特許第6073989号(P6073989)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6073989
(24)【登録日】2017年1月13日
(45)【発行日】2017年2月1日
(54)【発明の名称】ランプ
(51)【国際特許分類】
   F21S 2/00 20160101AFI20170123BHJP
   F21V 29/503 20150101ALI20170123BHJP
   F21V 29/76 20150101ALI20170123BHJP
   F21V 7/09 20060101ALI20170123BHJP
   F21V 17/00 20060101ALI20170123BHJP
   H01L 33/00 20100101ALI20170123BHJP
   F21Y 115/10 20160101ALN20170123BHJP
【FI】
   F21S2/00 230
   F21V29/503
   F21V29/76
   F21V7/09 400
   F21V7/09
   F21V17/00 251
   H01L33/00 L
   H01L33/00 H
   F21Y115:10
【請求項の数】14
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2015-141206(P2015-141206)
(22)【出願日】2015年7月15日
(62)【分割の表示】特願2014-504198(P2014-504198)の分割
【原出願日】2012年4月3日
(65)【公開番号】特開2016-6774(P2016-6774A)
(43)【公開日】2016年1月14日
【審査請求日】2015年7月15日
(31)【優先権主張番号】102011017161.4
(32)【優先日】2011年4月15日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】508298422
【氏名又は名称】クーパー クロス−ハインズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100165191
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 章
(74)【代理人】
【識別番号】100151459
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100190632
【弁理士】
【氏名又は名称】山▲崎▼ 誠也
(72)【発明者】
【氏名】ベルント シュバルツ
【審査官】 竹中 辰利
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2010/070565(WO,A1)
【文献】 特開2003−092006(JP,A)
【文献】 特開2007−300138(JP,A)
【文献】 特開2011−009223(JP,A)
【文献】 特開2008−287994(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21S 2/00
F21V 7/09
F21V 17/00
F21V 29/503
F21V 29/76
H01L 33/00
F21Y 115/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
LEDのグループのための少なくとも一つのLEDキャリア(5,18)を用いて、それぞれをLEDの間隔(4)でランプの長さ方向(3)に縦に配置した複数のLED(2)を備えるランプ(1)であって、
それぞれのLED(2)は、ランプ反射板(8)からの前記ランプ(1)の間接発光が立体角エリア(6)に導かれ、光線中心方向(7)周辺の特定の立体角エリア(6)に発光し、
ランプ反射板(8)での反射後、互いに最も離れて位置する前記LED間の距離の少なくとも0.2〜2.5倍の、前記ランプ(1)の底面(10)からの照明表面距離(9)で、全てのLEDの前記立体角エリア(6)が少なくとも部分的に重なるように、前記LEDの数及び/又は前記LEDの間隔(4)が選択され、
前記ランプ反射板(8)は、前記ランプの長さ方向(3)に直線的であり、
前記ランプ反射板(8)は、多くの実質的に平面又は曲面の反射板表面(12,13,14)から前記ランプへの横方向(11)に取り付けられ、
前記反射板表面(12,13,14)は、互いに接続され、
前記反射板表面(12,13,14)は、全てのLEDに共通の照射角度(15)の構築のために互いに傾け、
前記LEDキャリア(5,18)は、それぞれのLEDの前記立体角エリア(6)の外側に配置される、ランプ(1)。
【請求項2】
