照明裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請基于2013年8月9日提交的編號為2013-166916的在先日本專利申請并 要求該申請的優(yōu)先權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本文所述的實(shí)施例一般涉及照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 使用發(fā)光二極管（LED)的照明裝置顯現(xiàn)出比白熾燈和熒光燈優(yōu)越的環(huán)保性能（長 壽命、低功耗、不使用汞，等等），因此有望取代這些普遍類型的照明裝置。各種不同新類型 的使用LED的照明裝置也被提出。這樣，對于這種照明裝置的預(yù)期正在上升。使用LED的照 明裝置是熱敏感的，這是因?yàn)樗鼈儼雽?dǎo)體，其典型的最大額定結(jié)溫是在l〇〇°C至150°C 的范圍內(nèi)。LED實(shí)際上不發(fā)射紅外線，并且大約70%的被LED消耗的功率被轉(zhuǎn)換為熱量。因 此，允許熱量被傳導(dǎo)到散熱片（heatsink)并被耗散的散熱設(shè)計是重要的。
[0005] 傳統(tǒng)上的LED燈泡被設(shè)計成借助連接到LED的基座，通過熱量傳導(dǎo)，傳遞大多數(shù)的 由LED產(chǎn)生的熱量到散熱片，然后熱量通過自然對流和輻射被散發(fā)到環(huán)境中。為了提高熱 傳導(dǎo)性，被設(shè)置在球體外部的基座構(gòu)件和散熱片是由高導(dǎo)熱性的金屬或陶瓷制成。而且， 例如，通過采用翼片（fin)結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)自然對流，或者通過采用特殊的涂層以提高輻射率 (emissivity)，來增加散熱片的表面積，從而改進(jìn)熱傳遞。然而，如果要實(shí)現(xiàn)更高的輸出， 對于這種從LED燈泡的外表面進(jìn)行熱量耗散的結(jié)構(gòu)的依賴性導(dǎo)致增加尺寸。這會導(dǎo)致設(shè)備 和光輸出的兼容性的問題，以及外觀的問題。
[0006] 為了解決上述問題，提出一種結(jié)構(gòu)，在LED燈泡中形成開口，以使用其內(nèi)表面作為 熱量耗散表面。在所提出的LED燈泡中，LED被布置在翼片之間，翼片傳遞從LED發(fā)射的光 到球體的廣泛區(qū)域，用于光的廣泛分布。然而，翼片也充當(dāng)遮蔽物，并且增加翼片的數(shù)目和 采用復(fù)雜的翼片結(jié)構(gòu)提高散熱性能，會導(dǎo)致裝置效率的降低。這樣，在光和散熱效率之間存 在折衷。
[0007] 另外，因?yàn)槲挥贚ED燈泡的中心的圓柱體的直徑需要被增大以確保多個LED的空 間，這減小了LED燈泡的內(nèi)部空間。因?yàn)檫@個原因，LED燈泡的內(nèi)部不能有效地被用作散熱 區(qū)域。
[0008] 而且，為了有效地傳遞LED的熱量到圓柱體，該圓柱體的截面應(yīng)該是這樣的，該圓 柱體與LED或基板表面接觸。
[0009] 此外，因?yàn)長ED被設(shè)置在翼片之間，LED的數(shù)目應(yīng)該超過翼片的數(shù)目，以防止陰影 形成。這導(dǎo)致了不能采用大輸出的單個光源的問題。
[0010] 因?yàn)長ED被設(shè)置在空氣流的內(nèi)側(cè)，光源容易受到灰塵等的影響。這阻礙了光，并降 低了設(shè)備的照明效率。
[0011] 而且，LED的空間定位對制造工藝造成巨大的壓力。
[0012] 由于上述原因，不能充分地獲得LED燈泡內(nèi)部的散熱表面積。因此，為了實(shí)現(xiàn)高輸 出，增大散熱表面積，即，LED燈泡的尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 根據(jù)實(shí)施例的一種照明裝置包括：具有發(fā)光表面的發(fā)光兀件；光學(xué)透鏡，其被定 位在軸的正方向側(cè)上，軸垂直于發(fā)光元件的發(fā)光表面，軸具有設(shè)置在發(fā)光表面的中心上的 原點(diǎn)，軸的正方向被確定為光被發(fā)射的方向；多個散熱翼片，其被布置在軸的負(fù)方向側(cè)上并 圍繞作為中心軸的軸，散熱翼片被布置成不出現(xiàn)在從正方向上的光學(xué)透鏡發(fā)出的光的1/2 光分布角的范圍內(nèi)，并且散熱翼片被熱連接到發(fā)光元件；以及容納散熱翼片的罩，其被成 形為像旋轉(zhuǎn)體，軸作為旋轉(zhuǎn)軸，并且罩在軸的正方向側(cè)和負(fù)方向側(cè)中的每一側(cè)上具有至少 一個開口。
