JP5372158B2 - 球状ｌｅｄランプ、及び球状ｌｅｄランプを製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、透過性球体と、ランプソケットから電力を受け取るための口金とを有する球状ＬＥＤランプであって、前記口金が、少なくとも部分的に、前記球体の首状部の内側に位置し、１つ以上のＬＥＤを有する球状ＬＥＤランプに関する。本発明は、更に、球状ＬＥＤランプを作成するための方法に関する。

球状ＬＥＤランプは、ランプソケットに接続するための口金と、透過性球体であって、前記透過性球体を通して光が伝達される透過性球体とを有する白熱電球の一般的な形状及び機能を持つランプであるが、その光は、白熱タングステンワイヤからではなく、球体内の発光ダイオード、ＬＥＤから放射される。

球状ＬＥＤランプを製造する効率的な方法に対する強いニーズがある。

US 2006/0050514 A1は、球状ＬＥＤランプを開示しているが、前記球状ＬＥＤランプを効率的に製造する方法に関しては、詳細が示されていない。

本発明の目的は、透過性球体と、ランプソケットから電力を受け取るための口金とを持つ球状ＬＥＤランプを製造するための改善された方法を提供することにある。

この目的は、
ａ） 首状部に開口部を持つ透過性球体と、少なくとも１つのＬＥＤを有する口金とを供給するステップと、
ｂ） 前記口金に、又は前記球体の前記首状部の内面に、膨張性発泡部材を付すステップと、
ｃ） 前記口金を前記球体内へ挿入するステップと、
ｄ） 前記膨張性発泡ストリップ部材が前記口金と前記球体の前記首状部の前記内面とを圧迫するまで前記膨張性発泡ストリップ部材を膨張させるステップとを有する方法によって、達成される。

本発明の文脈においては、透過性という用語は、広く解釈されるべきであり、一般に光放射に対する透過性を意味し、例えば、前記球体は、透明であってもよく、着色されていてもよく、拡散性であってもよく、つや消しのものであってもよく、散乱性であってもよく、又は不透明であってもよい。

前記膨張性発泡部材は、好ましい実施例においては、膨張性発泡体の１つ又は幾つかのストリップから成り得る。膨張性発泡部材の使用は、前記球体の前記首部における前記口金の芯合わせ、及び前記口金の前記球体への固定において、手助けをする。前記発泡部材の膨張性のため、前記首部における前記口金の完璧な嵌合を持つ必要がない、又は前記首部を前記口金と融合させる必要がない、若しくは前記首部を前記ヒートシンク上まで縮ませる必要がない。

前記口金から前記球体への伝熱の増大は、前記ＬＥＤの効率を高めるので、好ましくは、前記膨張性発泡部材は、0.3W/(m^*K)より高い熱伝導率kを持つ。伝熱の増大は、前記球状ＬＥＤランプにおいて定格出力がより高いＬＥＤを用いることも可能にする。

或る実施例においては、前記膨張性発泡部材は、少なくとも片側に粘着層を持つ粘着性の膨張性発泡テープから成る。これは、前記球状ＬＥＤランプの組み立てを容易にし、結果として生じる前記球状ＬＥＤランプの機械的強度を高める。

或る実施例においては、ステップｂ）より前に、金属の変形可能なストリップが、前記膨張性発泡部材に巻き付けられる。これは、前記口金から前記透過性球体への伝熱を更にもっと高める。好ましくは、前記金属ストリップは、アルミニウムで作成され、10乃至50μmの厚さを持つ。

或る実施例においては、前記口金は、ＬＥＤ駆動装置と、前記ＬＥＤのための第１ヒートシンクと、前記ＬＥＤ駆動装置のための第２ヒートシンクとを更に有する。更に、前記膨張性発泡部材は、第１膨張性発泡部と、第２膨張性発泡部とを有し、ステップｄ）においては、前記第１膨張性発泡部が、前記第１ヒートシンク及び前記球体の前記首状部の前記内面の第１部分を圧迫し、前記第２膨張性発泡部が、前記第２ヒートシンク及び前記球体の前記首状部の前記内面の第２部分を圧迫するまで、前記膨張性発泡部材が膨張される。別々の発泡部を別々のヒートシンクに接続させることによって、前記ＬＥＤ及び前記ＬＥＤ駆動装置からの十分な伝熱を依然として維持しながら、前記ＬＥＤ及び前記ＬＥＤ駆動装置の異なる温度での動作が容易になる。

