JP2015519696A - 駆動回路部分を含む電気コネクタを有する固体照明装置 - Google Patents

駆動回路部分を含む電気コネクタを有する固体照明装置 Download PDF

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Abstract

固体照明装置は、交流電圧を供給される標準化された電気的固定具に対して取外し可能に結合するように構成された電気コネクタを含むことができ、電気コネクタに含まれる開口が電気コネクタに凹部をもたらすように構成されており、標準化された電気的固定具に接続されたとき、電気コネクタに含まれる内部接点が凹部において交流電圧を供給する。凹部には固体照明駆動回路の保護回路ステージが存在し得て、内部接点に対して電気的に結合される。電線は、凹部において保護回路ステージに電気的に結合され得る第１の部分と、凹部の外にある第２の部分とを含むことができる。固体照明ハウジングは、電線の第２の部分に対して取外し可能に結合するように構成され得る。

Description

本発明は、駆動回路部分を含む電気コネクタを有する固体照明装置に関する。
米国では電力の大部分が照明用に使われるため、よりエネルギー効率の良い照明を提供するための努力がなされている。固体発光デバイス（たとえば発光ダイオード）は、従来型の白熱電球又は蛍光灯よりも効率的に光を発生することができるので注目されている。さらに、固体発光デバイスは、白熱電球又は蛍光灯よりもかなり長寿命であり得る。
従来型の電球が、一般に、従来型の光電球のエジソンねじ取付け具を受けるように構成されたエジソン固定具を介して供給される１２０ボルトの交流電力を用いて動作するのに対し、固体照明デバイスは直流電力を利用する。
米国特許出願第１３／１９２，７５５号 米国特許第７，２１３，９４０号
本発明による実施例は、交流電圧を供給される標準化された電気的固定具に対して取外し可能に結合するように構成された電気コネクタを含み得る固体照明装置を提供することができ、電気コネクタに含まれる開口が電気コネクタに凹部をもたらすように構成されており、標準化された電気的固定具に接続されたとき、電気コネクタに含まれる内部接点が凹部において交流電圧を供給する。凹部には、内部接点に対して電気的に結合するように、固体照明駆動回路の保護回路ステージが存在し得る。電線は、凹部において保護回路ステージに電気的に結合され得る第１の部分と、凹部の外にある第２の部分とを含むことができる。固体照明ハウジングは、電線の第２の部分に対して取外し可能に結合するように構成され得る。
本発明によるいくつかの実施例の固体駆動回路の少なくとも一部分を含んでいる電気コネクタを含む固体照明装置の図である。 本発明によるいくつかの実施例の固体駆動回路の少なくとも一部分を含んでいる電気コネクタを含む固体照明装置の図である。 本発明によるいくつかの実施例における、延長部を有する電気コネクタの図である。 本発明によるいくつかの実施例において電気コネクタの凹部に配置されている回路基板上に実装された図１の回路の図である。 本発明によるいくつかの実施例において電線によって図２の回路に取外し可能に結合される固体駆動回路の残りのステージの断面図である。 本発明によるいくつかの実施例における、固体照明駆動回路の少なくとも一部分と、回路基板上に集積された発光デバイス配列との平面図である。 本発明によるいくつかの実施例における、現場交換可能な電気コネクタ及び電線を有する、図１に示される固体照明装置を含む固体照明装置キットの図である。 本発明によるいくつかの実施例における、電線に結合された差込み型電気コネクタの図である。 本発明によるいくつかの実施例における、保護回路ステージ、ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージ、並びにブースト回路ステージを含んでいる固体駆動回路の概略回路図である。
次に、本発明の主題の実施例が示されている添付図面を参照しながら、本発明の主題の実施例が、以下でより十分に説明されることになる。しかしながら、この本発明の主題は、様々な形態で実施され得て、本明細書で説明される実施例に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施例は、本開示が、十分な、完成されたものになるように提供されるものであり、当業者に対して、本発明の主題の範囲を十分に伝えるであろう。全体にわたって同じ番号は同じ要素を指す。
本明細書で用いられる「照明装置」という表現は、そのデバイスが光を放射し得ることを示すということの他には限定されることがない。すなわち、照明装置は、たとえば構造物、水泳プール又は温泉場、部屋、倉庫、標識、道路、駐車場、車両、信号、たとえば道路標識、掲示板、船、玩具、反射鏡、容器、電子デバイス、ボート、航空機、競技場、コンピュータ、遠隔オーディオ・デバイス、遠隔ビデオ・デバイス、携帯電話、木、窓、ＬＣＤ表示器、洞窟、トンネル、中庭、街灯柱、又は格納装置を照光するデバイス若しくはデバイスの配列、又は縁部若しくは背面の照明（たとえば背面光ポスター、信号、ＬＣＤ表示器）用に使用されるデバイス、電球の置換（たとえば交流白熱灯、低電圧照明、蛍光灯などの置換用）、屋外照明用に使用される照明、セキュリティ照明用に使用される照明、住宅の外部照明（壁取付、柱／支柱取付け）用に使用される照明、天井灯／壁取付け灯、キャビネット下の照明、電気スタンド（床及び／又はテーブル及び／又は机）、景観照明、トラック照明、業務用照明、専門照明、天井ファン照明、文書保管所／美術展示の照明、激しい振動／衝撃の照明、作業用照明など、反射鏡／バニティ照明、又は任意の他の発光デバイスといった、領域又はボリュームを照光するデバイスであり得る。
本発明の主題は、本発明の主題による密閉空間及び少なくとも１つの照明装置を備えている照光される格納装置（そのボリュームは、均一に、又は不均一に照光され得る）にさらに関するものであり、照明装置は、密閉空間の少なくとも一部分を（均一に、又は不均一に）照光する。
