专利名称：照明器具及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种照明器具及其制造方法，尤其涉及一种采用发光二极管作为光源并且具有极好光漫射性的照明器具。
背景技术：
过去，对于内部照明和外部照明，尤其是用于在施工工程期间的照明，很久以来已经使用这样一种照明器具，比如如图21所示的管座101，其包括具有灯丝(未示出)的电灯泡，其将螺旋拧入被连接至电缆103的管座体102中。然而，近年来，发光二极管已经由于其耐用性和较低能耗而用作照明器具的光源。然而，由于由发光二极管发出的光线仅在一个方向上照射，已经难以提供能满足适合的光线方向性和光漫射性(light-diffusion)的照明器具。专利文献1日本未审专利申请公开No.1994--163132
专利文献2日本未审专利申请公开No.2009--198597
专利文献3日本未审专利申请公开No.2009--181808
专利文献4日本未审专利申请公开No.2008--277116
专利文献5日本未审专利申请公开No.2003--303504
专利文献6日本未审专利申请公开No.2008--30583
发明内容
因此，本发明的目标是提供一种采用发光二极管作为其光源的照明器具，其中由发光二极管照射的光线能给出适合的光线方向性和光漫射性质，并且照明器具能发出与目标用途相适应的照射光线；以及本发明的目标是提供一种用于制造这种照明器具的方法。为了实现上述目标，根据本发明的照明器具构造为使得其特征在于发光二极管被安装到基板上，并且照明器具包括光照元件，光照元件通过用合成树脂材料将所述发光二极管封闭于其中而形成，其中能漫射从发光二极管照射的光线的光漫射微粒 (particulate)被混合至所述合成树脂材料。根据本发明的照明器具的特征还在于用于封闭发光二极管的合成树脂材料，是通过将其形状能使从发光二极管照射的光线引起Mie散射的微粒混合至透光性合成树脂基体物质来制备。所述用于封闭发光二极管的合成树脂材料的特征在于其是通过将二氧化硅的微粒混合至透光性合成树脂基体物质来制备。而且，所述用于封闭发光二极管的合成树脂材料的特征在于通过使高漫射性的二氧化硅微粒团(其通过使二氧化硅微粒在熔化的同时发生成团和粘结来制备)混合至透光性合成树脂基体物质，来制备所述合成树脂材料。根据本发明的照明器具的特征还在于所述二氧化硅的微粒具有直径是从10至 30纳米的球型形状，并且所述高漫射性硅石的微粒团是直径是从100至400纳米，且由于多个微粒成团而形成的大块团。而且，根据本发明的照明器具的特征还在于透光性基体物质是透光性硅树脂。根据本发明的照明器具的特征还在于安装有发光二极管的基板与导线连接， 并且光照元件通过将所述导线、所述基板和所述发光二极管用合成树脂(其中，能引起从发光二极管照射的光线发生漫射的微粒被混合到所述合成树脂中)封闭在一个联合体 (united body，或单元体)中来形成。根据本发明的照明器具的特征还在于散热元件由导热性合成树脂和/或金属元件和/或散热性陶瓷来形成。根据本发明的照明器具的特征还在于所述光照元件形成为球型、半球型、平板型、透镜状或多边形形状。根据本发明的照明器具的特征还在于光照元件的表面和从光照元件延伸的线缆由对爆炸性气体惰性的材料形成，以使得照明器具能用作可在防爆炸区域中使用的照明器具。根据本发明的用于制造照明器具的方法的特征在于将导线与安装有发光二极管的基板相连接，将所述安装有发光二极管的基板放置于模具中，并且通过用与可漫射从所述发光二极管照射的光线的微粒相混合的合成树脂材料，将所述导线、所述基板和所述发光二极管利用模塑而封闭在一个联合体中，从而形成光照元件。根据本发明的用于制造照明器具的方法的特征还在于将导线与安装有发光二极管的基板相连接，将安装有发光二极管的所述基板和散热元件放置于模具中，并且通过用与可漫射从所述发光二极管照射的光线的微粒相混合的合成树脂材料，将所述导线、所述基板、所述发光二极管和所述散热元件利用模塑封闭在一个联合体中，从而形成光照元件。