LEDの二つのグループ(16,17)は、前記ランプの長さ方向(3)で互いに隣接して配置される、ことを特徴とする、請求項1に記載のランプ。
【請求項3】
それぞれのLEDグループ(16,17)は、前記LEDキャリア(5,18)を有する、ことを特徴とする、請求項1又は2に記載のランプ。
【請求項4】
一つのLEDキャリア(5)は、両方のLEDグループ(16,17)に提供される、ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のランプ。
【請求項5】
前記LEDの二つのグループ(16,17)の照射角度(15)は、互いに重なる、ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のランプ。
【請求項6】
それぞれのLEDのグループ(16,17)のための反射板表面(12,13,14)は、互いに鏡のように左右対称に、又は、互いに非対称に配置される、ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のランプ。
【請求項7】
全ての反射板表面(12,13,14)は、ランプ反射板(8)を用いて形成される、ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のランプ。
【請求項8】
前記LEDキャリア(5)は、冷却フィン(19)を有する、ことを特徴とする、請求項に記載のランプ。
【請求項9】
前記ランプ(1)は、少なくとも発光方向(26)において、透明又は半透明である筐体部分を備えるランプ筐体(20)を有する、ことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のランプ。
【請求項10】
前記ランプ反射板(8)は、取り外し可能なようにランプ筐体(20)に保持され、又は、前記ランプ筐体と強固に取り付けられたユニットを形成する、ことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載のランプ。
【請求項11】
それぞれのグループ(16,17)の前記LEDは、互いに実質的に分離され、前記ランプからの距離が増加するにつれて、ますます著しく混合する、二つの照明エリア(22,23)を形成する、ことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載のランプ。
【請求項12】
前記ランプ反射板(8)は、外側端部(24,25)でランプ筐体(20)に掛け止めされる、ことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載のランプ。
【請求項13】
前記LEDは、着火防止のEx−d型又はEx−m型で形成される、ことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載のランプ。
【請求項14】
前記LEDは、共有のLEDカバー筐体及び鋳造化合物を用いて前記LEDキャリアに密閉される、ことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
光源としての発光ダイオード(LED)の導入は、多くの他の普通の光源をLEDに取り替えることが起こりうる。しかしながら、LEDは、そのような光源の更なる使用を妨げる、特有の特性によって特徴付けられる。
【背景技術】
【0002】
例えば、LEDは、観測者(observer)によっても理解される点状の光源である。たとえ、多様な光源が使用されるときでも、直接照明の場合、特に、多様な点状の光源に対応し、この多様なLEDの使用は、これらの光源を用いて、照明を全体的に妨げる、対応する影をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
さらに、LEDは、グレア(glare)を簡単に導くとても強い光源であり、観測者の目に不健康な影響を与えることさえある。
【0004】
これらの不利益は、複数のLED、又は、多様なLEDが直線的配置で提供される場合により明白になる。
【0005】
この光源の場合、生成される熱は、無視できない場合があり、別個の対策は、冷却等のために必要とされるかもしれないことにさらに気づかなければならない。
【0006】
本発明の原点は、例えば、蛍光灯、又は普通の照明を置き換えるために、複数の光源が上記の不利益なしで、又は、非常に低減された不利益で、単純に使用できる、LEDのランプ(lamp)を実現するという目的に基づいて、形成される。
【0007】
