JP2011523490A

JP2011523490A - 管状ｌｅｄ照明デバイス

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Publication number: JP2011523490A
Application number: JP2011505347A
Authority: JP
Inventors: 宗烈 ▲陳▼
Original assignee: ▲塩▼城豪▲邁▼照明科技有限公司
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: JP5372139B2; WO2009129689A1; EP2278856A4; EP2278856B1; EP2278856A1; KR101375388B1; CN101566323A; US8038322B2; KR20110036528A; US20110038146A1; CN101566323B

Abstract

本発明は、管状基本ＬＥＤを提供する。管状基本ＬＥＤは、基本ガラス管（１）であって、当該基本ガラス管を通して光が透過し、電力プラグ（４）及び電力ソケット（４’）それぞれが設けられた２つの封止端部を有する、基本ガラス管と、基本ガラス管（１）内に配置された少なくとも１つのＬＥＤ光放射ベースプレート（３）であって、当該ＬＥＤ光放射ベースプレートが電力プラグ（４）及び電力ソケット（４’）によって給電され、光を放射するための複数のＬＥＤチップ（３−２）が当該ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）の一面に取り付けられた、ＬＥＤ光放射ベースプレートと、少なくとも１つのＬＥＤ光放射ベースプレート（３）を基本ガラス管（１）の内部チャンバに取り付ける複数の取付支持部（５）と、を備える。
管状基本ＬＥＤは、基本ガラス管（１）の内面または外面に取り付けられた反射器（２）をさらに備え、少なくとも１つのＬＥＤ光放射ベースプレート（３）から放射された光を基本ガラス管（１）の外側に反射する。

Description

本発明は、ＬＥＤ照明、特にＬＥＤ及びＬＥＤを備える照明デバイスに関する。

ＬＥＤフォトニクスは、固定式照明技術の重要課題である。ＬＥＤの活性層から放射された光は、ＬＥＤチップ中の複雑な経路を介して環境に解放され、一部の光子は、基板、半導体層、電極及び樹脂キャップを通る行程段階ごとの吸収により損失する。高輝度ＬＥＤにおいて現在使用されている一般的な方法は、厚い透光性基板を採用し、光子遊離(photon liberation)のための角錐の数を増大させる、すなわち長方形の構造において６つまでの角錐を開口する、または、単に吸収性基板を削除して光子遊離効率を改善することである。主として、高輝度ＬＥＤの活性層の厚さは、０．３μｍから１μｍの範囲であり、活性層の厚さは、０．３μｍ以下までさらに低減されることがあり、多重量子井戸のためのヘテロ構造は、ＬＥＤ性能の改善のために導入される。この場合において、外部量子効率は、２０％までしか達成しない。第２に、高出力の固定式白色照明チップの結合部における熱消散の問題を解決することは、困難である。現在使用されている大部分のヒートシンクデバイスは、金属から形成されており、その結果、良好な伝熱と熱損失との光抽出(light extraction)の適合性は、それほどよくない。さらに、一般的な白色光照明器として、標準的な光源として採用されるモードとのＬＥＤの互換性、特に広範囲で使用されている従来の管状蛍光ランプとのＬＥＤの互換性及び置換性は、考慮されていない。

従来技術の問題を克服するため、本発明の目的は、管状基本ＬＥＤを提供することである。

管状基本ＬＥＤは、基本ガラス管であって、この基本ガラス管を通って光が透過し、電力プラグ及び電力ソケットそれぞれが設けられた２つの封止端部を有する、基本ガラス管と、基本ガラス管内に配置された少なくとも１つのＬＥＤ光放射ベースプレートであって、このプレートが電力プラグ及び電力ソケットによって給電され、光を放射するための複数のＬＥＤチップがこのＬＥＤ光放射ベースプレートに取り付けられる、ＬＥＤ光放射ベースプレートと、少なくとも１つのＬＥＤ光放射ベースプレートを基本ガラス管の内部チャンバに取り付ける複数の取付支持部と、を備える。

管状基本ＬＥＤは、基本ガラス管の内面または外面に取り付けられた反射器をさらに備え、少なくとも１つのＬＥＤ光放射ベースプレートから放射された光を基本ガラス管の外側に反射する。

管状基本ＬＥＤにおいて、基本ガラス管は、多結晶アルミナ管、石英ガラス管、バイコーガラス管、ホウケイ酸ガラス管、微結晶(microcrystalline)ガラス管またはありふれたソーダ石灰ガラス管のうちの１つである。

管状基本ＬＥＤにおいて、電力プラグと電力ソケットとは、互いに相補的であり、２以上の管状基本ＬＥＤは、電力プラグ及び電力ソケットを介して互いに接続される。

管状基本ＬＥＤにおいて、電力プラグと電力ソケットとは、単一ピンプラグ及び単一ピンソケット、または互いに相補的な２ピンプラグ及び２ピンソケットである。

管状基本ＬＥＤにおいて、基本ガラス管は、シリンダ状、円弧シリンダ状、楕円シリンダ状、円弧楕円シリンダ状、プリズム状及び円弧プリズム状のうちの１つとして形付けられている。

