JP2012142277A - 発光ダイオードランプおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた発光均一性および高輝度を有するLEDランプおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】LEDランプの構造中、LEDがランプシェードの内表面により接近するよう設計することによって、LEDランプは高輝度および高光利用効率を有する。上述した構造および方法は、LEDランプの大量生産を容易にする。
【選択図】図3
【解決手段】LEDランプの構造中、LEDがランプシェードの内表面により接近するよう設計することによって、LEDランプは高輝度および高光利用効率を有する。上述した構造および方法は、LEDランプの大量生産を容易にする。
【選択図】図3
Description
本発明は、ランプおよびその製造方法に関し、特に、発光ダイオードランプ(light emitting diode = LED lamp)およびその製造方法に関する。
トーマス・エジソンが白熱ランプ(incandescent lamp)を発明してから、電気照明が世界中で広く使用されている。現今、蛍光ランプ(fluorescent lamp)のような高輝度および耐久性のある照明装置もまた開発されている。白熱ランプと比較すると、蛍光ランプは高い効率性ならびに低い操作温度という利点を有している。しかし、重金属(水銀)が蛍光ランプ中に含まれており、廃棄される時、環境を損傷する。
照明技術の進歩により、LED光線バー(light emitting diode light bar)、即ち、よりエネルギー効率が高く、環境に優しい光源が開発されている。LED光線バー中のLEDは、P-N接合中の電子および正孔(hole)の再結合によって光線を発生させる。白熱ランプと比較して、LED光線バーは、低い電力消費(power consumption)ならびに長い寿命という利点を有する。また、LED光線バーは、水銀を必要とせず、かつ、より環境に優しい。
日常使用(屋内照明設備または屋外照明設備のような)のための光源としてLED光線バーを推進するために、LEDランプのソケット(socket)を現行の電球のソケットと同じか、または互換性のあるものとして設計して、LEDランプを現行のランプベースに設置できるようにする必要があり、それによって、大衆のLEDランプを使用したいという願望を増大させることができる。しかし、現行のLEDランプは、発光均一性が期待するほどでなく、かつ光利用効率が低いという問題を有する。
図1は、従来のLEDランプを示す概略的な説明図である。図1を参照すると、LEDランプの従来技術は、以下の通りである。LED素子がランプソケットの同一表面近くに固定されるよう設計される。ランプは集光効果を有するが、従来技術による発光角度は180度以下に過ぎない。屋内照明として使用される時、白熱電球に置き換えることができない。さらに、従来技術は、また、アルミニウムのような重量のある金属材料を使用している。これは、地球からの資源消費量を増大させすため、エネルギーおよび炭素放出削減の目標に一致しないだけでなく、大きなランプが落下して人々を傷つけるリスクも増大させる。図2は、別の従来のLEDランプを示す概略的な説明図である。図2を参照すると、別のLEDの従来技術は、360度の発光角度を備えるランプを提供する。しかし、従来技術は、硬質基板を使用してランプの中心位置にLEDを固定し、LEDがランプソケットの直径に制限されるため、LEDがランプシェードから離れてしまい、低い発光効率を有し、かつ実用性が劣ったものとなる。
そこで、本発明の目的は、LEDランプおよびLEDランプの製造方法を提供することにある。この方法に従って製造されたLEDランプは、より優れた発光均一性およびより高い光利用効率を有する。
本発明は、優れた発光均一性および高輝度を有するLEDランプを提供する。
