JP6038398B2 - 冷却向上用の発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体発光装置に関し、特に、従来のランプとの交換に好適な固体発光装置に関する。

現在、環境への懸念から、省エネルギーの蛍光灯及び固体解決策、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）による白熱灯の交換が実施されている。蛍光灯は１ワットあたり約６倍多くの光を抽出し、且つ白熱灯に比べて１０倍長い１０，０００時間までの寿命を有する一方で、ＬＥＤランプが必要とするエネルギーは白熱灯に比べて９０％少なく、且つ省エネ型蛍光灯に比べて５０％少ない。また、ＬＥＤランプは５０，０００時間まで点灯することができる。蛍光灯に対するＬＥＤランプの他の利点は、即時の点灯、調光の可能性、及び水銀がないため通常の廃棄物として廃棄され得る環境に優しい部品の使用である。低ルーメン出力の電球に対し、ＬＥＤベースの照明への移行が全体的に実施されている。

ＬＥＤを基にした白熱電球交換用ランプは、これらＬＥＤランプが、多くの場合、従来の電球の外観を有し、且つ従来のソケット等に取り付けられるようにデザインされることから、一般に「レトロフィットランプ」と呼ばれるが、このランプでは、発光フィラメントワイヤが１つ以上のＬＥＤに交換されている。電球内の雰囲気は空気であってもヘリウムであってもよい。しかしながら、ＬＥＤベースのレトロフィットランプの課題はＬＥＤの冷却である。ＬＥＤの過熱は、寿命の低下、光出力の低下、或いはＬＥＤの破損につながるおそれがある。不適切な冷却のため、幾つかのタイプのランプ、特に、６０Ｗ、７５Ｗ又は１００Ｗを発生する白熱灯の代替となるための高ルーメン出力ＬＥＤランプはこれまでのところ実現できていない。

従って、当技術分野では、白熱灯の代替となることが可能な、高ルーメン出力を有する、改良されたＬＥＤベースのランプに対する需要がある。

本発明の目的は、この課題を克服すること、及び熱管理の向上を提供する発光装置を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、この目的及び他の目的は、
− 少なくとも部分的に円筒状又は環状キャリア上に配置された、一次光を放射するように構成された発光素子のアレイであって、円筒状又は環状キャリアが、前記キャリアによって少なくとも部分的に取り囲まれた内部空間に面した内部表面と、外部表面と、を有し、発光素子が、内部空間に向かって光を放射するように、その発光面が内側に面した状態で配置されている、発光素子のアレイと、
− 前記波長変換部材によって部分的に取り囲まれた内部空間に面した光受容内部封体部表面と、外部封体部表面と、を含む封体部本体を有する管状波長変換部材であって、前記光受容内部封体部表面を介して、前記発光素子によって放射された光を受容するために、前記キャリアに隣接して配置され、発光素子によって放射された一次光の一部を二次光に変換し、前記二次光を、前記内部封体部表面及び前記外部封体部表面から放射し、一次光の一部を変換なしで伝送するように構成されている、管状波長変換部材と、
を含む、発光装置によって達成される。

動作時、発光素子は、主に、アセンブリの内部に光を放射し、この光の少なくとも一部は波長変換部材の受光内部表面によって受容される。通常、発光素子は１つの方向にのみ光を放射する。この方向はアセンブリの内部に向かう内方向である。従って、発光素子はその発光面が内側に面し、且つその非発光裏面が外側に面した状態で配置されている。この配置は、発光素子及びキャリアからの熱放散の向上を提供し、更に、発光素子が互いを加熱することを防止する。更に、発光素子をキャリアの周縁に均等に分配すると、熱拡散も向上し、発光素子が互いを加熱することを可能な限り回避する。

本明細書で使用する場合、用語「管状（tubular）」とは、任意選択的に１つ以上の開端部を有する長尺状の中空構造を意味する。管状構造の少なくとも一セクションは閉じた封体部表面を有してもよい。本発明のコンテキストにおいては、「管状」は、円筒状構造及び円錐形構造、切頭円錐形構造、漏斗状構造並びに円形断面を有する類似の構造を含むが、三角形構造、矩形構造及び多角形断面を有する他の多角形構造も含むことを意図している。好ましくは、波長変換部材は円錐形又は切頭円錐形を有してもよい。管状波長変換部材は、更に、従来の電球形状内に収まるアスペクト比を有してもよい。例えば、管状波長変換部材の直径は約３ｃｍであっても３ｃｍ未満であってもよく、アスペクト比は、従って、約４であっても４未満であってもよい。

