JP6181706B2 - 内面反射式照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、照明の技術分野に関し、特に、高効率放熱と出光の内面反射式照明器具に関する。

従来の照明器具は、発光源を該照明器具の中心部に設けている。該種類の設置方式は直接該発光源から発生する光を出力することができるが、該照明器具では該発光源の出射角度と出射光の形状を調整することが困難である。更に、利用者に該発光源が見えるため、該照明器具の美観性に影響を与えていた。

よって、該利用者に該発光源が見えないようにするため、該照明器具は、更に該発光源を放熱体の下に固定する。ただし、該発光源の熱エネルギーの蓄積を避けるため、該熱エネルギーはヒートパイプを介して放熱する。しかしながら、このような構造は熱輸送能力及び熱輸送距離の制限を受け、該発光源に著しい光劣化問題が起きてしまう。

人々の省エネ・二酸化炭素排出量削減の需要に伴い、従来の照明器具に使用されている電球は、徐々に発光ダイオードに代替されている。しかしながら、該発光ダイオードの使用は、省エネと長寿命の利点があるが、実際には、該発光ダイオードにも限定的な光強度と排熱の発生等といった欠陥が存在している。

前記欠陥を改善するため、従来の照明器具は、該照明器具を改良することで光強度の問題を解決した。同時に該照明器具も放熱構造を結合することで放熱効率をアップしている。

しかしながら、該放熱構造は、放熱効率をアップできるが、通常よりも比較的大きな体積を占める必要がある。大体積の放熱構造となると該発光源を従来の該照明器具に設けることが不利になる。

これ以外に、該発光ダイオードの中心部は、通常最大光強度を提供し、該光強度が該発光ダイオードの発光角度の拡大に伴なって減少していくため、従来の技術において高電力と広い光出射角度の該発光ダイオード或いは複数の発光ダイオードを用いることで該発光源全体の光強度を高めていた。

しかしながら、高電力の該発光ダイオードは高熱発生という欠点が存在し、高熱が該光源の寿命を短縮させる主な原因となっている。

そこで、これに鑑み、本発明は従来技術の欠陥を解決する内面反射式照明器具を提供する。

本発明の第１の目的は、発光手段と反射材とカップ部とを含み、該反射材が反射曲面を有し、該反射曲面が該発光手段で発生した光を反射すると共に該光の出射角度を調整できる以外に、該発光手段で発生した熱エネルギーを迅速に該カップ部上に誘導することで放熱することができる内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第２の目的は、前記内面反射式照明器具によれば、該発光手段を駆動するため、該反射曲面中の内部空間が駆動回路の設置に用いられることができることである。

本発明の第３の目的は、該発光手段で発生した光が該反射材に向かって発射し、該発光手段が直接的に該内面反射式照明器具から出光することを避ける以外に、利用者が該内面反射式照明器具の外部から該発光手段を見えることを避ける前記内面反射式照明器具を提供することである。該光は、複数の発光素子から発生或いは１個のリング状ＣＯＢで発生できる。

本発明の第４の目的は、該反射材が該反射曲面上の第１の反射層を通じて完全に該発光手段で発生した該光を反射する前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第５の目的は、該カップ部が第２の反射層と固定溝を更に含み、該第２の反射層が更に該反射曲面からの該光を反射する前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第６の目的は、該カップ部の形状が該光を出力する出射角度と出射光の形状が調整できる前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第７の目的は、放熱効果の増強を実現するため、該カップ部の内壁及び／或いは外壁が熱放射塗料を塗ることができる前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第８の目的は、該内面反射式照明器具を従来の電球用ソケットに取り付けるため、該固定溝が該反射材と駆動回路を収容できる前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第９の目的は、該固定溝内に電気絶縁性の熱伝導接着剤を充填することで、該発光手段と該反射材で発生した熱エネルギーの発散を加速する前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第１０の目的は、熱伝導と絶縁の効果を増強するため、該電気絶縁性の熱伝導接着剤が少なくとも１種類の添加剤（例えば、窒化アルミニウム等）を含むことができる前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第１１の目的は、該発光手段を該カップ部の外に遮蔽でき、該発光手段と該反射材で発生した熱エネルギーの発散を加速できる放熱性遮光材を含む前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第１２の目的は、該発光手段と該反射材の間に設られることで、熱伝導と絶縁の効果を増強する電気絶縁性ヒートシンクを含む前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第１３の目的は、該反射材が収容空間を形成し、駆動回路を収容できる以外に、該反射材が該発光手段の回路配置と電気的に接続することを避けることもできる前記内面反射式照明器具を提供することである。

本発明の第１４の目的は、該カップ部の材質が金属材質（例えばアルミ）又は非金属材質（例えばプラスチック）とすることができ、且つ該カップ部の透明度が透明或いは半透明とすることで、該光を該カップ部の開口部から出光させることができる以外に、更に該カップ部の側壁から出光させることができ、該カップ部の内壁と外壁がやはり金属材質からなる前記内面反射式照明器具を提供することである。

上記目的及び他の目的を達成するため、本発明は、ランプ底部と発光部を備え、光を出射する発光手段と、該発光部と結合し、固定部と反射部とを備え、該固定部の一側に位置し、反射曲面を形成し、該反射曲面の表面が第１の反射層を形成する反射材と、該発光手段と該反射材を収容し、第２の反射層と第１の収容空間と固定溝とを備え、該第２の反射層がカップ部の内壁に形成され、該固定溝が該固定部の固定に用いられ、該反射部を該第１の収容空間に露出させるカップ部と、を含む内面反射式照明器具を提供する。該光は、該第１の反射層を経由して該第２の反射層まで反射することで、該カップ部から該光を出射する。

従来の技術に比べて、本発明が提供する内面反射式照明器具は、発光手段で発生した光を反射材によってカップ部の内壁まで反射し、該反射材の反射曲面と該カップ部のうちの少なくとも１つの構造の調整を通じて出射光の形状と出射角度を調整する。

該内面反射式照明器具は、該カップ部の材質を選択し、該カップ部に熱放射塗料を塗り、該発光手段に電気絶縁性ヒートシンクを設け、及び該カップ部内に電気絶縁性の熱伝導接着剤を充填すること等の方式を介して該照明器具内で発生した熱エネルギーを迅速に発散する効果を奏することができる。

該内面反射式照明器具は、該カップ部を透明或いは半透明なプラスチック製品として製作でき、また該カップ部の内壁と外壁を形成する金属材質を通じて該光を該内面反射式照明器具の出光部から出射させることができる以外に、更に該カップ部自体から出光させることもできる。

本発明の実施例１に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。 本発明に係る図１の発光手段を示す正面図である。 本発明の実施例２に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。 本発明の実施例３に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。 本発明の実施例４に係る内面反射式照明器具を組み立てた断面模式図である。 本発明の実施例５に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。 本発明の実施例６に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。 本発明に係る図７内の放熱性遮光材の他の実施例を示す上面図である。

以下、本発明の目的、特徴及び効果を更に明確に分かりやすくするため、具体的実施例を添付図面に基づいて説明する。

（実施例１）
図１を参照すると、本発明の実施例１に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。図１において、該内面反射式照明器具１０は、発光手段１２と反射材１４とカップ部１６とを含む。図１において該内面反射式照明器具１０はＰＡＲ３０を例として説明する。

一緒に図２を参照すると、該発光手段１２は、ランプ底部１２２と発光部１２４とを含み、光Ｌを発生する。

該ランプ底部１２２は該カップ部１６の第１の収容空間１６４に露出する。該ランプ底部１２２は開放した該第１の収容空間１６４を通じて該発光手段１２で発生した熱エネルギーが発散できる。

図２において該発光部１２４は複数の発光素子１２４２を設け、例えばこれらの発光素子１２４２がエピタキシー型発光ダイオード、ＣＯＢ型発光ダイオード或いは環状発光素子とすることができる。

また図１を参照すると、該反射材１４は固定部１４２と反射部１４４とを含む。該反射材１４は、該発光部１２４と結合する。該反射部１４４は、該固定部１４２の一側に位置し、反射曲面１４４２を形成し、錐状体又はいずれの形状体とすることができる。このほかに、該反射曲面１４４２の表面は第１の反射層１４４４を形成する。

本実施例において該反射曲面１４４２の内部は、更に第２の収容空間１４４６を形成し、該発光手段１２の載置又は駆動回路（図示略）の収容に用いられる。特に、該第２の収容空間１４４６は同時に該発光手段１２で発生した熱エネルギーが迅速に該カップ部１６まで伝導できる。

また、反射部１４４と該発光手段１２の電気的な接続を遮断するため、該反射曲面１４４２の上縁部には収容溝１４４８が更に形成できる。

また図１を参照すると、これらの発光素子１２４２は該光Ｌを発生して該反射曲面１４４２まで出射し、該光Ｌが該反射曲面１４４２の該第１の反射層１４４４を経由して該カップ部１６の内壁まで反射されて、該光Ｌが＋Ｙ方向に向かって出射する。

該カップ部１６は、第２の反射層１６２と該第１の収容空間１６４と固定溝１６６とを含む。該カップ部１６の材質は、金属（例えばアルミニウム金属）或いは非金属（例えば熱伝導プラスチック）とすることができる。該カップ部１６は該金属を使用した場合、該内面反射式照明器具１０が発生した熱エネルギーは該金属を介して放熱することができる。該カップ部１６は熱伝導性を有する該非金属を使用した場合、該内面反射式照明器具１０が発生した熱エネルギーは同様に該非金属を介して放熱することができる。

該第２の反射層１６２は、例えばスパッタ法により該カップ部１６の内壁又は外壁に形成されることができる。該第２の反射層１６２は、高反射率を提供し、低損耗の条件下で該光Ｌを反射できる。本実施例において該カップ部１６の形状は、カップ状で、該カップ状が曲面で、該曲面の曲率の設計を通じて該光Ｌの出射角度と出射光の形状を決定する。

該固定溝１６６は、該第１の収容空間１６４から延伸する。本実施例において該固定溝１６６は該カップ部１６の底部に形成される。該固定溝１６６と該カップ部１６の接合部は係止構造１６８を形成する。該固定部１４２は該係止構造１６８に向かって押し込んだ後、該係止構造１６８に固定する。ただし、該係止構造１６８は必要な構造ではない。

該光Ｌは、該第１の反射層１４４４から該第２の反射層１６２まで反射し、且つ該カップ部１６から該光Ｌを出射する。

本発明の構造は、該光Ｌを完全にこれらの反射層１４４４、１６２を経由して反射させることができるため、該発光手段１２がいずれの電力の発光ダイオードを光源として使用でき、言い換えると、該光源はいかなるタイプの該発光ダイオードを使用できる。

他の実施例において、該カップ部１６の内壁及び／或いは外壁に熱放射塗料を形成することで、該内面反射式照明器具１０内で発生した熱エネルギーの発散を加速する。

（実施例２）
図３を参照すると、本発明の実施例２に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。図３において、該内面反射式照明器具１０'は、実施例１内の該発光手段１２と該反射材１４と該カップ部１６とを含む以外に、放熱性遮光材１８と電気絶縁性ヒートシンク２０と駆動回路２２と締め具２４と電球口金２６とを更に含む。

該発光手段１２と該反射材１４と該カップ部１６の機能は、前記実施例１の記載と同じである。

該放熱性遮光材１８は、該発光手段１２の該ランプ底部１２２に設けられ、該発光手段１２で発生した熱エネルギー或いは該光Ｌが該反射曲面１４４２に入射して発生した熱エネルギーを発散する。本実施例において、該放熱性遮光材１８の寸法は該発光手段１２を遮蔽でき、利用者が−Ｙ方向に向かって見る時、該発光手段１２を直接見ることができない。次に、該放熱性遮光材１８は、大面積を有するため、該熱エネルギーの発散を加速できる。他の実施例において、該放熱性遮光材１８は単一のみに限らず、複数も可能で、例えばこれらの放熱性遮光材１８を積層することで放熱の面積を増やす。

該電気絶縁性ヒートシンク２０は、該発光手段１２と該反射材１４の間に設けられることで、該反射材１４と該発光手段１２の間の電気信号を遮断し、並びに該発光手段１２で発生した熱エネルギーを該反射材１４に誘導して放熱し、又は該反射材１４で発生した熱エネルギーを該発光手段１２に誘導して放熱する。

該駆動回路２２は、該固定溝１６６に収容され、電力を発生して該発光手段１２を駆動する。特に、本実施例において該駆動回路２２は該固定溝１６６に設けられ、他の実施例において該駆動回路２２を該内面反射式照明器具１０'の外部に設けることができ、若しくは該内面反射式照明器具１０'から遠ざける。

該締め具２４は、該カップ部１６と結合するため、該固定溝１６６の一側に設けられる。該締め具２４も該駆動回路２２を該固定溝１６６内に固定することができる。

該電球口金２６は、該締め具２４を通じて該カップ部１６に結合し、電球用ソケット（図示略）の連接に用いられる。

（実施例３）
図４を参照すると、本発明の実施例３に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。図４において、該内面反射式照明器具１０''は、実施例２内の該発光手段１２と該反射材１４と該放熱性遮光材１８と該電気絶縁性ヒートシンク２０と該駆動回路２２と該締め具２４と該電球口金２６とを含む。実施例２との相違点は、該カップ部１６'である。

該カップ部１６'の材質は、プラスチック製半透明状で、且つ該カップ部１６'の内壁と外壁に金属材質をスパッタリングする。該金属材質は該第２の反射層１６２を形成することができる。本実施例において、該光Ｌは、該第１の反射層１４４４から該第２の反射層１６２まで反射し、且つ該カップ部１６'から該光Ｌを出射する以外に、該光Ｌの一部光エネルギーも該カップ部１６'の側縁部から透過することで、該内面反射式照明器具１０''全体の前縁部又は側縁部から該光Ｌを出射させる。

（実施例４）
図５を参照すると、本発明の実施例４に係る内面反射式照明器具を組み立てた断面模式図である。図５において、該内面反射式照明器具１０'''は、実施例２内の該発光手段１２と該反射材１４と該カップ部１６'と該放熱性遮光材１８と該電気絶縁性ヒートシンク２０と該駆動回路２２と該締め具２４と該電球口金２６とを含む以外に、電気絶縁性の熱伝導接着剤２８を更に含む。

該電気絶縁性の熱伝導接着剤２８は、該固定溝１６６に充填されることができる。該駆動回路２２が該固定溝１６６に設けられる時、やはり隙間があるため、該電気絶縁性の熱伝導接着剤２８で該隙間に充填して該内面反射式照明器具１０'''も該電気絶縁性の熱伝導接着剤２８を通じて該熱エネルギーを該カップ部１６'の外部へ迅速に伝導させることができる。次に、該電気絶縁性の熱伝導接着剤２８は、電気絶縁性を有するため、電気特性による人体感電の危険を防止できる。

他の実施例において、該電気絶縁性の熱伝導接着剤２８は、更に例えば窒化アルミニウムのような高熱伝導絶縁材料（図示略）が添加できる。窒化アルミニウムはセラミック絶縁体で、高熱伝導性を有し、該特性が熱伝導速度を高めることができる。

（実施例５）
図６を参照すると、本発明の実施例５に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。図６において、該内面反射式照明器具１０''''は、ＡＲ１１１を例として説明する。該内面反射式照明器具１０''''は、発光手段１２と反射材１４とカップ部１６と放熱性遮光材１８と電気絶縁性ヒートシンク２０とを含む。これら素子の説明は、前記実施例と同じである。

（実施例６）
図７を参照すると、本発明の実施例６に係る内面反射式照明器具の断面模式図である。７図において、該内面反射式照明器具１０'''''は、実施例５で言及した該発光手段１２と該反射材１４と該カップ部１６と該電気絶縁性ヒートシンク２０とを含むことを除き、実施例５との相違点が放熱性遮光材１８'である。該発光手段１２と該反射材１４と該カップ部１６と該電気絶縁性ヒートシンク２０の説明は、前記実施例と同じである。

該放熱性遮光材１８'は、本体１８２と複数のヒートシンク１８４と放熱リング１８６とを含む。該本体１８２は、該発光手段１２の上に設けられ、該発光手段１２の遮蔽及び該発光手段１２で発生した熱エネルギーの発散に用いられる。これらのヒートシンク１８４は、該本体１８２から該放熱リング１８６まで延伸し、同図内の該放熱性遮光材１８'の詳細な上面図が参照できる。該放熱リング１８６は、該カップ部１６の上縁部に結合できる。これらのヒートシンク１８４は、該放熱性遮光材１８'が蓄積した熱エネルギーを該放熱リング１８６に誘導し、更に該熱エネルギーが該カップ部１６を通じて放熱を加速することができる。本実施例において、これらのヒートシンク１８４の数量は、３個を例として説明し、実際上、該内面反射式照明器具の設計によってこれらのヒートシンク１８４の数量が増加又は減少できる。

他の実施例において、該放熱リング１８６は、該カップ部１６の一部とすることができ、つまりこれらのヒートシンク１８４が該本体１８２から該カップ部１６まで延伸できる。

また、他の実施例において、該放熱性遮光材１８'も該カップ部１６と一体成形して製造できる。

特に、これらのヒートシンク１８４の形状は、薄片状或いは薄柱状とすることができるため、出射光の形状への影響が大きくない。

図８を参照しながら説明する。他の実施例において、該放熱性遮光材１８'は、リング状ヒートシンク１８８を更に含む。該リング状ヒートシンク１８８は、これらのヒートシンク１８４の間に設けられることで、放熱の効果を増強する。ただし、図８において１個の該リング状ヒートシンク１８８を例として説明し、実際上該リング形ヒートシンク１８８の数量は、単一又は複数とすることができる。

発明の詳細な説明の項においてなされた好ましい実施例は、あくまでも本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではないことは、当業者が理解すべきである。該実施例と同じ効果の変更と修正・改良は、本発明の範疇内にカバーされる。よって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で特定したものを基準とする。

10 内面反射式照明器具
10' 内面反射式照明器具
10'' 内面反射式照明器具
10''' 内面反射式照明器具
10'''' 内面反射式照明器具
10''''' 内面反射式照明器具
12 発光手段
122 ランプ底部
124 発光部
1242 発光素子
14 反射材
142 固定部
144 反射部
1442 反射曲面
1444 第１の反射層
1446 第２の収容空間
1448 収容溝
16 カップ部
16' カップ部
162 第２の反射層
164 第１の収容空間
166 固定溝
168 係止構造
18 放熱性遮光材
18' 放熱性遮光材
182 本体
184 ヒートシンク
186 放熱リング
188 リング状ヒートシンク
20 電気絶縁性ヒートシンク
22 駆動回路
24 締め具
26 電球口金
28 電気絶縁性の熱伝導接着剤
L 光

Claims (13)

1. ランプ底部と発光部を備え、光を出射する発光手段と、
   前記発光部と結合し、固定部と反射部とを備え、前記固定部の一側に位置し、反射曲面を形成し、前記反射曲面の表面が第１の反射層を形成する反射材と、
   前記発光手段と前記反射材を収容し、第２の反射層と第１の収容空間と固定溝とを備え、前記第２の反射層がカップ部の内壁に形成され、前記固定溝が前記固定部の固定に用いられ、前記反射部を前記第１の収容空間に露出させるカップ部と、
   を含む内面反射式照明器具において、
   前記発光手段は、前記ランプ底部が前記カップ部の前記第１の収容空間に露出し、且つ前記発光部が全体として前記発光手段の後方である前記反射材の方向に向けるように設置され、
   前記光は、前記第１の反射層を経由して前記第２の反射層まで反射することで、前記カップ部から前記光を出射することを特徴とする内面反射式照明器具。
2. 前記発光手段は、複数の発光素子或いは１個の環状ＣＯＢを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の内面反射式照明器具。
3. 前記反射部は、熱伝導材料からなり、前記発光手段で発生した熱エネルギー又は前記光が前記反射曲面に入射して発生した熱エネルギーの発散に用いられることを特徴とする請求項１に記載の内面反射式照明器具。
4. 前記反射部は、駆動回路を設けるための第２の収容空間を更に形成することを特徴とする請求項１又は３のいずれか一項に記載の内面反射式照明器具。
5. 前記反射部は、錐状体の形状とし、前記反射材の反射曲面を前記第２の反射層に対応させることを特徴とする請求項１に記載の内面反射式照明器具。
6. 該反射部は、前記反射部と前記発光手段の電気的な接続を遮断するための収容溝を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の内面反射式照明器具。
7. 前記発光手段の前記ランプ底部に設けられ、前記発光手段で発生した熱エネルギー又は前記光が前記反射曲面に入射して発生した熱エネルギーの発散に用いられる少なくとも１個の放熱性遮光材を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の内面反射式照明器具。
8. 前記反射材と前記発光手段の間に設けられることで、前記反射材と前記発光手段の間の電気的な接続を遮断し、前記該発光手段で発生した熱エネルギーを前記反射材に誘導して放熱し、又は前記反射材で発生した熱エネルギーを前記発光手段に誘導して放熱する電気絶縁性ヒートシンクを更に含むことを特徴とする請求項１又は７のいずれか一項に記載の内面反射式照明器具。
9. 前記固定溝に収容され、電力を発生して前記発光手段を駆動する駆動回路を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の内面反射式照明器具。
10. 前記固定溝を充填するために用いられる電気絶縁性の熱伝導接着剤を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の内面反射式照明器具。
11. 前記カップ部は、熱放射塗料を更に含み、前記熱放射塗料が前記カップ部の外壁と内壁のうちのいずれかに形成されることを特徴とする請求項１に記載の内面反射式照明器具。
12. 前記放熱性遮光材は、本体と複数のヒートシンクと放熱リングとを更に含み、前記本体が前記発光手段の上方に設けられ、前記発光手段の遮蔽及び前記発光手段で発生した熱エネルギーの発散に用いられ、前記ヒートシンクが前記本体から前記放熱リングまで延伸することを特徴とする請求項７に記載の内面反射式照明器具。
13. 前記放熱性遮光材は、本体と複数のヒートシンクを更に含み、前記本体が前記発光手段の上方に設けられ、前記発光手段の遮蔽及び前記発光手段で発生した熱エネルギーの発散に用いられ、前記ヒートシンクが前記本体から前記カップ部まで延伸することを特徴とする請求項７に記載の内面反射式照明器具。