照明装置用フィラメント

 

本発明は、光透過性管状部材(110)、管状部材(110)内に配設される発光アセンブリ(106)、及び管状部材(110)の表面に配設され、第1の波長範囲の光を第2の波長範囲の光に変換するよう構成される波長コンバータ(112)を有するフィラメント(100)に関する。発光アセンブリ(106)は、複数の固体光源(102)及び相互接続要素(104)を有し、固体光源(102)及び相互接続要素(104)は、接続された固体光源(102)及び相互接続要素(104)のストリング(106)を形成するよう交互に配設される。相互接続要素は、リードフレーム(104)の一部であり、複数の固体光源(102)のうちの少なくとも一部が、リードフレーム(104)のそれぞれの側に交互に配設される。本発明のフィラメント(100)は、シンプル、容易且つ安価に製造され、斯くして、白熱ワイヤのよい代替品及び類似品をなす。

 

 

本発明は、フィラメント及び斯かるフィラメントを製造する方法に関する。さらに、本発明はまた、照明装置及び斯かる照明装置を製造する方法に関する。
新規でよりエネルギ効率の良い照明装置が日々開発されている。これらの照明装置は、発光ダイオード等の固体光源を利用した共通の技術に基づくことが多い。全てではないとしてもほとんどの市販の高効率の固体光源は、望ましくない波長、例えば、UV、青色、紫色等の光を発する。それゆえ、透明性の高い発光材料においてより短い波長の光をより長い波長の光に変換する波長コンバータが存在することが多い。この場合、波長コンバータは、例えば自然な白色光(natural white light)と同様の心地よく美しい波長の光を生成する。
白熱電球の現在のレジームを置き換える新しい種類のエネルギ効率の良い照明装置にとって、斯かる装置は、白熱電球の改装品(retrofit)として機能することが有利であろう。改装品は、例えば、ある種のバルブ形状のカバー構造内に固体光源が搭載される、今日市販されているものと同様の外形(outside form factor)を持ち、斯くして、白熱電球の見た目、即ち、美観を備えられるであろう。しかしながら、白熱電球の美的特性だけでは、完全に全てのカスタマを満足させられないかもしれない。改装電球(retrofit bulb)からの配光も均一であるべきである。現在入手可能な置き換え用の電球は、ほとんどの場合、平坦な回路基板上に配設され、バルブ内に置かれる固体光源を有する。斯くして、これら電球の配光、即ち、輝度(luminance)は、通常の白熱電球からの配光ほど均一ではない。
米国特許出願公開第2004/0008525号は、複数の発光ダイオードが配設され、バルブ内に配置される鎖状のLEDランプを導入し、蛍光材料がバルブ材料に含められてもよい点で不均一な配光の問題を改善しようとしている。しかしながら、この解決策は、望ましい波長の均一な配光をもたらさない可能性があり、蛍光材料は不均一な輝度を受ける可能性があり、バルブからの光はスポットとして知覚される可能性がある。
米国特許出願公開第2004/0007980A1号は、可撓性部材を介して複数のLEDを接続することにより形成され、透明又は半透明のチューブに挿入されるLED鎖状体を開示している。国際特許出願公開第WO2012/085736A1号は、複数のLEDのストリングが配設される連続的な光学素子の形態のライトガイドであって、これらLEDは、その上に該連続的な光学素子があるか又は該連続的な光学素子が封入する小さな可撓性PCB上に搭載されてもよい、ライトガイドを開示している。
このように、白熱電球を置きかえる照明装置の必要性があり、斯かる照明装置は、現在のデザインの改装品であって、斯くして、今日用いられている照明器具にフィットできることが有利である。さらに、斯かる装置は、シンプル且つ安価で、現在の大量生産技術が該装置を製造するのに容易に適用されるよう構成されることが望ましい。
照明装置の上述した望ましい性質に関連して、本発明の広い目的は、シンプル、安価且つ容易な製造及び/又は大量生産が可能な照明装置を提供することにある。
本発明の第1の態様によれば、これらの及びその他の目的は、照明装置用のフィラメントであって、該フィラメントは、光透過性管状部材を有し、発光アセンブリが、前記管状部材内に配設され、波長コンバータが、前記管状部材の表面に配設され、第1の波長範囲の光を第2の波長範囲の光に変換するよう構成される、照明装置用のフィラメントを通じて達成される。前記発光アセンブリは、複数の固体光源及び相互接続要素を有し、前記固体光源及び前記相互接続要素は、接続された固体光源及び相互接続要素のストリングを形成するよう交互に配設される。前記相互接続要素は、リードフレームの一部であり、前記複数の固体光源のうちの少なくとも一部が、前記リードフレームのそれぞれの側(opposite sides)に交互に配設される。