或る実施例においては、ステップｄ）において、前記膨張性発泡部材の膨張を促進するために、前記膨張性発泡部材に熱が加えられる。

好ましくは、前記膨張性発泡部材は、少なくとも３倍の膨張性を持つ。前記膨張性発泡部材の前記膨張性は、自由空間において妨げられずに膨張される場合に前記膨張性発泡部材がその厚さをどれくらい増大させるかと定義される。例えば、膨張性発泡テープの５倍の膨張性とは、前記テープが、膨張後、その元々の圧縮された状態における厚さの５倍の厚さを持つことを意味する。高い膨張性は、前記球体、前記口金及び位置合わせ手順における幾何学的な許容誤差の要件を軽減するので、望ましい。

本発明の別の態様によれば、透過性球体と、ランプソケットから電力を受け取るための口金とを有する球状ＬＥＤランプであり、前記口金が、少なくとも部分的に、前記球体の首状部の内側に位置し、ＬＥＤを有する球状ＬＥＤランプであって、前記球状ＬＥＤランプが、前記口金と、前記球体の前記首状部との間に高分子発泡部材を更に有する球状ＬＥＤランプが提供される。

好ましくは、前記発泡部材は、0.3W/(m^*K)より高い熱伝導率kを持つ。その場合、前記球体は、冷却フランジの役割を果たし、前記口金から環境へ熱を運ぶであろう。

或る実施例においては、前記球状ＬＥＤランプは、前記発泡部材のまわりに金属ストリップを有し、前記発泡部材が、前記金属ストリップを、前記口金と前記球体の前記首状部とに押し付ける。この目的は、前記口金から前記球体への伝熱を改善することにある。

或る実施例においては、前記口金は、ＬＥＤ駆動装置と、前記ＬＥＤのための第１ヒートシンクと、前記ＬＥＤ駆動装置のための第２ヒートシンクとを有し、前記第１及び第２ヒートシンクは、少なくとも部分的に、前記球体の前記首状部の内側に位置し、前記発泡部材は、前記第１ヒートシンクと前記球体の前記首状部との間の第１発泡部、及び前記第２ヒートシンクと前記球体の前記首状部との間の第２発泡部を有する。

ここで、本発明の現在好ましい実施例を示す添付の図面を参照して、本発明のこの及び他の態様をより詳細に説明する。

球状ＬＥＤランプの概略的な分解斜視図である。 球状ＬＥＤランプを製造するための方法を図示するフローチャートである。 球状ＬＥＤランプの断面図である。 球状ＬＥＤランプの代替実施例の詳細の部分断面斜視図である。 球状ＬＥＤランプの代替実施例の詳細の部分断面斜視図である。 球状ＬＥＤランプの更に別の代替実施例の詳細の断面図である。 球状ＬＥＤランプの更に別の実施例の組み立てを図示する概略図である。 球状ＬＥＤランプの更に別の実施例の組み立てを図示する概略図である。 球状ＬＥＤランプの更に別の実施例の組み立てを図示する概略図である。

ＬＥＤは、一般に、白熱灯より効率的である。しかしながら、今日、広く用いられている電圧源及びランプソケットは、白熱灯に適合されており、消費者は、電球は一般にどう見えるべきかという前記消費者の習慣的な考えに支配されており、多くの生産設備は、白熱電球の製造に適合されている。理想的には、球状ＬＥＤランプは、ちょっとした変更しか伴わずに白熱電球の生産ラインにおいて製造されるべきである。更に、製品は、白熱電球のように見えるべきであり、白熱電球のように用いられることが可能であるべきである。同時に、ランプの球体の内側で、タングステンワイヤではなく、ＬＥＤを用いることは、球体の内側からの効率的な伝熱の必要性を増大させ、製造中にランプがさらされ得る最大温度を減らす。例として、白熱灯のガラス球体は、一般に、ガラスを溶かすのに十分な高い温度で口金に融合される。このような温度にさらすことは、ＬＥＤに損傷を与え得る。

