TWI580901B

TWI580901B - A lighting device having a semiconductor light emitting element

Info

Publication number: TWI580901B
Application number: TW102138204A
Authority: TW
Inventors: 我妻透; 栗元啟光; 野野山晃彰
Original assignee: 京瓷連接器股份有限公司
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2017-05-01
Also published as: KR20140114724A; JP5904671B2; JP2014182908A; CN104064661A; TW201437557A

Description

具備半導體發光元件的照明器具

本發明涉及一種具備半導體發光元件(LED)的照明器具。

作為利用半導體發光元件(LED)的照明器具的現有例，例如有專利文獻1公開的照明器具。

該照明器具具備：絕緣性材料構成的基底部件、固定於基底部件的觸點和固定於基底部件的LED單元。LED單元一體地具備與觸點導通的基板和安裝於該基板的LED(半導體發光元件)，LED通過形成於基底部件的露出窗露出於外側。由於觸點通過線纜(cable)與電源連接，因此當電源產生的電力通過線纜以及觸點供給至LED時，LED發光。

就LED產生的光而言，由於LED附近的亮度集中性地變高，因此，一直以來的做法是，在上述的照明器具中，將擴散鏡片安裝於基底部件，使LED產生的光通過擴散鏡片擴散。

然而僅憑現有的擴散鏡片難以使LED產生的光進行充分的擴散，容易產生亮度不均或顏色不均。因此，一直以來的做法是，在擴散鏡片的正前方，配置與擴散鏡片(及基底部件)分開的平板狀的擴散板(LSD)(專利文獻2)。由於利用擴散板的話能夠使從各LED射出的光進行充分的擴散(能夠使光的擴散狀態更加均一化)，因此即使減少LED的數量也能夠獲得足夠的亮度。

專利文獻1：日本特開2012-164613號公報

專利文獻2：日本特開2008-241987號公報

近些年，強烈要求安裝有照明器具的電子設備(例如液晶顯示器)的輕薄化。另外，對於顯示器等，也有希望降低亮度不均的市場需求。

然而，為了使亮度不均降低，如果以與擴散鏡片(及基底部件)分開的狀態配置擴散板的話，由於將基底部件、LED單元、擴散鏡片以及擴散板作為構成要素而具備的照明器具整體的厚度變大，因此不能夠滿足該要求。

另外，如果嘗試通過設置擴散板、或者增加LED的數量而使亮度不均降低的話，那麼照明器具的部件數量就會變多，導致製造成本上升。

本發明的目的在於提供一種具備半導體發光元件的照明器具，無需使用與支撐半導體發光元件的基底部件分開的光擴散部件，而能夠使半導體發光元件產生的光充分擴散。

本發明的具備半導體發光元件的照明器具，其特徵在於，具備：基底部件；第一導電部件以及第二導電部件，形成於該基底部件的表面，都能夠與電源電氣導通並且相互分開；半導體發光元件，安裝於所述基底部件的表面，能夠與所述第一導電部件以及所述第二導電部件電氣導通；透光部件，安裝於所述基底部件的表面，覆蓋所述半導體發光元件，並且所述半導體發光元件發出的照明光在擴散的同時透過該透光部件；擴散膜，形成於該透光部件的表面，使照明光的一部分擴散的同時透過。

所述透光部件也可以為在所述基底部件的表面及與所述半導體發光元件之間形成空間的透光性罩部件。

也可以是所述半導體發光元件固定於所述基底部件的表面所形成的凹部的底面，透光性的密封材料設置於所述凹部的底面。

本發明的照明器具，對於固定有半導體發光元件的基底部件，安裝半導體發光元件發出的照明光在擴散的同時能夠透過的透光部件，並且在透光部件的表面形成擴散膜。

因此，半導體發光元件產生的照明光，在通過透光部件被擴散後，通過擴散膜進一步被擴散。因此，無需設置與基底部件分開的光擴散部件，而能夠使照明光充分地擴散。

因此能夠減少設置於照明器具的半導體發光元件。

此外，由於不需要設置光擴散部件，因此能夠減少照明器具的部件的數量，降低製造成本。

另外，由於不需要設置與基底部件分開的光擴散部件，因此能夠減小照明器具整體的厚度。

10‧‧‧照明器具

11‧‧‧散熱器

12‧‧‧上端凸部(凹部)

14‧‧‧樹脂部(基底部件)

15‧‧‧圓形凹部(凹部)

16‧‧‧圓形貫通孔

17‧‧‧連接用凹部

18‧‧‧卡合孔

19‧‧‧導通板

20‧‧‧第一導電部件

20A‧‧‧引線連接部

20B‧‧‧線纜連接部

21‧‧‧第二導電部件

21A‧‧‧引線連接部

21B‧‧‧線纜連接部

22A,22B‧‧‧托架部

23‧‧‧托架連接部

24‧‧‧第一切斷橋接器

25‧‧‧第二切斷橋接器

26‧‧‧第三切斷橋接器

28‧‧‧反射膜

29‧‧‧LED固定部

31‧‧‧LED(半導體發光元件)

