JP2012527076A - 電気ランプ - Google Patents

Abstract

ソケット2、及び前記ソケットに取り付けられるランプバルブ4を含む電気ランプ1が提供される。少なくとも１つの半導体光源5が前記バルブに構成される。冷却手段6は、少なくとも1つの空間9によって分離される少なくとも２つの面する冷却フィン7・8を含む。前記空間は、環境に対して開かれており、且つ、ランプバルブの中心からバルブの外側表面へ延在する。ランプは、光を方向つける光方向付け・光透過可能壁13を含み、任意選択的に、前記光方向付け壁は、分離した、区別可能な壁部分14・15を含む。例えば、各区別可能なランプバルブ部分は、半扁長又は半偏球楕円の表面のような形状である。したがって、望ましい二重ビーム又は均一で全方向的な配光が達成可能である。

Description

本発明は、電気ランプであって、
−ランプホルダにおいて挿入方向に沿って当該ランプを取り付けるためのソケットと、
−少なくとも１つの半導体光源が配置される、前記ソケットに取り付けられるランプバルブと、
−前記ランプを動作中に冷却する冷却手段であって、少なくとも１つの空間によって分離される少なくとも２つの面する冷却フィンを含む冷却手段と、
を含む電気ランプに関する。

このような電気ランプは、国際特許出願公開公報2008154172号から知られている。既知のランプにおいて、半導体光源、すなわち複数のＬＥＤ、は、（複数の）冷却フィンのうちの１つに取り付けられている。光源及び冷却フィンの両方は、ランプバルブにおいて構成され、このランプバルブは、典型的な白熱電球光源（ＧＬＳ）のランプバルブに従う形状を有するランプシェルを有する。既知のランプは、冷却フィンが完全に閉じられたランプシェル内に構成されるのでＬＥＤの冷却が効果的でないという不利な点を有する。バルブの充填物がバルブ内部の熱発生ＬＥＤによって暖められると、バルブ内部から外部への熱の輸送は、ランプシェルを通じて生じる必要があるが、前記シェルは、一般的に良好な熱伝導体ではない。既知のランプにおいて、ＬＥＤから周辺環境への熱の流れを増大させるために、ランプは、シェル内部に熱伝導体を備えられるが、このことにより、ランプを相対的に複雑な構造にさせてしまう。既知のランプにおいて、シェルは、熱伝導に関してシェルの有害な効果を弱めるために液体又はゲルで充填されるが、このことは、ランプが相対的に重くなるという追加的な不利な点を有するという結果を生じさせる。更に、熱はそれでもなおシェルの相対的に熱伝導性の乏しい壁を通じて輸送される必要があるので、既知のランプは、バルブ内部の相対的に高い温度をなお有し、このことは、より高い温度でのＬＥＤの動作が相対的に非効率であるので、ランプにおいて相対的に低い効率を有するようにさせてしまう。

本発明の目的の１つは、既知の電気ランプの不利な点のうちの少なくとも１つを緩和させることである。このことを達成するために、開始の段落において記載される電気ランプは、
−空間が開かれており、前記空間は、当該ランプを少なくとも２つの区別可能なバルブ部分へ分割すること、
−ソケットの中央端部を通じ、前記空間を通じ、且つ、前記ソケットから最も離れた前記バルブの（仮想）中央極部を通じて、挿入方向に沿って延在するランプ軸、を含むこと、
−当該ランプは、当該ランプの動作において所望な配光を得るために光源から生じる光を再分布させるための光再分布・光透過可能壁を含むこと、
の追加的な構成を有する。

