JP5968911B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、広くは、照明装置に関し、より詳しくは、分離した光源及びドライバを備える照明装置に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプは、当業界では既知である。ＬＥＤランプは、光の供給源としてＬＥＤを用いるランプである。このようなランプにおいては、例えば、ランプの出力を増大させるために、又は（例えば、全可視スペクトルの光を発することができ、それによって、ほぼ白色の光を供給する蛍光体変換ＬＥＤを用いるのではなく）狭い波長帯域の光を発するＬＥＤを利用する場合に白色光を供給するために、多数のダイオードが用いられ得る。ＬＥＤランプは、一般照明のために用いられることができ、又は色及び出力が調整され得るような更により特殊な照明のためにも用いられることができる。
一般に、ランプ又は照明装置は、光を生成するよう構成される光源を有し、前記光源は、ハウジング内に配設されるドライバ回路のところに配設される、又は少なくとも前記ドライバ回路に接続される。更に、光源は、通常、電球の形をしているカプセル化エンベロープ（encapsulating envelope）内に配設される。照明装置の設計は、最大限の光出力及び／又は特定の色の光の供給に加えて、光源及びドライバによって発生される熱の排出を考慮に入れる必要がある。例えばＬＥＤ及びドライバコンポーネントの耐用年数及び信頼性は、重要な製品の特徴であり、これらは、これらは、含まれるコンポーネントの動作温度に強く関係している。
従来技術のレトロフィット電球ランプは、一般に、ランプハウジングであって、前記ランプハウジング内にドライバが配設されるランプハウジングに機械的に接続される、例えば、差し込みタイプ又はエジソンスクリュータイプの、レトロフィット口金で実現されている。ドライバは、ランプの光源を駆動するのに必要な電子回路を有する。光源は、一般に、ガラスバルブであるエンベロープ内に配設され、故に、光源によって生成される光は、ガラスバルブを介してランプを出て行き得る。照明装置は、２つの主要熱源、即ち、ドライバ及び光源を有する。光源が、遠隔蛍光体ＬＥＤを有する場合、遠隔蛍光体も、幾らかの量の熱を発生させる。ドライバ及び光源において発生される熱を運び去るため、前記ドライバ及び光源は、ヒートシンクに接続される。一般に、ランプハウジングが、ランプを冷却するために用いられ、例えば、前記ランプハウジングは、ドライバ及び光源のためのヒートシンクであるよう設計される。
WO 2009/012806 A1は、口金に接続される、ランプハウジング内に配設される、中空冷却ボディ、即ち、ヒートシンクの上に配設され、熱的に結合される少なくとも１つの光源を有するランプを開示している。冷却ボディは、光源からの熱が放散され得るように構成される。冷却ボディは、更に、冷却ボディの上部から離れた位置で、電源ボード、即ち、ドライバを固定するよう構成され、故に、電源ボードは、照明ユニットから離される。冷却ボディは、電源ボードからの熱も放散され得るように構成される。互いから離されてはいるが、照明装置の主要熱源によって発生される熱は、同じ冷却ボディから放散される。従って、例えば光源において発生される熱は、ドライバの温度に影響を及ぼすだろう。
本発明の目的は、照明装置内の個々の熱源を冷却するためのより優れた能力を備える、改善された照明装置を提供することである。
この目的は、添付の独立請求項において規定されているような本発明による照明装置によって達成される。好ましい実施例は、従属請求項並びに以下の説明及び図面に記載されている。
従って、本発明の概念によれば、光源と、前記光源に給電するよう構成されるドライバであって、前記光源から空間的に離されているドライバと、前記光源が熱的に結合される光源ヒートシンクと、前記ドライバが熱的に結合されるドライバヒートシンクとを有する照明装置が提供される。前記光源ヒートシンクと前記ドライバヒートシンクとは、前記光源ヒートシンクと前記ドライバヒートシンクとの熱デカップリング(thermal decoupling)を供給するよう、空隙によって離されている。
