JP2014508389A - 液冷式led照明灯 - Google Patents

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Abstract

液冷式LED照明灯であって、ランプ口金(1)、ランプ芯(2)及び照明灯カバー(3)を含み、前記照明灯カバー(3)はランプ芯(2)の外周を覆い、且つ照明灯カバー(3)の空洞内には熱伝達用シリコ−ンオイル(4)が充填され、前記ランプ芯(2)の一端を熱伝導用シリコ−ンオイル(4)内に浸し、前記ランプ芯(2)のもう一端において、前記照明灯カバー(3)とランプ口金(1)とが密封するように連結されている。該液冷式LED照明灯は構造が簡単で、放熱性に優れている。
【選択図】図1

Description

本発明はLED照明分野に係り、特に液冷式LED照明灯に係る。
現在の全世界におけるエネルギー不足に対する心配が増す背景下において、エネルギーの節約は我々が未来に望む重要な課題である。LEDは第四代照明光源またはグリーン光源と呼ばれ、省エネ、環境保護、寿命が長い、体積が小さい等の特徴を有し、各種指示、ディスプレイ、装飾、バックライト光源、一般照明及び都市夜景などの分野に広く応用することができる。照明分野において、LED発光製品の応用は、人々から注目を集め、LEDは新型のグリーン光源製品として、必然的に未来の発展の趨勢であり、21世紀は、LEDを代表とする新型照明光源の時代となることでしょう。
LED発光チップは電子再結合(ectronic recombination)によって発光し、電流が弱い場合において、発生する熱は小さく、パワーの大きいLED照明灯において、特に照明分野での応用おいては、比較的大きい電流が必要とし、大量の熱が生じ、稼動温度は高ってしまう。LED発光チップに影響する主な要因は温度(P−N接合の稼動温度)であり、P−N接合の稼動温度は120℃以下で、好ましくは100℃であり、P−N接合の温度が10℃上昇するに伴い、光束は1%減退し、発生する主波長は1nmシフトし、寿命もそれにつれて低下する。よって、放熱はLED照明灯光が考慮しなければならない問題である。
また、LED発光チップの体積は非常に小さく、点状発光であり、指向性が高い。LED発光チップの発する光は直線であり、発散性が良くない。これにより照射角度は比較的小さく、該角度から偏った場合は光が迅速に弱くなり、大面積照明のニーズを満たすことはできない。照射角度が比較的小さいという問題を解決するに、従来技術はチューブ型LED照明を使用しているが、その照明器具の配列が過密で、設計製造コストが高く、及び放熱効果が良くないために、省エネ効果が失われてしまう。
本発明の目的は、液冷式LED照明灯を提供することであり、優れた放熱性および簡単な構造を有するという特徴を有する。
本発明の目的を実現するために提供される液冷式LED照明灯は、以下の特徴を有する。ランプ口金、ランプ芯及び照明灯カバーを含み、前記照明灯カバーはランプ芯の外周を覆い、且つ照明灯カバーの空洞内には熱伝達用シリコ−ンオイルが充填され、前記ランプ芯の一端を熱伝導用シリコ−ンオイル内に浸し、前記ランプ芯のもう一端において、前記照明灯カバーとランプ口金とが密封するように連結されている。
上記目的は以下の技術構成によってさらに改善できる。
前記シリコ−ンオイルの粘度係数は5〜800万センチパスカル秒(cPa・S)である。
前記シリコ−ンオイルの粘度係数は5〜5000センチパスカル秒(cPa・S)である。
前記シリコ−ンオイルは、メチルシリコ−ンオイル、エチルシリコ−ンオイル、フェニルシリコ−ンオイル、メチル水素含有シリコ−ンオイル、メチルフェニルシリコ−ンオイル、メチルクロロフェニルシリコ−ンオイル、メチルエトキシシリコ−ンオイル、メチルトリフルオロプロピルシリコ−ンオイル、メチルエチレンシリコ−ンオイル、メチルヒドロキシシリコ−ンオイル、エチル水素含有シリコ−ンオイル、ヒドロキシ水素含有シリコ−ンオイル及びシアン含有シリコ−ンオイルを含む。
本発明の有益な効果は以下である。本発明の液冷式LED照明灯は、以下の有益な効果を有する。
