(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明器具内で使用するための照明モジュールであって、
熱エネルギーを放散させるためのヒートシンクを備え、前記ヒートシンクは断面が多角形であり、前記ヒートシンクの多角形形状に対応する複数の表面を形成し、各表面は長手方向に延在しており、前記長手方向は前記断面の平面に対して実質的に垂直に延在しており、各表面は前記長手方向に延在する中心線を有しており、
前記表面のうちの少なくとも３つの表面の各々の上に少なくとも２つのＬＥＤが位置しており、
前記少なくとも３つの表面のうちの第１の表面上の前記ＬＥＤの全てが前記中心線の一方の側に配置されるか、又は、前記ＬＥＤのうちの少なくとも１つが前記第１の表面の前記中心線に沿って配置され、かつ前記ＬＥＤの残りが前記中心線の一方の側に配置され、それにより、前記第１の表面の累積発光領域が画定されており、前記累積発光領域は、前記第１の表面の前記中心線に対して非対称に分散されている、照明モジュール。
【請求項２】
前記第１の表面上の前記少なくとも２つのＬＥＤのうちの少なくともいくつかは、前記長手方向に延在する列に配置されている、請求項１に記載の照明モジュール。
【請求項３】
前記列内のＬＥＤは、前記列内で隣接するＬＥＤとの間の距離を増加させるように、１つおきに変位されている、請求項２に記載の照明モジュール。
【請求項４】
前記列は、前記第１の表面の縁部に近接して、及び／又は
前記第１の表面の前記中心線上にはＬＥＤが置かれていない、請求項２又は３に記載の照明モジュール。
【請求項５】
前記第１の表面は反射領域を備える、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項６】
前記照明モジュールは、前記中心線に沿って配置された前記少なくとも１つのＬＥＤへの電流を、前記第１の表面の前記他のＬＥＤとは独立して変化させることができるＬＥＤドライバを更に備える、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項７】
前記ヒートシンクは、断面で見て細長い多角形形状を有し、前記第１の表面は、他の表面の少なくともいくつかよりも大きい断面幅を有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項８】
前記少なくとも３つの表面のうちの複数が、前記第１の表面と同様に構成されている、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項９】
前記表面のうちの前記少なくとも３つの表面の各々の上に位置する前記少なくとも２つのＬＥＤは、前記断面が離散的に回転対称であるように、前記表面に分散されている、請求項１乃至８の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項１０】
前記照明モジュールが前記照明器具内に設置される場合に、前記照明器具に対する前記照明モジュールの向きを検知するように適合されたセンサを更に備える、請求項１乃至９の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項１１】
前記ヒートシンクが前記照明モジュールの口金に対して回転することを可能にする回転メカニズムを更に備える、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項１２】
前記回転メカニズムは、前記照明モジュールが前記照明器具内に設置される場合に、前記第１の表面を前記照明器具に対して所定の方向に自動的に向けるように適合されている、請求項１１に記載の照明モジュール。
【請求項１３】
前記ヒートシンクは、４つの表面を構成するように、断面で見て四辺形であり、各表面はＬＥＤの少なくとも１つの列を備え、各列内に少なくとも２つのＬＥＤを有し、前記第１の表面の前記ＬＥＤの少なくとも１つの列は、前記第１の表面の前記中心線から変位され、その結果、前記累積発光領域が、前記第１の表面の前記中心線に対して非対称に分散されている、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の照明モジュール。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の照明モジュールと、前記照明モジュールから放出された光を反射するための反射器表面と、を備える照明器具又は照明設備であって、前記第１の表面が、前記反射器表面の中心若しくは中心線に面するか、又は、主照明方向若しくは光出射窓とは反対の方向に面するか、又は、重力の方向とは反対方向に面するように、前記照明モジュールが前記照明器具又は照明設備内に収められている、照明器具又は照明設備。
【請求項１５】
ガス放電ランプから放出された光を反射するための反射器表面を備える照明器具内で、高圧ナトリウム（ＨＰＳ）ランプなどの前記ガス放電ランプを置き換えるための方法であって、前記ガス放電ランプを取り外すステップと、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の照明モジュールを用意するステップと、前記第１の表面が実質的に前記反射器表面の中心若しくは中心線に実質的に面するか、又は、主照明方向若しくは光出射窓とは反対の方向に面するか、又は、重力の方向とは反対方向に面するように、前記照明モジュールを装着するステップと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存のガス放電ランプ照明器具のガス放電アークランプを置き換えるための照明モジュール、そのような照明モジュールを備える照明器具、及びガス放電ランプを、そのような照明モジュールで置き換える方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電ランプ、特に高圧ナトリウム（ＨＰＳ）アークランプは、道路及び住宅用照明、装飾用投光照明、商業及び工業用途、並びに娯楽スポーツ施設の屋内及び屋外の両方で広く使用されている。このようなランプは、明るいアークを備え、アークは、全方向性の方式で光を放出し、照明器具の反射器の光学中心に置かれ、反射器は光を収集し、例えば道路へと向け直す。このようなランプの高輝度特性及び高ルーメン出力は、車道、駐車場、及び舗道などの大きな屋外領域を照明するのに適している。
【０００３】
しかしながら、ガス放電ランプに関する主要問題の１つは、その高い電力消費であり、限られた寿命と共に、電気の使用及び継続的な交換の観点でコストが高い。更には、そのようなランプは、ランプの発光スペクトルがランプ内部のガスの発光スペクトルによってしばしば制約を受けるため、演色性に劣るという欠点を有し得る。従って、そのようなランプを、光強度出力を低減させることなく、エネルギー効率がより高い代替物で置き換える大きな動機付けがある。
【０００４】
この目的で、これら高輝度、高ルーメン出力ランプを置き換えるために、様々なＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）構成が提案されてきた。ＬＥＤランプは、ガス放電ランプよりもはるかに効率の良いルーメン対電力比を有し、また、ランプ交換の必要が生じるまでの寿命はより長い。しかし、ガス放電ランプは、交換に費用がかかる都市インフラ、例えば街路灯で広く使用されているので、ＬＥＤ代替物は、既存の照明器具内での動作が可能でなければならない。従って、提案されたＬＥＤ代替物は、既存の照明器具と互換性がなければならず、すなわち既存のソケットと互換性がなければならず、かつ、ＬＥＤランプが照明器具の反射器の光学中心に位置決めされた時に、代替のＬＥＤランプから放出された光が適切に反射されるように、ガス放電ランプの全方向性の発光を模倣しなければならない。