このようにして、前記光源及び前記ドライバの熱管理が基本的に２つに分けられる照明装置が達成される。それによって、ここでは、前記ドライバが例えばＬＥＤである前記光源より高温に弱いので、前記ドライバである、耐用年数に関して最も重要なコンポーネントが、前記光源によって発生される熱からほぼ絶縁されるヒートシンクによって管理されることができる。従って、前記ドライバの温度は下げられることができ、前記照明装置の全体的なシステム信頼性及び耐用年数が高めされる。
更に、空隙による前記光源ヒートシンクと前記ドライバヒートシンクとのデカップリングによって、空気対流によって前記ハウジングを冷却するための全ヒートシンク面積が増大される。
前記照明装置の実施例によれば、前記空隙は、外気と流体連絡するよう構成され、それによって、前記ヒートシンク間の前記空隙に気流が熱的に誘導されることを可能にする。これは、前記照明装置の空冷の向上が達成されるように、前記空隙と前記環境との間に空気が流れることができること、又はそれらの間で空気が交換されることができることを意味する。
前記照明装置の実施例によれば、前記照明装置は、吸気口から前記空隙まで延在する冷却経路を更に有する。それによって、前記照明装置の更なる空冷のための手段が供給される。これは有利である。
前記照明装置の実施例によれば、前記照明装置は、前記光源を取り囲むためのエンベロープを更に有する。前記冷却経路は、前記エンベロープの反射器の中に、又は前記エンベロープ自体の中に、配設される。それによって、前記光源において引き起こされた熱は、前記冷却経路及び前記空隙内に気流を引き起こすことができ、それによって、各々前記ヒートシンクから取り除かれる熱量を増大させる。
前記照明装置の実施例によれば、前記ドライバヒートシンクは、前記冷却経路内に延在するよう構成される突出部を更に有し、それによって、前記ドライバヒートシンクのヒートシンク面積を増大させ、前記冷却経路内と同じ空冷を供給する。これは有利である。
前記照明装置の実施例によれば、前記ドライバヒートシンクの前記突出部は棒状である。これは、前記空気経路にはめ込むのに有利である。
前記照明装置の実施例によれば、前記光源ヒートシンク及び前記ドライバヒートシンクは、前記光源及び前記ドライバの各々の冷却要件を満たすよう選択される各々の事前選択冷却面を持つよう構成される。従って、異なる熱源に対して熱的にデカップルされたヒートシンクを供給することによって、前記ヒートシンクの冷却面の増大（即ち、ヒートシンク面積の増大）を可能にするのに加えて、更に、各熱源の、それ自身の冷却要件に従う、熱管理の個別最適化が、容易になる。前記個別最適化は、前記光源ヒートシンク及び前記ドライバヒートシンクのために、各々、事前選択冷却面を準備することによって、なされ得る。即ち、前記ドライバヒートシンクの冷却面を増大させることによって、前記ドライバの温度は下げられ、それによって、前記ドライバの信頼性及び耐用年数を向上させる。例えば、レトロフィットランプは、或る所定の寸法要件を持ち、それ故、熱の減少のためには限られた割当量しか持たないことから、前記ドライバヒートシンクの冷却面の増大は、同時に、前記光源ヒートシンクの冷却面の減少を選択することにつながる。しかしながら、これは、前記光源の耐用年数及び信頼性を著しくは低下させない。なぜなら、前記光源は、高温に対してより影響されにくいからである。
前記照明装置の実施例によれば、前記光源ヒートシンク及び／又は前記ドライバヒートシンクは冷却フィンを更に有する。前記冷却フィンは、各々の前記ヒートシンクの冷却面を更に増大させる。
前記照明装置の実施例によれば、前記光源は、反射器であって、前記反射器上に冷却フィンが配設される反射器を更に有する。これは有利である。
前記照明装置の実施例によれば、前記光源は、少なくとも１つの発光ダイオード、ＬＥＤを有する。これは有利である。
前記照明装置の実施例によれば、前記照明装置は、少なくとも１つの分離ボディを更に有する。前記分離ボディは、低い熱伝導率を持つ材料で作成されることができ、前記光源ヒートシンクと前記ドライバヒートシンクとの間に形成される空隙を供給するよう構成される。
下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様、特徴及び利点を説明し、明らかにする。