1、構造が簡単で、生産製造がしやすい。
2、放熱性がよく、省エネであるという特徴。
図1は本発明実施例1の液冷式LED照明灯の構造模式図である。 図2は本発明実施例1の液冷式LED照明灯のランプ芯の模式図である。 図3は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の断面図である。 図4は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の広角度LED光源の構造模式図である。 図5は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の導電性スタンドの模式図である。 図6は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の導電性スタンドの断面図である。 図7は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の広角度LED光源のLED発光チップの取付模式図である。 図8は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の広角度LED光源のLED発光チップの取付上面図である。 図9は本発明実施例2の液冷式LED照明灯のランプ芯の組立模式図である。 図10は本発明実施例2の液冷式LED照明灯のランプ芯の組立模式図である。 図11は本発明実施例2の液冷式LED照明灯のランプ芯の組立模式図である。 図12は本発明実施例2の液冷式LED照明灯のランプ芯の組立模式図である。 図13は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の組立模式図である。 図14は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の組立模式図である。 図15は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の組立模式図である。 図16は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の組立模式図である。 図17は本発明実施例2の液冷式LED照明灯の組立模式図である。
本発明の目的、技術構成及びメリットをより明確にするために、以下に図面および実施例を参照して、本発明の液冷式LED照明灯に対しさらに詳細に説明する。理解すべきは、ここで記載している具体的な実施例は本発明を解釈するために用いるものであり、本発明の限定に用いるためのものではない。
図1に示すように、液冷式LED照明灯は、ランプ口金1、ランプ芯2及び照明灯カバー3を含み、前記照明灯カバー3はランプ芯2の外周を覆い、且つ照明灯カバー3の空洞内には熱伝達用シリコ−ンオイル4が充填され、前記ランプ芯2の一端を熱伝導用シリコ−ンオイル4内に浸し、前記ランプ芯2のもう一端において、前記照明灯カバー3とランプ口金1とが密封するように連結されている。
好ましくは、前記シリコ−ンオイルの粘度係数は5〜800万センチパスカル秒である。
好ましくは、前記シリコ−ンオイルの粘度係数は5〜5000センチパスカル秒である。
好ましくは、前記シリコ−ンオイルは、メチルシリコ−ンオイル、エチルシリコ−ンオイル、フェニルシリコ−ンオイル、メチル水素含有シリコ−ンオイル、メチルフェニルシリコ−ンオイル、メチルクロロフェニルシリコ−ンオイル、メチルエトキシシリコ−ンオイル、メチルトリフルオロプロピルシリコ−ンオイル、メチルエチレンシリコ−ンオイル、メチルヒドロキシシリコ−ンオイル、エチル水素含有シリコ−ンオイル、ヒドロキシ水素含有シリコ−ンオイル及びシアン含有シリコ−ンオイルを含む。