図１は、本発明の方法を用いて組み立てる前の球状ＬＥＤランプ１０の例示的な実施例の分解図である。球状ＬＥＤランプは、口金１２と、球体１４とを有する。球体１４は、首状部１６を持ち、首状部１６は、口金１２の直径ｄ２より大きい内径ｄ１を備える開口部を持つ。

口金は、ＬＥＤ駆動装置２４（図３）を有し、ＬＥＤ駆動装置２４は、ＬＥＤ駆動装置ヒートシンク２６に熱的に接続され、ＬＥＤ３０は、ＬＥＤヒートシンク３２上に取り付けられる。ＬＥＤ駆動装置２４に電力を供給するための２本のリード線３３は、口金１２から延在する。ソケットコネクタ２７には、２つのソケット接点２８、２９が設けられ、２つのソケット接点２８、２９には、ＬＥＤ駆動装置電力リード線３３が電気的に接続される。２つのヒートシンク２６、３２は、熱絶縁体層２０によって分離される。ＬＥＤ３０は、ＬＥＤ駆動装置２４から口金の内側の電気的リード線（図示せず）を介して駆動電流を受け取るよう構成される。

図２は、例えば図１の分解図において示されているタイプの球状ＬＥＤランプを組み立てるための方法を図示するフローチャートである。

ステップ５０において、首状部１６に開口部を持つ透過性球体１４と、少なくとも１つのＬＥＤ３０を有する口金１２とが供給される。ステップ５２において、口金１２に、又は透過性球体１４の首部１６の内面に、膨張性発泡部材が付される。膨張性発泡部材は、好ましい実施例においては、ストリップの形状を持ち得る。或る特定の実施例においては、膨張性発泡部材は、膨張性発泡テープから成る。このような膨張性発泡テープは、建築分野において、例えばコンクリート製の床において隙間を塞ぐのに用いられており、時として「Compriband（登録商標）」と呼ばれる。前記テープは、或る実施例においては、少なくとも片側に粘着層を具備し得る。

ステップ５４において、球体１４内へ口金１２が挿入される。

ステップ５６において、膨張性発泡部材が、口金１２と球体１４との間の隙間を埋めるまで膨張され、それによって、口金１２と球体１４を相互接続する。発泡部材の膨張は、前記発泡部材を約１時間だいたい１２０℃まで加熱することによって促進される。好ましくは、膨張性発泡部材の膨張性は、少なくとも３倍である、即ち、発泡部材は、遮るものがない膨張が許される場合には、膨張により、その厚さを３倍まで増大させる。より好ましくは、膨張性発泡部材は、５倍より大きい膨張性を持つ。一般的な「Compriband（登録商標）」の膨張性は、一般に、ほぼ１０倍である。

任意のものであり、フローチャートには示されていない最後のステップにおいて、ソケットコネクタ２７が、当業者にはよく知られている方法で、口金１２に取り付けられ、電気的に接続され得る。

図３は、組み立て後の図１の球状ＬＥＤランプ１０の断面図である。球状ＬＥＤランプ１０は、図２を参照して説明した方法を用いて組み立てられていてもよい。口金１２と球体１４の首部１６との間の隙間は、発泡体３８で塞がれる。好ましくは、発泡体３８は、ヒートシンク３２から球体１４への伝熱を増大させるために、0.3W/(m^*K)より高い、より好ましくは、3W/(m^*K)より高い熱伝導率kを持つ。ＬＥＤ駆動装置２４によって生成され、ＬＥＤ駆動装置ヒートシンク２６によって運ばれた熱は、ランプソケット１８を介して廃棄される。
図３の球状ＬＥＤランプ１０は、上で図２を参照して説明した方法に従って、例えば膨張性発泡テープから成る膨張性発泡ストリップ部材を用いて製造され得る。他の例においては、図３の球状ＬＥＤランプ１０は、ヒートシンク３２を備える口金１２を首部１６内に配置した後に、ヒートシンク３２と首部１６との間の隙間に発泡体を注入することによって製造され得る。発泡体は、例えば、好ましくは、金属粉末、グラファイト、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、酸化アルミニウム、ベリリア、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム又はそれらの組み合わせなどの熱伝導性充填物又は添加物を有する、高分子発泡体又は発泡プラスチックであり得る。

