JP3237143U - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱器の放熱効率を高める照明装置を提供する。【解決手段】本考案は、照明装置に関し、第一方向に延びるエンドキャップ７１を備える第一部分Ｉと、筐体３と電源を備え、電源が筐体の中に設置する第二部ＩＩと、熱交換ユニット１と発光ユニットを設け、発光ユニットは熱交換ユニットと接続され、発光ユニットと電源とは電気的に接続し、第一方向が水平面に平行である場合、ＬＥＤ照明装置の発光ユニットは、動作時に下向きの出光を提供する第三部分ＩＩＩとを備え、第一部分、第二部分、および第三部分は順次に設定され、ＬＥＤ照明装置が水平面に取り付けられた後、エンドキャップが装着後のモーメントＦ＝ｄ１×ｇ×Ｗ１＋（ｄ２＋ｄ３）×ｇ×Ｗ２となり、モーメントは、１Ｎ・Ｍ＜ｄ１×ｇ×Ｗ１＋（ｄ２＋ｄ３）×ｇ×Ｗ２＜２Ｎ・Ｍを満たす。【選択図】図１

Description

本願は、照明装置に関し、特にＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤランプは省エネ、高効率、環境保護、長寿命などの利点があるため、多くの照明分野に採用されている。ＬＥＤランプは省エネグリーン光源として、ハイ・パワーＬＥＤの放熱問題がますます重視され、高すぎる温度は発光効率を減衰させ、ハイ・パワーＬＥＤの稼動による熱がうまく発散できないと、ＬＥＤの寿命に直接に致命的な影響を与えるため、近年のハイ・パワーＬＥＤの放熱問題の解決は多くの関係者の研究開発の重要な課題となっている。

いくつかの応用において、ＬＥＤランプは横方向に設置されており、ＬＥＤランプが特定の規格のエンドキャップを採用すると、ＬＥＤランプの重量が制限され、重量分布も同様に制限される（不合理な重量分布はエンドキャップの受容力を増加させ、エンドキャップが受けるトルクが大きすぎると、ＬＥＤランプの取り付けに影響する）。つまり、ＬＥＤランプの電源、放熱器の部品の重量及び重量分布が制限される。いくつかのハイ・パワーＬＥＤランプについては、電力が１００Ｗを超えると、その光束は１００００ルーメン以上に達する。つまり、放熱器はその重量制限及び重量分布制限内で、少なくとも１００００ルーメンを出すＬＥＤライトから生じる熱を散逸する必要がある。

上記の従来技術の欠点と不足に鑑みて、以下に本願及びその実施例を提出する。

本考案は、上記の従来技術の欠点に対して、ＬＥＤ照明装置を提供する。

本考案は、照明装置に関し、
エンドキャップを備える第一部分と、
筐体と電源を備え、前記電源が前記筐体の中に設置する第二部分と、
熱交換ユニットと発光ユニットを設け、前記発光ユニットは前記熱交換ユニットと接続され、熱伝導経路を形成し、前記発光ユニットと前記電源とは電気的に接続する第三部分とを備え、
前記第一部分、前記第二部分、および前記第三部分は順次に設定され、
前記ＬＥＤ照明装置が水平面に取り付けられた後、前記エンドキャップが装着後のモーメントＦ＝ｄ_１×ｇ×Ｗ_１＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２となり、前記モーメントは以下の条件を満たし、
１Ｎ・Ｍ＜ｄ_１×ｇ×Ｗ_１＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２＜２Ｎ・Ｍ
ここで、ｄ_１は、前記第一部分から前記第二部分までの重心がある平面の距離で、
Ｗ_１は、前記第二部分の重さで、
ｄ_２は、前記第二部分の長さで、
ｄ_３は、前記第二部分から前記第三部分IIIの重心のある平面までの距離で、
Ｗ_２は、前記第三部分の重量であることを特徴とするＬＥＤ照明装置を開示する。

本考案の実施形態における前記モーメントは、
１Ｎ・Ｍ＜ｄ_１×ｇ×Ｗ_１＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２＜１．６Ｎ・Ｍ
を満たす。

本考案の実施形態は、ＬＥＤ照明装置に１１０ワットを超えない電力量を提供し、発光ユニットを点灯させ、ＬＥＤ照明装置に少なくとも１５０００ｌｍの光の量を発生させる。

本考案の実施形態は、ＬＥＤ照明装置に８０ワットを超えない電力量を提供し、発光ユニットを点灯させ、ＬＥＤ照明装置に少なくとも１２０００ｌｍの光の量を発生させる。

本考案の実施形態は、ＬＥＤ照明装置に６０ワットを超えない電力量を提供し、発光ユニットを点灯させ、ＬＥＤ照明装置に少なくとも９０００ｌｍの光の量を発生させる。

本考案の実施形態は、ＬＥＤ照明装置に４０ワットを超えない電力量を提供し、発光ユニットを点灯させ、ＬＥＤ照明装置に少なくとも６０００ｌｍの光の量を発生させる。

本考案の実施形態におけるＬＥＤ照明装置は、前記熱交換ユニットの重量は０．９ｋｇを超えないように設定し、前記ＬＥＤ照明装置が点灯されると、少なくとも１５０００ルーメン、１６０００ルーメン、１７０００ルーメン、１８０００ルーメン、１９０００ルーメン、或いは２００００ルーメンの光束量が発生される。

本考案の実施形態における前記ＬＥＤ照明装置の全体的な長さは３５０ｍｍ以下であり、２００ｍｍ以上である。

本考案の実施形態における前記第二部分の重量は、ＬＥＤ照明装置の重量の３０％以上を占める。

本考案の実施形態における前記第三部分の重量は、ＬＥＤ照明装置の重量の６０％を超えない。

本考案の実施形態における前記第二部分の長さは、ＬＥＤ照明装置の長さの２５％を超えない。

本考案の実施形態における前記第三部分の長さは、ＬＥＤ照明装置の長さの７０％を超えない。

本考案の実施形態における前記第二部分は、第一領域と第二領域と第三領域とを有し、前記第三領域は、前記筐体外部の領域であり、前記電源は前記第二領域と前記第一領域とにより前記電源に対し熱伝導経路を形成し、前記第一領域と前記第二領域の導熱係数は、いずれも前記第三領域よりも大きい。

本考案の実施形態における前記第一領域の熱伝導率は、前記第三領域の熱伝導率の８倍以上である。

本考案の実施形態における前記第二領域の熱伝導率は、前記第三領域の熱伝導率の５倍以上である。

本考案の実施形態では、前記第二領域に熱伝導材料を配置し、前記電源は前記第二領域の熱伝導材料を通して前記第一領域と熱伝導経路を形成する。

本考案の実施形態におけ前記電源は、外部に露出する表面面積の少なくとも８０％以上が熱伝導材料を付着する発熱素子を含む。

本考案の実施形態における前記発熱素子は抵抗、変圧器、インダクタ、ＩＣ、トランジスタ等である。

本考案の実施形態における前記熱交換ユニットは、放熱フィンおよびベースを含み、ベースに放熱フィンが接続されて、放熱フィンは、第二方向に沿って延び、前記第一方向に垂直である。

本考案の実施形態における前記放熱フィンは高さ方向で同じ高さの第一部分と第二部分を有し、前記第一部分は前記ベースに近く設けられ、前記第一部分の断面の厚さは第二部分の断面の厚さより厚い。

本考案の有益な効果は、従来技術に比べて、本考案は以下のいずれかの効果またはそれらの任意の組合せを含むことである。

（１）エンドキャップのモーメント設計は、ＬＥＤ照明設備の正常な取り付けを確保する前提の上で、各部の給電、発光或いは放熱の機能を保証することができる。

（２）第二部分の重さは、給電素子（電源）と、給電素子を放熱する部品の重さを含み、第三部分の重さは発光ユニットの重さと発光ユニットを放熱する部品の重さを含む。第二部分IIの長さは、給電素子（電源）を収容する縦方向の空間を提供するために設けられ、第三部分の長さは、発光体の縦方向の空間及び放熱部材の縦方向の空間を提供するために設けられている。モーメントの設計によって、エンドキャップのモーメントがエンドキャップの許容範囲を超えないように確保する前提で、部分ごとの電力供給、発光、放熱の機能を保証する。

（３）第一領域、第二領域、及び第三領域の熱伝導率の設定により、ＬＥＤ照明装置が動作する時、電源から発生する熱は、熱伝導によってＬＥＤ照明装置の外部に急速に拡散することができる。

