JP2012503285A - 少なくとも１つの発光ダイオードを有するランプ - Google Patents

Abstract

エネルギ節約の観点から従来の発光体が、ＬＥＤによって置き変えられることがますます多くなって来ている。しかしながら光発生量が高くなればなるほど、放射熱による損失も多くなる。発生した熱を最適に冷却するために提案されるのは、発光手段としての少なくとも１つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有するランプであって、このランプは、上記のＬＥＤを包囲する傘（２，３２，３２ａ）と、このＬＥＤを支持する口金（３，３３，６１）とを有するランプ本体からなり、このランプ（１，３０）のランプ本体は完全にセラミック製原材料からなる。

Description

本発明は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ = Light Emitting Diode）を有するランプに関しており、この発光ダイオードは、口金に配置されており、また冷却体としての傘状体によって包囲されている。上記の口金および傘は、セラミック製原材料から構成することができる。

エネルギ節約の観点から従来の発光体はますますＬＥＤによって置き変えられることが多くなって来ている。しかしながら光発生量が高くなればなるほど、放射熱による損失も多くなる。これは殊に高出力ＬＥＤの場合がそうである。例えば、４ワットの入力電力を有するＬＥＤは、１アンペアの場合に１．２ワットの放射エネルギを光として放出し、２．８ワットは熱として失われ、この熱は冷却しなければならないのである。DE 112006001536 T5からは、いわゆる高出力固体発光体が公知である。ＬＥＤによって形成される熱を排出するため、多孔性のセラミック原材料を有する金属製反射器がうしろに配置されている。これによってコストのかかる構成が必要である。

本発明の課題は、構造が簡単なＬＥＤランプを提供することである。

本発明によるランプは、口金と傘とから構成されており、この傘によって少なくとも１つのＬＥＤが包囲される。上記の口金には導体、アノード導体およびカソード導体が収容されており、またこれらの導体は、上記の傘を向いた、口金の表面に導かれている。このＬＥＤは、ＳＭＤ（Surface Mounted Device）ケーシングを有することができ、このＳＭＤケーシングにより、このＬＥＤをその端子によって導体にはんだ付けすることができる。ＬＥＤがリード線を有する場合、アノード導体およびカソード導体と、このＬＥＤとの接続は、はんだ付けの他に、後の方で１実施例において示すように行うことも可能である。

上記のＬＥＤを包囲する傘は、３つの機能を有する。傘は、損傷からＬＥＤを保護し、またその色の構成により、放出される光の色に作用を及ぼすのである。しかしながら上記の傘は、まず第１にはヒートシンクとして使用され、すなわち、ＬＥＤによって形成される熱を周囲の空気に熱排出するために使用されるのである。表面を拡大するため、この傘はその周囲に分散させた構成物、例えば複数のフィンを有することができる。これらの断面は任意の形状を有し得る。上記の傘の形状も任意とすることが可能である。この形状は、円形の他、例えば四角形、長円形または楕円形とすることができる。

上記のランプの本体は、１ピース形または２ピース形とすることが可能である。すなわち、この本体は、傘を載置した口金から構成されるのである。この際に傘は、口金と接着するか、他の方法で固定して接続することができる。ＬＥＤをＳＭＤケーシングとともに口金にはんだ付けしようとする場合、この構成の仕方は殊に有利である。それは、こうすることにより、口金と傘とを一体化させる前にはこのはんだ付け個所に自由に手が届くからである。

上記のランプの原材料は、耐熱性でなければならない。このランプ用の殊に有利な原材料は、熱伝導率の良好なセラミック製原材料、例えば、ガラスを含有するかまたは純粋なアルミニウム酸化物であり、また例えばＣｒ_２Ｏ_３である添加物を有するかまたはこれを有しない２０〜４０Ｗ／ｍ°Ｋの熱伝導率を有するアルミニウム酸化物であるか、または１６０〜２００Ｗ／ｍ°Ｋの熱伝導率を有するアルミニウム窒化物である。見込まれる照明効果に応じて上記の原材料は、透けて見えるかまたは透明で光が通るように、また半透明にすることができる。上記のセラミック製原材料の破壊強さは、１００〜１０００ＭＰａの範囲とすべきである。

