JP2013503434A - Ｌｅｄ蛍光灯 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ＬＥＤ蛍光灯を提供する。ＬＥＤ蛍光灯は、一定長を有し、両端に係止溝部が形成される半円状のヒートシンクと、一定長を有し、係止溝部に両端がフック結合される半円状の拡散チューブと、一定長を有し、ヒートシンクの両端の内側に形成される固定溝部に両側部が係止されて固定され、拡散チューブに露出されるように、上面の多数位置にＬＥＤが実装されるＬＥＤ基板と、を含む。したがって、本発明は、一定長を有する半円状の拡散チューブとヒートシンク本体とをフック式で容易に着脱可能にすると同時に、ＬＥＤからの発散光を均一に拡散させ、一定長を有する基板及び基板に実装されるＬＥＤから発生する熱を外部に迅速に放出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートシンクに係り、より詳細には、一定長を有する半円状の拡散チューブとヒートシンク本体とをフック式で容易に着脱可能にすると同時に、ＬＥＤからの発散光を均一に拡散させ、一定長を有する基板及び基板に実装されるＬＥＤから発生する熱を外部に迅速に放出することができるＬＥＤ蛍光に関する。
一般的に使われている照明灯用の灯器具のほとんどは、蛍光灯を使っており、このような従来の蛍光灯は、周波数が６０Ｈｚを使って駆動するので、蛍光灯の光が秒当り６０回点滅することによって、長期間の使用時にユーザの目の疲労感が激しく、長期間の使用による自体の発熱によって、周辺温度を上昇させることによって、高い電力損失をもたらし、過熱時には、蛍光ランプが破損されやすい短所がある。結局、従来の蛍光灯のような灯器具は、温度上昇及び高い電力損失によって、使用寿命が短縮され、使われる部品が多くて取り替えコストが多くかかるという問題があった。
また、最近、一般蛍光灯に比べて長さが１／２〜１／３であるコンパクト型ランプが使われるが、コンパクト蛍光ランプは、蛍光灯と光度面で同一でありながらも、電力消耗が節減され、三波長蛍光物質の使用で物体の色再現性に優れている。
前記のような蛍光灯や蛍光ランプの代替用として使われるＬＥＤは、電力を光に変換させる効率に優れ、現在使われている一般的照明器具である白熱灯や蛍光灯、コンパクト蛍光ランプに比べて、単位電力に比べて光の効率が格段に高くて経済性に優れ、また低電圧でも所望通りの光量を得ることができて、安定性に優れるので、照明用としての使用が次第に高まりつつある。
しかし、ＬＥＤは、電力を光に変換させる効率は良いが、一方、その発光部位が半導体素子からなっているので、フィラメントを使う白熱灯や陰極線を利用した蛍光灯または蛍光ランプなどの発光素子に比べて、相対的に熱に脆弱であるという短所がある。言い換えれば、ＬＥＤは、長期間の使用時に、その発光素子から発生する熱による熱的ストレスによって、半導体素子が容易に劣化（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）されて、その性能が落ちる。
したがって、最近、ＬＥＤに大容量の電流を流すためには、これから発生する熱を効果的に放出するための放熱構造が要求されている。
また、従来の蛍光灯でＬＥＤのような光源を取り替えるためには、スライディング式で結合されて狭小な空間で光源を取り替えるなどの工数作業を容易に遂行しにくい問題点もある。
本発明は、前述した問題点を解決するために創出されたものであって、本発明の目的は、一定長を有する半円状の拡散チューブとヒートシンク本体とをフック式で容易に着脱可能にすると同時に、一定長を有する基板及び基板に実装されるＬＥＤから発生する熱を外部に迅速に放出することができるＬＥＤ蛍光灯を提供することにある。
本発明の他の目的は、蛍光灯の半分をヒートシンクにし、このヒートシンクにメタルからなる基板を固設することによって、基板自体の熱を外部に放熱することができるＬＥＤ蛍光灯を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、一定長を有するＬＥＤ蛍光灯の内部に形成される第２放熱部材を使って、内部の熱を一次的に放熱し、外部に形成される第１放熱部材を使って、前記熱を二次的に放熱することができるＬＥＤ蛍光灯を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、ＬＥＤからの発散光を拡散チューブを通じて外部に均一に拡散可能にしたＬＥＤ蛍光灯を提供することにある。
