专利名称：Led灯及照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及LED灯及照明装置，尤其涉及适合作为白炽灯的代替光源的LED灯等。
背景技术：
从近年来节省资源的要求出发，为了降低基于寿命的交换频度并实现节省电力， 对比白炽灯寿命长且功耗小的灯泡形的LED灯进行实用化的开发在不断发展。灯泡形LED灯通常具有如下结构，即在一个安装基板上安装多个LED芯片，在该安装基板的背侧与灯头之间存在的框体空间内收存有用于点亮LED芯片的电路单元。此外，为了成为白炽灯的代替光源，要求尽可能地接近白炽灯的光分布特性。艮口， 例如在向下安装的情况下，要求不仅在下方、而且在横向进而在斜后方等宽范围内发光。但是，因为LED的光分布呈现朗伯(Lambertian)特性，其方向性强，故本身会构成主要对灯的正下方及其附近进行照射等光分布特性。因此，灯泡形LED灯在所述安装基板的周边具有开口部，具有覆盖安装基板整体的球形灯罩(globe)(专利文献1)。而且，设法通过将该球形灯罩制作成例如乳白色的半透明，从而使来自LED的光在通过球形灯罩间散射，成为尽可能宽范围的光分布。但是，因为从LED发出的光根据其方向性，主要通过球形灯罩内表面内的在LED前方存在的区域，故其散射效应也是限定性的效应。因此，本申请的申请人制作出在安装基板的前方与球形灯罩之间设置了光扩散构件的LED灯，因此，针对本发明先进行了申请。由此，从LED发出的光的一部分被设置在其前方的光扩散构件扩散(散射)，在球形灯罩内表面的更宽范围的区域中通过后射出，光分布特性得到改善。现有技术文献专利文献
专利文献1 日本特开2009-037995号公报； 专利文献2 日本特开2010-086713号公报。
发明内容
虽然承认通过上述发明对光分布特性有一定改善，但为了进一步改善，本发明的目的在于，提供一种能够向更宽范围射出光的LED灯。此外，其目的在于提供一种具有这样的LED灯的照明装置。用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的LED灯的结构为，具有将LED安装在安装基板上的多个 LED模块，将利用经由灯头供给的电力而发光的所述LED的光经由球形灯罩向外部射出，其特征在于，在所述球形灯罩内具有光扩散构件，所述多个LED模块内的一个LED模块位于所述灯头的轴心的延长上，所述光扩散构件位于该一个LED模块的光射出方向，其它的LED模块配置在所述一个LED模块的周边，其至少一个向所述光扩散构件的方向倾斜配置。
此外，所述LED灯的特征在于，具有3个以上的所述LED模块，所述一个LED模块配置在所述灯头的所述轴心的延迟线通过该一个LED模块的中心的位置，其它的LED模块从所述轴心方向观察，配置成以该轴心为中心的旋转对称。进而，所述LED灯的特征在于，所述一个LED模块的发光量比其它任一个LED模块
的发光量多。此外，所述LED灯的特征在于，所述光扩散构件呈多面体形状。或者，所述LED灯的特征在于，所述光扩散构件呈环状，将该环的中心配置在所述轴心的延长线通过的位置。此外，所述LED灯的特征在于，具有基座，将所述多个LED模块搭载在所述基座上， 所述光扩散构件经由支承部件被所述基座支承。或者，所述LED灯的特征在于，将所述光扩散构件固定在所述球形灯罩上。为了实现上述目的，本发明的照明装置的特征在于，具有照明器具；以及装载在所述照明器具中的所述LED灯。发明效果
根据由上述结构构成的LED灯，由于不仅设置在灯头轴心的延长上的一个LED模块朝向光扩散构件的方向，配置在其周边的其它的LED模块的至少一个也朝向光扩散构件的方向，故与将LED模块仅设为1个的情况相比(即，与采用所有的LED向相同方向射出光的结构的情形相比)，因为被光扩散构件扩散的光的量增大，故光通过球形灯罩的更宽范围。其结果，从LED灯在更宽范围内射出光。
