(57)【要約】【課題】本発明は、安定な白光を発生する発光ダイオードランプを提供する。【解決手段】本発明に係る発光ダイオードランプは、第一発光ダイオード及び第二発光ダイオードを備え、温度の変化に従って、前記第一発光ダイオードの発光強度の変化量は、前記第二発光ダイオードの発光強度の変化量より小さく、前記発光ダイオードランプは、前記第一発光ダイオードに接続する第一放熱器と、前記第二発光ダイオードに接続し、且つ前記第一放熱器と離れている第二放熱器及び前記第二放熱器の放熱を補助する主動式放熱器を更に備え、前記第二放熱器の放熱効率は、前記第一放熱器の放熱効率より高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一発光ダイオード及び第二発光ダイオードを備え、温度の変化に従って、前記第一発光ダイオードの発光強度の変化量は、前記第二発光ダイオードの発光強度の変化量より小さい発光ダイオードランプであって、
前記第一発光ダイオードに接続する第一放熱器と、
前記第二発光ダイオードに接続し、且つ前記第一放熱器と離れている第二放熱器と、
前記第二放熱器の放熱を補助する主動式放熱器と、
を更に備え、前記第二放熱器の放熱効率は、前記第一放熱器の放熱効率より高いことを特徴とする発光ダイオードランプ。
【請求項２】
前記主動式放熱器は、ファンであ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】
前記ファンに接続する制御回路及び前記第二放熱器に接続する温度センサーを更に備え、前記温度センサーは、前記第二放熱器の温度を感知して前記制御回路に出力し、前記制御回路は、前記第二放熱器の温度に基づいて前記ファンの回転速度を制御す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】
前記第一放熱器の放熱を補助する他の主動式放熱器を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れの一項に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項５】
前記それぞれの放熱器は、底板及び前記底板から延在する若干のヒートシンクを備え、前記第一放熱器の材料は、アルミニウムであって、前記第二放熱器の材料の熱伝導係数は、前記第一放熱器の熱伝導係数より大きい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６】
前記第一、第二発光ダイオードと前記第一、第二放熱器との間に設置される金属コアプリント回路基板を更に備え、前記第一、第二発光ダイオードは、前記金属コアプリント回路基板に電気接続す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７】
前記第一発光ダイオードは、青光発光ダイオードであって、前記第二発光ダイオードは、赤光ダイオードであ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８】
反射体を更に備え、前記青光発光ダイオードの表面に黄色蛍光顔料を設置し、前記青光発光ダイオードからの青光が前記黄色蛍光顔料を励起して黄光を発生し、青光と黄光が前記反射体の内部で混合して白光を発生することを特徴とする請求項７記載の発光ダイオードランプ。
【請求項９】
前記第一発光ダイオードは、緑光発光ダイオードと青光発光ダイオードの組み合わせであって、前記第二発光ダイオードは、赤光発光ダイオードと黄光発光ダイオードの組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードランプ。
【請求項１０】
前記第一発光ダイオードと前記第二発光ダイオードの外側に散乱シートを覆い、前記第一発光ダイオードと前記第二発光ダイオードからの光線は、前記散乱シートにより混光してから白光を発生することを特徴とする請求項９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、照明器具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】
目下、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）は、低消費電力、長寿命である等の利点を有することから、冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ，ＣＣＦＬ）を代わって照明装置の発光素子として、交通指揮ランプ、室内照明ランプなどに広く応用される。
【０００３】
