JP2012146655A - 発光ダイオードカップ灯 - Google Patents

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Abstract

【課題】より集中した光線および高強度の光を発することができる発光ダイオード(LED)カップ灯を提供する。
【解決手段】基部と、前記基部に配置された発光ダイオード(LED)光源と、前記LED光源の上側に配置された導光装置と、を含み、前記導光装置は、前記LED光源に対向する導光領域を有し、前記LED光源から発せられる光が前記導光領域を通じて案内された後、当該光は更に、LEDカップ灯の外側に向かって放出されるために、前記導光装置の他の部分によって案内される、LEDカップ灯。
【選択図】図1

Description

本発明は、一般にカップ灯に、特に発光ダイオードカップ灯(LED cup lamp)に、関する。
[関連出願の相互参照]
本願は、2011年1月6日付で出願された台湾特許出願第100100536号明細書、2011年4月15日付で出願された台湾特許出願第100113251号明細書、(これらの主題は参照により本明細書中に援用される)の利益を主張している。
環境保全の意識が高まるにつれ、LED灯(LED lamp)は、次第に人々の注目を引きつけ、広く需要を獲得している。LED灯は、高い発光効率、および、可視色光を発するという利点を有する。加えて、LED灯は、低電力消費、製品としての寿命が長いという特徴を有する。
LED灯の適応される様々な場合においては、集中した光線(concentrated beam)および高強度を伴う光を生み出すことが必要とされる。例えば、LED灯が宝飾品類の展示に用いられるとき、光は宝飾品類をまばゆいばかりに輝かせるために、より集中した光線および高強度を伴うことが要求される。
LED灯の性質や構造の観点から、ほとんどのLED灯は、金属の基部とLED光源モジュール(LED light module)とを含むものである。通常、当該LED光源モジュールは金属の基部にネジを用いて固定される。ハイ・ポットテスト(the High−Pot Test)において、LED光源モジュールに印加される電圧は、LED光源モジュールととても近接させる方法にて配置されているネジを介して、金属の基部に極めて移動されがちである。実際の適用においては、LED灯に停電を引き起こすのみでなく、利用者は電気ショックの危険に曝されることとなる。
それに加えて、LED光源モジュールが金属の基部にネジを用いて固定されるとき、LED光源モジュールはより多くの組み立て時間と、費用とを招くこととなる。
ゆえに、集中した光線および高強度を伴う光を生み出し、それとともに、ハイ・ポットテストにおいてネジの性質によって引き起こされる障害を妨げ、そして、組み立て時間と、費用を節約するLED灯をいかにして提供するかが、産業界において広く認知される課題になりつつある。
他の関連するランプ(灯)は台湾特許番号I310822、M253747、M345930、M349463、D221297、M334279、M310992、M350673に開示がされている。
本発明は、より集中した光線および高強度の光を発することができる発光ダイオード(LED)カップ灯を提供することを目的とする。
本発明の第一の態様によると、基部(base)と、LED光源と、導光装置(light guiding device)と、を含む発光ダイオード(LED)カップ灯が開示される。導光装置は、基部に配置される。導光装置は、LED光源の上側に配置されている。導光装置は、LED光源に対向する導光領域を有している。LED光源から発せられる光が導光領域を通じて案内された後、当該光は更に、LEDカップ灯の外側に向かって放出されるために、前記導光装置の他の部分によって案内される。
本発明の上記および他の態様は、下記の好ましいが、実施形態に限定されない詳細な説明にて、よりよく理解される。下記の詳細な説明は、添付の図面を参照して行う。
本発明の第一の形態に係るLEDカップ灯を示す図である。 図1の基部とレンズの三次元概略図である。 図1のLEDカップ灯の部分三次元概略図である。 導光部品(light guiding element)を用いないLEDカップ灯を示す図である。 図1のLEDカップ灯の光度と角度との関係曲線を示す図である。 図4のLEDカップ灯の光度と角度との関係曲線を示す図である。 本発明の第二の形態に係るLEDカップ灯を示す図である。 本発明の第三の形態に係るLEDカップ灯の組立概略図である。 本発明の第三の形態に係るLEDカップ灯の分解概略図である。 図8Aに示されるLEDカップ灯の上面図である。 図9における切断線3A−3Aに沿ったLEDカップ灯の断面図である。 図9における切断線3B−3Bに沿ったLEDカップ灯の断面図である。 図8Aに示される固定構造体(the fixing structure)の三次元概略図である。
