JP2001035239A - 照明器具 - Google Patents

照明器具

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JP2001035239A
JP2001035239A JP19794198A JP19794198A JP2001035239A JP 2001035239 A JP2001035239 A JP 2001035239A JP 19794198 A JP19794198 A JP 19794198A JP 19794198 A JP19794198 A JP 19794198A JP 2001035239 A JP2001035239 A JP 2001035239A
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light
light emitting
emitting diodes
circuit
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Tsukasa Ohata
司 大畑
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SYSTEM DENKI SANGYO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】壊れにくく、長寿命で、小型軽量で、デザイン
上の自由度も高く、別付け部品が少なくても点灯可能な
照明器具を提供することを目的とする 【構成】複数の白色発光ダイオードを整然と配置し、照
明用主光源として用いることにした。さらに、同一基板
上に整流回路と、突入電流防止回路と、電流平滑回路と
を配置した構造とした。 【効果】白色発光ダイオードを照明用主光源としている
ので衝撃や振動に強く、長寿命で、小型軽量で、デザイ
ン的にも自由度が有り、簡素で、小型で、ちらつきが無
く、高周波妨害が無いなどの数多くの特徴を備えた、従
来に無い照明器具を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主に定位置に設置され
使用されることを目的とした照明器具において、発光ダ
イオードを使用した照明器具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の照明器具には主に白熱ランプと蛍
光ランプが用いられていた。
【0003】図5に従来技術の一つである白熱ランプの
一例を示す。ガラス球21の内部にタングステンなどの
材料で形成されたフィラメントコイル22が一組の電極
23,24に支持接続されるように配置された構造とな
っている。ガラス球21の内部は、真空に保持されてい
るか又はアルゴンガスや窒素ガスなどが封入されてい
る。前記電極23,24に通電すると、フィラメントコ
イル22が発熱し、熱放射による光を発生する。
【0004】また図6に従来技術の一つである蛍光ラン
プの一例を示す。ガラス管25の両端に、タングステン
などの材料で形成されたフィラメントコイル26,27
がそれぞれ一組づつの電極28,29,30,31に支
持接続されるように配置された構造となっている。ガラ
ス管25の内壁には蛍光膜32が塗布されており、また
ガラス管25の内部には水銀蒸気とアルゴンガスなどが
封入されている。前記電極28,29,30,31に通
電すると、フィラメントコイル26,27の発熱により
高温となった水銀蒸気が放電を起こし紫外線を発生させ
る。発生した紫外線は蛍光膜32に入射し可視光に変換
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構造では以下に示すような問題があった。 (イ)ガラスでできているので壊れやすい。 (ロ)フィラメントコイルを使用しているので切れやす
く寿命が不十分である。 (ハ)ガスを封入しているので大型になりデザインも画
一的である。 (ニ)蛍光ランプの場合は単体で点灯させることができ
ないので、安定器やグローランプやインバーター回路な
どの別付け部品が必要であり、大型化,コスト高とな
る。
【0006】本発明は、上記の問題点を解決し、壊れに
くく、長寿命で、小型軽量で、デザイン上の自由度も高
く、別付け部品が少なくても点灯可能な照明器具を提供
することを目的とする
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明では複数の発光ダイオードを整然と配置
し、照明用主光源として用いる構造としたのである。
【0008】さらに本発明では、発光ダイオードが配置
されている同一基板上に整流回路と、突入電流防止回路
と、電流平滑回路とを配置した構造とした。
【0009】また、本発明では、発光波長範囲が約38
