TWI573960B - Straight tube type light emitting diode type lighting - Google Patents

Description

直管形發光二極體式照明燈

本發明係關於在散熱/反射構造上具有特徵之直管形發光二極體式照明燈。

已知LED之發光原理係於半導體元件施加電壓時發光者，將元件安裝於基板上，並通電，但為了將於LED元件通電時產生之熱進行散熱，散熱片不可或缺。

與先前之照明器具比較之情形時，LED可減少消耗電力且放出與先前之白熾燈或螢光燈相同程度之照度/光能，期待今後進一步普及。

尤其，作為螢光燈之代替光源，具有與螢光燈相同之外觀，亦可直接安裝於已設之螢光燈器具之直管型LED照明管係其代表性之LED光源。

一般而言，LED照明管大致分為一般照明用與植物栽培用，係包含分別由半透明、或透明之玻璃或合成樹脂組成之發光面與用於LED基盤散熱之散熱片的圓筒狀管體。管體之內部係於一側之面以特定之間隔安裝有LED元件，且具備流通電流之電路基板。

LED照明管整體具有與直管型螢光燈相同之形狀，於管體之兩端安裝有金屬箍，突出形成有用以連接於器具之端子。

藉由上述構成，LED照明管成為新設自不用說且亦可安裝於已設之螢光燈器具之構成，可自其接收電源供給，而使管內部之LED發 光。

作為與此種直管形LED照明管相關之發明，例如，於專利文獻1，揭示有一種LED照明管，其包含：聚碳酸酯製之圓筒狀之管體；鋁製散熱片，其安裝於設置於該管體周面一部分之開口部；及複數個LED，其安裝於該管體內。

又，於專利文獻2，揭示有一種LED照明管，其包含：電路基板，其係藉由半透明之套管與具有與該套管耦合之保持部之散熱板構成具有內部空洞之環狀構造，並熱傳導性地固定於散熱板之保持部；1個以上之LED光源，其安裝於該電路基板；及2個端部蓋，其適宜地鑲嵌於管狀構造之兩端部。

於專利文獻2中，可代替先前之螢光燈，安裝於螢光燈器具而使用，以廣角均一地照射。

專利文獻1：日本特開2011-113876號公報

專利文獻2：日本特開2013-219004號公報

然而，於如專利文獻1或專利文獻2之LED照明管中，LED發光時之熱之散熱處理不充分，於散熱材料及設計上有問題。

即，於熱傳導性上期望將散熱片材料設為鐵，但由於比重較高，遠遠超過LED直管之重量限度500g(普通1.2m之直管)，作為達到該條件之材料，例如使用將LED直管整體重量控制在500g以內之鋁作為散熱片材料。然而，鋁之熱傳導係數係鐵之約3倍，LED之熱之散熱不充分，不僅難以延長LED之壽命，且於人接觸點亮中之LED直管時必須小心接觸。

另一方面，由於以數值表示LED直管亮度之流明(lm)表示總和全部方向放射狀照射之光之總量(全光束)，故光源正下方或其周邊之 亮度實際上與流明之數值不一致，亦大多較暗。

如此，LED直管適於照射於廣範圍，但於光源正下方或其周邊空間等之特定方向需要光量之情形時，即，要求狹角(180~90度)配光之情形時未必適用。

因此，本發明係鑑於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可獲得高散熱性與照度之直管形發光二極體式照明燈。

