CN203052251U

CN203052251U - 照明器具

Info

Publication number: CN203052251U
Application number: CN2012204564512U
Authority: CN
Inventors: 松田良太郎; 坂口贞雄; 北村纪之
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2022-09-07
Also published as: JP2013105711A; US20130119866A1

Abstract

本实用新型提供一种照明器具。该照明器具包括：发热的光源(2)；透光性的圆顶(5)，在内部收容着所述光源(2)；以及透光性的灯罩(6)，隔着所述圆顶(5)而将光源(2)予以覆盖。将液体封入至形成在圆顶(5)与灯罩(6)之间的空间(S2)中。

Description

照明器具

技术领域

本实施方式主要涉及组装有发光模块的灯泡型发光二极管(Light Emitting Diode，LED)灯(lamp)等照明器具及照明方法，所述发光模块是将LED(Light Emitting Diode)等半导体发光元件安装于基板而成。

背景技术

一般而言，灯泡型的LED灯包括：将LED安装于基板而成的发光模块、与该发光模块发生接触地安装的散热体、及将发光模块的光出射侧予以覆盖的透光性的灯罩(globe)。从发光模块放出的光透过灯罩而被用作照明光，发光模块所产生的热经由散热体而被释放。

为了使所述以往的灯泡型LED灯的光输出提高，必须使发光模块的散热性提高，从而必须某种程度地增大散热体的尺寸(size)(表面积)。另一方面，根据规格，灯泡的尺寸已大致固定，因此，若使散热体的尺寸增大，则灯罩的大小会相应地变小，从而会对配光特性产生影响。

因此，希望开发出如下的照明器具及照明方法，该照明器具可使散热性提高，且可充分地使光输出提高，而且可获得所期望的配光特性。

实用新型内容

本实用新型的照明器具包括：发热的光源；透光性的圆顶(dome)，在内部载置着所述光源；透光性的灯罩，隔着所述透光性的圆顶而将所述光源予以覆盖；以及液体，封入至形成在所述圆顶与所述灯罩之间的空间中。

附图说明

图1表示实施方式的灯泡型LED灯的外观立体图。

图2是将图1的LED灯沿着管轴予以切断所得的剖面图。

图3是将图1的LED灯分解为多个构成要素所得的分解立体图。

图4是将图1的LED灯分解为多个构成要素所得的剖面图。

符号的说明：

1：LED灯

2：发光模块

2a：基板

2b：框架

2c：密封树脂

3：散热外壳

3a：开口

3b：基板载置面

3c：内侧肩部

3d：外侧肩部

4：灯头

4a：螺纹

5：内侧圆顶

5a、6a：开口缘部

6：灯罩

S、S2：密闭空间

S1：空间

具体实施方式

根据一个实施方式，照明器具包括：发热的光源；透光性的圆顶，在内部收容着所述光源；以及透光性的灯罩，隔着所述圆顶而将光源予以覆盖。将液体封入至形成在圆顶与灯罩之间的空间中。

以下，参照附图来对各个实施方式进行说明。

图1表示作为实施方式的照明器具的灯泡型的LED灯1的外观立体图。另外，图2表示沿着管轴将所述LED灯1予以切断所得的剖面图。另外，图3表示将所述LED灯1分解为多个构成要素所得的分解立体图，图4表示所述已分解的LED灯1的剖面图。

LED灯1包括：发光模块2、散热外壳(case)3、灯头4、内侧圆顶5、以及灯罩6。将该LED灯1的灯头4螺合于未图示器具本体的灯座，借此，将该LED灯1电性及机械性地连接于器具本体。

如图1及图2所示，将未图示的多个LED(Light Emitting Diode：发光二极管)芯片(chip)安装于圆形的基板2a的表面，将线连接于基板之后，设置将所述多个LED芯片予以包围的圆环状的框架2b，接着将密封树脂2c填充至所述框架2b内，从而构成发光模块2。还可使用有机电致发光(Electroluminescence，EL)元件等固态发光元件代替所述LED芯片来作为发光元件。

基板2a例如为在金属基底的表面形成绝缘层，在该绝缘层上形成配线图案(pattern)或反射层而构成。LED芯片例如为发出蓝色光的蓝色LED，该LED芯片安装在处于基板2a的表面的反射层上，且通过线而分别连接于配线图案。LED芯片也可以倒装芯片(flip chip)方式而安装于基板。

