(57)【要約】  そのような熱管理アセンブリを備える発光ダイオードアセンブリが、本明細書に示され、説明される。発光ダイオードアセンブリは、ヒートスプレッダと熱接触する発光ダイオードを含むことができる。ヒートスプレッダは、コアおよび／またはフィンを備えることができる。コアおよび／またはフィンは、熱分解グラファイト材料を含む。コアおよび／またはフィンを備える熱管理アセンブリは、発光ダイオードから熱を放散することができる。
2018518020.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と熱管理アセンブリとを備える発光ダイオードアセンブリであって、
前記熱管理アセンブリは、支持部材と熱接触するヒートシンクを含み、
前記ヒートシンクは、熱分解グラファイト材料を含む、
発光ダイオードアセンブリ。
【請求項２】
前記ヒートシンクが、
第１の基板と、
第２の基板と、
を更に含み、
前記熱分解グラファイト材料は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に少なくとも部分的に配設される、
請求項１に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項３】
前記ヒートシンクが、前記熱分解グラファイトと前記第１の基板との間及び前記熱分解グラファイトと前記第２の基板との間に配設された中間層を更に含み、
前記中間層は金属系材料を含む、
請求項２に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項４】
前記第１の基板及び前記第２の基板が、独立して金属又はセラミック材料を含む、
請求項２又は３に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項５】
前記ヒートシンクが、前記発光ダイオードアセンブリの近位にある近位端と、前記近位端から延びる遠位端とを含むコア部材を備え、
前記コア部材は、前記熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項６】
前記ヒートシンクが、前記熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む少なくとも１つのフィンを備える、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つのフィンが、前記熱管理アセンブリの本体部材から突出する、
請求項６に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項８】
前記少なくとも１つのフィンが、前記熱管理アセンブリのコア部材と熱連通する、
請求項６に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項９】
前記ヒートシンク装置の近位に配設された強制空気装置を更に備える、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１０】
前記ヒートシンク装置の近位に配設された液体冷却装置を更に備える、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１１】
少なくとも１つの発光ダイオードと熱管理アセンブリとを含む発光ダイオードアセンブリであって、
前記熱管理アセンブリが、前記発光ダイオード装置と熱連通する本体部材を備え、
前記本体部材は、第１の基板と第２の基板との間に配設された熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む、
発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１２】
前記第１の基板及び前記第２の基板が、金属又はセラミック材料から形成される、
請求項１１に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１３】
前記本体部材が、前記熱分解グラファイトと前記第１の基板との間及び前記熱分解グラファイトと前記第２の基板との間に配設された中間層を更に含み、
前記中間層は金属系材料を含む、
請求項１１又は１２に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１４】
前記中間層が、炭化物を形成するためにチタン、ジルコニウム、ハフニウム、アルミニウム、タンタル、鉄、シリコン、またはそれらの２種以上の組み合わせから選択される活性化材料を含む金属系材料を含む、
請求項１３に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１５】
前記本体部材から延び、前記本体部材と熱連通する少なくとも１つのフィン部材を更に備える、
請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのフィン部材が、前記熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む、
請求項１５に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１７】
前記発光ダイオードアセンブリが、自動車用ヘッドライト装置用の熱管理アセンブリを備える、
請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１８】
少なくとも１つの発光ダイオードと熱管理アセンブリとを含む発光ダイオードアセンブリであって、
前記熱管理アセンブリが、
前記発光ダイオードと熱連通する本体部材と、
前記本体部材から延び、前記本体部材と熱連通するフィン部材と、
を備え、
前記フィン部材は、熱分解グラファイト材料を部分的に含む、
発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１９】
前記フィン部材が、前記熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む、
請求項１８に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項２０】
前記発光ダイオードアセンブリが、自動車用ヘッドライト装置用の熱管理アセンブリを備える、
請求項１８に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項２１】
発光ダイオードアセンブリであって、
少なくとも１つの発光ダイオードと、
前記少なくとも１つの発光ダイオードと熱連通する本体部材と、
を備え、
前記本体部材は、第１の基板と第２の基板との間に配設された熱分解グラファイトコア材料を少なくとも部分的に含む、
発光ダイオードアセンブリ。
【請求項２２】
前記本体部材から延び、前記本体部材と熱連通するフィン部材を更に備える、
