CN101657675A - 使用led的照明器具 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种照明器具，该照明器具并列设置有多个LED结构体，且该照明器具具有不产生热量、功率消耗量少、寿命长等LED的优点，并且LED看起来不像是点光源，即使从LED离开或从LED的照射方向偏离角度，照度也不会急剧降低，本发明是利用具有下述特征的照明器具解决该课题的：所述照明器具具有LED组，该LED组并列设置有多个LED，并且，在该LED组的至少前面并列有多个细长的第一光折射体，该第一光折射体具有圆柱形透镜的效果。并且，本发明利用下述的照明器具解决课题：在该LED组的至少前面且在该第一光折射体的外侧，还并列地具有多个细长的第二光折射体，所述第二光折射体与该第一光折射体实际上正交，且具有圆柱形透镜的效果。

Description

使用LED的照明器具

技术领域

本发明涉及使用LED的照明器具，更具体而言，涉及在多个LED的前面设置特定结构的光折射体而形成的照明器具。

背景技术

关于使用LED的照明器具公知有很多(例如，专利文献1～4)。并且，还公知有与荧光灯具有互换性、外观模仿通用的荧光灯的使用LED的照明器具，该照明器具能够安装在通用的荧光灯用的点灯器具中使用，以作为通用的荧光灯的代替品(例如，非专利文献1～2)。

与荧光灯和白炽灯相比，这些使用LED的照明器具具有不产生热、功率消耗量少、寿命长等优点，但另一方面，也存在很多问题点。例如，存在如下的问题点：即使并列设置多个LED，有时照度也不充分，即使为了保证照度而并列设置多个LED，在靠近LED的场所的照度充分，但如果离开LED(例如1m左右)，该地点的照度急剧降低。并且，也存在如下的问题点：即使在LED的照射方向上的照度充分，但在从LED的照射方向稍稍偏离了一些角度的场所照度急剧降低。并且，如果为了充分保证这样的场所的照度而并列设置更多的LED，则存在近处的照度上升过多，作为照明器具整体也产生变得昂贵的问题点。

并且，由于LED是点光源，所以即使并列设置多个LED作为照明器具，仍然存在如下问题点：凝视一个LED本身会感到目眩，损坏作为照明器具的美观，在作为通用的荧光灯的代替品而使用的情况下，与照明器具整体发光的通用的荧光灯的外观大不相同。进而，为了解决这些问题，也考虑了利用磨砂玻璃(毛玻璃)覆盖整体的方法，但是也不能解决由于LED是点光源而产生的上述问题点。

因此，虽然使用LED的照明器具具有上述多个优点，但作为照明器具仍未成为通用品，更不可能作为通用的荧光灯的代替品而使用了。

节能、寿命长、环境特性好等要求近年来变得越来越高。虽然LED能满足这种要求，但由于使用LED的照明器具具有上述那样的问题点，因此还有进一步改进的余地。

专利文献1：日本特开2002-304904号公报

专利文献2：日本特开2004-039594号公报

专利文献3：日本特开2006-024381号公报

专利文献4：日本特开2007-227210号公报

非专利文献1：日本ユ一ザツク株式会社商品目录(2007年)

非专利文献2：日本アドバンテ一ジ株式会社商品目录(2007年)

发明内容

本发明就是鉴于上述背景技术而完成的，其课题在于提供一种“具有多个LED的照明器具”，所述照明器具发挥不产生热量、功率消耗量少、寿命长等LED的优点，并且LED看起来不像点光源，即使从LED离开、从LED的照射方向偏离角度，照度也不会急剧降低。

本发明人为了解决上述课题而重复进行专心研究，其结果发现，通过在并列设置的多个LED的至少前面并列多个具有圆柱形透镜的效果的细长的第一光折射体，从而解决了上述问题点和课题，使发光的LED看起来不像点光源而像是线光源或面光源，直到远处照度也不降低，并且在斜向上照度也不降低，完成了本发明。

即，本发明提供一种照明器具，其特征在于，所述照明器具具有LED组，该LED组具有并列设置的多个LED，并且，在该LED组的至少前面并列具有多个细长的第一光折射体，所述第一光折射体具有圆柱形透镜的效果。

并且，本发明提供一种下述的照明器具：在上述LED组的至少前面且在上述第一光折射体的外侧，还并列具有多个细长的第二光折射体，所述第二光折射体与上述第一光折射体实际上正交，且具有圆柱形透镜的效果。

根据本发明，能够提供一种照明器具，所述照明器具发挥了LED的下述优点：由于不产生热量因此效率高，由于功率消耗量少因此能够削减发电所需要的天然资源，能够削减CO₂的排出量，且环保、寿命长等，并且解决了作为照明器具用的LED的缺点，即解决了如果从LED隔开距离则照度急剧降低、如果从LED的照射方向偏离角度则照度急剧降低等问题点。

并且，通过并列设置多个第一光折射体，使LED看起来不像点光源，而像是线光源，能够减轻凝视LED所在的场所时的目眩，不会损害作为照明器具的美观，能够使外观接近整体发光的通用的荧光灯。

进一步，通过与第一光折射体直行地并列设置多个第二光折射体，使看起来像线光源的LED进一步看起来像面光源，即，光从照明器具的整体照射出来，能够消除凝视发光的LED所在的场所时的目眩，不会损害作为照明器具的美观，能够使外观进一步接近光从照明器具的整体照射出来的通用的荧光灯。

因此，在光学上和外观上都和通用的荧光灯基本没有区别，能够安装在通用的荧光灯用的点灯器具上使用，能够提供作为通用的荧光灯的代替品而通用的照明器具。

附图说明

图1是本发明的照明器具的一例的示意图。(a)为侧视图，(b)为从前面观察的俯视图。

图2是本发明的照明器具中能够代替直管型的通用荧光灯的照明器具的概略整体立体图。

图3是示出本发明的照明器具中能够代替直管型的通用荧光灯的照明器具的LED的并列设置的例子的俯视图。

图4是本发明的照明器具的一例，是能够代替直管型的通用荧光灯的照明器具的放大立体图。

图5是沿图4的V-V线箭头方向的剖视图，是本发明的照明器具的一例的纵剖整体图。

图6是本发明的照明器具的一例，是使用第一光折射体和第二光折射体两者的照明器具的示意图。(a)为侧视图，(b)为从前面观察的俯视图。

图7是本发明的照明器具的一例，是使用第一光折射体和第二光折射体两者、能够代替直管型的通用荧光灯的照明器具的立体图。

图8是沿图7和图9的VIII-VIII线箭头方向的剖视图，是本发明的照明器具的一例，是使用第一光折射体和第二光折射体两者、能够代替直管型的通用荧光灯的照明器具的纵剖视图。(a)为纵剖整体图，(b)为纵剖整体图(a)中的用四方形包围的部分的放大图。

