TWI449864B - light bulb - Google Patents

Description

燈泡

本發明是有關燈泡(照明裝置)，特別是有關具備LED(Light Emitting Diode)等的半導體發光元件作為光源，主要作為白熱電球的替代品使用的燈泡。

近年來，為了防止地球溫暖化，省能量化日益進展，在照明領域中，作為以往的白熱電球的替代，使用LED的燈泡研究.開發正被進行著。相較於既存的白熱電球，使用LED的燈泡是具有高的能量效率。在考慮擴大使用LED的燈泡用途時，最好可原封不動利用既存的白熱電球的插座，與以往的白熱電球同等使用。

LED是光射出時的直進性強，與以往的白熱電球同等使用時，需要某程度擴大光的配光。

本技術領域的背景技術，有日本特開2010-62005號公報(專利文獻1)。在此公報中記載提供一種以半導體發光元件作為光源，一面謀求省能量化，一面無關外觀尺寸的大小，可實現各種的配光特性之燈泡。為了在燈泡的側方射出光，而具備以基台、給電燈口、發光單元、點燈電路及反射體為主的構成要素。就專利文獻1的圖1所示的燈泡而言，中空圓錐狀的反射體是介於圓環狀地配置複數個的發光單元與從基台的另一方的圓形開口的中心部突出的點燈電路的電子零件之間挿入，發光單元側會成為光反射面。在專利文獻1的圖3所示的燈泡是將反射體的形狀設為倒錐台形狀，藉此在反射體側壁所被反射的光會使反射至比LED基板的安裝面更下側。

[先行技術文献] [專利文獻]

[專利文獻1]特開2010-62005號公報

然而，就專利文獻1的圖1所示的燈泡而言，由於反射體的光反射面的形狀為圓錐狀且發光單元被配置於圓錐狀的反射體的底部外周，因此往側方之光的射出小，往後方之光的射出幾乎無。就以往的白熱電球而言，不僅電球的前方，側方，連後方也會有光到達，因此與以往的白熱電球同等使用時，最好往燈泡後方也有光的散射。

就專利文獻1的圖3所示的燈泡而言，藉由將反射體的形狀設為倒錐台形狀，在反射體側壁所被反射的光會使反射至比LED基板的安裝面更下側，但為了確保往上方的光量，在反射體的上面也配置LED，因此複數的LED不存在於同一基板上，安裝或給電用的配線會變複雜。

本發明的目的是在於提供一種在同一基板上配置複數的LED，藉此使LED的安裝簡易化，可實現各式各樣的配光特性之燈泡。

本發明的特徵係使設於發光體的發光面的上方且罩內部空間的構造體具有透光性，且具有使光散射的機能。

或，本發明的特徵係以具有透光性的材料來構成具有與LED的發光面對向的面之反射器(Reflector)，而且在反射器之與LED的發光面對向的面實施使光散射的處理。

或，本發明的特徵係以具有透光性的材料來構成具有與LED的發光面對向的面之反射器，並使在反射器之與LED的發光面對向的面之光的散射形成比反射器的其他的面更強。

若根據本發明，則藉由使構造體具有透光性，且具有使光散射的機能，可一面確保光朝與發光體的發光方向不同的方向射出，一面在燈泡點燈時抑制構造體的影子被投影於罩表面上。

若根據本發明，則藉由以具有透光性的材料來構成具有與LED的發光面對向的面之反射器，並在反射器之與LED的發光面對向的面實施使光散射的處理，可一面確保光朝與LED的發光方向不同的方向射出，一面在燈泡點燈時抑制反射器的影子被投射於罩表面上。

若根據本發明，則藉由以具有透光性的材料來構成具有與LED的發光面對向的面之反射器，並使在反射器之與LED的發光面對向的面之光的散射形成比反射器的其他的面更強，可一面確保光朝與LED的發光方向不同的方向射出，一面在燈泡點燈時抑制反射器的影子被投影於罩表面上。

本發明的燈泡的特徵為：在同一基板上設置複數的發光體，具有罩，其係保護發光體，具有透光性，且具有光的散射性，具有構造體，其係於發光體的發光面的上方且罩內部，覆蓋發光面的至少一部分。