本発明によれば、対応する複数のLEDは、LEDキャリア(LED carrier)を用いて、LEDの間隔で、ランプの長さ方向に縦に配置される。それぞれのLEDは、光線中心方向周辺の特定の立体角エリアに発光する。LEDのそれぞれの立体角エリアは、ランプの間接発光のために、ランプ反射板(lamp reflector)に向けられる。LEDの数、及び/又は、LEDの間隔は、全てのLEDの立体角エリアが互いに最も離れて位置するLED間の距離の少なくとも0.2〜2.5倍のランプの底面から照明表面距離で、ランプ反射板での反射後、少なくとも部分的に重なるように選択される。
【0008】
本発明によれば、LEDは、ランプの長さ方向に沿って縦に結果的に全て配置され、ランプによって発光された光は、ランプ反射板で対応する反射後のみに、発光される。それに加えて、反射は、全てのLEDの対応する立体角エリアが少なくとも部分的に重なるように起こり、対応する重なり合いは、互いに最も離れて位置するLEDに対応しても生じる。そのような重なり合いはランプへの対応する距離の対応する観測者のために生じることを保証するために、少なくとも部分的な重なり合いは、互いに最も離れて位置するLED間の距離の少なくとも0.2〜2.5倍の距離で、既に生じ始める。これは、例えば、1m以内のランプのLEDの最大の間隔の場合、互いに最も離れて位置するLEDの立体角エリアは、ランプ底面から20cmで、又は、少なくとも2.5mの距離で既に対応して重なることを意味する。
【0009】
このように、LEDは、まだ個々の点状の光源として考えられない。さらに、LEDの輝度は、観測者の目に損傷効果が起きないように、対応する反射、及び、発光の分布に起因して、対応して弱く、又は、より大きなエリアにわたって、少なくとも分布する。対応する光分布及び光の間接発光は、ランプ反射板を用いて生じる。
【0010】
したがって、全体の結果は、使用された複数の個々のLEDにもかかわらず、比較的均質な光源になる。それに加えて、対応する影の形成は防止され、LEDによるグレアも回避される。
【0011】
概して、一つのLEDが発光する立体角エリアは、LED型に依存して、90°〜140°になる。
【0012】
それに加えて、本発明によれば、LEDは、互いにある程度近くに配置でき、グレア回避に起因して小さなグループに配置できる。
【0013】
それぞれのLEDの発光の対応する分布のため、及び、異なる立体角エリアの重なり合いのために、ランプ反射板は、適切なランプ反射板がランプ反射板の端面以外で、ランプの長さ方向の屈曲なしで、直線的に延長するランプの長さ方向に直線的である場合、十分である。
【0014】
ランプの横方向の光の分布に影響を与えるために、ランプ反射板は、ランプの横方向の多くの実質的に平面又は曲面の反射板表面から組み立てできる。これらの反射板の配置に依存して、結果として、ランプへの横方向の対応する光の分布が、蛍光灯又は同様のものの発光を再現できる。
【0015】
簡素な実施態様において、全ての反射板表面は、実質的に一つのランプ反射板が使用されるように互いに接続される。
【0016】
異なる反射板表面は、全てのLEDに共通の照射角度(illumination angle)を構築するために、互いに傾けることができる。例えば、適切な照射角度は、少なくとも一連の配置したLEDに沿って、30°,40°又は45°になる。他の照射角度も同じように可能である。
【0017】
本発明に関するランプの場合、LEDの二つ以上のグループは、ランプに横方向に互いに隣接して配置されるとさらに考えられる。例えば、これは、二つ以上の蛍光灯の配置に対応する。反射板表面を配置することによって、それぞれのグループのための特定の照射角度を構築することは、LEDのこれらのグループに関しても可能である。したがって、LEDのそれぞれのグループの照射角度は、異なる場合がある。
【0018】
さらに、LEDグループの照射角度は、互いに重なり、概して特定の照射角度を構築すると考えられる。
【0019】
LEDキャリアがそれぞれのLEDグループに割当てられる場合、LEDグループの配置を有利にできる。このように、LEDグループは、取り扱われ、別々に交換もできる。
【0020】
LEDグループの配置に依存して、一つのLEDキャリアのみが、LEDグループの両者を提供することも考えられる。
【0021】
概して、対応するLEDキャリアは、LEDのための冷却装置としても使用される。これに関連して、ランプキャリアが冷却フィンを有する場合、利点がある。LEDキャリアは、冷却面なしに、例えば、ランプ筐体に直接的に組み込まれ、又は、ランプ筐体と同じ一部分になることができる。
【0022】
特に、二つのLEDグループの配置の場合、ランプ反射板の配置は、互いに鏡のように左右対称なそれぞれのLEDグループのために、反射表面を配置することによって簡素化できる。非対称の配置も例えば対応する反射を用いて光を特定のエリアに集中させるために考えられる。
【0023】
これは、一つのランプ反射板のみから全てのLEDグループのための全ての反射面を形成することによって達成できる。
【0024】
