JP2009199863A - Ｌｅｄを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】熱を持たない、電力消費量が少ない、寿命が長い等のＬＥＤの特長を生かしつつ、ＬＥＤから離れても照度が急激に落ちてしまうことがなく、ＬＥＤの照射方向から角度的にずれても照度が急激に落ちてしまうことのない、複数のＬＥＤ構造体が並置された照明器具を提供すること。
【解決手段】並置された複数のＬＥＤ構造体１と、これら複数のＬＥＤ構造体１の全体を包囲する光透過性カバー２２を有する照明器具２であって、該ＬＥＤ構造体１が、それぞれのＬＥＤ１１の前方に凸レンズの効果を有する光透過体１２が設けられているものであることを特徴とする照明器具。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを用いた照明器具に関し、更に詳しくは、照明器具から離れても照度の低下が少ないＬＥＤを用いた照明器具に関するものである。

ＬＥＤを用いた照明器具については多く知られている（例えば、特許文献１〜４）。また、汎用の蛍光灯の代替品とするべく、汎用の蛍光灯用の点灯器具に装着して使用することができるように、蛍光灯と互換性を持たせ、外観を汎用の蛍光灯に模したものも知られている（例えば、非特許文献１〜２）。

これらＬＥＤを用いた蛍光灯代替品は、汎用の蛍光灯に比べ、熱を持たない、電力消費量が少ない、寿命が長い等の特長がある反面、複数のＬＥＤを並置しても照度が充分でないという問題点があった。そして、照度を充分に確保するために更に多くのＬＥＤを並置すると、照明器具全体として高価になりコスト的に問題が生じる場合があった。

それに加え、より大きな問題点として、たとえ更に多くのＬＥＤを並置した場合であっても、ＬＥＤに近い場所での照度は充分でもＬＥＤから離れると、例えば１ｍ程度でも、その地点の照度が急激に落ちてしまうという問題点があった。また、ＬＥＤの照射方向での照度は充分でも、ＬＥＤの照射方向から角度が少しでもずれた場所では、照度が急激に落ちてしまうという問題点もあった。

そのため、ＬＥＤを用いた蛍光灯代替品は、上記した多くの特長を有するものの、上記した大きな問題点のために、汎用の蛍光灯の完全な代替品としては使用できるものではなく、従って一般的な照明器具としては支障なく使用することができなかった。

省エネルギー、長寿命、良環境特性等の要求は、近年ますます高くなってきている。しかしながら、照明器具からの距離が離れた場所及び角度がずれた場所での照度が不十分なため、ＬＥＤを用いた照明器具については汎用のものにはなっておらず、更なる改善の余地があった。

特開２００２−３０４９０４号公報 特開２００４−０３９５９４号公報 特開２００６−０２４３８１号公報 特開２００７−２２７２１０号公報 日本ユーザック株式会社商品カタログ（２００７年） 日本アドバンテージ株式会社商品カタログ（２００７年）

本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、熱を持たない、電力消費量が少ない、寿命が長い等のＬＥＤの特長を生かしつつ、ＬＥＤから離れても照度が急激に落ちてしまうことがなく、ＬＥＤの照射方向から角度的にずれても照度が急激に落ちてしまうことのない「複数のＬＥＤ構造体が並置された照明器具」を提供することにある。

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、個々のＬＥＤの前方に凸レンズの効果を有する光透過体を設けると、設けないものと比較して、遠くまで照度が落ちず、また斜めの方向でも照度が落ちないことを見出した。そして、このような光透過体が設けられたＬＥＤ構造体を複数個並置することによって、汎用の蛍光灯を代替するものになり得ることを確認し本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、並置された複数のＬＥＤ構造体と、これら複数のＬＥＤ構造体の全体を包囲する光透過性カバーを有する照明器具であって、該ＬＥＤ構造体が、それぞれのＬＥＤの前方に「凸レンズの効果を有する光透過体」が設けられているものであることを特徴とする照明器具を提供するものである。

また、本発明は、上記光透過性カバーが、管状であり、並置された複数のＬＥＤ構造体の前面長手方向に、「シリンドリカルレンズの効果を有する光屈折体」を有しているものである上記の照明器具を提供するものである。

また、本発明は、汎用の蛍光灯用の点灯器具に装着して使用することが可能な上記の照明器具を提供するものである。

また、本発明は、上記照明器具の中央から、光の照射される方向に１ｍの距離を隔てて存在する平面上の照度において、上記照明器具の中央を通り、上記照明器具から直角に伸びた直線が該平面となす角が４５°の地点の照度が、上記照明器具の中央を通る直線と該平面のなす角が９０°の地点（照明器具の中央から該平面に垂直に下した地点）の照度の１／４以上である上記の照明器具を提供するものである。

