JP2011228300A - 大角度ｌｅｄ光源及び大角度高放熱性ｌｅｄ照明灯 - Google Patents

Abstract

【課題】照射角度が大きく、放熱機能が良好、且つ構造が簡単な特徴を有する大角度ＬＥＤ光源及び大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯を提供する。
【解決手段】大角度ＬＥＤ光源は、導電ホルダ１と、複数のＬＥＤ発光チップ３と、ボンディングワイヤ４とを備え、ＬＥＤ発光チップ３はボンディングワイヤ４により導電ホルダ１に接続され、導電ホルダ１は互いに絶縁している正極支持体１１と負極支持ベース１２とを含み、正極支持体１１は上面にＬＥＤ発光チップ３が固定されている正角柱形状のヘッド部１１２を含み、負極支持ベース１２は夫々の側面にＬＥＤ発光チップ３が固定されている正角柱形状の取付柱１２１を含む。そして、大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯は、大角度ＬＥＤ光源を灯芯５とする。本発明の大角度ＬＥＤ光源及び大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯は、構造が簡単で、生産・製造し易く、照射角度が広く、放熱機能が良好であって、省エネ効果を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ照明分野に関し、特に大角度ＬＥＤ光源及び大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯に関している。

今現在の全世界におけるエネルギー不足についての注目度が更に高まっている雰囲気においては、省エネルギーは我々が当面している重要な問題となる。ＬＥＤは第４世代の照明光源又は緑色光源（Ｇｒｅｅｎ Ｌｉｇｈｔ）と呼ばれ、省エネ、環境保全、長寿命、小体積等の特徴を有しており、各種の指示、表示、装飾、バックライト、通常照明及び都市夜色飾り等の領域に広く応用されている。照明領域においては、ＬＥＤ発光製品の応用は注目されており、ＬＥＤが、新型の緑色光源製品として必ず発展の流れをたどるに違いなく、二十一世紀はＬＥＤを代表とする新型の照明光源世代となる。ＬＥＤ照明灯とは発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤと略称する）を発光体とする照明灯である。ＬＥＤ発光チップとは、ＬＥＤ照明灯のコア構成要素、即ちＰ−Ｎ接合のことを指す。ＬＥＤ発行チップの主な機能は、電気エネルギーを光エネルギーに直接に転換させることである。ＬＥＤ発光チップの主な材料は単結晶シリコンである。発光色によっては、ＬＥＤ発光チップは主に赤色、緑色、青色（白光の製造原料）という３種に分けられている。青色光管芯のＬＥＤ発光チップに蛍光粉末を合せると白光効果が得られる。

ＬＥＤ発光チップは電子複合により発光するものであり、小電流の場合には、発生した熱はとても少ないが、大きいパワーのＬＥＤ照明灯の場合、特に、照明分野に応用する場合、比較的大きな電流を必要とするので、大量の熱が発生し、作動温度の上昇を招来可能である。なお、温度（Ｐ−Ｎ接合の作動温度）こそがＬＥＤ発光チップに影響する要因である。Ｐ−Ｎ接合の作動温度は通常に１２０℃以下、好適には１００℃左右であり、Ｐ−Ｎ接合の温度が１０℃毎上昇すれば光束が１％減衰し、発光の主波長が１ｎｍ変位し、それに伴いその寿命も低下する。したがって、放熱はＬＥＤ照明灯にとって考慮されなければならない問題である。なお、ＬＥＤ発光チップは体積が非常に小さく、点光源的な発光であり、高い指向性を有する（ＬＥＤ発光チップから光は直線的に発射されるため、発散性が悪い）ため、照射角度が比較的小さく、当該角度から離れたら光線が直ぐに減衰し、大面積照明の必要に応じきれない。照射角度が比較的小さいという問題点を解消するために、既存技術においては、灯管型ＬＥＤ照明を採用したが、その灯管の配列が緊密すぎ、設計コストが高すぎ、放熱効果があまりよくないため、省エネの効果を達成できない。

引用なし

本発明の目的は、照射角度が大きく、放熱機能が良好、且つ構造が簡単な特徴を有する大角度ＬＥＤ光源及び大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯を提供することにある。