在根据本发明的照明器具中，其构造为使得发光二极管安装到基板上，并且通过用合成树脂材料封闭所述发光二极管而形成光照元件，其中能漫射从发光二极管照射的光线的光漫射微粒被混合至所述合成树脂材料。利用这种构造，就能提供具有极好光线方向性和光漫射性质的照明器具。通过将其每个的形状都能使从发光二极管照射的光线引起Mie散射的微粒混合至透光性合成树脂基体物质，来制备用于封闭发光二极管的合成树脂材料。通过使用如上所述的这种合成树脂材料，能提供这样一种照明器具，其中光照元件的较宽面积能点亮，并且能确保照明器具极好的光线方向性和光漫射性质。而且，用于封闭发光二极管的合成树脂材料可通过将二氧化硅的微粒混合至透光性合成树脂基体物质来制备。通过使用如上所述的这种合成树脂材料，能提供这样一种照明器具，其中光照元件的较宽面积(包括与已安装有发光二极管的一侧相反的侧面)能被点亮，并且能确保照明器具极好的光线方向性和光漫射性质。然而，用于封闭发光二极管的合成树脂材料，是通过将高漫射性的二氧化硅微粒团混合至透光性合成树脂基体物质来制备的合成树脂材料，所述二氧化硅微粒团是在熔化二氧化硅的微粒的同时进行成团和粘结而制备。通过使用如上所述的这种合成树脂材料， 能实现从光照元件的可靠光漫射。由于所述二氧化硅的微粒是直径从10至30纳米的球型微粒，并且这些微粒成团从而产生每个直径都是从100至400纳米的所述高漫射性硅石微粒团，这是大块团。由于高漫射性硅石微粒团的这种构造，能可靠地引起光照元件中的光漫射。另外，透光性基体物质是透光性硅树脂，其具有与微粒的良好相容性，并且带来微粒的良好漫射。尤其是，在使用高漫射性硅石并且作为所述微粒被混合时，能获得微粒的均勻分散，并且能提供具有极好防震性的照明器具。而且，在根据本发明的照明器具中，安装有发光二极管的基板与导线连接，并且所述导线、所述基板和所述发光二极管用合成树脂封闭在一个联合体中，其中能漫射从发光二极管照射的光线的微粒与所述合成树脂相混合。由于本发明的照明器具如上所述地进行构造，其能提供具有极好的防水、防尘、防震和抗压性质的照明器具。而且，由于所述基板与散热元件相结合，即使发光二极管、基板和/或电路中的其他部分产生热，热也能散出，这防止了零部件由于热而损坏。而且，由于所述散热元件由导热性合成树脂和/或金属元件和/或散热陶瓷形成， 当导热性合成树脂材料或金属元件用作散热元件时，能以相对较低的成本实现散热。除此之外，陶瓷材料也能用作散热元件，并且其可安装于任何部分处，因为其将热转化为远红外辐射，从而实现散热。根据本发明的用于制造照明器具的方法，其中安装有发光二极管的基板与导线相连接，安装有所述发光二极管的基板被放置于模具中，并且所述导线、所述基板和所述发光二极管用与可漫射从发光二极管照射的光线的微粒相混合的合成树脂材料、通过模塑被封闭在一个联合体中，从而能易于生产具有极好光线方向性(或导向性)和光漫射性质的照明器具，并且能生产其零部件不暴露，且具有极好的防水、防尘、防震和抗压性质的照明器具。此外，如果散热元件也一体地模塑，则即使照明器具的任何零部件碰巧产生热，照明器具将不会由于热而破裂。
图1是根据本发明第一实施例的半球型照明器具的侧视图，其中其部分示出为沿着A-A线截取的横截图。图2是用于图1中所示的照明器具的散热板的平面图。图3是图1中所示的照明器具的光照元件的一部分的示意性放大图。图4是根据本发明第二实施例的球型照明器具的侧视图。图5是沿着图4中所示的照明器具的A-A线截取的横截图。图6是根据本发明第三实施例的球型照明器具的横截图。图7是沿着图6中所示的照明器具的B-B线截取的横截图。图8是根据本发明第四实施例的球型照明器具的侧视图。图9是图8中所示的照明器具的侧视图，其中其部分示出为沿着A-A线截取的横截图。图10是在根据本发明第五实施例的球型照明器具的垂直方向上截取的横截侧视图。图11是从图10中所示的照明器具的横向或侧向横截图。图12是根据本发明第五实施例的球型照明器具的变型的垂直方向上的横截图。图13是根据本发明第六实施例的板型照明器具的透视图。