本発明によれば、熱を持たないため効率的で、電力消費量が少ないため発電に必要な天然資源を削減でき、ＣＯ_２の排出削減が可能で環境に優しく、寿命が長い等のＬＥＤの特長を発揮しつつ、照明器具用としてはＬＥＤの欠点であった、ＬＥＤから距離が離れると急激に照度が落ちてしまう、ＬＥＤの照射方向から角度的にずれると急激に照度が落ちてしまうという問題点を解決した照明器具を提供することができる。

また、複数のＬＥＤ構造体を並置することによって、汎用の蛍光灯と光学的には殆ど性能に差がない照明器具を提供できる。すなわち、ＬＥＤ構造体若しくは照明器具から距離が離れても汎用の蛍光灯と同程度に照度が落ちず、ＬＥＤ構造体若しくは照明器具の照射方向から角度的にずれても汎用の蛍光灯と同程度に照度が落ちない。そのため、外観的にも光学的にも、使用上、汎用の蛍光灯と殆ど区別がつかず、汎用の蛍光灯用の点灯器具に装着して使用することが可能であるため、蛍光灯の代替として通用する照明器具を提供することができる。

以下、本発明について説明するが、本発明は、以下の具体的形態に限定されるものではなく、技術的思想の範囲内で任意に変形することができる。

本発明の照明器具は、複数のＬＥＤ構造体が並置されており、個々のＬＥＤ構造体は、１つのＬＥＤの前方に「凸レンズの効果を有する光透過体」（以下、括弧内を「光透過体」と略記する）が設けられた構造を有している。

図１は、ＬＥＤ構造体１の断面形状の代表的な例を示している。ＬＥＤ構造体１は、ＬＥＤ１１の照射方向（以下、「前方」と略記することもある）に、光透過体１２が設けられている。光透過体１２は、「ＬＥＤから距離が離れても照度が落ちない」、「ＬＥＤの照射方向から角度がずれても照度が落ちない」という本発明の上記効果を得るために設けられる。光透過体１２は、凸レンズの効果を有すれば如何なるものでもよい。「凸レンズの効果」とは、入射した光の実質的に全部又は一部が透過して、該凸レンズの実質的な焦点距離よりも該凸レンズから離れた距離に、該凸レンズに対して像と同じ側に虚像１５を形成する効果をいう（図２参照）。入射した光の実質的に全部が透過しても、入射した光の一部が透過してもよく、入射した光の一部の特定の波長が透過し難くてもよく、入射した光の一部が散乱してもよい。すなわち、光透過体１２の透過率やヘイズには特に限定はない。材質は、透明でも、着色していても、磨りガラス状のものでもよいが、無色透明であることが光量を無駄にしない、吸収光によって熱を発生させない等の点で好ましい。また、光の波長やスペクトルをより汎用の蛍光灯からの光に近づけたり、自然光に近づけたりするために着色されていることも好ましい。

光透過体１２は、正確な実像を形成することが目的ではないので、単に上記した凸レンズの効果を有すればよく、すなわち、光透過体１２の場所によって焦点距離が異なるようなものでもよく、歪みがあっても収差があってもよい。収差は、球面収差、コマ収差、非点収差、像面収差及び歪曲収差といったザイデル収差の如何なるものであってもよい。従って、虚像１５としては一か所に形成される必要はなく、少なくとも光透過体１２から一定距離範囲に形成されればよい。

光透過体１２の焦点距離は、光透過体１２の場所によって実質的に同一であっても（実質的に収差はなくても）、光透過体１２の場所によって異なっていても（収差があっても）よいが、ＬＥＤ１１と「光透過体１２内の１点」との距離に応じて、その「光透過体１２内の１点」の焦点距離が定められることが好ましい。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｅ）では、ＬＥＤ１１の前方に、ほぼ凸レンズのような形状をした光透過体１２が設けられている。図１（ａ）や（ｂ）のように、光透過体１２の中央部分が上にも下にも膨らんで凸レンズの効果を奏していてもよく、図１（ｃ）及び（ｅ）のように、光透過体１２の下側が平ら又は凹んでいて全体で凸レンズの効果を奏していてもよい。また、図１（ｄ）のように、ＬＥＤ１１全体を光透過体１２が覆うように設けられていて、その光透過体１２が凸レンズの効果を奏していてもよい。

ＬＥＤ構造体１を構成する光透過体１２は、図１（ａ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）のように、１つの材質でＬＥＤ１１の前方に設けられていてもよく、図１（ｂ）のように、光透過体１２とは別の材質でできた光透過体支持体１３によって支えられて、ＬＥＤ１１の前方に設けられていてもよい。