本考案の実施例に係るＬＥＤ照明装置の正面構造模式図である。 本考案の実施例に係るエンドキャップの模式図である。 図１の底面図である 図３に示す、光出力ユニットを除く模式図である。 図１に示す、ＬＥＤ照明装置の断面構造図である。 本考案の実施例に係るＬＥＤ照明装置の構造模式図である。 図６に示す、ＬＥＤ照明装置の構造模式図で、水平面との角度を示す模式図である。 本考案の実施例に係るＬＥＤ照明装置の構造模式図である。 図８に示す、光出力ユニットを除く底面図である。 本考案の実施例に係る第二部分の断面構造模式図である。 本考案の実施例に係る第二部材の斜視構造模式図である。 本考案の実施例に係る第一部材の斜視構造模式図である。 本考案の実施例に係る放熱フィンの様々な形の模式図である。 図１に示す、ＬＥＤ照明装置の光出力ユニットを除く斜視構造模式図である。 図１４に示す、Ａ箇所の拡大図である。 図１に示す、光出力ユニットの斜視構造模式図である。 図１に示す、熱交換ユニットの斜視構造模式図である。 本考案の実施例に係る熱減少ユニットと発光ユニットの配合模式図である。

本考案を理解しやすくするために、以下、かかる図面を参照しながら本考案をより全面的に説明する。図面では、本考案の好ましい実施例が示されているが、本考案は、下記の実施例に限定されず、多くの異なる形態で実現してもよい。逆に、これらの実施例は、本願の開示内容をより明らかで完全に理解する目的で提供される。以下、「軸方向」、「上方」、「下方」などのような方向は、本考案を制限することなく、いずれも構造の位置関係をより明らかに表すためのものである。本考案に記載されている「等しい」、「垂直」、「水平」、「平行」は、標準定義に基づいて±１０％とする場合を含むと定義されている。例えば、垂直とは、通常、基準線に対して９０度をなす角度を意味しているが、本考案では、垂直とは、８０度以上１００度以下をなす場合を含む。なお、本考案に記載されているＬＥＤランプの使用状況及び使用状態とは、ＬＥＤランプを、ランプカバーを鉛直方向において下向きに吊り下げるように使用する状況であるが、その他の例外がある場合は、別に説明する。

図１を参照すると、本考案の実施形態は、第一部分Ｉ、第二部分II及び第三部分IIIを含むＬＥＤ照明装置に関する。図１に示すように、第一部分Ｉ、第二部分II及び第三部分IIIは、点線で示されており、第一部分Ｉ、第二部分II及び第三部分IIIは順次設けられている。

図１および図２を参照し、第一部分Ｉは、外部の給電装置（例えば、ランプホルダー）と接続するために主に使用され、第一部分Ｉは、エンドキャップモジュール７を含み、エンドキャップモジュール７は、少なくともエンドキャップ７１を含み、前記エンドキャップ７１は、外部ランプホルダーと接続するため、外部のネジを有している。エンドキャップモジュール７は、外接ランプホルダー用の外部ネジ７１２と内部ネジ７１３とを有してもよいことが理解してもよい。

図１、図４、図５を参照し、第２の部分IIは主にＬＥＤ照明装置の電子部品を設置するために用いられており、第二部分IIは筐体３、電源４を含み、筐体３は第一部分Ｉの外形寸法を限定し、筐体３内は空洞３０１を限定して、電源４を空洞３０１内に設置することができる。図１０を参照し、電源４は、電源プレート４１と電源プレート４１に設けられる電子素子４２とを含んでもよい。ここで、電源プレート４１は、第一方向Ｘに垂直またはほぼ垂直である。

図１、図３、図４及び図５を参照し、第三部分IIIは主にＬＥＤ照明装置の放熱（光出力ユニット５に対する放熱）と光出力機能を提供するために用いられ、第三部分IIIには熱交換ユニット１、発光ユニット２及び光出力ユニット５が設けられている。発光ユニット２は熱交換ユニット１に接続されて第三部分IIIの熱伝導経路を形成しており、ＬＥＤ照明装置が動作する場合、発光ユニット２から発生する熱は熱伝導によって熱交換ユニット１に伝達され、熱交換ユニット１によって放熱される。電源４は、発光ユニット２と電気的に接続され、発光ユニット２に電力を供給する。光出力ユニット５は、発光ユニット２の外側に設けられており、ＬＥＤ照明装置が動作すると、発光ユニット２から発生した光の少なくとも一部が光出力部５に入射し、その後、前記光出力ユニット５から出射して、ＬＥＤ照明装置の外部に投射される。光出力ユニット５は、反射、屈折、および／または散乱の程度を構成して、反射、屈折、および／または散乱の任意の適切な組み合わせを提供してもよい。また、光学装置は、光出力ユニット５を通過する光の量を増加させるように構成されてもよい。

図１を参照し、第一部分Ｉと第二部分IIは、エンドキャップモジュール７と筐体３との接続面（照明装置長さ方向の接続面）を境界として、具体的には、エンドキャップ７１軸の端面７１０１を接続面としてもよく、第二部分II及び第三部分IIIは、筐体３と熱交換ユニット１の接続面（照明装置長さ方向の接続面）を境界として、筐体３のＬＥＤランプ長さ方向の端面３０１を接続面としてもよい。

特に、本実施の形態では、第一部分Ｉ、第二部分II及び第三部分IIIは、ＬＥＤ照明装置の長さ方向に沿って順次設定されているが、他の実施形態では、ＬＥＤ照明装置の設計要求に応じて、第一部分から第三部分が異なる方向に重複して配置されてもよく、本考案はこれに限定されない。

図１、図４、図５を参照し、エンドキャップ７１は、第一方向Ｘ（ＬＥＤランプの長さ方向）に沿って延びる設定される。発光ユニット２は、取付面２２１に取り付けられた発光体２１と基板２２とを備えている。取付面２２１は、第一方向Ｘと平行に設けられている。使用の観点から、ＬＥＤ照明装置が横方向に設置される場合（第一方向Ｘと取付面２２１が水平面に平行）、ＬＥＤ照明装置の発光ユニット２は、ＬＥＤ照明装置の下方の領域を明るくするための下方の出光を提供する。つまり、本実施形態におけるＬＥＤ照明装置は、横方向に設置されている。また、ＬＥＤ照明装置が横方向に設置された後、第一方向Ｘまたは取付面２２１は、水平面との間に鋭角を形成してもよく、この鋭角角度は４５度以下であり、主に下向きの出光を提供する。ＬＥＤ照明設備は、路面照明（街灯）のような屋外照明にも用いることができ、また、壁式の設置（壁に設置）を採用するように、倉庫、駐車場、運動場などのような室内にも用いることができる。本考案の全ての実施形態で称される「発光体」は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を主体とする発光源とすることができ、ＬＥＤビーズ、ＬＥＤランププレート、またはＬＥＤフィラメントなどを含むが、これらに限定されない。

いくつかの応用では、ＬＥＤ照明装置全体について重量制限があり得る。例えば、ＬＥＤ照明装置がＥ３９エンドキャップを採用する場合、ＬＥＤ照明装置の最大重量は１．７ｋｇ以内に制限される。ある実施形態においては、ＬＥＤ照明装置が横方向に設置され、各部の重量分布が制限されている場合には、ＬＥＤ照明装置に１５０ワットを超えない電気エネルギーを提供し、発光ユニット２（特に発光ユニット２に設けられた発光体２１）が点灯し、ＬＥＤ照明装置に少なくとも１５０００ルーメンの光束量を発生させる。さらに、１４０ワットの電気エネルギーを提供すると、ＬＥＤ照明装置は少なくとも１５０００ルーメン、１６０００ルーメン、１７０００ルーメン、１８０００ルーメン、１９０００ルーメン、２００００ルーメン、またはより高いルーメン（４００００ルーメン以下）の光束量を発生する。他の実施形態においては、熱交換ユニット１の重量は０．９ｋｇを超えないように制限され、ＬＥＤ照明装置が点灯されると、少なくとも１５０００ルーメン、１６０００ルーメン、１７０００ルーメン、１８０００ルーメン、１９０００ルーメン、２００００ルーメン、またはより高いルーメン（４００００ルーメン以下）の光束量が発生されることが可能である。すなわち、熱交換ユニット１は、０．９ｋｇを超えない重量制限の下で、少なくとも１５０００ルーメンを発生するＬＥＤ照明装置から生じる熱を散逸することができる。他の実施形態では、熱交換ユニット１の重量は０．８ｋｇ以下に制限され、ＬＥＤ照明装置が点灯されると、少なくとも２００００ルーメンの光束量を放出することができる。上記の例では、ＬＥＤ照明装置の全体的な光束量は、全体的な重量制限により、４００００ルーメンより小さい。他の実施形態においては、ＬＥＤ照明装置が横方向に設置され、各部分の重量分布が制限されている場合には、ＬＥＤ照明装置には、発光ユニット２に設けられた発光体２１が点灯し、ＬＥＤ照明装置に少なくとも１５０００ルーメンの光束量の点灯量（２４０００ルーメンを超えない）が供給される。他の実施形態においては、ＬＥＤ照明装置が横方向に設置され、各部分の重量分布が制限されている場合には、ＬＥＤ照明装置に８０ワットを超えない電気エネルギーを提供し、発光ユニット２（特に発光ユニット２に設けられた発光体２１）が点灯し、ＬＥＤ照明装置が少なくとも１２０００ルーメンの光束量を放出する（２００００ルーメンを超えない）。他の実施形態においては、ＬＥＤ照明装置が横方向に設置され、各部分の重量分布が制限されている場合には、ＬＥＤ照明装置に６０ワットを超えない電気エネルギーを提供し、前記発光ユニット２（特に発光ユニット２に設けられた発光体２１）が点灯し、ＬＥＤ照明装置が少なくとも９０００ルーメンの光束量を放出する（１８０００ルーメンを超えない）。他の実施形態においては、ＬＥＤ照明装置が横方向に設置され、各部分の重量分布が制限されている場合には、ＬＥＤ照明装置に４０ワットを超えない電気エネルギーを提供し、発光ユニット２（特に発光ユニット２に設けられた発光体２１）が点灯し、ＬＥＤ照明装置が少なくとも６０００ルーメンの光束量を放出する（１５０００ルーメンを超えない）。他の実施形態においては、ＬＥＤ照明装置が横方向に設置され、各部分の重量分布が制限されている場合には、ＬＥＤ照明装置に２０ワットを超えない電気エネルギーを提供し、発光ユニット２（具体的には発光ユニット２に設けられた発光体２１）が点灯し、ＬＥＤ照明装置が少なくとも３０００ルーメンの光束量を放出する（１００００ルーメンを超えない）。また、上記実施形態におけるＬＥＤ照明装置は、動作環境温度－２０度から７０度の間、５００００時間の寿命を満たしている。

