JP2013251273A - 発光システム、電極装置及び光源 - Google Patents

Abstract

【課題】既知の従来のシステムの課題のうちの少なくとも１つを解消する電極装置及び光源を含むシステムを提供する。
【解決手段】本発明のシステムの光源は、少なくとも２つの接触部要素が設けられるベース部表面を有するベース部を含む。本発明のシステムの電極装置は、好ましくは強磁性材料、フェリ磁性材料又は電磁性材料からなり、動作中において異なる極性を有する少なくとも２つの電極を有する。隣接する電極は所定の電極距離で配置される。両方の電極は、１つの層に設けられ、交互嵌合される構成で配置される。前記光源は、前記電極距離と本質的に対応する相互間隔で配置される少なくとも２つ、好ましくは４つの接触部要素を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電極装置及び光を発する光源を含むシステムに関する。本発明は、更に、本発明のシステムにおいて使用するのに適される光源及び電極装置の両方にも関する。

このようなシステムは、ウェブサイト(http://www.magiclite.com/dipline/diplilne.shtml)及び(http://www.magiclite.com/downloads/PDFs/dipline.pdf)においてDiplineの商品名で販売及び説明されている。Dipline照明パネルシステムは、例えば12V又は24Vなどの低電圧で動作する。これらのシステムは、電化壁又は天井表面として作用する電源内蔵、平面、フレキシブルパネルとして宣伝されている。このシステムは、平面表面におけるどの場所に対しても光源を簡単に配置することを可能にし、瞬間的に光源を点灯させる。

過去数年において、例えばＬＥＤ製品又はミニチュアハロゲンランプなどの多くの比較的に小型な光源（ＳＬＳ）が市場に参入してきた。これらの製品の多くは、レトロフィット型であり、これにより、これらの製品は、制限された投資のみで現在のインフラへ統合され得る。しかし、このことは、小型光源の完全な潜在能力を利用することに関して制限を課す。特に、新しいビル又は家は、照明設計において既存の枠組みから脱却する可能性をもたらす。例えば、薄型小型光源照明システムは、照明の建物への非妨害的な統合を可能にすることは既に証明されている。照明システムの異なる外観とは別に、小型光源に基づくシステムは、熱管理、駆動装置インフラ、機械的固定具及びユーザインターフェイスに関する新しい解決法も必要とする。家庭内環境への小型光源統合の重要な価値となる推進力となるものの１つは、位置決めの自由度である。消費者は、小型光源照明システムを壁又は天井におけるいずれかの位置に配置させることによって、いかなる所望な照明パターンをも生成することが可能である。更に、消費者は、これらのシステムのいくつかを組み合わせることによって、家庭における消費者の雰囲気を生成することが可能である。このようなシステムが適切に動作するために、このシステムは、容易な位置決め、固定、及び簡単な操作を可能にするべきであり、且つ、堅牢であるべきである。既知の電極装置はパネルであり、その電極は、積層された位置に配置される板形状電極である。板電極は、板形状絶縁層によって分離されており、各板電極は、好ましくは、装飾（及び絶縁）層によって覆われている。パネルは、１平方ｍの通常寸法若しくは約3cmの厚さを有する。電極装置は、ファサード壁又は天井を形成するのに使用され得、又は、代替的に、既存の壁、天井若しくは床への被膜材としても適用され得る。電極装置は、電気エネルギ供給システムへ接続される。既存のシステムにおいて適切である光源は、板形状電極及び中間絶縁層を貫通することが可能であるピン形状電気接触部を有する。ピン形状電気接触部は異なる長さを有し、これにより、光源を電極装置へ配置すると、１つの電極は両方の板電極を貫通し、他方の電極は１つの板電極のみを貫通するようにされ、これにより、電極装置との適切な電気接触が実現される。両方の板電極を貫通するピン形状電気接触部は、この電気接触部を介した２つの板電極の短絡回路を防ぐために、部分的に絶縁層で被膜される。このシステムは、いかなる所望な位置におけるランプの位置決めも可能にし、したがって、必要とされる応用例に依存する適切な及び／又は望ましい光源に対して、照明及び／又は照明パターンを設計する大きな創作自由度、並びに容易な交換性を提供する。