管状基本ＬＥＤにおいて、基本ガラス管は、０．５ｍｍから２６．５ｍｍの範囲の直径、０．１５ｍｍから１．５ｍｍの範囲の壁厚及び７ｍｍから４８０ｍｍの範囲の長さを有する。

管状基本ＬＥＤにおいて、ＬＥＤ光放射ベースプレートは、６ｍｍから４７０ｍｍの範囲の長さ、０．２５ｍｍから２４ｍｍの範囲の幅及び０．１ｍｍから１．５ｍｍの範囲の厚さを有する。

管状基本ＬＥＤにおいて、ＬＥＤ光放射ベースプレートは、半透過性多結晶アルミナプレートまたは石英ガラスプレートで形成されている。

管状基本ＬＥＤにおいて、ＬＥＤチップは、微結晶ＬＥＤチップである。

管状基本ＬＥＤにおいて、微結晶ＬＥＤチップは、１０μｍから５０μｍの範囲の直径を有する。

管状基本ＬＥＤにおいて、反射器は、基本ガラス管の管状壁部の内面もしくは外面に被覆されたフィルムタイプの金属反射器、または、基本ガラス管の管状壁部の内面または外面に組み込まれたプレートタイプの金属反射器、である、または、反射器は、誘電体フィルムである。

管状基本ＬＥＤにおいて、金属反射器は、アルミニウムであり、誘電体フィルムは、硫化亜鉛及びフッ化マグネシウムで形成されている、または一酸化珪素及びフッ化マグネシウムで形成されている。

管状基本ＬＥＤにおいて、基本ガラス管の内面の半分または外面の半分には、反射器が取り付けられている。

管状基本ＬＥＤにおいて、反射器は、互いに挿入されかつ互いに電気的に絶縁している２つの櫛状金属部品を備える。

管状基本ＬＥＤにおいて、管状基本ＬＥＤは、２つのＬＥＤ光放射ベースプレートを備える。

管状基本ＬＥＤにおいて、２つのＬＥＤ光放射ベースプレートは、基本ガラス管の軸に沿って対称に配置されており、それぞれＬＥＤチップが取り付けられた２つのＬＥＤ光放射ベースプレートの２面から延在する２つの面間の所定角度は、９０°より大きい。

管状基本ＬＥＤにおいて、３つのＬＥＤ光放射ベースプレートを備える。

管状基本ＬＥＤにおいて、３つのＬＥＤ光放射ベースプレートそれぞれの平面は、三角形プリズムを形成するように交差し、ＬＥＤチップが取り付けられる３つのＬＥＤ光放射ベースプレートの表面それぞれは、三角形プリズムの外面である。

管状基本ＬＥＤにおいて、３つのＬＥＤ光放射ベースプレートの中で、２つのＬＥＤ光放射ベースプレートごとは、３番目のＬＥＤ光放射ベースプレートの平面に関して対称である。

管状基本ＬＥＤにおいて、複数の取付支持部は、金属で形成されている。

管状基本ＬＥＤにおいて、複数の取付支持部は、表面研磨されたアルミニウムで形成されている。

管状基本ＬＥＤにおいて、基本ガラス管は、１００Ｔｏｒｒから３ａｔｍの範囲にある圧力において乾燥した窒素または不活性ガスで充填されている。

管状基本ＬＥＤにおいて、熱は、ＬＥＤ光放射ベースプレートにあるＬＥＤチップが動作すると発生し、熱の一部は、金属リードによって取付支持部及び反射器に伝達され、熱の別の部分は、ＰＣＡプレートの良好な伝熱性を介して、対流を発生させるための基本ガラス管内の高圧窒素または不活性ガスとの並びに反射器、取付支持部及び基本ガラス管の管状壁部との熱交換を介して、消散され、最終的に基本ガラス管の外側の雰囲気に消散するために管状壁部を通過する。また、基本管の透過性は、同様に、放射熱の浸透性を増大させる。したがって、本発明にかかる管状基本ＬＥＤにおける伝熱性、熱交換、熱消散、光子遊離を考慮しているので、チップの内部量子効率が増大されるだけでなく、外部量子効率が２００％まで増大され、１つの管状基本ＬＥＤの入力電力が現在の３Ｗから５Ｗの高出力白色光ＬＥＤから１５Ｗから２０Ｗの最大電力まで増大される。

さらに、本発明における複数の管状基本ＬＥＤは、互いに接続されてランプ管を形成する。ランプ管は、普通の照明光源のモードとして使用されてもよく、特に、広範囲で使用されている従来の管状蛍光ランプと良好に交換可能でありかつ取り替え可能である。

本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤを示す斜視図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤを示す図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤを示す図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤのＬＥＤ光放射ベースプレートを示す概略図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤのＬＥＤ光放射ベースプレートを示す拡大図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの端部における電力プラグ及び電力ソケットを示す前面図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの一端部における電力プラグを示す図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの他端部における電力ソケットを示す図１の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの反射器を示す断面図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの反射器を示す図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。本発明における管状基本ＬＥＤの反射器であって２つの部品から形成された反射器を示す概略図である。本発明の第２実施形態における管状基本ＬＥＤ（円弧状管状基本ＬＥＤ）を示す概略図である。本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤによって構成される一例の照明デバイス（直線状ランプ管）を示す概略図である。本発明の第２実施形態における管状基本ＬＥＤによって構成される別の例の照明デバイス（リング状ランプ管）を示す概略図である。