為了達成上述目的，本發明之直管形發光二極體式照明燈具有：發光二極體；透光性外罩，其將來自上述發光二極體之光透光，且具有朝遠離上述發光二極體之方向突出之曲面；第1散熱片，其係以於與上述透光性外罩成為一體而形成之密閉空間內收容上述發光二極體之方式，相對於上述透光性外罩形成於上述發光二極體側；傳熱性基板，其設置於上述密閉空間內，搭載有上述發光二極體；第2散熱片，其設置於上述密閉空間內，支持上述基板；及第3散熱片，其設置於上述密閉空間內，以將來自上述發光二極體之光指向於上述透光性外罩之方式，於上述發光二極體側具備具有光反射特性之第1面，且自上述第2散熱片將熱傳遞至上述第1散熱片；上述第3散熱片具有：第1散熱片構件，其具備自上述第2散熱片朝向上述透光性外罩延伸之上述第1面；及第2散熱片構件，其係於與上述透光性外罩之上述曲面之間形成間隙且與該透光性外罩對向，自上述第1散熱片構件之與上述第2散熱片相反側之端部附近延伸且耦合於上述第1散熱片；且於上述第2散熱片構件之與上述透光性外罩對向之具有光反射特性之第2面上，反射來自上述發光二極體之光中被上述透光性外罩之內表面反射之光且使其通過上述透光性外罩。

較佳而言，本發明之直管形發光二極體式照明燈之上述第1散熱片構件之上述端部相對於上述第1散熱片位於上述透光性外罩側。

較佳而言，本發明之直管形發光二極體式照明燈係於圓筒狀之上述密閉空間之橫剖面中，上述發光二極體位於沿著上述橫剖面之上述透光性外罩之中心線上，且上述第3散熱片相對於上述中心線為線對稱。

根據本發明，可提供一種可獲得高散熱性與照度之直管形發光二極體式照明燈。

1‧‧‧直管形發光二極體式照明燈

12‧‧‧基板

13‧‧‧LED元件

15‧‧‧散熱片

17‧‧‧第2散熱片

19‧‧‧第3散熱片

19a‧‧‧面

21‧‧‧LED控制器

23‧‧‧外罩

31‧‧‧透光性外罩

33‧‧‧第1散熱片

50‧‧‧端部蓋

51‧‧‧電源引腳

61‧‧‧中心線

85‧‧‧散熱片

191‧‧‧第1散熱片構件

193‧‧‧第2散熱片構件

193a‧‧‧面

A‧‧‧測定點

B‧‧‧測定點

C‧‧‧測定點

S‧‧‧距離

X‧‧‧LED元件(光源)

圖1係本發明實施形態相關之直管形發光二極體式照明燈之立體圖。

圖2係圖1所示之直管形發光二極體式照明燈之分解立體圖。

圖3係圖1所示之剖面線A-A之直管形發光二極體式照明燈之剖視圖。

圖4係用以說明本發明實施形態之直管形發光二極體式照明燈之散熱片構造之圖。

圖5係用以說明先前之直管形發光二極體式照明燈之構造之圖。

圖6係用以說明本發明實施形態之直管形發光二極體式照明燈之效果之圖。

圖7A、7B係用以說明本發明實施形態之直管形發光二極體式照明燈之效果之圖。

圖8A、8B係用以說明本發明實施形態之直管形發光二極體式照明燈之其他例之圖。

以下，說明本發明實施形態之直管形發光二極體式照明燈。

於本實施形態之直管形發光二極體式照明燈中，藉由將供安裝LED元件之基盤正下方之散熱片部分、與人體接觸之散熱片部分之距 離設為先前散熱片之2~3倍以上之長度，而使熱傳導效率變佳，從而提高LED元件被通電時產生之熱之散熱效果。

於本實施形態中，將供安裝LED元件之基盤正下方之散熱片構造，不設為半圓形且LED元件正下方與接觸於人體之散熱片為止之距離較短之構造，而是為了延長自LED元件正下方至接觸於人體之散熱片之距離，設為M形構造，採用提高熱傳導效率，進一步促進散熱之構造。

