WO2011093534A1 - Led電球 - Google Patents
Led電球 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011093534A1 WO2011093534A1 PCT/JP2011/052466 JP2011052466W WO2011093534A1 WO 2011093534 A1 WO2011093534 A1 WO 2011093534A1 JP 2011052466 W JP2011052466 W JP 2011052466W WO 2011093534 A1 WO2011093534 A1 WO 2011093534A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- led
- heat
- cylindrical holder
- module
- globe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
- F21K9/20—Light sources comprising attachment means
- F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
- F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
- F21V29/50—Cooling arrangements
- F21V29/51—Cooling arrangements using condensation or evaporation of a fluid, e.g. heat pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2107/00—Light sources with three-dimensionally disposed light-generating elements
- F21Y2107/20—Light sources with three-dimensionally disposed light-generating elements on convex supports or substrates, e.g. on the outer surface of spheres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Definitions
- the present invention relates to an LED bulb using an LED (light emitting diode) as a light source.
- LED light bulb type fluorescent lamps that consume significantly less power than incandescent light bulbs are becoming popular.
- LED light bulbs that consume much less power than this light bulb type fluorescent lamp and have an extremely long life have come to be commercialized.
- This LED light bulb is screwed into an existing light bulb socket to supply power to the LED module having a plurality of LEDs (light emitting diodes) serving as a light source, a power supply unit for lighting each LED of the LED module, and the power supply unit.
- a base a cylindrical holder having one end attached to the opening end of the base, and a translucent glove (or cover) having an opening end attached to the other end of the cylindrical holder;
- the power supply unit and the LED module are usually arranged inside the cylindrical holder (see, for example, Patent Document 1 or 2).
- each LED (light emitting diode) generates heat when the LED bulb is lit, if the heat radiation countermeasure is insufficient, each LED (light emitting diode) becomes high temperature and its life is significantly reduced.
- the heat generated by each light-emitting diode (2) mounted on the substrate (7) is tubed via a base (11) made of a heat conductive metal that overlaps the substrate (7). Since heat is naturally radiated to the heat conductive metal cover (4) serving as the holder, it is difficult to say that the heat radiation efficiency of each light emitting diode (2) is sufficient.
- the heat generated by each LED element (36) is transmitted to the outside through a heat dissipation path formed between the outer body (12) and the inner body (58) as a cylindrical holder.
- the outer body (12) is made of a metal having good thermal conductivity so that heat can be radiated from the surface of the outer body (12).
- Ribs (16) are formed.
- a cylindrical holder is constituted by a metal outer body (12) formed with a plurality of ribs (16) and an inner body (58) fitted therein. Therefore, there is a problem that the weight increases.
- the cylindrical cover (4) is long in order to provide a heat dissipation function, and accordingly, a globe that transmits the light emitted from each light emitting diode (2). Since (3) has a small hemispherical shape, there is a problem that the irradiation area of the lighting light of each light emitting diode (2) is narrow.
- the cylindrical outer body (12) is long in order to provide a heat dissipation function, and accordingly, the lighting light of each LED element (36) is transmitted. Since the cover (44) has a small hemispherical shape, there is a problem that the illumination light irradiation area of each LED element (36) is narrow.
- the present invention has been made in response to such problems of the prior art, and can significantly improve the heat dissipation efficiency of the LED to achieve its long life, while reducing the weight and irradiation area. It is an object to provide an LED bulb that can contribute to enlargement.
- an LED bulb includes a base screwed into a light bulb socket, a cylindrical holder with one end attached to the opening end of the base, and the other end of the cylindrical holder.
- a globe equipped with an opening end, an LED module having a plurality of LEDs that irradiate lighting light on the globe side, and a power supply unit having a DC output side connected to the LED module and an AC input side connected to the base.
- a heat pipe unit for radiating the heat generated by each LED is joined to the LED module and incorporated in the cylindrical holder, and the cylindrical holder is connected to the heat radiating end of the heat pipe unit.
- the heat radiation window which faces is characterized by opening.
- a plurality of LEDs of the LED module are turned on by turning on the lighting switch in a state where the cap is screwed into the existing bulb socket, and the lighting light passes through the globe. Irradiated.
- the generated heat instantaneously moves to the heat radiating end of the heat pipe unit joined to the LED module, and is externally exposed from the heat radiating window of the cylindrical holder facing the heat radiating end. Efficiently dissipate heat. As a result, the high temperature of each LED is suppressed and the life of each LED is extended.
- the power supply unit is disposed inside the base, and the length of the cylindrical holder is set to a length necessary to accommodate the LED module and the heat pipe unit, so that the globe exceeds the hemispherical shape. It can be formed into a spherical shape. In this case, the irradiation area of the lighting light of each LED irradiated through the globe is expanded. Moreover, the weight is significantly reduced by making the short cylindrical holder made of a synthetic resin that is lighter than the conventional metal.
- the LED module has a module substrate having a plurality of mounting holes in which each LED is fitted and mounted, and the heat pipe unit is fitted into each mounting hole of the module substrate.
- the module substrate is preferably formed in a curved plate shape that bulges to the globe side. In this case, since each LED is arranged on the convex curved surface which bulges to the globe side, the irradiation area of the lighting light of each LED irradiated through the globe is further expanded.
- a heat pipe unit can be set as the structure which has several heat pipe which protrudes continuously in a heat-receiving board part.
- the heat is uniformly radiated from the heat radiating end of each heat pipe facing the heat radiating window of the cylindrical holder.
- a difference in height is provided at the position of the heat radiating end of the plurality of heat pipes, heat convection occurs between the heat radiating ends, and this heat convection promotes heat radiation from the heat radiating end. Therefore, it is preferable.
- the LED bulb according to the present invention when a plurality of LEDs are turned on and generate heat, the generated heat instantaneously moves to the heat radiating end of the heat pipe unit joined to the LED module, and this cylindrical holder faces the heat radiating end.
- the heat is efficiently radiated from the heat radiating window to the outside.
- the high temperature of each LED is suppressed and the life of each LED is extended. That is, according to the present invention, the heat dissipation efficiency of each LED can be remarkably improved, and the lifetime can be increased.
- the cylindrical holder itself does not need to have a heat dissipation function as in the conventional example, so the cylindrical holder can be made of a synthetic resin that is lighter than metal and has a length thereof.
- the power supply unit inside the base, it is possible to reduce the length to a necessary limit for accommodating the LED module and the heat pipe unit. As a result, it is possible to achieve a significant weight reduction compared to the conventional example.
- the globe can be formed in a sphere exceeding the hemisphere according to the shortening of the cylindrical holder, the irradiation area of the lighting light of each LED irradiated through the globe is enlarged. It becomes possible.
- the LEDs of the LED module on a convex curved surface that bulges to the globe side, it is possible to further expand the illumination light irradiation area of each LED.
- FIG. 3 is an enlarged front view of the LED module and the heat pipe unit shown in FIG. 2.
- IV arrow line view of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the LED package shown in FIG.
- FIG. 4 is a view taken along arrow VI in FIG. 3.
- FIG. 3 It is a figure corresponding to Drawing 6 showing the modification of the heat pipe unit in one embodiment.
- FIG. 2 shows the modification of the cylindrical holder and LED module in one Embodiment.
- FIG. 2 shows the modification of the cylindrical holder and heat pipe unit in one Embodiment.
- an LED light bulb according to an embodiment includes a base 1 screwed into an existing light bulb socket (not shown), a cylindrical holder 2 having one end attached to an opening end of the base 1, and a cylindrical holder 2 is provided with a translucent glove 3 having an open end attached to the other end thereof.
- the power supply unit 4 is accommodated inside the base 1, and the LED module 5 and the heat pipe unit 6 are disposed inside the cylindrical holder 2.
