JP2003016805A

JP2003016805A - ライト及びライトの製造方法

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Publication number: JP2003016805A
Application number: JP2001196358A
Authority: JP
Inventors: Koichi Imai; 紘一今井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】消費電力が低く、照度の高いライトおよび当
該ライトの製造方法の提供を課題とした。【解決手段】ライト１はガラス製のケース部材２の内
面側に鏡面部３が配置され、前記ケース部材２の内部に
複数の発光ダイオード４により構成される発光部５と駆
動用回路６を内蔵し、前記ケース部材２の端部に電極部
が一部が前記ケース部材２から一部が露出するように取
り付けられている。ライト１において複数の発光ダイオ
ード４が白色の基板８上に配置され、さらにその内の１
つが前記鏡面部３の光軸上に配置されているため、前記
ライト１は前記発光ダイオード４が放射する光が所定の
方向に集中して反射され照度が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオードを内
蔵するライトおよび当該ライトの製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】白熱電球や蛍光灯などに代表される従来
のライトは、ガラス製の容器内にフィラメントや種々の
ガスを封止したものであり、前記ガラス製の容器から露
出した電極に電力を供給することで発光するものであ
る。

【０００３】白熱電球は、不活性ガスを封入したガラス
製の略球形の容器の中にタングステン線等を材質とする
フィラメントを配置し、前記容器に前記フィラメントと
接続された電極を取り付けたものである。白熱電球は、
電極に外部より電力を供給することによりフィラメント
が発光するものである。

【０００４】また、白熱電球と同様に広くライトとして
用いられている蛍光灯は、低圧水銀灯のガラス管の内壁
に蛍光物質を塗布した構造である。蛍光灯は前記ガラス
管内に配置されるフィラメントにより水銀アーク放電を
行い、それによって発生する紫外線が前記蛍光物質に衝
突することで発光するものである。

【０００５】さらに、電力を供給することで発光するも
のとして、発光ダイオードが公知である。当該発光ダイ
オードとは２種の半導体を接合した半導体素子であり、
接合部に電流が流れると発光するダイオードであり、半
永久的な寿命を有するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した白熱電球や蛍
光灯は、電極間に電力を供給することにより発光する
が、発光時に発熱を伴う。すなわち、白熱電球や蛍光灯
の発光においては、前記発熱量に相当する電力が消費さ
れるため、その分ライトの点灯駆動時に過剰な電力を消
費してしまい、非常灯やポータブル発光装置など供給可
能な電力量に制限がある場合に長時間の点灯駆動ができ
ないという問題がある。

【０００７】一方、前記発光ダイオードは発光時の発熱
量が少なく、白熱電球や蛍光灯に比べ格段に消費電力が
少なく、点灯駆動時に放出する光は輝度は高いが、ライ
トの発光体として用いるには照度が低いという問題があ
る。また、発光ダイオードは極性を有し、交流電流を印
加すると最悪の場合、当該発光ダイオードが破壊される
ため、交流電源による点灯駆動には向かないという問題
がある。

【０００８】そこで本発明においては、前記した諸問題
に鑑み、消費電力が低く、照度の高いライトおよび当該
ライトの製造方法の提供を課題とした。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、少なくとも一部が透光性を有するケース部材と、前
記ケース部材の内面側に配置された鏡面部と、前記ケー
ス部材の内部に配置された複数の発光ダイオードと、前
記ケース部材から露出し、内部の発光ダイオードに電力
を供給する電極部を有することを特徴とするライトであ
る。

【００１０】本発明のライトはケース部材の内部に複数
の発光ダイオードを内蔵するものであるため、前記ライ
トは発光量が多い。また、前記ライトのケース部材の内
部には鏡面部が設けられており、前記発光ダイオードに
より放出された光は前記鏡面部において反射するため、
前記ライトは照射角度が広い。