請求項２１に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項２３】
前記フィン部材が、熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む、
請求項２２に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項２４】
発光ダイオードアセンブリであって、
少なくとも１つの発光ダイオードと、
前記少なくとも１つの発光ダイオードと熱連通する本体部材と、
前記本体部材から延び、前記本体部材と熱連通する少なくとも１つのフィン部材と、
を備え、
前記少なくとも１つのフィン部材のうちのフィン部材が、熱分解グラファイト材料を部分的に含む、
発光ダイオードアセンブリ。
【請求項２５】
前記本体部材は、前記少なくとも１つの発光ダイオードに結合された電気接続部を更に備える、
請求項２４に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、表題「発光ダイオードの熱管理のための熱分解グラファイトアセンブリ」とする２０１５年５月１５日に出願された米国仮出願第６２／１６１，９７０号明細書に対する優先権を主張し、その開示は全体的に参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本発明は、熱源から熱を逃がすために使用することができる熱管理アセンブリを備える発光ダイオードアセンブリ、熱源と接触する熱管理アセンブリを有するアセンブリ、およびそのようなアセンブリの製造方法に関する。特に、本発明は、光源からの熱を管理するための熱分解グラファイトを含む発光ダイオードアセンブリシステムおよび関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
新しい電子装置は常により強力でコンパクトになってきている。ＲＦ／マイクロ波電子回路、ダイオードレーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、中央処理装置（ＣＰＵ）などを含む高出力構成要素は、通信、自動車、航空宇宙、航空電子工学、医療、および材料加工などの多様な産業に利用されている。これらのより小型でより強力な装置では、装置によって生成された熱を放散するための必要性が高まっている。作動中に生成された熱が十分にまたは効果的に放散されない場合、電子装置は温度上昇によって損傷する可能性がある。新しい機能および設計は、コスト効率の良い方法で熱を除去する設計者の能力によって制約を受ける。
【０００４】
ＬＥＤは、日常的なアプリケーションで他の照明解決策に急速に置き替わってきている。この傾向は自動車部門でも見られる。内装ライトは、ブレーキライトおよびターンインジケータなどの外装ライトの一部と同様に、より効率的で長持ちするＬＥＤで大幅に置き換えられてきている。白色ＬＥＤの出力および効率の向上に伴い、ＬＥＤヘッドライトは、現在、最上位の高級車用だけのものではない。２０２０年までに、全車の２０％にＬＥＤヘッドライトが装備されると推定される。消費者向けおよび商業用途のビデオプロジェクタでも、非常に類似した傾向が観察されている。白熱電球または高輝度放電（ＨＩＤ）照明からＬＥＤに変わることは、新たな一連の設計課題を呈している。ＬＥＤは電気を光に変換するのに非常に効率的であるが、エネルギー入力の７０〜８０％が熱として放散される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＥＤの従来の熱管理製品は、典型的には、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）のいずれかで構築される。このような熱管理製品は、熱源から熱を取り出し、周囲に熱を放散するために一般的に使用される。一般に、銅はチップレベルでの熱管理に利用され、アルミニウムはヒートスプレッダなどのより高いレベルの熱管理に利用される。銅およびアルミニウムの熱伝導率が約１２０〜４００Ｗ／ｍ−Ｋであることにより、アルミニウムおよび／または銅製熱管理システムは、最大電力負荷および設計オプションの点で限定される。
【０００６】
ＬＥＤシステム用の従来のヒートスプレッダまたはヒートシンクにおいて、良好な熱監視をもたらす試みには、オプションの中でも、熱経路の断面積の増加、熱放散面積の拡大、および／または強制空気冷却または液体冷却の設置が含まれる。しかし、そのような試みは、寸法、重量、構造の複雑さ、コストの増大を必要とし、および／または設計の可能性を制限する。さらに、強制空気冷却および／または液体冷却システムは、それ自体の限定または不信頼性の影響を受ける。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（例えばＭｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＴＣ１０５０（登録商標）などの）金属封入複合体を有する熱分解グラファイト（ＴＰＧ）は、１０年以上にわたり軍事産業および航空宇宙産業に役立つ高度な熱管理材料である。熱分解グラファイトは、優れた熱伝導率（例えば、１５００Ｗ／ｍ−Ｋより大きい）を有する材料を提供するために良好に整列したグラフェン面を提供する２工程プロセスによって形成される。受動的冷却に一般的に使用され、上記で述べたすべての材料の中で最も熱伝導率の高い銅と比較すると、熱分解グラファイトは銅の重量の１／４で４倍の冷却能力を提供することができる。
【０００８】
従来、熱分解グラファイトを含むヒートスプレッダは、拡散接合プロセスを介して、熱分解グラファイトをアルミニウム、銅などの金属ケーシングに封入することによって形成される。そのようなプロセスは、米国特許第６，６６１，３１７号明細書に記載されている。カプセル化された熱分解グラファイト複合部品は、固体金属のように挙動し、様々な顧客の要求を満たすために、さらに機械加工、メッキ、または他の構成要素に接合され得る。
【０００９】
要約
以下は、いくつかの態様の基本的な理解を提供するために本開示の概要を提示する。この概要は、重要点または重要な要素を特定することも、実施形態または特許請求の範囲を限定することも意図していない。さらに、この概要は、本開示の他の部分においてより詳細に説明され得るいくつかの態様の簡略化された概要を提供することができる。
【００１０】
本開示は、熱管理アセンブリを使用する発光ダイオードアセンブリシステムを提供する。熱管理アセンブリは、熱管理アセンブリの本体内に少なくとも部分的に配設されたコア部材を備える。熱管理アセンブリはまた、本体から延びるフィンを備えることもできる。少なくとも１つの態様では、コア部材は、熱分解グラファイトコア材料と周囲の金属またはセラミック基板との間に配設された金属系中間層を含むことができる。金属系中間層は、優れた熱伝導率および低い熱抵抗を可能にするグラファイトコアとの界面を提供する。
【００１１】