【０００５】
先行技術では、六角形形状のヒートシンクを有するＬＥＤランプが開発されており、六角形形状のヒートシンクの各側面はＬＥＤ光源を備える。ＬＥＤランプによって放出される光が、アークランプの全方向性の光に極めて類似するように、ヒートシンクは細長く作製される。
【０００６】
そのようなＬＥＤランプの一例は、街路灯用のＬＥＤランプに関する文書ＫＲ９６８２７０Ｂ１に開示されており、ＬＥＤは細長い六方形のヒートシンクの表面に配置されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、既存のガス放電ランプをそのようなＬＥＤランプで置き換えることには、いくつかの課題がある。必要なルーメン出力を実現するために、ＬＥＤによって生成される熱を放散させるのに十分な表面積が存在するよう、ＬＥＤランプのヒートシンクはかなりの寸法を有する必要がある。これが、大きなヒートシンクをもたらし、反射器によって反射されて反射器の光窓に向かって反射される光の障害物として作用する場合があり、それにより影になる効果が生じ、その結果、光の損失がもたらされ、それによりＬＥＤランプの効率が低下する。
【０００８】
ガス放電ランプはたいてい、その長手方向軸線の周りで連続的に回転対称なので、ガス放電ランプに使用される装着ソケットはランプの最終的な装着向きを考慮するように設計されておらず、更なる問題が生じる。その多角形の断面ゆえに、その長手方向軸線の周りに離散的に回転対称のみであるＬＥＤランプに対しては、ヒートシンクの表面は結局、反射器及び反射器の光窓に対してヒートシンクの表面が最適ではない形に向けられた最終的な装着位置になり得る。
【０００９】
上記を考慮すると、本発明の目的は、関連する照明器具を変更せずに、従来の高輝度ガス放電アークランプを直接置き換えるのに好適で、かつ改善された効率を示す照明モジュールを提供することである。
【００１０】
米国特許出願公開第２０１１／０２７３０７２号は、エンクロージャ、放熱ユニット、及びランプユニットを有する電球について開示している。放熱ユニットは、内部空間内に配置された中空の第１の放熱要素と、第１の放熱要素によって取り囲まれ、軸方向に沿って延在する第２の放熱要素と、遠位端において第２の放熱要素に装着された端部放熱要素とを含む。ランプユニットは、第１の放熱要素の周辺部に配置された第１の回路基板と、端部放熱要素に装着された第２の回路基板と、光ビームを放出するための、第１の回路基板及び第２の回路基板上に装着された複数の発光要素とを含む。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様では、これら及び他の目的は、照明器具内で使用するための照明モジュールによって実現されてもよく、照明モジュールは、熱エネルギーを放散させるためのヒートシンクを備え、ヒートシンクは断面が多角形であり、ヒートシンクの多角形形状に対応する複数の表面を形成し、各表面は長手方向に延在しており、長手方向は断面の平面に対して実質的に垂直に、すなわち、断面の平面に対して約９０度の角度で延在しており、各表面は長手方向に延在する中心線を有しており、表面のうちの少なくとも３つの表面の各々の上に少なくとも２つのＬＥＤが位置しており、少なくとも３つの表面のうちの第１の表面上のＬＥＤの全てが第１の表面の累積発光領域を画定しており、累積発光領域は、第１の表面の中心線に対して非対称に分散されている。
【００１２】
ＬＥＤは、標準的な発光ダイオードによって提供される必要はないが、他の種類の発光半導体ダイオード、例えばレーザダイオードによって提供されてもよいことに留意されたい。
【００１３】
ヒートシンクが、照明モジュールによって放出されて照明器具の反射器によって反射された光の影になることに関連する上述の問題は、起点から放出された光にとって、及び、ランプが装着されている反射器の表面に、反射器の表面に直角に又は実質的に直角に光が当たるような方向にとって、とりわけ厄介である。その理由は、この光は主として、反射されて光の起点の方向に戻り、よって反射されてヒートシンクに向かって戻るからである。第１の表面の累積発光領域は、少なくとも部分的に、第１の表面の中心線から離れて分散されるか又はシフトされ得るので、本発明の照明モジュールは、ヒートシンクに向かって反射されて戻って来る光の量を低減することができる。従って、照明モジュールが照明器具内に装着された場合に、この領域から放出される光は、反射器の光学中心から半径方向外向きではない方向に、より多くが放出され得る。
【００１４】
各ＬＥＤは、ランプから光を放出するＬＥＤの表面である発光領域を提供する。累積発光領域は、当該の表面の各ＬＥＤの個々の発光領域を累積した領域である。ランプがオフの場合は、累積発光領域は、ランプがオンである時に光を放出する、当該の表面の領域である。
【００１５】
累積発光領域が非対称に分散されているとは、第１の表面のＬＥＤによって提供される累積発光領域のうちのより多くが、第１の表面の中心線の他方の側よりも、第１の表面の中心線の一方の側に位置している、すなわち、第１の表面上に配置された少なくとも２つのＬＥＤが、隣接する他方の表面よりも、隣接する一方の表面に、より接近して位置決めされていることであると理解されたい。
【００１６】
本発明の一実施形態では、第１の表面の累積発光領域の７５％が表面の中心線の一方の側に位置し、第１の表面の累積発光領域の２５％が中心線の他方の側に位置する。これは、第１の表面の少なくとも２つのＬＥＤを、各列が同数のＬＥＤを有する２つの列に分散させること、１つの列が中心線に沿って位置すること、すなわち、当該の列によって提供される部分発光領域の半分が中心線の一方の側にあり、他方の半分が中心線の他方の側に位置すること、及び、１つの列が中心線の一方の側に完全に位置することにより、実現されてもよい。
【００１７】
本発明の別の実施形態では、第１の表面の累積発光領域の実質的に全て又は全てが、中心線の一方の側に位置している。これは、第１の表面のうちの少なくとも２つのＬＥＤの全てを中心線の同じ側に変位させることによって実現され得る。好ましくは、第１の表面の少なくとも２つのＬＥＤは、中心線と平行な長手方向に延在する列に配置されている。利点は、第１の表面から放出された光のより少ない量が、反射器の表面に直交する又は実質的に直交する角度で当たることである。それにより、光窓を出る光の量を増加させることができ、照明器具の全体的な効率を高めることができる。
【００１８】
本発明の照明モジュールを、第１の表面が反射器の表面に面するように、すなわち、反射器の方向に面し、かつ光窓に向かって面していないように装着することによって、第１の表面から放出されて直角に反射器上に至る光の量が低減され、それにより反射器の光窓を出る光の量が増加する。これにより、従来のガス放電ランプを置き換える照明モジュールを、関連する照明器具の修正なしに、かつ高い効率を伴って実現し得る。更には、照明器具内の照明モジュールの光分布及び発光は最適化され、より効率的になり得る。
