JP2015519704A - 整列した光導体及び一体化されたベント付熱導体を用いる固体ライト - Google Patents

Abstract

一体化された光導体及び熱導体を有するライトであり、ＬＥＤのような固体光源を有する。光導体は、第１面及び第１面と対向する第２面を有し、内部容積部を形成している材料を含む。光導体は、ＬＥＤからの光を第１面を通して受け取り分配するようにＬＥＤと連結されており、光は、第１面又は第２面から光が抽出されるまで光導体を通って運ばれる。光導体は、ベースと結合する基準のような整列機構を含むことができる。熱導体は、内部容積部内に収容され、ライトを冷却するためにＬＥＤからの熱伝導をもたらすように光導体と一体化される。熱導体は、冷却のために空気の内部クロスフローをもたらすようにベントを有することができる。【選択図】図３

Description

照明のエネルギー効率は、産業用、消費者用、及び建築用の照明用途における重要な考慮事項となっている。固体照明技術の進歩により、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、蛍光灯よりも高いエネルギー効率を実現するにいたっている。更に、市場には、エジソン照明、蛍光灯及び高輝度放電灯用の大型の確立された取り付け用の口金がある。これらの種類の用途は、ＬＥＤに特有の点光源としての性質及びＬＥＤを比較的低温で作動させる必要性のために、ＬＥＤにとって重要な技術的課題を提示するものである。今日では、ファン、熱シンク、熱パイプなど、これらの問題に対する多くの解決策が存在している。

しかしながら、これらの解決策は、複雑性、コスト、効率の低下、故障モードの増加、及び望ましくないフォームファクタを増やすことによって用途を制限するものである。魅力的な製造コスト及び設計で光学的及び電気的効率上の利益をもたらすことが可能な解決策を見出すことが求められている。

本発明に従った一体化された光導体と熱導体は、少なくとも１つの固体光源と、光導体と、熱導体と、を含んでいる。光導体は、第１面及び第１面と対向する第２面を有し、かつ内部容積部を形成する材料を含む。光導体は、固体光源からの光を受け取り第１面を通して分配するように固体光源に連結され、光は、第１面又は第２面から光が抽出されるまで光導体を通って運ばれる。熱導体は、内部容積部内に少なくとも部分的に収容され、ライトを冷却するために固体光源からの熱伝導をもたらすように光導体と一体化されている。

光導体は、以下の機構の１つ以上を含むことができる。ベースと結合する基準のような整列機構、光導体の表面の少なくとも一方の一部分に沿って延びるスペーサ、及び嵌め合い機構により合体する複数の部分。

熱導体は、以下の機構の１つ以上を含むことができる。内部の空気のクロスフローをもたらす開口、及び内部コアにわたって空気の流れをもたらす非対称形を有する内部コア。

添付の図面は、本明細書に組み込まれてその一部をなすものであって、説明文と併せて本明細書の利点及び原理を説明するものである。これらの図面では、

光導体及び熱導体を有するＬＥＤライトの分解斜視図である。 組み立てられた状態の図１のライトの斜視図である。 一体化されたベント付き熱導体を有する整列した光導体の分解斜視図である。 組み立てられた状態の図３の光導体及び熱導体の側面図である。 組み立てられた状態の図３の光導体及び熱導体の側断面図である。 組み立てられた状態の図３の光導体及び熱導体の別の側断面図であり、熱導体を通る非対称の内部のクロスフロー又は空気を示している。 図６の視点から９０度回転された、組み立てられた状態の図３の光導体及び熱導体の別の側断面図である。 それぞれ、光導体の上部及び光導体の底部の内部の光抽出パターンを示す。 それぞれ、光導体の上部及び光導体の底部の内部の光抽出パターンを示す。

固体ライト
図１は、固体ライト１０の分解斜視図である。図２は、組み立てられた状態のライト１０の斜視図である。図２の斜視図は、ライト１０の側面及び上部を見たものであり、このライトは、側面から見たときに概ね対称的である。ライト１０は、上部１２及び下部１４からなる光導体と、一体化された熱導体１６と、ＬＥＤのような固体光源を有する光回路２４を収容する装飾的ライトリング１８と、ベース部分２０と、従来のライトのソケットを介するような電源への電気的接続のためのベース２２と、を含んでいる。ベース２２には、対応するライトのソケット内に固定されるエジソン型ベースを実装することができ、ベース部分２０には、ベース２２と接触する絶縁体を実装することができる。光導体は２個の部分を有するものとして示されているが、その代わりに２個よりも多い部分を有してもよく、又は１個の連続的な材料の部品として構成されてもよい。また、光導体は、例えば、図のような電球形状を有することによって、内部容積部を形成するように構成され得る。