本発明の目的を達成するために提供される大角度ＬＥＤ光源は、導電ホルダ、複数のＬＥＤ発光チップ及びボンディングワイヤを有しており、前記ＬＥＤ発光チップが前記ボンディングワイヤを介して導電ホルダに接続され、前記導電ホルダが互いに絶縁している正極支持体と負極支持ベースを含み、前記正極支持体が、上面に前記ＬＥＤ発光チップが固定されている正角柱形状のヘッド部を含み、前記負極支持ベースが、夫々の側面に前記ＬＥＤ発光チップが固定されている正角柱形状の取付柱を含むことを特徴とする。

本発明の目的を達成するために提供される灯芯が含まれる大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯は、前記灯芯が大角度ＬＥＤ光源を有し、前記大角度ＬＥＤ光源が導電ホルダ、複数のＬＥＤ発光チップ及びボンディングワイヤを有し、前記ＬＥＤ発光チップが前記ボンディングワイヤを介して導電ホルダに接続され、前記導電ホルダが互いに絶縁している正極支持体と負極支持ベースを含み、前記正極支持体が、上面に前記ＬＥＤ発光チップが固定されている正角柱形状のヘッド部を含み、前記負極支持ベースが、夫々の側面に前記ＬＥＤ発光チップが固定されている正角柱形状の取付柱を含むことを特徴する。

本発明の有益な効果は、本発明に係る大角度ＬＥＤ光源及び大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯が、
１．構造が簡単で、生産・製造し易く、
２．照射角度が広く、放熱機能が良好、省エネできるという特徴を有することにある。

図１は、大角度ＬＥＤ光源の構造の模式図である。 図２は、本発明の実施例の大角度ＬＥＤ光源の金属製ホルダの模式図である。 図３は、本発明の実施例の大角度ＬＥＤ光源の金属製ホルダの断面図である。 図４は、本発明の実施例の大角度ＬＥＤ光源のＬＥＤ発光チップの取付模式図である。 図５は、本発明の実施例の大角度ＬＥＤ光源のＬＥＤ発光チップの取付平面図である。 図６は、大角度ＬＥＤ照明灯の断面図である。 図７は、大角度ＬＥＤ照明灯の灯芯の組立模式図である。 図８は、大角度ＬＥＤ照明灯の灯芯の組立模式図である。 図９は、大角度ＬＥＤ照明灯の灯芯の組立模式図である。 図１０は、大角度ＬＥＤ照明灯の灯芯の組立模式図である。 図１１は、大角度ＬＥＤ照明灯の組立模式図である。 図１２は、大角度ＬＥＤ照明灯の組立模式図である。 図１３は、大角度ＬＥＤ照明灯の組立模式図である。 図１４は、大角度ＬＥＤ照明灯の組立模式図である。 図１５は、大角度ＬＥＤ照明灯の組立模式図である。

以下、本発明の目的、技術方案及びメリットをより明確にするために、図面及び実施例に基づいて本発明に係る大角度ＬＥＤ光源及び大角度高放熱性照明灯について更に詳細な説明を行う。ここに記載されている具体的な実施例が本発明に対する理解のみに用いられ、本発明を限定するものではないと、理解すべきである。

図１に示すように、実施可能な形態として、本発明の実施例に係る大角度ＬＥＤ光源は、金属ホルダ１、レンズ２、ＬＥＤ発光チップ３及びボンディングワイヤ４を含む。

図２及び図３に示すように、金属ホルダ１は、正極支持体１１と負極支持ベース１２を含み、正極支持体１１と負極支持ベース１２との間には絶縁熱伝導性プラスチックが充填されている。即ち、正極支持体１１と負極支持ベース１２とは夫々が導電していると共に、両者の間は絶縁で熱伝導性を有している。正極支持体１１は回路の正極に接続されている一方、負極支持ベース１２は回路の負極に接続されている。

ここで、正極支持体１１は、支持円柱１１１と支持円柱の一端に設けられる正角柱形状のヘッド部１１２と、を含んでおり、ヘッド部１１２の正角柱形状の底面は正八角形である。正角柱形状のヘッド部１１２の半径は支持円柱１１１の半径より大きく、支持円柱１１１の長さは負極支持ベース１２の長さより長い。