好ましくは、図2に示すように、前記ランプ芯2は多角灯柱21及び連結部品22を含み、前記多角灯柱21はアルミベース回路基板が囲んで形成する多角灯柱であり、前記多角灯柱21の一端の頂面とそれぞれの側面には、複数のLED発光チップがアレイを形成し、前記多角灯柱のもう一端は連結部品22と連結し、前記連結部品22はランプ口金1と密封するように連結されている。アルミベース回路基板は優れた熱伝導性を有し、多角灯柱の熱伝導性も優れている。複数のLED発光チップから生じる熱は多角灯柱に伝わり、シリコーンオイルの多角灯柱との遠近が異なるために、温度が異なることにより対流が生じる。対流は多角灯柱の熱を持ち去り、同時に照明灯カバーと外の空気の接触面は大きく、放熱に有利である。
好ましくは、前記多角灯柱21は中空の多角灯柱であり、前記多角灯柱のそれぞれの側面上には複数の孔が設けられている。複数のLEDチップから生じる熱は多角灯柱に伝導され、多角灯柱の外側と中空の部分のシリコーンオイルの温度は異なり、複数の孔によって多角灯柱の外側と中空部分のシリコーンオイルの対流を促し、放熱の速度を速くする。
好ましくは、前記多角灯柱21の一部または全部が、前記シリコ−ンオイル4内に浸されている。
図3に示すように、実施可能な形態として、本発明実施例の液冷式LED照明灯は、ランプ口金1、ランプ芯2及び照明灯カバー3、熱伝導用シリコーンオイル4、および駆動用電源収納部5を含む。前記照明灯カバー3はランプ芯2の外周を覆い、且つ照明灯カバー3の空洞内には熱伝達用シリコ−ンオイル4が充填され、前記ランプ芯2の一端を熱伝導用シリコ−ンオイル4内に浸し、前記ランプ芯2のもう一端において、前記照明灯カバー3と駆動電源収納部5が固定連結されている。
好ましくは、前記シリコ−ンオイルの粘度係数は5〜800万センチパスカル秒である。
好ましくは、前記シリコ−ンオイルの粘度係数は5〜5000センチパスカル秒である。
好ましくは、前記シリコ−ンオイルは、メチルシリコ−ンオイル、エチルシリコ−ンオイル、フェニルシリコ−ンオイル、メチル水素含有シリコ−ンオイル、メチルフェニルシリコ−ンオイル、メチルクロロフェニルシリコ−ンオイル、メチルエトキシシリコ−ンオイル、メチルトリフルオロプロピルシリコ−ンオイル、メチルエチレンシリコ−ンオイル、メチルヒドロキシシリコ−ンオイル、エチル水素含有シリコ−ンオイル、ヒドロキシ水素含有シリコ−ンオイル及びシアン含有シリコ−ンオイルを含む。
前記ランプ芯2は広角度LED光源6を含み、図4に示すように、導電性スタンド61、レンズ62、複数のLED発光チップ及びボンディングワイヤ63を含む。
図5及び図6に示すように、導電性スタンド61は正極支持体611及び負極支持台座612を含み、前記正極支持体611及び前記負極支持台座612の間は、絶縁の熱伝導性プラスチックが充填され、即ち正極支持体611と負極支持台座612はそれぞれ導電するものであり、且つ正極支持体611及び負極支持台座612の間は絶縁で熱伝導するもおであり、正極支持体611と回路の正極は接続され、負極支持台座61は回路の負極と接続されている。
そのうち、正極支持体611は支持円柱6111及び支持円柱の一端に設けている直角柱形ヘッド部6112を含み、そのうち、ヘッド部6112の直角柱の底面は正八角形である。直角柱のヘッド部6112の半径は、支持円柱6111の半径より大きく、支持円柱6111の長さは、負極支持台座612の長さより大きい。
負極支持台座612は、上から下に順次、直柱型形取付柱6121、位置決め円柱6122(その役割については以下に記載)及びねじ柱6123(その役割は以下に記載)が設けられている。そのうち、取付柱6121の直角柱の底面は正八角形であり、ねじ柱6123の半径は最も小さく、直角柱取付柱6121の半径は中ぐらいであり、位置決め円柱6122の半径が最も大きい。負極支持台座612には、円柱形中空トンネル6124があり、該中空トンネル6124は負極支持台座612の中心部を貫通し、且つ中空トンネル6124の半径は支持円柱6111の半径より若干大きく、且つ直角柱形ヘッド部6112の半径より小さい。そのうち、位置決め円柱6122の上面には、環状のレンズ取付溝61221があり、レンズ62はレンズ装着溝61221内に取り付けられている。
正極支持体611の支持円柱6111は中空トンネル6124を貫通し、直角柱形ヘッド部6112は直角柱形取付柱6121の上方にあり、支持円柱6111は負極支持台座612下から延伸している。
