JP2010225341A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置に関し、詳細には、多数のLED光源を線状に並べて構成された発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device configured by arranging a large number of LED light sources in a line.
LED光源は、白熱電球等の既存光源に比べて発熱が少なく、省電力性能に優れている特長から、様々な分野で既存光源の置き換えに用いられつつある。たとえば、看板照明においては、ネオン管の代わりに多数のLED光源を線状に並べて構成された発光装置が用いられるようになってきた。以下、発光装置という場合は、この種のもの、すなわち、「多数のLED光源を線状に並べて構成された」ものを指すことにする。 LED light sources are being used to replace existing light sources in various fields because they have less heat generation than existing light sources such as incandescent light bulbs and have excellent power saving performance. For example, in signboard lighting, a light emitting device configured by arranging a large number of LED light sources in a line instead of a neon tube has been used. Hereinafter, the term “light-emitting device” refers to this type of device, that is, “a plurality of LED light sources arranged in a line”.
LED光源は、電極(アノードとカソード)間に直流電圧をかけると、電流が流れて発光するという仕組みの半導体素子(Light Emitting Diode:発光ダイオード)である。発光色は光の三原色である赤・青・緑が揃っており、これらを組み合わせて白色を含むあらゆる色の光を作り出すことができる。 An LED light source is a semiconductor element (Light Emitting Diode) having a mechanism in which when a DC voltage is applied between electrodes (anode and cathode), current flows and light is emitted. The light emission colors are red, blue, and green, which are the three primary colors of light. By combining these, light of all colors including white can be created.
このように、省電力性や多様な発光色という特長を持つLED光源であるが、一方で、一つの光源あたりの光量が少なく、白熱電球などの既存光源に比べて暗いというを欠点を持つ。 As described above, the LED light source has features such as power saving and various emission colors, but has a drawback that the light amount per light source is small and it is darker than existing light sources such as an incandescent light bulb.
この欠点への対策を講じた従来技術としては、たとえば、下記の特許文献1、2に記載のものが知られている。以下、特許文献1に記載のものを従来技術A、特許文献2に記載のものを従来技術Bということにする。
For example, those disclosed in
従来技術Aでは、複数のLEDをプリント基板に半田付けし、一部のLEDの前方に凸レンズをそれぞれ配置し、対応するLEDと凸レンズの各光軸を一致させ、その他のLEDの前方に透明平面板を配置する。透明平面板はプラスチック製で、前述の凸レンズはこれと一体に形成されている。
従来技術Bでは、基板に複数の発光ダイオードを配列したLEDユニットを透光グローブ内に収容して成り、上記発光ダイオードの前方に対応して発光ダイオードの拡散角を狭める作用をするレンズ部を配設する。
In the prior art A, a plurality of LEDs are soldered to a printed circuit board, a convex lens is arranged in front of some of the LEDs, the optical axes of the corresponding LEDs and convex lenses are aligned, and a transparent flat surface is placed in front of the other LEDs. Place the face plate. The transparent flat plate is made of plastic, and the aforementioned convex lens is formed integrally therewith.
In the prior art B, an LED unit in which a plurality of light emitting diodes are arranged on a substrate is housed in a light-transmitting globe, and a lens unit that narrows the diffusion angle of the light emitting diodes corresponding to the front of the light emitting diodes is arranged. Set up.