図１と図５を参照し、第一部分Ｉ、第二部分II及び第三部分IIIの重量分布及び長さの設計には、エンドキャップ７１モーメントの問題を考慮すべきだ。

ＬＥＤ照明装置の重量が固定されている場合（重さが一定の値または一定の範囲内で、例えば、重さが１ｋｇ～１．７ｋｇで）、ＬＥＤ照明装置の重心は、エンドキャップ７１にかかるモーメントに影響を及ぼす。図１及び図５を参照して、ある実施形態において、ＬＥＤ照明装置の長さはＬであり、エンドキャップ７１端部からＬＥＤ照明装置の重心がある平面（ＬＥＤ照明装置のエンドキャップの軸線に垂直な平面）までの直線距離はａである。ＬＥＤ照明装置の長さＬと、エンドキャップ７１端からＬＥＤ照明装置の重心がある平面までの直線距離ａは、ａ/Ｌ=０．２～０．４５との関係を満たす。好ましくは、ＬＥＤ照明装置の長さＬと、エンドキャップ７１端からＬＥＤ照明装置の重心までの平面の直線距離ａは、ａ/Ｌ=０．２～０．４との関係を満たす。上記の関係式を満たす場合、ＬＥＤ照明装置の全体的な重量が確定した場合（ＬＥＤ照明装置の全体的な重量は１ｋｇ～１．７ｋｇに制限される）、エンドキャップ７１にかかるモーメントを低減するとともに、第二部分IIと第三部分IIIは部品を設置するため、及び放熱設計を設定するため十分な重量を持つ。

図１および図５を参照して、第二部分IIの開始からＬＥＤ照明装置の重心のある平面（前記平面はＬＥＤ照明装置のエンドキャップの軸線に垂直する）までの距離ｂは、（Ｌ_２＋Ｌ_３）/５＜ｂ＜３（Ｌ_２＋Ｌ_３）/７との関係を満たす。ここで、Ｌ_２は第二部分IIの長さである。Ｌ_３は第三部分IIIの長さである。

ＬＥＤ照明装置が十分な放熱面積を有していることを考慮して、同時にＬＥＤが水平に取り付けられた状態で、接続部（例えば、エンドキャップ７１）に対するモーメントの影響を低減するために、実施形態では熱交換ユニット１の形態に対して非対称設計をしてもよい（熱交換ユニット１の異なる設計は、いずれも以下の式を満足する）。図１および図６を参照して、ＬＥＤ照明装置が水平に取り付けられた後、エンドキャップ７１の装着後のモーメントは、Ｆ=ｄ_１×ｇ×Ｗ_１＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２となる。

ここで、ｄ_１は、第一部分Ｉから第二部分の重心のある平面（この平面垂直のエンドキャップの軸方向）までの距離である。

ｇは９．８Ｎ/ｋｇである。

Ｗ_１は第二部分IIの重量である。

ｄ_２は第二部分IIの長さである。

ｄ_３は、第二部分IIから第三部分IIIの重心がある平面（この平面はエンドキャップの軸方向に垂直する）までの距離である。

Ｗ_２は第三部分IIIの重さである。

ＬＥＤ照明装置の全体的な重量が確定した場合（またはランプ全体の重量が制限され、重量が１ｋｇから１．７ｋｇまで）、エンドキャップ７１のモーメントは以下の条件を満たす。

１Ｎ・Ｍ＜ｄ_１×ｇ×Ｗ_１＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２＜２Ｎ・Ｍ

本実施の形態では、第二部分IIの重さは、給電素子（電源４）と、給電素子を放熱する部品の重さを含み、第三部分IIIの重さは、発光ユニット２の重さと、発光ユニット２を放熱する部品の重さを含む。第二部分IIの長さは、給電素子（電源４）を収容する縦方向の空間を提供するためのものであり、第三部分IIIの長さは、発光体２１の縦方向の空間及び放熱部材を配置する縦方向の空間を提供するためのものである。上記の設計は、エンドキャップ７１のモーメントがエンドキャップ７１の許容範囲を超えないように確保することを前提として、各部分の電力供給、発光、放熱の機能を保証する。

他の実施形態では、エンドキャップ７１のモーメントは、以下の条件を満たす。

１Ｎ・Ｍ＜ｄ_１×ｇ×Ｗ_１＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２＜１．６Ｎ・Ｍ

図７を参照すると、ＬＥＤ照明装置が取り付けられた後、水平面との間に角度（エンドキャップ７１の軸方向と水平面との間に４５度以下の鋭角がある）がある。このとき、エンドキャップ７１のモーメントは、Ｆ＝ｄ_１×ｇ×Ｗ_１×cosＡ＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２×cosＡとなる。Ａは、エンドキャップ７１の軸と水平面との間の角度である。

ＬＥＤ照明装置のランプ全体の重量が確定した場合（またはランプ全体の重量が制限され、重量が１ｋｇ～１．７ｋｇ場合）、エンドキャップ７１のモーメントも以下の条件を満たす必要がある。

１Ｎ・Ｍ＜ｄ_１×ｇ×Ｗ_１×cosＡ＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２×cosＡ＜２Ｎ・Ｍ

他の実施形態では、
１Ｎ・Ｍ＜ｄ_１×ｇ×Ｗ_１×cosＡ＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２×cosＡ＜１．６Ｎ・Ｍ

前記設計モーメントの実施例では、ＬＥＤ照明装置の全体の長さは３５０ｍｍ以下であり、２００ｍｍ以上である。エンドキャップ７１が固定タイプを採用している場合、例えばＥ３９エンドキャップを利用する場合（長さは４０ｍｍ程度）、第二部分IIと第三部分IIIの長さの和は３１０ｍｍ以下で、１６０ｍｍ以上である。好ましくは第二部分IIと第三部分IIIの長さの和は２６０ｍｍ以下で、しかも１８０ｍｍ以上である。

図１０を参照して、電源４とランプ筐体３２の端面（この端面はランプ筐体３２が第三部分IIIに近い端に設置される）とは間隔を保持し、第三部分III（発光ユニット２）の動作時に発生する熱が電源４に伝導するのを防止するか、または電源４の熱が第三部分IIIの熱と相互に影響するのを防止する。具体的には、電源４の電源プレート４１は、ランプ筐体３２の端面と間隔を保っている。この間隔内に空気があり、より良い熱の分離を形成する。具体的には、突出ブロック３２０１に電源プレート４１を支えることができるように、ランプ筐体３２内に突出ブロック３２０１を設けて、電源プレート４１とランプ筐体３２の端面との間隔を保つことができる。また、間隔の設定により、第二部分IIの重心をさらに調整し、最終的にエンドキャップ７１のモーメントを下げる。