【００１１】ここで、前記発光ダイオードは２つの端子
を有する半導体素子であり、当該端子間に電流を流すこ
とで様々な発光色を呈するものである。なお、本発明の
ライトに用いられる前記発光ダイオードは、いかなる発
光色を呈するものであっても良い。また、前記発光ダイ
オードは、発光に要する消費電力が極めて低く、低電圧
で発光し、半永久的な寿命を有するものである。よっ
て、発光ダイオードを内蔵する本発明のライトは、低電
圧で発光駆動でき、消費電力が極めて低く、半永久的な
寿命を有する。

【００１２】また、前記発光ダイオードを収納するケー
ス部材は、少なくとも一部が透光性を有するものであれ
ば、ガラスや樹脂等、いかなる材質で構成されても良い
が、内部に収納される発光ダイオードにより放射される
光の減衰を防止すべく極力薄く透光性の高い材質で構成
されることが望ましい。また、前記ケース部材は球形や
直方体等、内部に前記発光ダイオードを収納する空間を
有するものであればいかなる形状であっても良い。電極
部は一部が前記ケース部材から露出し、前記ケース部材
の内部に収容された発光ダイオードに電力を供給するも
のであり、いかなる形状であってもよい。

【００１３】さらに前記ケース部材の内面側に設けられ
る鏡面部は前記ケース部材の内面をスパッタリングなど
により鏡面状に表面処理したものであり、光を反射する
ものであればいかなる手法で表面処理したものであって
も良い。また、鏡面部は前記ケース部材の内部に、鏡や
金属製の部材にスパッタリングやメッキ加工を施したも
のなど別途の部材を配置したものであっても良い。な
お、スパッタリングとは真空中にＡｒガスなどの不活性
ガスを導入しながら基板（本発明においてはケース部
材）と前記基板上に成膜される物質であるターゲット間
に直流高電圧を印加し、イオン化した不活性ガスをター
ゲットに衝突させターゲット物質を弾き飛ばし、基板上
に成膜させる方法である。

【００１４】請求項２に記載の発明は、発光ダイオード
はケース部材内部で鏡面部の光軸上およびその周囲に配
置されていることを特徴とする請求項１に記載のライト
である。

【００１５】本発明のライトは、鏡面部の光軸上、すな
わち鏡面部により構成される光学系の中心を連ねる直線
上の位置に発光ダイオードが配置されているため、発光
ダイオードが放出する光が前記鏡面部により所定の方向
に集中して反射される。また、発光ダイオードが前記光
軸の周囲の位置にも配置されるため、本発明のライトは
十分な照度を有するライトである。ここで、照度とは光
が照射される面の単位面積が受ける光束の量を示すもの
である。すなわち、照度が高いほど光が照射される面が
明るい。

【００１６】請求項３に記載の発明は、発光ダイオード
はケース部材内部に配置された基板上に取り付けられ、
当該基板は白色であることを特徴とする請求項１又は２
に記載のライトである。

【００１７】本発明のライトにおいては、発光ダイオー
ドがケース部材内部に配置される基板上に配置されてお
り、当該発光ダイオードが放出する光は、当該基板によ
り反射される。また、当該基板は白色であるため、当該
基板に入射される光の大部分が所定の方向に集中して反
射される。よって本発明のライトは発光ダイオードが放
出する直接光に、前記基板からの反射光が加わることに
より、十分な照度で発光する。

【００１８】請求項４に記載の発明は、コンデンサと抵
抗とダイオードにより構成され、前記発光ダイオードに
接続される発光ダイオード駆動用回路が、ケース部材内
に内蔵されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載のライトである。

【００１９】本発明のライトは、ケース部材の内部に抵
抗およびコンデンサにより構成される発光ダイオード駆
動用回路が内蔵されている。前記発光ダイオード駆動用
回路は前記ライトが直流電源用のライトであるか交流電
源用のライトであるかにより異なる構成であることが望
まれる。すなわち直流電源用のライトに内蔵される前記
発光ダイオード駆動用回路は、前記発光ダイオードに印
加する電力の電流制限を行うものであることが望まし
い。一方直流電源用のライトに内蔵される前記発光ダイ
オード駆動用回路は、前記発光ダイオードに印加する電
力の電流の制限および整流を行うものであることが望ま
しい。

