JP2012142277A

JP2012142277A - 発光ダイオードランプおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2012142277A
Application number: JP2011278965A
Authority: JP
Inventors: ▲頼▼國瑞; Kou-Rueh Lai; Tung-Hsing Tsou; 東興鄒; Ren-Zong Chen; 仁宗陳
Original assignee: Novalite Optronics Corp
Current assignee: Novalite Optronics Corp
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-07-26
Also published as: KR20120079012A; EP2472170A2; EP2472170A3; US20120170288A1

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

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。

従来のLEDランプを示す概略的な説明図である。従来のLEDランプを示す概略的な説明図である。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。本発明の実施形態に係るLEDランプを概略的に示したものである。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。本発明の実施形態に係る組み立て中のLEDランプを概略的に示したものである。

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

Claims

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。