(57)【要約】以下の（ａ）〜（ｃ）を備え、長寿命でエネルギー効率に優れカスタマイズ可能な設計である固体照明装置。（ａ）少なくとも１つの取付面（１０４）を有する器具（１０２）であって、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造され、ｉ．一次ヒートシンクとして機能する器具の本体全体であって、この器具の厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内になるように最適化されていることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となるように設計されている器具の本体全体と、ｉｉ．腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極と、ｉｉｉ．器具のハウジング（１１４）内に収納されている電源ユニット（１１６）であって、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給する電源ユニットと、ｉｖ．要求される領域における最大限の光拡散を可能とする最適設計手段と、を含む器具（１０２）；（ｂ）取付面に取り付けられた少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）（１１８）；（ｃ）ＭＣＰＣＢに実装された少なくとも１つの固体発光源（１２０）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長寿命でエネルギー効率に優れカスタマイズ可能な設計である固体照明装置であって、
ａ）少なくとも１つの取付面を有する器具であって、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られ、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造され、
ｉ．一次ヒートシンクとして機能し、厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内になるように最適化されていることによって、厚みに垂直なｘ，ｙ座標において熱放散が横方向に最大限となるように設計されている器具の本体全体と、
ｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極と、
ｉｉｉ．  器具のハウジング内に収納され、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給する電源ユニットと、
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散を可能とする最適設計手段と、
を含む器具と、
ｂ）取付面に取り付けられた少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）と、
ｃ）ＭＣＰＣＢに実装された少なくとも１つの固体発光源と、を備える
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間に挟まれている銅の被覆層をさらに備え、その被覆層が腐食防止手段をさらに有する
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ＤＣまたはＡＣ電圧が、ＡＣあるいはＤＣ入力電源から生成可能である
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
器具の前面または裏面に取り付けられた二次ヒートシンクとして機能する１つ以上の放熱パネルをさらに備え、その二次ヒートシンクが、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの熱伝導材で構成される
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
オプションとして、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするための１つ以上のスリット、穴、あるいはフィンが、器具の取付面に選択的に打ち抜かれている
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
オプションとして、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするための１つ以上のスリット、穴、あるいはフィンが、二次ヒートシンクに選択的に打ち抜かれている
請求項４に記載の装置。
【請求項７】
器具の基平面を含む１つ以上の平面を、調節して傾斜させることができ、それによって望ましい配光が実現可能である
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
オプションとして、ＡＣあるいはＤＣ入力電源または電源ユニットと接続された光検出手段を有し、光検出手段が、固体照明装置への電源入力を選択的に制御するように構成され、昼光センサあるいは高精度の周辺光センサとすることができる
請求項３に記載の装置。
【請求項９】
オプションとして、ＡＣあるいはＤＣ入力電源または電源ユニットと接続されたモーション検出手段を有し、モーション検出手段が、固体照明装置への電源入力を選択的に制御するように構成され
請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
オプションとして、１つ以上のレンズが１つ以上の固体発光源の上に取り付けられ、光が不要な領域に散乱することを防止して、要求される領域に光を向ける
請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
オプションとして、１つ以上の保護用の透明あるいは半透明シートが１つ以上の固体発光源を覆い、固体照明装置に虫が侵入することを防止し、保護用の透明あるいは半透明シートの材料が、ガラス及び／または透明ポリカーボネートから選択することができる
請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
固体発光源が、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、及びＰＬＥＤを含む低出力または高出力ＬＥＤのグループから選択することができる
請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
規格ＩＰ５４、ＩＰ６５、ＩＰ６６、及びＩＰ６７による防水防塵保護規格を満たす
請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
電源ユニットが、力率＞０．９８を満たし、無効電力を低減している
請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
熱伝導性シートメタルが、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金とからなる群から選択される
請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
熱界面材の１つ以上の層が、一次ヒートシンクと二次ヒートシンクとの間、及び２つ以上の２次ヒートシンクの間に設けられる
請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
ＣＮＣプロセスを用いて作られ、そのプロセスが、
ａ．シートメタルを選択するステップであって、シートメタルが、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金とからなる群から選択されるステップと、
ｂ．シートメタルをＣＮＣ機械に挿入するステップであって、プログラム命令により、ＣＮＣ機械のプロセッサが、１つ以上の器具の設計に従って、シートメタルの打ち抜きを行うステップと、
ｃ．オプションとして、打ち抜いた器具を、ＣＮＣ機械を用いて、１つ以上の箇所で曲げるステップと、を含む
請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
長寿命でエネルギー効率に優れカスタマイズ可能な設計である固体照明装置であって、
ａ）少なくとも１つの取付面を有する器具であって、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られ、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造され、
ｉ．  第１の一次ヒートシンクとして機能し、厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内になるように最適化されていることによって、厚みに垂直なｘ，ｙ座標において熱放散が横方向に最大限となるように設計されている器具の本体全体と、
ｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極と、
ｉｉｉ．  器具のハウジング内に収納され、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給する電源ユニットと、
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散を可能とする最適設計手段と、
を含む器具と、
ｂ）取付面に取り付けられた少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）と、
ｃ）ＭＣＰＣＢに実装された少なくとも１つの固体発光源と、
ｄ）器具の背面に設けられ、断熱シートを有する第２の一次ヒートシンク及び／またはバッファスペースであって、そのヒートシンクに対して、第１の一次ヒートシンクに取り付けられているＭＣＰＣＢの少なくとも１つの固体発光源が、第１の一次ヒートシンクの切り抜き開口部を通じて、金属の熱界面と絶縁材とによって熱的に接続されている第２の一次ヒートシンクと、を備える
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
長寿命でエネルギー効率に優れカスタマイズ可能な設計である固体照明装置を製造する方法であって、
ａ．シートメタルと共に器具の少なくとも１つの設計を、ＣＮＣ機械に供給するステップと、
ｂ．シートメタルに対して設計通りに打ち抜きを行って、１つ以上の器具を得るステップと、
ｃ．オプションとして、打ち抜いた器具を１つ以上の箇所で曲げるステップと、
ｄ．表面の腐食及び傷を防止するため、器具を陽極酸化するステップと、
ｅ．少なくとも１つの固体発光源があらかじめ実装されている少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）を、取付面に取り付けるステップと、
ｆ．器具のハウジング内に１つの電源ユニットを取り付けるステップと、を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
断熱シートを有する第２の一次ヒートシンク及び／またはバッファスペースを器具の背面に設けると共に、少なくとも１つの固体発光源を、第１の一次ヒートシンクに取り付けられているＭＣＰＣＢから第２の一次ヒートシンクまで、第１の一次ヒートシンクの切り抜き開口部を通じて、金属の熱界面と絶縁材とによって熱的に接続するステップをさらに含む
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
銅の被覆層を一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間に設けるステップをさらに含み、その被覆層はさらに腐食防止手段を備えるものであってもよい
請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
１つ以上の放熱パネル（二次ヒートシンク）を器具の前面または背面に取り付けるステップをさらに含む
請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
オプションとして、光検出手段を器具の前面または背面に取り付けるステップを含む
請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
オプションとして、モーション検出手段を器具の前面または背面に取り付けるステップを含む
