JP2009140895A - 帯状連続発光高出力ｌｅｄ照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ発光素子を使用した蛍光灯等の代替の照明器具として、その光束が目には強すぎてぎらつきになり、目を痛めやすい点を改善し、更にＬＥＤ発光素子の寿命の短縮化を改善した照明器具を提供する。
【解決手段】光のぎらつきを点発光源から帯状発光源に変えることで光の面密度を減少させることでこの問題の解決策を提供する。さらにＬＥＤ発光素子を積極的に冷却することでその高寿命化と明るさを向上せしめＬＥＤ照明の高性能化を実現する。具体的にはヒートシンク５を基板ｂ７を媒介としてＬＥＤ発光素子に繋げ、発生するジュール熱を空気中に放出して、ＬＥＤ発光素子の温度上昇を抑制せしめ長寿命を保持せしめる。さらにＬＥＤ発光素子を積極的（アクティブ）に冷却にすることによって従来不可能であった明るさと寿命を実現せしめる。ＬＥＤ発光素子の接触面積が広い事から、冷却効果を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、従来の蛍光灯管と交換可能な高出力ＬＥＤ照明器具に関するものである。ここでいう高出力とはＬＥＤ素子単体の消費電力で１ワット以上の出力をさす。

ＬＥＤ照明器具は地球温暖化を阻止しＣＯ２削減を実現する手段として大きな期待が寄せられている。とくに照明器具の大半を占める蛍光灯の大半をさらに効率の高いＬＥＤ照明で置き換える事が可能ならば人類のエネルギーの三分の一を占める照明の大半のエネルギーの節約が可能となり、世界の主要先進国は国力をあげて研究開発を進めている。各国が暫定的にすすめている同様の節電効果のある蛍光灯（ＦＬ）や電球型蛍光球（ＣＦＬ）では、環境への水銀汚染の問題が未解決だから根本的な解決策にはなりえない。その努力もあり、この種の高出力ＬＥＤ照明器具としては、適切な熱処理を考慮したヒートシンクとの組み合わせで、複数の小さなＬＥＤを備え、各ＬＥＤを直線上に離れて配列させるＬＥＤ照明が最近提供されはじめてきた。

図１は最近の蛍光灯管と交換可能なＬＥＤ照明器具の一例を示しており、従来の蛍光灯管と同じ寸法規格で作られていて、蛍光灯の電源のバラストなどを切り離すなど電源の配線をわずかに切り変えるだけで比較的容易に交換可能である。

従来の蛍光灯は白熱電球をこれに交換することで電力の節約を可能とするが、蛍光管内部に人の中枢神経等に極めて有害な有毒物質を含み、地球温暖化やＣＯ２削減を目的とした照明には根本的な問題を含んでいる。

この根本的な問題に対して、毒性もなくエネルギー効率も蛍光灯に比べて同等以上の性能をもつ蛍光灯型ＬＥＤはリサイクルを可能とし環境にやさしくより省エネルギーが可能な有望な解決の展望を与えてくれる。

ところが、上述のＬＥＤ照明器具では個々のＬＥＤが強い指向性と明るさの強い点発光をするために、従来の蛍光灯管からの柔らかな光と比較して、目に眩しくぎらつきが強すぎるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、眩しさとぎらつきを防止した環境にやさしいより大きな省エネルギーのＬＥＤ照明器具を提供することにある。

上記目的を達成するために、第一段階として半導体レベルで分離したＬＥＤ発光素子をひとまとめにして全体を黄色蛍光粉で覆い樹脂で固めた一定幅、一定長の帯状連続発光体８を採用した。
（中華人民共和国）実用新案ＺＬ２００６ ２００１４８６１６ 発明者：頼金鴻

第二段階として帯状連続発光体８と、これに熱伝導率の高い金属を含む基板ｂと、さらにヒートシンク５を熱伝導的に密着させ、全体を蛍光管と同じ規格の第二のヒートシンク機能をもたせ、一部を波形形状にしさらに透明な円筒３の中に封入せしめる。さらに従来の蛍光灯器具中の蛍光灯管と交換可能せしめるため、ソケット５と電源接続用ピン９を両端に固定せしめる。この際、管の直径が大きなＴ８サイズくらいまではソケット６中にＬＥＤ電源ドライバーを封入せしめ、８０ＶＡＣから２５０ＶＡＣの交流電力を印加させ、Ｔ５以下のサイズにおいてはＬＥＤ電源ドライバーをソケット６の外部に設置する。

この発明によれば数ワットをこえる高出力の帯状連続発光体３においても過度の温度上昇を避け、内部に埋め込まれているＬＥＤ半導体の寿命を劣化させることなく、電気から光りへの高い変換効率で、蛍光灯のエネルギー変換効率と同等以上の、眩しさとぎらつきを抑えた照明器具の提供を可能とする。

本発明によれば従来の水銀封入りの環境を汚染する蛍光灯の代替照明としての目にぎらつきの少ない“良質な光源”としての照明器具を実現可能とする。

ここでいう“良質なＬＥＤ光源”とは、従来の蛍光灯に匹敵するほどに出力が大きく、電気から光への変換効率も高く、蛍光灯照明のように人や物への有害紫外線も含まず、発熱も少なく特に従来のＬＥＤのぎらつきのおおい点光源に替えることにより目にやさしい幅のある帯状の光源を指す。その電力節約量は蛍光灯を上回り、地球温暖化の防止と二酸化炭素削減に大きく寄与せしめる。