- the base 1 is an Edison type, for example, E26 type having a shell portion 1A and an eyelet portion 1B.
- the shell portion 1A and the eyelet portion 1B have two lead wires (not shown) on the AC input side of the power supply unit 4. ) Is connected by soldering. And the one end part of the cylindrical holder 2 is adhere
- the cylindrical holder 2 is integrally formed of a thermoplastic resin having heat resistance, such as ABS resin.
- One end portion of the cylindrical holder 2 is formed with a small-diameter fitting and fixing portion 2A that is fitted and fixed to the inner periphery of the opening end portion of the base 1, and the other end portion is provided with an opening of the globe 3.
- a large-diameter fitting / fixing portion 2B that is fitted and fixed to the outer periphery of the end portion is formed.
- a plurality of support pieces 2 ⁇ / b> C for supporting the LED module 5 are formed protruding from the inner periphery of the other end of the cylindrical holder 2.
- a plurality of slit-shaped heat radiation windows 2 ⁇ / b> D are arranged and opened in the circumferential direction on the outer periphery of the cylindrical holder 2 that has a loosely tapered shape.
- the globe 3 is a cover member that allows the lighting light of the LED module 5 to pass through.
- the globe 3 is formed by mixing an appropriate light diffusing agent in a transparent resin such as polycarbonate (PC) or acrylic resin, and has a so-called ground glass appearance. Presents.
- a fitting step 3A that is fitted to the inner periphery of the fitting fixing portion 2B of the cylindrical holder 2 is formed at the opening end of the globe 3, and the fitting step 3A is formed of silicone resin or epoxy. It is adhesively fixed to the inner periphery of the fitting fixing portion 2B of the cylindrical holder 2 with an adhesive such as resin.
- the power supply unit 4 includes a rectifier circuit such as a diode bridge circuit for converting alternating current supplied from the shell portion 1A and the eyelet portion 1B of the base 1 through lead wires (not shown) into direct current, and a rectified direct current voltage as a predetermined voltage.
- a protection circuit having a voltage control circuit for controlling current, a fuse for interrupting overcurrent, a thermistor for interrupting surge current, and the like are incorporated. Then, two lead wires (not shown) on the DC output side of the power supply unit 4 are soldered and connected to a circuit pattern 5E of the LED module 5 described later. As shown in FIGS.
- the LED module 5 includes a module substrate 5 ⁇ / b> A for mounting a plurality of LEDs serving as a light emitting source.
- the module substrate 5A is integrally molded into a curved plate shape whose outer surface bulges three-dimensionally on the globe 3 side by a synthetic resin such as polycarbonate (PC) having heat resistance and high thermal conductivity. That is, the module substrate 5A has a shape in which a ring-shaped support portion 5C having a flat cross section is continuous with an outer periphery of an LED mounting portion 5B formed in a spherical plate shape having a circular arc cross section, for example, a so-called straw hat. It is formed into a shape.
- PC polycarbonate
- a plurality of mounting holes 5D for mounting the LEDs are formed, for example, arranged concentrically.
- the ring-shaped support portion 5 ⁇ / b> C of the module substrate 5 ⁇ / b> A is screwed and fixed to a plurality of support pieces 2 ⁇ / b> C formed on the inner periphery of the other end portion of the cylindrical holder 2.
- the LED package 7 is fitted in each mounting hole 5D of the LED mounting portion 5B of the module substrate 5A in a semi-projecting state in which the light projecting direction is directed toward the globe 3 (see FIG. 5).
- a circuit pattern 5E for supplying power to each LED package 7 is formed across the ring-shaped support portion 5C and the LED mounting portion 5.
- the circuit pattern 5E is composed of, for example, a conductive plating layer having a three-layer structure in which copper (Cu), nickel (Ni), and silver (Ag) plating layers are sequentially stacked.
- the LED package 7 has an LED chip 7C disposed at the bottom of a reflector recess 7B formed in a thin box-shaped cavity base 7A made of polycarbonate (PC) or ceramics.
- the LED chip 7C is a reflector. It has a structure enclosed by an encapsulating resin 7D filled in the recess 7B.
- an electrode layer 7E for connecting the LED chip 7C to the circuit pattern 5E formed on the LED mounting portion 5B of the module substrate 5A is formed in an exposed state.
- a reflector plating layer for reflecting the lighting light of the LED chip 7C is formed on the peripheral wall surface of the reflector recess 7B.
- the heat pipe unit 6 is for radiating the heat generated by the LED packages 7 mounted on the module substrate 5 ⁇ / b> A of the LED module 5. As shown in FIGS.
- the heat pipe unit 6 includes a heat receiving plate portion 6A formed in a curved plate shape that is joined to the concave spherical surface of the inner surface of the LED mounting portion 5B of the module substrate 5A, and the heat receiving plate portion.
- 6A has a plurality of heat pipes 6B in which base end portions are continuously planted concentrically on the inner surface of 6A.
- Each of the heat pipes 6B protrudes from the inner surface of the heat receiving plate portion 6A in parallel with each other, and the front end portions thereof are aligned in a planar shape.
- the heat receiving plate portion 6A and the plurality of heat pipes 6B are formed by electroless plating on the surface of a core material formed of a synthetic resin material that can be dissolved by post-treatment by copper or nickel.
- the heat receiving plate portion 6A is composed of a conductive metal plating layer itself formed on the inner surface of the curved plate-shaped portion of the core material, and the plurality of heat pipes 6B are formed of the plurality of rod-shaped portions of the core material.
- a plurality of pipes made of a conductive metal plating layer formed on the outer peripheral surface of the metal are filled with a wick and a working liquid (refrigerant liquid), respectively, and the inside is evacuated to seal the base end opening. Formed with.
- the synthetic resin material for molding the above-described core material for example, polyvinyl alcohol (PVA) which dissolves by being immersed in water kept at 25 to 95 ° C.
- a polylactic acid resin that dissolves when immersed in an alkaline solution (sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution) or an acidic solution kept at 1 ° C. for about 1 to 120 minutes can be used.
- N-methyl-2-pyrrolidone It is also possible to use an ABS resin that dissolves in the above solution.
- the heat receiving plate portion 6A of the heat pipe unit 6 formed of copper, nickel or the like having high heat conductivity is bonded to the inner surface of the LED mounting portion 5B of the module substrate 5A constituting the LED module 5,
- the electrode layer 7E of each LED package 7 is bonded to the heat receiving plate portion 6A in a surface contact state.
- silicone resin or epoxy resin with high thermal conductivity is used as the adhesive.
- silicone resin or epoxy resin with high thermal conductivity is used as the adhesive.
- the lighting switch when the lighting switch is turned on in a mounting state in which the base 1 is screwed into an existing light bulb socket (not shown), from the DC output side of the power supply unit 4.
- a direct current controlled to a predetermined voltage is supplied to the circuit pattern 5E of the LED module 5, each LED chip 7C of the plurality of LED packages 7 mounted on the module substrate 5A is lit, and the lighting light is the globe 3 Irradiated through.
- the generated heat is a heat receiving plate portion of the heat pipe unit 6 that is in surface contact with the electrode layer 7E exposed at the bottom of the reflector recess 7B of each LED package 7. It immediately moves from 6A to the heat radiating end of the group of heat pipes 6B, and is efficiently radiated to the outside from the heat radiating window 2C of the cylindrical holder 2 facing the heat radiating end. As a result, the high temperature of each LED chip 7C is suppressed and the life of each LED chip 7C is extended.
