JP2013531875A - 熱特性および光特性を改良したｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

電球などの照明装置を開示する。照明装置（例えば、球状ランプ３０００）は、電気的に励起すると光を生成する光学部分組立品１２００と、光学部分組立品１２００に熱的に結合しており、光学部分組立品１２００から熱を逃がして放熱する本体部分組立品３０３０と、光学部分組立品１２００を本体部分組立品３０３０に電気的に接続している電気部分組立品３０２０と、光学部分組立品１２００の少なくとも一部を覆う最終組立品３０４０と、を備える。
【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１０年７月１５日に出願され、出願番号第６１／３６４，５６７号を有する仮特許出願を基礎にして、米国特許法第１１９条および第１２０条の下での優先権の利益を主張する。出願番号第６１／３６４，５６７号の仮特許出願の全体は、参照することにより本明細書に組み込まれる。出願人は、前記した仮特許出願にて初めて開示された事項については、最先の優先日として、２０１０年７月１５日に対する利益を主張する。
本願は、２０１１年２月２日に出願され、出願番号第１３／０１９，９００号を有する特許出願を基礎にして、米国特許法第１１９条および第１２０条の下での優先権の利益を主張する。出願番号第１３／０１９，９００号の特許出願の全体は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
本願は、２０１１年４月２９日に出願され、出願番号第６１／４８０，６４６号を有する仮特許出願を基礎にして、米国特許法第１１９条および第１２０条の下での優先権の利益を主張する。出願番号第６１／４８０，６４６号の仮特許出願の全体は、参照することにより本明細書に組み込まれる。

本発明は、発光装置に関する。より具体的には、本発明は、発光装置および照明装置に関する。

ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を基礎にした、例えば、オスラム（登録商標）、ルミレッズ（登録商標）などの照明装置の製造業者、およびその他の製造業者は、各々のモジュールが、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、プリント回路基板）またはＭＣＰＣＢ（Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、金属コアプリント回路基板）に搭載された１または複数のＬＥＤパッケージを備えている高出力ＬＥＤモジュールを販売する。前記した、ＰＣＢおよびＭＣＰＣＢは、例えば、ＦＲ−４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ４）基板およびＦＲ−５（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ５）基板を含む。ＦＲ−４およびＦＲ−５は、多くのＰＣＢを製造するときの土台となる絶縁基板として評判がよい。一般的には、ＦＲ−４基板およびＦＲ−５基板は、ガラスエポキシ板の片側または両側に積層させた銅箔の薄層を備える。また、ＦＲ−４ ＰＣＢおよびＦＲ−５ ＰＣＢに使用される他の構造も複数ある。

一般的には、従来のＬＥＤモジュールは、ほぼ２次元の構造設計をとるＰＣＢまたはＭＣＰＣＢを備える。さらに、従来のＬＥＤモジュールの他の部分に対する従来のＬＥＤモジュールのさまざまな部分に、または、例えば他の電気回路と接続するための電気的なケーブルまたは複数のワイヤなどの外部構造に従来のＬＥＤモジュールのさまざまな部分、の位置合わせを行うための構造は、殆どまたは全く存在しない。
従来技術では、ホットバーを用いたはんだ付け技術を用いて、見本となる従来技術のＬＥＤモジュールのケーブルおよび複数のワイヤを、ＰＣＢにはんだ付けする。したがって、ＬＥＤ半導体の組み立て工程は、はんだ付けの熱を基板に加えることで度重なる熱サイクルに至り、ＬＥＤ半導体自身に損傷を与えたり、または、ＬＥＤモジュールおよびＬＥＤパッケージの内部にあるさまざまな素子の物理特性および熱特性の差異に起因して、前記した素子間の精巧なバランスおよび相互作用を破壊したりする。

熱は、ＬＥＤモジュールにとって最大の敵の一つである。その理由の一つとして、熱が、発光出力の性能および長期間に及ぶ光束維持の性能に永続的な損傷を及ぼしたり、前記した性能を大幅に低下させたりすることがあげられる。さらに、ＬＥＤモジュールが２００℃以上で長期間、例えば数分を超える期間にわたって加熱されると、熱がＬＥＤモジュールを完全に破壊することさえあり得る。したがって、ＬＥＤモジュールに悪影響を与えることなく、いくつかある未結合のワイヤをＭＣＰＣＢまたはＰＣＢにはんだ付けすることは困難である。

したがって、これらの問題をなくすかまたは軽減する改良型ＬＥＤモジュールが望まれている。

本発明は、この要望に適うものである。本発明の第１の実施形態において、電球は、光学部分組立品と、本体部分組立品と、電気部分組立品と、最終組立品とを備える。光学部分組立品は、電気的に励起したときに光を生成するのに適している。本体部分組立品は、光学部分組立品に熱的に結合している。電気部分組立品は、光学部分組立品を本体部分組立品に電気的に接続する。最終組立品は、光学部分組立品の少なくとも一部を覆う。