本実施の形態では、ＬＥＤランプは横方向に設置されているので、エンドキャップ７１の荷重を考慮して、ＬＥＤランプの重量が相対的に決定される場合、モーメントの大きさは、主にモーメントアーム、すなわちランプ全体の重量分布に依存する。エンドキャップ７１の荷重及び発光ユニット２、電源４の放熱を総合的に考えると、本実施形態では、第二部分IIはエンドキャップ７１により近い部分であり、ＬＥＤランプ第二部分IIの重量はランプ全体の重量の３０％以上を占めるように配置されている。好ましくは、ＬＥＤ照明装置の第二部分IIの重量は、ランプ全体の重量の３５％以上を占めるように配置されており、より好ましくは、ＬＥＤ照明装置第二部分IIの重量は、ランプ全体の重量の３５％～５０％を占めるように配置されており、第二部分IIは放熱に利用できる重量を多く有しており、この部分の重量は第一部分Ｉにより近い。したがって、第一部分Ｉに対しては、そのモーメントアームが短い。第三部分IIIの重さはランプ全体の重さの６０％を超えないので、好ましくは、第三部分IIIの重さはランプ全体の重さの５５％を超えない、より好ましいのは、第三部分IIIの重さはランプ全体の重さの５０％～５５％を占め、これにより、発光ユニット２の放熱を満足する一方、第三部分IIIの重さを制御することができ、モーメントを制御することができる。

具体的には、第一部分Ｉ、第二部分II及び第三部分IIIまでの重量分布設計の場合、その第二部分IIの長さはＬＥＤランプ全体の長さの２５％を超えず、第二部分IIのモーメントアームを制御する（モーメントアームの長さを制御することで、第二部分IIのエンドキャップ７１に対するモーメントを制御することができる）。好ましくは、第二部分IIの長さは、ＬＥＤランプ全体の長さに対して２０％を超えない。より好ましくは、第二部分IIの長さはＬＥＤランプ全体の長さの１５％～２５％を占め、これにより、モーメントを制御するとともに電源４を入れる十分な空間を提供する。そのうち、第三部分IIIの長さはＬＥＤランプ全体の長さの７０％を超えない。好ましくは、第三部分IIIの長さはＬＥＤランプ全体の長さの６０～７０％を占め、第三部分IIIのモーメントと放熱能力とのバランスをとる（第三部分IIIの長さが長いほど、熱交換ユニット１の設置がより合理的で、放熱のための空間がより多くなり、第三部分IIIの長さが短いほど、第三部分IIIのモーメントがより小さい）。

「第一部分Ｉ」
図１を参照し、ある実施形態において、第一部分Ｉのエンドキャップモジュール７は、外部給電端子とＬＥＤ照明装置とを電気的接続するポートを提供する。前記エンドキャップモジュール７は、エンドキャップ７１を含んでもよい。前記エンドキャップ７１は、これに対応するランプホルダーに接続するように構成され、エンドキャップ７１は、外部ランプホルダーを接続するための外部ネジを有する。

エンドキャップ７１は、第一方向Ｘの方向に沿って設定されてもよく、例えばＬＥＤ照明装置の長さ方向に伸びて設定し、また、エンドキャップ７１は、ＬＥＤ照明ランプの具体的な使用環境に従って設定されてもよい。前記エンドキャップ７１は、Ｅ型のエンドキャップであってもよい。例えば、Ｅ３９またはＥ４０のエンドキャップのうち、Ｅはエジソンの螺子の電球を表し、すなわち、ランプホルダーに回り込みねじを持っている。３９/４０は電球のねじの公称直径を指す。Ｅ３９は米国の標準規格で、Ｅ４０はヨーロッパの標準規格で、材質は銅のニッケルめっき、アルミニウム合金などを含むことができる。

エンドキャップ７１は、他の特定の使用環境にＬＥＤ照明装置を使用する場合、挿入式のエンドキャップＧＵ１０などの他のタイプのエンドキャップであってもよく、Ｇはエンドキャップのタイプが挿入式を表し、Ｕはエンドキャップ部分がＵ形を表し、後の数字はランプ足穴の中心距離が１０ｍｍを示す。また、エンドキャップ７１はスナップ式でもよい。

また、エンドキャップモジュール７は、図２に示すように、エンドキャップコンバーター７１１を備えていてもよく、エンドキャップコンバーター７１１は、外部のランプホルダーを接続する外部ネジ７１２と、内部ネジ７１３とを有していても良い。エンドキャップコンバーター７１１は、第二部分IIと第一部分Ｉとの接続を提供してもよく、エンドキャップコンバーター７１１は、異なるエンドキャップとランプホルダーとの間の適応を容易するように設計してもよい。例えば、エンドキャップコンバーター７１１によって、Ｅ２７のエンドキャップはＥ４０のランプホルダーに取り付けることができる。

「第二部分II」
図１及び図５を参照して、第二部分IIの筐体３は電源４を収容し、第二部分IIの外形寸法を限定するために使用され、筐体３はそれぞれエンドキャップモジュール７と熱交換ユニット１と接続されている。絶縁距離の要求を考慮して、筐体３は通常プラスチックの材質を採用する。他の実施例では、筐体３は金属製であっても良いが、電源４から筐体３を電気的に切り離しておくことが必要になる。筐体３は、空洞３０１を設定し、電源４は、空洞３０１に設けられている。

ＬＥＤ照明設備が動作すると、電源４は熱を発生する。第二部分IIは電源４を放熱でき、電源４が動作する時に発生する熱を散逸させ、電源４の過熱を防止するための放熱装置を設置する。

図１０はある局部断面図であり、第二部分IIの断面構造を示す。図１および図１０に示すように、ある実施例には、第二部分IIは、第一領域３０２、第二領域３０３、および第三領域３０４を有する。ここで、第三領域３０４は筐体３外部の領域であり、電源４は、第二領域３０３と第一領域３０２とを介して電源４に熱伝導経路を形成し、第一領域３０２と第二領域３０３の熱伝導率は、第三領域３０４の熱伝導率よりも大きい。これにより、ＬＥＤ照明装置が動作すると、電源４から発生した熱は、熱伝導によりＬＥＤ照明装置の外部に急速に拡散することができる。具体的には、第一領域３０２の熱伝導率は第三領域３０４の８倍以上であり、好ましくは、第一領域３０２の熱伝導率は第三領域３０４の９～１５倍である。第二領域３０３の熱伝導率は第三領域３０４の５倍以上であり、好ましくは、第二領域３０３の熱伝導率は第三領域３０４の６～９倍である。第一領域３０２の具体的な熱伝導率は０．２～０．５の間であり、第二領域３０３の具体的な熱伝導率は０．１～０．３の間である。好ましくは、第一領域３０２の具体的な熱伝導率は０．２５～０．３５の間であり、第二領域３０３の具体的な熱伝導率は０．１５～０．２５の間である。第三領域３０４の熱伝導率は０．０２～０．０５の間である。

上記各領域の熱伝導率は、各領域に含まれる材料の平均熱伝導率の数値として理解されるべきである。

本実施形態では、第二領域３０３に熱伝導材料３０５を設け、電源４は、第二領域３０３の熱伝導材料３０５を介して第一領域３０２と熱伝導経路を形成する。例として、熱伝導材料３０５は熱伝導性接着剤であってもよい。すなわち、前記第二部分IIは放熱装置を設け、前記放熱装置は第二領域３０２の熱伝導材料３０５であってもよい。他の実施形態では、例えば、筐体３内の対流によって電源４が発生する熱を放熱する場合、放熱装置は筐体３に設けられた穴であってもよく、またはファンであってもよく、それによって、電源４の対流放熱を加速させる。また、放熱装置は放射層とすることができ、放射層は電源４の表面または筐体３の表面に設けられ、電源で発生する熱を放射の形で消えさせることをはやくさせる。

本実施形態では、電源４は発熱素子を含み、発熱素子がＬＥＤ照明装置として動作する場合には、抵抗、変圧器、インダクタ、ＩＣ、トランジスタ等のより高い熱を発生する電子部品である。熱伝導の基本的な原理によれば、熱伝導の影響要因は主に熱伝導材料３０５の熱伝導率、熱伝導材料３０５の熱伝導用の断面面積及び熱伝導材料３０５の厚さ（発熱ユニットから第一領域３０２までの距離、最も近い点と点の距離）を含む。熱伝導材料３０５が決定した場合、熱伝導の主な影響要因は後者の二つである。発熱素子から発生した熱は最短経路（熱伝達経路が短いほど熱伝達効果が良い）に沿って第一領域３０２に伝達されると仮定すると、熱伝導式はＱ＝λＡΔＴ/ｄである；
ここで、Ｑは熱伝導材料３０５を通る熱流量である。λは熱伝導性材料３０５の熱伝導率である。Ａは発熱ユニットと熱伝導材料３０５との接触面積である。ΔＴは熱伝導経路の温度差（発熱素子の温度と熱伝導材料３０５の熱伝導経路の端部の温度の差）である。ｄは発熱素子から第一領域３０２までの最短距離である。本実施形態の発熱素子は、トランス、インダクタンス、ＩＣ（制御回路）、トランジスタまたは抵抗などである。