[第一の形態]
図1に本発明の第一の形態にかかる発光ダイオード(LED)カップ灯を示す。LEDカップ灯は、基部(base)102と、LED光源104と、導光装置(light guiding device)106を含むことが開示されている。LED光源104は、基部102に配置されている。導光装置106は、LED光源104の上側に配置されている。導光装置106は、LED光源104に対向する導光領域(light guiding region)108を有している。LED光源104から発せられる光が導光領域108を通じて案内された後、当該光は、更に、LEDカップ灯100の外側に向かって放出されるために、導光装置106の他の部分によって案内される。
本形態において、導光装置106は、レンズ106aと、導光部品(light guiding element)106bと、を含む。導光部品106bは、レンズ106aと隣り合って配置されており、LED光源104に対向している。導光部品106bの位置決めされた領域は、導光領域108を規定する。
したがって、LED光源104から発せられる光(例えば、光112、光114)が導光部品106bによって反射され、それからレンズ106aに放射された後、当該光はLEDカップ灯100の外側に向かって放出される。
レンズ106aは、導光部品106bが配置される底面(bottom side)110を有する凹部116を備える。
図2および図3を参照されたし。図2は、図1に示される基部102とレンズ106aの三次元概略図である。図3は、図1に示されるLEDカップ灯100の部分三次元概略図である。本形態においては、底面110は、下向きに突出した凹表面、平面、もしくは、凸面によって実現されることとしてもよい。導光部品106bは、下向きに突出した凹表面構造、平面、もしくは、凸面によって実現される底面110の下に配置されることとしてもよい。
したがって、図1に示されるように、LED光源104から発せられた光の一部(例えば、光112、光114)が、導光部品106によって反射された後、当該光はレンズ106aの側壁(side−wall)120に向かって発せられ、側壁120で全反射を生みだす。全反射は光の方向を変化させ、当該光をLEDカップ灯100の外側に向かって放出させる。図1は、光112と光114の方向は、中心線122に向かっていることを示している。明りは中心線122に集中され、中心線122上の光線の強さはこのようにして増加される。
図4には、導光部品を用いないLEDカップ灯400が示されている。図4に示されるように、導光部品が用いられないとき、LED光源404から発せられる光は枝分かれ(発散)される。例えば、LED光源404から発せられる光412と光414とがレンズ406aの底面410に向かって放射された後、底面410を通過する当該二つの光は、レンズ406aの上表面418に向かって発せられ、そして、レンズ406aの外側に直接放出される。図4は、光412および光414の両方が、中心線422から離れる方向に進むことを示している。中心線422にはより少ない光が集中され、中心線422上の光線の強さは減少される。
図5と図6を参照されたし。図5は図1のLEDカップ灯100の光度と角度との関係曲線の一例である。図6は図4のLEDカップ灯400の光度と角度との関係曲線の一例である。図5および図6の横軸は中心線から偏位する角度を示し、そして、図5および図6の縦軸は、その単位をカンデラ(cdと略される)で表わされる光度を示す。図5にて示されるように、第一の形態に係る図1のLEDカップ灯100のビーム角は、22度(ビーム角は、中心光度の1/2の位置の角度に2を掛け算したものと等しい、半分の輝度の視野角(the half luminance view angle)である)であり、光線の最大強さは1050cdである。図6にて示されるように、図4のLEDカップ灯400のビーム角は、26度であり、光線の最大強さは630cdである。この図5および図6間の比較は、導光部品106bを用いる第一の形態のLEDカップ灯100は、図4のLEDカップ灯400がそうするより、高強度でより集中した光線を発生することを示している。
[第二の形態]
図7に本発明の第二の形態に係るLEDカップ灯を示す。本形態は、導光部品106bが導光フィルム(light guiding film)706bに置き換わったという点で、あるいは、導光部品106bが導光フィルム706bによって実装されたという点において、第一の形態と異なる。
基部702と、LED光源704と、導光装置706と、を含むLEDカップ灯700について開示がされている。LED704は、基部702に配置されている。導光装置706はLED光源704の上側に配置されている。導光装置706は、LED光源704に対向する導光領域708を有している。LED光源704から発せられる光が導光領域708を通じて案内された後、LED光源704から発せられる光がLEDカップ灯700の外側に向かって放出されるために、当該光は更に、導光装置706の他の部分によって案内される。