光学部分組立品は、中間ヒートシンクに熱的に結合している発光モジュールを備える。本体部分組立品は、光学部分組立品に熱的に結合している本体部と、光学部分組立品に電気的に結合しているスクリューキャップとを備える。電気部分組立品は、光学部分組立品に電気的に接続している駆動基板と、駆動基板を本体部分組立品に電気的に接続しているワイヤとを備える。最終組立品は、光学部分組立品に近接して配置されている反射体と、光学部分組立品の少なくとも一部を覆うレンズとを備える。

本発明の第２の実施形態において、照明装置は、本体部と、中間ヒートシンクと、発光モジュールと、発光モジュールからスクリューキャップにまで延びている電気的接続部とを備える。発光モジュールからの熱は、中間ヒートシンクを経由して本体部へと逃がし、放熱される。中間ヒートシンクは、搭載用のスロットを有し、本体部に熱的に結合している。発光モジュールは、中間ヒートシンク上に搭載され、中間ヒートシンクに熱的に結合している。発光モジュールからスクリューキャップにまで延びている電気的接続部によって、発光モジュールに外部電力を供給できる。本体部は、複数のヒートシンクフィンを備えてもよい。

照明装置は、複数の発光モジュールに近接する反射体と、複数の発光モジュールを覆うレンズとを備える。前記した照明装置において、発光モジュールは、はんだまたは熱融着剤を用いて中間ヒートシンクに熱的に結合している。前記した照明装置において、中間ヒートシンクは、外部露出表面を備える。

本発明の第３の実施形態において、照明装置は、本体部と、中間ヒートシンクと、複数の発光モジュールと、複数の発光モジュールから本体部を越えて延びている電気的接続部とを備える。複数の発光モジュールからの熱は、中間ヒートシンクを経由して本体部へと逃がし、放熱される。中間ヒートシンクは、複数のスロットを有しており、本体部に熱的に結合している。複数の発光モジュールは、中間ヒートシンク上に搭載されており、各々が中間ヒートシンクと熱的に結合している。電気的接続部によって、複数の発光モジュールに外部電力を供給できる。中間ヒートシンクは、外部露出表面を備える。本体部は、複数のヒートシンクフィンを備える。反射体は、複数の発光モジュールに近接して配置されており、レンズは、複数の発光モジュールを覆う。複数の発光モジュールは、はんだまたは熱融着剤を用いて中間ヒートシンクに熱的に結合している。

本発明の一実施形態の分解斜視図である。 図１の実施形態の側面図である。 図２のＡ−Ａ線で切断された図１の本発明の実施形態の上方視断面図である。 図２のＢ−Ｂ線で切断された図１および図２Ａの本発明の実施形態の側方視断面図である。 光の伝播を示す光線の軌跡を含む図１の実施形態の側方視部分断面図である。 本発明の他の実施形態の分解側面図である。 光の伝播を示す光線の軌跡を含む図４の本発明の実施形態の側方視断面図である。 本発明のさらに他の実施形態の分解斜視図である。 図６の実施形態の側面図である。 図７Ａの本発明の実施形態の上面図である。 図７Ａの本発明の実施形態の分解側面図である。 図７ＡのＣ−Ｃ線で切断された本発明の実施形態の上方視断面図である。 光の伝播を示す光線の軌跡を含む図６の実施形態の側方視断面図である。 本発明のさらに他の態様を示す電気回路図である。 本発明のさらに他の実施形態の分解斜視図である。 本発明の他の態様の分解斜視図である。 図１１Ａの実施形態の分解側面図である。 図１１ＤのＤ−Ｄ線で切断された図１１Ａの実施形態の側方視断面図であって、図１１Ａの実施形態を構成する複数の部分を集めたときの側方視断面図である。 図１１Ａの実施形態を構成する複数の部分の上面図である。 本発明のさらに他の実施形態の分解斜視図である。 図１２の実施形態の側面図であって、第１の側面から視たときの側面図である。 図１２の実施形態の上面図である。 図１３ＢのＥ−Ｅ線で切断された図１５Ｂの実施形態の側方視部分断面図であって、第２の側面から視たときの側方視部分断面図である。 図１３ＡのＦ−Ｆ線で切断された図１２の実施形態の上方視断面図である。 光の伝播を示す光線の軌跡を含み、図１３ＢのＧ−Ｇ線で切断された図１２の実施形態の側方視部分断面図であって、第１の側面から視たときの側方視部分断面図である。

ここで、本発明について、本発明の種々の態様、実施形態、または実施態様を示す図を参照して説明する。各図において、構造、部分、または要素のいくつかのサイズは、説明の便宜上および発明の開示を助けるために、他の構造、部分、または要素のサイズに対して誇張されることがある。