この実施例において「開かれた空間」という用語は、空間が、動作において、周囲環境空気を、光源によって発される熱の結果としてこの空間に存在する対流／自由気流と交換するのを可能にするために周囲環境に対して開かれていることを意味する。開かれた空間を通じて延在するランプ軸の構成は、開かれた空間が、相対的に大きな寸法を有し、したがって、ランプバルブの相対的に大きな部分にわたり延在するようにさせる。したがって、冷却フィンの冷却能力は、強化される。この実施例における「区別可能なバルブコンパートメント」という用語は、ランプバルブが、互いに分離され、閉じられたコンパートメントであり得る、又は外部へ開かれている互いに分離されたコンパートメント、又はダクトを介して相互接続される互いに分離されたコンパートメントであり得るバルブ部分へ分割されることを意味する。このような空間により、ランプの配光（ビーム特性）は影響を受ける。元々の配光を有し、光源から生じる光を方向付けするための光方向付け・光透過壁は、ランプの動作において所望な配光を得るために、このような効果を補正し得る。前記光方向付け・光透過可能壁は、各対応する区別可能なコンパートメントに対して相違し得、これにより、ランプが、所望な配光を実現することに関して相対的に柔軟であるようにさせる。方向付け・光透過可能壁は、元々の配光を様々な他の配光、たとえば、二重の狭いビーム、又は略均一な、ほとんど全方向的な配光など、へ修正することが可能である。二重の狭いビーム配光は、例えば、例えば、互いに対して160〜200度などの２つの対向する方向へ発される２つの相対的に狭い、円形のビームであって、各ビームは、約30度の頂角を有するビーム幅を有する円形のビームなどを有するスポットライトの配光を例に挙げられる。均一な全方向的配光は、離れた場において、すなわち例えば少なくとも50cmなど、電気ランプから相対的に大きく離れた距離において、測定される光強度が相対的に均一であることを意味する。例えば、最大及び最小測定光強度は、ランプバルブの周囲の約300度の空間角度内において多くても35％だけ異なり、したがって、標準的なＧＬＳによって発生される配光とおおよそ同じである。例えば、２つの対向して指向される細長いビーム、又は典型的なフラッド照明に従う配光、すなわち約160〜180度の空間角内における均一配光などの、他の配光も着想される。互いに面する冷却フィンは、互いに対して幾分偏位された及び／又は角度付けされた位置に配置され得る冷却フィンを含む。

前記所望な配光は、配光壁へ設けられる、又は配光壁の中に存在する、又配光壁にある様々な手段を介して達成可能である。したがって、ある実施例において、好ましくは、前記壁は、
−（リモート）フォスファ、
−反射手段、
−拡散手段、及び
−球体の一部から本質的に外れた形状、
からなる群から選択された少なくとも１つの特性を含む。

前記（リモート）フォスファは、ランプに、光源によって発される光の拡散体及びこのような光のスペクトルを変化させる手段の両方であるという有利な点を提供する。フォスファ（蛍光体）は、例えば、紫外線及び／又は青色を吸収し、その後緑色、黄色、オレンジ色、又は赤色を発する多結晶粉末又はガラス材料などである。前記反射手段は、例えば、パターン状などに設けられ得るコーティングなどである。前記コーティングの好ましいパターンは、バルブ外側表面にわたりランプ軸に沿って延在するストリップ、又は、バルブ外側表面における光源に対向して配置される円、を含む。このようなパターンを備えられる配光壁は、ランプが、例えばランプ軸に直角な方向に互いに対して離れるように面する２つのＬＥＤの場合など、ほとんど全方向的な配光を有するようにさせる。同様な効果は、拡散手段へも適用されるが、この場合、光は、反射されないが、拡散手段によって散乱される及び拡散手段を通じて透過される。拡散手段は、例えば、壁における拡散性粉末コーティング若しくは拡散性ホイル、又は壁は、乳白色ガラス製であり得る。

配光手段が球体の一部から本質的に逸脱している形状である場合、光は屈折の結果として再配光され得る。前記光透過可能壁は、前記ランプバルブの一部である、及び／又は、前記ランプバルブ内部に配置される内部バルブの一部である、及び／又は、前記光源の一部であることは可能である。前記透過可能壁に異なる位置で且つ異なる角度で入射する光源からの光は、この壁における光の入射の角度に依存して、異なるようにして屈折され得る。したがって、配光は、壁の設計及び／又は形状によって制御され得る。