於本實施形態之構造中，藉由設為以一定之角度聚光反射之M形散熱片(剖面)構造，可反射自LED元件發光之光且指向於特定之方向，謀求提高照度。

又，為了將M形構造之散熱片(剖面)配光角度設為廣角，對LED元件側之散熱片面進行反射效率較高之銀塗裝、鍍覆或鉻處理。

又，相同地為了將配光角度設為廣角，將散熱片外罩設為擴散類型或稜柱類型。

以下，對本發明一實施形態，參照附加圖式具體地進行說明。

本實施形態之直管形發光二極體式照明燈1係LED直管之散熱片與其附帶之散熱片外罩之構造在安裝構造上具有特徵。

圖1係本實施形態之直管形發光二極體式照明燈1之立體圖。圖2係圖1所示之直管形發光二極體式照明燈1之分解立體圖。圖3係圖1所示之剖面線A-A之直管形發光二極體式照明燈1之剖視圖。

直管形發光二極體式照明燈1採用如螢光燈安裝具中代替先前之螢光燈管之長度及直徑。

直管形發光二極體式照明燈1之全長與先前之直管形螢光燈相同，根據其用途，例如，可適當設定為300mm、450mm、600mm、900mm、1200mm、1800mm、2400mm等。

直管形發光二極體式照明燈1管徑與先前之直管形螢光燈大致相 同，作為整體，具有與直管形螢光燈大致相同之外形及外觀。

如圖1~圖3所示，直管形發光二極體式照明燈1例如具有：LED元件13、安裝有LED元件13之基板12、散熱片15、第2散熱片17、第3散熱片19、LED控制器21、外罩23、及端部蓋50。

於本實施形態中，第2散熱片17及第3散熱片19係一體成形。

如圖3所示，外罩23具有：透光性外罩31，其將來自LED元件13之光透光；及第1散熱片33，其係與散熱片15耦合。另，於本發明及實施形態中，所謂散熱片耦合係指2個散熱片一體成形之情形、或2個散熱片以熱傳遞之方式抵接之情形等。

由散熱片15、外罩23及端部蓋50形成密閉空間，且於該密閉空間內收容LED元件13、基板12、第2散熱片17及第3散熱片19等。

端部蓋50嵌入於由散熱片15與外罩23構成之管狀構造之2個端部。於端部蓋50設置有電源引腳51。

如圖2所示，於基板12上，沿著縱長方向，等間隔地配置有複數個LED元件13。又，於基板12之端部配置有LED控制器21。

如圖3所示，基板12被收容且支持於第2散熱片17之縱長形狀之內部空間(密閉空間)內。

又，於圖3之狀態，LED元件13使發光面與透光性外罩31對向而位於第2散熱片17之形成於透光性外罩31側之條狀開口部。

基板12具有傳熱性。

第2散熱片17介隔基板12接收自LED元件13產生之熱，並傳遞至第3散熱片19。

第3散熱片19自成為與第2散熱片17之耦合部之一端朝向透光性外罩31延伸，另一端耦合於第1散熱片33。

如圖3所示，於直管形發光二極體式照明燈1之上述密閉空間之橫剖面中，LED元件13位於沿著該橫剖面之透光性外罩31之中心線61 上。

如圖3所示，基板12、LED元件13、第2散熱片17、第3散熱片19、透光性外罩31、第1散熱片33各者具有相對於中心線61線對稱之形狀。

第3散熱片19之LED元件13側之面19a具有光反射特性。即，為了使LED元件13之發光照度提高至與先前之螢光管同等或其以上，將第3散熱片19之面19a之全反射率設為80%以上。具體而言，於面19a，例如實施鍍銀、銀塗裝、鉻處理等。又，此時之照度係基於「亮度係與光源至照斜面之距離之平方成反比」之「光之亮度定律」，將LED元件13與第3散熱片19間之距離S設為1~1.5mm。

又，第3散熱片19係以將來自LED元件13之光指向於透光性外罩31之姿勢配置。

第3散熱片19與基板12之表面形成角度α，α係例如30~70°。

第3散熱片19具有自第2散熱片17朝向透光性外罩31延伸之第1散熱片構件191、與第2散熱片構件193。

第2散熱片構件193自第1散熱片構件191之與第2散熱片17相反側之端部附近，與透光性外罩31對向延伸並耦合於第1散熱片33。

第2散熱片構件193之與透光性外罩31對向之面193a具有光反射特性。

如此，藉由使第2散熱片構件193之面193a具備光反射特性，如圖4所示，可使來自LED元件13之光中、由透光性外罩31之內表面反射之光以面193a反射且通過透光性外罩31。

