JP2017004929A - 固体封止のled電球 - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱構造を省くことができ、生産コストを軽減でき、組立及びパッケージ加工の速度を向上できるとともに、極めて良い放熱性と光出射効果が得られる固体封止のLED電球を提供する。【解決手段】固体封止のLED電球2は、ベース体20と、少なくとも一つのLED光源21と、少なくとも一つの電気供給素子22と、LED光源21と電気供給素子22に密着してそれらを覆う透光性固体の中実構造である放熱導光体23とを含む。放熱導光体の一端を直接当該ベース体とパッケージ加工しLED電球を形成することで、LED光源の熱エネルギーを、放熱導光体に接触させる伝導方式により外部に放出させる。さらに、LED光源の光線が放熱導光体を介して光の出射を形成するとともに、放熱導光体を透過する光強度IA及びLED光源が形成する光強度IBが(IA/IB)>70%(条件式1)の条件を満たす。【選択図】図3
Description
本発明は電球分野に関し、特に、LED光源を覆う、固体で充填された放熱導光体を有し、ベース体と直接にパッケージされた固体封止のLED電球に関する。
現在は科学技術の進歩と、環境保護に関する要求及び照明の多様化ニーズに伴い、電球は以前の白熱灯から電球使用の機能性と利便性の向上を図るため、LED光源に切り換わっている。
図1に示すように、一般の公知LED電球1は、口金10と、電源供給装置11と、少なくとも一つのLED光源12と、一つのランプシェード13とを含む。当該口金10の内部に電源供給装置11が取付けられており、当該LED光源12は一般的に口金10の上面側に取付けられ、かつ電源供給装置11に電気接続されており、当該ランプシェード13は当該口金10を覆うように配置されており、口金10に組み込まれることによって、LED光源12は内部に封止されて配置されている。LEDは省電力、小型及び高演色性などの長所を有しているが、LED電球を設計するときには放熱効率に充分に配慮し、LEDの長時間使用により熱エネルギーが大量に蓄積され、高温による焼損で使用寿命が影響受けるという課題を排除する必要がある。よって、公知のLED電球1には、追加の放熱構造14が必要である。当該放熱構造14の多くは金属部材により構成されたものであり、高い熱伝導性を有しており、加えて、口金10と一体に成形することによって、当該LED光源12の稼働によって生成する熱エネルギーを効率よく放出することができる。当該放熱構造14は例えば、口金10の外側にめぐらして設けるか、または当該口金10の上側に接続し、かつ、フィンをめぐらせた態様にして、LED光源12の熱エネルギーを伝導させる。
以上の記載から、当該LED光源12の稼働中における過熱の問題を解決するため、公知のLED電球1は放熱構造が必要である。この点は現時点のLED電球産業の欠かせない構造設計になっている。業者は放熱構造14の改善に努めてはいるが、占拠スペースの軽減か、または放熱効果の向上などに止まることが現状である。さらに、以前の白熱灯に比べて、公知のLED電球1のエネルギー消費は少なく、しかも極めて良い色彩を表現できる反面、当該放熱構造14が欠かせない。そのため、設計、組立生産のコストがかえってかさばるといえる。
LED電球の放熱という課題及び生産コストの軽減という要求を合わせて解決するため、業者から液体を伝熱体とした設計が提案されており、この種のやり方をもって、公知のLED電球1の放熱効果を向上し、さらに放熱構造14の設置を省く、もっぱら液体を伝熱体として頼ることが図られている。図2に示すように、この種のやり方は、当該ランプシェード13の内部に液体15が充填され、当該液体15と、LED光源12とを接触させることにより、熱エネルギーを伝導させ、自己放熱効果を実現する。しかしながら、当該ランプシェード13に液体15を充填するやり方は、放熱という目的に関して、放熱構造14の設置を省くことは可能だが、ランプシェード13と、口金10を密着させてパッケージ加工するという点で非常に難しい。ランプシェード13の内部に液体15を充満しなければならないことから、ランプシェード13と口金10とのパッケージ加工が完璧でなければ、液体15の漏れの問題が起こりうる。さらに、液体15の漏れが発生し電球を破壊して使用不能となるほか、使用者が使用するときに液体1が漏れだすおそれがある。完全密封という条件は業者にとって、新たに一つの克服困難な課題を与え、パッケージ加工の難度が高くなるほか、LED電球1の生産における良品率の低下ももたらす。