本発明の実施形態は、図面を参照して後述され、この図において、同一の構成部材は、同一の参照符号で示されている。

第１実施形態
本発明の好ましい実施形態における管状基本ＬＥＤは、高出力かつ高線量照射である白色光ＬＥＤである。その構造は、図面を参照しながら後述される。

本発明において、「基本」ＬＥＤは、光を放射し、かつ包囲するキャリアとしてのガラス管と「素子」において組み合わされるＮ（Ｎ≧１）個のＬＥＤ微結晶チップによって構成される全体を示す。この特定のユニットは、本発明において「管状基本」ＬＥＤまたは省略して「基本」ＬＥＤと称される。

図１は、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤを示す斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤを示す図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。図３は、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤを示す図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。

図２及び図３に示すように、管状基本ＬＥＤは、基本ガラス管１、反射器２、ＬＥＤ光放射ベースプレート３、電力プラグ４、電力ソケット４’及び複数の取付支持部５を備えている。

特に、基本ガラス管１は、半透過性多結晶アルミナ（ＰＣＡ）管、石英ガラス管、バイコーガラス管、ホウケイ酸ガラス管、微結晶ガラス管またはありふれたソーダ石灰ガラス管で形成されている。例えば、基本ガラス管１は、好ましくは、０．５ｍｍから２６．５ｍｍの直径、０．１５ｍｍから１．５ｍｍの壁厚、７ｍｍから４８０ｍｍの長さを有しており、基本ガラス管の内側円形及び端部（内側円形の２つの端部は、テーパ状のポートまで研磨されている）は、幾何形状の基準を満たすように研がれかつ磨かれ、滑らかかつ光沢を有するように見えるようになされている。

好ましくは、本発明における管状基本ＬＥＤは、ＬＥＤ光放射ベースプレート３から放射された光を反射するための反射器２をさらに備えている。

ＬＥＤ光放射ベースプレート３から放射された光を反射するための反射器２は、図７及び図８を参照して後述される。

図７は、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの反射器を示す断面図である。図８は、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの反射器を示す図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。

図８に示すように、本発明の好ましい実施形態において、反射器２は、基本ガラス管１の内壁部の一定領域を被覆するアルミニウム（例えば銀など良好な反射特性を有する他の金属を使用してもよい）の反射層であり、基本ガラス管１の内壁部に組み込まれた金属プレートで形成された金属反射器であってもよい。

また、誘電体フィルムは、基本ガラス管１の内壁部の特定領域に覆われてもよく、誘電体フィルムは、可視光を反射しかつ赤外光を透過する。例えば、誘電体フィルムは、硫化亜鉛及びフッ化マグネシウムで形成されたフィルムであっても、一酸化珪素及びフッ化マグネシウムで形成されたフィルムであってもよい。

反射器２は、ＬＥＤ光放射ベースプレート３から放射された光を反射する。したがって、反射器２は、好ましくは、基本管１の内壁部のシリンダ状面の半分に配置されており、良好な反射効果を達成する。もちろん、反射器２は、同様に、基本ガラス管１の外壁部に配置されてもよく、達成される反射効果は、基本ガラス管１の内壁部に配置された反射器と同一である。

また、金属プレートから形成された金属反射器は、基本管１の内壁部に取り付けられており、良好な伝熱を達成する。

もちろん、図７及び図８が一体的に形成された反射器２のみを示しているが、ＬＥＤチップのＰＮ接合部における最適な熱消散効果を考慮すると、金属プレートで形成された金属反射器２は、Ｂ−Ｂ軸方向で櫛状部品からなる２つの部品として構成されており、２つの部品双方は、多数の凸部および凹部を有し、一方の櫛状部品の凸部は、他方の櫛状部品の対応する凹部にほぼ挿入されている。図９は、本発明における管状基本ＬＥＤの反射器２を示す概略図であり、この反射器は、２つの部品で形成されている。このため、反射器は、導電機能に関して、２つの部品に分割される。

留意すべきことは、反射器２が管状基本ＬＥＤに絶対的に必要ではないことである。管状基本ＬＥＤの周囲に均一な光束を達成するために３以上のＬＥＤ光放射ベースプレート３を使用しているので、反射器２は、必要ないことがある。

ＬＥＤ光放射ベースプレート３は、図４及び図５を参照して以下で詳述される。

図４は、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤのＬＥＤ光放射ベースプレートを示す概略図である。図５は、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤのＬＥＤ光放射ベースプレートを示す拡大図である。