图9是沿图7和图8的IX-IX线箭头方向的剖视图，是本发明的照明器具的一例，是使用第一光折射体和第二光折射体两者、能够代替直管型的通用荧光灯的照明器具的横剖视图。

图10示出LED和第一光折射体的优选位置关系，是说明本发明的效果的图。

图11是示出测定照度的各地点的场所的图。

符号说明

1：照明器具；2：LED；2’：示出LED的大小和位置的示意性箭头；2”：示出LED的虚像的示意性箭头；3：第一光折射体；4：第一光折射体组；5：内管；6：LED设置板；8：配线空间；13：第二光折射体；14：第二光折射体组；15：外管；21：管脚；d1：第一光折射体的中心部的厚度；L1：第一光折射体的宽度；d2：第二光折射体的中心部的厚度；L2：第二光折射体的宽度；α：[180°-(从中央的LED观察第一光折射体的角度)]/2；F1：第一光折射体的实际焦点；f1：第一光折射体的实际焦距；F2：第一光折射体的实际焦点；f2：第一光折射体的实际焦距；M：照明器具的中点；P：在光照射方向上处于从照明器具离开1m距离的平面。

最佳实施方式

下面，根据附图说明本发明，但是，本发明并不仅限于附图所示的具体的方式，能够在技术性思想的范围内任意地变形。

<使用第一光折射体的照明器具的整体说明>

本发明的照明器具1的特征在于，所述照明器具1具有LED组，该LED组具有并列设置的多个LED 2，并且，在该LED组的至少前面并列地具有多个细长的第一光折射体3，所述第一光折射体3具有圆柱形透镜的效果。

图1(a)是本发明的照明器具的侧视图，(b)是从LED 2照射光的方向(以下称为“前面”)观察的主视图。在图1中，在LED设置板6上并列设置有纵向3个、横向6个共计18个LED 2，形成LED组。形成LED组的LED的个数和并列设置的密度并没有特别限定，只要以能够作为照明器具发挥功能的个数和密度并列设置即可。相邻的LED 2的发光点(中心部)之间的距离优选为15mm～100mm，更优选为20mm～70mm，特别优选为25mm～40mm。当所述距离过短且密度过大时，有时会产生热量或功率消耗量变多，无法发挥LED的特征。并且，有时变得比通用的荧光灯亮，成本上升。另一方面，当所述距离过长且密度过小时，有时作为照明器具亮度不充分。并且，即使使用本发明中的第一光折射体和第二光折射体(下面，有时总称为“光折射体”进行简记)，也有时看起来仍然是点光源，而不像是线光源或面光源，从而不能发挥本发明的效果。

图1是将LED 2并列设置在平面上的LED设置板6上而形成LED组的平面型的照明器具1，但本发明并不需要将LED 2并列设置在平面上，也可以设置在曲面上。对于LED设置板6的设置LED 2的面，只要能够发挥本发明的上述效果，则既可以是平面也可以是曲面。

LED 2能够使用任何一种通用的LED，优选使用市场上销售的商品。例如，可以举出Cree公司制造的LED等。在以完全代替通用的荧光灯为目的的情况下，优选具有与通用的荧光灯相近的颜色的白色系的LED。在白色系的LED中又特别优选色温为4500K～5500K的LED。并且，也能够使用多种LED。

在图1中，在LED组的前面(图1(a)中的上部)，沿LED组的整个面并列地固定设置有多个具有“圆柱形透镜的效果”的细长的第一光折射体3，构成第一光折射体组4。第一光折射体3具有圆柱形透镜的效果。所谓“圆柱形透镜的效果”是指，具有凸透镜效果的截面和不具有凸透镜效果的截面这样的圆柱形透镜所具有的效果。

设置第一光折射体3即第一光折射体组4是为了能够获得本发明的下述效果：“即使从LED或照明器具隔开距离照度也不降低”；“即使从LED的照射方向偏离角度照度也不降低”；“看起来LED不是点光源而像是线光源”。在图1(b)的情况下，通过设置第一光折射体组4，横向排列的六个LED 2分别全部结合起来，看起来像线光源一样。即，在图1(b)中，看起来像上下排列有三根线光源一样，能够获得上述的本发明的效果。

对于第一光折射体3的形状，只要能够发挥上述效果即可，没有特别限定，但是为了具有凸透镜的效果，必须使整体朝向中心线鼓出。在图1(a)中，第一光折射体3的下面(LED侧的面)和上面(前面)都成为凸面，但下面也可以是凹面和平面，并且，上面(前面)也可以是凹面，也可以如图2和图3所示那样是平面，还可以作为整体形成为半圆柱体形透镜那样的形状。由于有时上面(前面)成为本发明的照明器具的最外侧的面，因此优选为图2和图3所示的平面，以使得灰尘或污垢难以附着，并且容易清扫。虽然图2和图3中，作为照明器具整体，最外侧的面为圆弧，但是作为各个第一光折射体3，上面(前面)大致为平面。

由于第一光折射体3的目的不是形成正确的实像或者虚像，所以只要仅具有上述的“圆柱形透镜的效果”即可，即，可以是根据第一光折射体3的场所不同，作为凸透镜的焦距不同的光折射体，也可以具有歪曲，还可以具有像差。对于像差，可以是球面像差、慧形像差、像散、像面像差以及畸变这些赛德像差中的任一种。因此，作为后述的虚像2”不需要形成在一处，只要至少形成在距第一光折射体3一定距离的范围内即可。