本形態において、導光装置706は、レンズ706aと、導光フィルム706bを含む。導光フィルム706bは、レンズ706aと隣り合って配置されており、LED光源704に対向している。導光フィルム706bの位置決めされた領域は、導光領域708を規定する。例えばコーティング等の手段を経てレンズ706aと接して形成される導光フィルム706bは、例えば金属のような光を反射する材料で形成されることとしてもよい。したがって、LED光源704から発せられる光が導光フィルム706bによって反射され、それからレンズ706aに放射された後、当該光はLEDカップ灯700の外側に向かって放出される。
例えば、LED光源704から発せられた光が、導光フィルム706bによって反射された後、当該光はレンズ706aの側面(lateral side)720に向かって発せられる。それから、当該光は、側面720を介して全反射し、LEDカップ灯700の外側に向かって放出させる。
同様に、レンズ706aは、凸面の平面によって実現されることとしてもよい、凹部716を有する。凹部716は導光フィルム706bが配置されている底面710を有する。底面710は、下向きに突出した凹表面、平面、もしくは、凸面によって実現されることとしてもよい。
第一の形態のように、本形態も高強度でより集中した光線を発生するという有利な点を有するものである。
[第三の形態]
本形態は、基部と、基板(substrate)と、LED光源と、固定構造体(fixing structure)と、を含み、LED光源は、係合して接続するような当該固定構造体によって基板に固定されている、LEDカップ灯を開示する。当業者であれば誰でも、LEDカップ灯によって発せられる光線が高強度でより集中されるように、本形態のカップ灯が、第一の形態もしくは第二の形態で使われる同じ性質と構造とを採用することとしてもよいことを、理解するであろう。本形態のLEDカップ灯を下記に示す。
図8A、図8B、図9、図10A、図10B、および図11を参照されたし。図8A、8Bそれぞれは、本発明の第三の形態に係るLEDカップ灯の組立概略図、および分解概略図を示す。図9は、図8Aに示されるLEDカップ灯の上面図である。図10A、10Bそれぞれは、図9における切断線3A−3Aに沿ったLEDカップ灯の断面図、図9における切断線3B−3Bに沿ったLEDカップ灯の断面図である。図8Aに示される固定構造体の三次元概略図である。
図8Aに示されるように、LEDカップ灯800は基部802と、基板803と、LED光源804と、固定構造体805と、を含む。
図8B、図9、図10A、および図10Bに示されるように、基部802は、フレーム8021と、キャリア8022と、を含む。フレーム8021は、キャリア8022の周辺を囲み、キャリア8022の周辺と連結する。キャリア8022は開口部8022pを有する。基板803は基部802のキャリア8022に配置される。LED光源804は基板803に配置される。固定構造体805は、基板803を押し、また、(図10Bに図示されるように)開口部8022pを介して、基部802のキャリア8022の底面8033sと係合される。ネジにて基板にLED光源を固定する従来の方法との比較において、係合して接続するような固定構造体によって基板に固定される本形態のLEDカップ灯800では、組み立て時間および費用をより少ないものとする。
本形態において、固定構造体805はプレッシャープレート(pressure plate)8051と、複数のフック8052と、を含む。プレッシャープレート8051は基板803を押す。フック8052はプレッシャープレート8051と連結されている。フック8052は、プレッシャープレート8051から伸長し、そして、図10Bに図示されるように、キャリア8022の底面8022sと係合されるように開口部8022pを通過する。本形態においてフレーム8021は、開口部8022pと相互接続される収容部(accommodation recess)8021rを有する。フック8052は、収容部8021rで受け止められる。
固定構造体805と、基板803と、の配置関係について、下記に更に詳細に説明する。基板803は、第一の基板8031と、第二の基板8032と、を含む。第一の基板8031は基部802のキャリア8022に配置される。第二の基板8032は第一の基板8031に配置される。LED光源804は第二の基板8032に組み込まれる。プレッシャープレート8051は、第一の基板8031を押し、そして、第二の基板8032の周辺を囲む。すなわち、プレッシャープレート8051は、プレッシャープレート8051が第一の基板8051を押したときに、プレッシャープレート8051が第二の基板8051をプレッシャープレート8051の穴の開いた部分から露出させるため、穴の開いた環構造体(hollowed ring structure)である。すなわち、LED光源804によって発せられる光は固定構造体805によって阻害されることはなく、そのため、固定構造体805はLED光源804によって発せられる光の発光効率を損なうことなく、LED光源804と基板803とをしっかりと固定することができる。
