(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプであって、
ペデスタルと、
前記ペデスタル上の固体光源と、
前記固体光源に対して離間して成形された蛍光体であって、前記固体光源からの少なくとも一部の光が前記成形された蛍光体を通過し、異なる波長の光に変換される、前記成形された蛍光体と、
前記ランプから発する光を全方向性の放出パターンとなるように拡散させる拡散器とを備え、前記成形された蛍光体が前記拡散器に対して離間している前記ランプ。
【請求項２】
前記拡散器が、前記固体光源からの光及び前記成形された蛍光体からの光を拡散させる、請求項１に記載のランプ。
【請求項３】
前記拡散器が拡散器ドームを構成する、請求項１に記載のランプ。
【請求項４】
ヒート・シンク構造をさらに備え、前記固体光源からの熱が前記ペデスタルを通過して前記ヒート・シンク構造に入る、請求項１に記載のランプ。
【請求項５】
前記成形された蛍光体もまた前記ヒート・シンク構造に取り付けられる、請求項４に記載のランプ。
【請求項６】
前記成形された蛍光体が熱伝導性材料を含み、変換熱が前記ヒート・シンク構造へ伝導される、請求項４に記載のランプ。
【請求項７】
前記ペデスタルが細長く、前記固体光源が前記ペデスタルの上部部分に取り付けられる、請求項１に記載のランプ。
【請求項８】
前記ペデスタルが熱伝導性材料を少なくとも部分的に含む、請求項１に記載のランプ。
【請求項９】
前記ペデスタルが複数の表面を含み、前記固体光源が複数の放射部を含み、前記放射部がそれぞれ、前記表面の１つに取り付けられる、請求項１に記載のランプ。
【請求項１０】
前記ペデスタルが、上面と、前記上面に対して９０度より大きい角度を有する複数の側面とを有し、これらの側面の少なくともいくつかが、前記複数の放射部の１つを有する、請求項８に記載のランプ。
【請求項１１】
前記ペデスタルが、上面と、前記上面に対して約１０５度より大きい角度を有する複数の側面とを有する、請求項８に記載のランプ。
【請求項１２】
前記光源から異なる方向に発する光線が前記成形された蛍光体の同じ厚みを通過するように構成される、請求項１に記載のランプ。
【請求項１３】
前記光源が青色放射部を含み、前記成形された蛍光体が、青色光を吸収して異なる波長の光を再放出する蛍光体を含み、前記ランプが、青色ＬＥＤ光と変換材料光とを組み合わせた白色光を放出する、請求項１に記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年３月３日出願の米国仮特許出願第６１／３３９，５１６号及び２０１０年３月３日出願の米国仮特許出願第６１／３３９，５１５号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、固体ランプ及び電球に関し、詳細には、フィラメントベースの光源の放出パターンに類似した全方向性の放出パターンを提供することが可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースのランプ及び電球に関する。
【背景技術】
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気エネルギーを光に変換する固体デバイスであり、通常、逆にドープされた層と層の間に挟まれた１つ又は複数の活性半導体材料層を含む。ドープ層の両端間にバイアスが印加されると、活性層内に正孔及び電子が注入され、正孔と電子は活性層内で再結合して光を生成する。光は、活性層及びＬＥＤのすべての表面から放出される。
【０００４】
回路又は他の同様の構成内でＬＥＤチップを使用するには、環境的且つ／又は機械的な保護、色の選択、集光などを提供するために、パッケージ内にＬＥＤチップを密閉することが知られている。ＬＥＤパッケージはまた、ＬＥＤパッケージを外部回路に電気的に接続する電気リード、コンタクト、又はトレースを含む。図１に示す典型的なＬＥＤパッケージ１０内では、単一のＬＥＤチップ１２が、はんだづけ又は導電性エポキシによって反射カップ１３上に取り付けられる。１つ又は複数のワイア・ボンド１１でＬＥＤチップ１２のオーミック・コンタクトをリード１５Ａ及び／又は１５Ｂに接続し、リード１５Ａ及び／又は１５Ｂは、反射カップ１３に取り付けることができ、又は反射カップ１３と一体化することができる。反射カップには、蛍光体などの波長変換材料を含有できるカプセル材料１６を充填することができる。ＬＥＤによって第１の波長で放出される光は、蛍光体によって吸収することができ、蛍光体はそれに応じて、第２の波長で光を放出することができる。次いで、アセンブリ全体が透明の保護樹脂１４内にカプセル化され、保護樹脂１４は、ＬＥＤチップ１２から放出される光を平行にするように、レンズの形状に成型することができる。反射カップ１３は光を上方向に誘導することができるが、光が反射されると光損失が生じることがある（すなわち、実際の反射器表面の反射率が１００％より小さいため、一部の光が反射器カップによって吸収されることがある）。さらに、リード１５Ａ、１５Ｂを通じて熱を取り去るのは困難であることがあるため、図１に示すパッケージ１０などのパッケージにとっては、熱の滞留が問題になることがある。
【０００５】
図２に示す従来のＬＥＤパッケージ２０は、より多くの熱を生成しうる高出力の動作により適しているであろう。ＬＥＤパッケージ２０内では、１つ又は複数のＬＥＤチップ２２が、プリント回路基板（ＰＣＢ）キャリアなどのキャリア、基板、又はサブマウント２３上へ取り付けられる。サブマウント２３上に取り付けられた金属反射器２４は、ＬＥＤチップ（複数可）２２を取り囲み、ＬＥＤチップ２２によって放出される光をパッケージ２０から離すように反射する。反射器２４はまた、ＬＥＤチップ２２に対する機械的な保護を提供する。ＬＥＤチップ２２上のオーミック・コンタクトとサブマウント２３上の電気トレース２５Ａ、２５Ｂとの間には、１つ又は複数のワイア・ボンド接続１１が形成される。次いで、取り付けられたＬＥＤチップ２２は、カプセル剤２６で覆われる。カプセル剤２６は、チップに対する環境的且つ機械的な保護を提供しながら、レンズとしても作用することができる。金属反射器２４は通常、はんだ又はエポキシ・ボンドによってキャリアに取り付けられる。
【０００６】
図２のＬＥＤパッケージ２０内に見られるようなＬＥＤチップは、１つ又は複数の蛍光体を含む変換材料によって被覆することができ、これらの蛍光体は、ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収する。ＬＥＤチップは、異なる波長の光を放出することができ、したがってＬＥＤからの光と蛍光体からの光との組合せを放出する。ＬＥＤチップ（複数可）は、多くの異なる方法を使用して蛍光体で被覆することができ、１つの適した方法は、どちらもＣｈｉｔｎｉｓらの「Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許出願第１１／６５６，７５９号及び第１１／８９９，７９０号に記載されている。別法として、これらのＬＥＤは、電気泳動堆積（ＥＰＤ）などの他の方法を使用して被覆することができ、適したＥＰＤ方法は、Ｔａｒｓａらの「Ｃｌｏｓｅ  Ｌｏｏｐ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国特許出願第１１／４７３，０８９号に記載されている。