図４Ａ乃至４Ｂは、図２を参照して説明した方法の代替実施例を図示しており、ステップ５２より前に、優れた熱導体、例えば、アルミニウム、銅又は何か他の柔らかい金属の、薄い、変形可能なストリップ又はシート３６が、膨張性発泡テープ３８の一部のまわりに折り重ねられる、又は巻かれる、又は巻き付けられる。図４Ａは、テープ３８の膨張前の球状ＬＥＤランプ１０の詳細を示しており、図４Ｂは、膨張後の球状ＬＥＤランプ１０の詳細を示している。図４Ａのストリップ３６は、ステップ５６において発泡テープ３８が十分に膨張することを可能にするために、隙間４０を残すようにテープ３８に巻かれる。膨張後、熱伝導性ストリップ３６は、球体１４の首部１６及びヒートシンク３２の両方と接触し、ヒートシンク３２から球体１４へのより良好な熱の流れを可能にする。

図５は、上で図２を参照して説明した方法の別の実施例の結果として生じる球状ＬＥＤランプ１０の詳細を示しており、膨張性発泡ストリップ部材が、膨張性発泡テープの第１ストリップ３８と、膨張性発泡テープの第２ストリップ３８'とから成る。ステップ５２より前に、膨張性発泡テープの２つのストリップに変形可能なアルミニウムストリップ３６、３６'が巻き付けられる。次いで、ステップ５２において、前記膨張性発泡テープの第１ストリップ３８が、ＬＥＤヒートシンク３２に巻き付けられ、前記第２膨張性発泡ストリップ３８'が、ＬＥＤ駆動装置ヒートシンク２６に巻き付けられる。口金が球体内へ挿入され、ステップ５６において、各々のヒートシンク２６、３２から球体１４への２つの別々の熱経路が作成される。この方法を用いれば、２つの異なるヒートシンク２６、３２から球体１４の壁部の２つの異なる位置に熱を運び、それによって、ＬＥＤ駆動装置ヒートシンク２６からランプソケットを介して熱を取り除く必要性を減らすことが可能である。変形可能な金属ストリップを備える又は備えない単一の膨張性発泡ストリップも、両方のヒートシンク２６、３２から球体１４へ熱を運ぶのに用いられ得る。

図６Ａ乃至Ｃは、球状ＬＥＤランプ、及び前記球状ＬＥＤランプを製造するための方法の更に別の実施例を概略的に図示している。図６Ａは、ＬＥＤ駆動装置と、ＬＥＤ３０と、ヒートシンク３２と、膨張性発泡テープのストリップ３８とを有するＬＥＤユニットにガラスステム３１を取り付けることによる口金１２の形成を示している。ガラスステムは、ＬＥＤ駆動装置とソケットコネクタを相互接続するためのワイヤ３３を含む。

図６Ｂは、ガスバーナを用いてガラス球体１４がどのようにステム３１に融合されるかを示している。

図６Ｃにおいては、ステム３１の下部がピンチオフされている。更に、上記においてより詳細に説明されているように、膨張性発泡テープ３８が膨張されている。図６Ｃは、ソケットコネクタ２７が、球状ＬＥＤランプにどのように取り付けられるのかを示しており、且つワイヤ３３が、どのように曲げられ、ソケットコネクタ２７に溶接又ははんだ付けされるかを示している。

ステム３１の球体１４への融合が膨張性発泡テープ３８の膨張前に実施されることは、好ましいが、必須ではない。この方法においては、融合中のガラス球体１４からＬＥＤ３０への熱の伝達が減らされ、それによって、ＬＥＤに損傷を与えるリスクを減らす。

要約すると、本発明は、透過性球体と、ランプソケットに接続するための口金とを有する球状ＬＥＤランプを作成するための方法に関する。口金を球体の首状部内に挿入する前に、Compriband（登録商標）のタイプ又は同様のタイプの膨張性発泡テープで口金を包むことによって、球体首部における口金の自動位置合わせが達成され得る。更に、テープを口金に巻き付ける前に、柔らかい金属ストリップが、テープに巻き付けられ得る。テープは、金属を口金及び球体に押し付ける膨張可能なクッションの役割を果たす。このようにして、球体と口金との間の伝熱の改善が達成され得る。

