JP2016518684A - 照明装置及び照明器具 - Google Patents

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Abstract

開示されるのは、本体12と前記本体から平行に延在している第1の突起及び第2の突起14、16とを有するキャリア10であって、前記第1の突起は第1の主表面142及び対向する第2の主表面144を有し、前記第2の突起は、第3の主表面162及び対向する第4の主表面164有するキャリア10において、前記第1の主表面及び前記第3の主表面は前記キャリアの同じ側にあり、前記キャリアが前記第1の主表面及び前記第4の主表面の少なくとも一方上の少なくとも1つの固体照明要素20を担持しているキャリア10と、前記第2の主表面に熱的に結合されている第1の部分32と、前記第3の主表面に熱的に結合されている第2の部分33とを有する熱放散部材30と、を有する照明装置100である。このような照明装置を含む照明器具も、開示される。

Description

本発明は、照明装置及びこのような照明装置を有する照明器具に関する。
連続的に成長している人口により、地球温暖化現象の原因であるとみなされている温室効果ガス排出を防止するために炭素放出を制御するのと同様に、世界のエネルギのニーズを満たすことは、ますます困難になっている。これらの関心は、エネルギ消費を減少する試みにおけるより効果的なエネルギ消費に向かう動きを開始している。
このような領域の関心の1つは、家庭又は商業的な環境における照明アプリケーションである。エネルギ非効率的な白熱電球のよりエネルギ効率的な代替物との置換えに向かう明らかなトレンドが存在する。実際、多くの裁判管轄において白熱電球の製造及び小売は違法とされており、従って、例えば、白熱電球を置き換える場合、消費者にエネルギ効率的な代替物を購入させることを強制している。例えば、アメリカ政府は自身のEnergy Star(登録商標)プログラムを開始しており、当該プログラムは、例えば、小型蛍光灯及び固体照明(SSL)装置(例えば、発光ダイオード(LED)ベースの電球)のような、白熱電球に対する承認された置換えのリストを含んでいる。
一般に、SSL装置は、寿命及びエネルギ消費のような、自身のグリーン証明書のために特に有望な代替物を提供していると認識されている。SSL装置は、白熱電球の光熱費のうちの僅かにおいて単位発光出力を生じることができる。しかしながら、上述したEnergy Star(登録商標)プログラムおいて認識されているように、SSL要素に基づく照明装置の提供に関する商業的な挑戦は、当該装置を大きな消費者のボリュームにアクセス可能にする費用の点において、前記照明装置を製造することにある。このことは、決して些細でない課題である。電球のような典型的SSLベースの照明装置は、いくつか別個の構成要素を含んでおり、例えば、1つ以上の前記SSL要素のためのキャリア、前記1つ以上のSSL要素駆動回路のためのキャリア、様々なキャリア上の前記電子的構成要素に有効な冷却を提供する熱放散部材、リフレクタ及びビーム成形光学部品等を含んでおり、前記照明装置を比較的複雑にし、従って高い費用がかかるものにしている。
これらの構成要素のいくつかを組み合わせることが技術的に率直であるにもかかわらず(例えば、前記SSL要素及び前記駆動回路の両方を担持しているプリント回路基板のようなキャリア)、このような設計の選択における実行不可能な事は、容易に克服されることができない。例えば、SSL要素及び駆動回路の両方がこの上に組み合わせられているキャリアからの熱流束は、この熱が熱放散部材(例えばヒート・シンク)によって効果的に拡散されることができないようなものであり、従って前記照明装置の過熱を生じる。このために、このことがその製造費用を増大させるという事実にもかかわらず、別個のキャリアが、前記照明装置内の熱生成を非局在化するのに一般的に使用されている。
米国特許出願公開第2012/0268936号は、可撓性の回路基板のそれぞれの領域上の複数のヒートシンク領域を有する照明要素と、前記可撓性の回路基板のそれぞれの領域上の複数の発光体とを開示している。しかしながら、これは費用効果的な方法で製造されることができない複雑な装置である。
本発明は、より費用効果的な態様で製造されることができる照明装置を提供することにある。
本発明は、更に、このような照明装置を含む照明器具を提供しようとするものである。