本特許出願は、２０１０年７月７日に出願された米国仮特許出願第６１／３６４，５６７号の優先権の利益を主張するものであり、参照することにより、前記米国仮特許出願の全体を組み込む。
また、本特許出願は、２０１１年２月２日に出願された米国特許出願第１３／０１９，９００号の優先権の利益を主張するものであり、参照することにより、前記米国特許出願の全体を組み込む。前記米国特許出願は、２０１０年２月８日に出願された米国仮特許出願第６１／３０２，４７４号の優先権の利益を主張するものとなり、参照することにより、前記米国仮特許出願の全体を組み込む。

前記組み込まれた文書（仮出願の文書および正規の出願の文書を含む）はそれぞれ、図面と明細書とを含み、明細書には図の名称、参照番号およびこれらに対する説明が含まれている。一貫性を保つために、（１または複数の前記組み込まれた文書内にある）図の名称、参照番号、または両方の（すべてではないが）いくつかが、本願の文書内で使用されており、本願のさまざまな実施形態中の部分または構造は、前記組み込まれた文書が開示する実施形態中の同一または類似する部分または構造と一致している。しかしながら、概して、混乱を回避するとともに発明をより明確に説明するために、本願の文書において、図の名称、参照番号およびこれらに対する説明は、前記組み込まれた文書とは独立しており無関係である。重複および混乱を避けるため、そして明確さを高めるため、本願の図面の各々において、参照された部分のすべてについて、前記参照された部分の参照番号が付されるとは限らない。

本発明は、以下の例示した実施形態、つまり、図１から図５に図示された後記の球状ランプ、図６から図８および図１０に図示された後記するパーライト（ＰＡＲ：Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ａｌｕｍｉｎｉｚｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）ランプ、および図１２から図１４に図示された後記の照明ランプにおいて開示されている。図９から図１１Ｄは、本明細書に開示されている実施形態の各々の構成要素となる本発明の発光モジュールについてさらに詳細に示している。

球状ランプその１ − 図１〜図３

図１は、球状ランプ３０００として説明する本発明の一実施形態の分解斜視図である。図２Ａは、完全に組み立てた図１の球状ランプ３０００の側面図である。つまり、図２Ａは、分解図ではない。図２Ａは、球状ランプ３０００の構成要素を組み立てたときの側面図である。図２Ｂは、図２のＡ−Ａ線で切断された球状ランプ３０００の上方視断面図である。図２Ｃは、図２ＡのＢ−Ｂ線で切断された、図１および図２Ａの球状ランプ３０００の側方視断面図である。
図３は、光の伝播を示す図１の実施形態の側方視部分断面図である。図３において、光線の軌跡３０６０は、球状ランプが発光するときのランベルト放射パターンを示している。図３に示すように、本発明の球状ランプ３０００は広範な放射パターン３０７０を有する。

図１〜図３を参照すると、球状ランプ３０００は、光学部分組立品（ＯＳＡ：ｏｐｔｉｃａｌ ｓｕｂ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）１２００と、電気部分組立品（ＥＳＡ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｕｂ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）３０２０と、本体部分組立品（ＢＳＡ：ｂｏｄｙ ｓｕｂ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）３０３０と、最終組立品（ＦＡ：ｆｉｎａｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３０４０とを備える。ＦＡ３０４０は、レンズ３０４２と、反射体３０４４とを備える。ＦＡ３０４０において、反射体３０４４はＯＳＡ１２００に近接して配置されており、レンズ３０４２は、ＯＳＡ１２００の少なくとも一部を覆う。ＯＳＡ１２００はまた、前記組み込まれた文書では、発光部分組立品１２００と呼ばれている。

ＯＳＡ１２００は、ＬＥＤ発光モジュール１１００と、中間ヒートシンク（ＩＨＳ：ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｈｅａｔ ｓｉｎｋ）１０９０とを備える。光学部分組立品（ＯＳＡ）１２００は、参照することで全体が本願に組み込まれる、２０１１年２月２日に出願された出願番号第１３／０１９，９００号の特許出願の図１６および図１７の発光部分組立品１２００であってもよい。
発光モジュール１１００は、はんだまたは熱融着剤によってＩＨＳ１０９０と熱的に結合している。このため、発光モジュール１１００とＩＨＳ１０９０との間にある接合部には、熱抵抗が殆ど、または全く存在しない。このことは、前記組み込まれた出願番号第１３／０１９，９００号の特許出願においてより詳細に説明されている。反射体３０４４は、球状ランプ３０００の別体の構成要素である。しかしながら、反射体３０４４をＩＨＳ１０９０上の薄膜として実装してもよい。

ＥＳＡ３０２０は、電気的な駆動基板３０２２と、複数の電気的なワイヤ３０２４とを備える。コネクタ３０２１は、駆動基板３０２２を発光モジュール１１００に接続するのに用いることができる。本実施形態において、コネクタ３０２１は、複数の銅ワイヤを備えた成形プラスチックであって、電気的な駆動基板３０２２上に取り付けられることで、電気的な駆動基板３０２２から電気を流し、ＬＥＤに電力を供給することができる。