其中，在上述發光體使用半導體發光元件。

其中，在覆蓋發光面的至少一部分的上述構造體使用具有透光性且使光散射的材料。

其中，在覆蓋發光面的至少一部分的上述構造體使用具有透光性的材料，只在與發光體對向的面具有使光散射的機能。

其中，在上述構造體使用具有透光性且使光散射的材料，只在與發光體對向的面具有使光散射的機能。

其中，在上述基板使用與配線絕緣的金屬材料，在發光體設置面的背側具有散熱部，具有用以和電源連接的燈口，且使上述構造體具有透光性或使光散射等的機能。

其中，上述基板與上述散熱部係被熱結合，上述散熱部與上述燈口係被電性絕緣，但被熱結合。

本發明的燈泡主要是以設有複數個發光體的基板、及具有透光性且具有光的散射性的罩、以及覆蓋發光體的發光面的至少一部分的構造體所構成。以下，將此構造體的名稱取為反射器構造體來說明。由於反射器構造體會使來自發光面的光散射，因此可使光射出至側方或後方。並且，在本發明的燈泡中，發光體使用半導體發光元件例如LED，藉此可期待省能量化或發光體的小型化。而且，在本發明的燈泡中，反射器構造體使用具有透光性且使光散射的材料，藉此使光射出至側方或後方。又，由於具有透光性，因此亦具有在點燈時反射器構造體的影子不會被投影於罩表面上的特徵。並且，在本發明的燈泡中，反射器構造體使用具有透光性的材料，只在與發光體對向的面具有使光散射的面。由於只在與發光體對向的面存在使光散射的材料，因此可藉由變更散射劑的濃度或性質來控制配光特性。而且，在本發明的燈泡中，反射器構造體使用具有透光性且使光散射的材料，只在與發光體對向的面，更使具有散射機能，藉此可控制各種的配光特性。並且，在本發明的燈泡中，若考慮作為白熱電球的替代用途使用，則最好具有與電球類似形狀。在複數的LED所被設置的上述基板的背側具有散熱部，具有用以和以往的白熱電球的插座連接的燈口。而且，散熱部是形成空洞，為了使LED以家庭用交流電源驅動，可具備從交流變換成直流的電路。並且，在本發明的燈泡中，LED是溫度低，發光效率較高，在高溫下壽命短，因此設置散熱部。藉由熱結合散熱部與燈口，可提高散熱性，且藉由電性絕緣，可防止使用者觸及散熱部時的感電，確保安全性。

以下，利用圖面說明有關實施例1～4。

[實施例1]

在本實施例是說明進行光的配光控制的反射器構造體的例子。

圖1是由本發明的實施例1的發光部的側方所見的剖面圖。基本構成是反射器構造體1(反射構造體)、安裝有LED4的LED基板3、光源的LED4(發光體)、及罩2。在圖1中，LED4是上面具有發光面。相較於螢光燈或白熱電球，來自LED4的光是指向性高。因此，就上面具有發光面的LED4而言，光會集中於上方向，上方向的光強度會比側方等的光強度更高。

反射器構造體1是具有在圓柱上搭載倒圓錐台的形狀。亦即，反射器構造體1的形狀是起先外周徑由下端往上方，外周徑不變，自途中起往上方，外周徑慢慢地(直線性地)變大，最後從上端附近到上端為止是外周徑不變。倒圓錐台的側面對反射器構造體1的高度方向(上下方向)的傾斜角a是大略45度程度。但，亦可比45度更大，或比45度更小。從反射器構造體1的圓柱部往倒圓錐台部的切回部分亦可為緩慢地彎曲。從圓柱部往倒圓錐台部的切回部分是比反射器構造體1的全高的一半更稍微低的位置。但，從圓柱部往倒圓錐台部的切回部分是只要比被配置於LED基板3上的LED4的發光面之LED4的上面更高即可。反射器構造體1的高度方向的剖面是圓形狀，但亦可為多角形狀。複數的LED4是被配置於反射器構造體1的底部(圓柱部)的外周側。藉由將反射器構造體1之中接近LED4的側設為圓柱形狀，可拉長反射器構造體1與LED4的物理性距離，可抑制反射器構造體1因LED4的熱而劣化或損傷。