本発明の見地によれば、本体と前記本体から平行に延在している第1の突起及び第2の突起を有するキャリアであって、前記第1の突起は第1の主表面及び対向する第2の主表面を有し、前記第2の突起は第3の主表面及び対向する第4の主表面を有しているキャリアにおいて、前記第1の主表面及び前記第3の主表面は前記キャリアの同じ側にあり、前記第1の主表面及び前記第4の主表面の少なくとも一方における少なくとも1つの固体照明要素を担持しているキャリアと、前記第2の主表面に熱的に結合される第1の部分と前記第3の主表面に対する熱的に結合される第2の部分とを有する熱放散部材とを有する照明装置が提供される。
このような照明装置は、前記1つ以上のSSL要素(例えばLED)が取り付けられている単一のキャリアの存在からの利益を享受し、これにより前記照明装置の費用を低減させるのと同時に、前記熱放散部材が、如何なる構成要素も担持しないか又は少なくともSSL要素を担持していない前記キャリアの複数の表面に熱的に結合されるという事実のために前記1つ以上のSSL要素により生成される熱の効果的な放散を提供する。好ましくは、前記少なくとも1つの駆動回路も前記キャリアに取り付けられ、これにより前記照明装置の複雑さ及び費用を更に低減する。
一実施例において、それぞれ結合部材を介して、前記第1の部分は前記第2の主表面に結合され、前記第2の部分は前記第3の主表面に熱的に結合される。このような結合部材(例えば、PTFE又はシリコーンゲル結合部材)は、前記キャリアを前記熱放散部材に確実に適合させるのと同時に、前記キャリアと前記熱放散部材との間の電気的絶縁を提供する。
添付請求項の照明装置は、ハウジングと、前記ハウジングに適合する射出窓とを更に有することができ、前記第1の及び第2の突起は前記照明装置の主軸と平行な方向に延在し、前記主軸が前記ハウジング及び前記射出窓を通って延在する。
即ち、この好ましい実施例において、前記キャリア(例えばプリント回路基板)は前記照明装置内で垂直に取り付けられ、これは前記照明装置の前記キャリアを組み込む面積効率的な態様である。
一実施例において、前記熱放散部材は、第1の熱放散部と、前記第1の熱放散部に対向する第2の熱放散部と、前記第1の部分及び前記第2の部分の少なくとも一部を有しているブリッジング部材であって、前記第1の熱放散部を前記第2の熱放散部に接続する前記ブリッジング部材とを有する。この実施例において、前記ブリッジング部材は、前記第1の熱放散部及び前記第2の熱放散部を前記キャリアの対応する突起に熱的に結合し、この結果、前記1つ以上のSSL要素及び駆動回路により生成される熱を効果的に放散させることができる広域の熱放散部材が提供される。
前記第1の熱放散部及び第2の熱放散部の形状は、前記ハウジングの熱放散部材の良好な適合を確実にするために、前記ハウジングの形状に整合していても良い。
一実施例において、前記第1の部分は、更に、前記ブリッジング部材から延在すると共に、前記第2の主表面に熱的に結合されている第1の更なる突起と、前記ブリッジング部材から延在すると共に、前記第3の主表面に熱的に結合されている第2の更なる突起とを有する。このことは、前記キャリアから前記熱放散部材までの特に良好な熱伝達を保証する。
前記照明装置は、好ましくは、前記第1の主表面及び前記第4の主表面のうちの少なくとも一方上の複数の固体照明要素を有する。前記固体照明要素は、好ましくは、前記照明装置の発光出力の分布を増大させるために前記第1の主表面及び前記第4の主表面の両方にわたって分配される。この実施例において、Energy Star(登録商標)に適合する照明装置は、特に前記照明装置が発光分布を更に増大させるための、即ちより指向的でない光分布を生成するためのリフレクタを有する場合、製造されることができることが分かっている。このようなリフレクタは、例えば、前記キャリア上に取り付けられることが可能である。
前記熱放散部材は、好ましくは、低コストの熱放散部材を提供するための金属の単一のシートから形成される。アルミニウムは、安価であり容易に適応可能であるので、前記金属として特に好ましい。
前記照明装置は、電球であっても良い。
本発明の他の見地によれば、本発明の一実施例による照明装置を有する照明器具が提供される。このような照明器具は、例えば前記照明装置のホルダ又は照明装置が組み込まれる装置であっても良い。