ランプの簡素な取扱及び取り付けのために、それは、少なくとも発光方向に透明な又は半透明な筐体部分を備えるランプ筐体を有する。ランプ筐体は、発光方向がオープン(open)であることも考えられる。
【0025】
例えば、ランプ反射板は取り外し可能なようにランプ筐体内に保持される。対応する保持は、ねじ又はねじと同様のものを用いてもたらされる。ランプ反射板は、取り付けに更なる対策が不要なように、ランプ筐体の外側端部分の場所で掛け止められると考えられる。ランプ反射板は、ランプ筐体と強固に取り付けられた一つのユニットを形成してもよい。
【0026】
それぞれのLEDグループのLEDは、二つの実質的に分けられた照明エリアを形成すると考えられる。特定の重なり合いは、これらの照明エリア間で生じ得る。しかしながら、それぞれのLEDグループは、平行に、互いに分離された立体角エリアに実質的に発光する。立体角エリア又は照明エリアの重なり合いは、ランプへの特定の距離のみで生じ得る。それによって、この重なり合いが増加する、すなわち、ランプへの距離が増加するにつれて、照明エリアがますます混合する。
【0027】
ランプは、潜在的な爆発エリアでも使用できるように、LEDは、例えば、Ex−d型又はEx−m型等の対応する着火防止型(corresponding type of ignition protection)とともに形成できる。
【0028】
これは、割当てられた冷却面又はヒートシンク(heat sink)をLEDに成型する(cast)ことによってもたらされる。LEDは、対応するLEDの数のLEDストリップ(LED strip)によって形成できる。このストリップは、冷却面に設けられ、対応するストリップの全てのLEDのカバーで覆われる。このカバーは、着火防止の対応する型を提供するように、LEDのホルダー(holder)についての対応する鋳造化合物(casting compound)によって、全体の外周に沿って成型(cast)できる。
【0029】
対応するLEDキャリアの配置は、好ましくは、これらのLEDキャリアがそれぞれのLEDの反射立体角エリアの外側に配置されるようにする。
【0030】
本発明の有利な実施態様は、添付された図面に示された図を使用してより詳細に次に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0031】
図1】本発明に関するランプの第一の実施態様を通して横断面図を示す。
図2】本発明に関するランプの第二の実施態様を通して横断面図を示す。
図3】LEDグループの図2のエリアのランプを通して部分的な縦断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0032】
図1は、本発明に関してランプ1の第一の実施態様を通して、横断面図を示す、ランプの横方向11を参照。これは、LED2の二つのグループを有する、LEDグループ16,17を参照。LEDグループ16,17の両者は、LEDキャリア5上に配置される。それに加えて、これは、対応する冷却フィン19とともにヒートシンクを形成する。LEDグループ16,17は、特定のLEDの間隔4で結合されたキャリア上に配置される、図3も参照。全てのLED2は、LEDキャリア5の対応する冷却面上に位置するLEDストリップ(LED strip)に配置される。LED2は、LEDがEx−d型又はEx−m型等の着火防止の適切な型(appropriate type of ignition protection)とともに形成されるために、キャリア5に成型されるカバー筐体27によって覆われる。
【0033】
描写された実施態様において、対応するグループ16,17のLED2は、外側に斜めになって配置される。それぞれのLEDは、LED2から異なる光線を発することによって、図1に示される、特定の立体角エリア6に発光する。全体の立体角エリア6は、光反射板8を共に形成する、異なる平面反射板12,13,14にぶつかる。このように、ランプによる光は、立体角エリア6に間接的に発せられる、対応する照射角度15を有するランプ1の下の対応する立体角エリアも参照。同時に生じる発光方向26は、ランプ1から離れて観測者へ向かう。立体角エリア6のそれぞれは、立体角エリア6の周囲に広がる光線中心方向7を有する、以下の図も参照。
【0034】
ランプ反射板8は、一連の対応する反射板表面12,13,14から一体成形(single piece)で形成される。したがって、反射板表面は、光反射板の等量の部分(equal parts)がそれぞれのLEDグループ16又は17に割当てられるようにランプ1の重心軸に対称的に配置される。
【0035】
対応する反射板表面の配置に基づいて、二つの立体角エリア6は、ぞれぞれの立体角エリアがグループ16,17に割当てられるという結果に実質的になる、照明エリア22,23、及び、対応する光線の中心方向7の周囲に配置したそれぞれの結合された照射角度15も参照。