キャリアは少なくとも部分的に湾曲していてもよい。従って、内部表面は凹状であってもよく、外部表面は凸状であってもよい。

キャリアは少なくとも部分的に円筒状又は環状である。しかしながら、キャリアは必ずしも閉じられている必要はなく、例えば、螺旋形状を有し得る。発光素子は前記キャリアに沿って均等に分配されてもよい。実施形態では、発光素子は、光をアセンブリの内部空間に放射するため、キャリアの内部表面に配置されてもよい。しかしながら、キャリアを通じてアセンブリの内部へと光を放射するために、発光素子が透明なキャリアの外部表面に配置され得ることも考えられる。

キャリア及び波長変換部材は、それらが外部への一次光の過度の漏洩なく容易に接合され得るように、一般に、同じ又は類似の形状及びサイズの断面を有してもよい。キャリアは、通常、前記波長変換部材と揃えられて管状アセンブリを形成する。キャリアの内部表面は少なくとも部分的に反射性であってもよい。

実施形態では、波長変換部材は、開放型管状構造を形成する又は開放型管状構造の一部を形成する（例えば、ヒートスプレッダと共に）。「開放型」とは、少なくとも１つの開端部を意味する。幾つかの実施形態では、管状構造は２つの開端部を有してもよい。２つの開端部ではガス流が発光装置を通過することを可能にし、且つ「煙突効果」を可能にする。煙突効果は、管状構造内の温度勾配により構造内及び周囲にガスの移動が生じる場合に発生する。この結果は、発光装置の冷却の更なる向上である。

実施形態では、キャリアは、管状波長変換部材の端部、任意選択的に、開端部に配置されてもよい。或いは、キャリアは、管状波長変換部材の封体部本体の一部、例えば、封体部本体の中心領域に配置されても、それを形成するように配置されてもよい。例えば、キャリアは、内部封体部表面上に周方向に配置されてもよい。

実施形態では、発光装置は、前記キャリア上に設けられた、前記発光素子によって放射された光を波長変換部材の光受容内部封体部表面の方向に誘導するための少なくとも１つの光方向転換素子を更に含む。そのような光方向転換素子の例は、（正）反射器、ＴＩＲ（total internal reflection：全反射）コリメータ及び自由形状（freeform）レンズを含む。特に、光方向転換素子は反射器であってもよい。任意選択的に、キャリアの一部は光方向転換素子の機能を有するように構成され得る。即ち、光方向転換素子はキャリアと一体化されてもよい。光方向転換素子は、金属などの熱伝導材料製である場合には、付加的に、冷却を提供してもよい。

少なくとも１つの光方向転換素子は、１つの発光素子によって放射された光を別の発光素子から離れる方に誘導するよう配置されてもよい。従って、前記発光素子の少なくとも１つは、前記光方向転換素子によって、前記発光素子の別のものによって放射された光を受容することが妨げられてもよい。他の発光素子によって放射された光から発光素子をそのように遮蔽すると、光学効率を向上させる。

実施形態では、各発光素子には光方向転換素子が提供されてもよい。

幾つかの変形形態では、キャリアは、管状アセンブリを形成するために波長変換部材と揃えられてもよく、このように、前記管状アセンブリの開端部を形成してもよい。その関連する発光素子からの光が、前記キャリアが配置された管状アセンブリの端部から漏れることを防止するために光方向転換素子が配置されてもよい。

実施形態では、発光装置は、キャリアの、波長変換部材とは逆側に面した側において前記キャリアに接続されたヒートスプレッダを更に含む。そのような装置は、発光素子から離れた熱の搬送を更に向上させる。