0nmから約780nmの間に、少なくとも一つ以上の
発光強度ピークを有する発光ダイオードを、少なくとも
一種類以上使用し、発光色が白色に近くなるように配慮
した構造とした。
【0010】
【作用】本発明による照明器具は、複数の発光ダイオー
ドを整然と配置したので、発光ダイオードを照明用主光
源として用いることを可能とした。すなわち、従来の概
念では、発光ダイオードは、単品では小型で発光量も微
少なために、その使用用途は単なる表示用やワンポイン
トアクセサリーなどの範囲に限られていが、本発明で
は、発光ダイオードを積極的に複数個用いることによ
り、総合発光量を増加させ、発光ダイオードを照明用主
光源とすることを可能としたのである。
【0011】さらに、本発明では、使用される発光ダイ
オードの発光色を、赤や青や緑などの単色光を組み合わ
せて白色光に近い光色を得たり、単体で白色に発光する
ダイオードを用いたりすることにより、蛍光ランプに匹
敵する、演色性の高い照明器具を実現することが可能で
ある。
【0012】さらに本発明では、発光ダイオードが配置
されている同一プリント基板上に、整流回路と、突入電
流防止回路と、電流平滑回路とを配置した構造としたの
で、前記整流回路の入力端子に、交流電源または直流電
源またはその他の不定交番電圧電源を接続することが可
能となる。従って、本発明による照明器具は、、外付け
部品を付加する必要が無く、一般交流100V電源や蓄
電池やその他の種類の電源を容易に使用することができ
るので、簡素で小型で従来に無い照明器具を実現でき
る。
【0013】
【実施例】図1に本発明による第1の実施例の斜視図を
示す。第1の実施例を示す目的は。本発明の基本的な構
成を説明することにある。従って、本発明を保護収納す
る筐体や支持具などの、本発明とは関係の無い部分は省
略してある。以下本発明による第1の実施例について、
詳しく説明する。
【0014】所定の回路パターンを形成したプリント基
板1の上に、複数の発光ダイオード2と、整流用ダイオ
ード3と、突入電流防止用抵抗器4と、電流平滑回路を
構成するためのコンデンサー6と抵抗器5とを、半田付
けなどの電気的導通手段を用いて配置する。さらに、電
源供給用プラグ7を有する一組の導線20を、プリント
基板1の所定の位置に半田付けなどの電気的導通手段を
用いて接続する。
【0015】プリント基板1は、必要強度や電気絶縁性
や放熱性やデザインなどを考慮して、材質や板厚や形状
を選定すると良い。例えば、材質がガラスエポキシ樹脂
材や紙エポキシ樹脂材やベーク材などで、板厚は数mm
以下とするのが現実的である。
【0016】また、プリント基板1の表面形状は、本実
施例では簡略化のため長方形としたが、これに限らず、
例えば、円形や楕円形やリング型やその他の自由曲線に
よる形状などから、幅広く選定すると良い。
【0017】また、プリント基板1の表面色は、光の反
射効率を向上させるために、例えば、白色や銀色や鏡面
などを選定すると良い。
【0018】また、プリント基板1の表面に形成される
回路パターンは、表面のみに形成されていても良いし、
表裏両面に形成されていても良いし、プリント基板1の
内部に形成されていても良く、必要に応じて選定され
る。
【0019】発光ダイオード2の配置数量は、本発明が
設置される場所に必要とされる総合発光量が得られるよ
うな数量とし、その配置方法は、発光効率が最良となる
ように、配置方向や配置間隔を選定すると良い。例え
ば、等間隔で平行に配置したり、放射状に配置したり、
ジグザグに配置したりすると良い。
【0020】また、発光ダイオード2の形状は、本実施
例では、小型化のために、チップ型発光ダイオードを用
いているが、大型化を問わないのであれば、随意形状の
発光ダイオードを用いても同様の効果が得られる。
【0021】また、発光ダイオード2の発光色は、赤や
青や緑などの単色光を組み合わせて用いても良いが、単
体で白色に発光するダイオードを用いるとなお良い。要
は、本発明による照明器具から発せられた光が、被照射
物に到達する時にほぼ白色か、またはそれに近い光色に
混色されるよう配慮されていれば良いのである。
【0022】具体的には、光の波長が約380nmから
約780nmの間に、少なくとも一つ以上の発光強度ピ
ークを有する発光ダイオードを少なくとも一種類以上使
用し、それぞれの発光ダイオードの発光量を適当に調節
すると、ほぼ白色に近い光色が得られる。
【0023】例えば、約450nm前後の発光波長を有
する青色発光ダイオードと、約550nm前後の発光波
長を有する緑色発光ダイオードと、約650nm前後の
発光波長を有する赤色発光ダイオードとを、それぞれ適
当な数量と適当な方法で配置すると、ほぼ白色に近い光
色が得られる。また例えば、前記青、緑、赤の発光ダイ
オードのうち、赤の発光ダイオードの発光量を多くする