ＬＥＤ１１は、汎用のものが何れのものも使用でき、市販品が好適に用いられる。例えば、Ｃｒｅｅ社製ＬＥＤ等が挙げられる。汎用の蛍光灯の完全代替を目的にする場合は、汎用の蛍光灯に近い色を有する白色系ものが好ましい。白色系のうちでも色温度４５００Ｋ〜５５００Ｋのものが特に好ましい。また、複数種類のＬＥＤを用いることもできる。

ＬＥＤ構造体１において、ＬＥＤ１１と光透過体１２の位置関係は特に限定はないが、ＬＥＤ１１と光透過体１２との実質距離（以下、「ａ」という）が、光透過体１２と「光透過体１２の実質焦点（以下、「Ｆ」という）」との距離（以下、「ｆ」という）未満であることが好ましい。図２に位置関係を模式的に示した。「ＬＥＤと光透過体との実質距離」ａとは、ＬＥＤ１１の発光している点と光透過体１２の厚さ方向の実質的な中点との距離をいう。「光透過体１２の実質焦点」Ｆとは、光透過体１２の透過する光量で重みを付けて平均化した凸レンズとしての平均の焦点をいう。−ｂ（ｂ＜０なので、−ｂは正の値）は、図２で模式的に示したように、光透過体１２と「ＬＥＤ１１の虚像１５」との実質距離である。ａがｆより大きいと、式（１）において、ｂがプラスの値になり、すなわちＬＥＤ１１の実像が光透過体１２のＬＥＤ１１とは反対側にできることになり、「ＬＥＤから距離が離れても照度が落ちない」、「ＬＥＤの照射方向から角度的にずれても照度が落ちない」という本発明の効果が得られない場合がある。
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ （１）

光透過体１２の大きさは特に限定はないが、ＬＥＤ１１の発光点と光透過体１２の中心点を通る平面で切った場合、ＬＥＤ１１を中心として光透過体１２の両端を結ぶ線がなす扇形の中心角α（ＬＥＤ１１から光透過体１２を見込む角度、例えば図１（ｂ）に示すα）が、６０°以上が好ましく、７５°以上がより好ましく、９０°以上が特に好ましい。また、上限は１８０°以下が好ましい。αが小さ過ぎると、「ＬＥＤから距離が離れても照度が落ちない」、「ＬＥＤの照射方向から角度的にずれても照度が落ちない」という本発明の効果が得られない場合がある。

光透過体１２の材質は特に限定はなく、ガラス、石英等の無機物；（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等のビニル系樹脂；ポリエステル系樹脂；ポリカーボネート系樹脂等の有機高分子化合物等の何れでもよい。光透過体１２の材質は、光学特性、強度、耐久性、コスト、加工性等を考慮して選択される。

本発明の照明器具２は、図３に模式的に示したように、上記したＬＥＤ構造体１が複数並置され、これら並置された複数のＬＥＤ構造体１の全体を包囲する光透過性カバー２２を有している。複数のＬＥＤ構造体１の並置された形態を図４に例示する。並置の形態は特に限定はなく、図４（ａ）のように千鳥に並置しても、図４（ｂ）のように複数の列をなすように並列に並べても、図４（ｃ）のように１列に並べてもよい。

また、ＬＥＤ構造体１同士の間の距離は特に限定はないが、１ｃｍ〜１０ｃｍが好ましく、２ｃｍ〜７ｃｍがより好ましく、３ｃｍ〜５ｃｍが特に好ましい。距離が開き過ぎると、ＬＥＤ構造体１の個数が少ないことになるので照度を充分に確保することができず、汎用の蛍光灯の代替にはならない場合がある。一方、距離が近過ぎると、コスト的に不利になり、また、照度が大きくなり過ぎて汎用の蛍光灯の代替にはならない場合がある。

ＬＥＤ構造体１は、一般には支持板２１に固定される。支持板２１は、単にＬＥＤ構造体１を固定するものであっても、配線基板としての役割を兼用しているものであってもよい。

本発明の照明器具２の形状は特に限定はなく、管状（円柱状）、平面状等何れでもよい。また、管状のものは、真直ぐの棒状になっていてもよいし（直管型）、管状のものが輪状になっていても（丸型）、螺旋状になっていても、折り畳まれていても（Ｕ型等）よい。また、平面状のものは、平たい（高さの低い）円柱状、角柱状等何れでもよい。