【００１９】
ヒートシンクの各表面の中心線は、表面の１つ以上の断面中点を通って長手方向に延在する仮想線又は想像線として定義されてもよい。
【００２０】
照明モジュールは口金、プラグ部品、支持部品、又は取り付け部品を更に備えてもよく、これらは、照明器具又は照明設備のソケットの中に嵌合し、照明モジュールに電力を供給し、照明器具又は照明設備内で照明モジュールを支持してもよい。プラグ部品は、特に照明モジュールで既存のアークランプを置き換える状況では、照明器具のソケットの雌ねじと嵌合する雄ねじを備えてもよい。プラグ部品は、代替的に、照明器具のソケットの中に嵌合するピンを備えてもよい。照明モジュールは、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ、プリント回路基板）、ＬＥＤドライバ、口金、及び／又はＬＥＤランプでは通例の他の部材を更に備えてもよい。本発明の照明モジュールは、ガス放電ランプ用の照明器具内に装着されるのに適しているが、代替として、また、照明モジュールのいくつかの構成要素、例えばドライバが省略されてもよいようなＬＥＤランプ照明器具用に、又は他の種類の照明器具用に適合されてもよいことに留意されたい。
【００２１】
ヒートシンクは、実質的に円筒形状を有してもよい。円筒形は、２つの平行なベース面又は端部を有するヒートシンクとして画定されてもよく、ヒートシンクの断面は、円形、楕円形、又は三角形若しくは正方形などの多角形であってもよく、２つのベース面又は端部は、２つのベース間で長手方向に実質的に直線状に延在する側面によって接合されている。側面は湾曲しているか若しくは丸形であってもよく、又は複数の表面部品を備えてもよく、表面部品はそれぞれ、平面状、直線状、湾曲状であってもよく、及び／又はジグザグ形状で延在してもよい。本発明による照明モジュールの表面は、そのような表面部品として提供されて、それぞれがヒートシンクの側面の一部を形成してもよい。ヒートシンクは、ＬＥＤによって生成された熱を放散させるための熱交換器として働いてもよく、それにより、ＬＥＤの温度が緩和されてもよい。
【００２２】
本明細書で使用される「表面上に位置する」という用語は、例えば、ＬＥＤが表面の切欠き、空洞、又は窪み内に位置すること又は埋設されることを含み得る。同様に、ＬＥＤは、ＬＥＤとヒートシンクとの間に位置決めされた１つ以上の要素、例えば保持板の上に位置決めされてもよい。ＬＥＤは、依然として「表面上に位置」しながら、例えば、保護用の実質的に透明なフィルムによって覆われてもよい。
【００２３】
ＬＥＤが位置決めされ得る照明器具内の反射器は、照明器具の光出射窓に向かう方向以外の方向に放出される光を反射することができ、その結果、この光は、少なくとも部分的には、光出射窓の方向に反射され得る。
【００２４】
光出射窓は、ＬＥＤからの光が照明器具を出る又は主に存在する、照明器具の開口又は主開口として定義されてもよい。通常、光出射窓は、反射器によって反射された光が光出射窓から出射されるように、照明器具の反射器から実質的に反対側に位置している。光出射窓は、光が照明器具から出ることができる唯一の、又は実質的に唯一の開口部であってもよい。照明モジュールから放出された全ての又は実質的に全ての光が、反射器の方に又は光出射窓の方に向けられるように、反射器及び光出射窓は一緒に照明モジュールを取り囲んでもよい。
【００２５】
本発明の一実施形態では、表面のうちの少なくとも３つの各々の少なくとも２つのＬＥＤは、各表面上に１つ以上の列で配置され、当該列は、照明モジュールがアークランプの発光をより良好に模倣するように長手方向に延在する。
【００２６】
列及び／又は表面当たりのＬＥＤの数は、様々であってもよく、少なくとも２、３、４、５、６、７、８、１０、１５、２０、５０、８０、１００、又は１００を超えてもよく、それによって光出力を変化させてもよい。列及び／又は表面当たりのＬＥＤの数は、同様に、３、４、５、６、７、８、１０、１５、２０、５０、８０、又は１００、より少なくてもよい。好ましくは、列及び／又は表面当たりのＬＥＤの数は、２〜４０、３〜３０、４〜２０、又は６〜１０である。
【００２７】
本発明の一実施形態では、第１の表面のＬＥＤは第１の表面の表面積の１０〜６０％、好ましくは、第１の表面の表面積の２０〜５５％、より好ましくは、第１の表面の表面積の２５〜５０％を覆っている。従って、第１の表面の表面積の一部分のみを覆うことにより、本発明の照明モジュールの効率は、ガス放電ランプ用に設計された照明器具内に装着された場合に増加させることができる。これは、光が照明器具の反射器の表面に直角に当たり、反射されてヒートシンク上に戻るような方向に放出される光を生成するのに消費されるエネルギーがより少ないからである。
【００２８】
本発明の一実施形態では、ヒートシンクの多角形断面形状は、実質的に三角形、正方形、四辺形、五角形、六角形、七角形、又は八角形であり、好ましくは実質的に正多角形である。ＬＥＤは主として、それらの発光面から垂直に光を放出するので、照明モジュールがアークランプの全方向性の発光をより良好に模倣できるように、ヒートシンクの多角形断面形状の側面の数を増加させることが望ましい場合がある。しかし、多角形断面形状は、本質的に離散的に回転対称であり、すなわち、照明モジュールは、ＬＥＤが配置されたヒートシンクの表面に対して垂直方向に、より多くの光を放出し得るので、ヒートシンクの断面形状は、照明モジュールが装着されることになる反射器に応じて選択されてもよい。
【００２９】
従って、本発明の一実施形態では、表面の数は、３〜８の範囲、好ましくは４〜７の範囲、より好ましくは５〜６の範囲にある。
【００３０】
本発明の一実施形態では、第１の表面上の少なくとも２つのＬＥＤのうちの少なくともいくつかは、長手方向に延在する列に配置される。これにより、第１の表面から放出される光は、アークランプの光を模倣し得る。中心線に対して非対称に分散された累積発光領域を提供するために、ＬＥＤの列が中心線に対して平行に延在するが、中心線から間隔を空けているか又は中心線に重なるように、ＬＥＤの列を中心線から変位させるか又はシフトさせてもよい。
【００３１】
一実施形態では、列内の１つ以上のＬＥＤ、例えば１つおきのＬＥＤが、場合によっては列内で隣接するＬＥＤ間の距離を増加させるように、例えば、列内の残りのＬＥＤから、好ましくは長手方向に垂直な方向に変位されている。ＬＥＤを１つおきにシフトさせることにより、隣接するＬＥＤ間の距離が増加し、それにより、熱管理が改善され得る。
【００３２】
本発明の一実施形態では、ＬＥＤの列は、第１の表面の縁部に近接して、好ましくは第１の表面の縁部の隣に、又は縁部に、又は縁部と隣り合って配置される。列を縁部のうちの１つに、例えば、多角形断面の角を形成するヒートシンクの縁部のうちの１つに近接させて配置することにより、累積発光領域は中心線から遠くにシフトされることになり、その結果、照明モジュールが照明器具内に設置された時に、第１の表面から放出された光が、照明モジュールが中に位置決めされ得る照明器具の反射器の光学中心から間隔を空けた又はシフトされた起点領域から、光学中心から半径方向に離れる方向ではない方向に放出され得るので、第１の表面から放出された光のうち低減された量が反射器表面に直角に当たることになる。
【００３３】