本発明は、前記のような課題を解決するためのＬＥＤ蛍光灯は、一定長を有し、両端に係止溝部が形成される半円状のヒートシンクと、一定長を有し、前記係止溝部に両端がフック結合される半円状の拡散チューブと、一定長を有し、前記ヒートシンクの両端の内側に形成される固定溝部に両側部が係止されて固定され、前記拡散チューブに露出されるように、上面の多数位置にＬＥＤが実装されるＬＥＤ基板と、を含む。
ここで、前記ヒートシンクは、半円状のヒートシンク本体と、前記ヒートシンク本体の外周に一定間隔を成して突設される第１放熱突起と、前記ヒートシンク本体の内周に一定間隔を成して突設される第２放熱突起と、を備えることが望ましい。
そして、前記第１放熱突起の長さは、前記第２放熱突起の長さより一定長ほど長く形成されることが望ましい。
また、前記第１放熱突起と前記第２放熱突起は、互いにずれて位置されることが望ましい。
また、前記ヒートシンク本体の外周と内周とのうち少なくとも１つ以上には、エンボッシング状の第１突起物がさらに形成され、前記第１放熱突起と前記第２放熱突起との外面には、エンボッシング状の第２突起物がさらに形成されることが望ましい。
また、前記ヒートシンクは、発泡アルミニウムからなり、前記ヒートシンクの外面は、サンディング処理されることもできる。
一方、前記拡散チューブの厚さは、端部から中央部に沿って漸増するように形成されることが望ましい。
ここで、前記拡散チューブは、エンボッシング状の拡散突起をさらに備えることが望ましい。
そして、前記拡散突起は、前記拡散チューブの外面と内面とのうち少なくとも１つに形成されることが望ましい。
また、前記拡散突起は、前記拡散チューブの端部から中央部に沿ってサイズが漸進的に大きくなるように形成されることが望ましい。
また、前記ＬＥＤ基板は、メタルとクラッドメタルとＦＲ４とのうち何れか１つからなることが望ましい。
また、前記ＬＥＤ基板の外面と前記ヒートシンクの外面には、白色のＰＳＲを使った冷却塗料がさらに塗布されることが望ましい。
それに加えて、前記係止溝部には、前記拡散チューブの両端がスリップされて係止されるように案内する傾斜面がさらに形成されることが望ましい。
本発明は、一定長を有する基板及び基板に実装されるＬＥＤから発生する熱を外部に迅速に放出することができる。
また、本発明は、蛍光灯の半分をヒートシンクにし、このヒートシンクにメタルからなる基板を固設することによって、基板自体の熱を外部に放熱することができる。
また、本発明は、一定長を有するＬＥＤ蛍光灯の内部に形成される第２放熱部材を使って、内部の熱を一次的に放熱し、外部に形成される第１放熱部材を使って、前記熱を二次的に放熱することができる。
また、本発明は、ＬＥＤからの発散光を拡散チューブを通じて外部に均一に拡散することができる。
本発明のＬＥＤ蛍光灯を示す斜視図である。 本発明のＬＥＤ蛍光灯を示す分解斜視図である。 本発明のＬＥＤ蛍光灯を示す正面図である。 本発明のＬＥＤ蛍光灯を示す断面図である。 図２のＬＥＤ基板を示す部分断面図であって、ＬＥＤの実装過程を示す断面図である。 図２のＬＥＤ基板を示す部分断面図であって、ＬＥＤの実装過程を示す断面図である。 図２のＬＥＤ基板を示す部分断面図であって、ＬＥＤの実装過程を示す断面図である。 図２のＬＥＤ基板を示す部分断面図であって、ＬＥＤの実装過程を示す断面図である。 図２のＬＥＤ基板を示す部分断面図であって、ＬＥＤの実装過程を示す断面図である。 本発明によるＬＥＤがワイヤポンディングによってＬＥＤ実装溝に実装されたことを示す部分断面図である。 図２のヒートシンクと拡散部材との結合後の状態を示す断面図である。 図７のヒートシンクと拡散部材との結合前の状態を示す断面図である。 本発明による拡散突起が形成される拡散部材を示す断面図である。
以下、添付した図面を参照にして、本発明のＬＥＤ蛍光灯を説明する。
図１は、本発明のＬＥＤ蛍光灯を示す斜視図である。図２は、本発明のＬＥＤ蛍光灯を示す分解斜視図である。図３は、本発明のＬＥＤ蛍光灯を示す正面図である。図４は、本発明のＬＥＤ蛍光灯を示す断面図である。図５Ａないし図５Ｅは、図２のＬＥＤ基板を示す部分断面図であって、ＬＥＤの実装過程を示す断面図である。図６は、本発明によるＬＥＤがワイヤポンディングによってＬＥＤ実装溝に実装されたことを示す部分断面図である。図７は、図２のヒートシンクと拡散部材との結合後の状態を示す断面図である。図８は、図７のヒートシンクと拡散部材との結合前の状態を示す断面図である。図９は、本発明による拡散突起が形成される拡散部材を示す断面図である。
図１ないし図４を参照すると、本発明のＬＥＤ蛍光灯は、大きく一定長を有する半円状のヒートシンク１００と、前記ヒートシンク１００と結合され、一定長を有して半円状を成す拡散チューブ２００と、一定長を有してＬＥＤ（図示せず）が実装され、前記ヒートシンク１００に固定されるＬＥＤ基板４００とで構成される。