よって、本発明の発明者は本発明において一種の固体封止のLED電球を発明した。本発明により、LED電球の製造プロセスを簡素化でき、コスト軽減につながるとともに、極めて良い放熱効果を維持できる。
本発明の一目的は、公知LED電球の放熱構造を省くことにより、電球の組立及びパッケージ加工プロセスの時間とコストを軽減し、高速なパッケージ加工の生産という目的を達成するとともに、極めて良い放熱効果と光出射効果を兼ね合わせた、一種の固体封止のLED電球を提供することである。
前述の目的を達成するため、本発明の固体封止のLED電球は、ベース体と、少なくとも一つのLED光源と、少なくとも一つの電気供給素子とを含む。固体封止のLED電球は放熱導光体をさらに有しており、当該LED光源及び電気供給素子が透光性固体の中実構造によって密着して覆われており、当該放熱導光体の一端とベース体とが組み込まれてパッケージ加工により形成される。当該放熱導光体は接触伝導方式により、当該LED光源の熱エネルギーを伝導して放出させ、当該LED光源の光線は当該放熱導光体から光の出射を形成し、かつ当該放熱導光体を透過する光強度IAと当該LED光源が形成する光強度IBが(IA/IB)>70%(条件式1)を満たす、という特徴を有する。
前述の態様に基づき、当該放熱導光体と、LED光源と、電気供給素子を射出成形方式または注入成型方式により一体に成形し、当該放熱導光体をLED光源と電気供給素子に密着して接触させると同時に、射出成形または注入成型プロセスにおいて、放熱導光体と、LED光源と、電気供給素子とを直接ベース体とパッケージ加工して固体封止のLED電球を形成してもよい。本発明はこれにより、LED電球に関わるパッケージ工程及び生産工程時間を有効に軽減するとともに、組立の利便性向上を実現することができる。
当該LED光源を複数設け、円形、弧形または多辺形に配置し、それらのLED光源の熱エネルギーを均一に分布させ、各種の電球の光の出射ニーズに対応してもよい。このほか、組立工程の便宜を図るため、組み立てるときは電気供給素子とLED光源とを一体構造として形成してもよく、これにより電気供給素子とLED光源との電気回路のレイアウト工程を省けると同時に、放熱導光体をLED光源と電気供給素子とに一層密着して接触させることができる。一方、電気供給素子は例えば、一つのみを設けて、それぞれのLED光源に接続してもよく、またはLED光源の数に応じて、それぞれのLED光源を電気供給素子と接続してもよい。
当該放熱導光体はガラス部材またはプラスチック材料あるいは樹脂のいずれかから選択することができる。さらに、固体封止のLED電球の光の出射を均一にするため、放熱導光体の表面に少なくとも一つの光学パターンを設ける、または放熱導光体に少なくとも一つの拡散部材をドープするなどしてもよく、これにより放熱導光体全体の光の出射の均一度を向上させることができる。
本発明の一実施態様として、当該固体封止のLED電球は、ベース体、少なくとも一つのLED光源と、少なくとも一つの電気供給素子とを含む。当該固体封止のLED電球は、LED光源と電気供給素子の取り付けにおいて、透光性固体の中実構造を有し、少なくとも一つの取付け溝を設けた放熱導光体をさらに含む。また、当該放熱導光体の一端をベース体に組み込み、パッケージ加工により固体封止のLED電球を形成する。当該LED光源の光線は放熱導光体によって光出射を形成し、かつ、当該放熱導光体を透過する光強度IAと、当該LED光源が形成する光強度IBが(IA/IB)>70%(条件式1)を満たす。さらに、少なくとも一つの透光性接着剤を取付け溝の内部に充填してLED光源と電気供給素子を固定してもよい。当該放熱導光体は透光性接着剤により接触伝導方式を利用して、LED光源の熱エネルギーを放出させてもよい。
当該取付け溝は複数設置され、かつ円形、弧形または多辺形に等距離で配列され、当該LED光源の数は取付け溝の数に対応して設けられてもよく、これによりLED光源が複数設置されているときに、放熱導光体の熱エネルギーをより均一化させ、各種の光の出射の要求に対応することができる。このほか、生産プロセスのさらなる簡素化を図るため、当該電気供給素子とLED光源とを一体構造として形成してもよい。