少なくとも１つの態様では、フィン部材は、熱分解グラファイトコア材料と周囲の金属またはセラミック基板との間に配設された金属系中間層を含むことができる。金属系中間層は、優れた熱伝導率および低い熱抵抗を可能にするグラファイトコアとの界面を提供する。
【００１２】
少なくとも１つの態様では、コア部材およびフィン部材は、熱分解グラファイトコア材料と周囲の金属またはセラミック基板との間に配設された金属系中間層を含むことができる。金属系中間層は、優れた熱伝導率および低い熱抵抗を可能にするグラファイトコアとの界面を提供する。
【００１３】
１つの態様では、本開示は、低い熱界面抵抗を示す熱管理アセンブリを提供する。本開示は、従来の熱界面アセンブリよりも桁違いに低い熱界面を提供することもできる。発光ダイオード装置は、低い熱抵抗により、過熱することなくより多くの電力を受け取ることができる。
【００１４】
１つの態様では、本開示は、発光ダイオードアセンブリ用の熱管理アセンブリであって、支持部材と熱接触するヒートシンクを備え、ヒートシンクは、熱分解グラファイト材料を含む、熱管理アセンブリを提供する。
【００１５】
１つの実施形態では、ヒートシンクは、第１の基板と、第２の基板とをさらに含み、熱分解グラファイト材料は、第１の基板と第２の基板との間に少なくとも部分的に配置される。１つの実施形態では、第１の基板および第２の基板は、独立して金属またはセラミック材料を含む。
【００１６】
１つの実施形態では、本開示は、任意の前述の実施形態の発光ダイオードアセンブリであって、ヒートシンクは、発光ダイオードアセンブリの近位にある近位端と、近位端から延びる遠位端とを含むコア部材を備え、コア部材は少なくとも部分的に熱分解グラファイト材料を含む、発光ダイオードアセンブリを提供する。
【００１７】
１つの実施形態では、本開示は、任意の前述の実施形態の発光ダイオードアセンブリであって、ヒートシンクは、熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む少なくとも１つのフィンを備える、発光ダイオードアセンブリを提供する。１つの実施形態では、少なくとも１つのフィンは、熱管理アセンブリの本体部材から突出する。１つの実施形態では、少なくとも１つのフィンは、熱管理アセンブリのコア部材と熱連通する。１つの実施形態では、少なくとも１つのフィンは、熱管理アセンブリのコア部材と熱連通する。
【００１８】
１つの実施形態では、本開示は、ヒートシンク装置の近位に配設された強制空気装置をさらに備える、任意の前述の実施形態の発光ダイオードアセンブリを提供する。
【００１９】
１つの実施形態では、本開示は、ヒートシンク装置の近位に配置された液体冷却装置をさらに備える、任意の前述の実施形態の発光ダイオードを提供する。
【００２０】
別の態様では、本開示は、発光ダイオードアセンブリ用の熱管理アセンブリであって、発光ダイオード装置と熱連通する本体部材を備え、本体部材は、第１の基板と第２の基板の間に配設された熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む、熱管理アセンブリを提供する。
【００２１】
１つの実施形態では、第１の基板および第２の基板は、金属またはセラミック材料から形成される。
【００２２】
１つの実施形態では、本開示は、任意の前述の実施形態の熱管理アセンブリであって、本体部材は、熱伝導性材料と第１の基板との間、および熱伝導性材料と第２の基板との間に配置された中間層をさらに含み、中間層は、金属系材料である、熱管理アセンブリを提供する。
【００２３】
１つの実施形態では、中間層は、炭化物を形成するためにチタン、ジルコニウム、ハフニウム、アルミニウム、タンタル、鉄、ケイ素、またはそれらの２つ以上の組み合わせから選択される活性化材料を含む金属系材料を含む。
【００２４】
１つの実施形態では、本開示は、本体部材から延び、かつ本体部材と熱連通する少なくとも１つのフィン部材をさらに備える、任意の前述の実施形態の発光ダイオードアセンブリを提供する。１つの実施形態では、少なくとも１つのフィン部材は、熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む。
【００２５】
１つの実施形態では、本開示は、任意の前述の実施形態の発光ダイオードアセンブリであって、熱管理アセンブリは、自動車用ヘッドライト装置用の熱管理アセンブリを備える発光ダイオードアセンブリを提供する。
【００２６】
さらに別の態様では、本開示は、発光ダイオード装置用の管理発光ダイオードアセンブリであって、発光ダイオードと熱連通する本体部材と、本体部材から延び、本体部材と熱連通するフィン部材とを含み、フィン部材は、熱分解グラファイト材料を部分的に含む、管理発光ダイオードアセンブリを提供する。
【００２７】
１つの実施形態では、フィン部材は、熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む。
【００２８】
１つの実施形態では、発光ダイオードアセンブリは、自動車用ヘッドライト装置用の熱管理アセンブリを備える。
【００２９】
さらに別の態様では、本開示は、任意の前述の態様または実施形態による熱管理アセンブリを備える発光ダイオードアセンブリを提供する。
【００３０】
別の態様では、本開示は、発光ダイオードアセンブリであって、少なくとも１つの発光ダイオードと、少なくとも１つの発光ダイオードと熱連通する本体部材とを備え、本体部材は、第１の基板と第２の基板との間に配設された熱分解グラファイトコア材料を少なくとも部分的に含む、発光ダイオードアセンブリを提供する。
【００３１】
１つの実施形態では、発光ダイオードアセンブリは、本体部材から延び、本体部材と熱連通するフィン部材をさらに備える。１つの実施形態では、フィン部材は、熱分解グラファイト材料を少なくとも部分的に含む。
【００３２】
さらに別の態様では、本開示は、発光ダイオードアセンブリであって、少なくとも１つの発光ダイオードと、少なくとも１つの発光ダイオードと熱連通する本体部材と、本体部材から延び、本体部材と熱連通する少なくとも１つのフィン部材とを備え、少なくとも１つのフィン部材のうちのフィン部材は、熱分解グラファイト材料を部分的に含む、発光ダイオードアセンブリを提供する。１つの実施形態では、本体部材は、少なくとも１つの発光ダイオードに結合された電気接続部をさらに備える。
【００３３】
以下の説明および図面は、様々な例示的な態様を開示する。いくつかの改良および新規な態様を明示的に特定することができ、他のものは説明および図面から明らかとなり得る。
【００３４】
図面の簡単な説明
添付の図面は、同じ参照文字が全体にわたって同じ部品を指す、様々なシステム、装置、デバイスおよび関連する方法を例示する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、金属によって少なくとも部分的に封入された熱分解グラファイトコアを含む発光ダイオードアセンブリの部分断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による熱管理部材の断面図である。