上記のセラミック原材料の基色は、白色またはクリアなガラス状透明色である。上記のセラミック原材料に対する従来公知の相応の添加物により、上記のセラミック原材料が色を有するようにすることも可能である。相応のセラミック原材料を有する白色または色の着いた光を放射する複数のＬＥＤを組み合わせることにより、種々異なる色効果を得ることができる。さらに上記の傘は、ＬＥＤの光透過性のカバーを有することができる。このカバーは、クリアまたは色を有することが可能である。ここでは以下のような色の配合が可能である。すなわち、
− 上記のＬＥＤの光は、基色の白色を有しており、上記のセラミック製原材料は、白色かまたはガラス状透明色である。
− 上記のＬＥＤの光は、基色の白色を有しており、上記のセラミック製原材料は色を有する。
− 上記のＬＥＤの光は、色を有しており、上記のセラミック製原材料は、白色かまたはガラス状透明色である。
− 上記のＬＥＤの光は、色を有しており、上記のセラミック製原材料も色を有する。
− 上記のＬＥＤの光は、基色の白色を有しており、上記のセラミック製原材料は、白色かまたはガラス状透明色であり、また上記のＬＥＤを覆うカバーが無色である。
− 上記のＬＥＤの光は、基色の白色を有しており、上記のセラミック製原材料は、白色かまたはガラス状透明色であり、また上記のＬＥＤを覆うカバーが着色されている。
− 上記のＬＥＤの光は、基色の白色を有しており、上記のセラミック製原材料は、色を有しており、また上記のＬＥＤを覆うカバーは、無色である。
− 上記のＬＥＤの光は、色を有しており、上記のセラミック製原材料は、白色またはガラス状透明色であり、また上記のＬＥＤを覆うカバーは、無色である。
− 上記のＬＥＤの光は、色を有し、上記のセラミック製原材料は、色を有し、また上記のＬＥＤを覆うカバーは、無色である。
− 上記のＬＥＤの光は、色を有しており、上記のセラミック製原材料は、色を有しており、また上記のＬＥＤを覆うカバーは色を有する。

上記のランプ本体の口金は、相応するソケットとの差込接続を形成するためのプラグとして構成することも可能であり、または支持部に、または接続極を備えたソケットの場合にねじ込むためのねじ山を有するように構成することも可能である。

複数の実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。

セラミック製原材料からなるランプ本体を有する本発明によるランプの１実施例の図である。 図１に記載した２ピース構成のランプ本体を通る長手方向断面の斜視図である。 図１に記載した２ピース構成ランプ本体を通る長手方向断面図である。 ＳＭＤケーシングにはんだ付けされたＬＥＤおよびカバーを有する図１に記載した２ピース構成ランプ本体を通る長手方向断面図である。 差込端子を有する図４の実施例を示す図である。 ＬＥＤを複数取り付けたランプ本体の平面図である。 リード線が付いた交換可能なＬＥＤ用のランプの１ピース形セラミック体を通る長手方向断面図である。 支持部にねじ込むためのねじ山を有するランプ口金を示す図である。 ランプソケットにねじ込むための規格ねじ山を有するランプ口金を示す図である。 接続導体用の張力逃がし部を有するランプ口金を示す図である。

図１には、本発明によるランプ１の１実施例の図が示されている。傘２および口金３は、ランプ本体を構成しかつ白色の透けて見えるセラミック製原材料からなる。この原材料は、出力が小さくかつ熱放出の少ないＬＥＤでは、耐熱性のプラスチックから構成することも可能である。ランプ傘２の中心に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）４は、この実施例において白色の光を放出する。口金３の下側からＬＥＤ４の接続導体５が出ている。傘２は、その外周に均一に分散された冷却フィン６を有しているため、開口部における傘２の輪郭は、歯車のようである。これらの冷却フィンは、殊に高出力ＬＥＤでは、発生した熱を周囲空気に排出するのに有利である。その断面は、例えば半円または半楕円状などの、考えられるあらゆる形状をとることもできる。熱損失が少ないＬＥＤでは、上記の傘を平らにすることも可能である。この傘はまた、例えば長円形また四角形などの種々異なる形状を有することが可能である。

