱伝達要素の第１の端部によって形成される境界によって範囲が定められる領域として解釈されるべきである。これにより、ＬＥＤモジュールが、例えばネジ等によって中心部に接続されると、ＬＥＤモジュールは細長い熱伝達要素の第１の端部を押し、細長い熱伝達要素は、これにより、中心部から外側に曲げられる。上記の利点は、少なくとも、熱伝達装置がハウジング内に配置されると、細長い熱伝達要素の第２の端部とハウジングとの間に増加された圧力が提供される点である。
【００１６】
本発明の別の例示的な実施形態によれば、細長い熱伝達要素のうちの少なくとも１つは、第２の端部から中心部に向かう方向に延在する細長い凹部を含む。上記の利点は、少なくとも、細長い熱伝達要素の柔軟性が更に向上される点である。例えばＬＥＤモジュールからの熱が伝達されるべきハウジングが、ガラスのハウジング（例えばＭＲ１６ハロゲンリフレクタハウジング）である場合、当該ハウジングの内面は、パラボリックリフレクタを形成するように二重曲線状にされる。これにより、細長い熱伝達要素は、例えば光学的解決策がシングルコリメータ、マルチコリメータ、リフレクタ等であるかどうかに依存して、また、ガラスのハウジング内で利用可能な空間に依存して、照明アセンブリの基部又は光出射窓へと向けられる。細長い凹部が配置された細長い熱伝達要素は、したがって、ハウジング内に挿入されると、ハウジングの内面に接触し、したがって、二重曲線状の面とコンフォーマブルに当接する。また、細長い熱伝達要素は、それぞれに、複数の細長い凹部が設けられていてもよい。これは、柔軟性を更に向上させる。また、複数の細長い凹部は、各細長い熱伝達要素の塑性変形を減少させ、これにより、既に使用されている熱伝達要素を新しいハウジングへと提供する可能性が増加される。即ち、熱伝達要素を再利用する可能性が増加される。また、塑性変形を減少させると、第２の端部とハウジングの内面との間の接触力も増加させる。
【００１７】
本発明の別の例示的な実施形態によれば、細長い熱伝達要素は、熱伝導性材料を有するブラシによって形成される。「ブラシ」との用語は、細長い熱伝達要素がブラシ状のストローによって形成されていると解釈され、それぞれ、ＬＥＤモジュールによって生成された熱をハウジングへと伝達する。ブラシは、ハウジングのほぼどの可能な形状構成にも適合するので、有利である。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、少なくとも１つの発光ダイオードと、上記熱伝達装置と、熱伝達装置を受け入れるハウジングとを含む照明アセンブリが提供される。少なくとも１つの発光ダイオードは、例えばＬＥＤモジュールである。
【００１９】
また、照明アセンブリは更に、発光ダイオードによって放射された光を受け取り、所定の形に従って光ビームを提供する成形要素を含む。更に、上記成形要素は、リフレクタ、コリメータ又はレンズのうちの少なくとも１つである。これにより、発光ダイオードによって放射された光は、特定の所望の形に構成される。この態様の効果及び特徴は、本発明の他の態様に関連して上記された効果及び特徴と大部分において同様である。
【００２０】
例示的な実施形態によれば、照明アセンブリは更に、熱伝達装置の上に配置される圧力ディスクを含む。これにより、圧力ディスクは、細長い熱伝達要素がハウジングに当接することを更に確実にするために、細長い熱伝達要素に追加の圧力を与える。これは、熱伝達装置が、例えばアルミニウムよりも低い柔軟性を有するグラファイト材料で作られる場合に特に有益である。しかし、圧力ディスクは、熱伝達装置と例えばハウジングの内面との間に追加の接触圧力を与えるため、グラファイトだけでなく熱伝達装置に使用されるすべての材料に有益である。したがって、この場合、圧力ディスクは、熱伝達装置とハウジングとの間に相対的に十分な当接が達成されるように、グラファイトの熱伝達装置に圧力を与える。これにより、中心部からハウジングへ向かう熱の伝達は更に確実にされる。なお、照明アセンブリは、例えば互いの上に位置付けられる２つの熱伝達装置といったように２つ以上の熱伝達装置を含んでもよい。その場合、圧力ディスクは、例えば当該２つの熱伝達装置間に設けられる。
【００２１】
