CN102741607A - Led光源灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LED光源灯具，在不降低光萃取效率的情况下，就能够获得更均匀的发光面，并能够进一步提高散热性。LED光源灯具100在壳体110中内置了驱动电路131～135，并通过安装到灯座(未图示)来使用。LED设置板111被配置在壳体110内的主空间114中的、用于安装到上述灯座的一侧。LED模块120设置于LED设置板111的与灯座相反一侧的面，该LED模块120是由驱动电路驱动而发光的LED的集合。光扩散部件160配置成遮蔽LED模块120的各LED所发出的光的光轴。这里，驱动电路131～135以不遮蔽LED模块120的各LED所发出的光的光轴的方式，配置于LED模块120与光扩散部件160之间的外围部分。

Description

LED光源灯具
技术领域
本发明涉及一种内置了驱动电路的LED光源灯具，特别涉及一种用于获得均匀的发光面的技术。
背景技术
近年来，随着半导体技术的提高，使用了固体发光元件的LED光源灯具的需求也随之提高。
由于上述LED光源灯具的耗电量少、寿命长，并有利于促进节能，所以今后上述LED光源灯具将会非常普及。
这里，专利文献1中记载有现有的内置了驱动电路的薄型LED灯具。
另一方面，对发光面的亮度均匀这样的良好照明的要求也很高。然而，由于固体发光元件的发光面积小于荧光管等，发光面的亮度容易产生不均匀，因此为了减轻该不均匀，一般的LED光源灯具在固体发光元件的发光方向侧配置扩散膜。
此外，为了进一步减轻发光面的亮度不均匀，也可以采用使扩散膜变厚、提高扩散膜的粒子密度等方案，来使发光面的亮度变得更均匀。
然而，采用上述方案来使发光面的亮度变得越均匀，就会使光萃取效率降低，从而导致亮度降低，因此期望能够在不太降低光萃取效率的情况下，获得亮度更均匀的发光面。此外，由于像专利文献1那样的薄型LED灯具不仅是薄型，而且在LED3的背侧配置装有驱动电路的金属芯基板6、金属块7等，所以几乎不能够确保LED3与发光面覆盖盒子5(相当于上述扩散膜)之间的距离。这样，若LED与扩散膜距离太近，则通过扩散膜来减轻亮度不均匀的效果变小，从而发光面的亮度不均匀变得显著。因此，仅通过使扩散膜变厚或提高粒子密度，是难以使发光面的亮度变均匀的。
此外，为了保持稳定的驱动状态，需要进一步提高散热性。
专利文献
日本特开2007-157690号公报
发明内容
故而，本发明的第一目的是提供一种LED光源灯具，在不降低光萃取效率的情况下，就能够获得更均匀的发光面，本发明的第二目的是提供一种能够进一步提高散热性的LED光源灯具。
本发明涉及一种LED光源灯具。为解决上述技术问题，本发明的LED光源灯具在壳体中内置了驱动电路，并通过安装到灯座(lamp holder)来使用，该LED光源灯具具备LED设置板、LED模块以及光扩散部件。LED设置板被配置在上述壳体内的主空间中的、用于安装到上述灯座的一侧。LED模块设置于上述LED设置板的、与上述灯座相反一侧的面，并包括至少一个由上述驱动电路驱动而发光的LED元件。光扩散部件配置成遮蔽上述LED模块的各LED所发出的光的光轴。上述驱动电路以不遮蔽上述LED模块的各LED所发出的光的光轴的方式，配置于上述LED模块与上述光扩散部件之间的外围部分。
此外，优选的是，LED光源灯具还具备隔离部件，该隔离部件使上述LED模块与上述光扩散部件之间的空间与上述驱动电路隔离，并遮蔽来自该LED模块的热辐射，并且，使从该LED模块发出的光中未直接到达该光扩散部件的光的一部分反射，使之朝向该光扩散部件的方向。
此外，优选的是，LED光源灯具还具备反射扩散部件，该反射扩散部件配置于上述LED模块与上述光扩散部件之间，以遮蔽上述LED模块的各LED所发出的光的一部分光轴，并使从该LED模块发出的光的一部分反射、扩散。
此外，优选的是，在LED光源灯具中，上述驱动电路分割配置在上述外围部分中分开的两个位置上，并具备配置于一个位置的一次电源电路、以及配置在另一个位置的开关晶体管。