前記ヒートシンク１００は、半円状のヒートシンク本体１１０と、前記ヒートシンク本体１１０の外周に一定間隔を成して突設される第１放熱突起１２０と、前記ヒートシンク本体１１０の内周に一定間隔を成して突設される第２放熱突起１３０とを有する。
ここで、前記ヒートシンク本体１１０の両端には、外部に突出するように係止溝部１１２を有する。前記係止溝部１１２は、前記拡散チューブ２００の両端がフック結合される溝である。
そして、前記拡散チューブ２００の両端は、外側に突出する係止突起２１０が形成される。前記係止突起２１０は、前記係止溝部１１２にフック式で係止される突起であり、その外面には、一定の曲率が形成される。この際、前記拡散チューブ２００の両端の内側には、前記係止突起２１０と隣接した結合ホール２１０ａが形成される。前記結合ホール２１０ａは、前記係止溝部１１２の上端に形成される突出部１１２ａが係止されるホールである。
それに加えて、前記係止溝部１１２には、前記係止突起２１０が係止されるように案内することができる傾斜面１１２ａが形成されることが望ましい。
したがって、前記拡散チューブ２００は、前記ヒートシンク１００と対向する位置で、前記拡散チューブ２００の両端は、前記ヒートシンク１００の係止溝部１１２にフック式で結合されうる。
そして、前記ヒートシンク１００において、前記第１放熱突起１２０の長さは、前記第２放熱突起１３０の長さより一定長ほど長く形成されることが望ましい。すなわち、前記第１放熱突起１２０と前記第２放熱突起１３０との長さは、異なって形成されることが望ましい。
もちろん、ヒートシンク本体１１０で一定部分に局部的に熱が集中される位置があらかじめ確認されれば、前記熱が集中される部分に該当する位置での第１放熱突起１２０または第２放熱突起１３０のうち何れか１つを一定長ほどさらに長く形成することもできる。
また、前記第１放熱突起１２０と前記第２放熱突起１３０とのエッジ部は、ラウンド処理することが望ましい。
これにより、前記第１放熱突起１２０によって、ヒートシンク本体１１０の外部で空気との接触面積が増加し、前記第２放熱突起１３０によって、前記ヒートシンク本体１１０の内部で空気との接触面積が増加しうる。
また、前記ヒートシンク本体１１０の両端には、固定溝部１１３が形成されるが、前記固定溝部１１３には、前記ＬＥＤ４０が実装されるＬＥＤ基板４００の両端が係止されて固定されうる。また、前記基板４００は、メタルとクラッドメタルとＦＲ４とのうち何れか１つからなりうる。また、図面には図示されていないが、前記基板４００の上面には、放熱用で一定形状、望ましくは、放射状の突起がさらに形成される。
したがって、前記ＬＥＤ基板４００は、前記ヒートシンク本体１１０に物理的に接触されるために、ＬＥＤ４０が光を発散する場合に、基板４００に一定以上の熱が発生しても、前記熱は、前記ヒートシンク本体１１０に容易に伝達されて放熱されうる。
そして、前記ＬＥＤ基板４００の上面は、前記拡散チューブ２００の係止突起２１０が形成された部分と実質的に同一線上をなしうる。
それに加えて、前記第１放熱突起１２０と前記第２放熱突起１３０は、互いにずれて位置することが望ましい。これにより、前記ヒートシンク本体１１０の内部と外部で空気との接触される面積を増加させると同時に、熱を放熱する場合に、互いに補完することができる。
また、前記ヒートシンク本体１１０の外周と内周とのうち少なくとも１つ以上には、エンボッシング状の第１突起物ａがさらに形成される。ここで、前記第１突起物ａは、前記ヒートシンク本体１１０の外周にのみ、または内周にのみ形成され、外周と内周とにいずれも形成されうる。また、図面に図示されていないが、前記第１突起物ａの形状は、エンボッシング状以外にも、多角状の突起に形成されても良い。
そして、前記第１放熱突起１２０と第２放熱突起１３０との外面には、エンボッシング状の第２突起物１１１、１１４がさらに形成される。ここで、前記第２突起物１１１、１１４は、前記第１放熱突起１２０の外面に形成される突起１１４と、第２放熱突起１３０の外面に形成される突起１１１とで構成することができる。
これは、ヒートシンク本体１１０の外周と内部での空気との接触面積を極大化させるためである。すなわち、ヒートシンク本体１１０の内面及び外面でヒートシンク本体１１０の内部の熱を容易に放熱させることができる。
本発明では、ヒートシンク１００の空気との接触面積を極大化することができる方案として、下記のような方案を提示することができる。
