CN101720403A - 荧光灯互换型led照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效率的荧光灯互换型LED照明装置(1),其在整体光量和亮度上都不比现有的荧光灯差,包括:用于荧光灯的玻璃荧光管(2),射出深紫外线的LED(3)、收纳或配置在所述荧光管(2)内并使来自LED(3)的光进行漫射或散射的光散射材料(5)、安装于所述荧光管(2)的对来自荧光灯固有的电气变换电路(A1)的输出进行再变换并提供给所述LED(3)的再变换电路(4),所述LED(3)的表面设置有表面电极(32),在所述表面电极(32)整体间隔地形成有多个贯通孔(321),所述贯通孔(321)上设置有对深紫外光或紫外光进行聚光并使其透过的电介质天线(36)。
Description
技术领域
本发明涉及一种荧光灯互换型LED照明装置,其以LED为光源并可替换已有的荧光管。
背景技术
荧光灯是这样一种灯:封入荧光玻璃管内部的气体水银与从荧光管灯丝飞出的电子撞击所产生的紫外线碰到涂布在荧光玻璃管内侧的荧光体,该荧光体发光而朝荧光管外照射可视光线。这样的荧光灯具有这样的特征:和白炽灯相比,在同等亮度下可将电力的消耗抑制得较低,且发热量小,在我国得到广泛普及,且被大量生产。
一方面,最近随着LED的开发,除了开发发出蓝色、紫外光的产品之外,还开发大功率的产品,其不限于以往那样的指示用途,其用途还扩展到一般的照明装置。(参照专利文献1、2)
LED相比荧光灯寿命较长且光量稳定,而且还没有启动时间长、存在废弃问题这样的情况。但是,从整体光量、照明度等来看,LED还不如荧光灯,虽说随着大功率化的发展,单位发光面积的光量增大,但是如果要在整体上获得能与荧光灯相同的光量的话,需要很多LED,其发热量也非常多,例如如专利文献1、2所示的,需要有散热部件。
专利文献1:日本特开2005-166578号公报
专利文献2:日本特开2007-109504号公报
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种荧光灯互换型LED照明装置,其能够消除这些LED的缺点,大大推进LED在一般照明装置中的可利用性,并可直接利用市场上出售的广泛成为标准产品的荧光灯主体。
解决问题的手段
即,本发明涉及的荧光灯互换型LED照明装置,具有下列(1)~(4):(1)用于荧光灯的玻璃荧光管;(2)LED其安装于所述荧光管上,向所述荧光管的内方射出深紫外光或紫外光,具有:半导体元件主体,呈薄板状,并从形成于所述半导体元件主体的厚度方向中间的PN结层发射深紫外光或紫外光;设置在该半导体元件主体表面的表面电极;电介质天线,该电介质天线断续地设置于整个表面电极且沿厚度方向贯通该表面电极,并对从所述半导体元件主体发射的深紫外光或紫外光进行聚光并使其透过;(3)光散射构件,其收容或配置在所述荧光管内,使来自所述LED的光漫射或散射;(4)再变换电路,其分别安装在所述荧光管上,对稳定器、照明管、逆变器等荧光灯固有的电变换电路的输出进行再变换,并提供给所述LED。
如果是这样的话,由于LED、光散射材料和再变换电路一体安装在荧光管上,故不需要新的适配器或设备,仅需将其安装在现有的荧光灯主体即可使其工作。
又,如果使用照射与水银气体大致相同波长的光的深紫外光照射型LED的话,可就这样转用现有的荧光管,可尽可能地削减新的开发成本和制造成本。
进一步的,在本发明中,由于通过(表)面电极对半导体元件主体赋予一样的电场,因此可容易地使得LED进行理想的面发光从而得到大光量。另一方面,如果设置面电极的话,通常由于面电极遮挡光,而导致光射出到外部的射出效率也变得非常差。这样,在本发明中,由于使很多电介质天线贯通电极,因此,作为电磁波的光由这些电介质天线聚光并射出到外部,可以大大降低电极的遮光影响。即,可以在进行理想的面发光的同时,将所产生的大光量高效率地取出到外部。该效率可以是从前的两倍以上,其结果,根据本发明可保证一般照明需要的光量,并可抑制与高效率相对应程度的发热,从而提供不需要散热材料可完全替换现有的荧光管的照明装置。