と、白熱ランプに近い光色となり、また例えば、前記
青、緑、赤の発光ダイオードのうち、青の発光ダイオー
ドの発光量を多くすると、蛍光ランプに近い光色とな
る。
【0024】即ち、各色の発光量を増減することによ
り、所望の光色を容易に得ることができる。勿論、本発
明による照明器具の発光色は、赤や青や緑などの単色発
光ダイオードの組み合わせにより合成されるよりは、単
体で所望の白色光を得られる発光ダイオードを用いる方
が、色むらが無いなどの点で、より好ましいのは言うま
でもない。
【0025】結局、本発明の意図する所は、本発明によ
る照明器具から発せられた光が被照射物に到達する時
に、その色度座標が、0.2≦X≦0.5,0.15≦
Y≦0.45となるよう、前記主光源となる発光ダイオ
ードを配置することにあり、その配置方法や形状や大き
さや発光色や形成材料などは随意である。
【0026】整流用ダイオード3は、外部から加えられ
た交流電源や、その他の不定交番電源を直流に整流する
ために設置される。本実施例では、小型化のために、4
個の整流用ダイオードを一つのパッケージ内に収納した
チップ型ブリッジダイオードを用いているが、大型化を
問わないのであれば、随意形状の整流用ダイオードを個
々に配置しても同様の効果が得られる。また、整流用ダ
イオードは1個でも十分実用に耐え得る。
【0027】突入電流防止用抵抗器4は、電源投入時に
整流用ダイオード3やコンデンサー6に過大電流が流れ
るのを防止するために設置される。抵抗器4の例とし
て、例えば、カーボン抵抗器や金属酸化膜抵抗器などが
ある。本実施例では、小型化のために、チップ型抵抗器
を用いているが、大型化を問わないのであれば、随意形
状の抵抗器を配置しても同様の効果が得られる。
【0028】コンデンサー6と抵抗器5は、電流平滑回
路を構成するために設置される。外部から加えられた電
源電流は、整流用ダイオード3と突入電流防止用抵抗器
4を通過して電流平滑回路に達するが、この時点では、
まだ完全な直流ではなく、脈流電流分を多く含んでい
る。これらの脈流電流は、ちらつきの原因となるので除
去する必要がある。コンデンサー6と抵抗器5は、これ
ら脈流電流を除去し、電流の流れを平滑にするために挿
入される。
【0029】コデンサー6の例として、例えば、電解コ
ンデンサーやセラミックコンデンサーやタンタルコンデ
ンサーやフィルムコンデンサーなどがある。本実施例で
は、小型化のために、チップ型コンデンサーとチップ型
抵抗器を用いているが、大型化を問わないのであれば、
随意形状のコンデンサーと抵抗器を配置しても同様の効
果が得られる。
【0030】電源供給用プラグ7は、接続される電源の
種類に合わせて選定すると良い。本実施例では、一例と
して、日本国内で使用されている、AC100V用コン
セントプラグを示した。
【0031】一組の導線20は、供給される電力の大き
さや、使用される環境に合わせて選定すると良い。本実
施例では、一例として、導体の断面積が0.75平方m
mのビニール平行コードを示した。勿論、一組の導線2
0の適当な部分にスイッチを設け、本発明による照明器
具の点灯と消灯を、随意に行えるような構造としても良
い。
【0032】なお、本実施例では、各部品がプリント基
板1の片側にのみ配置されているが、これに限らず、各
部品がプリント基板1の両側に配置されていても良い。
また、各部品の配置位置については、信頼性やデザイン
などを考慮して選定すると良い。
【0033】次に、本発明による第1の実施例の照明器
具を構成する回路図の一例について説明する。
【0034】図2に本発明による第1の実施例の照明器
具を構成する回路図の一例を示す。本図において7は電
源供給用プラグであり、整流回路8に接続される。
【0035】整流回路8は4個の整流用ダイオード3で
構成されており、交流電流を脈流電流に変換する。整流
回路8は、突入電流防止回路9に接続される。
【0036】突入電流防止回路9は、抵抗器4で構成さ
れており、電源投入時に、整流用ダイオード3やコンデ
ンサー6に過大電流が流れるのを防止する。突入電流防
止回路9は、電流平滑回路10に接続される。
【0037】電流平滑回路10は、コンデンサー6と抵
抗器5で構成されており、脈流電流を直流電流に変換す
る。電流平滑回路10は、複数の発光ダイオード2に接
続される。なお、抵抗器5は、発光ダイオード2の電流
制限用抵抗も兼ねている。
【0038】複数の発光ダイオード2は、一個当たりに
加わる電圧と電流が、定格値を超えないように配慮し、
並列接続と直列接続を組み合わせて接続される。
【0039】具体的に説明すると、例えば、交流100
Vの電圧を、電源供給用プラグ7に印加すると、複数の
発光ダイオード2の両端に加わる直流電圧は、約135
V前後となる。従って、例えば、順方向定格電圧が3.