請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
オプションとして、１つ以上のレンズを１つ以上の固体発光源の上に取り付けるステップを含む
請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
オプションとして、１つ以上の保護用の透明あるいは半透明シートで１つ以上の固体発光源の上を覆うステップを含む
請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
オプションとして、熱界面材の１つ以上の層を、一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間、及び一次ヒートシンクと二次ヒートシンクとの間、２つ以上の２次ヒートシンクの間に設けるステップを含む
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境に優しい全般照明装置に関するものである。特に、生態系に優しく長寿命かつエネルギー効率に優れた固体照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在使用されている白熱灯及び高圧ナトリウム灯により消費される電力量に関して、ひいては、そのような電力消費により放出される大気中のＣＯ２の量に関して、世界的懸念が高まっている。また、白熱灯は、寿命が短く、有害物質を使用していて、このため、メンテナンス費用が高くなり、生態系に優しくなく、元来、持続不可能なものである。このような理由で、エネルギー節約型かつ生態系に優しい最適な将来の光源として、固体ベースの照明が注目されている。
【０００３】
従来の白熱光源が持続不可能であることが実証されたことは、世界中でのエネルギー政策の変更につながった。気候変動に取り組むため、欧州連合は、エネルギー効率の悪い従来の光源を段階的に廃止することに合意した。ＥＵ指令によると、２００９年９月１日から、８０Ｗ（９５０ｌｍ）以上の出力あるいは艶消しの白熱灯であってエネルギークラスＡでないものは、製造者及び輸入者はもはや販売できなくなる。９５０ｌｍ超の透明ランプは少なくともエネルギークラスＣを達成しなければならず、９５０ｌｍ未満のものは少なくともエネルギークラスＥを達成しなければならない。エネルギークラスＦとＧのランプは、２００９年９月１日から禁止される。照明産業には、すでに、家庭用照明や第三次部門における照明（街路、オフィス、及び工業用の照明）のための段階的廃止のシナリオがあり、これらのシナリオは現在議論されているところである。より低効率の光源の段階的廃止は、早ければ今年にも開始される。
【０００４】
キューバは、全ての白熱電球をコンパクト蛍光灯（ＣＦＬ）と交換し、２００５年に、白熱電球の販売及び輸入を禁止した。ブラジルとベネズエラは、２００５年に、白熱電球を段階的に廃止した。アルゼンチンでは、白熱電球の販売及び輸入の禁止が、２０１０年１２月３１日に開始される。カナダでは、州政府が、２０１２年までに白熱電球の販売を禁止する意向を表明した。アメリカ合衆国では、クリーンエネルギー連邦法により、３１０から２６００ルーメンの光を出力する白熱電球を、（２０１４年１月までに）事実上禁止することにした。この範囲外の電球（大まかには、現在のところ、４０ワット未満であるか、あるいは１５０ワット超である電球）は、禁止の対象外となっている。また、幾つかの種類の特殊照明も対象外となっていて、これには、機器用ランプ、ラフサービスの（耐振）電球、３色ランプ、植物育成用ライトが含まれる。
【０００５】
フィリピンは、２００８年２月に、フィリピン・エネルギーサミットの閉会の辞において、温室効果ガス排出及び家計費の削減に貢献するため、よりエネルギー効率に優れた蛍光球を支持して、２０１０年までに白熱電球を禁止することを呼び掛けた。
【０００６】
スイスは、エネルギー効率クラスＦ及びＧの全ての電球の販売を禁止したが、これは少数の種類の白熱電球に影響を及ぼすものである。大部分の標準的な電球は、エネルギー効率クラスＥのものであり、スイスの規制は、様々な種類の特殊用途や装飾用の電球の例外を認めている。
【０００７】
アイルランド政府は、白熱電球の販売を禁止した最初の欧州連合（ＥＵ）加盟国であった。後に、ＥＵ加盟国が２０１２年までに白熱電球を段階的に廃止することに合意したことが発表された。英国は、小売業者に対して、自発的な段階的廃止による協力を求めた。
【０００８】
２００７年２月には、オーストラリア連邦政府が、照明製品のための最低エネルギー効率基準（ＭＥＰＳ）の導入を発表した。
【０００９】
白熱灯のまさに持続不可能なその性質は大衆によく理解されるようになったものの、例えばＣＦＬ（コンパクト蛍光灯）など現在与えられている代替手段も最良の選択ではない。
【００１０】
ＣＦＬは、全ての蛍光灯と同様に、ガラス管の内部に少量の水銀蒸気を含んでいて、一電球あたり平均して４．０ｍｇである。割れたコンパクト蛍光灯は、その水銀量を放出する。割れたコンパクト蛍光灯を安全に片付けることは、普通の割れたガラスや白熱電球の片付けとは異なる。ほとんどの地区の家庭ユーザは、このようなものを他の固形廃棄物の処分と同様の方法で廃棄することを選択できるので、多くのＣＦＬは、適正にリサイクルされるのではなく、地方自治体の固形廃棄物となる。
【００１１】
また、ＣＦＬは白熱電球よりも費用が高い。一般に、その追加費用は、長い目で見れば、ＣＦＬの使用するエネルギーが白熱電球よりも少なく動作寿命がより長いことによって贖われる場合がある。しかしながら、設置場所によってはＣＦＬの追加費用が払い戻されない場合があり、それは、一般的には、ほとんど使われないクローゼットや屋根裏など、電球の使用頻度が比較的低い場所である。また、現在のところ、ＣＦＬは、さまざまな色や効果を持つものを得ることはできない。過去十年には、先進国に輸出するＣＦＬを製造する何百人もの中国の工場労働者が、水銀にさらされたせいで中毒となり入院した（Ｔｈｅ  Ｓｕｎｄａｙ  Ｔｉｍｅｓ，２００９年５月３日）。
【００１２】
従来の白熱灯とＣＦＬ（コンパクト蛍光灯）に関連する、経済問題、環境問題、及び健康問題を克服するため、代替の照明ソリューションは、固体発光素子をうまく利用することによる、環境に優しい全般照明器具の使用を目的としている。
【００１３】
固体照明は、照明産業に革命を起こす可能性を持っている。看板、信号機、ディスプレイによく使用されている発光ダイオード（ＬＥＤ）は、全般照明の光源を提供するものへと急速に進化している。この技術は、エネルギー消費の低減及びメンテナンスの軽減が見込めるものである。
【００１４】
固体照明（ＳＳＬ）の特徴的な利点として以下のものが含まれる。
１．長寿命：  ＬＥＤは５０，０００時間以上の寿命を提供できるが、これに対して、白熱電球はおよそ１，０００時間の寿命である。
２．省エネルギー：  よく市販されている白色ＬＥＤ照明装置は、白熱照明の２倍以上の発光効率（ルーメン毎ワット）である。カラーＬＥＤは、フィルタが必要ないので、カラー照明の用途に特に効果的である。
３．より良い品質の光出力：  ＬＥＤは、紫外線及び赤外線の放射が最小限である。
４．本質的に安全である：  ＬＥＤ装置は低電圧であり、一般的に、触っても熱くない。
５．より小型で柔軟な照明器具：  ＬＥＤの大きさが小さいことによって、狭い空間の照明として有効である。
６．耐久性：  ＬＥＤにはフィラメントがないので、フィラメント切れがなく、また、振動に耐えることができる。従来のどんな光源よりも長持ちする。
７．メンテナンス費用及びエネルギー費の削減。
８．集光：  集光させることにより、システム効率の向上した、高度に指向性制御可能な光学システムが得られる。
９．可動部がなく、割れたり、裂けたり、粉々になったり、漏れたり、環境を汚染したりするものがない。
１０．環境保全技術：  紫外線、赤外線熱を放出することがなく、また、水銀や鉛を含んでいない。
１１．長寿命であり小型であることによって、廃棄物がはるかに少ない。
１２．低電圧電流駆動の固体素子は３ＶＤＣの低電圧で作動する。
１３．低温始動が可能であり、寒い環境でも、すなわち−４０℃まで下がった場合でさえも、点灯の問題がない。
【００１５】
「固体」という用語は、ＬＥＤの光が、従来の白熱電球や蛍光灯のように真空管やガス入り管からではなく、固形物すなわち半導体ブロックから放出されるということを意味している。しかし、白熱照明に比べて、ＳＳＬは、蛍光照明の場合と同様に、少ない発熱あるいは寄生エネルギー損失で可視光を発生させる。さらに、その固体であるという特性によって、耐衝撃性、耐振性、耐摩耗性に優れ、これによって、寿命が大幅に長くなる。
【００１６】
ＳＳＬ素子は、半導体ダイオードによるものである。ダイオードが順方向にバイアスされる（オンにされる）と、電子が正孔と再結合することができ、エネルギーが光として放出される。このような効果はエレクトロルミネセンスと呼ばれるもので、光の色は半導体のエネルギーギャップによって決まる。ＳＳＬを用いる場合の主要な課題の１つは、接合ダイオードから放散される熱の管理である。ＬＥＤの効率は、その熱の放散に大きく依存する。周辺環境の周囲温度は、ＬＥＤの自己発熱につながることで、その性能に影響を及ぼす。高い周囲温度でそれが過熱すると、その発光能力に悪い影響を及ぼす場合がある。ＬＥＤ内の半導体ダイが熱くなると、ＬＥＤの光出力は低下し、これによってその効率が低下する。このようにして、ＬＥＤの過熱が装置故障につながる場合がある。
【００１７】
ＬＥＤの自己発熱効果を補償するための可能なアプローチは、ＬＥＤ照明装置の固定パネルの本体をできる限り多くの熱を放散するような設計にすることである。最大限の熱放散は、固体発光素子がその上に取り付けられる照明固定パネルの設計と材質とによって実現することができる。
【００１８】
以下の幾つかの発明は、ＬＥＤを用いた照明装置の様々な設計を例示している。
【００１９】
Ｍｅｄｅｎｄｏｒｐにより出願された特許文献１は、異方性熱拡散材を備える固体照明サブアセンブリまたは器具を教示している。この発明において、上記異方性熱拡散材は、固体光源及び照明器具の熱伝導性構成要素と熱的に接触していて、固体光源からの熱を、固体光源から上記熱伝導性構成要素へ優先方向に拡散させる。
【００２０】
Ｖｉｌｌａｒｄにより出願された特許文献２は、第１面と第２面とを備える支持板を有するＬＥＤ照明器具を教示している。第１面には複数のパネルが連結されていて、各パネルは、その平らな表面に実装されたＬＥＤアレイを有している。支持板の第２面には、ＬＥＤアレイを駆動するための電源が設けられている。
【００２１】
Ｈｕａｎｇ等に付与された特許である特許文献３は、フレーム、ＬＥＤモジュール、ヒートシンク、及びカバーを備えたＬＥＤランプを教示している。ＬＥＤモジュールは、複数のＬＥＤを有している。ヒートシンクは、フレームに取り付けられている。ヒートシンクは、ＬＥＤモジュールのＬＥＤにより生成される熱を放散させるために、ＬＥＤモジュールの側面に付着されている。ヒートパイプにより、ヒートシンクとカバーは相互連結されている。カバーは、ヒートシンクの上部を遮蔽すると共にヒートシンクの上部から距離をおくように固定されている。ＬＥＤにより生成される熱は、ヒートシンクにより放散されるのに加えて、ヒートパイプを介してカバーによっても放散される。
【００２２】
Ｈｉｇｌｅｙ等により出願された特許文献４は、（ＬＥＤ）照明器具を教示している。これは、ＬＥＤアレイを支持している底面と、上面及び側部を有するメインハウジングと、このメインハウジングの側部に取り付けられたサイドハウジングの中に設けられてＬＥＤアレイを駆動する少なくとも１つのドライバであって、そのドライバハウジングの厚さがメインハウジングの厚さ以上であるドライバと、メインハウジングの上面に配された複数の熱拡散フィンとを備えている。
【００２３】
上記の発明は、ＳＳＬ器具による照明ソリューションのカスタム可能性、高速生産、メンテナンス、高い寸法精度、及び手頃な価格の必要性に対処するものではない。
【００２４】
このように、上記背景技術を考慮すると、以下のような固体照明ソリューションが必要であることは明らかである。
・効率的な放熱を可能にする；
・熱効率に優れている；
・効率的な電力利用を可能にする；
・環境に優しい；
・高速で極めて柔軟にカスタム製造することができる；
・容易に補修可能である；
・容易に設置できる；
・手頃な価格であり低コストである；
・地球温暖化を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００８９０６９号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００６２６８９号