本発明の一実施例による照明装置の見地を模式的に示している。 本発明の一実施例による照明装置の他の見地を模式的に示している。 本発明の一実施例による照明装置の更に他の見地を模式的に示している。 本発明の一実施例による照明装置の更に他の見地を模式的に示している。 本発明の一実施例による照明装置の一部をアセンブルする方法を模式的に示している。 本発明の一実施例による照明装置を模式的に示している。
本発明の実施例は、更に詳細に記載され添付の図面を参照して非限定的な実施例として更に詳細に記載される。
これらの図は、単に模式的なものであり縮尺で描かれているわけではないことを理解されたい。同じ符号は、同じ又は類似の部分を示すように当該図の全体にわたって使用されていることも理解されたい。
図1及び図2は、本発明の照明装置の一部を形成するキャリア10の側面図及び上面図をそれぞれ模式的に示している。キャリア10は、プリント回路基板であっても良く、本体12を有している。第1の突起14及び第2の突起16は、本体10から平行に延在しており、これにより、本体10、第1の突起14及び第2の突起16によって、区切られている凹部18を形成している。即ち、第1の突起14及び第2の突起16は、本体12の平面内で本体12から延在している。誤解を避けるために強調すると、図1に示されている点線ボックスは、単にキャリア10の様々な部分を識別子するためのものであり、キャリア10をどうにか区切るものとして解釈されるべきではない。
第1の突起14は、1つ以上のSSL要素20が何らかの適切な方法で(例えば、ハンダ付けによって)取り付けられることが可能である第1の主表面142を有する。図1において、3つのSSL要素20は、単に非限定的な実施例として示されており、第1の主表面142が任意の適切な数のSSL要素20(例えば1つ以上のSSL要素20)を担持することができることを理解すべきである。第1の突起14は、後に更に詳細に説明されるように、キャリア10を熱放散部材30の第1の部分に熱的に結合するために第1の主表面142に対向する第2の主表面144を有する。熱放散部材30は、明確さのためにだけに図1において示されていないことに留意されたい。
第2の突起16は、1つ以上のSSL要素20が取り付けられることが可能である第4の主表面164を有する。第4の主表面164は、任意の適切な数のSSL要素20を担持することができ、例えば、1つ以上のSSL要素20を担持する又はSSL要素20を全く担持しないこともできるが、後者が好まれないことを理解されたい。第2の突起16は、後に更に詳細に説明されるように、キャリア10を熱放散部材30の第2の部分に熱的に結合するために第4の主表面164に対向する第3の主表面162を更に有する。第1の主表面142及び第3の主表面162は、キャリア10の同じ側にある。第2の主表面144及び第4の主表面は、キャリア10に対向している。
前記照明装置は、熱放散部材30をキャリア10に固定するために、第2の主表面144と熱放散部材30との間の第1の結合部材40及び前記第3の主表面162と熱放散部材30との間の第2の結合部材40を有する。結合部材40は、好ましくは、熱放散部材30をキャリア10から電気的に絶縁するための電気的絶縁材料である。結合部材40は、熱放散部材30とキャリア10との間の充分な熱結合を確立するために、良好な熱伝導特性を有さなければならない。適切な電気的絶縁材料の非限定的な例は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)及びシリコーンゲルを含む。
一実施例において、キャリア10は、SSL要素20を駆動するための少なくとも1つの駆動回路22を更に有する。少なくとも1つの駆動回路22は、キャリア10の如何なる適切な部分にも配されることができる。図1において、駆動回路22は、単に非限定的な実施例としてキャリア10の本体12上に示されている。代替的には、駆動回路22は、第1の主表面142上に又は第4の主表面164上に配されることができる。複数の駆動回路22がキャリア10上に設けられても良い。例えば、更なる駆動回路が、本体12の他方の側に位置されても良い。しかしながら、少なくとも1つの駆動回路22がキャリア10上に取り付けられることが必須であるわけではないと理解されなければならない。代わりに、少なくとも1つの駆動回路22は、別個のキャリア(図示略)上に設けられることもでき、この場合、キャリア10が少なくとも1つの駆動回路22をSSL要素20に接続するための配線及び端子を含む。