また、照明アセンブリは更に、圧縮可能な圧力要素を含み、熱伝達装置は、ハウジングと圧縮可能な圧縮要素との間に配置される。圧縮可能な圧力要素は、例えば金属材料で作られた圧力プレートに比べて相対的に柔らかい表面を有するスポンジ状のディスクである。上記の利点は、少なくとも、スポンジ状のディスクが熱伝達装置の細長い熱伝達要素に滑らかに従うので、圧縮可能な圧縮要素と熱伝達装置との間の圧力が、より均一に与えられる点である。また、熱伝達要素の摩耗も、例えば金属製の非弾性圧力プレートに比べて減少される。
【００２２】
本発明の例示的な実施形態によれば、照明アセンブリは更に、当該照明アセンブリ内に光学的に置かれ、少なくとも１つの発光ダイオードによって生成される熱を照明アセンブリの光学的な方向に散逸するヒートシンク面を含む。したがって、ヒートシンク面は、ＬＥＤランプの通常の熱散逸方向とは反対の方向に置かれる。ヒートシンク面は、例えば細長い熱伝達要素の第２の端部に機械的に接続される。これは、例えば第２の端部をヒートシンク面に当接させて、ヒートシンク面の周りで第２の端部の一部を曲げる又は折り返すこと等によって達成される。これにより、熱はハウジングとヒートシンク面との両方に伝達されるので、ＬＥＤモジュールからの熱の散逸を更に向上させる。ヒートシンク面では、その後、熱は、例えば周囲空気に散逸される。
【００２３】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付の請求項及び以下の説明を検討すると、明らかとなろう。当業者であれば、本発明の様々な特徴が組み合わされて、本発明の範囲から逸脱することなく、以下に記載される実施形態とは異なる実施形態ができることは理解する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明のこれらの及び他の態様は、本発明の例示的な実施形態を示す添付図面を参照して、より詳細に以下に説明される。
【００２５】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態による、取付け前の熱伝達装置及びハウジングの斜視図を示す。
【図２】図２は、取り付けられた構成にある図１の例示的な実施形態の部分断面斜視図を示す。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による２層の細長い熱伝達要素を有する熱伝達装置の側断面図を示す。
【図４】図４は、本発明による熱伝達装置の別の実施形態の斜視図を示す。
【図５】図５は、細長い熱伝達要素に設けられた凹部を有する熱伝達装置の例示的な実施形態を示す。
【図６】図６は、熱伝達要素がブラシによって形成されている熱伝達装置の例示的な実施形態を示す。
【図７】図７は、本発明による照明アセンブリの例示的な実施形態の分解斜視図を示す。
【図８】図８は、本発明による照明アセンブリの更に別の例示的な実施形態の分解斜視図を示す。
【図９】図９は、照明アセンブリ内に光学的に置かれているヒートシンク面を有する照明アセンブリの一実施形態の斜視図を示す。
【図１０】図１０は、図９におけるヒートシンク面の更なる実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、本発明の現在好適である実施形態が示されている添付図面を参照して、以下により詳細に説明される。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、また、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、徹底及び完全のために提供され、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものである。全体を通して、同様の参照符号は同様の要素を指す。
【００２７】
図面、特に図１を参照するに、本発明の現在好適である実施形態によるハウジング２００内に挿入される前の熱伝達装置１００の斜視図が示される。図１に示されるように、熱伝達装置１００は、中心部１０２を含む。中心部１０２は、ＬＥＤ３０２又はＬＥＤモジュール３００を取り付けるために構成され、図示される実施形態では、ＬＥＤ３０２を有するＬＥＤモジュール３００が中心部に配置されている。ＬＥＤモジュール３００は、ネジ、ボルト、接着剤等といった多数の方法で熱伝達装置１００の中心部１０２に取付けられる。図示される実施形態では、ＬＥＤモジュール３００は、中心部１０２に配置された対応するネジ孔１０３を通るネジによって、中心部１０２に接続される。