負極支持ベース１２において、上から下まで正角柱形状の取付柱１２１、位置決め円柱１２２（その作用は次の通り）とネジ棒１２３（その作用は次の通り）は順に設けられている。ここで、取付柱１２１の正角柱形状の底面は正八角形であり、ネジ棒１２３の半径は一番小さく、位置決め円柱１２２の半径は一番大きく、正角柱形状の取付柱１２１の半径は前記両者の間にある。負極支持ベース１２には、縦方向に負極支持ベース１２の中心部を貫通する円柱状中空通路１２４は設けられており、中空通路１２４の半径は支持円柱１１１の半径よりやや大きく、且つ正角柱形状のヘッド部１１２の半径より小さい。ここで、位置決め円柱１２２の上面にリンク状のレンズ取付溝１２２１は設けられ、レンズ２はレンズ取付溝１２２１内に固定される。

正極支持体１１の支持円柱１１１は中空通路１２４を貫通し、正角柱形状のヘッド部１１２によって正角柱形状の取付柱１２１の上方に係合され、支持円柱１１１は負極支持ベース１２の下端から突き出している。

図４及び図５に示すように、正角柱形状のヘッド部１１２の上面及び正角柱形状の取付柱１２１の夫々の側面にＬＥＤ発光チップ３は固定されている。ＬＥＤ発光チップ３の正（負）極はボンディングワイヤ４により夫々正極支持体１１（負極支持ベース１２）に接続されている。ＬＥＤ発光チップ３を固定するため、及び大角度ＬＥＤ光源を使用する場合、差込及び取付の便利さを図るように位置決め円柱１２２はねじりが加えられる領域を提供する。

本実施例の大角度ＬＥＤ光源は、２７０度より大きな照射角度を有するボール状発光ＬＥＤ光源をパッケージできた。その発光効果と従来の白熱電球に似ており、従来の白熱電球を取り替えることができ、従来の白熱電球より９０％以上省エネできる。複数の側面に設けられている発光チップを含む既存のＬＥＤ光源は、側面だけに発光チップが設けられているため、蝶状光ムラは形成されてしまう。本実施例に係る大角度ＬＥＤ光源は、正角柱形状のヘッド部１１２の上面に設けられているＬＥＤ発光チップ３と、複数の側面に設けられている発光チップを有することにより、ボール状に発光することができる。

好適な実施形態として、レンズ取付溝１２２１内に封止剤を加え、機械的に圧着する方式でレンズを取り付けることによって、大角度ＬＥＤ光源の高シール性を実現する。機械的圧着をＬＥＤ分野における封止に応用することは封止の効果を大いに向上させる。

好適な実施形態として、ＬＥＤ発光チップ３は青色光チップを用い、且つ、レンズ２に白光を発光させるための割合が１０％以下の蛍光粉末を加る。青色光はレンズを通ると、白光として発される。蛍光粉末をレンズ２に加えることにより白光を発光させ、青色光ＬＥＤ発光チップの表面に蛍光接着剤を塗布するステップを減少し、これにより、製造効率を大幅に向上させると共に不良品率を低減し、ロット毎の色座標誤差を極めて小さくし、蛍光粉末の光減衰のせいで青色光ＬＥＤ発光チップの青色光が白光として効果的に発されないという欠陥を回避できる。

好適な実施形態として、インサート成形によって正極支持体１１と負極支持ベース１２を組み立てる。インサート成形とは、プラスチック射出成形プロセスの１種であり、２つ以上の部品の間でプラスチックを射出することを指し、複数の部品を一体形成する射出加工手段である。

好適な実施形態として、正極支持体１１と負極支持ベース１２とは金属の銅を原料として加工されてなり、それらの導電機能を向上させるようにそれらの表面に純銀又は純金をめっきしておく。

実施可能な方式として、正角柱形状のヘッド部１１２の正角柱は３〜１０個の縁を有する正角柱から選ばれた任意の１種であり得る。

図６に示すように、実施可能な方式として、本発明の実施例に係る大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯は、灯芯５、照明灯ハウジング６、熱伝導用透明液体７、駆動電源収納体８と口金９を含んでおり、熱伝導用透明液体７が照明灯ハウジング６内にあり、灯芯５の一端が熱伝導用透明液体７内に浸漬され、他端が駆動電源収納体８を通して口金９に接続されている。