図４に示すように、ＬＥＤ光放射ベースプレート３は、ストリップとして形付けられ、高伝熱性を有する半透過性ＰＣＡアルミナプレートまたは石英ガラスプレート３−１で形成されている。例えば、ストリップ状ＬＥＤ光放射ベースプレート３は、好ましくは、６ｍｍから４７０ｍｍの長さ、０．２５ｍｍから２４ｍｍの幅及び０．１ｍｍから１．５ｍｍの厚さである半透過性ＰＣＡアルミナをプレスしかつ焼結することによって、または同様の寸法を有する溶融した石英ガラスをプレスすることによって形成されてもよい。

図５に示すように、Ｎ個のＬＥＤチップ３−２は、ＬＥＤ光放射ベースプレート３の一面に一体的に取り付けられており、チップの本体部は、青色のためのＡｌＩｎＧａＮ系の微結晶ＬＥＤチップから形成されている。ＬＥＤチップ３−２のＰＮ接合部は、まず、それぞれ直列に接続され、そして、リードによって並列に接続されており、アノードリード端子３−３及びカソードリード端子３−４を形成する。例えば、ＬＥＤ光放射ベースプレート３において、微結晶チップは、Ｎ（Ｎ≧１）個の微結晶チップごとに並列に接続されてグループとし、４つのこのようなグループごとに直列に接続するような方法で配置されている。

ＬＥＤ光放射ベースプレート３は、広帯域放射を有する適切な組み合わせの２イオン性発光体３−５、すなわちＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋ＳｒＳ：Ｅｕ^２をさらに有する。前者のイオン性発光体は、青色を５３５ｎｍの緑色に変換し、後者のイオン性発光体は、青色を６１５ｎｍの赤色に変換する。緑色を放射するチップと赤色を放射するチップとを適切に組み合わせると、演色評価数(color rendering index)Ｒａは、達成し、最大９９に達する。好ましくは、ＬＥＤ光放射ベースプレート３は、９５％を超える可視光を透過するＰＣＡアルミナプレートである。

もちろん、当業者に理解されるように、ＬＥＤチップは、適切な寸法を有して任意の色の光を放射するチップであってもよく、発光体は、他の組み合わせであってもよい。

少なくとも１つのＬＥＤ光放射ベースプレート３は、本発明における管状基本ＬＥＤに配置される。図２に示すように、２つのＬＥＤ光放射ベースプレート３は、基本ガラス管１に配置されている。好ましくは、２つのＬＥＤ光放射ベースプレート３は、基本ガラス管１の軸に沿って対照的に配置されており、ＬＥＤチップが取り付けられる２つのＬＥＤ光放射ベースプレート３の２つの対応する面に延在する２つの平面間には、所定角が形成され、所定角度は、好ましくは９０°より大きい。

また、図２に示す２つのＬＥＤ光放射ベースプレート３は、単なる例である。図示しない一例において、１つのＬＥＤ光放射ベースプレートのみが基本ガラス管１に配置されている。図示しない別の例において、３つのＬＥＤ光放射ベースプレート３が基本ガラス管１に配置されている。３つのＬＥＤ光放射ベースプレートは、任意の方法で配置されてもよい。

１つの好ましい実施形態において、３つのＬＥＤ光放射ベースプレートの平面それぞれは、正三角形プリズムを形成するように交差しており、ＬＥＤチップが取り付けられる３つのＬＥＤ光放射ベースプレートの面それぞれは、正三角形プリズムの外面にある。

別の好ましい実施形態において、２つのＬＥＤ光放射ベースプレートそれぞれは、第３のＬＥＤ光放射ベースプレートの平面に関して対称となっている。ＬＥＤチップが取り付けられる３つのＬＥＤ光放射ベースプレートの表面は、任意の方向を向いてもよく、好ましくは、ＬＥＤチップが取り付けられる３つのＬＥＤ光放射ベースプレートそれぞれの表面が隣り合うＬＥＤ光放射ベースプレートの表面であってＬＥＤチップが取り付けられない表面を向く。

もちろん、必要に応じて、４以上のＬＥＤ光放射ベースプレートを基本ガラス管１に配置してもよい。留意すべきことは、３以上のＬＥＤ光放射ベースプレートを使用する場合に、管状基本ＬＥＤが、反射器２を有していなくてもよいことである。

図２及び図３に示すように、ＬＥＤ光放射ベースプレート３は、一端が基本ガラス管１または反射器２に固定された複数の取付支持部５によって支持されており、取付支持部５は、金属、好ましくは表面研磨されたアルミニウムで形成されてもよく、良好な光反射特性を有する。この実施形態において、取付支持部５が金属で形成されているため、取付支持部５は、電力をＬＥＤ光放射ベースプレート３に供給するために使用されてもよい。特に、図２及び図３に示すように、複数の取付支持部５は、複数のアノード支持部５−１と複数のカソード支持部５−２とに分けられる。反射器２が金属で形成されている場合、アノード支持部５−１またはカソード支持部５−２は、反射器２を介して管状基本ＬＥＤの電力プラグ及び電力ソケットのアノードまたはカソードに接続されてもよい。反射器２が一体的に形成されているので、反射器は、アノードに接続する導電体としてまたはカソードに接続する導電体としてのみ機能する。