[0014] 根據(jù)實(shí)施例的照明裝置，進(jìn)一步包括：基座，其被定位在軸的負(fù)方向側(cè)上，并從外 部接收電流；連接到基座的電源殼體；和被容納在電源殼體中的電源電路。
[0015] 根據(jù)實(shí)施例的照明裝置，其中電源殼體不與除了基座和電源電路之外的任何元件 電連接。
[0016] 根據(jù)實(shí)施例的照明裝置，其中每個散熱翼片是平板，在散熱翼片的作為軸側(cè)的底 側(cè)與散熱翼片的作為罩側(cè)的頂側(cè)之間某處的點(diǎn)上以預(yù)定的角度被分支以形成Y形形狀，該 預(yù)定的角度通過將2 除以散熱翼片的數(shù)目來獲取。
[0017] 根據(jù)實(shí)施例的照明裝置，進(jìn)一步包括被容納在罩中并圍繞軸被同心布置的多個散 熱片，散熱片被熱連接到散熱翼片。
[0018] 根據(jù)實(shí)施例的照明裝置，進(jìn)一步包括具有旋轉(zhuǎn)體形狀的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，其自身旋轉(zhuǎn)，被 容納在罩中，并沿著軸被定位。
[0019] 根據(jù)實(shí)施例的照明裝置，其中散熱翼片構(gòu)成旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
[0020] 根據(jù)實(shí)施例的照明裝置，其中旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被定位為靠近被定位在軸的負(fù)側(cè)上的所述 至少一個開口。
[0021] 根據(jù)實(shí)施例的照明裝置，其中散熱翼片的一部分與罩接觸。
[0022] 根據(jù)實(shí)施例的照明裝置，其中散熱翼片不與罩接觸。
【附圖說明】
[0023] 圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的照明裝置的剖視圖。
[0024] 圖2A是第一實(shí)施例中發(fā)光元件和光學(xué)透鏡的連接的第一具體示例的剖視圖。
[0025] 圖2B是第一實(shí)施例中發(fā)光元件和光學(xué)透鏡的連接的第二具體示例的剖視圖。
[0026] 圖3是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的照明裝置的外觀的示意圖。
[0027] 圖4是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的第一變形例的照明裝置的外觀的示意圖。
[0028] 圖5是顯示根據(jù)比較示例的LED燈泡的剖視圖。
[0029] 圖6是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的照明裝置的散熱翼片和罩的接觸狀態(tài)的示意圖。
[0030] 圖7是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的照明裝置的散熱翼片和罩的接觸狀態(tài)的示意圖。
[0031] 圖8是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的第二變形例的照明裝置的外觀的示意圖。
[0032] 圖9(a)和9(b)是根據(jù)第二實(shí)施例的照明裝置的剖視圖。
[0033]圖10是顯示在由平行平板之間的自然對流所獲得的平均傳熱系數(shù)與平板的間隔 之間的關(guān)系的不意圖。
[0034]圖11是顯示矩形翼片的翼片效率和平均傳熱系數(shù)系數(shù)之間的關(guān)系的示意圖。
[0035] 圖12(a)和12(b)是根據(jù)第三實(shí)施例的照明裝置的剖視圖。
[0036] 圖13是顯示根據(jù)第四實(shí)施例的照明裝置的外觀的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 實(shí)施例將參考附圖來進(jìn)行說明。在附圖的描述中，相同或類似的元件通過相同或 類似的附圖標(biāo)記來表示。
[0038](第一實(shí)施例）
[0039] 圖1顯示了根據(jù)第一實(shí)施例的包括LED的照明裝置的剖視圖。根據(jù)第一實(shí)施例的 照明裝置1包括發(fā)光元件2、光學(xué)透鏡3、散熱翼片4、罩5、基座構(gòu)件6、電源單元7、以及基 座8。