更に、熱伝達装置１００は、ここでは、熱伝達装置１００の中心部１０２から延在する細長いフィン又はフィンガとして図示されている複数の細長い熱伝達要素１０４を含み、各細長い熱伝達要素１０４は、第１の端部１０６が中心部１０２に接続されている。図１に示される実施形態では、細長い熱伝達要素１０４の第１の端部１０６は、それぞれ、中心部１０２の側面１０５に接続されている。しかし、細長い熱伝達要素１０４の第１の端部１０６は、中心部１０２の上面１０７又は下面１０９に接続されていてもよい。細長い熱伝達要素１０４の第１の端部１０６は、多くのやり方及び構成で中心部に接続されてもよい。例えば第１の単部１０６は、ネジ接続、ボルト接続、接着剤又は溶接等といった外部固定手段によって接続されてもよい。更に、細長い熱伝達要素１０４が外部固定手段によって接続されている場合、細長い熱伝達要素１０４の第１の端部１０６と中心部１０２との間に、これらの部分間の熱伝導率を増加させるために、サーマルインターフェース材料が設けられていてもよい。また、細長い熱伝達要素１０４の第１の端部１０６は、中心部１０２と一体にされてもよい。即ち、細長い熱伝達要素１０４及び中心部１０２は、同じ材料シートから提供されてもよい。
【００２８】
更に、細長い熱伝達要素１０４は、それぞれ、第１の端部１０６に比べて細長い熱伝達要素１０４の反対側に配置されている第２の端部１０８を含む。図１の例示的な実施形態では、第２の端部１０８は、ここではグラファイトとして図示されるサーマルインターフェース材料１１０を含む。グラファイト材料は、第２の端部１０８への接続のための粘着性面と、サーマルインターフェース材料が設けられていない細長い熱伝達要素１０４の部分に比べて摩擦特性が低い反対の面とが配置されている。摩擦特性の低いグラファイトの面は、熱伝達装置１００がハウジング２００内に挿入されている場合に、ハウジング２００の内面２０２に接続する。これは、図２に関連して、以下に更に説明される。また、細長い熱伝達要素１０４の第２の端部１０８によって範囲が定められる境界線によって形成される幾何学領域１１２は、図示される実施形態では、その中に熱伝達装置１００が挿入されるハウジング２００の内面２０２によって形成される断面積よりも大きい。図１の図示される実施形態では、幾何学領域は、円形であるが、当然ながら、例えば、図４に関連して以下に説明される矩形といった他の形を有してもよい。
【００２９】
更に、本発明の例示的な実施形態によれば、また、図１に示されるように、熱伝達装置１００の中心部１０２に接続されるＬＥＤモジュール３００の面積は、中心部１０２の対応する面積よりも大きくてもよい。これにより、ＬＥＤモジュール３００が中心部１０２に接続されると、ＬＥＤモジュール３００の周辺部は、細長い熱伝達要素１０４と当接し、これにより、細長い熱伝達要素の元の構成に対して少なくとも僅かに外側に当該細長い熱伝達要素が曲げられる。これにより、ＬＥＤモジュール３００と細長い熱伝達要素１０４との間に圧力が与えられる。別の例によれば、中心部１０２と細長い熱伝達要素１０４とは、同じ材料シートから提供されてもよい。
【００３０】
本発明をより詳細に説明するために、以下の説明は、主に、細長い熱伝達要素１０４に重点を置く。細長い熱伝達要素１０４は、上記のとおり、熱伝達装置１００の中心部１０２に接続され、そこから外側に延在し、例えば図１に示されるように、中心部１０２の表面に対しほぼ垂直な方向に延在し、また、図２に示されるように、ハウジング２００に取付けられるとハウジング２００の開口２０４に向かって方向付けられる。しかし、細長い熱伝達要素１０４は、同様に、反対方向（ここでは図示せず）、即ち、開口２０４に向かってではなく、ハウジングの底部２０６に向かって延在してもよい。また、本発明の更に別の例によれば、図３に示されるように、熱伝達装置は更に、「２層」の細長い熱伝達要素１０４を含んでもよく、第１の層３０６は、ハウジング２００の開口２０４に向かう延在部を有し、第２の層３０８は、ハウジング２００の底部２０６に向かう延在部を有する。これにより、細長い熱伝達要素１０４の第２の端部１０８とハウジング２００の内面２０２との間に、より大きい熱伝達領域が実現される。更に、熱伝達装置１００のハウジング２００への固定は、例えばハウジング内に、第１の層３０６及び／又は第２の層３０８の第２の端部１０８が接続される凹部等を有することによって単純にされる。