(57)【要約】【課題】軽量で高い放熱性を有する低プロファイルＬＥＤ電球を提供する。【解決手段】  高効率で高い放熱性を有する低プロファイルＬＥＤ電球が開示される。リードフレームユニットの各々は、内側に曲げられて低プロファイルＬＥＤランプに嵌合するのに適したリードフレーム底部カップを形成するように適応できる下端部に、トップダウン型テーパ状金属部を有する。変更形態では、電極から独立したヒートシンクが非伝導性接着材をと共にリードフレームの裏面に接着され、熱及び電気は互いに独立し、これにより、熱と電気との間に干渉がなく、熱は主にヒートシンクから放散されることができる。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリードフレームユニットを含むリードフレームを備え、各リードフレームユニットは、下端部に構成されたトップダウン型テーパ状金属部を含み、前記トップダウン型テーパ状金属部は、内側に曲げてＬＥＤ電球に嵌合するのに適したリードフレーム底部カップを形成するように適応できる、
ＬＥＤ電球。
【請求項２】
複数のヒートシンクを更に備え、前記のヒートシンクの各々は、間に構成された非伝導性接着層と共に対応するリードフレームユニットの裏側に付着される、請求項１に記載のＬＥＤ電球。
【請求項３】
前記複数のヒートシンクは、単一ヒートシンクに一体化される、請求項２に記載のＬＥＤ電球。
【請求項４】
各リードフレームユニットは、
左上金属部と、
前記左上金属部の下端部と接続した左中間金属部と、
前記左上金属部から独立した右上金属部と、
前記右上金属部の下端部と接続した右下金属部と、
前記左中間金属部の下端部と接続したトップダウン型テーパ状金属部であり、前記右下金属部の底部に構成され、かつ、前記右下金属部から電気的に絶縁された、トップダウン型テーパ状金属部と、を更に含み、
前記トップダウン型テーパ状金属部は、内側に曲げて、ＬＥＤランプに嵌合するのに適したリードフレーム底部カップを形成するように適応できる、請求項１に記載のＬＥＤ電球。
【請求項５】
複数のヒートシンクを更に備え、前記のヒートシンクの各々は、間に構成された非伝導性接着層をと共に対応するリードフレームユニットの裏側に付着される、請求項４に記載のＬＥＤ電球。
【請求項６】
前記複数のヒートシンクは、単一ヒートシンクに一体化される、請求項５に記載のＬＥＤ電球。
【請求項７】
前記右下金属部は、その右側で別のリードフレームユニットの左中間金属部と一体化される、請求項４に記載のＬＥＤ電球。
【請求項８】
前記左上金属部と前記右上金属部との間の間隙にまたがってライトユニットを形成するＬＥＤチップを更に備える、請求項７に記載のＬＥＤ電球。
【請求項９】
前記左上金属部と前記右上金属部とを組み合わせた前記ＬＥＤチップは、前記ＬＥＤチップの光ビーム方向が調整され得るように曲げることができる、請求項８に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１０】
前記リードフレームの上部に構成された上部カバーと、
前記上部カバーの下端部に構成され、かつ、前記ＬＥＤチップと整列された円形レンズと、
前記円形レンズの下端に構成された保護底部カップと、を更に備え、
前記リードフレーム底部カップは、前記保護底部カップに嵌合する、請求項９に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１１】
前記トップダウン型テーパ状金属部の下端部から下方に延長された金属延長部を更に備える、請求項４に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１２】
ランプベースの上部に構成された上部金属リングを有するランプベースであり、前記金属延長部は、前記上部金属リングの内面上に付着された、ランプベースと、
前記金属延長部と前記上部金属リングとの間に挟まれた絶縁層と、を更に備える、請求項１１に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１３】
金属インターポーザを更に備え、
前記金属インターポーザは、
上部に構成された多角形金属と、
前記多角形金属の底部に構成された円筒形金属と、を更に含み、