【００２０】請求項５に記載の発明は、ケース部材は、
密閉されたガラス容器であることを特徴とする請求項１
乃至４のいずれかに記載のライトである。

【００２１】本発明のライトにおいてはケース部材が密
閉されており、当該ライト内の発光ダイオードなどが外
部の環境から保護される。そのため、本発明のライト
は、湿度が高い場所等の過酷な環境下においても使用で
きる。また、本発明のライトのケース部材はガラス製で
あるため、当該ケース部材内に配置される発光ダイオー
ドが放射する光はほとんど減衰しない。

【００２２】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれかに記載のライトを製造する方法において、ガ
ラス容器を成形する工程と、ガラス容器内に複数の発光
ダイオードを封入する工程を有し、前記ガラス容器内に
複数の発光ダイオードを封入する工程を行う際に前記ガ
ラス容器内を水分を含有しないガスで置換することを特
徴とするライトの製造方法である。

【００２３】本発明のライトの製造方法は、ガラスを加
工しガラス容器を形成する工程と、当該ガラス容器内に
複数の発光ダイオードを封入する工程を有する。ここで
本発明のライトの製造方法においては前記ガラス容器内
を水分を含有しないガスで置換する。そのため、当該製
造方法により製造されたライトの内部には水分が残留せ
ず、当該ライトはいかなる環境下において用いても前記
ガラス容器内が水分によって曇らない。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下において本発明の実施形態に
ついて説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態の
ライト１の模式図であり、図１（ｂ）は同（ａ）のＡ−
Ａ断面図である。ライト１はガラス製で中空のケース部
材２の内部に鏡面部３と、発光ダイオード４を９つ接続
した発光部５と、当該発光部５に接続された駆動用回路
６が配置されており、前記ケース部材２の端部に電極部
７が一部露出するように取り付けられている。ケース部
材２は球形部２ａと円筒部２ｂにより構成され、電極部
７は円筒部２ｂの端部に取り付けられている。なお、本
実施形態においてケース部材２はガラス製であるが、こ
れに限らず中空で少なくとも一部が透光性を有するもの
であれば、樹脂等いかなる材質で構成されたものであっ
ても良い。

【００２５】また、鏡面部３は発光部５により放出され
る光を反射できるように、前記ケース部材２の内部にス
パッタリング処理を施し鏡面状の膜を成膜したものであ
る。なお、鏡面部３はスパッタリング処理に限らず、湿
式のメッキ処理等により成膜したもの等、発光部５によ
り放出される光を反射できるものであればいかなる表面
処理を施されたものであっても良い。また、鏡面部３は
金属製で両端が開口した略椀形の部材に湿式のメッキ加
工を施したものや鏡など、光を反射できるものを別途前
記ケース部材２の球形部２ａの内部に配置したものであ
っても良い。

【００２６】発光部５は発光ダイオード４が９つ接続さ
れたものであり、当該発光部５には電極部７に供給され
る直流電源に電流制限を加えた電流が通電され、これに
よって、各発光ダイオード４が点灯駆動される。なお、
前記発光ダイオード４はいかなる発光色を呈するもので
あっても良く、前記発光部５は発光ダイオード４をいく
つ接続したものであってもよい。また、前記発光部５を
構成する発光ダイオード４はすべて同じ発光色であるこ
とが望ましいが、異なる発光色の発光ダイオード４を組
み合わせても良い。