ＢＳＡ３０３０は、本体部３０３２と、スクリューキャップ３０３４とを備える。本体部３０３２は、発光モジュール１１００に対して外部ヒートシンクとしての役割を果たしており、また、例えばＥＳＡ３０２０を含む電気的構成要素の筐体としての役割も果たしている。本体部３０３２およびＩＨＳ１０９０は、はんだまたは熱伝導融着剤によって接続されており、ＩＨＳ１０９０から本体部３０３２への効果的な熱伝導を実現する。

本体部３０３２とＩＨＳ１０９０との熱的な接触は、テーパーロックによって行われる。つまり、本体部３０３２に当接するＩＨＳ１０９０の表面部分と、ＩＨＳに当接する本体部３０３２の表面部分とは、接触が行われる領域３０３５にて、前記した２つの表面部分が互いに面接触するように構成されている。
さらに、前記した２つの表面部分は、ＩＨＳ１０９０の主面３０３９に対して所定の角度３０３７をなしている。前記した２つの表面部分は、同一の傾斜角を有するので、本体部３０３２とＩＨＳ１０９０とは、当接してテーパーロックを形成し、両者の間で殆ど隙間を作ることなく、球状ランプの中心軸に対して軸対称となる。

スクリューキャップ３０３４外部表面の一部は、複数のワイヤ３０２４に接続されている。ワイヤ３０３４が駆動基板３０２２をスクリューキャップ３０３４に接続することで、発光モジュール１１００をスクリューキャップ３０３４に電気的に結合する。

動作中、発光モジュール１１００は、駆動基板３０２２を介して電力を受け、駆動基板３０２２が、ワイヤ３０２４によって外部電源から電力を直接受け、または、ワイヤ３０２４が接続されているスクリューキャップ３０３４を介して電力を受ける。発光モジュール１１００に電力が供給されると、発光モジュール１１００は光および熱を生成する。

発光モジュール１１００が生成する熱は、発光モジュール１１００から、発光モジュール１１００の熱拡散器（本願では図示しないが、出願番号第１３／０１９，９００号の特許出願には図示および説明されている）に流れ、ＩＨＳ１０９０に流れ、最終的には、放熱したり、または熱をさらに他のヒートシンクに伝導したりする本体部３０３２に流れる。したがって、本体部３０３２は、発光モジュール１１００に対する外部ヒートシンクとなる。

本体部３０３２は、駆動基板３０２２と、複数のワイヤ３０２４とを収容する。本体部３０３２はまた、駆動基板３０２２が生成する比較的少量の熱を放熱する。駆動基板３０２２および本体部は、シリコンパッドなどの熱パッドを介して熱的に結合しているので、駆動基板３０２２を冷却できる。したがって、駆動基板３０２２上に搭載されている複数の電気的構成要素は、高い信頼性と長寿命化を実現できる。

駆動基板３０２２は、発光モジュール１１００を複数のワイヤ３０２４に電気的に接続しており、結果的には、球状ランプ３０００への入力電力となる外部電源に電気的に接続している。駆動基板３０２２は、（交流の入力電力となる高電圧を下げる）変圧器、整流器、抵抗器、コンデンサ、および交流入力から、発光モジュール１１００が使用する直流への電力変換、および電力管理などの他の機能を実行するＩＣデバイスなどといったさまざまな電気的構成要素を備えてもよい。

球状ランプその２ − 図４〜図５

図４は、球状ランプ３１００として説明する本発明の他の実施形態の分解側面図である。図５は、図４の球状ランプ３１００を組み立てたときの側方視断面図であって、光の伝播を示す光線の軌跡を含む側方視断面図である。

図４および図５の球状ランプ３１００の大部分は、図１〜図３の球状ランプ３０００の一致部分と同様である。図１〜図３の球状ランプ３０００と同様、図４および図５の球状ランプ３１００は、光学部分組立品（ＯＳＡ）１２００と、電気部分組立品（ＥＳＡ）３０２０と、本体部分組立品３０３０と、レンズ３０４２および反射体３０４４から構成される最終部分組立品（ＦＡ）３０４０とを備える。

しかしながら、図４および図５において、球状ランプ３１００はまた、内部光学素子（ＩＯＥ：Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）３１１０も備える。ＩＯＥ３１１０という光学素子は、発光モジュール１１００の複数のＬＥＤチップと光学的に結合している。このような結合は、透明な光学接着剤、例えば、シリコンを用いて、発光モジュール１１００の上部にＩＯＥ３１１０を搭載し、ＩＯＥ３１１０と発光モジュール１１００との間の空間を埋めることによってなされる。
発光モジュール１１００が使用する材料と同じ屈折率を有するシリコン接着剤を選択することにより、発光モジュール１１００と空気との接触面が無くなり、ＩＯＥ３１１０の外部表面が、空気との唯一の接触面となる。ＩＯＥ３１１０は、結像体、非結像体、または両方を組み合わせたものとすることができ、発光装置で必要とされる任意の所望の照明効果をもたらす。