前記多角形金属は、前記トップダウン型テーパ状金属部の内面上に接続するように適応でき、前記円筒形金属の前記底部は、前記ランプベースの中央空間内に挿入するように嵌合する、請求項１２に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１４】
前記保護底部カップは、その下端部から下方に突出した底部延長部を更に有する、請求項１０に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１５】
前記左上金属部は、隣接するサブセクション金属間の複数の水平間隙と共にトップダウンで整列した複数のサブセクションを含み、前記サブセクションは、複数のライトチップの直列接続のために適応することができ、各ライトチップは、隣接するサブセクション間の対応する間隙にまたがる、請求項４に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１６】
前記トップダウン型テーパ状金属部の下端部から下方に延長された金属延長部を更に備える、請求項１５に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１７】
ランプベースの上部に構成された上部金属リングを有するランプベースであり、前記金属延長部は、前記上部金属リングの内面上に付着された、ランプベースと、
前記金属延長部と前記上部金属リングとの間に挟まれた絶縁層と、を更に備える、請求項１６に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１８】
金属インターポーザを更に備え、
前記金属インターポーザは、
上部に構成された多角形金属と、
前記多角形金属の底部に構成された円筒形金属と、を更に含み、
前記多角形金属は、前記トップダウン型テーパ状金属部の内面上に接続するように適応でき、前記円筒形金属の前記底部は、前記ランプベースの中央空間内に挿入するように嵌合する、請求項１７に記載のＬＥＤ電球。
【請求項１９】
保護カバーと、
前記保護カバーのウエスト部に構成された円形レンズと、
前記円形レンズと面する複数のライトチップと、
を備える、ＬＥＤ電球。
【請求項２０】
前記円形レンズは、前記ライトチップから出射した光ビームを変調する、請求項１９に記載のＬＥＤ電球。
【請求項２１】
前記光ビームは、前記円形レンズを通った後、扇状に広がる、請求項２０に記載のＬＥＤ電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１５年３月２３日付出願の米国特許出願第１４／６６５，５３５号の一部継続出願であり、その開示は本明細書に参照として全体に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、ＬＥＤ電球に関し、特に、低プロファイルＬＥＤ電球（ｌｏｗ  ｐｒｏｆｉｌｅ  ＬＥＤ  ｌａｍｐ  ｂｕｌｂ）に関する。
【０００３】
［関連技術］
図１Ａ〜図１Ｂは、従来技術を示す。
【０００４】
図１Ａは、従来技術のリードフレームを示す。
【０００５】
図１Ａは、米国特許第８，７９１，４８４号明細書が、上部金属２２、２２Ｐと、金属リード２１と、金属リード２１と平行する分岐リード２３とを含むリードフレームを有するＬＥＤ電球を開示したことを示している。金属接続体２７は、金属リード２１及び分岐リード２３を接続している。ＬＥＤチップ２６は、上部金属パッド２２Ｐと金属リード２１との間の間隙Ｇをまたいでいる。
【０００６】
金属リード２１が縦長の矩形形状であるので、金属接続体２７は、金属リード２１の底部付近に構成される。金属リード２１の底部は、内側に曲げて低プロファイルのＬＥＤ電球を作るのに適していない。底部金属板２１を内側へ曲げることは、短絡を生じさせ、ＬＥＤ電球にダメージを与えることになる。
【０００７】
図１Ｂは、図１Ａの従来型リードフレームを用いるＬＥＤ電球を示す。
【０００８】
図１Ｂは、図１Ａの従来型リードフレームを用いる従来型ＬＥＤ電球を示す。金属リード２１の縦方向に長さが長いことに起因して、円筒形状の専用のヒートシンク９１４は、金属リード２１の下方部分が付着するために必要である。ランプベース６６がヒートシンク９１４の底部に構成される。従来技術のＬＥＤランプに使用される金属リード２１に基づき、ＬＥＤ電球の高さは、従来型のものよりも有意に大きい。しかしながら、一部の応用では、高い放熱性を有しつつ、低プロファイルＬＥＤ電球が必要とされる。