【特許文献３】米国特許第７４８８０９３号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／０２３１２０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、電力効率に優れ、環境に優しく、長寿命であり、高速かつ高精度で極めて柔軟にカスタム製造することができる照明ソリューションを提供することを課題とする。
【００２７】
また、電源ユニットを用いて力率＞０．９８を達成することにより、無効電力を低減することができる、固体照明装置を提供ことを課題とする。
【００２８】
また、光が不要な領域に散乱することを防止するレンズを固体光源の上に取り付けることにより、光の９０％超を要求される領域に向けることができる、固体照明装置を提供することを課題とする。不要な平面に向かう光の量は最小限であり、０．０１から２０％である。
【００２９】
また、ＣＡＤ及びＣＮＣプロセスを用いることにより、器具の設計を極めて柔軟に用途に適応させることを課題とする。
【００３０】
また、ＣＡＤ及びＣＮＣプロセスを用いることにより、原材料の浪費を減らして、原材料の最大限の割合を固体照明器具の製造に用いることを課題とする。
【００３１】
また、経済的に生産及び輸送できる軽量の照明装置であって、照明装置の寿命が切れた場合でも、そのスクラップ価額が経済的により高い装置を提供することを課題とする。
【００３２】
また、容易に補修可能な固体照明装置を提供することを課題とし、この装置では、電源ユニットは独立な構成要素であり、故障した場合は取り替えることが可能である。
【００３３】
また、器具の本体全体が効率的ヒートシンクとして機能するように器具を設計することを課題とし、その場合、器具の厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内とされることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となっていて、また、器具は少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、このシートメタルの材料は、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される。
【００３４】
また、ｘとｙ軸において器具の上面及び底面の両方で最大限の表面領域を露出させることにより、より多くの表面領域で固体照明装置の熱が放散されるようにすることを課題とする。
【００３５】
また、器具の基平面を含む１つ以上の平面を望ましい角度に傾斜させることにより、最適で均一な照明配光を実現することを課題とし、上記の角度は０から３６０度の範囲とすることができる。
【００３６】
また、ＡＣあるいはＤＣ入力電源と接続された光検出手段を提供することを課題とし、光検出手段は、固体照明装置への電源入力を選択的に制御するように構成されている。この光検出手段は、昼光センサあるいは高精度の周辺光センサとすることができる。
【００３７】
また、既存のインフラ設備を大きく変更することなく置き換えることができる、改修用の照明装置を提供することを課題とする。この装置は設計面において、物理的インフラの特別なエンクロージャを作製する必要がない。街路灯を例にとると、そのカスタム構成の改修用設計によって、ポールの変更を必要とすることなく、むしろ、本提案の照明装置は、その改修用の設計によって、既存のフードと置き換えることができる。
【００３８】
また、雨、砂塵嵐、降雪、風、熱を含む、厳しい気象条件に耐え得る照明装置を提供することを課題とする。
【００３９】
また、要求されるレベル（防水防塵保護）の防水性を照明装置にもたせることを課題とし、これは、その設計によって実現される。
【００４０】
また、表面の腐食及び傷を防止して、熱が滑らかに流れるようにするため、陽極酸化された本体をもつ照明装置を提供することを課題とする。
【００４１】
また、一次ヒートシンクと二次ヒートシンク及び放熱パネルを含む、器具の上端側の放熱領域を、あらゆる種類の鳥の糞やその他の落下物から保護することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明の装置及び方法の実施可能性について説明する前に、当然のことながら、本発明は記載されている特定の装置及び方法に限定されるものではなく、本開示あるいは図面に明確に示されていない多様な実施形態が可能である。また、当然のことながら、説明で用いられる専門用語は、特定の例あるいは実施形態を記述する目的のものにすぎず、発明の範囲を限定するものではなく、発明の範囲は添付の請求項によって限定される。
【００４３】
本発明は、電力効率に優れ、環境に優しく、長寿命であり、高速かつ高精度で極めて柔軟にカスタム製造することができる照明ソリューションを提供する。また、本発明の照明器具は、容易に補修可能である。
【００４４】
本発明の一実施形態によると、固体照明装置は、長寿命で、エネルギー効率に優れ、カスタマイズ可能な設計であって、装置は、少なくとも１つの取付面を有する器具を備えていて、オプションとして、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするため、１つ以上のスリット、穴、あるいはフィンが、器具の取付面に選択的に打ち抜かれている。器具の基平面を含む１つ以上の平面は、調節して傾斜させることができ、これによって望ましい配光が実現される。
【００４５】
この器具は、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、この熱伝導性シートメタルは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される。器具は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造される。器具は、以下のものを含むことを特徴としている。
ｉ．  一次ヒートシンクとして機能する器具の本体全体であって、器具は、この器具の厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内になるように最適化されていることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となるように設計されている；
ｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極；
ｉｉｉ．  器具のハウジング内に収納されている電源ユニットであって、電源ユニットは、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給し、この所要のＤＣまたはＡＣ電圧は、ＡＣあるいはＤＣ入力電源から生成されることが可能である；
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散を可能とする最適設計手段。
【００４６】
上記取付面に少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）が取り付けられていて、少なくとも１つの固体発光源が上記ＭＣＰＣＢに実装されている。
オプションとして、１つ以上のレンズが１つ以上の固体発光源の上に取り付けられていて、これによって、光が不要な領域に散乱することを防止して、要求される領域に光を向けるようにしている。オプションとして、１つ以上の保護用の透明あるいは半透明シートが１つ以上の固体発光源を覆っていて、これによって、照明装置に虫が侵入することを防止していて、この保護用透明あるいは半透明シートの材料は、ガラス及び／または透明ポリカーボネートから選択することができる。オプションとして、銅の被覆層／メッキ層が一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間に挟まれていて、このような層はさらに腐食防止手段を備えていてもよい。上記固体発光源は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、及びＰＬＥＤを含む低出力または高出力ＬＥＤのグループから選択することができる。熱界面材（例えば、シリコンゴム）の１つ以上の層が、一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間、及び一次ヒートシンクと二次ヒートシンクとの間、２つ以上の二次ヒートシンクの間に設けられている。
【００４７】
本照明装置は、さらに、器具の前面または裏面に取り付けられた、二次ヒートシンクとして機能する１つ以上の放熱パネルを備えていて、オプションとして、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするため、１つ以上のスリット、穴、あるいはフィンが、二次ヒートシンクに選択的に打ち抜かれている。このような二次ヒートシンクは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの熱伝導材で構成されている。熱界面材（例えば、シリコンゴム）の１つ以上の層が、一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間、及び一次ヒートシンクと二次ヒートシンクとの間、２つ以上の二次ヒートシンクの間に設けられている。
【００４８】
また、公共照明目的で用いられる場合は、本照明装置には、光検出手段及び／またはモーション検出手段が取り付けられていて、光検出手段及び／またはモーション検出手段は、ＡＣあるいはＤＣ入力電源または電源ユニットと接続されている。上記光検出手段及び／またはモーション検出手段は、固体照明装置への電源入力を選択的に制御するように構成されている。光検出手段は、昼光センサあるいは高精度の周辺光センサとすることができる。さらに、本照明装置は、防水防塵保護規格を達成することを可能にしていて、その規格とは、ＩＰ６５、ＩＰ６６、ＩＰ６７、あるいは欧州電気技術標準化委員会により公布されたその他の防水防塵保護規格である。
【００４９】
本発明の別の実施形態によると、固体照明装置は、長寿命で、エネルギー効率に優れ、カスタマイズ可能な設計であって、装置は、少なくとも１つの取付面を有する器具を備えていて、オプションとして、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするため、１つ以上のスリット、穴、あるいはフィンが、器具の取付面に選択的に打ち抜かれている。上記器具は、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、この熱伝導性シートメタルは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される。器具は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造される。上記器具は、以下のものを含むことを特徴としている。
ｉ．  第１の一次ヒートシンクとして機能する器具の本体全体であって、器具は、この器具の厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内になるように最適化されていることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となるように設計されている；
ｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極；
ｉｉｉ．  器具のハウジング内に収納されている電源ユニットであって、電源ユニットは、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給する；
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散を可能とする最適設計手段。
【００５０】
上記取付面に少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）が取り付けられていて、少なくとも１つの固体発光源が上記ＭＣＰＣＢに実装されている。上記固体発光源は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、及びＰＬＥＤを含む低出力または高出力ＬＥＤのグループから選択することができる。断熱シートを備えた第２の一次ヒートシンク及び／またはバッファスペースが器具の背面に設けられていて、そのヒートシンクに対して、第１の一次ヒートシンクに取り付けられているＭＣＰＣＢの少なくとも１つの固体発光源が、第１の一次ヒートシンクの切り抜き開口部を通じて、金属の熱界面と絶縁材とによって熱的に接続されている。