当然ながら、凹部は、ハウジング２００の内面２０２に配置される追加のリングによって同様に置き換えられてもよく、その場合、細長い熱伝達要素１０４の第２の端部１０８は、リングに当接する。更に、細長い熱伝達要素１０４は、図２の説明に関連して以下に更に説明されるように、ハウジング２００からの圧縮にさらされると屈曲及び湾曲できるように、十分な熱伝導性を有し、硬すぎない金属材料で作られることが好適である。当該材料は、例えばアルミニウムである。当然ながら、例えば銅、ヒートパイプ、フラットヒートパイプ等といった他の代替材料も想到可能である。
【００３１】
次に、ＬＥＤモジュール３００がその中心部１０２に接続されており、中心部１０２は、細長い熱伝達要素１０４によってハウジング２００の内面２０２に接続されることで、例えばトラック照明器具、ペンデル（pendel）照明器具等内に挿入される照明アセンブリが形成される熱伝達配置１００を示す図２を参照する。ＬＥＤモジュール３００が、中心部１０２に接続されると、ＬＥＤモジュール３００の外周部は、上記のとおり、細長い熱伝達要素１０４と当接する。これによって、ＬＥＤモジュール３００と細長い熱伝達要素１０４との間に、細長い熱伝達要素１０４が、細長い熱伝達要素の元の構成に対し少なくとも僅かに外側に曲がるように、圧力が与えられる。また、上記のとおり、細長い熱伝達要素１０４の端部１０８によって形成されている幾何学領域１１２は、図示される実施形態では、ハウジング２００の内面２０２の断面積よりも大きい。これによって、熱伝達装置１００が、図２に示されるように、ハウジング内に挿入されると、第２の端部１０８、より具体的にはサーマルインターフェース材料１１０は、細長い熱伝達要素１０４が少なくとも僅かに内側に曲がるようにハウジングの内面２０２に対し摺動し、これにより、第２の端部１０８とハウジング２００の内面２０２との間に圧力が与えられる。この圧力は、一方で、熱伝達装置１００がハウジング２００の内面２０２に対し比較的固定されることを可能にし、他方で、第２の端部１０８と内面２０２との間に相対的にしっかりとした熱伝導を与える。しかし、熱伝達装置１００は更に、第２の端部１０８とハウジング２００の内面２０２との間の圧力だけでなく、例えば外部ネジ継手又はフック等といった他の手段によっても、ハウジング２００に接続されてもよい。当然ながら、例えば細長い熱伝達要素１０４の内側に配置され、細長い熱伝達要素１０４の第２の端１０８とハウジング２００の内面２０２との間に増加された圧力が与えられるように、細長い熱伝達要素を外側に曲げるために、細長い熱伝達要素１０４に対し圧力を加えるリングといった他の代替手段も想到可能である。
【００３２】
また、ＬＥＤモジュール３００が、ハウジング２００内に挿入されている熱伝達装置１００に固定されると、ＬＥＤモジュール３００は、ＬＥＤ３０２に給電するために、外部電源（図示せず）に接続される。ＬＥＤ３０２は、ハウジング２００の開口２０４に向かう方向に光を送る。発光する際にＬＥＤ３０２によって生成される熱は、熱伝達装置１００の中心部１０２に伝達され、即ち、ＬＥＤの光ビームとは反対の方向に放出される。その後、熱は、上記のとおり、細長い熱伝達要素１０４からハウジング２００へと、第２の端部１０８を介して、熱が更に伝達されるように、ハウジング２００の内面２０２に当接している細長い熱伝達要素１０４を介して伝達される。ハウジング２００によって受け取られた熱は、その後、周囲環境に放出される。即ち、照明アセンブリから放出される。しかし、当然ながら、本発明は、ハウジング２００が周囲環境に熱を直接放出するのに限定されない。ハウジング２００は、当然ながら、例えばヒートシンク等といった外部熱伝達要素に直接又は間接的に接続され、当該外部熱伝達要素が、代わりに発生した熱を放出してもよい。
【００３３】
次に、本発明による熱伝達装置４００の別の例示的な実施形態を示す図４を参照する。図４において具現化されている熱伝達装置は、図１及び図２に関連して上記された熱伝達装置と同じ機能を有し、当該特徴及び機能は、特に明記されていなければ、詳しくは説明しない。次に、図４に示されているように、熱伝達装置４００、特に中心部４０２は、ほぼ矩形で、ほぼ矩形のハウジング（ここでは図示せず）に接続される。中心部４０２には、その縁のそれぞれにおいて、複数の細長い熱伝達要素１０４が設けられ、ここでは、中心部４０２の縁のそれぞれに３つの細長い熱伝達要素１０４が位置しているものとして示されている。上記のとおり、第２の端部２０８によって範囲が定められている幾何学領域は、ハウジングの内面の断面積よりも大きいことが好適である。図４に示される実施形態では、幾何学領域は、したがって、各辺が細長い熱伝達要素１０４の３つの端部２０８によって形成されるほぼ矩形の領域である。
