▶ エムエージー インストルメント インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-03-07
(45)【発行日】2022-03-15
(54)【発明の名称】ＬＥＤをヒートシンクに直接実装した効率改善照明装置
(51)【国際特許分類】
F21L 4/00 20060101AFI20220308BHJP
F21V 29/503 20150101ALI20220308BHJP
F21V 29/71 20150101ALI20220308BHJP
F21V 19/00 20060101ALI20220308BHJP
F21V 29/89 20150101ALI20220308BHJP
H01L 33/64 20100101ALI20220308BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20220308BHJP
【ＦＩ】
F21L4/00 410
F21V29/503
F21V29/71
F21V19/00 170
F21V29/89
H01L33/64
F21Y115:10
【請求項の数】
20
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020180986
(22)【出願日】2020-10-29
(62)【分割の表示】P 2017551570の分割
【原出願日】2015-12-16
(65)【公開番号】P2021036527
(43)【公開日】2021-03-04
【審査請求日】2020-11-27
(31)【優先権主張番号】62/095,733
(32)【優先日】2014-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】517218723
【氏名又は名称】エムエージー インストルメント インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マグリカ、アンソニー
【審査官】竹中 辰利
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００３／０１０４８８５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０３１４９８６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－１４６１８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２３５８０８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２１Ｌ ４／００
Ｆ２１Ｖ ２９／５０３
Ｆ２１Ｖ ２９／７１
Ｆ２１Ｖ １９／００
Ｆ２１Ｖ ２９／８９
Ｈ０１Ｌ ３３／６４
Ｆ２１Ｙ １１５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱伝導性の懐中電灯筒と、前記懐中電灯筒内に含まれる発光ダイオード（「ＬＥＤ」）パッケージであって、前記ＬＥＤパッケージは、
基板、
基板上面上のＬＥＤダイ、並びに
それぞれが互いに電気的に絶縁されている、前記ＬＥＤダイに対して前記基板の下に位置する、第１の導電性接点、第２の導電性接点、及び電気的中性接点
を備え、前記ＬＥＤダイは、電力が前記第１及び前記第２の導電性接点に印加される場合に前記懐中電灯筒の第１の端部から発光し、熱が前記ＬＥＤダイから前記基板を通って前記電気的中性接点に伝達される、ＬＥＤパッケージと、
外側ケース内に保持されたヒートシンクアセンブリであって、
熱伝導性であり、前記懐中電灯筒に機械的に接続されている外側の導電性部材、
前記外側の導電性部材内に保持されている電気的絶縁材料、及び
前記電気的絶縁材料によって前記外側の導電性部材から電気的に絶縁されて位置決めされている内側の導電性部材
を備えるヒートシンクアセンブリと
を備える懐中電灯であって、
前記ＬＥＤパッケージの前記第１の導電性部材は、前記外側の導電性部材の上面に電気的に結合され、前記ＬＥＤパッケージの前記第２の導電性部材は、前記内側の導電性部材に電気的に結合され、
前記電気的中性接点は、プリント回路基板（「ＰＣＢ」）を使用することなく、前記外側の導電性部材の前記上面に直接熱的に結合され、