反射器構造體1是使用玻璃或聚碳酸酯(樹脂)等的透光性材料。透光性材料是無色透明為理想，但亦可為有色或半透明。透光性材料的透光率是80%以上為理想。使用玻璃時，藉由在與LED4的對向面100(倒圓錐台部的側面(傾斜面))的表面使矽石(二氧化矽)等的微粒子黏著，可使具有散射特性。並且，在對向面100的表面亦可用蒸鍍等來形成鋁等的金屬。不僅倒圓錐台部的側面，連圓柱部的側面也可實施微粒子黏著或金屬蒸鍍等的光散射處理。因此，實施微粒子黏著或金屬蒸鍍等的光散射處理後的對向面100是光的散射要比未實施光散射處理的反射器構造體1的其他表面，例如反射器構造體1的上面(倒圓錐台的底面)更強(光容易散射)。而且，例如，實施微粒子黏著或金屬蒸鍍等的光散射處理後的對向面100的透光率是50%前後。亦即，射入對向面100的光的一半會反射，剩下的一半是通過(透過)。亦即，像圖1那樣以對向面100能夠與LED4的發光面對向的方式配置反射器構造體1及LED4時，從LED4射入對向面100的光的一半是反射至比對向面100更下側，剩下的約一半是通過至比對向面100更上側。但，實施微粒子黏著或金屬蒸鍍等的光散射處理後的對向面100的透光率亦可比50%小，或比50%大。並且，可在玻璃內混合1000nm程度的大小的矽石等的微粒子來使具有散射特性。亦可使對向面100具有散射特性，而且在玻璃內混合微粒子。

當反射器構造體1使用聚碳酸酯時，是使用在聚碳酸酯中混合1000nm程度的微粒子例如聚碳酸酯或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等者。在對向面100是可使矽石等的微粒子黏著，或以蒸鍍等來形成鋁等的金屬。反射器構造體1是可至內部為止以玻璃或聚碳酸酯所構成，或亦為中空。反射器構造體1使用玻璃要比聚碳酸酯，更提高反射器構造體1的透光率，且耐熱性也可提高，劣化也可抑制。

LED基板3若考量散熱，則最好為與配線絕緣的金屬材料(例如鋁或鋁合金，銅)。當LED基板3使用樹脂時，若在LED基板3下配置金屬材料(例如鋁或鋁合金，銅)等的基板，則可改善傳熱特性。

罩2是使用玻璃或聚碳酸酯等的透光性材料。例如，罩2最好是乳白色，而使內部看不清。在罩2的內側面(LED4的配置側面)是被塗佈罩內側散射劑200。在使用玻璃時，是使矽石等的微粒子黏著於罩內側散射劑200，藉此可使具有散射特性。並且，亦可在玻璃內混合1000nm程度的大小的矽石等的微粒子來使具有散射特性。當罩2使用聚碳酸酯時，是在聚碳酸酯中混合1000nm程度的大小的微粒子例如聚碳酸酯或PMMA等，而可使具有散射性。此情況亦可不形成罩內側散射劑200。

圖2是本發明的發光部的上面圖。在LED基板3是複數的LED4(圖2是8個)會被配置於同心圓上，且以能夠覆蓋LED4的發光面的至少一部分的方式設置反射器構造體1。亦即，由發光部上方來看，LED4的內周側會與反射器構造體1的外周端部重疊。由於反射器構造體1具有透光性，因此即使覆蓋LED4的發光面的至少一部分，還是可某程度確保往上方的光量。例如，反射器構造體1所覆蓋的部分是LED4的寬度d(若以複數的LED4所配置的同心圓為基準，則是半徑方向的長度)的1/2。亦即，LED4的光的一半會被反射器構造體1散射，剩下的一半不會被反射器構造體1散射，而是直接被放出。反射器構造體1所覆蓋的部分亦可比LED4的寬度d的1/2更大或更小。若反射器構造體1所覆蓋的部分比LED4的寬度d的1/2大，則來自LED4的直接光會減少，往上方的光量會減少，相反的，若反射器構造體1所覆蓋的部分比LED4的寬度d的1/2小，則來自LED4的直接光會增加，往上方的光量也會增加。為了配線簡單，複數的LED4是被安裝於1個的LED基板3(同一的LED基板3)上為理想，但亦可分散於複數的LED基板3來安裝。複數的LED4亦可在複數的同心圓上交替配置，而來取代配置於1個的同心圓上。亦即，複數的LED4亦可內周側外周側交替配置。