於面193a，藉由處理提高反射效率之處理(銀塗裝等)，可提高散熱效果與反射效果。

本實施形態之提高反射效率之處理係銀塗裝、鍍銀或與基於其等之塗裝，於銀塗裝之情形時，可將全反射率提高至90%左右。又， 不需要反射材料與散熱片之匹配，可謀求提高品質。

如以上說明，直管形發光二極體式照明燈1係藉由使用圖2及圖3所示之形狀之第3散熱片19，可使LED元件13至直管形發光二極體式照明燈1之外周面(人體接觸之部分)之距離長於圖5所示之先前之構造(可長至2倍以上)。於圖5中，85為散熱片。藉此，可獲得高散熱效果，例如，於將散熱片之原材料設為鋁之情形時，可將人體接觸部分之熱設為安全之溫度(例如40℃左右)。

另，本實施形態之散熱片之原材料一般為熱傳導效率優異之鋁或銅。

然而，藉由設為圖3所示之構造，與圖5所示之先前之構造相比，照度提高。另一方面，關於配光角度，藉由如使用圖4說明般使第2散熱片構件193之面193a具備光反射特性，可將照度分佈設為廣角(140°以上)。藉此，於本實施形態中，可以螢光燈50%之消耗電力實現先前之螢光燈之性能(照度與配光)，而可謀求節能化。又，不會如螢光管發出高熱量，而可獲得高安全性。

又，藉由對第2散熱片17與第3散熱片19進行防蝕鋁之模具拉擠(擠出)一體加工，製作步驟變簡單，可謀求成本下降與步驟縮減。

即，根據直管形發光二極體式照明燈1，除了可解決LED直管(螢光燈類型)、LED之最大問題、即可將散熱片表面溫度設為即使人體接觸亦安全之溫度(約40℃)，且照度亦可實現與螢光燈同等或同等以上之性能。

又，根據直管形發光二極體式照明燈1，可將照度分佈設為廣角(140°以上)，可以螢光燈50%之消耗電力實現先前之螢光燈之性能(照度與配光)，可實現真正之節能照明光源。具體而言，與螢光燈相比可使消耗電力為1/2~1/3左右，可使照度/PPFD為2~3倍(與先前之LED相比)。不會如螢光管發出高熱量，有助於安全與安心。又，直 管形發光二極體式照明燈1可設為500g以下之重量。

如圖6所示，於規定LED元件(光源)X、測定點A、B、C之情形時，以圖5所示之先前構造、本實施形態之構造、及螢光燈獲得圖6所示之測定照度。又，其等之性能、規格之比較結果係如圖7所示。由其等之試驗結果亦可知直管形發光二極體式照明燈1之優越性。

本發明係不限定於上述實施形態。

即，本領域技術人員於本發明之技術範圍或其均等之範圍內，針對上述實施形態之構成要件，可進行各種變更、組合、次組合、以及代替。

圖8係用以說明本發明實施形態之直管形發光二極體式照明燈之其他例之圖。

本發明之第1~3散熱片及第1散熱片材料及第2散熱片材料之形狀不特別限定於上述者。

例如，第2散熱片17及第3散熱片19可如圖8所示構成。

又，本發明之直管形發光二極體式照明燈具有：發光二極體；透光性外罩，其將來自上述發光二極體之光透光；第1散熱片，其係以於與上述透光性外罩成為一體而形成之密閉空間內收容上述發光二極體之方式形成；傳熱性基板；其設置於上述密閉空間內，並搭載有上述發光二極體；第2散熱片，其設置於上述密閉空間內，且支持上述基板；第3散熱片，其設置於上述密閉空間內，且自第2散熱片將熱傳遞至上述第1散熱片；上述第3散熱片自上述第2散熱片朝向上述透光性外罩延伸，且一端耦合於上述第2散熱片，另一端耦合於上述第1散熱片。