図２には、ランプ１のランプ本体を通る断面が斜視図で示されている。この断面は、各冷却フィン６を通っている。傘２と口金３とは、その外周が接着個所７において接着されている。口金３は２つの管路８を有しており、この管路を通し、図１において見ることができる接続導体５、すなわちアノード導体およびカソード導体が、ＬＥＤ４の接続個所９に導かれている。

図３には、ランプ１のランプ本体を通る長手方向断面図が示されている。この断面は、左側および右側においてそれぞれ冷却フィン６を通っている。傘２の開口部１０には凹部１１があり、ここでは図示していないＬＥＤを保護するためのカバーをこの凹部１１に入れることができる。このカバーは、例えばガラス製またはプラスチック製とすることができ、ＬＥＤの色およびセラミック製原材料に合わせて、色を有するかまたはクリアとすることが可能である。

図４には、ＬＥＤ４とＳＭＤケーシングとがはんだ付けされたランプ１のランプ本体を通る長手方向断面図が示されている。傘は、カバー１０ａによって閉じられている。カバー１０ａの色は、所望の光の色に相応して選択可能である。ＬＥＤ４はここでは略示されている。例えばセラミック製原材料からなる基板１２には、発光体層１３が被着されており、この層は、断面で示した、例えばガラス製のレンズ１４によって保護される。ＬＥＤ４は、所定の個所９のはんだ付け個所１５において、アノード端子１６によってアノード導体１７にはんだ付けされており、またカソード端子１８によってカソード導体１９にはんだ付けされている。接続導体５は、口金３の管路８を通ってはんだ付け個所１５まで案内されており、そこでは、絶縁部２０によって覆われないようになっている。アノード端子とカソード端子とを区別するため、接続導体５が、色の異なる絶縁部を有するか、または口金３に相応の指示の印を付ける。張力を逃がすため、接続導体５を管路８に接着することができる。

図５には、図４に示したランプの１実施例が示されており、このランプは、その口金３によって差込接続部、すなわちソケットに差し込むことが可能である。差込接続部に挿入するため、接続を形成するための差込コンタクトとして、柔軟な導体の代わりに、変形しない金属ピン２１を口金３に入れる。口金３そのものは、例えば壁埋め込み式ソケット、接続導体のソケット、またはライトチェーンのソケット接続ジャックに挿入するために差込接続部を有することができ、ここでこれらのソケットは、ここでは図示していないが、このために必要な外形を有する。

図６には、いままでの図よりも大きな縮尺で、複数のＬＥＤを取り付けた口金３の平面図が示されている。上記の実施例と同じ特徴的構成には同じ参照符号が付されている。この実施例は、概略図で示されている。ここでは４つのＬＥＤ４が口金３の上側に配置されている。隣接する２つのＬＥＤのアノード端子１６とカソード端子１８とはそれぞれ共通の１つのはんだ付け個所１５にはんだ付けされている。図示していないが、この場合に口金３には４つの接続導体、すなわち２つのアノード導体１７と２つのカソード導体１９が含まれているか、またはここでは図示していないが、アノード端子１６およびカソード端子１８のそれぞれ２つのはんだ付け個所１５が、口金３の表面の導体路によって互いに接続されているため、２つの管路８を有する口金３の上記の形状を使用することができる。

図７には本発明によるランプの別の実施例が長手方向断面図で示されている。上記の複数の実施例との違いは、ランプ本体３１が１ピースになっていることである。傘３２と口金３３とは１つのユニットを構成する。この断面は、ここでも傘３２の冷却フィン３２ａを通っている。この実施例は、殊にリード線付きのＬＥＤ３４に有利である。リード線付きのＬＥＤでは、アノード端子３５とカソード端子３６とが、リード線の形態でＬＥＤ本体から引き出されている。図７において略示したＬＥＤ３４のレンズ３７は切断されており、発光体層３９を有する基体３８が示されている。この基体３８のアノードは、アノード端子３５に、またカソード４１はカソード端子３６に接続されている。