またＬＥＤ照明は発生熱量が少ないため空調機器（エアコン）などの負荷を軽減し二重の意味でも電力節約を可能とせしめる。

さらにＬＥＤ照明は低温において発光量と寿命が顕著に増加し、蛍光灯の発光量が減少することとまったく逆の温度特性を保持することから、ＬＥＤ素子を積極的に低温環境に置く事で、エネルギー変換効率と高寿命化等の点においても、いっそう“良質な光源”を可能にする。特に冷蔵あるいは冷凍ショーケースなどの低温の温度条件で、すなわち、室温以下から零下３０度程度までの人工的な低温環境でＬＥＤ素子を人工的（アクテイブ）に全体或は局所的に冷却し、エネルギー変換効率、超高寿命、高出力を大幅に向上させることが可能である。

この事例として従来の蛍光灯管器具図１のなかの蛍光灯管と交換可能な蛍光灯型連続光ＬＥＤ照明器具を図２〜図４に基づいて説明する。また図５と図６には従来の蛍光灯器具を超える性能の応用例を説明する。

従来の点状に配置した蛍光灯型ＬＥＤ管１の一部である。個々のＬＥＤ素子３は基板ａ２上で電気的に接続されているがそれぞれが点状で強い発光をするため、目に眩しくぎらつきが強い。 本発明の一実施形態で蛍光灯型連続発光高出力ＬＥＤ管の構造４で帯状連続発光体８とヒートシンク５は基板ｂ４を媒介として熱伝導的に繋がりＬＥＤ素子から発生する熱はこれを通して空気中に放出される。ソケット６には管径はＴ８以上のサイズのように十分大きければ内部に８０ＶＡＣから２５０ＶＡＣ入力からのＬＥＤドライバーを内蔵する。 本発明の一実施形態で蛍光灯型連続発光高出力ＬＥＤ管のヒートシンンクの構造１０で図２の反対方向からの斜視図で、ヒートシンク５が手前向きをなす。電源用ピン９によって管径に応じて交流あるいは直流が供給される。 本発明の一実施形態で蛍光灯管と交換可能な連続発光高出力ＬＥＤ管１１で全体の斜視図で中に帯状連続蛍光体８を格納した従来の蛍光灯管と交換可能である。図５は蛍光管の管部分を取り去り、幅広にしたヒートシンク１２にて冷却効率をあげたものである。 本発明の発展型で蛍光灯器具の制約を超えて、さらに幅広のヒートシンク１２の冷却効率の高い蛍光灯の代替のＬＥＤ照明器具１３。 帯状の形状を矩形に変換した電球交換型ＬＥＤ照明器具１４でトポロジカル的には帯状連続発光体８と同等である。

符号の説明

１ 従来の蛍光灯型ＬＥＤ管の構造
２ 基板ａ
３ 個々のＬＥＤ素子
４ 本発明の蛍光灯型連続発光高出力ＬＥＤ管の構造
５ ヒートシンク
６ ソケット
７ 基板ｂ
８ 帯状連続発光体
９ 電源用ピン
１０ 本発明の蛍光灯型連続発光高出力ＬＥＤ管のヒートシンンクの構造
１１ 本発明の蛍光灯管と交換可能な連続発光高出力ＬＥＤ管
１２ 幅広ヒートシンク
１３ 本発明の一例の蛍光灯代替のＬＥＤを用いた照明器具
１４ 本発明の一例の電球交換型矩形ＬＥＤを用いた照明器具
１５ 矩形ＬＥＤ素子

Claims (4)

1. 省電力ではあるが有毒水銀を含む蛍光灯等の環境汚染や有害紫外線等の困難な問題を解決し環境に優しく、照明器具の温度上昇が少なく、空調などにとっても熱負荷の少ない、高いエネルギー変換効率で、物理的に蛍光灯管とも簡便に置換可能な、従来のＬＥＤ発光照明器具の欠点であった眩しさとぎらつきを防止した高出力帯状連続発光体を内在する、照明管または照明器具。ここでいう連続発光体の連続とは時間的配置ではなく空間的配置において点状発光源でなく連続した帯状をなす発光源を意味する。
2. 特に冷蔵あるいは冷凍ショーケースなどの低温の温度条件で、すなわち、室温以下から零下３０度程度までの人工的な低温環境でＬＥＤ素子を人工的（アクテイブ）に冷却し、エネルギー変換効率、超高寿命、高出力である性能を持った請求項１に記載の蛍光灯型連続発光体の照明管あるいは照明器具。
3. 本発明の蛍光灯が連続発光高出力ＬＥＤ照明器具のＬＥＤ素子をＬＥＤ照明器具全体でなくＬＥＤ素子またはモジュールそのものに局所的（ローカル）に冷却効率を改良したもの。
4. 本発明で使用する高出力帯状連続発光体は従来の蛍光管以外の類似の照明器具での使用法を包含し、このことでヒートシンク等の冷却効率を改善せしめ、連続発光高出力ＬＥＤ照明器具の大幅な寿命を向上する事を可能とする。