図２に例示されるように、上部１２は下部１４と結合して光導体を形成し、下部１４は、光回路２４上で固体光源と光学的に結合するように、ライトリング１８に装着する。熱導体１６は、固体光源から熱を引き込んで放散するために、ライトリング１８及びベース部分２０と接続する。図１に示すように、熱導体１６は、外部の金属フィンと接続される中央コアを有し、この中央コアは、光導体の形状と一致することができ、光導体が形成する内部容積部内に少なくとも部分的に配置される。図１及び２に示すように、ライトリング１８の開口１７とともに、上部１２の空気路１１は、空気が熱導体１６を通って流れることを可能にする。

プリント基板又はフレキシブル回路の上のドライバ回路２６は、熱導体のスロット内など、熱導体１６の中央コアに装着される。装着されると、ドライバ回路２６は、光回路２４及びベース２２上の固体光源と電気的に接続される。ドライバ回路２６は、典型的には、高電圧ＡＣ電源である電源からベース２２を介して給電され、必要な電圧及び電流をもたらして固体光源を駆動する。ドライバ回路２６は、電子コンポーネンツを冷却することを補助するために、熱導体に熱的に結合し得る。

固体光源の例は、ＬＥＤを使用するライトを含み、米国特許出願公開第２０１１／００３２７０８号、米国特許出願第１２／９６０６４２号（２０１０年１２月６日に出願された「Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌｉｇｈｔ ｗｉｔｈ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｇｕｉｄｅ」と題するもの）、及び米国特許出願第１３／４３５２２４号（２０１２年３月３０日に出願された「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌｉｇｈｔ」と題するもの）に記載されている。

整列した光導体とベント付き熱導体
代替実施形態において、図３〜７は、固体ライトのための好ましい光導体及び熱導体の構成を示す。具体的には、図３は、一体化されたベント付き熱導体を有する整列した光導体の分解斜視図である。図４及び５は、それぞれ、組み立てられたときの図３の光導体及び熱導体の側面図及び側断面図である。図６及び７は、互いから９０度回転された図３の光導体及び熱導体の別の側断面図であり、熱導体を通る空気の非対称な内部クロスフローを示す。

この代替実施形態において、光導体は上部３０及び底部３２を含む。上部３２は、側部開口３４、及び上部３２を成形するときの射出成形ゲートの隣の領域３６を含む。実装されたとき、底部３２は、上部及び底部の表面を通して固体光源から光を受け取り分配するために、光回路２４において固体光源と連結される底縁部を含む。実装されたとき、底部３２の低縁部は、ライトリング１８内に嵌る。

上部３０の縁部４６は、嵌め合い結合機構により底部３２の縁部４４と結合する。具体的には、縁部４６は、縁部４４のＶ形状の溝と結合するＶ形状の突起を含んでいる（図５〜７を参照）。嵌め合い結合機構は、上部３０と底部３２の整列をもたらして、それらの外面を少なくとも実質的に整列させる。Ｖ形状の溝及び突起が示されているが、嵌め合い結合機構は、光導体のそれらの部分の整列をもたらす他の形状を有してもよい。上部３０と底部３２が一緒に結合された状態で、光学的に透明な接着剤など、縁部４４と４６との間の接着剤により、それらを固定することができる。

光導体の底部３２は、ライトリング１８と整列するための機構もまた含んでいる。具体的には、底部３２は、ライトリング２４と整列する複数の基準３８を含んでいる。光導体３２は、ライトリング１８の上部２４及びスロット４０と整列する（図３及び４を参照）。整列に加えて、基準３８とスロット４０の結合は、ライトリング１８での底部３２の不要なねじれ又は回転を防止することができる。基準３８は、ライトリング１８の凹部と結合する任意の形状の凸部を備えることができる。あるいは、基準３８は、ライトリング１８の凸部と結合する任意の形状の凹部を備えることができる。

底部３２は、その内面又は外面の一部分に沿って延びる複数のスペーサ（隆起部）４２もまた含む。スペーサ４２は、好ましくは、底部３２の縁部からその外面の一部に沿って延在する（図３を参照）。底部３２がライトリング１８と整列したとき、スペーサは底部３２とライトリング１８との間に隙間を作る。スペーサ４２は、底部３２と熱導体５０との間に隙間を作るように底部３２の内面上に存在してもよい。凹部が反射フィルムで裏打ちされていると、スペーサ４２はフィルムの濡れを防ぐのに役立つことができる。そのような反射フィルムの一例としては、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより販売されるＥｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムがある。