【図３】図３は、本発明の態様による熱管理部材の別の実施形態の断面図である。
【図４】図４は、金属によって少なくとも部分的に封入された熱分解グラファイト材料を含むフィン部材を含む発光ダイオードアセンブリの斜視図である。
【図５】図５は、フィン部材と、金属によって少なくとも部分的に封入された熱分解グラファイト材料を含むコア部材とを備える発光ダイオードアセンブリの斜視図である。
【図６】図６は、本明細書の様々な実施形態による軸から半径方向に延びるフィン部材を含む発光ダイオードアセンブリの斜視図である。
【図７】図７は、本明細書の様々な実施形態による熱管理アセンブリの本体の端部に配設された発光ダイオードを含む別の発光ダイオードアセンブリの斜視図である。
【図８】図８は、本明細書の様々な実施形態による長方形構成を含む別の発光ダイオードアセンブリの斜視図である。
【図９】図９は、本明細書の様々な実施形態による電球形状の構成を含む別の発光ダイオードアセンブリの斜視図である。
【図１０】図１０は、本開示の態様による熱分解グラファイトコアを含む熱管理アセンブリの熱抵抗を示すグラフである。
【図１１】図１１は、本開示の態様による熱分解グラファイトフィン部材を含む熱管理アセンブリの熱抵抗を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本開示の態様による熱分解グラファイトコアおよびフィン部材を備える熱管理アセンブリの熱抵抗を示すグラフである。
【図１３】図１３は、本開示の態様による熱分解グラファイトコアおよびフィン部材を含む熱管理アセンブリの熱抵抗の低減を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
詳細な説明
ここで、例示的な実施形態を参照し、その例を添付図面に示す。他の実施形態を利用することができ、構造的および機能的変更を行うことができることを理解されたい。さらに、様々な実施形態の特徴を組み合わせたり変更したりすることができる。このように、以下の説明は、説明のためだけに提示され、例示された実施形態になされ得る様々な代替および改変を決して限定するものではない。この開示では、多数の特定の詳細が、主題の開示の完全な理解を提供する。本開示の態様は、必ずしも本明細書に説明するすべての態様を必ずしも含まない他の実施形態で実施されてもよいことを理解されたい。
【００３７】
本明細書で使用する場合、「例」および「例示的」という語は、事例または実例を意味する。「例」または「例示的」という語は、重要な、または好ましい態様または実施形態を示すものではない。文脈上別途示唆されない限り、「または」という語は排他的ではなく包括的であることを意図している。例として、語句「ＡはＢまたはＣを採用する」は、包括的置換（例えば、ＡはＢを使用し、ＡはＣを使用し、またはＡはＢおよびＣの両方を使用する）を含む。別の問題として、冠詞「１つの」（「ａ」および「ａｎ」）は、文脈上別途示唆されない限り、全般的に「１つまたは複数の」を意味することを意図する。
【００３８】
本明細書で使用する場合、「熱管理アセンブリ」という用語は、熱源から熱を放散または除去するための高熱伝導率材料を含む熱管理装置または熱伝達装置を指す。熱管理アセンブリは、それだけに限定されないが、ヒートスプレッダ、ヒートシンク、コールドプレート、熱交換器、フランジ、基板などを含むことができる。そのような用語は、文脈上別途示唆されない限り、またはそのような用語の間の特定の区別が保証されない限り、本明細書では交換可能に利用され得る。
【００３９】
従来の熱管理システムでは、銅、アルミニウムおよび／または他の材料がヒートシンクに使用されている。これらのシステムは、最大電力が低く、効率が低く、実行時間が短く、設計上の制約（例えば、比較的大きい最小サイズ）などの多くの欠点を有する可能性がある。本明細書に説明する実施形態は、熱管理システムの効率を高め、照明システムによって利用できる最大電力を増大させ、最大実行時間を増大させ、より多くの設計を可能にし、またはその他の方法で従来の熱管理システムを改善することができる。
【００４０】
アルミニウム製のヒートシンクまたはヒートスプレッダは、従来、発光ダイオードから熱を取り出して周囲に放散するために使用されている。熱伝導率のより高い銅製のヒートシンクは、通常、チップレベルの熱管理で使用されている。１２０〜４００Ｗ／ｍ−Ｋの熱伝導率を持つアルミニウムおよび銅をベースにした熱管理解決策は、発光ダイオードへの最大電力負荷および設計オプションを限定する。ヒートシンクの効率を改善するための典型的な手法は、熱経路の断面積を増大させ、放熱面積を拡大し、強制空気冷却または液体冷却を設置することなどを含む。このような手法は、サイズおよび重量を追加するだけでなく、熱管理アセンブリに複雑さおよびコストを付加する。強制空気冷却または液体冷却の長期的な信頼性も、高出力発光ダイオード用途のほとんどに対する主要な懸念事項である。
【００４１】
小型で高出力のため、発光ダイオードヘッドライトの熱管理は、熱エネルギーのより効率的な管理から利益を得ることができる。発光ダイオードの接合温度を下げると、その効率および寿命が向上する。本明細書に説明する実施形態は、自動車用途、特に自動車用ヘッドライトなどの特定の用途を参照し得るが、本開示の様々な態様は、他の用途にも適用可能であることに留意されたい。例えば、本明細書で開示する実施形態は、照明器具（例えば、ランプ、凹型照明、投光照明など）、消費者製品（例えば、ハンドヘルド照明システム、テレビ、コンピュータ、プロジェクタなど）、他の輸送装置（例えば航空車両など）、スポットライト、スタジアムライト、演劇ライト、ＵＶライトまたは他の高出力照明装置を構築する際に、および他の用途に使用または適合され得る。
【００４２】
本明細書に説明する様々な実施形態は、発光ダイオードシステムなどの光源からの熱エネルギーの放散を容易にすることができる熱管理アセンブリに関する。１つまたは複数の態様では、熱流路における最大の熱抵抗は、典型的には、ＬＥＤ基板、フィン部材、およびベース部材に存在する。本明細書に説明するように、熱分解グラファイト材料は、ＬＥＤ基板、フィン部材、またはベース部材のうちの１つまたは複数に利用されて、従来のシステムと比べて、それらの場所における熱抵抗を大幅に低減し、したがって、ヒートシンクの性能を改良することができる。自動車用ヘッドライトアセンブリの少なくとも１つの実施形態では、熱分解グラファイトコアおよび熱分解グラファイトフィン部材を用いて、全体で少なくとも５１％の熱抵抗低減を達成することができる。これは、接合温度を上げることなく、発光ダイオードへの電力負荷における１００％の増加に換算され得る。また、熱分解グラファイトコアおよびフィンは、強制空気（例えばファンベース）または液体ベースの冷却装置の使用および／または必要性を排除することができることも実証されている。
【００４３】