図2に見られるように、熱放散部材30は熱放散部材30の第1の部分が第1の突起14の第2の主表面144に熱的に結合され、かつ、熱放散部材30の第2の部分が第2の突起16の第3の主表面162に熱的に結合されるように、捻れている構造を有する。本発明の状況において、「熱的に結合される」なる語は、互いに直接的又は間接的に物理的な接触状態にある2つの物体を意味するものと解釈されなければならず、例えば、熱伝導体を介して互いに結合される、又は熱がキャリア10から熱放散部材30へ効果的に伝達されることを可能にするように互いに十分に近く近傍に位置されていることを意味する。
図3は、本発明の照明装置における使用のために熱放散部材30の非限定的な実施例の斜視図を模式的に示しており、図4は、この上面図を模式的に示している。熱放散部材30は、第1の部分32及び第1の部分32に対して軸方向に変位されている第2の部分33の少なくとも一部を含むブリッジング部材300を有し、即ち、ブリッジング部材300は、ステップの形状を有し、中間部分31が第1の部分32の少なくとも一部を第2の部分33の少なくとも一部に相互接続すると共に、前記ステップ状の形状を得るように第2の部分33に対して軸方向に第1の部分32を変位させている。中間部分31は、典型的にはキャリア10の凹部18内に位置されると共に、キャリア10の本体12の上部に載っている。図3及び4において、中間部分31は、単に非限定的な実施例として湾曲した形状を有するように示されている。中間部分31は、ブリッジング部材300の当該ステップ状のプロファイルを達成することができる如何なる適切な形状も有することができ、例えば、z字状等の形状を有することができる。
第1の部分32は、第1の突起14の第2の主表面144に熱的に結合され、キャリア10のこの部分のためのヒートシンクとして作用する。第2の部分33は、第2の突起16の第3の主表面162に熱的に結合され、キャリア10のこの部分のためのヒートシンクとして作用する。即ち、第1の突起14の第1の主表面142上のSSL要素20により生成される熱は、第2の主表面144を介して第1の部分32に伝達され、第2の突起16の第2の主表面164上のSSL要素20により生成される熱は、第1の主表面162を介して第2の部分33に伝達される。
熱放散部材30は、更に、第1の部分32により収集される熱を主として放散させるためのブリッジング部材300の第1の部分32に接続されている第1の熱放散部34と、第2の部分33により収集される熱を主として放散させるためのブリッジング部材300の第2の部分33に接続されている第2の熱放散部36とを有する。第1の熱放散部34及び第2の熱放散部36は如何なる適切な形状を有していても良いが、後に更に詳細に説明されるように、第1の熱放散部34及び第2の熱放散部36が当該照明装置のハウジングの形状に整合するのが好ましい。当業者により理解されるように、第1の熱放散部34及び第2の熱放散部36のそれぞれの領域は、好ましくは、第1の熱放散部34及び第2の熱放散部36による熱放散を最大化するように、できるだけ大きく作られる。
一実施例において、第1の部分32は、ブリッジング部材300から延在していると共に第1の突起14の第2の主表面144に熱的に結合される第1の更なる突起320を更に有し、第2の部分33は、更に、ブリッジング部材300から延在していると共に、第2の突起16の第3の主表面162に熱的に結合されている第2の更なる突起330を更に有する。
更なる突起320及び330は、熱放散部材30とキャリア10との間の熱結合を増大させる又は最大化することにさえ使用されることができ、これにより熱放散部材30によるキャリア10の効果的な冷却を保証する。このために、好ましくは、1つ以上の駆動回路22により生成される熱が、それぞれ第2の主表面144と第1の部分32との間及び第3の主表面162と第2の部分33との間の熱的結合を介して熱放散部材30に効果的に伝達されることを保証するために、1つ以上の駆動回路22は、第1の主表面142及び第4の主表面164の一方の上又は近くに位置されるのが好ましく、第1の部分32は第1の更なる突起320を含むことができ、第2の部分33は第2の更なる突起330を含むことができる。