作为所述LED的具体的配置形态,最好是以LED的发光面与荧光管的长度方向正交的状态,将LED安装在荧光管的两端部。如果这样,由于是以荧光管的轴为中心的旋转对称构造,因此可使得荧光管整体理想地发光,该荧光管无论以何种旋转角度安装在荧光灯主体上都可获得同样的照明。
另一方面,所述LED可以其发光面与荧光管的长度方向平行的姿势设置在该荧光管内。这样可更容易地实现LED的大面积化和大光量化。
来自LED的光均匀地照射到荧光管,为了使得荧光管整体发光,例如可使用封入荧光管内的浮游的光散射粒子作为所述光散射构件。
又,作为另外的实例,该光散射构件是长条状的导光件,在其外周面具有多个光散射部,所述导光件架设在LED之间,从其两端面将深紫外光或紫外光导入到内部,导入到内部的深紫外光或紫外光由所述光散射部散射并发射到外部。
发明的效果
根据这样结构的本发明,只要将LED照明装置安装在现有的荧光灯主体上,不需要散热材料,即可使其工作。又,由于LED照射深紫外光或紫外光,因此可就这样转用现有的荧光管,可尽可能地削减新的开发成本和制造成本。进一步的,由于LED中使用多个电介质天线和表面电极,因此可高效率地进行面发光。且,由于通过光散射材料使该光散射,因此可以使得荧光管整体发光。
附图说明
图1是显示本发明一实施形态的荧光灯互换型LED照明装置的内部构造的概略图。
图2是本实施形态的面发光LED的示意性截面图。
图3是本实施形态的面发光LED的示意性立体图。
图4是本发明其他实施形态中的面发光LED的示意性截面图。
图5是显示本发明的另一实施形态的荧光灯互换型LED照明装置的内部结构的概略图。
图6是显示本发明的另一实施形态的荧光灯互换型LED照明装置的内部结构的概略图。
具体实施方式
下面参考图1~图6对本发明的一实施形态进行说明。
本发明的实施形态所涉及的荧光灯互换型LED照明装置1,如图1所示,具有:用于荧光灯的玻璃荧光管2;以使发光面相对的姿势,即以使发光面与长度方向正交的姿势分别安装于该荧光管2的两端部的面发光型深紫外LED3;对这些LED3提供适当的电力的再变换电路4;使从各LED3射出的光漫射或散射的光散射粒子5。
各部分的说明
荧光管为涂布有荧光材料的玻璃制圆筒状物体,其安装于现有的荧光灯主体A上。
LED3如图2和图3所示,包括:具有PN结结构的呈薄板状的半导体元件主体31、被设置为大致覆盖该半导体元件主体31表面的表面电极32、被设置为大致覆盖半导体元件主体31的背面的背面电极兼反射板33,从该LED3的中间的PN边界区域34射出深紫外光(大约50nm~大约300nm,最好是水银的波长(253.7nm附近))。又,提供电力用的导线35与半导体元件主体31的周边部连接。
在所述表面电极32上,在所述表面电极32的大致整体区域,以一定间距沿厚度方向形成有多个贯通孔321,这些贯通孔321上设置有电介质天线36,所述电介质天线36的大小为可对所述半导体元件主体31放射的深紫外光进行聚光并使其透过的大小。该电介质天线36为了对光有效地发挥电介质天线36的功能,其具体的大小,即高度、宽度(直径)都需要为光波长的几分之一到十几倍的程度。最好是1/3到3倍的程度。又,电介质天线36在图2和图3中为圆柱形,但是电介质天线36的形状也可以是多边棱柱、椭圆柱等其他形状。进一步的,电介质天线36也可以是与半导体元件主体31连续一体的,也可如图4所示是介电常数不同的其它构件。
再变换电路4将从稳定器、照明管、逆变器等荧光灯固有的电变换电路A1输出的电信号变换为合适于LED3的驱动的波形。具体来说,包含有稳压电路,其降低例如荧光灯启动时从所述电变换电路A1施加的高电压,然后将该稳定电压施加到LED3。该再变换电路4,例如设置在LED3的基板背面,与LED3一起收容在荧光管2的两端部。
光散射粒子5,例如是一边浮游一边做布朗运动等无序运动的非常微小的粒子。该光散射粒子5被封入荧光管2内。
这样,可以将LED3、再变换电路4、光散射粒子5全部收容在荧光管2中,构成为可与现有的荧光管置换,不需要新的适配器、设备,只要将其安装在现有的荧光灯主体A上就可使其动作。