第２の態様では、本発明は、本明細書中に記載される、少なくとも部分的に透明な封体部によって少なくとも部分的に取り囲まれた発光アセンブリを含むランプ、特にいわゆるレトロフィットランプを提供する。封体部には、熱の搬送を向上し、発光装置周囲、内部及び／若しくは中におけるガス循環による冷却を可能にするために、ガス、例えば、ヘリウム若しくは空気又はその混合物が充填されてもよい。

発光装置、又は発光装置を含むランプは、高ルーメン出力、典型的には、少なくとも４００ｌｍ、例えば、４００ルーメン乃至１０００ルーメンを提供するように構成されてもよい。つまり、発光装置は、少なくとも４００ｌｍを発生するのに十分な量の発光素子を含んでもよい。寿命の低下、光出力の低下及び／又はＬＥＤの破損に至る過熱のないそのような高ルーメン出力が、本発明による発光装置によって提供される優れた冷却効果によって可能とされる。

本発明は、特許請求の範囲に列挙した特徴の全ての可能な組み合わせに関することに留意されたい。

ここで本発明のこの態様及び他の態様は本発明の実施形態（単数及び複数）を示す添付の図面を参照してより詳細に記載される。

本発明の実施形態による、管状波長変換部材と、キャリア上に配置された複数の発光素子とを含む、管状アセンブリの斜視図を示す。 本発明の実施形態による、管状波長変換部材と、キャリア上に配置された複数の発光素子とを含む、別の管状アセンブリの斜視図を示す。 図２のアセンブリの断面側面図を示す。 本発明の実施形態による、管状波長変換部材と、キャリア上に配置された複数の発光素子とを含む、別の管状アセンブリの断面側面図を示す。 本発明の実施形態による、管状波長変換部材と、キャリア上に配置された複数の発光素子と、ヒートスプレッダと、を含む、別の管状アセンブリの斜視図を示す。 図５のアセンブリの分解図を示す。 本発明の実施形態による、発光アセンブリを含むレトロフィットランプの側面図を示す。 本発明の他の実施形態による、発光アセンブリを含むレトロフィットランプの側面図を示す。 本発明の更に別の実施形態による、発光アセンブリを含むレトロフィットランプの側面図を示す。 光出力（ｌｍ）を、本発明の実施形態による発光装置を含むランプの運転電流（Ａ）の関数として示すグラフである。 温度（℃）を、本発明の実施形態による発光装置を含むランプの運転電流（Ａ）の関数として示すグラフである。

図に示されるように、層及び領域のサイズは説明のために誇張され得る。従って、本発明の実施形態の全般的な構造を説明するために提供される。全体にわたり、同じ参照符号は同じ要素を意味する。

本発明は、ここで、本発明の現時点で好適な実施形態が示される添付の図面を参照して、以下、より詳細に記載される。本発明は、しかしながら、多くの種々の形態で具現化されてもよく、本明細書中に説明する実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これら実施形態は、徹底性及び完全性のため、並びに本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために提供される。

図１は、環状キャリア１０を含む管状アセンブリ１００を示す。環状キャリア１０は、円筒の形状を有する管状波長変換部材３０の端部に配置された複数の発光素子２０を担持する。キャリア１０の断面と波長変換部材３０の断面はそれらが均一なアセンブリを形成し得るように合致している。発光素子２０（任意選択的に、既知の手法によりパッケージ化された青色発光ＬＥＤチップであってもよい）は、キャリアの内部凹状表面に列で配置されている。通常、発光素子２０は、キャリアに沿って、好ましくは互いに等しい距離で配置されている。例えば、使用されるＬＥＤチップの数は、２乃至２０、例えば、２乃至１０、３乃至１０、４乃至１０又は５乃至１０の範囲内であってもよい。発光素子を管状アセンブリの周縁に均等に分配すると、熱拡散が向上し、発光素子が互いを加熱することを可能な限り回避する。

動作時、発光素子は、主に、アセンブリの内部に光を放射し、この光の少なくとも一部は波長変換部材３０の受光内部表面３１によって受容される。通常、発光素子は１つの方向にのみ光を放射する。この方向はアセンブリの内部に向かう内方向である。従って、発光素子はその発光面が内側に面し、且つその非発光裏面が外側に面した状態で配置されている。この装置は、発光素子及びキャリアからの熱放散の向上を提供し、更に、発光素子が互いを加熱することを防止する。任意選択的に、熱拡散を更に向上させるために、更なる熱放散構造が発光素子又はその外部表面上のキャリアに接続されてもよい。

