JP5171856B2 - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Description

本出願は、参照することにより本書に組み込まれる２００９年６月１１日に出願された米国出願番号６１／１８６,０２６の表題に係る出願の利益を主張するものである。

本発明は概してランプ、特にＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ等に関する。

従来のランプ、例えば紫外線を含む水銀灯、蛍光灯、白熱灯、ハロゲンランプなどは、全てが今日において特定の用途で使用される。これらのランプの照明は、我々に大きな利便性を与え、日々の生活を支えている。しかしながら、従来のランプの全てが環境に優しく長寿命であるわけではない。

紫外線を含む水銀灯を例にとる。現在において、道路の照明として水銀灯は最もよく使用されている。しかし、水銀灯を使用しているとき、有毒ガスが発生し、周囲環境に放出されてひどく大気を汚染する。そのうえ、紫外線を含む水銀灯は３０００時間と寿命が短く、稼働中は多くの電力を消費し、グリーンテクノロジーの要求を満足しない。そのため、ＬＥＤを用いた装置が照明のマーケットにおいてだんだんと人気を博してきており、そして関連する特許出願の数も世界中で急速に増加している。例えば、米国特許出願公開
番号2005/0168990や2007/0090737等は、全てＬＥＤ技術を用いた照明装置を開示するものであり、ＬＥＤ技術の重要性を示している。

本発明のいくつかの態様によれば、熱拡散メカニズムを有し、長寿命であるランプを提供する。

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプを対象とする。そのＬＥＤランプは、過熱防止のために熱拡散メカニズムを有している。さらに、そのＬＥＤランプは、何ら手間を要することなく、従来のランプホルダーに装着されてもよい。またさらに、そのＬＥＤランプは、従来のランプより長寿命であり、従来のランプより環境に優しくてもよい。

本発明のＬＥＤランプは、コネクターと、電気的にコネクターにつながれるＬＥＤモジュールと、少なくとも一つのＬＥＤユニットの光を発する方向を変更するために、ＬＥＤモジュールとＬＥＤモジュールを回転させるためのコネクターの間に配置される角度調整リングと、コネクターと角度調整リングの間に配置される絶縁リングと、ＬＥＤモジュールと接触している熱拡散モジュールと、を含む。ＬＥＤモジュールは、少なくとも一つのＬＥＤユニットを含む。角度調整リングは、コネクターを取り囲み、可動であって、当該角度調整リングに対してＬＥＤモジュールは固定され、ＬＥＤモジュールを望む方向に回転させた後にコネクターに対してＬＥＤモジュールを固定するための少なくとも一つの固定部品を含む。熱拡散モジュールは、少なくとも一つのＬＥＤユニットが直接に配置される外壁を持つ第１のパイプセグメントと、第１のパイプセグメントと向かい合って配置される第２のパイプセグメントと、第１のパイプセグメントと向かい合って配置される第３のパイプセグメントとを含む少なくとも一つの毛細管状の焼結ヒートパイプと、ヒートパイプに接続される複数のフィンを含む。複数のフィンは、組み合わされた第２のパイプセグメントと第３のパイプセグメントとによって貫通され、隣接する２つのフィンの間隔は、コネクターの中心軸に近づくに従って狭くなる。

その他の発明の対象、特長および利点は、下記の好適な、しかし限定を意図するものではない実施形態についての詳細な説明から明らかとなるであろう。下記の記載は添付の図面を参照する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプを示す図。 図２は、図１のＬＥＤランプの正面図。 図３は、図１のＬＥＤランプの背面図。 図４は、図１のＬＥＤランプの内部構造を示す図。 図５は、本発明の別の実施形態に係るＬＥＤランプを示す図。 図６は、従来のランプホルダーを示す図。

図１から図３を参照すると、図１は本発明の一実施形態に係るＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプを示す図であり、図２は図１のＬＥＤランプの正面図であり、図３は図１のＬＥＤランプの背面図である。ＬＥＤランプ１０は、コネクター１２、ＬＥＤモジュール１４、熱拡散モジュール１６を含む。コネクター１２は、例えば金属製のコネクターであり、ネジ接合部１３を含む。ネジ接合部１３はＥ４０型口金、Ｅ２７型口金、又は他の従来の口金であってもよい。ＬＥＤモジュール１４は電気的にコネクター１２と接続されており、少なくとも一つのＬＥＤユニットを含む。本実施形態では、例として、複数のＬＥＤユニット１４１がＬＥＤランプ１０に使われている。図２に示すようにＬＥＤユニット１４１は所定のパターンに配置されているが、本発明はこのような配置に限られない。ＬＥＤユニット１４１はランダムな形状に配置されていてもよい。ＬＥＤユニット１４１のそれぞれは、光を発する少なくとも一つのＬＥＤダイオードを含むＬＥＤパッケージであってもよい。

