CN102221144A - Led灯泡 - Google Patents
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Abstract
本发明提供更有效扩散来自发光量更大的LED的发热并抑制温度上升来实现长寿命(省资源化)的LED灯泡。该LED灯泡具备：灯头部(6)；一部分螺旋结合地安装到灯头部且在内部形成用于收纳点灯电路的空间的树脂制基座部件(5)；包围基座部件地从灯头部的附近边使其直径增大边向上方延伸地形成的金属制外框部件(2)；在外框部件的上端部安装的球体(4)；由LED构成且由点灯电路驱动以发光的发光元件(3)；在上面装载发光元件且安装在外框部件的上端部从而以该发光元件的发光面与球体的内面相对地配置的装载板，其中，在金属制的外框部件的内周和灯头部的内周之间还设有具备导热性且具备绝缘性的导热部件(7)。
Description
技术领域
本发明涉及作为光源使用LED(发光二极管)的灯泡型灯即所谓LED灯泡，特别地涉及适于减小作为该光源的LED的发热的冷却结构。
背景技术
近年来，家电产品的节约能量(以下简称为节能)的趋势变得显著，其中，对于家庭用灯泡，取代现有的白炽灯，使用耗电小的光源的灯泡型灯的普及显著增加。
更具体地，取代现有的白炽灯而以荧光灯为光源并使其外观与现有白炽灯相同的灯泡型灯尤其是在近年来如从以下的专利文献2～5所知那样，取代现有的白炽灯，开发了将LED(发光二极管)作为光源使用的灯泡型灯，并且，正在广泛地实用化。
此外，根据本申请的发明人，在取代现有的白炽灯不是以LED而是以荧光灯为光源的灯中，为使其发热有效地散出到外部，而在灯头部上设有使一部分热散出的导热路径，该结构已在以下的专利文献5中公开。
专利文献1：日本特开2005-251637号公报
专利文献2：日本特开2009-37995号公报
专利文献3：日本特开2010-3579号公报
专利文献4：日本特开2010-3580号公报
专利文献5：日本特开2010-10044号公报
然而，已知的是LED随着其温度上升，其光输出下降，且其寿命也缩短。因此，根据上述专利文献1公知的是：就作为光源的LED而言，过与螺旋结合到作为家庭内的电源的插座上从而电连接的灯头接近地配置LED来抑制LED的温度上升。
但是，在上述结构中，虽然可在耗电(光输出)小的灯泡型灯中实现充分的LED的冷却，但在需要更大的消耗电力(光输出)的照明用灯泡型灯中，作为其光源的LED的发热量也增大。因此，如从上述专利文献2～4中所知那样，已知有在上述灯头和将玻璃形成为外形大体球状并用于扩散来自光源的光的部件即所谓的球体之间配置例如金属等导热性优良的散热部件，并在该散热部件上装载作为发热体的LED的结构。即，根据该结构，从该散热部件的外周面还利用叶片等将来自LED的发热放射到灯的外部从而有效进行发热量大的LED的冷却来抑制其温度上升，因此实现灯的长寿命化(省资源化)。
如上所述，在上述专利文献2～4所知的现有技术中，由于上述金属制散热部的表面积与散热的热量成比例，因此随着来自LED的散热量的增大，该散热部也会增大。因此，存在其外形也变得与现有灯泡型灯大不相同的问题。例如，在制造作为小型氪灯泡等的代替品那样的较小型的发光输出较大的LED灯泡的情况下，难以确保散热充分的灯泡框体的表面积，再有，在上述现有技术的冷却结构中，还存在向照明器具安装时该叶片结构过大而不能安装等问题。还有，已在上述专利文献5中公开的导热路径中，存在下面详细描述的使用时的问题，在适用于LED灯泡的情况下，需要进一步改良。
这样，在本发明所涉及的LED灯泡中，作为其利用形式，例如，在现有的照明器具中，多用于代替现有的白炽灯，因此，其外形与现有的灯泡型灯相比大不相同是不理想的。
发明内容