此外，优选的是，在LED光源灯具中，上述LED设置板的设置有上述LED模块的面的背面是用于安装到上述灯座的安装面，并且，上述LED设置板形成上述壳体的一部分。
此外，优选的是，在LED光源灯具中，上述LED设置板的热电导性高于用于安装到上述灯座的安装面的周围部件。
此外，优选的是，在LED光源灯具中，在安装于上述灯座时，上述LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴。
此外，优选的是，在LED光源灯具中，上述驱动电路还具备电源输入端子，该电源输入端子设置于没有配置上述LED设置板的部分，在上述LED光源灯具安装于上述灯座时，上述电源输入端子连接于外部的电力线，在安装于上述灯座时，上述LED设置板不与外部的电力线连接。
发明效果
如上所述，根据本发明，在有限的空间内，能够最大限度地确保LED模块与光扩散部件之间的距离，所以几乎不降低光萃取效率，就能够使光扩散部件的亮度更均匀。
并且，通过具备隔离部件，不仅能够对驱动电路进行热防护，而且能够提高亮度，使亮度更均匀。
并且，通过具备反射扩散部件，能够使亮度更均匀。
并且，通过分割配置驱动电路，能够避免因电磁感应而造成的耦合，从而降低噪声。
此外，由于在比LED模块靠近灯座侧没有配置驱动电路，所以能够使LED设置板露出于外部。
并且，通过提高LED设置板的热电导性，并使之紧贴于灯座侧的热电导部件，能够较容易地将热经由灯座释放到外部。
附图说明
图1是示出第一实施方式所涉及的LED光源灯具100的外观的图。
图2是示出LED光源灯具100在水平方向上的剖面(图3中的双点划线B-B’剖面)的概要图。
图3是示出LED光源灯具100在垂直方向上的剖面(图2中的点划线A-A’剖面)的概要图。
图4(a)是示出通过波长转换部件密封各个LED元件的状态的剖面的图，图4(b)是示出通过波长转换部件来一并密封多个LED元件的状态的剖面的图。
图5(a)～(c)是示出LED模块120中的LED元件的排列方法的具体例子的图。
图6是示出在外部设备的灯座(lamp holder)200具备板簧的情况下，LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴的情形的剖面概要图。
图7是示出在外部设备的灯座300具备螺旋弹簧的情况下，LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴的情形的剖面概要图。
图8是示出在外部设备的灯座400具备橡胶的情况下，LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴的情形的剖面概要图。
图9是示出在外部设备的灯座500具备磁铁的情况下，LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴的情形的剖面概要图。
(附图标记说明)
100 LED光源灯具
110 壳体
111 LED设置板
112 供电端子设置部
113 侧面散热部
120 LED模块
121 模块基板
122 LED元件
123 波长转换部件
124 模块基板
125 LED元件
126 波长转换部件
127 LED
128 LED
129 LED
130 驱动电路
131 一次侧电路元件
132 开关晶体管
133 一次侧电路元件
134 开关晶体管
135 双绞线
140 反射扩散部件
150 隔离部件
160 光扩散部件
170 电源输入端子
180 电源输入端子
200 灯座
201 板簧
300 灯座
301 螺旋弹簧
302 热电导部件
400 灯座
401 橡胶
500 灯座
501 磁铁
具体实施方式
[第一实施方式]
<概要>
第一实施方式所涉及的LED光源灯具在离壳体内的光扩散部件最远的灯座侧的位置上设置LED光源，并在光扩散部件与LED光源之间的外围部分配置驱动电路。
通过上述结构，能够在有限的空间内最大限度地确保驱动电路与LED光源之间的距离，从而在几乎不降低光萃取效率的情况下，就能够获得更均匀的发光面。