図8Bおよび図9に示されるように、ぶれなく又、自由に回転することなく、基板803に正確に配列されしっかりと位置が定まる固定構造体805のために、本形態の第二の基板8031の外側壁(outer side−wall of the second plate)は、更に突出部(protrusion portion)8031aを有し、そして、プレッシャープレート8051の内側壁(inner
side−wall of the pressure plate)は間隙8051rを有する。突出部8031aは、固定構造体805および基板803間での相対的回転が引き起こされることを回避するために、間隙8051rに受け止められる。
図8B、10Aおよび図11に示されるように、LED光源804に電源を供給するために、基板803は更に、2つの電気パッド(electrical pad)8033と、2つのワイヤ8034と、を含む。二つの電気パッド8033は、例えば、正(陽)極の電気パッドと、負(陰)極の電気パッドである。当該二つの電気パッド8033は、第一の基板8031に配置され、LED光源804と電気的に結合されている。それぞれのワイヤ8034は、一端を、対応する電気パッド8033と接続する。それぞれのワイヤ8034の一端は、対応する電気パッド8033とハンダ付けされることによって結合されるので、固められたハンダが電気パッド8033から突出されることとしてもよい。第一の基板8031を直接押すためのプレッシャープレート8051のために、本形態のプレッシャープレート8051の底面は、二つの刻み目(indentation)8051pを有し、そして、当該二つの刻み目8051pのそれぞれは二つの電気パッド8033の位置と一致し、そのため、プレッシャープレート8051の底面のほとんどは第一の基板8031を押すことができ、すなわち、基板803はしっかりと固定されることができる。
図8Bおよび図11に示されるように、固定構造体805は、二つのフック8052毎に互いに隣り合う、四つのフック8052を含み、そして、二つの互いに隣り合うフック8052のカギ部(hook portion)8052aは反対方向に向かっている。したがって、固定構造体805は、固定安定性と、構造強度と、のどちらにおいても優れた性能を有するものである。本形態の固定構造体805は、プレッシャープレート8051の周辺に備えられた四つのフック8052、また、互いに反対方向に向かっている二つの隣り合うフック8052毎のカギ部8052aによって例示されてはいるが、本発明はそのような例に限定されるものではない。当業者であれば誰でも、フック8052の位置や数、また、フック8052のカギ部8052aの方向が、本形態の例に限定されないことを、理解するであろう。
図8B、図10Aおよび10Bに示されるように、LEDカップ灯800は、基板803と基部802のキャリア8022との間に配置される、熱伝導絶縁層(thermo−conductive insulation layer)807を更に含む。熱伝導絶縁層807は、LED光源804から発生する熱を消散させるために基部802へと移動させる、媒体として使われることとしてもよい。また、安全規則(safety regulations)には、利用者が感電もしくは負傷することとないように、LED光源804の電気は、基部803に伝わってはならないと述べられている。したがって、本形態の熱伝導絶縁層807は、当該安全規則に適用する絶縁材料を採用する。
本形態において、基部802は金属、プラスティック、又は複合材料で形成されることとしてもよく、また、固定構造体805も金属、プラスティック、又は複合材料で形成されることとしてもよい。従来、LED光源モジュールは金属の基部にネジを用いて固定される。ハイ・ポットテスト(the High−Pot Test)において、LED光源モジュールに印加される電圧は、LED光源モジュールととても近接させる方法にて配置されているネジを介して、金属の基部に極めて移動されがちである。実際の適用においては、LED灯に停電を引き起こすのみでなく、利用者は電気ショックの危険に曝されることとなる。本形態によると、基部802は金属でできており、また、ネジが用いられるよりもより安全である基板803とLED光源804との固定のために、プラスティックでできている固定構造体805が用いられる。一方で、本形態の設計はハイ・ポットテストをパスすることができる。
本発明は好ましい態様の観点から例として記載がされていると同時に、本発明がそれに限定されるものではないと理解されたし。さらに、それは様々な修正と類似した用意や手順とを包含することを目的としており、そして、添付された特許請求の範囲は、全てのそのような様々な修正と類似した用意や手順とを包含するように最も広い解釈を与えられなければならないものである。