于是，本发明鉴于上述现有技术的问题而作出，更具体地，目的是提供能使来自作为发热体的LED的发热更有效地扩散，因此在利用发光量更大的LED时却也能抑制其温度上升从而能实现长寿命化(省资源化)的LED灯泡。
根据本发明，为实现上述目的，首先，一种LED灯泡，具备：灯头部；树脂制的基座部件，在该基座部件的一部分上螺旋结合地安装上述灯头部且在内部形成用于收纳点灯电路的空间；金属制的外框部件，该外框部件以包围上述基座部件的方式从上述灯头部的附近边使直径增大边向上方延伸地形成；球体，该球体安装在上述的外框部件的上端部；发光元件，该发光元件由LED构成且由上述点灯电路驱动进行发光；以及装载板，在该装载板的上面装载上述发光元件并且该装载板安装在上述外框部件的上端部且配置成该发光元件的发光面与上述球体的内面相对，在上述LED灯泡中，在上述金属制的外框部件的内周和上述灯头部的内周之间设置具备导热性和绝缘性的导热部件。
此外，在本发明中，在上述记载的LED灯泡中，上述导热部件设置成使一部分与上述金属制的外框部件的内周面接触，并且使其它部分与上述灯头部的内周面接触，再有，优选上述导热部件由金属板形成，并且在与上述金属制的外框部件的内周面接触的上述一部分表面上形成具备导热性且具备绝缘性的膜状部件。而且，优选的是，上述金属板是铜板，在该金属板的一部分表面上形成的膜状部件包括：由具有导热性及绝缘性的第一树脂性薄膜；和比上述第一树脂性薄膜厚且具有弹性的第二树脂性薄膜，再有，形成上述膜状部件的上述第一树脂性薄膜和上述第二树脂性薄膜在上述铜板的一部分表面上依次形成，并且设置成使该第二树脂性薄膜的表面与上述金属制的外框部件的内周面接触。此外，优选的是，在上述铜板的其它部分上形成用于与上述灯头部的内周接触的舌状部，或者上述第一树脂性薄膜是PAI层，上述第二树脂性薄膜是弹性材料层。
此外，在本发明中，在上述记载的LED灯泡中，上述树脂制的基座部件从在上述金属制的外框部件的上部形成的开口部插入，或者还可以从在上述金属制的外框部件的下部形成的开口部插入，再有，上述灯头螺旋结合地安装在供给工业电源的灯座上。
本发明的效果如下。
根据上述本发明，在提供能使来自作为发热体的LED的发热更有效地扩散，因此在利用发光量更大的LED时却能抑制其温度上升从而能实现长寿命化(省资源化)的LED灯泡的实用方面发挥优良的效果。
附图说明
图1是含有表示本发明的一个实施例(实施例1)的LED灯泡的整体构成的部分剖面的侧视图。
图2是从上述实施例1的LED灯泡除去球体并放大表示的局部放大立体图。
图3是在上述实施例1的LED灯泡中将本发明相关的部分放大表示的局部放大剖视图。
图4是含有从上述实施例1的LED灯泡表示的导热部件的部分剖面的立体图。
图5是表示上述导热部件的详细结构的局部放大剖视图。
图6是表示上述实施例1的其它变形例的表示导热部件的详细结构的局部放大剖视图。
图7是表示本发明的其它实施例(实施例2)的LED灯泡的整体结构的局部剖视图。
图8是表示上述实施例2的LED灯泡的导热部件的立体图。
图中：
1-LED灯泡；2-外框部件；22-开口部；3-发光元件；31-装载圆板；4-球体；5-基座部件；51-电路收纳部；53-螺旋结合部；6-灯头；7-点灯电路。
具体实施方式
下面参照附图来详细说明本发明的实施方式。
实施例1
首先，在附图1中，将本发明的一个实施例(实施例1)的LED(发光二极管)用作光源的灯泡型灯即LED灯泡1的一部分作为剖面表示。如图所示，该LED灯泡1具备外框部件2，该外框部件2由例如铝或镁合金等所谓的具有良好导热性及高导电性的金属成型品构成且在其内部形成空腔并形成为从上部朝向下部使其直径逐渐缩小的圆锥状或半球状。再有，在该外框部件2的上面安装装载圆板31，在该装载圆板31的表面上装载发光元件3，并且，还在外框部件2的上部安装有由透光性部件形成为大体半球状的球体4。即，发光元件3由上述球体4覆盖其该发光面整体，并且来自发光元件3的光照射到该透光性的球体4的内面上。