33‧‧‧接合引線

35‧‧‧密封材料(透光部件)

37‧‧‧底座

39‧‧‧透光性罩部件(透光部件)

40‧‧‧擴散鏡片

41‧‧‧突部

42‧‧‧連接用突部

43‧‧‧擴散膜

45‧‧‧帶有連接器的線纜

46‧‧‧線纜

47‧‧‧電線

48‧‧‧覆蓋管

49‧‧‧連接器

50‧‧‧絕緣體

圖1是本發明的一實施方式的照明器具的省略了透光性罩部件以及接合引線(bonding wire)而示出的從上方觀察的立體圖。

圖2是切斷加工前的導通板的俯視圖。

圖3是照明器具的省略了透光性罩部件而示出的俯視圖。

圖4是沿圖1的IV-IV箭頭線的剖面圖。

圖5是底座(chassis)和固定於底座的照明器具的立體圖。

圖6是透光性罩部件的中央部的剖面圖。

圖7是將照明器具固定於底座並且將帶有連接器的線纜的連接器連接於照明器具時的俯視圖。

圖8是省略了透光性罩以及底座的圖示的圖7的照明器具的示意俯視圖。

以下，參照附圖對本發明的一實施方式進行說明。並且，以下說明中的前後、左右以及上下的方向以圖中的箭頭的方向為基準。

本實施方式的照明器具10具備散熱器11和一體成形於散熱器11的上部的樹脂部14(基底部件)。

散熱器11是由鋁等的金屬構成的一體成形品，其熱傳導率比樹脂部14高。在散熱器11的上部突設有低矮的圓柱形狀的上端凸部12，上端凸部12的上面由平面構成。

俯視大致為方形的樹脂部14由絕緣性以及耐熱性高的樹脂材料(例如液晶聚合物等)構成。於樹脂部14的上面形成有俯視為圓形的圓形凹部15，於圓形凹部15的底面形成有俯視為圓形並且與上端凸部12相同直徑的圓形貫通孔16。如圖4所示，散熱器11的上端凸部12嵌合於樹脂部14的圓形貫通孔16(圓形凹部15的內面與上端凸部12的上面相當於本發明技術方案中的「凹部」)。於位於樹脂部14的對角線上的兩個角部凹設有連接用凹部17。此外，於樹脂部14的上面形成有四個卡合孔18。

照明器具10具備與樹脂部14的內部以及樹脂部14的表面一體化的金屬部件。該金屬部件是將例如黃銅、鈹銅、科森銅鎳矽合金(corson copper alloy)等的導電性、熱傳導性、剛性較佳的金屬製的平板沖壓成形而成。

該金屬部件具備各兩個第一導電部件20和第二導電部件 21。第一導電部件20具備圓弧狀的引線(wire)連接部20A和與引線連接部20A連接的線纜連接部20B。另外，第二導電部件21具備圓弧狀(與引線連接部20A相同形狀)的引線連接部21A和與引線連接部21A連接的線纜連接部21B。如圖所示，引線連接部20A、21A，在樹脂部14的表面(圓形凹部15的底面)露出，線纜連接部20B、21B在連接用凹部17的表面露出。

該第一導電部件20和第二導電部件21在照明器具10製造前的階段分別構成一個導通板19的一部分。導通板19為圖2所示的形狀，其整體形狀為沿前後方向延伸的長尺寸平板狀(圖1只圖示了導通板19的一部分)。導通板19的左右兩側部由沿前後方向延伸的托架(carrier)部22A、22B構成，在前後方向以等間隔設置的托架連接部23在多處將托架部22A和托架部22B彼此連接。此外，兩個第一導電部件20都通過兩個第一切斷橋接部24分別與托架部22A、22B以及托架連接部23一體化，兩個第二導電部件21都通過一個第二切斷橋接部25與托架連接部23一體化。此外，鄰接的第一導電部件20和第二導電部件21通過一個第三切斷橋接部26相互連接。

樹脂部14經過兩次的成形行程與散熱器11一體化。在樹脂部14的第一階段的成形行程完成時，導通板19與樹脂部14(的第一階段的完成體)一體化。在樹脂部14的第一次的成形行程完成後，當通過省略圖示的切斷裝置將導通板19的第一切斷橋接器24、第二切斷橋接器25以及第三切斷橋接器26切斷時，與樹脂部14(的第一階段的完成體)一體化的第一導電部件20和第二導電部件21成為相互分離的狀態。