本明細書でより詳細に説明されるように、本発明によるいくつかの実施例では、固体駆動回路の少なくとも保護回路ステージは、固体照明駆動回路の他のステージから分離して設けられ得る。保護回路ステージは、たとえば（一般にねじ込み口金と称されるものなどの）標準化された電気的固定具に取外し可能に結合され得る電気コネクタの凹部内に配置することができる。さらに、固体照明駆動回路の残りのステージ（ＥＭＩフィルタ及び整流回路ステージ及びブースト回路ステージなど）は、保護回路ステージを含む部分に対してこれも取外し可能に結合され得る別の部分（固体照明装置のハウジングなど）の内部に別個に配置され得る。本発明による他の実施例では、ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージが、凹部内の保護回路ステージとともに含まれ得る。本発明によるさらに別の実施例では、保護回路ステージ並びにＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージとともにブースト回路ステージも含まれ得て、その結果、固体駆動回路のすべてのステージが電気コネクタの凹部とともに含まれ得る。
本明細書で用いられる「残りのステージ」という用語は、保護回路ステージとは別のステージを含む。たとえば、凹部に含まれているのが保護回路ステージのみであれば、残りのステージは、ＥＭＩフィルタ、保護ステージ、及びブースト回路ステージを含む。しかしながら、ＥＭＩフィルタ及び整流器のステージと、保護回路ステージとが凹部内に一緒に配置されているとき、残りのステージが含んでいるのはブースト回路ステージのみである。
少なくとも保護回路ステージを（固体照明駆動回路の他のステージから分離して）凹部内に配置すると、他のステージを、遵守が求められる監督官庁の規格に従ってレイアウトすることが可能になる。たとえば、保護回路ステージの構成要素（又はＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージの構成要素）が同じ回路基板に含まれていたなら必要になるはずの追加の間隔保持を許すことなく、保護回路ステージに含まれる構成要素が、凹部に配置されている別の回路基板上にレイアウトされてよく、その一方で、残りのステージの構成要素は、別の回路基板上にレイアウトされてよい。したがって、それぞれの回路基板が適切に寸法設定され得ることによって、固体照明装置が配置されるハウジングのサイズが縮小され得る。
本発明によるさらに別の実施例では、固体照明駆動回路及びＬＥＤ配列の残りのステージは、単一のプリント回路基板上に集積され得る。たとえば、本発明によるいくつかの実施例では、固体照明装置から光出力を供給するＬＥＤ配列が、ＥＭＩフィルタ、整流回路ステージ及びブースト回路ステージを有する回路基板に取付けられ得て、その結果、装置のハウジングをより小さくすることができる。したがって、一体化されたＬＥＤ配列／固体照明駆動回路基板が、光を放射する固体照明装置の拡散器の背後に直接配置され得る。
本発明によるさらに追加的な実施例では、固体照明装置の各部分が、互いに取外し可能に結合され得るので、本来の保護回路ステージが故障した場合、故障した回路を装置の他の部分から切り離すことができるように、置換電気コネクタを含む現場交換可能ユニット（少なくとも保護回路ステージを含む）をキットの一部分として用意し得て、代わりの保護回路ステージが配置されている置換電気コネクタを前記他の部分に結合してよく、その結果、固体照明装置を現場で修理することができ、それによって、固体照明装置を修理拠点に返す必要を無くす。本発明によるいくつかの実施例では、置換回路を有する置換電気コネクタが別個に利用可能であり得る。
本発明によるさらに追加的な実施例では、現場交換可能ユニットは、固体照明装置とともに元来含まれている電線を置換し得る置換電線も含んでよい。本発明による他の実施例では、固体照明装置を備える元の電線が、故障した部分を元の電線（固体照明装置に対して電気的に結合され続ける）から切り離すことによって再利用されてよく、元の電線に対して現場交換可能な電気コネクタを結合することによって固体照明装置の修理が完了する。
図１Ａは、本発明によるいくつかの実施例の固体照明装置１００の概略図である。図１Ａによれば、標準化された電気的固定具１２５は、商用又は住宅の電気設備で一般的に見られる交流電圧信号を供給され得る。たとえば、本発明によるいくつかの実施例では、交流電圧信号は、交流１１０ボルト又は交流２２０ボルトである。他の電圧レベルが用いられてもよい。
標準化された電気的固定具１２５は、Ｅ２６エジソン型固定具として指定された固定具（ＩＥＣ規格シート指定７００４−２１Ａ−２を用いて参照されることがある）であり得、これを使用すると、標準化された電気的固定具１２５に装置１００をねじ込むことによって（又はそこから外すことによって）、標準化された電気的固定具１２５に対して、固体照明装置１００の対応する部分を取外し可能に結合することができる。標準化された電気的固定具１２５は、それに対して固体照明装置１００が取外し可能に結合され得る、世界中で有効な任意の標準化された電気的特性に準拠する任意の標準化された電気的固定具でよいことが理解されよう。たとえば、本発明によるいくつかの実施例では、標準化された電気的固定具１２５は、Ｅ５、Ｅ１０、Ｅ１１、Ｅ１４、Ｅ１７、Ｅ２７、Ｅ２９、Ｅ３９、Ｅ４０などであり得る。本発明による他の実施例では、標準化された電気的固定具１２５は、Ｂ１５ｄ、ＢＡ１５ｄ、ＢＡ１５ｓ、ＢＡ２０ｄ、Ｂ２１ｓ−４、Ｂ２２ｄ、Ｂ２４ｓ−３、ＧＵ１０、ＧＺ１０、Ｇ２４などのいわゆる「差込み型」であり得る。「取外し可能に結合する」という用語は、慣例を保つのに、特化されたツール及び／又は手順を必要とすることなく、エンドユーザ又は取付け作業員による、装置１００の固定具１２５に対する着脱を可能にする任意のタイプの動作を含むことがさらに理解されよう。たとえば、「取外し可能に結合する」という用語が、滑動、ラッチ、ねじ込み、よじり、押し込み、及びクランプなどの動作を（反対の動作を含めて）含むことが理解されよう。
図１Ａによれば、標準化された電気的固定具１２５は、標準化された電気的固定具１２５に対して電気コネクタ１０５を取外し可能に結合することを可能にするように構成されている。たとえば、本発明によるいくつかの実施例では、電気コネクタ１０５は、標準化された電気的固定具１２５に電気コネクタ１０５をねじ込むことにより、標準化された電気的固定具１２５に対して取外し可能に結合される。本発明によるさらに別の実施例では、電気コネクタは、標準化された電気的固定具１２５に、他の動作によって直接挿入されるように構成することができる。たとえば、電気コネクタ１０５は、たとえば図６に示されるような差込み型電気コネクタであり得る。