另一方面，在该外框部件2的下部安装有用于其内部收纳并保护点灯电路7的树脂制的基座部件5，在后面说明其详情，再有，在该基座部件5的下部具备灯头部6。还有，该树脂制的基座部件5由例如聚碳酸酯等电绝缘部件制成，由此，保护在其内部收纳的点灯电路不受热。
这里，在上述外框部件2的上面安装的圆板31的表面上装载的发光元件3是在一张半导体基板(一个芯片)上例如形成多个(例如100个)蓝色LED并且在其表面整体上施加黄色的透光性涂层(转换为白光)而构成的所谓发光二极管，该发光元件3例如在将导热性的陶瓷材料形成为大体圆盘形状而形成的装载圆板31上借助于良导热部件来粘合从而装载(接合)。再有，作为良导热部件，例如可举出混入金属氧化物的润滑脂状的硅硅酮树脂和环氧树脂，据此，在发光元件3的半导体基板内产生的热会向该装载圆板31良好地传递。再有，在本发明中，作为发光元件3，并不限于如上述那样在一个芯片上形成的一个发光二极管，可以是例如将多个(多个芯片)在一个芯片上形成多个蓝色LED并在其表面上施加透光性涂层的发光二极管装载在安装于上述外框部件2的上端上的圆板31的上面上。此外，图中的标记71表示用于将来自上述点灯电路7的驱动信号向发光元件3传递的连接线的一部分。
另外，在上述外框部件2的上端面的外周部形成槽部21，另一方面，在球体4的下端周边形成台阶部41，两者互相嵌合从而安装成一体。再有，该球体4是例如将玻璃或树脂等所谓的透光体形成为大体半球状的部件，在其内面侧形成用于使光扩散的扩散面。这样，来自在其内部空间中收纳的发光元件3的光(已转换的白色光)由该扩散面向周围均匀地扩散，从而可进行均匀的照明。
接着，在附图2中，表示将从上述图1所示的LED灯泡1除去该球体4的部分放大表示的局部放大立体图。从该图可明确，构成如下：在圆锥状的外框部件2的上端部如上所述，例如用良导热部件装载(接合)有将发光元件3装载在其表面上的圆板32，再有，在其下端形成有开口部22，从该形成的开口部22插入用于收纳并保护上述点灯电路7的树脂制的基座部件5的一部分即外形形成为大体圆筒状的电路收纳部51。再有，在该外框部件2的外周面上为保持其装饰性而通常实施涂装。
即、上述树脂制的基座部件5在其上部形成圆筒状的中空部，构成用于收纳上述点灯电路7的电路收纳部51，在其下部形成有螺旋结合部52，在螺旋结合部52的外周螺旋结合上述灯头部6。再有，在这些部件之间形成有向外周突出的凸缘部53。根据该构成的基座部件5，其电路收纳部52插入到在上述外框部件2的下端形成的开口部21中，在到达预定位置时，则该凸缘部53与外框部件2的下端面抵接，因此，互相被定位在规预定位置。于是，例如利用粘接剂等接着部剂能够将基座部件5和外框部件2互相粘合地固定。此外，在该树脂制的基座部件5的下部如图所示，形成有上述灯头的螺旋结合部52，在该螺旋结合部53上沿着沿其外周面形成的螺旋状的槽边向图中箭头所示方向推压边旋转通过螺旋结合到家庭用电源的插座上从而电连接的灯头部6沿着通过与作为家庭内的电源的灯座螺合而电连接的灯头6。
而且，在本发明中，在上述基座部件5的凸缘部53上在多个部位(在本实例中为四个部位)形成有在该凸缘部的厚度方向上贯穿的贯穿槽(狭缝)55、55，而且，借助于该贯穿槽55、55如图中箭头所示安装用于形成将向上述外框部件2传递的来自发光元件3的热的一部分向上述灯头部6传递的导热路径的部件即导热部件7，在下面对其详情进行描述。
即，在本发明中，以不会使构成LED灯泡1的外框部件2过大但将在大型化(大输出化)的发光元件3中产生的热有效地向外部排出也作为目的，还设置用于将上述外框部件2的热的一部分向灯头部6散出的导热路径。这样，可成为来自上述外框部件2的外周侧面的热的放射以及向灯头部6的传热的双方的放热对策，且可更有效地抑制作为发光源的LED部的温度上升。再有，如上所述，对于上述那样问题，已提出了在灯头部设置导热部件用于有效地使热散出的方案(专利文献5：日本特开2010-10044号公报)。
