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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine LED-Lampe, die einen LED-Chip aufweist, der als Lichtquelle dient.
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Der Bedarf an LED-Lampen oder LED-Leuchtbirnen als Ersatz für Glühlampen, die einen höheren Verbrauch an elektrischer Leistung haben hat in der letzten Zeit zugenommen. Die LED-Lampen haben einen sehr viel geringeren Verbrauch. Eine Art einer LED-Lampe weist einen metallischen Wärmeverteiler, der aus einem Metall wie Aluminium mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit besteht, eine Kappe, die auf einem Ende des Wärmeverteilers angeordnet ist, einen Kolben mit einem lichtdurchlässigen Glas oder einem Kunststoffmaterial mit einer halbkugelförmigen Oberseite angebracht an dem anderen Ende des Wärmeverteilers, ein Modulsubstrat, auf dem ein LED-Chip montiert ist und eine Beleuchtungsschaltung, die den LED-Chip mit elektrischer Leistung versorgt, auf. Das Modulsubstrat ist mit einem Ende des Wärmeverteilers verbunden und die Kappe ist an dem anderen Ende des Wärmeverteilers angebracht. Die Beleuchtungsschaltung ist in dem Wärmeverteiler angeordnet und der Kolben ist an dem einen Ende des Wärmeverteilers derart montiert, dass er das Modulsubstrat abdeckt. Die Beleuchtungsschaltung und die Kappe sind elektrisch miteinander verbunden.
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Licht, das von einem Glühfaden, der bei einer Glühlame als Lichtquelle dient, wird um diesen herum diffundiert, wodurch das umgebende Gebiet gleichmäßig beleuchtet wird. Licht, das von einem LED-Chip, das als Lichtquelle für eine LED-Lampe verwendet wird, hat dagegen eine hohe Ausrichtung und entsprechend eine Charakteristik der Beleuchtung eines nahen nach vorne gerichteten Bereichs mit intensivem Licht. Im Hinblick auf diese Eigenschaft muss die LED-Lampe mit einer Lichtdiffusionseinheit versehen werden, die das Licht von dem LED-Chip um die Lampe diffundiert, damit die LED-Lampe als ein Ersatzprodukt für die Glühlampe verwendet werden kann.
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Eine Art einer LED-Lampe, die mit einer Lichtdiffusionseinheit versehen ist, wird bereits praktisch verwendet. Die Lichtdiffusionseinheit weist ein Lichtführungselement auf, das eine Lichtreflektionsfläche hat, die an deren distalen Ende ausgebildet ist. Ein Lichtführungselement ist an dem Wärmeverteiler derart fixiert, dass ein proximales Ende des Lichtführungselements dem LEC-Chip gegenüberliegt. Der Kolben ist an dem Wärmeverteiler derart angebracht, dass er das Lichtführungselement abdeckt.
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Entsprechend dem oben beschriebenen Typ einer LED-Lampe verläuft Licht, das von dem LED-Chip emittiert wird, in das Lichtführungselement durch das proximale Ende des Lichtführungselements, um zu der Reflektionsfläche geleitet zu werden. Das Licht wird sodann auf der Reflektionsfläche reflektiert, um das distale Ende des Lichtführungselements diffundiert zu werden. Die oben beschriebene Art einer LED-Lampe wird in den japanischen Patentanmeldungen
JP-A-2011-70972 , P-A-2011-82132,
JP-A-2011-90828 und
JP-A-2011-91033 beschrieben.
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Bei dem oben beschriebenen Typ einer LED-Lampe wird Licht, das von einer oberen Fläche des LED-Chips emittiert wird, von dem Lichtführungselement eingefangen, um so um das distale Ende des Lichtführungselements diffundiert zu werden. Obwohl der größere Teil des Lichts, das von dem LED-Chip erzeugt wird von deren oberen Fläche emittiert wird, wird das Licht teilweise diffus auf dem äußeren Umfang des LED-Chips und der Fläche des Modulsubstrats reflektiert, um um den LED-Chip diffundiert zu werden.