発光モジュール１１００からの光のなかには、ＩＯＥ３１１０を貫通する光があり、光線の軌跡３１６０によって示される。また、ＩＯＥ３１１０によって屈折する光もあり、光線の軌跡３１６２によって示される。また、（全反射して）内部で反射する光もあり、光線の軌跡３１６４によって示される。このような光線の軌跡は、ＩＯＥ３１１０の光学的な設計または構造に依存しており、発光モジュール１１００からの光は、所望のパターンおよび所望の相対量となるような方向に進行させることができる。

従来技術の電球は、乱反射体を前記電球のレンズに添加したり、または前記電球のレンズをフロスト加工して光を乱反射させたりする。レンズ内の乱反射体またはフロスト加工体は、約１５パーセントの光の損失を招く。本実施形態では、ＩＯＥ３１１０が、伝播する光を形作るように構成されている。よって、乱反射体をレンズ内に有する必要性を無くし、または少なくとも最小限に留め、光の損失を無くし、または少なくとも最小限に留める。レンズ３０４２は、所望する実装品に応じて、ＩＨＳ１０９０または本体部３０３２に取り付けることができる。

パーライト（ＰＡＲ）ランプ − 図６〜図８

図６は、パーライト（ＰＡＲ）ランプ３２００として説明する本発明のさらに他の実施形態の分解斜視図である。図７Ａは、図６のＰＡＲランプ３２００の側面図である。図７Ｂは、図６のＰＡＲランプ３２００の上面図である。図７Ｃは、図６のＰＡＲランプ３２００の分解側面図である。図７Ｄは、図７ＡのＣ−Ｃ線で切断された図６のＰＡＲランプ３２００の上方視断面図である。図８は、光の伝播を示す光線の軌跡を含む図６のＰＡＲランプ３２００の側方視部分断面図である。

図６〜図８を参照すると、ＰＡＲランプ３２００は、図１の球状ランプ３０００と同一となる多くの部分を備える。ＰＡＲランプ３２００は、図１の球状ランプ３０００のものと同一となる電気部分組立品（ＥＳＡ）３０２０および本体部分組立品（ＢＳＡ）３０３０を備える。しかしながら、ＰＡＲランプ３２００において、ＰＡＲランプ３２００の光学部分組立品（ＯＳＡ）３２１０は、発光モジュール１１００と、図１の球状ランプのＩＨＳ１０９０よりも大型の中間ヒートシンク（ＩＨＳ）３２９０とを備える。ＰＡＲランプ３２００において、前記した大型のＩＨＳ３２９０は露出表面３２９２を有しており、さらなる放熱を行う表面領域となる。

さらに、ＰＡＲランプ３２００は、レンズ３２４２と、放射状の反射体３２４４とを備える最終組立品３２４０を備える。反射体３２４４は、発光モジュール１１００に近接して配置されており、ＰＡＲランプ３２００の光学性能を所望の性能とすることができる。反射体３２４４は、ＩＨＳ３２９０によって、そしてまたレンズ３２４２によって収容されているとともに、塵および水分などの有害要素から保護されている。
本実施形態の図面に示すように、最終組立品３２４０の複数の構成要素のサイズおよび形状は、図１の球状ランプ３０００の最終組立品３０４０の対応する複数の構成要素のサイズおよび形状と異なる。このようなサイズおよび形状の相異が、ＰＡＲランプ３２００の所望する適用性および特徴と、球状ランプ３０００の所望する適用性および特徴とを比較したときの差異に起因するのは当然である。反射体３２４４は、ＰＡＲランプ３２００の別体の構成要素である。しかしながら、反射体３２４４をＩＨＳ３２９０上の薄膜として実装してもよい。

ここで、発光モジュール１１００が生成した熱は、熱抵抗が最小限またはゼロであるＩＨＳ３２９０に伝導する。このように熱が伝導するのは、はんだまたは高効率の熱融着剤を介して、発光モジュール１１００がＩＨＳ３２９０に熱的に結合しているからである。伝導熱の一部は、ＩＨＳの大型の露出表面３２９２を介してＩＨＳによって放熱する。

前記した伝導熱の他の一部は、本体部３０３２に伝導し、本体部３０３２によって放熱される。繰り返しの説明になるが、本体部３０３２への熱伝導も、最小限またはゼロとなる熱抵抗を以って行われる。このように熱が伝導するのは、はんだまたは高効率の熱融着剤を介して、ＩＨＳ３２９０が本体部３０３２に熱的に接続しているからである。

