JP2016539480A - 螺旋状ｌｅｄフィラメント及びこの螺旋状ｌｅｄフィラメントを使用した電球 - Google Patents

螺旋状ｌｅｄフィラメント及びこの螺旋状ｌｅｄフィラメントを使用した電球 Download PDF

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Abstract

螺旋状ＬＥＤフィラメント（２２）には、基板（２）を含み、基板（２）には少なくとも１組の直列又は並列のＬＥＤチップ（５）が設けられ、基板（２）とＬＥＤチップ（５）の表面に保護機能又は発光機能を有する１層の媒体層（３）がコーティングされ、ＬＥＤチップ（５）の電極が基板（２）の両端の電極引出線（１）から引き出され、基板（２）が三次元の螺旋形状に整形され、基板（２）は、円錐形螺旋体又は等円螺旋体である。この螺旋状ＬＥＤフィラメント（２２）を使用した電球には、ボタンステム支持棒（２３）、電気引出線（２４）及びボタンステム空気排出管（２６）を有するボタンステムが内部に設けられた透光性球殻（２１）を含み、少なくとも１本の螺旋状ＬＥＤフィラメント（２２）がボタンステムに固定され、その電極引出線（１）が駆動装置（２９）を介して電気コネクタ（３０）と連なり、透光性球殻（２１）とボタンステムとがシールされる。【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤフィラメント及び電球、特に、白熱電球のタングステンフィラメントに代わる、ＬＥＤを実装する螺旋状発光体及びこの螺旋状フィラメントを使用した電球に関するもので、一般照明及び装飾照明の分野に属するものである。
従来技術において、ＬＥＤの実装形態には、通常、Ｌａｍｐ‐ＬＥＤ（垂直ＬＥＤ）、ＳＭＤ‐ＬＥＤ（表面実装型ＬＥＤ）、Ｓｉｄｅ‐ＬＥＤ（側面発光ＬＥＤ）、ＴＯＰ‐ＬＥＤ（頂部発光ＬＥＤ）、Ｈｉｇｈ‐Ｐｏｗｅｒ‐ＬＥＤ（高出力ＬＥＤ）、及びＦｌｉｐ Ｃｈｉｐ‐ＬＥＤ（フリップチップＬＥＤ）等がある。以上に述べた実装形態は、基本的にスポットタイプの実装形態で、使用時に光覚が途切れ、配光設計が十分でなく、多角度的・多層的に発光できないという欠点がある。
現在、電球型ＬＥＤランプには、２通りの主な解決手段がある。１の解決手段では、電球型ＬＥＤランプの多くは、複数のＬＥＤと、金属ベースプリント配線板（ＭＰＣＢ）と、一連の冷却フィンを有するラジエーターと、スイッチング電源及び定電流装置を含む駆動装置及びそのケースと、防眩用球殻と、電気コネクタとからなる。現在、このようなランプの発光角度は、ラジエーターによって制限されるので、使用の際、多くの使用場面で発光角度に影響されることになる。
他の解決手段は、ＬＥＤフィラメント電球において、複数個のＬＥＤチップを直線帯状の透明基板上にダイ接着、ワイヤボンディングし、その周りに蛍光粉末の発光材料を被覆して、４πの立体角を形成して発光するものである。その後、少なくとも１本の直線帯状のＬＥＤフィラメントを電球内のボタンステムの導線に接続し、密封して空気を抜いてから回路駆動装置を加えて1つのランプ全体が完成する。このランプの発光形態はタングステンランプに近いが、現在の製造プロセスはやや複雑で、生産効率も非常に低い。その1つのランプ全体の発光角度は、４π発光と一般に称されるが、帯状線形ＬＥＤの実装両端が光らないため、一定の回転角度で配列することができても、改善効果は限られている。電球頂部に暗領域ができやすく、配光曲線が条件に沿わないものとなってしまう。
本発明で解決しようとする技術的課題は、存在する上記の課題に対してＬＥＤを実装する螺旋状フィラメントを提供することで、そのＬＥＤが螺旋体上で多角度的・多層的な立体発光をすることができるようにして、よりあらゆる面に及ぶ照明光源を提供することである。また、螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球を提供して、ＬＥＤが螺旋体上で多角度的・多層的な立体発光をすることができるようにして、よりあらゆる面に及ぶ照明光源を提供することである。
本発明で採用する技術的解決手段は、次のとおりである。
螺旋状ＬＥＤフィラメントは、基板を含み、基板には少なくとも１組の直列又は並列のＬＥＤチップが設けられ、基板とＬＥＤチップの表面に保護機能又は発光機能を有する１層の媒体層がコーティングされ、ＬＥＤチップの電極が基板の両端の電極引出線から引き出され、基板が三次元の螺旋形状に成形される。
フィラメントの基板は、円錐形螺旋体又は等円螺旋体である。
ＬＥＤチップは、透明接着剤及び／又は導電接着剤で基板に固定される。
透明接着剤及び／又は導電接着剤は、シリコーン粘着剤、変性樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着剤、銀接着剤又は銅粘着接着剤のいずれかである。