例えば、アノード支持部５−１が反射器２を介して電力プラグのアノード及び電力ソケットのアノードに接続される場合、カソード支持部５−２は、基本ガラス管１の内壁部に固定され、反射器２から絶縁され、反射器２から絶縁されたワイヤを介して電力プラグ４のカソード及び電力ソケット４’のカソードに接続される。同時に、アノード支持部５−１及びカソード支持部５−２それぞれは、ＬＥＤ光放射ベースプレートにある微結晶チップにおけるアノードリード端子３−３及びカソードリード端子３−４の電力リードとして機能する。もちろん、上記構成において、陽極支持部５−１及び陰極支持部５−２は、置き換えてもよい。すなわち、カソード支持部５−２は、反射器２を介して電力プラグ４のカソード及び電力ソケット４’のカソードに接続される一方、アノード支持部５−１は、基本ガラス管１の内壁部に固定され、反射器２から絶縁されてもよい。

アノード支持部５−１及びカソード支持部５−２のいずれが反射器２と接触しても、ＰＮ接合部は、取付支持部５を介して多数の点において金属反射器との良好な接触を有して、ＰＮ接合部から放射された熱を金属反射器２に伝導し、反射器は、基本ガラス管１の内壁部の半分に密接して取り付けられ、導電体を通して熱を消散させる。

さらに、別の好ましい実施形態において、図９に示すように、反射器２の２つの櫛状部品２ａ及び２ｂは、一方の凸状部分が他方の凹状部分と相補的になるような方法で配置されており、低電圧（ＤＣ１２Ｖ以下）における最小の絶縁距離からなる絶縁間隔２ｃ（同様に絶縁材料を備えてもよい）は、２片の櫛状部品２ａ及び２ｂ間で維持されており、櫛状部品２ａ及び２ｂは、それぞれ、これらの間に最小距離を有する図１に示す支持部５の複数のアノード支持部５−１と複数のカソード支持部５−２とに接続されている。このため、アノード支持部５−１及びカソード支持部５−２の一方のみが反射器２に電気的に接続される上記方法と比較して、強化した伝熱性が達成される。

第１実施形態における管状基本ＬＥＤの端部の電力プラグ及び電力ソケットは、図６Ａから図６Ｃを参照しながら後述する。

図６Ａは、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの端部における電力プラグ及び電力ソケットを示す前面図であり、図６Ｂは、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの一端部における電力プラグを示す図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図であり、図６Ｃは、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤの他端部における電力ソケットを示す図１の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。

図１及び図２に示すように、基本ガラス管１の２つの封止端部は、溶融したガラス材料または微結晶ガラスをプレスしそして焼結することによって形成されている。２つの封止端部それぞれには、電力プラグ４及び電力ソケット４’が設けられており、電力プラグ４は、電力入力部であり、電力ソケット４’は、電力出力部である。電力プラグ４及び電力ソケット４’は、金属のような任意の導電性材料で形成されている。本発明の好ましい実施形態において、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、電力プラグ４及び電力ソケット４’は、凹状及び凸状引出端子である。凹状端部は、２ピンプラグであり、一方のピンは、断面長方形の長方形ピン４−１であり、他方のピンは、断面円形の円形ピン４−２である。凹状端部は、２穴ソケットであり、一方の穴部は、断面長方形の長方形穴部４’−１であり、他方の穴部は、断面円形の円形穴部４’−２である。明らかなことは、電力プラグ４及び電力ソケット４’が２ピンプラグ及び２穴ソケットは別として、それぞれ互いに差し込むように構成され単位の構成をなしてもよいことである。したがって、同一の適合規格を有する電力プラグ４及び電力ソケット４’は、互いに差し込まれる。このため、同一の適合規格を有する管状基本ＬＥＤの２つの端部は、互いに差し込むことによって互いに接続され、所望の数の管状基本ＬＥＤを備える管状完全体を形成し、これにより、管状基本ＬＥＤが現存する蛍光ランプシステムの照明器具支持部との互換性を有するようにさせることが非常に容易になる。

上記２ピン及び２穴構造の電力プラグ及び電力ソケットにおいて、一方のピン及び一方の穴部は、陽極であり、他方のピン及び他方の穴部は、陰極であり、これにより、ＬＥＤ光放射ベースプレート３に給電する。

また、２ピン電力プラグ及び２穴電力ソケットが図示されているが、電力プラグ及び電力ソケットは、１ピンプラグ及び１穴ソケットであってもよい。すなわち、１ピン電力プラグが陽極である場合、１穴電力ソケットは、陰極であり、または、１ピン電力プラグが陰極である場合、１穴電力ソケットは、陽極である。

電力プラグ及び電力ソケットが２ピン及び２穴構造であるか１ピン及び１穴構造であるかにかかわらず、同一の差込構造を有する電力プラグ４及び電力ソケット４’を互いに差し込むと、これらは、電気的に接続される。

また、ピン及び穴部の断面が上記電力プラグ及び電力ソケットにおいて長方形または円形であることは、単なる一例であり、ピン及び穴部は、これらを互いに差し込むことが容易である限り、所望の形状からなってもよい。