本発明は、前記した効果により、汎用の蛍光灯の代替にすることが可能なので、本発明の照明器具２の形状は、汎用の蛍光灯の規格の形状であることが特に好ましい。１０型、１５型、２０型、３０型、４０型（長さ１１９８ｍｍ）、５０型（長さ２３６７ｍｍ）等、何れでも好ましいが、本発明の前記効果を奏するためにも、４０型（１１９８ｍｍ）以上の汎用蛍光灯と同じような形状、外観を有するものが特に好ましい。一般に長い照明器具の場合は、離れた場所での高い照度を期待されているので、遠くの地点でも、ずれた角度の方向の地点でも照度が大きいという本発明の照明器具の効果をより発揮できる。

例えば、汎用の蛍光灯の４０型（長さ１１９８ｍｍ）の代替品とすることを例にとれば、ＬＥＤ構造体１は、１０〜５００個の範囲で並置されていることが好ましい。照明器具のコスト、汎用の蛍光灯と同じような適度の照度を与える等の点で、５０〜４００個の範囲がより好ましく、１００〜３５０個の範囲が特に好ましく、２３０〜３２０個の範囲が更に好ましい。その他の型（長さの）蛍光灯の代替品の場合も、かかる個数範囲を比例的に増減した個数範囲が好ましい。また、汎用の蛍光灯の代替品としない場合であっても、ＬＥＤ構造体１の個数若しくは並置密度は、照明器具２全体の発光面積に応じて、上記好ましい範囲の値を比例的に増減した範囲が好ましい。

本発明の照明器具には、上記した複数のＬＥＤ構造体１の全体を包囲する光透過性カバー２２が存在する。光透過性カバー２２は、ＬＥＤ構造体１の保護のため、照明器具２全体から発光している印象を与えＬＥＤ１１だけから発光している印象を与えないため、汎用の蛍光灯に外観を合わせるため、照明器具２を直視しても眩しくないため、蛍光灯ソケットに差し込むピン２４の設置のため等に適するように設けられる。ただし、光透過性カバー２２の目的は以上に限定されるものではない。

光透過性カバー２２は、ＬＥＤ構造体１から入射した光の実質的に全部若しくは一部が透過するような透明体であってもよく、入射した光の一部の特定の波長が透過し難くなっているような透明着色体であってもよく、入射した光の少なくとも一部が散乱するような磨ガラス状若しくは曇りガラス状であってもよい。すなわち、光透過性カバー２２の透過率、色調、ヘイズ等には特に限定はないが、ＬＥＤ構造体１から入射した光の少なくとも一部が散乱して外部に出るような磨ガラス状若しくは曇りガラス状であることが、照明器具２全体から発光している印象を与え、汎用の蛍光灯に外観が近似し、照明器具２を直視してもＬＥＤ構造体１によって眩しくないため等の理由で好ましい。本発明の照明器具２は、上記光透過性カバー２２が、内部に包囲している個々のＬＥＤ構造体１の輪郭が目視で識別できない程度に曇っているものであることが上記理由から特に好ましい。

光透過性カバー２２の形状は上記効果を奏するようなものならば特に限定はないが、図５及び図６に示したように管状であり、並置された複数のＬＥＤ構造体１の前面長手方向にシリンドリカルレンズの効果を有する光屈折体２４を有しているものが好ましい。「シリンドリカルレンズの効果」とは、凸レンズの効果を持つ断面と持たない断面を有するというシリンドリカルレンズの有する効果をいう。光屈折体２４は、「ＬＥＤや照明器具から距離が離れても照度が落ちない」、「ＬＥＤの照射方向から角度的にずれても照度が落ちない」という本発明の前記効果を更に得るために設けられる。前記した通り、光透過体１２もかかる効果を得るために設けられるが、更に、光透過性カバー２２に光屈折体２４を設けることによって、かかる効果を助長させることができる。

光屈折体２４の形状は上記効果を奏するようなものであるならば特に限定はないが、凸レンズの効果を持たせるため中心線に向かって膨らんでいることが必要である。図６に光透過性カバー２２と、そこに設けられた光屈折体２４の１例を示す。図６（ａ）では光屈折体２４の下面（ＬＥＤ側の面）はほぼ平らであり、全体としてカマボコレンズのような形状をしているが、下面は凹面でも、図６（ｂ）及び（ｃ）のように凸面でもよい。

光屈折体２４は、正確な実像を形成することが目的ではないので、単に上記した「シリンドリカルレンズの効果」を有すればよく、すなわち、光屈折体２４の場所によって焦点距離が異なるようなものでもよく、歪みがあっても収差があってもよい。従って、実像２５としては一か所に形成される必要はない。

また、図６（ａ）のように、光屈折体２４は、透過性カバー２２と一体物であっても、図６（ｂ）のように、別途、透過性カバー２２の内側に近接して設置されても、図６（ｃ）のように、別途、透過性カバー２２の内側に貼り付けられていてもよい。

