JP6072770B2 - 照明アセンブリ及びソケット - Google Patents

Description

本発明は、照明アセンブリ及び該照明アセンブリを受容するためのソケットに関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、広範な照明用途に利用されている。ＬＥＤは、明るい光を提供しつつ、適度に安価で非常に少ない電力しか用いないため、従来の白熱照明の代替としてＬＥＤを使用することはますます魅力的なものとなっている。更に、ＬＥＤは長い動作寿命を持つ。例えば、ＬＥＤは１００,０００時間も持続し得るものであり、白熱灯の動作寿命の２０倍にも相当する。

しかしながら、ＬＥＤは長い動作寿命を持つが、個々の装置は故障し得るものであって早めの交換を必要とし得るものであり、またＬＥＤランプはアップグレード又は異なるＬＥＤランプ間の交替といった理由により交換され得るものである。

それ故、一般的な照明用途のための対応するソケットを持つ実用的で統合されたＬＥＤモジュールが市場に投入され、ＬＥＤモジュールの容易なアップグレード及び交換可能性を実現している。加えて、ＬＥＤ装置のためのモジュール式システムが、種々の供給者からのＬＥＤモジュールを使用する可能性を提供している。

米国特許US7703951は、新たな又は既存の構成条件において、天井、壁又は下端のような構造的な表面の窪みに配置されるか又は斯かる表面の背後に配置されるように構成された筺体を含む、照明固定具を開示している。該固定具の筺体は、該固定具の筺体に対する光生成モジュールの力学的、電気的及び熱的結合の１つ以上を促進するように構成されたソケットを含む。該固定具の筺体自体を取り外すことなく、ＬＥＤベースの光生成モジュールをソケットと容易に係合する及び切り離すことができる能力は、故障時におけるＬＥＤモジュールの簡便な交換、又は異なる光生成特性を持つ別のモジュールとの交換を可能とする。例えば異なる色温度が必要とされる場合に、反射器を取り外すこと又は天井を開けることを必要とすることなく、動作寿命の終わりに又はそれより前に、ＬＥＤモジュールが交換又はアップグレードされても良い。

より小型のＬＥＤシステムが提供されるような、ソケット及びＬＥＤモジュールを有するＬＥＤシステムの代替の設計は魅力的なものとなり得る。より小型のＬＥＤシステムにおいては、又はＬＥＤ装置が密に詰められたシステムにおいては、必要とされるＬＥＤの性能を維持するために、ＬＥＤから生成される熱が効率的に放散される必要があるため、システムの放熱特性に高い要件が課され得る。従って、より小型の装置を提供するための及び／又は性能特性を改善するための、改善されたＬＥＤモジュール及び対応するソケットに対するニーズが存在し得る。

本発明の目的は、信頼性の高い態様で、照明アセンブリをソケットに着脱可能に接続するための、改善された照明アセンブリ及びソケットを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、当該目的及びその他の目的は、ソケットに力学的及び電気的に接続されるように構成された照明アセンブリであって、光源と、前記光源に電気的に接続された電気的接触手段と、前記光源と熱的に接触したヒートスプレッダと、を有する照明モジュールと、前記照明モジュールに対して回転可能であり、前記照明モジュールが前記ソケットに軸方向に挿入され、前記コネクタが前記照明モジュール及び前記ソケットに対して回転させられたときに、前記ソケットに含まれる受容係止手段との相互作用によって前記照明アセンブリを前記ソケットに係止するためのコネクタ係止手段を有し、これにより、前記電気的接触手段を、前記ソケットに含まれる対応する受容接触手段に接触させる、コネクタと、を有する照明アセンブリにより達成される。

本明細において、「軸方向に挿入される」との語句は、照明アセンブリ及び／又はソケットの軸方向に関連するものとして理解されるべきである。本明細において、軸方向とは、コネクタ及び／又はソケットの全体的に円形の断面の半径に略垂直な方向として定義される。略円筒形の照明アセンブリ及び／又はソケットの場合には、軸方向とは、該照明アセンブリ及び／又はソケットの円形の断面平面に対する垂線に対応する。