前記ＬＥＤパッケージは、電気回路からの電力が前記外側の導電性部材及び前記内側の導電性部材に印加される場合にオンにされる、懐中電灯。
【請求項2】
前記外側の導電性部材は、前記懐中電灯筒と一体的に形成され、熱経路が、前記外側の導電性部材と前記ＬＥＤパッケージの前記電気的中性接点との間に１つの熱接合部のみを含む、請求項１に記載の懐中電灯。
【請求項3】
前記第１の導電性部材は、前記上面にはんだ付けされ、前記第２の導電性部材は、前記内側の導電性部材にはんだ付けさている、請求項１に記載の懐中電灯。
【請求項4】
前記電気的中性接点は、前記上面にはんだ付けされている、請求項３に記載の懐中電灯。
【請求項5】
前記懐中電灯筒の第２の端部の筒ねじ山に取り外し可能にねじ込まれたテールキャップと、前記懐中電灯内に直列構成で保持された複数の電池であって、前記複数の電池の各々は、カソード、アノード、及び集電体を保持する金属缶からなり、前記缶は、第１の極性を有する第１の接点を伴う第１の端部、及び第２の極性を有する第２の接点を伴う第２の端部を有し、前記複数の電池は端子電池を有し、その第２の端部が、前記テールキャップに近接して保持されている前記直列構成の端子端部である、複数の電池と
を更に備える、請求項１に記載の懐中電灯。
【請求項6】
前記端子電池の前記金属缶の底面と前記テールキャップの第１の表面との間に、適合した機械的嵌合を形成する、請求項５に記載の懐中電灯。
【請求項7】
前記テールキャップの前記第１の表面は、前記テールキャップが前記懐中電灯筒に固定されて前記適合した機械的嵌合を形成するように、圧縮される衝撃吸収材料からなる、請求項６に記載の懐中電灯。
【請求項8】
調整可能な機械的保持デバイスが、前記適合した機械的嵌合を形成する、請求項６に記載の懐中電灯。
【請求項9】
前記調整可能な機械的保持デバイスは前記テールキャップからなり、前記テールキャップは、前記懐中電灯筒の前記第２の端部の前記筒ねじ山にねじ込む内側部材、及び
前記懐中電灯筒の前記第２の端部の前記筒ねじ山にねじ込む外側部材
からなり、
前記外側部材は、前記内側部材を前記筒の前記第２の端部に押し込み、そして、前記内側部材から係合解除され、前記懐中電灯筒の前記第２の端部を閉鎖するように使用されることができる、請求項８に記載の懐中電灯。
【請求項10】
前記懐中電灯筒内に直列で保持された電池の各対について、第１の電池の第２の端部が第２の電池の第１の端部に接触するのを防止するのに十分な厚さを有するスペーサー、及び各スペーサーについて、前記第１の電池の第２の端部と前記第２の電池の第１の端部との間に弾性のある電気接触を提供するための弾性のある接点
を更に備える、請求項６に記載の懐中電灯。
【請求項11】
前記スペーサーは衝撃吸収材料からなる、請求項１０に記載の懐中電灯。
【請求項12】
前記複数の電池は再充電可能であり、ケースによって一体のユニットとして共に保持されている、請求項６に記載の懐中電灯。
【請求項13】
前記端子端部と前記電気回路内のテールキャップ接触点との間に電気接触を提供するためのテールキャップ弾性接点を更に備え、前記テールキャップ弾性接点は、前記懐中電灯が静止位置にある場合に、１ポンド未満の接触力を前記端子端部に加える、請求項６に記載の懐中電灯。
【請求項14】
前記テールキャップ弾性接点はばねからなり、前記接触力は、約０．５ポンドの最小接触力を有する、請求項１３に記載の懐中電灯。
【請求項15】
熱伝導性の外装筐体ケースと、懐中電灯筒内に含まれる発光ダイオード（「ＬＥＤ」）パッケージであって、前記ＬＥＤパッケージは、基板上に設置されたＬＥＤダイ、前記ＬＥＤダイに電力を供給するための第１の導電性接点、前記ＬＥＤダイに電力を供給するための第２の導電性接点、及び外装接点であって、熱を前記ＬＥＤダイから前記外装接点に伝達するための外装接点を伴うＬＥＤパッケージヒートシンクを備え、前記ＬＥＤダイは、電力が前記第１及び前記第２の導電性接点に印加される場合に前記懐中電灯筒の第１の端部から発光する、ＬＥＤパッケージと、
前記外装筐体ケース内に保持されたヒートシンクアセンブリであって、
熱伝導性であり、前記外装筐体ケースに機械的に接続されている外側の導電性部材、
前記外側の導電性部材内に保持されている電気的絶縁材料、及び