ＬＥＤ光放射ベースプレート３が両者とも金属で形成されている取付支持部５及び反射器２を介して電力プラグ４及び電力ソケット４’によって給電される場合については、上述した。当業者は、他の方法において電力プラグ４及び電力ソケット４’によってＬＥＤ光放射ベースプレート３の電源を入れるために回路ループ(circuit loop)を構成してもよい。図１に示すように、電力プラグ４及び電力ソケット４’は、金属から形成された取付支持部５にワイヤを介して接続されてもよく、ＬＥＤ光放射ベースプレート３を給電する。また、電力プラグ４及び電力ソケット４’は、基本ガラス管１または反射器２にある金属ワイヤまたは透光性ワイヤを配置することによって金属で形成された取付支持部５と接続される金属で形成された取付支持部５を介してＬＥＤ光放射ベースプレート３の電源を入れる。もちろん、電力プラグ４及び電力ソケット４’は、ＬＥＤ光放射ベースプレート３に直接接続されてもよい。

好ましくは、電力プラグ４及び電力ソケット４’並びに基本ガラス管１の端部すべては、金属ロウ付けまたは低融点ガラスの気密封止を採用する。好ましくは、２工程は、気密封止で実行されており、この工程１において、デバイス全体は、真空中で１５０℃まで加熱され、水蒸気と基本ガラス管１に吸収される他のガスとを除去し、この工程２において、基本ガラス管１は、乾燥した窒素及び不活性ガス（例えばアルゴン、ネオンなど）を１００Ｔｏｒｒから３ａｔｍの範囲の圧力で充填する。好ましくは、窒素を使用するコストが技術的に最も低いため、窒素を充填する。窒素は、一般的に液体窒素から得られ、このような窒素は、非常に乾燥しており、水蒸気の含有量は、十万分の１未満であり、これにより、パッケージ内の水蒸気の含有量が５０００ｐｐｍ（０．５％）未満とすることが確実になる。このような０°以下の露点（６０００ｐｐｍ、すなわち０．６％）は、どの水も凝縮されて氷として存在することを確実にし、液体の水に起因する基本ガラス管内の構成要素及び回路に故障を引き起こさない。

微結晶ＬＥＤチップ３−２は、ＰＣＡで形成されたＬＥＤ光放射ベースプレート３に直接取り付けられており、このＬＥＤ光放射ベースプレートは、良好な伝熱性を有しかつ可視光の９５％を透過し、ＬＥＤチップ３−２が動作したときに発生した熱の一部は、取付支持部５及び反射器２によって伝導される。熱の別の部分は、良好な伝熱性を有するＰＣＡで形成されたＬＥＤ光放射ベースプレート３を介して、対流を発生させるための基本ガラス管１内の高圧窒素または不活性ガスとの並びに反射器２、取付支持部５及び基本ガラス管１の管状壁部との熱交換を介して、消散され、最終的に基本ガラス管１の外側の雰囲気に消散するために管状壁部を通過する。また、基本管１の透過性は、同様に、放射熱の浸透性を増大させる。

微結晶ＬＥＤチップのこのような良好な熱応力解放特性は、誘電場を低減させ、チップの内部量子効率を改善する。微結晶ＬＥＤチップは、アレイ状に一体的に取り付けられており、このアレイは、チップを囲むような周辺領域を増加させる。また、微結晶ＬＥＤチップの直径がたった約１０μｍであるが直径が数ｍｍであるチップと比較すると微結晶ＬＥＤチップの辺の長さが４０μｍ以下であるので、微結晶ＬＥＤチップの周辺長さは、１００倍より大きく延長しており、このため、良好な経路は、活性層の光子の側方遊離(side-liberation)のために設けられる。幅が０．４μｍ未満である微結晶チップが可視光に対して透光性を有しているので、微結晶ＬＥＤチップの周辺における約１６μｍ^２の活性層から発生する光子は、障害なく放射され、したがって、外部量子効率は、ほぼ２００％まで増大される。複数の微結晶ＬＥＤチップから任意の方向に漏出する光子は、外側層の空間に管状基本ＬＥＤの基本管１を直接通過する、または、基本管１内の反射器２によって反射されて別の方向で外側層の空間に送られる。

上述のように、本発明において、伝熱性、熱交換、熱消散、ＬＥＤチップの光子遊離を考慮しているので、チップの内部量子効率が増大されるだけでなく、外部量子効率が２００％まで増大され、１つの管状基本ＬＥＤの入力電力が現在の３Ｗから５Ｗの高出力白色光ＬＥＤから１５Ｗから２０Ｗの最大電力まで増大される。

第２実施形態
１つの好ましい実施形態における管状基本ＬＥＤを上述したが、当業者により理解されるべきことは、上記管状基本ＬＥＤが他の形状に形成されることである。図１０は、本発明の別の実施形態における管状基本ＬＥＤ（円弧状管状基本ＬＥＤ）を示す概略図である。