電気コネクタ１０５は、標準化された電気的固定具１２５に結合されたとき、電気コネクタ１０５の基部に示された接点１２０を介して交流電圧と接している。次に、図１Ｂに示されるように、電気コネクタ１０５内の凹部１３０において、電線１３５に交流電圧が供給される。図１Ｂにさらに示されるように、凹部１３０内の回路１３７（回路基板２０５に実装されている）に対して、電線１３５を用いて交流電圧が供給される。凹部１３０の側面に結合された電線によって、凹部１３０の内面が中立電圧レベルで設けられ得ることが理解されよう。
いくつかの実施例では、回路１３７は、少なくとも固体駆動回路の保護回路ステージを含むことができ、固体駆動回路の残りのステージは装置内のどこか他のところに配置されることが理解されよう。本発明による他の実施例では、回路１３７は、固体駆動回路の保護回路ステージと、ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージとを含むことができ、ブースト回路ステージは凹部の外に配置されている。本発明によるさらに別の実施例では、回路１３７は、固体駆動回路の保護回路ステージと、ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージと、ブースト回路ステージとを（すなわちすべてのステージを）含むことができる。
本発明による、回路１３７が保護回路ステージを含む実施例では、回路１３７は、回路基板２０５上に配置された電気コネクタ１４０に対して交流電圧を供給する。電気コネクタ１４０が結合されている電線１１０は、回路基板２０５から凹部１３０の外へ延在する。
本発明による、回路１３７が保護回路ステージとＥＭＩフィルタ及び整流器のステージとを含むいくつかの実施例では、回路１３７は、回路基板２０５上に配置された電気コネクタ１４０に直流電圧を供給する。電気コネクタ１４０が結合されている電線１１０は、回路基板２０５から凹部１３０の外へ延在する。本発明によるいくつかの実施例では、電線１１０は２４ゲージ以上の導電体である。本発明による他の実施例では、電線１１０は、凹部１３０内に配置されている駆動回路のステージに依拠して１８ゲージの電線である。
いくつかの実施例では、回路１３７が故障したとき、回路基板２０５から電線１１０を切り離すことができるように、図１Ｂに示された電気コネクタ１４０は、凹部１３０内の回路基板２０５に対して取外し可能に結合されるように構成されており、その結果、置換電気コネクタ（たとえば新規の保護回路ステージを含んでいる）が電線１１０に対して再度結合され得て、固体照明装置１００が修理拠点に戻されることなく現場で修理され得ることが理解されよう。
図１Ａにさらに示されるように、電線１１０の遠隔の終端は固体照明ハウジング１１５に対して電気的に結合されており、固体照明ハウジング１１５内には固体照明駆動回路の残りのステージが含まれ得る。固体照明駆動回路の残りのステージは、ハウジング１１５内のＬＥＤ配列に結合され得て、運転中は固体照明装置１００から光を供給する。ＬＥＤ配列は、ＬＥＤ配列から下流に配置された拡散器１１６を通して光を供給することができる。したがって、万一回路１３７が故障した場合には、電線１１０及び装置１００の残り（ＬＥＤ配列、駆動回路の他のステージ、ハウジング１１５、及び拡散器１１６を含む）は保存されてよいが、故障した電気コネクタ１０５は置換され得ることが理解されよう。
図１Ｃは、残りの部分が取外し可能に結合され得る装置のそれぞれの部分の内部に、より大きいサイズの回路が含まれ得るように、上に延長部分１０４がある電気コネクタ１０５の図である。したがって、凹部１３０は、延長部分１０４の内部を含むように画定される。たとえば、回路１３７が回路基板２０５上の凹部１３０内にあると説明される実施例では、回路基板２０５及び回路１３７は、電気コネクタ１０５の内部から、延長部分１０４の内部の少なくとも一部分の中に延在することができる。本発明によるいくつかの実施例では、凹部１３０は、電線１１０が通るカバー１０３によって封止される。
図２は電気コネクタ１０５（明確にするために一部分が切り取られている）の概略図であり、本発明によるいくつかの実施例では、凹部１３０内に回路基板２０５が配置されている。図２によれば、回路基板２０５上の凹部１３０内に回路１３７が配置されている。回路１３７に含まれる電気部品が実装されている回路基板２０５は、監督官庁の特定の仕様に従ってレイアウトされることが理解されよう。
電気コネクタ１４０が、たとえばエンドユーザによって回路基板２０５に対して取外し可能に結合され得るように、回路基板２０５を凹部１３０内に配置し得ることがさらに理解されよう。本発明によるいくつかの実施例では、回路１３７が故障している可能性があると判断されたとき、現場で電気コネクタ１４０を回路基板２０５から切り離すことができ、それによって固体照明装置１００の運転を防止する。したがって、電気コネクタ１４０を回路基板２０５から切り離すことができ、その結果、固体照明装置１００の動作を回復するように、次いで、置換電気コネクタ及び置換回路を含む現場交換可能ユニット（ＦＲＵ）が電気コネクタ１４０に結合され得る。
図２は、回路１３７に含まれる電気部品が凹部１３０の開口に面するように凹部１３０内に配置されている回路基板２０５を示しているが、他の配向が利用されてもよい。たとえば、本発明によるいくつかの実施例では、回路基板２０５は、回路１３７の電気部品が実装されている可撓性プリント回路基板でよい。可撓性回路基板は、筒の形になるように「クルクルと巻く」ことができ、これが、基板２０５上の電気部品が電気コネクタ１０５の中心軸に面するように、凹部１３０の中へ滑るように動く。本発明による他の実施例では、回路１３７に含まれる電気部品は、回路基板２０５の両面に実装され得、その結果、電気部品は、電気コネクタ１０５の中心軸に向かって内側に面し、また、電気コネクタ１０５の中心軸から離れる。さらに別の実施例では、回路１３７に含まれる電気部品は、電気コネクタ１０５自体の表面に実装され得る。
図３は、本発明によるいくつかの実施例における組立体３００としての、回路基板２０５上の回路１３７に含まれていない駆動回路の残りのステージ３３０の断面図である。組立体３００が凹部１３０の外に配置されていることが理解されよう。
図３によれば、電線１１０は、残りのステージ３３０が実装されている回路基板３１０に対して取外し可能に結合され得る電気コネクタ３０５に電気的に結合されている。残りのステージ３３０は、電気コネクタ３０５によって結合された電線１１０経由で残りのステージ３３０に供給され得る電圧に応答して動作するように構成され得ることが理解されよう。したがって、残りのステージ３３０は、遵守が求められる監督官庁の特定の仕様に基づいてレイアウトされている電気部品を含み得ることが理解されよう。本発明によるいくつかの実施例では、残りのステージ３３０はブースト回路ステージしか含まず、その結果、交流電圧に応答して動作する電気部品（保護回路ステージ並びにＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージに含まれているものなど）は、回路基板３１０には含まれていない。