并且，通过使LED光源的设置板露出而与灯座侧的热电导部件紧贴，来提高散热性。
<结构>
图1是示出第一实施方式所涉及的LED光源灯具100的外观的图。图2是示出LED光源灯具100在水平方向上的剖面(相当于图3中的双点划线B-B’剖面)的概要图。图3是示出LED光源灯具100在垂直方向上的剖面(相当于图2中的点划线A-A’剖面)的概要图。
如图1～3所示，第一实施方式所涉及的LED光源灯具100具备：壳体110、LED模块120、驱动电路130、反射扩散部件140、隔离部件150、光扩散部件160以及电源输入端子170及180，在壳体110中内置有LED模块120、驱动电路130、反射扩散部件140以及隔离部件150，该LED光源灯具100通过安装到灯座来使用。
本实施方式是一种在壳体内内置驱动电路的类型的LED光源灯具，但本发明也可以是壳体内没有内置驱动电路的类型的LED光源灯具。在使用没有内置驱动电路的类型的LED光源灯具时，外部设备需要具备驱动电路，但随着对LED光源灯具的迅速开发，驱动电路的规格被频繁地更改，而频繁地改变外部设备所具备的驱动电路的规格是不现实的。此外，对LED光源灯具还有根据心情或情况来改变输出或形状等这样不同的要求，所以内置驱动电路的LED光源灯具更方便、更有利。
壳体110是通过将LED设置板111、供电端子设置部112以及侧面散热部113接合而形成的盒子，图2中下侧的面是用于安装到外部设备的灯座的安装面。
LED设置板111是配置在作为壳体110内最大的空间的主空间114中的、用于安装到外部设备的灯座的一侧的圆盘状铝制板，并且，在与该灯座相反一侧的面设置LED模块120。本实施方式中，设置有LED模块120的面的背面是用于安装到外部设备的灯座的安装面，LED设置板111形成壳体110的一部分。并且，为了将热经由外部设备的灯座有效地释放到外部，LED设置板111一般优选为热电导性高的材料。此外，本实施方式中，LED设置板111的材料采用热电导性基本上高的铝制，但本发明并不局限于此。此外，LED设置板111的材料优选为热电导性高于供电端子设置部112的材料。例如，LED设置板111的材料既可以是铁或铜，也可以包含铁、铜和/或铝的合金等金属制，还可以是陶瓷等耐热性良好的非金属制。此外，也可以不使LED设置板111为壳体110的一部分，而在壳体110的内部另外设置LED设置板111。
供电端子设置部112例如是树脂制的模具成型物，该供电端子设置部112配置在用于安装到外部设备的灯座的安装面上LED设置板111的周围，并设置有电源输入端子170及180，安装于上述灯座时，该电源输入端子170及180与外部的电力线连接。
侧面散热部113例如是通过将长方形的铝平板接合成环状后进行压模成型或者对面包圈状的铝平板进行压模成型等而制作的、外形大致呈截锥形状的结构体，它使从驱动电路130等产生的废热从侧面释放到大气中。
LED模块120是将多个由驱动电路130驱动而发光的LED一起单元化的照明用LED的集合体，它设置于LED设置板111的与外部设备的灯座相反一侧的、壳体110的内侧的主空间114侧的面(图2中的上表面)。
这里，LED模块120可以采用在模块基板上将LED元件(裸芯片)进行一次封装的方式、以及在模块基板上将收纳在封装体中的LED元件进行二次封装的方式中的任意一个。
此外，模块基板优选为导热性高的，例如，可以采用陶瓷基板、金属基板、Si等半导体基板、玻璃基板以及环氧玻璃基板等。
此外，LED模块120只要搭载至少一个LED元件即可。此外，LED元件也可以是红、绿、蓝等单色光。搭载有发光颜色不同的多个LED元件的LED模块可以通过改变单色光的输出平衡，来获得包含白色在内的较广范围的光颜色。
此外，LED模块120也可以由LED元件和波长转换部件构成，例如也可以是将YAG荧光体组合而成的白色LED。
此外，LED模块120既可以采用在将LED元件进行一次封装而成的模块基板上搭载波长转换部件的方式，也可以采用在模块基板上将由LED元件和荧光体构成的封装体进行二次封装的方式。