在图1中，相互邻接地紧密并列有多个第一光折射体3而构成第一光折射体组4，但只要构成为能够发挥本发明的上述效果，也可以是多个第一光折射体3以相互离开的方式并列来构成第一光折射体组4。为了获得本发明的上述效果，优选第一光折射体3相互邻接地紧密并列。

相对于LED的列数(图1中的纵向的列数，例如在图1中为6列)的第一光折射体的个数(例如，在图1中为16个)定为能够发挥上述本发明的效果的个数，但相对于1列LED的第一光折射体的个数优选为1～10个，更优选为2～6个，特别优选为2.5～4个。相对于1列LED的第一光折射体的个数过多和过少都存在无法得到上述的本发明的效果的情况，并且，存在无法将第一光折射体的实际焦距f1设定在后述的优选范围内的情况。

在本发明中，虽然没有对第一光折射体3和LED 2的距离进行限定，但是在第一光折射体3和“距该第一光折射体最近的LED 2”之间的距离a比该第一光折射体3的实际焦距f1短的情况下，能够更显著地获得本发明的下述效果，即：“即使从LED或照明器具隔开距离照度也不降低”；“即使从LED的照射方向偏离角度照度也不降低”；“看起来LED不是点光源而像是线光源”，因此是优选的。另外，对于“实际焦距f1”，在第一光折射体3存在像差等、且根据第一光折射体3的场所的不同而焦距不同的情况下，是考虑了平均的成像功能而定义的。

图10表示示出LED 2的示意性箭头2’和第一光折射体3的实际焦点F1之间的关系。图10的右侧是前面。在图10中，“LED和距该LED最近的第一光折射体之间的实际距离”a是LED的发光的点和第一光折射体3的厚度方向的实际的中点之间的距离。“第一光折射体的实际焦点”F1是指，用第一光折射体的透过的光量加权并平均化后的作为凸透镜的平均的焦点。-b(由于b＜0，所以-b为正值)是第一光折射体和利用第一光折射体形成的LED的虚像2”之间的实际距离。

在下述式(1)中，如果a＜f1，则b成为负值，即，如图10所示，从第一光折射体3观察，LED 2’的虚像2”形成于LED 2’的后侧。

1/a+1/b＝1/f1(1)

进而，倍率n由下述式(2)表示，因此1＜n，LED看起来大到如下的程度：从前面观察时彼此相邻(图1(b)中横向彼此相邻)的LED相互接近而看起来像线光源所需的充分的程度。

n＝(LED 2’的虚像2”的大小)/(LED 2’的大小)

＝(-b)/a    (2)

作用、原理并不仅限于此，由此我们认为能够更显著地得到本发明的下述效果：“即使从LED隔开距离照度也不降低”；“即使从LED的照射方向偏离角度照度也不降低”；“看起来LED不是点光源而像是线光源”。

<使用第一光折射体的荧光灯代替品的说明>

本发明的照明器具1具有与通用的直管型荧光灯大致相同的光度和照度，并且能够做成相同的外形尺寸。即，即使并列设置足够数量的LED2，还设置用于进行LED用的各种电气配线的配线空间8，也能够使后述的内管5或外管15的外形尺寸与通用的直管型荧光灯相同(例如，参照图4、5、7～9)。因此，本发明的照明器具1优选具有与通用的直管型荧光灯实际上相等的外形尺寸。

图2是本发明的照明器具中能够代替直管型的通用荧光灯的照明器具的概略整体立体图。在LED板6上并列设置LED 2，并用内管5覆盖。在两端安装有管脚21，以便安装在通用的荧光灯用的器具上而能够获取电流。LED板6可以是仅用于固定LED 2的部件，也可以是兼用作配线基板的作用的部件，但是为了将用于点亮LED 2的各种元件安装在配线空间8侧，优选具有作为配线基板的作用，以节省空间。

在将本发明的照明器具用于通用的直管型荧光灯的代替用途中的情况下，当然也适合(适用)上述的本发明的方式、优选范围、效果、作用/原理等，下面进一步详细说明。

图3是示出能够代替直管型的通用荧光灯的照明器具的LED的并列设置的例子的俯视图。LED板6上的LED 2的并列设置的方式并没有特别限定，可以像图3(a)那样并列设置成锯齿形，也可以像图3(b)或者图4那样排列为形成多列，还可以像图3(c)那样排列成1列。在成列排列的情况下，其列数没有特别限定，但是为了使照度等接近直管型的通用荧光灯，LED在纵向上更加优选为1个～5个(1列～5列)，在纵向上特别优选为2个～4个(2列～4列)，进一步优选如图4所示那样，在纵向上为3个(3列)。

并且，LED 2彼此之间的距离没有特别限定，优选为10mm～100mm，更加优选为20mm～70mm，特别优选为30mm～50mm。如果距离间隔过大，则由于LED 2的个数少而无法充分保证照度，存在无法代替通用的荧光灯的情况。另一方面，如果距离过近，则不利于降低成本，并且，存在照度过大而无法代替通用的荧光灯的情况。

例如，如果以作为通用的荧光灯的40型(长度1198mm)的代替品的情况为例，LED 2优选为每1198mm总共并列设置20～500个的范围。在照明器具的成本、提供与通用的荧光灯相同的适度的照度等方面，更加优选为总共50～400个的范围，特别优选为100～350个的范围，进一步优选为230～320个的范围。例如，在并列设置为3列的情况下，在长度方向上(即每1列)优选为20个～300个，更加优选为70～150个，特别优选为80～120个，最优选的是90～110个。在代替40型(长度1198mm)以外的其他型(长度的)荧光灯的情况下，优选将所述个数范围按照比例增减后的个数范围。

即，综合而言，本发明的照明器具1优选上述LED组在纵向上并列设置1个～5个LED，在长度方向上每1198mm并列设置20个～300个LED，并列设置成得到与通用的直管型荧光灯相同的外形尺寸。