フィラメントの目的は、照明を提供することであり、固体光源(発光ダイオード(LED)又はその他の固体光源であってもよい)は、この機能を提供する主要な構成要素である。発光ダイオードは、LEDダイ、LEDサブアセンブリ又はパッケージ化されたLEDと理解されたい。波長コンバータは、第1の波長範囲から第2の波長範囲に光を変換するよう構成される。この変換は、通例、より短い波長からより長い波長へのものであることに留意されたい。さらに、波長コンバータは、典型的には、蛍光体を有するルミネッセンス構造の形態で設けられる。
相互接続要素は、光源が光を発することを可能にするため導電性であることを理解されたい。さらに、相互接続要素は、フィラメントの長さに沿って均一な輝度を発するため各光源の間に距離を与える。
光透過性管状部材は、使用時、光ガイドとして作用し、これにより、管状部材から均一な配光を提供するであろう。斯くして、光源がハイパワーで駆動され得る一方、波長コンバータの温度負荷は、光が光透過性管状部材により波長コンバータに案内される結果として均一である。これにより、フィラメントから発せられる光は、均一な輝度を持ち、フィラメントの知覚されるスポット性(spottiness)は、低減されるであろう。光透過性管状部材は、中空であると解され、各端部に開口を有する。
"フィラメント"は、ここでは一般に、電気が通じた場合に光を発する照明装置のための糸状又は長尺な物体であるとみなされるべきである。
本発明は、アセンブルが容易であり、白熱電球のフィラメントと美的に類似し、それ故、白熱電球のフィラメントとして知覚される新規のフィラメントを提供することにより、エネルギ効率のよい、白熱電球の代替品又は改装品が生産され得るという認識に基づいている。斯くして、当該フィラメントは、低コストであり、また白熱電球に慣れ親しんだカスタマにより美的に魅力的であり、喜ばれる改装照明装置を可能にする。複数の固体光源のうちの一部をリードフレームのそれぞれの側に交互に配設することにより、低輝度ではあっても均一な輝度を依然提供しつつ、エネルギが使用中節約されてもよい。
一実施例において、前記光透過性管状部材は、ガラスにより形成されてもよい。ガラスで光透過性管状部材を形成することは、ガラスに関する共通の製造技術を使用できる点で有利であろう。さらに、ガラスの光学特性はよく知られており、斯くして、案内される光の量、及び中空光透過性管状部材を直接透過する光の量、すなわち、中空光透過性管状部材とフィラメントの他の構成要素の間の界面で反射される又は屈折される光の量を細かく調整する可能性を提供する。
他の実施例においては、前記光透過性管状部材は、シリコンにより形成されてもよい。シリコンから中空光透過性管状部材を形成することは、フィラメントの扱いを容易にし、またシリコンは柔らかい材料なので、フィラメントが曲げられることを可能にする。曲げることのできるフィラメントは、種々の形状を可能にし、ある方向への光の量を増やす、すなわち、光の指向性を提供するデザインや、単に美的に魅力的であるデザインを可能にする。この場合、斯かるデザインは、管状部材がシリコンを用いて形成されたフィラメントを曲げることにより製造後に実現されてもよい。
本発明の種々の実施例によれば、前記光透過性中空管状部材は、3.3mm以下の外径、好ましくは、2.4mm以下の外径、より好ましくは、1.5mm以下の外径を持ってもよい。十分に小さい光透過性管状部材は、本発明のフィラメントの、白熱電球のフィラメントへの美的な見た目及び類似性をさらに高めるであろう。さらに、より小さな光透過性管状部材は、少ない材料しか必要とせず、斯くして、製造時のコスト及び/又はエネルギを節約するであろう。さらに、本発明によるフィラメントをアセンブルするための並行プロセスがより効率的になるであろう。なぜなら、光透過性管状部材がより小さくなる、すなわち、この点において、より多くのフィラメントが並行して生産され得るからである。
一実施例において、前記波長コンバータは、前記管状部材の外側に配置されてもよい。
一実施例において、当該フィラメントは、シリコンが封入されてもよい。シリコンが相互接続要素又は光源により占有されていない管状部材内の空間を満たすことは、光抽出を改善するであろう。シリコンは、液状であってもよく、ある粘度又は可撓度に硬化されてもよい。
他の実施例において、当該フィラメントは、前記管状部材の内側を封止するための前記管状部材の一端に配設される第1の封止キャップ及び前記管状部材の他端に配設される第2の封止キャップを有し、前記波長コンバータは、封止された前記光透過性管状部材の内側に配設される。封止キャップは、光透過性中空管状部材の内側を封止及び保護し、デブリがない並びに/又は光源及び/若しくは相互接続要素の汚れが生じないようにするであろう。封止キャップは、さもなければ光透過性中空管状部材の端部における開口を介して発せられる光を反射する点でも有利であろう。斯くして、通常は漏れてしまう光が反射され、光透過性中空管状部材を介して案内され、そして、波長コンバータにより所望の波長に波長変換されることができる。この実施例において、前記波長コンバータは、有機蛍光体であってもよい。封止キャップは、有機蛍光体がフィラメントの外側に曝されないようにもしている。