しかし、ＬＥＤからの周波数スペクトルの幅が極めて狭いため、ＬＥＤを使って照明器具を製作する場合、常に多種の色の光を混合して白光を獲得しなければならない。例えば、先ず、青光チップに黄色蛍光顔料を加えて白光を発生してから、赤光を組合せてその演色性を高めるとともに、その色温度を高めるか、又は青光、青緑光、オレンジ光及び赤光を組合せて白光を発生する。いろいろな色の光を組合せて白光を獲得することができるが、琥珀色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤなどのＬＥＤの温度特性の変異が大きく、特にＡｌＩｎＧａｐとＧａＡｓ材料を使うＬＥＤの温度変化がその発光特性を大きく影響し、即ち室温（約２０℃）から８０℃まで高める時、その発光強度は約４５％劣化するため、ＬＥＤ照明器具の色、色温度、混光した後の照度が大幅に変化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、前記課題を解決し、安定な白光を発生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】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明に係る発光ダイオードランプは、第一発光ダイオード及び第二発光ダイオードを備え、温度の変化に従って、前記第一発光ダイオードの発光強度の変化量は、前記第二発光ダイオードの発光強度の変化量より小さく、前記発光ダイオードランプは、前記第一発光ダイオードに接続する第一放熱器と、前記第二発光ダイオードに接続し、且つ前記第一放熱器と離れている第二放熱器及び前記第二放熱器の放熱を補助する主動式放熱器を更に備え、前記第二放熱器の放熱効率は、前記第一放熱器の放熱効率より高い。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の発光ダイオードランプは、異なる発光ダイオードの異なる温度特性に基づいて、異なる回転速度を有するファンを設置して、各色発光ダイオードが適当な温度環境で作動することを可能にして、各色発光ダイオードの発光効率を維持し、更に安定な白光照明を獲得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、添付図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。
【０００８】
図１は、本発明の第一実施形態に係る発光ダイオードランプを示す図である。発光ダイオードランプ１００は、基板３０と、前記基板３０の一つの表面に設置されるＬＥＤアレイと、前記基板３０の他の表面に設置される放熱装置及び前記ＬＥＤアレイを覆う反射体４０を備える。
【０００９】
前記実施形態において、金属コアプリント回路基板（Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｒｅ  ＰＣＢ，ＭＣＰＣＢ）である基板３０は、先ずアルミニウム基板に対して絶縁処理を行って絶縁層（図示せず）を形成してから、前記絶縁層に回路層を形成したものである。前記基板３０は、回路を提供して前記ＬＥＤアレイを取り付けるため、普通のプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ，ＰＣＢ）、セラミック回路基板などであることができる。普通の回路基板に比べて、本実施形態に係る金属コアプリント回路基板は、さらに高い熱伝導係数を有するため、ＬＥＤが発生する熱量を速く伝導することができる。
【００１０】
前記ＬＥＤアレイは、前記基板３０の一つの表面に配列された複数の異なる色のＬＥＤを備える。前記ＬＥＤは、ワイヤボンディング（ｗｉｒｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）方式又はフリップチップ（ｆｌｉｐ  ｃｈｉｐ）方式によって、前記基板３０の回路に電気接続する。前記実施形態において、前記ＬＥＤアレイは、白光ＬＥＤ部分６０と赤光ＬＥＤ部分５０を備え、前記白光ＬＥＤ部分６０と前記赤光ＬＥＤ部分５０からの光線は、前記反射体４０の内部で混合して白光を発生する。前記白光照明器具１００が高い演色性を有させるために、前記白光ＬＥＤ部分６０は、青光ＬＥＤチップを採用し、前記青光ＬＥＤチップの表面に黄色蛍光顔料を設置して、前記青光ＬＥＤチップからの青光が前記黄色蛍光顔料を励起して黄光を発生し、青光と黄光が混合して白光を発生する。前記青光ＬＥＤチップの材料は、ＧａＩｎＮ又はＧａＮであることができ、その波長は、４５０〜４７０ｎｍである。前記赤光ＬＥＤ部分５０は、赤光ＬＥＤチップを採用し、その材料は、ＡｌＩｎＧａＰ又はＧａＡｓであることができ、その波長は、６１０〜６３５ｎｍであって、赤光と白光が混合して、前記発光ダイオードランプ１００が発生する白光の演色性は、９０以上に達することができる。
【００１１】
ＬＥＤが作動する時に一部の電気エネルギーが熱エネルギーに転化するため、ＬＥＤの温度が高くなり、温度が上昇する時、各色のＬＥＤの発光強度と波長の変動が異なる。図２は、三種のＬＥＤの発光強度と温度の関係図であって、Ｔｂ線は、青光ＬＥＤの発光強度が温度の変化に従って変化することを示し、Ｔｒ線は、赤光ＬＥＤの発光強度が温度の変化に従って変化することを示し、Ｔｇ線は、緑光ＬＥＤの発光強度が温度の変化に従って変化することを示し、温度の変化に従って青光ＬＥＤの発光強度の変化が最も小さく、ほぼ温度変化の影響を受けず、温度が２０℃から８０℃に上昇する時、緑光ＬＥＤの発光強度が約１５％減少し、温度が２０℃から４０℃に上昇する時、赤光ＬＥＤの発光強度が約１５％減少する。従って、温度が上昇する時、先ず赤光ＬＥＤの温度を制御し、緑光ＬＥＤの環境温度が８０℃に達した時、赤光ＬＥＤの温度を４０℃以下に制御すると、白光の変異を低い範囲に制御することができる。
【００１２】