しかし、既知のシステムに対して様々な問題が直面され、これらの問題は、特に、
電極間における電気（及び熱）絶縁層による動作時における少なくとも１つの光源によって発生される熱を管理することにおける困難性、
光源をオン及びオフに切り替えることにより、少なくとも１つの光源の接触部要素と電極との間の電気接触部が劣化し、少なくとも１つの光源の接触部要素の反復的熱膨張及び収縮の結果として信頼性が低くなること、
現在の実施例において、パンチされた穴の可視性が少なくとも１つの光源の除去後において消えるべき場合、ユーザは、ピンボード状壁の使用に制限されること、及び
既知のシステムは、相対的に柔軟ではなく、（曲面壁など）担体材料の相対的に鋭い外形に従うことが可能でないこと、
などである。

本発明の目的は、既知の従来のシステムの上述の課題のうちの少なくとも１つを解消することである。

この目的を達成するために、冒頭の段落に記載されるシステムは、請求項１に記載の特徴部分によって規定される。この交互勘合構成において、電極は、互いに隣りに配置され、電源に接続されている場合に及び／又はシステムの動作において、交流極性を有する複数の伝導性ストリップとして設けられる。前記光源は、前記電極距離と本質的に対応する相互間隔で配置される少なくとも２つの接触部要素を有する。このようにして、電極装置における光源の正しい位置決めは、光源を正しく位置決めすることを試すことを頻繁に行う必要なく、実現される。１つの層に設けられている両方の電極の特徴は、電極装置が、例えば5mm又は3mm、更には1mmなどの数ミリメータなどの相対的に薄くあることを可能にし、したがって、電極装置が相対的に柔軟性があることを可能にする。したがって、本発明に従う電極装置は、例えば、鋭い外形を持つ床、壁及び／又は天井などの既存の表面において適切に設けられ得る。更に、機械的固定が必要とされない場合、例えば、光源が床又はテーブル表面などの水平表面に配置されるべき場合、光源の接触点要素は、１つ又は複数の電極層及び絶縁層を貫通する必要はない。電気接触部は、したがって、電極装置において載せられるのみの平滑端部表面であり、且つ光源の除去の後に電極装置に何の跡も残さない平滑端部表面を有するように任意選択的に構成され得る。代替的に、電気接触部は、細い針として形成され得、したがって、電極装置からの光源の除去の跡にはほとんどいかなる可視な跡も残さない。このことは、例えば、電極装置が、美的外観を与えるように装飾的スクリーンを具備される場合に便利である。この場合、電気接触部は、装飾的スクリーンにのみ穴を開ける必要がある。

本発明に従うシステムの一つの実施例は、前記電極が、強磁性材料、フェリ磁性材料又は電磁性材料からなり、前記ベース部が少なくとも１つの強磁性、フェリ磁性又は電磁性接着装置を具備されることを特徴とする。したがって、電極装置に光源を固定するのに十分長く且つ厚くあるべきランプの電気接触部に課される要件は、もはや適用可能でなく、電極装置への光源の固定は、代わりに磁石接着により実現される。このことは、少ない変化で正確な位置決めを可能にし、様々な層が穴を開けられず、これにより、何の可視な跡も電極装置からの光源の除去の後にも残されないという有利な点を有する。本発明に従う好ましいシステムは、前記ベース部が、電気接触点及び隣接して位置される磁性接着装置の２つの組を含み、２つの前記磁性接着装置は異なる極性を有し、前記電極装置の前記電極は、交互勘合磁性構成で配置されることを特徴とする。ランプの磁性装置と電極の磁性装置との間の相互反発及び引力は、光源を電極装置へ装着する場合に、光源及び電極装置が、自動的に相互に正しい位置を取得するという有利な点を有する。

本発明の更なる実施例にしたがうと、システムは、前記ベース部は、概して前記電極装置における前記光源のランダム位置において、少なくとも一対の電気接触部が異なる極性を有する一対の隣接する電極へ電気的に接続されるように、相互に配置される４つの電気接触部を具備され、接触部要素は、図５Ｂに示されうるスキームに従い互いに電気的に接続される。このような実施例は、３つの接触部要素を有する光源と比較される場合に電極装置に光源を正しく位置決めする可能性を増加させるという有利な点を有するということを特徴とする。光源を正しく位置決めする可能性を例えば95%まで増加させる、システムの更なる実施例は、４つの前記接触部要素のうちの３つは、これらが正三角形を形成するように相互に配置され、残りの４番目の接触部要素は、前記正三角形の中心点に設けられる、ことを特徴とする。

本発明に従うシステムの好ましい実施例は、前記電極、接触部要素、電極間の間隔、及び接触部要素間の間隔、の相互寸法は、当該システムにおいて、以下の式、

R/P < (1-q/P)、及び
(1 + q/P) < 1.5 × R/P、
によって規定される範囲で設けられ、ここで、
Rは、前記正三角形の前記中心点と角部との距離であり、