【００５１】
上記装置の器具は、以下のステップを含むＣＮＣプロセスを用いて作られる。
ａ．シートメタルを選択する。このシートメタルは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される；
ｂ．シートメタルをＣＮＣ機械に挿入する。プログラム命令により、ＣＮＣ機械のプロセッサは、１つ以上の器具の与えられた設計に従って、シートメタルの打ち抜きを行う；
ｃ．オプションとして、打ち抜いた器具を、ＣＮＣ機械を用いて、１つ以上の箇所で曲げる。
【００５２】
長寿命で、エネルギー効率に優れ、カスタマイズ可能な設計である固体照明装置を製造する方法は、以下のステップを含んでいる。
ａ．シートメタルと共に、器具の少なくとも１つの設計を、ＣＮＣ機械に供給する；
ｂ．シートメタルに対して上記設計通りに打ち抜きを行って、１つ以上の器具を得る；
ｃ．オプションとして、打ち抜いた器具を１つ以上の箇所で曲げる；
ｄ．表面の腐食及び傷を防止するため、器具を陽極酸化する；
ｅ．ナットサート／インサート／リベットナット（ハードウェア）を空気圧により器具の中に固定する；
ｆ．少なくとも１つの固体発光源があらかじめ実装されている少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）を、器具に取り付ける；
ｇ．器具のハウジング内に１つ以上の電源ユニットを取り付ける。
【００５３】
この方法は、さらに、断熱シートを備えた第２の一次ヒートシンク及び／またはバッファスペースを器具の背面に設けると共に、少なくとも１つの固体発光源を、第１の一次ヒートシンクに取り付けられているＭＣＰＣＢから第２の一次ヒートシンクまで、第１の一次ヒートシンクの切り抜き開口部を通じて、金属の熱界面と絶縁材とによって熱的に接続すること、さらに、銅の被覆層であって、この被覆層はさらに腐食防止手段を備えることもできる、銅の被覆層を一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間に設けること、さらに、１つ以上の放熱パネル（二次ヒートシンク）を器具の前面あるいは背面に取り付けること、を含んでいる。
【００５４】
さらに、この方法は、オプションとして、光検出手段及び／またはモーション検出手段を器具の前面及び／または背面に取り付けること、さらにオプションとして、１つ以上のレンズを１つ以上の固体発光源の上に取り付けること、さらにオプションとして、１つ以上の保護用の透明あるいは半透明シートで１つ以上の固体発光源の上を覆うこと、さらに、熱界面材の１つの層を、一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間、及び一次ヒートシンクと二次ヒートシンクとの間、２つ以上の２次ヒートシンクの間に設けること、を含んでいる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明による固体照明装置には次のような利点がある。
ａ）電力の節約になる。
ｂ）高い入力力率（０．９８）により電気損失がなくなる。
ｃ）低い高調波ひずみ（ＴＨＤ＜１５％）：  従来の照明の高調波ひずみが高いことに起因して生じるケーブル加熱が解消される。
ｄ）高い演色評価数（ＣＲＩ≧０．８０）：  本発明の白色ＬＥＤ街路灯が自然色スペクトルをもつことにより、形状及び色をはっきり視覚識別することができる。これによって、夜間のセキュリティーが向上し、また、防犯カメラシステムからのより良いビデオ画像が保証される。
ｅ）長寿命（＞５０，０００時間）：  従来の多くのガス放電ランプは、５０００時間しか使用できないのに対して、本発明のＬＥＤ街路灯は、平均寿命が５００００時間を超えている。
ｆ）低い熱放射及び極めて低い二酸化炭素の排出：  二酸化炭素排出の低減は、今必要なことである。これからの１０年は、地球の存続のために非常に重要である。省エネルギー・プロジェクトを導入し実施することは絶対必要である。照明部門にＬＥＤを採用することにより、８０％超のエネルギーを節約することができる。従来の照明は発熱が多く、そのため、空調機器の負荷が大きくなってコンプレッサの作動時間が長くなる。ＬＥＤは発熱を減らす助けとなり、これにより、空調機器の作動時間が減少する。この場合（屋内用）、結果として、エネルギーの間接的節約となる。
ｇ）環境に優しく、承認された環境保全技術である：  本発明のＬＥＤ街路灯は、原材料の選択から、製造プロセス、設置されている間のエネルギー節約機能、長寿命であること、及び寿命が切れた後に器具の９９％がリサイクル可能であることに至るまで、環境に優しいものとなっている。ＬＥＤ照明は、環境に優しい製品として世界的に認められている。
ｈ）光害がない：  本発明のＬＥＤ街路灯は、向きを正確に調整することができるので、光害を最小限にできる。このことは、夜空を観測する天文学者の助けとなるだけではなく、多くの動物及び人間の健康も保護する。
ｉ）低誘虫性：  本発明のＬＥＤ街路灯は、多くの夜行性の虫にとって魅力が低いものとなっているので、ランプの中で虫が死ぬことはほとんどなく、このことは、清掃費用及びメンテナンス費用を大きく削減することにもなる。
ｊ）ライフサイクルの終わりでのスクラップ価額が大きい。
ｋ）最小金属粒子構造がそのまま損傷されないように溶接作業が行われる。
【００５６】
上記の概要、及び以下の好適な実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せて読むことで、よく理解されるものである。本発明を説明する目的で、発明の構成例を図面に示しているが、本発明は、開示されている特定の装置及び方法に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の典型例である一実施形態による、街路灯の用途で用いられる固体照明装置の前面図
【図２】本発明の典型例である一実施形態による、街路灯の用途で用いられる固体照明装置の背面図
【図３】本発明の典型例である一実施形態による、街路灯の用途で用いられる固体照明装置の前面等角図
【図４】本発明の典型例である他の実施形態による、天井灯の用途で用いられる固体照明装置の上面図
【図５】本発明の典型例である他の実施形態による、天井灯の用途で用いられる固体照明装置の底面図
【図６】本発明の典型例である他の実施形態による、投光灯の用途で用いられる固体照明装置の上面図
【図７】本発明の典型例である一実施形態による、投光灯の用途で用いられる固体照明装置の前面等角図
【図８】本発明の典型例である他の実施形態による、ハイマストの用途で用いられる固体照明装置の前面等角図
【図９】本発明の典型例である他の実施形態による、ハイマストの用途で用いられる固体照明装置の背面等角図
【図１０】本発明の典型例である一実施形態による、屋内用ダウンライトの用途で用いられる固体照明装置の前面等角図
【図１１】本発明の典型例である一実施形態による、屋内用ダウンライトの用途で用いられる固体照明装置の背面等角図
【図１２】本発明の一実施形態による、第１レベルの熱管理システムを備えた固体照明装置の断面図
【図１３】本発明の他の実施形態による、強化された第２レベルの熱管理システムを備えた固体照明装置の断面図
【図１４】本発明の一実施形態による、強化された第３レベルの熱管理システムを備えた固体照明装置の断面図
【図１５】本発明の他の実施形態による、強化された第４レベルの熱管理システムを備えた固体照明装置の断面図
【図１６】固体照明器具の、ＩＥＳ  ＬＭ  ７９‐０８による光学的及び電気的実験データを示す説明図
【図１７】ＩＥＳＮＡの照明分類方式に基づく固体照明装置の配光図
【発明を実施するための形態】
【００５８】
本発明の特徴を示す例となる幾つかの実施形態について、以下、詳しく説明する。
【００５９】
なお、「備えている」、「有している」、「収容している」、「含んでいる」という言葉、及びこれらの変化形は、同じ意味のものであり、また、これらの言葉のいずれかに続くアイテムは、それらのアイテムが網羅的列挙であることを意味するものでないという点で、制限のないものである。
【００６０】
また、本明細書及び添付の請求項において用いる単数形の「ａ」，「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈において明確に述べていない限り、複数の意味を含むものである。記載される装置または方法、あるいはそれらと均等な装置または方法であれば、いずれも本発明の実施形態の実施や試験に用いることが可能であるが、以下では好ましい装置及び方法について説明する。
【００６１】
ヒートシンク：  電子／半導体デバイスに接続されて、その接合点で発生する過剰な熱を放散することにより、その温度を下げるように設計されている構成部品である。フィンが形成されている場合が多く、また、アルミニウムや銅など、熱を速く放散させる金属で作られている。本件では、器具の本体全体がヒートシンクとして機能するようになっていて、シートメタルのヒートシンクを用いている。
【００６２】
器具：  本発明では、特に定義していない限り、「器具」とは、その他の電気／電子及び非電気／電子構成部品と共に金属フレームに取り付けられた１つ以上の固体照明素子を備えたシステムを指している。
【００６３】
固体発光源（ＳＳＬ）：  発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、あるいはポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）を照明光源として用いる、低出力または高出力タイプの照明素子を指す。
【００６４】
本発明は、電力効率が良く、環境に優しく、長寿命であり、高速かつ高精度で極めて柔軟にカスタム製造することができる照明ソリューションを提供する。また、本発明の照明器具は容易に補修が可能である。
【００６５】
長寿命で、エネルギー効率に優れ、カスタマイズ可能な設計である固体照明装置であって、装置は、以下のものを備える。
ａ）少なくとも１つの取付面を有する器具であって、この器具は、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造される。上記器具は、以下のものを含むことを特徴としている。
ｉ．  一次ヒートシンクとして機能する器具の本体全体であって、器具は、この器具の厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内になるように最適化されていることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となるように設計されている；
ｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極；
ｉｉｉ．  器具のハウジング内に収納されている電源ユニットであって、電源ユニットは、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給する；
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散を可能とする最適設計手段；
ｂ）上記取付面に取り付けられた少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）；
ｃ）上記ＭＣＰＣＢに実装された少なくとも１つの固体発光源。
【００６６】
図１〜３は、本発明の典型例である一実施形態による、街路灯の用途で用いられる固体照明装置の前面図、背面図、及び前面等角図を示している。長寿命で、エネルギー効率に優れ、カスタマイズ可能な設計である固体照明装置であって、装置は器具１０２を備えていて、これは、２つの取付面１０４、すなわち左側取付面１０４ａと右側取付面１０４ｂとを有し、オプションとして、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするため、１つ以上のスリット１０８、穴１１０、あるいはフィン１１２が、器具１０２の取付面１０４に選択的に打ち抜かれている。このスリット１０８、穴１１０、あるいはフィン１１２は、必要に応じて、どのような形状とすることもできる。器具１０２の基平面を含む１つ以上の平面は、望ましい角度に調節して傾斜させることができ、これによって望ましい配光が実現される。上記の角度は、０から３６０度の範囲とすることができる。