但是，例如铜那样的表现出良好导热性的导热部件也是良好的导电部件，在利用其来形成用于使热向灯头部6散出的导热部件7的情况下，该灯头部6和外框部件2因该导热部件7而成为等电位，存在产品的安全方面不理想的问题。即、要将LED灯泡例如在家庭内插入作为电源的插座中的情况下，导致在该插座中流动的工业电源电压会从灯头部6向外框部件2施加。此时，在外框部件2的外周面实施涂装，因此，通常不会对进行LED灯泡更换的人漏电，但是，在外框部件2的外周面的涂装的一部分剥落或不充分的情况下，有进行LED灯泡的更换的人触电的危险。因此，为避免该危险，需要新的结构。
于是，在本发明中，通过使上述导热部件7成为以下结构，在热方面可将外框部件2的热的一部分有效地向灯头部6传递，另一方面，在电方面可使外框部件2与灯头部6可靠地绝缘。
更具体地，本发明的导热部件7是例如将铜(Cu)那样的良好导热性材料的板如图2所示那样构成为包括在其一部分上切口的大体圆环形状的主体部(与外框部件的连接部)71和从该主体部71向下方伸出地形成的多枚(在本实例中为四枚)舌状部72、72而成的，再有，在该主体部71的外周面实施导热性优良但绝缘性高的涂敷所形成的被覆体73，这将在后面详述。再有，在将上述树脂制的基座部件5的电路收纳部52插入到在外框部件2的下端形成的开口部21中时，该导热部件7使其主体部71在包围基座部件5的电路收纳部51的外周并使其舌状部72、72插入到在该基座部件5的凸缘部53上形成的贯穿槽(狭缝)55、55内的状态下安装。
其结果，如从附图3的局部放大剖视图所明确那样，本发明的导热部件7其主体部71夹在构成上述基座部件5的电路收纳部52的外周面和在上述外框部件2的下端形成的开口部21的内周面之间。此外，其舌状部72、72如图中箭头所示那样沿树脂制的基座部件5的凸缘部54的下面并沿其螺旋结合部53的外周面弯曲。然后，在其上安装灯头部6，其结果，舌状部72在与灯头部6的上部之间互相之间贴紧。这样，导热部件7连接到外框部件2和灯头部6之间，从而形成用于将外框部件2的热的一部分经由该导热部件7传递(散出)到灯头部6的路径。再有，此时，利用预先在导热部件7的主体部71的外周面形成的涂敷的被覆体73，而将导热部件7在电方面与外框部件2之间绝缘(遮断)。
此外，特别地，在上述导热部件7的主体部71的外周面(即，与上述外框部件2的内周面接触的接触面)设置的涂敷所形成的被覆体73还具有以下效果。即，在形成于上述外框部件2的下端的开口部21和上述基座部件5的电路收纳部52的外周面之间因例如使用注射模塑成形等分别制作这些部件的情况下的公差等而产生间隙(缝隙)。而且，以该间隙为原因，有可能产生上述导热部件7在电路收纳部52的外周面和开口部21的内周面之间不能以足够紧密的状态安装的情况。该情况下，由于损害了该导热部件7的功能(即、使外框部件2的热的一部分散出到灯头部6)，因此不理想。于是，由涂敷形成的被覆体73由于具有规定的弹性而填埋上述间隙(缝隙)，从而使导热部件7在形成于上述外框部件2的下端的开口部21和上述基座部件5的电路收纳部52的外周面之间互相贴紧(即、确保高密合性)，因此可确保该导热部件7所发挥的功能。
接着，参照图4及图5来说明上述导热部件7的详情。再有，图4表示在上述基座部件5和上述外框部件2之间安装的状态的导热部件7，图5是将用于制造该导热部件7的板材的一部分放大表示的局部放大剖视图。
作为该导热部件7例如可考虑混入金属氧化物的环氧树脂。但通常，导热率较高的材料多为金属，该情况下，热与电流同时流过的材料很多。因此，作为导热率高且电绝缘的材料并且满足密合性高的条件的材料难以找到，而且，价格高，难以适用于产品。