【0036】
二つの立体角エリア6は、照明エリア22,23の少なくとも互いに隣接したエリアで重なる。
【0037】
ランプ反射板8は、対応するランプ筐体20内に配置される。ランプ反射板8は、端面24,25上のランプ筐体20内の場所に掛け止めされる。
【0038】
図2は、本発明に関するランプ1の第二の実施態様を通して、図1と同様な断面図を示す。このランプにおいて、LED2は、外側端上のLEDグループ16,17として互いに離れて、対応するランプ筐体20内に配置される。それぞれのLEDグループ16又は17は、図1に示されるようなキャリアと同様に構成されるキャリア5又は18を有する。これらのキャリアのそれぞれは、少なくともヒートシンク、及び、一列にランプの長さ方向に一列に縦に配置したLED2のためのカバー筐体27を含む。
【0039】
図2に示されるように、ランプ筐体20の形は、図1に示されるものに対応する。しかしながら、ランプ反射板8は、少々異なる形をしている。しかしながら、対応する立体角エリア6は、照射エリア22,23で互いに重なるというように、LED2によって発せられた反射光によって、対応する反射板表面12,13,14等は、形成される。照射角度15は、図1の照射角度15に実質的に対応し、例えば、だいたい30°に等しい。
【0040】
図2に関する実施態様において、ランプ反射板8の端面24,25は、掛け止めされることによって、取り外し可能なように、ランプ筐体20内にも取り付けられる。同じ掛け止め要素は、ランプ筐体20の内部で使用される、特に、内部に突出する引っかかりフック29を参照。図2に示される実施態様において、対応するLED2も、着火防止のEx−d型又はEx−m型とともに形成される。
【0041】
それを除けば、同じ部分は、全ての図の中で同じ参照番号で識別され、複数の例では、一つの図に関連してのみ、より詳細に説明される。
【0042】
図3は、図2に関してランプ1を通して縦断面の部分的な描写を示す。縦断面は、LEDキャリア5又は18のLED2に正確に沿って、これらのLED2を直線的に縦に配置する。ランプ1の半分は、図3に示される、対応する重心軸28参照。ここで説明されるランプの部分は、ランプの両方の半分と同じように配置される。
【0043】
異なるLED2は、結合されたLEDキャリア5に対応するLED間隔4でランプの長さ方向3に配置される。特に、図3は、縦に配置したLED2の異なる立体角エリアがランプ反射板8で反射された後、互いにいかに重なるかを示す、光線の中心方向7に20°の角度でそれぞれの異なる反射、又は、光線の中心方向7にそれぞれ60°又は40°で更なる反射も参照。立体角エリア6の対応する120°の角度は、ここで使用されるLED2の最大光線角度に対応する。LEDの間隔4及びランプの長さ方向3で対応するLED2の数は、互いに最も離れて位置するLED2の反射立体角エリア6が対応する照明表面距離9で少なくとも部分的に重なるように選択される。この照明表面距離9は、互いに最も離れて位置するLED2間の対応する距離の少なくとも0.2〜2.5倍に対応する。照明表面距離9は、透明な又は半透明な筐体部分21の底面に実質的に対応するランプ1の底面10から測定される。図3で示される、互いに最も離れて位置するLED2間の距離は、図3で左の端に配置したLED2と、図示されていない右半分の端に配置したLED2との間の距離に対応する。
【0044】
LED2に隣接した複数の立体角エリア6は、光線中心方向7周辺の対応するエリアの20°の開口角で、図3に示される。互いに最も離れて位置するLED2に関して対応する立体角エリアへのより大きな角度の場合に同様に用いられ、複数の立体角エリア6は、既に重なる。
【0045】
異なる立体角エリア6の対応する重なり合いと、対応するランプ反射板8でLED2によって発光された反射とに起因して、点状の光源がもはや対応する照明表面距離9で識別できないように発光の一様な分布になる。異なるLED2に起因するグレアは、光のこの一様な分布のおかげで、もはや生じない。代わりに、LEDの照明パターンは、蛍光灯、又は隣接して配置した二つの蛍光灯にも実質的に対応する、例えば、図1参照。
【0046】
LEDの対応する冷却効果とともに、対応するキャリアの使用に起因して、更なる冷却は不要で、LEDは、互いに比較的短い距離に配置できる。結果として、対応するカバー筐体27はLED2のために使用されたとき、対応する防爆(explosion protection)のため、又は、着火防止の対応する型(corresponding type of ignition protection)とともにLEDを形成するために有利な小さな自由体積(small free volume)になる。
図1
図2
図3