P（ピッチ）は、２つの電極間f×Pを有する１つの電極及び１つの間隔の幅の合計であり、

qは、デュティサイクルq=f×Pである、
ことを特徴とする。

このようなシステムは、光源が、電極装置におけるいずれかの位置に常に正しく位置決めされることを可能にし、すなわち、電気接触部の少なくとも１つの対は、電極装置における光源のいずれの位置においても異なる極性の隣り合う電極の一対へ接続される。結果として、システムのユーザインターフェイスは、更に向上される。代替的に、この結果は、５つ又はそれ以上の接触部要素が存在し、これらの接触部は、概して前記電極装置における前記光源のランダム位置において、少なくとも一対の電気接触部が異なる極性を有する一対の隣接する電極へ電気的に接続されるように、相互に配置されることと、接触部要素は、図５Ｂに示されうるスキームに従い互いに電気的に接続されることと、を特徴とするシステムに関して得られる。

本発明は、更に、上述のシステムの全ての光源特徴を有する光源と、上述のシステムの全ての電極装置特徴を有する電極装置と、に関する。

本発明は、図面を参照にして以下に説明される。

図１は、従来技術に従うシステムを示す。 図２は、本発明に従う電極装置の第１実施例の構造を示す。 図３は、本発明に従う電極装置の第２実施例の構造を示す。 図４Ａは、本発明に従う光源のベース部の第１実施例の見上げ図を示す。図４Ｂは、本発明に従う光源のベース部の第１実施例の断面図を示す。 図５Ａは、２つの電気接触部を有する光源の電気接触部の回路図を示す。 図５Ｂは、４つの電気接触部を有する光源の電気接触部の回路図を示す。 図６は、光源の電気接触部及び電極装置の電極の間の寸法関係を示す。 図７は、図６に示される光源の電気接触部及び電極装置の電極の間の寸法関係の体系を示す図である。

図１に示される既知の従来技術のシステムにおいて、電極装置１は、主表面が両方とも、第１電極３及び第２電極４を構成する薄膜金属ホイルで覆われた絶縁板２である。機械的な理由、及び任意選択的に美的理由により、各電極は、対応するスクリーン５・６で覆われている。既知の電極装置は、通常、約20mmの厚さを有し、絶縁板及びスクリーンは、通常、発泡材料から作製される。光源７は、第１電気接触部８及び第２電気接触部９を介して電極装置１へ機械的に装着可能である。第１電気接触部８は、相対的に短く、これにより、第１電気接触部８が、第２電極４へ達し得ないが、第１電気接触部８のみを穴を開け得、したがって、第１電極３との電気接続を確立するようにされる。第２電気接触部９は、相対的に長く、従って、電極３及び４の両方を穴を開け得、したがって、第２電極との電気接続を確立する。第１電極との電気接続を避けるために、第２電気接触部は、絶縁層１０を部分的に具備される。

図２は、本発明に従う電極装置２０の第１実施例の上面図である。電極装置は、強磁性ストリップ２２が表面に又は中に設けられているプリント基板などのフレキシブルボード２１を含む。全てのストリップは、１つの方向へ延在し、等間隔に配置され、１つの層において本質的に設けられ、約2mmの厚さを有する電極装置を生じさせる。ストリップは、交互勘合構成を構成する、すなわち２つのくし状構造が異なる電気及び永久磁石極性を有するように電気的に接続される。第１くし状部２３は、電源の負電極へ接続され、第２くし状部２４は、電源の正電極へ接続される。電圧は、好ましくは、50V、例えば24V、以下の直流であることが好ましいが、この電圧は、代替的に交流であり得る。この電気的構造が消費者へ見えることを防ぐために、電極装置は、電気伝導性でない薄型ホイル２５により任意選択的に覆われる。このホイルは、家庭内応用例に関しては、例えば、装飾的要素であり得るが、（ラテックス）ペイント、しっくい、又は壁紙などの、通常の天井又は壁被覆に関する下塗り層としても機能し得る。何の被覆ホイルもない場合、電極は、好ましくは、腐食からストリップを保護するために非腐食材料（の層）を具備されるべきである。この材料は、伝導性材料であり得る。