图1 (a)是表示灯泡形LED灯的概略结构的截面图，(b)是光扩散构件的立体图， (c)是表示被金属部支承的光扩散构件的图。图2(a)是在摘除了上述灯泡形LED灯的球形灯罩的状态下的俯视图，(b)是表示 LED模块和金属部的一部分的立体图。图3是表示光扩散构件的配置位置的变形例的图。图4(a)、(b)、(C)均是表示光扩散构件的变形例的立体图。图5 (a)是表示光扩散构件的变形例的立体图，(b)是表示光扩散构件的其它的变形例的立体图，(c)是在(b)中示出的光扩散构件的截面图。图6是表示变形例的灯泡形LED灯的一部分的截面图。图7(a)、(b)、(c)均是表示变形例的灯泡形LED灯的一部分的截面图。图8 (a)、(b)、(c)均是表示变形例的灯泡形LED灯的俯视图，表示摘除了球形灯罩后的状态。图9是表示变形例的灯泡形LED灯的一部分的截面图。图10 (a)、(b)均是表示变形例的灯泡形LED灯的一部分的截面图。图11是表示照明装置的概略结构的图。附图标记的说明 10灯泡形LED灯； 14灯头部；
416球形灯罩；
22、24、26、28、30、90、92、94、96、100、102、105、106、107、108、109、110、111、112、113、 114、115 LED 模块；
58、74、80、82、84、86、88 光扩散构件。
具体实施例方式以下，一边参照附图一边针对本发明的实施方式进行说明。图1(a)是灯泡形LED灯10 (以下，仅称为“LED灯10”。)的截面图，图2(a)是在摘除了后面叙述的球形灯罩16后的状态下的LED灯10的俯视图。再有，在包含本图的所有图中，各构件间的尺寸不统一。如图1 (a)所示，LED灯10具有外壳部12、与外壳部12 —体连接的灯头部14、以及与外壳部12接合的大致半球壳状的球形灯罩16。球形灯罩16由合成树脂或玻璃等透光性材料构成。再有，为了得到光散射效果，对球形灯罩16进行了喷射(blast)处理或微粒子的喷镀或涂敷。外壳部12由金属部18与绝缘部20构成。金属部18例如由铝构成，兼用作主要用于使后面叙述的LED模块22、24J6、28、30发出的热释放的散热器(heat sink)。绝缘部 20由环氧树脂或其它的合成树脂材料构成。金属部18呈中空的大致圆台形状，在其外底部，如图2(a)所示，设置有作为发光模块的LED模块22、24、沈、28、30。因此，金属部18还具有作为用于搭载这些LED模块22、 24,26,28,30的基座的作用。5个LED模块22、24、沈、28、30内的配置在中央的LED模块22在呈正方形的安装基板22A上将9个蓝色的LED芯片22B(在图2(a)中未图示)安装成3行3列的矩阵状， 这9个LED芯片22B由安装基板22A的布线(未图示)串联连接。而且，这9个LED芯片被绿色荧光体膜22C覆盖。由此构成了白色LED模块22。其余的LED模块对、26、观、30除了安装基板24A、26A、28A、30A的形状以及被安装的LED芯片的个数不同外，基本上和LED模块22的结构相同。S卩，将6个蓝色的LED芯片 (未图示)呈2行3列地安装在呈长方形的安装基板24A、26A、28A、30A上，这些LED芯片被绿色荧光体膜MCJ6CJ8C、30C覆盖。而且，LED模块22配置在后面叙述的轴心X的延长线通过其中心(LED模块22的中心)的位置，其它的LED模块对、26、观、30从轴心X方向观察，配置成以轴心X为中心的旋转对称。返回至图1(a)，另一方面，在金属部18内收存了用于使LED模块22、24、沈、28、30 点亮的点亮电路单元32。点亮电路单元32包括与金属部18的内底部连接的印刷布线板 34和安装在印刷布线板34上的多个电子零部件36等。电子零部件36通过焊料等与印刷布线板34的布线图案(焊盘(land)等)电连接，电子零部件36之间通过与布线图案或印刷布线板；34焊接的导线等电连接。1^模块22、24、沈、28、30与点亮电路单元32如图2(幻所示，通过在金属部18的底部开设的贯通孔18A、18B、18C、18D中分别插通的内部布线37、 38、39、40、41、42、43、44、45、46 电连接。