(57)【要約】【課題】本発明は、保護性能が安定的であり、且つ優れた放熱効果を有する発光ダイオードランプを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の発光ダイオードランプは、セラミックからなるハウジングと、前記ハウジング内に収容される少なくとも１つの発光ダイオード光源と、前記ハウジングの頂部に取り付けられるランプカバーと、前記ハウジングの底部に取り付けられ、且つ前記発光ダイオード光源に電気的に接続する電気接続部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックからなるハウジングと、
前記ハウジング内に収容される少なくとも１つの発光ダイオード光源と、
前記ハウジングの頂部に取り付けられるランプカバーと、
前記ハウジングの底部に取り付けられ、且つ前記発光ダイオード光源に電気的に接続する電気接続部と、
を備えることを特徴とする発光ダイオードランプ。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記発光ダイオード光源を収納する第一収容空間を備え、前記ハウジングには、少なくとも１つの貫通孔が設けられることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項３】
前記貫通孔を貫通する電線によって、前記発光ダイオード光源と前記電気接続部とを電気的に接続させることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項４】
前記発光ダイオード光源及び前記電気接続部は、電源モジュールによって電気的に接続され、前記ハウジングは、前記電源モジュールを収納する第二収容空間を備え、前記第一収容空間と前記第二収容空間との間には積載板が形成され、前記発光ダイオード光源は、前記積載板に設置され、少なくとも１つの前記貫通孔は、前記積載板に設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項５】
前記電源モジュールは、少なくとも１つの電極を備え、少なくとも１つの前記電極は、前記発光ダイオード光源に電気的に接続され且つ少なくとも１つの前記貫通孔に係合して、前記発光ダイオード光源及び前記電源モジュールを前記ハウジングに固定することを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項６】
前記第二収容空間には、熱伝導するが電気的に絶縁する物質が充填されることを特徴とする請求項４または５に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項７】
前記ランプカバーは、少なくとも２つの弾性係合部を備え、前記弾性係合部は前記貫通孔に係合して、前記ランプカバーを前記ハウジングに固定することを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の発光ダイオードランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプに関するものであり、特に発光ダイオードランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を用いて製造された発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）は、高輝度、低作動電圧、低消費電力であるとともに、集積回路に対応させ易く、駆動が容易であり、長寿命である等の利点を有することから、冷陰極蛍光管（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ，ＣＣＦＬ）に代わって光源として照明分野に広く応用されており、例えば、街灯、交通信号、装飾ランプなどである。
【０００３】
光源が放熱する問題は、依然として発光ダイオードランプの性能に影響する重要な問題である。従来の技術において、高熱伝導率を有する金属を発光ダイオードランプのハウジングとするとともに、ハウジングの体積を増加することにより、放熱効果を高める。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、金属自身の物理特性及び化学特性によって、以下の問題が存在する。金属の密度が高いので、ランプ全体の重量が増加する。金属の熱膨張率が高いので、ハウジングが熱を受けて膨張すると、ハウジング内の他の部品の接続部位に隙間が生じて、発光ダイオードランプが損傷し易い。金属の導電率が高いので、金属ハウジングと電源とを絶縁しないと、漏電し易い。金属は腐食し易いので、錆び易い。金属の硬度が高くないので、発光ダイオードランプが落ちると、ハウジングの表面が変形し易い。このように、金属からなるハウジングを有する発光ダイオードランプの保護性能が安定的ではないので、発光ダイオードランプの内部の不安定性を招く。
