(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストにて製造可能であり、圧力調整および光フィルタ作用のような他の物理的特性との組み合わせで優れた熱伝導率を有するガス封入ランプを提供する。【解決手段】支持体３上に取り付けられた少なくとも１つの固体光源２と、その光源および前記支持体を気密に包囲する少なくとも部分的に光透過性の容器４と、その容器内に封じ込められた封入混合ガスとを有してランプ１を構成する。前記封入混合ガスが、高い熱伝導率を有する少なくとも１つのガスと、他の物理的特性を有する少なくとも１つのガスとからなる混合ガスである。該混合ガスは、ヘリウムと窒素あるいはヘリウムとアルゴンの組合せ等である。【選択図】図２
0003181659.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
１つの支持体（３）上に取り付けられた少なくとも１つの固体光源（２）と、その光源および前記支持体を気密に包囲する少なくとも部分的に光透過性の容器（４）と、その容器内に封じ込められた封入ガス（５）とを有するランプ（１）であって、
前記封入ガスが、高い熱伝導率を有する少なくとも１つのガスと、他の物理的特性を有する少なくとも１つのガスとからなる混合ガスであることを特徴とするランプ（１）。
【請求項２】
高い熱伝導率を有する前記ガス（５）が、ヘリウムと水素のグループから選ばれていることを特徴とする請求項１記載のランプ（１）。
【請求項３】
高い熱伝導率を有する前記ガスが、ヘリウムであることを特徴とする請求項２記載のランプ（１）。
【請求項４】
他の物理的特性を有する前記ガスが、窒素、アルゴン、空気、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素、二酸化窒素又は六フッ化硫黄のグループから選ばれることを特徴とする請求項１から３の１つに記載のランプ（１）。
【請求項５】
前記容器（４）内のガス圧が、１０-2〜１２００ｈＰａ、好ましくは１０-1〜１００ｈＰａなる範囲にあることを特徴とする請求項１から４の少なくとも１つに記載のランプ（１）。
【請求項６】
高い熱伝導率を有する前記ガスの割合が、封入混合ガスのうちの１〜８０％、好ましくは１〜１０％、とりわけ８〜１０％であることを特徴とする請求項１から５の少なくとも１つに記載のランプ（１）。
【請求項７】
前記固体光源（２）が、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は固体レーザであることを特徴とする請求項１から６の１つに記載のランプ（１）。
【請求項８】
少なくとも部分的に光透過性の前記容器（４）が、ガラス製であることを特徴とする請求項１から７の１つに記載のランプ（１）。
【請求項９】
少なくとも部分的に光透過性の前記容器（４）が、透明又は部分的に透明なセラミックスであることを特徴とする請求項１から７の１つに記載のランプ（１）。
【請求項１０】
複数の光源（２）が、前記支持体の上に列状に配置されていることを特徴とする請求項１から９の１つに記載のランプ（１）。
【請求項１１】
前記支持体（３）が、プリント基板材料から形成されていることを特徴とする請求項１０記載のランプ（１）。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、請求項１の前文によるガス封入ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス封入ランプは特許文献１から公知である。それに記載されているＬＥＤランプは、支持体構造の上に取り付けられた固体光源から構成されている。光透過性の容器がその光源および支持体構造を取り囲み、その光源に電気エネルギを供給するために電流供給リードおよび電流帰路リードが容器に対して導入もしくは導出されている。ヘリウム又は水素のような小さい分子量を有する封入ガスが、光源と熱接触している容器の中に封じ込められている。
【０００３】
この公知のＬＥＤランプは、ＬＥＤを効率的に冷却するために、ヘリウムの熱伝導率を利用し、熱が封入ヘリウムを介して容器壁に伝達される。へリウム封入の欠点はこのガスの高い価格にあるが、例えば水素および窒素のような価格的に有利なガスは熱伝導性に劣る。これらのガスが空気と混合されると、熱伝導性が改善されるが、これは爆発性の混合ガスをもたらすので、願わしくない容器破壊という結果になる。更にヘリウムは容器の密封性に対する要求が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４７１５６４号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の課題は、低コストにて製造可能であり、圧力調整および光フィルタ作用のような他の物理的特性との組み合わせで優れた熱伝導率を有するガス封入ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴によるランプによって解決される。従属請求項は本考案によるランプの好ましい実施形態である。