熱放散部材30は如何なる適切な態様においても製造されることができるが、好ましくは金属の単一のシートから製造され、例えば、金属の前記シートを所望の形状に切断する、折り畳む、曲げる及びさもなければ変形させることにより製造される。如何なる適切なシートの金属も使用されることができるが、アルミニウムが、この低コスト及び適応性のために特に適切である。
キャリア10及び熱放散部材30は、図5に示すように組み立てられることができる。ステップ(a)において、ブリッジング部材300の第1の部分32及び第2の部分33がキャリア10の第1の突起14及び第2の突起16にいくぶん垂直に配向されるように、ブリッジング部材300の中間部分31が凹部18に挿入される。
ステップ(b)で示される挿入プロセスの終了後、ブリッジング部材300の中間部分31がキャリア10の本体12上に載るようになるとき、熱放散部材30はステップ(c)に示されるアセンブリに到達するためにキャリア10に対して捻られ、ブリッジング部材300の第1の部分32は、第1の突起14の第2の主表面144に面すると共にこれに熱的に結合され、ブリッジング部材300の第2の部分33は、第2の突起16の第3の主表面162に面すると共にこれに熱的に結合される。
図6は、本発明の一実施例による照明装置100の分解されたモデルを模式的に示している。照明装置100は、1つ以上の駆動回路22がハウジング50の伝導端子(図示略)に電気的に結合されるように、キャリア10が嵌入されるハウジング50を有する。熱放散部材30は、上述で説明したようにキャリア10に係合する。即ち、キャリア10は、照明装置100の対称主軸に位置を合わせられ、例えば、この主軸が垂直な配向にある場合、第1の突起14及び第2の突起16がこの主軸と平行な方向において延在するように、キャリア10は照明装置100内で垂直に配向される。
照明装置100は、更に、射出窓60を有し、射出窓60は透明又は半透明であっても良く、如何なる適切な材料(例えばガラス又はプラスチック)でできていても良い。射出窓60は、典型的には、照明装置100の内部ボリュームがハウジング50及び射出窓60の内面によって、それぞれ区切られるように、ハウジング50と係合する。
照明装置100は、キャリア10上の1つ以上のSSL要素20(例えばLED)の発光出力を成形するリフレクタ70を更に有することができる。図6において、SSL要素20は、第1の突起14の第1の主表面142にのみ可視的であるが、照明装置100は、図6において可視的ではないものの、第2の突起16の第4の主表面164上の1つ以上のSSL要素20(例えばLED)を更に有していても良いことを理解すべきである。リフレクタ70は、照明装置100内に如何なる適切な態様において取り付けられても良い。例えば、リフレクタ70は、キャリア10の突起14、16上に取り付けられることができる。一実施例において、リフレクタ70は、Energy Star(登録商標)要件に適合する照明装置100の発光出力分布を生成するように成形されるが、このような適合が達成されていない代替的な実施例も実行可能であることを理解されたい。
照明装置100は、同じ色又は異なる色のSSL要素を有することができる。この文脈において、異なる色温度を有する白色光SSL要素は、異なる有色のSSL要素20とも考えられることが可能である。例えば、第1の主表面142上のSSL要素20の色は、同じであっても良く又は互いに異なっていても良い。第4の主表面164上のSSL要素20の色は、同じであっても良く又は互いに異なっていても良い。第1の主表面142上のSSL要素20の色は、第4の主表面164上のSSL要素20の色と、同じであっても良く又は異なっていても良い。
ハウジング50内のキャリア10及び熱放散部材30により形成されるアセンブリの良好な適合を得るために、第1の熱放散部34及び第2の熱放散部36は、図6に示されているように、前記照明装置の前記ハウジングの形状に整合している。特に有利な実施例において、熱放散部材30がハウジング50内に鋳造されるように、プラスチックハウジング50が鋳造される。特にSSL要素20によって生成される熱がハウジング50へ効果的に伝達され、ハウジング50を囲んでいる空気によって、この熱の更なる放散が提供されるように、熱放散部材30の第1の熱放散部34及び前記第2の熱放散部36はハウジング50に熱的に結合される。好ましくは、熱放散部材30の第1の熱放散部34及び第2の熱放散部36は、ハウジング50の内面と物理的に接触している。