返回至图1 (a)，点亮电路单元32将从灯头部14经由第1引线48和第2引线49供给的商用交流电变换为用于使LED模块22、24J6、28、30点亮的电力，并向LED模块22、 24,26,28,30供电。再有，第1引线48、第2引线49均是包覆线，在两端部部分，一部分包覆被剥掉，露出导线。灯头部14适合于由JIS(日本工业标准)规定的、例如似6灯头的标准，通常装载在白炽灯用的插座(未图示)中使用。灯头部14具有也称为筒状主体部的壳体50和呈圆形盘状的金属圈(eye let)52。 壳体50与金属圈52经由以玻璃材料构成的第1绝缘体部M形成为一体。该形成为一体的部件从外壳部12延伸出来，嵌入到呈圆筒状的第2绝缘体部56中。在第2绝缘体部56中开设有贯通孔56A，第1引线48经由贯通孔56A从第2绝缘体部56内向外部导出。第1引线48的一个端部的导线部分夹持在壳体50的内周面与第2绝缘体部56 外周面之间。由此，第1引线48与壳体50电连接。金属圈52具有在中央部开设的贯通孔52A。第2引线49的导线部从该贯通孔52A 向外部导出，通过焊接与金属圈50的外表面(上表面)连接。在球形灯罩16内设置有光扩散构件58。图1 (b)表示从斜下方(金属部18侧)观察光扩散构件58的立体图。光扩散构件58具有呈正八角锥形状的部分(以下，称为“八角锥部60”。)，从正八角锥形的底部一体地形成凸缘部62。光扩散构件58例如由玻璃材料构成。光扩散构件58如图1(c)所示， 经由4根脚部64被金属部18支承。再有，光扩散构件58不仅限于玻璃材料，也可以是树脂或金属、陶瓷。再有，在使用不具有透光性的金属等的情况下，通过在中心部分设置贯通孔，能够取出来自中心部的光。此外，通过对4根脚部64也采用具有透光性的材料，从而难以在照射体形成影子。在本例中，光扩散构件58位于灯头部14的轴心的延长上(以下，也包含延长部分作为轴心X。)，5个LED模块22、24、沈、28、30内的配置在中央的LED模块22也位于轴心 X上。在本例中，LED模块22配置在轴心X从其中心通过(绿色荧光体膜22C的长方形主表面(光射出面)的对角线的交点)的位置上。从LED模块22发出的光内的、到达存在于其正对面的光扩散构件58的光的一部分被光扩散构件58反射，反射光的一部分通过球形灯罩16的开口部附近的球形灯罩16部分后向外部射出。因此，与未设置光扩散构件58的情况相比，在更宽范围内从LED灯10射出光。此外，到达光扩散构件58的光内的其余光通过光扩散构件58，经由球形灯罩16变为散射光后射出。像这样，通过由具有透光性的材料形成光扩散构件58，能够尽可能地防止因光扩散构件58的存在而在被照射面中形成影子。在该情况下，如本例那样，假定不设置多个而设置假设1个LED模块的情况(所使用的LED芯片的总数设为相同)。即，假定在1块安装基板上将LED芯片呈矩阵状安装的 LED模块(以下，称为“比较LED模块”。)的情况。在该情况下，各个LED芯片的光分布呈现朗伯(Lambertian)特性，其方向性强，因此，该多个LED芯片内的、强光到达光扩散构件 58的LED芯片会集中于配置在安装基板的中央部分的LED芯片，配置在靠近安装基板的周缘部的位置的LED芯片所发出的光的大部分不会到达光扩散构件，而是直接到达球形灯罩内表面。其结果，来自配置在安装基板的周缘部的LED芯片的光对于拓宽LED灯的光分布并没有很大贡献。因此，在本例中，在比较LED模块中，以应配置在靠近安装基板的周缘部的位置的 LED芯片的量创设另外的LED模块，将该另外的LED模块配置在轴心X通过的位置处所配置的LED模块的周围，并且，另外的LED模块向光扩散构件的方向倾斜配置。LED模块对、26、 28,30与上述另外的模块相吻合。为了如上所述使LED模块对、26、观、30倾斜，在金属部18的外底面形成斜面。以 LED模块M为例，一边参照图2 (b) 一边进行说明。在金属部18的外底面形成了朝向轴心X隆起的斜面66，LED模块M搭载在斜面 66上。