光屈折体２４の材質は特に限定はなく、ガラス、石英等の無機物；（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等のビニル系樹脂；ポリエステル系樹脂；ポリカーボネート系樹脂等の有機高分子化合物等の何れでもよく、光学特性、強度、耐久性、コスト、加工性等を考慮して選択される。透過性カバー２２がガラスの場合又は汎用の蛍光灯に類似させるためには、光屈折体２４はガラスであることが好ましい。

光屈折体２４とＬＥＤ構造体１の位置関係は特に限定はないが、光透過体１２とＬＥＤ１１の位置関係、光透過体１２の実質的焦点距離ｆ、光屈折体２４の実質的焦点距離ｆ’、機械的配置上の便宜等を勘案して、照明器具から距離が離れても照度が落ち難く、照射方向から角度がずれても照度が落ち難くなるように決められる。光屈折体２４と「ＬＥＤ１１の光透過体１２による虚像１５」との実質的距離をａ’とすると、図７に示したように、ｆ’＜ａ’の関係にあることが、光屈折体２４によって上記効果を更に奏するために好ましい。すなわち、「ＬＥＤ１１の光透過体１２による虚像１５」の光屈折体２４による実像２５が、照明器具２から離れた距離ｂ’（０＜ｂ’）に形成されることが上記効果を得るために好ましい。

本発明の照明器具は、汎用の蛍光灯用の点灯器具に装着して使用できることが、既にある蛍光灯ソケット等の蛍光灯用点灯器具を、機械的又は電気的工事なしで使用できるので好ましい。そのためにも、蛍光灯ソケットに差し込むピン２４の形態や性能も汎用の蛍光灯と同等になっていることが好ましい。また、単に既存の蛍光灯ソケットに差し込んでそのまま使用できるように、照明器具２の内部電気配線ができていることが好ましい。

本発明の照明器具が代替する「汎用の蛍光灯」としては、手動スタート方式、点灯管方式（ＦＬ）、ラピッドスタート方式（ＦＬＲ）、高周波点灯方式（Ｈｆ、ＦＨＦ）等が挙げられる。高周波点灯方式の「汎用の蛍光灯」に代替するときは、一部の器具を外せばよい。

本発明によれば、図８において、照明器具２の中央Ｍから、光の照射される方向に１ｍの距離を隔てて存在する平面Ｐ上の照度において、該照明器具２の中央Ｍを通り、該照明器具２から該照明器具２と直角方向に伸びた直線Ｌが該平面Ｐとなす角が４５°の地点（ＢＬ、ＢＲ）の照度が、上記照明器具２の中央を通る直線と該平面のなす角が９０°の地点Ｈ（すなわち、上記照明器具２の中点Ｍから該平面Ｐに向けて垂直に下した地点Ｈ）の照度の１／４以上である照明器具を提供できる。すなわち、本発明は、図８において、平面Ｐ上の点ＢＬ及び点ＢＲの照度が、点Ｈの照度の１／４以上の照明器具に係るものである。

汎用の直管形蛍光灯では、どのメーカーの製品でも、点ＢＬ及び点ＢＲの照度は、点Ｈの照度の１／４以上であるが、現在知られているＬＥＤを用いた管状の照明器具では、点ＢＬ及び点ＢＲの照度は、点Ｈの照度の１／４未満である（例えば、非特許文献１、２）。すなわち、本発明によって初めて、ＬＥＤを用いた照明器具において、光学特性が汎用の蛍光灯と同等のものが得られた。

点ＢＬ及び点ＢＲの照度が、点Ｈの照度の１／３．５以上であることがより好ましく、１／３以上であることが特に好ましく、１／２．５以上であることが更に好ましい。光透過体１２だけでなく光屈折体２４も設置すれば、点Ｈの照度に対する点ＢＬ及び点ＢＲの照度の比をより上げることができる。

本発明によれば、図８において、照明器具２の中央の点Ｍから、上記照明器具２と直角方向で光の照射される方向に１ｍ離れた地点Ｈの照度が、上記照明器具２の中央の点Ｍから、上記照明器具と直角方向で光の照射される方向に０．５ｍ離れた地点Ｈの照度の１／３以上である照明器具を提供できる。すなわち、本発明は、図８において、１ｍ離れた平面上の点Ｈの照度が、０．５ｍ離れた平面上の点Ｈの照度の１／３以上の照明器具に係るものである。

汎用の直管形蛍光灯では、上記値は１／３以上であるが、現在知られているＬＥＤを用いた管状の照明器具では、約１／３．５である。すなわち、本発明によって初めて、ＬＥＤを用いた照明器具において、光学特性が汎用の蛍光灯と同等のものが得られた。