相互接続要素は、圧接部(pressure contact)、半田ボール及びリードフレームの部分並びにこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。上述した相互接続要素は全て、フィラメントの使用時又は製造時に有利な点をもたらす。例えば、圧接部は、当該装置の容易なアセンブリを可能にし、フィラメントが曲げられた場合(例えば、光透過性中空管状部材がシリコンで形成される場合又は曲がったガラス管を中空光透過性管状部材として用いる場合)でさえしっかりとしたコンタクトをもたらすであろう。半田ボールは、固体光源及び半田ボールの交互に並んだストリングを配設した後にフィラメント全体を加熱することにより素早い固定を可能にするであろう。半田ボールは、圧接部と共に半田ボールを用いる可能性又は半田ボール自体を圧接部として用いる可能性を提供するためプラスチックコアを持つ半田ボールであってもよい。圧接部又は半田ボールに圧力をかけるため、外部バネ(external spring)が用いられてもよく、付加的な機械的バネがフィラメントに配置されてもよい。代替的に、管状部材の熱膨張率(CTE)及び発光アセンブリのCTEが、使用時に相互接続要素への圧力がかかるよう設定されてもよい。リードフレーム及び/又は接着剤は、フィラメントに剛性及び/又は熱伝達性を与える。これらは、低減された動作温度に起因してフィラメントがより長寿命になることを可能にするであろう。さらに、半田が用いられない場合、光源の動作温度は、通常、接合温度によってのみ決定され、制限されるであろう。
一実施例によれば、前記固体光源は、前記リードフレームの部分上で互いに反対を向く対で配設される。少なくとも2つの光源をリードフレームのそれぞれの側に設けることにより、これら反対の方向におけるフィラメントからの輝度がより均一になるであろう。斯くして、フィラメントの外観が改善される。
本発明の第2の態様によれば、照明装置は、バルブ部及び配電網に電気的に接続可能な口金部を有する照明装置ハウジングを有してもよい。前記第1の態様によるフィラメントは、前記バルブ内の接続構造により前記口金部に電気的及び機械的に接続され、前記照明装置ハウジングは封止される。バルブ形状の照明装置ハウジング内にフィラメントを配設することは、当該フィラメント及び白熱フィラメントの類似性に起因して白熱電球の美観及び輝度、すなわち、白熱電球の見た目及び雰囲気に近づいた、白熱電球の改装品を提供する。配電網に電気的に接続可能であることは、口金部が、通常のエジソン螺子式口金、バヨネットフィッティング(bayonet fitting)又は今日用いられている照明器具に固定可能なその他任意の適宜の形状に成型されてもよいことを意味することに留意されたい。さらに、電気的に接続可能にすることにより、口金部は、配電網からの電気を光源を駆動するのに適した形に変換するための電子機器、すなわち、ドライバ電子機器を有してもよい。口金部及びフィラメントを接続する支持構造は、口金部からフィラメントへ電気を接続することも理解されたい。それゆえ、支持構造は、導電性支持構造である。照明装置は、フィラメント及び照明装置の内側を汚れ等から防ぐため封止される。バルブ部は、照明装置から提供される光の量を増加させるため光透過性である。
本発明の一実施例によれば、前記照明装置ハウジングの前記バルブ部は、ヘリウムが封入されてもよい。ヘリウムは、空気の熱伝導性より高い熱伝導性を持つ。フィラメントから遠くへ熱を伝導させることにより、ヘリウムは、フィラメントに対しより低い温度を提供し、斯くして、光源の寿命を増加させるであろう。さらに、光源は、高出力で駆動されながらも長寿命を提供する温度に保たれることができる。
本発明の第3の態様によれば、前記目的は、フィラメントを製造する方法によっても達成される。当該方法は、相互接続要素及び固体光源を設けるステップ、及び前記相互接続要素及び前記固体光源を交互に配設してストリングを形成するステップを有する。当該方法はさらに、前記ストリングを管状部材内に配置するステップ、及び前記管状部材の表面に波長コンバータを配設するステップを有する。相互接続要素及び固体光源が交互となるストリングを形成し、該ストリングを管内に配置し、該管の表面に波長コンバータを配設することにより、白熱電球の白熱フィラメントに適した代替品が提供される。さらに、フィラメントの製造が容易なので、安価であり、結果としてコスト及びエネルギ効率のよいフィラメントが生じる。前記相互接続要素及び固体光源を設けるステップは、リードフレームをレーザカッティングするステップ、前記リードフレームに粘着性フラックスを塗布するステップ、前記固体光源を前記リードフレームに配設するステップ、前記固体光源を前記リードフレームに固定するため、前記リードフレーム及び前記固体光源をリフローはんだ付けするステップ、及び前記リードフレームを支持体から又は隣接するリードフレームから分離するステップを有する。例えば厚さ約100ミクロンの薄いリードフレームを用いることが、リードフレームをレーザカッティングし、多数のフィラメントを同時に並行して生産することを可能にする。リフロー半田付けに適した半田のタイプは、SAC又はAu/Sn半田であるかもしれない。Au/Sn半田は、SAC半田よりも高い融点を持つ。
