JP5984845B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には、改良型（retrofit）ＬＥＤ電球の大量生産に適した照明装置及び照明装置の組み立てのための方法に関する。

発光ダイオード照明装置（ＬＥＤ照明装置）の市場への高度の浸透のためには、改良型ランプが極めて重要である。ＬＥＤに基づく改良型ランプは、典型的には従来の白熱ランプを置換するために用いられ、以下ではＬＥＤ電球と称する。例えばフィリップス社のエンデュラＬＥＤ電球のような改良型ランプ内にＬＥＤを配置するための典型的な解決策は、印刷カード基板（ＰＣＢ）上にＬＥＤを配置するというものであり、次いで斯かるＰＣＢは当該ＬＥＤ電球の基部の一部を形成する金属ヒートシンクに金属ネジで取り付けられる。該金属ヒートシンクには、典型的には、該ＰＣＢを所定の位置に取り付けることができるように、事前穿孔された孔が準備される。更に、斯かるＬＥＤ電球は、典型的に、ＬＥＤを封入するように構成されたガラス球及び上記基部に接続された口金を有する。

上述したシステムは、ＬＥＤにより発生された熱が金属ヒートシンクを介して排出される、効果的なＬＥＤ電球を実現するので一般的に有効であるが、ＬＥＤ電球内にＬＥＤを取り付けるための代替方法に対する要求が存在する。

本発明の目的は、少なくとも、大量生産に良く適した、改良された照明装置及び斯かる照明装置を組み立てるための方法を提供することである。

この目的は、添付独立請求項に記載した本発明概念による照明装置及び方法により達成される。好ましい実施態様は、従属請求項に記載されると共に、後述する記載及び図面に示される。

かくして、本発明概念の第１態様によれば、光を発生するように構成された少なくとも１つの光源と、電気絶縁性ヒートシンクエレメントと、導電層とを有する照明装置が提供される。該少なくとも１つの光源は、該導電層に対して少なくとも熱的に接触すると共に好ましくは電気的にも接触するように配置される一方、該導電層は該ヒートシンクエレメントに機械的固定手段により取り付けられる。このように、該ヒートシンク上への該導電層の良好な固定を実現するために機械的固定手段が用いられ、この方法は、例えば厚膜技術又は薄膜技術を用いた例えば接着又はコーティング技術等（これらは、全て、硬化、化学薬品の使用の必要性から高価な装置及び複雑な工程を必要とする）と比較して有益である。更に、該機械的固定手段の適切な設計により、該固定手段は前記１以上の光源を該ヒートシンクエレメント上の所定の位置へ位置合わせする有利な方法として利用することができる。このことは、例えば、機械的固定手段に該光源（典型的には、該導電層から上方に突出するように配設される）を受入する凹部を設けることにより達成することができる。該導電層及び光源を固定する場合、該光源は、該光源に対して該ヒートシンクエレメント上の所定の位置が得られるように案内される。更に、該固定手段の設計は、該固定手段自身の位置合わせが例えば該ヒートシンクエレメントの形状を利用することにより促進されるように実施することができる。該固定手段は摩擦ロック（非積極（non-positive））型のもの及び形状ロック（積極（positive））型のものとすることができることに注意すべきである。

該照明装置の好ましい実施態様において、該導電層は、該光源と電気絶縁ヒートシンクエレメントとの間に配置され、これにより、熱を発生する光源とヒートシンクエレメントとの間の低い熱抵抗をもたらす。これによって、該光源からの効率的な熱伝達及び該ヒートシンクエレメントへの熱拡散が達成される。低い熱接触抵抗は、例えば、該導電層を形成するために銅又は銅合金を使用し、該導電層が例えばセラミックヒートシンクエレメントと直接接触するように配置される場合に達成される。この構成は、前述したような従来のＰＣＢ実装照明装置よりも少ない部品しか要さない。更に、該固定手段は、所定の動きの自由度が許されるように構成することができ、この構成は熱膨張係数、ＣＴＥの不整合の影響を減少させる。そして、このことは、高い温度（１００℃以上）における半田の亀裂が少ないことを意味する。該導電層は、モノリシック又は多層型（例えば、前記光源を電源に接続するための電気的に絶縁性の熱伝導基板上に堆積されたリード線フレームを含む）とすることができることに注意すべきである。

該照明装置の一実施態様によれば、該固定手段は機械的力を所定の位置に分配（分散）するように構成される。これらの位置は、有利には、該導電層上で、且つ、該少なくとも１つの光源の直ぐ近傍に選択することができる。これにより、該導電層を前記ヒートシンクエレメント上に固定することに加えて、該固定手段は、これら伝導層とヒートシンクエレメントとの間における熱的に厳しい位置における（即ち、直の熱源における）十分な熱的接続を行うことができる。この構成は、例えば、該固定手段の上側及び下側接触面の適切な設計を選択することにより実現することができる。即ち、該固定手段は、該導電層及び該ヒートシンクエレメントが該所定の位置において該固定手段により押し合わされるように、設計される。上述したように、これらの位置は、好ましくは、熱を発生する各光源の近くでの良好な熱的接触がなされるように、各光源の近くに選択される。これにより、或る組み立てステップにおいて、該光源に接触している該導電層は上記ヒートシンクエレメントに固定される一方、該固定手段からの機械的力は、該光源（又は何れか他の熱発生部品）の近くでの十分な熱的接触を効果的な態様で行うべく分配されることになる。