【０００７】
本考案によれば、このランプは、高い熱伝導率を有する少なくとも１つのガスと、他の物理的特性を有する少なくとも１つのガスとからなる混合ガスである封入ガスを封入されている。この解決策は、ランプ内の光源が封入ガスの第１成分の高い熱伝導率のおかげで効率的に冷却され、他方で、第２ガス成分の存在のおかげで、封入ガスが、さもなければランプ内の別の構成要素が引き受けなければならないランプ内の他の機能を同時に満たすことができるという利点を有する。このような別の構成要素を設けることはランプの生産コストを著しく高める。上述のランプの他の機能とは、例えば圧力調整および光フィルタ作用である。
【０００８】
本考案の好ましい実施形態では、高い熱伝導率を有するガスが、ヘリウムと水素のグループから選ばれ、不活性の特性を有する熱伝導体としてヘリウムを使用することが特に好ましい。
【０００９】
高い熱伝導率を有するガスの割合は、封入混合ガスの１〜８０％、好ましくは１〜１０％、とりわけ８〜１０％であることが有利であることが分かった。一般的に、第２成分の割合、即ち他の物理的特性を有するガスの割合は、１００％−ｘ（高い熱伝導率を有するガスの割合）である。
【００１０】
本考案の特別な利点は、例えばヘリウムが高い導電率を有するガスとして使用される場合に、これが比較的小さい体積で使用されることにあり、このことはランプの製造コストを著しく低減する。
【００１１】
封入混合ガス中に高い熱伝導率を有するガスと一緒に存在する、他の物理的特性を有するガスは、通常は高い熱伝導率を有するガスよりも小さい反応性を有する。第２成分のガスにより、例えば高い容器内圧力、光フィルタ作用の如き光学的変光、および改善された光出力を達成することができる。他の物理的特性を有するガスは、例えば、窒素、アルゴン、空気、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素、二酸化窒素又は六フッ化硫黄である。このガスとしてヘリウムが選ばれる場合には、第１成分のガスはヘリウムではない。
【００１２】
容器内のガス圧力は、実際には１０-2〜１２００ｈＰａ、好ましくは１０-1〜１００ｈＰａの範囲にある。
【００１３】
本考案の有利な一実施形態において、本考案によるランプの固体光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は固体レーザである。一般に、これは熱伝導性の支持体上に直接に取り付けられた１つのチップである。一実施形態では、このチップはエポキシ又はその他の被膜材料で被覆又は封止されていないので、封入混合ガスとの直接的な接触が行なわれる。
【００１４】
本考案によるランプは少なくとも部分的に光透過性の容器によって取り囲まれており、その容器の中に固体光源および封入混合ガスが存在する。容器の好ましい実施形態はガラス製である。もちろん、プラスチック製の容器や、透明もしくは部分透明のセラミック製の容器を設けることも可能である。光源に特定の外観を与えるために、容器壁にパターンを付けてもよい。
【００１５】
支持体は、例えば種々の寸法の板又は棒のような種々の形をとってよい。好ましい支持体は電流供給リードと電流帰路リードとの間に配置された取付部を含むとよい。
【００１６】
例えばＬＥＤのような固体光源は複数の光源として支持体の上に列状に配置することができる。この場合、支持体をプリント基板材料で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
以下において、本考案を実施例に基づいて更に詳細に説明する。
【００１８】
【図１】図１は本考案によるランプの実施形態の概略縦断面図を示す。
【図２】図２は多数のＬＥＤ光源が１つの支持体の上に列状配置されている本考案の実施形態の概略図を示す。
【考案を実施するための形態】
【００１９】
図１は、概略縦断面図で本考案によるランプ１の一実施形態を示す。このランプは支持体３上にある１つのＬＥＤ光源２を有する。この光源ならびに支持体は気密な容器４内に取り付けられている。この容器は少なくとも部分的に光透過性である。この容器内には、高い熱伝導率を有する少なくとも１つのガスと、他の物理的特性を有する少なくとも１つのガスとからなる混合ガス５が存在する。混合ガス５はＬＥＤ光源２および容器４と接触し、場合によっては支持体３とも接触する。ＬＥＤ光源において発生する熱の半分よりも多くが、直接的にＬＥＤ→封入ガス→容器という経路を経て、又は間接的にＬＥＤ→支持体→封入ガス→容器を経て、封入ガスを介して容器壁に伝達される。
【００２０】
この封入ガスは、高い熱伝導率を有する少なくとも１つのガスと、他の物理的特性を有する少なくとも１つのガスとからなる混合ガスを含む。高い熱伝導率を有するガスとしては、例えばヘリウム又は水素を使用することができる。他の物理的特性を有するガスとしては、例えば窒素、アルゴン、空気、ヘリウム、ネオン、ＣＯ2、ＮＯ2又はＳＦ6とすることができる。