較佳而言，本發明之直管形發光二極體式照明燈係上述第3散熱片之上述發光二極體側之面具有光反射特性，上述第3散熱片係以將來自上述發光二極體之光指向於上述透光性外罩之姿勢配置。

較佳而言，本發明之直管形發光二極體式照明燈之上述第3散熱片具有：第1散熱片構件，其係自上述第2散熱片朝向上述透光性外罩延伸；與第2散熱片構件，其係自上述第1散熱片構件之與上述第2散熱片相反側之端部附近，與上述透光性外罩對向延伸並耦合於上述第1散熱片。

較佳而言，本發明之直管形發光二極體式照明燈之上述第2散熱片構件之與上述透光性外罩對向的面具有光反射特性。

較佳而言，於本發明之直管形發光二極體式照明燈中，於圓筒狀之上述密閉空間之橫剖面中，上述發光二極體位於沿著上述橫剖面之上述透光性外罩之中心線上，且上述第3散熱片相對於上述中心線為線對稱。

[產業上之可利用性]

本發明可應用於直管形發光二極體式照明燈。

1‧‧‧直管形發光二極體式照明燈

13‧‧‧LED元件

15‧‧‧散熱片

17‧‧‧第2散熱片

19‧‧‧第3散熱片

19a‧‧‧面

31‧‧‧透光性外罩

33‧‧‧第1散熱片

61‧‧‧中心線

191‧‧‧第1散熱片構件

193‧‧‧第2散熱片構件

193a‧‧‧面

S‧‧‧距離

Claims (5)

1. 一種直管形發光二極體式照明燈，其包含：發光二極體；透光性外罩，其將來自上述發光二極體之光透光，且具有朝遠離上述發光二極體之方向突出之曲面；第1散熱片，其係以於與上述透光性外罩成為一體而形成之密閉空間內收容上述發光二極體之方式，相對於上述透光性外罩形成於上述發光二極體側；傳熱性基板，其設置於上述密閉空間內，搭載有上述發光二極體；第2散熱片，其設置於上述密閉空間內，支持上述基板；及第3散熱片，其設置於上述密閉空間內，以將來自上述發光二極體之光指向於上述透光性外罩之方式，於上述發光二極體側具備具有光反射特性之第1面，且自上述第2散熱片將熱傳遞至上述第1散熱片；且上述第3散熱片包含：第1散熱片構件，其具備自上述第2散熱片朝向上述透光性外罩延伸之上述第1面；及第2散熱片構件，其係於與上述透光性外罩之上述曲面之間形成間隙且與該透光性外罩對向，並自上述第1散熱片構件之與上述第2散熱片相反側之端部附近延伸且耦合於上述第1散熱片；且於上述第2散熱片構件之與上述透光性外罩對向之具有光反射特性之第2面上，反射來自上述發光二極體之光中被上述透光性外罩之內表面反射之光且使其通過上述透光性外罩。
2. 如請求項1之直管形發光二極體式照明燈，其中上述第1散熱片構件之上述端部相對於上述第1散熱片位於上述透光性外罩側。
3. 如請求項1或2之直管形發光二極體式照明燈，其中於圓筒狀之上述密閉空間之橫剖面中，上述發光二極體位於沿著上述橫剖面之上述透光性外罩之中心線上，且上述第3散熱片相對於上述中心線為線對稱。
4. 如請求項1或2之直管形發光二極體式照明燈，其中上述第1面及上述第2面藉由銀塗裝或鍍銀予以處理。
5. 如請求項3之直管形發光二極體式照明燈，其中上述第1面及上述第2面藉由銀塗裝或鍍銀予以處理。