更に、各光源に対して別個の圧力点を付与することにより、該照明装置はヒートシンクエレメントの表面の凹凸及び平坦さの欠陥に対して敏感にならなくなる。このことは、平坦さに対して余り注意が必要でなくなるので、熱接触面の生成のための費用を低減することになる。

該照明装置の一実施態様によれば、該固定手段はクランプである。該クランプは金属のものとすることができるが、電気的に絶縁性の材料で設けることもできる。クランプを用いることにより、該導電層とヒートシンクエレメントとの間の良好な熱接触が都合良い方法で得られる。該クランプは、有利には、前述したように該導電層とヒートシンクエレメントとの間の十分な熱的接触を達成するために所定の力を付与するように構成される。該クランプの取り付けは、一つの組み立てステップにおいて実行することができる。該固定手段がクランプである利点は、従来技術におけるように例えばヒートシンク上へのＰＣＢの固定のためにネジを使用するのと比較した場合、多数ある。後者は、取り付けを完了するために複数のステップを必要とすると共に、例えば該ネジの繊細な扱いを必要とする。更に、過度に大きなトルクはＰＣＢを損傷させる結果となるので、該ネジに対して正しい量のトルクを付与することが極めて重要である一方、過度に小さいトルクは該ＰＣＢと該ＰＣＢのヒートシンク（ここでは、該ヒートシンクエレメントに対応する）との間の不十分な熱的接触を生じさせ得る。しかしながら、本発明概念によりクランプを使用することは、非常に正確に定められたクランプ力の付与及び迅速な組み立てを可能にする。

該照明装置の一実施態様によれば、該導電層は前記少なくとも１つの光源の給電のために配設される電気リード（リード線）を有して構成される。該導電層は、好ましくは、該光源とヒートシンクエレメントとの間の熱結合を行うことに加えて、該光源に給電するために配置される電気リード線を設けるように設計される（この構成が有利である）。

該照明装置の一実施態様によれば、該導電層は可撓性である。可撓性の導電層は、例えば該ヒートシンクエレメントの周囲に折り曲げることができるので、有利である。更に、可撓性の導電層は、該導電層自身と前記ヒートシンクエレメントとの間の接触面積の改善ももたらす。

該照明装置の一実施態様によれば、該装置は、該導電層に配置された絶縁層を更に有する。該絶縁層は、例えば該導電層が切除／スタンプ加工されたリード線パターンを有する場合に、該導電層を支持するために配設することができる。該絶縁層は、更に、前記光源（又は複数の光源）が配置されるべき領域を除き、上側表面の殆どを覆う上部層として配設することができる。この場合、該絶縁層は、当該照明装置の外囲体（ガラス球）が壊れた場合等に、生きた部品を絶縁することにより該照明装置の安全性を増加させるために使用することができる。該絶縁層は、更に、位置決め機能のために使用することもできる。該絶縁層は該導電層の一体部分とすることもできることに注意すべきである。

該照明装置の一実施態様によれば、該絶縁層（もし存在するなら）及び／又は前記固定手段は反射性であり、このことは、良好な照明性能を提供するために、即ち該照明装置の高い光学効率を達成するために有利である。

該照明装置の一実施態様によれば、該導電層は、該固定手段内に配置される。該導電層は、例えばプラスチッククランプの接触面を覆って配置することができると共に、前記光源を電源に接続するために配設される電気リード線として使用することができる。これにより、該光源に対する電気リード線を配設する都合良い態様として設けられる一方、同時に、該光源と該ヒートシンクエレメントとの間の十分な熱的接続をもたらす。

該照明装置の一実施態様によれば、該導電層及び該固定手段は一致する。該固定手段は、例えば、該光源が取り付けられる金属クランプとすることができる。この構成は、光源とヒートシンクエレメントとの間の良好な熱的接続を提供すると共に、部品の数を少なく維持する。該光源の給電は該導電層により提供することができるが、専用の電気接続手段により実現することもできる。該光源は、例えばＬＥＤパッケージ又はチップオンボード（ＣＯＢ）とすることができる。この場合、ＬＥＤパッケージとは、基板に直接表面実装されるか又は半田付けされる下方に向かう保護されていないリード線を備えたＬＥＤを主に指すものではなく、保護コーティング又は何らかの種類の機械補強を備えたＬＥＤを指すことができる。しかしながら、該光源は、該導電層を形成する裸のダイ（即ち、専用の保護コーティングを備えない）上の1以上のＬＥＤの形で設けることもできる。該ダイは該ヒートシンクエレメント上に直接取り付けられ、熱が当該ＬＥＤから上記ダイを介して該ヒートシンクエレメントへ低熱抵抗で放散されるようにする。パッケージが使用されるか又は裸のダイが使用されるかに拘わらず、ＬＥＤを接続する好ましい方法はワイヤボンディングによるものである。この実施態様は、該ダイが導電性でなくても完全に動作することに注意されたい。しかしながら、該ダイが横断（transverse）方向に良好な熱伝導度を有することが重要である。

該照明装置の一実施態様によれば、該機械的固定手段は、該ヒートシンクエレメントにおける該導電層のものに対応する形状を持つ凹部（recess）である。凹部とは、前記光源を位置合わせするのを補助するために使用することが可能な窪み（nock）、空洞（cavity）又は孔（hole）も意味する。該導電層が該凹部に受入されると、該導電層の自身の面内での動きは制限される。更に、導電層はヒートシンクエレメントに接着される。該光源は、例えば、ＬＥＤパッケージ又はチップオンボード（ＣＯＢ）とすることができる。本実施態様は、少ない数の部品を有し、該凹部は、該ヒートシンクエレメントの製造の一部としてモード成形又は切除加工することができるので、本実施態様は、組み立てるのが容易となる。必要ならば、該導電層がヒートシンクエレメントに固定されたままにするのを補助するために追加のクリップを配設することもできる。この構成は、ヒートシンクに対する熱的接続を促進させる。