图4是能够代替直管型的通用荧光灯的本发明的照明器具1的一例。在本发明的照明器具1的最外侧设有内管5。内管5是为了下述目的等而设置：保护内部；使外观与通用的荧光灯相似；在其内侧安装第一光折射体3；以及在其两端固定用于安装管脚21的侧面板。内管5的厚度、材质等没有特别限定，可以进行选择以获得上述效果。

如图4所示，在内管5的内侧设有第一光折射体3。内管5和第一光折射体3可以分别形成并相互紧密接触，也可以形成为一体，形成为一体的情况在容易成型、具有耐久性等方面是优选的。由于光照射不到内管5的比LED设置板6靠下的部分，所以该部分可以是透明的，也可以是不透明的，但是需要使LED设置板6的前面或者观察第一光折射体3的角度α前面(设有第一光折射体3的部分)透明。对于内管5，可以使光的全部透过也可以使一部分光透过，可以使特定的波长难以透过，也可以使入射的光的一部分散射。即，对于透过率、朦胧度(ヘイズ)、颜色没有特别的限定。

如图4和图5所示，在本发明的照明器具1中，必须使第一光折射体3与内管5成为一体或者位于内管5的内侧。对于第一光折射体3，对于第一光折射体3和LED 2之间的个数关系和位置关系等，与使用图1和图10说明了的上述的情况相同。

在图4中，第一光折射体3朝向照明器具1的内侧(LED侧)凸出。这是为了具有使照明器具的外观形状接近荧光灯、污垢难以附着、容易清扫等效果。第一光折射体3的个数没有特别地限定，但是为了适于获得上述本发明的效果，在LED的照射区域中，优选为3～20个，更加优选为5～15个，特别优选为8～10个。即，对于本发明的照明器具1，优选在纵向上并列有3个～20个在照明器具1的长度方向上细长的第一光折射体3。在图4和图5中，根据照明器具的长度方向(图4的横向)来调节长度的细长的第一光折射体在LED的照射区域中，在纵向(图4的纵向)并列有9个。此处，所谓“LED的照射区域”是指LED的前面，更详细地说，使用下述的α，是从LED的正面起±(90°-α)的范围的区域。对于1个第一光折射体3的大小，长度与所代替的通用的荧光灯相等，宽度优选使用照明器具1的粗细(周长)，以“进入LED的照射区域的个数”为基准计算而得到的宽度。当然，照明器具1的粗细(周长)与所代替的通用的市场上出售的荧光灯(例如直管的40型等)大致相同。

如上述那样，LED 2和第一光折射体3的位置关系优选通过第一光折射体3的实际焦距f1而确定，但作为凸透镜的实际焦距f1取决于第一光折射体3的中心部的厚度d1和宽度L1。因此，对于第一光折射体3的厚度d1和宽度L1，以与通用的荧光灯为大致相同的外形尺寸作为绝对条件，确定为能够获得优选的“LED 2和第一光折射体3的位置关系”(能够良好地容纳在内部)。d1还取决于第一光折射体3的折射率，优选为2～10mm，更加优选为2.5～7mm，特别优选为3～5mm。L1也取决于第一光折射体3的折射率，优选为3～15mm，更加优选为4～10mm，特别优选为5～6mm。

对于根据从LED 2观察第一光折射体3的角度求得的“图4中的角度α”，优选为0°～30°，更加优选为5°～20°，特别优选为10°～15°。由于光本来就照射不到，所以不需要将第一光折射体3一直设置到α过小的地方，如果α过大，则存在未透过第一光折射体3的光，有时产生无法得到本发明的效果的照射方向。但是，考虑成型和组装的容易程度、成本等，也可以在圆周的整个面上设置第一光折射体3。即，必须使LED组的至少前面具有细长的第一光折射体3。

对于第一光折射体3，可以使入射的光实际上全部透过，也可以使入射的光的一部分透过，可以使入射的光的一部分的特定的波长难以透过，也可以使入射的光的一部分散射。即，对于第一光折射体3的透过率和朦胧度没有特别地限定。对于材质，可以是无色透明，也可以着色，还可以是磨砂玻璃状的材质，但无色透明的材质在不会使光量浪费、不会因吸收光而产生热等方面是优选的。并且，为了使光的波长或光谱更加接近来自通用的荧光灯的光，或者接近自然光，着色的材质也是优选的。

第一光折射体3的材质没有特别的限定，可以是下述等材质中的任一种：玻璃、石英等无机物；(甲基)丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、聚氯乙烯系树脂等乙烯树脂；聚酯系树脂；聚碳酸脂系树脂等有机高分子化合物。对于第一光折射体3的材质，考虑光学特性、折射率、强度、耐久性、成本、加工性等进行选择。对于折射率(从而材质)，有时也以调节第一光折射体3的实际焦距f1来获得优选的位置关系为目的而确定。

<使用第一光折射体和第二光折射体的照明器具的整体说明>

为了进一步获得上述本发明的效果，本发明的照明器具1优选构成为，在上述LED组的至少前面，在上述第一光折射体3的外侧，进一步并列有多个与上述第一光折射体3实际上正交、且具有圆柱形透镜的效果的细长的第二光折射体13。

图6是上述方式的一例，是使用第一光折射体3和第二光折射体13两者的照明器具的示意图。在图4所示的仅使用第一光折射体3的照明器具的外侧，进一步与第一光折射体3正交地设有由多个第二光折射体13构成的第二光折射体组14。通过进一步设置第二光折射体组14，能够更加显著地得到本发明的下述效果：“即使从LED和照明器具隔开距离照度也不会降低”；“即使从LED的照射方向偏离角度照度也不会降低”。并且，在仅使用第一光折射体3的照明器具中，LED 2看起来像是线光源，但在本方式中看起来像是面光源，更加不会产生目眩，并且外观更加接近通用的荧光灯。将第二光折射体13与上述第一光折射体3实际上正交地设置是为了在上述效果之上，特别使LED 2看起来像是面光源。

对于第二光折射体13的形状，只要是具有圆柱形透镜的效果的细长的形状即可，没有特别地限定，但是为了具有凸透镜的效果，必须使整体朝向中心线鼓出。在图6～图9中的任一图中，第二光折射体13的下面(LED侧的面)都为凸面，上面(前面)为平面，但是上面、下面可以是凸面，也可以是凹面，还可以是平面，必须使整体朝向中心线鼓出。也可以整体形成为半圆柱形透镜的形状。但是，由于存在上面(前面)成为本发明的照明器具1的最外侧的面的情况，因此优选形成为图6～图9那样的平面，以使得灰尘和污垢难以附着，并且也容易进行清扫。