発熱素子から発生する熱を速やかに発散するために、熱伝導材料３０５を設ける際には、発熱素子表面が熱伝導材料３０５に付着する面積（Ａの値）をできるだけ大きくするようにしなければならない。ある実施形態においては、発熱素子が動作する際に発生する熱量が速く熱伝導材料３０５の熱伝導によって拡散することを保証するために、発熱体が外部に露出している表面面積（電源プレート取り付け時の接触面を除く）の少なくとも８０％が熱伝導材料を付着する。他の実施形態においては、発熱素子が外部に露出している表面面積（電源プレート取り付け時の接触面を除く）の少なくとも９０％が前記熱伝導材料を付着する。他の実施形態においては、発熱素子が外部に露出している表面面積（電源プレート取り付け時の接触面を除く）の少なくとも９５％が熱伝導材料３０５を付着する。ある実施形態において、いずれかの発熱素子が外部に露出している表面積（電源プレート取り付け時の接触面を除く）の少なくとも８０％、９０％または９５％が熱伝導材料３０５を付着する。これにより、熱伝導経路の熱流のボトルネックをできるだけ避けることができる。

発熱素子から発生する熱を第一領域３０２に速く伝達するため、熱伝導効率を向上させるように、発熱素子を第一領域３０２までの最短距離に対応して設計することもできる。具体的には、本実施形態における第二部分IIの幅寸法はＷで（ここでの第二部分IIの断面形状は円形、多角形または他の不規則形状であり得るが、幅寸法は第二部分IIの断面輪郭線の任意の両点間の最短距離の接続距離を指し、この両点の間の接続線は、エンドキャップ７１の軸心線を通る）、発熱素子は、第二部分IIの幅方向から第二部分IIの境界（第一領域３０２）までの最短距離はｄ（発熱素子の中心から第二部分IIの境界までの最短距離）である。発熱素子の熱を第一領域３０２に速く伝達するために、発熱素子から第二部分II境界（第一領域３０２）までの最短距離ｄと第二部分IIの幅寸法Ｗは、ｄ≦５/１１Ｗの関係を満たす。

他の実施形態では、発熱素子は、第二部分IIの幅方向から第二部分IIの境界（第一領域３０２）までの最短距離ｄと第二部分IIの幅寸法Ｗとは、ｄ≦４/１１Ｗの関係を満たす。

また、絶縁距離の要求を満たすために、発熱素子は第二部IIの境界において一定の間隔を保つべきである。したがって、総合的には、発熱素子は、第二部分IIの幅方向から第二部分IIの境界（第一領域３０２）までの最短距離ｄと第二部分IIの幅寸法Ｗとは、１/２０Ｗ≦ｄ≦４/１１Ｗの関係を満たす。

ある実施形態では、Ｗの範囲は５０～１５０ｍｍの間である。他の実施形態では、Ｗの範囲は５５～１３０ｍｍの間である。

上記の発熱素子は、トランス、インダクタ、ＩＣ（制御回路）、トランジスタ、または抵抗などであってもよい。

熱抵抗は熱伝導中の抵抗であり、単位の熱流量による温度差を表す。一つの発熱素子が発生する熱は、第二部分IIの幅方向に最短の経路で第三領域３０４に伝達されると、第二領域３０３および第一領域３０２を順次に通過し、その全体の熱抵抗Ｒは第一領域３０２の熱抵抗Ｒ_１に第二領域３０３の熱抵抗Ｒ_２を加える。

なお、第二領域３０３の熱抵抗は、Ｒ_２=ｄ_２/λ_２Ａ_２ である。ここで、ｄ_２は、第二部分IIの幅方向から第二領域３０３までの界面（第一領域３０２と第二領域３０３との接続面）の最短距離である。λ_２は第二領域３０３の熱伝導率であり、Ａ_２は発熱素子と第二領域３０３（熱伝導材料３０５）の接触面積である。

なお、第一領域３０２の熱抵抗は、Ｒ_１=ｄ_１/λ_１Ａ_１ である。ここで、ｄ_１は、第二域３０３から第一領域３０２の外側の側面までの最短距離（第一領域３０２の厚さ）である。λ_１は第一領域３０２の熱伝導率であり、Ａ１は第一領域の表面面積である。

第二領域３０３の熱は主に第一領域３０２に伝達され、第一領域３０２の熱は主に第三領域３０４に放射され、発熱素子の熱は第二領域３０３に伝達される必要があり、したがって、本実施の形態では、第二領域３０３の熱抵抗Ｒ_２は第一領域３０２より小さい熱抵抗Ｒ_１に設定されている。すなわち、ｄ_２/λ_２Ａ_２＜ｄ_１/λ_１Ａ_１ である。

ある実施形態においては、第二領域３０３の熱抵抗Ｒ_２を低減するために、前記発熱素子は、第二部分IIの幅方向から第二領域３０３の界面（第一領域３０２と第二領域３０３の接続面）までの最短距離及び発熱素子の表面が熱伝導材料３０５に付着する面積等において、上記の熱設計を採用することができる。つまり、ｄ_２は１/２０Ｗ≦ｄ_２≦４/１１Ｗの関係を満たす。発熱素子が外部に露出している表面面積（電源プレートに取り付けられている接触面を除く）の少なくとも８０％、９０％または９５％は熱伝導材料３０５を付着する。

図１０、図１１及び図１２を参照すると、筐体３は、第一部材３２と第二部材３３とを備えており、エンドキャップ７１と第一部材３２とが固定的に接続されている。具体的には、第一部材３２の外面は、エンドキャップ７１のネジ７１３に対応する構造を有している（第一部材３２の外面に設けられた外ねじのように）。第一部材３２は、第二部材３３と回転可能に接続されている。このため、エンドキャップ７１をランプホルダーに取り付けると、第二部材３３を回転させることにより、ＬＥＤランプの出光方向を調整することができる。

具体的には、第一部材３２は環状凹部３２１を有し、第二部材３３は凸部３３１を有し、凸部３３１は環状凹部３２１と嵌合し、両者の間で回転可能であり、最終的には、第一部材３２と第二部材３３との回転可能の接続を実現する。他の実施形態においては、第一部材３２と第二部材３３とは従来技術における他の構造により回転も可能であり、例えば第一部材３２を凸部として設け、第二部材３３を環状凹部として設けても良い。

第一部材３２は、第一ストッパ部３２２をさらに含むことができ、第二部材３３は、第二ストッパ部３３２をさらに含むことができ、第一ストッパ部３２２は、第二ストッパ部３３２に対応する。具体的には、第一部材３２と第二部材３３とが相対的に第一ストッパ部３２２と第二ストッパ部３３２に当たって回転している場合には第一部材３２と第二部材３３の更なる回転を制限して、回転過ぎるによる内部の接続リード線の断裂を防止することができる。ある実施例では、第一ストッパ部３２２と第二ストッパ部３３２の設定により、第一部材３２と第二部材３３との相対的な回転角度の範囲は０～３５５度である。ある実施形態では、第一部材３２と第二部材３３との間の相対的な回転角度の範囲は０～３５０度である。第一部材３２と第二部材３３との相対的な回転角度の範囲は０～３４０度である。上記回転角度の制限は、第一ストッパ部３２２と第二ストッパ部３３２との周方向の厚さ（すなわち、有する角度である）を設定することにより可能である。ある実施形態においては、第一ストッパ部３２２は三角形であり、第二ストッパ部３３２はＬ形であるが、第一ストッパと第一ストッパの浮き上がる部の形状は限定ではなく、回転中に相互作用して動きを阻止すればよいことが理解できる。他の実施形態では、第一部材３２および第二部材３３は、従来の技術における他の構成によって回転を実現することができ、ここでは説明を省略する。

第二部材３３は、いくつかのロッド部３３３を含み、いくつかのロッド部３３３は、円周に沿って均等に分布し、隣接するロッド部３３３間はピッチを有し、前記凸部３３１は、ロッド部３３３に形成される。隣接するロッド部３３３の間に間隔があるので、第一部材３２に挿入するに有利な弾性変形が生じる。

第一部材３２には、円周に沿って複数の歯部３２３が設けられており、歯部３２３が連続していても良いし、間隔があっても良い。第二部材３３には、歯部３２３に対応する減衰部３３４が設けられている。減衰部３３４は、歯部３２３との嵌合のために第二ストッパ部３３２、すなわち第二ストッパ部３３２の一部を形成することができ、他の部分は第一ストッパ部３２２と合わせる。減衰部３３４と歯部３２３と合わせるより、第一部材３２が第二部材３３に対して相対回転する際の質感を向上させることができる。また、減衰部３３４と歯部３２３と合わせるより、第一部材３２と第二部材３３との外力なしに不要な緩みが生じたり、回転したりすることを防止する。

「第三部分III」
図１、図４及び図９を参照して、ある実施形態では、第三部分IIIに設けられた熱交換ユニット１は、発光ユニット２と接続して熱伝導経路を形成し、ＬＥＤ照明装置が動作している場合、発光ユニット２から発生した熱は熱伝導によって熱交換ユニット１に伝達され、熱交換ユニット１によって放熱される。