照明モジュールには、光源を制御するための電子回路も含まれても良い。制御機能は例えば、光源の減光及び／又は色制御を含んでも良い。制御電子回路及び光源は例えば、照明モジュールの上面に配置された回路基板に装着されても良い。しかしながら、該照明アセンブリは、制御電子回路がモジュールに一体化された照明モジュールを有しても良い。照明アセンブリは更に、所望の態様で光を反射させるための反射器を有しても良い。

本明細においては、電気的接触手段は例えば、光源に電力を供給するための導電性のコネクタピンであっても良い。更に、電気的接触手段はまた、光源の制御及び光源との通信のための接点を有しても良い。しかしながら、電気的接触手段はまた、コネクタ又は電池接点のような種々の電気的接点を有しても良い。

ヒートスプレッダ（heat spreader）は、光源により生成される熱の効率的な伝達のため優れた熱伝導率を提供する金属板である。しかしながら、ヒートスプレッダの代替の設計が利用されても良く、また金属合金、熱性エポキシ、ダイアモンド又はその他の炭素ベースの材料といった十分な熱伝導率を提供する他の材料成分が利用されても良い。

照明モジュールはまた、照明モジュールに対する、コネクタの回転運動又は軸方向の運動をガイドするためのガイド機能を有しても良い。斯かるガイド機能は例えば、コネクタ上の対応するペグが走行し得るガイドスロットであっても良い。

本発明は、照明モジュール及びソケットに対してコネクタを回転させることによって該ソケットに該照明アセンブリを係止しつつ、電気的接触手段を軸方向に挿入することにより、該電気的接触手段の回転のためにソケットにおいて確保される空間がなくなるため、照明アセンブリ及びソケットにおける該電気的接触手段のために必要とされる空間が低減され得るという認識に基づく。軸方向における該電気的接触手段の受容のためのソケットにおける受容接触手段は、電気的接触手段の回転方向の受容のための対応する受容接触手段よりも小さくつくられて、これにより照明アセンブリ及びソケットにおける改善された空間利用を提供しても良い。電気的接触と力学的接触との両方が照明アセンブリの回転運動により実現される先行技術から知られた多くの照明アセンブリとは異なり、本発明による照明アセンブリは、照明モジュールに対して回転可能なコネクタを有し、それにより、電気的接触手段及びヒートスプレッダをソケットに垂直方向に挿入しつつ、コネクタの回転方向の力学的な係止を実現する。改善された空間利用の利点は、断面積の大きな部分がヒートスプレッダにより利用されることができ、それにより光源からの熱放散を改善することである。代替としては、改善された空間利用は、一定のレベルの熱放散を維持しつつ、コネクタ及びソケットのサイズを低減させるために活用され得る。更に、ヒートスプレッダはソケットに垂直方向に挿入されるため、ヒートスプレッダは円形の断面を持つ必要はない。当該制限を取り除くことの利点は、ヒートスプレッダを設計する際に、とり得る最良な放熱特性のために更なる柔軟性がもたらされることである。加えて、非円形のヒートスプレッダを用いることにより、該ヒートスプレッダ及びソケットは、照明アセンブリがソケットにどのように装着されるべきかに関する視覚的なガイダンスを提供するように設計され得る。本発明による照明アセンブリの更なる利点は、照明アセンブリ全体を交換することなく、照明モジュールが容易に交換され得ることである。

