(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明デバイスの光軸に関して均質な光度分布を提供する照明デバイスであって、前記照明デバイスは：
単一の基板上に光軸の周りを囲むように配置される複数の固体光源と；
前記複数の固体光源を囲むように構成されたハウジングであり、前記ハウジングは、前記照明デバイスの前記光軸に対して平行に配置されている少なくとも部分的に透明なハウジング領域を含む、ハウジングと；
前記ハウジングの内側に配置された、部分的に透明である反射板と；を含み、
前記ハウジングと前記反射板とは、単一の光混合チャンバーの一部であり、
前記反射板は、前記複数の固体光源からの光を、前記照明デバイスの光軸から離れて、前記少なくとも部分的に透明なハウジング領域に向かって光を反射するように構成され、
前記反射板は、前記単一の基板及び前記ハウジングに接触し、前記複数の固体光源によって囲まれるように延在することによって、前記単一の基板の冷却エレメントとして作用する、
ことを特徴とする照明デバイス。
【請求項２】
照明デバイスの光軸に関して均質な光度分布を提供する照明デバイスであって、前記照明デバイスは：
単一の基板上に光軸の周りを囲むように配置される複数の固体光源と；
前記複数の固体光源を囲むように構成されたハウジングであり、前記ハウジングは、波長変換部材を含み、かつ、前記照明デバイスの前記光軸に対して平行に配置されている少なくとも部分的に透明なハウジング領域を含む、ハウジングと；
前記ハウジングの内側に配置された反射板と；を含み、
前記ハウジングと前記反射板とは、単一の光混合チャンバーの一部であり、
前記反射板は、前記複数の固体光源からの光を、前記照明デバイスの光軸から離れて、前記少なくとも部分的に透明なハウジング領域に向かって光を反射するように構成され、
前記反射板は、前記単一の基板及び前記ハウジングに接触し、前記複数の固体光源によって囲まれるように延在することによって、前記単一の基板の冷却エレメントとして作用する、
ことを特徴とする照明デバイス。
【請求項３】
前記光混合チャンバーは、前記照明デバイスの前記光軸回りに回転対称である、
請求項１または２に記載の照明デバイス。
【請求項４】
前記光混合チャンバーは、トロイド形状に形成されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明デバイス。
【請求項５】
前記複数の固体光源は、主な放射方向において光を放射するように構成されており、前記放射方向は前記照明デバイスの前記光軸に対して実質的に平行である、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明デバイス。
【請求項６】
前記照明デバイスの光軸は、前記照明デバイスに対する回転対称軸でもある、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明デバイス。
【請求項７】
前記ハウジングは、拡散的に透明または半透明な少なくとも一つの領域を含む、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明デバイス。
【請求項８】
前記反射板は、前記光軸から離れた方向に向いている領域を含む、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明デバイスの光軸に関して均質な光度分布を提供する照明デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
白熱灯電球といった従来の照明デバイスは、ランプから発せられる熱の量のために、照明デバイスとしてはかなり非効率的なものである。電気の大部分は熱に変換されてしまう。ある電球においては、電気の９５−９６％が熱に変換され、残りの４−５％が光に変換される。加えて、白熱灯ランプは、約１０００時間の比較的短い寿命に悩まされている。
【０００３】
半導体ベースの照明デバイスを使用した解決策が、その効率的なエネルギー特性のために注目を集めてきている。電気の約５０％が熱に変換され、約５０％が光に変換されるのである。半導体ベースの光源は、また、１００００時間と比較的寿命が長い。
【０００４】
白熱灯電球は、全方向に光を放射し、均質な光分布パターンを達成するが、一方、半導体ベースの照明デバイスは、直接的な光であり、均一でない光分布パターンを生じる。
【０００５】