したがって、本発明によるいくつかの実施例では、残りのステージ３３０のレイアウトは、回路１３７に含まれる交流電気部品が仮に回路基板３１０に含まれる場合よりも効率的であり得る。したがって、本発明によるいくつかの実施例では、回路基板３１０のサイズが、回路１３７に含まれる構成要素のうち少なくともいくつかが回路基板３１０に含まれていたならば必要になるはずのサイズに対して縮小され得る。図３の断面図は、残りのステージ３３０に含まれる電気部品が基板３１０の単一の面に実装されている様子を示すが、本発明による他の実施例では、電気部品が基板３１０の両面に配置されてよいことが理解されよう。
駆動回路のすべてのステージが回路１３７に（すなわち凹部１３０に）含まれる実施例では、組立体３００は、駆動回路の残りのステージを含まなくてよいことがさらに理解されよう。本発明によるそのような実施例では、全体の組立体３００が装置１００から除去されてよい。
図４は、本発明によるいくつかの実施例の固体照明駆動回路／ＬＥＤ配列組立体４００の平面図である。図４に示されるように、発光デバイス（ＬＥＤ）の配列４２０は回路基板４１０の中央部分に配置され得るが、ＬＥＤ配列４２０の外に配置された領域４３０は、固体照明駆動回路の残りのステージ３３０の電気部品用に利用することができる。具体的には、残りのステージ３３０とＬＥＤ配列４２０が回路基板４１０上に一緒に集積されている場合には、分離した回路基板（回路基板３１０など）は固体照明装置１００から除去され得る。したがって、固体照明駆動回路／ＬＥＤ配列組立体４００が固体照明装置のハウジング１１５内に配置されてよく、そうでなければ固体照明駆動回路の残りのステージ３３０に対して単独で確保される回路基板３１０が除去されるので、ハウジング１１５のサイズが縮小され得る。本発明によるいくつかの実施例では、固体照明駆動回路／ＬＥＤ配列組立体４００は、ハウジングの一部分１１７における拡散器１１６から、ハウジングの中ですぐ上流に配置され得る。本発明によるいくつかの実施例では、ハウジングのその部分１１５が除去され得る。
配列４２０のＬＥＤは、互いに直列に結合された「チップオンボード」（ＣＯＢ）のＬＥＤであり得、基板４１０上に実装される。したがって、チップオンボードＬＥＤは、たとえばＬＥＤがサブマウント、介在する基板、又はＬＥＤが実装される他のチップ担体などに設けられる場合といった他の用途にそれらのＬＥＤが用いられるならば含まれるはずの追加のパッケージなしで、基板４１０上に実装することができる。そのような他の手法は、たとえば同一出願人による係属中の米国特許出願第１３／１９２，７５５号（整理番号５３０８−１３６４）に説明されており、たとえば、下部の基板に配置されたサブマウント上にＬＥＤが配置され得て積層型機構をもたらし、その開示は参照によって本明細書に組み込まれる。本発明によるいくつかの実施例では、配列のＬＥＤが、ＣＯＢのＬＥＤの代わりのパッケージ化されたＬＥＤデバイスであり得ることも理解されよう。たとえば、本発明によるいくつかの実施例では、ＬＥＤのストリング回路１１０は、ノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ社から入手可能なＸＭＬ−ＨＶのＬＥＤ又はＸＴＥ−ＨＶのＬＥＤを含むことができる。
本明細書で用いられる「実装された」という用語は、構成要素（チップオンボードＬＥＤなど）が、サブマウント、基板、担体、又は上記で参照された同一出願人による米国特許出願第１３／１９２，７５５号（整理番号５３０８−１３６４）で説明されているものなどの他の面を介在させることなく、基板４１０に対して物理的に接続されている構成を含み得ることが理解されよう。基板上に「実装されている」と説明される構成要素は、基板の同一面にあることも、同一基板の対向面にあることも可能である。たとえば、組立て中に同一基板にはんだ付けして配置された構成要素は、その基板に「実装されている」と記述され得る。
基板４１０は、ポリイミド及びポリエステルなどの材料で製作することができる。基板４１０は可撓性プリント基板であり得、基板は非平面又は湾曲した形状になることができ、ＬＥＤチップも非平面の様式に配置される。本発明によるいくつかの実施例では、基板４１０は、デュポンから入手可能なＫａｐｔｏｎ（登録商標）ポリイミドなどの可撓性プリント基板であり得る。本発明によるいくつかの実施例では、基板４１０は、標準的なＦＲ−４のＰＣＢであり得る。
基板４１０のサイズは、実装されるＬＥＤのサイズ及び数などの様々な要因に依拠して変化し得る。たとえば、いくつかの実施例では、基板４１０は各辺が約３３ｍｍである。本発明によるいくつかの実施例では、基板上の構成要素は約２．５ｍｍの高さであり得る。基板４１０に対して他の寸法も用いることができる。
基板４１０は、装置１００から熱を十分に放出するために、基板４１０に実装された、又は基板４１０に内蔵されたヒートシンク構造と組み合わせて利用され得ることが理解されよう。本発明によるいくつかの実施例では、ヒートシンクを基板４１０に取り付けるのに、オハイオ州レークウッドのＧｒａｐｈＴｅｃｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手可能な、ＧＲＡＦＩＨＸ（商標）などの可撓性熱伝達テープを用いることができる。ヒートシンクは、基板４１０から熱を放出するのに十分な任意の熱的に効率の良い材料であり得る。たとえば、ヒートシンクは、アルミニウムなどの金属であり得る。本発明によるいくつかの実施例では、ヒートシンクは黒鉛である。本発明によるいくつかの実施例では、ヒートシンクは、光抽出を改善するための反射面を含む。
本発明によるいくつかの実施例では、配列４２０のＬＥＤは、特定のパターンに従って基板４１０のほぼ中心に配置され得る。しかしながら、ＬＥＤは、固体照明装置１００から所望の光出力を供給するのに適切な任意のやり方で配置され得ることが理解されよう。たとえば、ＬＥＤは、ほぼ円形の配列、長方形の配列、ランダム配列、又は半ばランダムな配列に配置され得る。