- the globe 3 is not a hemispherical shape as in the conventional example, but is formed into a spherical shape that is substantially the same as a normal bulb, and each LED package 7 is three-dimensionally arranged on the globe 3 side. Since each LED package 7 is fitted in a semi-projecting state in each mounting hole 5D of the LED mounting portion 5B formed in a spherical plate shape (curved plate shape) that bulges in a slab, the point of the LED chip 7C of each LED package 7 The lamp is irradiated over a wide range through the globe 3, and the irradiation area is expanded.
- the cylindrical holder 2 is not made of metal as in the conventional example, but is made of a lightweight synthetic resin, and the length of the cylindrical holder 2 is the same as that of the LED module 5 and the heat. Since the length is set to a necessary limit for accommodating the pipe unit 6 and is shorter than the conventional example, the weight is greatly reduced. That is, according to the LED light bulb of one embodiment, the heat dissipation efficiency of each LED chip 7C of the plurality of LED packages 7 can be remarkably improved, and the life extension thereof can be achieved. In addition, a significant weight reduction can be achieved as compared with the conventional example. Furthermore, it is possible to further expand the illumination area of each LED chip 7C.
- the LED bulb of the present invention is not limited to the above-described embodiment.
- those arranged in an annular shape at least on the outer peripheral side have a heat radiating end portion on the heat radiating window 2C of the cylindrical holder 2 so that the heat radiating efficiency is improved. It is good also as what bent in the L-shape in the radiation direction which goes.
- the group of heat pipes 6B may be provided with a height difference at the position of the heat radiating end so that heat convection is generated between the heat radiating end.
- a group of heat pipes 6B arranged in a ring shape if a height difference is provided at the position of the heat radiating end portion between the outer peripheral side and the inner peripheral side, thermal convection is generated between the outer peripheral side and the inner peripheral side. This heat convection promotes heat radiation from the heat radiation end of each heat pipe 6B.
- the group of heat pipes 6B can be changed to one heat pipe 6C having a cross-sectional shape as shown in FIG. 7, that is, a heat pipe 6C in which the internal space is radially continuous.
- the cylindrical holder 2 has a support piece 2 ⁇ / b> C for fixing the ring-shaped support portion 5 ⁇ / b> C of the LED module 5 by screwing, in the vicinity of the end portion of the large-diameter fitting fixing portion 2 ⁇ / b> B.
- the LED module 5 may be configured such that the LED mounting portion 5B has a hemispherical shape and bulges greatly toward the globe 3 side. In this case, the light distribution angle of the lighting light emitted from the LED chips 7C of the plurality of LED packages 7 mounted on the LED mounting portion 5B of the LED module 5 greatly expands to, for example, the angle ⁇ between the alternate long and short dash lines. Further, as shown in FIG.
- the cylindrical holder 2 is made of a heat transfer metal such as an aluminum alloy in which a heat transfer plate 2E is integrally formed in the vicinity of the small-diameter fitting and fixing portion 2A.
- the heat radiating end portions of the group of heat pipes 6B may be joined by abutment or fitting.
- the heat transfer plate 2 ⁇ / b> E can be used as a support member for the power supply unit 4.
- the globe 3 may exhibit a transparent appearance in which no light diffusing agent is mixed, or may exhibit a translucent appearance such as milky white. Further, the globe 3 may be made of frosted glass, milky white or transparent glass.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
Abstract