熱交換ユニット１は、放熱フィン１０１およびベース１０２を含む一体型の部材であり、ベース１０２に放熱フィン１０１が接続されている。放熱フィン１０１は、発光体２１（例えばＬＥＤ照明装置のビーズ）が動作する際に発生する熱を散逸するための放熱面積を提供し、発光体２１の過熱を防止し（温度が発光体２１の正常動作範囲を超え、例えば温度が１２０度を超えるなど）、発光体２１の寿命に影響を与える。

放熱フィン１０１は、ＬＥＤ照明装置の幅方向の第二方向Ｙに沿って延び、前記第一方向Ｘに垂直である。放熱フィン１０１は、第二方向Ｙの方向に沿って設定されている場合、より短い長さ（放熱フィン１０１が第一方向Ｘに設置状態より）を有しているので、隣接する二つの放熱フィン１０１間に対流通路が形成されている場合、ＬＥＤ照明装置の幅方向に空気が対流すると仮定すると、より短い対流経路を有しており、放熱フィン１０１における熱量が速く散逸するのに有利である。ある実施形態では、放熱フィン１０１間は平行に設けられ、放熱フィン１０１は第一方向Ｘに均等に分布している。

熱交換ユニット１は、第一方向Ｘ方向において、その質量が均一またはほぼ均一に分布している。ある実施形態では、Ｘ方向において、熱交換ユニット１を任意に切り取り部分と、他の任意の切り取り同じ長さの熱交換ユニット１の部分の重量比は１：０．８～１．２（この二つの部分の熱交換ユニットは同じ又はほぼ同じ放熱フィン１０１の数を含む）である。

放熱フィン１０１間のピッチ値は８～３０ｍｍである。ある実施形態では、放熱フィン１０１のピッチ値は８～１５ｍｍである。間隔の値は放熱時の放射と対流に基づいて決定できる。

ＬＥＤ照明装置が十分な放熱面積を有していることを考慮して、ＬＥＤが水平に取り付けられた状態で、モーメントは接続部（例えば、エンドキャップ）への影響を低減できるように、熱交換ユニットの形態に対して非対称的に設計することができる。第一方向Ｘにおける任意の二つの放熱フィン１０１は、エンドキャップ７１に近いほど放熱フィン１０１がより多くの放熱面積を有する（エンドキャップ７１に近いほど放熱フィン１０１の高さが高いため、より多くの放熱面積を有する）。

ある実施形態において、放熱フィン１０１は高さ方向で第一部分と第二部分を有し、第一部分はベース１０２に近く設けられ、第二部分はベース１０２に離れて設けられ、第一部分の任意の断面の厚さは第二部分の任意の断面の厚さより厚い。ある実施形態において、放熱フィン１０１は高さが同じ二つ部分、すなわち第一部分と第二部分に分かれている。放熱フィン１０１の下部は主に発光ユニット２の動作時に発生する熱量を伝導するために用いられるが、上部は主に熱を周囲の空気に放射するために用いられる。これに基づいて、放熱フィン１０１を放熱基板に近い部分（すなわち、第一部分）の断面厚さが厚く、放熱基板から離れた放熱フィン部分（すなわち第二部分）の断面厚さが薄く、したがって、第一部分は、発光ユニット２を動作させる際に発生する熱が放熱フィンへの伝導を保証することができ、第二部分は熱放射を保証する前提で、放熱フィン１０１全体の重さを軽減させる。全体として、上記の設定方式は、良好な放熱効果を実現するだけでなく、ＬＥＤ照明装置全体の重量を軽減することができる。

発光ユニット２が動作している間に発生する熱は放熱フィン１０１に伝導し、放熱フィン１０１の下から上に伝導する（仮にＬＥＤ照明装置が水平に設置されている）。その間、一部の熱は放熱フィン１０１で伝導過程で、放射によって周囲の空気に伝導する。つまり、上に行くほど、放熱フィン１０１は伝導する熱の量が少なくなる。フーリエ熱伝導の法則は次の通りで、Ｑ=-λＡｄＴ/ｄｘである。λは熱伝導率であり、Ａは熱伝導断面面積で、単位はｍ^２であり、ｄＴ/ｄｘは熱の流動方向の温度勾配で、単位はＫ/ｍである。

ある実施形態において、仮にλは一定の値（放熱フィン１０１の材料が定められている場合、λの値はかわらない）で、熱の量Ｑは主に熱伝導断面面積及熱の流動方向の温度勾配に決まる。ある実施形態では、温度勾配の変化を考えると熱の量Ｑは主に熱伝導断面の面積に依存する。放熱フィン１０１を熱伝導する過程で熱放射の放熱があるため、放熱フィン１０１の熱の流動方向では、後ろほど熱が少なくなって、放熱フィン１０１の厚さも調整できる（仮に放熱フィン１０１の幅が一定の値であり、放熱フィン１０１の高さ方向の幅寸法のばらつきは３０％以下である）。放熱を保証するために、さらにエンドキャップ７１のモーメントを低減する。図１および図３を参照し、ある実施形態において、放熱フィン１０１はいくつかのグループが設けられる。ここでは、一組の放熱フィン１０１の厚さのみを説明し、座標系を確立し、放熱フィン１０１の底部の厚さ方向をＸ軸とし、放熱フィン１０１の高さ方向をＹ軸とすると、放熱フィン１０１の厚さと高さは、ｙ＝ａｘ＋Ｋの式を満足する。

ここで、ｙは放熱フィン１０１の高さの値である。ａは定数であり、ａは負の数である。ｘは放熱フィン１０１の厚さである。Ｋは定数である。

ａが負の数である場合、放熱フィン１０１の高さ値ｙが高いほど、放熱フィン１０１の厚さｘが減少する一方、放熱フィン１０１の放射熱の関係は、フィン１０１が上にいくほど、厚さが減少し、依然として熱伝導の要求を満たすことができる。一方、放熱フィン１０１の上向き時の厚さの減少は、その重量を低減させ、エンドキャップ７１のモーメントを低減させ、余裕な重量設計を提供する。

ある実施形態において、ａの値は－４０～－１００の間であり、Ｋの値は８０～１５０の間である。ｘ及びｙの値の単位はいずれもミリである。

ある実施形態において、ａの値は－５０～－９０の間であり、Ｋの値は１００～１４０の間である。

ある実施形態では、放熱フィン１０１間に同じ設計を採用し、放熱フィン１０１の数はｎである。放熱フィン１０１の総厚さ（すべての放熱フィン１０１の厚さの合計）と高さは、ｓｎ＝（ｙ－Ｋ）ｎ/ａの式を満たす。

ここで、ｙは放熱フィン１０１の高さ値である。ａは定数であり、ａは負の数である。ｘは放熱フィン１０１の厚さである。Ｋは定数である。ｘ×ｎはフィン１０１の総厚さである。

ある実施形態において、放熱フィン１０１の断面の厚さ値に幅値を乗じて、断面の面積である。仮に、放熱フィン１０１の幅値はＬがある定値（ここでは放熱フィン１０１の幅値はある定値であり、放熱フィン１０１の高さ方向の幅寸法のばらつきは３０％以下である）と設定し、放熱フィン１０１の厚さと高さは、ｙ＝ａｘ＋Ｋ、つまりｘ＝（ｙ－Ｋ）/ａの式を満足する。

すなわち、放熱フィンの断面面積Ｌｘ＝（ｙ－Ｋ）Ｌ/ａ

ここで、ｙは放熱フィン１０１の高さ値である。ａは定数で、負の数である。ｘは放熱フィン１０１の厚さである。Ｋは定数である。

ａが負の数である場合、放熱フィン１０１の高さ値ｙが増加するにつれて、放熱フィン１０１の断面面積が減少する一方、放熱フィン１０１の放射熱の関係は、放熱フィン１０１が上に上がると断面面積が減少し、依然として熱伝導の要求を満たすことができる。一方、放熱フィン１０１の上向き時の断面面積の減少は、その重量を低減させ、エンドキャップ７１のモーメントを低減させ、余裕な重量設計を提供する。

ある実施形態において、放熱フィン１０１の総断面面積（すべての放熱フィン１０１の断面面積の合計）は、放熱フィン１０１全体の厚さ値に幅を乗じた値と等しい。すべての放熱フィン１０１について、仮に放熱フィン１０１の幅値がＬと設定すると（ここでの放熱フィン１０１の幅値はある定値であり、放熱フィン１０１の高さ方向の幅寸法のばらつきは３０％以下である）、放熱フィン１０１の総断面面積は、ｎＬｘ＝（ｙ－Ｋ）ｎＬ/ａの式を満たす。ｎは放熱フィン１０１の数量である。