本発明のこの第3の態様のさらなる効果及び特徴は、本発明の第1及び第2の態様に関して述べた効果及び特徴とほとんど同様である。
一例において、相互接続要素及び光源を設けるステップは、光源を受けるように構成されたホールを有する第1の振動モールドを設けるステップ及び相互接続要素を受けるように構成されたホールを有する第2の振動モールドを設けるステップを有してもよい。当該ステップはさらに、固体光源及び相互接続要素を振動モールドに供給するステップを有してもよい。光透過性管状部材の内部にストリングを配置するステップは、マトリックス状の保持管状部材において第1の振動モールド及び第2の振動モールドを交互に配設し、振動モールドから管状部材に固体光源及び相互接続要素を供給するステップを有してもよい。直径が3.3mm以下のフィラメントは、振動モールドを用いることにより各バッチ又は生産サイクルにおいて数百、ましては数千のフィラメントの製造を可能にする。このようにして生産されるフィラメントは、多量のフィラメントに起因して本質的に生産が安価であろう。
本発明の第4の態様によれば、バルブ部及び配電網に電気的に接続可能な口金部を有する照明装置ハウジングを備えるステップ、前記第3の態様により製造されたフィラメントを前記照明装置ハウジング内に配設し、前記フィラメントを前記口金部に機械的及び電気的に接続する接続構造により接続するステップ、及び前記照明装置ハウジングを封止するステップを有する、照明装置を製造する方法が提供される。
一実施例によれば、当該方法は、前記照明装置ハウジングを封止する前に前記照明装置ハウジングの前記バルブ部にヘリウムを封入するステップを有してもよい。
本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲及び図面を検討する際に明らかになるであろう。当業者は、本発明の種々の特徴が、本発明の範囲を逸脱することなく、以下に記載のものとは異なる実施例を創出するため組み合わされてもよいことを認識するであろう。例えば、光源は、レーザダイオード、レーザ、フラッシュランプ、キセノンランプ、ましてはX線源等の異なる光発生器であってもよい。
本発明のこれらの及び他の態様は、本発明の実施例を示す添付の図面を参照してより詳細に述べられるであろう。
フィラメントの構成要素の概略側面図である。 本発明の他の実施例による照明装置の斜視図である。 本発明の実施例によるフィラメントの種々の実施例の概略図である。 本発明の実施例による照明アセンブリの種々の実施例の概略図である。 照明アセンブリの概略側面図である。 フィラメントを製造する方法の概略斜視図である。
本願明細書の発明の詳細な説明においては、本発明による発光装置の実施例が、複数のLED光源を有するフィラメントを参照して主に論じられる。このことは、決して本発明の範囲を限定するものではなく、その他の状況、例えば、異なるタイプの光源を用いた状況においても適用可能であることに留意されたい。さらに、添付の図面に示されるLEDの総量は、概略的に表現されているに過ぎない。使用時、数、集中度(concentration)及びその他の詳細が、それぞれの応用により決定されるであろう。一般に、フィラメント毎のLEDの数は、フィラメントの所要の長さにより決定されるであろう。LEDは、LEDダイ、LEDサブアセンブリ、パッケージ化されたLED等々と広く解釈されるべきである。
ここで、本発明を、第1に構造に着目され、第2にフィラメント及び照明装置の機能が述べられる添付の図面を参照して述べる。
図1A−図1Dは、フィラメントの構成要素の概略側面図を示す。一番下の図、即ち、図1Dは、完全なフィラメント100を示し、その他の図は、種々のアセンブリの段階におけるフィラメント100及び構成要素を示す。フィラメント100は、光源102を有する。光源102は、通例LED(LEDチップ若しくはダイを含む)であり、又は他のタイプの固体光源である。光源102は、相互接続要素104と交互に配設される。相互接続要素104は、図1Aにおいてピン104として示されている。LED102及びピン104は、発光アセンブリ106を形成する。発光アセンブリ106は、各端部において接続構造により電気的に接続される。接続構造は、図1A−1Dにおいてワイヤ108として示されている。発光アセンブリ106は、光透過性管状部材110内に配設される。光透過性管状部材110は、図1Bにおいてガラス管110として示されている。波長変換材料の層112の形態の波長コンバータ112が、ガラス管110の外面に配設される(図1C参照)。層112は、各フィラメント100に用いられるLED102のタイプに合わせて調整されることが有利であろう。層112は、ある応用においては、ガラス管110の内部に配設されてもよいことに留意されたい。ガラス管110の内部は、シリコン(図示せず)が封入されてもよい。シリコンは、光源からガラス管110への光の抽出を改善する。シリコン(図示せず)は、液状であってもよく、又はフィラメント100の曲げ加工を容易にするためある粘度/可撓度に硬化されてもよい。