LEDの放熱効率を格段に向上させてその高寿命化を達成することができ、加えて軽量化および照射領域の拡大化も達成することができるLED電球を提供する。 LEDモジュール5の複数のLEDパッケージ7が点灯して発熱すると、その発熱は、各LEDパッケージ7の電極層に面接触するヒートパイプユニット6の受熱板部6Aから複数本のヒートパイプ6Bの放熱端部に瞬時に移動し、その放熱端部に対面する筒状ホルダ2の放熱窓2Cから外部に効率よく放熱されるため、各LEDパッケージ7の高寿命化が達成される。また、球面板状のモジュール基板5Aの凸曲面上に配列された複数のLEDパッケージ7の点灯光は、球状に形成されたグローブ3を通して広範囲に照射されるため、その照射領域が拡大する。さらに、筒状ホルダ2が必要限度の長さの合成樹脂製とされているため、重量が大幅に軽減する。
Description
本発明は、LED(発光ダイオード)を光源とするLED電球に関するものである。
近年、地球温暖化対策の一環として省エネルギー化が進められており、照明機器の分野では、白熱電球に比べて消費電力が大幅に小さい電球型蛍光灯が普及しつつある。さらに、この電球型蛍光灯と比べても消費電力が格段に小さく、しかも寿命が圧倒的に長いLED電球も商品化されるに至っている。
このLED電球は、発光源となる複数のLED(発光ダイオード)を有するLEDモジュールと、LEDモジュールの各LEDを点灯させるための電源ユニットと、電源ユニットに給電するように既存の電球ソケットにねじ込まれる口金と、口金の開口端部に一端部が装着された筒状ホルダと、筒状ホルダの他端部に開口端部が装着された透光性のグローブ(またはカバー)とを備えており、電源ユニットおよびLEDモジュールは、通常、筒状ホルダの内側に配置されている(例えば特許文献1または2参照)。
このLED電球は、発光源となる複数のLED(発光ダイオード)を有するLEDモジュールと、LEDモジュールの各LEDを点灯させるための電源ユニットと、電源ユニットに給電するように既存の電球ソケットにねじ込まれる口金と、口金の開口端部に一端部が装着された筒状ホルダと、筒状ホルダの他端部に開口端部が装着された透光性のグローブ(またはカバー)とを備えており、電源ユニットおよびLEDモジュールは、通常、筒状ホルダの内側に配置されている(例えば特許文献1または2参照)。
ところで、LED電球は、点灯時に各LED(発光ダイオード)が発熱するため、その放熱対策が不十分であると、各LED(発光ダイオード)が高温となってその寿命が大幅に低下する。この点、特許文献1に記載のLED電球では、基板(7)に実装された各発光ダイオード(2)の発熱を基板(7)に重なる伝熱性金属製の基台(11)を介して筒状ホルダとしての伝熱性金属製のカバー(4)へと自然放熱するようにしているため、各発光ダイオード(2)の放熱効率が十分であるとは言い難い。
一方、特許文献2に記載のLED電球では、各LED素子(36)の発熱を筒状ホルダとしての外側ボディ(12)および内側ボディ(58)の間に形成された放熱路を介して外部に放熱するように構成すると共に、外側ボディ(12)の表面からも熱放射できるように、外側ボディ(12)を熱伝導性の良好な金属で構成し、その外表面には放熱用の複数のリブ(16)を形成している。
しかしながら、特許文献2に記載のLED電球では、複数のリブ(16)が形成された金属製の外側ボディ(12)と、その内側に嵌合する内側ボディ(58)とで筒状ホルダが構成されているため、重量が嵩むという問題がある。
加えて、特許文献1に記載のLED電球では、放熱機能を持たせるために筒状のカバー(4)が長大となっており、その分、各発光ダイオード(2)の点灯光を透過させるグローブ(3)が小型の半球状となっているため、各発光ダイオード(2)の点灯光の照射領域が狭いという問題がある。同様に、特許文献2に記載のLED電球では、放熱機能を持たせるために筒状の外側ボディ(12)が長大となっており、その分、各LED素子(36)の点灯光を透過させるカバー(44)が小型の半球状となっているため、各LED素子(36)の点灯光の照射領域が狭いという問題がある。
本発明は、このような従来技術の問題点に対応してなされたものであり、LEDの放熱効率を格段に向上させてその高寿命化を達成することができると共に、軽量化および照射領域の拡大化にも寄与ができるLED電球を提供することを課題とする。
一方、特許文献2に記載のLED電球では、各LED素子(36)の発熱を筒状ホルダとしての外側ボディ(12)および内側ボディ(58)の間に形成された放熱路を介して外部に放熱するように構成すると共に、外側ボディ(12)の表面からも熱放射できるように、外側ボディ(12)を熱伝導性の良好な金属で構成し、その外表面には放熱用の複数のリブ(16)を形成している。
しかしながら、特許文献2に記載のLED電球では、複数のリブ(16)が形成された金属製の外側ボディ(12)と、その内側に嵌合する内側ボディ(58)とで筒状ホルダが構成されているため、重量が嵩むという問題がある。
加えて、特許文献1に記載のLED電球では、放熱機能を持たせるために筒状のカバー(4)が長大となっており、その分、各発光ダイオード(2)の点灯光を透過させるグローブ(3)が小型の半球状となっているため、各発光ダイオード(2)の点灯光の照射領域が狭いという問題がある。同様に、特許文献2に記載のLED電球では、放熱機能を持たせるために筒状の外側ボディ(12)が長大となっており、その分、各LED素子(36)の点灯光を透過させるカバー(44)が小型の半球状となっているため、各LED素子(36)の点灯光の照射領域が狭いという問題がある。
本発明は、このような従来技術の問題点に対応してなされたものであり、LEDの放熱効率を格段に向上させてその高寿命化を達成することができると共に、軽量化および照射領域の拡大化にも寄与ができるLED電球を提供することを課題とする。
このような課題を解決するため、本発明に係るLED電球は、電球ソケットにねじ込まれる口金と、口金の開口端部に一端部が装着された筒状ホルダと、筒状ホルダの他端部に開口端部が装着されたグローブと、グローブ側に点灯光を照射する複数のLEDを有するLEDモジュールと、LEDモジュールに直流出力側が接続され、交流入力側が前記口金に接続された電源ユニットとを備えたLED電球であって、各LEDの発熱を放熱するためのヒートパイプユニットがLEDモジュールに接合して筒状ホルダ内に組み込まれており、筒状ホルダには、ヒートパイプユニットの放熱端部に対面する放熱窓が開口されていることを特徴とする。
本発明に係るLED電球では、既存の電球ソケットに口金がねじ込まれて装着された状態において、その点灯スイッチがオンされることにより、LEDモジュールの複数のLEDが点灯し、その点灯光がグローブを通して照射される。
ここで、複数のLEDが点灯して発熱すると、その発熱は、LEDモジュールに接合するヒートパイプユニットの放熱端部に瞬時に移動し、この放熱端部に対面する筒状ホルダの放熱窓から外部に効率よく放熱される。その結果、各LEDの高温化が抑制されて各LEDの寿命が延びる。
本発明に係るLED電球においては、電源ユニットを口金の内側に配置し、筒状ホルダの長さをLEDモジュールおよびヒートパイプユニットを収容する必要限度の長さとすることにより、グローブを半球状を超えた球状に形成することができる。この場合、グローブを通して照射される各LEDの点灯光の照射領域が拡大する。また、長さの短い筒状ホルダを従来例の金属製より軽量な合成樹脂製とすることにより、重量が大幅に低減する。
また、本発明のLED電球において、LEDモジュールは、各LEDを嵌め込んで装着する複数の装着穴が形成されたモジュール基板を有する構成とし、ヒートパイプユニットは、モジュール基板の各装着穴に嵌め込まれた各LEDに面接触してモジュール基板に接合される受熱板部を有する構成とすることができる。この場合、各LEDの点灯による発熱は、各LEDに面接触するヒートパイプユニットの受熱板部に効率よく確実に伝熱されるため、各LEDの放熱効率が確実に向上する。
さらに、本発明のLED電球において、モジュール基板は、グローブ側に膨出する曲面板状に形成されているのが好ましい。この場合、各LEDがグローブ側に膨出する凸曲面上に配列されるため、グローブを通して照射される各LEDの点灯光の照射領域が一層拡大する。
また、本発明のLED電球において、ヒートパイプユニットは、受熱板部に連続して突出する複数本のヒートパイプを有する構成とすることができる。この場合、筒状ホルダの放熱窓に対面する各ヒートパイプの放熱端部から均一に放熱される。
ここで、複数本のヒートパイプの放熱端部の位置に高低差が設けられていると、その放熱端部の間で熱対流が発生し、この熱対流が放熱端部からの放熱を促進するので好ましい。
本発明に係るLED電球では、既存の電球ソケットに口金がねじ込まれて装着された状態において、その点灯スイッチがオンされることにより、LEDモジュールの複数のLEDが点灯し、その点灯光がグローブを通して照射される。
ここで、複数のLEDが点灯して発熱すると、その発熱は、LEDモジュールに接合するヒートパイプユニットの放熱端部に瞬時に移動し、この放熱端部に対面する筒状ホルダの放熱窓から外部に効率よく放熱される。その結果、各LEDの高温化が抑制されて各LEDの寿命が延びる。
本発明に係るLED電球においては、電源ユニットを口金の内側に配置し、筒状ホルダの長さをLEDモジュールおよびヒートパイプユニットを収容する必要限度の長さとすることにより、グローブを半球状を超えた球状に形成することができる。この場合、グローブを通して照射される各LEDの点灯光の照射領域が拡大する。また、長さの短い筒状ホルダを従来例の金属製より軽量な合成樹脂製とすることにより、重量が大幅に低減する。