熱拡散モジュール１６はＬＥＤモジュール１４の過熱を防止するためにＬＥＤモジュールと接触している。熱拡散モジュール１６は複数のフィン１６１を含むが、図３に示すようにＬＥＤランプ１０の表面に均等に配置されることが望ましい。言い換えれば、フィン１６１は互いに等しい間隔を空けている。さらに、フィン１６１のそれぞれは、ＬＥＤランプ１０の美的外観を高めるために同一のサイズと形状を有する。そして、隣接する２つのフィン１６１の間隔は、コネクター１２の中心軸に近づくに従って狭くなる。例えば、ＬＥＤランプ１０が流線形の輪郭となるように、フィン１６１のそれぞれは弧状のりょう線を有している。熱拡散モジュール１６によって、過熱による問題を引き起こすことなくＬＥＤモジュール１４におけるＬＥＤユニット１４１の数を増加させることができ、このことはＬＥＤモジュール１４の発光効率を向上させる。

ＬＥＤランプ１０は、さらに角度調整リング１８、絶縁リング２０，ランプカバー２２を含む。角度調整リング１８は、ＬＥＤユニット１４１の光を発する方向を変更するために、ＬＥＤモジュール１４とＬＥＤモジュール１４を回転させるためのコネクター１２の間に配置される。角度調整リング１８は、コネクター１２を取り囲み、可動であることが望ましく、ＬＥＤモジュール１４は、角度調整リング１８と共に回転可能なように角度調整リング１８に対して固定されていることが望ましい。角度調整リング１８は、ＬＥＤモジュール１４を望む方向に回転させた後にコネクター１２に対してＬＥＤモジュール１４を固定するための少なくとも一つの固定部品２４を含む。固定部品２４は、例えば、角度調整リング１８のリング本体を貫いてコネクター１２に近づくネジを含んでいてもよい。固定部品２４が緩むと、そのネジはコネクター１２を押さえつけないので、角度調整リング１８はコネクター１２に対して回転することが可能になる。固定部品２４が締まると、角度調整リング１８はコネクター１２に対して動かなくなる。

角度調整リング１８とコネクター１２の電気的接続やユーザーがうっかり触れることを防止するために、絶縁リング２０は角度調整リング１８とコネクター１２の間に配置される。ランプカバー２２は、ＬＥＤモジュール１４を保護するために、ＬＥＤモジュール１４に合わせて配置される。ＬＥＤユニット１４１からの光を照射するために、ランプカバー２２のうちＬＥＤユニットに対応する少なくとも一部は透明であり、優れた光透過性を有するべきである。もしくは、ランプカバー２２はＬＥＤユニット１４１を露出させるために少なくとも一つの開口部を有する。本実施形態において、ランプカバー２２はＬＥＤユニット１４１に対応した開口部２２ａを有する。ＬＥＤユニット１４１の光透過性と保護機能を共に与えるために、できれば開口部２２ａは透明な板（図外）で覆われているとよい。

図４を参照すると、図４は図１のＬＥＤランプの内部構造を示す図である。ＬＥＤランプ１０はさらに、ＬＥＤモジュール１４に電気的に接続される２つの柔軟なワイヤー２６及びコネクター１２を含む。そしてさらに、ＬＥＤモジュール１４は回路基板１４３、複数の電子部品１４５、複数の導線１４７を含む。電子部品１４５は、回路基板１４３に固定されており電気的に接続されている。ＬＥＤユニット１４１は互いに電気的に接続され、導線１４７によって回路基板１４３に接続される。柔軟なワイヤー２６は回路基板１４３に接続される。