【０００５】
本発明の目的は、前記課題を解決し、保護性能が安定的であり、且つ優れた放熱効果を有する発光ダイオードランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光ダイオードランプは、セラミックからなるハウジングと、前記ハウジング内に収容される少なくとも１つの発光ダイオード光源と、前記ハウジングの頂部に取り付けられるランプカバーと、前記ハウジングの底部に取り付けられ、且つ前記発光ダイオード光源に電気的に接続する電気接続部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発光ダイオードランプは、セラミック材料をハウジングとするので、セラミック自身の物理特性及び化学特性によって、以下の利点が存在する。セラミックの密度は金属の密度より小さいので、ランプ全体の重量を減少する。セラミックの熱膨張率が金属の熱膨張率より低いので、ハウジングは周囲環境の温度の変化によって大きく変形しない。セラミックは電気的に絶縁するので、ランプは漏電しない。セラミックは優れた化学的安定性を有し且つ腐食に耐えることができるので、外界環境による酸化を防止する。セラミックの硬度が高いので、発光ダイオードランプが落ちても変形し難い。セラミックは熱伝導率を有するので、発光ダイオード光源が作動する時に生じる熱を放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る発光ダイオードランプの断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る発光ダイオードランプの発光ダイオード光源を示す図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る発光ダイオードランプの断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る発光ダイオードランプの断面図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係る発光ダイオードランプの断面図である。
【図６】本発明の第五実施形態に係る発光ダイオードランプの断面図である。
【図７】本発明の第五実施形態に係る発光ダイオードランプの発光ダイオード光源の回路図である。
【図８】本発明の第六実施形態に係る発光ダイオードランプの断面図である。
【図９】本発明の発光ダイオードランプの発光ダイオード光源の変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照すると、本発明の第一実施形態に係る発光ダイオードランプ１０は、ハウジング１１と、前記ハウジング１１の内部に収容される発光ダイオード光源１２と、前記ハウジング１１の頂部に取り付けられるランプカバー１３と、前記ハウジング１１の底部に位置する電気接続部１４と、前記ハウジング１１の内部に収容され且つ前記発光ダイオード光源１２及び前記電気接続部１４を電気的に接続させる電源モジュール１５と、を備える。
【００１０】
前記ハウジング１１は、セラミック材料を使用し、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＺｒＯ２、Ｂ４Ｃ、ＴｉＢ４、ＡｌｘＯｙ、ＡｌＮ、ＢｅＯ、Ｓｉａｌｏｎのうちのいずれか一種を含むか、又はそれらのうちのいずれか二種又は多種の混合物を含むことができる。前記ハウジング１１は、第一収容空間１１１及び第二収容空間１１２を備える。前記第一収容空間１１１は、前記ハウジング１１の上面が下へ窪んで形成され、内径が上から下に向けて漸次小さくなる円錐台状のキャビティであり、前記発光ダイオード光源１２を収容するために用いられる。前記第二収容空間１１２は、前記ハウジング１１の底面が上へ窪んで形成され、内径が下から上に向けて漸次大きくなる円錐台状のキャビティであり、前記電源モジュール１５を収容するために用いられる。前記第二収容空間１１２の深さは、前記第一収容空間１１１の深さより深く、前記第二収容空間１１２の最大直径は、前記第一収容空間１１１の最小直径と等しい。前記第一収容空間１１１と前記第二収容空間１１２との間のハウジング部分は、所定の厚さを有する積載板１１３であり、前記積載板１１３に少なくとも１つの貫通孔１１４を設けて、前記第一収容空間１１１及び前記第二収容空間１１２を連通させる。本実施形態において、前記ハウジング１１は、上下を反転した円錐台状であり、その上面の直径は、その底面の直径より大きい。
【００１１】
図２を参照すると、前記発光ダイオード光源１２は、少なくとも１つの発光ダイオードチップ１２１と、前記発光ダイオードチップ１２１を積載する基板１２２と、少なくとも２つの電極１２３と、封止体１２４と、を備える。
【００１２】