図３は、本発明に従う電極装置の第２実施例を示し、この場合、図２の交互勘合電極構成の電極機能性及び強磁性又は電磁気性機能性は分離されている。図３に示される実施例の電極装置３０は、強磁性又は電磁気性層３２が設けられる基板３１を含む。この層は、１つの閉じられた層として、又は例えば、ストリップ若しくはブロックパターンなどのパターン化された構造として実施化され得る。交互勘合電極構成３４・３５を有するプリント基板３３（ＰＣＢ）は、基板及び磁性層の上部に設けられる。保護及び／又は美的スクリーン３６は、基板、磁性層及びＰＣＢの状部に設けられる。光源（図示されず）は、ランプベース部（図４Ａ及び４Ｂ参照）を介して電極装置へ接続され得る。図３において、正五角形、すなわち５つの電気接触部を有する光源は、概略的に、装着される光源を表わす。五角形の各角部は、光源の電気接触部を表わす。光源は、それぞれ動作時において20Wの定格電力を有する１つ以上のハロゲンランプなどのミニチュアハロゲンランプであり得、又は、光源は、約３Wの定格電力をそれぞれ有する１つ又は複数のＬＥＤであり得る。

図４Ａは、本発明に従う光源のランプベース部４０の第１実施例の見上げ図であり、図４Ｂは、図４Ａに示される前記光源のランプベース部４０のIVB-IVBに沿った断面図である。ベース部は、（図２及び図３参照）ストリップのピッチと等しい距離に位置される少なくとも２つの磁石４１を含む。図４Ａにおいて、２つの磁石は、図２に示される電極装置における光源の自動的な正しい位置決めを可能にするために異なった極性を有する。加えて、磁石は、ランプベース部の底部４２と同一平面上に配置される。ストリップは消費者に見えないようにされるものの、磁石は、ストリップを感知し、ストリップと位置合せをする。機械的に接続されると、ランプベース部は、磁力によって留められ及び保持され得る。ランプベース部の追加的要素は、磁石に隣接して又は磁石から近い距離に配置される少なくとも２つの電気接触部４３である。各電極は、鋭い、ピン形状端部４４を有し、装着段の底部から小さい距離を介して延在し、（磁力を用いて）ペイント、生地又は紙スクリーンの薄い層に穴を開け得る。電極装置と光源との間の電気接続は、このようにして確立される。保持器の除去において、電気コネクタによってつくられた穴は小さいので、壁においてほとんど見ることが出来ない。

二電極システム（図４Ａ参照）の場合、最も簡単な接続スキームは、電気接触部を光源へ接続していることである。しかし、直流システムに関して、この接続スキームは、２つの方向へ電圧を接続することが可能である。このことは、光源がミニチュアハロゲンランプである場合、問題ではない。しかし、光源がＬＥＤである場合、接続がＬＥＤに対して逆であり得、ＬＥＤが動作しないという問題が生じる。この問題は、ダイオード５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・５１ｄを含む図５Ａに示される接続スキームを用いて解決され、ＬＥＤ５２のランプベース部は、上部電極における正電圧と及び下部電極における負電圧と、又はその逆の構成で配置され得る。図５Ａにおいて、ＬＥＤ５２は、アノードをダイオード５１ａ及び５１のカソードへ接続され、ＬＥＤ５２は、カソードをダイオード５１ｃ及び５１ｄのアノードへ接続される。ダイオード５１ａのアノード及びダイオード５１ｃのカソードは、共通第１入力端子５３ａへ接続され、ダイオード５１ｂのアノード及びダイオード５１ｄのカソードは、共通第２入力端子５３ｂへ接続される。

提案された２つの電気接触部のみの構成は、光源が動作に失敗し得るという問題をもたらす。両方の電極が単一の電極ストリップにおいて配置される場合、光源を駆動させるための電圧差は存在し得ず、光源は、この場合動作しない。この問題は、例えば、四角構成で又は中央がある正三角形構成などで、４つの電極を有するランプベース部を有する光源を選択することによって解消される。４つの電気接触部を有するシステムにおいて、図５Ｂに示される接続スキームが使用されるべきである。このスキームは、ある数の第１ダイオード５１ａ、同じ数の第２ダイオード５１ｂ、及び光源５２を、同じ数の電気接触部５３と共に示し、図５Ｂにおいて前記数は、４である。ＬＥＤ５２は、アノードを前記数の第１のダイオード５１ａへ接続されており、ＬＥＤ５２は、カソードを前記数の第２のダイオード５１ｂのアノードへ接続されている。前記数の第１のダイオード５１ａの対応するダイオードの各アノードは、対応する電気接触部／入力端子５３を介して前記数の第２のダイオード５１ｂの対応するダイオードのカソードへ接続されている。このようにして、ＬＥＤは、保持器の向きに関わらず駆動され得る。図５Ｂに示される４つの電気接触部に関する接続スキームに基づくと、当業者は、５つ又は６つの電気接触部に関する接続スキームを設計することを容易である。