【００６７】
上記器具１０２は、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、この熱伝導性シートメタルは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される。上記器具１０２は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造される。上記器具は、以下のものを含むことを特徴としている。
ｉ．  一次ヒートシンクとして機能する器具１０２の本体全体であって、器具は、この器具１０２の厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内であることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となるように設計されている；
ｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極；
ｉｉｉ．  器具１０２のハウジング１１４内に収納されている電源ユニット１１６（図示せず）であって、電源ユニット１１６は、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給する；
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散を可能とする最適設計手段。
【００６８】
器具１０２の基平面は、固体照明装置１００の各要素を支持している。メタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）１１８は、器具１０２の中央の取付面に取り付けられていて、オプションとして、銅の被覆層１６８（図示せず）が一次ヒートシンク１０２とＭＣＰＣＢ１１８との間に挟まれている。２つの高輝度固体発光源１２０がＭＣＰＣＢ１１８に実装されていて、その縁部は中央取付面１０４上で固定されている。上記固体発光源１２０は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、及びＰＬＥＤを含む低出力または高出力ＬＥＤのグループから選択することができる。高輝度固体発光源１２０の上には、保護用透明シート１２４あるいはレンズ１２２（図示せず）が取り付けられていて、これによって、光が不要な領域に散乱することを防止して、要求される領域に光を向けるようにする。
【００６９】
２つのＭＣＰＣＢ１１８が、左側と右側の取付面１０４ａ，１０４ｂに取り付けられていて、これらのＭＣＰＣＢ１１８に固体発光源１２０のアレイが実装されている。２つの保護用透明シート１２４を用いて固体発光源１２０を覆うことで、照明装置に虫が侵入することを防止している。本発明の一実施形態によると、保護用透明シート１２４の材料は、ガラス及び／または透明ポリカーボネートから選択することができる。
【００７０】
上記ＭＣＰＣＢ１１８は、３つの層、すなわち、最下層、中間（絶縁）層、及び最上層（図示せず）から成る。最下層は、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの熱伝導材で構成されている。最下層は、熱界面層により、器具１０２の取付面１０４に接続されている。中間層は、電気絶縁材料で作られていて、ＭＣＰＣＢ１１８の最上層からの熱を伝導するために用いられるもので、電気は最上層から最下層に伝導されない。最上層は、銅で構成されているか、あるいは、例えば金メッキ銅など、銅よりも熱及び電気の伝導性に優れたその他の金属で構成されている。少なくとも１つの固体発光源１２０が、ＭＣＰＣＢ１１８の最上層の上に実装されている。
【００７１】
二次ヒートシンクとして機能する２つの放熱パネル１２６（図示せず）が器具１０２の裏面に、（左側と右側にそれぞれ１つずつ）取り付けられていて、これら二次ヒートシンク１２６は、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの熱伝導材で構成されている。オプションとして、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするため、１つ以上のスリット１０８、穴１１０、あるいはフィン１１２が、器具１０２の取付面１０４に選択的に打ち抜かれている。このスリット１０８、穴１１０、あるいはフィン１１２は、必要に応じて、どのような形状とすることもできる。
【００７２】
上端側の放熱領域の二次ヒートシンク１２６は、器具１０２に装着されてその下の要素を保護する金属被覆１２８によって覆われている。金属被覆１２８は、上側放熱領域に鳥の糞やその他の落下物が落ちるのを防いでいて、このような落下物は器具１０２の上端側放熱領域の放熱能力を低減させるものである。
【００７３】
ハウジング１１４が、器具１０２の末端に固定されている。電源ユニット１１６は、上記ハウジング１１４の内部に取り付けられていて、固体照明装置１００は容易に補修可能である。電源ユニットは独立な構成要素であり、故障した場合は取り替えることができる。電源ユニット１１６は、この電源ユニット１１６から固体発光源１２０に延びる接続線によって、固体発光源１２０の各々に電気的に接続されている。上記電源ユニット１１６は、力率＞０．９８を達成し、これにより、無効電力を低減する。所要のＤＣまたはＡＣ電圧は、ＡＣあるいはＤＣ入力電源から生成することができる。ＡＣ／ＤＣ入力電源は、必要に応じてＡＣ‐ＤＣ変換器あるいはＤＣ‐ＤＣ変換器を用いることで、固体発光源１２０を作動させるための所要の直流電源に変換することができる。
【００７４】
さらに、公共照明目的で用いられる場合は、固体照明装置１００には、光検出手段１３４及び／またはモーション検出手段１７２（図示せず）が取り付けられていて、光検出手段１３４及び／またはモーション検出手段１７２は、ＡＣあるいはＤＣ入力電源または電源ユニットと接続されている。上記光検出手段１３４及びモーション検出手段１７２は、固体照明装置１００への電源入力を選択的に制御するように構成されている。光検出手段１３４は、昼光センサあるいは高精度の周辺光センサとすることができる。
【００７５】
モーション検出手段１７２は、エネルギー節約のため、２通りの方法で動作することが可能である。１つの動作方法では、モーションの検出に基づいて、モーション検出手段１７２は、電源入力を制御して固体照明装置１００をオンに切り替えるように構成されている。モーション検出手段１７２によりモーションが検出されない場合は、これによって、電源入力を制御して固体照明装置１００をオフに切り替えるように構成されている。モーションを検出することに基づく２番目の動作方法では、モーションを検出すると、モーション検出手段１７２は、固体発光源１２０への電源入力を１００％として、光度を１００％に向上させる。モーション検出手段１７２によりモーションが検出されない場合は、固体発光源１２０への電源入力を減少させて、光度を９０％まで低下させる。
【００７６】
本発明の一実施形態によると、固体照明装置１００には、ＡＣあるいはＤＣ入力電源に接続されたタイマー１７４（図示せず）が取り付けられいて、このタイマー手段は、固体照明装置への電源入力を選択的に制御するように構成されている。タイマー１７４は、ｎ通りの方法で動作することができ、これにより、固体照明装置１００の電力供給を選択的に制御して、オンとオフの切り替えを行うと共に、装置１００に供給される電力を制御することで光度を調整する。
【００７７】
Ｃ型チャネル１３８に２つの孔を備えた装置係合手段１３６により、角度調整のための機能が器具１０２に提供され、これにより、道路の幅に沿って配光が調整される。さらに、装置１００は、防水防塵保護規格を達成することを可能にしていて、その規格とは、ＩＰ６５、ＩＰ６６、ＩＰ６７などである。
【００７８】
図４は、本発明の典型例である他の実施形態による、天井灯の用途で用いられる固体照明装置の上面図を示している。この固体照明装置２００は、５つの分離した器具２０２を有していて、これらは、ネジ２５０を利用する結合手段２５６ａ、２５６ｂを用いて結合されて１つの器具２０２を形成している。器具２０２は、少なくとも１つの熱伝導材で作られていて、この熱伝導材は、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される。
【００７９】
各器具は、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするため、１つ以上のスリット２０８（図示せず）あるいはフィン２１２が、各器具２０２の取付面２０４に選択的に打ち抜かれている。このスリット２０８あるいはフィン２１２は、必要に応じて、どのような形状とすることもできる。
【００８０】
上記器具２０２は、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、この熱伝導性シートメタルは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される。上記器具は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造される。上記器具は、以下のものを含むことを特徴としている。
ｉ．  結合されて１つの器具２０２を形成する４つの分離した器具２０２であって、これにより、４つの器具の各々と、さらに中央の器具で、独立な熱管理システムを実現する；
ｉｉ．  一次ヒートシンクとして機能する器具２０２の本体全体であって、器具は、この器具２０２の厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内であることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となるように設計されている；
ｉｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極；
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散を可能とする最適設計手段；
ｖ．  器具２０２の基平面を含む１つ以上の平面は、望ましい角度に調節して傾斜させることができ、これによって望ましい配光が実現される。上記の角度は、０から３６０度の範囲とすることができる；
ｖｉ．  オプションとして、固体発光源の上に配置された様々なレンズとの組み合わせによって、光拡散／投光が実現される。
【００８１】
照明装置２００を要求の対象物に固定するためのフック２５８が、器具２０２の頂上部に取り付けられている。
【００８２】
図５は、本発明の典型例である他の実施形態による、天井灯の用途で用いられる固体照明装置の底面図を示している。５つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）２１８（図示せず）が、５つの器具２０２の各取付面に取り付けられていて、オプションとして、銅の被覆層２６８（図示せず）が一次ヒートシンク２０２とＭＣＰＣＢ２１８との間に挟まれている。固体発光源２２０のアレイがＭＣＰＣＢ２１８に実装されている。透明シート２２４を用いて固体発光源２２０を覆うことで、照明装置に虫が侵入することを防止している。本発明の一実施形態によると、保護用透明シートの材料は、ガラス及び／または透明ポリカーボネートから選択することができる。
【００８３】
上記ＭＣＰＣＢ２１８は、３つの層、すなわち、最下層、中間（絶縁）層、及び最上層（図示せず）から成る。最下層は、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの熱伝導材で構成されている。最下層は、熱界面層により、器具２０２の取付面２０４（図示せず）に接続されている。中間層は、電気絶縁材料で作られていて、ＭＣＰＣＢ２１８の最上層からの熱を伝導するために用いられるもので、電気は最上層から最下層に伝導されない。最上層は、銅で構成されているか、あるいは、例えば金メッキ銅など、銅よりも熱及び電気の伝導性に優れたその他の金属で構成されている。少なくとも１つの固体発光源２２０が、ＭＣＰＣＢ２１８の最上層の上に実装されている。
【００８４】