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Das Modulsubstrat, die proximale Endfläche des Lichtführungselements und die Stirnfläche des Wärmeverteilers sind bei der üblichen LED-Lampe im Wesentlichen coplanar. Entsprechend wird das Licht diffus an der äußeren Peripherie des LED-Chips und der Fläche des Modulsubstrats reflektiert. Das Licht, das um den LED-Chip diffundiert wird, ist schwierig von dem Lichtführungselement einzufangen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine LED-Lampe zu schaffen, mit der ein größerer Betrag des Lichts von dem Lichtführungselement eingefangen werden, um diffundiert zu werden.
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Die vorliegende Offenbarung schafft eine LED-Lampe mit einem Wärmeverteiler mit zwei Enden; einem Modulsubstrat, auf dem ein LED-Chip montiert ist, wobei das Modulsubstrat an einem Ende des Wärmeverteilers fixiert ist; einer Kappe, die an dem anderen Ende des Wärmeverteilers befestigt ist; einer Beleuchtungsschaltung, die elektrische Leistung an den LED-Chip anlegt und in dem Wärmeverteiler angeordnet ist, wobei die Beleuchtungsschaltung elektrisch mit der Kappe verbunden ist; und einem Lichtführungselement, das an dem Wärmeverteiler fixiert ist, so dass deren Basis gegenüberliegend zu dem LED-Chip angeordnet ist, wobei Licht, das von dem LED-Chip ausgesendet wird, auf das Lichtführungselement durch die Basis des Lichtführungselements eintritt, das eintretende Licht aus einer Fläche des Lichtführungselements austritt, und um das Lichtführungselement diffundiert zu werden, gekennzeichnet durch eine wärmeleitende Säule, die von dem einen Ende des Wärmeverteilers vorragt, wobei die wärmeverteilende Säule ein distales Ende hat, auf dem die Modulplatte angeordnet ist, wobei das Modulsubstrat und wenigstens ein Außenumfang der wärmeleitenden Säule von dem Lichtführungselement abgedeckt werden und der Außenumfang nahe einer Fläche der wärmeleitenden Säule angeordnet ist, auf der das Modulsubstrat angeordnet ist.
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Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung verläuft Wärme, die von dem LED-Chip erzeugt wird, durch das distale Ende der wärmeleitenden Säule zu der Basis des Wärmeverteilers, wodurch es von dem Wärmeverteiler abgegeben wird. Dagegen wird ein erheblicher Betrag von Licht, das von dem LED-Chip zu emittieren ist, auf einer oberen Fläche des Chips erzeugt zum Emittieren von der oberen Fläche, während ein Teil des Lichts diffus an einer äußeren Fläche des LED-Chips reflektiert und die Fläche des Modulsubstrats, wodurch es um den LED-Chip diffundiert wird.
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Das Modulsubstrat und wenigstens eine äußere Peripherie der wärmeleitfähigen Säule sind durch das Lichtführungselement bei der oben beschriebenen Ausgestaltung abgedeckt. In diesem Fall ist die äußere Periphere nahe einem Umfang der wärmeleitenden Säule angeordnet, auf deren Fläche das Modulsubstrat angeordnet ist. Entsprechend wird das Licht, das diffus auf der äußeren Peripherie des LED-Chips und der Fläche des Modulsubstrats diffus reflektiert wird, von dem Lichtführungselement eingefangen als auch das Licht, das von der oberen Fläche des LED-Chips emittiert wird, wodurch es um das Lichtführungselement von seiner Fläche diffundiert wird. Dies kann die Lichtdiffusionseffizienz bezüglich des Lichts; das von dem LED-Chip emittiert wird, verbessern.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Licht führungselement im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und eine Kerbe hat, die an einer Oberseite des Lichtführungselements angeordnet ist und in Form einer umgekehrten polygonalen Pyramide ist, so dass die Kerbe dem LED-Chip gegenüberliegend angeordnet ist.