ＩＨＳ３２９０と本体部３０３２との間の熱的な接触は、テーパーロックによって行われる。つまり、本体部３０３２に当接するＩＨＳ３２９０の表面部分と、ＩＨＳ３２９０に当接する本体部３０３２の表面部分とは、接触が行われる領域３２３５にて、前記した２つの表面部分が互いに面接触するように構成されている。前記した２つの表面部分は、同一の曲面を有するので、本体部３０３２とＩＨＳ３２９０とは、対向してテーパーロックを形成し、両者の間で殆ど隙間を作ることなく、ＰＡＲランプの中心軸に対して軸対称となる自己中心位置決めを行う。

したがって、ＩＨＳ３２９０と本体部３０３２との両方が組み合わさることで、発光モジュール１１００からの熱を逃がして放熱する。このように放熱するため、発光モジュール１１００は低温で動作できる。低温での動作は、より効率の良い動作であり、信頼性を高め、装置の寿命を延ばす。

図８において、光線の軌跡３２６０は、ＰＡＲランプ３２００が発光するときの放射パターンを示している。図６に示すように、本発明のＰＡＲランプ３２００は、図１および図３の球状ランプ３０００の放射パターン３０７０よりも狭い放射パターン３２７０を有する。このように狭くなるのは、反射体３２４４のためである。

内部電気回路 − 図９

図９は、本発明のさらに他の態様を説明する電気回路図である。図９は、本願のさまざまな図面にて、および本願に組み込まれた出願番号１３／０１９，９００号の特許出願にて説明された発光モジュール１１００の複数の発光素子１０８０を示す電気回路図である。複数の発光素子１０８０は、電気的に並列接続しているので、発光素子１０８０の各々は個別に作動したり停止したりできる。このような回路構成によって、発光モジュール１１００は、さまざまなレベルの光を作り出すように制御することができる。

複数のヒートシンクフィンを有するパーライト（ＰＡＲ）ランプ − 図１０

図１０は、ＰＡＲランプ３３００として説明される本発明のさらに他の実施形態の分解斜視図である。ＰＡＲランプ３３００は、本体部３３３２を除いて、図６〜図８のＰＡＲランプ３２００と同様である。図１０を参照すると、ＰＡＲランプ３３００は、複数のヒートシンクフィン３３３６を有する本体部３３３２を備える。ヒートシンクフィン３３３６は、本体部３３３２の外表面積を増やすので、大きな放熱をもたらす。

光学部分組立品（ＯＳＡ）１２００ − 図１１〜図１３

図１１Ａは、発光モジュール１１００と、ＩＨＳ１０９０とを備える光学部分組立品（ＯＳＡ）１２００の分解斜視図である。図１１Ｂは、ＯＳＡ１２００の分解側面図である。図１１Ｃは、図１１ＤのＤ−Ｄ線で切り取った発光モジュール１１００およびＩＨＳ１０９０の側方視断面図である。図１１Ｄは、発光モジュール１１００およびＩＨＳ１０９０の上面図である。

図示するように、発光モジュール１１００は、リードフレーム１０２０と、リードフレーム１０２０の一部を封止するリードフレーム本体１０１０と、リードフレーム１０２０の他の一部を封止するスナップイン本体１０３０と、リードフレーム１０２０の複数の外側端部１０２０Ｂとを備える。さらに、発光モジュール１１００は、ヒートシンク１０５０上に搭載される複数の発光素子１０８０を備える。

中間ヒートシンク１０９０は、複数のスロット１０９４を画定しているので、発光モジュール１１００の一部がスロット１０９４を貫通して中間ヒートシンク１０９０と係合できる。さらに、スロット１０９４は、発光モジュール１１００に対する中間ヒートシンク１０９０の位置合わせに役立つ。この位置合わせ技術を用いることで、本実施形態の製造工程は、従来製品の製造工程と比較してそれほど大きな労働力をかけずに済む。それほど大きな労働力をかけないことは、より高い歩留まりと、より小さな組立コストをもたらす。ＯＳＡ１２００と、ＯＳＡ１２００の構成要素および部分構成要素との詳細は、出願番号１３／０１９，９００号の前記組み込まれた特許出願に記載されている。

照明ランプ − 図１２〜図１４

図１２は、照明器具３４００として説明する本発明のさらに他の実施形態の分解斜視図である。図１３Ａは、図１２の照明器具３３００の側面図であって、第１の側面から視たときの側面図である。図１３Ｂは、図１２の照明器具３４００の上面図である。図１３Ｃは、図１３ＢのＥ−Ｅ線で切断された図１２の照明器具３４００の側方視部分断面図であって、第２の側面から視たときの側方視部分断面図である。図１３Ｄは、図１３ＡのＦ−Ｆ線で切断された図１２の照明器具３４００の上方視断面図である。図１４は、光の伝播を示す光線の軌跡を含み、図１３ＢのＧ−Ｇ線で切断された図１２の照明器具３４００の側方視部分断面図であって、第１の側面から視たときの側方視部分断面図である。