また、本発明のLED電球において、LEDモジュールは、各LEDを嵌め込んで装着する複数の装着穴が形成されたモジュール基板を有する構成とし、ヒートパイプユニットは、モジュール基板の各装着穴に嵌め込まれた各LEDに面接触してモジュール基板に接合される受熱板部を有する構成とすることができる。この場合、各LEDの点灯による発熱は、各LEDに面接触するヒートパイプユニットの受熱板部に効率よく確実に伝熱されるため、各LEDの放熱効率が確実に向上する。
さらに、本発明のLED電球において、モジュール基板は、グローブ側に膨出する曲面板状に形成されているのが好ましい。この場合、各LEDがグローブ側に膨出する凸曲面上に配列されるため、グローブを通して照射される各LEDの点灯光の照射領域が一層拡大する。
また、本発明のLED電球において、ヒートパイプユニットは、受熱板部に連続して突出する複数本のヒートパイプを有する構成とすることができる。この場合、筒状ホルダの放熱窓に対面する各ヒートパイプの放熱端部から均一に放熱される。
ここで、複数本のヒートパイプの放熱端部の位置に高低差が設けられていると、その放熱端部の間で熱対流が発生し、この熱対流が放熱端部からの放熱を促進するので好ましい。
本発明に係るLED電球では、複数のLEDが点灯して発熱すると、その発熱は、LEDモジュールに接合するヒートパイプユニットの放熱端部に瞬時に移動し、この放熱端部に対面する筒状ホルダの放熱窓から外部に効率よく放熱される。その結果、各LEDの高温化が抑制されて各LEDの寿命が延びる。すなわち、本発明によれば、各LEDの放熱効率を格段に向上させることができ、その高寿命化を達成することができる。
また、本発明によれば、従来例のように筒状ホルダ自体に放熱機能を持たせる必要がないため、筒状ホルダは、金属製より軽量な合成樹脂製とすることができ、その長さは、電源ユニットを口金の内側に配置することで、LEDモジュールおよびヒートパイプユニットを収容する必要限度の長さに短縮することができる。その結果、従来例に較べて大幅な軽量化を達成することが可能となる。
さらに、本発明によれば、筒状ホルダの短縮化に応じてグローブも半球状を超えた球状に形成することができるため、グローブを通して照射される各LEDの点灯光の照射領域を拡大化することが可能となる。特に、LEDモジュールの各LEDをグローブ側に膨出する凸曲面上に配列することにより、各LEDの点灯光の照射領域を一層拡大することが可能となる。
また、本発明によれば、従来例のように筒状ホルダ自体に放熱機能を持たせる必要がないため、筒状ホルダは、金属製より軽量な合成樹脂製とすることができ、その長さは、電源ユニットを口金の内側に配置することで、LEDモジュールおよびヒートパイプユニットを収容する必要限度の長さに短縮することができる。その結果、従来例に較べて大幅な軽量化を達成することが可能となる。
さらに、本発明によれば、筒状ホルダの短縮化に応じてグローブも半球状を超えた球状に形成することができるため、グローブを通して照射される各LEDの点灯光の照射領域を拡大化することが可能となる。特に、LEDモジュールの各LEDをグローブ側に膨出する凸曲面上に配列することにより、各LEDの点灯光の照射領域を一層拡大することが可能となる。
以下、添付の図面を参照して本発明に係るLED電球の実施の形態を説明する。図1に示すように、一実施形態のLED電球は、図示しない既存の電球ソケットにねじ込まれる口金1と、口金1の開口端部に一端部が装着された筒状ホルダ2と、筒状ホルダ2の他端部に開口端部が装着された透光性のグローブ3とを備えている。そして、図2に示すように、口金1の内側には電源ユニット4が収容され、筒状ホルダ2の内側にはLEDモジュール5およびヒートパイプユニット6が配設されている。
口金1は、シェル部1Aおよびアイレット部1Bを有するエジソンタイプの例えばE26形のものであり、そのシェル部1Aおよびアイレット部1Bには電源ユニット4の交流入力側の2本のリード線(図示省略)が半田付け接続されている。そして、この口金1の開口端部の内周に筒状ホルダ2の一端部がシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤により接着固定されている。
筒状ホルダ2は、耐熱性を有する例えばABS樹脂などの熱可塑性樹脂により一体成型されている。この筒状ホルダ2の一端部には、口金1の開口端部の内周に嵌合して接着固定される小径の嵌合固定部2Aが形成され、他端部には、グローブ3の開口端部の外周に嵌合して接着固定される大径の嵌合固定部2Bが形成されている。また、筒状ホルダ2の他端部の内周には、LEDモジュール5を支持するための複数の支持片2Cが突出して形成されている。そして、筒状ホルダ2の緩いテーパ状をなす外周には、複数のスリット状の放熱窓2Dが周方向に配列して開口されている。
グローブ3は、LEDモジュール5の点灯光を透過させるカバー部材であり、例えばポリカーボネート(PC)やアクリル樹脂などの透明樹脂に適宜の光拡散剤を混入して成形されており、いわゆるすりガラス状の外観を呈する。このグローブ3の開口端部には、筒状ホルダ2の嵌合固定部2Bの内周に嵌合される嵌合段部3Aが形成されており、この嵌合段部3Aがシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤により筒状ホルダ2の嵌合固定部2Bの内周に接着固定されている。
電源ユニット4には、口金1のシェル部1Aおよびアイレット部1Bから図示しないリード線を介して供給される交流を直流に変換するダイオードブリッジ回路などの整流回路、整流された直流の電圧を所定電圧に制御する電圧制御回路、過電流を遮断するヒューズやサージ電流を遮断するサーミスタなどを有する保護回路などが組み込まれている。そして、この電源ユニット4の直流出力側の2本のリード線(図示省略)が後述するLEDモジュール5の回路パターン5Eに半田付け接続されている。
図3および図4に示すように、LEDモジュール5は、発光源となる複数のLEDを実装するためのモジュール基板5Aを有する。このモジュール基板5Aは、耐熱性があって熱伝導性の高いポリカーボネート(PC)などの合成樹脂により、外面がグローブ3側に3次元的に膨出する曲面板状に一体成型されている。すなわち、モジュール基板5Aは、断面が円弧状の球面板状に形成されたLED実装部5Bの外周に断面が平板状のリング状支持部5Cが連続した形状、たとえて言うならば、いわゆる麦わら帽子状の形状に形成されている。そして、このLED実装部5Bには、LEDを実装するための複数の装着穴5Dが例えば同心円状に配列して形成されている。
モジュール基板5Aのリング状支持部5Cは、図2に示すように、筒状ホルダ2の他端部の内周に形成された複数の支持片2Cにねじ止め固定されている。一方、モジュール基板5AのLED実装部5Bの各装着穴5Dには、それぞれLEDパッケージ7がその投光方向をグローブ3側に向けた半突出状態で嵌め込まれている(図5参照)。そして、各LEDパッケージ7に給電するための回路パターン5Eがリング状支持部5CとLED実装部5とに跨って形成されている。この回路パターン5Eは、例えば、銅(Cu),ニッケル(Ni),銀(Ag)のメッキ層を順次積層した3層構造の導電メッキ層で構成されている。
LEDパッケージ7は、図5に示すように、ポリカーボネート(PC)やセラミックスからなる薄型ボックス状のキャビティ基体7Aに形成されたリフレクタ凹部7Bの底部にLEDチップ7Cが配置され、このLEDチップ7Cがリフレクタ凹部7Bに充填された封入樹脂7Dにより封入された構造を有する。
LEDパッケージ7のリフレクタ凹部7Bの底部には、モジュール基板5AのLED実装部5Bに形成された回路パターン5EにLEDチップ7Cを接続するための電極層7Eが露出状態で形成されている。なお、図示省略したが、リフレクタ凹部7Bの周壁面には、LEDチップ7Cの点灯光を反射するリフレクタ用のメッキ層が形成されている。
ここで、ヒートパイプユニット6は、LEDモジュール5のモジュール基板5Aに実装された各LEDパッケージ7の発熱を放熱するためのものである。このヒートパイプユニット6は、図3および図6に示すように、モジュール基板5AのLED実装部5Bの内面の凹球面に接合する曲面板状に形成された受熱板部6Aと、この受熱板部6Aの内面にそれぞれ基端部が連続して同心円状に植設された複数本のヒートパイプ6Bとを有する。各ヒートパイプ6Bは、相互に平行に受熱板部6Aの内面から突出し、その先端部が平面状に揃えられている。
受熱板部6Aおよび複数本のヒートパイプ6Bは、後処理で溶解可能な合成樹脂材料で成型された中子材の表面に銅やニッケルなどの導電性金属のメッキ層を無電解メッキ処理により形成し、その後、芯材を溶解させることで形成される。すなわち、受熱板部6Aは、中子材の曲面板状部分の内面に形成された導電性金属のメッキ層自体で構成され、複数本のヒートパイプ6Bは、中子材の複数本の棒状部分の外周面に形成された導電性金属のメッキ層からなる複数本のパイプ内に、それぞれウィックおよび作動液(冷媒液)を充填し、内部を真空化して基端部の開口を封止することで形成される。
なお、前述した中子材を成型する合成樹脂材料としては、例えば25~95℃に保たれた水中に2~35時間ほど浸漬されることで溶解するポリビニールアルコール(PVA)や、25~70℃に保たれたアルカリ溶液(水酸化ナトリウム溶液や水酸化カリウム溶液)または酸性溶液中に1~120分ほど浸漬されることで溶解するポリ乳酸樹脂が使用可能であり、さらに、Nメチル2ピロリドンの溶液で溶解するABS樹脂も使用可能である。