前記発光ダイオードチップ１２１の数は、１つ又は複数であることができ、前記基板１２２の平坦な表面に設置される。前記発光ダイオードチップ１２１は、燐化物（ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｐ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１））、砒化物（ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ａｓ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１））、蛍光材料を励起することができる長い波長の光を発する半導体材料であるＺｎＯのような酸化物、ＧａＮのような窒化物、蛍光材料を励起することができる短い波長の光を発する窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１））であることができる。本実施形態において、前記発光ダイオードチップ１２１の数は９つであり、各々３つの発光ダイオードチップ１２１が直列に接続されて３つの発光ダイオードチップグループを形成してから、隣り合う各々２つの発光ダイオードチップグループが並列に接続される。他の実施形態において、複数の前記発光ダイオードチップ１２１は、全て並列に接続されるか、もしくは全て直列に接続されるか、又は各々２つの発光ダイオードチップ１２１が逆方向に並列接続されて発光ダイオードチップグループを形成してから、各々発光ダイオードチップグループが直列に接続されることもできる。
【００１３】
前記基板１２２は、平板状であり、その前記発光ダイオードチップ１２１を積載した表面には、回路層（図示せず）及び前記回路層に電気的に接続される前記電極１２３が形成されており、前記電極１２３は、外部の電源に接続されて、前記発光ダイオードチップ１２１に電力を供給する。本実施形態において、前記基板１２２は、前記発光ダイオードチップ１２１に熱伝導可能に接続され、前記回路層は、前記発光ダイオードチップ１２１に電気的に接続されて、前記発光ダイオードチップ１２１は、熱伝導及び電気接続を分離した構造を有する。前記基板１２２は、真性半導体（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）又は他の不純物が意図せずドープされた半導体（ｕｎｉｎｔｅｎｔｉｏｎａｌｌｙ  ｄｏｐｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。前記基板１２２のキャリア濃度（ｃａｒｒｉｅｒ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）は、５×１０６ｃｍ−３より小さいか等しく、好ましくは２×１０６ｃｍ−３より小さいか等しい。前記基板１２２の材料は、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＮのような半導体材料、又はダイヤモンドのような優れた熱伝導性を有し且つ導電性が欠しい材料であることができる。前記発光ダイオードチップ１２１は、銀ペーストのような導電接着剤によって前記基板１２２に接着されるか、又はさらに優れた熱伝導率を得るために、前記発光ダイオードチップ１２１と前記基板１２２との接続箇所を半田付けして両者を溶接することもでき、又は共晶接合によって前記発光ダイオードチップ１２１を前記基板１２２に結合する。共晶接合を利用する場合、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｂｅなどの金属又はその合金を使用する。
【００１４】
前記封止体１２４は、前記基板１２２に設置されて全ての前記発光ダイオードチップ１２１を覆う。前記電極１２３の一部分は、前記封止体１２４の外部に暴露される。前記封止体１２４の材料として、シリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ  ｒｅｓｉｎ）、ＰＭＭＡ、プラスチックなどの透光材料を用いる。前記封止体１２４に少なくとも一種の蛍光物質を混合することができ、例えば、硫化物（Ｓｕｌｆｉｄｅｓ）、アルミン酸塩（Ａｌｕｍｉｎａｔｅｓ）、酸化物（Ｏｘｉｄｅｓ）、ケイ酸塩（Ｓｉｌｉｃａｔｅｓ）又は窒化物（Ｎｉｔｒｉｄｅｓ）などである。常に使用される蛍光物質は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光粉及びＴＡＧ（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光粉である。前記封止体１２４は、射出成形などによって、半球形又は球形とすることができる。
【００１５】
前記ランプカバー１３は、前記ハウジング１１の頂部に取り付けられて、前記第一収容空間１１１及び前記第一収容空間１１１の内部に収容された前記発光ダイオード光源１２を覆う。本実施形態において、前記ランプカバー１３は中空構造であるが、他の実施形態において、前記ランプカバー１３は中実構造であることができる。