例示的な実施形態では、熱管理アセンブリは、例えばコア部材を介して、発光ダイオードシステムと熱的に連結することができる。一態様では、コア部材は、フィン部材と熱的に連結することもできる。別の態様では、コア部材は、熱エネルギーを発光ダイオードシステムから、フィン部材などの環境または他の構成要素または部材に分散させるように構成され得る。
【００４４】
フィン部材は、概ね平坦である（例えば、フィン部材の一部分は概して厚さが均一である）フィン形状の部材であって、熱管理アセンブリの本体またはコアから延びるフィン形状の部材を備えることができる。そのようなフィン部材は、様々な形状および寸法を備えることができる。例えば、フィンは、全体的に長方形、全体的に三角形、全体的に楕円形、不規則な形状などのものであってよい。さらに、フィン部材は、任意の数の所望のフィン部材を含むことができることが、留意される。説明する様々な実施形態は、簡潔にするために、特定の形状を有する、特定の配置で構成された、または特定の数のフィン部材を含むフィン部材を図示または参照することができる。したがって、このような実施形態は、異なる形状を含み、異なる配置で構成され、または任意の数のフィン部材を含むフィン部材を使用ができることが、留意される。
【００４５】
フィン部材またはコア部材は、熱分解グラファイトコア材料から構成され得る。さらに、フィン部材またはコア部材は、熱分解グラファイトコア材料の表面を少なくとも部分的に被覆または包囲する中間層によって少なくとも部分的に取り囲まれた熱分解グラファイトコア材料から構成することができる。少なくとも１つの実施形態では、中間層は、熱分解グラファイトコア材料と、金属またはセラミック基板などの周囲またはコーティング材料との間に配設され得る。周囲またはコーティング材料は、熱伝導率の変化（例えば、他の材料に対する増加）および熱抵抗の変化（例えば、他の材料に対する減少）を可能にすることができる熱分解グラファイトコア材料との界面を提供することができる。
【００４６】
図１は、本開示の態様および実施形態による発光ダイオードアセンブリ１００の実施形態を示す。発光ダイオードアセンブリ１００は、本体部材１５０内に延びるコア部材１１０と、本体部材１５０から突出するフィン部材１２０と、強制空気部材１４０とを主に備えることができる。発光ダイオードアセンブリ１００は、簡潔にするために、図示しない他の構成および／または構成要素を含むことができることが、留意される。
【００４７】
一態様では、発光ダイオード１３０をコア部材１１０と熱的に連結することができる。例えば、発光ダイオード１３０は、コア部材１１０の近位端の近くに配設され得る。発光ダイオード１３０は、コア部材１１０に（取り外し可能にまたは取り外し不能に）連結され得る発光ダイオードダイまたは支持部材１３２を含むことができる。コア部材１１０は、発光ダイオード１３０から熱を受け取り、コア部材１１０の遠位端に向かって熱を分散または伝播させることができる。コア部材１１０はまた、本体部材１５０内に少なくとも部分的に配置されてもよく、および／または本体部材１５０は、支持部材１５６などの追加の材料によって取り囲まれたコア部材１１０の一部を含むことができる。
【００４８】
本体部材１５０は、コア部材１１０の少なくとも一部を取り囲むか、または支持することができる支持部材１５６を備えることができる。別の態様では、支持部材１５６は、コア部材１１０と実質的に平行に延びる１つまたは複数の開口１５２を含むことができる。１つまたは複数の開口１５２は、電源からのワイヤなどのワイヤを受け取るように構成され得る。本体部材１５０は、発光ダイオードアセンブリ１００をヘッドライト本体またはフレームなどのより大きなデバイスまたは装置にロックするように構成することができるロックまたは留め金部材１５４をさらに含むことができる。本体部材１５０はまた、コア部材１１０の遠位端またはその近くで変位されるベース部材１５８を備えることもできる。フィン部材１２０は、ベース部材１５８の外周から延びることができる。一態様では、フィン部材１２０は、発光ダイオードアセンブリ１００の表面積を増大させることができる。
【００４９】
様々な実施形態では、発光ダイオードアセンブリ１００は、ファン部材１４０を含むことができる又は別の形でファン部材１４０とともに動作するように構成することができる。ファン部材１４０は、空気操作部材の１つまたは複数のブレードおよびモータ（図示せず）を備えることができる。モータは、空気操作部材の移動を駆動することができる又は別の形で制御することができる。モータは、電気、手動手段または他の手段によって電力供給され得る。１つまたは複数の電源は、モータおよび発光ダイオード１３０に電力を供給するように構成することができることに留意する。
【００５０】
コア部材１１０は、熱管理コア１１２および基板１１４を備えることができる。熱管理コア１１２は、基板１１４内に少なくとも部分的に配設され得る。１つの実施形態では、熱管理コア１１２は、熱分解グラファイトを含む。少なくとも１つの実施形態では、基板１１４は、熱分解グラファイトコア１１２を完全に封入することができる。さらに、実施形態は、基板１１４によって封入され、挟まれ、または取り囲まれた熱分解グラファイトコア１１２を説明しているが、熱分解性グラファイト、基板または添加剤の１つまたは複数の層が、基板１１４によって封入され、挟まれ、または取り囲まれてもよいことに留意する。
【００５１】
図１を参照しながら図２および図３に移ると、本開示の態様および実施形態による熱分解グラファイト部材２００および熱管理部材３００の断面図が示されている。一例として、熱分解グラファイト部材２００または熱管理部材３００は、熱分解グラファイトコア１１２または図１の複数のフィン部材１２０のうちのフィン部材の少なくとも一部分の断面図になり得る。
【００５２】
同様の名称の構成要素または部材は、文脈上別途示唆されない限り、またはそのような構成要素または部材間の特定の区別が認められない限り、実質的に同様の機能、態様または構成を含むことができることに留意する。例えば、熱分解グラファイト層２１０および熱分解グラファイト層３１０は、実質的に類似の材料または構成を含むことができる。
【００５３】
図示するように、熱管理部材３００は、主として、熱分解グラファイト層３１０と、コーティング層３４０および３５０とを含むことができる。コーティング層３４０および３５０は、熱分解グラファイト層３１０の第１の表面３１２および熱分解グラファイト層３１０の第２の表面３１４上にそれぞれ配設され得る。熱分解グラファイト層３１０は、その中に配設されたグラファイト層３１６を含む。少なくとも１つの実施形態では、グラファイト層３１６は、コーティング層３４０および３５０の平面に対して垂直または平行に配向され得る。しかし、他の配向も利用できることに留意する。コーティング層３４０および３５０は、メッキ、物理蒸着、化学蒸着、スピンコーティング、拡散結合、はんだ付けまたはろう付けなどのコーティングプロセスによって、金属系材料から形成される。実施形態では、金属系コーティング材料は、熱分解グラファイトと反応して炭化物を形成する活性剤を含む合金から形成され得る。図２を参照して説明したコーティング層として使用することができる任意の材料を使用して、コーティング層３４０および３５０を形成することができる。