前記電気的絶縁材料によって前記外側の導電性部材から電気的に絶縁されて位置決めされている内側の導電性部材
を備えるヒートシンクアセンブリと
を備える照明装置であって、
前記ＬＥＤパッケージの前記第１の導電性部材は、前記外側の導電性部材の上面に電気的に結合され、前記ＬＥＤパッケージの前記第２の導電性部材は、前記内側の導電性部材に電気的に結合され、
前記外装接点は、プリント回路基板（「ＰＣＢ」）を使用することなく、前記外側の導電性部材の前記上面に熱的に結合され、
前記ＬＥＤパッケージは、電気回路からの電力が前記外側の導電性部材及び前記内側の導電性部材に印加される場合にオンにされ、
熱経路が、前記外装筐体ケースと前記ＬＥＤパッケージの前記外装接点との間に形成され、前記外装筐体ケースと前記ＬＥＤパッケージの前記外装接点との間に２つ以下の熱接合部を含む、照明装置。
【請求項16】
前記電気回路に電力を供給する電池電源であって、前記電池電源は、外側の缶ケース及び電気接触キャップを伴う端子端部を有し、前記電気接触キャップは、端子キャップ電気コネクタによって前記電気回路内で電気的に接続され、前記外側の缶ケースと電池電源保持デバイスとの間に形成された適合した機械的嵌合によって、前記照明装置の電池コンパートメント内に保持されている電池電源を更に備える、請求項１５に記載の照明器具。
【請求項17】
前記電池電源保持デバイスは、前記電池電源保持デバイスの表面によって前記外側の缶ケースに対して加えられる力を変動させるように調整可能である、請求項１６に記載の照明器具。
【請求項18】
前記電池電源は、前記電池コンパートメント内に直列構成で保持された複数の電池からなり、前記複数の電池の各々は、カソード、アノード、及び集電体を保持する金属缶からなり、前記缶は、第１の極性を有する第１の接点を伴う第１の端部、及び第２の極性を有する第２の接点を伴う第２の端部を有する、請求項１７に記載の照明装置。
【請求項19】
前記電池コンパートメント内に直列で保持された電池の各対について、第１の電池の第２の端部が第２の電池の第１の端部に接触するのを防止するのに十分な厚さを有するスペーサー、及び各スペーサーについて、前記第１の電池の第２の端部と前記第２の電池の第１の端部との間に弾性のある電気接触を提供するための弾性のある接点
を更に備える、請求項１８に記載の照明装置。
【請求項20】
前記端子キャップ電気コネクタは、前記照明装置が静止位置にある場合に、１ポンド未満の接触力で前記電気接触キャップに対して付勢される、請求項１８に記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
動作中にデバイスが発熱すると、ＬＥＤ効率と光出力が低下する。典型的には、ＬＥＤは、積層プリント回路基板上に実装される。あるものは、ＬＥＤから熱を逃がす試みで特殊なメタルバックまたはセラミックプリント回路基板に実装されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0002】
本発明は、概して、少なくとも１つのＬＥＤが熱伝導性および導電性の外装ケース内に保持されたヒートシンクの上面に実装された、照明装置に向けられ、該ＬＥＤは、プリント回路基板を使用することなくヒートシンクに熱的および電気的に直接接続された第１の伝導性部材と、ヒートシンク内に保持された電気的絶縁材によってヒートシンクから電気的に絶縁された第２の導電部材とを有する。
【0003】
ＬＥＤの第２の導電部材は、電気的絶縁材内に保持された端子に半田付けすることができ、一方ＬＥＤの第１の導電部材をヒートシンクに半田付けすることもでき、得られたヒートシンクアセンブリを管もしくは（アルミニウム懐中電灯筒などの）筒に圧入するかまたは管もしくは筒に挿入することができ、その後管または筒にねじ込まれたナットのような機械的手段によって取り外し可能に保持される。代わりに、ヒートシンクは管または筒と一体で形成することができる。
【0004】
したがって、本発明の主な目的は、ＬＥＤをヒートシンクに直接実装することによって改善した効率を有する照明装置を提供することである。
【0005】
この目的ならびにさらなる目的および利点は、以下に示す本発明の図面および詳細な説明に関連して当業者には明らかであろう。
【0006】