此外，也可以将色温不同的白色LED进行适当地组合。此外，也可以在黑体轨迹上调整颜色。
此外，LED模块120既可以如图4(a)的剖面图所示那样，采用在模块基板121上搭载多个LED元件122a～c，并通过在硅树脂等上分散有YAG荧光体等的波长转换部件123a～c来密封各个LED元件122a～c的方式，也可以如图4(b)的剖面图所示那样，采用通过波长转换部件126来将多个搭载在模块基板124上的LED元件125a～f一并密封的方式。如图4(b)所示，采用一并密封为面状的方式时，射出扩散光，从而本发明能够获得更高的效果。
图5(a)～(c)是示出LED模块120中的LED元件的排列方法的具体例子的图。
如图5(a)所示，例如，在LED模块120上使三个高亮度LED127以5～15mm左右的间隔配置成三角形。此外，如图5(b)所示，例如，在LED模块120上使22个较高亮度的LED128进行二维配置。此外，如图5(c)所示，例如，在LED模块120上，将72个小型LED129进行二维的密集配置，使之为10～15mm左右的方形。
驱动电路130是输出适于LED模块120点灯的功率的电子电路，在壳体110内的主空间114中，该驱动电路130以不遮蔽LED模块120的各LED所发出的光的光轴的方式，配置于LED模块120与光扩散部件160之间的外围部分。此外，驱动电路130是用于使LED模块120发光的电子电路，例如在将家用一般电源(AC100V或AC200V)作为输入的情况下，该驱动电路130包括整流用二极管及/或电感器等一次电路元件131以及开关晶体管132，而例如在将DC电源(DC6V、12V或24V等)作为输入的情况下，该驱动电路130包括电容及/或电感器等一次电路元件133以及开关晶体管134。
这里，本实施方式中，为了避免因电磁感应而造成的耦合，并降低噪声，如图2、3所示那样将驱动电路130的结构分割配置在分开的两个位置上。例如在用于家用一般电源的情况下，在外围部分中的一个位置上配置一次电路元件131，而在另一位置上配置开关晶体管132。此外，例如在用于DC电源的情况下，在外围部分中的一个位置上配置一次电路元件133，而在另一位置上配置开关晶体管134。
此外，若用双绞线135来连接分割配置在两个位置上的驱动电路130的各结构，则能够获得更好的噪声降低効果。
此外，驱动电路130并不一定要分割配置在分开的两个位置上，也不一定要用双绞线来连接各结构，即使不具备这些结构，本发明的目的也能够实现。
反射扩散部件140例如是圆锥形或多角锥形状，例如通过对经过镜面加工的不锈钢或钢铁进行了镀层那样的、反射率高的材料制成，该反射扩散部件140以遮蔽LED模块120的各LED所发出的光的一部分光轴的方式，配置在LED模块120与光扩散部件160之间的中空部分，通过支撑杠141等来支撑，并使从该LED模块发出的光的一部分反射、扩散。
隔离部件150例如是通过在模具成型的树脂的表面上将铝进行蒸发涂敷等来提高反射率的部件，该隔离部件150使反射扩散部件140与光扩散部件160之间的空间与驱动电路130隔离，遮蔽从LED模块120向驱动电路130的热辐射，并且，使从LED模块120发出的光中、未直接到达光扩散部件160的光的一部分或由反射扩散部件140反射的光反射，使之朝向光扩散部件160的方向。
此外，反射扩散部件140或隔离部件150并不一定是必要的构成要素，即使不具备这些结构，本发明的目的也能够实现。
光扩散部件160是形成有扩散膜的玻璃罩，该扩散膜将所穿过的光的行进的方向改变成不同方向来使光扩散，从而减轻亮度的不均匀；并且，光扩散部件160配置成覆盖侧面散热部113与隔离部件150之间的开放部分，以遮蔽LED模块120的各LED所发出的光的光轴。
此外，光扩散部件160既可以是在玻璃灯泡内壁形成通过由碳酸钙、二氧化硅、氧化铝、氧化钛等无机材料构成的微粒子、或由聚合物等有机材料构成的微粒子所构成的扩散膜的形态，也可以是在丙烯酸树脂、聚碳酸酯树酯、硅树脂等上分散上述微粒子的形态。