反射器構造體1可形成於LED基板3上，或在LED基板3 的中心部設置貫通孔，形成於該貫通孔中。罩2亦可形成於LED基板3上。亦即，可在LED基板3的外周部連結罩2的圓周端面。又，亦可形成於LED基板3的外周側。

藉由變更反射器構造體1的散射劑的組合，可控制散射特性，因此可控制發光部的配光。

由於反射器構造體1使來自LED4的發光面的光散射，因此連發光部的側方或後方也可使光射出。藉由發光體使用半導體發光元件例如LED4，可期待省能量化或發光體的小型化。藉由反射器構造體1使用具有透光性且使光散射的材料，可使光射出至側方或後方。又，由於具有透光性，所以在發光部點燈時，反射器構造體1的影子不易被投影於罩2。因此，可確保往上方，側方，後方的配光，且亦可減少光(強度)的不均。又，由於反射器構造體1使用具有透光性的材料，只在與LED4面對的對向面100具有使光散射的面，因此藉由變更散射劑的濃度或性質，可控制配光特性。又，藉由反射器構造體1使用具有透光性且使光散射的材料，並只在與LED4面對的對向面100使具有散射機能，可控制各種的配光特性。

由於反射器構造體1具有透光性，因此即使在反射器構造體1的上面(倒圓錐台的底面)不配置LED4，也可確保往發光部上方的光量。並且，從發光部上方來看，因為LED4的外周側不與反射器構造體1重疊，所以即使在反射器構造體1的上面(倒圓錐台的底面)不配置LED4，也可確保往發光部上方的光量。藉由在罩2的內部具備具有散射機能的反射器構造體1，相較於無反射器構造體1時，可提升散射效果，且光(強度)的不均也可降低。

其次，說明有關考慮白熱電球的替代用途的燈泡。圖6是將本發明的燈泡利用於白熱電球時的剖面圖。主要以反射器構造體1，罩2，LED基板3，LED4，散熱部(heat sink)10(燈泡本體)，燈口11，及用以驅動LED4的LED驅動電路(未圖示)來構成。

如圖6所示，當罩2被形成於LED基板3上時，LED基板3的下面會被連結於散熱部10的上面。但，亦可將罩2連結於散熱部10的上面，在罩2的內側，於散熱部10的上面配置LED基板3。LED基板3為了考慮散熱，最好使用與配線絕緣的金屬材料，例如鋁等。散熱部10是具有倒圓錐台形狀，從上端往下端，外周徑慢慢地變小的形狀。散熱部10為了在內部放入LED驅動電路，而具有空洞。散熱部10也為了考慮散熱，最好使用金屬材料，例如鋁等。散熱部10的側面是被形成平滑，但亦可形成有散熱用的散熱片。LED驅動電路及散熱部10是藉由插入矽樹脂等來電性絕緣。為了使用既存的白熱電球的插座，具有同樣形狀的燈口11。可藉由熱結合散熱部10及燈口11來提高散熱性，且藉由電性絕緣來防止使用者觸及散熱部時的感電，所以可確保安全性。為了兼顧熱結合及絕緣雙方，而使用傳熱效果高的樹脂。

有關此形態是舉被安裝於白熱電球用的插座的燈泡為例說明，但前述的反射器構造體1並非限於如此的白熱電球用，亦可適用於其他形態的燈泡，可在申請專利範圍記載的事項範圍內實施各種的形態。

並且，在以上的實施形態中是使用表面安裝型的LED4作為光源，但並非限於此，亦可使用其他形態的LED或其他的發光元件，例如有機EL、無機EL等。

[實施例2]

在本實施例2說明有關實施例1的別的方式。圖3是由本發明的實施例2的發光部的側方所見的剖面圖。反射器構造體101是具有在圓柱上搭載圓板的形狀。反射器構造體101的剖面，由側面來看是具有T字形狀。亦即，反射器構造體101的形狀是起先由下端往上方，外周徑不變，在上端附近，外周徑變大，最後從其上端附近到上端為止是外周徑不變。對向面100是形成於圓板的下面(T字形狀的腕部的下面)。