図面は、図面を簡潔に参照し、次に図面で特定された数値要素の説明によって、以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1A】図１Ａ～Ｄは、金属管または懐中電灯筒に取り付けられたヒートシンクおよび絶縁コアを示し、以下の特定要素を有し、図１Ａは、図１Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １．管または筒 ２．ヒートシンク ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続
【図1D】分解して示された装置である。
【図2A】図２Ａ～Ｄは、ヒートシンクおよび絶縁コアが金属管または懐中電灯筒に取り付けられた図１Ａ～Ｄの一変形を示し、以下の特定要素を有し、図２Ａは、図２Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １．管または筒 ２．ヒートシンク ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続
【図2D】分解して示された装置である。
【図3A】図３Ａ～Ｄは、図２Ａ～Ｄに示されたものと同様の一体型ヒートシンクを示し、以下の特定要素を有し、図３Ａは、図３Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １．管または筒とヒートシンクの一体物 ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続
【図3D】分解して示された装置である。
【図4A】図４Ａ～Ｄは、図１Ａ～Ｄのヒートシンクおよび絶縁コアの一変形を示し、以下の特定要素を有し、この例では、ＬＥＤとアセンブリの他端との間にプリント回路基板があり、図４Ａは、図４Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １．管または筒 ２．ヒートシンク ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続 ８．プリント回路基板 ９．絶縁体 １０．接点
【図4D】分解して示された装置である。
【図5A】図５Ａ～Ｄは、図４Ａ～Ｄに示されたアセンブリの一変形を示し、以下の特定要素を有し、図５Ａは、図５Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １．管または筒 ２．ヒートシンク ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続 ８．プリント回路基板 ９．絶縁体 １０．接点
【図5D】分解して示された装置である。
【図6A】図６Ａ～Ｄは、図３Ａ～Ｄに示されたものと同様の一体型ヒートシンク示すが、プリント回路基板を含み、以下の特定要素を有し、図６Ａは、図６Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １．管または筒とヒートシンクの一体物 ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続 ８．プリント回路基板 ９．絶縁体 １０．接点
【図6D】分解して示された装置である。
【図7A】図７Ａ～Ｄは、共通のヒートシンクに実装されたＬＥＤの円形配列を示し、以下の特定要素を有し、ここには４つのＬＥＤが示されているが、任意の数のＬＥＤであってもよく、図７Ａは、図７Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １．管または筒 ２．ヒートシンク ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続
【図7D】分解して示された装置である。
【図8A】図８Ａ～Ｄは、絶縁部材内にプリント回路基板を有する共通ヒートシンクに実装されたＬＥＤの円形アレイを示し、以下の特定要素を有し、ここには４つのＬＥＤが示されているが、任意の数のＬＥＤであってもよく、図８Ａは、図８Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １．管または筒 ２．ヒートシンク ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続 ８．プリント回路基板 ９．絶縁体 １０．接点