当業者には、本発明が、決して、上記の好ましい実施例に限定されないことは分かるであろう。逆に、添付の請求項の範囲内で多くの修正及び変更が可能である。例えば、上で詳細に記載されている方法は、膨張性発泡テープを用いるものに限定されない。膨張性発泡体で作成されるストリップ、リボン、ストリング、Ｏリング、環状封止部などの他の形状が用いられてもよく、添付の請求項によってカバーされている。更に、上で詳細に記載されている球状ＬＥＤランプは、上で詳細に記載されている方法以外の方法を用いて製造されてもよく、例えば、球体と口金と間の隙間に発泡体を注入することによって製造されてもよい。上で詳細に記載されている実施例においては、示されているランプの口金が、ＬＥＤ駆動装置を含んでいるが、ＬＥＤ駆動装置は、同様に、球状ＬＥＤランプの外側に位置し、ＬＥＤにランプソケットを介して駆動電流を送ってもよい。ソケットコネクタは、E14、E26若しくはE27のようなありふれたねじ式のもの、又はバヨネットフィット若しくは別のタイプのものであり得る。

上記で別々の実施例で開示されている特徴は、有利に組み合わされ得る。

この開示における単数形表記は、複数性を除外しない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

Claims (11)

1. 透過性球体と、ランプソケットから電力を受け取るための口金とを持つ球状ＬＥＤランプを作成するための方法であって、
   ａ） 首状部に開口部を持つ透過性球体と、少なくとも１つのＬＥＤを有する口金とを供給するステップを有し、
   ｂ） 前記口金に、又は前記球体の前記首状部の内面に、膨張性発泡部材を付すステップ、
   ｃ） 前記口金の一部を前記球体内へ挿入するステップ、及び
   ｄ） 前記膨張性発泡部材が前記口金と前記球体の前記首状部の前記内面とを圧迫するまで前記膨張性発泡部材を膨張させるステップで特徴付けられる方法。
2. ステップｂ）より前に、金属の変形可能なストリップが、前記膨張性発泡部材に巻き付けられる請求項１に記載の方法。
3. 前記口金が、ＬＥＤ駆動装置と、前記ＬＥＤのための第１ヒートシンクと、前記ＬＥＤ駆動装置のための第２ヒートシンクとを更に有し、
   前記膨張性発泡部材が、第１膨張性発泡部と、第２膨張性発泡部とを有し、
   ステップｄ）において、前記第１膨張性発泡部が、前記第１ヒートシンクと前記球体の前記首状部の前記内面とを圧迫し、前記第２膨張性発泡部が、前記第２ヒートシンクと前記球体の前記首状部の前記内面とを圧迫するまで、前記膨張性発泡部材が膨張される請求項１乃至２のいずれか一項に記載の方法。
4. 前記膨張性発泡部材が、少なくとも片側に粘着層を持つ粘着性の膨張性発泡テープから成る請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. ステップｄ）において、前記膨張性発泡部材の膨張を促進するために、前記膨張性発泡部材に熱が加えられる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記膨張性発泡部材が、0.3W/(m^*K)より高い熱伝導率kを持つ請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記膨張性発泡部材が、少なくとも３倍の膨張性を持つ請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 透過性球体と、ランプソケットから電力を受け取るための口金とを有する球状ＬＥＤランプであり、前記口金が、少なくとも部分的に、前記球体の首状部の内側に位置し、ＬＥＤを有する球状ＬＥＤランプであって、前記口金と前記球体の前記首状部との間の高分子発泡部材で特徴付けられる球状ＬＥＤランプ。
9. 更に、前記発泡部材のまわりに金属ストリップを有し、前記発泡部材が、前記金属ストリップを、前記口金と前記球体の前記首状部とに押し付ける請求項８に記載の球状ＬＥＤランプ。
10. 前記口金が、ＬＥＤ駆動装置と、前記ＬＥＤのための第１ヒートシンクと、前記ＬＥＤ駆動装置のための第２ヒートシンクとを有し、前記第１及び第２ヒートシンクが、少なくとも部分的に、前記球体の前記首状部の内側に位置し、
    前記発泡部材が、前記第１ヒートシンクと前記球体の前記首状部との間の第１発泡部、及び前記第２ヒートシンクと前記球体の前記首状部との間の第２発泡部を有する請求項８又は９のいずれかに記載の球状ＬＥＤランプ。
11. 前記発泡部材が、0.3W/(m^*K)より高い熱伝導率kを持つ請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の球状ＬＥＤランプ。

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