本発明の一実施形態では、ＬＥＤは中心線上に置かれていない。照明モジュールが照明器具内に装着され起動された場合、中心線に沿って配置されたＬＥＤから放出された光は、反射器の表面に直角に当たる方向に放出される可能性が高くなり得るので、中心線上に置かれたＬＥＤを省くことが有利であり得る。
【００３４】
本発明の一実施形態では、第１の表面は反射領域を備える。そのような反射領域は、少なくとも２つのＬＥＤによって覆われていない第１の表面の少なくとも一部分によって、場合によっては、少なくとも２つのＬＥＤによって覆われていない第１の表面の全て又は大部分によって提供され得る。第１の表面を可視光に対して反射性にすることにより、反射されて反射器からヒートシンク上に戻って来た光が、第１の表面によって吸収されるよりも、むしろ再び反射されるので、ヒートシンクの影効果が低減される。
【００３５】
本発明の一実施形態では、反射領域は反射コーティング又は層によって提供される。このような実施形態では、反射領域は、例えば、物理蒸着（physical vapor deposition；ＰＶＤ）によって、ヒートシンクの第１の表面上に適用された銀若しくはアルミニウム層、又は、ポリマーマトリックス中のＡＬ２Ｏ３及び／若しくはＢａＳＯ４及び／若しくはＴｉＯ２の粒子の層を含んでもよい。利点は、反射領域に当たる光の反射率がより高いことであり、これにより、この光のより多くの部分が反射されて戻る場合があり、従って、ヒートシンクによる吸収によって失われる光の量が低減される。
【００３６】
一実施形態では、反射領域の反射率は、少なくとも８０％、好ましくは少なくとも８５％、より好ましくは少なくとも８８％、例えば９０％である。
【００３７】
本発明の一実施形態では、第１の表面上のＬＥＤのうちの少なくとも１つは、表面の中心線に沿って配置され、照明モジュールは、中心線に沿って配置された少なくとも１つのＬＥＤへの電流を、第１の表面の他のＬＥＤとは独立して変化させることができるＬＥＤドライバを更に備える。
【００３８】
これにより、本発明の照明モジュールは、第１の表面から、中心線に沿って配置された少なくとも１つのＬＥＤから、及び／又は中心線から離れて配置された少なくとも１つのＬＥＤから、選択的に光を放出させることが可能になり、それにより、照明モジュールは、対称又は非対称の部分発光領域から光を選択的に放出させ得る。そのような構成は、本発明の照明モジュールの汎用性を更に向上させ、より広い範囲の照明器具と互換性を有するようにしている。
【００３９】
本発明の一実施形態では、ヒートシンクは、断面で見て細長い多角形形状を有し、第１の表面は、他の表面の少なくともいくつかよりも大きい断面幅を有する。これにより、第１の表面の少なくとも２つのＬＥＤは、中心線からより大きな距離で変位されてもよく、従って累積発光領域の分散の非対称性が増加する。
【００４０】
本発明の一実施形態では、少なくとも３つの表面のいくつか、好ましくは全てが、第１の表面と同様に構成されている。第１の表面ではない表面のうちの１つ以上を第１の表面と同様に構成するように、すなわち、断面幅及び累積発光領域を第１の表面と同様に分散させるように、表面のうちの少なくとも３つの表面の少なくとも２つのＬＥＤを分散させることにより、反射器表面と直角に又は実質的に直角に交差するように放出される、これらの他の表面からの光の量を低減させることができ、光窓に到達する光の全体的な量を増加させることができる。
【００４１】
表面のうちの少なくとも３つのうちの複数が第１の表面と同様に構成され、第１の表面上のＬＥＤのうちの少なくとも１つが表面の中心線に沿って配置されている実施形態では、照明モジュールは、中心線に沿って配置された少なくとも１つのＬＥＤへの電流を、第１の表面の他のＬＥＤとは独立して変化させることができるＬＥＤドライバを更に備えてもよい。ＬＥＤドライバは更に、又は代替的に、他の表面の中心線に沿って配置された少なくとも１つのＬＥＤへの電流を、それぞれの表面の他のＬＥＤとは独立して変化させることができてもよい。このような構成により、本発明の照明モジュールは、各表面の累積発光領域の一部分に電力を供給するだけで、第１の表面のように構成された表面の各々から、対称的に又は非対称的に光を選択的に放出することができる。これにより、発光分布を能動的に制御できるので、本発明の照明モジュールにより大きな汎用性がもたらされる。
【００４２】
本発明の一実施形態では、表面のうちの少なくとも３つの表面の各々の上に位置する少なくとも２つのＬＥＤは表面上に分散されており、その結果、ヒートシンク及びＬＥＤの断面は、離散的に実質的に回転対称である。これは、ＬＥＤを有する少なくとも３つの表面の全ての、各表面上に、第１の表面と同一に又は同様に分散させた累積発光領域を設けることにより実現され得る。
【００４３】
これは、照明モジュールがソケット内に装着されることになり、ランプの最終的な向きを制御できない場合、例えば、ねじソケットなどの場合にとりわけ関連し得る。本発明の照明モジュールを、ヒートシンクの断面中心を長手方向に通って延在する長手方向軸線の周りに実質的に回転対称にすることにより、各表面からの空間発光パターンは同一又は類似となるであろう。従って、照明モジュールが装着されるソケットに対する照明モジュールの向きに関わらず、非対称な累積発光領域を有する表面が確実に反射器に面するようにできる。
【００４４】
一実施形態では、照明モジュールは、ＬＥＤのヒートシンク及び／又は列が照明モジュールのソケットに対して回転することを可能にする回転メカニズムを備える。これは、米国特許出願公開第２０１２０８０９９４Ａ１号又は同第２０１５２４１０４２Ａ１号に開示されているような回転メカニズムを提供することによって達成することができ、その内容は、その全体が本明細書に含まれる。
【００４５】
これらの文書に開示されているように、回転メカニズム内にリング電極を含めることによって、ヒートシンクは、照明モジュールの口金とは独立して回転することができ、従って、照明モジュールが照明器具内に装着された場合に、第１の表面が照明器具の反射器に面し、かつ光窓には面しないように、第１の表面を向けることが可能になる。
【００４６】
本発明の一実施形態では、ヒートシンクがユーザによって設定位置に回転され得るように、回転メカニズムは手動調節メカニズムを備える。これにより、照明器具のソケットに対する照明モジュールの口金の位置に関わらず、本発明の照明モジュールを照明器具内に設置する人が、第１の表面を反射器に対して正しく向けることが可能になり得る。
【００４７】
本発明の別の実施形態では、ヒートシンクが設定位置に回転され得るように、回転メカニズムは自動調節メカニズムを備えてもよい。これにより、照明モジュールを設置する人が特別な注意を払うことなく、回転メカニズムが第１の表面を反射器の方に向けることができるため、照明モジュールの設置が容易になる。
【００４８】
本発明のこのような実施形態では、回転メカニズムは、照明モジュールが照明器具又は照明設備内に設置される時に、重力による下向きの力に起因して、ヒートシンクが回転して設定位置になるように構成されている。設定位置は、ランプが電源に接続された時に、第１の表面が上向き、すなわち、重力の方向と実質的に反対の方向を指すものであってもよい。回転メカニズムは、第１の表面の反対側に配置された釣合い重りを備えてもよく、それにより、照明モジュールが照明器具又は照明設備内に設置される時に、回転メカニズムが第１の表面を上向きに、それによって反射器の方に向かせる。
【００４９】