基板の素材は、二次成形能力を有する金属、有機ガラス、プラスチック又はシリコーンのいずれかである。
ＬＥＤチップの発光色は、全て同一、一部同一、又は全て異なる。
媒体層の素材は、シリコーン、エポキシ樹脂接着剤又はＬＥＤ発光粉体接着剤のいずれかである。
螺旋状ＬＥＤフィラメントの両端の電気引出線は、接着剤、セラミック接着剤、低融点ガラス、銀ペースト又はプラスチックで基板両端に固定され、電極引出線と基板両端との接続箇所に接続部材が設けられる。
ボタンステム支持棒、電気引出線、及びボタンステム空気排出管を有するボタンステムが内部に設けられた透光性球殻を含み、この螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球は、少なくとも１本の螺旋状ＬＥＤフィラメントがボタンステムに固定され、その電極引出線が駆動装置を介して電気コネクタと連なり、透光性球殻とボタンステムとがシールされることを特徴とする。
透光性球殻と電気コネクタとの間に電球プラスチックユニットが設けられる。
螺旋状ＬＥＤフィラメントは、基板を含み、基板には少なくとも１組の直列又は並列のＬＥＤチップが設けられ、基板とＬＥＤチップの表面に保護機能又は発光機能を有する１層の媒体層がコーティングされ、ＬＥＤチップの電極が基板の両端の電極引出線から引き出され、基板が三次元の螺旋形状に成形される。
フィラメントの基板は、円錐形螺旋体又は等円螺旋体である。
ＬＥＤチップは、透明接着剤及び／又は導電接着剤で基板に固定される。透明接着剤及び／又は導電接着剤は、シリコーン粘着剤、変性樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着剤、銀接着剤又は銅粘着接着剤のいずれかである。
基板の素材は、二次成形能力を有する金属、有機ガラス、プラスチック又はシリコーンのいずれかである。
ＬＥＤチップの発光色は、全て同一、一部同一、又は全て異なる。
媒体層の素材は、シリコーン、エポキシ樹脂接着剤又はＬＥＤ発光粉体接着剤のいずれかである。
螺旋状ＬＥＤフィラメントの両端の電極引出線は、接着剤、セラミック接着剤、低融点ガラス、銀ペースト又はプラスチックで基板の両端に固定され、電極引出線と基板の両端との接続箇所に接続部材が設けられる。
少なくとも１本の螺旋状ＬＥＤフィラメントは、二相ＡＣ作動又は単方向ＤＣ作動をするように接続可能である。少なくとも１本の螺旋状ＬＥＤフィラメントが単方向ＤＣ作動をするように接続される場合、外部ＤＣ電源又は外部交流電源で作動可能である。
透光性球殻は、透明の球殻でも、又は乳白色、半透明、有色の球殻でも、一部に反射層のある球殻でもよく、又は一部に一連の小さいプリズム、小さいレンズのある球殻としてもよい。
透光性球殻の形状は、Ａ‐型、Ｇ‐型、Ｒ‐型、ＰＡＲ‐型、Ｔ‐型、蝋燭型又はその他の既存の電球の球殻のいずれかとすることができる。
電気コネクタは、Ｅ４０、Ｅ２７、Ｅ２６、Ｅ１４、ＧＵなどの既存の電球の電気コネクタのいずれかである。
本発明の有益な効果として、従来技術と比較すると、スポットタイプを実装した場合の使用時の光覚の途切れが解消され、直線型を実装した場合の使用時の配光設計の不十分さが解消され、ＬＥＤが螺旋体上で多角度的・多層的な立体発光をすることができる。本発明によって、使用過程において灯具の配光設計が改善されるとともに、使用プロセスを簡単化することができる。
本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントの一実施例の構造模式図である。 図１の正面図である。 図１の側面図である。 本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントの他の一実施例の構造模式図である。 図２の正面図である。 図２の側面図である。 図１の平面内部構造図である。 図３のＡ部分の断面図である。 本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球の構造模式図である。 本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球の他の一実施例の構造模式図である。 本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球の他の一実施例の構造模式図である。 本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球の他の一実施例の構造模式図である。 本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球の他の一実施例の構造模式図である。 本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球の他の一実施例の構造模式図である。