【００２７】本発明のライト１においては、ケース部材
２に内蔵される９つの発光ダイオード４のうちの１つで
ある発光ダイオード４ａが当該ケース部材２内に配置さ
れた白色の基板８と前記鏡面部３の光軸との交点の位置
に配置される。また、残り８つの発光ダイオード４が前
記基板８上の前記発光ダイオード４ａを中心とする円周
上の位置に等間隔に配置される。なお、基板８はいかな
る色相を有するものであっても良いが、白色であること
が望ましい。また、基板８はいかなる材質で構成されて
も良い。さらに発光ダイオード４はケース部材２の内部
であればどこに取り付けられてもよいが、前記鏡面部３
に包囲される位置に配置されることが望ましい。また、
本実施形態においては前記発光ダイオード４ａ以外の発
光ダイオード４は前記ケース部材２の内部であればいか
なる場所に配置されてもよいが、本実施形態のように前
記発光ダイオード４ａを中心とする円周上に配置される
ことが好ましい。

【００２８】前記ケース部材２の内部に配置され、発光
部５が接続される駆動用回路６は、直流電源用の回路で
あり、図３に示すようにコンデンサと抵抗とダイオード
により構成される回路である。前記駆動用回路６は、発
光ダイオード４を３つ順方向を揃えて直列接続したもの
を、さらに３組並列接続して構成される発光部５に、電
極部７に供給される直流電源に電流制限を加えた電流を
通電するものである。すなわち、前記駆動用回路６は電
極部７のプラス側の端子から電流制限用の抵抗Ｒ１を介
して発光部５のアノード側に接続され、発光部５のカソ
ード側から電流制限用の抵抗Ｒ２を介して電極部７のマ
イナス側の端子に至る回路である。また、前記駆動用回
路６には、発光部５の発光ダイオード４に逆電圧が印加
されることを防ぐために、発光部５に対して逆並列に保
護ダイオードＤ１が接続されている。この保護ダイオー
ドＤ１により、直流電源の接続極性の間違いによって発
光部５に逆電圧が加わることを防止している。また、ラ
イト１内部に誘起される静電気や、電源を介して伝送さ
れるサージ電圧などを吸収して、発光部５を逆電圧によ
る破壊から保護している。

【００２９】前記ケース部材２の端部から一部が露出す
るように取り付けられた電極部７は、側面にネジ加工を
施したエジソン２６型の口金である。すなわち電極部７
は略円筒形であり、側面をネジ加工したネジ部７ａと、
先端側に設けられた突起である給電部７ｂを有するもの
である。さらに電極部７は前記ケース部材２に熱を加え
ることで接合され、これによりケース部材２は密閉され
る。なお、電極部７は前記した形状に限らず、図２に示
すように金属製で略円筒形の形状で、先端側に電極７ｃ
を有し、側面に係合突起状の電極７ｄ，７ｅを設けた形
状等、いかなる形状を有するものであっても良い。

【００３０】本実施形態のライト１は、複数の発光ダイ
オード４により構成される発光部５を、ケース部材２内
に有するため発光量が多い。また、ケース部材２の内部
には鏡面部３が設けられており、前記発光ダイオード４
により放出された光は前記鏡面部３において反射するた
め、ライト１は照射角度が広い。また、ライト１におい
ては前記発光ダイオード４の内の１つである発光ダイオ
ード４ａが、前記鏡面部３の光軸上に取り付けられてお
り、さらに発光ダイオード４はいずれも白色の基板８上
に取り付けられている。そのため、発光ダイオード４に
より放射される光が所定の方向に集中して反射され、ラ
イト１は非常に照度が高い。

【００３１】また、ライト１は光源が発光ダイオード４
であるため、発光に要する消費電力が極めて低く、低電
圧で発光し、半永久的な寿命を有する。また、発光ダイ
オード４により構成される発光部５に接続される駆動用
回路６は前記発光ダイオード４に流れる電流を制限し、
発光ダイオード４に逆電圧が加わることを阻止する効果
を有する。

【００３２】さらに、ライト１のケース部材２は密閉さ
れ、ケース部材２の内部に配置されたライト１の各構成
部材を保護する構造であるため、ライト１は湿度の高い
場所等の過酷な環境下においても問題なく使用できる。