本発明の実施形態では、釣合い重りはヒートシンクと一体化されている。これは、表面のうちの１つ、好ましくは第１の表面の反対側の表面においてヒートシンクの密度を高く作製することによって実現されてもよい。
【００５０】
本発明の一実施形態では、照明モジュールは、照明モジュールが照明器具内に設置される場合に、照明器具に対する照明モジュールの向きを検知するように適合されたセンサを備える。このようなセンサは、照明モジュールが設置される照明器具の反射器及び／又は光出射窓の位置を検知するように構成されてもよく、それにより、センサは、反射器に対する第１の表面の向きを判定してもよい。センサは、光又は他の電磁エネルギーを検出するように適合された光センサ又は光検出器であってもよい。センサは光量子を電流に変換する。センサは、光電子放出効果、光電効果、光起電力効果、熱効果、分極効果、光化学効果、又は弱い相互作用効果などの検出メカニズムを使用するタイプであってもよい。
【００５１】
本発明の一実施形態では、センサは、第１の表面上に配置され、反射されて第１の表面に向かって戻って来た光を検出するように適合された光センサ又は光検出器を備える。これにより、センサは、第１の表面が反射器又は反射器の光窓に面しているかどうかを判定することが可能になり得る。センサは、検知された光の波長スペクトルを検出するように適合されてもよく、それにより、センサは、照明モジュールによって放出される光を他の光源からの光と区別することができる。
【００５２】
センサは、有利には、回転メカニズムに接続されてもよく、それにより、回転メカニズムが第１の表面の向きを自動的に調節することが可能になる。加えて、第１の表面上のＬＥＤのうちの少なくとも１つが表面の中心線に沿って配置され、中心線に沿って配置された少なくとも１つのＬＥＤへの電流を、第１の表面の他のＬＥＤとは独立して変化させることができるＬＥＤドライバを照明モジュールが更に備える実施形態では、第１の表面の向きに基づいて、ＬＥＤドライバが電流を変化させることができるように、ＬＥＤドライバはセンサに接続されてもよい。
【００５３】
回転メカニズムは照明モジュールの位置合わせを容易にし得るが、そうである必要はない。本発明の何れの実施形態でも、固定手段、例えば、照明モジュールの口金及び照明器具のソケットは、照明モジュールが照明器具内に設置される場合に、ランプの向きを固定するように適合されるか又は再調節されてもよく、それにより、照明モジュールは、回転メカニズムがなくても照明器具効率を改善し得る。
【００５４】
本発明の一実施形態では、照明モジュールは、熱エネルギーの放散を改善するため、及び／又は熱管理を改善するためのヒートパイプを備える。より具体的には、ヒートパイプは、ランプの１つ以上のＬＥＤからの熱エネルギーの放散を改善し得る。これは、熱伝達装置として機能するヒートパイプを含み、熱伝導と相転移の原理を場合により組み合わせて、熱エネルギーの放熱、及び熱管理を改善することにより実現されてもよい。ヒートパイプは、定コンダクタンスヒートパイプ、蒸気チャンバ、可変コンダクタンスヒートパイプ、圧力制御ヒートパイプ、ダイオードヒートパイプ、熱サイフォン、回転ヒートパイプ、又は任意の他のヒートパイプタイプであってもよい。
【００５５】
本発明の一実施形態では、ヒートシンクは、４つの表面を構成するように、断面で見て四辺形又は正方形であり、各表面はＬＥＤの少なくとも１つの列を備え、各列内に少なくとも２つのＬＥＤを有し、第１の表面のＬＥＤの少なくとも１つの列は、第１の表面の中心線から変位しており、その結果、累積発光領域は第１の表面の中心線に対して非対称に分散されている。
【００５６】
本発明の一実施形態では、ヒートシンクは、６つの表面を構成するように、断面で見て六角形であり、各表面はＬＥＤの少なくとも１つの列を備え、各列内に少なくとも２つのＬＥＤを有し、第１の表面のＬＥＤの少なくとも１つの列は、第１の表面の中心線から変位しており、その結果、累積発光領域は、第１の表面の中心線に対して非対称に分散されている。
【００５７】
本発明の第２の態様では、背景技術のセクションに記載された目的及び他の目的は、本発明の第１の態様による照明モジュールと、照明モジュールから放出された光を反射するための反射器表面と、を備える照明器具又は照明設備によって実現されてもよく、第１の表面が反射器表面の中心若しくは中心線に面するか、又は、主照明方向若しくは光出射窓とは反対の方向に面するか、又は、重力の方向とは反対方向に面するように、照明モジュールが照明器具又は照明設備内に収められている。
【００５８】
照明モジュールが照明器具内に装着される時、第１の表面を反射器に向けることにより、より少ない光が、反射器の表面と直角に交差するように放出される。従って、より多くの光が、光出射窓に向かって又は反射器の別の表面に向かって反射されて、引き続き反射される。
【００５９】
反射器は、具体的には断面において、より具体的には照明モジュールの長手方向に延在する中心線に沿って見た断面において、実質的に円弧状であってもよく、及び／又は実質的に放物線状の形状を有してもよく、及び／又は実質的に半楕円形の形状を有してもよい。照明器具は、１つ以上の照明モジュールが照明器具内に収まり得るように、１つ以上の反射器を備えてもよい。照明モジュールは、反射器又は照明器具又は照明設備の実質的に光学中心に位置決めされてもよい。
【００６０】
本発明の第３の態様では、背景技術のセクションに記載された目的及び他の目的は、照明器具内で、高圧ナトリウム（High Pressure Sodium、ＨＰＳ）ランプなどのガス放電ランプを、ガス放電ランプから放出された光を反射するための反射器表面で置き換えるための方法によって実現されてもよく、当該方法は、ガス放電ランプを取り外すステップと、本発明の第１の態様による照明モジュールを用意するステップと、第１の表面が反射器表面の中心若しくは中心線に実質的に面するか、又は、主照明方向若しくは光出射窓とは反対の方向に面するか、又は、重力の方向とは反対方向に面するように、照明モジュールを装着するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
次に、本発明のこれら態様及び他の態様が、添付図面を参照して、より詳細に説明される。
【図１】照明器具に装着された先行技術の高圧ナトリウムランプの光線追跡シミュレーションを示す。
【図２】照明器具に装着された先行技術のＬＥＤランプの光線追跡シミュレーションを示す。
【図３】放物面反射器を有する照明器具に装着された先行技術のＬＥＤランプを示す。
【図４ａ】本発明による照明モジュールの実施形態の断面図を示す。
【図４ｂ】本発明による照明モジュールの実施形態の上面図を示す。
【図５】照明器具の放物面反射器に装着された本発明による照明モジュールの実施形態を示す。
【図６ａ】本発明による照明モジュールの実施形態の断面図を示す。
【図６ｂ】本発明による照明モジュールの実施形態の上面図を示す。
【図７ａ】本発明による照明モジュールの実施形態の断面図を示す。
【図７ｂ】本発明による照明モジュールの実施形態の上面図を示す。
【図８】本発明による照明モジュールの実施形態の断面図を示す。
【図９】本発明による照明モジュールの実施形態の上面図を示す。
【図１０】本発明による照明モジュールの実施形態の上面図を示す。
【図１１】本発明による照明モジュールの実施形態の断面図を示す。
【図１２】本発明による照明モジュールの実施形態の断面図を示す。
【図１３】本発明による照明モジュールの実施形態の上面図を示す。