均一でない光分布パターンに対する一つの解決策が米国特許第７２２９１９６号に開示されており、上面と下面に反射板を持ったトロイド（ｔｏｒｏｉｄ）形状の発光部材を有する照明デバイスが記載されている。その発光部材によって光分布パターンは改善されるが、白熱灯電球からの光とは類似していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７２２９１９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の観点において、本発明の一般的な目的は、照明デバイスを改善することであり、特には、光度分布の改善ができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に従って、以下の照明デバイスが提供される。照明デバイスの光軸に関して均質な光度分布を提供する照明デバイスであって、照明デバイスは：少なくとも一つの光源と；少なくとも一つの光源を囲むように構成されたハウジングであり、前記照明デバイスの前記光軸に対して平行に配置されている少なくとも部分的に透明なハウジング領域を含むハウジングと；ハウジングの内側に配置された反射板と；を含み、ハウジングと反射板は一緒に単一の光混合チャンバーを定めており、反射板は、少なくとも一つの光源からの光を、照明デバイスの光軸から離れて、少なくとも部分的に透明なハウジング領域に向かって光を反射するように構成されている。
【０００９】
光源から放射された直接光は、全方向に拡散する光を達成するために、光軸から離れてハウジングに向かって反射される。そして、白熱灯電球の光分布と類似するようになる。
【００１０】
本発明は、ハウジングと反射板によって定められ、一緒に光度分布を提供する光混合チャンバーを有することに基づいている。ハウジングの形状が変わった場合は、反射板の形状を変更することが可能である。すると、ランプの物理的な形状が変わっても、光度分布は維持され得る。
【００１１】
結果として照明デバイスは改善され、従来のデバイスに比べて、より明るい光度分布を提供する。例えば、本発明の種々の実施例に従った照明デバイスは、種々の物理的な形状であり得るが、なお光度分布を維持することができる。
【００１２】
本発明の種々の実施例に従って、光混合チャンバーは、照明デバイスの光軸の回りに回転対称であり得る。
【００１３】
回転対称な光混合チャンバーを有することで、より良く、より明るい光度分布となる。
【００１４】
本発明の別の実施例に従えば、光混合チャンバーはトロイド（ｔｏｒｏｉｄ）形状に形成され得る。
【００１５】
本発明の種々の実施例に従えば、ハウジングと反射板によって定められる光混合チャンバーは空洞である。
【００１６】
さらに、少なくとも一つの光源は、光混合チャンバーの中に配置され得る。
【００１７】
本発明の種々の実施例に従えば、少なくとも一つの光源は、主な放射方向において光を放射するように構成されており、その放射方向は照明デバイスの光軸に対して実質的に平行である。
【００１８】
少なくとも一つの光源は、また、複数の光源であり得る。複数の光源を使用することで、単一の光源に比べて、さらに進んで光度分布を調整することができる。
【００１９】
さらに、光源は単一の基板上に取り付けることができる。単一の基板を使用することで、それぞれの光源または複数の光源に対する複数の基板を生産するコストを削減できる。
【００２０】
本発明の種々の実施例に従えば、照明デバイスの光軸は、前記照明デバイスに対する回転対称軸でもあり得る。
【００２１】
本発明の種々の実施例に従えば、反射板は部分的に透明であり得る。
【００２２】
部分的に透明な反射板を使用することで、通常は光が遮られる領域の中に、反射板を通じて光が放射される。部分的に透明な反射板は、照明デバイスの動作中にあまりに多くの光を遮ってしまう比較的大きな表面を伴う反射板を有する照明デバイスにとって好適なものであろう。
【００２３】
本発明の別の実施例に従えば、ハウジングは少なくとも部分的に反射的であり得る。
【００２４】
本発明のさらに別の実施例に従えば、ハウジングは、拡散的に透明または半透明な少なくとも一つの領域を含む。
【００２５】
いくつかのアプリケーションにおいては、ハウジングの透明な領域に亘り光を均等に拡散するように内部の反射を達成するために、光を反射できる反射板を有することが望ましいであろう。拡散的に透明または半透明なハウジングを有することで、結果として、ぎらぎらする光を減少させる照明デバイスができる。
【００２６】
他の実施例において、ハウジングは、蛍リン光体といった、波長変換部材を含む。
【００２７】
ハウジング上に蛍リン光体を使用することは、半導体ベースの光源からの光を、その光を眺める人にとって、より温かく感じるようにする。
【００２８】
有利なことに、少なくとも一つの光源は、少なくとも一つの発光ダイオードを含む。
【００２９】
さらに、少なくとも一つの発光ダイオードは、一群の発光ダイオードである。
【００３０】
別の実施例において、反射板は、単一の基板に接続されており、反射板は、基板の冷却エレメントとして使用され得る。
【００３１】
この構成の利点は、反射板が、反射板と冷却エレメントの両方として働くことであり、熱は単一の基板から離れて伝達される。
【００３２】
本発明の種々の実施例に従えば、反射板は、光軸から離れた方向に向いている領域を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明のこうした態様と他の態様が、本発明の典型的な実施例を示す添付の図面に関連して、詳細に記述される。
【図１】図１は、本発明の一つの実施例に従った照明デバイスの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施例に従った照明デバイスの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以降において、光源、ハウジング、および反射板を含む照明デバイスに関連して、本発明について記述される。