【図8D】分解して示された装置である。
【図9A】図９Ａ～Ｃは、共通のヒートシンク上のＬＥＤの線形アレイを示し、以下の特定要素を有し、ここには４つのＬＥＤが示されているが、任意の数のＬＥＤであってもよく、図９Ａは、４つのＬＥＤの線形アレイの上面図である。 ２．ヒートシンク ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続
【図9B】単一のＬＥＤの横断面図である。
【図9C】４つのＬＥＤの線形アレイの底面図である。
【図10A】図１０Ａ～Ｃは、図９Ａおよび９Ｃのものと同様のＬＥＤの線形アレイを示すが、プリント回路基板を含み、以下の特定要素を有し、ここには４つのＬＥＤが示されているが、任意の数のＬＥＤであってもよく、図１０Ａは、４つのＬＥＤの線形アレイの上面図である。 ２．ヒートシンク ３．絶縁体 ４．電源をＬＥＤに接続する端子 ５．ＬＥＤ ６．ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱接合および第１の電気的接続 ７．第２の電気的接続 ８．プリント回路基板 ９．絶縁体 １０．接点
【図10B】単一のＬＥＤの横断面図である。
【図10C】４つのＬＥＤの線形アレイの底面図である。
【図12A】図１２Ａ～Ｅは、ＰＣボードに半田付けされたＬＥＤと熱を大気に伝導するために必要とされる多数の熱接合とを示す典型的な先行技術のＬＥＤアセンブリを示し、以下の特定要素を有し、図１２Ａは、図１２Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １０１．管または筒 １０２．ヒートシンク １０３．絶縁体 １０４．プリント回路基板に電力を印加する接点 １０５．ＬＥＤ １０６．筐体 １０７．絶縁体 １０８．プリント回路基板１１１をＰＣＢ１０９に接続するための接点 １０９．多層プリント回路基板 １１０．リング接点 １１１．プリント回路基板
【図12E】分解して示された装置である。
【図13A】図１３Ａ～Ｄは、ＬＥＤが実装され、熱を大気に伝導するために多数の熱接合が必要とされる、広く使用されている先行技術の星型、金属およびセラミック焼成ＰＣ基板を示し、以下の特定要素を有し、図１３Ａは、図１３Ｂの横断面で示された装置を見た上面図である。 １０１．管または筒 １０２．ヒートシンク １０５．ＬＥＤ １０６．第１の電力接続 １０７．第２の電力接続 １０８．星形ＰＣボード
【図13D】分解して示された装置である。
【図14】正極性ヒートシンクを有する典型的なＬＥＤ実装ヒートシンクのブロック図である。
【図15】負極性ヒートシンクを有する典型的なＬＥＤ実装ヒートシンクのブロック図である。
【図16】ＬＥＤ駆動電子回路を有するＰＣボードを組み込んだ正極性ヒートシンクを有する典型的なＬＥＤ実装ヒートシンクのブロック図である。
【図17】ＬＥＤ駆動電子回路を有するＰＣボードを組み込んだ負極性ヒートシンクを有する典型的なＬＥＤ実装ヒートシンクのブロック図である。
【図18】４つの異なるヒートシンク方式またはシステムの性能を比較したものである。図２の曲線は、本発明のものであり、時間経過によるルーメン出力の低下が最小限で、優れた性能を実証している。 １．図１とラベル付けされた曲線は、図１Ａ～Ｄのシステムに対するもので、時間経過によるルーメン出力のグラフ表示であり、ＬＥＤが熱くなるにしたがって性能の低下と効率の低下を示している。 ２．図２とラベル付けされた曲線は、図２Ａ～Ｄのシステムに対するもので、時間経過によるルーメン出力のグラフ表示であり、ＬＥＤが熱くなるにしたがって非常に最小限の性能の低下と効率の低下を示している。 ３．図１３とラベル付けされた曲線は、図１３Ａ～Ｄのシステムに対するもので、時間経過によるルーメン出力のグラフ表示であり、ＬＥＤが熱くなるにしたがって性能の低下と効率の低下を示している。 ４．図１２とラベル付けされた曲線は、図１２Ａ～Ｅのシステムに対するもので、時間経過によるルーメン出力のグラフ表示であり、ＬＥＤが熱くなるにしたがって性能の低下と効率の低下を示している。
【図19A】ヒートシンクアセンブリ２００を形成するためにヒートシンク２の上面にＬＥＤ５のパッドを半田付けするために半田Ｓ１およびＳ２が使用される本発明によるヒートシンクアセンブリを製造する工程を図示する。