波長変換部材は、一次光を、通常、より長い波長の光である二次光に変換することが可能な波長変換材料を含む。変換された二次光は、内部凹状表面及び外部に面した外部凸状面３２（ここでは、受光内部表面３１から区別するために発光面とも表される）を含む、波長変換部材から全方向に放射される。発光外部凸状面３２は、通常、発光素子２０によって放射された一次光を全く受容しない。

変換された光の放射に加えて、波長変換部材は、通常、発光素子２０によって放射された一次光の一部を変換なしで伝送する。従って、本発明の実施形態では、出力光は、一次光と二次（変換された）光とを混合したものを含んでもよい。発光素子のタイプ及び波長変換材料の選択に応じて、出力光は白色光であっても、任意の所望の色の光であってもよい。

発光素子は、ＬＥＤダイであっても、ＬＥＤモジュール又はパッケージであってもよい。発光素子は、特に、青色光を放射するように構成されてもよい。複数の発光素子は、４００ｌｍ乃至１００ｌｍ、例えば、少なくとも５００ｌｍ又は少なくとも７００ｌｍの範囲の総ルーメン出力を生成するように構成されてもよい。

発光素子が配置されるキャリアは、管状波長変換部材に適合するような形状を有する、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）であっても、フレックスフォイルであっても、リードフレームであってもよい。キャリアは熱伝導であってもよく、一般に、熱伝導材料で形成されてもよい。

波長変換部材、及び任意選択的に、任意の波長変換板は、一般に、一次光を、別の分光分布を有する二次光へと変換するための蛍光材料又は幾つかの蛍光材料の混合物を含む。本発明の実施形態で用いられる適切な蛍光材料は、ドープしたＹＡＧ又はＬｕＡＧなどの無機蛍光体、有機蛍光体、有機蛍光染料及び量子ドットを含み、量子ドットは、本発明の実施形態の目的に非常に好適である。

量子ドットは、一般に、僅か数ナノメートルの幅又は直径を有する半導体材料の小さな結晶である。入射光によって励起されると、量子ドットは、結晶のサイズ及び材料によって決定された色の光を発する。特定の色の光は、従って、ドットのサイズを適応させることによって生成され得る。最も知られている可視域発光の量子ドットは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）などのシェルを有するセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）をベースとするものである。りん化インジウム（ＩｎＰ）及び銅インジウム硫化物（ＣｕＩｎＳ２）及び／又は銀インジウム硫化物（ＡｇＩｎＳ２）などの、カドミウムを含まない量子ドットもまた使用され得る。量子ドットは、非常に狭い発光バンドを示すため、それらは飽和色を示す。更に、発光色は、量子ドットのサイズを適応させることによって調整され得る。当技術分野で既知の任意の種類の量子ドットが本発明の実施形態で用いられてもよい。しかしながら、環境安全及び環境への懸念のため、カドミウムを含まない量子ドット又は少なくとも非常に低いカドミウム含有量を有する量子ドットを使用することが好ましい場合がある。

有機蛍光染料はとりわけ、その分子構造が、スペクトルピーク位置が調整され得るように設計され得るという利点を有する。本発明で用いられる好適な有機蛍光染料材料の例は、ペリレン誘導体を基にした有機蛍光材料であり、例えば、BASFによりLumogen（登録商標）の名称で販売されている化合物である。好適な化合物の例としては、Lumogen（登録商標）Red F305、Lumogen（登録商標）Orange F240、Lumogen（登録商標）Yellow F083及びLumogen（登録商標）F170が挙げられるが、これらに限定されない。