この実施形態において、図１０に示すように、管状基本ＬＥＤは、円弧状の管として示されている。基本ガラス管１、反射器２及びＬＥＤ光放射ベースプレート３が円弧状に形付けられていることを除いて、この実施形態における円弧状管状基本ＬＥＤは、図１から図３における管状基本ＬＥＤと同一である。円弧状管状基本ＬＥＤの中心角は、任意の角度、好ましくは１８０°未満であってもよい。

明らかに当業者によって理解されるべきことは、この実施形態における円弧状管状基本ＬＥＤの他に、基本ガラス管１、反射器２及びＬＥＤ光放射ベースプレート３などを備える管状基本ＬＥＤが例えばシリンダ状、円弧シリンダ状、楕円シリンダ状、円弧楕円シリンダ状、プリズム状及び円弧プリズム状など任意の形状に形成されてもよいことである。

第３実施形態
本発明において、複数の管状基本ＬＥＤは、互いに組み合わされて例えばランプ管などの照明デバイスを形成している。本発明における複数の管状基本ＬＥＤによって構成されたランプ管の例は、図１１及び図１２を参照して説明される。

図１１は、本発明の第１実施形態における管状基本ＬＥＤによって構成される一例の照明デバイス（直線状ランプ管）を示す概略図である。

図１１に示すように、直線状ランプ管は、第１実施形態における３つの管状基本ＬＥＤ１０−１から１０−３によって構成されている。１つのアダプタプラグ１０−４は、直線状ランプ管の右端部に設けられており、このアダプタプラグ１０−４の一端部は、管状基本ＬＥＤ１０−３のソケットに差し込まれており、このアダプタプラグ１０−４の他端部は、ランプ支持部（図示略）の一側にあるソケットに差し込まれており、管状基本ＬＥＤ１０−１のソケットは、ランプ支持部の別の側部にあるソケットに差し込まれている。もちろん、アダプタプラグは、直線状ランプ管の両側に取り付けられているので、複数の管状基本ＬＥＤで形成された照明装置の寸法がランプ支持部の寸法に適合しない場合でも、このような照明デバイスは、アダプタプラグを介してランプ支持部に取り付けられる。

当業者によって理解されることは、直線状ランプ管が所望の数の第１実施形態における管状基本ＬＥＤを備えてもよいことである。管状基本ＬＥＤの寸法に応じて、直線状ランプ管は、現存する蛍光ランプ支持部と互換性を有するように形成される。

第４実施形態
図１２は、本発明の第２実施形態における管状基本ＬＥＤによって構成される別の例の照明デバイス（リング状ランプ管）を示す概略図である。

図１２に示すように、リング状ランプ管は、第２実施形態における３つの管状基本ＬＥＤ１１−１から１１−３を備えている。リング状ランプ管の円弧状管状基本ＬＥＤ１１−１の一端部と円弧状管状基本ＬＥＤ１１−３とは、アダプタプラグ１１−４に差し込まれており、図１２におけるアダプタプラグの端部１１−４１は、外方に露出しており、ランプ支持部（図示略）のソケットに差し込まれている。

当業者によって理解されることは、リング状ランプ管が任意の所望の数の第２実施形態における円弧状管状基本ＬＥＤを備えてもよいことである。円弧状管状基本ＬＥＤの寸法に応じて、リング状ランプ管は、現存する蛍光ランプ支持部との互換性を有するように形成されてもよい。

したがって、本発明における複数の管状基本ＬＥＤを備えるランプ管は、従来のランプとの良好な互換性を有する。さらに、上述から、当業者は、本発明におけるさまざまな形状の管状基本ＬＥＤを採用することによって、さまざまな形状のランプ管とすることが便利であることである。例えば、従来技術における任意の形状のランプ管は、第１実施形態における管状基本ＬＥＤを接続することによって、第２実施形態における管状基本ＬＥＤを接続することによって、例えば螺旋状ランプ管、Ｕ字状ランプ管及び蝶状ランプ管などにおける他の形状の管状基本ＬＥＤを接続することによって、製造されてもよい。さらに、楕円リング状ランプ管、多角形状ランプ管などを製造してもよい。

第３及び第４実施形態の記載から、当業者によって理解されることは、アダプタプラグが照明デバイスをランプ支持部に取り付けるだけでなく、複数の管状基本ＬＥＤのプラグ及びソケットが互いに適合しない場合に、アダプタプラグがこれら適合しないプラグ及びソケットを有する管状基本ＬＥＤを互いに接続させるために使用されてもよいことである。

第５実施形態
また、本発明は、素子として機能しない管状ＬＥＤとして実施されてもよい。すなわち、管状ＬＥＤの一端部のみには、電力プラグ及び電力ソケットが設けられており、このため、管状ＬＥＤは、別の管状ＬＥＤに差し込まれない。これは別として、管状ＬＥＤの他の構造は、第１及び第２実施形態における管状基本ＬＥＤの構造と同一である。

本発明の上記実施形態は、単なる実例であり、さまざまな改良及び変更は、本発明の精神から逸脱することなくなされてもよい。

１基本ガラス管，基本管、２反射器、３ＬＥＤ光放射ベースプレート、３−２ＬＥＤチップ、４電力プラグ、４’ 電力ソケット、４−１長方形ピン、４−２円形ピン、４’−１長方形穴部、４’−２円形穴部、５取付支持部，支持部