反射器構造體101的構造是與實施例1不同，但其他的性質是與實施例1同樣。藉由變更反射器構造體101的形狀，可擴大往發光部側方或後方的射出。

[實施例3]

本實施例3是說明有關實施例1的別的方式。圖4是由本發明的實施例3的發光部的側方所見的剖面圖。反射器構造體102是具有在圓柱上使半球的曲面朝下搭載的形狀。亦即，反射器構造體102的形狀是起先由下端往上方，外周徑不變，自途中起往上方，外周徑慢慢地變大，最後從上端附近到上端為至是外周徑不變。對向面100是形成半球的曲面。

反射器構造體102的構造是與實施例1不同，但其他的性質是與實施例1同樣。反射器構造體102的上面亦可為凹面。藉由變更反射器構造體102的形狀，可擴大往發光部側方或後方的射出。

〔實施例4〕

本實施例4是說明有關實施例1的別的方式。圖5是由本發明的實施例4的發光部的側方所見的剖面圖。反射器構造體103是具有在圓筒上搭載中空的倒圓錐台的形狀。亦即，反射器構造體103的形狀是起先從下端往上方，外周徑不變，自途中起往上方，外周徑慢慢地(直線性地)變大，且內周徑從下端至上端為止不變。反射器構造體103是具有貫穿反射器構造體1的內周的形狀。對向面100是與反射器構造體1同樣，形成於倒圓錐台的外周側的側面(傾斜面)。而且，在反射器構造體103的中空部的底面的中央部配置有1個的LED4。被配置於此中央部的1個LED4、及被配置於同心圓上的複數個LED4是安裝於同一的LED基板3為理想。

反射器構造體103的構造是與實施例1不同，但其他的性質是與實施例1同樣。在LED基板3中央配置未藉由反射器構造體103來覆蓋LED4的上方的LED4，藉此可增強往發 光部前方的射出。

1，101，102，103‧‧‧反射器構造體

2‧‧‧罩

3‧‧‧LED基板

4‧‧‧LED

10‧‧‧散熱部

11‧‧‧燈口

100‧‧‧對向面

200‧‧‧罩內側散射劑

a‧‧‧傾斜角

d‧‧‧寬度

圖1是由本發明的實施例1的發光部的側方所見的剖面圖。

圖2是本發明的燈泡的上面圖。

圖3是由本發明的實施例2的發光部的側方所見的剖面圖。

圖4是由本發明的實施例3的發光部的側方所見的剖面圖。

圖5是由本發明的實施例4的發光部的側方所見的剖面圖。

圖6是將本發明的發光部利用於白熱電球時的剖面圖。

1．．．反射器構造體

2．．．罩

3．．．LED基板

4．．．LED

100．．．對向面

200．．．罩內側散射劑

a．．．傾斜角

d．．．寬度

Claims (2)

1. 一種燈泡，其特徵係具備：發光體；罩，其係對於設置有上述發光體的基板的全面設空間而覆蓋；及構造體，其係設置於上述發光體的發光面的上方且上述罩內部空間，上述構造體係具有透光性，且具有使光散射的機能，上述構造體，由該燈泡的上方來看，覆蓋上述發光面的至少一部分，在上述發光體使用半導體發光元件，上述構造體為在圓柱上搭載倒圓錐台的形狀，倒圓錐台的側面對於上述構造體的高度方向的傾斜角a大略為45度，上述構造體覆蓋的部分對於上述發光體的面積約為一半。
2. 一種燈泡，其特徵係具備：發光體；罩，其係對於設置有上述發光體的基板的全面設空間而覆蓋；及構造體，其係設置於上述發光體的發光面的上方且上述罩內部空間，上述構造體係具有透光性，且具有使光散射的機能，上述構造體，由該燈泡的上方來看，覆蓋上述發光面的至少一部分， 在上述罩與上述構造體之間係具有空隙，在上述發光體使用半導體發光元件，上述發光體係複數配置成圓周狀，上述構造體大略為圓筒狀，隨著從下端往上方，自下端或途中起外周徑慢慢地變大，上述構造體覆蓋的部分對於上述發光體的面積約為一半。