図7及び図8に示すように、直角柱形ヘッド部6112の上面及び直角柱取付柱6121のそれぞれの側面上に、LED発光チップが固定されている。LED発光チップの正極(負極)はボンディングワイヤ63により、正極支持体611(負極支持体612)と連結されている。固定LED発光チップ及び広角度LED光源を使用する際、位置決め円柱6122はねじれ力を提供するエリアを提供し、取り付けと組み立てに便利である。
本実施例の広角度LED光源は、封止により照射角が270℃より大きい球形発光のLED光源を得て、その発光効果は従来の白熱電球と近似し、従来の白熱電球の代わりとなり得る。しかし、伝導的な白色電球よりは90%の省エネを達成できる。現在のものは、多角面に位置する発光チップのLED光源を含み、側面の発光チップしかないため、蝶々状の光の斑点となる。本実施例の広角度LED光源は、直柱灯部6112上面のLED発光チップ及び多角面のLED発光チップがあり、これにより球状発光が可能となる。
好ましい実施形態として、レンズ装着溝61221内にシール材を添加して、機械プレスの方式によりレンズを取付け、これにより広角度LED光源の高度な密封性を実現する。機械プレスをLED分野の密封に応用することで、密封の効果を大いに向上させた。
好ましい実施形態として、LED発光チップは青色光チップを採用し、レンズ62中に白色光を励起させる蛍光粉を添加し、蛍光粉の占める比例は10%を超えない。青色光がレンズを透過する際、白色光が励起される。蛍光粉をレンズ62中に添加し、白色光を激励する場合、青色光LED発光チップ表面に蛍光ゲルをつけるステップを省略でき、これにより生産効率を向上させ、不良品率を低減した。これによりバッチの色座標の誤差はごく小さく、且つ蛍光粉の光減退を回避し、青色光LED発光チップの青色光が効果的に白色光に励起されないという弊害が生じることを回避する。
好ましい実施形態として、インサート成形(insertmolding)により正極支持体611及び負極支持体612を組み立てする。インサート成形はプラスチックの射出成形工程の一種であり、二つ以上の部品の間にプラスチックを射出成形することを言い、複数の部品から一つの全体を形成する射出成形加工手段である。
好ましい実施形態として、正極支持体611及び負極支持体612は金属銅を原料として加工したものであり、その表面は純銀または純金めっきされ、これにより導電性能を増加させる。
実施できる形態として、直角柱形ヘッド部6112の直角柱は3〜10角柱中の任意のいずれかである。
上記ランプ芯2は上記広角度LED光源6を含み、さらには金属パイプ7及びランプ芯柱8を含み、上記金属パイプ7とランプ芯柱8の間は絶縁であり、上記金属パイプ7と上記正極支持体611は連結され、上記ランプ芯柱8は上記負極支持座612は接続するものである。
ランプ芯柱8の一端の内壁にはねじ部があり、もう一端の外側のランプ芯尾部には、ランプ芯凹溝が設けられている。金属パイプ7と支持円柱6111はスリーブ接続し、ランプ外周8はねじ部により、熱伝導密封ゲルを塗布しているねじ柱6123と緊密に接続し、金属パイプ7とランプ芯柱8の間には、熱伝導性シール材が充填され、即ち金属パイプ7は回路の正極と接続し、ランプ芯柱8と回路の負極とが接続する。ランプ芯尾部と照明灯カバーのボトル口は圧着して密封され、これによりシリコーンオイル4は照明灯カバー3内に密封される。
ランプ芯の正負極は駆動電源の正負極と接続し、駆動電源の正負極とランプ口金1の正負極は接続されている。
液冷式LED照明灯の製造方法は以下である。
<ステップ1>
図9に示すように、圧迫により直径を減少する方法により、金属パイプ7を支持円柱6111の外側にスリーブ接続させ、即ち、金属パイプ7と正極支持体611は正極を形成する。
<ステップ2>
図10及び図11に示すように、ランプ芯柱8はねじ部により、熱シール材が塗布されているねじ柱6123と緊密に接続し、金属パイプ7及びランプ芯柱8の間には熱伝導シール材が充填され、即ち、ランプ芯柱8と負極支持座612は負極を形成し、且つ正極と負極の間は絶縁で熱伝導性のものである。