灯芯５は実施例１に記載の大角度ＬＥＤ光源（本実施例において符号５１で示される）、金属管５２と灯芯柱５３を含む。灯芯柱５３の一端の内壁にネジは設けられており、他端の外側の灯芯末端部５３１に灯芯凹溝５３１１は設けられている。金属管５２と支持円柱１１１とは嵌合しており、灯芯柱５３はネジにより熱伝導性封止剤が塗布されているネジ棒１２３と緊密に接続され、金属管５２と灯芯柱５３との間に熱伝導性封止剤は充填されている。即ち、金属管５２は回路の正極に接続され、灯芯柱５３は回路の負極に接続されている。灯芯末端部５３１は照明灯ハウジング６の瓶口と圧着封止される。このように、熱伝導用透明液体７は照明灯ハウジング６中に封止されている。

灯芯５の正負極は駆動電源の正負極と接続され、駆動電源の正負極は口金９の正負極と接続されている。

大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯の製造方法は次の通りである。

第１に、図７に示すように、圧着小径化の方法で金属管５２を支持円柱１１１の外側に外嵌し、即ち、金属管５２と正極支持体１１とは正極を構成する。

第２に、図８及び図９に示すように、灯芯柱５３はネジにより熱伝導封止剤が塗布されているネジ棒１２３に緊密に接続され、金属管５２と灯芯柱５３との間には熱伝導封止剤は充填され、即ち、灯芯柱５３と負極支持体ベース１２とは負極を構成し、且つ、正極と負極との間は絶縁で熱伝導性を有している。

第３に、図１０に示すように、灯芯凹溝５３１１内に封止剤で底を塗布する。

これで、灯芯５の組立は完成される。

第４に、図１１に示すように、照明灯ハウジング６の瓶口から一定の量の高熱伝導性透明液体７を充填する。

第５に、図１２及び図１３に示すように、灯芯５は照明灯ハウジング６に収容され、灯芯凹溝５３１１と照明灯ハウジング６の瓶口とはシーラーで圧着封止された結果、熱伝導用透明液体７は照明灯ハウジング６内に封止される。このとき、大角度ＬＥＤ光源５１は高熱伝導性透明液体７内に完全に浸漬されており、レンズは機械的圧着方式で取付けられたため、大角度ＬＥＤ光源に透明液体７が浸入する恐れはない。

これで、灯芯５と照明灯ハウジング６との組立は完成される。

第６に、図１４に示すように、駆動電源収納体８と照明灯ハウジング６とは差し込み方式で接続されており、灯芯５の正負極と駆動電源の正負極とは接続されている。

第７に、図１５に示すように、駆動電源収納体８は口金９に接続され、駆動電源の正負極は口金９の正負極に接続されている。

大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯の組立は完成される。

大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯に含まれるＬＥＤ発光チップによる熱は次の通り放熱される。

正角柱形状の取付柱１２１の夫々の側面に設けられているＬＥＤ発光チップに関し、それが発生した熱は正角柱形状の取付柱１２１から位置決め円柱１２２に伝えられ、位置決め円柱１２２から熱伝導用透明液体７に伝えられることによって、放熱は実現される。

正角柱形状の取付柱１２１の上面に設けられているＬＥＤ発光チップに関し、それが発生した熱は、一部が正極支持体１１と長い金属管５２により放熱され、一部が正角柱形状の取付柱１２１から位置決め円柱１２２に伝えられ、位置決め円柱１２２から熱伝導用透明液体７に伝えられることによって、放熱は実現される。

本発明に係る大角度ＬＥＤ光源及び大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯は、構造が簡単で、生産・製造し易く、照射角度が広く、放熱機能が良好、省エネできるという特徴を有している。

最後に、次のことを説明したい：明らかに、当業者は本発明の趣旨及び範囲を逸脱しないまま、本発明について各種の変更及び変形を行なうことができる。このように、仮に本発明に対するこれらの修正及び変形が本発明のクレーム及びそれに均等の技術範囲以内にあるとすれば、本発明はこれらの修正及び変形を含むはずである。

１ 金属ホルダ、
１１ 正極支持体、１１１ 支持円柱、１１２ 正角柱形状のヘッド部、
１２ 負極支持ベース、１２１ 正角柱形状の取付柱、１２２１ レンズ取付溝、
１２２ 位置決め円柱、１２３ ネジ棒、１２４ 円柱状中空通路、
２ レンズ、
３ ＬＥＤ発光チップ、
４ ボンディングワイヤ、
５ 灯芯、５１ 大角度ＬＥＤ光源、５２ 金属管、
５３ 灯芯柱、５３１ 灯芯末端部、５３１１ 灯芯凹溝、
６ 照明灯ハウジング、７ 熱伝導用透明液体、８ 駆動電源収納体、９ 口金。