【００５４】
熱分解グラファイト部材２００は、熱分解グラファイト層２１０、基板層２２０、基板層２３０、界面層２４０、および界面層２５０を含むことができる。界面層２４０および２５０は、基板層２２０／２３０と熱分解グラファイト層２１０との間の界面にそれぞれ配設され得る。界面層２４０および２５０は、所望に応じて、活性コーティングまたは非活性コーティングであってよい。界面層は、界面層に使用される材料に基づいて、任意の適切なコーティング方法によって塗布することができる。実施形態では、界面層は、それだけに限定されないが、メッキ、物理蒸着、化学蒸着、スピンコーティング、拡散結合、はんだ付け、またはろう付けなどのコーティングプロセスを介して提供され得る。図２の実施形態では、界面層２４０および２５０は、中間層または充填材とも呼ばれ得る。
【００５５】
熱分解グラファイト層２１０および３１０は、熱分解グラファイトの１つまたは複数の層から形成され得る。本明細書で使用する場合、「熱分解グラファイト」（「ＴＰＧ」）という用語は、高度に配向された熱分解グラファイト（「ＨＯＰＧ」）または圧縮焼きなまし熱分解グラファイト（「ＣＡＰＧ」）などの材料を包含する。１つの実施形態では、熱分解グラファイトは、かなりの大きさの結晶子からなるグラファイト材料を指すこともでき、結晶子は、互いに高度に整列または配向し、うまく整った炭素層または高度の好ましい結晶子配向を有する。１つの実施形態では、熱分解グラファイトは、１０００Ｗ／ｍ−Ｋを上回る、１１００Ｗ／ｍＫを上回る、１２００Ｗ／ｍＫを上回る、さらには１５００Ｗ／ｍ−Ｋをも上回る面内（ａ−ｂ方向）熱伝導率を有する。ここでは、明細書および特許請求の範囲の他の部分と同様に、数値を組み合わせて新たな非開示範囲を形成することができる。さらに、数値は、実施形態の例でよく、または他の値、命名法などの観点で表されてよい。
【００５６】
熱分解グラファイトは、任意の適切な形態で提供することができる。１つの実施形態では、熱分解グラファイトは、シートまたはストリップとして提供される。熱分解グラファイト層２１０は、発光ダイオードアセンブリ１００などの、特定の目的または意図された用途に望ましい任意のサイズまたは厚さを有することができる。少なくとも１つの実施形態では、熱分解グラファイト層２１０は、約０．１ｍｍ〜約５ｍｍ、約１ｍｍ〜約４ｍｍ、さらには約２〜約３ｍｍの厚さを有することができる。実施形態では、熱分解グラファイト層２１０は、熱管理部材２００の全厚さの約２５％〜約９５％、熱管理部材２００の全厚さの約３５％〜約９０％、熱管理部材２００の総厚さの約４０％〜約８０％、さらには熱管理部材２００の全厚さの約５０％〜約７５％である厚さを有することができる。ここでは、明細書および特許請求の範囲の他の部分と同様に、数値を組み合わせて新たな非開示範囲を形成することができる。
【００５７】
少なくとも１つの実施形態では、熱分解グラファイト層は、コア中に２ｍｍの厚さを有することができ、コアの全厚の５７％を構成することができる。別の態様では、フィン１２０は、周囲環境への熱放散のためにヒートスプレッダ本体上に配設された厚さ０．６９ｍｍの９つの熱分解グラファイトシートを含むことができる。一例では、システム１００は、厚さ２ｍｍの熱分解グラファイトコアを有するヒートスプレッダ本体上に配設された厚さ０．６９ｍｍの複数の熱分解グラファイトフィンを含むことができる。
【００５８】
熱管理部材２００は、特定の目的または意図された用途に合わせて所望に応じて構成され得る。１つの実施形態では、熱分解グラファイト層２１０は、グラファイト層２１６およびグラフェン面が基板層２２０および２３０と実質的に平行に配向されるように、熱管理部材２００内に配設される。別の実施形態では、熱分解グラファイト層２１０は、グラフェン面またはグラファイト層２１６が基板層２２０および２３０に対して垂直に配向されるように、熱管理部材２００内に配設された熱分解グラファイトを含む。図２では、グラファイト層２１６は、基板層２２０および２３０の平面に対して垂直に配向される。
【００５９】
基板層２２０および２３０は、発光ダイオードアセンブリ１００などの特定の目的または意図された用途に合わせて所望に応じて任意の適切な金属またはセラミック材料から形成され得る。基板層２２０および２３０に適した金属の例は、それだけに限定されないが、銅、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル、鉄、スズ、銀、金、ベリリウムまたはそれらの２種以上の合金を含む。基板層２２０および２３０に適したセラミックの例は、それだけに限定されないが、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、窒化ホウ素などを含む。基板層２２０および２３０は、同じまたは異なる金属材料から作製され得る。基板層２２０および２３０の厚さは、特定の目的または意図された用途に合わせて所望に応じて選択され得る。厚さは同じであっても異なっていてもよい。１つの実施形態では、基板層２２０および２３０は、それぞれ約２ミクロン〜約２ｍｍの厚さを有することができる。ここでは、明細書および特許請求の範囲の他の部分と同様に、数値を組み合わせて新たな非開示範囲を形成することができる。
【００６０】
熱管理部材２００は、熱分解グラファイト層２１０の対向する表面上に配置された金属系層とすることができる界面層２４０および２５０を含む。金属系材料は、外層（図３に記載）として、または熱分解グラファイト層２１０を基板層２２０および２３０に接合するための層として機能することができる。１つの実施形態では、界面層２４０および２５０の金属系コーティング材料は、十分に高い温度で熱分解グラファイトと共に炭化物を形成することができる活性剤を含むことができる。一般に、金属系結合材料は、熱分解グラファイト層２１０または基板層２２０および２３０のいずれよりも低い溶融温度を有する。結合は、はんだ付けまたはろう付けによって達成され得る。１つの実施形態では、界面層のための金属系コーティング材料は、約２０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する。実施形態では、金属系コーティング材料は、それだけに限定されないが、銀、銀−銅、スズ、鉛などを含む任意の適切な金属または合金を含むことができ、基板溶融温度よりも低い高温で基板層２２０または２３０の周囲の金属またはセラミック基板に溶融して結合する。１つの実施形態では、界面層の材料は、十分に高い温度で熱分解グラファイトを用いて炭化物を形成することができるものである。１つの実施形態では、界面層の材料は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、アルミニウム、タンタル、鉄、ケイ素、スズ、またはそれらの２種以上の組み合わせから選択される。熱分解グラファイトを様々な材料に結合するために使用することができる適切なろう材およびはんだ合金の例は、それだけに限定されないが、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ａｌ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｐｄ−Ｔｉ、Ｓｎ−Ｔｉ、Ｓｎ−Ａｌ、およびＳｎ−Ａｇ−Ｔｉを含む。１つの実施形態では、金属系コーティング材料は、基材層の組成とは異なる組成を有する。