次に、図面と関連付けて本発明について詳細に説明する。
図１に示すように、本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントは、複数個のＬＥＤチップ５が設けられた１つの基板２を含む。当該ＬＥＤチップは、例えば、シリコーン粘着剤、変性樹脂粘着剤、エポキシ樹脂粘着剤、銀接着剤又は銅接着剤のような透明接着剤、導電接着剤で基板２に固定される。各ＬＥＤチップは、チップ電気接続線６を介して互いに直列又は並列に設けられ、基板とＬＥＤチップの表面に保護機能又は発光機能を有する１層の媒体層３がコーティングされる。ＬＥＤチップ５の電極は、基板２両端の電極引出線１から引き出され、電極引出線１と基板２は、接着剤、セラミック接着剤、低融点ガラス、銀ペースト又はプラスチックで基板２両端に固定され、電極引出線１と基板２両端の接続箇所に接続部材４が設けられる。
螺旋状ＬＥＤフィラメントの基板２の素材は、金属、有機ガラス、ＰＶＣ、プラスチック又はシリコーンに限定されるものではない。基板２の製造方法には２通りある。１の方法では、まず、ＬＥＤチップを平面的に実装し、実装が完了した後、実装が完了したフィラメントを引っ張り、押し付け、金型成形し、アンカーするなどの方法で三次元の二次成形をして、図１に示すような螺旋体にする。もう１つの方法では、まず、螺旋体を成形してから、三次元立体的にＬＥＤの実装をする。
基板２に直列又は並列に取り付けられるＬＥＤチップ５の発光色は、全て同一、一部同一、又は、全て異なる。ＬＥＤチップは、同一の又は異なる発光色のＬＥＤチップであって、例えば、同じ青色光、紫外光又はその他の単色光であっても、それぞれ異なる色の混色を出すために、それぞれ異なる発光色のものであってもよい。それぞれ異なる数の複数種の発光色のＬＥＤを選ぶことで、演色評価数の高い白色を出力することができる。
図１−１及び図１−２は、図１の正面図及び側面図であって、本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントの一実施例の構造について、それぞれ異なる角度から各部材同士の関係を見るものである。
図３は、本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントの構造模式図である図１の平面内部構造図である。図３Ａは、図３におけるＡ部分の断面図である。そのうち、媒体層３は、螺旋状ＬＥＤフィラメントの基板とチップの表面にコーティングされる、保護機能又は発光機能を有する媒体層である。その素材は、シリカゲル又はエポキシ樹脂であるが、ＬＥＤの発光粉体接着剤であってもよい。
図１は、本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントの一実施例における構造模式図である。フィラメントが円錐形螺旋体であることを特徴とする。
図２は、本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントの他の一実施例における構造模式図である。フィラメントが上下（又は左右）に等円である螺旋体であることを特徴とする。これを完成する方法は、まず、直線状にＬＥＤを実装し、実装が完了してから金型でこれを螺旋状に整形するというものである。
図２‐１と図２‐２は、図２の正面図と側面図で、本発明に係る螺旋状ＬＥＤフィラメントの他の一実施例における構造について、それぞれ異なる角度から各部材同士の関係を見たものである。
図４に示す、本発明の前記螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球には、ボタンステム支持棒２３、電気引出線２４及びボタンステム空気排出管２６を有するボタンステムが内部に設けられた１つの透光性球殻２１が含まれ、少なくとも１本の螺旋状ＬＥＤフィラメントが固定用ワイヤ２５でボタンステム支持棒２３に固定される。その電極引出線１が電気引出線２４、駆動装置２９、駆動装置電導線２８を経て電気コネクタ３０と連なり、外部電源に接続され、外部電源がオンにされれば、螺旋状ＬＥＤフィラメント２２が点灯する。透光性球殻２１と、ボタンステム支持棒２３、電気引出線２４、ボタンステム空気排出管２６からなるボタンステムとがシールされる。
螺旋状ＬＥＤフィラメントの基板２の素材は、金属、有機ガラス、ＰＶＣ、プラスチック又はシリコーンに限られない。基板２には２通りの製造方法がある。１の方法では、まず、ＬＥＤチップを平面的に実装し、実装が完了した後、実装が完了したフィラメントを引っ張り、押し付け、金型成形し、アンカーするなどの方法で三次元の二次成形をして螺旋体にする。もう１つの方法では、まず、螺旋体を成形してから、三次元立体的にＬＥＤの実装をし、成形した後でボタンステムの支柱によりボタンステム上に位置決めする。