密封树脂2c例如包含由蓝色光激发而发出黄色光的荧光体，该黄色光与蓝色之间存在补色的关系。即，从LED芯片放出的蓝色光与因荧光体被激发而发出的黄色光混合，接近于白色的光从发光模块2放出。可借由将LED芯片及/或密封树脂2c予以变更，对发光模块2的发光色进行调节。

散热外壳3是由内部具有空洞且大致圆筒形状的陶瓷构成。此外，也可使用铝等导热率高的金属作为散热外壳3的材质。

在散热外壳3的空洞的内部收容且配置有未图示的电路基板，所述未图示的电路基板安装有构成电源电路或点灯电路的未图示的多个电子零件，用以将直流电流供给至发光模块2的多个LED芯片。所述电路基板是与散热外壳3发生接触地被安装，且电性连接于发光模块2的基板2a。即，电路基板的热会传导至散热外壳3。

散热外壳3的处于图示上端的圆形的开口3a被发光模块2的基板2a堵塞。换句话说，在散热外壳3的图示上端形成有圆环状的基板载置面3b，该圆环状的基板载置面3b与发光模块2的基板2a的背面侧的周缘发生接触。该基板载置面3b的外径与发光模块2的基板2a的直径大致相同。发光模块2的热经由所述圆环状的基板载置面3b而向散热外壳3传导。

在基板载置面3b的外侧形成有圆环状的内侧肩部3c，该圆环状的内侧肩部3c用以安装内侧圆顶5。该内侧肩部3c位于比基板载置面3b更靠图示下侧的位置。另外，在与比所述内侧肩部3c更靠图示下侧的位置隔开、且在散热外壳3的外表面上，形成有用以安装灯罩6的圆环状的外侧肩部3d。

即，内侧肩部3c的外径大于基板载置面3b的外径，外侧肩部3d的外径大于内侧肩部3c的外径。因此，成为后述的将灯罩6配置于内侧圆顶5的外侧的双重管构造。

而且，为了安装灯头4，比外侧肩部3d更靠图示下侧的散热外壳3的直径小。另外，该部分螺合于灯头4的螺纹4a且成为螺旋状的凹凸形状(图示省略)。在灯头4的外周，包括用以螺合于未图示的器具侧的灯座的螺纹4a。所述灯头4电性连接于所述电路基板。

内侧圆顶5在图示下端包括圆环状的开口缘部5a，该圆环状的开口缘部5a密着且抵接于散热外壳3的内侧肩部3c。将所述内侧圆顶5的开口缘部5a气密地粘接固定于散热外壳3的内侧肩部3c，借此，将所述内侧圆顶5固定于散热外壳3。在所述状态下，载置在散热外壳3的基板载置面3b上的发光模块2是以被内侧圆顶5包围的方式而被覆盖且密闭。

内侧圆顶5例如由玻璃形成且包含扩散剂，该扩散剂用以使从发光模块2放出的光扩散。或者，所述内侧圆顶5由磨砂玻璃形成。即，内侧圆顶5本身作为发光的发光部而发挥功能。因此，内侧圆顶5的图示上端附近至少延伸至后述的灯罩6的中心为止。再者，由内侧圆顶5将覆盖发光模块2的空间S1的压力设为大气压。

灯罩6例如由玻璃形成，具有大致接近于球体的外形，且在图示下端包括圆环状的开口缘部6a。灯罩6的图示下端附近具有向开口缘部6a缓慢收缩的形状。开口缘部6a的开口直径稍大于内侧圆顶5的外径。

而且，灯罩6是以将所述内侧圆顶5予以包围的方式，与内侧圆顶5彼此隔开地盖在内侧圆顶5的外侧，且使开口缘部6a气密地粘接于散热外壳3的外侧肩部3d，借此固定于散热外壳3。或者，内侧圆顶5与灯罩6也可一体地形成。

总之，在内侧圆顶5的外侧，灯罩6内侧的空间构成气密的密闭空间S2。该密闭空间S2与散热外壳3的一部分发生接触，即，与内侧肩部3c与外侧肩部3d之间的外周面发生接触。换句话说，本实施方式的LED灯1被设计成使散热外壳3的一部分露出至所述密闭空间S2的构造。

而且，对所述密闭空间S2进行抽真空而减压，将少量的水封入至所述密闭空间S2。例如，将所述密闭空间S2减压至使水在约60℃汽化的程度的压力。除了水以外，作为封入至密闭空间S2的液体的条件，只要是具有透光性且随着减压而在60度左右的温度下汽化的液体，则可代替水，但从液体向气体或从气体向液体的状态变化易于控制、易于处理且具有透光性的最佳液体为水。