本発明によるいくつかの実施例では、ＬＥＤは、基板４１０の留保された部分によって、基板４１０の領域４３０に実装されている残りの電子部品から分離されており、他の電子部品は、留保された部分の外部の間でのみ基板１００に実装されている。本発明によるいくつかの実施例では、留保された部分には他の電子部品が実装されている。本発明によるいくつかの実施例では、ＣＯＢのＬＥＤは、ＬＥＤ間の間隔を短縮して基板４１０に実装され得、これによって、固体照明装置１００のサイズ又はハウジング内の基板４１０に対して割り当てられるサイズが縮小され得る。
本発明によるいくつかの実施例では、ＬＥＤ配列４２０は、同一の色又は別々の色の光を放射するＬＥＤ（たとえば赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤのチップ又はサブグループ、白色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤのチップ又はサブグループなど）を含むことができる。所望のＣＲＩを所望の色温度で供給するために、別々の離散光源からの別々の色相を利用して複数の離散光源から白色光を生成する技法が開発されている。そのような技法は、「Lighting Device and Lighting Method」という名称の米国特許第７，２１３，９４０号に説明されており、同特許は参照によってここで本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施例では、駆動回路のすべてのステージが凹部１３０に配置されており、基板４１０は、ＬＥＤ配列４２０及び他の関連した構成要素を含み得るが、そうでなければ駆動回路の残りのステージ３３０を除外することが理解されよう。たとえば、駆動回路の保護回路ステージ並びにＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージが凹部１３０内の回路基板１３７上に配置されている実施例では、基板４１０はブースト回路ステージを含み得る。ブースト回路ステージが（他のステージとともに）回路１３７に含まれている本発明によるさらに別の実施例では、基板４１０は、ＬＥＤ配列４２０及び関連した構成要素のみを含んでよい。
図５は、本発明によるいくつかの実施例における固体照明装置キット５００の説明である。キット５００は、単一ユニットとしてエンドユーザ又は取付け作業員に対して販売され得ることが理解されよう。図５によれば、固体照明装置は、固体照明装置のハウジング１１５に結合されている電線１１０に結合された電気コネクタ１０５を含む。本発明によるいくつかの実施例では、固体照明装置キット５００には、置換電気コネクタ１０５と、置換電気コネクタ３０５に結合された置換電線１１０との両方を含む置換組立体が用意され得ることが理解されよう。固体照明装置１００が動作不能であると判断された場合には、固体照明装置ハウジング１１５から電線１１０を切り離すことができ、その代わりに、固定具ハウジング１１５に対して置換コネクタ３０５が結合され得ることが理解されよう。したがって、回路１３７が故障した場合、現場交換可能ユニット１０５で置換することができ、固体照明装置１００は、装置１００全体を修理するよりも低コストで修理され得る。
本発明によるいくつかの実施例では、置換電気コネクタ３０５は、元の固定具の一部分として、電線１１０の反対側の終端に配置されてよく、その結果、回路１３７が故障したとき、電線１１０が再利用される一方で、置換電気コネクタ１０５（置換回路を含む）は、障害のある電気コネクタ１０５を置換するのに使用されてよい。したがって、本発明によるいくつかの実施例では、現場交換可能キット５００は、回路１３７を内蔵する置換電気コネクタ１０５のみを含むことができる（すなわち、そのような実施例では、置換電気コネクタ１０５に接続して示されている電線１１０を除去することができ、代わりに元の電線を再利用してよい）。
本発明によるいくつかの実施例では、置換電気コネクタ１０５（置換回路を含む）が、現場交換可能キット５００から分離して入手可能であり得ることがさらに理解されよう。
図７は、本発明によるいくつかの実施例における、ブースト回路ステージ７１５に結合されているＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージ７１０に結合された保護回路ステージ７０９を含む駆動回路７０５の概略図である。本発明によるいくつかの実施例では、少なくとも保護回路ステージ７０９が回路１３７に含まれ得る一方で、残りのステージは凹部の外に配置されることが理解されよう。他の実施例では、ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージ７１０も回路１３７に含まれ得るが、ブースト回路ステージは凹部の外に配置される。さらに別の実施例では、他のステージとともにブースト回路ステージも回路に含まれる。
図７によれば、端末Ｊ１／Ｊ２にわたる交流電圧信号は、約６０Ｈｚで約１２０Ｖの交流であり得る。交流電圧信号が入力される保護回路ステージ７０９が有するヒューズＦ１は、そうでなければ交流電圧信号から引き出される可能性がある短絡電流又は過大電流から駆動回路を保護する。ＲＶ１は、（落雷が発生するときなど）ラインに生じる可能性がある短時間の電圧の過渡現象を、残りの回路が過剰電圧にさらされることのないように、クランプするように設けられた酸化金属バリスタ（ＭＯＶ）である。動作において、長時間の電圧の過渡現象が交流ラインに生じたとき、ＲＶ１のＭＯＶは、その中で消費された過度のエネルギーのために故障する可能性がある。ＲＶ１のＭＯＶが故障すると、内部短絡が生じて交流ラインから過大電流が引き出される可能性があり、ヒューズＦ１が開放されて装置１００が作動不能になるが、残りの回路は損害を受けないはずである。
したがって、本発明によるいくつかの実施例では、電気コネクタ１０５を装置１００から切り離すことができ、その結果、固体照明装置１００の動作を回復するように、次いで、置換電気コネクタ及び置換回路１３７（損害のないヒューズ及びＭＯＶを含んでいる保護回路ステージを含む）を含む現場交換可能ユニット（ＦＲＵ）が電気コネクタ１４０に結合され得る。
保護回路ステージ７０９の出力はＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージ７１０に結合されており、ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージ７１０は、約１８０ボルトの直流出力電圧を供給することができ、その結果、回路７０５向けの電力レベルは約１０Ｗ〜約２０Ｗになる。しかしながら、他の電圧及び電力レベルを用い得ることが理解されよう。ＥＭＩフィルタには、インダクタＬ２、Ｌ３及びキャパシタＣ３が、Ｃ２−Ｒ２結合を含むＥＭＩフィルタ減衰回路とともに含まれる。ＥＭＩフィルタ回路及びＥＭＩフィルタ減衰回路の他の構成が用いられ得ることが理解されよう。さらに、本発明によるいくつかの実施例では、ＥＭＩフィルタ回路及びＥＭＩフィルタ減衰回路に含まれる構成要素は、整流器Ｄ２の前、後、又は両側に配置することができる。