于是，在本发明中，作为满足对导热部件7所要求的上述条件的实用结构，用导热率高的金属即铜(Cu)的板材来形成导热部件7的主体部71和其舌状部72、72。而且，在导热部件7的主体部71的外周表面上利用涂敷实施以下的覆盖体73。即、在主体部71的外周表面上首先为确保绝缘，以例如约0.02mm的厚度施加例如聚酰胺酰亚胺(PAI)的被覆体(以下称为“第一树脂性薄膜731”)。然后，在已形成的聚酰胺酰亚胺被覆体物上还以约0.25mm的厚度施加具备高柔软性、导热率高且绝缘性的弹性材料(以下称为“第二树脂性薄膜732”)。
即、就导热部件7而言，以上述三层(即、铜板、PAI层、弹性材料层)的结构形成夹在上述基座部件5的电路收纳部52和上述外框部件2的开口部21之间的部分。由此，在作为金属导热板的导热部件7的主体部71的外侧首先形成耐热性、密合性、高导热性以及绝缘性优良的第一树脂性薄膜731，再有，在其上为确保与外框部件2的密合性而设置具有上述第一树脂性薄膜731的5倍以上的厚度的耐热性、密合性、高导热性、绝缘性高且具有弹性并且对温度变化的复原力优良的第二树脂性薄膜732。通过做成这种结构，即使在温度上升或下降从而导热部件7膨胀或收缩的情况下，由于上述第二树脂性薄膜732变形，因而该导热部件7也可在上述基座部件5和上述外框部件2之间总是保持良好的密合性。即、由此，可将传递到外框部件2的来自发光元件3的热的一部分经由该导热部件7散出到上述灯头部6。
再有，对于上述导热部件7的主体部71的被覆体73，也不一定限于上述结构，例如也可以是图6(A)～(C)所示的结构。即、例如图6(A)是在该主体部71的两面范围内形成上述第一树脂性薄膜731和第二树脂性薄膜732的图，图6(B)是分别在该主体部71的一个面(特别地，在与外框部件2的内周接触的面)上形成上述第一树脂性薄膜731，在其相反侧的面上形成上述第二树脂性薄膜732的图。即、主体部71的被覆体73只要是经由上述导热部件7使外框部件2的热的一部分散出到灯头部6且在电方面与外框部件2之间绝缘即可。再有，如图6(C)所示，还可以在该主体部71的一个面(特别地，在与外框部件2的内周接触的面)上形成上述第一树脂性薄膜731，在其相反侧的面上使用例如由橡胶等形成O形密封圈733。
实施例2
再有，参照图7及图8来对本发明的其它实施例(实施例2)进行说明。再有，在该实施例2中，对于与上述实施例1相同的构成要素标以相同参照标记，为避免重复，省略其详细说明。
从图中可知，在该实施例2中，特别地，用于在其内部收纳并保护点灯电路7的树脂制的基座部件5与上述实施例1不同，其结构是，由铝或镁合金等的具有良好导热性及高导电性的金属的成形品构成，在其上面，对安装了装载有发光元件3的装载圆板31的外框部件2从其上方插入以进行安装。即、在该实施例2的结构中，将在其内部空间收纳点灯电路7的树脂制的基座部件5相对外框部件2从其上方插入，再从在其上放置将发光元件3装载在其上面的装载圆板31。然后，例如用螺钉33来将装载圆板31相对于外框部件2固定。因此，在树脂制的基座部件5上不形成上述凸缘部53，而且，从图中还可明确，可确保较大的电路收纳部51。
与上述结构不同，尤其是由于不存在形成于基座部件5的大体中央部形成的凸缘部53，所以在本实施例2中，在上述基座部件5和上述外框部件2之间夹持地安装的导热部件7’，7”具有图8所示的形状。例如，图8(A)表示由一个部件形成有夹持(插入)在基座部件5和外框部件2之间的主体部71，在其下部与上述同样地形成多枚(在本例中为四枚)舌状部72、72。或者，如图8(B)所示，还可以将主体部71分离成多个地形成(在本例中为两个)，并分别在其下部形成多枚(在本例中为两枚)舌状部72、72。而且，在主体部71的外周面(与上述外框部件2的接触面)与上述同样地形成有由第一树脂性薄膜和第二树脂性薄膜构成的被覆体73。此外，通过沿上述基座部件5的螺旋结合部53的外周面按压并旋转灯头6地安装，从而使舌状部72和灯头部6互相贴紧，这与前面实施例相同。