<ステップ3>
図12に示すように、ランプ芯2の凹溝内にはシール材が底面にある。
ここまでで、ランプ芯2の取り付けが完了する。
<ステップ4>
図13に示すように、照明灯3のボトル口から一定量の高熱伝導性シリコーンオイルが充填されている。
<ステップ5>
図14及び15に示すように、ランプ芯2を照明灯3に入れ、密封装置でランプ凹溝と照明灯カバー3のボトル口を圧着して密封し、このように熱伝導用シリコーンオイルを照明灯カバー3内に密封し、この際広角度LED光源を完全に高導熱性のシリコーンオイル内に浸し、レンズ62を機械プレスの方式により組み立て、これにより広角度LED光源にはシリコーンオイルが進入しない。
ここまでで、ランプ芯3と照明灯カバー3の組み立てを完了する。
<ステップ6>
図16に示すように、駆動用電源収納部5と、照明灯カバー3を差し込み方式で接続し、ランプ芯2の正負極と駆動用電源の正負極を接続させる。
<ステップ7>
図17に示すように、駆動用電源収納部5と、ランプ口金1は連結され、駆動電源の正負極とランプ口金1の正負極は接続する。
液冷式LED照明灯の組立が完了する。
液冷式LED照明灯内に含まれるLED発光チップが発生する熱は以下のルートにより放熱される。
直角柱形取付柱のそれぞれの側面のLED発光チップにとって、生じる熱量は直角柱形取付柱により、位置決め円柱に伝導され、位置決め円柱により熱伝導シリコーンオイルに伝導し、これにより放熱を実現する。直角柱形ヘッド部の上面のLED発光チップにとって、生じる熱の一部は正極支持体及び長い金属パイプにより放熱され、一部は直角柱形取付柱により位置決め円柱に伝導し、位置決め円柱により熱伝導用シリコーンオイルに伝導され、これにより放熱を実現する。
本発明の液冷式LED照明灯は、構造が簡単で生産製造しやすく、照射角度が大きく、放熱性能がよく、省エネであるとの特徴を有する。
最後に説明すべきは、明らかなように、当業者は、本発明の精神と範囲を離脱しない範囲内において、本発明に対して各種修正及び変形を行うことができる。このように、本発明のこれらの修正及び変形は、本発明の請求項及びその均等的な範囲内にあれば、本発明は、これらの修正及び変形を含むことを意図している。
1 ランプ口金
2 ランプ芯
3 照明灯カバー
4 シリコーンオイル
5 駆動用電源収納部
6 広角度LED光源
7 金属パイプ
8 ランプ芯柱
21 多角灯柱
22 接続部品
61 導電性スタンド
62 レンズ
63 ボンディングワイヤー
611 正極支持体
612 負極支持台座
6111 支持円柱
6112 直角柱形ヘッド部
6121 直角柱形取付柱
6122 位置決め円柱
6123 ねじ柱
6124 円柱状中空トンネル
61221 レンズ装着溝



Claims (15)

  1. 液冷式LED照明灯であって、
    ランプ口金(1)、ランプ芯(2)及び照明灯カバー(3)を含み、前記照明灯カバー(3)はランプ芯(2)の外周を覆い、且つ照明灯カバー(3)の空洞内には熱伝達用シリコ−ンオイル(4)が充填され、前記ランプ芯(2)の一端を熱伝導用シリコ−ンオイル(4)内に浸し、前記ランプ芯(2)のもう一端において、前記照明灯カバー(3)とランプ口金(1)とが密封するように連結されていることを特徴とする液冷式LED照明灯。
  2. 前記シリコ−ンオイルの粘度係数は5〜800万センチパスカル秒であることを特徴とする、請求項1に記載の液冷式LED照明灯。
  3. 前記シリコ−ンオイルの粘度係数は5〜5000センチパスカル秒であることを特徴とする、請求項1に記載の液冷式LED照明灯。
  4. 前記シリコ−ンオイルは、メチルシリコ−ンオイル、エチルシリコ−ンオイル、フェニルシリコ−ンオイル、メチル水素含有シリコ−ンオイル、メチルフェニルシリコ−ンオイル、メチルクロロフェニルシリコ−ンオイル、メチルエトキシシリコ−ンオイル、メチルトリフルオロプロピルシリコ−ンオイル、メチルエチレンシリコ−ンオイル、メチルヒドロキシシリコ−ンオイル、エチル水素含有シリコ−ンオイル、ヒドロキシ水素含有シリコ−ンオイル及びシアン含有シリコ−ンオイルを含むことを特徴とする、請求項1に記載の液冷式LED照明灯。