ここで、熱伝導性の高い銅やニッケルなどで形成されたヒートパイプユニット6の受熱板部6Aは、LEDモジュール5を構成するモジュール基板5AのLED実装部5Bの内面に接着されており、この受熱板部6Aには、各LEDパッケージ7の電極層7Eが面接触状態で接着されている。なお、接着材としては、熱伝導性の高いシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などが使用される。
以上のように構成された一実施形態に係るLED電球では、図示しない既存の電球ソケットに口金1がねじ込まれた装着状態において、その点灯スイッチがオンされると、電源ユニット4の直流出力側から所定電圧に制御された直流電流がLEDモジュール5の回路パターン5Eに供給されることにより、モジュール基板5Aに実装された複数のLEDパッケージ7の各LEDチップ7Cが点灯し、その点灯光がグローブ3を通して照射される。
ここで、各LEDパッケージ7のLEDチップ7Cが点灯して発熱すると、その発熱は、各LEDパッケージ7のリフレクタ凹部7Bの底部に露出する電極層7Eに面接触するヒートパイプユニット6の受熱板部6Aから一群のヒートパイプ6Bの放熱端部に瞬時に移動し、その放熱端部に対面する筒状ホルダ2の放熱窓2Cから外部に効率よく放熱される。その結果、各LEDチップ7Cの高温化が抑制されて各LEDチップ7Cの寿命が延びる。
また、一実施形態のLED電球では、グローブ3が従来例のような半球状ではなく、通常の電球と略同様の球状に成形されており、しかも、各LEDパッケージ7がグローブ3側に3次元的に膨出する球面板状(曲面板状)に形成されたLED実装部5Bの各装着穴5Dに半突出状態に嵌め込まれて装着されているため、各LEDパッケージ7のLEDチップ7Cの点灯光は、グローブ3を通して広範囲に照射されるようになり、その照射領域が拡大する。
さらに、一実施形態のLED電球では、筒状ホルダ2が従来例のような金属製ではなく、軽量な合成樹脂製とされており、しかも、筒状ホルダ2の長さがLEDモジュール5およびヒートパイプユニット6を収容する必要限度の長さに設定されていて従来例より短縮化されているため、重量が大幅に軽減する。
すなわち、一実施形態のLED電球によれば、複数のLEDパッケージ7の各LEDチップ7Cの放熱効率を格段に向上させることができ、その高寿命化を達成することができる。また、従来例に較べて大幅な軽量化を達成することができる。さらに、各LEDチップ7Cの点灯光の照射領域を一層拡大することができる。
本発明のLED電球は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、ヒートパイプユニット6を構成する一群のヒートパイプ6Bのうち、少なくとも外周側に環状に配列されるものは、放熱効率が向上するように、放熱端部が筒状ホルダ2の放熱窓2Cに向かう放射方向にL字型に屈曲したものとしてもよい。
また、一群のヒートパイプ6Bは、放熱端部の間に熱対流が発生するように放熱端部の位置に高低差を設けてもよい。例えば環状に配列される一群のヒートパイプ6Bのうち、外周側と内周側との間で放熱端部の位置に高低差を設ければ、外周側と内周側との間で熱対流が発生し、この熱対流により各ヒートパイプ6Bの放熱端部からの放熱が促進される。
さらに、一群のヒートパイプ6Bは、図7に示すような断面形状を有する1本のヒートパイプ6C、すなわち、内部空間が放射状に連続するヒートパイプ6Cに変更することができる。
ここで、図8に示すように、筒状ホルダ2は、LEDモジュール5のリング状支持部5Cをねじ止め固定する支持片2Cの位置を大径の嵌合固定部2Bの端部の位置付近に設定すると共に、LEDモジュール5は、LED実装部5Bが半球状をなしてグローブ3側に大きく膨出するようにしてもよい。この場合、LEDモジュール5のLED実装部5Bに実装された複数のLEDパッケージ7の各LEDチップ7Cから照射される点灯光の配光角度は、例えば一点鎖線間の角度θまで大きく拡がる。
また、図9に示すように、筒状ホルダ2は、小径の嵌合固定部2A付近に伝熱板2Eが一体に形成されたアルミニウム合金などの伝熱金属製とし、この伝熱板2Eに一群のヒートパイプ6Bの放熱端部を突当てや嵌合により接合してもよい。この場合、各LEDチップ7Cの点灯による発熱が一群のヒートパイプ6Bの放熱端部から伝熱板2Dを介して筒状ホルダ2の全体に放熱されるため、放熱効率が格段に向上する。加えて、伝熱板2Eを電源ユニット4の支持部材とすることができる。
一方、グローブ3は、光拡散剤が混入されていない透明な外観を呈するものや、乳白色などの半透明の外観を呈するものであってもよい。また、グローブ3は、すりガラスや乳白色または透明のガラス製であってもよい。
口金1は、シェル部1Aおよびアイレット部1Bを有するエジソンタイプの例えばE26形のものであり、そのシェル部1Aおよびアイレット部1Bには電源ユニット4の交流入力側の2本のリード線(図示省略)が半田付け接続されている。そして、この口金1の開口端部の内周に筒状ホルダ2の一端部がシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤により接着固定されている。
筒状ホルダ2は、耐熱性を有する例えばABS樹脂などの熱可塑性樹脂により一体成型されている。この筒状ホルダ2の一端部には、口金1の開口端部の内周に嵌合して接着固定される小径の嵌合固定部2Aが形成され、他端部には、グローブ3の開口端部の外周に嵌合して接着固定される大径の嵌合固定部2Bが形成されている。また、筒状ホルダ2の他端部の内周には、LEDモジュール5を支持するための複数の支持片2Cが突出して形成されている。そして、筒状ホルダ2の緩いテーパ状をなす外周には、複数のスリット状の放熱窓2Dが周方向に配列して開口されている。
グローブ3は、LEDモジュール5の点灯光を透過させるカバー部材であり、例えばポリカーボネート(PC)やアクリル樹脂などの透明樹脂に適宜の光拡散剤を混入して成形されており、いわゆるすりガラス状の外観を呈する。このグローブ3の開口端部には、筒状ホルダ2の嵌合固定部2Bの内周に嵌合される嵌合段部3Aが形成されており、この嵌合段部3Aがシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤により筒状ホルダ2の嵌合固定部2Bの内周に接着固定されている。
電源ユニット4には、口金1のシェル部1Aおよびアイレット部1Bから図示しないリード線を介して供給される交流を直流に変換するダイオードブリッジ回路などの整流回路、整流された直流の電圧を所定電圧に制御する電圧制御回路、過電流を遮断するヒューズやサージ電流を遮断するサーミスタなどを有する保護回路などが組み込まれている。そして、この電源ユニット4の直流出力側の2本のリード線(図示省略)が後述するLEDモジュール5の回路パターン5Eに半田付け接続されている。
図3および図4に示すように、LEDモジュール5は、発光源となる複数のLEDを実装するためのモジュール基板5Aを有する。このモジュール基板5Aは、耐熱性があって熱伝導性の高いポリカーボネート(PC)などの合成樹脂により、外面がグローブ3側に3次元的に膨出する曲面板状に一体成型されている。すなわち、モジュール基板5Aは、断面が円弧状の球面板状に形成されたLED実装部5Bの外周に断面が平板状のリング状支持部5Cが連続した形状、たとえて言うならば、いわゆる麦わら帽子状の形状に形成されている。そして、このLED実装部5Bには、LEDを実装するための複数の装着穴5Dが例えば同心円状に配列して形成されている。
モジュール基板5Aのリング状支持部5Cは、図2に示すように、筒状ホルダ2の他端部の内周に形成された複数の支持片2Cにねじ止め固定されている。一方、モジュール基板5AのLED実装部5Bの各装着穴5Dには、それぞれLEDパッケージ7がその投光方向をグローブ3側に向けた半突出状態で嵌め込まれている(図5参照)。そして、各LEDパッケージ7に給電するための回路パターン5Eがリング状支持部5CとLED実装部5とに跨って形成されている。この回路パターン5Eは、例えば、銅(Cu),ニッケル(Ni),銀(Ag)のメッキ層を順次積層した3層構造の導電メッキ層で構成されている。
LEDパッケージ7は、図5に示すように、ポリカーボネート(PC)やセラミックスからなる薄型ボックス状のキャビティ基体7Aに形成されたリフレクタ凹部7Bの底部にLEDチップ7Cが配置され、このLEDチップ7Cがリフレクタ凹部7Bに充填された封入樹脂7Dにより封入された構造を有する。
LEDパッケージ7のリフレクタ凹部7Bの底部には、モジュール基板5AのLED実装部5Bに形成された回路パターン5EにLEDチップ7Cを接続するための電極層7Eが露出状態で形成されている。なお、図示省略したが、リフレクタ凹部7Bの周壁面には、LEDチップ7Cの点灯光を反射するリフレクタ用のメッキ層が形成されている。
ここで、ヒートパイプユニット6は、LEDモジュール5のモジュール基板5Aに実装された各LEDパッケージ7の発熱を放熱するためのものである。このヒートパイプユニット6は、図3および図6に示すように、モジュール基板5AのLED実装部5Bの内面の凹球面に接合する曲面板状に形成された受熱板部6Aと、この受熱板部6Aの内面にそれぞれ基端部が連続して同心円状に植設された複数本のヒートパイプ6Bとを有する。各ヒートパイプ6Bは、相互に平行に受熱板部6Aの内面から突出し、その先端部が平面状に揃えられている。