無機蛍光体材料の例としては、セリウム（Ｃｅ）をドープしたＹＡＧ（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）又はＬｕＡＧ（Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）が挙げられるが、これらに限定されない。ＣｅをドープしたＹＡＧは黄色がかった光を発し、ＣｅをドープしたＬｕＡＧは、黄緑がかった光を発する。赤色光を発する他の無機蛍光体材料の例としては、ＥＣＡＳ及びＢＳＳＮが挙げられ得るが、これらに限定されない。ＥＣＡＳは、０＜ｘ≦１、好ましくは、０＜ｘ≦０．２である、Ｃａ_１−ｘＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_ｘであり、ＢＳＳＮは、ＭがＳｒ又はＣａを示し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦４、及び０．０００５≦ｚ≦０．０５、及び好ましくは０≦ｘ≦０．２である、Ｂａ_{２−ｘ−ｚ}Ｍ_ｘＳｉ_５−ｙＡｌ_ｙＮ_８−ｙＯ_ｙ：Ｅｕ_ｚである。

図２は、複数の発光素子２０を担持する環状キャリア１０と、受光内部表面４１及び発光外部表面４２を有する波長変換部材４０と、を含む別の管状アセンブリ２００を示す。アセンブリ２００は、波長変換部材４０の特定形状及びキャリア１０の位置以外は図１のアセンブリに類似する。図２に示されるアセンブリでは、波長変換部材４０はわずかに円錐形の形状を有し、切頭中空円錐体又は漏斗体（funnel）を形成する。更に、キャリア１０は波長変換部材の端部に配置されず、その代わり、長手方向において見た場合、波長変換部材４０の中間部のより近傍に設けられる。しかしながら、キャリア１０は波長変換部材４０の端部４３と端部４４との間の任意の位置に設けられ得ると想定される。動作時、発光素子２０は管状波長変換部材４０の内部に一次光を放射する。一次光は波長変換部材の受光内部表面４１により受容され、変換後、とりわけ外部表面４２を通じて二次光として放射される。

図１及び図２では波長変換本体は円筒として示されるが、円錐形、切頭円錐形、矩形、三角形又は（任意選択的に切頭）角錐形等を含む任意の望ましい形状を有してもよい。

図１及び図２の管状アセンブリは開放型として示されるが、幾つかの実施形態では、一端又は両端で閉じられたアセンブリを使用することが好ましい場合がある。例えば、端部４３、４４（図２を参照）の少なくとも１つは、例えば、以下、図６を参照して記載されるような反射板又は波長変換板によって閉じられてもよい。別の可能性は、波長変換部材が、閉端部と１つの開端部（更には、反射板によって閉じられてもよい）とを有するような一体部品で形成されるというものである。

図３は、図２に示される長手方向の軸線に沿って切ったアセンブリ２００の断面側面図を示す。図３に示されるように、各発光素子２０を取り囲み、光変換部材の方に光を誘導する、反射器５０の形態の光方向転換素子がキャリア１０上に設けられる。反射器５０は、高反射係数を持つ、高反射性材料、通常、正反射性材料で作製される。反射器５０は、発光素子２０によって放射された光、好ましくは全ての光を、波長変換部材４０の受光内部表面４１に向かって直接的又は間接的に誘導する。反射器は、通常、発光素子によって放射された一次光が管状装置から開端部４３又は開端部４４を通じて直接漏れることを防止するなどのための形状とされ、且つそのために配置されている。図３に示される反射器は円筒状の波長変換部材を用いる実施形態にも等しく適用可能であることに留意されたい。

反射器は、キャリアの一体部品として形成されてもよく、例えば、キャリアがリードフレームの場合はトリムアンドフォーム工程で形成されてもよい。或いは、反射器は、キャリアに実装され、例えば溶接プロセスによって取り付けられた追加部品であってもよい。或いは、反射器はＬＥＤパッケージの一部を成してもよく、従って、ＬＥＤと共に実装されてもよい。