【図19B】ヒートシンクアセンブリ２００を形成するためにヒートシンク２の上面にＬＥＤ５のパッドを半田付けするために半田Ｓ１およびＳ２が使用される本発明によるヒートシンクアセンブリを製造する工程を図示する。
【図19C】ヒートシンクアセンブリ２００を管または筒１に挿入する圧入ステップを図示する。
【図19D】ヒートシンクアセンブリ２００を管または筒１に挿入する圧入ステップを図示する。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明は、熱伝導性および導電性の外側金属部材であるヒートシンクを利用する。ヒートシンクの内部、またはコアは、電気的接続点を提供するためにＬＥＤとは反対側の端部から延在する第２の導電部材を電気的に絶縁して配置する電気的絶縁材である。このアセンブリの上面は、ＬＥＤの実装面を提供する。ＬＥＤのアノードまたはカソード側、および場合によって専用サーマルパッドは、半田付けまたはその他の熱的および電気的伝導方法または材料によってヒートシンクの上面に結合される。ＬＥＤパッケージの電気的反対側は、絶縁された第２の部材に結合されている。適切な電気回路からの電力が、ＬＥＤを点灯するためにヒートシンクと絶縁された端子に印加される。ＬＥＤによって発生した熱は、ヒートシンクとの界面を通して大気に伝導される。ＬＥＤは、プリント回路基板上に実装されたものよりも、このシステムではずっとより低温で効率的に動作する。図１Ａ～１１は、上述した設計のバリエーションを描写する。示されるように、ヒートシンクは用途に応じて異なる形状をとることができる。ヒートシンクはまた、様々な構成で多数のＬＥＤを支持することもでき、円形配列および線形配列は多くの可能性のうちの２つに過ぎない。適切な相互接続方法を備えた電子回路を絶縁コア内に取り付けることもできる。すべての場合において、電気的接続点を提供するために、ＬＥＤの反対側の端部から延びる２つの導電部材を電気的に絶縁して配置する電気的絶縁材を設けることも可能である。これらの場合、ＬＥＤのカソードおよびアノードパッドは対応する絶縁されたパッドに結合され、ＬＥＤサーマルパッドは本発明のヒートシンク表面に結合される。
【0009】
図１Ａ～１１に描写された改善されたヒートシンク方法は、ＬＥＤを実装するＰＣボードを利用せず、代わりに、ＬＥＤはヒートシンクの金属面に直接実装される。この方法は、ＰＣボード実装ＬＥＤ設計と比較して、非常に改善された熱伝達および低温動作、より高いルーメンのＬＥＤを作り出す。
【0010】
本発明は、懐中電灯またはヘッドランプ、ランタンまたはスポットライトなどの任意の他の照明装置、ならびに高出力ＬＥＤを光源として利用するあらゆる種類のエリア照明のＬＥＤから外気に熱を伝導するための直接的効率的な流路を提供する。他のヒートシンク方法は、多数の熱接合によって中断される熱流路を作り出し、それらのうちのいくつかは熱伝導率が低いかまたは高い熱抵抗を有する。先行技術のヒートシンク方法の例を図１２Ａ～１３Ｄに図示する。本発明の独特な点は、端子およびヒートシンクをＬＥＤの電気的パッドおよびサーマルパッドに直接半田付けできることである。放熱グリースや接着剤は必要ではない。他の設計では、同等のヒートシンクと電気的接触パッドがＰＣボード上にあり、その結果、より多くの、より低効率の熱接合、および、より長い、より小さい横断面の大気への熱流路をもたらす。これら効率の悪い設計での放熱グリースや接着剤の使用は、ある程度熱伝達を助けるがＬＥＤをヒートシンクに直接取り付けるレベルではない。本発明で可能となる非常に改善された熱伝達の結果、ＬＥＤはずっとより低温で動作し、したがってより効率的に動作する。従来のシステムに比べてパワーを増加させることなく、より高いルーメンが可能である。ルーメンを他の低効率システムと同じレベルに維持することも可能であるが、消費電力ははるかに少ない。これは、ルーメンを低減することなくオン時間が延長されるのでバッテリ駆動の照明システムでは特に重要である。本発明の優れた性能は、一定４アンペアの電流をＬＥＤに印加した６０秒後のルーメン出力によって実証されている。本発明は、以下のように他のシステムより優れていた。
本発明（図２Ａ～Ｄ）は、図１３Ａ～Ｄ（典型的な星形、背面メタルのＰＣボードに実装のＬＥＤ）のシステムよりも１９％高いルーメンを作り出した。