【００３４】
熱伝達装置１００の更に別の例示的な実施形態について、図５及び図６を参照する。図５は、本発明による熱伝達装置１００の例示的な実施形態を示し、細長い熱伝達要素１０４には、細長い凹部５０２が設けられている。図５に示されるように、細長い凹部５０２は、細長い熱伝達要素１０４における切欠きとして設けられ、細長い熱伝達要素１０４の第２の端部１０８から第１の端部１０６に向かう方向に延在する。各細長い熱伝達要素１０４の細長い凹部５０２の数は、当然ながら、様々であってよく、例えば細長い熱伝達要素の選択された初期幅、切欠きの所望の間隔、熱伝達要素の材料の選択、及び／又は他の関連のパラメータに依存する。
【００３５】
次に、図６を参照するに、本発明による熱伝達装置１００の更に別の例示的な実施形態が示される。図示されるように、熱伝達装置１００は、複数の細長い熱伝達要素１０４を含む。細長い熱伝達要素１０４は、図６の図示される熱伝達装置では、複数のストロー６０２として形成され、これらは、一緒にされてブラシ状の熱伝達要素を形成する。ブラシ状熱伝達要素は、アルミニウム、銅、グラファイト等といった熱伝導性材料によって形成される。また、当然ながら、ストローの密度は様々であってよく、特定の用途、例えばその中に照明アセンブリ、したがって、熱伝達装置１００が置かれるハウジングのデザイン及び幾何学に依存する。
【００３６】
次に、本発明による照明アセンブリ７００の更なる例示的な実施形態を示す図７乃至図９に注目する。図７は、本発明による照明アセンブリ７００の例示的な実施形態の分解斜視図を示す。照明アセンブリ７００は、ハウジング２００と、ＬＥＤモジュール３００を電気的に接続するドライバ７０６上に設けられたＬＥＤモジュール３００と、熱伝達装置１００と、圧縮ディスク７０２と、コリメータ７０８とを含む。図７に示される照明アセンブリを組み立てる際、熱伝達装置１００は、ドライバ７０６上に設けられる。その後に、ＬＥＤモジュール３００が、熱伝達装置１００上に配置され、ドライバに電気的に接続される。熱伝達装置１００は、上記の熱伝達装置のうちのどの熱伝達装置であってもよい。その後、圧縮ディスク７０２が、熱伝達装置１００の上部に接続され、ドライバ７０６、ＬＥＤモジュール３００、熱伝達装置１００及び圧縮ディスク７０２から構成されるアセンブリが、照明アセンブリ７００のハウジング２００内に挿入される。その後、ＬＥＤモジュールによって放射された光を所望どおりに方向付けるために、コリメータ７０８をアセンブリに設ける。これにより、熱伝達装置１００は、ＬＥＤモジュール３００に接続され、ドライバ７０６及び熱伝達要素の端部は、ハウジング２００の内面２０２に当接し、これにより、発光する際にＬＥＤモジュール３００によって生成される熱は、ハウジング２００に伝達される。しかし、上記の組み立てステップは、一例に過ぎず、当然ながら、照明アセンブリを組み立てるステップは、多くの方法、及び、上記とは異なる順序で行われてもよい。
【００３７】
また、圧縮ディスク７０２は、細長い熱伝達要素とハウジング２００の内面２０２との間に十分な圧力が達成されるように、熱伝達装置１００の細長い熱伝達要素に追加の圧力を与える。より具体的には、熱伝達装置１００が、例えばアルミニウムよりは柔軟性がないグラファイトで作られる場合、圧縮ディスク７０２は、細長い熱伝達要素とハウジング２００の内面２０２との間に、所望の接触を達成するためには、特に重要である。
【００３８】
図７に示される実施形態は、ドライバ７０６上に位置付けられる熱伝達装置１００を示すが、熱伝達装置１００は、図示される圧縮ディスク７０２と同様に、スルーホールが設けられていてもよい。その場合、熱伝達装置は、ＬＥＤモジュール３００がドライバ７０６上に直接位置付けられるように、ＬＥＤモジュール３００上に位置付けられてよい。更に、本発明は、図７に示されるように、照明アセンブリ内に設けられる１つの熱伝達装置１００の使用に限定されない。照明アセンブリは更に、熱伝達装置１００が圧縮ディスク７０２の両側に位置付けられるように、例えば圧縮ディスク７０２上に位置付けられる第２の熱伝達装置１００を含んでもよい。