任意選択的に、反射器は熱伝導性であってもよく、発光素子からの熱の散逸に寄与してもよい。

図４は、その内部表面１１に複数の発光素子２０ａ、２０ｂを担持する環状キャリア１０と、受光内部表面６１及び外部表面６２を有する波長変換部材６０と、を含む、２つの開端部を有するアセンブリ４００の断面側面図を示す。発光素子２０は内部表面に配置され、キャリア１０によって画定されるリングの内部に、及び波長変換部材６０の内部に向かって一次光を放射し、受光内部表面６１によって光が受容される。好ましくは、発光素子２０から放射される光が、波長変換部材によって受容されることなく、或いは、反射器７０若しくはキャリア１０の反射性部分によって少なくとも１度も反射されることなくアセンブリ４００から直接出ることができないように、反射器の形態の光方向転換素子若しくは反射器部分７０、７１が各発光素子２０の周りに設けられ、一次光を波長変換部材に向かって誘導し、下方の（図で見て）開端部を光放射から少なくとも部分的に遮蔽する。この放出遮蔽機能（escape shielding function）を有する反射器部分７０は、波長変換部材６０を基準にしてその両側にある、発光素子２０に隣接して配置されてもよい。特に、円筒状又は部分円錐状アセンブリが直立姿勢にあるときに見た場合、反射器部分７０は、発光素子の下に配置されてもよく、且つ発光素子に向かって傾斜してもよい。加えて、反射器部分７１は、１つの発光素子２０ａによって放射された光が別の発光素子２０ｂに直接到達すること、及びその逆となることを防止するような形状とされてもよく、これにより、この装置の光学効率が向上する。図４に示される実施形態では、反射器部分７１は湾曲した形状を有する。図４に見られ得るように、反射器部分７０、７１は非対称であってもよい。

反射器７０、７１のそれぞれは、キャリア、ＬＥＤパッケージの一体部品として形成されても、キャリアに実装された追加部品として形成されてもよく、且つ任意選択的に、上述のように、熱伝導機能を有してもよい。

図５は、発光装置で使用するためのアセンブリ５００の更なる実施形態を示す。アセンブリ５００は、図１を参照して上述した波長変換部材に類似してもよい、円筒形状を有する管状波長変換部材３０と、環状キャリア１０上に配置された複数の発光素子２０と、を含む。キャリアは、波長変換部材の開端部の１つにおいて波長変換部材３０に接続されている。ヒートスプレッダ８０は、キャリア１０に物理的且つ熱的に接続されている。通常、キャリアは熱伝導性であり、発光素子２０の動作によって発生した熱を、装置から熱を放散し得るヒートスプレッダへと伝達する。任意選択的に、ヒートスプレッダ８０も含む発光装置６００の展開図である図６に示されるように、反射板６０１が、キャリア１０及び波長変換部材３０によって形成された管状アセンブリの端部を覆うための蓋を形成してもよい。

ヒートスプレッダ８０は熱伝導性材料で形成されている。ヒートスプレッダに好適な材料の例は当業者に知られており、黒鉛、銅又は及び他の高熱伝導性材料を含む。ヒートスプレッダは、キャリア１０に適合する断面を有する形状及びサイズ、例えば、略円筒又は部分円錐形状を有してもよい。しかしながら、ヒートスプレッダが任意の形状を有すること、及びヒートスプレッダをキャリア１０の任意の適切な位置に取り付けることも可能である。通常、ヒートスプレッダは、大きな表面積を有してもよい。図５及び図６に示される実施形態では、ヒートスプレッダは、波長変換部材３０及び／又はキャリア１０に接続された円筒状基端側部分と、波長変換部材よりも大きな断面を有する、広がった先端側部分と、を有する。例えば、ヒートスプレッダの先端側部分は、円筒状基端側部分の周縁に沿って配置された１つ以上のフランジを含んでもよい。他の実施形態では、ヒートスプレッダには円筒状部分が無くてもよい。幾つかの実施形態では、例えば、キャリア１０が波長変換部材に接続される円筒状部分を形成するように、ヒートスプレッダはキャリア１０と一体化されてもよい。そのような実施形態では、前記キャリア又はヒートスプレッダのキャリア部分の周縁に沿って１つ以上のフランジが配置されてもよい（例えば、図９を参照）。