前記壁が１つの一体部分に形成されることは前提条件ではなく、前記壁は、代替的に、少なくとも２つの、非一体型／本質的に分離している壁部分を含み得、したがって、より多くの設計の自由度をランプに提供し、且つ、これにより、有利な技術的構成がランプへ適用されるのを可能にする。例えば、ある実施例において、電気ランプは、各ＰＣＢが、対応するバルブ部分と共に、対応する区別可能なランプバルブコンパートメントを形成することを特徴とする。したがって、バルブ部分を対応する光源と関連つけることが可能にされ、これにより、ランプが、所望な配光を実現させることに関してよりさらに柔軟にされる。本発明に従う電気ランプは、少なくとも１つの対応する半導体光源が、各バルブコンパートメントにおいて、配置されることを特徴とする実施例において、各バルブ部分は、対応する配光を生成することを可能にされる。したがって、例えば、電気ランプに、一方の側において、半球状の、ほとんど均一な配光を生じさせる外見上はランバート配光を有する光を生成させ、一方で、対向する側において、すなわち対向する半球体において、スポットライトに似せた配光がランプによって生成されることも可能である。

ある実施例において、電気ランプは、前記光源は、対応する冷却フィンと一体である対応するＰＣＢに取り付けられることを特徴とする。したがって、半導体光源の効率的及び効果的な冷却が達成される。好ましくは、各光源及び各対応するＰＣＢは、対応するバルブ部分に構成され、これにより、ランプが、光源が相互に独立して制御されるという有利な点を有するようにさせる。より好ましくは、前記バルブ部分は、前記ＰＣＢ間に延在する平面Ｐに対して相互鏡面対称であるように配置されることがより好ましい。例えば、電気ランプのある実施例には、各区別可能なランプバルブ部分は、２つの等しい半径及び１つの偏位半径を有する半扁長楕円（half prolate ellipse）の表面として成形され、前記空間は、等しい前記楕円の前記２つの半径を通じて延在することを特徴とし、これにより、ランプ部分が、空間に対して鏡面（対称）状になるようにされる。扁長楕円の２つの半分部分は、ランプが、動作において、実質的に均一で、ほとんど全方向的な配光を有するようにさせる。代替的な実施例において、電気ランプは、各区別可能なランプバルブ部分は、２つの等しい半径及び１つの偏位半径を有する半偏球楕円（half oblate ellipse）の表面として成形され、前記空間は、等しい前記楕円の前記２つの半径を通じて延在することを特徴とする。このことは、ランプが、ビームが約180°の角度で互いに対して離れて指し示すような二重のビーム光特性を有するようにさせる。

電気ランプのある実施例は、前記空間は、3mm乃至20mmの範囲における幅を有することを特徴とする。空間が3mmより少ない幅を有する場合、前記空間におけるより少ない幅において熱対流による空間を通じての自然空気流が妨害されるので、冷却フィンの冷却効率は、低減される。冷却フィンの冷却効率の低下は、ＬＥＤが相対的に熱くなり、したがって、ランプの効率を低下させることになる。前記空間の幅が20mmより多くなる場合、配光における幅の悪影響を及ぼす効果は明白になり、したがって、ランプの品質を低下させる。前記２つの区別可能なランプバルブコンパートメントを、前記空間をブリッジし前記空間を効果的に閉じない、少なくとも１つのブリッジを介して相互接続させることは、すなわち対流による気流が大きくは低下されない場合は、冷却フィンの冷却効率を大きくは影響を与えない。前記ブリッジは、ランプをより堅固にし、したがって、例えば、製造中又は取り付け中などにおける、ランプの取り扱いにおいて発生する機械的な負荷などの、機械的負荷に耐えることをより良く可能にする。

本発明に従う電気ランプのある実施例は、前記ランプバルブは、本質的に球体形状を有することを特徴とする。この場合、ランプは、通常の白熱電球の形状にそっくりに似せる形状を有し、そして白熱電球ランプに関して設計された既存の照明器具／固定具においてこのような白熱電球を本発明に従う電気ランプによって置換することは利便性がある。