当該放熱導光体はガラス部材またはプラスチック材料から選択され、当該放熱導光体の表面には少なくとも一つの光学パターンが設けられてもよく、これにより、放熱導光体の光の出射の均一性を向上させることができる、または放熱導光体に少なくとも一つの拡散部材をドープするなどしてもよく、これにより同じく光の出射の均一性を向上させることができる。
以上に説明したとおり、本発明の固体封止のLED電球は、中実構造の放熱導光体によって覆うと同時に、LED光源に接触することによって、発生する熱エネルギー及び光線を外部に伝導させ、放熱及び光の出射の要求を合わせて達成する。さらに、放熱導光体を直接ベース体にパッケージ加工して電球を形成する。これにより、電球素子の数及び種類を少なくさせ、生産コストを軽減するとともに、生産プロセスの速度と生産効率を大幅に向上することができる。
審査官の方々が本願の内容のさらなる理解を図るため、参考に図面と併せて下記に説明する。
図3ないし5は、本発明の第1実施例を分解した場合における斜視図と、組み立てた場合の斜視図と、断面図とを示す。本発明の固体封止のLED電球2は、ベース体20と、少なくとも一つのLED光源21と、少なくとも一つの電気供給素子22とを含む。当該ベース体20は外部電源との接続に用いられ、固体封止のLED電球2に電気を供給する。
当該固体封止のLED電球2は、放熱導光体23をさらに含み、当該放熱導光体23は透光性固体の中実構造をLED光源21及び電気供給素子22に密着させて覆うことを特徴とする。当該放熱導光体23の一端はベース体20に組み込まれ、パッケージ加工により固体封止のLED電球2が形成される。当該放熱導光体23はガラス部材またはエポキシ樹脂または樹脂などのプラスチック部材から選択されることが好ましい。当該放熱導光体23によって、LED光源21の熱エネルギーを排出することができるとともに、当該LED光源21の光線を外部に出射させることができる。放熱導光体23をLED光源21及び電気供給素子22に密着して覆わせるため、当該放熱導光体23は接触伝導方式により、LED光源21の熱エネルギーが放出されるとともに、LED光源21の光線は放熱導光体23において光の出射を形成する。一方、放熱導光体23を透過する光強度IAとLED光源21が形成する光強度IBは(IA/IB)>70%(条件式1)の条件を満たし、本発明において極めて良い透光効果を実現するといえる。
本発明の固体封止のLED電球2は公知のLED電球とは異なり、LED電球のパッケージ加工工程を簡素化させ、生産コストの軽減を図るよう、前述した構造を採用するとともに、放熱導光体23を中実構造の構成に限定し、固体の熱伝導方式により、当該LED光源21の放熱の課題の解決を図っている。当該放熱導光体23は、当該LED光源21と、当該電気供給素子22とに緊密に接触し、かつ、固体で形成されている。よって、LED光源21の稼働による熱エネルギーに対し、固体による熱伝導方式により、直接放熱導光体23を介して、全方位の放熱効果を達成している。さらに、当該放熱導光体23は中実構造ではあるが、なお有効にLED光源21の光線を導いて光の出射を形成することができ、かつ(IA/IB)>70%(条件式1)を満たす高透光性効果を実現し、放熱導光体23の厚みでLED光源21の光の出射の効果が阻害されることを避けられる。
特に、放熱導光体23と、LED光源21と、電気供給素子22は射出成形または注入成型加工により、一体として成型された構成を有してもよく、放熱導光体23はLED光源21及び電気供給素子22に密着して接触している。さらに、射出成形または注入成型プロセスにおいて、放熱導光体23と、LED光源21と、電気供給素子22とを直接ベース体20にパッケージ加工することによって、固体封止のLED電球2を形成してもよい。すなわち、射出成形プロセスにおいて、ベース体2を金型コアにおいて放熱導光体23が対応する成型区域の一端に取り付け、LED光源21と電気供給素子22とを金型コアにおける放熱導光体23の成型区域に取付け、その後放熱導光体23の鋳造材料を注入して置き、放熱導光体23を射出する際、LED光源21と電気供給素子22とを放熱導光体23の内部において覆うと同時にベース体20と組み立てパッケージを形成してもよい。ただし、説明の便宜を図るため、図3においては、ベース体20と放熱導光体23とを分解して示している。