透光性球殻２１と電気コネクタ３０との間に電球プラスチックユニット２７が設けられる。
前記透光性球殻２１の材質は、透明でも、又は乳白色、半透明、有色でも、また、一部に反射層を有してもよく、又は一部に一連の小さいプリズムや小さいレンズを有してもよい。透光性球殻２１の形状は、Ａ‐型、Ｇ‐型、Ｒ‐型、ＰＡＲ‐型、Ｔ‐型、蝋燭型又はその他の既存の電球の球殻のいずれかである。電気コネクタ３０は、Ｅ４０、Ｅ２７、Ｅ２６、Ｅ１４、ＧＵなどの既存の電球の電気コネクタのいずれかである。
螺旋状ＬＥＤフィラメント２２は、二相ＡＣ作動又は単方向ＤＣ作動をするように接続可能である。螺旋状ＬＥＤフィラメント２２が単方向ＤＣ作動をするように接続される場合、外部ＤＣ電源又は外部交流電源で作動することができる。外部交流電源を用いる場合、駆動装置は、コンデンサ及び抵抗が並列の電圧電流制限回路と、整流フィルタ回路とから構成され、駆動装置の回路を簡素にして、コストを抑えて、電解コンデンサ、トリオード、変圧器、高周波放射をなくしてもよく、スイッチング電源及び定電流装置としてもよい。
図４は、本発明の一実施例における構造模式図である。図４に示すものでは、ＬＥＤフィラメントの形状は円錐形螺旋体となっており、電球の口金はＥ型となっている。図５に示すものでは、螺旋状ＬＥＤフィラメント２２の形状は、図１におけるものと相違する。図６に示すものでは、螺旋状ＬＥＤフィラメント２２の形状は、図４、図５におけるものと相違する。図７に示すものでは、透光性球殻２１は、クラシックランプとも呼ばれるアンティークランプの外形シリーズの１種で、また、電球プラスチックユニット２７が取り去られて、螺旋状ＬＥＤフィラメント２２の形状は、等円螺旋体となっている。図８に示すものでは、螺旋状ＬＥＤフィラメント２２の形状は、等円螺旋体となっていて、また、横向きに置かれる。図９に示すものでは、前記のＬＥＤフィラメントが２本の螺旋状ＬＥＤフィラメント２２からなり、二重螺旋体を形成する。
本発明で保護を求める範囲は、この明細書において説明した各実施例に限られず、本発明について出願する範囲及び明細書の内容に基づいて行うあらゆる形態の変換及び代替もすべて本発明に係る特許の範囲に含まれるものである。
１ 電極引出線
２ 基板
３ 媒体層
４ 接続部材
５ チップ
６ チップの電気接続線
２１ 透光性球殻
２２ 螺旋状ＬＥＤフィラメント
２３ ボタンステム支持棒
２４ 電気引出線
２５ 固定用ワイヤ
２６ ボタンステム空気排出管
２７ 電球プラスチックユニット
２８ 駆動装置電導線
２９ 駆動装置
３０ 電気コネクタ

Claims (18)

  1. 基板（２）を含む螺旋状ＬＥＤフィラメントであって、前記基板（２）に少なくとも１組の直列又は並列のＬＥＤチップ（５）が設けられ、前記基板（２）と前記ＬＥＤチップ（５）の表面に保護機能又は発光機能を有する１層の媒体層（３）がコーティングされ、前記ＬＥＤチップ（５）の電極が前記基板（２）の両端の電極引出線（１）から引き出され、前記基板（２）が三次元の螺旋形状に成形されることを特徴とする、螺旋状ＬＥＤフィラメント。
  2. 前記フィラメントの前記基板（２）が、円錐形螺旋体又は等円螺旋体であることを特徴とする、
    請求項１に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント。
  3. 前記ＬＥＤチップ（５）が、透明接着剤及び／又は導電接着剤で前記基板（２）に固定されることを特徴とする、
    請求項１又は２に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント。
  4. 前記透明接着剤及び／又は前記導電接着剤は、シリコーン粘着剤、変性樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着剤、銀接着剤又は銅粘着接着剤のいずれかであることを特徴とする、請求項３に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント。
  5. 前記基板（２）の素材は、二次成形能力を有する金属、有機ガラス、プラスチック又はシリコーンのうち１種類であることを特徴とする、
    請求項１又は２に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント。
  6. 前記ＬＥＤチップ（５）の発光色は、全て同一、一部同一、又は全て異なることを特徴とする、
    請求項１又は２に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント。
  7. 前記媒体層（３）の素材は、シリコーン、エポキシ樹脂接着剤又はＬＥＤ発光粉体接着剤のいずれかであることを特徴とする、