本発明は、ランプ主体と、熱伝導ホルダー(thermal conductive holder)と、フレキシブルLED光源(flexible LED light source)とを含むLEDランプを提供する。ランプ主体は、ソケットと、ランプシェードとを含み、収容空間を定義する。熱伝導ホルダーは、収容空間内に配置され、ソケット上に固定される。フレキシブルLED光源は、収容空間内に配置され、熱伝導ホルダー上に組み立てられる。フレキシブルLED光源は、単一のフレキシブル回路基板と、複数のLEDパッケージとを含む。単一のフレキシブル回路基板は、単一のフレキシブルキャリアと、単一のフレキシブルキャリア上にある複数の導電性トレース(electrical conductive trace)とを含む。単一のフレキシブルキャリアは、熱伝導ホルダーの上部に固定された中央部と、中央部から外側へ延出した複数の延出部とを含み、各延出部は、熱伝導ホルダーの底部に向かって湾曲する。LEDパッケージは、単一のフレキシブルキャリア上に取り付けられ、導電性トレースに電気接続される。
本発明のある実施形態中、熱伝導ホルダーの材料は、金属または非金属を含む。
本発明のある実施形態中、熱伝導ホルダーは、ピラー(pillar)と、ベースとを含む。ピラーは、上固定部を含み、ベースは、ピラーの底部に接続される。ピラーの上固定部上に、単一のフレキシブルキャリアの中央部が固定される。
本発明のある実施形態中、上固定部は、回転楕円体(spheroid)であり、回転楕円体の表面に沿って各延出部が湾曲する。
本発明のある実施形態中、単一のフレキシブルキャリアは、中央部に設けられた組み立て孔(assembly hole)を有する。上固定部は、固定孔(fixing hole)を有する円形楕円体であり、回転楕円体の表面に沿って各延出部が湾曲する。固定素子は、組み立て孔を通過して、固定孔内に固定される。
本発明のある実施形態中、固定素子は、ネジであり、固定孔は、ネジ穴である。
本発明のある実施形態中、LEDランプは、さらに、熱伝導ホルダー上に塗布された熱伝導性塗料(thermal conductive coating)を含む。
本発明のある実施形態中、LEDランプは、さらに、熱伝導ホルダーを取り囲み、熱伝導ホルダー上に延出部を結合する制限素子(confinement element)を含む。
本発明のある実施形態中、任意の2つの延出部間の最大距離は、ランプシェードの最小開口直径の1〜3倍である。
本発明のある実施形態中、単一のフレキシブル回路基板は、熱伝導層をさらに含み、単一のフレキシブルキャリアは、表面と裏面を有する。熱伝導層は、裏面に配置され、導電性トレースおよびLEDパッケージは、表面に配置される。
本発明は、以下のステップを含むLEDランプの製造方法を提供する。熱伝導ホルダーを提供する;単一のフレキシブル回路基板と、複数のLEDパッケージとを有し、単一のフレキシブル回路基板が、単一のフレキシブルキャリアと、単一のフレキシブルキャリア上にある複数の導電性トレースとを含み、単一のフレキシブルキャリアが、熱伝導ホルダーの上部に固定された中央部と、中央部から外側へ延出した複数の延出部とを含み、各延出部が、熱伝導ホルダーの底部に向かって湾曲し、複数のLEDパッケージが、単一のフレキシブルキャリア上に取り付けられ、導電性トレースに電気接続されたフレキシブルLED光源を提供する;中央部を熱伝導ホルダー上に組み立てるとともに、延出部を湾曲させて熱伝導ホルダーに接近させる;フレキシブルLED光源および熱伝導ホルダーをランプシェードの中に挿入し、フレキシブルLED光源および熱伝導ホルダーがランプシェードの中に挿入された後、延出部を外側に湾曲させてランプシェードの内表面に接近させる;熱伝導ホルダーおよびランプシェードをソケット上に組み立てる。
以上のように、本発明に係るLEDランプの製造方法は、まず、フレキシブルLED光源を熱伝導ホルダー上に組み立て、それから、フレキシブルLED光源および熱伝導ホルダーをランプシェードの中に挿入することによって、フレキシブルLED光源をランプシェードの内表面に接近させ、内表面に沿って湾曲させる。そのため、本発明の製造方法により製造されたLEDランプは、より高い光利用効率とより優れた発光均一性を有する。
本発明の上記及び他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