由于第二光折射体13的目的不是形成正确的实像或者虚像，所以只要仅具有上述的“圆柱形透镜的效果”即可，即，可以根据第二光折射体13的场所的不同而使作为凸透镜的焦距不同，也可以具有歪曲，还可以具有像差。

在图6～图9的任一图中，第二光折射体13都是相互邻接地紧密并列有多个来构成第二光折射体组14，但只要是构成为能够发挥本发明的上述效果，则也可以是多个第二光折射体13以相互离开的方式并列来构成第二光折射体组14。为了得到本发明的上述效果，优选第二光折射体13相互邻接地紧密并列。

关于相对于LED的列数(例如，在图6中为3列)的第二光折射体的个数(例如，在图6中为10个)，设定为能够发挥上述本发明的效果的个数，但是对于相对于1列LED的第二光折射体的个数，优选为1～20个，更加优选为2～15个，特别优选为2.5～10个。相对于1列LED的第二光折射体的个数过多和过少都存在不能得到上述的本发明的效果的情况，并且，存在无法将第二光折射体的实际焦距f2设定在合适范围内的情况。

在本发明中，对于第二光折射体13和LED 2之间的距离没有限定，但是对于第二光折射体13和“通过第一光折射体形成的最近的LED的虚像2””之间的距离a’，当其比该第二光折射体13的实际焦距f2长时能够更加显著地得到本发明的下述效果：“即使从LED或照明器具隔开距离照度也不降低”；“即使从LED的照射方向偏离角度照度也不降低”；“看起来LED像是面光源”，因此是优选的。另外，对于“实际焦距f2”，在第二光折射体13存在像差等、且根据第二光折射体13的场所不同而焦距不同的情况下，考虑平均的成像功能进行定义。

<使用第一光折射体和第二光折射体的荧光灯代替品的说明>

图7～9中示出使用第一光折射体3和第二光折射体13两者、能够代替直管型的通用荧光灯的本发明的照明器具的一例。即使使用第一光折射体3和第二光折射体13两者，也能够形成与通用的荧光灯相同的外形尺寸(图7～9)。因此，对于本发明的照明器具1，在使用第一光折射体和第二光折射体两者的情况下，也优选具有与通用的直管型荧光灯实际上相等的外形尺寸。

在将使用第一光折射体3和第二光折射体13两者的本发明的照明器具1用于通用的直管型荧光灯的代替用途的情况下，当然也适合(适用)上述的本发明的方式、优选范围、效果、作用/原理等，下面进一步详细说明。

图7～9是能够代替直管型的通用荧光灯的本发明的照明器具1的一例。在本发明的照明器具1的最外侧设置有外管15。外管15是为了下述目的等而设置的：保护内部；使外观与通用荧光灯相似；在其内侧安装第二光折射体13；以及在其两端固定用于安装管脚21的侧面板等。对于外管15的厚度、材质等没有特别限定，可以进行选择以得到上述效果。

如图7～9所示，在外管15的内侧设有第二光折射体13。在图7中，由于图面复杂，所以仅记载了两个第二光折射体13，但实际上从左端到右端无间隙地排列有多个。外管15和第二光折射体13可以分别形成并相互紧密接触，也可以形成为一体，但如图7～9所示那样形成为一体在容易成型、具有耐久性、不占用空间等方面是优选的。由于光照射不到外管15的比LED设置板6更靠下方的部分，因此该部分可以是透明的，也可以是不透明的，但是优选LED设置板6的前面或者角度α的前面(设置有第一光折射体3的部分)是透明的。外管15可以是使光全部透过，也可以使光的一部分透过，可以使特定的波长难以透过，也可以使入射光的一部分散射。即，对透过率、朦胧度、颜色没有特别限定。

如图7～9所示，在本发明的照明器具1中，优选第二光折射体13与外管15形成一体或者设置在外管15的内侧。关于第二光折射体13，对于第二光折射体13和LED 2的个数关系和位置关系等，与使用图6的上述情况相同。

在图7～9中，第二光折射体13朝向照明器具的内侧(LED侧)凸出。这是为了具有使照明器具的外观形状接近荧光灯、使污垢难以附着、易于进行清扫等效果。

第二光折射体13的作为凸透镜的实际焦距f2取决于第二光折射体13的中心部的厚度d2和宽度L2。因此，第二光折射体3的厚度d2和宽度L2以成为与通用的荧光灯相同的外形尺寸作为绝对条件，确定为能够获得优选的“LED 2和第一光折射体3或第二光折射体13的位置关系”(能够良好地容纳在内部)。d2还取决于第二光折射体13的折射率，优选为1～7mm，更加优选为1.5～5mm，特别优选为2～3mm。L2优选为1～7mm，更加优选为1.5～5mm，特别优选为2～3mm。

第二光折射体13只要至少存在于来自LED 2的光照射到的部分即可，即，只要在LED组的至少前面具有细长的第二光折射体13即可，但是考虑成型和组装的容易度、成本等，也可以在圆周的整个面上设置第二光折射体13。并且，也可以是在照明器具1的圆周上呈螺旋状卷绕细长的第二光折射体13的形状。该情况下，第二光折射体13乍一看是一根，但并列有多根，因此包括在本发明的“并列具有多个细长的第二光折射体”中。

第二光折射体13的光学特性、材质等也包括其优选范围，与第一光折射体3的部分所述的相同。第二光折射体13的材质考虑光学特性、折射率、强度、耐久性、成本、加工性等进行选择。

<照明器具>

本发明的照明器具1的形状没有特别限定，可以是管状(圆柱状)、平面状等任一种。并且，管状的照明器具可以形成为笔直的棒状(直管型)，也可以是形成为轮状(圆型)，还可以形成为螺旋状，也可以折叠(U型等)。并且，平面状的照明器具可以是平(高度低)圆柱状、方柱状等任一种。