【００３３】よってライト１は懐中電灯などに代表され
る屋外用のポータブル発光装置や非常時に点灯する非常
灯など、消費電力が低く、照度の高いライトが必要とさ
れる物の光源として好適に使用できる。

【００３４】続いて、本発明の第２実施形態のライト１
０について説明する。なお、本実施形態のライト１０は
前記第１実施形態のライト１とほぼ同様の構造を有する
ため、共通する部分については同一の符号を付し、説明
を省略する。本実施形態のライト１０はライト１とは異
なり、交流電源用（本実施形態においては交流１００
Ｖ）のライトである。

【００３５】ライト１０は前記第１実施形態のライト１
とダイオード駆動用回路が異なる。本実施形態のライト
１０に内蔵される駆動用回路１１は交流用であり、図４
に示すように抵抗とコンデンサとダイオードにより構成
される回路である。本実施形態のライト１０において発
光部５は、９本の発光ダイオード４を順方向を揃えて直
列接続して構成される。そして、電極部７に供給される
交流電源を電流制限を加えつつ整流し、生成された脈流
電流を発光部５に通電することにより、各発光ダイオー
ド４の点灯駆動を行っている。則ち、前記駆動用回路１
１においては、電極部７から電流制限用の抵抗Ｒ３，Ｒ
４を介して整流用のブリッジダイオードＢＤ１に交流電
源が印加される。そして、ブリッジダイオードＢＤ１で
整流された脈流が発光部５のアノードとカソードとの間
に加えられて発光ダイオード４が点灯駆動される。尚、
ライト１に内蔵される駆動用回路６と同様に、駆動用回
路１１においても発光部５に逆並列に保護ダイオードＤ
１が設けられている。

【００３６】本実施形態のライト１０はケース部材２の
内部に交流電源用の駆動用回路１１が内蔵され、発光部
５に接続された構造である。そのため、家庭用電源など
の交流電源に接続することで発光ダイオード４、すなわ
ちライト１０を点灯駆動できる。

【００３７】また、ライト１０はケース部材２の内部に
複数の発光ダイオード４を有するため発光量が多い。さ
らにライト１０はケース部材２の内部に鏡面部３が設け
られているため照射角度が広い。また、ライト１０に内
蔵される前記発光ダイオード４の内の１つである発光ダ
イオード４ａが、前記鏡面部３の光軸上に配置されてお
り、さらに発光ダイオード４はいずれも白色の基板８上
に取り付けられているため、発光ダイオード４により放
射される光が所定の方向に集中して反射され、ライト１
０は非常に照度が高い。

【００３８】本実施形態のライト１０は光源として発光
ダイオード４を採用しているため、消費電力が極めて低
く、半永久的な寿命を有する。さらに、ライト１０のケ
ース部材２は密閉されているため、ケース部材２の内部
に配置されたライト１０の各構成部材が外部雰囲気から
保護されるため、ライト１０は過酷な環境下で用いるこ
とができる。

【００３９】よってライト１０は屋外据付型の照明など
の発光装置や非常時に点灯する非常灯など、消費電力が
低く、照度の高いライトが必要とされる場所に好適に使
用できる。

【００４０】続いて、前記第１実施形態および第２実施
形態のライト１，１０の製造方法を説明する。まずガラ
スを火炎などにより融点近傍の温度まで加熱し、柔軟に
した後、所定の形状に前記ガラスを成形し、ケース部材
２を作成する。また、ケース部材２は、スパッタリング
処理により内面に鏡面状の膜を成膜し、鏡面部３を形成
する。一方、駆動用回路６あるいは１１と、発光ダイオ
ード４により構成される発光部５を電極部７に取り付け
る。