在上端凸部12的上面、圓形凹部15的底面(位於上端凸部12的外周側的環狀的部位)、以及圓形凹部15的內周面(錐形形狀的環狀壁)，通過移印機(圖示省略)，以30μm厚度的薄膜的形式一體地(連續地)印刷反射膜28。反射膜28，在作為主要成分的聚氨酯樹脂中，混合了作為著色劑的氧化鈦(TiO₂)等，整體具有絕緣性。反射膜28，由於含有著色劑，因此為白色，與由鋁構成的散熱器11顏色(色調)不同，其(光的)可見光反射率比散熱器11以及樹脂部14高(具體而言，使用可見光反射率為90%以上、較佳使用95%以上的反射膜)。另外形成於上端凸部12的上面的反射膜28，以避開上端凸部12的上面的一部分的樣式形成。也就是說，如圖所示，在上端凸部12的上面，以避開多個(共計36個)俯視為矩形的區域的樣式形成。各俯視為矩形的區域分別構成LED固定部29，反射膜28的上面和LED固定部29之間產生相當於反射膜28的厚度的高度差。

於各LED支撐部29固定有大致長方體形狀的LED31(半導體發光元件)。如圖所示，各LED31的平面形狀與LED固定部29大致相同(比LED固定部29尺寸略小)。在對於LED固定部29固定LED31時，首先將粘接劑(圖示省略)塗抹於各LED固定部29(上端凸部12的上面)，接著省略圖示的LED傳送裝置將LED31載置於各LED固定部29。如上所述，由於在反射膜28的上面與LED固定部29之間產生了相當於反射膜28的厚度的高度差(由於LED固定部29成為由反射膜28包圍的凹部)，因此能夠簡單並且準確將LED31安裝(嵌合)於各LED固定部29。此外，由於在反射膜28的上面與LED固定部29之間產生了相當於反射膜28的厚度的高度差，因此能夠抑制塗抹於LED固定部29(上端凸部12的上面)的粘接劑流至LED固定部29的周圍(反射膜28側)。另外，上述LED傳送裝置具有識別色調差的感應器，上述LED傳送裝置，在識別反射膜28與LED固定部29之間的色調差(邊界線)的同時，將LED31載置於LED固定部29。因此，能夠將LED31正確地載置於LED固定部29。

露出於相鄰的LED31的上面而形成的端子(圖示省略)，彼此通過接合引線33(圖3所示的粗線)連接，並且位於與引線連接部20A相對的位置的LED31的端子和引線連接部20A通過接合引線33連接的同時，位於與引線連接部21A相對的位置的LED31的端子和引線連接部21A通過接合引線33連接。此外前側的引線連接部20A與後側的引線連接部21A通過接合引線33連接，並且後側的引線連接部20A與前側的引線連接部21A也通過接合引線33連接。

此外，樹脂部14的圓形凹部15內，設有由具有透光性以及絕緣性的熱固性樹脂材料或紫外線固化性樹脂材料等構成的密封材料35(透光部件)，密封材料35將引線連接部20A、引線連接部21A、反射膜28、LED31以及接合引線33覆蓋。如圖4所示，由於密封材料35的表面通過曲面(球面或非球面)構成，因此密封材料35能夠發揮鏡片功能(光的擴散功能)。

照明器具10，具備相對於樹脂部14能夠拆裝的透光性罩部件39(透光部件)。透光性罩部件39由透光性材料構成，並且為下面開口的中空部件，一體地具備：大致半球狀的擴散鏡片40(參照圖6)、從擴散鏡片40的下部向側方突出的四個突部41、和在突部41的下面分別突設的四個連接用突起42。此外，於擴散鏡片40的表面(上面)，通過移印(或者絲網印刷或噴墨印刷也可以)塗裝有擴散膜43。擴散膜43為以透光性的聚氨酯樹脂作為主要成分，並且在該聚氨酯樹脂中混合氧化鈦(TiO₂)等而成，其厚度為數μm~數十μm。

透光性罩部件39，通過相對於與四個連接用突起42對應的卡合孔18進行嵌合，相對於樹脂部14能夠拆裝地進行安裝。

照明器具10的散熱器11的下面，固定於由金屬板構成的底座37的上面。

相對於照明器具10能夠拆裝的帶有連接器的線纜45，是將兩根線纜46和連接器49一體化形成的。具有可撓性的線纜46，具備集束多根金屬線而成的電線47和由覆蓋電線47的表面的絕緣材料構成的覆蓋管48，各線纜46的兩端通過除去覆蓋管48而使電線47露出。連接器49具有絕緣材料構成的絕緣體50和第一觸點以及第二觸點(圖示省略)。第一觸點以及第二觸點都是由導電性材料(金屬等)構成，以固定狀態插入絕緣體50的內部空間。於第一觸點以及第二觸點的一端分別壓接(連接)有兩根電線47的一個端部。