これにより、LED光源21と電気供給素子22とが、放熱導光体23に覆われて接触する面積を最大にすることができるほか、一回のみの生産プロセスをもって、固体封止のLED電球2を形成し、生産プロセスに掛かる時間を簡素化させ、生産プロセスの難度を軽減し、生産効率を大幅に向上できる。このほか、本発明に述べる組立とパッケージ方式の適用をより便利するため、本発明のLED光源21と、電気供給素子22を一体型の単体構造に形成してもよく、これにより、LED光源21と電気供給素子22とを組み立てるときは、不可欠な電気回路の接続工程を省くことができるほか、固体封止のLED電球2に備える電気素子の占める容積を軽減し、放熱導光体23成型の完成を早め及び生産プロセスを容易に実施することができる。
本発明の固体封止のLED電球2のLED光源21は必要に応じて、平面光源または立体光源とするほか、複数設置することもできる。当該LED光源21を複数設置するときは、円形、弧形または多辺形に配置し、LED光源21の熱エネルギーの分布を均一にしてもよい。そのうち、本実施例において、当該LED光源21が平面光源として設置され、かつ円形の配置を例示しているが、当該LED光源21はそれぞれパネル球が好ましい。このほか、電気供給素子22は一つのみを設けて、各LED光源21を組立てる、もしくは一体構造を形成する、またはLED光源21の数に対応して電気供給素子22を設け、LED光源21と、電気供給素子22とを一体に構成してもよい。本実施例において、電気供給素子22は一つのみ設けられている。
図6における、本発明の第1実施例の別の態様を組み立てた場合における断面図を併せて参照する。固体封止のLED電球2により良い均一な光出射効果を得るため、放熱導光体23の表面は、少なくとも一つの光学パターン231を有する。そのうち、光学パターン231はLED光源21の光出射方向に対応して設けることができ、当該光学パターン231は微細な複数の凹み穴または突起粒子を形成し、LED光源21の光線を凹み穴または突起粒子を介することにより、当該放熱導光体23の外側に投射される光線の均一度を向上させることができる。もう一つの実施方式として、放熱導光体23に少なくとも一つの拡散部材をドープするなどして、LED光源21が形成する光線を拡散部材粒子によって、外部に投射される光線の均一度を向上させてもよい。当該当該拡散部材によって、LED光源21の指向性を有する光線を拡散状態に変更させ、全体の光出射の均一度とソフト感を向上できるほか、固体封止のLED電球2の照射角度を拡大することができる。本実施例においては、放熱導光体23に光学パターン231を設ける態様を例示する。
図7ないし9、本発明の第2実施例を分解した場合における斜視図と、組み立てた場合における斜視図と、断面図とを参照する。本発明の固体封止のLED電球3は、ベース体30と、少なくとも一つのLED光源31と、少なくとも一つの電気供給素子32とを含む。当該固体封止のLED電球3は、放熱導光体33と、少なくとも一つの透光性接着剤34とを含む。
当該放熱導光体33は透光性固体の中実構造であり、かつ、LED光源31と電気供給素子32の設置に用いる、少なくとも一つの取付け溝331が設けられている。当該放熱導光体33の一端を、ベース体30に組み込み、パッケージ加工により固体封止のLED電球3を形成する。LED光源31の光線が放熱導光体33にて光の出射を形成し、かつ、放熱導光体33を透過する光強度IAとLED光源31が形成する光強度はIB(IA/IB)>70%(条件式1)を満たす。よって、当該放熱導光体33が中実構造であっても、前述した極めて良い透光効果を維持でき、かかる固体封止のLED電球3の発光効果は、当該放熱導光体33の厚さに影響を受けない。
透光性接着剤34を取付け溝331の内部に充填し、LED光源31及び電気供給素子32を固定してもよい。放熱導光体33は透光性接着剤34を介して、接触伝導方式によりLED光源31の熱エネルギーを導き外部に放出させることから、本発明の固体による熱伝導方式は放熱構造を省けると同時に、全方位の放熱効果を有する。