オプションとして、二次ヒートシンクとして機能する５つの放熱パネル２２６（図示せず）が器具２０２の裏面に取り付けられていて、これらの放熱パネル２２６は、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの熱伝導材で構成されている。オプションとして、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするため、１つ以上のスリット２０８あるいはフィン２１２が、器具２０２の取付面２０４に選択的に打ち抜かれている。このスリット２０８あるいはフィン２１２は、必要に応じて、どのような形状とすることもできる。熱界面材の２つの層（図示せず）２７０が、一次ヒートシンク２０２とＭＣＰＣＢ２１８との間及び一次ヒートシンク２０２と二次ヒートシンク２２６との間に配置されて、熱を一次ヒートシンク２０２から二次ヒートシンク２２６に伝導する。熱界面材の層は、シリコンゴムシートとすることができる。電源ユニット２１６（図示せず）が、固体照明装置２００の内部に取り付けられていて、これは容易に補修可能である。電源ユニットは独立な構成要素であり、故障した場合は取り替えることができる。
【００８５】
上記電源ユニット２１６は、力率＞０．９８を達成し、これにより、無効電力を低減する。所要のＤＣまたはＡＣ電圧は、ＡＣあるいはＤＣ入力電源から生成することができる。ＡＣ／ＤＣ入力電源は、必要に応じてＡＣ‐ＤＣ変換器あるいはＤＣ‐ＤＣ変換器を用いることで、固体発光源を作動させるための所要の直流電源に変換することができる。また、装置２００は、防水防塵保護規格を達成することを可能にしていて、その規格とは、ＩＰ５４、ＩＰ６５、ＩＰ６６、ＩＰ６７などである。
【００８６】
図６は、本発明の典型例である一実施形態による、投光灯の用途で用いられる固体照明装置の上面図を示している。固体照明装置３００は器具３０２を備えている。器具３０２の基平面を含む１つ以上の平面は、望ましい角度に調節して傾斜させることができ、これによって望ましい配光が実現される。上記の角度は、０から３６０度の範囲とすることができる。器具３０２は、２つの電源ユニット３６０を備えている。
【００８７】
上記器具３０２は、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、この熱伝導性シートメタルは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される。上記器具は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造される。上記器具は、以下のものを含むことを特徴としている。
ｉ．  一次ヒートシンクとして機能する器具３０２の本体全体であって、器具は、この器具３０２の厚さ（ｚ軸）が２から６ｍｍの範囲内であることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となるように設計されている；
ｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極；
ｉｉｉ．  器具３０２の１つ以上の電源ユニット３６０であって、電源ユニット３６０は、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給する；
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散／投光を可能とする最適設計手段；
ｖ．  オプションとして、固体発光源３２０の上に配置された様々なレンズとの組み合わせによって、光拡散／投光が実現される。
【００８８】
基平面は、固体照明装置３００の各要素を支持している。メタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）が、器具３０２の基平面に取り付けられていて、オプションとして、銅の被覆層３６８（図示せず）が基平面（一次ヒートシンク）３０２とＭＣＰＣＢ３１８との間に挟まれている。固体発光源３２０のアレイがＭＣＰＣＢ３１８に実装されている。固体発光源３２０を覆うために、保護用透明シート３２４を用いている。本発明の一実施形態によると、透明シートの材料は、ガラス及び／または透明ポリカーボネートから選択することができる。固体照明装置３００で用いられる固体発光源３２０は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、及びＰＬＥＤを含む高出力ＬＥＤのグループから選択することができる。
【００８９】
上記ＭＣＰＣＢ３１８は、３つの層、すなわち、最下層、中間（絶縁）層、及び最上層（図示せず）から成る。最下層は、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの熱伝導材で構成されている。最下層は、器具の取付面に接続されている。中間層は、絶縁材料で作られていて、ＭＣＰＣＢ３１８の最上層からの熱を伝導するために用いられるもので、電気は最上層から最下層に伝導されない。最上層は、銅で構成されているか、あるいは、例えば金メッキ銅など、銅よりも熱及び電気の伝導性に優れたその他の金属で構成されている。少なくとも１つの固体発光源３２０が、ＭＣＰＣＢ３１８の最上層の上に実装されている。
【００９０】
電源ユニット３６０は、器具３０２の内部に取り付けられていて、固体照明装置３００は容易に補修可能である。電源ユニット３６０は独立な構成要素であり、故障した場合は取り替えることができる。器具３０２は、カバープレート３２８によって覆われている。上記電源ユニット３６０は、力率＞０．９８を達成し、これにより、無効電力を低減する。所要のＤＣまたはＡＣ電圧は、ＡＣあるいはＤＣ入力電源から生成することができる。ＡＣ／ＤＣ入力電源は、必要に応じてＡＣ‐ＤＣ変換器あるいはＤＣ‐ＤＣ変換器を用いることで、固体発光源を作動させるための所要の直流電源に変換することができる。
【００９１】
本発明の典型例である一実施形態によると、（図７に示す）カバープレート３２８が、固体具３０２の上端側放熱領域に設けられて、これを、あらゆる種類の鳥の糞やその他の落下物から保護する。
【００９２】
図７は、本発明の典型例である一実施形態による、投光灯の用途で用いられる固体照明装置の前面等角図を示している。
【００９３】
図８は、本発明の典型例である他の実施形態による、ハイマストの用途で用いられる固体照明装置の前面等角図を示している。固体照明装置４００は器具４０２を備えている。オプションとして、追加的放熱を実現すると共に風に対する抵抗を最小限とするため、１つ以上のスリット４０８が、器具４０２に選択的に打ち抜かれている。このスリット４０８は、必要に応じて、どのような形状とすることもできる。器具４０２の基平面を含む１つ以上の平面は、望ましい角度に調節して傾斜させることができ、これによって望ましい配光が実現される。上記の角度は、０から３６０度の範囲とすることができる。
【００９４】
上記器具４０２は、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、この熱伝導性シートメタルは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される。上記器具４０２は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造される。上記器具は、以下のものを含むことを特徴としている。
ｉ．  一次ヒートシンクとして機能する器具４０２の本体全体であって、器具は、この器具４０２の厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内であることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となるように設計されている；
ｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極；
ｉｉｉ．  器具４０２の内部に固定された１つ以上の電源ユニット４１６（図示せず）であって、電源ユニット４１６は、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給する；
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散／投光を可能とする最適設計手段；
ｖ．  オプションとして、固体発光源４２０の上に配置された様々なレンズとの組み合わせによって、光拡散／投光が実現される；
ｖｉ．  短距離投光面４５６ａと長距離投光面４５６ｂとの組み合わせによって、望ましい配光及び地面上の照射範囲が実現される。
【００９５】
少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）が、短距離投光面４５６ａに取り付けられていて、固体発光源４２０のアレイがＭＣＰＣＢ４１８に実装されている。固体発光源４２０を覆うために、保護用透明シート４２４（図示せず）を用いている。本発明の一実施形態によると、透明シートの材料は、ガラス及び／または透明ポリカーボネートから選択することができる。固体発光源４２０は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、及びＰＬＥＤを含む高出力ＬＥＤのグループから選択することができる。
【００９６】
少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）４１８が、長距離投光面４５６ｂに取り付けられていて、高出力固体発光源４２０（図示せず）がＭＣＰＣＢ４１８に実装されている。高出力固体発光源４２０の上には、レンズ４２２（図示せず）が取り付けられていて、これによって、光が不要な領域に散乱することを防止して、要求される領域に光を向けるようにする。
【００９７】
上記ＭＣＰＣＢ４１８は、３つの層、すなわち、最下層、中間（絶縁）層、及び最上層（図示せず）から成る。最下層は、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの熱伝導材で構成されている。最下層は、器具の取付面に接続されている。中間層は、絶縁材料で作られていて、ＭＣＰＣＢ４１８の最上層からの熱を伝導するために用いられるもので、電気は最上層から最下層に伝導されない。最上層は、銅で構成されているか、あるいは、例えば金メッキ銅など、銅よりも熱及び電気の伝導性に優れたその他の金属で構成されている。少なくとも１つの固体発光源４２０が、ＭＣＰＣＢ４１８の最上層の上に実装されている。
【００９８】
電源ユニット４１６（図示せず）が、器具４０２の内部に取り付けられていて、固体照明装置４００は容易に補修可能である。電源ユニット４１６は独立な構成要素であり、故障した場合は取り替えることができる。器具４０２は、（図９に示す）カバープレート４２８によって覆われている。上記電源ユニット４１６は、力率＞０．９８を達成し、これにより、無効電力を低減する。所要のＤＣまたはＡＣ電圧は、ＡＣあるいはＤＣ入力電源から生成することができる。ＡＣ／ＤＣ入力電源は、必要に応じてＡＣ‐ＤＣ変換器あるいはＤＣ‐ＤＣ変換器を用いることで、固体発光源を作動させるための所要の直流電源に変換することができる。
【００９９】
装置係合手段４３６により、角度調整のための機能が器具４０２に提供され、これにより、地面上での配光が調整される。この装置係合手段４３６は、（図９に示す）ピン４５０を用いて器具４０２に取り付けられている。装置係合手段４３６は、孔４５４にボルトを用いてハイマストのポールに取り付けられる。さらに、装置４００は、防水防塵保護規格を達成することを可能にしていて、その規格とは、ＩＰ６５、ＩＰ６６、ＩＰ６７などである。
【０１００】
図９は、本発明の典型例である他の実施形態による、ハイマストの用途で用いられる固体照明装置の背面等角図を示している。カバープレート４２８が、固体具４０２の上端側放熱領域に設けられて、これを、あらゆる種類の鳥の糞やその他の落下物から保護している。このような落下物は器具４０２の上端側放熱領域の放熱能力を低減させるものである。
【０１０１】
図１０は、本発明の典型例である一実施形態による、屋内用ダウンライトの用途で用いられる固体照明装置の前面等角図を示している。長寿命で、エネルギー効率に優れ、カスタマイズ可能な設計である固体照明装置であって、装置は、少なくとも１つの取付面５０４を有する器具５０２を備えている。
【０１０２】
上記器具５０２は、少なくとも１つの熱伝導性シートメタルで作られていて、この熱伝導性シートメタルは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される。上記器具５０２は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造される。上記器具は、以下のものを含むことを特徴としている。