図７乃至図９は、いわゆるレトロフィットランプにおける本発明の適用を示す。図７は、口金７０１と、従来の白熱電球の形状を有してもよい筐体７０２と、を有するレトロフィット型ランプ７００の側面図である。口金は、白熱灯用の従来のソケットに収まるように構成されている。当業者には認識されるように、発光装置７０３が筐体内に設けられ、適切な駆動電子機器（不図示）に接続されている。発光装置７０３は、波長変換部材に挿入されるか、又は交差する環状キャリア７１０上にアレイとして配置された複数の発光素子２０を含む。発光素子（不図示）は、波長変換部材の受光内部表面によって光が受容されるように、キャリア７１０によって画定されるリング及び管状波長変換部材７３０の内部に向かって光を放射するように配置されている。変換された光は、外部表面７３２を含む波長変換部材全体から放射される。加えて、変換されていない一次光が波長変換部材によって伝送されてもよい。結果として、波長変換部材は、高輝度であってもよい均一な光放射を提供する発光筒として認識される。

筐体７０２は、透明であっても、半透明、例えば、つや消しであってもよい。筐体は、ガラス又は当業者に知られた任意の他の適切な材料で形成されてもよい。

発光装置によって発生した熱を搬送するために、口金７０１及び筐体７０２によって密閉された空間に、ガス、一般に、空気又はヘリウムが充填されてもよい。更に、開放型管状アセンブリの使用により、「煙突効果」による発光装置の冷却を更に向上させてもよい。煙突効果は、管状アセンブリ内の温度勾配により管状アセンブリ内のガスの流れ及び筐体７０２内の循環が生じる場合に発生する。

筐体７０２内のガス流を妨げることを避けるため、管状アセンブリは、口金７０１を管状アセンブリの端部に接続する１つ以上の支持ワイヤ上に配置されてもよい。

図８は、図７に示されるランプ７００に類似するランプ８００の一実施形態の側面図を示すが、図８の実施形態では、発光装置は、例えば、図１及び図４を参照して上述した実施形態に類似する管状波長変換部材８３０に隣接し且つ整列して配置されたキャリア８１０を含む。波長変換部材の受光内部表面によって光が受容されるように、発光素子は、キャリア８１０によって画定されるリング及び管状波長変換部材８３０の内部に向かって光を放射するように配置されている。変換された光は、外部表面８３２を含む波長変換部材全体から放射される。更に、動作中に発光素子によって発生した熱を放散するために、発光装置の底部に、口金７０１に面してヒートスプレッダ８８０が配置されている。図７に示される実施形態と同様に、波長変換部材８３０は起立姿勢で配置されており、ヒートスプレッダを含む一端は口金のより近傍に配置され、管状波長変換部材の、反対側の開端部は口金からより遠方に配置されている。

最後に、図９は、環状キャリア９１０の内部表面に配置された複数の発光素子（不図示）と、波長変換部材９３０と、を含む、発光装置９０３を含む、ランプ９００の更に別の実施形態の側面図を示す。例えば、図２、図３又は図７を参照して上述したように、キャリア９１０は波長変換部材に挿入される又は交差する。発光素子は、波長変換部材の受光内部表面によって光が受容されるように、キャリア９１０によって画定されるリング及び管状波長変換部材９３０の内部に向かって光を放射するように配置されている。変換された光は、外部表面９３２を含む波長変換部材全体から放射される。図７及び図８に示される実施形態とは異なり、発光装置９０３は直立起立姿勢になく、その封体部表面の一部が口金に面し、管状波長変換部材９３０の両端が筐体７０２に面した状態で配置されている。更に、キャリア９１０はヒートスプレッダ９８０に物理的に取り付けられ且つ熱的に接続されている。ヒートスプレッダ９８０は、ここでは、キャリア９１０の外部表面の、その側面から延出し且つ口金７０１に面する２つのフランジを含む。上述のように、キャリア９１０はヒートスプレッダの一部を成してもよいと考えられる。

波長変換部材は、２％ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体をポリ（テレフタラート）箔（ＰＥＴ箔）上にコーティングすることにより作製された。箔は、また、BASF社から入手可能な赤色蛍光体であるLumogen F305を含有していた。箔は、５ｃｍの高さを有する円筒状切頭円錐体の形状とされた。０．５ｍｍ^２の発光面を有する、６つのLumileds社製青色発光チップスケールパッケージＬＥＤを担持する銅導電性トラックを備えたKaptonのフレックスフォイルが、ＬＥＤが内側に面した状態でリング（７２ｍｍの周縁）へと形成され、フラップを備えたリングの形状を有するヒートスプレッダ（Kaptonフィルムに接着した黒鉛フィルムで形成された）を用いて、円錐形の波長変換部材に取り付けられた。ＬＥＤは、Kaptonフレックスフォイル上に、互いに１２ｍｍの距離を空けて配置された。