取付け溝331を複数に設置し、円形、弧形または多辺形に配列してもよい。さらに、LED光源31の数は取付け溝331の数に対応し設けてもよい。好ましくは、LED光源31は例えば、パネル球であり、LED光源31の光出射の角度と熱エネルギー分布を調節することができる。本実施例において、当該取付け溝331の数は3つを有し、かつ略三角形の態様を形成し、当該LED光源31を垂直に設置して立体光源を形成して、光線の照射方向を放熱導光体33の側面から外部に投射させる。
このほか、取付け溝331の内部への取付けの便利を図るため、本発明の電気供給素子32とLED光源31とを一体構造として組立及び形成した上、当該透光性接着剤34を内部に充填して、固定を形成してもよい。当該放熱導光体33は、ガラス部材またはプラスチックあるいは樹脂より選択される。さらに、必要に応じて固体封止のLED電球3の規格に基づき、射出成形または注入成型方式により仕上げることができる。第1実施例に同じく、光出射の均一度を向上させるため、放熱導光体33の表面に少なくとも一つの光学パターンを形成するか、または放熱導光体33に少なくとも一つの拡散部材332をドープするなど、当該光学パターンまたは拡散部材332の粒子によって、LED光源31から投射される光線の光路を調節して、放熱導光体33から投射する光線をより均一化させてもよい。本実施例においては、放熱導光体33に光学パターン332を設ける態様を例示する
前述とおり、本発明の固体封止のLED電球は、固体の中実構造である放熱導光体が直接LED光源と電気供給素子とを覆って、固体による熱伝導方式を用いて、LED光源を稼働する際に形成する熱エネルギーを放出させる。さらに、放熱導光体は中実構造のため、より良い放熱効果を達成できるほか、放熱導光体をパッケージ工程において直接ベース体に組み込むことにより、公知技術の電球素子の数及び煩雑な組立工程を簡素化させ、生産効率を向上できるとともに、極めて良い熱伝導効率及び光出射効果を有する。このほか、当該放熱導光体は射出成形工程において、LED光源と電気供給素子とを一体に成形できるほか、ベース体と併せてパッケージ加工して、固体封止のLED電球を形成する。このほか、当該放熱導光体に取付け溝を設けて、LED光源及び電気供給素子を内部に取付けた後、当該透光性接着剤を充填して密閉を形成してもよい。このほか、本発明のLED光源と電気供給素子とを組み込んで形成する一体構造は、放熱導光体と接触する際に、LED光源と電気供給素子とを一体構造として形成して、あらかじめに決めた位置に取付けて射出成形加工を実施してもよく、これにより、LED光源と電気供給素子との電気回路の配線作業を省いて、放熱導光体と、LED素子と、電気供給素子との密着性への阻害を排除する。
以上に説明したものは、本発明の好ましい実施例であり、本発明の実施の形態としてこれらに制限されるものではない。本発明の精神と要旨を逸脱しない範囲における、いかなる変更および変形が、本発明に含まれる。
(公知技術)
1 公知のLED電球
10 口金
11 電源供給装置
12 LED光源
13 ランプシェード
14 放熱構造
15 液体
(本発明の第1実施例)
2 固体封止のLED電球
20 ベース体
21 LED光源
22 電気供給素子
23 放熱導光体
231 光学パターン
(本発明の第2実施例)
3 固体封止のLED電球
30 ベース体
31 LED光源
32 電気供給素子
33 放熱導光体
331 取付溝
332 拡散部材
34 透光性接着剤
1 公知のLED電球
10 口金
11 電源供給装置
12 LED光源
13 ランプシェード
14 放熱構造
15 液体
(本発明の第1実施例)
2 固体封止のLED電球
20 ベース体
21 LED光源
22 電気供給素子
23 放熱導光体
231 光学パターン
(本発明の第2実施例)
3 固体封止のLED電球
30 ベース体
31 LED光源
32 電気供給素子
33 放熱導光体
331 取付溝
332 拡散部材
34 透光性接着剤
Claims (14)
- ベース体と、少なくとも一つのLED光源と、少なくとも一つの電気供給素子と、放熱導光体とを含む、固体封止のLED電球であって、