【００６１】
熱管理部材２００は、基板層２４０と２５０との間に熱分解グラファイト材料を配設し、界面材料を介して基板層を接合することによって形成され得る。界面材料は、熱分解グラファイト材料の対向する表面に付着させることができ、基板材料は、界面材料を含むグラファイトの表面上に配設することができ、熱管理部材２００は、界面材料の溶融温度を上回り、かつコアまたは基板の溶融温度を下回る温度で接合させることができる。
【００６２】
図４は、本開示の態様および実施形態による発光ダイオードアセンブリ４００の実施形態である。例えば、発光ダイオードアセンブリ４００は、発光ダイオードシステム用などの照明システムのためのヒートスプレッダを含むことができる。様々な構成が利用でき、出願人によって検討されていることに留意する。したがって、発光ダイオードアセンブリ４００は、そのような構成の例示的な実施形態である。
【００６３】
発光ダイオードアセンブリ４００は、照明システム４３０、本体部材４５０、および１つまたは複数のフィン部材４２２を含むフィン部材４２０を主に含むことができる。フィン部材４２０は、コーティング層によって、挟まれる又は少なくとも部分的に封入される熱分解グラファイト材料を含むことができる。同様に、中間層は、基板材料によって挟まれても、または少なくとも部分的に封入されてもよい。例えば、フィン部材４２２は、熱分解部材２００および３００などの金属化熱分解グラファイトのシートまたはストリップを含むことができる。
【００６４】
図示するように、フィン部材４２０は、本体部材４５０に取り付けられてよく、フィン部材４２０の近位端からフィン部材の遠位端まで延びることができる。フィン部材４２０は、本体部材４５０の全体的に円筒形の基部から延びるように構成され、円筒形または全体的に円筒形状の角柱の断面を表すことができる。フィン部材４２０の各々の間の間隔は全体的に等しいものとして示されているが、フィン部材４２０間の間隔は異なってもよいことに留意する。同様に、フィン部材４２０は、全体的に平坦であり、互いに全体的に平行であり、互いに対して全体的に等しい厚さであり、全体的に等しい長さのものとして示されているが、様々な他の実施形態が異なる構成を有することができることに留意する。さらに、フィン部材４２０の各フィン部材（例えば、フィン部材４２２）は、１つまたは複数のサブフィンなどで一体的に形成されてもよい。例えば、フィン部材４２２は、熱管理部材２００および３００、または熱管理部材２００および３００の任意の数のより小さいシートまたはストリップを含む１つの固体シートまたはストリップを備えることができる。様々な実施形態の例を以下でより詳細に説明する。
【００６５】
図５は、本開示の態様および実施形態による発光ダイオードアセンブリ５００を示す。例えば、発光ダイオードアセンブリ５００は、発光ダイオードアセンブリなどの照明アセンブリに連結される又は一体化されたヒートスプレッダを備えることができる。
【００６６】
発光ダイオードアセンブリ５００は、コア部材５１０、本体部材５５０、およびフィン部材５２０を備えることができる。一態様では、発光ダイオードアセンブリ５００は、発光ダイオード５３０を備えることができる又はこれに取り付けることができる。熱分解グラファイト材料は、コア部材５１０および／またはベース部材５５８内に少なくとも部分的に配設することができる熱分解グラファイトコア５１４を含むことができる。一態様では、熱分解グラファイトコア５１４は、界面材料および／または基板内に少なくとも部分的に包まれまたは包囲された熱分解グラファイト材料のシートまたは平面アセンブリとすることができる。熱分解グラファイトコア５１４は、コア部材５１０およびベース部材５５８の少なくとも一部分内に配設されるように示されているが、コア部材５１０を熱分解グラファイト材料の１つまたは複数のセクションに分割できることに留意する。例えば、ベース部材５５８は、基板によって完全に包囲された熱分解グラファイト材料を含むことができ、コア部材５１０は、基板によって完全に包囲された熱分解グラファイト材料を含むことができる。そのような包囲された熱分解グラファイト材料は、互いに物理的に接触していなくてもよいが、１つまたは複数の基板などによって熱連通することもできる。
【００６７】
別の態様では、フィン部材５２０は、フィン部材４２０と実質的に同様であり得る。例えば、フィン部材５２０は、１つ以上の熱分解グラファイト材料および界面材料を含むことができる。他の実施形態では、フィン部材５２０はまた、基板材料も含む。上記で説明したように、発光ダイオードアセンブリ５００の様々な構成要素または部材は、異なる基板および／または材料を含むことができる。例えば、フィン部材５２０の各々は、異なる基板材料、界面材料、および／または熱分解グラファイト材料を含むことができる。
【００６８】
熱分解グラファイトコア５１４およびフィン部材５２０は、単一の構造から形成することができ、または１つまたは複数の構造から組み立てることができる。例えば、フィン部材５２０の１つまたは複数は、はんだ付けプロセスまたはろう付けプロセスなどによって、本体部材５５０に結合または接合されてよい。様々な他の実施形態が異なる構成を含むことができることに留意する。同様に、様々な他のプロセスを利用して、フィン部材５２０を本体部材５５０に接合または取り付けることができる。
【００６９】
少なくとも１つの態様では、発光ダイオードアセンブリ５００は、発光ダイオード５３０のような熱源から熱エネルギーを放散させることができる。例えば、コア部材５１０は、発光ダイオード５３０から熱エネルギーを受け取ることができる。熱分解グラファイトコア５１４の熱抵抗が低いため、熱エネルギーは、熱分解材料全体にわたって分散することができ、ベース部材５５８に向かって進行することができる。熱エネルギーは、次いで、フィン部材５２０の１つまたは複数を通って進行する又は伝搬することができる。フィン部材５２０が熱分解グラファイト材料を含むので、熱エネルギーはフィン部材５２０全体にわたって広がることができる。一態様では、フィン部材５２０は、発光ダイオードアセンブリ５００の全体的な有効熱放散面積を増大させ、それにより、熱エネルギーを環境内に分散させることができる。
【００７０】
図６〜図９は、様々な開示された態様による発光ダイオードアセンブリ６００、７００、８００、および９００の様々な例示的実施形態をそれぞれ示す。例えば、発光ダイオードアセンブリ６００、７００、８００、および／または９００は、それぞれ、発光ダイオード６３０、７３０、８３０および９３０用のヒートスプレッダを備えることができる。