図3は、本発明の実施形態に係るLEDランプの概略的な製造フローチャートである。図3を参照すると、本実施形態に係るLEDランプの製造方法は、熱伝導ホルダーを提供することと(ステップS100);単一のフレキシブル回路基板と、単一のフレキシブル回路基板上に取り付けられた複数のLEDパッケージとを有し、単一のフレキシブル回路基板が、単一のフレキシブルキャリアと、単一のフレキシブルキャリア上にある複数の導電性トレースとを含み、単一のフレキシブルキャリアが、熱伝導ホルダーの上部に固定された中央部と、中央部から外側へ延出した複数の延出部とを含み、各延出部が、熱伝導ホルダーの底部に向かって湾曲し、複数のLEDパッケージが、単一のフレキシブルキャリア上に取り付けられ、導電性トレースに電気接続されたフレキシブルLED光源を提供することと(ステップS110);中央部を熱伝導ホルダー上に組み立てるとともに、延出部を湾曲させて熱伝導ホルダーに接近させることと(ステップS120);フレキシブルLED光源および熱伝導ホルダーをランプシェードの中に挿入し、フレキシブルLED光源および熱伝導ホルダーがランプシェードの中に挿入された後、延出部を外側に湾曲させてランプシェードの内表面に接近させることと(ステップS130);熱伝導ホルダーおよびランプシェードをソケット上に組み立てることと(ステップS140)を含む。
上述したステップ(ステップS100からS140まで)を実行すると、LEDランプ100が完成する。LEDランプ100の構造は、図4に示した通りである。
図4を参照すると、本実施形態のLEDランプ100は、ランプ主体110と、熱伝導ホルダー120と、フレキシブルLED光源130とを含む。ランプ主体110は、ソケット112と、ランプシェード114とを含み、収容空間110aを定義する。熱伝導ホルダー120は、収容空間110a内に配置され、ソケット112上に固定される。フレキシブルLED光源130は、収容空間110a内に配置され、熱伝導ホルダー120上に組み立てられる。フレキシブルLED光源130は、単一のフレキシブル回路基板132と、複数のLEDパッケージ134とを含む。単一のフレキシブル回路基板132は、単一のフレキシブルキャリア132aと、単一のフレキシブルキャリア132a上にある複数の導電性トレース132bとを含む。単一のフレキシブルキャリア132aは、熱伝導ホルダー120の上部に固定された中央部Cと、中央部Cから外側へ延出した複数の延出部Eとを含み、各延出部Eは、熱伝導ホルダー120の底部に向かって湾曲する。LEDパッケージ134は、単一のフレキシブルキャリア132a上に取り付けられ、導電性トレース132bに電気接続される。
本実施形態のランプ主体110のソケットは、異なる外観および大きさを有してもよく、本領域において通常の知識を有する者であれば、設計上の必要に応じて適切なソケットを選択することができる。また、ランプシェード114は、いかなる外観および大きさであってもよい。
図5は、本発明の実施形態に係るLEDランプの熱伝導ホルダーを概略的に示したものである。図4および図5を参照すると、本実施形態の熱伝導ホルダー120は、ピラー122と、ベース124とを含む。ピラー122は、上固定部122aを含み、ベース124は、ピラー122の底部に物理的に接続される。本実施形態において、ピラー122の上固定部122aは、例えば、回転楕円体である。図4に示すように、ピラー122の上固定部122a上に、単一のフレキシブルキャリア132aの中央部Cが固定され、回転楕円体の表面に沿って各延出部Eが湾曲する。つまり、各延出部Eは、外側に湾曲し、かつ熱伝導ホルダー120のベース124に向かって湾曲する。
本発明の別の実施形態において、単一のフレキシブルキャリア132aは、中央部Cに設けられた組み立て孔H1を有する。ピラー122の上固定部122aは、固定孔H2を有する円形楕円体であり、回転楕円体(122a)の表面に沿って各延出部Eが湾曲する。固定素子Fは、組み立て孔H1を通過して、固定孔H2内に固定される。例えば、固定素子Fは、ネジであり、固定孔H2は、ネジ穴である。