使用時、電気は、ワイヤ108を介して発光アセンブリ106に供給され、光源102は、ガラス管110の内側に向けて光を発する。光は、ガラス管110との界面において屈折し、ガラス管110を通って層112に案内され、屈折の結果として、層112に当たるより均一な分布を持つ。ルミネッセンス波長変換層112は、光を所望の第2の波長又は波長スペクトルに変換し、斯くして、白熱ワイヤの美的な見た目と雰囲気が、フィラメント100により提供される。変換される光は、LED102により発せられる総光量のうちの一部であることに留意されたい。例えば、高効率LEDにより発せられることが多い青色光と、波長コンバータ112からの黄色光との混合が、白色光を提供するであろう。
図2は、電球の形態で具体化されている、本発明による照明装置200の斜視図である。照明装置200は、バルブ部202及び口金部204を有する。口金部204を通じて、照明装置200は、通常の照明器具、例えば、電球用のE14又はE27のエジソン螺子式口金に嵌合され得る。口金部204は、もしあれば照明装置のドライバ電子機器(図示せず)に接続され、これにより、照明装置200を配電網等の電源に接続することができる。ワイヤ108は、フィラメント100及び口金部204を機械的及び電気的に接続し、該フィラメントは、ワイヤ108によりバルブ部202内に懸架される。図2の口金部204は、螺子式口金として成形されているが、照明装置200が電源に接続され得る任意の形状又は構造が、本発明の範囲内にある。例えば、1つ又はいくつかのプラグとのバヨネットフィッティングがある。口金部204は覆われているが、該口金部内には通常空間があり、ドライバ電子機器、例えば、配電網のAC電流をLEDに適した電圧及び周波数に変換する通例の電圧変換器及び/又はAC/DC変換器がある。図2の照明装置200はさらに、フィラメント100の各端部に配設される封止キャップ210を有する。封止キャップ210は、光を反射するよう構成され、波長コンバータにより変換されなかった光が、フィラメントから漏れ、フィラメントから発せられる所望の波長、斯くして、色を歪ませることがないようにしている。さらに、封止キャップ210は、フィラメント100の内部を外部から封止するよう構成され、斯くして、図2に示される実施例において、封止キャップ210は、フィラメント100内の環境をバルブ部202内の環境と隔てている。封止キャンプ210を用いることにより、有機蛍光体化合物等の波長コンバータは、管110の内部に配置されてもよい。封止キャップ210は、有機蛍光体化合物がフィラメント100の外側に曝されないようにしている。バルブ部202はまた、ヘリウム(図示せず)が封入されてもよい。ヘリウムは、空気よりも高い熱伝導性を持ち、それゆえ、使用時フィラメントにより生じる熱は、より効率よくバルブ部に消散されるであろう。高い熱伝導性に起因してヘリウムが提案されているが、価格又はその他の要因に起因して、空気又は比較的高い熱伝導率を持つ他の気体とヘリウムとの混合を用いることが適しているかもしれない。
波長コンバータに用いることができる他の波長変換材料は、量子ドットである。量子ドットは、わずか数ナノメートルの幅又は径を一般に持つ半導体材料の小さな結晶である。斯かる量子ドットは、ポリマ(シリコン、PMMA、PET)等のマトリクス材料又はセラミック/ガラスタイプの材料に組み込まれてもよい。入射光により励起されると、量子ドットは、結晶のサイズ及び材料により決定される色の光を発する。それゆえ、特定の色の光が、ドットのサイズを適応させることにより生成され得る。可視域の発光を伴う最も知られた量子ドットは、硫化カドミウム(CdS)及び硫化亜鉛(ZnS)等のシェルを持つセレン化カドミウム(CdSe)に基づく。リン化インジウム(InP)、並びに硫化銅インジウム(CuInS)及び/又は硫化銀インジウム(AgInS)等のカドミウムのない量子ドットも用いられ得る。量子ドットは、非常に狭い発光帯を示し、斯くして、飽和色を示す。さらに、発光色は、量子ドットのサイズを適応させることにより容易に調整され得る。業界で知られているいかなるタイプの量子ドットが、本発明で用いられてもよい。しかしながら、環境の安全性及び環境への懸念を理由として、カドミウムのない量子ドット又は少なくとも非常に低いカドミウム含有率を持つ量子ドットを用いることが好ましいであろう。有機蛍光体も、波長コンバータ112に用いることができる。有機蛍光体は、ポリマ(シリコン、PMMA、PET)等のマトリクス材料に分子的に溶解/分散されてもよい。適切な有機蛍光体材料の例は、ペリレン誘導体に基づく有機発光材料であり、例えば、BASFによりLumogen(登録商標)の名称で販売されている化合物である。適切な化合物の例は、Lumogen(登録商標)Red F305、Lumogen(登録商標)Orange F240、Lumogen(登録商標)Yellow F083、Lumogen(登録商標)F170を含むが、これらに限定されない。