ヒートパイプ１６３の機能によってＬＥＤユニット１４１の熱をフィン１６１に伝導させて、フィン１６１によって熱を外部に拡散させるために、さらに熱拡散モジュール１６は、ＬＥＤユニット１４１を搭載して複数のフィン１６１に接続するのに用いられる、少なくとも一つのヒートパイプ１６３を含む。ヒートパイプ１６３は、例えば、焼結金属粉末で形成された毛細管状の焼結ヒートパイプである。本実施形態において、ヒートパイプ１６３はフィン１６１を貫通しており、ヒートパイプ１６３の伸張方向は各フィン１６１の表面に対して垂直である。図４に示すように、ヒートパイプ１６３は第１のパイプセグメント１６３ａ、第２のパイプセグメント１６３ｂ、第３のパイプセグメント１６３ｃを含み、第２のパイプセグメント１６３ｂと第３のパイプセグメント１６３ｃは、組み合わせて使用されて、第１のパイプセグメント１６３ａと向かい合って配置される。ＬＥＤユニット１４１は第１のパイプセグメント１６３ａ上に配置され、フィン１６１は第２のパイプセグメント１６３ｂと第３のパイプセグメント１６３ｃによって貫かれる。なお、第２のパイプセグメント１６３ｂと第３のパイプセグメント１６３ｃの一方がなくてもよい。ＬＥＤユニット１４１の取り付けを容易にし、ＬＥＤユニット１４１とヒートパイプ１６３の接触面積を増やすために、第１のパイプセグメント１６３ａはなるべく平坦な表面を有することが望ましい。これにより、ＬＥＤランプ１０の製造は複雑さが軽減され、ＬＥＤユニット１４１とヒートパイプ１６３の結合は強化され、熱拡散の効率は改善される。

図５を参照すると、図５は本発明の別の実施形態に係るＬＥＤランプを示す図である。ＬＥＤランプ１０ｂは、図１のＬＥＤランプ１０と全体およびコネクター１２ｂの輪郭において異なる。ＬＥＤモジュール１４ｂはＬＥＤランプ１０ｂの前部に配置され、熱拡散モジュール１６ｂはＬＥＤランプ１０ｂの中央部に配置されている。例えば、ＬＥＤモジュール１４ｂはボール形をしている。そのため、ＬＥＤモジュール１４ｂが発光すると、同一の方向に向かって光が発せられるわけではなく、この点において（図１で示される）ＬＥＤランプ１０とは大きく異なる。さらに、ＬＥＤモジュール１４ｂからの熱は、熱拡散モジュール１６ｂに伝えられて、熱拡散モジュール１６ｂの熱交換作用および例えば空気などの周囲の流体によって外部へと拡散させられる。

コネクター１２ｂは、例えばＭＲ１６型コネクターであり、電力を得るのにソケットに挿入される２つのプラグ足１２１ｂを含む。しかしながら、このタイプのコネクター１２ｂは従来のネジ式ソケットに直接取り付けることができない。図５に示すように、ＬＥＤランプ１０ｂは、プラグ足１２１ｂを接続する２つの穴１３ａを有する中間ネジ接合部１３ｂをさらに含む。そのため、ネジ式ソケットしか備わっていない場合には、コネクター１２ｂは、最初にプラグ足１２１ｂを穴１３ａに挿入することで中間ネジ接合部１３ｂと接続されてもよい。その後にＬＥＤランプ１０ｂは、中間ネジ接合部１３ｂをネジ式ソケットにねじ込むことで、電気的にネジ式ソケットに接続されてもよい。

図６を参照すると、図６は従来のランプホルダーを示す図である。従来のランプホルダー２００は、リアカバー２０２とフロントカバー２０４を含み、リアカバー２０２にはネジ式ソケット２０６が取り付けられている。フロントカバー２０４はリアカバー２０２に取り付けられていて可動であり、リアカバー２０２の開口部２０２ａに対応している。フロントカバー２０４を開けることで、ランプホルダー２００にランプ２１０を取り付けたり、ランプホルダー２００からランプ２１０を取り外したりできる。ランプ２１０がランプホルダー２００に取り付けられる時に、コネクター２１２はネジ式ソケット２０６内に装着される。ランプ２１０は、例えば紫外線を含む水銀灯といった従来のランプである。しかしながら、図１又は図５のＬＥＤランプ１０又はＬＥＤランプ１０ｂもまた、どちらともネジ接合部１３、中間ネジ接合部１３ｂを有するので、従来のランプホルダー２００で使用可能である。さらに、従来のランプ、特に紫外線を含む水銀灯を前記実施形態において開示されたＬＥＤランプで置き換えることはより環境に優しく有益である。なぜならば、ＬＥＤランプは光を発しているときに、有毒ガスを発生させないし周囲の環境に放出することもない。