したがって、回路１３７が保護回路ステージ７０９とＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージ７１０とを含む本発明によるいくつかの実施例では、電気コネクタ１０５を装置１００から切り離すことができ、その結果、次いで、電気コネクタ１４０に対して置換電気コネクタ及び置換回路１３７（置換用の保護回路ステージとＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージとを有する）を含んでいる現場交換可能ユニット（ＦＲＵ）を結合して、固体照明装置１００の動作を回復することができる。
引き続き図７を参照して、ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージ７１０の出力が結合されているブースト回路ステージ７１５は、ブースト・インダクタＬ１、スイッチＭ１、ブースト・ダイオードＤ１、及び記憶キャパシタＣ１を含む。ブースト制御回路は、様々なフィードフォワード入力及びフィードバック入力を受け取って、スイッチＭ１がオン／オフされ得るように、スイッチＭ１のゲート端子に対してパルス幅変調（ＰＷＭ）スイッチング信号を供給する。スイッチＭ１のスイッチング周波数は約２０ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ以上でよい。本発明によるいくつかの実施例では、スイッチＭ１のスイッチング周波数は約１００ｋＨｚでよい。
スイッチＭ１のスイッチングによってインダクタＬ１に電流のリップルが生じる可能性があり、ＥＭＩ要件を満たすためにこれをフィルタリングする必要があり得ることが理解されよう。具体的には、スイッチＭ１がオンになったとき、インダクタＬ１の電流が一定の比率で増加する。スイッチＭ１がオフになったとき、インダクタＬ１に蓄えられたエネルギーが、ダイオードＤ１を通って出力キャパシタＣ１に送られる。力率補正によって、平均入力電流は正弦波に近づき得る。出力キャパシタは、ＬＥＤ １〜Ｎに供給される電流が実質的に直流になり得るように、スイッチング周波数のリップルをフィルタリングしてエネルギーを蓄積することができる。本明細書では「ブースト回路」という用語が用いられているが、回路ステージ７１５は、バック回路、フライバック回路、又はＳＥＰＩＣ回路などの他の用語を用いて記述されてもよいことが理解されよう。
したがって、回路１３７が保護回路ステージ７０９と、ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージ７１０と、ブースト回路ステージ７１５とを含む本発明によるいくつかの実施例では、電気コネクタ１０５を装置１００から切り離すことができ、その結果、固体照明装置１００の動作を回復するように、次いで、置換電気コネクタ及び置換回路１３７を含む現場交換可能ユニット（ＦＲＵ）が電気コネクタ１４０に結合され得る。
本明細書では、様々な要素を記述するのに第１、第２などの用語が用いられ得るが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、単に１つの要素から別の要素を区別するために用いられるものである。たとえば、本発明の主題の範囲から逸脱することなく、第１の要素が第２の要素とも称され得て、同様に、第２の要素が第１の要素とも称され得る。本明細書で用いられる「及び／又は」という用語は、関連する列挙された品目の１つ又は複数のあらゆる組合せを含む。
ある要素が別の要素に対して「接続される」又は「結合される」と称されるとき、その要素は、別の要素に対して直接的に接続されるか若しくは結合され得、又は介在する要素があってもよいことが理解されよう。それと対照的に、ある要素が別の要素に対して「直接接続されている」又は「直接結合されている」と称されたときには、介在する要素は存在しない。
ある要素又は層が別の要素又は層の「上に」あると称されたとき、その要素又は層は、別の要素又は層の上に直接存在し得、或いは、介在する要素又は層があってもよいことが理解されよう。それと対照的に、ある要素が別の要素又は層の「上に直接」存在すると称されたときには、いかなる要素又は層も介在していない。本明細書で用いられる「及び／又は」という用語は、関連する列挙された品目の１つ又は複数のあらゆる組合せを含む。
「〜より下に」、「〜のすぐ下に」、「下部の」、「の上に」、「上部の」などの空間的な相対用語は、本明細書では、ある要素又は特徴の別の要素又は特徴に対する図示された関係の説明を容易にするために用いられ得る。空間的な相対用語は、デバイスの使用又は動作において、図に示された方向に加えて別の方向も包含するように意図していることが理解されよう。明細書の全体にわたって、図面の類似の参照数字は類似の要素を示す。
本明細書では、本発明の主題の実施例が、本発明の主題の理想的と考えられる実施例の概略図である平面図及び斜視図を参照しながら説明されている。そのため、たとえば生産技術及び／又は公差の結果として、図の形状から変化することが予期される。したがって、本発明の主題は、本明細書で示された対象の特定の形状に限定されるものと解釈されるべきではなく、たとえば製造に由来する形状のずれを含むはずである。したがって、図に示された対象は本来概略であり、それらの形状は、デバイスの領域の実際の形状を示したり、本発明の主題の範囲を限定したりするようには意図されていない。
本明細書で用いられる用語は、特定の実施例のみを説明するためのものであり、本発明の主題を限定するようには意図されていない。本明細書で用いられる単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、単数形であることを文脈が明瞭に示していなければ、複数形も含むように意図されている。「備える」、「備えている」、「含む」及び／又は「含んでいる」という用語は、本明細書で用いられたとき、明示された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を明示するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそのグループの存在若しくは追加を排除するものではないこともさらに理解されよう。