この実施例では、ランプ３０は、ＬＥＤ３４が交換可能に構成されている。このためにアノード端子３５およびカソード端子３６がそれぞれ細管４２に挿入され、これらの細管は、このために口金３３に入れられており、またこれらの端子に適合されている。これらの細管４２は、管路４３に挿入されており、また口金３３の底部４４から口金３３の上側の端部４５まで貫通して延びている。細管４２が口金３３の上側の端部４５を刺し貫く個所において、口金３３の開口部４６は円錐形に構成されているため、細管４２の端部４７も相応に円錐形に拡げることができる。これによって細管は、口金３３において、接続導体４８に張力負荷が加えられた際の引き抜きに対して保護される。また細管４２を円錐形に拡げることにより、ＬＥＤ端子リードの挿入が容易になる。

細管４２を口金３３に挿入して開口部４６に拡げる前に、接続導体４８と、これらの細管とを接続する。このために２つの接続導体４８をそれらの絶縁部４９からむき出しにしてそれぞれアノード導体５０およびカソード導体５１をはんだ付けして相応する細管４２に入れ、その後これらを口金３３に挿入する。金属がむき出している端子同士の接触を保護するため、接続導体４８をその絶縁部４９と共に口金３３の凹部５２に挿入することができる。引き出しに対する安全性を高めるため、付加的に接続導体４８を凹部５２において接着することが可能である。

公知のようにリード線付きのＬＥＤは長さの異なる接続ワイヤを有しており、このためにアノードとカソードとを取り違えることはない。カソード端子３６は、アノード端子３５よりも短い。この実施例において上記の細管に挿入する際のＬＥＤの端子の取り違えを回避するため、アノード導体５０およびカソード導体５１をそれぞれ細管４２に十分の長さで挿入して、端子３５および３６を細管４２に完全に挿入した場合、またＬＥＤ３４が口金３３の上側の端部４５に完全にぴったり合う場合、アノード端子３５がアノード導体５０に当接し、またカソード端子３６がカソード導体５１に当接するようにする。万一端子を取り違えてこのＬＥＤを細管に挿入した場合には、長い方のアノード端子３５と、長い方のカソード導体５１とが当接することになる。このため、このＬＥＤは口金３３の上側の端部４５から突き出ることになり、このことによって端子の取り違えが示されるのである。

ＬＥＤが交換可能なランプは、差込接続を有する実施例においても可能である。この実施例は図５に示した通りである。この場合、変形しない差込コンタクト２１は、アノード端子およびカソード端子に長さを合わせた孔を有するはずである。

ＬＥＤ３４の交換を容易にするため、口金３３は、中央に配置された貫通式の孔５３を有することが可能であり、この孔はＬＥＤ３４の基体３８の下側で終わっている。この孔５３を通して相応に細いもの、例えば針金を動かした場合、アノード端子３５およびカソード端子３６を細管４２から引き抜くことができる。

図８には、図３に示したランプ本体の１実施例が断面で示されており、これは口金３を有している。この口金は、その外面に、ここでは図示していない例えば家具またはケースにおける支持部のねじ式ソケットにねじ込むためのねじ山５４を有している。ここでは図示していないが、ねじ山５４は、図７に示した実施例のような１ピース形ランプ本体の口金に設けることも可能である。セラミック製原材料を保護するため、相応にねじ山５４を成形した金属板スリーブ５５で覆うことができる。

図９には図４および８に記載した実施例に基づいてランプ口金６１を有するランプ１が示されており、そのねじ山５５は、規格ソケットにねじ込むのに有利であり、また電流供給に使用される。上記の実施例と同じ特徴的構成には同じ参照符号が付されている。口金６１は、ここでも相応に成形された金属製のスリーブ５５によって包囲されたねじ山５４を有している。図４および８に示した口金とは異なり、口金６１は、中央に配置された管路６２を有しており、この管路を通してアノード導体６３が延びており、このアノード端子がはんだ付け個所１５においてＬＥＤ４のアノード端子１６に接続されている。口金６１の下側の端部には、アノード導体６３がコンタクトプレート６５にはんだ付けされており、このコンタクトプレートは、相応の電圧を供給する、ソケットの極と接触接続を形成している。ＬＥＤ４のカソード端子１８は、はんだ付け個所１５においてカソード導体６６に接続されている。カソード導体６６は、口金６１において相応に構成されたギャップ６７を通して外に導かれており、またはんだ付け個所６８においてスリーブ５５に接続されている。このスリーブは、ランプソケットにおいて、相応の電圧を供給する極とコンタクトを形成する。ここで示した実施例は、相応に極付けされた直流電源網への接続に使用される。交流電源網に接続するためには、このランプは、ここでは示していない整流回路を備える必要がある。