ｉ．  一次ヒートシンクとして機能する器具５０２の本体全体であって、器具は、この器具５０２の厚さ（ｚ軸）が０．５から６ｍｍの範囲内であることによって、ｘ，ｙ座標において熱放散が器具の横方向に最大限となるように設計されている；
ｉｉ．  腐食及び傷を防止して熱伝導率を向上させるための酸化陽極；
ｉｉｉ．  器具５０２の裏面に取り付けられている電源ユニット５１６（図示せず）であって、電源ユニット５１６は、所要のＤＣまたはＡＣ電圧を１つ以上の固体発光源に対して供給する；
ｉｖ．  要求される領域における最大限の光拡散を可能とする最適設計手段；
ｖ．  取付面５０４は、特定の曲線に沿って屈曲させることで、望むように傾斜させることができ、これによって、望ましい配光が実現される。
【０１０３】
器具５０２の基平面は、固体照明装置５００の各要素を支持している。少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）５１８が、器具５０２の取付面５０４に取り付けられていて、少なくとも１つの固体発光源５２０がＭＣＰＣＢ５１８に実装されている。上記固体発光源５２０は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、及びＰＬＥＤを含む低出力または高出力ＬＥＤのグループから選択することができる。個別の／共通の保護用の透明あるいは半透明シート５２４（図示せず）を用いて固体発光源５２０を覆うことで、照明装置に虫が侵入することを防止してもよい。本発明の一実施形態によると、保護用透明あるいは半透明シート５２４の材料は、ガラス、透明ポリカーボネート、あるいはその他の材料から選択することができる。
【０１０４】
上記ＭＣＰＣＢ５１８は、３つの層、すなわち、最下層、中間（絶縁）層、及び最上層（図示せず）から成る。最下層は、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される少なくとも１つの熱伝導材で構成されている。最下層は、器具の取付面に接続されている。中間層は、絶縁材料で作られていて、ＭＣＰＣＢ５１８の最上層からの熱を伝導するために用いられるもので、電気は最上層から最下層に伝導されない。最上層は、銅で構成されているか、あるいは、例えば金メッキ銅など、銅よりも熱及び電気の伝導性に優れたその他の金属で構成されている。少なくとも１つの固体発光源５２０が、ＭＣＰＣＢ５１８の最上層の上に実装されている。
【０１０５】
電源ユニット５１６は、器具５０２の裏面の、（図１１に示す）保護ボックス兼ヒートシンク５２８の中に取り付けられていて、固体照明装置５００は容易に補修可能である。電源ユニット５１６は独立な構成要素であり、故障した場合は取り替えることができる。上記電源ユニット５１６は、力率＞０．９８を達成し、これにより、無効電力を低減する。所要のＤＣまたはＡＣ電圧は、ＡＣあるいはＤＣ入力電源から生成することができる。ＡＣ／ＤＣ入力電源は、必要に応じてＡＣ‐ＤＣ変換器あるいはＤＣ‐ＤＣ変換器を用いることで、固体発光源５２０を作動させるための所要の直流電源に変換することができる。さらに、装置５００は、防水防塵保護規格の全等級を達成することを可能にしている。
【０１０６】
図１１は、本発明の典型例である一実施形態による、屋内用ダウンライトの用途で用いられる固体照明装置の背面等角図を示している。
【０１０７】
図１２は、本発明の一実施形態による、第１レベルの熱管理システムを備えた固体照明装置の断面図を示している。一次ヒートシンク６０２として機能する器具は、前面と背面とを有している。前面において、熱界面６２２を用いてＭＣＰＣＢ６１８を取り付けることで、熱放散をさらに強化している。一次ヒートシンク６０２の背面には、ＭＣＰＣＢ６１８のちょうど反対側に、二次ヒートシンク６２６が設けられている。オプションとして、図１２に示すように、二次ヒートシンク６２６を、一次ヒートシンク６０２の前面にも設けることもできる。さらには、要求に応じて、一次ヒートシンク６０２の両側で、同時に二次ヒートシンク６２６を機能させることができる。また、優れた設計のクランプ６２４を用いて、ＭＣＰＣＢ６１８と二次ヒートシンク６２６を一次ヒートシンク６０２に対して、ネジ６２８と絶縁ブッシュ６３０で固定することによって、要求される防水防塵保護を達成している。少なくとも１つの固体発光源６２０が、ＭＣＰＣＢ６１８に実装されている。
【０１０８】
図１３は、本発明の他の実施形態による、強化された第２レベルの熱管理システムを備えた固体照明装置の断面図を示している。一次ヒートシンク７０２として機能する器具は、前面と背面とを有している。その前面は、銅金属あるいは銅よりも熱伝導性に優れたその他の金属導体を用いて、メッキ／被覆７３２されていて、この銅あるいはその他の金属はさらに、適当な耐食性の熱伝導金属７３４によって、メッキ／被覆されている（例えば、銅に錫めっき）。前面において、熱界面７２２を用いてＭＣＰＣＢ７１８を取り付けることで、熱放散をさらに強化している。一次ヒートシンク７０２の背面には、ＭＣＰＣＢ７１８のちょうど反対側に、二次ヒートシンク７２６が設けられている。オプションとして、図１３に示すように、二次ヒートシンク７２６を、一次ヒートシンク７０２の前面にも設けることもできる。さらに一実施形態では、要求に応じて、一次ヒートシンク７０２の両側で、同時に二次ヒートシンク７２６を機能させることができる。また、優れた設計のクランプ７２４を用いて、ＭＣＰＣＢ７１８と二次ヒートシンク７２６を一次ヒートシンク７０２に対して、ネジ７２８と絶縁ブッシュ７３０で固定することによって、要求される防水防塵保護を達成している。少なくとも１つの固体発光源７２０が、ＭＣＰＣＢ７１８に実装されている。
【０１０９】
図１４は、本発明の一実施形態による、強化された第３レベルの熱管理システムを備えた固体照明装置の断面図を示している。本発明のこの実施形態によると、多くの数の発光源を、器具のできるだけ小さい領域に集中させて配置することができる。第１の一次ヒートシンク８０２として機能する器具は、前面と背面とを有している。前面には、熱界面８２２を用いてＭＣＰＣＢ８１８が取り付けられていて、このＭＣＰＣＢ８１８に複数の固体発光源が実装されている。そして、一部分が熱的に分離された第２の一次ヒートシンク８３０が、熱界面８２２を介して第１の一次ヒートシンク８０２に取り付けられている。ＭＣＰＣＢ８１８がその上に取り付けられている第１の一次ヒートシンク８０１は、ＭＣＰＣＢ８１８の面積に応じた適当な大きさの切り抜き開口部を備えていて、これによって、ＭＣＰＣＢ８１８の一部の領域が第１の一次ヒートシンク８０２と接触しないようになっている。第１の一次ヒートシンク８０２の切り抜き開口部には、１つの金属の熱界面８３２が挿入されていて、この金属の熱界面８３２によって、第１の一次ヒートシンク８０２に接続していないＭＣＰＣＢ８１８の領域が、熱界面８２２を介して第２の一次ヒートシンク８３０に接続されている。上記金属の熱界面８３２は、第１の一次ヒートシンク８０２から熱的に分離されていて、このため、ＭＣＰＣＢ８１８から熱の一定割合を第２の一次ヒートシンク８３０に逸らせることができ、これによって、固体発光源８２０をできるだけ小さい領域に集中させると共に熱をその領域に集中させないという目的を達成している。
【０１１０】
第２の一次ヒートシンク８３０の背面には、ＭＣＰＣＢ８１８のちょうど反対側に、熱界面８２２を用いて二次ヒートシンク８２６が設けられている。さらに、優れた設計のクランプ８２４を用いて、ＭＣＰＣＢ８１８と二次ヒートシンク８２６をそれぞれ第１と第２の一次ヒートシンク８０２、８３０に対して、ネジ８２８と絶縁ブッシュ８３８で固定することによって、要求される防水防塵保護を達成している。
【０１１１】
図１５は、本発明の他の実施形態による、強化された第４レベルの熱管理システムを備えた固体照明装置の断面図を示している。本発明のこの実施形態によると、多くの数の発光源を器具のできるだけ小さい領域に集中させて配置することができる。第１の一次ヒートシンク９０２として機能する器具は、前面と背面とを有している。前面には、熱界面９２２を用いてＭＣＰＣＢ９１８が取り付けられていて、このＭＣＰＣＢ９１８に複数の固体発光源が実装されている。そして、全体が熱的に分離された第２の一次ヒートシンク９３０が、断熱材９３４及び／またはバッファスペースを介して第１の一次ヒートシンク９０２に取り付けられている。ＭＣＰＣＢ９１８がその上に取り付けられている第１の一次ヒートシンク９０２は、ＭＣＰＣＢ９１８の面積に応じた適当な大きさの切り抜き開口部を備えていて、これによって、ＭＣＰＣＢ９１８の一部の領域が第１の一次ヒートシンク９０２と接触しないようになっている。第１の一次ヒートシンク９０２の切り抜き開口部には、１つの金属の熱界面９３２が挿入されていて、この金属の熱界面９３２によって、第１の一次ヒートシンク９０２に接続していないＭＣＰＣＢ９１８の領域が、熱界面９２２を介して第２の一次ヒートシンク９３０に接続されている。上記金属の熱界面９３２は、第１の一次ヒートシンク９０２から熱的に分離されていて、このため、ＭＣＰＣＢ９１８から熱の一定割合を第２の一次ヒートシンク９３０に逸らせることができ、これによって、固体発光源９２０をできるだけ小さい領域に集中させると共に熱をその領域に集中させないという目的を達成している。
【０１１２】
第２の一次ヒートシンク９３０の背面には、ＭＣＰＣＢ９１８のちょうど反対側に、熱界面９２２を用いて二次ヒートシンク９２６が設けられている。さらに、優れた設計のクランプ９２４を用いて、ＭＣＰＣＢ９１８と二次ヒートシンク９２６をそれぞれ第１と第２の一次ヒートシンク９０２、９３０に対して、ネジ９２８と絶縁ブッシュ９３８で固定することによって、要求される防水防塵保護を達成している。
【０１１３】
一実施形態において、本発明の固体発光源を取り付けるための器具は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プロセスにより製造される。ＣＮＣプロセスにより、器具の設計精度が向上し、消費する時間及び労力を削減できる。さらに、ＣＮＣプロセスによって、加工業者は、生産性を大きく向上させることができると共に、器具の設計変更に非常にすばやく対応して、カスタマイズされた照明器具を作り出すことができる。このようにＣＮＣプロセスは高い生産性につながり、これによって、短い間に、その製品が社会のより多くの階級にとって手の届くものとなり、短期間で地球温暖化の脅威と闘うことを可能にする助けとなる。
【０１１４】
ＣＮＣ機械は、ラムを駆動するのにＡＣサーボモータを用いている（油圧による動力供給及び冷却器を不要としている）。ＣＮＣプロセスには、次のような利点がある。
ａ）電力消費量が、同等の油圧機械の２分の１未満である。
ｂ）より高速で位置決めできることにより、生産性が向上する。
ｃ）省スペース設計により、高価であるフロアスペースの費用を節約できる。
ｄ）機械的タレットに比べて、かなり高速での打ち抜きが可能となる。
ｅ）ブラシテーブル設計により、傷をつけない処理が可能であり、また、打ち抜きの際の騒音が最小限に抑えられる。
ｆ）独立したＰＣベースのネットワークによるＣＮＣ制御によって、柔軟なレイアウトが可能となる。
ｇ）部品プログラム、マルチメディアのヘルプファイル、及び生産スケジュールに瞬時にアクセスできる。
ｈ）真空かす取りシステムによって、事実上、抜きかす取りの問題が解消される。
【０１１５】
本発明は、熱効率に優れた器具の完全な本体を製造するためのコアプロセスとしてＣＮＣプロセスを用いていて、これによって、器具の厚さは最大限の熱伝導率を達成するように最適化されている。
【０１１６】
ＣＮＣプロセスを用いることによって得られる主要な効果の１つは、（構成部品のダイキャスティングのために必要である）ダイを作成するのに必要な資金が不要になることである。器具の一部を成す様々な構成部品を製造するために、従来のプロセスでは、様々なダイキャストの作成が必要であり、そのための資金額は理不尽なものとなる。
【０１１７】
好ましい一実施形態において、本発明の固体照明装置はＣＮＣプロセスにより製造される。これにより、鋳型や押出金型の作成に無駄な資金を使うことなく、設計を要求に柔軟に適応させることができる。高度なカスタマイズが可能となる。
【０１１８】
ＣＮＣプロセスの別の利点は、ＣＮＣ機械に供給されるシートメタル（原材料）のほぼ１００％を利用する場合があるということである。このため、出る屑の量は最小限であり、また、リサイクルが難しい鋳造プロセスの屑とは異なり、屑のリサイクルが可能である。
【０１１９】