【０００９】
従来型の長い金属リード２１は、一部の応用における低プロファイルＬＥＤ電球を生産するための高さの要件を満たすことができない。更に、専用のヒートシンク９１４は、金属リード２１の下方部分が付着するために構成されなければならない。従来技術のＬＥＤ電球は、大きく、重い。従来技術のＬＥＤ電球の欠点は、高さと重さの問題を含む。高い放熱性を有しつつ、専用のヒートシンクを有さない低プロファイルＬＥＤ電球が、切望されている。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、切望される軽量で高い放熱性を有する低プロファイルＬＥＤ電球を開示する。本発明のＬＥＤ電球は、放熱のための専用のヒートシンクを有する必要がないため、軽量である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】従来技術を示す。
【図１Ｂ】従来技術を示す。
【図２Ａ】本発明に従ったリードフレームを示す。
【図２Ｂ】本発明に従ったリードフレームを示す。
【図３Ａ】本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球のためのライトユニットを示す。
【図３Ｂ】本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球のためのライトユニットを示す。
【図４Ａ】本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球を示す。
【図４Ｂ】本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球を示す。
【図５Ａ】本発明に従った低プロファイルリードフレームの異なる図を示す。
【図５Ｂ】本発明に従った低プロファイルリードフレームの異なる図を示す。
【図６Ａ】本発明に従った変更形態を示す。
【図６Ｂ】本発明に従った変更形態を示す。
【図７Ａ】本発明に従った金属インターポーザヒートカプラ（ｍｅｔａｌ  ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ  ｈｅａｔ  ｃｏｕｐｌｅｒ）を示す。
【図７Ｂ】本発明に従った金属インターポーザヒートカプラを示す。
【図７Ｃ】本発明に従った金属インターポーザヒートカプラを示す。
【図８】本発明に従った別の変更形態を示す。
【図９】本発明に従った底部カップを示す。
【図１０】本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球のための変更型ライトユニットを示す。
【図１１Ａ】本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球のための変更型ライトユニットを示す。
【図１１Ｂ】本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球のための変更型ライトユニットを示す。
【図１２】本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球のための変更型ライトユニットを示す。
【図１３Ａ】本発明に従った放熱に関する電球内部の熱循環を示す。
【図１３Ｂ】本発明に従った放熱に関する電球内部の熱循環を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、切望される軽量で高い放熱性を有する低プロファイルＬＥＤ電球を開示する。本発明のＬＥＤ電球は、放熱のための専用のヒートシンクを有する必要がないため、軽量である。
【００１３】
図２Ａ〜図２Ｂは、本発明に従ったリードフレームを示す。
【００１４】