該照明装置の一実施態様によれば、電力を供給するために該光源までずっと延びるように、可撓性の線状電気接続手段が配設される。この構成は、該導電層が、電力が供給されるためのリード線フレームを含む必要がないので、好ましいものである。該線状接続手段は、例えば、絶縁された又は絶縁されていないワイヤとすることができる。更に、該線状接続手段は、駆動回路又は電源が配置され得るランプ口金（lamp cap）の内部から、該光源まで又は該光源に当該線状接続手段を接続する導電リード線まで延びることができる。該線状接続手段を光源又は該光源の導電リードに接続する今のところ好ましい方法は、ワイヤボンディングである。可撓性の線状電気接続手段を使用することは、リード線フレーム又は他の大きな剛性部品を備える実施態様と比較して該照明装置の耐衝撃性を増加させる故に好ましい。

該照明装置の一実施態様によれば、各可撓性線状電気接続手段は、該ヒートシンクエレメントにおける、該線状接続手段が延びる光源とは反対の側に配置される。これにより、該線状接続手段は光源から放出される光を損なうことはない。

該照明装置の一実施態様によれば、該ヒートシンクエレメントは２つの重なり合う部分を有する。これらの部分は、正の距離により分離されており、従って、これらの間に重なり領域が形成され、該領域に該電気接続手段が配置される。この構成は、該線状接続手段が該ヒートシンクエレメントにより定位置に保持されるので好ましい。該重なり合う部分は、例えば、実質的に一定の距離（例えば、１〜１０ミリメートルの）により隔てられた平行なプレートとすることができる。該重なり合う部分は、好ましくは、当該ランプの中心領域に配置される。

該照明装置の一実施態様によれば、該照明装置は前記光源及びヒートシンクエレメントを囲む外囲体を有し、この構成は有利である。

該照明装置の一実施態様によれば、該ヒートシンクエレメントは該外囲体に熱的に結合され、自身の光源（又は複数の光源）が該外囲体内であって、該外囲体に熱的に結合されたヒートシンクエレメント上に配置された照明装置を提供する。これにより、効率的な光源からの熱伝達並びにヒートシンクエレメント及び外囲体への熱拡散が達成される。

該照明装置の一実施態様によれば、該ヒートシンクエレメント及び外囲体（envelope）の少なくとも一部は、単一の一体化部品である。即ち、該ヒートシンクエレメントは、該外囲体（例えばガラス球又は電球）の一部である。この場合、より少ない部品しか必要とされず、製造が一層簡単にされる。例えば、共通の鋳型内で、同一の材料からの上記ヒートシンクエレメント及び外囲体のモールド成形が可能にされる。

該照明装置の一実施態様によれば、該ヒートシンクエレメントはセラミック材料を有し、この構成は有利である。好ましい材料は、半透明の多結晶アルミニウム酸化物、ＰＣＡである。該材料は、高い総光透過率をもたらしながら、ＬＥＤ等の点光源を消滅させるための所望の光散乱性ももたらすと言うような、電球のための優れた光学特性を備え得る。加えて、ＰＣＡは、非常に良好な電気絶縁性を提供し、３５Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する。これにより、該照明装置の温度管理が改善される。このことは、該装置の高いレベルの機能統合を可能にし、これにより、従来の金属ヒートシンク並びにプラスチック反射器及び／又は拡散器を用いるランプにとり必要とされる部品の量を減少させる。

本発明概念の第２態様によれば、照明装置を提供する方法であって、導電層を準備するステップと、該導電層の上面上に少なくとも１つの光源を取り付けるステップと、該導電層を電気的に絶縁性のヒートシンクエレメント上に、該導電層の下面が該ヒートシンクエレメントに直接接触して配置されるように固定するステップとを有し、該導電層をヒートシンクエレメント上に固定するステップが、機械的固定手段により実行されるような方法が提供される。このように、光源を備える照明装置を例えば電球内に取り付けるために、少ない部品しか必要としない非常に簡素で、高度に認識可能な機械的解決策が実現される。該方法は、照明装置の大量生産にとり好適である。

該方法の一実施態様によれば、該導電層に電気リード線パターンを設けるステップを更に有し、この構成は有利である。電気リード線パターンを設けるステップは、有利には、スタンプ加工により実施することができる。スタンプ加工は、多数の電気リード線パターンを銅箔ロール等の導電層から同時にスタンプ形成することができる故に有利である。しかしながら、該発明概念に対しては、リード線パターンを得るために適用可能な他の好適な方法も使用できることが強調されるべきである。

該方法の一実施態様によれば、該方法は、電気絶縁層を準備するステップ、及び該電気絶縁層を該導電層上に配置するステップを更に有する。

本発明概念のこれらの及び他の態様、フィーチャ及び利点は、後述する実施態様から明らかとなり、斯かる実施態様を参照して解説されるであろう。尚、本発明は、これらが異なる請求項に記載されていたとしても、全てのフィーチャの組み合わせにも関するものであることに注意されたい。