通过前述的效果，本发明能够代替通用的荧光灯，因此本发明的照明器具1的形状特别优选为通用的荧光灯的规格的形状。10型、15型、20型、30型、40型(长度1198mm)、50型(长度2367mm)等任一种都是优选的，但为了发挥本发明的上述效果，特别优选与40型(1198mm)以上的通用荧光灯具有相同的形状、外观的照明器具。一般在长的照明器具的情况下，在离开照明器具的位置期待高的照度，因此，更能够发挥本发明的照明器具的效果，即，即使在远处的地点、在偏离角度的方向的地点，照度也大。

本发明的照明器具1不用进行机械操作就能够应用于已有的荧光灯灯座等荧光灯用点灯器具。并且，虽然不是必须的，但为了提高光度，只要切断通向变换器的配线，就能够仅通过极其简单的电气操作应用于已有的荧光灯用点灯器具。因此，本发明的照明器具1优选安装在通用的荧光灯用的点灯器具上进行使用。为此，优选插入荧光灯灯座中的管脚21的形态和性能也和通用的荧光灯相同。并且，优选能够以仅仅插入已有的荧光灯灯座中就能够直接使用的方式进行照明器具1的内部电气配线。

作为本发明的照明器具1能够代替的或者代替的“通用的荧光灯”，可以举出手动起动方式、起辉器方式(FL)、快速起动方式(FLR)、高频点灯方式(Hf、FHF)等。在代替高频点灯方式的“通用的荧光灯”时，只要卸下一部分的器具即可。

根据本发明，能够提供下述的照明器具：在图11中，在光照射的方向上从照明器具1的中央M离开1m的距离处存在的平面P上的照度中，对于通过该照明器具1的中央M且从该照明器具1沿与该照明器具1成直角的方向延伸的直线L与该平面P所成的角度为45°的地点(BL、BR)的照度，大于等于通过上述照明器具2的中央的直线和该平面所成的角度为90°的地点H(即，从上述照明器具1的中点M朝向该平面P垂直下去的地点H)的照度的1/4。即，对于本发明，优选在图11中平面P上的点BL和点BR的照度大于等于点H的照度的1/4的照明器具。即，优选如下的照明器具：在光的照射方向上从上述照明器具1的中央离开1m的距离处存在的平面P上的照度中，对于通过上述照明器具1的中央且从该照明器具1呈直角延伸的直线与该平面P所成的角度为45°的地点(BL和BR)的照度，大于等于通过上述照明器具1的中央M的直线和该平面P所成的角度为90°的地点H的照度的1/4。

在通用的直管型荧光灯中，对于任何厂商的产品，点BL和点BR的照度都大于等于点H的照度的1/4，但是，在目前公知的使用LED的管状的照明器具中，点BL和点BR的照度都小于点H的照度的1/4(例如，非专利文献1、2)。即，根据本发明，在使用LED的照明器具中，得到了光学特性与通用的荧光灯同等的照明器具。点BL和点BR的照度更加优选为大于等于点H的照度的1/3.5，特别优选为大于等于1/3，进一步优选为大于等于1/2.5。

根据本发明，能够提供下述的照明器具：在图11中，对于在与上述照明器具1成直角的方向上沿光的照射方向从照明器具1的中央的点M离开1m的地点H的照度，大于等于在与上述照明器具成直角的方向上沿光的照射方向从照明器具1的中央的点M离开0.5m的地点H的照度的1/3。即，对于本发明，优选在图11中，离开1m的平面上的点H的照度大于等于离开0.5m的平面上的点H的照度的1/3的照明器具。即，优选下述的照明器具：对于在与上述照明器具1成直角的方向上沿光的照射方向从照明器具1的中央的点M离开1m的地点H的照度，大于等于在与上述照明器具成直角的方向上沿光的照射方向从照明器具的中央的点离开0.5m的地点H的照度的1/3。

在通用的直管形荧光灯中，上述值大于等于1/3，但是在目前公知的使用LED的管状的照明器具中，大约为1/3.5左右或者更差。即，根据本发明，在使用LED的照明器具中，得到了光学特性与通用的荧光灯同等的照明器具。

对于本发明的照明器具，即使从LED隔开距离照度也不降低、即使从LED的照射方向偏离角度照度也不降低的作用、原理尚不明显，但可考虑到以下事项。但是，本发明并不限于下面的作用、原理成立的范围。即，通过具有凸透镜效果的光折射体，在LED 2的背后(在图10中LED2的箭头2’的左侧)(在式(1)中b＜0)形成比LED 2’大的LED的虚像2”(在式(1)中，a＜f)，因此，即使离开LED也能够维持照度。

并且，该情况下，1＜(-b)/a，像被扩大，因此相邻的LED的虚线2”相连，可认为点光源成为线光源或面光源。

并且，通过使光通过光折射体，从而从LED照射出的光的相位错开，光波相互重合而相互放大，因此即使离开LED也能够维持照度。

实施例

下面，列举实施例和比较例进一步具体地说明本发明，但本发明只要不超出其主旨并不限于这些实施例。

实施例1

制作了图4和图5中所示的照明器具1，该照明器具1具有与通用的荧光灯40型(长度1198mm)相同的大小和外观。即，如图4和图5所示，LED 2为3列，每列96个共计使用了288个LED 2。另外，如图2所示，在左端和右端，设有能够安装在通用的荧光灯用点灯器具上的管脚21，并进行了电气配线以适应通用的荧光灯用的点灯器具。

作为LED 2，使用可瑞(CREE)公司制作的白色LED。第一光折射体3和内管5一体制造。第一光折射体3的厚度d1为4mm，宽度L1为5mm，内管5部分的厚度为1mm。角度α为13°。第一光折射体3的个数如图4和图5所示为9个，材质为丙烯酸树脂。

这样，得到了适应于通用的LED快速起动方式(FLR)的照明器具。以下，将具有该第一光折射体3的本发明的照明器具作为“照明器具A”。在将照明器具A安装在荧光灯用的点灯器具上并点亮时，从外观上看，与通用的荧光灯完全没有差别。并且，在图4的纵向上LED 2的光源相连，看起来和线光源一样，看起来不像从LED一点发光，也不会产生目眩。