【００３５】
図１は、本発明に従った照明デバイス１の実施例について、一部を破断した斜視図である。照明デバイス１は、ベース５、光源７、ハウジング３、プリント基板２、そして反射板４を含んでいる。
【００３６】
照明デバイス１に使用される光源７は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。他のタイプの半導体ベースまたは固体素子ベースの光源も、光源７として使用され得る。光源７はプリント基板２の上に配置され、そのプリント基板２はベース５の上に配置されている。一つもしくは数個のＬＥＤが同一のプリント基板２を共有することができる。
【００３７】
ハウジング３は光源７を囲むように構成され、少なくとも部分的に透明である。ハウジング３において透明度が異なる領域を有することにより、照明デバイス１からの発光分布の形状を適合させることができる。図１に示すように、ハウジング３はベース５とも接している。さらには、照明デバイス１から発せられる光を望ましい色に、または色温度に設定するために、ハウジング３は、蛍リン光体層に結合され得る。蛍リン光体の使用は、ＬＥＤベースの照明デバイス１にとって特に適したものである。例えば、白色ＬＥＤが使用された場合は、蛍リン光体材料の代わりに拡散器が使用され得る。
【００３８】
反射板４はハウジング３に接して配置されており、照明デバイス１の光軸から離れて光を反射するように構成されている。光は、ＬＥＤ７から反射板４に向かって放射され、そして、ハウジング３の領域に向かって反射される。光は、そして、少なくとも部分的に透明なハウジング３の領域を通じて出て行く。反射板４は、反射板４がハウジング３とベース５と一緒になって光混合チャンバー６を定めるように、形作られる。図１に示す実施例に従って、反射板４はＬＥＤ７の上に配置され、ハウジング３と接しており、ＬＥＤ７、プリント基板２、またはベース５とは接していない。
【００３９】
図１においては、光混合チャンバー６はトロイド形状であることを想定しているが、上記の製品が一定である限りは他の形状も可能である。本発明のいくつかの実施例に対しては、反射板４が必要とされないような方法でハウジング３を設計することが可能である。
【００４０】
ＬＥＤ７からの放射光は、たいてい照明デバイス１の光軸回りのたいまつ形状であると想定されている。しかしながら、放射光の光分布は、ＬＥＤからの放射光に比べてより全方向的である白熱灯電球からの光とは類似していない。
【００４１】
反射板４は、光軸から離れて光を反射するために、ハウジング３の中に挿入される。放射光は、ハウジング３に向かって方向付けられ、ハウジング３を通じて排出される。反射板４が無いときよりも、光分布がより全方向的であるという効果がある。
【００４２】
光分布の形状をさらに適合させるために、反射板４は部分的に透明であり得る。
【００４３】
全方向的（ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）という用語は、あらゆる平面においても均一な放射であるものと理解されるべきである。このことは、照明デバイス１からの放射光は、全方向的な光分布を達成するために全ての方向において光を放射しようとすることを意味する。本発明のいくつかの実施例に従った最も現実的な照明デバイスのアプリケーションにおいては、照明デバイス１のベース５が光を遮るために、完全に全方位的な分布を達成することは不可能であろうことが理解されるべきである。
【００４４】
図２は、本発明に従った照明デバイス１の別の実施例について、一部を破断した斜視図である。照明デバイス１は、図１に示した実施例に類似しているが、光源７と反射板４が相違している。
【００４５】
図２に示す実施例において、光源７は複数の光源７によって構成されている。光源７は、ＬＥＤであるか、他の半導体ベースまたは固体素子ベースの光源であり得る。
【００４６】
複数のＬＥＤ７は、光軸回りの円周上に配置されおり、光軸の中心にはＬＥＤは存在しない。さらに、複数のＬＥＤ７は単一のプリント回路基板２の上に取り付けられている。プリント回路基板２は中央に穴が開いている。
【００４７】
この実施例において、反射板４は、複数のＬＥＤ７に係る内周上でプリント回路基板２と接するように、取り付けられている。このように、反射板４はプリント回路基板２に向かって下に伸び、反射板４の周りは円周上にＬＥＤ７によって囲まれている。反射板４は、複数のＬＥＤ７のための反射板として機能している一方で、プリント回路基板２のための冷却エレメントとして動作している。プリント回路基板２において生成された熱は、反射板４の助けを借りて、移動し、照明デバイス１から出て行く。
【００４８】
加えて、図面、明細書、そして添付の特許請求の範囲を研究すれば、クレームされた発明を実施している当業者によって、開示された実施例に対する変形例が理解され、もたらされるであろう。例えば、ハウジングは、トロイド形状の他に他の形状を想定することができる。
【図１】
0006047488.tif 000002
【図２】
0006047488.tif 000003