図２Ａは、低プロファイルＬＥＤランプに構成されるのに適したリードフレームを示す。リードフレームは、複数のリードフレームユニット３０を有し、各リードフレームユニット３０は、左上金属部３１Ｔと、左上金属部３１Ｔの下端部と接続した左中間金属部３１Ｍとを更に含む。右上金属部３２Ｔは、左上金属部３１Ｔから独立して構成され、右下金属部３２Ｂは、右上金属部３２Ｔの下端部と接続し、トップダウン型テーパ状金属部３１Ｂは、左中間金属部３１Ｍの下端部と接続する。トップダウン型テーパ状金属部３１Ｂは、右下金属部３２Ｂの底部に構成され、かつ、右下金属部３２Ｂから電気的に絶縁される。トップダウン型テーパ状金属部３１Ｂは、内側に曲げて低プロファイルＬＥＤランプに嵌合するのに適したカップ底部を形成するように適応できる。図２Ａは、リードフレームユニット３０の右下金属部３２Ｂがその右側で別のリードフレームユニット３０の左中間金属部３１Ｍと一体化されることを示している。
【００１５】
図２Ｂは、内側に曲げられて底部にリードフレーム底部カップ３００を形成するリードフレームの下方部分を示す。図２Ａの底部と図２Ｂの底部との間の高さの差ｄが図示される。高さｄは、リードフレームが内側に曲げられてリードフレーム金属カップ３００を形成した後、リードフレームユニット３０の全高から引かれる。そのため、本発明に従った図２Ｂのリードフレーム金属カップ３００と共に、低プロファイルＬＥＤ電球が開発される。
【００１６】
図３Ａ〜図３Ｂは、本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球のためのライトユニットを示す。
【００１７】
図３Ａは、左上金属部３１Ｔと右上金属部３２Ｔとの間の間隙にまたがってライトユニット３０Ｕを形成するＬＥＤチップ３６を示す。
【００１８】
図３Ｂは、本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球のためのライトユニットを示す。
【００１９】
図３Ｂは、低プロファイルＬＥＤ電球に適した低プロファイルライトユニットが図３Ａのリードフレームの底部を曲げた後に作られ得ることを示す。図３Ｂは、低プロファイルＬＥＤランプ内部に構成されるのに適した、底部カップ３００が形成されることを示す。ＬＥＤチップ３６は、左上金属部３１Ｔと右上金属部３２Ｔと組み合わせられ、組み立て前にＬＥＤチップ３６の光方向を調整することができるように、曲げることができるグループに一体化される。
【００２０】
図４Ａ〜図４Ｂは、本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球を示す。
【００２１】
図４は、低プロファイルＬＥＤ電球が低プロファイルリードフレーム底部カップ３００を使用することによって作られ得ることを示す。保護カバー３５は、上部カバー３５Ｔ、円形レンズ３５Ｍ及び保護底部カップ３５Ｂを含む。上部カバー３５Ｔは、複数のライトユニット３０Ｕの上部に構成される。円形レンズ３５Ｍは、上部カバー３５Ｔの下端部に構成される。保護底部カップ３５Ｂは、円形レンズ３５Ｍの下端部に構成される。リードフレーム底部カップ３００は、保護底部カップ３５Ｂの内側に嵌合する。
【００２２】
トップダウン型テーパ状底部金属部３１Ｂは、保護底部カップ３５Ｂの内面上に付着する。ライトユニット３０Ｕから発生した熱は、トップダウン型テーパ状金属部３１Ｂと接触するように構成された保護底部カップ３５Ｂを通って放散され得る。上部カバー３５Ｔ、円形レンズ３５Ｍ及び保護底部カップ３５Ｂの組み合せは、ＬＥＤ電球が埃や水分によって汚染されることを防ぐように電球を形成する。ランプベース６６は、保護底部カップ３５Ｂの下端部に構成される。上部金属リング６６Ｔは、保護底部カップ３５Ｂとランプベース６６との間のより良好な接続のために、ランプベース６６の上部に構成される。
【００２３】
図４Ｂは、ＬＥＤチップ３６から出射された光ビームの方向が、図４Ｂに図示するようにＬＥＤ電球の底部を含む広い範囲の照明に投射され得るように、円形レンズ３５Ｍが複数のＬＥＤチップと整列されることを示す。
【００２４】
図４Ｂは、円形レンズ３５Ｍが保護カバーのウエスト部（ｗａｉｓｔ）に構成され、複数のライトチップ３６が円形レンズ３５Ｍに面していることを示す。円形レンズ３５Ｍは、ライトチップ３６から出射された光ビームを変調する。図４Ｂは、光ビームが、例として円形レンズ３５Ｍを通った後、扇状に広がる（ｆａｎｓ  ｏｕｔ）ことを示す。
【００２５】
図５Ａ〜図５Ｂは、本発明に従った低プロファイルリードフレームの異なる図を示す。
【００２６】