受熱板部6Aおよび複数本のヒートパイプ6Bは、後処理で溶解可能な合成樹脂材料で成型された中子材の表面に銅やニッケルなどの導電性金属のメッキ層を無電解メッキ処理により形成し、その後、芯材を溶解させることで形成される。すなわち、受熱板部6Aは、中子材の曲面板状部分の内面に形成された導電性金属のメッキ層自体で構成され、複数本のヒートパイプ6Bは、中子材の複数本の棒状部分の外周面に形成された導電性金属のメッキ層からなる複数本のパイプ内に、それぞれウィックおよび作動液(冷媒液)を充填し、内部を真空化して基端部の開口を封止することで形成される。
なお、前述した中子材を成型する合成樹脂材料としては、例えば25~95℃に保たれた水中に2~35時間ほど浸漬されることで溶解するポリビニールアルコール(PVA)や、25~70℃に保たれたアルカリ溶液(水酸化ナトリウム溶液や水酸化カリウム溶液)または酸性溶液中に1~120分ほど浸漬されることで溶解するポリ乳酸樹脂が使用可能であり、さらに、Nメチル2ピロリドンの溶液で溶解するABS樹脂も使用可能である。
ここで、熱伝導性の高い銅やニッケルなどで形成されたヒートパイプユニット6の受熱板部6Aは、LEDモジュール5を構成するモジュール基板5AのLED実装部5Bの内面に接着されており、この受熱板部6Aには、各LEDパッケージ7の電極層7Eが面接触状態で接着されている。なお、接着材としては、熱伝導性の高いシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などが使用される。
以上のように構成された一実施形態に係るLED電球では、図示しない既存の電球ソケットに口金1がねじ込まれた装着状態において、その点灯スイッチがオンされると、電源ユニット4の直流出力側から所定電圧に制御された直流電流がLEDモジュール5の回路パターン5Eに供給されることにより、モジュール基板5Aに実装された複数のLEDパッケージ7の各LEDチップ7Cが点灯し、その点灯光がグローブ3を通して照射される。
ここで、各LEDパッケージ7のLEDチップ7Cが点灯して発熱すると、その発熱は、各LEDパッケージ7のリフレクタ凹部7Bの底部に露出する電極層7Eに面接触するヒートパイプユニット6の受熱板部6Aから一群のヒートパイプ6Bの放熱端部に瞬時に移動し、その放熱端部に対面する筒状ホルダ2の放熱窓2Cから外部に効率よく放熱される。その結果、各LEDチップ7Cの高温化が抑制されて各LEDチップ7Cの寿命が延びる。
また、一実施形態のLED電球では、グローブ3が従来例のような半球状ではなく、通常の電球と略同様の球状に成形されており、しかも、各LEDパッケージ7がグローブ3側に3次元的に膨出する球面板状(曲面板状)に形成されたLED実装部5Bの各装着穴5Dに半突出状態に嵌め込まれて装着されているため、各LEDパッケージ7のLEDチップ7Cの点灯光は、グローブ3を通して広範囲に照射されるようになり、その照射領域が拡大する。
さらに、一実施形態のLED電球では、筒状ホルダ2が従来例のような金属製ではなく、軽量な合成樹脂製とされており、しかも、筒状ホルダ2の長さがLEDモジュール5およびヒートパイプユニット6を収容する必要限度の長さに設定されていて従来例より短縮化されているため、重量が大幅に軽減する。
すなわち、一実施形態のLED電球によれば、複数のLEDパッケージ7の各LEDチップ7Cの放熱効率を格段に向上させることができ、その高寿命化を達成することができる。また、従来例に較べて大幅な軽量化を達成することができる。さらに、各LEDチップ7Cの点灯光の照射領域を一層拡大することができる。
本発明のLED電球は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、ヒートパイプユニット6を構成する一群のヒートパイプ6Bのうち、少なくとも外周側に環状に配列されるものは、放熱効率が向上するように、放熱端部が筒状ホルダ2の放熱窓2Cに向かう放射方向にL字型に屈曲したものとしてもよい。
また、一群のヒートパイプ6Bは、放熱端部の間に熱対流が発生するように放熱端部の位置に高低差を設けてもよい。例えば環状に配列される一群のヒートパイプ6Bのうち、外周側と内周側との間で放熱端部の位置に高低差を設ければ、外周側と内周側との間で熱対流が発生し、この熱対流により各ヒートパイプ6Bの放熱端部からの放熱が促進される。
さらに、一群のヒートパイプ6Bは、図7に示すような断面形状を有する1本のヒートパイプ6C、すなわち、内部空間が放射状に連続するヒートパイプ6Cに変更することができる。
ここで、図8に示すように、筒状ホルダ2は、LEDモジュール5のリング状支持部5Cをねじ止め固定する支持片2Cの位置を大径の嵌合固定部2Bの端部の位置付近に設定すると共に、LEDモジュール5は、LED実装部5Bが半球状をなしてグローブ3側に大きく膨出するようにしてもよい。この場合、LEDモジュール5のLED実装部5Bに実装された複数のLEDパッケージ7の各LEDチップ7Cから照射される点灯光の配光角度は、例えば一点鎖線間の角度θまで大きく拡がる。
また、図9に示すように、筒状ホルダ2は、小径の嵌合固定部2A付近に伝熱板2Eが一体に形成されたアルミニウム合金などの伝熱金属製とし、この伝熱板2Eに一群のヒートパイプ6Bの放熱端部を突当てや嵌合により接合してもよい。この場合、各LEDチップ7Cの点灯による発熱が一群のヒートパイプ6Bの放熱端部から伝熱板2Dを介して筒状ホルダ2の全体に放熱されるため、放熱効率が格段に向上する。加えて、伝熱板2Eを電源ユニット4の支持部材とすることができる。
一方、グローブ3は、光拡散剤が混入されていない透明な外観を呈するものや、乳白色などの半透明の外観を呈するものであってもよい。また、グローブ3は、すりガラスや乳白色または透明のガラス製であってもよい。
1 :口金
1A:シェル部
1B:アイレット部
2 :筒状ホルダ
2A:嵌合固定部
2B:嵌合固定部
2C:支持片
2D:放熱窓
2E:伝熱板
3 :グローブ
3A:嵌合段部
4 :電源ユニット
5 :LEDモジュール
5A:モジュール基板
5B:LED実装部
5C:リング状支持部
5D:装着穴
5E:回路パターン
6 :ヒートパイプユニット
6A:受熱板部
6B:ヒートパイプ
6C:ヒートパイプ
7 :LEDパッケージ
7A:キャビティ基体
7B:リフレクタ凹部
7C:LEDチップ
7D:封入樹脂
7E:電極層
1A:シェル部
1B:アイレット部
2 :筒状ホルダ
2A:嵌合固定部
2B:嵌合固定部
2C:支持片
2D:放熱窓
2E:伝熱板
3 :グローブ
3A:嵌合段部
4 :電源ユニット
5 :LEDモジュール
5A:モジュール基板
5B:LED実装部
5C:リング状支持部
5D:装着穴
5E:回路パターン
6 :ヒートパイプユニット
6A:受熱板部
6B:ヒートパイプ
6C:ヒートパイプ
7 :LEDパッケージ
7A:キャビティ基体
7B:リフレクタ凹部
7C:LEDチップ
7D:封入樹脂
7E:電極層
Claims (6)
- 電球ソケットにねじ込まれる口金と、口金の開口端部に一端部が装着された筒状ホルダと、筒状ホルダの他端部に開口端部が装着されたグローブと、グローブ側に点灯光を照射する複数のLEDを有するLEDモジュールと、LEDモジュールに直流出力側が接続され、交流入力側が前記口金に接続された電源ユニットとを備えたLED電球であって、
前記各LEDの発熱を放熱するためのヒートパイプユニットが前記LEDモジュールに接合して前記筒状ホルダ内に組み込まれており、
前記筒状ホルダには、前記ヒートパイプユニットの放熱端部に対面する放熱窓が開口されていることを特徴とするLED電球。 - 前記電源ユニットが前記口金の内側に配置され、前記筒状ホルダが前記LEDモジュールおよびヒートパイプユニットを収容する必要限度の長さを有する合成樹脂製とされており、前記グローブが半球状を超えた球状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のLED電球。
- 前記LEDモジュールは、前記各LEDを嵌め込んで装着する複数の装着穴が形成されたモジュール基板を有し、前記ヒートパイプユニットは、モジュール基板の各装着穴に嵌め込まれた各LEDに面接触してモジュール基板に接合される受熱板部を有することを特徴とする請求項1または2に記載のLED電球。
- 前記モジュール基板は、前記グローブ側に膨出する曲面板状に形成されていることを特徴とする請求項3に記載のLED電球。
- 前記ヒートパイプユニットは、前記受熱板部に連続して突出する複数本のヒートパイプを有することを特徴とする請求項3または4に記載のLED電球。
- 前記複数本のヒートパイプは、その放熱端部の位置に高低差が設けられていることを特徴とする請求項5に記載のLED電球。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011551972A JPWO2011093534A1 (ja) | 2010-02-01 | 2011-02-01 | Led電球 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010-020399 | 2010-02-01 | ||