本発明の一実施例によれば、前記コネクタは更に、前記ヒートスプレッダに対し軸方向に力学的な力をかけて、前記ヒートスプレッダと前記ソケットに含まれるヒートシンクとの間に熱的な接触を形成するように配置され構成されたばね手段を有しても良い。ここで、該コネクタは、照明モジュールに対して軸方向に移動可能であり、それにより、該コネクタはソケットに回転可能に装着されつつ、該コネクタからヒートスプレッダに軸方向に力がかかる。ヒートシンクに対して押し付けられるようにヒートスプレッダに力学的な力を加えることにより、熱界面が改善され、それによりヒートスプレッダからヒートシンクへの熱放散を改善し得る。更に、ヒートスプレッダへと軸方向に直接に力がかけられるようにコネクタにばね手段を配置することにより、コネクタ及びソケットにおいて付加的な空間が節約され、ヒートスプレッダの大きな表面積を可能とする。該ばね手段は例えば、コネクタに装着された１つ以上の板ばねを有しても良く、照明アセンブリのソケットにおける装着の際に、照明モジュールに対してコネクタが回転させられると、ヒートスプレッダに対して軸方向に力がかかるようにされる。しかしながら、該ばね手段は例えば、照明アセンブリがソケットに装着されるときに、ヒートスプレッダに力をかける機能を実行する、コイルばね又はその他のいずれかの柔軟な構成であっても良い。該ばね手段は好適には、これらばね手段により生成される力が、当該構成要素からソケットの固定部分へと短い距離だけしか伝わる必要がないように配置される。このことは、これらばね手段が、ヒートスプレッダの近くに又はヒートスプレッダの上に配置されるべきであり、また力をコネクタからソケットに伝え更にヒートシンクにまで伝えるコネクタ係止手段の近くに配置されるべきであることを意味する。更に、コネクタと照明モジュールとの間に回転方向にばね手段が配置され、設置のための適切な開始位置において相対的な回転位置を維持するようにされる。回転的に配置されたばね手段は、装着位置においてソケットにおいてコネクタを保持する力よりも大きな回転力をかけるべきではない。

一実施例によれば、前記コネクタの回転及びその結果の前記電気的接触手段の軸方向の動きによって、前記照明モジュールと前記ソケットの間に電気的な接続が実現されても良く、このとき前記ヒートスプレッダが前記ソケットに含まれるヒートシンクと熱的に接触しない限り、電気的な接続が形成されない。コネクタ及びソケットは、照明モジュールが同時の回転と軸方向の運動とにより設置されるように構成されるため、早過ぎる電気的接触が防止される。照明モジュールが完全に設置される前に電気的接触が為されるとすると、熱的な接触が依然として完全に形成されず、それにより不適切な熱的接触及びそれによる照明モジュールからの低い熱放散による照明モジュールの初期故障の危険がある。

一実施例においては、光源は有利にも１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）であっても良い。ＬＥＤは有利にも、少ない電力消費及び長い動作寿命の結果としてコスト効率の良い代替物であるため、他の光源を差し置いて選択されても良い。更に、ＬＥＤは小型につくられることができるため、白熱光源を使用する照明アセンブリに比べて、照明アセンブリの全体のサイズが低減され得る。

一実施例においては、前記コネクタ係止手段は有利にも、バヨネット式結合の第１の部分であっても良い。「回してロックする」機能を提供するバヨネット式結合は、ソケットに照明アセンブリを装着する最も直観的な方法と考えられ得る。代替としては、例えばねじのような他のコネクタ係止手段も同様に利用可能である。

本発明の第２の態様によれば、上述した照明アセンブリを受容するためのソケットであって、前記照明アセンブリを前記ソケットに係止するためのコネクタ係止手段と相互作用するように構成された受容係止手段を有する襟型部と、前記照明モジュールの電気的接触手段を軸方向に受容するための受容接触手段と、前記ヒートスプレッダに対する熱的接触を形成するように構成されたヒートシンクと、を有するソケットが提供される。受容接触手段は、照明モジュールの電気的接触手段を受容するように構成される。照明モジュールにおける場合と同様に、ソケットにおける電気的接触手段は、コネクタ及びピンを受容する凹部、又は光源とソケットとの間に導電経路を形成するように構成された他のいずれかの対応する構成のような、種々の方法で構成され得る。前記襟型部は有利にも、プラスチック又はセラミック材料のような、電気的に絶縁性の材料からつくられても良い。