本発明は、請求項において列挙されている特徴の全てのあり得る組み合わせに関することに注意されたい。
ここで、本発明の実施例を示す添付の図面を参照して、本発明のこの及び他の態様についてより詳細に記載する。
本発明の概念に従う照明装置の実施例の概略側面斜視図の図示である。 本発明の概念に従う照明装置の実施例の切開側面斜視図の図示である。 本発明の概念に従う照明装置の実施例の側面斜視図の図示である。 本発明の概念に従う照明装置の実施例の分解側面斜視図の図示である。
ここで、添付の図面を参照して、以下に、本発明をより詳細に説明する。以下の実施例は、この開示が、完全且つ完璧となり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように、一例として示されている。全体を通して、同様の参照符号は、同様の要素を指す。
本発明による照明装置は、以下においては、ＬＥＤをベースにしたレトロフィット電球ランプで例示されている。これは、単一のＬＥＤ、マルチカラーＬＥＤ、蛍光体ＬＥＤ、多数のＬＥＤを有するＬＥＤパッケージなどを含む。更に、本発明の概念は、固体発光ダイオードと、有機発光ダイオード、ＯＬＥＤとの両方に適用可能である。
図１は、本発明の概念に従う照明装置１００を図示している。照明装置１００は、レトロフィット電球ランプの形をしており、（図１においては見えない）固体光源、ＬＥＤをベースにしている。照明装置１００は、ここではエジソンスクリュー口金である、レトロフィット口金１１３上に配設される円錐状ドライバヒートシンク１１５を有する。照明装置に適用可能な別の一般的な口金は、例えば、差し込みタイプの口金である。口金１１３は、照明装置１００を照明器具（図示せず）に電気的及び機械的に接続するよう構成される。
ドライバヒートシンク１１５は、中空であり、ドライバハウジングである機能を持つ。ドライバヒートシンク１１５は、ここではアルミニウムで作成されているが、他の適切な材料は、他の適切な金属、熱可塑性物質、普通のプラスチック、及びセラミックを含む。ドライバヒートシンク１１５の中には、ＬＥＤを駆動するためのドライバ回路が配置される。ドライバヒートシンク１１５の上には、光源ヒートシンク１１２が配設され、光源ヒートシンク１１２は、絶縁距離部１３０によってドライバヒートシンク１１５から距離ｄ離され、絶縁距離部１３０は、更に、光源とドライバ回路（見えない）との間の電気接続のための経路を供給するよう構成される。空隙１１４は、光源ヒートシンク１１２とドライバヒートシンク１１５との熱デカップリングを供給する。光源ヒートシンク１１２の上には、ガラス製のバルブ１１１が、プリント回路基板、ＰＣＢの上に配設されるＬＥＤパッケージである光源を取り囲むよう配設される。他の実施例においては、光源は、チップオンボード、ＣＯＢ構成でＰＣＢ上に直接配設されるＬＥＤを有する。ＰＣＢは、光源ヒートシンク１１２の上に取り付けられ、光源ヒートシンク１１２と熱接続しており、更に、上記のように、距離部１３０を介しての光源の給電のための電子部品を有するドライバに電気接続される。
照明装置の実施例によれば、図２の切開図において図示されているように、照明装置２００は、照明装置２００の底部に配設されるエジソンスクリュータイプの口金２１３を有する。口金２１３は、ドライバ回路（図示せず）を保持するよう構成されるドライバヒートシンク２１５に接続される。ドライバヒートシンク１１５は、中空であり、閉じた上面２１７を持つフラストレートコーンのような形をしている。上面２１７の中央には、上面２１７から垂直に上方へ延在する突出冷却部２１６が配設される。冷却部２１６は、ここでは、横に延在する冷却フィン２１６ａを備えるよう構成される細長い棒状冷却ボディである。本発明の概念内で、他の形状の冷却部も利用可能である。更に、他の実施例においては、突出部が全く存在しない。
続けて、照明装置２００は、光源ヒートシンク２１２を更に有する。光源ヒートシンク２１２は、ここでは、ドライバヒートシンク２１５の上面２１７と平行に配設されるリング状金属板２１２ａを有する。光源ヒートシンク２１２の板２１２ａの間には、それらの間に配設され、距離ｄを作成する少なくとも１つの絶縁部１３０によって空隙１１４が形成される。板２１２の外径は、ドライバヒートシンク２１５の上面２１７の外径より大きい。光源ヒートシンク２１２は、複数の冷却フィン２１２ｂを更に有する。複数の冷却フィン２１２ｂは、板２１２ａの外縁に沿って分散配設され、下方へ延在し、ドライバヒートシンク２１５と実質的に平行である。ヒートシンク板２１２の内径は、ドライバヒートシンク２１５の冷却部２１６の直径より大きいよう構成される。
上記の光源ヒートシンクの他の実施例においては、上記のようなヒートシンク板２１２ａから下方へ延在する冷却フィン２１２ｂが、外円筒とドライバヒートシンクとの間に空隙が形成されるような中空外円筒（図示せず）に置き換えられる。
図２に関して続けると、光源ヒートシンク板２１２ａの上には、光源２２０が配設される。光源２２０は、リング状ＰＣＢであって、前記リング状ＰＣＢ上に、複数のＬＥＤ２２１、ここでは白色ＬＥＤが取り付けられるリング状ＰＣＢである。ここでは後にバルブ２１１と呼ぶガラスエンベロープは、光源２２０を取り囲むよう光源ヒートシンク２１２上に配設される。遠隔蛍光体ＬＥＤを利用する他の実施例においては、光源において青色ＬＥＤが用いられ、蛍光体層がバルブの内部又は外部に配設される。
バルブ２１１は、ここではガラスで作成され、切頂円環体のような形をしており、バルブ２１１の中央穴は、環境と空隙２１４との間の空気の流体連絡のための空気経路２３０を供給し、即ち、空気は、環境と空隙２１４との間を容易に流れることができる。他の実施例においては、バルブは、光源２を完全に取り囲むよう形成され、即ち、光源は、外気から完全に切り離される。バルブのための他の適切な材料は、例えば、ポリマ、シリコーン及びセラミックである。空気経路２３０は、更に、（存在する場合には）ドライバヒートシンクの冷却部２１６を取り囲む（上記の他の実施例参照）。それによって、照明装置２００の動作中、冷却部２１６及び空隙２１４は、照明装置２００内の温度差によって引き起こされる気流にさらされる。外気は、バルブ２１１の上部から照明装置２００内へ流れ込み、空気経路２３０内へ流れ込み、空隙を通って外部へ出る。それによって、ドライバヒートシンク２１５の上面２１７、冷却部２１６及び光源ヒートシンク２１２の露出面領域に冷たい外気の流れが当てられ、照明装置の効率的な熱対流冷却を供給する。
図３ａ及び３ｂに図示されているように、照明装置の実施例によれば、図２を参照して照明装置２００について記載したのと同じ基本構造を備える照明装置３００が供給されるが、照明装置３００は、照明装置３００のバルブ３１１の中央に配設される反射器３１８を更に有する。反射器３１８は、板２１２ａの内径に合うよう構成される底面を持つ切頂トランペット状アルミニウムボディである。反射器３１８は、ＬＥＤ２２１から発する光線を外へ反射するようバルブ３１１内に配置される。反射器３１８の外面３１９は、ここでは、ＬＥＤ２２１に対して凹状に湾曲しており、高反射性の表面を具備する。前記高反射性の表面は、例えば、鏡面であってもよく、銀メッキされてもよく、又は白色で覆われてもよい。「白色」は、全ての又はほぼ全ての入射光の反射による色相を持たない又はほとんど持たない色として規定される。反射器３１８の外面３１９は、例えば、放物曲面又はチューリップ状曲面であり得るが、これらに限定されるものではない。
図２を参照して記載したような照明装置２００の他の実施例は、バルブ２１１の穴の中に配設される反射器を有する。簡単な形では、反射器は、例えば、バルブ２１１内の銀メッキされた中央部として構成される。
図３ａ及び３ｂの照明装置３００に関して続けると、反射器３１８は、更に、間隔をおいて配設され、垂直面においては、反射器３１８の内面に沿って延在する冷却フィン３１８ａを持つよう構成される。水平面においては、冷却フィン３１８ａは、反射器３１８の中央の方へ、放射状に内部へ所定の長さ延在するよう構成される。所定の長さは、冷却フィン３１８ａと、反射器によって取り囲まれる冷却部３１６とが物理的に干渉しないように選択される。例えば、反射器３１８、バルブ３１１、空隙２１４及び冷却部２１６の設計が、好ましくは、照明装置３００の中央に形成される空気経路２３０内の気流が最適化されるように予め選択される。