再有，即使对于上述导热部件7’，7”，从图7可明确，与上述实施例同样，在形成于上述外框部件2下端的开口部21和上述基座部件5的电路收纳部52的外周面之间互相贴紧(即确保高密合性)，从而确保该导热部件7发挥的功能。即、形成用于使外框部件2的热的一部分经由该导热部件而传递(散出)到灯头部6的路径，并且在电方面使外框部件2相对于灯头部6绝缘。再有，在该图7所示的实例中，例如在由铝等形成的外框部件2的下端部设置切口部25，由此相对于灯头部6提高外框部件2、确保更可靠的绝缘性。即、在进行LED灯泡更换时，即使人接触到由铝或镁合金等金属构成的外框部件2，也可消除触电的危险。
再有，在上述各实施例中，在上述基座部件5的电路收纳部52的空间内部存放点灯电路7，但是，在该点灯电路7以外的空间中，在这里未图示，如果埋入例如高传导性树脂，则可将点灯电路7发生的热高效地向该电路收纳部52的外部传递以散出。
如上所述，根据本发明的LED灯泡，可利用比较简单且廉价的结构来同时确保将其内部的发热的一部分散出到灯头，并且从金属制的外框部件2的外周面放射。这样，尤其是可以使发光元件部的热有效地散出，因此，可实现抑制温度上升得到的LED灯泡的长寿命。
Claims (10)
1.一种LED灯泡，具备：灯头部；树脂制的基座部件，在该基座部件的一部分上螺旋结合地安装上述灯头部且在内部形成用于收纳点灯电路的空间；金属制的外框部件，该外框部件以包围上述基座部件的方式从上述灯头部的附近边使直径增大边向上方延伸地形成；球体，该球体安装在上述金属制的外框部件的上端部；发光元件，该发光元件由LED构成且由上述点灯电路驱动进行发光；以及装载板，在该装载板的上面装载上述发光元件并且该装载板安装在上述外框部件的上端部且配置成该发光元件的发光面与上述球体的内面相对，上述LED灯泡的特征在于，
在上述金属制的外框部件的内周和上述灯头部的内周之间设置具备导热性和绝缘性的导热部件。
2.根据权利要求1所述的LED灯泡，其特征在于，
上述导热部件设置成使一部分与上述金属制的外框部件的内周面接触，并且使其它部分与上述灯头部的内周面接触。
3.根据权利要求2所述的LED灯泡，其特征在于，
上述导热部件由金属板形成，并且在与上述金属制的外框部件的内周面接触的上述一部分表面上形成具备导热性且具备绝缘性的膜状部件。
4.根据权利要求3所述的LED灯泡，其特征在于，
上述金属板是铜板，在该金属板的一部分表面上形成的膜状的部件包括：由具有导热性及绝缘性的第一树脂性薄膜；和比上述第一树脂性薄膜厚且具有弹性的第二树脂性薄膜。
5.根据权利要求4所述的LED灯泡，其特征在于，
形成上述膜状部件的上述第一树脂性薄膜和上述第二树脂性薄膜在上述铜板的一部分表面上依次形成，并且设置成使该第二树脂性薄膜的表面与上述金属制的外框部件的内周面接触。
6.根据权利要求4所述的LED灯泡，其特征在于，
在上述铜板的其它部分上形成用于与上述灯头部的内周接触的舌状部。
7.根据权利要求4所述的LED灯泡，其特征在于，
上述第一树脂性薄膜是PAI层，上述第二树脂性薄膜是弹性材料层。
8.根据权利要求1所述的LED灯泡，其特征在于，
上述树脂制的基座部件从在上述金属制的外框部件的上部形成的开口部插入。
9.根据权利要求1所述的LED灯泡，其特征在于，
上述树脂制的基座部件从在上述金属制的外框部件的下部形成的开口部插入。
10.根据权利要求1所述的LED灯泡，其特征在于，
上述灯头螺旋结合地安装在供给工业电源的灯座上。
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