【００４１】続いて前記において所定の形状に成形され
たケース部材２の内部に水分を含有しない窒素ガスを導
入し置換する。なお、ここでケース２内部に導入するガ
スは窒素ガスに限らず水分を含有しないガスであればい
かなるガスであっても良い。また、ケース２内部の空気
を真空ポンプ等で吸引し、真空雰囲気にしても良い。ケ
ース部材２の内部を窒素雰囲気にした後、前記ケース部
材２の内部に発光ダイオード４および駆動用回路６ある
いは１１を収容し、ケース部材２の端部を加熱し電極部
７と接合することでライト１，１０の製造が完了する。

【００４２】前記したライト１，１０の製造方法におい
ては、ケース部材２の内部に水分を含有しないガスで置
換する。そのため、ライト１，１０の内部には水分が残
留しておらず、いかなる環境下においても当該ケース部
材２は水分により曇ることはない。また、前記した製造
方法により製造されたライト１，１０はケース部材２が
密閉される。そのため前記ライト１，１０は内部の発光
ダイオード４がケース部材２により保護される。よっ
て、前記した製造方法により製造されたライト１，１０
は過酷な環境下においても使用できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明のライトは、ケース部材の内部に
複数の発光ダイオードを内蔵しており発光量が多い。ま
た、前記ライトは、前記ケース部材の内部設けられた鏡
面部により前記発光ダイオードにより放出された光が反
射されるため照射角度が広い。また、本発明のライトに
おいては、前記ケース部材に内蔵される複数の発光ダイ
オードの内の１つが、前記鏡面部の光軸上に配置されて
いるため、発光ダイオードにより放射される光が所定の
方向に集中して反射される。そのため、本発明のライト
は非常に照度が高い。

【００４４】また、本発明のライトは光源として発光ダ
イオードを採用しているため、当該ライトの発光に要す
る消費電力が極めて低く、半永久的な寿命を有する。さ
らに本発明のライトのケース部材は密閉されているた
め、当該ケース部材の内部に配置された前記ライトの各
構成部材を保護でき、前記ライトを過酷な環境下におい
ても使用できる。

【００４５】本発明のライトの製造方法においては、ケ
ース部材の内部を水分を含有しないガスで置換し、密閉
する。そのため、前記ライトはいかなる環境下において
用いてもケース部材が水分で曇らない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態のライトの模式
図であり、（ｂ）は同（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図２】本発明の第１実施形態のライトの電極部のさら
に別の実施例を示す図である。

【図３】本発明の第１実施形態のライトの内部に配置さ
れる駆動用回路の回路図である。

【図４】本発明の第２実施形態のライトの内部に配置さ
れる駆動用回路の回路図である。

【符号の説明】

１，１０ライト２ケース部材３鏡面部４発光ダイオード５発光部６，１１駆動用回路７電極部８基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一部が透光性を有するケース
部材と、前記ケース部材の内面側に配置された鏡面部
と、前記ケース部材の内部に配置された複数の発光ダイ
オードと、前記ケース部材から露出し、内部の発光ダイ
オードに電力を供給する電極部を有することを特徴とす
るライト。
【請求項２】発光ダイオードはケース部材内部で鏡面
部の光軸上およびその周囲に配置されていることを特徴
とする請求項１に記載のライト。
【請求項３】発光ダイオードはケース部材内部に配置
された基板上に取り付けられ、当該基板は白色であるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載のライト。
【請求項４】コンデンサと抵抗とダイオードにより構
成され、前記発光ダイオードに接続される発光ダイオー
ド駆動用回路が、ケース部材内に内蔵されたことを特徴
とする請求項１乃至３のいずれかに記載のライト。
【請求項５】ケース部材は、密閉されたガラス容器で
あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
のライト。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載のライ
トを製造する方法において、ガラス容器を成形する工程
と、ガラス容器内に複数の発光ダイオードを封入する工
程を有し、前記ガラス容器内に複数の発光ダイオードを
封入する工程を行う際に前記ガラス容器内を水分を含有
しないガスで置換することを特徴とするライトの製造方
法。