図１２〜図１４を参照すると、照明器具３４００は、図１の球状ランプ３０００および図６のＰＡＲランプ３２００と同一となる多くの部分を備える。ここで、照明器具３４００は、基本的には、図６のＰＡＲランプ３２００の拡大版であって、多数の発光モジュール１１００を収容するように構成されている。

照明器具３４００は、光学部分組立品（ＯＳＡ）３４１０と、電気部分組立品（ＥＳＡ）３４２０と、本体部分組立品（ＢＳＡ）３４３０と、最終組立品（ＦＡ）３４４０とを備える。ＯＳＡ３４１０は、少なくとも２つの発光モジュール１１００を備え、中間ヒートシンク（ＩＨＳ）３４９０は、多数の発光モジュール１１００を収容するための複数の搭載用のスロットを備える。図１１Ａでは、ＩＨＳ１０９０との関連でスロット１０９４が示されているが、ＩＨＳ３４９０は、同様のスロットを複数備える。

図示されている実施形態において、ＯＳＡ３４１０は、３つの発光モジュール１１００を備えるが、ＯＳＡ３４１０が備える発光モジュール１１００の数は任意である。ＰＡＲランプ３２００のＩＨＳ３２９０に類似するＩＨＳ３４９０は、本体部３４３２によって囲まれずに露出している外部表面３４９２を有しており、外部表面３４９２は、照明器具３４００の放熱に寄与する。ＩＨＳ３４９０はＰＡＲランプ３２００のＩＨＳ３２９０よりも大きく、追加分の発光モジュール１１００を収容する。

ＥＳＡ３４２０は、球状ランプ３０００のＥＳＡ３０２０に類似するが、照明器具３４００については、ＥＳＡ３４２０は、多数の発光モジュール１１００に接続するという理由のため、駆動基板３０２２を多数備える。同様に、前記した理由と同じ理由のため、ＩＳＡ３４２０は、ワイヤ３０２４の組を多数備える。

ＢＳＡ３４３０において、本体部３４３２は、ＩＨＳ３４９０の形状およびサイズに適合するように形作られている。ここで、本体部３４２０は、ＰＡＲランプ３２００の本体部３２２０よりも大きく、より大型のＩＨＳ３４９０に適合する。図１０のＰＡＲランプ３３００と同様に、本体部３４３２は、ヒートシンクフィン３４３６を備え、表面積を増やして放熱を大きくする。ＢＳＡ３４３０は、１つのプラグ３４３４を備えているが、前記プラグ３４３４は、ＰＡＲランプ３２００のスクリューキャップ３０３４としてもよいし、またはしなくてもよい。外部電源との接続は、複数のワイヤ３０２４が接続されているプラグ３４３４の表面を介してなされる。
代替的には、外部電源との接続は、プラグ３４３４の外側に延びている複数の外部ワイヤ３４３８を介してなされてもよい。そのような構成においては、電気的接続部は、複数の発光モジュール１１００から、駆動基板３０２２およびワイヤ３０２４を介して、ＢＳＡ４３３０を越えるところまで延びている。このような構成によって、外部電力を複数の発光モジュール１１００に供給できる。

ＦＡ３４４０は、レンズ３４４２と、反射体３４４４とを備えており、レンズ３４４２は、ＩＨＳ３４９０と係合する形状およびサイズを有するとともに、複数の発光モジュール１１００を覆う。反射体３４４４は、レンズ３４４２およびＩＨＳ３４９０によって包み込まれている。反射体３４４４は、複数の発光モジュール１１００に近接して配置されており、照明器具３４００の所望の光学性能を実現する。

図１４において、光線の軌跡３４６０は、照明器具３４００が発光するときの放射パターンを示している。図１４に示すように、照明器具３４００は、照明器具３４００の形状および反射体３４４４を含む照明器具３４００の構成要素の形状に見合った放射パターンを有する。

（むすび）
前記したことから、本発明が、新規であり、従来技術に優る利点を提供することが認識されるであろう。本発明の特定の実施形態を記載し例示したが、本発明は、そのように記載し例示した特定の形態または部材の配置構成に限定されない。たとえば、異なる構成、サイズ、または材料を、本発明を実施するために使用することができる。本発明は、本明細書で前記したランプの実施形態の例に限定されるものでなく、むしろ本発明は、あらゆる種類の電球または照明装置を含む。