本発明の照明器具が、ＬＥＤから距離が離れても照度が落ちず、ＬＥＤの照射方向から角度がずれても照度が落ちない作用・原理は明らかではないが、以下のことが考えられる。ただし、本発明は、以下の作用・原理が成り立つ範囲に限定されるわけではない。すなわち、凸レンズの効果を有する光透過体によって、ＬＥＤの背後（図２において、ＬＥＤ１１より左側）（式（１）において、ｂ＜０）に、ＬＥＤより大きなＬＥＤの虚像が形成され（式（１）において、ａ＜ｆ）、そのために、ＬＥＤから離れても照度を維持できるものと考えられる。

また、光透過体を光が通過すること等によって、ＬＥＤから照射される光の位相がずれて、互いに増幅しあうように波が重なり合うためとも考えられる。また、上記２つの作用・原理は、光屈折体２４にもあてはまり、光屈折体２４を設けたものでは、距離が離れても角度がずれても、照度が更に落ちないようになったものと考えられる。

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１
汎用の蛍光灯４０型（長さ１１９８ｍｍ）と、同じ大きさと外観を有する光透過性カバー２２の中に、図４（ｃ）で示したような配置で、２５個のＬＥＤ構造体１を均一に並置した。すなわち、ＬＥＤ構造体１を支持板２３に取り付け、図３に示したように、それを光透過性カバー２２で包囲し、左端と右端に、汎用の蛍光灯用の点灯器具に装着できるようにピン２４を設けた。汎用の蛍光灯用の点灯器具に適応するように電気的に配線をした。

ＬＥＤ１１としては、クリー（ＣＲＥＥ）社製、白色ＬＥＤを使用した。用いたＬＥＤ構造体１は図１（ｅ）のような形態であり、模式的に示した図２において、ａは約３ｍｍ、ｆは約５ｍｍであった。光透過体１２の大きさに比例する角度αは１８０°であった。

光透過性カバー２２は磨りガラスで形成し、「シリンドリカルレンズの効果を有する光屈折体２４」は有していない。

このようにして、汎用のＬＥＤラピッドスタート方式（ＦＬＲ）に適応した照明器具２が得られた。蛍光灯用の点灯器具に装着して点灯したところ、外観上、汎用の蛍光灯と全く変わるところがなかった。消費電力は１１Ｗであった。一方、汎用の蛍光灯４０型は、実際は照明に３７Ｗ、安定器に６Ｗを消費しているので、合計４３Ｗである。従って、１１Ｗ／４３Ｗ＝０．２６≒１／４により、消費電力は同じ形状の蛍光灯の約１／４であった。また、寿命は１０倍以上あるはずである。

図８において、実施例１で得られた管状の照明器具２の中央Ｍから、光の照射される方向に１ｍの距離を隔てて存在する平面Ｐ上の照度を測定した。Ｍを通り、上記照明器具２から直角に伸びた直線Ｌが該平面Ｐとなす角が４５°の地点（図８のＢＬとＢＲ）と、３０°の地点（図８のＡＬとＡＲ）、及び、Ｍの真下、すなわちＭを通る直線と該平面Ｐのなす角が９０°の地点（Ｍから平面Ｐに下した垂線の足）（図８のＨ）の照度を測定した。

また、照明器具２の左端から０．５ｍ横に真直ぐ離れた地点から、平面Ｐに下した垂線の足（図８のＨ’）と、照明器具２の右端から０．５ｍ横に真直ぐ離れた地点から、平面Ｐに下した垂線の足（図８のＨ'’）の地点の照度も測定した。更に、Ｈ’、ＢＬ、Ｈ''、ＢＲを長方形の４辺の中点とする長方形の頂点、及び、Ｈ’、ＡＬ、Ｈ''、ＡＲを長方形の４辺の中点とする長方形の頂点の照度も測定した。照度の測定は、杭州遠方電子儀器公司製、照度計Ｐｈｏｔｏ−２０００を使用して、Ｄｉｇｉｔａｌ ＣＣ＆ＣＶＤＣ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙを用い常法に従って行った。

表２に各地点の照度を示す。全ての表中の単位は「Ｌｕｘ」である。また、表１に、表２の照度が図８のどの地点であるかを示した。表１中の空欄は、対応する「Ｈ’、ＢＬ、Ｈ''、ＢＲを長方形の４辺の中点とする長方形の頂点」、及び、対応する「Ｈ’、ＡＬ、Ｈ''、ＡＲを長方形の４辺の中点とする長方形の頂点」である。以下、［点ＢＬでの照度］／［点Ｈでの照度］等を、単に「ＢＬ／Ｈ」等と表わす場合がある。