如圖7所示，在照明器具10的一個連接用凹部17，能夠拆裝地連接帶有連接器的線纜45的連接器49。當連接器49連接於連接用凹部17時，第一觸點和第二觸點分別接觸線纜連接部20B和線纜連接部21B。該帶有連接器的線纜45的兩根線纜46分別連接於電源的陽極和陰極。

當省略圖示的電源開關由OFF切換成ON時，由於電源產生的電流，經由線纜46流向由第一導電部件20、第二導電部件21、LED31以及接合引線33構成的並聯電路，因此各LED31(在圖8中，匯總相比照明器具10的中心部而位於左側的全部的LED以LED31A來表示，匯總相比該中心部而位於右側的全部的LED31以LED31B來表示)發光。另外，上述電源開關由ON切換至OFF時，由於電流向LED31的供給被切斷，因此各LED31熄燈。

各LED31射出的照明光的一部分，透過密封材料35的同時通過密封材料35擴散，餘下的照明光通過反射膜28反射的同時射向密封材料35側。透過密封材料35的照明光射向擴散鏡片40側。射向擴散鏡片40的照明光的一部分通過擴散鏡片40擴散的同時，射向擴散鏡片40的外側，餘下的照明光通過擴散鏡片40向內側反射(進一步，在通過密封材料35或反射膜28反射後再度射向擴散鏡片40側)。一邊向擴散鏡片40的外側擴散一邊前進的照明光的一部分，通過擴散膜43擴散的同時，射向擴散膜43的外側。另外，一邊向擴散鏡片40的外側擴散一邊前進的餘下的照明光，通過擴散膜43(以及擴散鏡片40)向內側反射(並且在通過反射膜28、密封材料35、擴散鏡片40反射後再度射向擴散膜43側)。

如此，從各LED31射出的照明光，通過密封材料35、擴散鏡片40以及擴散膜43被充分地擴散(以及反射)，形成極為均一的配光狀態(亮度不均或顏色不均變少)。從而，無需在與樹脂部14(以及散熱器11)(向上方)分開的位置設置光擴散部件(例如擴散板(LSD))，能夠充分地使照明光擴散。

因此能夠減少設置於照明器具10的LED31的數量。

另外，由於沒有必要設置與樹脂部14(以及散熱器11)分開的光擴散部件，因此能夠使照明器具10的整體的厚度(上下尺寸)變小。

此外，由於沒有必要設置與樹脂部14(以及散熱器11)分開的光擴散部件，因此能夠減少照明器具10的部件的數量，降低製造成本。

此外，由於各LED31產生的熱量，經由反射膜28傳導至散熱器11並且從散熱器11的下半部(沒有被樹脂部14覆蓋而露出的部分)放熱，同時，由於從散熱器11傳導至底座37後從底座37進行放熱，因此能夠使LED31的熱量高效地向外部放熱。因此能夠防止由高溫化造成的LED31的發光效率的降低。另外，由於能夠將發熱量多的大型的LED元件作為LED31使用，因此能夠使光量增多。

以上，基於上述各實施方式對本發明進行了說明，但是本發明並不限定於上述實施方式，能夠採取各種各樣的變形進行實施。

例如，可以使擴散鏡片40的表面為粗面(存在細微凹凸的面)的基底上，在擴散鏡片40的表面形成擴散膜43。這樣的話，擴散膜43相對於擴散鏡片40的表面的形成狀態(密接狀態)更為安定。此外，由於擴散鏡片40的表面的細微凹凸以及與之對應的擴散膜43內面的細微凹凸，能夠發揮擴散以及反射照明光的功能，因此能夠使照明光的配光狀態更為均一。

另外也可以使擴散鏡片40的裡面(下面)為粗面(存在細微凹凸的面)。這種情況下也能夠使照明光的配光狀態更為均一。

另外，也可以在密封材料35的表面(上面)形成擴散膜43。以這種方式構成的密封材料35，能夠發揮與表面形成有擴散膜43的擴散鏡片40(透光性罩部件39)相同的技術效果。

另外，如此在密封材料35的表面(上面)形成擴散膜43的情況下，既可以在透光性罩部件39的表面形成擴散膜43，也可以不形成。此外，在密封材料35的表面(上面)形成擴散膜43的情況下，也可以將透光性罩部件39省略。

另外，在擴散鏡片40(透光性罩部件39)的表面形成擴散膜43的情況下，也可以將密封材料35省略。

另外，由上述的方式變更鄰接的引線連接部20A與引線連接部21A之間的通過接合引線33的連接方式，從而，可以將由第一導電部件20、第二導電部件21、LED31以及接合引線33構成的電路變為與上述並聯電路不同的方式。此外，也可以通過在兩端具有連接器49的帶有連接器的線纜45，將多個照明器具10彼此連接。

此外，也可以在散熱器11與底座37之間插入導熱性的片材或導熱性的粘接劑。