【図１４】本発明による照明モジュールの実施形態の上面図を示す。
【図１５】照明器具の放物面反射器に装着された本発明による照明モジュールの実施形態を示す。
【図１６】照明器具の放物面反射器に装着された本発明による照明モジュールの実施形態を示す。
【図１７】照明器具内に装着された本発明による照明モジュールの光線追跡シミュレーションを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
ここで、現時点で好ましい本発明の実施形態が示されている添付図面を参照して、本発明が、以降で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具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されるとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、完全性及び網羅性のために提供され、当業者に本発明の範囲を完全に伝達するものである。
【００６３】
最初に図１を参照すると、照明器具の反射器に装着された先行技術の高圧ナトリウム（ＨＰＳ）ランプの光線追跡シミュレーションが示される。ＨＰＳランプは、電気アークによって光を発生させ、それにより、光窓、すなわち反射器の開口部に向かう下方向、かつ反射器の反射面に向かう方向の両方に光を全方向に放出する。光線追跡シミュレーションは、光を舗道に向かって下向きに反射するように適合された断面形状を有する典型的な街灯の反射器に基づくものであり、ＨＰＳランプは水平に装着されており、反射器の光学中心軸線に沿って延在している。反射器は、光学中心軸線に沿って実質的に均一な断面形状を有する細長い形状を有する。反射器の両端に向かって、断面の２つの側面は収束し、その結果、反射器はランプの周囲に部分的に閉じた反射面を形成し、またランプによって放出された光が出ることができる光窓を形成する。
【００６４】
図２は、同様の光線追跡シミュレーションを示し、ＨＰＳランプは、先行技術のＬＥＤランプによって置き換えられている。背景技術のセクションで述べたように、ＬＥＤランプは、正六角形断面形状を有するヒートシンクを備える。ヒートシンクは、断面の平面に垂直な長手方向に延在し、ヒートシンクは、６つ、すなわち、断面における多角形形状の外向き側面の数の主表面を呈する。各表面上に、ＬＥＤランプは、それぞれの表面の中心線、すなわち、断面における側面の中点を通って長手方向に延在する線に沿って長手方向に延在する列に配置された複数のＬＥＤを備える。多角形の構成により、このようなＬＥＤランプは、ＨＰＳランプの全方向性の光分布を模倣することを可能にし、それにより、既存の照明器具内でＨＰＳランプを交換するのに適している。
【００６５】
しかしながら、図２で分かるように、ヒートシンクは、反射器内部の断面空間の相当な部分を占めている。ヒートシンクは、金属又は他の不透明な材料で作製され、従って、反射器によって反射された相当量の光を遮り、その結果、光窓を出る前に光が失われる。図２では、ヒートシンクは透明なものとして示されていることに留意されたい。従って、ヒートシンクで反射された５つの光線は、ヒートシンクを通じて伝達されていることが分かる。実際には、ヒートシンクに当たる光線の一部分は再び反射され、一方で、別の部分は吸収され、従って、照明器具の効率は低下する。
【００６６】
本発明のＬＥＤランプは、可視光、すなわち約３９０〜７００ｎｍの光に関することに留意されたい。従って、反射率、吸収及び発光のような用語を使用する場合、可視スペクトル付近又は可視スペクトル内の光に関するものと解釈されるべきである。
【００６７】
図３は、多くの実用可能な街路灯で使用されるものなどの放物線状の断面形状を有する反射器を有する照明器具に装着された、先行技術のＬＥＤランプの別の例を示す。ＬＥＤは、約１２０°のＦＷＨＭを有する空間強度分布を有するので、反射器の頂点、すなわち、放物線状の断面形状の頂部に面する表面から放出される光の大部分は、直交する又は実質的に直交する角度で反射器の表面に当たる。従って、光は、かなりの程度までＬＥＤランプに向かって反射され、光が光窓に到達する前に、ＬＥＤランプは光をブロックすることになる。反射器の頂点に面する表面の中心線に沿って放出された光は、主に頂点に向かって放出され、当該頂点から、ヒートシンク上に反射され、従って、照明器具の効率は低下する。
【００６８】
図４ａ及び図４ｂは、本発明の照明モジュールの実施形態を、それぞれ、断面図及び上面図で示す。照明モジュール１は、長手方向に細長く、多角形の断面形状を有するヒートシンク１０を備える。図示した実施形態では、断面形状は四辺形であり、照明モジュール１は４つの表面１１、１２を呈する。図示された照明モジュール１は、ヒートシンク１０のいくつかの表面１１の中心線１９に沿って配置されたＬＥＤ１３の列を備え、その結果、照明モジュール１は、これらの表面１１の中心線１９から半径方向外向きに光を放出し、それによりアークランプの全方向性の光を模倣することができる。
【００６９】
照明モジュール１は、照明器具の反射器２内に装着されて光を放出する時に、照明モジュール１それ自体が影になることから生じる問題を低減するように適合されている。この問題を解決するために、照明モジュール１は、ヒートシンク１０の表面１１、１２の中に第１の表面１２を含む。第１の表面１２は、配置された複数のＬＥＤ１４を備え、ＬＥＤ１４は、第１の表面１４の累積発光領域を画定する。ＬＥＤ１４、及びそれによって累積発光領域は、第１の表面１４の中心線１９に対して非対称に分散されている。従って、第１の表面１２から放出された光は、主として、第１の表面１２の中心線１９から半径方向外向きに放出されることはなく、従って、反射器２の表面２１に直交する角度で衝突する程度は、より小さくなる。
【００７０】
照明モジュール１は、照明モジュール１を照明器具のソケットに接続するように適合された口金１７を更に備える。照明モジュール１は、従来のランプを置き換えるように設計され得るので、照明器具のソケット及び口金１７は、多くの場合、ねじ、差し込み、又はピンタイプである。図４ｂで分かるように、照明モジュール１は、ヒートシンク１０の各長手方向端部に配置された二次ヒートシンク１８を更に備える。二次ヒートシンク１８は、周囲空気と接触する大きな表面積を提供することによって、放熱を改善する。
【００７１】
ここで図５を参照すると、放物面反射器２に装着された本発明の照明モジュール１の実施形態が示されている。照明モジュール１は、第１の表面１２が放物面反射器２の頂点２３に面するように装着されている。従って、第１の表面１２の累積発光領域の非対称な分散に起因して、第１の表面１２のＬＥＤ１４から放出された光は従って、大部分が中心線１９から半径方向外向きに放出されることはなく、それにより、光が反射器２の頂点２３に直交する角度で当たることが回避される。図面で分かるように、光は、代わりに、第１の表面１２の中心線１９と反射器の中心２４の両方に対して非対称に放出される。
【００７２】
従って、第１の表面１２の累積発光領域から放出された光は、主として、９０度とは異なる角度で反射器２の表面２１に当たる場合があり、それにより、反射されて照明モジュール１に向かって戻って来る光の量は低減される。代わりに、第１の表面１２から放出された光は、反射器２の表面２１上の別の点に向かって反射される場合があり、そこで、光は再び反射される場合がある。これは、光が反射器２の光窓２２に到達して出射されるまでに数回発生し得る。