Claims (19)

  1. 基部と、
    前記基部に配置された発光ダイオード(LED)光源と、
    前記LED光源の上側に配置された導光装置と、を含み、
    前記導光装置は、前記LED光源に対向する導光領域を有し、前記LED光源から発せられる光が前記導光領域を通じて案内された後、当該光は更に、LEDカップ灯の外側に向かって放出されるために、前記導光装置の他の部分によって案内される、LEDカップ灯。
  2. 前記導光装置は、
    レンズと、
    前記レンズと隣り合って配置される導光部品と、を含み、
    前記導光部品は前記発光ダイオード光源と対向し、前記導光部品の位置決めされた領域は、前記導光領域を規定する、
    請求項1に記載のLEDカップ灯。
  3. 前記LED光源から発せられる光が前記導光部品によって反射され、それからレンズに放射された後、当該光は前記LEDカップ灯の外側に向かって放出される、
    請求項2に記載のLEDカップ灯。
  4. 前記レンズは底面を備える凹部を有し、前記導光部品は前記底面に配置される、
    請求項2又は3に記載のLEDカップ灯。
  5. 前記底面は、平面、凸面、もしくは、下向きに突出した凹表面である、
    請求項4に記載のLEDカップ灯。
  6. 前記導光部品は、前記レンズと隣り合って配置される導光フィルムであり、
    前記導光フィルムは前記発光ダイオード光源と対向し、前記導光フィルムの位置決めされた領域は、前記導光領域を規定する、
    請求項2乃至5いずれか一項に記載のLEDカップ灯。
  7. 前記導光フィルムは前記レンズにコーティングされている、
    請求項6に記載のLEDカップ灯。
  8. 前記LED光源から発せられる光が前記導光フィルムによって反射され、それからレンズに放射された後、当該光は前記LEDカップ灯の外側に向かって放出される、
    請求項7に記載のLEDカップ灯。
  9. 前記基部は、フレームと、キャリアと、を含み、
    前記フレームは、前記キャリアの周辺を囲み、前記キャリアの周辺と連結し、
    前記キャリアは開口部を有し、
    前記基部の前記キャリアに配置され、前記LED光源が配置される、基板と、
    前記基板を押し、また、前記開口部を介して前記基部の前記キャリアの底面と係合される、固定構造体と、を更に含む、
    請求項1乃至8のいずれか一項に記載のLEDカップ灯。
  10. 前記固定構造体は、
    前記基板を押すプレッシャープレートと、
    前記プレッシャープレートと連結されるフックと、を含み、
    前記フックは、前記プレッシャープレートから伸長し、前記キャリアの底面と係合されるように前記開口部を通過する、
    請求項9に記載のLEDカップ灯。
  11. 前記基板は、
    前記基部の前記キャリアに配置される、第一の基板と、
    前記第一の基板に配置される、第二の基板と、を含み、
    前記LED光源は前記第二の基板に組み込まれ、
    前記プレッシャープレートは、前記第一の基板を押し、前記第二の基板の周辺を囲む、
    請求項10に記載のLEDカップ灯。
  12. 前記第二の基板の外側壁は、突出部を有し、
    前記プレッシャープレートの内側壁は、前記突出部を受け止める間隙を有する、
    請求項11に記載のLEDカップ灯。
  13. 前記プレッシャープレートの底面は刻み目を有し、
    前記基板は、
    前記刻み目の位置と一致し、前記第一の基板に配置される、電気パッドと、
    一端を前記電気パッドと接続し、前記刻み目に位置する、ワイヤと、を更に含む、
    請求項11又は12に記載のLEDカップ灯。
  14. 前記フレームは、前記開口部と相互接続される収容部を有し、
    前記フックは、前記収容部で受け止められる、
    請求項10乃至13いずれか一項に記載のLEDカップ灯。
  15. 前記固定構造体は、二つのフックを含む、
    請求項10乃至14いずれか一項に記載のLEDカップ灯。
  16. 前記二つのフックの前記カギ部のそれぞれは、反対方向に面している、
    請求項15に記載のLEDカップ灯。
  17. 前記基板と、前記基部の前記キャリアと、の間に、熱伝導絶縁層を更に含む、
    請求項9乃至16いずれか一項に記載のLEDカップ灯。
  18. 前記固定構造体は、金属、プラスティック、又は複合材料で形成されている、
    請求項9乃至17いずれか一項に記載のLEDカップ灯。
  19. 前記基部は、金属、プラスティック、又は複合材料で形成されている、
    請求項1乃至18いずれか一項に記載のLEDカップ灯。
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