本明細書で用いられる用語（技術用語及び科学用語を含む）は、別様に定義されなければ、すべてこの本発明の主題が属する技術の当業者によって一般に理解されるのと同一の意味を有する。本明細書で用いられる用語の意味は、本明細書の文脈及び関連技術におけるものの意味と一致すると解釈されるべきであり、本明細書で明白に定義されなければ、理想化された意味又は過度に形式的な意味には解釈されないはずであることもさらに理解されよう。「複数」という用語は、本明細書では、参照された品目の２つ以上を参照するのに用いられる。
本明細書で用いられる発光ダイオードという用語は、発光ダイオード、レーザ・ダイオード並びに／或いは、シリコン、炭化シリコン、窒化ガリウム及び／又は他の半導体材料を含み得る１つ又は複数の半導体層と、サファイア、シリコン、炭化シリコン及び／又は他のマイクロエレクトロニクス基板を含み得る基板と、金属及び／又は他の導伝層を含み得る１つ又は複数の接触層とを含む他の半導体デバイスとを含んでよいことが理解されよう。
図面及び明細書では、本発明の主題の典型的な好ましい実施例が開示されており、特定の用語が採用されているが、それらは包括的且つ記述的な意味でのみ用いられており、以下の特許請求の範囲で説明される本発明の主題の範囲を限定するためのものではない。

Claims (29)

  1. 交流電圧が供給されている標準化された電気的固定具に対して取外し可能に結合するように構成された電気コネクタであって、前記電気コネクタに含まれる開口が、前記電気コネクタに凹部をもたらすように構成されており、前記標準化された電気的固定具に接続されたとき、前記電気コネクタに含まれる内部接点が、前記凹部において前記交流電圧を供給する電気コネクタと、
    前記凹部において前記内部接点に対して電気的に結合された、固体照明駆動回路の保護回路ステージと、
    前記凹部において前記保護回路ステージに電気的に結合された第１の部分、及び前記凹部の外にある第２の部分を含んでいる電線と、
    前記電線の前記第２の部分に対して取外し可能に結合するように構成された固体照明ハウジングとを備える固体照明装置。
  2. 前記保護回路ステージが、
    前記内部接点に対して電気的に結合されたヒューズと、
    前記ヒューズに対して電気的に結合された酸化金属バリスタとを備える請求項１に記載の固体照明装置。
  3. 前記固体照明駆動回路が、
    前記凹部において前記保護回路ステージに対して電気的に結合されたＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージをさらに備える請求項１に記載の固体照明装置。
  4. 前記ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージが、
    ＥＭＩフィルタ減衰回路に対して電気的に結合され、前記ＥＭＩフィルタ回路のリンギングを減衰するように構成されたＥＭＩフィルタ回路と、
    前記ＥＭＩフィルタ回路に対して電気的に結合され、前記内部接点における前記交流電圧に応答して前記電線に直流電圧を供給するように構成されたブリッジ整流回路とを備える請求項３に記載の固体照明装置。
  5. 前記固体照明駆動回路が、
    前記凹部において前記ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージに対して電気的に結合されたブースト回路ステージをさらに備える請求項３に記載の固体照明装置。
  6. 前記固体照明駆動回路が、
    前記ハウジングにおいて、前記電線を介して、前記保護回路ステージに対して電気的に結合されたＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージと、
    前記ハウジングにおいて前記ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージに対して電気的に結合されたブースト回路ステージとをさらに備える請求項１に記載の固体照明装置。
  7. 前記固体照明駆動回路が、
    前記凹部において前記保護回路ステージに対して電気的に結合されたＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージと、
    前記ハウジングにおいて、前記電線を介して、前記ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージに対して電気的に結合されたブースト回路ステージとをさらに備える請求項１に記載の固体照明装置。
  8. 前記電線が２４ゲージの電線又はより太い電線を備える請求項１に記載の固体照明装置。
  9. 前記固体照明駆動回路に対して電気的に結合された発光デバイス（ＬＥＤ）の配列をさらに備える請求項１に記載の固体照明装置。
  10. 前記固体照明駆動回路が実装されている固体照明駆動回路基板であって、前記ＬＥＤ配列を含む固体照明駆動回路基板をさらに備える請求項９に記載の固体照明装置。
  11. 前記電気コネクタが第１の電気コネクタを備え、
    前記固定具が、前記ハウジングに結合され、前記電線の前記第２の部分に対して取外し可能に結合するように構成された第２の電気コネクタをさらに備える請求項１に記載の固体照明装置。
  12. 交流電圧が供給されている標準化された電気的固定具に対して取外し可能に結合するように構成された第１の電気コネクタであって、前記第１の電気コネクタに含まれる開口が、前記電気コネクタに第１の凹部をもたらすように構成されており、前記標準化された電気的固定具に接続されたとき、前記電気コネクタに含まれる第１の内部接点が、前記第１の凹部において前記交流電圧を供給する第１の電気コネクタ、
    前記第１の凹部において前記第１の内部接点に対して電気的に結合された、固体照明駆動回路の第１の保護回路ステージ、並びに
    前記第１の凹部において前記第１の保護回路ステージ回路に電気的に結合された第１の部分及び前記第１の凹部の外にある第２の部分を含んでいる電線を含む固体照明装置と、
    前記標準化された電気的固定具に対して取外し可能に結合するように構成された第２の電気コネクタであって、前記第２の電気コネクタに含まれる第２の開口が、前記第２の電気コネクタに第２の凹部をもたらすように構成されており、前記第２の電気コネクタに含まれる第２の内部接点が、前記第２の凹部において前記交流電圧を供給する第２の電気コネクタ、及び