ＬＥＤの性能及び寿命はいずれも動作温度に強く依存するため、光源の効率の良い冷却を提供することが重要である。効率の良い冷却は有利にも、光源により生成されヒートスプレッダを介してヒートシンクへと伝えられる熱を放散するように構成されたヒートシンクにより容易化され得る。それ故、ヒートスプレッダとヒートシンクとの間の界面において適切な熱的接触を持つことが重要である。とりわけ、該熱界面は有利にも、熱的な接触を改善するように構成された材料、即ち熱界面材料（ＴＩＭ）の層を有する。該熱界面材料は有利にも、該熱界面が表面のまわりに粒子汚染のような不規則性を形成することを可能とするペーストの形で備えられても良い。しかしながら、該熱界面は、高い熱伝導性と優れた熱界面とをもたらし、照明モジュールの交換性を改善する、熱伝導性のテープ又はその他のいずれの材料であっても良い。本発明による照明アセンブリの更なる利点は、ヒートスプレッダがヒートシンクに接触させられたときにヒートスプレッダが回転するバヨネット型のＬＥＤソケットにおいて利用され得るものと比べて、ＴＩＭの選択において、より自由度がある点である。とりわけ、本照明アセンブリにおいて使用されるＴＩＭは、特殊なライナーを必要とせず、そうでなければ圧力下での回転運動に耐え得るように構成される。

ヒートシンクは好適には、例えば金属のような高い熱伝導性を持つ材料からつくられる。また、周囲の空気に熱を伝達するための１つ以上のフィン又はフランジを有するように設計されるのが好ましい。ヒートシンクはまた、例えば該ヒートシンクのフィンのまわりに空気を循環させるためのファンを用いる、能動冷却システムの一部であっても良い。

一実施例によれば、前記襟型部は、前記ヒートシンクに力学的に接続されても良い。該襟型部は、例えばヒートシンクにねじ止めするための穴を備えても良い。代替としては、該襟型部は、ヒートシンクにクランプで締結されても良いし若しくは接着されても良く、又はヒートシンクの一体部分であっても良い。

一実施例においては、前記襟型部は、前記ソケットの周縁に沿って配置される。更に、前記受容接触手段は、前記襟型部に配置されても良い。

一実施例によれば、前記受容係止手段は有利にも、バヨネット式結合の第２の部分であっても良い。しかしながら、該受容係止手段は代替として、対応するコネクタのねじ又はその他の力学的な結合を提供するいずれかの手段を受容するためのねじであっても良い。

前述した照明アセンブリは有利にもソケットに装着されても良く、これによる組み合わせが照明器具を形成する。ソケットは好適には、電源接続、電池又はその他のいずれかの適切な電源のような電力供給部と接続されても良い。

本発明は請求項に列記された特徴の全てのとり得る組み合わせに関することに留意されたい。

本発明の当該態様及びその他の態様は、本発明の実施例を示す添付図面を参照しながら、以下に詳細に説明される。

本発明の実施例による照明アセンブリを模式的に示す。 本発明の実施例による照明アセンブリを模式的に示す。 本発明の実施例による照明アセンブリを模式的に示す。 本発明の実施例による照明アセンブリの一部を模式的に示す。

本発明は以下、本発明の実施例が示された添付図面を参照しながら、より完全に説明される。しかしながら本発明は多くの異なる形態で実施されることができ、ここで開示される実施例に限定されるものとして解釈されるべきではなく、これら実施例は完全さのために示されるものであって、当業者に本発明の範囲を完全に教示するためのものである。同様の参照記号は、同様の要素を示す。

以下の詳細な説明において、本発明による照明アセンブリの実施例が、ソケットに力学的及び電気的に接続されるように構成された照明アセンブリと、該照明アセンブリを受容するように構成されたソケットと、を示す図１を参照しながら、主に議論される。