图14是在图13中所示的板型照明器具的垂直方向上的横截图。图15是根据本发明第七实施例的附接至天花板型(或吸顶式)的盘状照明器具的侧视图，其中其部分示出为横截图。图16是图15中所示的照明器具的平面图。图17是图15中所示的照明器具的电源盒的平面图。图18是根据本发明第八实施例的、附接至天花板类型的板型照明器具的侧视图， 其中其部分示出为横截图。图19是从图18中所示的照明器具的后侧的平面图。图20是从图18中所示的照明器具的前侧的平面图。图21是用于照明器具的常规管座的侧视图。
具体实施例方式(第一实施例)根据本发明第一实施例的照明器具在图1和2中示出。根据第一实施例的照明器具包括作为发光元件的发光二极管81以及照明器具主体11，所述照明器具主体11包括封闭着(seal off)所述发光二极管的光照元件13，并且照明器具主体11与电缆或线缆7相连接。照明器具主体11包括安装有发光二极管81的基板8、将与基板8相连接的导线71、 以及由与光漫射微粒相混合的合成树脂材料9形成的光照元件13，所述合成树脂材料将它们封闭在一个联合体中，从而形成光照元件。具体地，多个发光二极管81安装至基板8的前表面，并且一对导线71连接至基板 8，以引起基板8上的所述发光二极管81发射光线。导线71从基板的位置经由控制单元 74 (其包括用于支撑基板8的底座14、AC适配器单元、额定电流控制板等)延伸至照明器具的后端侧(电缆7 —侧)，并且经由主电缆(未示出)和整流器(未示出)连接至电源 (未示出)。基板8布置于此的底座14接合至连接管15，并且连接管15连接至将布置于图2 中所示的增强柱体17与光照元件13之间的盘状散热板16。在盘状散热板16的盘周边处， 开设有散热孔161。底座14、连接管15和散热板16都由导热性金属材料比如铝制成，并且底座14和连接管15适合于将在基板8上产生的热传递至散热板16，从而实现散热。而且，基板8、安装于基板8上的发光二极管81以及导线71至基板的接合点73及其附近部分，是由与稍后描述的高漫射性硅石相混合的合成树脂材料9、通过模塑技术被封闭在一个联合体中，从而形成光照元件13。根据图1中所示的第一实施例，所述合成树脂材料9形成为半球型，以便面向光照元件13的前端12，并且所述合成树脂材料的后部被形成为圆柱形。并且，圆柱形部分的外周部分由形成外壳的增强柱体17 (或筒体)所覆盖，以使得控制单元74由增强柱体进行包围。并且，这个半球元件作为整体包括光照元件13。需要注意的是，合成树脂材料9固定至所述电缆7，以使得电缆7的端点区段在合成树脂材料9的后端侧处由合成树脂材料进行封闭。如上所述，电缆7在如下的状态下被形成，即其在导线71的一部分处由绝缘元件 72覆盖，导线71从这个部分处由光照元件进行延伸，并且其经由AC适配器和控制单元74
7连接至安装有发光二极管81的基板8。而且，电缆7的后端部分(未示出)连接至主电缆 (未示出)，所述主电缆形成了从电缆的分支部分(未示出)至电源(未示出)的连接，并且如果需要的话，主电缆可经由多个电缆7与多个照明器具1相连接。现在，将解释用于形成根据第一实施例的光照元件13的合成树脂材料9。如图3 的示意图中所示，合成树脂材料9是透光性合成树脂，其通过如下步骤来制备首先使用具有一定弹性的硅树脂形成基体部分91以作为基体物质，然后将作为光漫射微粒的高漫射性硅石的微粒92混合至基体部分91，并且所述透光性合成树脂能耐抗由发光二极管81和基板8产生的热。如所述示意图中所示，高漫射性硅石的微粒团基本上均勻地分布于作为基体物质的硅树脂中，而不管在光照元件的不同位置处截取的横截面中的位置。高漫射性硅石(highly-diffusible silica)通常称为干化硅石或热解硅石(fumed silica)，并且其通过四氯化硅的燃烧水解产生。更具体地，根据燃烧方法获得的二氧化硅以球型微粒的形式存在，在空气中具有从10至30纳米的直径，并且其多个微粒可产生团并且彼此结合以形成直径是从100至400纳米的大团块，其包括所述高漫射性硅石。注意到，引起光照元件13发射乳白色光线至全部方向(不仅包括发光二极管81 的前侧的部分，而且包括位于发光二极管81相反侧处的部分)的微粒不限于高漫射性硅石，并且可使用任何微粒，只要微粒的尺寸以及照射光线的波长与所述高漫射性硅石的尺寸相同或更大，并且所述微粒可引起Mie散射(Mie-diffusion)即可。需要注意的是，Mie 散射的发生取决于微粒的尺寸以及复折射率，这些由以下等式表示。(等式1)