ここで、図3A−図3Hを参照すると、フィラメント100の変形例、及び照明装置のバルブ部202内に1つ以上のフィラメント100を配設する変形例が示されている。関連性の特別な順序はなく、本発明は、様々な構成における湾曲又は直線フィラメント100、ループ状フィラメント100又は直線フィラメント100を考慮に入れていることに留意されたい。さらに、図3A及び3Bに示される実施例においては、複数のフィラメント100があることに留意されたい。2つ以上のフィラメント100を持つことは、必然的により多くの光が発せられ、それ故、より高い輝度が、照明装置200により提供されるであろう。バルブ部内でフィラメント100を曲げることにより、照明装置200から発せられる光が、所定の方向により高い輝度を持つように方向づけられてもよい。湾曲された外観はまた、見込み客にとってより興味深いデザインとして見られるであろう。均一な輝度は、湾曲フィラメント100及び直線フィラメント100の両方を用いることにより達成されてもよい。
図4A−図4Cは、光源102及び相互接続要素104を持つ発光アセンブリ106の3つの変形例を示す。これらの図において、光源102及び相互接続要素104は、発光ダイオードダイ102及びリードフレームの断片(piece)104として示されている。図4Aに示される第1のアセンブリ401においては、LEDダイが、リードフレームの断片104上で互いに反対を向いている対で、即ち、互いに反対向きに配設されている。第1の発光アセンブリ401は、波長コンバータが配設される第1のガラス管402内に配置される。互いに反対を向いているLEDダイの構成は、高く均一な輝度を提供するであろう。図4Bに示される第2のアセンブリ403においては、第1のアセンブリにおけるLEDダイよりも大きなLEDダイが、リードフレームの断片104のそれぞれの側に交互に一つずつ配設される。即ち、LEDダイは、隣り合う又は隣接するLEDダイが実質的に反対の方向に光を発するように配設される。例えば、第1のLEDダイは、動作時、上方に光を発し、リードフレームの断片104上に配設される次の又は隣接するLEDダイである第2のLEDダイは、動作時、下方に光を発する。LEDダイをリードフレームの断片104上のそれぞれの側に交互に配設することは、依然として均一な輝度を提供するであろうが、ピッチが長くなるにつれ、アセンブリ403は、LED102から光を発するためより少ないエネルギしか必要としないであろう。第2の発光アセンブリ403は、第2のガラス管404内に配置される。図4Cに示される第3のアセンブリ405においては、より大きなLEDダイが、第1のアセンブリと同様に配設される。第3の発光アセンブリ405は、第3のガラス管406内に配置される。ガラス管402、404、406とサイズが大きくなっていることに留意されたい。第1のガラス管402は、1.5mmの外径及び約0.9mmの内径を持ち、第2のガラス管は、2.4mmの外径を持ち、第3のガラス管は、3.3mmの外径を持つ。
ここで図5を参照すると、発光アセンブリ500の詳細な図が示されている。発光アセンブリ500は、半田ボール502の形態の相互接続要素と交互に配設されるLED102を有する。半田ボール502は、伝導性を高めるため例えば銀又は金でめっきされてもよい。図5に示される交互態様は、互いに隣り合う2つの半田ボール502、次いで1つのLED102を有する。互いに隣り合う2つ以上の半田ボール502を持つことにより、各LED102間の距離を大きくすることができ、斯くして、光源の集中度を低くすることができる。斯くして、各LED102間の半田ボール502の数に関する配列を設定することにより、輝度及びエネルギ効率が調整されてもよい。
図6A−図6Cは、制御環境における振動モールド(shaking mould)を通じた自己アセンブリを用いる製造方法を示す。第1の振動モールド602が、図6Aに示され、この場合、光源102のために、光源102の形状に対応したスルーホール、ピット、パッセージ若しくはキャビティ603又は同様の形状中心のフィーチャを持つ振動モールドが供される。次いで、光源102が、第1の振動モールド602に供され、下からの圧力が、モールド602の底側にかけられる。次いで、第1のモールド602は、重力及び下からの加圧(applied under-pressure)下で、光源が第1のモールド602のホール603に入るように光源が位置するまで光源102を第1のモールド602上で動き回らせるために揺らされる。