ａが負の数である場合、放熱フィン１０１の高さ値ｙが増加するにつれて、放熱フィン１０１の全体の断面面積が減少する一方、放熱フィン１０１の放射熱の関係は、放熱フィン１０１が上昇すると断面積が減少し、依然として熱伝導の需要を満たすことができる。一方、放熱フィン１０１の上向き時の断面面積の減少は、その重量を低減させ、エンドキャップ７１のモーメントを低減させ、余裕な重量設計を提供する。

上記実施形態では、放熱フィン１０１の厚さを考慮すると、放熱フィン１０１の端部の面取りや丸い角の部分を除く必要がある。

ある実施形態において、ＬＥＤ照明装置の放熱フィン１０１の放熱面積（単位はｃｍ^２）とＬＥＤ照明装置の電力（単位はＷ）の比は２８より小さい。ある実施形態では、熱交換ユニット１の質量０．６、０．７、０．８または０．９ｋｇは、この重量制限の前提で、上記の放熱面積、放熱フィン１０１の厚さなどを設計する。

ある実施形態において、１枚の放熱フィン１０１の放熱面積は、放熱フィン１０１の側面面積と放熱フィン１０１の厚さ面面積の合計に近い（放熱フィン１０１の上面面積は比較的小さいので、上面面積はほぼ省略できる）。式が次のように表す。

Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２；Ｓ１＝２ｈＬｎ

ここで、ｈは放熱フィン１０１の高さであり、Ｌは放熱フィン１０１の長さである（放熱フィン１０１の側面が不規則形状であれば、ここの長さは放熱フィン１０１の平均長さを指すことができる）。Ｓは一枚の放熱フィン１０１の総放熱面積であり、Ｓ１は放熱フィン１０１の側面面積であり、Ｓ２は放熱フィン１０１の厚さ面面積であり、ｎは放熱フィンの数である。

放熱フィン１０１の厚さ面は台形であり、その面積は放熱フィン１０１の底部の厚さと、上部の厚さとの合計に放熱フィン１０１の高さを乗じたものとほぼ同じであり、また放熱フィン１０１の厚さと高さの公式ｙ＝ａｘ＋Ｋと合わせ、底の厚さｙが０の時のｘ値と、上部の厚さｙがｈの時のｘ値がわかる。それで、放熱フィン１０１の厚さの公式はＳ２＝[-Ｋ/ａ＋（ｈ－Ｋ）/ａ]ｈｎである。

したがって、Ｓ＝２ｈＬｎ＋[－Ｋ/ａ＋（ｈ－Ｋ）/ａ]ｈｎ＝２ｈＬｎ＋[（ｈ－２Ｋ）/ａ]ｈｎ

本実施形態では、放熱フィン１０１の放射効率がＬＥＤ照明装置への放熱要求の満足を保証するために、、熱交換ユニット１の重量を制御し、ＬＥＤ照明装置の放熱フィン１０１の放熱面積Ｓ（単位：ｃｍ^２）とＬＥＤ照明装置の電力Ｐ（単位：Ｗ）の比を２８より小さくし、１８より大きくする。つまり、１８＜Ｓ/Ｐ＜２８、すなわち、１８＜２ｈＬｎ/Ｐ＋[（ｈ－２Ｋ）/ａ]ｈｎ/ｐ＜２８である。この比では、ＬＥＤ照明装置の光効果は、少なくとも１２５Ｌｍ/Ｗになれる。

ある実施形態では、放熱フィン１０１の重さを制御して、エンドキャップ７１のモーメントを制御する必要がある。ある実施形態において、放熱フィン１０１の重量は０．４、０．５、０．６、０．７、０．８または０．９ｋｇ以下であり、つまり、上記重量制限で、放熱フィン１０１の厚さと放熱面積が上記の式を満たすことを確保する必要がある。

図１３に示すように、いくつかの実施形態では、放熱フィン１０１の形状は、四角形、扇形、弧形、曲線型などの一つまたは複数の組合せから選択することができる。放熱フィン１０１の形状は、中が高く両側が低い凸形状、または中が低く両側の高い凹形形状から選択することもできる。少なくとも一つの放熱フィン１０１は、連続した一つの構造であってもよく、連続しない複数の小さな放熱フィンの組合せ構造であっても良い。少なくとも一つの放熱フィン１０１の表面には導流溝と／または通孔が設けられ、流体の撹乱作用を強化し、熱伝達効果を強化することができる。図１９を参照すると、（ａ）～（ｄ）は、本実施形態による放熱フィンの任意の形状を示す概略図であり、（ｅ）～（ｈ）は、さらに、通流孔と導流溝を有する概略図である。

ある実施形態では、放熱フィンの放射率または放射係数を向上させるために（放熱フィン表面の放射率を向上させるために）、放熱フィンの表面に対応する処理を行うこともでき、例えば、放熱フィンの表面に放熱フィンの放射率を高めるための放熱ユニットを設置し、放熱ユニットはペンキまたは放熱塗料（炭化ケイ素系やナノカーボン系などを主に使用する）であり、放射熱の効率を向上させ、放熱フィンの熱を急速に発散させる。また、放熱ユニットは、熱フィンの表面に陽極酸化によって電解液中にナノ構造の多孔質アルミナ層を形成することにより、放熱フィンの表面にアルミナナノホールを形成することができ、放熱フィンの数を増加させずに放熱フィンの放熱能力を向上させることができる。最後に、放熱ユニットは熱フィンの表面にグラフェンをコーティングすることもできる。グラフェンは炭素原子からなる六角形のハニカム格子をなす二次元炭素ナノ材料で、優れた光学的、電気的、力学的な特性を持ち、熱伝導率は５３００Ｗ/ｍ・ｋに達するから、ＬＥＤ照明装置の放熱を助けるのに非常に適している。ある実施形態では、放熱フィン表面に放熱ユニットを設置した後、その表面の放射率は０．７より大きくなり、それによって放熱フィン表面の熱放射効率が向上する。

図１、図４、図１４に示すように、ある実施形態では、基板２２は熱交換ユニット１のベース１０２に固定され、熱伝導経路が形成される。放熱効果を高めるために、基板２２には穴２２０１が設けられており、使用状態において基板２２の両側が穴２２０１を介して連結されており、熱交換ユニット１の対流放熱に有利である。従って、熱交換ユニット１のベース１０２には、穴２２０１に対応する対流口１０２１が設けられている。他の実施形態では、放熱性能がＬＥＤ照明装置の放熱を満たしている場合、基板２２に上記のような穴２２０１を設けなくても良い。

図１、図４及び図５に示すように、ある実施形態においては、発光体２１は基板２２に設けられ、電源４に電気的に接続されている。ある実施形態においては、発光体２１間は、並列、直列、又は並列に接続されてもよい。ある実施形態では、基板２２はアルミニウム基板を採用し、主な材料成分はアルミニウムである。一方、熱交換ユニット１のベース１０２はアルミニウムの材質を採用している。基板２２と熱交換ユニット１とは同じ材質を採用すると、両者は同じ又はほぼ同じ伸縮率を有し、つまりＬＥＤ照明装置が長時間で使用されると、基板２２と熱交換ユニット１は繰り返しの冷熱交代によって異なる伸縮率を生じさせず、緩みを防止する。

図８及び図９に示すように、ある実施形態においては、複数の発光体２１は基板２２に設置されている。第三部分IIIは、平面Ａで（この平面はエンドキャップ７１の軸方向に垂直である）第一領域と第二領域（第一領域又は第二領域のＬＥＤ照明装置の長さ方向の長さ寸法は、第三部分IIIの全体長さの３０％以上であり、極端な場合の影響を除くことができる。例えば第一領域が第三部分IIIの端部に発光体２１が設けない領域）を分割される。第一領域に含まれる発光体２１の数はＸ_１であり、第二領域に含まれる発光体２１の数はＸ_２である。第一領域に含まれる放熱フィン１０１の放熱面積はＹ_１であり、第二領域に含まれる放熱フィン１０１の放熱面積はＹ_２であり、放熱面積と発光体２１の数の関係は以下の条件を満たす。

Ｘ_１/Ｘ_２：Ｙ_１/Ｙ_２＝０．８～１．２

上記比は０．８～１．２の間で、発光体２１が対応しており、十分な放熱面積で放熱されることを確保することができる。特に、発光体２１の分布に差がある場合や放熱面積分布に差がある場合には、上記の相違が大きすぎて、一部の発光体２１の放熱に影響することを防止することができる。

図８及び図９に示すように、ある実施形態においては、複数の発光体２１は基板２２に設置されている。第三部分IIIは、平面Ａで（この平面はエンドキャップ７１の軸方向に垂直である）第一領域と第二領域（第一領域又は第二領域のＬＥＤ照明装置の長手方向の長さ寸法は、第三部分IIIの全体長さの３０％以上であり、極端な場合の影響を除くことができる。例えば第一領域が第三部分IIIの端部に発光体２１が設けない領域）を分割される。第一領域の全体の光束量はＮ_１であり、第二領域に含まれる発光体２１の数はＮ_２である。第一領域に含まれる放熱フィン１０１の放熱面積はＹ_１であり、第二領域に含まれる放熱フィン１０１の放熱面積はＹ_２であり、放熱面積と発光体２１の数の関係は以下の条件を満たす。Ｎ_１/Ｎ_３：Ｙ_１/Ｙ_２＝０．８～１．２