図１０には、図３または４に示したランプ本体の口金が断面で示されており、この口金は、接続導体５用の張力逃がし部５６を有している。口金３および接続導体５は、相応して形成されたエラストマによって、例えばゴムによって包囲されており、このエラストマは、接続導体５の引き抜きに対する保護に使用される。張力逃がし部５６は、例えばここに図示していないライトチェーンの部分としてランプ本体を収容するためにも使用される。張力逃がし部５６をより良好に口金３３に定着させるため、この張力逃がし部には、その外周に配置される溝５７が設けられている。上記の２つの接続導体５は、張力逃がし部５６から別々に引き出すか、またはここに示したように、共通の１つの絶縁部５８によって包囲された共通の１つの線５９にまとめることができる。張力逃がし部５６には、例えばランプ本体を吊すまたは固定するために付加的に出っ張り穴６０を形成することができる。ここでは図示していないが、張力逃がし部５６は、図７に示した実施例に相応する１ピース形ランプ本体の口金に取り付けることも可能である。

以下では本発明の実施形態を示す。
１． 本発明のランプの特徴は、ＬＥＤ（４，３４）の光が白色であることである。
２． 本発明のランプの特徴は、ＬＥＤ（４，３４）の光が色を有することである。
３． 本発明のランプの特徴は、少なくとも傘（２，３２）のセラミック製原材料が色を有しており、またＬＥＤ（４，３４）の光が白色であることである。
４． 本発明のランプの特徴は、少なくとも傘（２，３２）のセラミック製原材料が色を有しており、またＬＥＤ（４，３４）の光が色を有することである。
５． 本発明のランプの特徴は、の傘（２，３２）が、ＬＥＤ（４，３４）の光透過性のカバー（１０ａ）を有しており、このカバーが無色であることである。
６． 本発明のランプの特徴は、傘（２，３２）が、ＬＥＤ（４，３４）の光透過性のカバー（１０ａ）を有しており、このカバーが色を有することである。
７． 本発明のランプの特徴は、口金（３，３３，６１）が、ＬＥＤ（４，３４）の接続導体（５，４８，６３）用に管路（８，４３，６２）を有することである。
８． 本発明によるランプの特徴は、少なくとも１つのＬＥＤ（４）がＳＭＤケーシングを有しており、また口金（３，６１）における専用の個所（９）のはんだ付け個所（１５）において、これらのＬＥＤが、そのアノード端子（１６）によって接続導体（５）のアノード導体（１７；６３）にはんだ付けされており、またそのカソード端子（１８）によって接続導体（５）のカソード導体（１９；６６）にはんだ付けされていることである。
９． 本発明のランプの特徴は、上記の少なくとも１つのＬＥＤ（３４）がリード線付きＬＥＤでありかつ交換可能であることである。
１０． 本発明によるランプの特徴は、ＬＥＤ（３４）のアノード端子（３５）およびカソード端子（３６）がそれぞれ、口金（３３）に入れられかつこれらの端子に適合された細管（４２）に挿入されていることであり、ここでこれらの細管（４２）は、口金（３３）の管路（４３）内に延びており、また口金（３３）の底部（４４）から口金（３３）の上側の端部（４５）まで貫通して延びていることである。
１１． 本発明のランプの特徴は、細管（４２）が口金（３３）の上側の端部（４５）を刺し貫く個所において、口金（４３）の開口部（４６）が円錐形に構成されており、また細管（４２）の端部（４７）も相応に円錐形に拡げることができることである。
１２． 本発明によるランプの特徴は、接続導体（４８）のアノード導体（５０）およびカソード導体（５１）が十分な長さで上記の細管（４２）に挿入されてそこではんだ付けされるため、この細管（４２）にアノード導体（３５）およびカソード導体（３６）が完全に入り、またＬＥＤ（３４）が口金（３３）の上側の端部（４５）に完全に載置される場合、アノード端子（３５）が、アノード導体（５０）に当接し、またおよびカソード導体（３６）が、カソード導体（５１）に当接することである。
１３． 本発明によるランプの特徴は、細管（４２）からＬＥＤを押し出すため、ＬＥＤ（３４）で終わりかつ貫通する孔（５３）を口金（３３）が有していることである。
１４． 本発明のランプの特徴は、口金（３，６１）がねじ山（５４）を有することである。
１５． 本発明によるランプの特徴は、ねじ山（５４）が相応に成形された金属板スリーブ（５５）によって保護されていることである。
１６． 本発明によるランプの特徴は、口金（６１）において金属板スリーブ（５５）により、ねじ山（５４）が包囲されており、このねじ山は、電流を供給するに使用されかつ規格化されたソケットにねじ込むために使用され、口金（６１）の下側の端部（６４）は、ソケットの電圧供給極を有するコンタクトを収容するためのコンタクトプレート（６５）を中央に有しており、コンタクトプレート（６５）およびスリーブ（５５）はそれぞれ導体（６３，６６）を介してＬＥＤ（４）の端子（１６，１８）に接続されていることである。
１７． 本発明のランプの特徴は、口金（３）に、接続導体（５）用の張力逃がし部（５６）が設けられていることである。
１８． 本発明のランプの特徴は、張力逃がし部（５６）がエラスマから構成されることである。
１９． 本発明のランプの特徴は、張力逃がし部（５６）が出っ張り穴（６０）を有することである。