図５Ａは、本発明の低プロファイルリードフレームの側面図を示す。低プロファイルリードフレームは、リードフレーム金属カップ３００を形成するように内側に曲げることができるトップダウン型テーパ状金属部３１Ｂのために主に形成される。
【００２７】
図５Ｂは、図５Ａの低プロファイルリードフレームの底面図を示す。
【００２８】
図５Ｂは、円形領域３１Ｃがランプベース６６の空間と連通した中心に形成されることを示す。
【００２９】
図６Ａ〜図６Ｂは、本発明に従った変更形態を示す。
【００３０】
図６Ａは、金属延長部３１Ｅがトップダウン型テーパ状金属部３１Ｂの下端から延長されることを示す。金属延長部３１Ｅは、次いで、ライトユニット３０Ｕから発生した熱の一部がランプベース６６から放散されることができるように、上部金属リング６６Ｔの内面上に付着される。絶縁層３９が、間を電気的に絶縁するために、金属延長部３１Ｅと上部金属リング６６Ｔとの間に挟まれる。
【００３１】
図６Ｂは、ライトユニット３０Ｕから発生した部分的な熱がランプベース６６から放散され得るように、上部金属リング６６Ｔの内面上に付着された金属延長部３１Ｅを示す。
【００３２】
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明に従った金属インターポーザヒートカプラを示す。
【００３３】
図７Ａは、ライトユニット３０Ｕから発生した熱の一部がより良好な放熱のためにランプベース６６に伝わることができるように、金属インターポーザ３８がリードフレーム金属カップ３００とランプベース６６との間でヒートカプラとして機能することを示す。
【００３４】
図７Ｂは、金属インターポーザ３８が、上部に構成された多角形金属３８Ｔを含むことを示す。多角形金属３８Ｔの各面（ｆａｃｅｔ）は、リードフレーム底部カップ３００のトップダウン型テーパ状金属部３１Ｂのうちの１つに一致する。
【００３５】
図７Ｃは、金属インターポーザ３８が、底部に構成された円筒形金属３８Ｂを含むことを示す。
【００３６】
図８は、本発明に従った別の変更形態を示す。
【００３７】
図８は、金属インターポーザ３８がリードフレームの中心に挿入され、多角形金属３８Ｔ上部がトップダウン型テーパ状金属部３１Ｂの内面に接触し、円筒形金属３８Ｂの底部がランプベース６６の上部金属リング６６Ｔの中央空間に嵌合するということを示す。絶縁層３９２は、間を電気的に絶縁するために、円筒形金属３８Ｂと上部金属リング６６Ｔとの間に挿入される。
【００３８】
図９は、本発明に従った底部カップを示す。
【００３９】
図９は、底部カップ３５Ｂが底部から下方に突出した底部延長部３５Ｅを有するということを示す。底部延長部３５Ｅは、絶縁層３９、３９２として機能する。
【００４０】
図１０〜図１２は、本発明に従った低プロファイルＬＥＤ電球のための変更型ライトユニットを示す。
【００４１】
図１０は、熱及び電気が別々に伝導されるようにヒートシンクとしてバックメタルを有するライトユニットを示す。図１０は、交互に配置された第１ライトユニット及び第２ライトユニットを含む電球を示す。第１ライトユニットは、ＬＥＤチップ４６１、４６２、４６３を含み、該チップ４６１、４６２、４６３は、金属４７、４７１、４７２、４７３を別々に介して直列接続される。第２ライトユニットは、ＬＥＤチップ５６１、５６２、５６３を含み、該チップ５６１、５６２、５６３は、金属５７、５７１、５７２、５７３を別々に介して直列接続される。間隙４７７は、２つのライトユニット間に形成される。
【００４２】
図１１は、第１ライトユニットの側面図を示す。第１ヒートシンク金属板４８は、第１ライトユニットの裏面上に付着される。非伝導性接着層４９は、ヒートシンク金属板４８と、電気伝導された金属４７、４７１、４７２、４７３との間に構成される。この配置において、熱及び電気は、絶縁され、かつ、互いに干渉し合わない。
【００４３】
図１２は、第２ライトユニットの側面図である。第２ヒートシンク金属板５８は、第２ライトユニットの裏面上に付着される。非伝導性接着層５９は、第２ヒートシンク金属板５８と、電気伝導された金属５７、５７１、５７２、５７３との間に構成される。この配置において、熱及び電気は、絶縁され、かつ、互いに干渉し合わない。
【００４４】