电源输入端子170及180是用于从电源接收功率的端子，并兼备安装于外部设备的灯座时的限位器的功能。
<总结>
如上所述，本实施方式的LED光源灯具通过在壳体内的空间中的靠外部设备灯座的一侧设置LED模块，并且将现有技术中被配置在比LED模块靠灯座的一侧的驱动电路配置在比LED模块靠光扩散部件侧的、不遮蔽光轴的外围部分，从而能够在有限的空间内，最大限度地确保LED模块与光扩散部件之间的距离。
这样，通过使LED模块与光扩散部件之间的距离变长，就能够在几乎不降低光萃取效率的情况下，使光扩散部件(发光面)的亮度更均匀。
此外，通过上述结构，能够确保LED模块与光扩散部件之间的距离，从而能够确保配置反射扩散部件的空间。通过将反射扩散部件配置成遮蔽一部分光轴，来使原来朝向亮度高的部分的光的一部分反射、扩散，从而能够使光扩散部件(发光面)的亮度更均匀。
此外，隔离部件不仅使配置于外围部分的驱动电路隔离，遮蔽来自LED模块的热辐射，而且使在光扩散部件以外的方向上扩散的光反射，使之朝向光扩散部件，从而不仅能够对驱动电路进行热防护，而且能够提高亮度，使亮度更均匀。
此外，由于在比LED模块靠灯座侧没有配置驱动电路，所以能够使LED设置板露出于外部，从而能够较容易地将热经由灯座释放到外部。
[第一变形例]
<概要>
第一变形例中，当安装于外部设备的灯座时，通过板簧、螺旋弹簧及橡胶等弹性体，来使LED设置板抵接于该灯座侧的热电导部件，或通过使LED设置板和该热电导部件中的至少一个为磁铁，另外一个为铁等被磁铁吸住的材料，来使LED设置板与灯座侧的热电导部件紧贴，由此来提高散热性。
<结构>
图6～9分别是示出将LED光源灯具安装于外部设备的灯座时，LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴的情形的剖面概要图。
这里，第一变形例中，假设LED光源灯具为专利文献1中所记载的使用了IEC规格的GX53型灯口的灯具、或是使用了基于该灯口的其它规格的灯口的薄型LED光源灯具。此外，图6～9中，对与第一实施方式的LED光源灯具100的各构成要素具有相同功能的构成要素赋予相同的标记。此外，第一实施方式中，壳体110是通过将LED设置板111、供电端子设置部112以及侧面散热部113接合而形成的盒子，但本变形例中，由于隔离部件150的一部分兼具壳体的功能，所以壳体110是通过将LED设置板111、供电端子设置部112、侧面散热部113以及隔离部件150接合而形成的盒子。
图6是示出在外部设备的灯座200具备板簧的情况下，LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴的情形的剖面概要图。
图6所示的例子中，当LED光源灯具100安装于外部设备的灯座200时，设于灯座200的板簧201由于板簧201的弾性而与LED设置板111紧贴。这里，板簧201的热电导性较高，并通过与外部的热容量大的部件或散热性高的结构连接以能够充分传热，从而发挥热电导部件的作用。
图7是示出在外部设备的灯座300具备螺旋弹簧的情况下，LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴的情形的剖面概要图。
图7所示的例子中，当LED光源灯具100安装于外部设备的灯座300时，设于灯座300的具有螺旋弹簧301的热电导部件302由于螺旋弹簧301的弾性而与LED设置板111紧贴。这里，与板簧201同样地，热电导部件302的热电导性较高，并与外部的热容量大的部件或散热性高的结构连接，以能够充分传热。
图8是在外部设备的灯座400具备橡胶的情况下，LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴的情形的剖面概要图。
图8所示的例子中，当LED光源灯具100安装于外部设备的灯座400时，设于灯座400的橡胶401由于橡胶401的弾性而与LED设置板111紧贴。这里，与板簧201同样地，橡胶401的热电导性较高，并通过与外部的热容量大的部件或散热性高的结构连接以能够充分传热，从而发挥热电导部件的作用。