ガラス電球内に配置された上記の発光装置を用いてランプが作製された。

増加する運転電流に対するルーメン出力及び温度が記録された。図１０は、出力（ルーメン）を運転電流（Ａ）の関数として示す。温度は熱電対を用いてＬＥＤの裏面で測定された。総ルーメン出力は較正済み積分球内で測定された。この図に見られるように、この構成では、熱の実質的な負の効果なしに７００ｌｍまで生成され得る。図１１は、温度（℃）を運転電流の関数として示す。約７００ｌｍを生成した０．７Ａでは、温度は１２０℃に達したが、これは本出願では満足なものと考えられる。

当業者は、本発明は上述の好適な実施形態に決して限定されないことは認識している。逆に、添付の特許請求の範囲の範囲内の多くの修正形態及び変形形態が可能である。

加えて、請求される発明の実施に当たり、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示される実施形態の変形形態は当業者には理解され且つ実施され得る。特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を排除するものではない。特定の施策が相互に異なる従属請求項に列挙されるという単なる事実は、これら施策の組み合わせが効果的に使用され得ないことを示すものではない。

Claims (14)

1. − 少なくとも部分的に円筒状又は環状のキャリア上に配置された、一次光を放射する発光素子のアレイであって、前記キャリアは、前記キャリアによって少なくとも部分的に取り囲まれた内部空間に面した内部表面と、外部表面と、を有し、前記発光素子が、前記内部空間に向かって光を放射するように、前記発光素子の発光面が内側に面した状態で配置されている、発光素子のアレイと、
   − 管状波長変換部材によって部分的に取り囲まれた内部空間に面した光受容内部封体部表面と、外部封体部表面と、を含む封体部本体を有する前記管状波長変換部材であって、前記光受容内部封体部表面を介して前記発光素子によって放射された光を受容するために、前記キャリアに隣接して配置され、前記発光素子によって放射された一次光の一部を二次光に変換し、前記二次光を、前記内部封体部表面及び前記外部封体部表面から放射し、前記一次光の一部を変換なしで伝送する、管状波長変換部材と、
   を含む、発光装置。
2. 前記管状波長変換部材は、開放型管状構造を形成する、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記管状波長変換部材は円錐形又は切頭円錐形を有する、請求項１に記載の発光装置。
4. 前記キャリア及び前記管状波長変換部材は、同じ又は類似の形状及びサイズの断面積を持つ、請求項１に記載の発光装置。
5. 前記キャリアは、前記管状波長変換部材と揃えられて管状アセンブリを形成する、請求項１に記載の発光装置。
6. 前記キャリアは、前記管状波長変換部材の開端部に配置されている、請求項５に記載の発光装置。
7. 前記キャリアは、前記管状波長変換部材の前記封体部本体の一部に配置されるか、又は当該一部を形成するように配置されている、請求項５に記載の発光装置。
8. 前記発光素子によって放射された光を前記管状波長変換部材の前記光受容内部封体部表面の方向に誘導するため、前記キャリア上に少なくとも１つの光方向転換素子が設けられている、請求項１に記載の発光装置。
9. 各発光素子は光方向転換素子を具備する、請求項８に記載の発光装置。
10. 前記少なくとも１つの光方向転換素子は、１つの発光素子によって放射された光を別の発光素子から離れる方に誘導する、請求項８に記載の発光装置。
11. 前記光方向転換素子は反射器である、請求項１０に記載の発光装置。
12. 前記キャリアの内部表面は少なくとも部分的に反射性である、請求項１に記載の発光装置。
13. 前記管状波長変換部材とは逆側に面した側において前記キャリアに接続されたヒートスプレッダを更に含む、請求項６に記載の発光装置。
14. 少なくとも部分的に透明な封体部によって少なくとも部分的に取り囲まれた、請求項１乃至１３に何れか一項に記載の発光装置を含む、ランプ。