[0040] 假定存在具有設(shè)置在包括LED的發(fā)光元件2的發(fā)光表面的中心上的原點(diǎn)的軸10， 軸10垂直于發(fā)光表面，并且光被發(fā)射的方向被設(shè)置為正方向。光學(xué)透鏡3被設(shè)置在軸10 的正方向側(cè)。光學(xué)透鏡3由具有高透射率的材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)，并 且廣泛分布從具有高方向性的發(fā)光元件2所發(fā)射的光。第一實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，光源 不太可能受灰塵影響，因?yàn)榘l(fā)光元件2的發(fā)光表面沒有面對著空氣流的主要?dú)饬鳌?br>[0041] 光學(xué)透鏡3耦合（couple)到發(fā)光元件2。圖2A顯示了耦合的第一具體示例。第 一具體示例的耦合方法使用在其中心部分具有通孔的光學(xué)透鏡3。光學(xué)透鏡3通過貫穿前 述通孔的固定構(gòu)件21 (例如，螺釘）而被固定到第二固定構(gòu)件22 (例如，平板）。第一固定 構(gòu)件21和第二固定構(gòu)件22由具有高透射率的材料制成，例如丙烯酸材料。由從LED發(fā)出 的熱所導(dǎo)致的熱變形可以通過形成具有高度耐熱和透明的材料（諸如耐熱玻璃）的第二固 定構(gòu)件來預(yù)防。如果第一固定構(gòu)件21是螺釘，帶螺紋的孔可以被形成在第二固定構(gòu)件的中 心部分，并且第一固定構(gòu)件21的陽螺紋被擰到并固定在第二固定構(gòu)件的陰螺紋中。第一固 定構(gòu)件也可以作為光學(xué)透鏡3的一部分。一個以上的通孔被形成穿過第二固定構(gòu)件22的 邊緣部分。具有大于一個（例如4個）的與第二固定構(gòu)件22的通孔相對應(yīng)的螺孔的基座 構(gòu)件4a被設(shè)置在基座構(gòu)件6和第二固定構(gòu)件22之間。第二固定構(gòu)件22借助間隔離物20， 通過螺栓19而被固定到基座構(gòu)件4a。發(fā)光元件2也通過間隔物20被固定到基座構(gòu)件4a。 基座構(gòu)件4a和基座構(gòu)件6通過以下方式被彼此接合，例如，粘合劑或熱傳導(dǎo)膠帶，或者通過 熱油脂被簡單地彼此安裝在一起。該第一具體示例具有以下的優(yōu)點(diǎn)。首先，第一具體示例 的每個元件很容易通過模制來形成。因?yàn)槊總€元件都通過螺釘來固定，相較于粘合，每個元 件在工藝上施加較低負(fù)荷。第二，透鏡可以依照LED的尺寸而被容易地改變。如果第二固 定構(gòu)件22、螺栓19和間隔物20被制成對于所有具有不同輸出的照明裝置1是共同的，則僅 發(fā)光元件2和光學(xué)透鏡3應(yīng)該被改變以改變輸出。
[0042] 圖2B顯示了光學(xué)透鏡3和發(fā)光元件2的耦合的第二具體示例。第二具體示例的光 學(xué)透鏡3在其中心部分沒有任何通孔。光學(xué)透鏡3與使用具有高透射率的材料（例如，丙 烯酸材料）的固定構(gòu)件22a被整體成形，以便光學(xué)透鏡3被定位并連接到固定構(gòu)件22a的 中心部分。就像第一具體示例的第二固定構(gòu)件22,固定構(gòu)件22a在邊緣部分上具有大于一 個的通孔。具有大于一個（例如4個）的與固定構(gòu)件22a的通孔相對應(yīng)的螺孔的基座構(gòu)件 4a被提供。固定構(gòu)件22a借助間隔物20,通過螺栓19而被固定到基座構(gòu)件4a。發(fā)光元件 2也通過間隔物20而被固定到基座構(gòu)件4a。基座構(gòu)件4a和基座構(gòu)件6通過以下方式被彼 此接合，例如，粘合劑或熱傳導(dǎo)膠帶，或者通過熱油脂被簡單地彼此安裝在一起。
[0043] 散熱翼片4被與發(fā)光元件2熱連接，并被布置在軸10的負(fù)方向側(cè)，以便從軸10輻 射。發(fā)光元件2通過基座構(gòu)件4a被固定到散熱翼片4。固定可以使用如圖1所示的螺釘， 或?qū)⒃诤竺姹幻枋龅碾p面膠帶?；鶚?gòu)件4a可以與散熱翼片4被整體成形。
[0044] 通過不把散熱翼片4布置在從光學(xué)透鏡3發(fā)出的光的1/2光分布角（light distributionangle)的范圍內(nèi)來實(shí)現(xiàn)高裝置效率。具體地，基于集光率（Etendue)規(guī)則， 光分布角0可以被表示為
[0045] 0 =s