第１に、前記ヒートシンク１００を発泡アルミニウムで製作することと、第２に、前記ヒートシンク１００の外面をサンディング（または、エッチング）処理することである。したがって、発泡アルミニウムを使う場合に、多孔を備えるために、ヒートシンク本体１１０自体での空気との接触面積を増加させ、それに加えて、ヒートシンク１００の外面をエッチングまたはサンディング処理することによって、前記外面に粗度を形成して空気との接触面積をさらに増加させうる。
一方、図７及び図８を参照すると、前記ヒートシンク本体１１０とフック結合される拡散チューブ２００は、一定長を有し、その断面状が半円状に形成される。そして、前記拡散チューブ２００の両端には、前述したように、係止突起２１０が形成され、この係止突起２１０は、ヒートシンク本体１１０の両端に形成される係止溝部１１２にフック式で係止されて固定される。
それに加えて、図９を参照すると、前記拡散チューブ２００の厚さは、断面の形状から見る時に端部から中央部に沿って漸増するように形成される。
したがって、前記ＬＥＤ４０からの発散光の光量は、中央部の外部には少なく、端部の外部には多く調節されて、全体として拡散チューブ２００の外部に発散される光量は、均一に発散されうる。
また、前記拡散チューブ２００は、エンボッシング状の拡散突起２２０をさらに備えることができる。
ここで、前記拡散突起２２０は、前記拡散チューブ２００の外面と内面とのうち少なくとも１つ以上に形成されることが望ましい。望ましくは、図９に示したように、前記拡散チューブ２００の内面に形成されることが望ましい。
したがって、前記ＬＥＤ４０からの発散光は、拡散チューブ２００の外部に均一に拡散されうる。
そして、前述したように、図９で、前記拡散突起２２０は、前記拡散チューブ２００の端部から中央部に沿ってサイズが漸進的に大きくなるように形成されることが望ましい。これは、前記中央部に伝達される光量と端部に伝達される光量とが互いに異なるためであり、これにより、拡散チューブ２００の外部に拡散される光の拡散程度は、均一になされうる。
そして、前記拡散チューブ２００に形成される拡散突起２２０によって、ＬＥＤ４０からの放射光の放射角は、前記ＬＥＤ基板４００の中心を基準に２８０°程度に増加しうる。
また、拡散チューブ２００の厚さを、前述したように製作することによって、拡散チューブ２００自体の重量を減らすこともできる。
本発明によるＬＥＤ基板４００は、ＬＥＤ４０の光の発散によって、一定以上の熱が発生することができるが、この熱は、冷却塗料によって冷却されることもできる。
すなわち、これは、前記ＬＥＤ基板４００の外面と前記ヒートシンク１００の外面には、白色のＰＳＲを使った冷却塗料がさらに塗布されることでなされうる。
また、前記冷却塗料をＬＥＤ基板４００及びヒートシンク１００の外面に塗布することによって、ＬＥＤ基板４００で発生するノイズを低減することができる。したがって、ＬＥＤ４０からの発散光は、ノイズが一定程度ほど低減されるために、安定した光を外部に発散することができる。
また、図５Ａないし図５Ｅを参照すると、前記ＬＥＤ基板４００に実装されるＬＥＤ４０は、前記ＬＥＤ基板４００の内部に挿入されて実装されることもできる。
すなわち、前記ＬＥＤ基板４００の基板本体４１０の多数位置には、ＬＥＤ設置溝４２０がルーターによって形成される。そして、前記ＬＥＤ設置溝４２０の底面４２２には、電極３０が形成される。そして、前記ＬＥＤ４０は、前記ＬＥＤ設置溝４２０の内部に位置されてボールグリッドアレイ４２またはワイヤポンディング４３のうち何れか１つの方法によって実装されうる。
引き続き、前記ＬＥＤ設置溝４２０には、シリコンと蛍光体とが一定比率で混合された充填材４３０で満たされうる。前記充填材４３０の上面は、前記ＬＥＤ基板４００の上面と同一線上をなしうる。
これは、ＬＥＤ基板４００の厚さを容易に減少させることもでき、ＬＥＤ４０を外部の環境から安全に保護することができる。
それに加えて、前記ＬＥＤ基板４００がディミング回路を有する場合に、前記ＬＥＤ基板４００は、ＬＥＤ４０の光量を既定の値に調節することができる。
また、ＬＥＤ４０が実装された反対側のＬＥＤ基板４００の外面には、放射状の環状突起（図示せず）がさらに形成されうる。これは、ＬＥＤ基板４００自体で発生する熱を放熱させうる役割を果たす。
ここで、図面符号‘４２１’は、ＬＥＤ設置溝４２０の両側壁である。そして、‘４３０’は、シリコンと蛍光体とが一定比率で混合された充填材である。
それに加えて、図面に図示されていないが、前記ＬＥＤ基板４００の上面には、多数の環状の突起（図示せず）がさらに形成されうる。ここで、前記環状の突起は、前記ＬＥＤ基板４００と一体からなると同時に、前記ＬＥＤ基板４００と同じ材質からなる。特に、本発明では、前記ＬＥＤ基板４００がクラッドメタル（ｃｌａｄ ｍｅｔａｌ）からなることが望ましい。