6Vの発光ダイオード2を用いた場合、38個以上の発
光ダイオード2を直列に接続すれば良い。また、明るさ
が不足する場合は、これら38個以上の発光ダイオード
を直列に接続した回路を、必要な明るさが得られるまで
並列に接続すると良い。
【0040】以上のようにして構成された本実施例の回
路の特徴を以下に述べると、 (イ)発光ダイオードを照明回路に用いているので、長
寿命である。 (ロ)発光ダイオードを並列接続と直列接続とを組み合
わせて用いているので、一つの発光ダイオードが故障し
ても、他の全ての発光ダイオードが消灯することはな
い。 (ハ)整流回路と、突入電流防止回路と、電流平滑回路
とを内蔵しているので、外付け部品を付加する必要が無
く、一般交流100V電源や、蓄電池や、その他の種類
の電源を、容易に使用することができる。 (ニ)発光ダイオードを直流で点灯しているので、騒音
や、振動や、ちらつきや、高周波ノイズの発生などが全
く起きない。 (ホ)全ての部品を、小型固体部品で構成できるので、
衝撃や振動に強く、また、小型軽量な照明器具とするこ
とができる。 などの多くの特徴を有することが挙げられる。
【0041】次に、本発明による第2の実施例について
説明する。第2の実施例を示す目的は、本発明の持つ特
徴と有用性を、さらに明らかにすることにある。
【0042】図3に、本発明による第2の実施例の照明
器具を示す斜視図を示す。
【0043】反射板11の所定の位置に、所定の回路パ
ターンを形成したプリント基板1を、ねじ止めや樹脂接
着などの固定手段を用いて配置する。さらに、プリント
基板1の上に、複数の発光ダイオード2と、整流用ダイ
オード3と、突入電流防止用抵抗器4と、電流平滑回路
10を構成するためのコンデンサー6と抵抗器5とを、
半田付けなどの電気的導通手段を用いて配置する。ま
た、電源供給用接続ピン12,13と、ダミーピン1
4,15を有する支持体16,17を、反射板11また
はプリント基板1の所定の位置に、ねじ止めや樹脂接着
などの固定手段を用いて配置する。電源供給用接続ピン
12,13は、プリント基板1の所定の位置に、半田付
けなどの電気的導通手段を用いて接続される。
【0044】反射板11は、プリント基板1の上に配置
された複数の発光ダイオード2から発せられた光を、効
率良く目標照射物に到達させるために用いられる。
【0045】反射板11の長辺寸法Lは、従来技術であ
る蛍光ランプの長辺寸法と同寸法とすると良い。例え
ば、10Wの直管蛍光ランプであれば約330mmと
し、また、例えば、20Wの直管蛍光ランプであれば約
580mmとすると良い。
【0046】反射板11の表面色は、光の反射効率を向
上させるために、例えば、白色や銀色や鏡面などを選定
すると良い。また、反射板11は、本発明による照明器
具本体を支える主構造体となるので、十分な強度と耐久
性と放熱性を有していると良い。
【0047】反射板11の材質としては、例えば、アル
ミや、銅や、鉄や、マグネシウムや、それらを含む合金
や、その他の金属や、カーボンファイバーや、グラスフ
ァイバーや、耐熱性プラスチックなど幅広い材質の種類
から選定すると良い。
【0048】プリント基板1の上に配置された、複数の
発光ダイオード2と、整流用ダイオード3と、突入電流
防止用抵抗器4と、電流平滑回路を構成するためのコン
デンサー6と抵抗器5の説明は、既に実施例1において
述べられているので省略する。
【0049】電源供給用接続ピン12,13は、従来技
術の蛍光ランプに設けられている接続ピンと同型状で同
寸法である。材質は、良導体で、かつ十分な強度が得ら
れれば、随意に選択すると良い。
【0050】ダミーピン14,15は、従来技術の蛍光
ランプに設けられている接続ピンと同型状で同寸法であ
り、本実施例による照明器具の回路には接続されず、そ
の重量を支えるためだけに配置される。従って、材質
は、良導体でも絶縁体でも良く、十分な強度が得られさ
えすれれば、随意に選択すると良い。
【0051】支持体16,17は、電源供給用接続ピン