注意すべきこととして、上固定部122aの外観および大きさは、本領域において通常の知識を有する者によって適切に変更し、(図4に示すように)ランプシェード114の内観および内寸に合わせることができる。本実施形態において、熱伝導ホルダー120の材料は、例えば、金属または非金属であってもよい。熱伝導ホルダー120の材料は、優れた熱伝導率を有する任意の材料であってもよい。
本発明の好適な実施形態において、LEDランプ100は、熱伝導ホルダー120の外表面に塗布された熱伝導性塗料(図示せず)を選択的に含むことによって、熱伝導ホルダー120の熱伝導率を向上させてもよい。上述した熱伝導性塗料は、優れた熱伝導率を有する任意の材料であってもよい。
図4を参照すると、本実施形態において、熱伝導ホルダー120または収容空間110a内の他の位置に、フレキシブルLED光源130に電気接続された駆動電流制御回路(図示せず)を装備してもよい。さらに、導線または他の導電性手段を介して駆動電流制御回路をフレキシブルLED光源130に電気接続することによって、フレキシブルLED光源130に伝送された電流を制御してもよい。さらに詳しく説明すると、導電性トレース132bを各延出部Eの端部に配置して、上述した導線または導電性トレース132bを介して駆動電流制御回路にフレキシブルLED光源130を電気接続してもよい。
再度図4を参照すると、本発明のLEDランプ100は、熱伝導ホルダー120を取り囲み、熱伝導ホルダー120上に延出部Eを結合する(binding)制限素子140を選択的に含んでもよい。さらに詳しく説明すると、延出部Eは、熱伝導ホルダー120のベース124上に結合され、制限素子140は、弾性素子であってもよい。
熱伝導ホルダー120と制限素子140の相対位置を調整することによって、延出部Eの屈曲度(bending degree)を適切に制御することができる。熱伝導ホルダー120およびフレキシブルLED光源130がランプシェード114の中に挿入できる状態になった時、(図6に示すように)延出部Eを外側に引っ張ることによって、フレキシブルLED光源130が熱伝導ホルダー120に接近するよう押し込まれる。熱伝導ホルダー120およびフレキシブルLED光源130の大部分がランプシェード114の中に挿入されると、延出部Eを上向きに押し出すことによって、フレキシブルLED光源130が外側に湾曲してランプシェード114の内表面に接近する。
本実施形態において、熱伝導ホルダー120およびフレキシブルLED光源130をランプシェード114内に組み立てた後、任意の2つの延出部E間の最大距離Dは、ランプシェード114の最小開口直径dの1〜3倍である。
フレキシブルLED光源130の熱伝導率およびフレキシブルLED光源130と熱伝導ホルダー120の間の熱貫流(thermal transmission)を向上させるため、フレキシブルLED光源130内に熱伝導層(図示せず)を使用してもよい。詳しく説明すると、単一のフレキシブルキャリア132aは、表面と裏面を有する。熱伝導層は、単一のフレキシブルキャリア132aの裏面に配置され、導電性トレース132bおよびLEDパッケージ134は、単一のフレキシブルキャリア132aの表面に配置される。
以上のように、本発明を実施形態により開示したが、もとより、本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、本発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
100 LEDランプ
110 ランプ主体
110a 制限素子
112 ソケット
114 ランプシェード
120 熱伝導ホルダー
122 ピラー
122a 上固定部
124 ベース
130 フレキシブルLED光源
132 フレキシブル回路基板
132a フレキシブルキャリア
132b 導電性トレース
134 LEDパッケージ
C 中央部
D 任意の2つの延出部E間の最大距離
E 延出部
F 固定素子
H1 組み立て孔
H2 固定孔
110 ランプ主体
110a 制限素子
112 ソケット
114 ランプシェード
120 熱伝導ホルダー
122 ピラー
122a 上固定部
124 ベース
130 フレキシブルLED光源