【００７３】
図６ａ及び図６ｂは、本発明の別の実施形態による照明モジュール１を、それぞれ、断面図及び上面図で示す。示される照明モジュール１は、図４ａ及び図４ｂに示される照明モジュール１と同様であるが、第１の表面１２のＬＥＤ１４が、第１の表面１２の縁部のうちの１つ、すなわち、断面で見て隣接する表面１１と共に形成される縁部のうちの１つに対して配置されている点で異なる。第１の表面のＬＥＤ１４をこのように配置することにより、累積発光領域は、第１の表面１２の中心線１９から可能な限り変位され、それにより、照明モジュール１が照明器具内に装着された場合に照明モジュール１の効率は更に増加する。
【００７４】
図７ａ及び図７ｂは、本発明の別の実施形態による照明モジュール１を断面図及び上面図で示す。この実施形態では、第１の表面１２のＬＥＤ１４ａ、１４ｂは、長手方向に延在する列に配置されており、ＬＥＤ１４ｂは１つおきに中心線１９に向かって変位され、その結果、隣接するＬＥＤ１４ａまでの距離は増加している。隣接するＬＥＤ１４ａ、１４ｂ間の距離の増加に起因して、示された実施形態の照明モジュール１に、改善された熱管理がもたらされる場合があり、これが動作温度の低下につながる場合があり、それにより、ＬＥＤ１４ａ、１４ｂの効率が向上する。
【００７５】
一般に、この実施形態及び他の実施形態のＬＥＤ１３、１４は列に配置される場合があり、ＬＥＤの列がどの表面上に配置されているかに関わらず、ＬＥＤは１つおきに変位されて、隣接するＬＥＤへの距離を増加させている。
【００７６】
ここで図８を参照すると、本発明の別の実施形態による照明モジュール１の断面図が示されている。この実施形態では、４つの表面１１、１２の全て、すなわち、第１の表面１２と、第１の表面ではない３つの他の表面１１とが同一に構成されている。これは、４つの表面１１、１２の各々の上のＬＥＤ１３、１４を、それぞれの表面１１、１２の上に同一に構成し、かつ、断面が離散的に回転対称となるように、正多角形断面形状を有するヒートシンク１０を設けることによって実現される。
【００７７】
これの利点は、隣接する表面１１、１２のＬＥＤ１３、１４間の距離が増加し、その結果、ヒートシンク１０からの放熱が改善され、それにより、照明モジュール１は、より低い動作温度を実現するので、ＬＥＤ１３、１４はより効率的に作動し得ることである。他の表面１１を第１の表面１２と同一に又は実質的に同一に構成する別の利点は、長手方向軸の周りの離散的な回転対称性が実現されることである。本発明の照明モジュール１は、従来のランプ（例えば、ＨＰＳランプ）を置き換えることを意図しているので、照明モジュール１を装着する際に、照明モジュール１の向きを制御することが困難な場合がよくある。その理由は、従来のランプは連続的な回転対称性を有するゆえに、従来のランプ用に設計されたソケットは、ランプの最終位置をほとんど考慮していないからである。他の表面１１が、第１の表面１２のように構成されている照明モジュール１を提供することによって、照明モジュール１が装着された時に、非対称に分散された累積発光領域を有する表面１１、１２が反射器２に面することを確実にし得る。
【００７８】
図９は、本発明の別の実施形態を示す。図示した照明モジュール１は、装着された状態において反射器２に面している、第１の表面１２の非対称に位置決めされたＬＥＤ１４と、他の表面１１のＬＥＤ１３の両方に電流を供給することによって、ＬＥＤ１３、１４を制御するように適合されたコントローラ９を更に備える。更には、コントローラ９は、照明器具の電圧を、照明モジュール１を駆動するのに必要な電圧に変換及び／又は調整するように適合されたＬＥＤドライバを備えてもよく、それにより、照明モジュール１は、他のタイプのランプ、例えば、ＨＰＳランプに適合された照明器具と互換性を有するようになる。コントローラ９は、本発明の何れの実施形態に組み込まれてもよい一般的な機能部であることに留意されたい。コントローラ９は、それぞれの表面１１、１２の各々のＬＥＤ１３、１４への電流を個別に制御するように適合されてもよく、それにより、照明モジュール１の空間発光は、反射器２の形状に従って制御されてもよく、及び／又は光強度は、周囲光に従って制御されてもよい。
【００７９】
ここで図１０を参照すると、本発明の照明モジュールの別の実施形態が上面図で示されている。図示した照明モジュール１は、ヒートシンク１０が口金１７とは独立して回転することを可能にする回転メカニズム１５を更に備える。これにより、照明モジュール１を照明器具内に装着した後に、照明モジュール１の表面１１、１２の向きを容易に調節することが可能になり、それにより、第１の表面１２は、反射器２の表面上の所定の点、例えば中心点又は頂点２３に向けられてもよい。照明モジュール１が照明器具のソケット内に装着された後に、ヒートシンク１０を、従って第１の表面１２もまた回転されてよいので、照明モジュール１は、照明器具内のソケットの種類、及びソケット内に装着された時の口金１７の最終位置に関わらず、従来のランプを置き換え得る。回転メカニズム１５は、本発明のどの実施形態に含まれてもよいことに留意されたい。
【００８０】
回転メカニズム１５は手によって手動で駆動されてもよく、それにより、照明モジュール１を照明器具の中に設置する人は、口金１７をソケットに接続した後に、ヒートシンク１０を回転させて、第１の表面１２を反射器２の表面２１上の設定点に向けてもよい。
【００８１】
他の実施形態では、回転メカニズム１５は、照明モジュール１が照明器具内に設置される時に、第１の表面１２を照明器具に対して所定の方向に自動的に向けるように適合された自動調節メカニズムを含んでもよい。このような自動調節メカニズムは、モータによって電子的に駆動されてもよく、それにより、第１の表面１２及び他の表面１１の向きは連続的に調節されてもよい。これは、照明モジュール１のコントローラ９によって自律的に制御されてもよく、又は無線制御ユニットを介して遠隔制御されてもよい。他の実施形態では、照明モジュール１が照明器具内に設置された後に、照明モジュール１がそれ自体で重力場に対して所定の位置に位置決めするように、回転メカニズム１５が重力によって駆動されてもよい。これは、照明モジュール１に非均一な重量分布を提供することによって、例えば、照明モジュール１に、釣合い重りを設けることによって実現されてもよく、それにより、照明モジュール１のより重い部分が重力場の最低点に向かって落ちることになり、すなわち、回転メカニズム１５は、照明モジュール１の質量のポテンシャルエネルギーを最小化するように回転することになる。回転メカニズム１５が回転して当該平衡状態になった時に、第１の表面１２が重力場に対して上方向に向くように、第１の表面１２は、照明モジュール１のより重い部分の反対側であってもよい。
【００８２】
図１１及び図１２は、本発明の２つの実施形態の断面図を示し、ヒートシンク１０の断面形状が、それぞれ六角形及び五角形である。ヒートシンク１０上の表面１１、１２の数を増加させることにより、ヒートシンク１０に、より高い次元の回転対称性を設けることができ、従って、照明モジュール１が、アークランプの全方向性の発光をより良好に模倣することが可能になる。
【００８３】