【００２１】
図２は、本考案によるランプ１の他の実施形態の概略図を示す。この実施形態では、容器４が円筒状に形成されている。その直径は、２５ｍｍである。複数のＬＥＤ２が支持体３上に列状に取り付けられ、封入ガス５によって包囲されている。その容器は、ガラス製である。例えば、ＦＲ４又はＭＣＰＣＢにようなプリント基板材料から作られた支持体は保持ワイヤによりガラス球に取り付けられているので、これらのＬＥＤは、容器壁全体を直接的又は間接的にくまなく照らすことができる。支持体を端部カバーに固定することができる（図示されていない）。
【００２２】
両実施形態においては、高い熱伝導性を有する電流供給リードおよび電流帰路リードが支持体の下方に設けられている（図示されていない）。例えば、高い熱伝導性を有する銅又は類似の材料を電流供給リードおよび電流帰路リードとして使用することができる。更に、支持体構造が冷却要素を含むことができる。本考案によるランプは、なおも、例えば特許文献１に記載されている他の要素を有することができる。
【００２３】
以下において、実施例に基づいて本考案を更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本考案によるランプでは、ヘリウムと窒素（Ｎ2）とからなる封入混合ガスが使用される。ヘリウムの割合は５０％である。ランプ内の圧力は１００ｈＰａである。高い容器内圧力により高い熱伝導率が生じ、それによって機械的負荷が低減されることが分かった。更にこれまでに知られているヘリウム封入ランプに比べてヘリウム使用量が少ない。この混合ガスの量的組成と圧力に関する有利な範囲は、２０％＜Ｈｅ＜８０％；５０ｈＰａ＜Ｐ＜５００ｈＰａである。
【実施例２】
【００２５】
ヘリウムとアルゴンとを有する封入混合ガスが使用される。封入混合ガス中のヘリウムの割合は１０％である。容器内圧力は１００ｈＰａに調整された。この封入混合ガスの高い容器内圧力が高い熱伝導率を保証することが分かった。このことは低い機械的負荷を意味する。この実施例では、少ない反応性を有するガス成分に比べてヘリウム使用が更に少ない。この封入混合ガスに関しては、５％＜Ｈｅ＜２０％；５０ｈＰａ＜Ｐ＜５００ｈＰａなる範囲が有利であることが分かった。
【実施例３】
【００２６】
混合ガスがヘリウムとアルゴンの組成を有し、混合ガス中のヘリウムの割合が１０％である。圧力は１０ｈＰａである。実施例１および実施例２に比べて少ないガス使用量で高められた熱伝導率が生じる。この場合に有利な範囲は、５％＜Ｈｅ＜２０％；１ｈＰａ＜Ｐ＜５０ｈＰａにある。
【実施例４】
【００２７】
４％の水素の割合を有する水素とヘリウムとからなる封入混合ガスが使用される。圧力は１０ｈＰａである。この封入混合ガスは卓越した熱伝導率を有し、かつ水素は不活性のままであることが確認された。この封入混合ガスに関する有利な範囲は、０．１％＜水素＜４％；０．１ｈＰａ＜Ｐ＜２０ｈＰａである。
【実施例５】
【００２８】
ＬＥＤランプのガス封入のためにヘリウムと空気との混合ガスが使用された。この混合ガス中のヘリウムの割合は１％であり、圧力は１００ｈＰａである。この混合ガスによれば、高い容器内圧力により良好な熱伝導率が生じることが分かった。この場合にも、ヘリウム使用量が非常に少ない。空気に比べて高められた熱伝導率が確認された。この場合に有利な範囲は、０．１％＜ヘリウム＜２％；８０ｈＰａ＜Ｐ＜２００ｈＰａである。
【実施例６】
【００２９】
ＬＥＤランプのガス封入のためにヘリウムと二酸化窒素（ＮＯ2）とからなる混合ガスが使用される。ヘリウムの割合は２０％で、圧力は１００ｈＰａである。この混合ガスは、高い容器内圧力で高い熱伝導率を示し、光学的な変光が観察される。しかし、この混合ガスは有毒であるという欠点を持つので、ランプの完全な密封が保証されなければならない。この場合に有利な範囲は、２０％＜ヘリウム＜８０％；１０ｈＰａ＜Ｐ＜２００ｈＰａである。
【実施例７】
【００３０】
ヘリウムと六フッ化硫黄（ＳＦ6）とからなる封入混合ガスが使用され、混合ガス中のヘリウムの割合は２０％である。圧力は１ｈＰａである。この混合ガスにより良好な熱伝導率が確認され、同時に電気的な絶縁破壊強度が高められた。最少のガス使用量が記録される。有利な範囲は２０％＜ヘリウム＜８０％；１０ｈＰａ＜Ｐ＜２００ｈＰａである。
【実施例８】
【００３１】
ヘリウムと二酸化炭素（ＣＯ2）とからなる封入混合ガスが使用され、ヘリウムの割合５０％である。圧力は９００ｈＰａである。外部圧力と圧力バランスをとることにより、熱伝導率が明らかに改善された。有利な範囲は、４０％＜ヘリウム＜７０％；８００ｈＰａ＜Ｐ＜１２００ｈＰａである。
【符号の説明】
【００３２】
１          ランプ
２          ＬＥＤ光源
３          支持体
４          容器
５          封入ガス
【図１】
0003181659.tif 000003
【図２】
0003181659.tif 000004