【００１６】
前記電気接続部１４は、前記ハウジング１１の底部に取り付けられており、Ｅ１２、Ｅ１４、Ｅ２６、Ｅ２７、ＧＵ１０、ＰＡＲ３０、ＭＲ１６などのようなランプの作動に必要とされる電気エネルギーを供給するために用いられる口金である。
【００１７】
前記電源モジュール１５は、円柱状であり、前記ハウジング１１の第二収容空間１１２内に位置する。前記電源モジュール１５の上端は、前記積載板１１３の底面に当接し、前記電源モジュール１５の下端は、前記ハウジング１１の底面と同じ平面に位置し、且つ前記電気接続部１４に電気的に接続する。前記電源モジュール１５は、前記貫通孔１１４を貫通する導線（図示せず）によって、前記発光ダイオード光源１２に電気的に接続する。前記電源モジュール１５は、ＡＣ−ＡＣ変圧器、ＡＣ−ＤＣコンバーター、ＤＣ−ＤＣ変圧器、高電力駆動集積回路などの電子素子を含む。
【００１８】
図３を参照すると、本発明の第二実施形態に係る発光ダイオードランプ２０は、ハウジング１１と、前記ハウジング１１の内部に収容される発光ダイオード光源１２と、前記ハウジング１１の頂部に取り付けられるランプカバー１３と、前記ハウジング１１の底部に位置する電気接続部１４と、前記ハウジング１１の内部に収容され且つ前記発光ダイオード光源１２及び前記電気接続部１４を電気的に接続させる電源モジュール１５と、を備える。
【００１９】
前記ハウジング１１は、第一収容空間１１１及び第二収容空間１１２を備える。前記第一実施形態に係る発光ダイオードランプ１０と比べて、本実施形態では、前記第二収容空間１１２の前記電源モジュール１５の周囲には、充填物１１５が設置されている。前記充填物１１５は、熱伝導ゴムのようなものであり、熱を伝導するが電気的に絶縁されており、放熱効率を高めることができる。
【００２０】
図４を参照すると、本発明の第三実施形態に係る発光ダイオードランプ３０は、ハウジング１１と、前記ハウジング１１の内部に収容される発光ダイオード光源１２と、前記ハウジング１１の頂部に取り付けられるランプカバー２３と、前記ハウジング１１の底部に位置する電気接続部１４と、前記ハウジング１１の内部に収容され且つ前記発光ダイオード光源１２及び前記電気接続部１４を電気的に接続させる電源モジュール１５と、を備える。
【００２１】
前記ハウジング１１は、第一収容空間１１１及び第二収容空間１１２を備え、前記第一収容空間１１１と前記第二収容空間１１２との間には、少なくとも１つの貫通孔１１４が設けられた積載板１１３が形成される。前記第二実施形態に係る発光ダイオードランプ２０と比べて、本実施形態では、前記ランプカバー２３は、少なくとも２つの弾性係合部２４を備える。前記弾性係合部２４は、前記ランプカバー２３の底部から延在する柱体２４１及び前記柱体２４１の底部に位置する錐状末端２４２を備える。前記柱体２４１の寸法は、前記貫通孔１１４の寸法と等しく、前記錐状末端２４２の寸法は、前記貫通孔１１４の寸法より大きい。前記錐状末端２４２においてランプカバー２３の底部に平行に延在する溝部が設けられるので、前記錐状末端２４２が前記ランプカバー２３の底部に平行且つ前記溝部の延在方向に対して直交する方向に沿う押圧力を受けると弾性変形して、前記錐状末端２４２のうち前記押圧力をかける方向の寸法が小さくなる。前記錐状末端２４２は、弾性変形して前記貫通孔１１４を貫通してから弾性復帰して前記積載板１１３の底部に当接することにより、前記ランプカバー２３を前記ハウジング１１に固定する。本実施形態において、前記ランプカバー２３は中実構造であり、前記発光ダイオード光源１２からの光線は、前記ランプカバー２３の入射面２３１から前記ランプカバー２３に入る。他の実施形態において、前記ランプカバー２３は中空構造であり、且つその形状及び色を改変することができる。
【００２２】
図５を参照すると、本発明の第四実施形態に係る発光ダイオードランプ４０は、ハウジング１１と、前記ハウジング１１の内部に収容される発光ダイオード光源１２と、前記ハウジング１１の頂部に取り付けられるランプカバー１３と、前記ハウジング１１の底部に位置する電気接続部１４と、前記ハウジング１１の内部に収容され且つ前記発光ダイオード光源１２及び前記電気接続部１４を電気的に接続させる電源モジュール２５と、を備える。
【００２３】
前記第二実施形態に係る発光ダイオードランプ２０と比べて、本実施形態では、前記電源モジュール２５は、電極２５１を備える。前記電極２５１は、前記電源モジュール２５の頂面から延在する弾性係合部であり、その形状は前記弾性係合部２４の形状と同じであることができ、他の形状であることもできる。前記電極２５１は、前記貫通孔１１４を貫通して、前記発光ダイオード光源１２に電気的に接続されるとともに、前記貫通孔１１４に係合して、前記発光ダイオード光源１２及び前記電源モジュール２５を前記ハウジング１１に固定して、優れた放熱効果を達成する。前記電源モジュール２５の底部は、電線２６によって前記電気接続部１４に接続する。