【０００７】
これらの実施例では、蛍光体材料は、ＬＥＤエピタキシャル層上に、又はＬＥＤエピタキシャル層に密接して位置し、場合によっては、ＬＥＤを覆う絶縁保護コーティングを含む。これらの構成では、蛍光体材料は、チップの熱をじかに受ける可能性があり、それによって蛍光体材料を加熱する可能性がある。こうした動作温度の上昇は、時間とともに蛍光体材料の劣化を引き起こす可能性がある。また、蛍光体の変換効率の低減及び変換色の変化を引き起こす可能性もある。
【０００８】
ＬＥＤなどの固体光源を利用し、変換材料がＬＥＤから分離され、又はＬＥＤに対して離間したに位置するランプが開発されてきた。そのような構成は、Ｔａｒｓａらの「Ｈｉｇｈ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｒａｄｉａｌ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ  Ｌａｍｐ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅ」という名称の米国特許第６，３５０，０４１号に開示されている。この特許に記載されているランプは、分離器を通じて蛍光体を有する分散器へ光を伝送する固体光源を備えることができる。分散器は、所望のパターンで光を分散させることができ、且つ／又は蛍光体によって光の少なくとも一部を変換することによって光の色を変化させる。いくつかの実施例では、分離器は、光源が室内照明に必要な高い電流を運んでいるときに光源からの熱を分散器へ伝達しないように、分散器から光源を十分に離す。
【０００９】
広角照明を実現するために、３次元の表面に取り付けられた多数の低輝度ＬＥＤ（たとえば、５ｍｍのＬＥＤ）を利用するＬＥＤベースの電球が開発されてきた。しかし、これらの設計は、標準的な均一性要件に入る最適化された全方向性の放出を提供しない。これらの電球はまた、多数の相互接続されたＬＥＤを含み、そのため非常に複雑で、高価で、且つ信頼性が低くなる。そのため、これらのＬＥＤ電球は通常、大部分の照明の目的には実用的でない。
【００１０】
メサ型の設計を光源に使用する他のＬＥＤ電球も開発されており、上面上に１つのＬＥＤとメサの側壁上にさらに７つのＬＥＤとを有する（Ｃ．Ｃｒａｎｅによって提供されるＧｅｏＢｕｌｂ（登録商標）−ＩＩ参照）。しかし、この構成は、全方向性の放出パターンではなく、実質上順方向バイアスのパターンを提供する。この電球用のメサはまた、中空のシェルを含み、そのため放射部からの熱を熱的に放散させる能力を制限する可能性がある。これは、ＬＥＤに印加できる駆動電流を制限する可能性がある。この設計もまた、比較的複雑であり、いくつかのＬＥＤを使用しており、低コストのＬＥＤ電球の大量の製造に適合していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願第１１／６５６，７５９号
【特許文献２】米国特許出願第１１／８９９，７９０号
【特許文献３】米国特許出願第１１／４７３，０８９号
【特許文献４】米国特許第６，３５０，０４１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、全方向性の放出パターンを提供するように構成できる、効率的で、信頼性が高く、且つ費用効果の高いランプ及び電球の様々な実施例を提供する。別の実施例では、ペデスタル上に構成された固体放射部を含むことができ、放射部内の熱の蓄積を制御するために熱管理特徴を有する。これらの実施例はまた、成形された離間した蛍光体を含むことができ、同じく離間した蛍光体内の変換熱の蓄積を制御するために熱管理特徴を有することができる。異なる実施例はまた、ランプ及び電球にとって所望の放出パターンを生成するために拡散器特徴を有することができる。
【００１３】
本発明によるランプの一実施例は、ペデスタルと、ペデスタル上の固体光源とを備える。固体光源に対して離間したに成形された蛍光体が構成され、したがって固体光源からの少なくとも一部の光は、離間した蛍光体を通過し、異なる波長の光に変換される。ランプから発する光を全方向性の放出パターンで拡散させるために、拡散器が含まれる。
【００１４】
本発明によるＬＥＤベースの電球の一実施例は、複数の表面を有する細長いペデスタルを備える。複数のＬＥＤが含まれ、ＬＥＤのそれぞれを表面の１つに取り付けることができ、ペデスタルは、ＬＥＤから離れるように熱を伝導するための熱伝導性の経路を備える。ＬＥＤに対して拡散器が構成され、したがってＬＥＤからの光は拡散器を通過し、拡散器は、ＬＥＤの放出パターンを修正して所望の電球放射パターンを生じさせる。
【００１５】
本発明による固体ランプの別の実施例は、複数の固体光源を有するペデスタルを備え、ペデスタルは、熱伝導性材料を少なくとも部分的に含む。ヒート・シンク構造が含まれ、ペデスタルはヒート・シンク構造に熱結合される。固体光源からの熱は、ペデスタルを通ってヒート・シンク構造に伝わる。ヒート・シンク構造に熱結合された離間した蛍光体が含まれ、離間した蛍光体からの熱は、ヒート・シンク構造内へ伝わる。
【００１６】
本発明によるＬＥＤベースの電球の別の実施例は、複数のＬＥＤを有するペデスタルを備え、ペデスタルは、熱伝導性材料を少なくとも部分的に含む。ヒート・シンク構造が含まれ、ペデスタルはヒート・シンク構造に熱結合される。ＬＥＤに対して離間した蛍光体が構成され、したがってＬＥＤからの少なくとも一部の光は離間した蛍光体を通過し、異なる波長の光に変換される。電球は、ＬＥＤからの光と離間した蛍光体からの光とを組み合わせた白色光を放出する。
【００１７】
本発明による電球又はランプの光源の一実施例は、複数の固体発光体と、上面を有するペデスタルとを備える。ペデスタルはまた、複数の第１の側面及び複数の第２の側面を有する。第１の側面は、上面に対して９０度より大きい角度にすることができ、第２の側面は、上面に対して９０度より小さい角度にすることができる。固体光源は、第１の側面及び第２の側面の少なくともいくつかに取り付けられる。
【００１８】
本発明の上記及びその他のさらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明から、添付の図面をともに見れば当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術のＬＥＤランプの一実施例の断面図である。
【図２】従来技術のＬＥＤランプの別の実施例の断面図である。
【図３】本発明によるペデスタルの一実施例の側面図である。
【図４】本発明によるＬＥＤランプの一実施例の斜視図である。
【図５】本発明によるＬＥＤランプの別の実施例の斜視図である。
【図６】光源からの光線を示す、図５に示すＬＥＤランプの斜視図である。
【図７】本発明によるＬＥＤランプの別の実施例の断面図である。
【図８】本発明によるＬＥＤランプの一実施例に対する放射パターンを示す極線図である。
【図９】本発明によるＬＥＤランプの別の実施例の斜視図である。
【図１０】本発明によるペデスタルの別の実施例の側面図である。
【図１１】図１０に示すペデスタルの斜視図である。
【図１２】本発明によるランプの別の実施例の斜視図である。
【図１３】本発明によるペデスタルの別の実施例の斜視図である。