図１Ａは、本発明に従うランプの第１実施例を示す。 図１Ｂは、図１Ａのランプのランプ軸周りにおける環状方向における相対的輝度強度のグラフを示す。 図１Ｃは、図１Ａのランプのランプ軸に沿った方向及び横断する方向の両方における遠場輝度強度の極プロットを示す。 図２Ａは、本発明に従うランプの第２の実施例に関して図１Ａと同様な図を示す。 図２Ｂは、本発明に従うランプの第２の実施例に関して図１Ａと同様な図を示す。 図２Ｃは、本発明に従うランプの第２の実施例に関して図１Ｂと同様な図を示す。 図２Ｄは、本発明に従うランプの第２の実施例に関して図１Ｃと同様な図を示す。 図３Ａは、本発明に従うランプの第３の実施例に関して図１Ａと同様な図を示す。 図３Ｂは、本発明に従うランプの第３の実施例に関して図１Ｂと同様な図を示す。 図３Ｃは、本発明に従うランプの第３の実施例に関して図１Ｃと同様な図を示す。 図４Ａは、本発明に従うランプの第４の実施例に関して図１Ａと同様な図を示す。 図４Ｂは、本発明に従うランプの第４の実施例に関して図１Ｂと同様な図を示す。 図４Ｃは、本発明に従うランプの第４の実施例に関して図１Ｃと同様な図を示す。 図５Ａは、本発明に従うランプの第５の実施例に関して図１Ａと同様な図を示す。 図５Ｂは、本発明に従うランプの第５の実施例に関して図１Ｂと同様な図を示す。 図５Ｃは、本発明に従うランプの第５の実施例に関して図１Ｃと同様な図を示す。 図６は、本発明に従うランプの第６の実施例を示す。 図７は、本発明に従うランプの第７の実施例を示す。

参照を目的として、x、y、z−軸を用いる座標記号が図面に加えられる。

図１Ａは、ランプホルダにおける挿入方向３に沿ってランプを取り付けられるためのソケット２を含む電気ランプ１を示す。ランプバルブ４はソケットに取り付けられ、このバルブ４において、少なくとも１つの半導体光源５が配置され、図１Ａの場合、２つの組のＬＥＤがバルブに配置される。図において、ランプバルブは、ポリカーボネート製であるが、代替的に、ガラス又はＰＭＭＡなどのいかなる他の光透過可能固体材料性でもあり得る。動作においてランプを冷却するための冷却手段６が設けられ、冷却手段は、空間９によって分離される少なくとも２つの面する冷却フィン７・８を含み、この空間は8mmである。前記空間は、ランプの外部環境と経路が開かれた状態にある。光源は、冷却フィンとしても同時に作用するＰＣＢに取り付けられる。ランプ軸１０は、挿入方向に沿って、ソケットの中央端部１１を通じ、前記空間を通じ、そしてソケットから最も離れたバルブの（仮想）中央極部１２を通じて、延在する。ランプは、ランプの動作において所望な配光を得るようにするために、光源から、すなわちランプバルブ４の２つのバルブ半分部分１８・１９のそれぞれにおける１つのＬＥＤから、生じる光を方向付けするための２つの半分部分１４・１５を含む光方向付け・光透過可能壁１３を含む。

図１Ｂは、図１Ａのランプのランプ軸周りの環状方向１３における、すなわちz方向における、相対的輝度強度のグラフを示す。相対輝度強度は、90°及び270°において、すなわち、図面の平面に対して直角であるｘ方向において最小強度を有し、0°及び180°において、すなわち図面の平面のy方向において最大強度を有する、大きな広がりを呈する。

図１Ｃは、同一の輝度強度分布を示すが、ここでは、x−y平面における遠場輝度強度の極プロットとして表される。

図２Ａ−Ｄは、本発明に従うランプの第２の実施例に関して図１Ａ−Ｃと同様な図を示す。図２Ａ及び２Ｂにおいて、ランプ１の光透過可能壁１３は、楕円形状を有する、すなわちx方向及びz方向のそれぞれにおいて２つの等しい半径x_r及びz_r、並びにy方向においてx_r及びz_rの1.5倍の大きさを有する１つの偏位している半径y_rを有する扁長楕円の２つの半分部分１４・１５からなる。18mmの幅である空間９は、楕円の2つの等しい半径x_r及びz_rを通じて延在する。図２Ｃ及び２Ｄに示されるように、図２Ａのランプによって得られる輝度強度分布は、透過可能光方向付け壁の形状によって相当に影響を受ける。前記壁の形状により、環状及び遠場輝度強度分布は、10%より少ない、非常に限定された強度の広がりのみを呈する。