权利要求
1.一种照明器具，其特征在于包括光照元件，所述光照元件将安装有发光二极管的基板封闭在光照元件中，并且由合成树脂形成，所述合成树脂包括有能漫射从发光二极管照射的光线的光漫射微粒。
2.根据权利要求1的照明器具，其中封闭着发光二极管的合成树脂材料是通过将其颗粒尺寸使从发光二极管照射的光线引起Mie散射的微粒混合至透光性合成树脂基体物质来制备。
3.根据权利要求2的照明器具，其中封闭着发光二极管的合成树脂材料是通过将二氧化硅的微粒混合至透光性合成树脂基体物质来制备。
4.根据权利要求1至3的任何的照明器具，其中封闭着发光二极管的合成树脂材料是这样的一种合成树脂材料，其通过将二氧化硅微粒团混合至透光性合成树脂基体物质来制备，所述二氧化硅微粒团是通过使二氧化硅的微粒熔化的同时发生成团和粘结来制备。
5.根据权利要求4的照明器具，其中二氧化硅的微粒是直径从10至30纳米的球型微粒，并且高漫射性硅石的微粒团是由于多个微粒成团而形成的、直径从100至400纳米的大块团。
6.根据权利要求1至5的任何的照明器具，其中合成树脂材料的透光性合成树脂基体物质是透光性硅树脂。
7.根据权利要求1至6的任何的照明器具，其中导线被连接至安装有发光二极管的基板，并且导线、基板和发光二极管是由合成树脂材料被封闭在一个联合体中，从而形成光照元件，所述合成树脂材料通过混合能引起从发光二极管照射的光线发生漫射的微粒来制备。
8.根据权利要求1至7的任何的照明器具，其中散热元件被附接至基板。
9.根据权利要求8的照明器具，其中散热元件是由导热性合成树脂和/或金属元件和/或散热陶瓷中的任意来形成。
10.根据权利要求1至9的任何的照明器具，其中光照元件被形成为球型、半球型、板型、透镜状或多边形形状。
11.根据权利要求1至10的任何的照明器具，其中至少光照元件的表面和从光照元件延伸的线缆是由对爆炸性气体惰性的材料形成，以使得照明器具是允许在防爆炸区域中使用的照明器具。
12.一种用于制造照明器具的方法，其特征在于包括以下步骤安装有发光二极管的基板与导线相连接；将安装有发光二极管的基板放置于模具中；并且，导线、基板和发光二极管利用合成树脂材料、通过模塑被封闭在一个联合体中，从而形成光照元件，所述合成树脂材料与可漫射从发光二极管照射的光线的微粒相混合。
13.根据权利要求12的用于制造照明器具的方法，其中安装有发光二极管的基板与导线相连接，并且安装有发光二极管的基板和散热元件被放置于模具中，并且导线、基板、发光二极管以及散热元件利用合成树脂材料、通过模塑被封闭在一个联合体中，从而形成光照元件，所述合成树脂材料与可漫射从发光二极管照射的光线的微粒相混合。
全文摘要
本发明的目的是提供各种形状的照明器具，其使用发光二极管作为光源，具有极好的光线方向性、光漫射性质、耐用性和防震性质。根据本发明的照明器具(1)被构造为包括光照元件(13)，光照元件(13)通过用合成树脂材料(9)将安装有发光二极管(81)的基板(8)封闭于其中来形成，所述合成树脂材料(9)是通过将能漫射从发光二极管(81)照射的光线的微粒(92)混合至基体物质(91)来制备。
文档编号F21Y101/02GK102439356SQ201180002001
公开日2012年5月2日 申请日期2011年4月13日 优先权日2010年5月28日
发明者小林忍, 川岛浩明 申请人:股份有限公司铃电, 股份有限公司铃电总代理