斜面66的倾斜程度不必倾斜至光扩散构件58位于LED模块M的正对面的程度，例如只要倾斜至光扩散构件58进入到以通过LED模块M中心的安装基板24A的法线为0度的情况下的光分布角的内侧的程度即可。由此，与所述比较LED模块的情况相比，入射到光扩散构件58的光量也增大，因此，由光扩散构件58反射到灯头部18侧斜后方的光的量增大，其结果，LED灯10形成更宽范围的光分布。对于其它的LED模块26、沘、30，也同样地形成斜面68、70、72，LED模块洸、28、30 分别搭载在对应的斜面68、70、72上。再有，关于光扩散构件58相对于LED模块22的相对的大小，在俯视图中优选光扩散构件58比LED模块22的主发光面(即，荧光体膜22C(图1)的上表面)小。这是因为， 在比该主发光面大的情况下，即使光扩散构件具有光透过性，向LED灯10前方射出的光的量也变少，在光分布特性上不优选。根据由上述结构构成的LED灯10，在向轴心X的方向射出光的主要的LED模块22 的正对面设置光扩散构件58，在LED模块22周边向光扩散构件58的方向倾斜地设置了 LED 模块对、26、观、30，因此，与上述比较LED模块的情况相比，入射到光扩散构件58的光的量由于LED模块M、26J8、30而增大，因此，由光扩散构件58向灯头部18侧斜后方反射的光的量增大，其结果，LED灯10形成更宽范围的光分布。再有，LED模块对、26、观、30不必全部倾斜，只要采用至少1个倾斜的结构，则相比于上述比较LED模块，光分布特性得到改善。以上基于实施方式说明了本发明，但显然本发明不限于上述方式，例如也能够采用以下的方式。<光扩散构件的位置>
在上述实施方式中，从图1可知，在轴心X上、且与从LED模块22中的安装基板22A的背面(金属部18中的LED模块的搭载面)至球形灯罩16内表面之间的正中(以下，将该正中位置称为“球形灯罩中心”。)相比更靠近球形灯罩内表面处设置有光扩散构件58。这是因为，通过使光扩散构件58远离LED模块一定程度，从而提高光扩散性。但是，随着光扩散构件58靠近球形灯罩内表面，可能会导致从轴心X和其附近的球形灯罩16部分通过的光量下降。在该情况下，除了在光扩散构件58上设置在轴心X上、沿轴心X方向贯通的孔， 并增大该下降的部分的光量之外，也可以如图3所示那样。S卩，也可以将光扩散构件73配置在与球形灯罩中心C相比更靠近LED模块22的位置。由此，能够防止从轴心X以及其附近的球形灯罩16部分通过的光量下降。
再有，在安装基板的厚度大、荧光体膜22C的长方形主表面(光射出面)离开金属部18的上表面(LED模块的搭载面)较远的情况下，上述球形灯罩中心也可以被定义为在轴心上、且从LED模块22中的荧光体膜22C的长方形主表面至球形灯罩16的内表面之间的正中的位置。<光扩散构件的形状>
在上述实施方式中，光扩散构件58的主要部分呈正八角锥形状，但并不仅限于此，例如也可以如下那样构成。如图4(a)所示，也可以是呈星形正多角锥形状的光扩散构件80。如图4(b)所示，也可以是呈作为正多面体的一个例子而示出的正二十面体形状的光扩散构件82。如图4(c)所示，也可以是呈作为平行多面体的一个例子而示出的截角八面体形状的光扩散构件84。或者，如图5(a)所示，也可以是呈环状形成的光扩散构件86。光扩散构件86通过以轴心X通过的方式配置在中空部中心，从而能够使来自LED模块22的最强的光通过该中空部后入射到球形灯罩16(顶部)，其周边的光被光扩散构件86反射后，朝向灯头部14侧的斜后方。此外，即使不是环状，如图5 (b)、图5 (C)所示，也可以是呈将中央部分形成为薄壁的圆板形状的光扩散构件88。光扩散构件88也以轴心X通过的方式配置在其中心部，从而能够使来自LED模块22的最强光在该薄壁中央部透射后入射到球形灯罩16 (顶部)，其周边的光被光扩散构件88的厚壁部反射后，朝向灯头部14侧的斜后方。<光扩散构件的支承方法>