【図１４】本発明によるＬＥＤランプの別の実施例の斜視図である。
【図１５】本発明によるペデスタルの別の実施例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、熱伝導性のペデスタルに取り付けられたＬＥＤチップを提供するランプ構造の様々な実施例を対象とする。これによってＬＥＤランプは、従来の白熱灯電球の発光パターンをモデルとする均一な全方向性の発光パターンに近づくことができる。本発明によるいくつかのＬＥＤ電球は特に、Ａ電球取替品用のＬＥＤランプとして使用するために適用することができる。本発明による実施例は、固体放射部を取り付けるのに適合した表面を有する特定の成形されたペデスタルから構成され、ペデスタルは、熱伝導性材料から作ることができ、又は放射部から離れるように熱伝導を提供する要素を有することができる。ペデスタルのいくつかの実施例は、複数のＬＥＤベースの放射部を含むことができ、その少なくとも一部は、ペデスタルから離れるように異なる方向に放出する。離間した蛍光体及び拡散器ドームとともに使用されると、ＬＥＤの特定の角度及び放出パターンは、それらのランプに全方向性の放出パターンを与えることができる。
【００２１】
本発明によるいくつかのペデスタルは、ヒート・シンク構造に取り付けることができ、したがって放射部から離れるように伝導される熱はヒート・シンク構造内へ拡散することができ、ヒート・シンク構造内で、周囲に放散することができる。またこの構成により、ペデスタルは、良好な特別な色の均一性を有する成形された離間した蛍光体と容易に組み合わせることができ、離間した蛍光体はまた、ヒート・シンクに取り付けられる。離間した蛍光体は、概ね球形などの多くの異なる形状をとることができ、ペデスタルは、球形の蛍光体内に少なくとも部分的に構成される。これは、ペデスタル及び離間した蛍光体内に近似点光源を提供するその放射部によって、改善されたより著しい色の均一性をもたらす構成を提供する。ペデスタルの放射部から放出された光は、ほぼ同じ角度で蛍光体材料を通過し、ほぼ同じ量の蛍光体を通過する。すなわち、光子がペデスタルの放射部から蛍光体を通る光路はほぼ同じであり、ＬＥＤ電球により著しい放出色の均一性を与える。
【００２２】
この近似点源の構成はまた、異なる視野角でより均一な放出を実現し、そのため実施例のいくつかは、標準的な白熱ベースの光源を交換するのに特に適用することができる。以下にさらに論じるように、離間した蛍光体の構成はまた、改善された熱管理のため、より高い光子変換効率を有することを特徴とすることができる。
【００２３】
ペデスタル上には、ＬＥＤ、ＬＥＤチップ、又は他のＬＥＤパッケージ／構成要素（「ＬＥＤチップ」）などの異なる固体放射部を含むことができる。いくつかの実施例では、ペデスタルは、白色光を放出するランプ内で利用することができ、ランプは、ペデスタル上のＬＥＤからの光と離間した蛍光体内の１つ又は複数の蛍光体からの光とを組み合わせた白色光を放出する。いくつかの実施例では、ペデスタルは、青色を放出するＬＥＤチップを備えることができ、成形された離間した蛍光体は、青色光を吸収して黄色光を放出する蛍光体材料を含むことができる。動作中、青色ＬＥＤチップ光の一部分は離間した蛍光体を通過し、残りの部分は黄色蛍光体によって吸収されて黄色光又は緑色光として再放出され、これらのランプは、青色ＬＥＤ光と蛍光体光とを組み合わせた白色光を放出する。本発明によるランプはまた、異なる色の光を放出する異なるＬＥＤ及び変換材料を含むことができ、光を吸収して異なる色の光を再放出し、したがってランプは、色温度及び演色性などの所望の特性を有する光を放出する。
【００２４】
本発明によるランプは、より少ない構成要素を有することができ、より容易且つ安価に製造することができる。たとえば、離間した蛍光体を有することによって、ペデスタル上のＬＥＤチップをＬＥＤチップからの熱が蛍光体を劣化させる危険なく、より高い駆動電流で駆動することができる。したがって、所望のランプの光束を実現するのに必要とされるＬＥＤチップはより少ない。ペデスタルはまた、複数の放射部を取り付け費用効果の高い方法を提供しながら、同時に熱経路を提供して放射部から熱を放散させる。
【００２５】
本発明は、本明細書では特定の実施例を参照して説明するが、本発明は多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に述べる実施例に限定されると解釈されるべきではないことが理解される。具体的には、本発明について、異なる構成のＬＥＤ、ＬＥＤチップ、又はＬＥＤ構成要素（「ＬＥＤチップ」）を有する特定のランプ又は照明構成要素に関して以下に説明するが、本発明は、多くの異なる構成を有する多くの他のランプを使用できることが理解される。構成要素は、図示のものとは異なる形状及び寸法を有することができ、異なる数のＬＥＤ又はＬＥＤチップを含むことができる。
【００２６】
また、層、領域、又は基板などの要素が別の要素の「上」に位置するというとき、この要素は、他の要素上に直接位置することができ、又は介在要素が存在することもあることが理解される。さらに、本明細書では、「内側」、「外側」、「上部」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「下部」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、及び「下（ｂｅｌｏｗ）」などの相対的な用語、並びに類似の用語を使用して、１つの層又は別の領域の関係について説明することができる。これらの用語は、図に示す向きに加えて、デバイスの異なる向きを包含するものであることが理解される。
【００２７】
本明細書では、第１、第２などの用語を使用して様々な要素、構成要素、領域、層、及び／又は区間について説明することがあるが、これらの要素、構成要素、領域、層、及び／又は区間は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層、又は区間を別の領域、層、又は区間から区別するためだけに使用される。したがって、本発明の教示から逸脱することなく、以下に論じる第１の要素、構成要素、領域、層、又は区間を、第２の要素、構成要素、領域、層、又は区間と呼ぶこともできる。
【００２８】
本明細書では、本発明の実施例について、本発明の実施例の概略図である横断面図を参照して説明する。したがって、それらの層の実際の厚さは異なる可能性があり、たとえば製造技法及び／又は公差の結果、図の形状からの変動が予期される。本発明の実施例は、本明細書に示す領域の特定の形状に限定されると解釈されるべきではなく、たとえば製造に起因する形状の逸脱を含むものとする。正方形又は長方形として図示又は説明する領域は通常、正常な製造公差のため、丸い又は曲線の特徴を有する。したがって、図に示す領域は実際には概略的であり、それらの形状は、デバイスの領域の正確な形状を図示しようとするものではなく、また本発明の範囲を限定しようとするものでもない。
【００２９】