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3. Die LED-Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtführungselement im Wesentlichen eine flache Kugelform hat und eine Oberseite, die mit einer tellerförmigen Kerbe versehen ist, so dass die Kerbe dem LED-Chip gegenüberliegend angeordnet ist. Da das Licht, das von dem LED Chip emittiert wird, auf den Flächen reflektiert wird, die die in Form einer invertierten polygonalen Form ausgebildeten Kerbe ausgebildet sind, um diffus gemacht zu werden, kann die Disffusionseffizienz weiter verbessert werden.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Lichtführungselement im Wesentlichen in einer flachen kugeligen Form und hat eine Oberfläche, die mit einer tellerförmigen Kerbe ausgebildet ist, so dass die Kerbe dem LED-Chip gegenüberliegend ausgebildet ist. Da das Licht, das von dem LED-Chip ausgesendet wird, auf einer gekrümmten Fläche reflektiert wird, die die tellerförmige Kerbe bildet, um diffus gemacht zu werden, kann die Lichtdiffusionseffizienz weiter verbessert werden.
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Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine Querschnittsansicht einer LED-Lampe nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine perspektivische Ansicht der LED-Lampe mit einem Kolben, wobei der Kolben und ein Lichtführungselement nicht dargestellt sind;
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3 eine perspektivische Ansicht des Lichtführungselements;
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4 eine Schnittansicht der LED-Lampe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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5 eine perspektivische Ansicht eine Lichtführungselements bei dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
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6 eine Schnittansicht der LED-Lampe nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es wird auf 1 Bezug genommen, in der eine LED-Lampe 10 nach einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die LED-Lampe 10 weist einen Wärmeverteiler 11, eine Kappe 12, einen transparenten Kolben 13, ein Modulsubstrat 15, auf dem ein LED-Chip 14 montiert ist, eine Beleuchtungsschaltung 16, die elektrische Leistung an den LED-Chip 14 anlegt, und ein Lichtführungselement 17 auf.
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Der Wärmeverteiler 11 besteht aus einem Metall, etwa Aluminium, mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer hohen Wärmeabgabeeigenschaft. Der Wärmeverteiler 11 hat eine zylindrische Struktur und ist in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes ausgebildet. Der Wärmeverteiler 11 hat eine große Anzahl von Rippen 11a, die an dessen Außenumfang angeordnet sind, um so die Fläche zum Verbessern des Wärmeabgabeeffekts zu vergrößern.
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Der Wärmeverteiler 11 hat ein oberes Ende 11b mit einem zentralen Teil, von dem eine zylindrische wärmeleitende Säule 11c vorragt. Die wärmeleitende Säule 11c hat ein distales Ende, an dem das Modulsubstrat 15 befestigt ist. Die Beleuchtungsschaltung 16 ist in dem Wärmeverteiler 11 eingeschlossen und das Modulsubstrat 15 und die Beleuchtungsschaltung 16 sind miteinander durch einen Draht 18 verbunden. Der Draht 18 ist durch eine Durchbohrung 11d eingesetzt, die sich von dem distalen Ende der wärmeleitenden Säule 11c zu einer Rückseite des oberen Endes des Wärmeverteilers 11 erstreckt. Die Kappe 12 ist an einem unteren Ende des Wärmeverteilers 11 montiert und hat eine Form und Dimensionen entsprechend dem internationalen Standard. Die Beleuchtungsschaltung 16 und die Kappe 12 sind elektrisch miteinander über einen (nicht gezeigten) Draht verbunden.
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Das Lichtführungselement 17 ist ein Kunststoffkörper, etwa aus Acryl und hat eine feste Struktur. Das Lichtführungselement 17 ist im Wesentlichen kugelförmig. Das Lichtführungselement 17 weist eine Oberseite mit einer Kerbe 17a auf, die im Wesentlichen eine invertierte polygonale Pyramidenform hat. Das Lichtführungselement 17 hat eine Basis, die mit einer Vertiefung 17b versehen ist. Das Lichtführungselement 17 weist eine Oberseite auf, die mit einer Kerbe 17a in Form einer umgekehrten polygonalen Pyramide versehen ist mit. Das Lichtführungselement 17 hat eine Basis, die mit einer Vertiefung 17b ausgebildet ist. Das Lichtführungselement 17 hat eine Fläche, die pearskin? endbearbeitet ist und mit der wärmeleitfähigen Säule 11c durch einen Klebstoff mit der Vertiefung 17b verbunden, in den das distale Ende der wärmeleitfähigen Säule 11c eingepasst ist. Das Lichtführungselement 17 ist derart angeordnet, dass die Kerbe 17a gegenüberliegend zu dem LED-Chip 14 angeordnet ist, wenn die Vertiefung 17b mit der wärmeleitfähigen Säule 11c eingepasst ist.