この代替実施形態において、熱導体は、内部の上部コア５６を有する上部シェル４８及び内部の底部コア５８を有する底部シェル５０を含んでいる。上部シェル４８は、光導体内に嵌り、光導体の上部３０の形と一致する。上部シェル４８は、開口３４と整列する側部開口５２を含み、所望により、領域３６と整列する上部開口５４を含む。熱導体開口と光導体開口の整列は、ライトを通る空気の流れをもたらしてライトを冷却する。

底部コア５８は、底部シェル５０の内側のスロットと結合するフィン６０を含む。底部コア５８の内側のスロット６２は、ドライバ回路板６４を保持し、整列させる（図６及び７を参照）。底部コア５８のベースは、ライトリング１８に圧入することができる（図６を参照）。ベース部２０は、プラスチックで実装することができ、ベース２２の内側に絶縁体を形成する。ベース部２０は、ライトリング１８にスナップ嵌めすることができる（図６を参照）。底部コア５８は、ドライバ回路板からの熱伝導をもたらす埋め込み用化合物を含むことができる。上部シェル４８及び底部シェル５０の外面は、光導体の内面の背後に反射面をもたらすために、高光沢スーパーホワイトコーティングでパウダーコーティングすることができる。この熱導体のコンポーネンツは、例えば、アルミニウムなど金属材料を備えることができる。

底部コア５８は、ドライバ回路板の形状に対応するように非対称形を有し、コアを通る非対称の空気の流れをもたらす。図６は、矢印６６及び６８が表す空気の流れを示す。矢印６８が表しているように、空気は開口３４及び５２を通りフィン６０の間を通って、底部コア５８の側面に沿って流れる。矢印６６が表しているように、空気は開口１７を通り、底部シェル５０の底を通じてフィン６０の間を通り、底部コア５８の側面に沿って流れる。空気の流れは底部コア５８の側面に渡って生じ、図７は、それらの側面の１つを示し、また、ドライバ回路板６４の形状が底部コア５８の形状とどのように一致しているかも示している。ドライバ回路板を収容する非対称形の熱導体コアの使用は、ライトが垂直又は水平のどちらで装着されるかに関わらず、またそれらの２つの位置の間の角度に関わらず、ライトを通り熱導体コアを渡る空気の流れをもたらす。空気はまた、ライトが垂直に装着されたときに、開口３４から対向する開口３４へと流れることもできる。

図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ、光導体の上部及び光導体の底部の内部の光抽出パターンの一部を示す。この光抽出パターンの部分を光導体の内面の周囲に重複させることができる。三軸ミルを用いてこの抽出パターンを光導体の鋳型に圧延することができ、そのようにすると、ほぼ球形から徐々に涙滴形に変化する形状の分布であるパターンがもたらされる。このパターンは、光導体が成形プロセスにより作られるときの干渉を防ぐのを助ける。光導体は好ましくはアクリルで構成され、この光抽出パターンがその内面に形成される。この光抽出パターンは、所望の光の分布を促進することができる。

異なる位置にライトを実装することができるので、上記の記述における光導体及び熱導体のコンポーネンツに関する記述「上」及び「底」は、参照としてのみ使用されている。

Claims (21)