    前記第２の凹部において前記第２の内部接点に対して電気的に結合された第２の保護回路ステージを含んでいる現場交換可能な電気コネクタとを備える固体照明装置キット。
  13. 前記現場交換可能な電気コネクタが、前記第２の凹部において前記第２の保護回路ステージに電気的に結合された第１の部分、及び前記第２の凹部の外にある第２の部分を含んでいる第２の電線をさらに含む請求項１２に記載の固体照明装置キット。
  14. 前記電線の前記第２の部分に対して電気的に結合された第３の電気コネクタであって、固体照明ハウジングに含まれる前記固体照明駆動回路の残りのステージに対して取外し可能に結合するように構成された第３の電気コネクタをさらに備える請求項１２に記載の固体照明装置キット。
  15. 前記第１の保護回路ステージが、
    前記第１の内部接点に対して電気的に結合された第１のヒューズと、
    前記第１のヒューズに対して電気的に結合された第１の酸化金属バリスタとを備え、
    前記第２の保護回路ステージが、
    前記第２の内部接点に対して電気的に結合された第２のヒューズと、
    前記第２のヒューズに対して電気的に結合された第２の酸化金属バリスタとを備える請求項１２に記載の固体照明装置キット。
  16. 前記固体照明駆動回路が、
    前記第１の凹部において前記第１の保護回路ステージに対して電気的に結合されたＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージをさらに備える請求項１２に記載の固体照明装置キット。
  17. 前記ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージが、
    ＥＭＩフィルタ減衰回路に対して電気的に結合され、前記ＥＭＩフィルタ回路のリンギングを減衰するように構成されたＥＭＩフィルタ回路と、
    前記ＥＭＩフィルタ回路に対して電気的に結合され、前記第１の内部接点における前記交流電圧に応答して前記電線に直流電圧を供給するように構成されたブリッジ整流回路とを備える請求項１６に記載の固体照明装置。
  18. 前記固体照明駆動回路が、
    前記第１の凹部において前記ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージに対して電気的に結合されたブースト回路ステージをさらに備える請求項１６に記載の固体照明装置。
  19. 前記固体照明駆動回路が、
    前記第１の凹部の外で、前記電線を介して、前記保護回路ステージに対して電気的に結合されたＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージと、
    前記第１の凹部の外で前記ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージに対して電気的に結合されたブースト回路ステージとをさらに備える請求項１２に記載の固体照明装置。
  20. 前記固体照明駆動回路が、
    前記第１の凹部において前記保護回路ステージに対して電気的に結合されたＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージと、
    前記第１の凹部の外で、前記電線を介して、前記ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージに対して電気的に結合されたブースト回路ステージとをさらに備える請求項１２に記載の固体照明装置。
  21. 前記電線が、２４ゲージの電線又はより太い電線を備える請求項１２に記載の固体照明装置。
  22. 前記固体照明駆動回路に対して電気的に結合された発光デバイス（ＬＥＤ）の配列をさらに備える請求項１２に記載の固体照明装置キット。
  23. 前記電線の前記第２の部分に対して電気的に結合された第３の電気コネクタであって、前記固体照明駆動回路に対して取外し可能に結合するように構成された第３の電気コネクタをさらに備える請求項１２に記載の固体照明装置。
  24. 前記電線の前記第１の部分に対して電気的に結合された第３の電気コネクタであって、第１又は第２の保護回路ステージに対して取外し可能に結合するように構成された第３の電気コネクタをさらに備える請求項１２に記載の固体照明装置。
  25. 交流電圧が供給されている標準化された電気的固定具に対して取外し可能に結合するように構成された電気コネクタであって、前記電気コネクタに含まれる開口が、前記電気コネクタに凹部をもたらすように構成されており、前記標準化された電気的固定具に接続されたとき、前記電気コネクタに含まれる内部接点が、前記凹部において前記交流電圧を供給する電気コネクタと、
    前記凹部において前記内部接点に対して電気的に結合された、固体照明駆動回路の保護回路ステージと、
    前記凹部の外に、前記固体照明駆動回路の残りのステージを備え、前記保護回路ステージに対して取外し可能に結合するように構成されたＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージとを備える固体照明装置。
  26. 前記凹部において前記保護回路ステージに電気的に結合された第１の部分と、前記凹部の外にあり、前記残りのステージに対して電気的に結合するように構成された第２の部分とを含んでいる電線をさらに備える請求項２５に記載の固体照明装置。
  27. ＥＭＩフィルタ及び整流回路のステージが、
    前記ＥＭＩフィルタ回路のリンギングを減衰するように構成されたＥＭＩフィルタ減衰回路を備える請求項２５に記載の固体照明装置。
  28. 前記電線が、２４ゲージの電線又はより太い電線を備える請求項２５に記載の固体照明装置。
  29. 固体照明装置用の現場交換可能な電気コネクタであって、
    標準化された電気的固定具に対して取外し可能に結合するように構成された電気コネクタであって、前記電気コネクタに含まれる開口が、前記電気コネクタに凹部をもたらすように構成されており、前記電気コネクタに含まれる内部接点が、前記凹部において交流電圧を供給する電気コネクタと、前記凹部において前記内部接点に対して電気的に結合された保護回路ステージとを備える現場交換可能な電気コネクタ。
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