【００３９】
図８は、本発明による照明アセンブリ７００の更に別の例示的な実施形態の分解斜視図を示す。図７に示される照明アセンブリと、図８に示される照明アセンブリとの主な相違点は、図７における圧縮ディスク７０２が、圧縮可能な圧力要素７０６によって取って代わられている点である。圧縮可能な圧縮要素７０６は、例えば金属材料で作られた圧力プレートに比べて相対的に柔らかい表面を有するスポンジ状のディスクであってよい。したがって、圧縮可能な圧力要素７０６は、例えば細長い熱伝達要素とハウジング２００の内面２０２との間に十分な圧力が達成されるように、熱伝達装置１００上にほぼ均一な圧力を与える。
【００４０】
さらに、図８に示される照明アセンブリ７００の構成は、当然ながら、図７に関連して説明された異なる構成と同様に配置される。したがって、熱伝達装置１００は、例えばＬＥＤモジュール３００がドライバ７０６等に直接接続されるように、ＬＥＤモジュール３００上に位置付けられる。
【００４１】
図９は、ヒートシンク面９０２が照明アセンブリ内に光学的に置かれる本発明の一実施形態の斜視図を示す。例えば図７及び図８に示されるハウジング２００は、説明の便宜上、図９では省略されている。図９では、ＬＥＤモジュール３００は、上記された例のうちの１つに従って熱伝達装置に配置され接続されている。ヒートシンク面９０２は、ヒートシンク面９０２の円周距離が、熱伝達装置１００の端部１０８によって形成される円周距離よりも僅かに短いように、熱伝達装置１００内に配置される。これにより、ヒートシンク面９０２は、熱伝達装置１００内に位置付けられている。また、ヒートシンク面９０２が、熱伝達装置１００内に位置付けられている場合、細長い熱伝達要素１０４の端部１０８は、ヒートシンク面９０２の縁９０４の周りに少なくとも部分的に曲げられる又は折り返される。その後、熱伝達装置１００は、ヒートシンク面９０２と共に、ハウジング２００内に位置付けられる。この構成では、ＬＥＤモジュール３００によって生成された熱は、上記のとおりにハウジング２００の内面２０２と、ヒートシンク面９０２との両方に伝達される。これにより、熱は、光学的な方向にも散逸される。
【００４２】
図１０は、ヒートシンク面１００２の別の実施形態を示す。図１０の図示される実施形態では、ヒートシンク面１００２は、実質的に連続的であり、また、ＬＥＤモジュール３００は、図９に示されるようにＬＥＤモジュール３００が熱伝達装置１００及びヒートシンク面９０２内に置かれるのに比べて、ヒートシンク面１００２に取付けられている。これにより、ＬＥＤモジュール３００によって生成された熱は、ヒートシンク面１００２を介して、更に、細長い熱伝達要素１０４の端部１０８へと伝達される。その後、熱は、熱伝達装置１００の中心部に向かうその経路をつたってハウジング２００の内面２０２へと伝達される。
【００４３】
開示された実施形態に対する変更は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、クレームされた発明を実施する際に、当業者によって理解かつ実現されよう。例えば熱伝達装置の中心部は、ほぼ矩形のハウジング内への挿入のためには、円形で、その細長い熱伝達要素は、上記された円形ではなくほぼ矩形であってもよい。また、請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。
【図１】
2015507832.tif 000003
【図２】
2015507832.tif 000004
【図３】
2015507832.tif 000005
【図４】
2015507832.tif 000006
【図５】
2015507832.tif 000007
【図６】
2015507832.tif 000008
【図７】
2015507832.tif 000009
【図８】
2015507832.tif 000010
【図９】
2015507832.tif 000011
【図１０】
2015507832.tif 000012
【国際調査報告】
2015507832.tif 000013
2015507832.tif 000014
2015507832.tif 000015