前記固体封止のLED電球は、透光性固体の中実構造であり、LED光源及び電気供給素子に密着し、それらを覆う放熱導光体を有し、前記放熱導光体の一端と前記ベース体とを組み込んで、パッケージ加工により形成され、前記放熱導光体は接触伝導方式により、前記LED光源の熱エネルギーを伝導して放出させ、前記LED光源の光線は前記放熱導光体から光の出射を形成し、かつ前記放熱導光体を透過する光強度IAと前記LED光源が形成する光強度IBは、(IA/IB)>70%(条件式1)であることを特徴とする、固体封止のLED電球。 - 前記放熱導光体と、前記LED光源と、前記電気供給素子は、射出成形方式または注入成型方式により一体として成形され、前記放熱導光体を前記LED光源と前記電気供給素子に密着して接触させ、射出成形または注入成型プロセスにおいて、前記放熱導光体と前記放熱導光体によって覆われた前記LED光源と前記電気供給素子とを直接前記ベース体にパッケージ加工して前記固体封止のLED電球を形成することを特徴とする、請求項1記載の固体封止のLED電球。
- 前記LED光源は複数設置され、かつ円形、弧形または多辺形に配置されることを特徴とする、請求項2記載の固体封止のLED電球。
- 前記電気供給素子は、前記LED光源と一体構造として形成されることを特徴とする、請求項3記載の固体封止のLED電球。
- 前記電気供給素子は一つのみ設けられ、前記LED光源のそれぞれと接続されるか、または前記LED光源の数に応じて前記電気供給素子が設けられ、前記LED光源のそれぞれと前記電気供給素子とを接続することを特徴とする、請求項4記載の固体封止のLED電球。
- 前記放熱導光体はガラス部材、プラスチック、又は樹脂から選択されることを特徴とする、請求項5記載の固体封止のLED電球。
- 前記放熱導光体の光の出射の均一性を向上させるため、前記放熱導光体の表面に少なくとも一つの光学パターンが設けられることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれか一つに記載の固体封止のLED電球。
- 前記放熱導光体の光の出射の均一性を向上させるため、前記放熱導光体に少なくとも一つの拡散部材がドープされていることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれか一つに記載の固体封止のLED電球。
- ベース体と、少なくとも一つのLED光源と、少なくとも一つの電気供給素子と、放熱導光体と、透光性接着剤、とを含む、固体封止のLED電球であって、
前記放熱導光体が透光性固体の中実構造を形成し、かつ前記LED光源と電気供給素子を取り付けるために少なくとも一つの取付け溝を有し、前記LED電球は、前記放熱導光体の一端を前記ベース体に組み込んでパッケージ加工により形成され、前記LED光源の光線が前記放熱導光体にて光の出射を形成し、前記放熱導光体を透過する光強度IAと前記LED光源が形成する光強度IBが、(IA/IB)>70%(条件式1)であり、
前記少なくとも一つの透光性接着剤を前記取付け溝に充填して前記LED光源及び前記電気供給素子を固定して配置し、前記放熱導光体は透光性接着剤を用いて接触伝導方式により前記LED光源の熱エネルギーを放出することを特徴とする、固体封止のLED電球。 - 前記取付け溝が複数設置され、前記取付け溝は、円形、弧形または多辺形に配置され、前記LED光源の数は前記取付け溝の数に対応して設けられることを特徴とする、請求項9記載の固体封止のLED電球。
- 前記電気供給素子は、前記LED光源と一体構造として形成されることを特徴とする、請求項10記載の固体封止のLED電球。
- 前記放熱導光体は、ガラス部材、プラスチック、又は樹脂から選択されることを特徴とする、請求項11記載の固体封止のLED電球。
- 前記放熱導光体の光の出射の均一性を向上させるため、前記放熱導光体の表面に少なくとも一つの光学パターンが設けられることを特徴とする、請求項9ないし12のいずれか一つに記載の固体封止のLED電球。
- 前記放熱導光体の光出射の均一性を向上させるため、前記放熱導光体に少なくとも一つの拡散部材が設けられることを特徴とする、請求項9ないし12のいずれか一つに記載の固体封止のLED電球。
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