在上述实施方式中，光扩散构件58利用4根脚部64被金属部件18支承并设置在球形灯罩16内，但设置在球形灯罩16内的方法并不仅限于此。例如，如图6所示，光扩散构件74也可以安装在球形灯罩16中。在本例中，在光扩散构件74中从凸缘部62竖立设置轴部76，另一方面，在球形灯罩76的顶部开设贯通孔 78，将轴部76插入并接合到贯通孔78中，由此将光扩散构件74安装在球形灯罩76上。此外，关于图4(b)或图4(c)所示的立体构造(多面体构造)的光扩散构件，如图 7(a)所示，也能够由透光性的多个细线79从多个方向以张力悬吊来固定支承。此外，如图7(b)所示，也能够从球形灯罩16内表面的顶棚部利用透明的台座来81 来固定光扩散构件82。再有，光扩散构件84(图4(c))也能够同样地进行固定。此外，如图7(c)所示，由透明支柱83从球形灯罩16内表面与金属构件18两个方向进行固定亦可。再有，在该情况下，代替LED模块22而采用LED模块89。LED模块89采用了变更LED芯片(未图示)的排列并且不在安装基板89的正中配置LED芯片的结构，而在安装基板89的正中开设了贯通孔89D。支柱83对贯通孔89D进行贯通，并固定在金属部件18上。〈LED模块的平面形状和排列〉
如图8 (a)所示，将LED模块90、92、94全部制作成长方形的相同形状，并且与中央的 LED模块90的两侧平行地配置了 LED模块82、94。在本例中，LED模块90配置在轴心X的延长线通过LED模块90的中心的位置，其它的LED模块92、94从轴心X方向观察，配置成
8以轴心X为中心的旋转对称。再有，在图8(a)中进行了简化描述，但LED模块92与LED模块94朝向轴心X倾斜(向光扩散构件58的方向倾斜)配置。虽然在上述内容中使3个LED模块的大小(荧光体膜中的发光面积)一致，但在图8(b)所示的例子中，配置在中央的LED模块96大，配置在其周边(两侧)的LED模块 98、100小，从而其发光面积具有差别。再有，很显然，LED模块98、100分别朝向轴心X倾斜 (向光扩散构件58的方向倾斜)配置。在图8(c)中示出的是在配置于中央的LED模块102的周边、在以轴心X为中心的圆周上配置了较小的LED模块104 LED模块115的例子。在本例中，LED模块102配置在轴心X的延长线通过其中心(LED模块102的中心)的位置，其它的LED模块104 115从轴心X方向观察，配置成以轴心X为中心的旋转对称。再有，LED模块104 LED模块115 分别朝向轴心X倾斜(向光扩散构件58的方向倾斜)配置。在此，在配置于中央的LED模块的周边配置的LED模块的个数并不仅限于此前公开的4个(图2(a))、2个(图8(a)、(b))、12个(图8 (c))，而是任意的。再有，在将配置在周边的LED模块配置成以轴心X为中心的旋转对象的情况下，显然为2个以上。在该情况下，包含了配置在中央的LED模块的LED模块的个数(总数)为3个以上。<其它变形例>
(1)在此前的实例中，LED模块全部朝向光扩散构件，但靠近球形灯罩的开口边缘部的 LED模块朝向该球形灯罩的开口边缘部倾斜亦可。图9中示出了这样的灯泡形LED灯120。在图9示出的例子中，将图1所示的实施方式中的LED模块对、26、(28,30)分成两部分，使分割的LED模块内的、靠近球形灯罩16的开口边缘部的LED模块124、1 朝向球形灯罩16的开口边缘部倾斜。分割的LED模块内的、靠近中央的LED模块1观、130和上述实施方式的LED灯10同样地，朝向光扩散构件58的方向倾斜配置。由此，在球形灯罩16的开口边缘部来自LED模块124、126的直射光所入射的量增大，在该开口边缘部扩散后从球形灯罩射出的光的量变多，故形成更宽范围的光分布。(2)在图10 (a)中示出的灯泡型LED灯132是代替上述灯泡形LED灯120 (图9) 中的光扩散构件58而在球形灯罩16内设置了呈圆顶状的光扩散膜134的例子。光扩散膜 134例如由塑料珠(plastic beads)扩散材料、聚碳酸酯、聚酯薄膜、丙烯酸聚氨酯等构成。 光扩散膜134使从LED模块22、30、124、126、128、130、…射出的光按其入射角反射或透射。 由此，与未设置光扩散膜134的情况相比，来自LED模块的光在更宽范围内向球形灯罩16 的内表面入射，故作为LED灯132，形成更宽范围的光分布。再有，如在图10(b)中示出的灯泡形LED灯134那样，光扩散膜136也可以采用仅覆盖多个LED模块的一部分(在本例中，为LED模块22)的结构。〈照明装置〉