このようにして、全てのホール603は、十分な時間が経過した後光源102で満たされる。全てのホール603が満たされた場合、第1のモールド602の上側が、余分な光源102を取り除くため一掃されるか、転回される。次いで、第1のモールド602は、もし行われていなければ転回され、図6Cに示される、管状部材110を保持するマトリクス又はモールド606上に位置付けられる。第1のモールド602のホール603は、管状部材110のマトリクス606上に位置合わせされ、下からの圧力が解かれ、代替的に上からの圧力もかけられ、これにより、光源102を各ホール603からマトリックス606内の対応する管状部材110内に移す、即ち、送り込む。次いで、図6Bに示される第2の振動モールド604が供される。第2の振動モールド604は、相互接続要素104に対応したピット、ホール、パッセージ若しくはキャビティ605又は同様の形状のフィーチャが設けられる。次いで、相互接続要素104が、第2の振動モールド604に供され、下からの圧力が、モールド604の底側にかけられる。次いで、第2のモールド604は、重力及び下からの加圧下で、相互接続要素104がホールに入れるように揺らされる。このようにして、全てのホール605は、十分な時間が経過した後相互接続要素104で満たされる。全てのホール605が満たされた場合、第2のモールド604の上側が、余分な相互接続要素104を取り除くため一掃されるか、転回される。次いで、第2のモールド604は、もし行われていなければ転回され、管状部材110を保持するマトリクス又はモールド606上に位置付けられる。第2のモールド604のホール605は、管状部材110のマトリクス606上に位置合わせされ、下からの圧力が解かれ、代替的に上からの圧力もかけられ、これにより、相互接続要素104を各ホール605からマトリックス606内の対応する管状部材110内に移す。光源102のための第1のモールド602及び相互接続要素104のための第2のモールド604を供するこれら2つのステップが、発光アセンブリ106を生産するため交互に繰り返される。この場合、発光アセンブリ106は、マトリックス606内に保持されている管状部材110内に送り込まれた複数の交互に並んだ光源102及び相互接続要素104を有する。斯くして、第1のモールド602のホール603及び第2のモールド604のホール605が、マトリクス606内に配設された管状部材110と位置合わせされることを理解されたい。管状部材110は、波長コンバータ112を備えていてもよく、又は波長コンバータ112は、発光アセンブリが管状部材110内に配置された後表面に配設されてもよい。上述した振動モールドを用いたフィラメント100を製造する方法を用いることにより、非常に多くのフィラメントが同時に生産され得る。一例として、150mmの長さ及び150mmの幅の振動モールドを用いることにより、1.5mmの外径を持つ管状部材が、生産サイクル毎に10000個もの数のフィラメントを製造する可能性を提供する。斯くして、生産段階及び最終的には顧客の両方にとって経済的に有益である本質的に安価のフィラメント100を提供する。
波長コンバータが管状部材110の内側に配設される場合、第1の封止キャップ210が、管状部材110の一端に配設され、第2の封止キャップ210が、管状部材110の他端に配設されてもよい。封止キャップ210は、管状部材の内側を封止する。斯くして、封止キャップ210は、接着剤、ねじ切り(threading)又は管状部材へのしっかりとしたプレス等の適宜の取付(fitting)により管状部材へ取り付けられる。封止キャップ210は、発光アセンブリ106をワイヤ108に接続するため導電性であってもよく、さもなければ、ワイヤ108の周りに取り付けられてもよい。封止キャップ210はまた、光源102から発せられる光を、該光が、フィラメントの端部の開口から漏れる代わりに、波長コンバータ112を通るように反射するであろう。
本発明が特定の例示的な実施例を参照して述べられたが、さまざまな変更、修正等が当業者に明らかであろう。例えば、光源は固体発光体が好ましい。例えば、固体発光体の例は、発光ダイオード(LED)、有機発光ダイオード(OLED)、又は例えばレーザダイオードである。固体発光体は、費用対効果のかなり高い光源であり、一般に高価ではなく、かなり効率が高く且つ長寿命であるため用いられる。用いられる固体光源は、高効率に起因してUV光源、紫色光源又は青色光源が好ましい。付加的に、開示された実施例に対する他のバリエーションが、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求の範囲の発明を実践する当業者によって理解され、実施され得るであろう。請求項において、"有する"という用語は他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有効に用いられ得ないことを示すものではない。