図１は、本発明概念による照明装置の一実施態様の主たる部分を図示する切開分解斜視図である。 図２は、本発明概念による照明装置の一実施態様を図示する切開分解斜視図である。 図３ａは、本発明概念による照明装置を組み立てる方法の一実施態様におけるステップの概略図である。 図３ｂは、本発明概念による照明装置を組み立てる方法の一実施態様における他のステップの概略図である。 図３ｃは、本発明概念による照明装置を組み立てる方法の一実施態様における他のステップの概略図である。 図４ａは、本発明概念による照明装置の一実施態様の部品を図示する。 図４ｂは、本発明概念による照明装置の一実施態様の部品を図示する。 図５は、本発明概念による照明装置の一実施態様の斜視図である。 図６は、本発明概念による照明装置の一実施態様の斜視図である。 図７ａは、本発明概念による照明装置の一実施態様を図示する。 図７ｂは、本発明概念による照明装置の一実施態様を図示する。 図８は、本発明概念による照明装置の一実施態様を図示する。 図９は、図７ａ、７ｂ及び８の実施態様の何れかの概略上断面図である。

以下、本発明概念を、添付図面を参照して一層詳細に説明する。以下の実施態様は、この開示が詳細且つ完全であり、当業者に対して本発明概念の範囲を十分に伝達するように例示として提示される。尚、同様の符号は全体を通して同様の構成要素を指す。更に、以下において、本発明は、該光源の好ましい実施態様として発光ダイオード（ＬＥＤ）を参照して説明される。このＬＥＤは、単一のＬＥＤ、多色ＬＥＤ、蛍光体ＬＥＤ及び複数のＬＥＤを有するＬＥＤパッケージ等を含む。更に、本発明概念は、固体発光ダイオード及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の両方に対して適用可能である。

図１は、本発明概念による照明装置１００の切開斜視図であり、この照明装置の主要部分を図示するように分解された該照明装置の半部を示している。更に、この図では、該照明装置を照明器具に接続するための口金、及び該光源に電源を接続するための電気配線は、簡略化のために削除されている。照明装置１００は、光を発生するように構成された光源１２１を有し、これら光源は基板１２０上に取り付けられている。該基板１２０は、後に図３及び４を参照して更に詳細に説明する。

光源１２１は、ここでは、単一の白色の又は青琥珀赤緑のＬＥＤであり、これらＬＥＤは基板１２０上に配設された電気リード線（図では見えない）に半田付けされている。該照明装置は、ここでは以下バルブと称する外囲体１１０を更に有している。ヒートシンクエレメント１１１が、バルブ１１０の内側表面から突出する部分として配設され、ヒートシンクエレメント１１１上には、照明装置１００が組み立てられる際に基板１２０が配置される。ヒートシンクエレメント１１１は、ここでは、バルブ１１０の内側曲線に沿う内側形状１１３及び反対側の直線的外縁１１４を備えた板状（プレート状）のものである。外縁１１４上には、基板１２０をヒートシンクエレメント１１１に固定するためのクランプ１３０及び基板１２０に対する案内ヘッドを設けるために突出部１１２が配設されている。クランプは後に説明する。ヒートシンクエレメント１１１及びバルブ１１０は熱的に結合され、他の実施態様では一体部品として形成することができる。

該照明装置の実施態様によれば、外囲体は１つの部品として製造することができるか、又は該外囲体を形成するように一緒に結合される少なくとも２つの部分により形成する（図示略）こともできる。

該照明装置の一実施態様によれば、該外囲体及び、オプションとして、該ヒートシンクエレメントはセラミック材料を有する。該セラミック材料は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＳｉＯ_２、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２（ＹＡＧ）、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２類似体、Ｙ_２Ｏ_３及びＴｉＯ_２並びにＺｒＯ_２からなる群から選択された１以上の材料に基づくものとすることができる。Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２類似体なる用語は、ＹＡＧと実質的に同じ格子構造を有するが、Ｙ及び／又はＡｌ及び／又はＯ、特にはＹ及び／又はＡｌが、Ｓｃ、Ｌａ、Ｌｕ及びＧ等の他のイオンにより各々少なくとも部分的に置換されたガーネット系を示す。また、「基づく（based on）」なる用語は、該セラミック材料を形成する出発材料が、例えばＡｌ_２Ｏ_３又はＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２（ＹＡＧ）等の、ここに示された材料の１以上から実質的になることを示す。しかしながら、このことは、Ａｌ_２Ｏ_３に対するＴｉ又は、一実施態様における、ＹＡＧに対するＣｅ等の、少量の（残存の）バインダ材料又はドーパントの存在を除外するものではない。セラミック材料は、相対的に良好な熱伝導率を有することができる。好ましくは、該熱伝導率は、少なくとも約１５Ｗ／ｍＫ等の少なくとも約５Ｗ／ｍＫ、更に一層好ましくは少なくとも約１００Ｗ／ｍＫとする。ＹＡＧは約６Ｗ／ｍＫの範囲の熱伝導率を有し、多結晶アルミナ（ＰＣＡ）は約２０Ｗ／ｍＫの範囲の熱伝導率を有し、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）は約１５０Ｗ／ｍＫ又はそれ以上の範囲の熱伝導率を有する。

図１を参照して続けると、ヒートシンクエレメント１１１及びバルブ１１０は、半透明材料であるＡｌ２Ｏ３から形成される。Ａｌ_２Ｏ_３は、１３００〜１４５０℃等の約１３００〜１５００℃の範囲内におけるような、約１３００〜１７００℃の範囲内の温度で焼結される場合、高度に反射性のものとすることもできる。この材料は、当業分野では「ブラウン」ＰＣＡ（多結晶アルミナ）としても知られている。