并且，照明器具A的功率消耗为13W。另一方面，通用的荧光灯40型实际上照明消耗为37W，稳定器消耗为6W，总计43W。因此，根据13W/43W＝0.30≈1/3，照明器具A的功率消耗是同样形状的荧光灯的大约1/3。并且，寿命应该在10倍以上。

实施例2

制作了图7～9中所示的照明器具1，该照明器具具有与通用的荧光灯40型(长度1198mm)相同的大小和外观。即，如图7～9所示，在制造的与实施例1大致相同且稍细的照明器具的外侧设置第二光折射体13，还设置管脚21，并进行电气配线以适应于通用的荧光灯用的点灯器具，从而制造出照明器具。

第二光折射体13和外管15制造成一体。第二光折射体13的厚度d2为2.5mm，宽度L2为2.5mm。第二光折射体13的材质为丙烯酸树脂。

这样，就得到了适应于通用的LED快速起动方式(FLR)的照明器具。以下，将该具有第一光折射体3和第二光折射体13的本发明的照明器具作为“照明器具B”。在将照明器具B安装到荧光灯用的点灯器具上并点亮时，在外观上和通用的荧光灯完全没有差别。并且，LED 2的光源纵横全部相连，看起来像是面光源，看起来不像是从LED一点发光，也不会产生目眩，在这点上与发光的状态为面光源的通用的荧光灯也没有差别。

并且，功率消耗与实施例1相同，是相同形状的荧光灯的大约1/3。并且，寿命应该在10倍以上。

比较例1

在实施例1中，除了没有设置第一光折射体3之外，与实施例1同样得到了照明器具。以下，将该不具有光折射体的使用LED的照明器具作为“照明器具Q”。在将照明器具Q安装到荧光灯用的点灯器具上并点亮时，由于没有设置第一光折射体3，因此LED 2看起来就是点光源，凝视LED 2时会产生目眩。并且，因此，在外观上与通用的荧光灯完全不同。

实施例3

使用本发明的照明器具A，对于离开照明器具A的场所的照度和从照明器具A的正下方偏离照射角度的场所的照度，与市场上销售的荧光灯和照明器具Q进行了比较。

测定了图11中在光的照射方向上从实施例1中得到的管状的照明器具1的中央M离开1m的距离处存在的平面P上的照度。测定了下述各地点的照度：通过M并从上述照明器具1呈直角延伸的直线L与该平面P所成的角为45°的地点(图11的BL和BR)；30°的地点(图11的AL和AR)；以及在M的正下方即通过M的直线和该平面P所成的角为90°的地点(从M垂直地下至平面P的垂线的垂足)(图11的H)。

并且，还测定了以下地点的照度：从在横向上笔直地离开照明器具1的左端0.5m的地点垂直地下至平面P的垂线的垂足(图11的H’)；以及从在横向上笔直地离开照明器具1的右端0.5m的地点垂直地下至平面P的垂线的垂足(图11的H”)。照度的测定使用杭州远方电子仪器公司制造的照度计Photo-2000，使用Digital CC&CVDC power supply，按照常用方法进行测定。

表1中示出了测定照度的点为图11中的哪些地点。表2中示出了各地点的照度。所有的表中的单位都是“Lux”。另外，以下，有时将[点BR处的照度]/[点H处的照度]等仅仅以[BR/H]进行表示。

[表1]

	-45°	-30°	±0°	+30°	+45°
						向左0.5m			H’
中点M	BL	AL	H	AR	BR
						向右0.5m			H”

[表2]

	-45°	-30°	±0°	+30°	+45°
						向左0.5m			367
中点M	138	238	460	253	127
						向右0.5m			372

比较例2

和实施例3同样，测定了照明器具Q的照度。在下面的表3中示出结果。

[表3]

	-45°	-30°	±0°	+30°	+45°
						向左0.5m
中点M	77	480	630	480	77
						向右0.5m

参考例1

使用市场上出售的43W(照明消耗37W，稳定器消耗6W)的LED快速起动方式的荧光灯40型(长度1198mm)，和实施例3同样进行照度测定，在表4中示出结果。

[表4]

	-45°	-30°	±0°	+30°	+45°
						向左0.5m			123
中点M	79	128	165	125	80
						向右0.5m			122

对于本发明的照明器具A，从表2的结果可知，BL地点的照度与H地点的照度相比，为138/460＝1/3.3，并且，BR地点的照度与H地点的照度相比，为127/460＝1/3.6。并且，对于参考例1的照明器具(通用的荧光灯)，从表4的结果可知，BL和BR的地点的照度与H地点的照度相比，为79/165＝1/2.1、80/165＝1/2.1。由此，对于照明器具A和照明器具(通用的荧光灯)都是即使偏离角度，照度也基本不减少。

另一方面，对于照明器具Q，从表3的结果可知，BL和BR的地点的照度与H地点的照度相比，都是77/630＝1/8.2，照度都大幅减少。由此可知，如果没有第一光折射体3，则从照明器具的照射方向偏离角度的地点的照度显著降低。在具有第一光折射体3的本发明的照明器具A中，与不具有第一光折射体3的照明器具Q相比，可知照度的角度依赖性小，该特性接近通用的荧光灯。

并且，如表1～4所示，取代±45°的地点，在±30°的地点也得到了显示同样的倾向的结果。由此可知，本发明的照明器具即使从照明器具的照射方向偏离角度照度也不降低，和通用的荧光灯相同。

并且，在照明器具A中，如表2所示，H’的照度/H的照度＝367/460＝1/1.25，H”的照度/H的照度＝372/460＝1/1.24，较大。另一方面，即使是通用的荧光灯，如表4所示，H’的照度/H的照度＝123/165＝1/1.34，H”的照度/H的照度＝122/165＝1/1.35，是大致相等的值。由此，对于具有第一光折射体3的本发明的照明器具A，在横向上也和通用的荧光灯相同，在照度上基本没有角度依赖性。