本発明の実施例による照明装置100は、前記照明装置のホルダ(例えば、天井照明取付部品)又は照明装置が組み込まれる装置(例えばレンジフード等)のような照明器具内に有利に含まれることができる。上述の実施例は、本発明を制限するというよりは、むしろ説明しているものであり、当業者であれば、添付請求項の要旨を逸脱することなく多くの代替的な実施例を設計することができることに留意されたい。前記請求項において括弧内に配されている如何なる符号も、前記請求項を制限するものとして解釈されてはならない。「有する」なる語は、要素の存在又は添付請求項に記載されていない要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって実施化されても良い。幾つかの手段を列挙している装置の請求項において、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同一の項目により実施されることができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。

Claims (15)

  1. 本体と前記本体から平行に延在している第1の突起及び第2の突起とを有するキャリアであって、前記第1の突起は第1の主表面及び対向する第2の主表面を有し、第2の突起は第3の主表面及び対向する第4の主表面を有するキャリアにおいて、前記第1の主表面及び前記第3の主表面が前記キャリアの同じ側にあり、前記第1の主表面及び前記第4の主表面のうちの少なくとも一方上に少なくとも1つの固体照明要素を担持しているキャリアと、
    前記第2の主表面に熱的に結合される第1の部分と、前記第3の主表面に熱的に結合される第2の部分とを有する熱放散部材と、
    を有する照明装置。
  2. それぞれの結合部材を介して、前記第1の部分は前記第2の主表面に結合され、前記第2の部分は前記第3の主表面に熱的に結合される、請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記キャリア上に少なくとも1つの駆動回路を更に有する、請求項1又は2に記載の照明装置。
  4. ハウジングと前記ハウジングに適合する射出窓とを更に有する、請求項1乃至3の何れか一項に記載の照明装置であって、
    前記第1の突起及び前記第2の突起は、前記ハウジング及び前記射出窓を通って延在している前記照明装置の主軸と平行な方向に延在している、請求項1乃至3の何れか一項に記載の照明装置。
  5. 前記熱放散部材は、
    第1の熱放散部と、
    前記第1の熱放散部に対向する第2の熱放散部と、
    前記第1の部分及び前記第2の部分の少なくとも一部を有するブリッジング部材であって、前記第1の熱放散部を前記第2の熱放散部に接続しているブリッジング部材と、
    を有する、請求項1乃至4の何れか一項に記載の照明装置。
  6. 前記第1の熱放散部及び前記第1の熱放散部は前記ハウジングの形状に整合している、請求項5の何れか一項に記載の照明装置。
  7. 前記第1の部分は、前記ブリッジング部材から延在していると共に前記第2の主表面に熱的に結合されている第1の更なる突起を更に有し、
    前記第2の部分は、前記ブリッジング部材から延在していると共に前記第3の主表面に熱的に結合されている第2の更なる突起を更に有する、
    請求項5又は6に記載の照明装置。
  8. 前記第1の主表面及び前記第4の主表面の少なくとも一方上に複数の固体照明要素を有する、請求項1乃至7の何れか一項に記載の照明装置。
  9. 前記複数の固体照明要素は、前記第1の主表面及び前記第4の主表面にわたって分配されている、請求項8に記載の照明装置。
  10. 前記キャリアに取り付けられたリフレクタを更に有する、請求項1乃至9の何れか一項に記載の照明装置。
  11. 前記熱放散部材は金属の単一のシートから形成される、請求項1乃至10の何れか一項に記載の照明装置。
  12. 前記金属はアルミニウムである、請求項11に記載の照明装置。
  13. 前記照明装置は電球である、請求項1乃至12の何れか一項に記載の照明装置。
  14. 前記少なくとも1つの固体照明要素は発光ダイオードである、請求項1乃至13の何れか一項に記載の照明装置。
  15. 請求項1乃至14の何れか一項に記載の照明装置を有する照明器具。
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