12,13とダミーピン14,15を、反射板11また
は、プリント基板1に支持固定する部材である。材質と
形状は、絶縁体で、かつ十分な強度が得られれば、随意
に選択すると良い。
【0052】本実施例の特徴は、実施例1で述べたと同
様の特徴を有すると供に、本発明による照明器具を、従
来技術である蛍光ランプの代替に、容易に用いることが
可能となることである。
【0053】即ち、本発明による照明器具は、反射板1
1の長辺寸法Lが、従来技術である蛍光ランプの長辺寸
法と同寸法としてあり、かつ、電源供給用接続ピン1
2,13とダミーピン14,15の形状と寸法を従来技
術の蛍光ランプの接続ピンと同形状,同寸法としてある
ので、従来技術である蛍光ランプを用いた照明器具本体
の構造を変更することなく、蛍光ランプの代わりに、そ
のまま差し替えることができる。
【0054】このことは、本発明が、発光ダイオードを
照明回路に用い、整流回路と、突入電流防止回路と、電
流平滑回路とを内蔵し、全ての部品を、小型固体部品で
構成できるようにしたからこそ成し得たのであって、従
来技術では、決して成し得なかったことである。
【0055】次に、本発明による第3の実施例について
説明する。第3の実施例を示す目的は、本発明を用いる
ことにより、簡素で小型で軽量な照明器具を容易に実現
できることを、明視スタンドを例に挙げ、明らかにする
ことにある。
【0056】図4aに、本発明による第3の実施例の照
明器具を示す斜視図を示す。また、図4bに、本発明に
よる第3の実施例の照明器具を示す側面図を示す。
【0057】所定の形状に形成された板材を、ほぼ
「コ」の字型に折り曲げた主構造体18の所定の位置
に、本発明による第1の実施例による照明器具本体10
0を、ねじ止めや樹脂接着などの固定手段を用いて配置
する。さらに、電源供給用プラグ7を有する一組の導線
20を、主構造体18の所定の位置に設けられた貫通穴
19を通過させ、後方に引き出す。
【0058】本発明による第1の実施例による照明器具
本体100の説明は、既に実施例1において述べられて
いるので省略する。
【0059】主構造体18は、例えば金属などの板を所
定の形状に形成し、適当な部位で、ほぼ「コ」の字型に
折り曲げただけの簡単な構造でよい。
【0060】即ち、主構造体18は、本発明による第1
の実施例による照明器具本体100を、空中に支えるこ
とだけを考慮すればよく、他の部品を収納するための筐
体などを付加するなどを考慮する必要がない。
【0061】ところで、従来技術である蛍光ランプを用
いた明視スタンドの場合は、主構造体18に相当する部
位に、必ず筐体を設け、その内部に安定器やグローラン
プやインバーター回路などの部品を収納しなければなら
ず、大型化、複雑化は避けられなかった。しかし、本発
明による照明器具は、以上のような従来技術の持つ不合
理が生じないことは明白である。
【0062】主構造体18の構造と表面色は、明視スタ
ンドの安定性やデザインや光の反射効率などを考慮し
て、随意に選定すると良い。また、主構造体18の折り
曲げ部に、適当な構造のヒンジなどを設け可動式とし、
光の放射方向を調節できるようにしても良い。
【0063】主構造体18は、本発明による照明器具本
体100を支えるために、十分な強度と耐久性と放熱性
を有していると良い。
【0064】主構造体18の材質としては、例えば、ア
ルミや、銅や、鉄や、マグネシウムや、それらを含む合
金や、その他の金属や、カーボンファイバーや、グラス
ファイバーや、耐熱性プラスチックなど幅広い材質の種
類から選定すると良い。
【0065】ところで、主構造体18の材質として、例
えば、アルミを選定すると、その板厚は3mm以上あれ
ば十分な強度が得られる。また、本発明による照明器具
本体100の厚さは7mm程度で実現できる。従って、
主構造体18と、本発明による照明器具本体100の両
方を加えた総合厚さtは、10mm程度と非常に薄型に
なる。このことは、従来技術による白熱ランプや蛍光ラ
ンプでは決して成し得ないことであり、本発明の先進性