３０００、３１００ 球状ランプ
３２００ パーライト（ＰＡＲ）ランプ
３４００ 照明器具
１２００、３２１０、３４１０ 光学部分組立品（ＯＳＡ）
３０２０、３４２０ 電気部分組立品（ＥＳＡ）
３０３０、３４３０ 本体部分組立品（ＢＳＡ）
３０４０、３４４０ 最終組立品（ＦＡ）
１１００ 発光モジュール
１０９０、３２９０、３４９０ 中間ヒートシンク（ＩＨＳ）
３０３２、３３３２、３４３２ 本体部
３１１０ 内部光学素子（ＩＯＥ）
３０４２、３２４２、３４４２ レンズ
３０２２ 駆動基板
３０４４、３２４４、３４４４ 反射体
３０２４ ワイヤ
３０３４ スクリューキャップ

Claims (27)

1. 電気的に励起すると光を生成する光学部分組立品と、
   前記光学部分組立品に熱的に結合している本体部分組立品と、
   前記光学部分組立品を前記本体部分組立品に電気的に接続している電気部分組立品と、
   前記光学部分組立品の少なくとも一部を覆う最終組立品と、を備える
   ことを特徴とする電球。
2. 前記光学部分組立品は、中間ヒートシンクに熱的に結合している発光モジュール、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電球。
3. 前記本体部分組立品は、
   前記光学部分組立品に熱的に結合している本体部と、
   前記光学部分組立品に電気的に結合しているスクリューキャップと、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電球。
4. 前記電気部分組立品は、
   前記光学部分組立品に電気的に結合している駆動基板と、
   前記駆動基板を前記本体部分組立品に電気的に接続しているワイヤと、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電球。
5. 前記最終組立品は、
   前記光学部分組立品に近接して配置されている反射体と、
   前記光学部分組立品の少なくとも一部を覆うレンズと、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電球。
6. 前記発光モジュールに光学的に結合している内部光学素子、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電球。
7. 前記光学部分組立品は、テーパーロックによって前記本体部分組立品に結合している
   ことを特徴とする請求項１に記載の電球。
8. 本体部と、
   搭載用のスロットを有し、前記本体部に熱的に結合している中間ヒートシンクと、
   前記中間ヒートシンク上に搭載され、前記中間ヒートシンクに熱的に結合している発光モジュールと、
   前記発光モジュールからスクリューキャップにまで延びており、外部電力を前記発光モジュールに供給することを可能にする電気的接続部と、を備え、
   前記発光モジュールからの熱を、前記中間ヒートシンクを経由して前記本体部へと逃がし、放熱する
   ことを特徴とする照明装置。
9. 前記本体部は、複数のヒートシンクフィン、を備える
   ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 前記発光モジュールに近接して配置されている反射体と、
    前記発光モジュールを覆うレンズと、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
11. はんだが、前記発光モジュールと前記中間ヒートシンクとを熱的に結合する
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
12. 熱融着剤が、前記発光モジュールと前記中間ヒートシンクとを熱的に結合する
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
13. 前記中間ヒートシンクは、外部露出表面を備える
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
14. 前記本体部に取り付けられるレンズ、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
15. 前記中間ヒートシンクに取り付けられるレンズ、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
16. はんだが、前記中間ヒートシンクと前記本体部とを熱的に結合する
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
17. 前記中間ヒートシンクは、テーパーロックによって前記本体部に結合している
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
18. 入力電力を処理する複数の電気的構成要素を備えた駆動基板をさらに備え、前記駆動基板は、前記本体部に熱的に結合している
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
19. 本体部と、
    複数のスロットを有し、前記本体部に熱的に結合している中間ヒートシンクと、
    前記中間ヒートシンク上に搭載され、各々が前記中間ヒートシンクに熱的に結合している複数の発光モジュールと、
    前記複数の発光モジュールから前記本体部を越えて延びており、外部電力を前記複数の発光モジュールに供給することを可能にする電気的接続部と、を備え、
    前記複数の発光モジュールからの熱を、前記中間ヒートシンクを経由して前記本体部へと逃がし、放熱する
    ことを特徴とする照明装置。
20. 前記中間ヒートシンクは、外部露出表面を備える
    ことを特徴とする請求項１９に記載の照明装置。
21. 前記本体部は、複数のヒートシンクフィン、を備える
    ことを特徴とする請求項１９に記載の照明装置。
22. 前記複数の発光モジュールに近接して配置されている反射体と、
    前記複数の発光モジュールを覆うレンズと、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１９に記載の照明装置。
23. 前記複数の発光モジュールは、はんだを用いて前記中間ヒートシンクに熱的に結合している
    ことを特徴とする請求項１９に記載の照明装置。
24. 前記複数の発光モジュールは、熱融着剤を用いて前記中間ヒートシンクに熱的に結合している
    ことを特徴とする請求項１９に記載の照明装置。
25. 前記本体部に取り付けられるレンズ、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１９に記載の照明装置。
26. 前記中間ヒートシンクに取り付けられるレンズ、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１９に記載の照明装置。
27. 前記中間ヒートシンクは、テーパーロックによって前記本体部に結合している
    ことを特徴とする請求項１９に記載の照明装置。

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