別の実施形態において、照明器具を作るためにＣＮＣ機械に供給されるシートメタルの厚さは、最大限の熱伝導率を達成するように最適化されている。
【０１２０】
上記装置の器具は、以下のステップを含むＣＮＣプロセスを用いて作られる。
ａ．シートメタルを選択する。このシートメタルは、アルミニウム、鉄、鋼鉄、銅、またはこれらの組み合わせ若しくは合金からなる群から選択される；
ｂ．シートメタルをＣＮＣ機械に挿入する。プログラム命令により、ＣＮＣ機械のプロセッサは、１つ以上の器具の与えられた設計に従って、シートメタルの打ち抜きを行う；
ｃ．オプションとして、打ち抜いた器具を、ＣＮＣ機械を用いて、１つ以上の箇所で曲げる。
【０１２１】
長寿命で、エネルギー効率に優れ、カスタマイズ可能な設計である固体照明装置を製造する方法は、以下のステップを含んでいる。
ａ．シートメタルと共に、器具の少なくとも１つの設計を、ＣＮＣ機械に供給する；
ｂ．シートメタルに対して上記設計通りに打ち抜きを行って、１つ以上の器具を得る；
ｃ．オプションとして、打ち抜いた器具を１つ以上の箇所で曲げる；
ｄ．表面の腐食及び傷を防止するため、器具を陽極酸化する；
ｅ．ナットサート／インサート／リベットナット（ハードウェア）を空気圧により器具の中に固定する；
ｆ．その上に少なくとも１つの固体発光源があらかじめ実装されている少なくとも１つのメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）を、器具に取り付ける；
ｇ．器具のハウジングに１つ以上の電源ユニットを取り付ける。
【０１２２】
方法は、さらに、断熱シートを備えた第２の一次ヒートシンク及び／またはバッファスペースを器具の背面に設けると共に、少なくとも１つの固体発光源を、第１の一次ヒートシンクに取り付けられているＭＣＰＣＢから第２の一次ヒートシンクまで、第１の一次ヒートシンクの切り抜き開口部を通じて、金属の熱界面と絶縁材とによって熱的に接続すること、さらにオプションとして、腐食防止手段をさらに備えることもできる銅の被覆層を、一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間に設けること、さらに、１つ以上の放熱パネル（二次ヒートシンク）を器具の前面、背面、あるいは両面に取り付けること、を含んでいる。
【０１２３】
さらに、この方法は、オプションとして、光検出手段及び／またはモーション検出手段を器具の背面／前面に取り付けること、さらにオプションとして、１つ以上のレンズを１つ以上の固体発光源の上に取り付けること、さらにオプションとして、１つ以上の保護用の透明あるいは半透明シートで１つ以上の固体発光源の上を覆うこと、さらにオプションとして、熱界面材の１つ以上の層を、一次ヒートシンクとＭＣＰＣＢとの間、及び一次ヒートシンクと二次ヒートシンクとの間、２つ以上の２次ヒートシンクの間に設けること、を含んでいる。
【０１２４】
試験結果及び実験データ：
本発明の典型例である一実施形態による、街路灯の用途で用いられる固体照明装置の特徴及び効果は、以下の通りである。
ａ．電力の節約になる。
ｂ．高い入力力率（０．９８）により電気損失がなくなる。
ｃ．低い高調波ひずみ（ＴＨＤ＜１５％）によりケーブル加熱が解消される。
ｄ．高い演色評価数（ＣＲＩ≧０．８０）により、はっきりとした視覚識別が可能であり、夜間のセキュリティーが向上し、また、防犯カメラシステムからのより良いビデオ画像が保証される。
ｅ．５００００時間超の長寿命。
ｆ．低い熱放射及び極めて低い二酸化炭素の排出。
ｇ．使用される材料の９９％がリサイクルされる。
ｈ．ＬＥＤは、特定の用途用に向きを正確に調整することができるので、光害がない。
ｉ．ＬＥＤの波長は虫を寄せつけないので、メンテナンス費用が削減される。
ｊ．瞬時オン／オフ。
ｋ．自動オン／オフのためのツイストロック・フォトセル／昼光センサ。
ｌ．優れた拡散と、中央への強い集光。
【０１２５】
例１
街路灯の用途で用いられる固体照明装置の技術仕様は以下の通りである。
【０１２６】
【表１】
2012529740.tif 000003
【０１２７】
天井灯の用途及び投光灯の用途で用いられる固体照明装置の特徴及び効果は、自動オンオフのためのツイストロック・フォトセルは備えていない点で、街路灯の用途のものとは異なるが、これは街路灯の用途に用いられる固体照明装置のその他のすべての特徴及び効果を有している。
【０１２８】
以下の表は、街路灯の用途で用いられる高圧ナトリウム灯（ＨＰＳ）と、本発明の固体照明装置との比較を示している。
【０１２９】
【表２】
2012529740.tif 000004
【０１３０】
例２
以下の表は、街路灯の用途で用いられる高圧ナトリウム灯（ＨＰＳ）と、本発明の固体照明装置の、費用分析及びエネルギー節減の比較を示している。２５０ワットのＨＰＳ街路灯と６８ワットの固体街路灯の比較を示す。
【０１３１】
【表３】
2012529740.tif 000005
【０１３２】
例３
１５０ワットのＨＰＳ街路灯と４８ワットの固体街路灯の比較を示す。
【０１３３】
【表４】
2012529740.tif 000006
【０１３４】
例４
上方向及び下方向の配光について実施した実験の結果は以下の通りである。
実験材料及び方法：
カタログ番号：  ６８ワットＬＥＤ街路灯
照明器具：  成形及び機械加工されたアルミニウム・ハウジング，透明ガラス・エンクロージャ
ランプ：  ６２個の白色ＬＥＤ（６０個は透明光学樹脂を備え、２個は透明光学ガラスを備える）
ＬＥＤ電源：  ＳＳＬ／ＤＲ／０１／８０Ｗ    １台
電気値：  １２０．０ＶＡＣ，０．７３０２Ａ，８７．５３Ｗ，ＰＦ＝０．９９９
発光効率：  ６４．３  ルーメン／ワット
注：  この試験は、絶対測光の較正光検出器法を用いて行った＊
【０１３５】
＊データは、絶対測光の較正光検出器法を用いて取得した。ＵＤＴモデル＃２１１光検出器とＵＤＴモデル＃Ｓ３７０オプトメータの組み合わせを標準として用いた。光検出器の分光応答度と試験対象のスペクトルパワー分布とに基づき、スペクトルの不整合の補正係数を採用した。配光を示す。
【０１３６】
【表５】
2012529740.tif 000007
【０１３７】
例５
照明器具の試験仕様書及び報告書：
カタログ番号：  ６８ワットＬＥＤ街路灯
照明器具：  押出成形及び機械加工されたアルミニウムハウジング、透明ガラスエンクロージャ
ランプ：  ６２個の白色ＬＥＤ（６０個は透明光学樹脂を備え、２個は透明光学ガラスを備える）
ＬＥＤ電源：  ＳＳＬ／ＤＲ／０１／８０Ｗ    １台
発光効率：  ６６．０  ルーメン／ワット
【０１３８】
その他の詳細は、図１６及び１７に示している。
【０１３９】
【表６】
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【０１４０】
例６Ａ
様々な角度での、２０ＷのＬＥＤ照明装置と４０Ｗのチューブライトの発光効率の比較を示す、別の実験を実施した。
【０１４１】
【表７】
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【０１４２】
例６Ｂ
様々な角度での、４５ＷのＬＥＤ照明装置と２５０Ｗのナトリウム灯の発光効率の比較を示す、別の実験を実施した。
【０１４３】
【表８】
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【０１４４】
経済的利益：
１．電力消費量の６７％から７２％の節約
２．最小限のメンテナンス負担
【０１４５】
試算によると、世界中のあらゆる場所でＬＥＤ街路灯が導入された場合の利益は、以下の通りである。
１）１．９×１０２０ジュールの電力の節約。
２）電力消費量の著しい減少。
３）１．８３兆ドルの金銭的節約。
４）環境への１０．６８ギガトンの二酸化炭素排出の阻止。
５）街路灯の点灯に用いられている、およそ２８０の発電所で生成される電力を、別の目的に使用することができる。
【０１４６】
例７
高圧ナトリウム灯（ＨＰＳ）と本発明の固体照明装置との比較を示す、別の実験を実施した。
【０１４７】
【表９】
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【０１４８】
試験結果を示す。
【０１４９】
【表１０】
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【０１５０】
例８
さらに別の現場設置実験のデータは次の通りである。
【０１５１】
【表１１】
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【０１５２】
本発明の固体照明装置は、さまざまな適用例があり、その実用のために本装置がカスタマイズされるものとして、限定するものではないが、スタンドアロン型照明、工業用屋内照明、家庭屋内用の市販品、街路灯、投光灯、ハイマストの用途のものがあり、スタジアムやその他、空港などの公共の場所で用いられる。
【０１５３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を参照して説明を行ったが、本発明に関連する技術及びテクノロジーの知識を有する者であれば、本発明の原理、精神及び範囲から有意な逸脱をすることなく、記載の装置及び実施方法の変更及び変形が可能であることは理解できるであろう。
【符号の説明】
【０１５４】
１００  固体照明器具
１０２  器具
１０４  取付面
１０８  スリット
１１０  穴
１１２  フィン
１１４  ハウジング
１１６  電源ユニット
１１８  メタルコアプリント回路基板
１２０  固体発光源
１２２  レンズ
１２４  保護用透明シート
１２６  放熱パネル、二次ヒートシンク
１２８  金属被覆
１３４  光検出手段
１３６  装置係合手段
１３８  Ｃ型チャネル
１６８  銅の被覆層
１７２  モーション検出手段
１７４  タイマー
２００  固体照明器具
２０２  器具
２０４  取付面
２０８  スリット
２１２  フィン
２１６  電源ユニット
２１８  メタルコアプリント回路基板
２２０  固体発光源
２２４  保護用透明シート
２２６  放熱パネル、二次ヒートシンク
２５０  ネジ
２５６  結合手段
２５８  フック
２６８  銅の被覆層
２７０  熱界面層
３００  固体照明器具
３０２  器具
３１８  メタルコアプリント回路基板
３２０  固体発光源
３２４  保護用透明シート
３２８  カバープレート
３６０  電源ユニット
３６８  銅の被覆層
４００  固体照明器具
４０２  器具
４０８  スリット
４１６  電源ユニット
４１８  メタルコアプリント回路基板
４２０  固体発光源
４２２  レンズ
４２４  保護用透明シート
４２８  カバープレート
４３６  装置係合手段
４５０  ピン
４５４  穴
４５６  投光面
５００  固体照明器具
５０２  器具
５０４  取付面
５１６  電源ユニット
５１８  メタルコアプリント回路基板
５２０  固体発光源
５２４  保護用透明または半透明シート
６００  固体照明器具
６０２  器具
６１８  メタルコアプリント回路基板
６２０  固体発光源
６２２  熱界面
６２４  クランプ
６２６  二次ヒートシンク
６２８  ネジ
６３０  絶縁ブッシュ
７００  固体照明器具
７０２  器具
７１８  メタルコアプリント回路基板
７２０  固体発光源
７２４  クランプ
７２６  二次ヒートシンク
７２８  ネジ
７３０  絶縁ブッシュ
７３２  金属めっき
７３４  熱伝導金属
８００  固体照明器具
８０２  器具
８１８  メタルコアプリント回路基板
８２０  固体発光源
８２２  熱界面
８２６  二次ヒートシンク
８２８  ネジ
８３０  第２の一次ヒートシンク
８３２  熱界面
８３８  絶縁ブッシュ
９００  固体照明器具
９０２  器具
９１８  メタルコアプリント回路基板
９２０  固体発光源
９２２  熱界面
９２４  クランプ
９２６  二次ヒートシンク
９２８  ネジ
９３０  第２の一次ヒートシンク
９３２  熱界面
９３４  断熱材
９３８  絶縁ブッシュ
【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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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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