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Die Vertiefung 17b hat eine Tiefe L, die derart gewählt ist, dass das Lichtführungselement 17 nicht nur das Modulsubstrat 15 sondern auch wenigstens einen Teil des Außenumfangs der wärmeleitfähigen Säule 11c bedeckt, wobei ein Teil des Außenumfangs nahe der Fläche der wärmeleitfähigen Säule 11c ist. Das Modulsubstrat 15 ist auf der Fläche der wärmeleitfähigen Säule 11c angeordnet. Infolgedessen erreicht die Basis des Lichtführungselements 17 einen mittleren Teil der wärmeleitfähigen Säule 11c.
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Der Wärmeverteiler 11 hat eine obere Endfläche 11b, die mit zwei, einer inneren und einer äußeren, ringförmigen konvexen Abschnitten 11e und 11f ausgebildet ist. Eine Ringkerbe 11b wird durch die ringförmigen konvexen Abschnitte 11e und 11f definiert. Der Kolben 13 hat eine hohle Struktur und ist mit einer unteren Stirnöffnung ausgebildet. Der Kolben 13 wird an dem oberen Ende 11b des Wärmeverteilers 11 durch einen Klebstoff gesichert, während die untere Stirnöffnung des Kolbens 13 mit der Ringkerbe 11g eingepasst ist. Das Lichtführungselement 17 wird von dem Kolben 13 abgedeckt.
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Bei der wie beschrieben ausgebildeten LED-Lampe 10 überträgt Wärme, die von dem LED-Chip 14 erzeugt worden ist, von dem distalen Ende der wärmeleitfähigen Säule 11c durch die wärmeleitfähige Säule 11c zu dem Körper des Wärmeverteilers 11, um aus der LED-Lampe 10 abgeführt zu werden.
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Eine große Menge an Licht, das von dem LED-Chip 14 ausgesendet wird, wird an der Oberfläche des Chips erzeugt. Das Licht geht von der Oberfläche des Chips in das Lichtführungselement 17 und wird sodann von den Flächen reflektiert, die die Kerbe 17a mit der Form einer umgekehrten polygonalen Pyramide bildet, um diffus zu werden, wenn das Licht durch die matte endbearbeitete Fläche des Lichtführungselements 17 austritt. Eine große Menge des Lichts, das durch die matte endbearbeitete Fläche austritt, verläuft durch den Kolben 13, während ein Teil des Lichts an einer inneren Fläche des Lichtkolbens 13 reflektiert wird. Da ein Teil des Lichts von der oberen Fläche des Chips in das Lichtführungselement 17 verläuft, an einer Innenfläche des Lichtführungselements 17. Auf der anderen Seite wird ein Teil des von dem LED-Chips 14 reflektierten Lichts an einem Außenumfang des LED-Chips 14 und einer Fläche des Modulsubstrats 15 diffus reflektiert, und verläuft um den LED-Chip 14. Bei der Lampe 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Modulsubstrat 15 an dem distalen Ende der wärmeleitfähigen Säule 11c fixiert, die von dem oberen Ende 11b des Wärmeverteilers 11 vorragt. Infolgedessen wird das Lichtführungselement 17 so ausgebildet, dass es dazu in der Lage ist, nicht nur das Modulsubstrat 15 abzudecken, sondern wenigstens einen Teil des äußeren Umfangs der wärmeleitfähigen Säule 11c, deren Teil des Außenumfangs nahe der Fläche der wärmeleitfähigen Säule 11c angeordnet ist. Das Modulsubstrat 15 wird auf der Fläche der wärmeverteilenden Säule 11c angeordnet. Diese Ausbildung erlaubt es dem Lichtführungselement 17, das Licht, das auf dem äußeren Umfang des LED-Chips 14 und der Fläche des Modulsubstrats 15 als auch das Licht, das von der Oberfläche des LEC-Chips 14 reflektiert wird, einzufangen, woraufhin das von dem Lichtführungselement eingefangene Licht um das Lichtführungselement 17 von der Oberfläche des Lichtführungselements 17 diffus gemacht werden kann. Weiter wirkt das Licht, das auf der Innenfläche des Kolbens 13 reflektiert wird, diffus auf die matt endbearbeitete Fläche des Lichtführungselements 17 reflektiert. Dies kann die Lichtdiffusionseffizienz des LED-Chips 14 verbessern.