Claims (14)

1. 発光手段としての少なくとも１つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有するランプであって、
   当該ランプは、前記のＬＥＤを包囲する傘と、当該ＬＥＤを支持する口金とを有するランプ本体からなる形式のランプにおいて、
   前記のランプ（１，３０）のランプ本体は、完全にセラミック製原材料からなることを特徴とする
   ランプ。
2. 前記のランプ（１）のランプ本体は、２つの構成部材である傘（２）および口金（３，６１）から組み立てられている、
   請求項１に記載のランプ。
3. 前記の傘（３２）および口金（３３）から形成される、前記のランプ（３０）のランプ本体（３１）は、１ピース形である、
   請求項１に記載のランプ。
4. 前記の傘（２，３２）は、冷却フィン（６，３２ａ）を有する、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載のランプ。
5. 前記の冷却フィン（６，３２ａ）は、前記の傘（２，３２）の外周に配置されている、
   請求項４に記載のランプ。
6. 前記の傘（２，３２）および口金（３，３３，６１）から構成される、前記のランプ（１，３０）のランプ本体の原材料は、セラミック製原材料である、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載のランプ。
7. 前記のセラミック製原材料は、１００ＭＰａ乃至１０００ＭＰａの破壊強さを有する、
   請求項６に記載のランプ。
8. 前記のセラミック製原材料は、２０Ｗ／ｍ°Ｋ乃至４０Ｗ／ｍ°Ｋの熱伝導率を有する、
   請求項６または７に記載のランプ。
9. 前記のセラミック製原材料はアルミニウム酸化物である、
   請求項８に記載のランプ。
10. 前記のセラミック製原材料は、１６０Ｗ／ｍ°Ｋ乃至２００Ｗ／ｍ°Ｋの熱伝導率を有する、
    請求項６または７に記載のランプ。
11. 前記のセラミック製原材料はアルミニウム窒化物である、
    請求項１０に記載のランプ。
12. 前記の少なくとも傘（２，３２）のセラミック製原材料は、透けて見え、半透明である、
    請求項１から１１までのいずれか１項に記載のランプ。
13. 前記の少なくとも傘（２，３２）のセラミック製原材料は透明である、
    請求項１から１１までのいずれか１項に記載のランプ。
14. 前記の少なくとも傘（２，３２）のセラミック製原材料は、白色またはクリアなガラス状透明色である、
    請求項１から１２までのいずれか１項に記載のランプ。

Images