Claims

基本ガラス管（１）であって、当該基本ガラス管を通して光が透過し、電力プラグ（４）及び電力ソケット（４’）それぞれが設けられた２つの封止端部を有する、基本ガラス管と、
前記基本ガラス管（１）内に配置された少なくとも１つのＬＥＤ光放射ベースプレート（３）であって、当該ＬＥＤ光放射ベースプレートが前記電力プラグ（４）及び前記電力ソケット（４’）によって給電され、光を放射するための複数のＬＥＤチップ（３−２）が当該ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）の一面に取り付けられた、ＬＥＤ光放射ベースプレートと、
少なくとも１つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）を前記基本ガラス管（１）の内部チャンバに取り付ける複数の取付支持部（５）と、
を備えることを特徴とする管状基本ＬＥＤ。
前記基本ガラス管（１）の内面または外面に取り付けられた反射器（２）をさらに備え、少なくとも１つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）から放射された光を前記基本ガラス管（１）の外側に反射することを特徴とする請求項１に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記基本ガラス管（１）が、多結晶アルミナ管、石英ガラス管、バイコーガラス管、ホウケイ酸ガラス管、微結晶ガラス管またはありふれたソーダ石灰ガラス管のうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記電力プラグ（４）と前記電力ソケット（４’）とが、互いに相補的であり、
２以上の当該管状基本ＬＥＤが、前記電力プラグ（４）及び前記電力ソケット（４’）を介して互いに接続されることを特徴とする請求項１に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記電力プラグ（４）と前記電力ソケット（４’）とが、互いに相補的な単一ピンプラグ及び単一ピンソケット、または互いに相補的な２ピンプラグ（４−１、４−２）及び２ピンソケット（４’−１、４’−２）であることを特徴とする請求項４に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記基本ガラス管（１）が、シリンダ状、円弧シリンダ状、楕円シリンダ状、円弧楕円シリンダ状、プリズム状及び円弧プリズム状のうちの１つとして形付けられていることを特徴とする請求項１に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記基本ガラス管（１）が、０．５ｍｍから２６．５ｍｍの範囲の直径、０．１５ｍｍから１．５ｍｍの範囲の壁厚及び７ｍｍから４８０ｍｍの範囲の長さを有することを特徴とする請求項１に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）が、６ｍｍから４７０ｍｍの範囲の長さ、０．２５ｍｍから２４ｍｍの範囲の幅及び０．１ｍｍから１．５ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項７に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）が、半透過性多結晶アルミナプレートまたは石英ガラスプレートで形成されていることを特徴とする請求項１の管状基本ＬＥＤ。
前記ＬＥＤチップ（３−２）が、微結晶ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記微結晶ＬＥＤチップが、１０μｍから５０μｍの範囲の直径を有することを特徴とする請求項１０に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記反射器（２）が、前記基本ガラス管（１）の管状壁部の内面もしくは外面に被覆されたフィルムタイプの金属反射器、または、前記基本ガラス管（１）の管状壁部の内面または外面に組み込まれたプレートタイプの金属反射器、である、または、
前記反射器（２）が、誘電体フィルムであることを特徴とする請求項２に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記金属反射器が、アルミニウムであり、
前記誘電体フィルムが、硫化亜鉛及びフッ化マグネシウムで形成されている、または一酸化珪素及びフッ化マグネシウムで形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記基本ガラス管（１）の内面の半分または外面の半分には、前記反射器（２）が取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記反射器（２）が、互いに挿入されかつ互いに電気的に絶縁している２つの櫛状金属部品を備えることを特徴とする請求項２に記載の管状基本ＬＥＤ。
当該管状基本ＬＥＤが、２つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の管状基本ＬＥＤ。
２つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）が、前記基本ガラス管（１）の軸に沿って対称に配置されており、
それぞれ前記ＬＥＤチップ（３−２）が取り付けられた２つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）の２面から延在する２つの面間の所定角度が、９０°より大きいことを特徴とする請求項１６に記載の管状基本ＬＥＤ。
当該管状基本ＬＥＤが、３つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の管状基本ＬＥＤ。
３つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）それぞれの平面が、三角形プリズムを形成するように交差し、
前記ＬＥＤチップが取り付けられる３つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）の表面それぞれが、三角形プリズムの外面であることを特徴とする請求項１８に記載の管状基本ＬＥＤ。
３つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）の中で、２つの前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）ごとが、３番目の前記ＬＥＤ光放射ベースプレート（３）の平面に関して対称であることを特徴とする請求項１８に記載の管状基本ＬＥＤ。
複数の前記取付支持部（５）が、金属で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の管状基本ＬＥＤ。
複数の前記取付支持部（５）が、表面研磨されたアルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の管状基本ＬＥＤ。
前記基本ガラス管（１）が、１００Ｔｏｒｒから３ａｔｍの範囲にある圧力において乾燥した窒素または不活性ガスで充填されていることを特徴とする請求項１に記載の管状基本ＬＥＤ。