  5. 前記ランプ芯(2)は多角灯柱(21)及び連結部品(22)を含み、前記多角灯柱(21)はアルミベース回路基板が囲んで形成する多角灯柱であり、前記多角灯柱(21)の一端の頂面とそれぞれの側面には、複数のLED発光チップがアレイを形成し、前記多角灯柱のもう一端は連結部品(22)と連結し、前記連結部品(22)はランプ口金(1)と密封するように連結されていることを特徴とする、請求項1に記載の液冷式LED照明灯。
  6. 前記多角灯柱(21)は中空の多角灯柱であり、前記多角灯柱のそれぞれの側面上には複数の孔が設けられていることを特徴とする、請求項5に記載の液冷式LED照明灯。
  7. 前記多角灯柱(21)の一部または全部が、前記シリコ−ンオイル(4)内に浸されていることを特徴とする、請求項5に記載の液冷式LED照明灯。
  8. 前記ランプ芯(2)は広角度LED光源(6)を含み、前記広角度LED光源(6)は導電性スタンド(61)、複数のLED発光チップ及びボンディングワイヤ(63)を含み、前記LED発光チップは前記ボンディングワイヤー(63)により導電性スタンド(61)と連結し、
    前記導電性スタンド(61)は正極支持体(611)及び負極支持台座(612)を含み、前記正極支持体(611)及び前記負極支持台座(612)の間は絶縁され、
    前記正極支持体(611)は直角柱形ヘッド部(6112)を含み、前記直角柱形ヘッド部(6112)の上面には、前記LED発光用チップが固定され、
    前記負極支持台座(612)は直角柱形取付柱(6121)を含み、前記直角柱形取付柱(6121)のそれぞれの側面には、前記LED発光チップが固定されていることを特徴とする、請求項1、2、3また4に記載の前記液冷式LED照明灯。
  9. 前記広角度LED光源(6)はさらにレンズ(62)を含み、前記負極支持台座(612)は位置決め柱(6122)を含み、前記位置決め柱(6122)の上面にレンズ取付溝(61221)を設け、機械プレスの方式により前記レンズ(62)を前記レンズ取付溝(61221)に固定することを特徴とする、請求項8に記載の液冷式LED照明灯。
  10. さらに駆動用電源収納部(5)を含み、前記ランプ芯(2)の一端は、前記駆動用電源収納部(5)を介して、ランプ口金(1)と連結されることを特徴とする、請求項8に記載の液冷式LED照明灯。
  11. 前記ランプ芯(2)はさらに金属パイプ(7)及びランプ芯柱(8)を含み、前記金属パイプ(7)とランプ芯柱(8)の間は絶縁しているものであり、前記金属パイプ(7)と前記正極支持体(611)は連結し、前記ランプ芯柱(8)及び前記負極支持台座(612)は連結されていることを特徴とする、請求項8に記載の液冷式LED照明灯。
  12. 前記正極支持体(611)及び前記負極支持台座(612)との間は、インサート成形の方式により組み立てることで絶縁させたものであることを特徴とする、請求項8に記載の液冷式LED照明灯。
  13. 前記直角柱形取付柱(6121)の直角柱は3〜10角柱中の任意のいずれかの直角柱であることを特徴とする、請求項8に記載の液冷式LED照明灯。
  14. 前記正極支持体(611)はさらに支持柱(6111)を含み、前記負極支持台座(612)中には、中空トンネル(6124)が設けられ、前記支持柱(6111)は前記中空トンネル(6124)を貫通し、前記直角柱形ヘッド部(6112)により前記直角柱形取付柱(6121)の上方に引掛かり、前記支持柱(6111)は前記負極支持台座(612)の下端から延伸することを特徴とする、請求項8に記載の液冷式LED照明灯。
  15. 前記レンズ(62)は、10%以下の白色光励起用蛍光粉を添加したレンズであることを特徴とする、請求項9に記載の液冷式LED照明灯。

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