光源の４つの電気接触部の構成が電極装置の寸法と一致しない場合、光源及び電極装置間の電気接続の正しい位置決めは存在し得ない。この可能性を解消するため、したがって、正しい位置が常に得られ且つ光源が常に動作し得ることを保証するために、図６は、電極装置６０の電極６１と光源６２の電気接触部６３との間の寸法関係が記述される寸法パラメータの上面図を示す。光源の電気接触部は、高さａを有する正三角形の角部及び中心点において配置され、中心点における電気接触部は、距離Ｒだけ角部における電気接触部から間隔を置かれる（角部における３つの電気接触部の全ては、半径Ｒを有する円上に等距離に位置され、中央電気接触部が前記円の中心にあることを予想し得る）。電極装置６０の電極ストリップは、２つの隣接する電極ストリップ間において相互間隔f×Pを有するピッチPで配置される。以下の式

は、少なくとも２つの電気接触部が常に異なった極性のストリップに配置される条件から導き出され得る。

グラフ７０は、式(1)ないし(4)を用いて作成され得、適切な範囲は、各式(1)ないし(4)に関してプロットされる。４つの式の全ては、電極装置における光源の正しい位置が常に得られる図６に示されるような光源の電気接触部と電極装置の電極との間の寸法関係に関する体系を用いる場合に、満たされる。この体系は、図７における影領域７１によって示される。このグラフから、この体系は、式(3)及び(4)によって決定される一方で、間隔f×Pは最大で0.2×Pであり、許容半径Rは0.67×P < R < Pの範囲にある。

Claims (9)

1. 電極装置及び光を発する光源を含むシステムであって、
   前記光源は、少なくとも２つの接触部要素が設けられるベース部表面を有するベース部を含み、
   前記電極装置は、動作中において異なる極性を有する少なくとも２つの電極を有し、隣接する電極は所定の電極距離で配置される、システムにおいて、
   両方の電極は、１つの層に設けられ、交互嵌合される構成で配置され、
   前記光源は、前記電極距離と本質的に対応する相互間隔で配置される少なくとも２つの接触部要素を有し、
   前記ベース部は、概して前記電極装置における前記光源のランダム位置において、少なくとも一対の電気接触部が異なる極性を有する一対の隣接する電極へ電気的に接続されるように、相互に配置される電気接触部を具備され、
   前記光源は、前記光源のアノードを用いてある数の第１のダイオードのカソードへ接続され、前記光源は、前記光源のカソードを用いて同一の数の第２のダイオードのアノードへ接続され、前記数の第１のダイオードの対応するダイオードの各アノードは、同一の数の電気接触部／入力端子の対応するものを介して、前記数の第２のダイオードの対応するダイオードの前記カソードへ接続され、
   ４つの前記接触部要素のうちの３つは、これらが正三角形を形成するように相互に配置され、残りの４番目の接触部要素は、前記正三角形の中心点に設けられる、ことを特徴とするシステム。
   前記電極、接触部要素、電極間の間隔、及び接触部要素間の間隔、の相互寸法は、当該システムにおいて、以下の式、
   R/P < (1-q/P)、及び
   (1 + q/P) < 1.5 × R/P、
   によって規定される範囲で設けられ、ここで、
   Rは、前記正三角形の前記中心点と角部との距離であり、
   P（ピッチ）は、２つの電極間f×Pを有する１つの電極及び１つの間隔の幅の合計であり、
   qは、デュティサイクルq=f×Pである、
   ことを特徴とする、システム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記電極が、強磁性材料、フェリ磁性材料又は電磁性材料からなり、前記ベース部が少なくとも１つの強磁性、フェリ磁性又は電磁性接着装置を具備されることを特徴とする、システム。
3. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記ベース部が、電気接触点及び隣接して位置される磁性接着装置の２つの組を含み、２つの前記磁性接着装置は異なる極性を有し、前記電極装置の前記電極は、交互勘合磁性構成で配置されることを特徴とする、システム。
4. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記光源に面する前記電極装置の表面はスクリーンを具備されることを特徴とする、システム。
5. 請求項４に記載のシステムにおいて、各電気接触部が、前記スクリーンを貫通させるための針形状端部を有することを特徴とする、システム。
6. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   前記数は３ないし８の範囲から選択される、ことを特徴とする、システム。
7. 請求項６に記載のシステムにおいて、前記数が４であることを特徴とするシステム。
8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載のシステムの全ての光源特徴を有する光源。
9. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載のシステムの全ての電極装置特徴を有する電極装置。

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