前記のクラッドメタルについて説明すれば、次の通りである。
前記クラッドメタルは、金属または非金属を二重以上張り合わせた材料、すなわち、異種接合メタルを通称する意味として、母材が有していない新たな特性を付け加えた材料を意味する。これは、単一の金属で得られない多様な性質を補って特殊な要求に合致させることが可能な利点を有する。
例えば、銅−アルミニウム−銅または銅−ステンレス−銅などで異種接合した例が挙げられる。
前述したように、本発明の詳細な説明では、本発明の望ましい実施例に関して説明したが、当業者ならば、本発明の範疇から外れない限度内でさまざまな変形が可能であるということはいうまでもない。
したがって、本発明の権利範囲は、説明された実施例に限定されて決定されてはならず、後述する特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等なものなどによって決定されるべきである。
本発明は、ＬＥＤ蛍光灯の製造分野に利用されうる。

Claims (13)

  1. 一定長を有し、両端に係止溝部が形成される半円状のヒートシンクと、
    一定長を有し、前記係止溝部に両端がフック結合される半円状の拡散チューブと、
    一定長を有し、前記ヒートシンクの両端の内側に形成される固定溝部に両側部が係止されて固定され、前記拡散チューブに露出されるように、上面の多数位置にＬＥＤが実装されるＬＥＤ基板を含むことを特徴とするＬＥＤ蛍光灯。
  2. 前記ヒートシンクは、半円状のヒートシンク本体と、前記ヒートシンク本体の外周に一定間隔を成して突設される第１放熱突起と、前記ヒートシンク本体の内周に一定間隔を成して突設される第２放熱突起と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  3. 前記第１放熱突起の長さは、前記第２放熱突起の長さより一定長ほど長く形成されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  4. 前記第１放熱突起と前記第２放熱突起は、互いにずれて位置されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  5. 前記ヒートシンク本体の外周と内周とのうち少なくとも１つ以上には、エンボッシング状の第１突起物がさらに形成され、
    前記第１放熱突起と前記第２放熱突起との外面には、エンボッシング状の第２突起物がさらに形成されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  6. 前記ヒートシンクは、発泡アルミニウムからなり、
    前記ヒートシンクの外面は、サンディング処理されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  7. 前記拡散チューブの厚さは、端部から中央部に沿って漸増するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  8. 前記拡散チューブは、エンボッシング状の拡散突起をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  9. 前記拡散突起は、前記拡散チューブの外面と内面とのうち少なくとも何れか１つに形成されることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  10. 前記拡散突起は、前記拡散チューブの端部から中央部に沿ってサイズが漸進的に大きくなるように形成されることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  11. 前記ＬＥＤ基板は、メタルとクラッドメタルとＦＲ４とのうち何れか１つからなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  12. 前記ＬＥＤ基板の外面と前記ヒートシンクの外面には、白色のＰＳＲを使った冷却塗料がさらに塗布されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ蛍光灯。
  13. 前記係止溝部には、前記拡散チューブの両端がスリップされて係止されるように案内する傾斜面がさらに形成されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ蛍光灯。
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