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4 zeigt eine LED-Lampe 20 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die LED-Lampe 20 weist ein Lichtführungselement 21 auf, das eine feste Struktur hat und die in Form einer im Wesentlichen flächen Kugel geformt ist. Das Lichtführungselement 21 hat eine Oberseite, die mit einer tellerförmigen Kerbe 21A ausgebildet ist. Das Lichtführungselement 21 hat eine Basis, die mit einer Vertiefung 21b ausgebildet ist, in der das distale Ende der wärmeleitfähigen Säule 11c eingepasst ist. Die Fläche des Lichtführungselements 21 ist matt endbearbeitet.
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Die andere Ausbildung der LED-Lampe 20 ist dieselbe wie der LED-Lampe 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Entsprechend werden identische oder ähnliche Teile in dem zweiten Ausführungsbeispiel durch dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet, auf eine Beschreibung dieser Teile wird verzichtet.
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Licht, das von der Oberfläche des LED-Chips 14 und Licht, das an der inneren Fläche des Kolbens 13 reflektiert wird, wird auf eine gekrümmte Fläche, die die tellerförmige Kerbe 21a des Lichtführungselements 21 bildet, reflektiert, wodurch es um das Lichtführungselement 21 diffus verläuft wird.
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6 zeigt die LED-Lampe 30 nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Jede der LED-Lampen 10 und 20 des ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiels hat eine Form ähnlich derjenigen von üblichen Glühlampen. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel dagegen wird auf den Kolben 13 in der Lampe 30 verzichtet und das Lichtführungselement 31, das aus einem Kunststoff gefertigt ist, wird derart in eine vorgegebene Form gebracht, um eine Form der LED-Lampe 30 zu schaffen, die derjenigen von Glühlampen ähnlich ist.
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Das Lichtführungselement 31 hat eine im Wesentlichen halbkreisförmige Oberseite 31a und ein proximales Ende, das mit der Ausnehmung 31b ausgebildet ist, in der die wärmeleitende Säule 11c eingepasst ist. Die Ausnehmung 31b hat eine solche vorgegebene Tiefe, dass sie die wärmeleitende Säule 31c vollständig abdeckt. Weiter hat das Lichtführungselement eine proximale Endfläche 31c, die eine Fläche hat, die ausreichend ist, um die gesamte obere Stirnfläche 11b des Wärmeverteilers 11 abzudecken. Das Lichtführungselement 31 ist mit dem Wärmeverteiler durch einen Klebstoff fixiert, während die wärmeleitfähige Säule 11c in die Vertiefung 11b eingepasst ist und die proximale Stirnfläche 31c gegen die obere Stirnfläche 31b des Wärmeverteilers 11 stößt.
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Die sonstige Ausbildung der LED-Lampe 30 ist dieselbe wie diejenige der LED-Lampe 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Entsprechend werden identische oder ähnliche Teile in dem zweiten Ausführungsbeispiel durch dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet, auf eine Beschreibung dieser Teile wird verzichtet.
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Entsprechend der LED-Lampe 30 wird auf einen Kolben 13, der einen hohlen Aufbau hat und entsprechend leicht bricht, verzichtet, das Lichtführungselement 31 mit einer festen Struktur wird stattdessen geschaffen. Infolgedessen kann die Festigkeit der LED-Lampe 30 verbessert werden.
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Obwohl die zylindrische wärmeleitende Säule 11c bei den LED-Lampen 10, 20 und 30 nach dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, kann die wärmeleitfähige Säule in eine prismatische oder rechteckige Säule oder eine Trapezform gebracht sein.
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Die vorgehende Beschreibung und die Zeichnungen dienen nur zur Illustration der vorliegenden Offenbarung und sollen diese in keiner Weise begrenzen. Verschiedene Änderungen und Modifikationen ergeben sich für den Fachmann. Derartige Änderungen und Modifikationen sollen in den Schutzbereich der beilegenden Ansprüche fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011-70972 A [0005]
- JP 2011-90828 A [0005]
- JP 2011-91033 A [0005]