1. 一体化された光導体及び熱導体を有するライトであって、
   少なくとも１つの固体光源と、
   第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する材料を備える光導体と、を備えており、
   前記第２面は内部容積部を形成し、前記光導体は、前記固体光源からの光を受け取り前記第１面を通して分配するように前記固体光源に連結される底縁部を有し、前記光は、前記光導体の前記第１面又は前記第２面から前記光が抽出されるまで前記光導体を通って運ばれ、
   前記光導体は、前記第１面又は前記第２面の少なくとも一方の一部分に沿って延在する複数のスペーサを含んでいる、ライト。
2. 前記内部容積部内に少なくとも部分的に収容され、前記ライトを冷却するために前記固体光源からの熱伝導をもたらすように前記光導体と一体化されている、熱導体を更に備える、請求項１に記載のライト。
3. 前記光導体がアクリルで構成される、請求項１に記載のライト。
4. 前記光導体の前記第２面に抽出機構を更に備える、請求項１に記載のライト。
5. 一体化された光導体及び熱導体を有するライトであって、
   少なくとも１つの固体光源と、
   第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する材料を備える光導体であり、
   前記第２面は内部容積部を形成し、前記光導体は、前記固体光源からの光を受け取り前記第１面を通して分配するように前記固体光源に連結され、前記光は、前記光導体の前記第１面又は前記第２面から前記光が抽出されるまで前記光導体を通って運ばれ、
   前記光導体は嵌め合い機構により一緒に結合される上部と底部とを有する、光導体と、
   前記内部容積部内に少なくとも部分的に収容され、前記ライトを冷却するために前記固体光源からの熱伝導をもたらすように前記光導体と一体化されている、熱導体と、を備える、ライト。
6. 前記光導体がアクリルで構成される、請求項５に記載のライト。
7. 前記光導体の前記第２面に抽出機構を更に備える、請求項５に記載のライト。
8. 一体化された光導体及び熱導体を有するライトであって、
   少なくとも１つの固体光源と、
   第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する材料を備える光導体であり、前記第２面は内部容積部を形成し、前記光導体は、前記固体光源からの光を受け取り前記第１面を通して分配するように前記固体光源に連結され、前記光は、前記光が前記光導体の前記第１面又は前記第２面から抽出されるまで前記光導体を通じて運ばれる、光導体と、
   前記内部容積部内に少なくとも部分的に収容され、前記ライトを冷却するために前記固体光源からの熱伝導をもたらすように前記光導体と一体化されている、熱導体であり、前記熱導体が内部コアを有し、前記内部コアが前記内部コアを横切る空気の流れをもたらす非対称形状を有する、熱導体と、を備える、ライト。
9. 前記固体光源を駆動するために電力を提供するためのドライバ回路を更に備えており、前記ドライバ回路の形状が前記内部コアの形状と一致する、請求項８に記載のライト。
10. 前記内部コアの外面にフィンを更に備える、請求項８に記載のライト。
11. 前記光導体がアクリルで構成される、請求項８に記載のライト。
12. 前記光導体の前記第２面に抽出機構を更に備える、請求項８に記載のライト。
13. 一体化された光導体及び熱導体を有するライトであって、
    電源との接続のためのベースと、
    少なくとも１つの固体光源と、
    第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する材料を備える光導体であり、
    前記第２面は内部容積部を形成し、前記光導体は、前記固体光源からの光を受け取り前記第１面を通して分配するように前記固体光源に連結される底縁部を有し、前記光は前記光導体の前記第１面又は前記第２面から前記光が抽出されるまで前記光導体を通って運ばれ、
    前記光導体は、前記ベースと結合する、前記底縁部に近接した複数の基準を有する、光導体と、
    前記内部容積部内に少なくとも部分的に収容され、前記ライトを冷却するために前記固体光源からの熱伝導をもたらすように前記光導体と一体化されている、熱導体と、を備える、ライト。
14. 前記光導体がアクリルで構成される、請求項１３に記載のライト。
15. 前記光導体の前記第２面に抽出機構を更に備える、請求項１３に記載のライト。
16. 一体化された光導体及び熱導体を有するライトであって、
    少なくとも１つの固体光源と、
    第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する材料を備える光導体であり、前記第２面は内部容積部を形成し、前記光導体は、前記固体光源からの光を受け取り前記第１面を通して分配するように前記固体光源に連結され、前記光は、前記光が前記光導体の前記第１面又は前記第２面から抽出されるまで前記光導体を通じて運ばれる、光導体と、
    前記内部容積部内に少なくとも部分的に収容され、前記ライトを冷却するために前記固体光源からの熱伝導をもたらすように前記光導体と一体化されている、熱導体であり、前記熱導体が外部シェルを有し、前記外部シェルが、前記外部シェルを通じた空気の流れをもたらすように複数の開口を有する、熱導体と、を備える、ライト。
17. 前記熱導体の前記外部シェルが前記内部容積部の形状と一致する、請求項１６に記載のライト。
18. 前記光導体がアクリルで構成される、請求項１６に記載のライト。
19. 前記光導体の前記第２面に抽出機構を更に備える、請求項１６に記載のライト。
20. 前記外部シェルの外面に反射コーティングを更に備える、請求項１６に記載のライト。
21. 一体化された光導体及び熱導体を有するライトであって、
    電源への接続のために構成されたベースと、
    前記ベースに連結される第１の側面、前記第１の側面の反対側の第２の側面、及び前記第１の側面と前記第２の側面との間の複数の第１の開口を有する区間と、
    前記区間の前記第２の側面に隣接して配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
    前記区間の前記第２の側面に連結される第１端を有し、前記第１端と対向する第２端を有する、光導体であり、
    前記光導体は、第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する材料を備え、前記第２面は内部容積部を形成し、前記光導体は、前記ＬＥＤからの光を受け取り前記第１面を通して分配するように前記ＬＥＤに連結され、前記光は、前記光が前記光導体の前記第１面又は前記第２面から抽出されるまで前記光導体を通じて運ばれ、
    前記光導体は前記第１端と前記第２端の間に複数の第２の開口を含む、光導体と、
    前記内部容積部内に少なくとも部分的に収容され、前記ライトを冷却するために光源からの熱伝導をもたらすように前記光導体と一体化されている、熱導体と、を備えており、
    前記ライトは、前記第１の開口の間、前記第２の開口の間、及び前記第１の開口と前記第２の開口との間の空気の流れをもたらすように構成される、ライト。

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