图11中示出了具有LED灯10的照明装置150。图11以截面图来表示构成照明装置 150的照明器具152。照明器具152是例如可安装在顶棚或墙壁上的吊顶型(ceiling type)的小型照明器具。照明器具152具有外轮廓154、以及收存在外轮廓154内的轴承壳套156和金属圈接片(eyelet piece) 158。
外轮廓154由耐热性塑料等的绝缘材料构成，呈长尺寸方向中间被分隔的圆筒状。轴承壳套156具有筒状螺母部，由小螺钉160固定在外轮廓巧4的分隔壁154A上。金属圈接片158是对短条状金属片进行弯曲加工而成的，同样由小螺钉162在单臂状态下被固定在分隔壁154A上。通过将灯头部14(图1)拧入到由上述结构构成的照明器具152中，从而LED灯10 被装载在照明器具152中，构成照明装置150。产业上的可利用性
本发明的灯泡型LED灯例如可适合作为白炽灯的代替光源而加以利用。
权利要求
1.一种LED灯，其结构为具有将LED安装在安装基板上的多个LED模块，将利用经由灯头供给的电力进行发光的所述LED的光经由球形灯罩向外部射出，其特征在于，在所述球形灯罩内具有光扩散构件；所述多个LED模块内的一个LED模块位于所述灯头的轴心的延长上，所述光扩散构件位于该一个LED模块的光射出方向；其它的LED模块配置在所述一个LED模块的周边，并且其至少一个向所述光扩散构件的方向倾斜配置。
2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于， 具有3个以上的所述LED模块；所述一个LED模块配置在所述灯头的所述轴心的延长线通过该一个LED模块的中心的位置；其它的LED模块从所述轴心方向观察，配置成以该轴心为中心的旋转对称。
3.根据权利要求1或2所述的LED灯，其特征在于，所述一个LED模块的发光量比其它的任何一个LED模块的发光量多。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的LED灯，其特征在于， 所述光扩散构件呈多面体形状。
5.根据权利要求1 3中任一项所述的LED灯，其特征在于，所述光扩散构件呈环状，将该环的中心配置在所述轴心的延长线通过的位置。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的LED灯，其特征在于， 具有基座，将所述多个LED模块搭载在所述基座上； 所述光扩散构件经由支承构件被所述基座支承。
7.根据权利要求1 5中任一项所述的LED灯，其特征在于， 将所述光扩散构件固定在所述球形灯罩上。
8.—种照明装置，其特征在于，具有 照明器具；以及装载在所述照明器具中的权利要求1 7中任一项所述的LED灯。
全文摘要
一种灯泡形的LED灯(10)，采用如下结构具有将LED安装在安装基板上的多个LED模块(22、24、28、30)，将利用经由灯头部(14)供给的电力进行发光的所述LED的光经由球形灯罩(16)向外部射出，其中，在球形灯罩(16)内具有光扩散构件(58)，多个LED模块(22、24、28、30)内的一个LED模块(22)位于灯头部(14)的轴心X的延长上，光扩散构件(58)位于LED模块(22)的光射出方向，其它的LED模块(24、28、30)配置在LED模块(22)的周边，并向光扩散构件(58)的方向倾斜配置。
文档编号F21V7/04GK102472461SQ20118000294
公开日2012年5月23日 申请日期2011年3月18日 优先权日2010年5月19日
发明者三贵政弘, 上田康之, 植本隆在 申请人:松下电器产业株式会社