又,由于使用照射与水银气体大致相同波长的光的深紫外光照射型LED3,可以就这样转用现有的荧光管2,这样就可减少新的开发成本和制造成本。
进一步的,由于通过覆盖于半导体元件主体31的正反面的表面和背面电极赋予半导体元件主体31均匀的电场,因此可以容易地使得半导体元件主体31理想地进行面发光从而获得大光量。而且,尽管表面电极32覆盖半导体元件主体31的发光区域,由于很多电介质天线36贯通该表面电极32,作为电磁波的光由这些电介质天线36聚光并射出到外部,从而可大大减小电极的遮光影响。即,能够进行理想的面发光,并可将其产生的大光量高效地放出到外部。这样,其效率是从前的两倍以上,其结果,根据本实施方式,不仅保证了一般照明需要的光量,而且还能抑制与高效率相对应程度的发热,不需要散热材料即可使其工作。即,能够提供替代荧光灯的LED照明装置1。
进一步的,由于光散射粒子封入在荧光管2内并使其在荧光管2内浮游,因此来自LED3的光散射后均匀地照射到荧光管2上,使得荧光管2整体发光。
又,本发明不限于上述实施形态。例如,如图5所示,所述LED3可以其发光面与荧光管2的长度方向平行的姿势设置在该荧光管2内。也可使用300nm以上的近紫外光。
又,作为所述光散射材料5,例如也可以是圆柱状的导光件6,如图6所示那样,在其外周面设置有多个光散射部61,该导光件6架设在LED3之间,从其两端面将深紫外光或紫外光导入到内部。如果是这样的话,导入到内部的深紫外光或紫外光通过光散射部61散射并发射到外部。
本发明不限于上述图示实例和实施方式,在不脱离本发明主题的范围内可作出种种变形。
产业上的可利用性
根据上述结构的本发明,仅通过将LED照明装置安装于现有的荧光灯主体上,不需要散热部件等,即可使其进行工作。又,由于LED照射深紫外光或紫外光,因此可以就这样转用现有的荧光管,减小新的开发成本和制造成本。进一步的,由于LED使用很多电介质天线和表面电极,因此可以高效地进行面发光。而且,由于该光通过光散射材料被散射,因此可以照亮荧光管整体。
Claims (5)
1.一种荧光灯互换型LED照明装置(1),其特征在于,包括:
用于荧光灯的玻璃荧光管(2);
LED(3),其安装于所述荧光管(2)上,向所述荧光管(2)的内部空间射出深紫外光或紫外光,具有:半导体元件主体(31),呈薄板状,并从形成于所述半导体元件主体(31)的厚度方向中间的PN结层(34)发射深紫外光或紫外光;设置在该半导体元件主体(31)表面的表面电极(32);电介质天线(36),该电介质天线(36)断续地设置于整个表面电极(32)且沿厚度方向贯通该表面电极(32),并对从所述半导体元件主体(31)发射的深紫外光或紫外光进行聚光并使其透过;
光散射构件(5),其收容或配置在所述荧光管(2)内,使来自所述LED(3)的光漫射或散射;
再变换电路(4),其安装在所述荧光管(2)上,对稳定器、照明管、逆变器等荧光灯固有的电变换电路(A1)的输出进行再变换,并提供给所述LED(3)。
2.如权利要求1所述的荧光灯互换型LED照明装置(1),其特征在于,所述LED(3)以其发光面与荧光管(2)的长度方向正交的姿势分别设置在该荧光管(2)的两端部。
3.如权利要求1所述的荧光灯互换型LED照明装置(1),其特征在于,所述LED(3)以其发光面与荧光管(2)的长度方向平行的姿势设置在该荧光管(2)内。
4.如权利要求1所述的荧光灯互换型LED照明装置(1),其特征在于,所述光散射构件(5)是封入荧光管(2)内的浮游的光散射粒子(5)。
5.如权利要求2所述的荧光灯互换型LED照明装置(1),其特征在于,所述光散射构件(5)为长条状的导光件(6),在所述导光件(6)的外周面具有多个光散射部,所述导光件(6)架设在LED(3)之间,从其两端面将深紫外光或紫外光导入到内部,导入到内部的深紫外光或紫外光通过所述光散射构件散射并发射到外部。
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