図３Ａ−Ｃは、本発明に従うランプの第３の実施例に関して図１Ａ−Ｃと同様な図を示す。図３Ａにおいて、拡散的反射層１６が、ランプの透過可能光方向付け壁の２つの半分部分１４・１５のそれぞれに、y軸周りに円状パターンで設けられる。ランプバルブ全体は、本質的には円球体であり、すなわち、図１Ａのランプのランプバルブと同一の形状である。環状及び遠場輝度強度分布における反射層パターン１６の効果は、図３Ｂ及び３Ｃに示され、すなわち、輝度強度は、図１Ａのランプによって得られる輝度強度分布と比較されて、相対的に小さい広がり、すなわち約20%を示す。

図４Ａ−Ｃは、本発明に従うランプ１の第４の実施例に関して図１Ａ−Ｃと同様な図を示す。図４Ａにおいて、白色の角形状反射器１７は、ランプバルブ４の２つの半分部分１８・１９のそれぞれにおいて設けられる。角形状反射器は、y軸方向周りに仮想的な環状円開口を有し、光源５は、y軸上に構成される。ランプバルブ全体は、本質的には円球体であり、すなわち、図１Ａのランプのランプバルブと同一の形状である。環状及び遠場輝度強度分布における反射性角形状反射器１７の効果は、図４Ｂ及び４Ｃに示され、すなわち、輝度強度は、図１Ａのランプによって得られる輝度強度分布と比較されて、相対的に小さい広がり、すなわち約20%を示す。

図５Ａ−Ｃは、本発明に従うランプ１の第５の実施例に関して図１Ａ−Ｃと同様な図を示す。図５Ａにおいて、ランプバルブ４の２つの半分部分１８・１９のそれぞれにおいて、扁長楕円内部バルブ半分部分２０・２１が設けられる。扁長楕円のこれらの２つの内部バルブ半分部分２０・２１は、x方向及びz方向のそれぞれにおいて２つの等しい半径x_r及びz_r、並びにy方向においてx_r及びz_rの1.5倍の大きさを有する１つの偏位している半径y_rを有する。内部バルブ半分部分のそれぞれにおいて１つのＬＥＤである光源５は、y軸上に構成される。空間９は、楕円の2つの等しい半径x_r及びz_rを通じて延在する。ランプバルブ全体は、本質的には円球体であり、すなわち、図１Ａのランプのランプバルブと同一の形状である。このランプにおいて、ランプバルブ４は、空間９をブリッジすることにより２つのバルブ半分部分１８・１９を相互接続するブリッジ２２が設けられることにより、強化される。環状及び遠場輝度強度分布における２つの内部楕円バルブ半分部分２０・２１の効果は、図５Ｂ及び５Ｃに示され、すなわち、輝度強度は、図１Ａのランプによって得られる輝度強度分布と比較されて、相対的に小さい広がり、すなわち約15%を示す。

図６は、本発明に従うランプ１の第６の実施例を示す。図６において、光学的に開かれているウィンドウ部２３は、ランプ１の透過可能光方向付け壁４の２つの半分部分１４・１５のそれぞれに、y軸周りに円状パターンで設けられる。壁の残りの部分は、拡散性反射層でコーティングされる。ランプバルブ全体は、一般的な白熱電球バルブの形状に対応した本質的には円球体であり、すなわち、図１Ａのランプのランプバルブと同一の形状を有している。光学的に開かれているウィンドウ部２３は、ランプが、z軸周りの環状方向において及び遠場輝度強度分布として二重ビーム配光を有するようにさせる。

図７は、ランプ軸１０を横断して延在する空間９を有する。２つの区別可能なバルブ部分１８・１９のそれぞれは、ランプバルブ４の半分のバルブを形成し、ブリッジ２２において３つのダクトを介して相互接続される（２つのブリッジのみが示される）。ブリッジは、空間にわたって均一に分布される。１つのバルブ部分１８において、前記内部バルブ２０内において４つのＬＥＤ５から生じる光を方向付ける扁長楕円内部バルブ２０が設けられ、これらのＬＥＤはＰＣＢ７に設けられる。他方のバルブ部分１９においては、角形状反射器１７とともに、ＰＣＢ８に取り付けられる４つのＬＥＤ５が存在する。ＰＣＢ７・８は、冷却フィンとして同時に作用する。角形状反射器１７は、ソケット２の軸を横断する断面と略同一な寸法である軸１０を横断する最大断面を有する。前記角形状反射器は、ランプの動作における光の損失を緩和するためにＬＥＤから生じる光放射からソケット２を効果的に遮蔽するだけでなく、前記光を所望なビームへ再分布させる。