図１は、襟型部１２０とヒートシンク１４０とを有するソケットに接続されるように構成された、照明モジュール１０２とコネクタ１２０とを有する照明アセンブリ１００を示す。照明モジュール１０２は、ＬＥＤ光源１０６と、ＬＥＤ１０４に接続される導電性コネクタピン１０８の形をとる電気的接触手段１０８と、ＬＥＤ１０６と熱的に接触したヒートスプレッダ１１０と、を有する。本例においては、導電性コネクタピン１０８は、電源への接触を提供する。ヒートスプレッダ１１０上には、ヒートシンク１４０に面する側に、熱界面材料（ＴＩＭ）の層１１１が配置される。ヒートシンク１４０は、ヒートシンク１４０から周囲の空気への熱の効率の良い伝達のためのフィンを備える。

照明モジュール１０２は更に、ＬＥＤ１０４を制御するための電子回路１１２を備える。コネクタ１０４は、照明モジュール１０２を囲む略円筒形の筺体の形状を持つ。照明モジュール１０２の略円筒形部分の外側に配置されたガイドピン１１４は、コネクタ１０４の内側に配置された対応するガイドスロット１１６に嵌合するように構成される。代替としては、ガイドピンはコネクタに配置されても良く、この場合には、ガイドスロットは照明モジュール内に配置される。ガイドピン１１４及びガイドスロット１１６は、照明モジュールとコネクタとを合わせたままに保持し、コネクタ１０４が照明モジュール１０２に対して回転し軸方向に動くことを可能とする。ソケット１５０への照明アセンブリ１００の設置のために必要とされるだけの回転及び軸方向の動きのみが許容される。ガイドスロット１１６はまた、ガイドピン１１４を保持するためのリブを持っても良く、これによりコネクタ１０４をソケット１５０への装着のための適切な位置に保持する。更に、ここでは板ばね１１８の形をとるばね手段が、コネクタ１０４の下部に配置される。該コネクタはまた、照明アセンブリ１００をソケット１５０に締結するためのバヨネット式結合の雄部を形成する締結ピン１１９を備える。

更に、ソケット１５０の襟型部１２０は、コネクタピン１０８を軸方向に受容するための開口の形をとる受容接触手段１２２を備える。該ソケットはまた、照明アセンブリ１００をソケット１５０に締結するためのバヨネット式結合の雌部を形成するＬ型凹部１２４を持つ。ソケット１５０はまた、ソケット１５０の襟型部１２０をヒートシンク１４０にねじ結合するための開口１２６の形をとる機能部を持つ。

図２ａ及び２ｂは、ソケット１５０への照明アセンブリ１００の装着を示す。最初に、照明アセンブリ１００は、ソケット１５０に軸方向に挿入される。ソケット１５０の襟型部１２０における開口の形状は、ヒートスプレッダ１１０の形状に対応しており、そのためコネクタピン１０８は、適切に整合されて受容接触手段１２２に軸方向に挿入される。同時に、締結ピン１１９がＬ型凹部１２４に軸方向に挿入され、あわせてバヨネット式結合を形成する。

次いで、ソケット１５０に対する及び照明モジュール１０２に対するコネクタ１０４の回転運動がバヨネット式結合を閉じ、同時にコネクタ１０４をソケット１５０及び該照明モジュールに対して軸方向にヒートシンク１０４の方へ動かす。コネクタ１０４がヒートシンク１４０に向けて動かされると、コネクタ１０４における板ばね１１８がヒートスプレッダ１１０に軸方向に力を加え、ヒートシンク１４０に対してヒートスプレッダ１１０を押し付け、好適な熱的接触を形成する。ヒートスプレッダ１１０は照明モジュール１０２に固定されているため、該照明モジュールも該コネクタに対して軸方向に動かされ、斯かる組み合わせられた該コネクタの該照明モジュールに対する回転及び軸方向の運動が、該照明モジュールにおける該コネクタにおけるガイドスロット１１６及び対応するガイドピン１１４により制御される。

図３は、ソケットに装着された照明モジュール１０２を模式的に示し、ここではばね手段１１８がヒートスプレッダ１１０に対して垂直方向に力をかけてヒートスプレッダ１１０をヒートシンク１４０に対して押し付け、それによりヒートスプレッダ１１０とヒートシンク１４０との間の好適な熱的接触を形成するように作用している。