比較例１
実施例１において、光透過体１２を設けない以外は実施例１と同様にして照明器具を得た。すなわち、ＬＥＤ構造体１の代わりにＬＥＤ１１を用いた以外は実施例１と同様にして照明器具を得て、同様に照度を測定した。結果を表３に示す。

参考例１
市販の４３Ｗ（照明に３７Ｗ、安定器に６Ｗを消費）のＬＥＤラピッドスタート方式の蛍光灯４０型（長さ１１９８ｍｍ）を用いて、実施例１と同様に照度を測定した。結果を表４に示す。

実施例１の照明器具は、表２の結果から分かるように、ＢＬの地点の照度は、Ｈの地点の照度に比べて、１２５／４２６＝１／３．４ であり、また、ＢＲの地点の照度は、Ｈの地点の照度に比べて、１１５／４２６＝１／３．７ であり、何れもあまり減少していなかった。これより、本発明の照明器具は、照明器具の照射方向から角度的にずれても汎用の蛍光灯と同様に照度が落ちないことが分かった。

一方、光透過体１２のない比較例１の照明器具は、表３の結果から分かるように、ＢＬ及びＢＲの地点の照度は、Ｈの地点の照度に比べて、７０／５８０＝１／８．３ であり、何れも大きく照度が減少した。これより、光透過体１２がないと、照明器具の照射方向から角度的にずれた地点の照度が、著しく落ちることが分かった。

なお、参考例１の照明器具（汎用の蛍光灯）も、表４の結果から分かるように、ＢＬ及びＢＲの地点の照度は、Ｈの地点の照度に比べて、７９／１６５＝１／２．１、８０／１６５＝１／２．１ であり、あまり減少していなかった。実施例１の本発明の照明器具では、比較例１の照明器具に比較して、照度の角度依存性が少ないものであり、この性質は汎用の蛍光灯に近いことが分かった。また、表１〜３に示したように、±４５℃の地点に代えて、±３０℃の地点でも、同様の傾向を示す結果が得られた。

また、実施例１の照明器具では、Ｈ’の照度／Ｈの照度＝３３４／４２６＝１／１．３、Ｈ''の照度／Ｈの照度＝３３８／４２６＝１／１．３ であり、一方、参考例１の汎用蛍光灯では、Ｈ’の照度／Ｈの照度＝１２３／１６５＝１／１．３、Ｈ''の照度／Ｈの照度＝１２２／１６５＝１／１．４ であった。これより、実施例１の照明器具は、横方向に対しても、汎用の蛍光灯と同様、照度に角度依存性がないものであった。

実施例２
実施例１と同様の照明器具（本発明の照明器具）を用い、平面Ｐの位置を１ｍ以外に、０．５ｍ、１．５ｍ、２ｍ、２．５ｍ、３ｍと変化させた以外は、同様に実施例１と同様に評価した。結果を１ｍの結果と併せて表５に示す。

参考例２
参考例１と同様の照明器具（汎用の蛍光灯）を用い、平面Ｐの位置を１ｍ以外に、０．５ｍ、１．５ｍ、２ｍ、２．５ｍ、３ｍと変化させた以外は、同様に実施例１や参考例１と同様に評価した。結果を１ｍの結果と併せて表６に示す。

点Ｍと平面Ｐとの距離が１ｍの実施例１の場合と同様に、点Ｍと平面Ｐとの距離が０．５ｍ〜３ｍの範囲でも、ＢＬ／Ｈ、ＢＲ／Ｈ、ＡＬ／Ｈ、ＡＲ／Ｈ、Ｈ’／Ｈ、Ｈ''／Ｈの何れの値も十分に大きく、照射方向から角度的にずれた地点でも照度があまり落ちることがなく、たとえ落ちても汎用の蛍光灯とほぼ同程度の落ち方であることが分かった。

また、照明器具から３ｍ離れても、あまり照度の減少がなく、汎用の蛍光灯とほぼ同程度であることが分かった。

比較例２
比較例１の照明器具、すなわち、ＬＥＤ構造体１の代わりにＬＥＤ１１を用いた以外は実施例１と同様の照明器具を用いて、０．５ｍ離れた地点Ｈ（点Ｍと平面Ｐとの距離（ＭＨ）が０．５ｍ）、及び、１ｍ離れた地点Ｈ（点Ｍと平面Ｐとの距離（ＭＨ）が１ｍ）の照度を同様に測定した結果、それぞれ、２０００Ｌｕｘ、５８０Ｌｕｘ（５８０／２０００＝１／３．４）であった。光透過体１２がないと、離れた地点で著しく照度が落ちることが分かった。一方、本発明のように、光透過体１２がある場合は、表５に示したように、それぞれ、１２２０Ｌｕｘ、４２６Ｌｕｘ（４２６／１２２０＝１／２．９）であり、照明器具から距離が離れても照度の低下する割合が小さいことが分かった。