図３は、ＬＥＤランプ又は電球（「ＬＥＤランプ」）内にＬＥＤチップ５２を保持するように構成された、本発明によるＬＥＤペデスタル５０の一実施例を示し、ペデスタル５０及びそのＬＥＤは、ＬＥＤランプのための光源として働く。ペデスタル５０は概ね細長く、異なる角度で複数のＬＥＤチップを保持できる複数の表面を有することができる。図示の実施例では、ペデスタル５０は上面５４を有し、上面５４にはＬＥＤチップ５２が取り付けられる。ペデスタル５０が垂直に取り付けられているとき、上面はほぼ水平である。ペデスタルはまた、複数のペデスタル・放射部表面５６を含み、その少なくとも一部もまた、ＬＥＤチップ５２を保持するように構成される。ペデスタル５０は多くの形状を有することができ、また異なる数及び寸法の放射部表面５６を、上面５４に対して異なる角度で構成できることが理解される。図示の実施例では、６つの放射部表面が存在し、放射部表面はそれぞれ、ペデスタルの上部部分上に位置し、またそれぞれ、実質上同じ寸法であり、同じ角度を有する。図示の実施例では、これらの側面は、上面５４に対して９０°より大きい角度であり、したがって、上面５４から下へいくと、ペデスタル５０の厚さは低減する。いくつかの実施例では、側面の角度は、上面に対して約９５°以上とすることができ、他の実施例では、側面の角度は、上面に対して約１００°以上とすることができる。さらに他の実施例では、側面の角度は、上面に対して約１０５°以上とすることができる。一実施例では、側面の角度は、上面に対して約１０５°である。
【００３０】
放射部側面５６の少なくともいくつかの上にＬＥＤチップ５２を含むことができ、図示の実施例では、側面５６の３つの上にＬＥＤチップ５２が含まれる。それだけに限定されるものではないが、ノースカロライナ州ダラムに位置するＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．から市販のものを含めて、多くの異なる市販のＬＥＤチップ又はＬＥＤパッケージを使用することができる。これらのＬＥＤチップは、後述する周知の方法及び材料を使用して定位置に取り付けられる。この実施例では、ＬＥＤチップ５２を有する側面５６間に、覆われていない側面５６ａが含まれているが、他の実施例では、覆われていない側面５６ａのいくつか又はすべてにＬＥＤチップ５２を取り付けることができ、したがってＬＥＤチップのいくつか又はすべての間に覆われていない側面が存在しないことが理解される。上面及び側面上に含まれるＬＥＤチップの数は、ＬＥＤチップ５２の光束、並びにペデスタル５０を利用するＬＥＤランプにとって望ましい光束及び発光パターンに依存する。異なる実施例では、上面５４及び側面５６はそれぞれ、ＬＥＤチップを１つももたない可能性があり、又は２つ以上のＬＥＤチップを有することもできる。上面５４及び側面５６上に放射部を有することによって、光はペデスタルから上へ、またわずかに下向きの角度で側方へ放出される。この照明方向の組合せは、後述するように光が分散されるときに全方向性のランプ放射を提供することに適合している。
【００３１】
ペデスタル５０はまた、側面５６及び５６ａの下に基礎側面５８を含み、図示の実施例では、放射部側面５６及び５６ａと同じ数の基礎側面５８が存在し、基礎側面５８は、放射部側面５６の延長線を構成する。他の実施例では、異なる数の基礎側面５８が存在することができ、又はペデスタルは、この領域内に円筒形などの異なる形状をとることができることが理解される。図示の実施例では、基礎表面は、上面５４に対して９０°より小さい角度を有し、したがってこの領域では、ペデスタルの幅は下へいくと増大する。基礎側面５８は、上面５４に対して多くの異なる角度とすることができ、適した角度は約７０°以上であることが理解される。いくつかの実施例では、この角度は、９０°より大きくすることができる。いくつかの実施例では、基礎側面はまた、所望のＬＥＤランプの光束及び放出パターンに応じて、ＬＥＤチップを有することができる。図示の実施例では、これらの側面はＬＥＤチップをもたない。
【００３２】
ペデスタル５０はまた、ＬＥＤチップ５２に電気信号を印加するのに必要な導電体（図示せず）を含むことができる。これは、導電トレース、ワイア・ボンド、又は絶縁体で被覆されたワイアを含むことができる。ＬＥＤチップは、異なる直列及び並列の構成で相互接続することができ、いくつかの実施例では、ＬＥＤチップは、単一の電気信号ですべてのＬＥＤチップ５２が光を放出できるように相互接続される。
【００３３】
ペデスタル５０は、熱伝導性材料を少なくとも部分的に含むことができ、銅、アルミニウム、又は金属合金を含む異なる金属など、多くの異なる材料を使用することができる。ペデスタル５０の異なる実施例は、ＬＥＤチップから離れるように熱を適切に伝導するのに必要な特徴を有するように構成されるべきである。いくつかの実施例では、ペデスタル５０は、熱経路を提供する内部の固体区間を有することができ、ペデスタルは、５０％より大きい部分が固体である。さらに他の実施例では、ペデスタル５０は、７０％より大きい部分を固体にすることができ、他の実施例では、約１００％を固体にすることができる。ペデスタルが実質上中空である実施例では、ＬＥＤチップの熱を伝導するために、ヒート・パイプなどの熱放散デバイスを含むことができる。ペデスタルは、ダイ・カスト又は金属打ち抜き加工など、後述する多くの異なる周知の方法を使用して製造することができる。
【００３４】
ペデスタル５０の表面は、特にＬＥＤチップ５２によって覆われていない領域内に、反射層／表面を含むべきである。離間した蛍光体を利用する後述のＬＥＤランプの実施例では、蛍光体放出の等方性のため、蛍光体放出の約５０％がペデスタルの方へ後方に進む。拡散ドームを使用する他の実施例では、ドームを通過する光の一部は、ペデスタル５０の方へ後方散乱する可能性がある。表面が良好な反射率を有するペデスタル５０は、後方へ放出／散乱された光子の少なくとも一部を反射してランプの放出効率を改善することができ、したがってＬＥＤランプの有用な放出に寄与する。ＬＥＤチップ及び構成要素基板は通常、抽出損失及び／又は低い表面反射率のため、より低い有効反射率を有する。ＬＥＤチップによって覆われていない反射表面を含むことで、ＬＥＤランプの放出効率を増大させる。反射層／表面は、それだけに限定されるものではないが、白色の塗料、反射性の粒子、反射性の金属、又は分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）などの反射性の多層半導体構造を含めて、多くの異なる材料及び構造を含むことができることが理解される。いくつかの実施例では、これらの表面は、ランプ光に対して約７５％以上の反射率を有する材料で被覆することができ、他の実施例では、この材料は、ランプ光に対して約８５％以上の反射率を有することができる。さらに他の実施例では、材料は、ランプ光に対して約９５％以上の反射率を有することができる。
【００３５】
ペデスタル５０は、多くの異なる特徴を有することができる本発明による多くの異なるＬＥＤランプ内に取り付けることができる。図４は、上述したペデスタル５０に類似のペデスタル７２を備えるＬＥＤランプ７０を示す。ペデスタル７２はヒート・シンク構造７４に、両者の間には良好な熱接触状態で、取り付けられる。ペデスタル７２の表面にはＬＥＤチップ７６が取り付けられ、上述したような導体を使用して相互接続される。
【００３６】