132 フレキシブル回路基板
132a フレキシブルキャリア
132b 導電性トレース
134 LEDパッケージ
C 中央部
D 任意の2つの延出部E間の最大距離
E 延出部
F 固定素子
H1 組み立て孔
H2 固定孔
Claims (12)
- ソケットおよびランプシェードを含み、収容空間を定義するランプ主体と、
前記収容空間内に配置され、前記ソケット上に固定された熱伝導ホルダーと、
前記収容空間内に配置され、前記熱伝導ホルダー上に組み立てられたフレキシブルLED光源と
を含み、
前記フレキシブルLED光源が、
単一のフレキシブルキャリアおよび前記単一のフレキシブルキャリア上にある複数の導電性トレースを含み、前記単一のフレキシブルキャリアが、前記熱伝導ホルダーの上部に固定された中央部および前記中央部から外側へ延出した複数の延出部を含み、前記各延出部が、前記熱伝導ホルダーの底部に向かって湾曲した単一のフレキシブル回路基板と、
前記単一のフレキシブルキャリア上に取り付けられ、前記導電性トレースに電気接続された複数のLEDパッケージと
を含むLEDランプ。 - 前記熱伝導ホルダーの材料が、金属または非金属を含む請求項1記載のLEDランプ。
- 前記熱伝導ホルダーが、
上固定部を含むピラーと、
前記ピラーの底部に接続されたベースと
を含み、
前記ピラーの前記上固定部上に、前記単一のフレキシブルキャリアの前記中央部が固定された請求項1記載のLEDランプ。 - 前記上固定部が、回転楕円体であり、前記回転楕円体の表面に沿って前記各延出部が湾曲した請求項3記載のLEDランプ。
- 固定素子をさらに含み、前記単一のフレキシブルキャリアが、前記中央部に設けられた組み立て孔を有し、前記上固定部が、固定孔を有する円形楕円体であり、前記回転楕円体の表面に沿って前記各延出部が湾曲し、前記固定素子が、前記組み立て孔を通過して、前記固定孔内に固定された請求項3記載のLEDランプ。
- 前記固定素子が、ネジであり、前記固定孔が、ネジ穴である請求項5記載のLEDランプ。
- 前記熱伝導ホルダー上に塗布された熱伝導性塗料をさらに含む請求項1記載のLEDランプ。
- 前記熱伝導ホルダーを取り囲み、前記熱伝導ホルダー上に前記延出部を結合する制限素子をさらに含む請求項1記載のLEDランプ。
- 任意の2つの延出部間の最大距離が、前記ランプシェードの最小開口直径の1〜3倍である請求項1記載のLEDランプ。
- 前記単一のフレキシブル回路基板が、熱伝導層をさらに含み、前記単一のフレキシブルキャリアが、表面と裏面を有し、前記熱伝導層が、前記裏面に配置され、前記導電性トレースおよび前記LEDパッケージが、前記表面に配置された請求項1記載のLEDランプ。
- 熱伝導ホルダーを提供するステップと、
単一のフレキシブルキャリアおよび前記単一のフレキシブルキャリア上にある複数の導電性トレースを含み、前記単一のフレキシブルキャリアが、前記熱伝導ホルダーの上部に固定された中央部および前記中央部から外側へ延出した複数の延出部を含み、前記各延出部が、前記熱伝導ホルダーの底部に向かって湾曲した単一のフレキシブル回路基板と、
前記単一のフレキシブルキャリア上に取り付けられ、前記導電性トレースに電気接続された複数のLEDパッケージとを有するフレキシブルLED光源を提供するステップと、
前記中央部を前記熱伝導ホルダー上に組み立てるとともに、前記延出部を湾曲させて前記熱伝導ホルダーに接近させるステップと、
前記フレキシブルLED光源および前記熱伝導ホルダーを前記ランプシェードの中に挿入し、前記フレキシブルLED光源および前記熱伝導ホルダーが前記ランプシェードの中に挿入された後、前記延出部を外側に湾曲させて前記ランプシェードの内表面に接近させるステップと、
前記熱伝導ホルダーおよび前記ランプシェードをソケット上に組み立てるステップと
を含むLEDランプの製造方法。 - 前記延出部が外側に湾曲して前記ランプシェードの前記内表面に接近した後、任意の2つの延出部間の最大距離が、前記ランプシェードの最小開口直径の1〜3倍である請求項11記載のLEDランプの製造方法。
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