本発明（図２Ａ～Ｄ）は、図１２Ａ～Ｄ（ＬＥＤから熱を逃がそうとする余分の銅箔およびビアを有する従来の多層ＰＣボード）のシステムよりも９３％高いルーメンを作り出した。
本発明（図２Ａ～Ｄ）は、図１３Ａ～Ｄ（典型的な星形、背面メタルのＰＣボードに実装のＬＥＤ）のシステムよりも１９％高いルーメンを作り出した。
本発明（図２Ａ～Ｄ）は、図１２Ａ～Ｄ（ＬＥＤから熱を逃がそうとする余分の銅箔およびビアを有する従来の多層ＰＣボード）のシステムよりも９３％高いルーメンを作り出した。
【0011】
本開示の助けを得て、ヒートシンクと熱伝導性および導電性の外装ケースとの間の表面積露出を増加または最大化することによって、本発明の効率が高められ、または最適化され得ること、同時にまた、ヒートシンクと外装ケースとの間で効果的かつ効率的に熱を伝導するのに十分な大きさを有するようにヒートシンクを設計することは注目に値する。したがって、例えば、図２Ａ～Ｄのヒートシンク２は、図１Ａ～Ｄのヒートシンク２より良好な結果を有し、一方、図３Ａ～Ｄは、ヒートシンクが外装ケースと一体的に形成されている実施形態を示しており、これは図２Ａ～Ｄのヒートシンクよりも良好な結果をもたらすはずである。
【0012】
図１－１１に管または筒として描写された例示的な実施形態に図示されている外装ケースは、その外面全体にわたって熱伝導性および導電性である必要はないこと、とはいえ外面全体にわたって熱伝導性および導電性である外側ケーシングがより良好な結果を達成することができることも注目に値する。
【0013】
本発明によって得られる１つ以上のＬＥＤのより効率的な冷却によって得られる利点は、より高いルーメンを使用する懐中電灯モード、またはより長いオン時間を有する懐中電灯モード、またはそのようなモードを交互にするかもしくはそのモードの両方の要素を組み合わせる１つ以上のモードを作成するのに使用することができることはさらに注目に値する。
【0014】
本発明は、より効率的で、より安価で、自動化によって経済的に製造することができる照明装置に向いている。図１９Ｃ～Ｄおよび２０Ａ～Ｂに示す例示的な実施形態では、ヒートシンクアセンブリ２００は、ＬＥＤ５の２つの導電部材をヒートシンク２の上面に半田付けすることによって作成される。市販のＬＥＤは、典型的には３つのパッド（例えば、第２の電気的接続７は１つの長方形パッドを有し、一方ＬＥＤ５とヒートシンク２との間の熱接合および第１の電気的接続は２つの長方形パッドを有する図１１Ｄを参照）を有し、それらはすべて半田付け（図１９Ａの半田Ｓ１は１つのパッド用であり、図１９Ａの半田Ｓ２は２つのパッド用である）に使用される。ヒートシンクアセンブリ２００が作成された後、図１９Ｃおよび１９Ｄに図示すように管または筒１に圧入することができ、または管もしくは筒１内に取り外し可能に挿入することができ、次に取り外し可能な保持機構によって適所に保持され、この保持機構の一例は図２０Ａおよび２０Ｂに図示されたナット１Ｂである。図２０Ａおよび２０Ｂに図示された実施形態では、特に好適な実施形態では、管または筒１およびヒートシンク２はアルミニウム製であり、ヒートシンク２は、半田付け工程を促進するのを助ける金属メッキ（例えば、ニッケル）で被覆され、（より効率的な熱伝達を促進するように）管または筒１に形成された肩１Ａの上面１ＡＴにヒートシンク２が接触するアルミニウム製の切皮が形成される。
【0015】
本発明は、特定の好適な実施形態を参照して本明細書に記載してきたが、それらの実施形態は単なる例示として提示されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明のさらなる実施形態は、この詳細な説明の恩恵を受ける当業者には明らかであろう。
【0016】
したがって、開示された発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された実際の概念におけるさらなる変更および修正が容易になされ得ることは、当業者には明らかであろう。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図12E】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【図20A】
【図20B】