图9是示出在外部设备的灯座500具备磁铁的情况下，LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴的情形的剖面概要图。
图9所示的例子中，LED设置板111是铁制的，当LED光源灯具100安装于外部设备的灯座500时，设于灯座500的磁铁501由于磁铁5011的磁力而与LED设置板111紧贴。这里，与板簧201同样地，磁铁501的热电导性较高，并通过与外部的热容量大的部件或散热性高的结构连接以能够充分传热，从而发挥热电导部件的作用。
此外，在LED设置板111的材料是导电体的情况下，当安装于外部设备的灯座时，也可以使该LED设置板111连接于外部的电力线，从而使它兼作电源输入端子。然而，由于LED设置板111的温度会高于通常的输入端，若温度上升，则电阻变高，所以当安装于灯座时，最好不使LED设置板111连接于外部的电力线，从而使它不兼作电源输入端子。
<总结>
如上所述，根据本变形例的结构，当LED光源灯具安装于外部设备的灯座时，通过使LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴，能够进一步提高散热性。
工业实用性
本发明的LED光源灯具由于在几乎不降低光萃取效率的情况下，就能够使光扩散部件的亮度更均匀，所以，能够应用于例如一般家用照明、户外照明灯等各种各样的照明设备。尤其是，本发明的LED光源灯具耗电量少、寿命长、且发光面的亮度均匀这样的良好照明，工业实用价值非常高。

Claims (8)

1.一种LED光源灯具，其特征在于：
该LED光源灯具在壳体中内置了驱动电路，并通过安装到灯座来使用，该LED光源灯具具备：
LED设置板，该LED设置板被配置在上述壳体内的主空间中的、用于安装到上述灯座的一侧；
LED模块，该LED模块设置于上述LED设置板的、与上述灯座相反一侧的面，并包括至少一个由上述驱动电路驱动而发光的LED元件；以及
光扩散部件，该光扩散部件配置成遮蔽上述LED模块的各LED所发出的光的光轴；
上述驱动电路以不遮蔽上述LED模块的各LED所发出的光的光轴的方式，配置于上述LED模块与上述光扩散部件之间的外围部分。
2.根据权利要求1所述的LED光源灯具，其特征在于：
上述LED光源灯具还具备隔离部件，该隔离部件使上述LED模块与上述光扩散部件之间的空间与上述驱动电路隔离，并遮蔽来自该LED模块的热辐射，并且，使从该LED模块发出的光中未直接到达该光扩散部件的光的一部分反射，使之朝向该光扩散部件的方向。
3.根据权利要求2所述的LED光源灯具，其特征在于：
上述LED光源灯具还具备反射扩散部件，该反射扩散部件配置于上述LED模块与上述光扩散部件之间，以遮蔽上述LED模块的各LED所发出的光的一部分光轴，并使从该LED模块发出的光的一部分反射、扩散。
4.根据权利要求1所述的LED光源灯具，其特征在于：
上述驱动电路分割配置在上述外围部分中分开的两个位置上，并具备，
配置于一个位置的一次电源电路、以及
配置在另一个位置的开关晶体管。
5.根据权利要求1所述的LED光源灯具，其特征在于：
上述LED设置板的设置有上述LED模块的面的背面是用于安装到上述灯座的安装面，并且，上述LED设置板形成上述壳体的一部分。
6.根据权利要求5所述的LED光源灯具，其特征在于：
上述LED设置板的热电导性高于用于安装到上述灯座的安装面的周围部件。
7.根据权利要求6所述的LED光源灯具，其特征在于：
在安装于上述灯座时，上述LED设置板与该灯座侧的热电导部件紧贴。
8.根据权利要求7所述的LED光源灯具，其特征在于：
上述驱动电路还具备电源输入端子，该电源输入端子设置于没有配置上述LED设置板的部分，在上述LED光源灯具安装于上述灯座时，上述电源输入端子连接于外部的电力线，
在安装于上述灯座时，上述LED设置板不与外部的电力线连接。
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