    請求項１又は２に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント。
  8. 前記螺旋状ＬＥＤフィラメントの両端の前記電極引出線（１）は、接着剤、セラミック接着剤、低融点ガラス、銀ペースト又はプラスチックで前記基板（２）の両端に固定され、前記電極引出線（１）と前記基板（２）の両端との接続箇所に接続部材（４）が設けられることを特徴とする、
    請求項１に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント。
  9. ボタンステム支持棒（２３）、電気引出線（２４）及びボタンステム空気排出管（２６）を有するボタンステムが内部に設けられた透光性球殻（２１）を含む、請求項１又は２の螺旋状ＬＥＤフィラメントを使用した電球であって、
    少なくとも１本の前記螺旋状ＬＥＤフィラメント（２２）が前記ボタンステムに固定され、その電極引出線（１）が駆動装置（２９）を介して電気コネクタ（３０）と連なり、前記透光性球殻（２１）と前記ボタンステムとがシールされることを特徴とする、
    螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
  10. 前記透光性球殻（２１）と前記電気コネクタ（３０）との間に電球プラスチックユニット（２７）が設けられることを特徴とする、
    請求項９に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
  11. 前記螺旋状ＬＥＤフィラメントに基板（２）が含まれ、前記基板（２）に少なくとも１組の直列又は並列のＬＥＤチップ（５）が設けられ、前記基板（２）と前記ＬＥＤチップ（５）の表面に保護機能又は発光機能を有する１層の媒体層（３）がコーティングされ、前記ＬＥＤチップ（５）の電極が前記基板（２）の両端の電極引出線（１）から引き出され、前記基板（２）が三次元の螺旋形状に成形されることを特徴とする、
    請求項９又は１０に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
  12. 前記フィラメントの前記基板（２）が、円錐形螺旋体又は等円螺旋体であることを特徴とする、
    請求項１１に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
  13. 前記ＬＥＤチップ（５）は、透明接着剤及び／又は導電接着剤で前記基板（２）に固定され、前記透明接着剤及び／又は前記導電接着剤が、シリコーン粘着剤、変性樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着剤、銀接着剤又は銅粘着接着剤のいずれかであることを特徴とする、
    請求項１１又は１２に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
  14. 前記基板（２）の素材が、二次成形能力を有する金属、有機ガラス、プラスチック又はシリコーンのいずれかであることを特徴とする、
    請求項１１又は１２に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
  15. 前記ＬＥＤチップ（５）の発光色は、全て同一、一部同一、又は全て異なることを特徴とする、
    請求項１１又は１２に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
  16. 前記媒体層（３）の素材は、シリコーン、エポキシ樹脂接着剤又はＬＥＤ発光粉体接着剤のうち１種類であることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
  17. 前記螺旋状ＬＥＤフィラメントの両端の前記電極引出線（１）が、接着剤、セラミック接着剤、低融点ガラス、銀ペースト又はプラスチックで前記基板（２）の両端に固定され、前記電極引出線（１）と前記基板（２）の両端との接続箇所に接続部材（４）が設けられることを特徴とする、
    請求項１１又は１２に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
  18. 前記少なくとも１本の螺旋状ＬＥＤフィラメント（２２）は、二相ＡＣ作動又は単方向ＤＣ作動をするように接続可能で、前記少なくとも１本の螺旋状ＬＥＤフィラメント（２２）が単方向ＤＣ作動をするように接続される場合、外部ＤＣ電源又は外部交流電源で作動可能であることを特徴とする、
    請求項９に記載の螺旋状ＬＥＤフィラメント電球。
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