図２に示された照明装置１００の組み立てられた状態において、バルブ１１０は光源１２１及びヒートシンクエレメント１１１を取り囲む。該照明装置は、組み立てられた場合に基板１２０をヒートシンクエレメント１１１に固定するように構成された金属クランプ１３０を更に有している。基板１２０は、ここでは、ヒートシンクエレメント１１１の周囲に適合するように折り曲げ軸の周りに折り曲げられており、且つ、取り付けられた場合に突出部１１２（即ち、ヒートシンクエレメント１１１上の案内ヘッド）を受け入れるように該折り曲げ軸に配置された開口１２９を備えている。クランプ１３０は裁断された金属箔（cut out metal foil）であり、該金属箔は２組の対向する弾性クランプ部を備えたクランプを形成するように整形され且つ折り曲げ軸の周りに折り曲げられている。クランプ１３０は、これら２組の対向する弾性クランプ部の間にヒートシンクエレメント１１１及び基板１２０を受入するように構成されており、これにより、該２組の対向する弾性クランプ部は、基板１２０及びヒートシンクエレメント１１１を押圧する機械力をもたらす。クランプ１３０の該２組の対向する弾性クランプ部は図１に部分的に図示されており、該図において、光源１２１の１つを保持するための上側の組を形成するサブパーツ（部分片）１３１、１３３及び１３４は完全に見えている。示されるように、クランプ１３０の前記折り曲げ軸から前方へのサブパーツ１３１及び１３４の延びは、これらサブパーツ１３１及び１３４の間に配設されたサブパーツ１３３に関するよりも長くなっている。サブパーツ１３３の長さは、該折り曲げ軸から所定の距離を定める。更に、サブパーツ１３１及び１３４の間の横方向の隔たりは、クランプ１３０により該光源が都合良く受入されるように選定されている。これにより、ヒートシンクエレメント１１１上における光源１２１の二次元での位置決めがクランプ１３０によって達成される。即ち、該後軸からの距離及び横方向の位置が、サブパーツ１３１及び１３４の隔たりにより形成され凹部の位置決めにより達成される。

クランプ１３０のサブパーツ１３１、１３２、１３３及び１３４（並びに図では見えない更なるサブパーツ）の断面形状は接触面を形成するために丸み部（round）１３１ａ〜１３４ａを備えるように構成されており、これら接触面は取り付け位置においてヒートシンクエレメント１１１に対面し、該クランプからの機械力が所定の位置に（好ましくは、光源１２１の近くに）分配されるようにする。クランプ１３０の所定の形状設計、弾性及び材料を整えることにより、基板１２０及びヒートシンクエレメント１１１を固定し、且つ、これらの十分な熱的接続を保証するための所定の分散機械力が付与される。

当該照明装置の一実施態様において、該固定手段は、該ヒートシンクエレメント上への該基板の固定を行うために例えばネジ又はバネ（図示略）により寄せ合わされ得る２つの対向するクランプ部を有するクランプである。

図２を参照して続けると、該図は照明装置１００に関する給電の細部を更に図示している。バルブ１１０の入口には、受入コネクタ部１４３がヒートシンクエレメント１１１に面するようにして電源基板１４２が配置されている。このように、取り付けられた場合、ヒートシンクエレメント１１１及び電源基板１４３は一緒に固定される。基板１２０上には電気リード線（ここでは見えない、図４ａの１２２参照）が配置され、該基板は、取り付けられた場合に、これら電気リード線がコネクタ部１４３につながるように配置される。このように、光源１２１及びドライバの電気的相互接続は、基板１２０のエッジにおいてコネクタ部１４３内で行われ、該コネクタ部１４３は電気ワイヤ１４１を介して口金１４０内に配設されたドライバ回路（図示略）に結合される。

図５を参照して説明される照明装置５００の一実施態様において、該照明装置５００は、中空（hollow）の実質的に円筒状のセラミック製ヒートシンク５１１を有し、該ヒートシンクは部分的に閉じた上面５１１ｃを有すると共に、反対側の下端で口金５４０に接続されている。ヒートシンク５１１の円筒形状は、２つの異なる直径の２つの段５１１ａ及び５１１ｂとして設けられ、該ヒートシンクエレメントの上側部分５１１ａが下側部分５１１ｂより小さな直径を有するようになされている。上側部分５１１ａの上面５１１ｃには、開口５４３が設けられている。照明装置５００は、複数の長方形基板部５２３を備えた可撓性基板５２０を更に有し、該基板部の各々は、上端部において、円（ヒートシンクエレメント５１１の上側部分５１１ａの外径に合致する）を形成する結合ストリップ（uniting strip）５２４に取り付けられている。基板５２０は、絶縁上部層の下に配置された電気リード線（図では見えない）を備えて配されている。各基板部５２３においては、対応する光源１２１が該絶縁上部層によっては覆われていない接続パッドに半田付けされている（これら接続パッドは、ここでは、見えないが、図４ｂにおける光源に対する電気接続用のパッド１２４に匹敵するものである。）。基板５２０を製造する場合、基板部５２３は、有利にも、これら基板部５２３及び結合ストリップ５２４を有する長方形部分から加工することができる（スタンプ加工の間に、絶縁層を設ける、光源を取り付ける等）。次いで、結合ストリップ５２４の外側端部は、該結合ストリップが円を形成するように結合される。更に、ドライバに接続するための電源部５２２が結合ストリップ５２４に取り付けられる。

基板５２０は、上側部分５１１ａが結合ストリップ５２４を介して突出するように配置される。基板部５２３は、当該ヒートシンクエレメントの周囲に間隔を開けて配置され、これら基板部の可撓性により結合ストリップ５２４から懸架され、該ヒートシンクエレメントの下側部分５１１ｂの側壁を概ね覆う。電源部５２２は、開口５４３を介して当該ヒートシンクエレメント５１１内に入るように構成されており、更に、ドライバ回路（図示略）に接続される。

基板５２０をヒートシンクエレメント５１１に固定するために、基板５２０の上方にクランプ５３０が配置される。クランプ５３０はリング状の金属クリップであり、各基板部５２３に適合するように構成された複数のクランプ部５３３を有する。従って、クランプ部５３３は、対応する基板部５２３に適合するように、統合上部リム５３４の周囲に間隔を開けて配置されている。各クランプ部５３３における凹部は、２つの隣接するサブパーツ５３１及び５３２により形成されている。該凹部は、クランプ５３０が基板５２０の光源１２１を所定の位置に固定するために設けられている。上部リム５３４は、ヒートシンクエレメント５１１の上側部分５１１ａが突出するのを可能にするのに適した内径の開口を有して構成されている。クランプ５３０の形状は、該ヒートシンクエレメントの下側部分５１１ｂを受け入れる一方、基板部５２３を固定するために機械力を分散させ、これにより基板５２０とヒートシンクエレメント５１１との間の十分な熱的接触をもたらすように適合されている。

該照明装置の一実施態様によれば、該固定手段は、例えばプラスチック等の電気絶縁材料内に配置される。

該照明装置の一実施態様によれば、該基板は導電層であり、該導電層は例えばギャップにより電気的に分離された２つのサブパーツ（図示略）を有する。該光源のアノードは、該サブパーツの一方に電気的に取り付けられ、該光源のカソードは、該サブパーツの他方に電気的に取り付けられる。該基板は、該ヒートシンクエレメント上に直に配置され、プラスチッククランプにより該ヒートシンクエレメントに固定される。

該照明装置の一実施態様によれば、図６に示されるように、ここではＬＥＤパッケージ６２１である該光源は、セラミック製ヒートシンクエレメント６１１上に、該光源の熱パッド（図では見えない）がセラミック表面上に直に置かれるように、配置される。電気接点が配設されたプラスチッククランプ６３０は、該ＬＥＤパッケージを所定の位置に保持すると共に、該ＬＥＤパッケージを電気的に接続するように構成される。これらクランプは、代替例として、完全に導電材料から形成され、これにより電気接点を設けることもできる。

例えばクランプ等の固定手段は例示として説明されたものであり、他の適切な設計も適用可能であって本発明概念の範囲内に入ることが強調されるべきであろう。

図３を参照して続けることにより、本発明概念による照明装置を組み立てる方法の一実施態様を詳細に説明する。該方法は、照明装置の大量生産を容易化するためになされる。本発明概念による照明装置のための大量の基板を形成するために、最初に銅箔（若しくはシート）又は他の適切な金属箔が準備される。銅箔３０１のロールがスタンプ加工プレス機３５０に供給され、該プレス機において複数の基板のための電気リード線パターンが各加工ステップにおいて同時に打ち抜かれる（即ち、順方向進行過程においてステップ的に又は連続的に）。各基板のための電気リード線パターンは、好ましくは、個々の光源に対して必要とされる電気接続を設けると共に、更に完成した基板と対応するヒートシンクエレメントとの間の十分に低い熱抵抗を形成するための十分に大きな銅面積を設けるように設計される。基板１２０の完成した電気リード線パターンを図示する図４を参照すると、該図には前述したコネクタ部１４３に接続するためのパッド１２２、光源に対する電気接続のためのパッド１２４及び熱接続面を設けるための銅表面１２０ａ、１２０ｂが示されている。図４において、該電気リード線パターンは２つのＬＥＤパッケージ１２１に接続するために設けられている。光源１２１の取付け後の完成した基板が折り曲げられることを示すために、該図には折り曲げ軸ｘが示されている。

該方法の一実施態様によれば、また、図３を参照すると、完成した基板には好ましくは絶縁層が設けられる。大量の基板のための絶縁層を製造するために、ここでは、ファイバグラス強化エポキシ（ＦＲ４）箔のロールが準備される。例えばＰＩ及びＰＡ等の、ＰＣＢに使用される標準的材料も絶縁層として使用するために適用可能である。

図３ｂにおいて、絶縁箔３０２のロールがスタンプ加工プレス機３５１に供給され、該プレス機においては、銅箔３０１における複数のスタンプ加工された基板に対応すると共に各基板上に適合するように形成された複数のパターンが、各処理ステップにおいて（即ち、順方向進行過程においてステップ的に又は連続的に）同時に打ち抜かれる。該パターンは、各基板の電気リード線パターンを覆うように、好ましくは電気的接続のための専用領域及び光源が取り付けられるべき領域（図４ｂ参照）を除き導電層１２０の全上面を覆うように構成される。尚、図４ｂにおいては、絶縁層１２７が銅の層（即ち、図４ａの基板１２０）に取り付けられている。そして、該絶縁層は、接続パッド１２２及び１２４のための領域並びにＬＥＤ１２１が取り付けられるべき領域１２６を除き当該導電層１２０の全表面を覆っている。

図３ｃを参照して続けると、スタンプ加工された銅箔３０１’及びスタンプ加工された絶縁箔３０２’は位置合わせすべく調整され、その後、接着機３５２において接着されることにより、接続された基板３００のロールを形成する。

該基板を分離する前に、ピック・アンド・プレースマシン及びリフロー半田付け（図示略）等の光源を載置及び取り付けるための標準的技術により、該光源が該接続された基板３００のロールの上面上に配置される。

次いで、該基板は分離され、照明装置の外囲体内のヒートシンクエレメントに固定する準備が整う。最終的な基板は、剛体又は可撓性でもよい。可撓性の基板は、平らなヒートシンクエレメントの両側を利用するために該基板を該ヒートシンクエレメントの周囲に折り曲げるのが容易であり、これにより、光源が該ヒートシンクエレメントの両側上に位置することを可能にする。該基板は、その下面がヒートシンクエレメントに面するように配置される。即ち、裸の銅がヒートシンクに対して直に配置されるようにする。

該方法の一実施態様によれば、該導電層をヒートシンクエレメント上に固定するステップは機械的固定手段によりなされる。

図７ａ〜７ｂ及び９は、本発明概念による照明装置１００の一実施態様を図示している。図７ａには当該照明装置が主要部分を見せるために分解された状態で示される一方、図７ｂは該照明装置を組み立てられた状態で示している。図９は、図７ｂに示される組み立てられた状態の照明装置の簡略化された上断面図である。

照明装置１００は、２つのクランプ１３０上に配設された、光を発生するように構成された光源１２１を有している。これら光源１２１は、例えば任意の色のＬＥＤである。図７ａ〜７ｂでは見えないＬＥＤが存在する（クランプ１３０のうちの一方上に下を向いて取り付けられているので）ことに注意されたい。本実施態様において、クランプ１３０は導電層として作用する（例えば、該層の上面と下面との間の熱抵抗を減少させるのを助けるような位置に金属粒子又は金属エレメントを含む）。

クランプ１３０及び光源１２１は、２つの電球状包囲部（bulb-shaped enveloping part）１１０からなる外囲体により包囲される。２つのヒートシンクエレメント１１１は、包囲部１１０の内側表面から突出する部分として構成されている。各ヒートシンクエレメント１１１は、包囲部１１０の内側形状に従う内側輪郭形状１１３と反対側の直線的外縁１１４とを持つ板状のものである。本実施態様では、該照明装置が組み立てられた後、包囲部１１０及びヒートシンクエレメント１１１は全て熱接触状態となり、これらは１つの大きなヒートシンクエレメントと見なすことができるようになる。クランプ１３０の各々は、これらヒートシンクエレメント１１１の一方に固定される。クランプ１３０の形状、可撓性及び材料を適切に選択することにより、所定の分散された機械力が付与されて、クランプ１３０を固定すると共に、クランプ１３０とヒートシンクエレメント１１１との間の十分な熱的接続を保証する。

照明装置１００は、該照明装置を照明器具に接続するための、例えばネジ式基部等の口金１４０を有している。配線７０１が、好ましくは光源上の上に向いた端子に結合されることにより光源１２１と電気的に接触した状態で配置されると共に、該光源１２１を介してクランプ１３０に機械的に取り付けられる。これら配線７０１は、ヒートシンクエレメント１１１に切除形成された対応する切欠き部７０２を介して通過するように配置され、従って、各配線７０１は、ヒートシンクエレメント１１１における配線７０１が給電する光源１２１とは反対側の面上に位置する。

図９を参照すると、ヒートシンクエレメント１１１は一定の距離により離隔されている。これらヒートシンクエレメント１１１の間には、重なり領域９０１が画定される。前記切欠き部７０２を通過した後、配線７０１は該重なり領域９０１を経て前記口金１４０に到る。従って、口金１４０が電源に接続された場合、これら配線７０１は電力を光源１２１に供給することができる。

本実施態様による照明装置１００は、２つのステップで組み立てることができる。１つのステップは、各々が１つの包囲部１１０及び１つのヒートシンクエレメント１１１からなる（オプションとして、例えばセラミック材料からなる１つの共通の部品としてモールド形成される）２つの半部を形成するステップを有する。これら半部の各々には、クランプ１３０、光源１２１及び配線７０１が配設される。第２ステップにおいて、該２つの半部は照明装置１００を形成すべく一緒に組み合わされ、口金１４０も取り付けることができる。

図８は、本発明概念による照明装置１００の一実施態様を示す。該照明装置は、主要部分を示すために分解されて図示されている。図９は、図８に示された照明装置の上断面図であるが、組み立てられた状態のものである。

照明装置１００は、光を発生するように構成された光源１２１を有し、これら光源は導電層１２０（例えば、該層の上面と底面との間の熱抵抗を低減するのを助ける位置に金属粒子又は金属エレメントを含む）上に取り付けられている。これら光源は、導電層１２０上のＬＥＤパッケージとして設けることができるか、又は導電層１２０として働く裸のダイ上に取り付けることができる。ヒートシンク／導電層境界にまたがる優れた熱伝導率が望まれる場合、後者のオプションが好ましい。このような状況では、この層における導電率は強制的なフィーチャとはならない。導電層１２０の一方上に下を向いて取り付けられているので図８では見えない光源が存在することに注意すべきである。光源１２１は、例えば任意の色のＬＥＤである。光源１２１及び導電層１２０は、２つの包囲部１１０からなる外囲体により包囲される。２つのヒートシンクエレメント１１１は、包囲部１１０の内側表面から突出する部分として配設されている。各ヒートシンクエレメント１１１は、包囲部１１０の内側形状に従う内側輪郭１１３と、直線的な反対側の外側縁１１４とを備えた板状のものである。本実施態様において、包囲部１１０及びヒートシンクエレメント１１１は、当該照明装置１００が組み立てられた後、全て熱的に接触状態となるので、これらは１つの大きなヒートシンクエレメントと見なすことができる。