Claims (15)

1. 電気ランプであって、
   −ランプホルダにおいて挿入方向に沿って当該ランプを取り付けるためのソケットと、
   −少なくとも１つの半導体光源が配置されるランプバルブであって、前記ソケットに取り付けられるランプバルブと、
   −前記ランプを動作中に冷却する冷却手段であって、少なくとも１つの空間によって分離される少なくとも２つの面する冷却フィンを含む、冷却手段と、
   −前記挿入方向に沿って、前記ソケットの中央端部を通じ、前記空間を通じ、及び、前記ソケットから最も離れた前記バルブの（仮想）中央極部を通じて延在するランプ軸と、
   を含み、
   前記空間は開かれており、前記空間は、当該ランプを少なくとも２つの区別可能なバルブ部分へ分割し、
   当該ランプは、当該ランプの動作において所望な配光を得るために前記光源から生じる光を再分布させるための光再分布・光透過可能壁を含む、
   電気ランプ。
2. 請求項１に記載の電気ランプにおいて、前記壁が、
   −（リモート）フォスファ、
   −反射手段、
   −拡散手段、及び
   −球体の一部から本質的に逸脱した形状、
   からなる群から選択された少なくとも１つの構成を含むことを特徴とする、電気ランプ。
3. 請求項１又は２に記載の電気ランプにおいて、前記壁は、少なくとも２つの、非一体型／本質的に分離した壁部分を含むことを特徴とする、電気ランプ。
4. 請求項１又は２に記載の電気ランプにおいて、前記光透過可能壁は、前記ランプバルブの一部であることを特徴とする、電気ランプ。
5. 請求項１又は２に記載の電気ランプにおいて、前記光透過可能壁は、前記ランプバルブ内部に配置される内部バルブの一部であることを特徴とする、電気ランプ。
6. 請求項１又は２に記載の電気ランプにおいて、前記光透過可能壁は、前記光源の一部であることを特徴とする、電気ランプ。
7. 請求項１又は２に記載の電気ランプにおいて、前記光源は、対応する冷却フィンと一体である対応するＰＣＢに取り付けられることを特徴とする、電気ランプ。
8. 請求項７に記載の電気ランプにおいて、各ＰＣＢは、対応するバルブ部分と共に、対応する区別可能なランプバルブコンパートメントを形成することを特徴とする、電気ランプ。
9. 請求項８に記載の電気ランプにおいて、各バルブコンパートメントにおいて、少なくとも１つの対応する半導体光源が配置されることを特徴とする、電気ランプ。
10. 請求項８又は９に記載の電気ランプにおいて、前記２つの区別可能なランプバルブコンパートメントは、前記空間をブリッジする少なくとも１つのブリッジを介して相互接続されることを特徴とする、電気ランプ。
11. 請求項１又は２に記載の電気ランプにおいて、前記空間は、3mm乃至20mmの範囲における幅を有することを特徴とする、電気ランプ。
12. 請求項１又は２に記載の電気ランプにおいて、前記ランプバルブは、本質的に球体形状を有することを特徴とする、電気ランプ。
13. 請求項７又は８に記載の電気ランプにおいて、前記バルブ部分は、前記ＰＣＢ間に延在する平面Ｐに対して相互鏡面対称であるように配置されることを特徴とする、電気ランプ。
14. 請求項１又は２に記載の電気ランプにおいて、各区別可能なランプバルブ部分は、２つの等しい半径及び１つの偏位半径を有する半扁長楕円の表面として成形され、前記空間は、等しい前記楕円の前記２つの半径を通じて延在することを特徴とする、電気ランプ。
15. 請求項１又は２に記載の電気ランプにおいて、各区別可能なランプバルブ部分は、２つの等しい半径及び１つの偏位半径を有する半偏球楕円の表面として成形され、前記空間は、等しい前記楕円の前記２つの半径を通じて延在することを特徴とする、電気ランプ。

Images