ヒート・シンク構造７４は、熱伝導性材料を少なくとも部分的に含むことができ、銅、アルミニウム、又は金属合金を含む異なる金属など、多くの異なる熱伝導性材料を使用することができる。ヒート・シンク構造７４はまた、ヒート・シンクの表面積を増大させて周囲へのより効率的な放散を容易にするヒート・フィン７８などの他の熱放散特徴を含むことができる。ヒート・シンク構造７４の表面上には、ペデスタル５０の反射層／表面に関して上述したように光を反射するために、ヒート・シンクの反射層又は材料を含むこともできる。一実施例では、ペデスタル７２の周りのヒート・シンク構造７４の上面８２は反射層を含むことができ、この反射層は、上述した材料から作ることができ、また周知の方法を使用してヒート・シンク構造７４上に形成することができる。
【００３７】
ペデスタル７２は、熱伝導性の接合材料又は熱グリスなどの異なる周知の方法又は材料を使用して、ヒート・シンク構造７４に取り付けることができる。従来の熱伝導性のグリスは、酸化ベリリウム及び窒化アルミニウムなどのセラミック材料、又はコロイド銀などの金属粒子を含有することができる。他の実施例では、ペデスタル７２は、クランプ機構、ねじ、又は熱接着剤などの熱伝導性デバイスによって、ヒート・シンク構造に取り付けることができる。これらのデバイス及び材料は、熱伝導性を最大にするために、ペデスタル７２をヒート・シンク構造７４に堅く保持することができる。一実施例では、厚さ約１００μｍ及び熱伝導率ｋ＝０．２Ｗ／ｍ−ｋを有する熱グリス層が使用される。この構成は、ペデスタル７２からヒート・シンク構造へ熱を伝導するのに効率的な熱伝導経路を提供する。
【００３８】
ヒート・シンク構造７４はまた、異なる電気レセプタクルなどの電源へ接続するための特徴を含むことができる。いくつかの実施例では、ヒート・シンク構造は、従来の電気レセプタクルに適合するタイプの特徴を含むことができる。たとえば、ヒート・シンク構造は、標準的なねじ込みソケットに取り付けるための特徴を含むことができ、ねじ込みソケット内へねじ込むことができるねじ山部分を含むことができる。他の実施例では、ヒート・シンク構造は標準的なプラグを含むことができ、電気レセプタクルは、標準的な差し込み口とすることができ、又はＧＵ２４型のベース・ユニットを含むことができる。他の実施例では、ヒート・シンク構造はクリップを含むことができ、電気レセプタクルは、クリップを受け取って保持するレセプタクルとすることができる（たとえば、多くの蛍光灯で使用されている）。これらは、ヒート・シンク構造及びレセプタクルに対する選択肢のいくつかにすぎず、他の構成を使用することもできる。
【００３９】
いくつかの実施例では、ヒート・シンク構造７４は、電気レセプタクルからペデスタル７２へ、次いでそのＬＥＤチップ７６へ電気信号を印加するための導電体を含むことができる。レセプタクルからの電気信号をペデスタル７２に印加する前にこの信号を調整又は修正するために、電力ユニット（図示せず）を含むこともできる。これは、信号変換（たとえば、アナログからデジタルへの変換、信号の整流、及び／又は信号の増幅若しくは低減）を含むことができる。
【００４０】
図５は、本発明によるＬＥＤランプ９０の一実施例を示す。ＬＥＤランプ９０は、図４に示した上述の同じ特徴と同様に構成されたペデスタル９２、ヒート・シンク構造９４、及びＬＥＤチップ９６を備える。この実施例では、ＬＥＤランプ９０は、ペデスタル９２の周りに構成された成形された離間した蛍光体９８を備え、したがってＬＥＤチップ９６からの少なくとも一部の光はこの離間した蛍光体を通過する。本発明によれば、離間した蛍光体９８は、半球形、楕円形、円錐形などの多くの異なる形状をとることができ、多くの異なる寸法とすることができる。いくつかの実施例では、離間した蛍光体は、ペデスタル９２全体を覆わないようにすることができる。図示の実施例では、離間した蛍光体９８は、ヒート・シンク構造９４に取り付けられた球の形状であり、ペデスタル９２及びそのＬＥＤチップ９６は、球形の蛍光体９８内に少なくとも部分的に構成される。ランプ９０はまた、ランプ９０をねじ込みソケットに取り付けるためのねじ山部分９５を含む。
【００４１】
成形された蛍光体９８内では多くの異なる蛍光体を使用することができ、本発明は、白色光を放出するランプに特に適合される（蛍光体層、又は混合される）。上述したように、本発明によるいくつかの実施例では、ＬＥＤチップ９６は、青色波長スペクトル内の光を放出することができ、成形された蛍光体９８は、青色光の少なくとも一部を吸収して黄色（又は緑色）を再放出することができる。これにより、ランプは、青色光と黄色光とを組み合わせた白色光を放出することができる。いくつかの実施例では、青色ＬＥＤ光は、市販のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を使用して、黄色変換材料によって変換することができるが、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）などの（Ｇｄ、Ｙ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ系に基づく蛍光体から作られた変換粒子を使用すると、全範囲の広い黄色スペクトル放出が可能である。それだけに限定されるものではないが、
Ｔｂ３−ｘＲＥｘＯ１２：Ｃｅ（ＴＡＧ）、ＲＥ＝Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、又は
Ｓｒ２−ｘ−ｙＢａｘＣａｙＳｉＯ４：Ｅｕ
を含めて、青色を放出するＬＥＤベースの放射部とともに使用されるとき、他の黄色蛍光体を使用して白色光を生じさせることもできる。
【００４２】
成形された蛍光体９８は第２の蛍光体材料を含むことができ、第２の蛍光体材料は、成形された離間した蛍光体９８内に混合することができ、又は成形された蛍光体上に第２の層として含むことができる。いくつかの実施例では、２つの蛍光体はそれぞれ、ＬＥＤ光を吸収することができ、異なる色の光を再放出することができる。これらの実施例では、２つの蛍光体層からの色を組み合わせて、白色の色相が異なる（温白色）より高いＣＲＩの白色をもたらすことができる。これは上記の黄色蛍光体からの光を含むことができ、この光を赤色蛍光体からの光と組み合わせることができる。異なる赤色蛍光体を使用することができ、それには、
ＳｒｘＣａ１−ｘＳ：Ｅｕ、Ｙ、Ｙ＝ハロゲン化合物、
ＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ、又は
Ｓｒ２−ｙＣａｙＳｉＯ４：Ｅｕ
が含まれる。
【００４３】
実質上すべての光を特定の色に変換することによって色放出をもたらすために、他の蛍光体を使用することもできる。たとえば、以下の蛍光体を使用して緑色光を生成することができる。
ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、
Ｓｒ２−ｙＢａｙＳｉＯ４：Ｅｕ、又は
ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ。
【００４４】
以下はいくつかの追加の適した蛍光体を挙げるが、他の蛍光体を使用することもできる。それぞれ、青色及び／又はＵＶ放出スペクトル内の励起を呈し、所望のピーク放出を提供し、効率的な光変換を有し、許容できるストークス・シフトを有する。
黄色／緑色
（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）（Ａｌ、Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋
Ｂａ２（Ｍｇ、Ｚｎ）Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋
Ｇｄ０．４６Ｓｒ０．３１Ａｌ１．２３ＯｘＦ１．３８：Ｅｕ２＋０．０６
（Ｂａ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙ）ＳｉＯ４：Ｅｕ
Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋
赤色
Ｌｕ２Ｏ３：Ｅｕ３＋
（Ｓｒ２−ｘＬａｘ）（Ｃｅ１−ｘＥｕｘ）Ｏ４
Ｓｒ２Ｃｅ１−ｘＥｕｘＯ４
Ｓｒ２−ｘＥｕｘＣｅＯ４
ＳｒＴｉＯ３：Ｐｒ３＋、Ｇａ３＋
ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋
Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋
【００４５】
異なる寸法の蛍光体粒子を使用することができ、それだけに限定されるものではないが、１０ナノメートル（ｎｍ）から３０マイクロメートル（μｍ）の範囲内、又はそれより大きい粒子が含まれる。より小さい粒子寸法は通常、より大きい寸法の粒子より色をうまく散乱及び混合させて、より均一な光を提供する。より大きい粒子は通常、より小さい粒子と比較すると、光を変換するのにより効率的であるが、あまり均一でない光を放出する。
【００４６】
いくつかの実施例では、球形の透過性材料を提供することができ、内側層若しくは外側層、又は両方の上に蛍光体を堆積させることができる。この層を形成するために、接着剤中に蛍光体を提供することができ、蛍光体はまた、接着剤内に異なる濃度又は量の蛍光体材料を有することができる。典型的な濃度は、３０〜７０重量％の範囲内である。一実施例では、蛍光体の濃度は約６５重量％であり、好ましくは、離間した蛍光体全体にわたって均一に分散される。成形された蛍光体９８はまた、異なる変換材料及び異なる濃度の変換材料をもつ異なる領域を有することができる。
【００４７】
接着剤には異なる材料を使用することができ、これらの材料は、硬化後に頑丈であり、且つ可視波長スペクトル内で実質上透過性であることが好ましい。適した材料には、シリコーン、エポキシ、ガラス、無機ガラス、誘電体、ＢＣＢ、ポリイミド、ポリマー、及びこれらの混成物が含まれ、好ましい材料は、高出力のＬＥＤにおけるその高い透過性及び信頼性のため、シリコーンである。適したフェニル及びメチル・ベースのシリコーンは、Ｄｏｗ（登録商標）Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されている。接着剤は、使用される接着剤のタイプなどの異なる要因に応じて、多くの異なる硬化方法を使用して硬化させることができる。異なる硬化方法には、それだけに限定されるものではないが、熱、紫外（ＵＶ）、赤外（ＩＲ）、又は空気硬化が含まれる。
【００４８】
蛍光体層は、それだけに限定されるものではないが、スピンコーティング、スパッタリング、印刷、粉末被覆を含めて、異なる処理を使用して添加することができる。上記のように、蛍光体層は、接着剤材料とともに添加することができるが、接着剤は必須ではないことが理解される。さらに他の実施例では、蛍光体層は、別個に製造し、次いで透過性の球に取り付けることもできる。
【００４９】
成形された離間した蛍光体９８はまた、蛍光体変換の熱を低減させるために、改善された熱管理特徴を含むことができる。蛍光体は、動作中、単に光変換処理から熱を生成する可能性がある。離間した蛍光体構成内では、離間した蛍光体が蛍光体変換熱を放散するには不十分な熱伝導性の経路を有する場合、この熱は許容できないレベルまで蓄積する可能性がある。効果的な熱放散経路がなければ、熱的に分離された離間した蛍光体では動作温度が高くなることがあり、これは蛍光体の劣化、変換の非効率、及び色の変化を招く可能性がある。
【００５０】
いくつかの実施例では、成形された離間した蛍光体９８は、熱伝導性材料である透過性材料を含むことができ、所望の離間した蛍光体形状の形態である。図示の実施例では、離間した蛍光体は球形であるが、前述のように、多くの他の形状とすることもできる。蛍光体は、球形の透過性材料上に層として含むことができ、又は球の材料と混合することができる。ＬＥＤランプ９０の動作中、蛍光体変換熱は蛍光体材料内に集中される。キャリア球の熱伝導性は、図示の実施例ではヒート・シンク構造９４に接触している球の縁部の方へ横方向にこの熱を拡散させるのに役立つ。この球は、熱グリス層などの伝導材料によってヒート・シンク構造に取り付けられることが好ましく、熱は球からヒート・シンク構造内へ流れ、ヒート・シンク構造において周囲へ効率的に放散することができる。
【００５１】
成形された透過性材料は、ガラス、石英、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、サファイアなどの異なる材料を含むことができる。成形された透過性材料は異なる厚さを有することもでき、適した厚さ範囲は０．１ｍｍから１０ｍｍであり、又はそれより大きい。キャリア層向けの材料の特性に応じて、他の厚さも使用できることが理解される。材料は、特定の動作条件に対して十分な横方向の熱拡散を提供するのに十分なほど厚くするべきである。通常、材料の熱伝導性が高ければ高いほど、必要な熱放散を提供するために材料は薄くなる可能性がある。これらの材料は、熱を横方向に効率的に拡散させる可能性があり、その結果、熱伝導性がより低い材料によって必要とされる大きな面積を必要としない。それだけに限定されるものではないが、コスト及び光源光への透過性を含む異なる要因が、どの材料が使用されるかに影響を与える可能性がある。
【００５２】
上記で論じたペデスタル９２及び成形された蛍光体９８の構成の変換効率以外に、この構成はまた、変換の均一性を提供することができる。図６を次に参照すると、ＬＥＤランプ９０に類似のＬＥＤランプ１００が示されており、類似の特徴には同じ参照番号を使用した。ＬＥＤチップ９６は、ペデスタル９２の上部に集められており、成形された蛍光体９８内に、好ましくは成形された蛍光体の中心又は中心付近に位置する。この構成により、ＬＥＤチップ９６は、成形された蛍光体９８内で点源に近似することができ、したがって、光線１０２はほぼ同じ角度で成形された蛍光体９８に当たり、離間した蛍光体（たとえば、被覆された球）内で同じ光路長さを通って進む。成形された蛍光体が全体にわたってほぼ同じ厚さを有するものとすると、光線は、類似の量の蛍光体材料及び類似のレベルの光変換を受ける。これにより、離間した蛍光体が空間的な一貫性をもつ蛍光体被覆を有する場合、放出された光に対する色の均一性を維持することができる。
【００５３】
離間した蛍光体及びペデスタルは、本発明による多くの異なる方法で構成できることが理解される。いくつかの実施例では、離間した蛍光体は、散乱粒子を成形された離間した蛍光体上の層内に含むことができ、蛍光体材料と混合して含むことができ、又は透過性の熱伝導性材料と混合して含むことができる。散乱粒子は、それだけに限定されるものではないが、
シリカ・ゲル、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、
二酸化チタン（ＴｉＯ２）、
硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、