在本实施方式中，将0.1ml的水封入至容积为12.5ml的密闭空间S2内，将密闭空间S2减压至150托(Torr)为止。如下所述，该压力是在密闭空间S2内产生了水蒸气的状态下，使水在60℃沸腾的压力。在此情况下，例如预先将玻璃管(未图示)连接于灯罩6的图示上端，经由该玻璃管来对密闭空间S2进行抽真空，同时使适量的水流入至密闭空间S2内。接着，将玻璃管予以切断，对所述连接部位进行密封。

密闭空间S2内的气压较佳为使封入的液体在约60℃-70℃汽化的压力。例如，在将水用作液体的情况下，为了使水在60℃汽化，所述气压约为150Torr，为了使水在70℃汽化，所述气压约为235Torr。

以下，对所述构造的LED灯1的散热功能进行说明。

经由灯头4从器具本体(未图示)向LED灯1供电，使发光模块2点灯之后，发光模块2的热经由基板2a而向散热外壳3传导。同时，收容在散热外壳3内部的电路基板(未图示)的热也传导至散热外壳3。即，在使LED灯1点灯之后，散热外壳3随着时间而逐渐被加热。

如此，传导至散热外壳3的热经由散热外壳3本身而释放至大气中，并且对处于散热外壳3的一部分露出的密闭空间S2内的水进行加热。在本实施方式中，由于散热外壳3的尺寸比较小，因此，对水进行加热的热量的比例会增大。借此，夺取发光模块2的热而使该发光模块2冷却，并且夺取安装于未图示的电路基板的电子零件的热而使该电子零件冷却。

在密闭空间S2内经加热的水会在基于密闭空间S2内的压力的温度下汽化。即，在密闭空间S2的压力为大气压的情况下，水在约100℃沸腾并汽化，但在密闭空间S2经减压的情况下，水的沸点降低。在本实施方式中，使密闭空间S2内的压力减小至使水在约60℃沸腾的程度的压力为止，因此，在密闭空间S2内，水在约60℃汽化。再者，在所述情况下，将密闭空间S2的压力设定成如下的压力，该压力是在密闭空间S2内产生了水蒸气的状态下，使水在约60℃的温度沸腾的压力。

密闭空间S2内汽化的水，即水蒸气，在密闭空间S2内扩撒，接着到达灯罩6的内表面，并且到达内侧圆顶5的外表面。内侧圆顶5的内侧，即，安装有发光模块2的空间S1因发光模块2发热而达到比较高的温度，因此，水蒸气的热几乎不会传导至内侧圆顶5。

另一方面，由于灯罩6的外侧向大气敞开且为环境温度，因此，可预测所述灯罩6的外侧为至少大幅度地低于60℃的温度。即，到达灯罩6内表面的水蒸气因与外部气温之间的温度差而液化。此时，热从水蒸气传导至灯罩6，该灯罩6被加热。即，在所述情况下，灯罩6作为散热体而发挥功能。

以所述方式传导至灯罩6的热会从该灯罩6的外表面释放至大气中，而在灯罩6的内表面液化的水借由从散热外壳3传导来的热而再次被加热，且在达到60℃时再次汽化。即，密闭空间S2内的水的状态在气体与液体之间瞬息万变地发生变化且循环，从而将发光模块2及未图示的电子零件的热传导至灯罩6。

本实施方式的LED灯1点灯之后，不久达到热饱和状态的LED灯1的热分布做了说明。为了进行比较，将封入至密闭空间S2内的水予以除去时的LED灯1的热分布做了说明。

本实施方式的LED灯1，已知：除了发光模块2稍微达到高温(约80℃)以外，整体上已冷却至70℃左右为止。特别是在本实施方式中，已知：灯罩6作为散热体而良好地发挥功能。相对于此，在比较例(未封入有水的情况)中，已知：仅散热外壳3达到大幅度地超过100℃的高温，发光模块2几乎未被冷却。即，在比较例(未封入有水的情况)中，可预测：散热外壳3的尺寸不充分，且发光模块2的使用寿命也会缩短。

如上所述，根据本实施方式，将少量的水封入至内侧圆顶5与灯罩6 之间的密闭空间S2内并减压，因此，可利用水的潜热效应(latent heat effect)来将热良好地传导至灯罩6，可使表面积相对较大的灯罩6作为散热体而发挥功能。因此，例如，本实施方式可有效果地对整个LED灯1进行冷却，从而可使发光模块2的散热性提高。特别是根据本实施方式，在发光模块2的温度饱和的状态下抑制为80℃左右，不用担心对使用寿命造成不良影响。