図１２は、異なる図における、第１及び第２ヒートシンク金属板を示す。複数の第１及び第２ヒートシンク金属板が用意され、各々は、対応するライトユニットのためのものである。しかしながら、複数のヒートシンク金属板４８、５８は、単一のヒートシンク金属板４８＋５８に一体化され得る。非伝導性接着層は、単一のヒートシンク金属板４８＋５８の外面上に塗布され得る。単一のヒートシンク金属板４８＋５８を複数のライトユニットの内側に挿入することはより容易である。
【００４５】
図１３Ａ〜図１３Ｂは、本発明に従った放熱に関する電球内部の熱循環を示す。
【００４６】
図１３Ａは、樽形状の保護カバー６１１が電球の上部に構成されることを示す。図１３Ｂは、楕円形状の保護カバー６１２が電球の上部に構成されることを示す。ヒートシンク金属板４８＋５８が複数のライトユニットから熱を放散するので、循環する熱の進路は、図１２における矢印の方向で示す。より冷たい空気が間隙４７７（図１０）からランプの中心に入り、上方へと流れ、次いで、電球に接触し、熱い空気が、電球を取り囲む雰囲気において、低温に冷却される。
【００４７】
いくつかの実施形態が実施例として説明されてきたが、種々の変更が本発明の精神から逸脱することなく構成され得ることは、当業者にとって明らかであろう。そのような変更は全て、添付の特許請求の範囲に明記されているように、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
２１    金属リード
２２    上部金属
２２Ｐ    上部金属
２３    分岐リード
２６    チップ
２７    金属接続体
３０    リードフレームユニット
３０Ｕ    ライトユニット
３１Ｂ    トップダウン型テーパ状金属部
３１Ｃ    円形領域
３１Ｅ    金属延長部
３１Ｍ    左中間金属部
３１Ｔ    左上金属部
３２Ｂ    右下金属部
３２Ｔ    右上金属部
３５  保護カバー
３５Ｂ    保護底部カップ
３５Ｅ    底部延長部
３５Ｍ    円形レンズ
３５Ｔ    上部カバー
３６    ライトチップ
３８    金属インターポーザ
３８Ｂ  円筒形金属
３８Ｔ  多角形金属
３９    絶縁層
４７    金属
４８    第１ヒートシンク金属板
４９    非伝導性接着層
５７    金属
５８    第２ヒートシンク金属板
５９    非伝導性接着層
６６    ランプベース
６６Ｔ    上部金属リング
３００  リードフレーム底部カップ
３９２    絶縁層
４６１    チップ
４６２    チップ
４６３    チップ
４７１    金属
４７２    金属
４７３    金属
４７７    間隙
５６１    チップ
５６２    チップ
５６３    チップ
５７１    金属
５７２    金属
５７３    金属
６１１    保護カバー
６１２    保護カバー
９１４    ヒートシンク
【図１Ａ】
2016181509.tif 000003
【図１Ｂ】
2016181509.tif 000004
【図２Ａ】
2016181509.tif 000005
【図２Ｂ】
2016181509.tif 000006
【図３Ａ】
2016181509.tif 000007
【図３Ｂ】
2016181509.tif 000008
【図４Ａ】
2016181509.tif 000009
【図４Ｂ】
2016181509.tif 000010
【図５Ａ】
2016181509.tif 000011
【図５Ｂ】
2016181509.tif 000012
【図６Ａ】
2016181509.tif 000013
【図６Ｂ】
2016181509.tif 000014
【図７Ａ】
2016181509.tif 000015
【図７Ｂ】
2016181509.tif 000016
【図７Ｃ】
2016181509.tif 000017
【図８】
2016181509.tif 000018
【図９】
2016181509.tif 000019
【図１０】
2016181509.tif 000020
【図１１Ａ】
2016181509.tif 000021
【図１１Ｂ】
2016181509.tif 000022
【図１２】
2016181509.tif 000023
【図１３Ａ】
2016181509.tif 000024
【図１３Ｂ】
2016181509.tif 000025