ヒートシンクエレメント１１１の各々には、該導電層１２０の一方のものに対応した形状を持つ凹部７０３が設けられている。導電層１２０はヒートシンクエレメント１１１上に接着され、これによれば、凹部７０３は対応する導電層１２０を、従って光源１２１を位置合わせする助けとなる。導電層１２０が対応する凹部７０３に受け入れられると、導電層１２０の対応する面内での動きは制限される。

照明装置１００は、該照明装置を照明器具に接続するための、例えばネジ式基部等の口金１４０を有している。口金１４０から延びる配線７０１は、導電層１２０の一端に、もっと正確には光源１２１と電気的に接触するように取り付けられる。これら配線７０１はヒートシンクエレメント１１１のエッジに切除形成された切欠き部７０２を通過するように配置されるので、各配線７０１は、ヒートシンクエレメント１１１における配線７０１が給電する光源１２１とは反対の側に位置される。

図７及び８と共通する図９を参照すると、ヒートシンクエレメント１１１は一定の距離により隔てられている。これらヒートシンクエレメント１１１の間には、重なり領域９０１が画定される。切欠き部（indentation）７０２を通過した後、配線７０１は該重なり領域を経て口金１４０に到る。これにより、口金１４０が電源に接続された場合、配線７０１は光源１２１に電力を供給することができる。

本実施態様による照明装置１００は、２つのステップで組み立てられる。１つのステップは、各々が１つの包囲部１１０及び１つのヒートシンクエレメント１１１からなると共に、オプションとして例えばセラミック材料の１つの共通部品としてモールド形成される２つの半部を形成するステップを有する。これらの半部の各々には、導電層１２０、光源１２１及び配線ヤ７０１を配設することができる。第２のステップにおいて、上記２つの半部は光源１００を形成すべく組み合わされ、口金１４０も取り付けることができる。

以上、添付請求項に記載された本発明概念による照明装置及び方法の実施態様を説明した。しかしながら、これら実施態様は単なる制限しない例示であると見られるべきである。当業者により理解されるように、本発明概念の範囲内において多くの変形及び代替実施態様が可能である。尚、本出願の目的のために、そして、特に添付請求項に関して、“有する”なる文言は他の構成要素又はステップを除外するものではなく、単数形は複数を除外するものではないことに注意すべきである。

Claims (16)

1. 光を発生する少なくとも１つの光源と、
   電気絶縁性ヒートシンクエレメントと、
   導電層と、を有する照明装置であって、
   前記少なくとも１つの光源は、前記導電層に接触して配置され、該導電層は、前記ヒートシンクエレメントに機械的固定手段により取り付けられ、該導電層は、前記ヒートシンクエレメントの周囲に、折り曲げ軸の周りに折り曲げられ、
   前記機械的固定手段は、前記光源を受入し、前記ヒートシンクエレメント上に前記光源を位置決めする、
   照明装置。
2. 前記固定手段は機械力を所定の位置に分散させる、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記固定手段がクランプである、請求項１に記載の照明装置。
4. 前記導電層が前記少なくとも１つの光源の給電のためのリード線を有する、請求項１に記載の照明装置。
5. 前記導電層が可撓性である、請求項１に記載の照明装置。
6. 前記導電層に配置された絶縁層を更に有する、請求項１に記載の照明装置。
7. 前記絶縁層が反射性である、請求項６に記載の照明装置。
8. 前記固定手段が反射性である、請求項１に記載の照明装置。
9. 前記導電層が前記固定手段と前記ヒートシンクエレメントとの間に配置される、請求項１に記載の照明装置。
10. 前記導電層と前記固定手段が一体化する、請求項１又は３に記載の照明装置。
11. 前記固定手段が、前記ヒートシンクエレメントにおける前記導電層の形状に対応する形状を持つ凹部であり、
    前記導電層が前記ヒートシンクエレメントに接着される、
    請求項１に記載の照明装置。
12. 前記少なくとも１つの光源まで延びる可撓性の線状電気接続手段を更に有する、請求項１０又は１１に記載の照明装置。
13. 前記線状電気接続手段の各々が、前記ヒートシンクエレメントにおける当該線状電気接続手段が延びる光源が配置される側と反対の側に配置される、請求項１２に記載の照明装置。
14. 前記ヒートシンクエレメントが、間に重なり領域が画定される２つの重なり合う部分を有し、前記重なり領域に前記線状電気接続手段が配置される、請求項１３に記載の照明装置。
15. 前記光源及び前記ヒートシンクエレメントを包囲する外囲体を更に有する、請求項１に記載の照明装置。
16. 照明装置を提供する方法であって、
    導電層を準備することと、
    前記導電層の上面に少なくとも１つの光源を取り付けることと、
    前記導電層を折り曲げ軸の周りに折り曲げることと、
    前記導電層を電気的に絶縁性のヒートシンクエレメントに、該導電層の下面が前記ヒートシンクエレメントに直接接触するように固定することと、を含み、
    前記導電層を前記ヒートシンクエレメントに固定することが、機械的固定手段により実行され、該導電層は、前記ヒートシンクエレメントの周囲に折り曲げられ、
    前記機械的固定手段は、前記光源を受入し、前記ヒートシンクエレメント上に前記光源を位置決めする、
    方法。

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