融解石英（ＳｉＯ２）、
ヒュームド・シリカ（ＳｉＯ２）、
窒化アルミニウム、
ガラス・ビーズ、
二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、
炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
酸化タンタル（ＴａＯ５）、
窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、
酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、
窒化ホウ素（ＢＮ）、又は
蛍光体粒子（たとえば、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＢＯＳＥ）
を含む多くの異なる材料を含むことができる。材料の様々な組合せ又は同じ材料の異なる形態の組合せにおいて、２つ以上の散乱材料を使用して、特定の散乱効果を実現することができる。成形された離間した蛍光体又は拡散器ドームはまた、光抽出を促進するために、表面の粗化又は成形を含むことができる。
【００５４】
図７は、本発明によるＬＥＤランプ１２０の実施例を示す。ＬＥＤランプ１２０は、図５に示すＬＥＤランプ９０に類似しており、ペデスタルの上面及び側面にＬＥＤチップ１２４が取り付けられたペデスタル１２２を備える。ペデスタル１２２はヒート・シンク構造１２６に取り付けられ、成形された離間した蛍光体１２８もまた、ペデスタル１２２を覆ってヒート・シンク構造１２６に取り付けられる。ランプ１２０はまた、成形された拡散器ドーム１３０を備え、拡散器ドーム１３０もまたヒート・シンク構造１２６に取り付けられるが、多くの異なる方法でランプ１２０内に取り付けることができることが理解される。拡散ドーム１３０は、上記のような拡散又は散乱粒子を含むことができる。散乱粒子は、概ねドーム形状に形成された硬化性の接着剤内に提供することができる。いくつかの実施例では、白色散乱粒子を使用することができ、ドームは白色を有し、それによって、成形された離間した蛍光体内の蛍光体の色を隠してＬＥＤランプに概ね白色の外観を与える。拡散器ドームは、ＬＥＤランプが全方向性の光などの所望のパターンの光を放出するように、離間した蛍光体からの光を拡散又は散乱させるように構成される。ランプ１２０はまた、ランプ１２０をねじ込みソケットに取り付けるためのねじ山部分１３２を含む。
【００５５】
拡散器ドームは、多くの異なる形状を有することができ、本発明によるランプ内に多くの異なる方法で構成することができる。いくつかの実施例では、拡散器ドーム及び蛍光体材料は、単一の構成要素を含むことができる。いくつかの実施例では、蛍光体は、拡散器上に層を含むことができ、蛍光体又は拡散器材料を混合することができる。ランプが青色を放出するＬＥＤチップを有する場合、蛍光体材料及び中性散乱粒子を有する拡散ドームを使用することができ、したがってランプは、蛍光体からの光とＬＥＤチップからの光とを組み合わせた白色光を放出する。
【００５６】
上記のように、本発明によるＬＥＤランプは、全方向性の放出パターンを提供するように構成することができ、異なる放出角度での放出の変動は制限される。図８は、本発明によるＬＥＤランプの一実施例に対する角空間における遠視野の相対的な光度分布を示す極線図１４０である。極線図１４０では、θは、図３に示すｚ軸からの傾斜角であり、φは、ｘ軸からの方位角である。円の周囲の数字１４２は傾斜角θを指し、０°はペデスタル上面の真上にある。０°から１８０°までの分布は、３６０°から１８０°までの分布に対して対称である。極線図内で、方位角φを複数のスライスとして表し、これらのスライスは連続する帯域を形成する。特定の角度θにおける帯域の幅は、この角度θにおいて３６０°の方位角全体にどれだけの強度変動が存在しているかを反映する。方位角の平均線１４４は、各角度θにおける方位角平均強度を表す。本発明によるペデスタル、離間した蛍光体、及び拡散球を使用することで、φの変動を実質上除去することができる。図示の実施例では、０°から１５０°までのθの場合、φを平均した（相対的な）強度は、０．９２０から０．６９６の範囲内で変動する。これは、０．８０８の平均値前後で±１３．８％の強度変動に対応する。本発明による他の実施例は、この１３．８％より上と下の両方で異なる強度変動を提供できることが理解される。
【００５７】
いくつかのランプ実施例では、より大きい成形された離間した蛍光体は、高反射率の表面積とＬＥＤチップ／構成要素の表面積とのより高い比、すなわちより高い空胴反射率及び効率を提供することができる。より大きい離間した蛍光体はまた、変換密度及び関連する熱を低減させることができる。すなわち、より大きい面積を有するより大きい離間した蛍光体は、単位蛍光体面積当たりの入ってくる光子束密度を下げる傾向がある。また、より大きい離間した蛍光体により、蛍光体で生成される熱の熱管理をより容易にすることができ、したがって蛍光体の動作温度を周囲温度付近で維持して、蛍光体の効率及び寿命を向上させることができる。しかし、これらのより大きい蛍光体の結果、より大きい離間した蛍光体及びランプ用の容器に対する材料コストがより高くなる可能性がある。
【００５８】
本発明による異なる実施例では、多くの異なるペデスタルを使用できることが理解される。図９は、本発明によるＬＥＤランプ１６０の別の実施例を示し、ＬＥＤランプ１６０は、ヒート・シンク１６４に取り付けられたペデスタル１６２を備える。この実施例では、ペデスタルは概ね３角形であり、上面１６６及び３つの側面１６８を有する。表面１６６、１６８のそれぞれにはＬＥＤチップ１７０が取り付けられ、ＬＥＤチップ間の電気的接続（図示せず）により、ＬＥＤチップは電気信号に応答して光を放出する。ＬＥＤランプ１６０はまた、上述した成形された離間した蛍光体又は拡散器ドームを備えることができる。
【００５９】
図１０及び図１１は、本発明によるペデスタル１８０の別の実施例を示し、ペデスタル１８０は、上面１８２、３つの放射部側面１８４、及び３つの開放側面１８６を有する。上面１８２上に１つのＬＥＤチップ１８８が取り付けられ、それぞれの放射部側面１８４上に１つのＬＥＤチップが取り付けられ、ペデスタルは合計４つのＬＥＤチップを有する。上記の実施例と同様に、ＬＥＤチップ１８８は電気的接続を備え、したがってＬＥＤチップ１８８は電気信号に応答して光を放出する。ペデスタル１８０内では、放射部側面１８４は、上面１８２に対して９０°より大きい角度を有し、一実施例では上面に対して約１０５°の角度を有する。放射部表面１８４は、上面１８２に対して多くの異なる角度とすることができることが理解される。この実施例では、開放側面１８６は、上面に対して、上面１８２に対して９０°より小さい角度を有する。
【００６０】
図１２は、本発明によるＬＥＤランプ１９０の別の実施例であり、図１０及び図１１に示すペデスタル１８０を利用する。ペデスタル１８０は、ヒート・シンク構造１９２に取り付けられ、成形された離間した蛍光体１９４は、上述した成形された離間した蛍光体と同じ材料から作られる。成形された離間した蛍光体もまた、ヒート・シンク構造１９２に取り付けられ、ペデスタル１８０は離間した蛍光体１９４内に構成される。この実施例はまた、光を全方向性のパターンにさらに散乱又は拡散させるために、拡散器ドームを含むことができる。