実施例３
実施例１で用いた「光屈折体２４を有していない光透過性カバー２２」に代えて、図５に示したように、光屈折体２４を有している光透過性カバー２２を用いた以外は実施例１と同様に照明器具を得た。実施例２と同様に評価したところ、点Ｍと平面Ｐとの距離が０．５ｍ〜３ｍの範囲で、上記した、ＢＬ／Ｈ、ＢＲ／Ｈ、ＡＬ／Ｈ、ＡＲ／Ｈ、Ｈ’／Ｈ、Ｈ''／Ｈ の値が十分に大きく、照射方向から角度的にずれた地点の照度は、実施例１よりも更に上がっていた。また、照明器具から３ｍ離れても、照度の減少が更に少なくなり、総合的に汎用の蛍光灯と同程度のものができた。

本発明のＬＥＤを用いた照明器具は、熱を持たない、電力消費量が少ない、寿命が長い等のＬＥＤの特長をそのまま保持しつつ、ＬＥＤから離れても照度が落ちない、ＬＥＤの照射方向から角度的にずれても照度が落ちないという、ＬＥＤを用いた照明器具の欠点が解消されているため、汎用の蛍光灯に取って代わるものであるのみならず、照明が用いられるあらゆる分野に広く利用されるものである。

本発明の照明器具に用いられる種々のＬＥＤ構造体の断面図の例である。 「凸レンズの効果を有する光透過体」とＬＥＤの位置関係の一例について示す模式図である。 本発明の照明器具のうち、汎用の蛍光灯に代替することができるものの全体図である。 支持板上に複数のＬＥＤ構造体が並置された状態を示す図である。 光屈折体を有する光透過性カバーの全体図の例である。 光屈折体を有する光透過性カバーの断面図の例である。 シリンドリカルレンズの効果を有する光屈折体と「ＬＥＤの光透過体による虚像」の位置関係の一例について示す模式図である。 照度を測定した各地点の場所を示す図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ構造体
１１ ＬＥＤ
１２ 光透過体
１３ 光透過体支持体
１５ ＬＥＤの光透過体による虚像
２ 照明器具
２１ 支持板
２２ 光透過性カバー
２３ ピン
２４ 光屈折体
２５ 「ＬＥＤの光透過体による虚像」の光屈折体による実像
α ＬＥＤが光透過体を見込む角
Ｆ 光透過体の実質的焦点
ｆ 光透過体の実質的焦点距離
Ｆ’光屈折体の実質的焦点
ｆ’光屈折体の実質的焦点距離
Ｍ 照明器具の中点
Ｐ 照明器具から光の照射される方向に１ｍ離れた距離にある平面

Claims (7)

1. 並置された複数のＬＥＤ構造体と、これら複数のＬＥＤ構造体の全体を包囲する光透過性カバーを有する照明器具であって、該ＬＥＤ構造体が、それぞれのＬＥＤの前方に凸レンズの効果を有する光透過体が設けられているものであることを特徴とする照明器具。
2. 上記ＬＥＤ構造体において、ＬＥＤと凸レンズの効果を有する光透過体との実質距離が、該凸レンズの効果を有する光透過体の実質焦点距離未満である請求項１記載の照明器具。
3. 上記光透過性カバーが、管状であり、並置された複数のＬＥＤ構造体の前面長手方向にシリンドリカルレンズの効果を有する光屈折体を有しているものである請求項１又は請求項２記載の照明器具。
4. 上記光透過性カバーが、内部に包囲している個々のＬＥＤ構造体の輪郭が目視で識別できない程度に曇っているものである請求項１ないし請求項３の何れかの請求項記載の照明器具。
5. 汎用の蛍光灯用の点灯器具に装着して使用することが可能な請求項１ないし請求項４の何れかの請求項記載の照明器具。
6. 上記照明器具の中央から、光の照射される方向に１ｍの距離を隔てて存在する平面上の照度において、上記照明器具の中央を通り、上記照明器具から直角に伸びた直線が該平面となす角が４５°の地点の照度が、上記照明器具の中央を通る直線と該平面のなす角が９０°の地点の照度の１／４以上である請求項１ないし請求項５の何れかの請求項記載の照明器具。
7. 上記照明器具の中央の点から、上記照明器具と直角方向で光の照射される方向に１ｍ離れた地点の照度が、上記照明器具の中央の点から、上記照明器具と直角方向で光の照射される方向に０．５ｍ離れた地点の照度の１／３以上である請求項１ないし請求項６の何れかの請求項記載の照明器具。

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