を示すものである。
【0066】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明による照明
器具は発光ダイオードを照明用主光源として用いている
ので衝撃や振動に強く、白熱ランプや蛍光ランプのよう
に割れることがない。
【0067】また、フィラメントコイルを使用していな
いので切れることがなく、寿命は白熱ランプや蛍光ラン
プの数倍以上となる。
【0068】また、ガスなどを封入していないので小型
軽量化が可能となり、薄型形状や楕円形、細型、長尺型
などデザイン的にも幅広い自由度が得られる。
【0069】また、発光ダイオードが配置されている同
一プリント基板上に、整流回路と、突入電流防止回路
と、電流平滑回路とを配置した構造としたので、安定器
やグローランプやインバーター回路などの別付け部品が
不要となり、簡素で、小型で、ちらつきが無く、高周波
妨害が無いなどの数多くの特徴を備えた、従来に無い照
明器具を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施例の照明器具を示す斜
視図である。
【図2】本発明による第1の実施例の照明器具を構成す
る回路図の一例である。
【図3】本発明による第2の実施例の照明器具を示す斜
視図である。
【図4a】本発明による第3の実施例の照明器具を示す
斜視図である。
【図4b】本発明による第3の実施例の照明器具を示す
側面図である。
【図5】従来技術である白熱ランプの一例を示す一部破
断正面図である。
【図6】従来技術である蛍光ランプの一例を示す一部破
断正面図である。
【符号の説明】
1 プリント基板 2 発光ダイオード 3 整流用ダイオード 4 突入電流防止抵抗器 5 抵抗器 6 コンデンサー 7 電源供給用プラグ 8 整流回路 9 突入電流防止回路 10 電流平滑回路 11 反射板 12,13 電源供給用接続ピン 14,15 ダミーピン 16,17 支持体 18 主構造体 19 貫通穴 20 一組の導線 21 ガラス球 22,26,27 フィラメントコイル 23,24 ,28,29,30,31 電極 25 ガラス管 32 蛍光膜 100 本発明による第1の実施例による照明器
具本体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主に定位置に設置され使用されることを目
    的とした照明器具において、発光ダイオードを照明用主
    光源としたことを特徴とする照明器具。
  2. 【請求項2】少なくとも一つ以上の発光ダイオードと、
    少なくとも一つ以上の電流制限回路を有し、前記発光ダ
    イオードと前記電流制限回路が所定の回路を形成するよ
    うにプリント基板上に配置されたことを特徴とする請求
    項1記載の照明器具。
  3. 【請求項3】少なくとも一つ以上の整流回路と、少なく
    とも一つ以上の突入電流防止回路と、少なくとも一つ以
    上の電流平滑回路を有し、前記整流回路の入力端子に交
    流電源または直流電源またはその他の不定交番電圧電源
    を印加したことを特徴とする請求項2記載の照明器具。
  4. 【請求項4】発光波長が約380nmから約780nm
    の間に、少なくとも一つ以上の発光強度ピークを有する
    発光ダイオードを、少なくとも一種類以上使用したこと
    を特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の
    照明器具。
  5. 【請求項5】発光ダイオードから発せられた光の混色後
    の色度座標が、0.2≦X≦0.5,0.15≦Y≦
    0.45となるよう、前記発光ダイオードを配置したこ
    とを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載
    の照明器具。
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