【００６１】
図１３は、本発明によるペデスタル２１０さらに別の実施例を示し、ペデスタル２１０は、上面２１２及び４つの放射部側面２１４を有する。これらの表面のそれぞれの上にはＬＥＤチップ２１６が含まれており、上述したように、電気信号に応答して光を放出するように相互接続される。この実施例では、放射部側面２１４はそれぞれ、上面２１２に対して９０度より小さい角度を有する。この実施例では、側面２１４は上面２１２に対して約８０°の角度であるが、側面２１４は、上面２１２に対して、それだけに限定されるものではないが、とりわけ約９０°、１００°、１０５°を含む多くの他の角度とすることができることが理解される。本発明による他のペデスタルは、所望の放出パターンを得るために、異なる角度及び向きで異なる数の表面を有することができる。図示の実施例では、ペデスタル２１０は、実質上中実な熱伝導性材料を含むが、他の実施例は、中空のペデスタルを含むことができ、又はヒート・パイプなどの熱を放散する他の特徴を有することができることが理解される。ペデスタル２１０は、上述したヒート・シンク構造、成形された離間した蛍光体、及び拡散器ドームを有するものを含めて、本発明による異なるＬＥＤランプ内で利用することができる。
【００６２】
図１４は、本発明によるＬＥＤランプ２３０の一実施例を示し、ＬＥＤランプ２３０は、図１３に示すものに類似のペデスタル２１０及びそのＬＥＤチップ２１６を利用する。ランプ２３０は、ヒート・シンク構造２３２と、上述した成形された離間した蛍光体又は拡散器ドームとすることができる容器２３４とを備える。ＬＥＤランプ２３０は、ねじ込みソケットに取り付けるためのねじ山部分２３６をさらに含む。この実施例では、ペデスタル２１０は、ヒート・パイプ２３８によって容器２３４内に取り付けられ、ヒート・パイプ２３８は、ペデスタル２１０からの熱を伝導してその熱をヒート・シンク構造２３２へ伝導し、ヒート・シンク構造２３２において熱はより効率的に周囲へ放散することができる。本発明による実施例では、他の熱伝導要素も使用できることが理解される。
【００６３】
また、図１４に示すヒート・パイプ上には多くの異なるペデスタルを構成できることが理解される。図１５は、ペデスタル２５０の別の実施例を示し、ペデスタル２５０は上面２５２及び５つの放射部側面２５４を有し、これらの表面はそれぞれＬＥＤチップ２５６を有し、ＬＥＤチップ２５６は、上述したように他のＬＥＤチップに電気的に接続することができる。この実施例では、放射部側面２５４は、上面２５２に対して９０°より小さい角度を有するが、他の実施例では、放射部側面２５４のいくつか又はすべては、上面２５２に対して９０°より大きい角度を有することができる。ペデスタルは、ペデスタルからの熱を伝導するヒート・パイプ２５８に取り付けられ、したがって上述したヒート・シンク構造などを通じて熱を周囲に放散することができる。
【００６４】
本発明によるランプは、上述した実施例以外の多くの異なる方法で構成することができる。いくつかの実施例では、ペデスタルに取り付けられるＬＥＤチップは、温白色放射部などの白色放射部とすることができる。これらの実施例いくつかでは、成形された離間した蛍光体は、ＬＥＤチップからの光を変換するのに必要とされないことがある。拡散器ドームは、ＬＥＤチップ光を所望の放出パターンで拡散させるために、中性の散乱要素を含むことができる。しかし、放射部光をさらに修正するためにペデスタル上に白色放射部を有する実施例で、成形された離間した蛍光体を使用することもできることが理解される。さらに他の実施例では、ペデスタルは、白色放射部及び異なる色の放射部を含むことができ、これらのランプの異なる実施例では、離間した蛍光体及び拡散器を使用して、所望のランプ放出を得ることができる。
【００６５】
本発明によるペデスタルは、異なる方法を使用して製造することができる。上記のように、ペデスタルは、シート金属から打ち抜き、次いでペデスタル形状に曲げることができる。この製造方法は費用効果が高いが、その結果得られるペデスタルは中空であり、ヒート・パイプなどの追加のデバイスを使用しないで放射部から熱を伝導するのに必要な能力をもたないことがある。しかし、所望の熱放散を提供するために、追加の熱管理特徴を有する打ち抜き式のペデスタルを提供できることが理解される。
【００６６】
別法として、ペデスタルはダイ・カストすることができ、これには初期設備コストが必要であるが、設備に続く大量の製造では、大量のこれらのペデスタルは比較的費用効果が高くなる。ダイ・カスト方法を使用して、ペデスタルにアルミニウム材料を使用することができ、ペデスタルは、ＬＥＤチップを取り付けるべき位置に凹部がくるようにダイ・カストすることができる。凹部領域は、ＬＥＤチップの実装面積と同じ形状で、それよりわずかにより大きくするべきであり、凹部の深さは、ＬＥＤチップが凹部から容易に落ちないように、そのＬＥＤチップを保持するべきである。次いでペデスタルの表面には、リフロー性を可能にするために、薄いＮｉ／Ｃｕ又はＮｉ／Ａｇ層で電気メッキを施すことができる。次いで、凹部領域の表面内へドライ・フィルムを貼ることができ、ペデスタル全体は、白色の塗料、反射性の粒子、反射性の金属、ＤＢＲなどの反射性の被覆で被覆することができる。次いで、凹部領域からドライ・フィルムを除去して凹部内のＣｕ又はＡｇ表面を露出させることができ、次いで、これらの表面にはんだペーストを塗布することができる。次いで、ピック・アンド・プレース方法などによって、凹部内にＬＥＤチップを配置することができる。いくつかの実施例では、ＬＥＤチップは、電気的に絶縁された裏面金属化表面を有することができる。凹部及びはんだペーストの表面張力は、リフロー前にＬＥＤチップを定位置で保持することができる。表面が傾斜している場合、ペデスタルは、重力が凹部内でＬＥＤチップを保持するのを助けるような向きにすることができる。上面に対して９０°を上回る表面を有するペデスタルの場合、側面凹部内でＬＥＤチップを保持するために、ペデスタルを上下逆さに保持するべきである。次いで、ペデスタルにリフローを施すことができ、上面上にＬＥＤチップを有するペデスタルには、もう一度リフローを施す必要があることがある。ＬＥＤチップを相互接続するために、前面の電気配線を含むことができる。
【００６７】
本発明による異なる製造方法は、異なる構成要素を利用するときは、上述したものより多い又はより少ないステップを有することができ、また異なるステップを有することができることが理解される。たとえば、メタル・コア・プリント回路基板上の表面実装ＬＥＤの場合、異なる方法を使用してペデスタルに取り付けることができる。メタル・コアＰＣＢ内に溝を切ることができ、それによってメタル・コアＰＣＢを曲げることができ、したがってペデスタルの周りに巻き付けることができる。メタル・コアＰＣＢをペデスタルに接合するには、共晶はんだを使用することができる。
【００６８】
本発明について、本発明の特定の好ましい構成を参照して詳細に説明したが、他の形態も可能である。したがって、本発明の精神及び範囲は、上述した形態に限定されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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