前記発光ダイオードランプ１００の放熱装置は、前記白光ＬＥＤ部分６０に対応する第一放熱器１０と前記赤光ＬＥＤ部分５０に対応する第二放熱器２０を備え、前記第一、第二放熱器１０、２０は、皆アルミニウム材質であって、別々に底板１７０、２７０及び若干のヒートシンク１８０、２８０を備える。前記第一、第二放熱器１０、２０の上に別々に第一、第二ファン７０、８０を設置し、ＬＥＤランプが作動する時、速度制御回路９０によって第一、第二ファン７０、８０の回転速度を制御する。前記第二ファン８０の回転速度が前記第一ファン７０の回転速度より速く、従って前記第二放熱器２０の放熱速度を強めて前記赤光ＬＥＤ部分５０の放熱効率を高め、前記赤光ＬＥＤ部分５０の比較的低い作動温度を維持して、前記赤光ＬＥＤ部分５０の発光強度と安定性を確保し、前記発光ダイオードランプ１００が形成する白光の安定性を維持する。
【００１３】
上述の実施形態において、前記第一、第二ファン７０、８０の回転速度を制御することにより、前記白光ＬＥＤ部分６０と前記赤光ＬＥＤ部分５０の放熱効率が異なることにして、前記赤光ＬＥＤ部分５０がさらに低い作動温度を有することにする。図３に示すように、前記赤光ＬＥＤ部分５０の作動温度を更に正確に制御するために、温度センサー２００を設置して前記第二放熱器２０の温度を感知し、且つ前記温度情報を前記制御回路９０に出力する。前記制御回路９０は、前記第二放熱器２０の温度に基づいて、前記第二ファン８０の回転速度を更に正確に制御して、前記赤光ＬＥＤ部分５０が適当な作動温度を有することにする。
【００１４】
図４は、本発明の第三実施形態に係るＬＥＤランプ３００を示す図である。本実施形態において、青光ＬＥＤ、緑光ＬＥＤ、黄光ＬＥＤと赤光ＬＥＤの四種の異なる光を混合して、高い演色性の白光照明ランプを達成し、蛍光顔料を採用しない。前記青光ＬＥＤと前記緑光ＬＥＤが第一発光部分３６０を構成し、前記青光ＬＥＤ及び前記緑光ＬＥＤのチップは、皆ＧａＩｎＮ又はＧａＮ材料を採用し、前記青光ＬＥＤの波長は、４５０〜４７０ｎｍであって、前記緑光ＬＥＤの波長は、５１０〜５４０ｎｍである。前記黄光ＬＥＤと前記赤光ＬＥＤが第二発光部分３５０を構成し、前記黄光ＬＥＤ及び前記赤光ＬＥＤのチップは、皆ＡｌＩｎＧａＰ又はＧａＡｓ材料を採用し、前記赤光ＬＥＤの波長は、６１０〜６３５ｎｍであって、前記黄光ＬＥＤの波長は、５８０〜６００ｎｍである。あらゆるＬＥＤの外側に散乱シート３４０を覆い、従って各色ＬＥＤからの光線は、前記散乱シート３４０の内部で混合して白光を発生し、前記ＬＥＤランプ３００の演色性は、９５以上に達することができる。前記四色ＬＥＤは、皆金属コアプリント回路基板３３０の一つの表面に設置されており、前記金属コアプリント回路基板３３０の他の表面に第一、第二放熱器３１０、３２０を設置し、且つただ第二放熱器３２０の上にファン３８０を設置して、前記第二放熱器３２０の放熱効率を高める。前記ファン３８０は、制御回路３９０に接続される。温度センサー４００は、前記第二放熱器３２０に接続されており、前記第二放熱器３２０の温度情報を前記制御回路３９０に出力する。前記制御回路３９０は、前記第二放熱器３２０の温度に基づいて、前記ファン３８０の回転速度を更に正確に制御して、前記第二放熱器３２０を放熱効果を高め、従って赤光ＬＥＤ及び黄光ＬＥＤの比較的低い作動温度を維持する。
【００１５】
本発明のＬＥＤランプは、各種のＬＥＤの異なる温度特性に基づいて、異なる回転速度を有するファンを設置して、各色ＬＥＤが適当な温度環境で作動することを可能にして、各色ＬＥＤの発光効率を維持し、更に安定な白光照明を獲得する。需要に基づいて、各色ＬＥＤの組合を変更することができる。放熱器の材質は、アルミニウムばかりでなく、銅、銀などを選択することができ、二つの放熱器は、互いに異なる材料を採用することができ、例えば、第二放熱器は、銅を採用するが、第一放熱器は、アルミニウムを採用して、第二放熱器の放熱効率を強め、ＬＥＤの適当な作動温度を維持する。なお、ファンの代わりに他の主動式放熱装置を採用することができる。
【００１６】
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、種種変更可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施形態に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図である。
【図２】赤光、青光、緑光ＬＥＤの発光強度と温度の関係図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０、３１０    第一放熱器
２０、３２０    第二放熱器
３０、３３０    基板
４０    反射体
５０、３５０    赤光ＬＥＤ部分
６０、３６０    白光ＬＥＤ部分
７０    第一ファン
８０、３８０    第二ファン
９０、３９０    制御回路
１００、３００    ＬＥＤランプ
１７０、２７０    底板
１８０、２８０    ヒートシンク
２００、４００    温度センサー
３４０    散乱シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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