【００７１】
一態様では、発光ダイオードアセンブリ６００、７００、８００、および９００は、それぞれ、フィン部材６２０、７２０、８２０および９２０を備えることができる。別の態様では、アセンブリの各々は、コア部材を含んでも、含んでもいなくてもよい本体部材６５０、７５０、８５０、および９５０をさらに備えることができる。例えば、発光ダイオード９３０の基板が、本体部材９５０のベースに取り付けられ得る。
【００７２】
図６〜図９に示すように、フィン部材、本体部材および発光ダイオードアセンブリの様々な構成が示されている。例えば、発光ダイオードアセンブリ６００は、フィン部材が中心軸から半径方向に延びるように配向されたフィン部材６２０を示す。さらに、フィン部材６２０は、本体部材６５０と全体的に同軸である。図７に示すように、発光ダイオードアセンブリ７００は、本体部材７５０に直接取り付けられた発光ダイオード７３０を備えることができる。フィン部材７２０は、本体部材７５０と全体的に同軸である。また、フィン部材７２０は、フィン部材６２０のものとは異なる形状のものである。
【００７３】
図８に示すように、発光ダイオードアセンブリ８００は、第１の表面上に配設された発光ダイオード８３０を有する全体的に正方形または全体的に長方形角柱の形状の本体部材８５０を備える。本体部材８５０の第２の表面には、全体的に長方形または正方形の形状のフィン部材８２０がそこから延びている。
【００７４】
図９は、電球形状の発光ダイオードアセンブリ９００を示す。図示するように、発光ダイオード９３０は、グローブ形状または部分的な球体形状を含むことができる。フィン部材９２０は、本体部材９５０と一体的に形成される。発光ダイオードアセンブリ９００は、ランプ、投光照明器具、凹型照明器具などの照明ソケットに使用するように構成することができる。したがって、発光ダイオードアセンブリ９００は、そのような照明ソケットに取り付けるための様々な他の構成要素または部材を含むことができる。加えて、発光ダイオードアセンブリ９００は、所望の用途に基づいて様々な寸法のものとすることができる。
【００７５】
上記で説明されたものは、本明細書の例を含む。当然のことながら、本明細書を説明する目的で構成要素または方法の考えられるすべての組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者であれば、本明細書の多くのさらなる組み合わせおよび置換が可能であることを理解するであろう。したがって、本明細書は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に入るそのような変更、修正および変形をすべて包含することが意図されている。さらに、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」が詳細な説明または特許請求の範囲で使用される限り、そのような用語は、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、特許請求の範囲において移行句として使用されるときに解釈されるように「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様のやり方で包括的であるように意図される。
【００７６】
実施例
本開示の態様が、次に、以下の実施の形態に関して説明され、さらに理解され得る。実施の形態は説明を意図するものに過ぎず、本明細書に開示する発明を材料、またはプロセスパラメータ、装置または条件に関していかなる方法でも限定するものではないと理解すべきである。
【００７７】
第１の実施の形態では、発光ダイオードアセンブリは、発光ダイオードアセンブリ１００のような熱分解グラファイトコア部材を含んだ。熱分解コア部材を含む熱管理アセンブリを標準的なアルミニウム熱管理アセンブリと比較した、各アセンブリは、発光ダイオードに連結されるか又は発光ダイオードを含んだ。各アセンブリの熱抵抗を入力電力に応じた発光ダイオード接合温度の傾斜として測定し、これを図１０のグラフ１０００に示す。熱分解コア部材を含む熱管理アセンブリの測定された全熱抵抗は、アルミニウム熱管理アセンブリと比べて、アルミニウム熱管理アセンブリに関して測定されるようなベースライン５．８℃／Ｗから５．１℃／Ｗまで低減された。発光ダイオード接合温度を上昇させることなく、熱分解コア部材を含む熱管理アセンブリに連結された発光ダイオードに約１４％以上の電力を印加することができることに留意する。一態様では、熱分解コア部材を備える熱管理アセンブリは、発光ダイオードからファン部材への熱輸送を著しく改良した。
【００７８】
第２の実施の形態では、発光ダイオードアセンブリは、発光ダイオードアセンブリ４００のような９つの細長い熱分解フィン部材を含んだ。異なるサイズのフィン部材、フィン部材の数、または同様のものを、本明細書に開示する様々な態様に従って使用できることに留意する。この実施の形態では、構造の簡略化のために９つのフィン部材が利用された。さらに、フィン部材は約３．７５インチ長であった。熱管理アセンブリは、熱分解グラファイトフィン部材を備えたが、熱分解グラファイトコア部材を備えなかった。このアセンブリをすべてアルミニウムのアセンブリと比較した。図１１のグラフ１１００に示すように、各アセンブリの熱抵抗を測定した。熱分解グラファイトフィン部材を含む熱管理アセンブリの測定された全熱抵抗は、アルミニウム熱管理アセンブリに関しての６．４℃／Ｗから４．７℃／Ｗに低減した。この熱分解グラファイトフィン部材の実施形態では、発光ダイオードへの可能な総電力負荷の約３９％の増加を予想することができる。
【００７９】
第３の実施の形態では、発光ダイオードアセンブリは、発光ダイオードアセンブリ５００のような、９つの細長い熱分解グラファイトフィン部材及び熱分解グラファイトコア部材を含んだ。図１２および図１３のグラフ１２００および１３００それぞれに示すように、熱管理アセンブリからの測定値をアルミニウム熱管理アセンブリと比較した。第３の実施の形態の熱管理アセンブリは、熱抵抗をアルミニウムタイプよりも５１％低い３．１℃／Ｗに低減した。発光ダイオード電力出力は、アルミニウム熱管理アセンブリに連結された発光ダイオードへの可能な電力供給と比較して２倍以上になることができることに留意する。
【００８０】
前述の説明は、発光ダイオードアセンブリの様々な非限定的な実施形態を特定するものである。当業者および本発明を製造および使用することができる者には、改変が想定され得る。開示する実施形態は、単に説明のためのものであり、本発明の範囲または特許請求の範囲に記載された主題を限定するようには意図されない。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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