上記比は０．８～１．２の間にあり、一定の光束を放出する時、十分な対応する放熱面積で放熱することができる。特に、光束が第一領域と第二領域の分布に差がある場合や放熱面積分布に差がある場合には、上記の違いが大きすぎて放熱に影響することを防止することができる。

ある実施形態では、基板２２はＰＣＢハードボードであってもよく、ＦＰＣソフトプレートであっても良いし、あるいはアルミニウム基板であっても良い。基板２２上では、発光体２１をさらに制御して、様々な所望の機能を実現する制御回路を備えていても良い。

図１４、図１５、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７に示すように、ある実施形態においては、筐体３及び熱交換ユニット１は、固定ユニット６を介して接続されている。具体的には、固定ユニット６は、第一部材６１と、第二部材６２と、位置決めユニット６３とを備える。第一部材６１は、第二部材６２とスライド式に接続されている。第一部材６１は、筐体３に設けられてもよく、第二部材６２は熱交換ユニット１に設けられてもよい。他の実施形態では、第一部材６１は熱交換器に設けられてもよく、第二部材６２は筐体３に設けられてもよい。第一部材６１は、スライド溝として構成されてもよく、第二部材６２はガイドレールとして構成されてもよい。

位置決めユニット６３は、第一部材６１と第二部材６２とが嵌合したときに、第一部材６１と第二部材６２を相対的に固定するためのものであり、熱交換ユニット１と筐体３とが相対的に固定されている。具体的には、第一部材６１と第二部材６２には、位置決め溝６１１、６２１が対応して設けられており、位置決めユニット６３は、位置決め溝６１１、６２１と共同作用して、第一部材６１と第二部材６２との間にスライドを制限する。ある実施形態では、位置決めユニット６３は、光出力部５に設けられている。

ある実施形態において、光出力ユニット５は、締付装置が設けられている。ある実施形態では、締付装置はスナップ５１である。光出力ユニット５は、スナップによって熱交換ユニット１に固定され、光出力ユニット５の固定を完了させる。他の実施形態では、光出力ユニット５は、熱交換ユニット１との固定を実現するために、スナップ接続、ねじ接続などの従来技術の構造を採用することもできる。

ある実施形態では、光出力ユニット５は、反射、屈折、および／または散乱の程度を構成して、反射、屈折、および／または散乱の任意の適切な組み合わせを提供してもよい。例えば、反射装置、拡散装置などを用いる。ある実施形態では、光学装置は、光出力ユニット５を通過する光の量を増加させるようにさらに構成されてもよい。例えば、反射防止膜を採用する。ある実施形態では、光学装置は、レンズ、反射装置などの光の形を調整するように構成されてもよい。

図１７に示すように、放熱フィン１０１と発光体２１との関係模式図が表示される。発光体２１を有する平面において、任意の発光体２１から隣接する放熱フィン１０１まで（放熱フィン１０１が発光体２１を有する平面に投影されると、前記発光体２１からの距離である）の距離は、この発光体２１から任意の他の発光体２１までの距離よりも大きい。熱伝導経路からは、発光体２１によって発生される熱は、隣接する放熱フィン１０１により速く伝達され、他の発光体２１に対する発光体２１の影響を低減することができる。

以上の説明は、限定するためではなく、図示のための説明であることを理解すべきである。本考案の開示は上記のとおりであるが、本考案はこれに限定されない。当業者は、本考案の範囲を制限するためのものと解釈すべきではないことを理解できる。したがって、本教示の範囲は、上記の説明を参照して決定されるべきではなく、添付の実用新案登録請求の範囲およびこれらの実用新案登録請求の範囲が有する等価物の全ての範囲を参照して決定されるべきである。全面的な目的としては、すべての文章と参考は実用新案登録出願と公告を含む公開を参照によって本明細書に結び付けられている。上記の請求項において、ここに開示された主題を省略するいかなる態様も、この主体コンテンツを放棄するためではなく、考案者がこの主題を公開された考案主題の一部として考慮していないと考えるべきではない。

Claims (20)

1. 照明装置に関し、
   第一方向に延びるエンドキャップを備える第一部分と、
   筐体と電源を備え、前記電源が前記筐体の中に設置する第二部分と、
   熱交換ユニットと発光ユニットを設け、前記発光ユニットは前記熱交換ユニットと接続され、前記発光ユニットと前記電源とは電気的に接続し、前記第一方向が水平面に平行である場合、ＬＥＤ照明装置の発光ユニットは、動作時に下向きの出光を提供する第三部分とを備え、
   前記第一部分、前記第二部分、および前記第三部分は順次に設定され、
   前記ＬＥＤ照明装置が水平面に取り付けられた後、前記エンドキャップが装着後のモーメントＦ＝ｄ_１×ｇ×Ｗ_１＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２となり、前記モーメントは以下の条件を満たし、
   １Ｎ・Ｍ＜ｄ_１×ｇ×Ｗ_１＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２＜２Ｎ・Ｍ
   ここで、ｄ_１は、前記第一部分から前記第二部分までの重心がある平面の距離で、
   Ｗ_１は、前記第二部分の重さで、
   ｄ_２は、前記第二部分の長さで、
   ｄ_３は、前記第二部分から前記第三部分の重心のある平面までの距離で、
   Ｗ_２は、前記第三部分の重量である
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記モーメントは、
   １Ｎ・Ｍ＜ｄ_１×ｇ×Ｗ_１＋（ｄ_２＋ｄ_３）×ｇ×Ｗ_２＜１．６Ｎ・Ｍ
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. １１０ワットを超えない電力量を提供し、発光ユニットを点灯させ、少なくとも１５０００ｌｍの光の量を発生させることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
4. ８０ワットを超えない電力量を提供し、発光ユニットを点灯させ、少なくとも１２０００ｌｍの光の量を発生させることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
5. ６０ワットを超えない電力量を提供し、発光ユニットを点灯させ、少なくとも９０００ｌｍの光の量を発生させることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
6. ４０ワットを超えない電力量を提供し、発光ユニットを点灯させ、少なくとも６０００ｌｍの光の量を発生させることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
7. 前記熱交換ユニットの重量は０．９ｋｇを超えないように設定し、前記ＬＥＤ照明装置が点灯されると、少なくとも１５０００ルーメン、１６０００ルーメン、１７０００ルーメン、１８０００ルーメン、１９０００ルーメン、或いは２００００ルーメンの光束量が発生されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
8. 前記ＬＥＤ照明装置の全体的な長さは３５０ｍｍ以下であり、２００ｍｍ以上を特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
9. 第二部分の重量は、ＬＥＤ照明装置の重量の３０％以上を占めることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
10. 第三部分の重量は、ＬＥＤ照明装置の重量の６０％を超えないことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ照明装置。
11. 第二部分の長さは、ＬＥＤ照明装置の長さの２５％を超えないことを特徴とする請求項１または９に記載のＬＥＤ照明装置。
12. 第三部分の長さは、ＬＥＤ照明装置の長さの７０％を超えないことを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤ照明装置。
13. 前記第二部分は、第一領域と第二領域と第三領域とを有し、前記第三領域は、前記筐体外部の領域であり、前記電源は前記第二領域と前記第一領域とにより前記電源に対し熱伝導経路を形成し、前記第一領域と前記第二領域の導熱係数は、いずれも前記第三領域よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
14. 前記第一領域の熱伝導率は、前記第三領域の熱伝導率の８倍以上であることを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤ照明装置。
15. 前記第二領域の熱伝導率は、前記第三領域の熱伝導率の５倍以上であることを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤ照明装置。
16. 前記第二領域に熱伝導材料を配置し、前記電源は前記第二領域の熱伝導材料を通して前記第一領域と熱伝導経路を形成することを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤ照明装置。
17. 前記電源は、外部に露出する表面面積の少なくとも８０％以上が熱伝導材料を付着する発熱素子を含むことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤ照明装置。
18. 前記発熱素子は抵抗、変圧器、インダクタ、ＩＣ、トランジスタ等であるを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤ照明装置。
19. 前記熱交換ユニットは、放熱フィンおよびベースを含み、ベースに放熱フィンが接続されて、放熱フィンは、第二方向に沿って延び、前記第一方向に垂直であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
20. 前記放熱フィンは高さ方向で同じ高さの第一部分と第二部分を有し、前記第一部分は前記ベースに近く設けられ、前記第一部分の断面の厚さは第二部分の断面の厚さより厚いことを特徴とする請求項１９に記載のＬＥＤ照明装置。

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