図３ｂにおいては、照明装置３００の実施例の一部が、分解斜視図で図示されている。まず、最下部には、エジソンスクリュー口金２１３が示されている。エジソンスクリュー口金２１３は、口金２１３とドライバ回路（図示せず）の充電部との間の電気絶縁のためのシェル３３０を受けるよう構成される。シェル３３０は、ドライバヒートシンク３１５に合うよう構成され、ドライバヒートシンク３１５は、ここでは、ドライバヒートシンク３１５の表面積、即ち、冷却面積を増大させ、それによって、ドライバを冷却する能力を向上させるために、冷却フィン３１５ａを具備する。ドライバヒートシンク３１５の上面３１７の上には棒状冷却部３１６が配設され、ここでは、３つの絶縁距離部１３０が見える。距離部１３０は、ドライバと光源との間の電気接続を可能にするための、又は他の例においては、光源ヒートシンクを例えばネジ（図示せず）で固定するための、貫通穴１３０ａを具備する。光源ヒートシンク３１２上には対応する開口部３１２ａが配設される。光源ヒートシンク３１２の上にはリング状光源２２０が配設され、次いで、リング状光源２２０はバルブ３１１によって取り囲まれ、バルブ３１１内には反射器３１８が配設される。
上記の実施例は、標準的なバルブ形状を持つ照明装置に関するが、任意の他の適切な形状が考えられてもよい。
上には、添付の請求項において規定されているような本発明による照明装置の実施例が記載されている。これらは、単なる例であって、これらに限定されない例とみなされるべきである。当業者には理解されるように、本発明の範囲内で、多くの修正例及び別の実施例が考えられる。
この出願のためには、とりわけ、添付の請求項に関しては、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数性を除外しないことに注意されたい。このこと自体は当業者には明らかであろう。

Claims (7)

  1. 光源と、
    前記光源に給電するよう構成されるドライバであって、前記光源から空間的に離されているドライバと、
    前記光源が熱的に結合される光源ヒートシンクと、
    前記ドライバが熱的に結合されるドライバヒートシンクと、
    前記光源を取り囲むためのエンベロープとを有する照明装置であって、
    前記光源ヒートシンクと前記ドライバヒートシンクとが、前記光源ヒートシンクと前記ドライバヒートシンクとの熱デカップリングを供給するよう、空隙によって離されており、前記エンベロープが、吸気口から前記空隙まで延在する冷却経路を、前記冷却経路を介して前記空隙が外気と流体連絡するように、規定し、前記冷却経路が、前記エンベロープの反射器の中に、又は前記エンベロープ自体の中に、配設され、前記ドライバヒートシンクが、前記冷却経路内に延在するよう構成される突出部を更に有する照明装置。
  2. 前記ドライバヒートシンクの前記突出部が棒状である請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記光源ヒートシンク及び前記ドライバヒートシンクが、前記光源及び前記ドライバの各々の冷却要件を満たすよう選択される各々の事前選択冷却面を持つよう構成される請求項１乃至２のいずれか一項に記載の照明装置。
  4. 前記光源ヒートシンク及び／又は前記ドライバヒートシンクが冷却フィンを更に有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。
  5. 前記照明装置が、反射器であって、前記反射器上に冷却フィンが配設される反射器を更に有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
  6. 前記光源が少なくとも１つの発光ダイオードを有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。
  7. 少なくとも１つの分離ボディを更に有し、前記分離ボデイが前記空隙を供給する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
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