照明モジュール１の空間発光は、反射器２の形状及び所望の放出方向に応じて表面１１、１２の数を選択することによって設計されてもよい。ヒートシンク１０に偶数の表面１１、１２を設けることにより、ヒートシンク１０は、反対側の平行な表面１１、１２から構成されることになり、それにより、１つの表面、例えば第１の表面１２が、照明モジュール１が設置される時に、反射器２の頂点２３の方向に向けられてもよく、反対側の表面が、照明モジュール１が設置される時に、直接、光窓２２に向けられてもよい。これは、光窓２２から垂直に出る強い光強度が必要とされる場合に有利であり得る。その理由は、１つの表面１１が光窓２２と平行に配置され得るからである。光窓２２から出る光の集束がより低い、すなわち、光窓２２から出て垂直に放出される光がより少ないことが必要とされる場合は、ヒートシンク１０に奇数の表面１１、１２が設けられてもよく、それにより、他の表面１１のうちのいくつかが、照明モジュール１が設置される時に光窓２２に向けられてもよく、第１の表面１２は反射器２の頂点２３及び／又は中心点２４に面する。
【００８４】
図１１及び図１２に示す実施形態では、第１の表面１２は、断面図で見て、より広くしてあり、その結果、第１の表面のＬＥＤ１４、それにより累積発光領域もまた、中心線１９から更に変位されてもよい。これにより、累積発光領域の非対称配置の効果が向上し、それにより、照明モジュール１を照明器具内に装着した場合の照明モジュール１の効率を更に高めることができる。一般に、第１の表面１２は、他の表面１１よりも広く作製されてもよい。
【００８５】
図１３は、図６ａ及び図６ｂに示されるものと同様の本発明の実施形態を示す。図示した実施形態は、累積発光領域によって覆われていない第１の表面１２の大部分の上に反射領域を更に備える。反射領域は、照明モジュール１が設置され作動している時に、反射されて第１の表面１２に向かって戻って来た光が反射器２に向かって再び反射されることを可能にする。反射領域は、第１の表面１２を反射性材料でコーティングすることによって、及び／又は、ヒートシンク１０を、可視スペクトル内で高い反射率を有する材料から作製することによって提供されてもよい。そのような反射領域はまた、他の表面１１上に設けられてもよく、他の実施形態に組み込まれてもよい。
【００８６】
ここで図１４を参照すると、本発明の照明モジュールの実施形態が上面図で示されており、図示された実施形態では、第１の表面は、中心線１９に沿って配置された少なくとも１つのＬＥＤ１４ｂと、中心線１９から離れて配置された少なくとも１つのＬＥＤ１４ａとを備える。それにより、照明モジュール１は、中心線１９に沿って配置されたＬＥＤ１４ｂによって画定された対称に分散された部分発光領域、及び、中心線１９から離れて配置されたＬＥＤ１４ａによって画定された非対称に分散された部分発光領域によって提供される。従って、２つの部分発光領域が累積発光領域を構成する。
【００８７】
対称な部分発光領域及び非対称な部分発光領域からの発光を制御するために、照明モジュール１は、対称な部分発光領域及び非対称な部分発光領域の両方に供給される電流を個別に制御できるコントローラ９を更に備える。これにより、照明モジュール１は、部分発光領域の何れか又は両方から光を放出することが可能になり、それにより、照明モジュール１は、対称又は非対称の両方の空間光分布を切り替えることができる。第１の表面１２が反射器２ではなく光窓２２に面するように照明モジュール１が装着された場合は、照明モジュール１は、中心線１９に沿って配置されたＬＥＤ１４ｂのみを起動することにより、光を対称的に放出するように構成されてもよい。
【００８８】
照明器具の反射器２に装着された本発明の照明モジュールの実施形態を断面図で示す図１５から分かるように、他の表面１１にも、図１４に示す第１の表面１２の構成が設けられてもよく、それにより、他の表面１１の各々も、中心線１９から離れて配置された少なくとも１つのＬＥＤ１３ａと、中心線１９に沿って配置された少なくとも１つのＬＥＤ１３ｂとを備える。そのような実施形態では、コントローラは、第１の表面及び他の表面１１、１２のＬＥＤ１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを独立して制御してもよく、それにより、第１の表面１２及び他の表面１１の各々が、それぞれの表面１１、１２の中心線１９に対して対称に又は非対称に光を放出するように構成されてもよい。そのような照明モジュール１を提供することにより、第１の表面１２及び他の表面１１の各々が光を非対称に放出するように構成され得るため、反射器２に対する照明モジュール１の最終的な向きは重要ではない場合がある。
【００８９】
照明モジュール１が設置される時に、照明モジュール１の向きを決定するために、図１５の照明モジュール１は、反射器２及び／又は重力場に対する照明モジュール１の位置を検知するように適合されたセンサ１６を更に備える。図１５に示す実施形態では、第１の表面１２及び他の表面１１のそれぞれは、反射器２及び／又は光出射口２２を検知するように構成されたセンサ１６を備える。従ってその時、コントローラ９は、それに応じて、反射器２に面する表面の非対称ＬＥＤ１４ａ、及び他の方向に面する表面１１の対称ＬＥＤ１３ｂに給電してもよい。センサ１６は、それぞれの表面１１、１２に当たる光の量を測定するように適合された光検出器によって提供されてもよい。次に、センサ１６は、どのセンサ１６が最大量の反射光を測定するかに基づいて、表面１１、１２のどれが反射器２の頂点２３に面しているかを決定してもよい。
【００９０】
そのようなセンサ１６はまた、有利には、自動調節回転メカニズム１５を備える実施形態において提供されてもよい。次いで、回転メカニズム１５は、センサ１６によって決定された位置に基づいて照明モジュール１を位置決めしてもよい。
【００９１】
図１６は、照明器具の反射器２に装着された、六角形の断面形状を有する本発明による照明モジュールの実施形態の断面図を示す。既に言及したように、そのような実施形態は、アークランプの全方向性の発光をより良好に模倣することができ、従って、特定形状の反射器２にとって、より好適であり得る。
【００９２】
一般に、照明モジュールの上述の実施形態のうちの何れか１つは、熱エネルギーの放散を改善するため、及び／又は熱管理を改善するためのヒートパイプを更に備えてもよい。これは、熱伝達装置として機能するヒートパイプを有し、熱伝導と相転移の原理を組み合わせて、熱エネルギーの放熱、及び熱管理を改善することにより実現される。ヒートパイプは、定コンダクタンスヒートパイプ、蒸気チャンバ、可変コンダクタンスヒートパイプ、圧力制御ヒートパイプ、ダイオードヒートパイプ、熱サイフォン、回転ヒートパイプ、又は任意の一般に使用されるヒートパイプタイプであってもよい。
【００９３】
図１７は、図１及び図２に示されたものと同様の光線追跡シミュレーションを示すが、照明器具の反射器２内に置かれた本発明の照明モジュールの実施形態を有する。先行技術の照明モジュール（図２）と比較すると、第１の表面から放出された光の低減された量の光が反射されて照明モジュール１に向かって戻っており、それにより、より多くの量の光が反射器の光窓２４に到達することが分かる。従って、本発明の照明モジュール１は、照明器具内に設置された場合、先行技術のＬＥＤランプよりも優れた効率を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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