Claims (9)

1. 導電ホルダ（１）と、複数のＬＥＤ発光チップ（３）と、ボンディングワイヤ（４）とを備え、前記ＬＥＤ発光チップ（３）は前記ボンディングワイヤ（４）により導電ホルダ（１）に接続され、
   前記導電ホルダ（１）は、互いに絶縁する正極支持体（１１）と負極支持ベース（１２）とを含み、
   前記正極支持体（１１）は、上面に前記ＬＥＤ発光チップ（３）が固定されている正角柱形状のヘッド部（１１２）を含み、
   前記負極支持ベース（１２）は、夫々の側面に前記ＬＥＤ発光チップ（３）が固定されている正角柱形状の取付柱（１２１）を含む、
   ことを特徴とする大角度ＬＥＤ光源。
2. レンズ（２）をさらに備え、前記負極支持ベース（１２）は上面にレンズ取付溝（１２２１）が設けられている位置決め柱（１２２）を含み、機械的圧着方式で前記レンズ（２）を前記レンズ取付溝（１２２１）に固定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の大角度ＬＥＤ光源。
3. 前記正極支持体（１１）と前記負極支持ベース（１２）との間は、インサート成形方式で組み立てられることにより、絶縁される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の大角度ＬＥＤ光源。
4. 前記正角柱形状の取付柱（１２１）の正角柱は３〜１０個の縁を有する正角柱中の任意の１種である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の大角度ＬＥＤ光源。
5. 前記正極支持体（１１）が、支持柱（１１１）を更に備え、
   前記負極支持ベース（１２）に中空通路（１２４）が設けられ、前記支持柱（１１１）が前記中空通路（１２４）を貫通して、前記正角柱形状のヘッド部（１１２）により前記正角柱形状の取付柱（１２１）の上方に係合され、前期支持柱（１１１）が前記負極支持ベース（１２）の下端から突出している、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の大角度ＬＥＤ光源。
6. 灯芯（５）を含む大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯であって、
   前記灯芯（５）は大角度ＬＥＤ光源を含み、前記大角度ＬＥＤ光源が導電ホルダ（１）、複数のＬＥＤ発光チップ（３）及びボンディングワイヤ（４）を含み、前記ＬＥＤ発光チップ（３）は前記ボンディングワイヤ（４）により導電ホルダ（１）に接続されており、
   前記導電ホルダ（１）は、互いに絶縁する正極支持体（１１）と負極支持ベース（１２）とを含み、
   前記正極支持体（１１）は、上面に前記ＬＥＤ発光チップ（３）が固定されている正角柱形状のヘッド部（１１２）を含み、
   前記負極支持ベース（１２）は、夫々の側面に前記ＬＥＤ発光チップ（３）が固定されている正角柱形状の取付柱（１２１）を含む、
   ことを特徴とする大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯。
7. 前記大角度ＬＥＤ光源がレンズ（２）を更に備え、前記負極支持ベース（１２）が、上面にレンズ取付溝（１２２１）が設けられている位置決め柱（１２２）を含み、機械的圧着方式で前記レンズ（２）を前記レンズ取付溝（１２２１）に固定する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯。
8. 照明灯ハウジング（６）、熱伝導用透明液体（７）、駆動電源収納体（８）及び口金（９）を更に備え、前記熱伝導用透明液体（７）が前記照明灯ハウジング（６）内に封止され、前記灯芯（５）の一端が前記熱伝導用透明液体（７）内に浸漬され、他端が駆動電源収納体（８）により口金（９）に接続されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯。
9. 前記灯芯（５）は金属管（５２）と灯芯柱（５３）をさらに備え、前記金属管（５２）と灯芯柱（５３）との間は絶縁であり、前記金属管（５２）が前記正極支持体（１１）と接続され、前記灯芯柱（５３）が前記負極支持ベース（１２）と接続される、
   ことを特徴とする請求項７に記載の大角度高放熱性ＬＥＤ照明灯。

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