図１のＬＥＤランプ１０を例にとる。ＬＥＤランプ１０がランプホルダー２００に取り付けられた後、ＬＥＤユニット１４１はリアカバー２０２の開口部２０２ａに必ずしも沿って並んでいるわけではないため、ＬＥＤランプ１０の光を発する方向を調整すべきである（図６参照）。角度調整リング１８とＬＥＤモジュール１４を回転させることで、ＬＥＤユニット１４１の方向も変化する。調整後、ＬＥＤユニット１４１は開口部２０２ａの方を向き、ＬＥＤランプ１０の光を発する方向が適切となったため、固定部品２４はＬＥＤランプ１０のＬＥＤモジュール１４を留めることができる。リアカバー２０２の受け入れスペースは限られておりＬＥＤランプ１０の熱拡散効果を妨げるかもしれないが、リアカバー２０２内部において現行で普通に行われている慣例手法は残存しており熱拡散を手助けする。さらにＬＥＤランプ１０はヒートパイプとフィンを備え、サイズについても細かく制御が可能であるため、過熱問題はかなり軽減されており、そのためＬＥＤランプ１０の寿命も実に長くできる。

本発明は例示により、そして適する実施形態の観点から記載されたが、本発明がこれらの形態に限定されるものでないことは理解されるであろう。それどころか、様々な変形、類似のアレンジや手順をも意図するものであり、そのような変形、類似のアレンジや手順の全てを包含するために、特許請求の範囲の補正可能な範囲は最も広義に解釈されるべきである。

１０…ＬＥＤランプ、１０ｂ…ＬＥＤランプ、１２…コネクター、１２ｂ…コネクター、１３…ネジ接合部、１３ａ…穴、１３ｂ…中間ネジ接合部、１４…ＬＥＤモジュール、１４ｂ…ＬＥＤモジュール、１６…熱拡散モジュール、１６ｂ…熱拡散モジュール、１８…角度調整リング、２０…絶縁リング、２２…ランプカバー、２２ａ…開口部、２４…固定部品、２６…柔軟なワイヤー、１２１ｂ…プラグ足、１４１…ＬＥＤユニット、１４３…回路基板、１４５…電子部品、１４７…導線、１６１…フィン、１６３…ヒートパイプ、１６３ａ…第１のパイプセグメント、１６３ｂ…第２のパイプセグメント、１６３ｃ…第３のパイプセグメント、２００…ランプホルダー、２０２…リアカバー、２０２ａ…開口部、２０４…フロントカバー、２０６…ネジ式ソケット、２１０…ランプ、２１２…コネクター

Claims (1)

1. ＬＥＤランプであって、
   コネクターと、
   電気的に前記コネクターにつながれるＬＥＤモジュールと、
   少なくとも一つのＬＥＤユニットの光を発する方向を変更するために、前記ＬＥＤモジュールと前記ＬＥＤモジュールを回転させるための前記コネクターの間に配置される角度調整リングと、
   前記コネクターと前記角度調整リングの間に配置される絶縁リングと、
   前記ＬＥＤモジュールと接触している熱拡散モジュールと、
   を含み、
   前記ＬＥＤモジュールは、
   少なくとも一つの前記ＬＥＤユニットを含み、
   前記角度調整リングは、
   前記コネクターを取り囲み、可動であって、当該角度調整リングに対して前記ＬＥＤモジュールは固定され、前記ＬＥＤモジュールを望む方向に回転させた後に前記コネクターに対して前記ＬＥＤモジュールを固定するための少なくとも一つの固定部品を含み、
   前記熱拡散モジュールは、
   少なくとも一つのＬＥＤユニットが直接に配置される外壁を持つ第１のパイプセグメントと、前記第１のパイプセグメントと向かい合って配置される第２のパイプセグメントと、前記第１のパイプセグメントと向かい合って配置される第３のパイプセグメントとを含む少なくとも一つの毛細管状の焼結ヒートパイプと、前記ヒートパイプに接続される複数のフィンを含み、
   前記複数のフィンは、
   組み合わされた前記第２のパイプセグメントと前記第３のパイプセグメントとによって貫通され、
   隣接する２つの前記フィンの間隔は、前記コネクターの中心軸に近づくに従って狭くなるＬＥＤランプ。

Images