另一方面，根据本实施方式，可使灯罩6作为散热体而发挥功能，因此，不必像以往那样使散热外壳3过分地变大，从而可使设计的自由度提高。因此，根据本实施方式，能够自由地对灯罩6的大小或形状进行设计，可容易地获得所期望的配光特性，从而可提供优质的照明光。

另外，在本实施方式中，采用双重管构造，即，在灯罩6的内侧配置将发光模块2予以覆盖的内侧圆顶5，因此，可使通过内侧圆顶5的光扩散，从而可放出更无光斑的良好的光。另外，借由设置内侧圆顶5，可获得犹如与将光源配置在灯罩6中心时相同的效果，从而可向所有的方向放出均一的光，能够实现广配光化。

再者，在本实施方式中，将内侧圆顶5安装在灯罩6中，将水封入至所述灯罩6与内侧圆顶5之间的密闭空间S2并减压，但内侧圆顶5并非为必需的构成，也可根据条件而将该内侧圆顶5予以省略。即，也可将内侧圆顶5予以省略，从而将整个灯罩6的内部设为一个密闭空间S(即，空间S1+密闭空间S2)。

在所述情况下，封入至所述密闭空间S内的水会直接作用于发光模块2，因此，必须使发光模块2完全防水。如此，若将内侧圆顶5予以省略，则可将发光模块2所产生的热直接传导至灯罩6，从而可使散热性进一步提高。另外，理所当然的是若将内侧圆顶5予以省略，则可相应地使装置构成简化，从而可使制造成本减少。

此外，在所述实施方式中，虽未涉及LED灯1的朝向，但可将本实施方式的LED灯1安装于所有的方向来使用。例如，当以图示的朝向(灯头4处于下方)来使用所述LED灯1时，密闭空间S2内的水容易与散热外壳3的露出部位发生接触并滞留于该露出部位，因此，易于对水进行加热，且易于使水汽化。

相对于此，假设若以上下颠倒的朝向(灯头4处于上方)来使用LED灯1，则密闭空间S内的水会因重力而滞留于灯罩6的顶部。然而，对于本实施方式的LED灯1而言，可将整个灯控制为均一的温度，因此，无论水与灯的哪一个部位发生接触，均同样可使水汽化，无论灯的朝向如何，均可在相同条件下，使水发挥散热功能。

根据以上所述的实施方式的照明器具，由于将液体封入至灯罩6中的密闭空间S2(或密闭空间S)并减压，因此，可使发光模块2的散热性提高，可使LED灯1的光输出充分地提高，从而可获得所期望的配光特性。

虽已对若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而被提示的实施方式，并无对实用新型的范围进行限定的意图。实际上能够以各种方式来实施所述新颖的实施方式，而且，在不脱离实用新型的宗旨的范围内，可进行各种省略、替换、以及变更。所述实施方式或其变形包含于实用新型的范围或宗旨，并且包含于权利要求书所揭示的实用新型及其均等的范围。

例如，也可假设在使图示的姿势上下颠倒而成的状态下使用LED灯1，对灯罩6的内表面实施容易使水湿润扩散的毛细管状的加工。即，也可在灯罩6的内表面形成细长的槽，以利用毛细管现象，使滞留于灯罩6的顶部附近的水湿润扩散至灯罩6的内表面，将水向上吸至散热外壳3露出于密闭空间S2的部位为止。

Claims

1.一种照明器具，其特征在于，包括：

发热的光源；

透光性的圆顶，在内部载置着所述光源；

透光性的灯罩，隔着所述透光性的圆顶而将所述光源予以覆盖；以及

液体，封入至形成在所述圆顶与所述灯罩之间的空间中。

2.根据权利要求1所述的照明器具，其特征在于：所述光源包含发光二极管。

3.根据权利要求2所述的照明器具，其特征在于：将所述空间的压力设定成使所述液体在60℃以上且为70℃以下汽化的压力。

4.根据权利要求1所述的照明器具，其特征在于：所述液体具有透光性。

5.根据权利要求4所述的照明器具，其特征在于：所述液体为水。

6.根据权利要求1所述的照明器具，其特征在于：利用光扩散构件来形成所述圆顶，将所述圆顶的顶部配置于所述灯罩的中心。