实施例4

使用本发明的照明器具A，除了1.0m以外，使平面P的位置变化为0.5m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m，除此之外与实施例1同样进行评价。表5示出测定照度的点是图11中的哪些点。将评价结果与1.0m的结果一并表示在表6中。

[表5]

点M和平面P之间的距离	-45°	-30°	±0°	+30°	+45°
						1.0m	BL	AL	H	AR	BR

[表6]

点M和平面P之间的距离	-45°	-30°	±0°	+30°	+45°
						0.5m	366	787	1320	784	451
1.0m	138	238	460	253	127
						1.5m	59	125	218	130	62
2.0m	42	74	126	76	41
						2.5m	26	45	90	55	33
3.0m	17	33	63	33	17

参考例2

使用与参考例1同样的照明器具(通用的荧光灯)，除了1.0m以外，使平面P的位置变化为0.5m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m，除此之外与实施例1、4和参考例1同样进行评价。将评价结果与1.0m的结果一并表示在表7中。

[表7]

点M和平面P之间的距离	-45°	-30°	±0°	+30°	+45°
						0.5m	174	283	324	290	184
1.0m	79	128	165	125	80
						1.5m	43	69	98	74	42
2.0m	30	45	63	43	27
						2.5m	21	32	44	31	19
3.0m	14	24	37	23	17

虽然表中没有示出，但在本发明的照明器具A中，与点M和平面P之间的距离为1.0m的实施例3的情况同样，即使是点M与平面P之间的距离为0.5m～3.0m的范围内，BL/H，BR/H、AL/H、AR/H中的任何值都足够大，即使是在从照射方向上偏离角度的地点照度也不怎么降低，即使降低也是和通用的荧光灯大致相同程度的降低。

如表6所示，在本发明的照明器具A中，点M和平面P之间的距离为1.0m的正下方的点H的照度与点M和平面P之间的距离为0.5m的正下方的点的照度的比为460Lux/1320Lux＝1/2.9。另一方面，从上述的参考例2的表7可知，即使是通用的荧光灯，该值为165Lux/324Lux＝1/2.0，两者大致相等。可知在具有第一光折射体3的情况下，即使从照明器具1隔开距离照度降低的比例也小。

并且，可知在本发明的照明器具A中，即使从照明器具离开3.0m，照度也不怎么减少，与通用的荧光灯大致为相同程度。

比较例2

使用照明器具Q，对离开0.5m的地点H(点M与平面P之间的距离(MH)为0.5m)以及离开1m的地点H(点M与平面P之间的距离(MH)为1m)的照度同样进行测定，其结果分别为2160Lux、630Lux(580/2000＝1/3.4)。可知如果没有第一光折射体3，则在离开照明器具Q的场所照度显著降低。

实施例5

除了使用实施例2中使用的照明器具B取代照明器具A之外，与实施例3和实施例4同样进行评价，在点M与平面P之间的距离在0.5m～3.0m的范围内，上述的BL/H、BR/H、AL/H、AR/、H’/H、H”/H的值足够大，从照射方向偏离角度的地点的照度与实施例3大致相等，BL、BR的地点的照度与H的地点的照度相比较，均为1/3.3。

并且，点M和平面P之间的距离为1m的正下方的点H的照度与点M和平面P之间的距离为0.5m的正下方的点的照度的比为1/2.9。

并且，即使从照明器具B离开3.0m，照度的减少也和照明器具A或通用的荧光灯大致同等小，综合来说和通用的荧光灯为同等程度。

产业上的可利用性

对于本发明的“使用LED的照明器具”，由于保持不产生热量、功率消耗量少、环保、寿命长等LED的优点，并且，即使从LED离开照度也不降低，即使从LED的照射方向偏离角度照度也不降低，看起来像线光源/面光源，从而消除了“使用LED的照明器具”的缺点，因此不仅是通用的荧光灯的取代品，而且可以广泛应用于使用照明的所有领域中。

Claims (10)

1、一种照明器具，其特征在于，

所述照明器具具有LED组，该LED组具有并列设置的多个LED，并且，在该LED组的至少前面并列地具有多个细长的第一光折射体，所述第一光折射体具有圆柱形透镜的效果。

2、根据权利要求1所述的照明器具，其特征在于，

在上述LED组的至少前面且在上述第一光折射体的外侧，进一步并列地具有多个细长的第二光折射体，所述第二光折射体与上述第一光折射体实际上正交，且具有圆柱形透镜的效果。

3、根据权利要求1所述的照明器具，其特征在于，

第一光折射体和最接近该第一光折射体的LED之间的距离比该第一光折射体的实际焦距短。

4、根据权利要求1至3中的任一项所述的照明器具，其特征在于，

上述LED组在纵向上并列设置有1个～5个LED，在长度方向上每1198mm并列设置有20个～300个LED，且并列设置为能够得到与通用的直管型荧光灯相同的外形尺寸。

5、根据权利要求4所述的照明器具，其特征在于，

在LED的照射区域中，在纵向上并列地具有3个～20个第一光折射体，所述第一光折射体在照明器具的长度方向上细长。

6、根据权利要求1所述的照明器具，其特征在于，

该照明器具在最外侧还具有与第一光折射体成为一体的内管。

7、根据权利要求2所述的照明器具，其特征在于，

该照明器具在最外侧还具有与第二折射体成为一体的外管。

8、根据权利要求1、2、3、6、7中的任一项所述的照明器具，其特征在于，

所述照明器具具有与通用的直管型荧光灯实际上相等的外形尺寸。

9、根据权利要求1或2所述的照明器具，其特征在于，

在光的照射方向上从上述照明器具的中央离开1m的距离处存在的平面上的照度中，对于通过上述照明器具的中央并从上述照明器具呈直角延伸的直线与该平面所成的角为45°的地点的照度，大于等于通过上述照明器具的中央的直线与该平面所成的角为90°的地点的照度的1/4。

10、根据权利要求1或2所述的照明器具，其特征在于，

对于在与上述照明器具成直角的方向上沿光的照射方向从上述照明器具的中央的点离开1m的地点的照度，大于等于在与上述照明器具成直角的方向上沿光的照射方向从上述照明器具的中央的点离开0.5m的地点的照度的1/3。

Images