【００２４】
図６を参照すると、本発明の第五実施形態に係る発光ダイオードランプ５０は、ハウジング２１と、前記ハウジング２１の内部に収容される発光ダイオード光源２２と、前記ハウジング２１の頂部に取り付けられるランプカバー１３と、前記ハウジング２１の底部に位置する電気接続部１４と、を備える。
【００２５】
前記ハウジング２１は、第一収容空間２１１及び第二収容空間２１２を備え、前記第一収容空間２１１と前記第二収容空間２１２との間には、少なくとも１つの貫通孔２１４が設けられた積載板２１３が形成される。前記第四実施形態に係る発光ダイオードランプ４０と比べて、本実施形態では、前記発光ダイオードランプ５０は、電源モジュールを備えず、２つの電線５１が前記貫通孔２１４を貫通して前記発光ダイオード光源２２及び前記電気接続部１４を接続させて、前記発光ダイオード光源２２に電力を供給する。前記第二収容空間２１２に電源モジュールを収容しないので、その容積を縮小することができ、従って前記発光ダイオードランプ５０全体の体積を縮小させる。
【００２６】
図７は、本発明の第五実施形態に係る発光ダイオードランプ５０の発光ダイオード光源２２の回路図である。本実施形態において、前記発光ダイオード光源２２の回路は、各々３つの発光ダイオードチップが直列に接続されて６つの発光ダイオードチップグループを形成してから、隣り合う各々２つの発光ダイオードチップグループが逆方向に並列に接続されてなり、前記回路の一端は正極に接続され、前記回路の他端は接地する。前記回路によって、前記発光ダイオードランプ５０は交流で操作可能であり、ＡＣ−ＤＣコンバーターなどの電源モジュールを必要とせず、前記発光ダイオードランプ５０の小型化及び軽量化を実現できる。
【００２７】
図８を参照すると、本発明の第六実施形態に係る発光ダイオードランプ６０は、ハウジング３１と、前記ハウジング３１の内部に収容される発光ダイオード光源２２と、前記ハウジング３１の頂部に取り付けられるランプカバー１３と、前記ハウジング３１の底部に位置する電気接続部１４と、を備える。
【００２８】
前記第五実施形態に係る発光ダイオードランプ５０と比べて、本実施形態では、前記ハウジング３１は、第一収容空間３１１及び前記第一収容空間３１１の下方の積載板３１３のみを備える。前記積載板３１３には、少なくとも１つの貫通孔３１４が設けられ、２つの電線５１は、前記貫通孔３１４を貫通して前記発光ダイオード光源２２及び前記電気接続部１４を電気的に接続させる。前記発光ダイオードランプ６０は、第二収容空間及びその内部の充填物を取り除いたので、前記第五実施形態に係る発光ダイオードランプ５０よりさらに小型及び軽量である。
【００２９】
図９は、本発明の発光ダイオードランプの発光ダイオード光源３２の変形例の断面図である。前記発光ダイオード光源３２は、発光ダイオードチップ１２１と、電極３２３と、封止体３２４と、を備える。
【００３０】
前記発光ダイオードチップ１２１は、前記ハウジング１１の積載板１１３に直接に接着され、前記積載板１１３には、回路層６１が設けられ、前記電極３２３は、前記回路層６１に接続される。前記発光ダイオード光源１２、２２と比べて、前記発光ダイオード光源３２は、基板１２２を取り除いたので、熱抵抗がさらに小さくなり、放熱効率を高める。
【００３１】
以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の技術的範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。
【符号の説明】
【００３２】
１０，２０，３０，４０，５０，６０  発光ダイオードランプ
１１，２１，３１  ハウジング
１２，２２，３２  発光ダイオード光源
１３，２３  ランプカバー
１４  電気接続部
１５，２５  電源モジュール
２４  弾性係合部
２６、５１  電線
６１  回路層
１１１，２１１，３１１  第一収容空間
１１２，２１２  第二収容空間
１１３，２１３，３１３  積載板
１１４，２１４，３１４  貫通孔
１１５  充填物
１２１  発光ダイオードチップ
１２２  基板
１２３，２５１，３２３  電極
１２４，３２４  封止体
２３１  入射面
２４１  柱体
２４２  錐状末端
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013149362.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013149362.tif 000007
【図６】
2013149362.tif 000008
【図７】
2013149362.tif 000009
【図８】
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【図９】
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