当業者は、本発明は以上に説明された好適な実施例に決して限定されるものではないことを理解する。反対に、多くの代替、変更及び変形が、添付される請求の範囲内で可能である。例えば、レーザ又はレーザダイオードのような、ＬＥＤではない別の固体光源が利用されても良い。更に、該コネクタは、ＡＣ電源電圧、低電圧ＡＣ電圧又はＤＣ電圧である、いずれの電気的インタフェースにも利用され得る。加えて、力学的接続が、例えばねじを用いることのような、他の方法で為されても良い。

また、図面、説明及び添付される請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され実行され得る。請求項において、「有する（comprising）」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、「１つの（a又はan）」なる不定冠詞は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

Claims (11)

1. ソケットに力学的及び電気的に接続されるように構成された照明アセンブリであって、
   光源と、前記光源に電気的に接続された電気的接触手段と、前記光源と熱的に接触したヒートスプレッダと、一対のガイドピンと、を有する照明モジュールと、
   前記照明モジュールに対して回転可能なコネクタであって、
   −一対のガイドスロットであって、当該一対のガイドスロットの各ガイドスロットは、前記照明モジュールが前記ソケットへ軸方向へ挿入され、当該コネクタが前記照明モジュール及び前記ソケットに対して回転させられたときに、当該一対のガイドスロットの対応する１つ内において、前記一対のガイドピンのうちの１つを保持及び第１の位置から第２の位置へガイドするように構成される、一対のガイドスロット、及び、
   −コネクタ係止手段であって、前記照明モジュールが前記ソケットに軸方向に挿入され、当該コネクタが前記照明モジュール及び前記ソケットに対して回転させられたときに、前記ソケットに含まれる受容係止手段との相互作用によって前記照明アセンブリを前記ソケットに係止するためのコネクタ係止手段、
   を有し、これにより、前記電気的接触手段を、前記ソケットに含まれる対応する受容接触手段に接触させる、コネクタと、
   を有する照明アセンブリ。
2. 前記コネクタは更に、前記ヒートスプレッダに対し軸方向に力学的な力をかけて、前記ヒートスプレッダと前記ソケットに含まれるヒートシンクとの間に熱的な接触を形成するように配置され構成されたばね手段を有する、請求項１に記載の照明アセンブリ。
3. 前記コネクタの回転及びその結果の前記電気的接触手段の軸方向の動きによって、前記照明モジュールと前記ソケットの間に電気的な接続が実現され、このとき前記ヒートスプレッダが前記ソケットに含まれるヒートシンクと熱的に接触しない限り、電気的な接続が形成されない、請求項１又は２に記載の照明アセンブリ。
4. 前記光源は発光ダイオードである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明アセンブリ。
5. 前記コネクタ係止手段は、バヨネット式結合の第１の部分である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明アセンブリ。
6. 請求項１に記載の照明アセンブリを受容するためのソケットであって、
   前記照明アセンブリを前記ソケットに係止するためのコネクタ係止手段と相互作用するように構成された受容係止手段を有する襟型部と、
   前記照明モジュールの電気的接触手段を軸方向に受容するための受容接触手段と、
   前記ヒートスプレッダに対する熱的接触を形成するように構成されたヒートシンクと、
   を有するソケット。
7. 前記襟型部は、前記ヒートシンクに力学的に接続された、請求項６に記載のソケット。
8. 前記襟型部は、前記ソケットの周縁に沿って配置された、請求項６又は７に記載のソケット。
9. 前記受容接触手段は、前記襟型部に配置された、請求項６乃至８のいずれか一項に記載のソケット。
10. 前記受容係止手段は、バヨネット式結合の第２の部分である、請求項６乃至９のいずれか一項に記載のソケット。
11. 請求項６に記載のソケットに装着された請求項１に記載の照明アセンブリを有する照明器具。
    

Images