  1. 光透過性管状部材、
    前記管状部材内に配設される発光アセンブリ、及び
    前記管状部材の表面に配設され、第1の波長範囲の光を第2の波長範囲の光に変換するよう構成される波長コンバータ
    を有する照明装置用のフィラメントであって、
    前記発光アセンブリは、複数の固体光源及びリードフレームの部分を有し、前記固体光源及び前記リードフレームの部分は、接続された固体光源及びリードフレームの部分のストリングを形成するよう交互に配設される、フィラメントであり、
    前記複数の固体光源のうちの少なくとも一部が、前記リードフレームのそれぞれの側に交互に配設される、フィラメント。

  2. 前記管状部材は、ガラスから形成される、請求項1に記載のフィラメント。

  3. 前記管状部材は、シリコンから形成される、請求項1に記載のフィラメント。

  4. 前記管状部材は、3.3mm以下の外径、好ましくは、2.4mm以下の外径、より好ましくは、1.5mm以下の外径を持つ、請求項1、2又は3に記載のフィラメント。

  5. 前記管状部材は、シリコンが封入されている、請求項1乃至4の何れか一項に記載のフィラメント。

  6. 当該フィラメントは、前記管状部材の内側を封止するための前記管状部材の一端に配設される第1の封止キャップ及び前記管状部材の他端に配設される第2の封止キャップを有し、前記波長コンバータは、封止された前記管状部材の内側に配設される、請求項1乃至5の何れか一項に記載のフィラメント。

  7. 前記波長コンバータは、有機蛍光体である、請求項6に記載のフィラメント。

  8. 前記固体光源は、前記リードフレームのそれぞれの側に交互に配設される、請求項1乃至7の何れか一項に記載のフィラメント。

  9. 前記固体光源は、前記リードフレームの部分上で互いに反対を向く対で配設される、請求項1乃至8の何れか一項に記載のフィラメント。

  10. 前記固体光源は、発光ダイオード又は発光ダイオードダイである、請求項1乃至9の何れか一項に記載のフィラメント。

  11. バルブ部及び配電網に電気的に接続可能な口金部を有する照明装置ハウジング、及び
    請求項1乃至10の何れか一項に記載のフィラメントであって、前記バルブ部内の接続構造により前記口金部に電気的及び機械的に接続される、フィラメント
    を有し、
    前記照明装置ハウジングは封止されている、照明装置。

  12. 前記バルブ部は、ヘリウムが封入されている、請求項11に記載の照明装置。

  13. 相互接続要素及び固体光源を設けるステップ、
    前記相互接続要素及び前記固体光源を交互に配設してストリングを形成するステップ、
    前記ストリングを光透過性管状部材内に配置するステップ、及び
    前記管状部材の表面に波長コンバータを配設するステップ
    を有する、フィラメントを製造する方法であって、
    前記相互接続要素及び前記固体光源を設けるステップ及び前記相互接続要素及び前記固体光源を交互に配設してストリングを形成するステップは、
    リードフレームをレーザカッティングするステップ、
    前記リードフレームに粘着性フラックスを塗布するステップ、
    前記固体光源を前記リードフレームに配設するステップ、
    前記固体光源を前記リードフレームに固定するため、前記リードフレーム及び前記固体光源をリフローはんだ付けするステップ、及び
    前記リードフレームを支持体から又は隣接するリードフレームから分離するステップ、
    を有する、方法。

  14. バルブ部及び配電網に電気的に接続可能な口金部を有する照明装置ハウジングを設けるステップ、
    請求項13に記載の方法により製造されたフィラメントを前記バルブ部内に配設し、接続構造により接続するステップ、及び
    前記照明装置ハウジングを封止するステップ、
    を有する、照明装置を製造する方法。

  15. 封止に先立ち前記照明装置ハウジングにヘリウムを封入するステップを有する、請求項14に記載の照明装置を製造する方法。

 

 

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【選択図】図1A
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照明装置 // JP2016527684
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【選択図】図1
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【数1】


を満たすように設計され、ここで、Sは0.6μm〜1.6μmの範囲内にある内側クラッドの幅であり、Δnは−11.10−3〜−4.10−3の範囲内にあり、W×Δn.10は−25μm未満である、多モード光ファイバに関する。
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【選択図】図1B
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