JP2010020399 | 2010-02-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2011093534A1 true WO2011093534A1 (ja) | 2011-08-04 |
Family
ID=44319503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2011/052466 WO2011093534A1 (ja) | 2010-02-01 | 2011-02-01 | Led電球 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2011093534A1 (ja) |
TW (1) | TW201213700A (ja) |
WO (1) | WO2011093534A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013140776A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Semileds Optoelectronics Co Ltd | 光抽出用粗表面パターンを具えた発光ダイオードバルブ及びその製造方法 |
JP2013152931A (ja) * | 2012-01-12 | 2013-08-08 | Longwide Technology Inc | 発光装置のled3d曲面リードフレーム |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3110731U (ja) * | 2005-04-01 | 2005-06-30 | 李洲科技股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオードの照明設備 |
JP2006080095A (ja) * | 2005-12-05 | 2006-03-23 | Elna Co Ltd | 発光ダイオード集合体ランプ |
JP3121916U (ja) * | 2006-03-08 | 2006-06-01 | 超▲家▼科技股▲扮▼有限公司 | Ledランプおよびその熱放散構造 |
JP3144283U (ja) * | 2008-06-12 | 2008-08-21 | 麗鴻科技股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオードランプ |
JP2008204671A (ja) * | 2007-02-17 | 2008-09-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 照明装置 |
JP3148018U (ja) * | 2008-11-12 | 2009-01-29 | ▲黄▼ 崇賢 | フィンが環状に嵌め合い構成される排熱モジュール |
JP2009032466A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 照明装置 |
JP2009032590A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Tamkang Univ | 多段層基板によって達成されかつ熱を即座に放散するledランプ |
-
2011
- 2011-01-31 TW TW100103625A patent/TW201213700A/zh unknown
- 2011-02-01 JP JP2011551972A patent/JPWO2011093534A1/ja active Pending
- 2011-02-01 WO PCT/JP2011/052466 patent/WO2011093534A1/ja active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3110731U (ja) * | 2005-04-01 | 2005-06-30 | 李洲科技股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオードの照明設備 |
JP2006080095A (ja) * | 2005-12-05 | 2006-03-23 | Elna Co Ltd | 発光ダイオード集合体ランプ |
JP3121916U (ja) * | 2006-03-08 | 2006-06-01 | 超▲家▼科技股▲扮▼有限公司 | Ledランプおよびその熱放散構造 |
JP2008204671A (ja) * | 2007-02-17 | 2008-09-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 照明装置 |
JP2009032466A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 照明装置 |
JP2009032590A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Tamkang Univ | 多段層基板によって達成されかつ熱を即座に放散するledランプ |
JP3144283U (ja) * | 2008-06-12 | 2008-08-21 | 麗鴻科技股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオードランプ |
JP3148018U (ja) * | 2008-11-12 | 2009-01-29 | ▲黄▼ 崇賢 | フィンが環状に嵌め合い構成される排熱モジュール |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013140776A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Semileds Optoelectronics Co Ltd | 光抽出用粗表面パターンを具えた発光ダイオードバルブ及びその製造方法 |
JP2013152931A (ja) * | 2012-01-12 | 2013-08-08 | Longwide Technology Inc | 発光装置のled3d曲面リードフレーム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201213700A (en) | 2012-04-01 |
JPWO2011093534A1 (ja) | 2013-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5327096B2 (ja) | 口金付ランプおよび照明器具 | |
JP5578361B2 (ja) | 口金付ランプおよび照明器具 | |
JP5360402B2 (ja) | 電球形ランプおよび照明器具 | |
WO2013024557A1 (ja) | Ledランプおよび照明装置 | |
JP2006244725A (ja) | Led照明装置 | |
JP2009277586A (ja) | 電球型led照明器具 | |
WO2012032951A1 (ja) | 口金付ランプおよび照明器具 | |
JP2011113876A (ja) | Led式照明装置 | |
JP6206805B2 (ja) | 発光モジュール、照明用光源及び照明装置 | |
US20140210333A1 (en) | Lighting device | |
TW201326667A (zh) | Led球泡燈及led照明燈具 | |
US8789974B2 (en) | Lighting device | |
JP2013026053A (ja) | ランプおよび照明器具 | |
JP5320627B2 (ja) | 口金付ランプおよび照明器具 | |
JP2012182085A (ja) | 照明装置および照明器具 | |
JP5664964B2 (ja) | 口金付ランプおよび照明器具 | |
JP2009176925A (ja) | 電球型発光ダイオード照明装置 | |
JP2013206756A (ja) | Ledランプ | |
JP5743191B2 (ja) | 照明装置および照明器具 | |
WO2011093534A1 (ja) | Led電球 | |
JP2015162395A (ja) | 電球型照明装置 | |
JPWO2013132566A1 (ja) | ランプ及び照明装置 | |
JP2012033558A (ja) | Ledユニット | |
JP5948666B2 (ja) | 照明用光源及び照明装置 | |
JP2015216048A (ja) | 照明装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11737238 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2011551972 Country of ref document: JP |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11737238 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |