JP6667506B2 - 照明デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、ランプ及びランプシェードを有する照明デバイス部品キット(lighting device kit of parts)に関する。本発明はさらに、前記照明デバイス部品キットのランプ及びランプシェードに関する。
斯かる照明デバイス部品キットは、欧州特許出願公開第EP2251587A1号公報から既知である。既知の照明デバイスにおいて、光源は、該照明デバイスのヒートシンク、すなわち、複数の放熱フィンに結合面(conjoint surface)を介して接続されるＬＥＤである。前記放熱フィンは、半径方向に延び、光源を中心として周方向に均等に分配されている。これらフィンの極端、すなわち、半径方向で光源から最も遠くにあるフィンの部分は、反射ランプシェードと接触する。熱の発生及びその後の熱放散は、ＬＥＤ光源のよく知られた課題である。しばしば、ＬＥＤの大きさ及びヒートシンクの大きさのミスマッチがあり、これは、とても小さなＬＥＤ光源を提案する多種多様な設計の可能性（しばしば、小さく設計する可能性）を妨げる。また、欧州特許出願公開第EP2251587A1号公報に開示される照明デバイスは、冷却可能性(cooling possibility)の利用効率が悪いという不利な点、それゆえ、ＬＥＤ光源の大きさに比べてヒートシンクが相対的に大きいという不利な点がある。さらに、斯かるヒートシンクを設けることにより、当該既知の照明デバイスは、かなり高価になるという不利な点がある。当該既知の照明デバイスの他の不利な点は、放熱フィンが、光源と反射ランプシェードの間に位置され、斯くして、これらフィンは、いくらかの光を遮り、照明デバイス内部の反射回数を増やすことである。反射毎に、いくらかの光は上記遮光に起因して失われるので、当該既知の照明デバイスは、効率がかなり低いという不利な点がある。
本発明の目的は、前記既知の照明デバイス部品キットの少なくとも一つの不利な点を解消することにある。
このため、本発明による照明デバイス部品キットは、光源、及び主放熱面を有するヒートシンクエリアを有するランプ、並びに、主面を有する冷却構造と熱経路を介して結合されるシェード構造を有するランプシェードを有し、前記ランプシェード及び前記ランプの取付位置(mounted position)において、前記冷却構造の前記主面は、前記ヒートシンクエリアの前記主放熱面と隣接し、前記光源は、前記放熱面の周りに配置される。“結合される(conjoined)”は、シェード構造及び冷却構造が、熱経路を介して互いに接続される関連エンティティ(associated entity)であることを意味する。“隣接する(adjoin)”は、冷却構造の主面及びヒートシンクエリアの主放熱面が、互いに隣接して位置し、対応する主面同士が、本質的にこれら主面のかなりの部分、例えば、少なくとも５０％、好ましくは、少なくとも８０％、より好ましくは、少なくとも９５％にわたり互いに接触することを意味する。本発明の照明デバイスにおいては、極めて効率のよい熱放散が達成される。なぜなら、光源からの熱が、光源のヒートシンクから冷却構造及び熱経路を介してランプシェードのシェード構造に効率よく伝達されるからである。したがって、光源の冷却は、ヒートシンクだけによって得られるのではなく、付加的にランプシェードのシェード構造が、この冷却に用いられる。斯かる効率のよい冷却は、ヒートシンクの主放熱面及びランプシェードの冷却構造の主面間のかなり大きな接触面のために達成される、光源のヒートシンクエリアからランプシェードの冷却構造への効率のよい伝達を伴う。放熱面の周りに光源を配設することは、照明デバイスの動作中、光源からの光が、本質的に、ランプシェードに向かう半径方向においてヒートシンクにより阻止されず、斯くして、効率よく冷却しつつも、より効率のよい照明デバイスを可能にするという利点がある。光源及び放熱面を同心状に配設することが有利である。
しばしば、冷却構造及びランプシェードエリアが結合される熱経路の材料は、少なくとも１０Ｗ／（ｍ・Ｋ)という特定の熱伝導率の値、すなわち、鉄合金、ステンレス鋼又は鉛により一般的には得られる値を持つ。より好ましくは、斯かる特定の熱伝導率の値は、少なくとも１００Ｗ／（ｍ・Ｋ)という特定の熱伝導率の値、すなわち、グラフェン、アルミニウム合金、アルミニウム、銅又は銀により一般的には得られる値である。また、ランプシェード構造及び冷却構造のうちの少なくとも一方、好ましくは両方が、斯かる熱伝導性材料から作られることが好ましい。本発明の照明デバイスにおけるランプシェードは、光源のシェーディングに用いられる及び付加的な熱放散に用いられるという二重機能を持つので、ＬＥＤの大きさ及び照明デバイスのヒートシンクの大きさのミスマッチを減らすことができる。斯くして、本発明の照明デバイスによれば、前記既知の照明デバイスと比べて、とても小さなＬＥＤ光源を提案する多種多様な設計の可能性（しばしば、小さく設計する可能性）を与える利点が得られる。冷却構造は、光源と反射シェードの間に位置しないので、該冷却構造は、光源から生じる光を遮ることも、内部反射の回数を増やすこともなく、斯くして、本発明による照明デバイスの効率は、極めて高い。
ランプ及びランプシェードの相互取付け(mutual mounting)は、例えば、ランプのソケットを介して実現されることができる。ソケットは、従来のＥ２７ねじ山マウント(lamp foot)があり得、ランプシェードは、該マウント上でねじ込まれるか、例えば、該マウントがＥ２７灯具にねじ込まれる際にクランプされる。
冷却効率をさらに高めるため、本発明による照明デバイス部品キットは、前記熱経路が、前記冷却構造の前記主面の最大断面幅Ｗｓの少なくとも２５％、例えば、１／３の断面幅Ｗｐを持つことを特徴とする。熱経路部分が、ヒートシンクからランプシェード構造への熱伝達に関するボトルネックと考えられるので、冷却構造の幅に比べてネック（熱経路部分）の幅を相対的に大きくすることは、前記効率的な熱伝達の効率を高める。
光学的効率を高めるため、ランプシェードの内面は、好ましくは、反射性であり、より好ましくは、（化学的又は機械的な研磨又は陽極酸化処理により得られる）少なくとも８０％の反射率を持ち、さらに好ましくは、該反射率は、少なくとも９０％である。少なくとも９５％、例えば、約９８％という高い反射が、銀コーティング及び／又は干渉層のスタックを加えることにより得られる。代替的に、ランプシェードの内面は、（拡散）反射性コーティング、例えば、白色反射性ペイント又はパウダーコーティングでコーティングされ得る。
製造を容易にするため、本発明の照明デバイス部品キットは、前記冷却構造が、前記ランプシェードと一体であることを特徴とする。斯くして、製造工程における付加的な組立工程が省かれ、コストが節約される。
照明デバイス部品キットの一実施形態は、前記冷却構造が、前記主放熱面の輪郭と同様の前記主面の輪郭を持つ冷却フィンであることを特徴とする。フィンは、効率のよい冷却及び熱伝達のためによく知られた構造である。ヒートシンクの主放熱面の輪郭に応じた形状をフィンに持たせることにより、冷却構造及びヒートシンク間の良好な機械的及び熱的接触が、本質的にこれらの主面のエリア全体にわたり可能となり、斯くして、ヒートシンクから冷却構造への効率のよい熱伝達が可能となる。照明デバイス部品キットの一実施形態は、前記冷却構造が、互いに対向する主面を持つ２つのフィンを有し、前記フィンは、対応する前記主放熱面の輪郭と同様の主面の輪郭を持ち、前記ヒートシンクエリアの各側において対応する前記主放熱面と隣接することを特徴とする。斯くして、ヒートシンクから冷却構造への効率のよい熱伝達が、単一のフィンを備えた実施形態と比べて２倍になる。前記接触の密接さ(intimacy)及び熱伝達の増進をさらに高めるため、照明デバイス部品キットの一実施形態は、前記冷却構造が、前記ヒートシンクエリアの前記主放熱面と弾性力及び／又は押圧力をもって前記主面により当接することを特徴とする。
照明デバイス部品キットの一実施形態は、前記ヒートシンクエリアが、前記２つのフィンによりクランプされることを特徴とする。この場合、ランプシェード及びランプの単純な相互取付けが、ランプシェードをその冷却構造でもってヒートシンクの放熱面上にクランプすることにより可能となる。
しばしば、照明デバイスを取付けるためビルディングに既に存在するインフラストラクチャを使用できること、例えば、本発明の照明デバイスが取付けられ得る天井に既に存在する標準的なハウジングを使用できることが便利である。斯かる標準的なハウジングを使用することは、いくつかの有利な点をもたらす。例えば、容積の活用(the leverage on the volume)があり、及び安全カバーとしての５ＶＡ可燃性定格プラスチックの使用が、最早必要条件ではないことがある（これは、照明デバイスとして格付けられ、レトロフィットキットとしては格付けされないからであり、Ｖ０定格しか必要としない）。この場合、低コストＬＥＤエンジンが実現可能であり、斯くして、照明デバイスはかなり安価になるという有利な点が得られる。斯かる標準的なハウジングを使用できるようにするため、しばしば、照明デバイスの大きさをハウジングの大きさに、とりわけ、照明デバイスの高さＨＬＤをハウジング（灯具）内側の電気接点とハウジングの（高さＨに関する）挿入口との距離に適合させる必要である。このため、照明デバイス部品キットの一実施形態は、前記ランプ及び前記ランプシェードが、ランプ軸及び／又はランプシェード軸に沿って互いにシフト可能であることを特徴とする。この場合、ランプ及びランプシェードの相互取付けは、例えば、ランプのソケットを介して実現され得る。なぜなら、ランプのソケットによりランプシェードがスライド可能にぴったりとフィット(snugly fit)するからである。代替的に、相互取付けは、Ｈ及びＨＬＤの距離の差を補償する、及び／又は、ソケットの様々な径を補償するための可撓性の中間要素により得られる。さらに代替的に、ランプ及びランプシェードの相互取付けは、ランプシェードが、その冷却構造でもって放熱構造上にスライド可能にクランプされることにより達成され得る。この場合、冷却構造は、主放熱面を完全にはカバーせず、冷却構造が距離ΔＬにわたりスライディング接続を介して放熱構造上でスライドできるようにある程度小さい。
照明デバイス部品キットの一実施形態は、前記冷却構造及び前記ヒートシンクエリアが似た形状であることを特徴とする。対応する主面の輪郭(contour)だけでなく、周辺(perimeter)も似ている。これは、最大接触面及び熱的接触が目論まれることによりヒートシンクから冷却構造への最大熱伝達を目的としている。
照明デバイス部品キットの一実施形態は、前記冷却構造が、前記シェード構造により囲まれることを特徴とする。（例えばまぶしさを無くす理由のため）ランプを効果的にシールドするため、ランプシェード構造は、典型的には、ランプから生じた光が所望の方向のみに放たれる光放出窓だけを開ける以外、ランプを囲む。ヒートシンク及び冷却構造の近接に起因して、これら実施形態における冷却構造もまた、ランプシェード構造により囲まれる。
照明デバイス部品キットの一実施形態は、前記光源が、前記ヒートシンクエリアの外縁(periphery)に隣接して位置されることを特徴とする。光源が複数のＬＥＤである場合、これらＬＥＤは、例えば、ほぼ完全な輪を形成するため、例えば、三角形配置、正方形配置、矩形配置、楕円配置又は円配置で配設され得る。この場合、複数のＬＥＤにより取囲まれる面、例えば、矩形状面又は円形状面が、ヒートシンクの主放熱面として用いられることができる。これは、ランプのコンパクトな構造をもたらすだけでなく、付加的に、審美的に魅力のある外観をランプに与える。
照明デバイス部品キットの一実施形態は、前記ランプシェードが、２つの同様の半部から成ることを特徴とする。これら２つの半部は一緒に、完全なランプシェードを形成する。これは、ランプのかなり容易な取付けを可能にする。付加的に、斯かるランプシェードは、作成がかなり容易である。なぜなら、ランプシェードの１つの半部が、深絞り、折り曲げ(folding)、打抜き(die-cutting)及び延伸(stretching)等の安価なシートメタル成形技術（の組み合わせ）を用いることにより製造され得るからである。
本発明はさらに、本発明による照明デバイス部品キットのランプの特徴を全て持つランプ、及び本発明による照明デバイス部品キットのランプシェードの特徴を全て持つランプシェードに関する。
本発明が、添付の概略的な図面を用いてさらに詳細に述べられる。
本発明による照明デバイス部品キットの第１の実施形態の分解図を示す。 図１の組立てられたランプの断面図を示す。 本発明による照明デバイス部品キットのランプシェードの断面図を示す。 本発明による照明デバイス部品キットのランプの側面図を示す。 本発明による照明デバイス部品キットの第２の実施形態のランプシェードの断面図を示す。 本発明による照明デバイス部品キットの第３の実施形態のランプシェードの断面図を示す。 組立てられたランプの第４の実施形態の断面図を示す。
図１は、本発明による照明デバイス部品キット１の第１の実施形態の分解図を示す。部品キットは、固定要素９、例えば、光学プレート又は固定リング９によりハウジング７内部に収容される、ランプ３及びランプシェード５を有する。ランプは、光源１１、及び主放熱面１５を有するヒートシンクエリア１３を有する。光源は、複数のＬＥＤであり、図ではリング状に配設され、主放熱面の外縁１６において環状の中空管２５により包囲されている。２つの同様の半部６ａ、６ｂにされているランプシェードは、主面２３を有する冷却構造２１と熱経路１９を介して結合される。冷却構造は、ランプの主放熱面の輪郭と同様の輪郭を持つフィンとして具体化されている。ランプは、Ｅ２７ソケットを持つ。しかしながら、ソケットは、対応する灯具との電気的接触及び取付けに適した任意の形状を持ってもよく、バヨネットソケット又はＧ５３ソケットでもよい。
図２は、ランプ３の主放熱面１５と交差する方向における図１の組立てられた照明デバイス部品キット１の断面図を示す。図２において、ランプシェード５のランプシェード軸３９は、ランプのランプ軸４５と一致する。図示のように、ランプシェード５及びランプの取付け位置において、冷却構造２１の主面２３は、ヒートシンクエリア１３の主放熱面１５と隣接する。冷却構造、すなわち、２つのフィンは、前記主放熱面に対する弾性力によりその主面でもって両側に置かれ、斯くして、ランプシェードは、クランプ力によりランプ上に取付けられる。断面図は、光源１１、すなわち、図ではＬＥＤ２６を囲み、ランプのソケット２７と一体部分を形成する中空環状構造２５を明確に示す。ランプのソケットは、Ｅ２７灯具に嵌合され得る、Ｅ２７エジソン口金２９を有する。ランプのソケットは、ＬＥＤを駆動するためのランプ電子機器３３が収容されるソケットハウジング３１を有する。ソケットハウジング、ゆえに、ランプ電子機器が、ランプシェードの外側に配設されるため、ランプ電子機器は、動作中ＬＥＤ光源により発生される熱から一層良好に遮蔽される。
ランプは、挿入口５１及び高さＨを持つハウジング７により囲まれる。ランプは、ランプソケットを介して及びランプシェードのリム３５を介してハウジング７に取付けられる。ランプシェードのリム３５は、照明デバイス部品キット１からの光が外部に放たれる（べき）ランプの光放出窓３７の境界を形成する。光放出窓３７は、透光板９により閉じられる。透光板９は、光学的に、照明デバイス部品キットにより放たれる前に光を再配光するため、光源に面する主面に光学構造、例えば、メソ光学構造(meso-optical structure)を備えることができる。図２に示される照明デバイス部品キットは、(屋根型)天井((false) ceiling)にビルトインされる埋め込み型照明デバイスとしてとりわけ適している。
図３Ａは、本発明による照明デバイス部品キットのランプシェード５の断面図を示す。図３Ｂは、本発明による照明デバイス部品キットのランプの側面図を示す。図３Ａのランプシェードは、仮想照明ランプシェード軸３９を中心とした環状ランプシェード構造１７を有し、２つの同様の半部２２ａ、２２ｂ、すなわち、ランプシェード軸に沿って互いに平行に延びる２つの主面２４ａ、２４ｂを持つ冷却構造２１を有する。各主面は、対応する熱経路部２０ａ、２０ｂを介してランプシェードに接続される。ランプシェード構造、熱経路部及び冷却構造は、図ではアルミニウム金属製の熱伝導性材料から１つの、一体品(one, integral piece)として作られる。熱経路は、主面のランプシェード軸と交差する最大断面幅Ｗｓの約４０％であるランプシェード軸と交差する断面幅Ｗｐを持つ（Ｗｐ及びＷｓの半分の幅だけが示されている）。熱経路のかなり大きい幅により、冷却構造からシェード構造への良好な熱伝達が可能であり、斯くして、シェード構造を、ランプシェード及び冷却部として同時に機能させることができる。ランプシェードは、ランプシェードの光放出窓３７の境界を形成する環状リム３５を持つ。環状リム３５を介して、ランプシェードは、固定要素９、図では光学板、又は代替的には固定リングによりハウジング７に取付けられる。固定要素は、ランプシェード軸に本質的に交差するように延びる。
ランプ３は、主放熱面１５の縁部１６において中空環状構造２５を持つ。中空環状構造２５は、ランプのソケット２７と一体部を形成する。すなわち、光源は、ヒートシンクエリアの放熱面の周りに配設される。図示のように、光源及びヒートシンクエリアは、光源が放熱面の周りに配設されるように同心的に配設される。好ましくは、放熱面の縁部は、光源により少なくとも７５％、図では９０％にわたり囲まれる。ランプのソケットは、Ｅ２７灯具へ取り付けた場合該Ｅ２７灯具と電気的に接触する、第１の端部中央電気接点４１及び螺旋状外面を備える第２の環状電気接点４３を持つＥ２７エジソン口金２９を有する。ランプは、ソケットの第１の端部中央電気接点４１を介して延在する仮想ランプ軸４５を持ち、第２の電気接点は、該ランプ軸の周りに位置する。前記ランプ軸はさらに、ヒートシンクエリア１３の主放熱面と本質的に平行に且つランプソケットから最も離れた光源１１の先端部４７を介して延在する。ランプ及びランプシェードの組立て位置において、ランプシェードの仮想軸及びランプの仮想軸は、本質的に互いに平行に延びるか、又は一致さえする。
図４は、本発明による照明デバイス部品キットの第２の実施形態のランプシェード５の断面図を示す。ランプシェードの冷却構造２１は、多角形の主面２３を有する。図では、主面２３は八角形であり、光源（図示せず）として八角形配置のＬＥＤを持つランプのヒートシンクエリアの主放熱面とぴったり合致するように適合されている。例えば、矩形、六角形又は（ランプの軸に沿う又は交差する）２つの平行ライン配置等の他の多くのＬＥＤの配列が考えられる。ランプシェードの冷却構造は、主面２３の最大断面幅Ｗｓの約２５％である断面幅Ｗｐを持つ熱経路１９を介してランプシェード構造１７に接続される。ランプシェード構造及び熱経路部は、アルミニウム金属の一体品として作られ、該一体品に銅金属からなる冷却構造が着脱可能に、例えば、ねじによって固定される。斯くして、代替的なランプ設計に冷却構造を適合させるため、冷却構造を交換することが可能である。
図５は、本発明による照明デバイス部品キットの第３の実施形態のランプシェード５の断面図を示す。図５において、図４の実施形態の冷却構造２１が、代替的な冷却構造と交換されている。図５の実施形態のランプシェードの冷却構造は、丸みを帯びた、環状主面２３を有する。この主面２３は、光源（図示せず）として環状配置のＬＥＤを持つランプの主放熱面とぴったり合致するように適合されている。さらに、冷却構造は、ランプシェード軸３９（又はランプ軸）に沿ってランプ内に設けられるＬＥＤの付加的な中央ライン配置を収容できるように開スロット(open slot)４９を有する。斯かるＬＥＤの付加的なラインは、種々の目的のため、例えば、ランプの光出力を強くするため、非常用照明として用いられるため、又は、直視した際の追加のカラーフィーチャ若しくはフィギュラティブフィーチャを加えるために用いられることができる。ランプシェードの冷却構造は、主面２３の最大断面幅Ｗｓの約３０％である断面幅Ｗｐを持つ熱経路１９を介してランプシェード構造１７に接続される。
図６は、ランプ３の主放熱面１５と交差する方向におけるランプ３及びランプシェード５の組立てられた照明デバイス部品キット１の第４の実施形態の断面図を示す。図６において、ランプシェードのランプシェード軸３９は、ランプのランプ軸４５と一致する。ランプシェード及びランプは、ランプシェードが、その冷却構造でもってヒートシンクの主放熱面上にスライド可能にクランプされることにより互いに取り付けられる。図は、ランプに対して距離ΔＬにわたり軸に沿ってシフトされた第１の位置及び第２の位置におけるランプシェードを概略的に示す。この場合、冷却構造２１の２つの半部２２ａ、２２ｂは、主放熱面を完全にはカバーせず、スライディング接続を介してヒートシンクエリア１３の主放熱面上で冷却構造の距離ΔＬにわたるシフトが可能であるようにある程度小さい。斯くして、ハウジング（図示せず）の高さＨに対するランプ軸／ランプシェード軸に沿った照明デバイスの距離ΔＬ分の高さＨＬＤの適応が可能である。

Claims (12)

  1. 光源、及び主放熱面を有するヒートシンクエリアを有するランプ、並びに
    主面を有する冷却構造と熱経路を介して結合されるシェード構造を有するランプシェード、
    を有する照明デバイスを形成する照明デバイス部品キットであって、
    前記ランプシェード及び前記ランプの取付位置において、前記冷却構造の前記主面は、前記ヒートシンクエリアの前記主放熱面と隣接し、
    前記光源は、前記主放熱面の周りに配置され、
    前記冷却構造は、互いに対向する主面を持つ２つのフィンを有し、前記フィンは、対応する前記主放熱面の輪郭と同様の主面の輪郭を持つ、照明デバイス部品キット。
  2. 前記熱経路は、前記冷却構造の前記主面の最大断面幅の少なくとも２５％の断面幅を持つ、請求項１に記載の照明デバイス部品キット。
  3. 前記冷却構造は、前記ランプシェードと一体である、請求項１又は２に記載の照明デバイス部品キット。
  4. 前記冷却構造は、前記ヒートシンクエリアの前記主放熱面と弾性力及び／又は押圧力をもって前記主面により当接する、請求項１、２又は３に記載の照明デバイス部品キット。
  5. 前記ヒートシンクエリアは、前記２つのフィンによりクランプされる、請求項１に記載の照明デバイス部品キット。
  6. 前記冷却構造及び前記ヒートシンクエリアは似た形状である、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明デバイス部品キット。
  7. 前記冷却構造は、前記シェード構造により囲まれる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明デバイス部品キット。
  8. 前記光源は、前記ヒートシンクエリアと同心状に配置される、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明デバイス部品キット。
  9. 前記ランプシェードは、２つの同様の半部から成る、請求項１乃至８の何れか一項に記載の照明デバイス部品キット。
  10. 前記ランプ及び前記ランプシェードは、ランプ軸に沿って互いにシフト可能である、請求項１乃至９の何れか一項に記載の照明デバイス部品キット。
  11. 前記光源に面する前記ランプシェードの表面は、少なくとも８０％、好ましくは、少なくとも９０％の反射率を持つ、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明デバイス部品キット。
  12. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明デバイス部品キットのランプシェードの特徴を全て持つランプシェード。
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