図5は、従来技術の対策概念図であり、(a)は対策前のもの、(b)は対策後のものである。まず、(a)に示すように、LED光源1にあっては、出射光に拡散傾向があるため、LED光源1から放射された光2は、ある角度の広がりを持つ。以下、この広がり角度のことを光の放射角度(または単に放射角度)αということにする。
前記の従来技術A、Bでは、レンズを用いて放射角度を狭くし、いわゆる集光を行っている。(b)はその概念図である。LED光源1からの光2は、その光路上に設けられたレンズ3によって曲げられるが、このレンズ3は、LED光源1の側から見て凸レンズであるため、集光となり、結局、対策前の放射角度αよりも狭い放射角度βを得ることができる。
FIGS. 5A and 5B are conceptual diagrams of countermeasures of the prior art, in which FIG. 5A is the one before the countermeasure and FIG. 5B is the one after the countermeasure. First, as shown to (a), in the LED light source 1, since the emitted light has a tendency to diffuse, the
In the prior arts A and B described above, so-called condensing is performed by using a lens to narrow the radiation angle. (B) is a conceptual diagram thereof. The
しかしながら、前記の従来技術A、Bはいずれも、LED光源の各々に独立したレンズを設ける構成となっているため、第一に、LED光源の数がN個の場合、レンズもN個必要で、部品点数が多くなるという欠点があり、第二に、LED光源ごとの光軸合わせが必要で、製造工数が増大するという欠点がある。 However, since both of the prior arts A and B are provided with an independent lens for each LED light source, first, when the number of LED light sources is N, N lenses are also required. There is a drawback that the number of parts increases, and secondly, there is a disadvantage that the optical axis alignment for each LED light source is necessary and the number of manufacturing steps increases.
そこで、本発明の目的は、部品点数の増加や製造工数の増大を招くことなく、容易に集光作用を得ることができる発光装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light emitting device that can easily obtain a light condensing function without causing an increase in the number of parts or an increase in the number of manufacturing steps.
請求項1記載の発明は、透光性を有する長尺なチューブの内部に、これも透光性を有する長尺な中実部材を収容し、前記チューブの内周面と前記中実部材の外周面の一部とを当接させるとともに、前記中実部材における、前記チューブとの当接面の反対側の外周面をLED光源の発光面に当接させて構成したことを特徴とする発光装置である。
請求項2記載の発明は、前記チューブは、円筒状、角型形状、略“Ω”文字形状、または、馬蹄形状のいずれかの断面を有することを特徴とする請求項1記載の発光装置である。
請求項3記載の発明は、前記中実部材は、円柱状、角柱状、または、半円状のいずれかの断面を有することを特徴とする請求項1記載の発光装置である。
請求項4記載の発明は、前記チューブ及び中実部材は半透明な素材で構成されていることを特徴とする請求項1記載の発光装置である。
請求項5記載の発明は、前記チューブ及び中実部材はフレキシブルな素材で構成されていることを特徴とする請求項1記載の発光装置である。
According to the first aspect of the present invention, a long solid member having translucency is accommodated in a long tube having translucency, and the inner peripheral surface of the tube and the solid member are accommodated. Light emission characterized in that a part of the outer peripheral surface is brought into contact with and the outer peripheral surface of the solid member opposite to the contact surface with the tube is brought into contact with the light emitting surface of the LED light source. Device.
The invention according to
The invention according to claim 3 is the light emitting device according to claim 1, wherein the solid member has a cross section of any one of a columnar shape, a prismatic shape, or a semicircular shape.
The invention according to claim 4 is the light emitting device according to claim 1, wherein the tube and the solid member are made of a translucent material.
The invention according to claim 5 is the light emitting device according to claim 1, wherein the tube and the solid member are made of a flexible material.
本発明によれば、部品点数の増加や製造工数の増大を招くことなく、容易に集光作用を得ることができる発光装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light-emitting device which can obtain a condensing effect easily can be provided, without causing the increase in a number of parts and the increase in a manufacturing man-hour.
本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、実施形態の構成図である。この図において、(a)は発光装置10の外観図であり、この発光装置10は、円筒状の長尺なチューブ11と、そのチューブ11の両端を各々閉鎖する二つのキャップ12、13と、チューブ11に内装される円柱状の長尺な中実部材14及び基板15ならびにスペーサ16と、を備える。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of the embodiment. In this figure, (a) is an external view of the
基板15の上には、多数のLED光源17が配列されており、これらのLED光源17は、一方のキャップ12を通して基板15に接続されるケーブル18からの電源供給を受けて発光する。なお、他方のキャップ13から引き出されているケーブル19は、図示の発光装置10を数珠繋ぎにして用いる場合に、接続先の発光装置(図示の発光装置10と同じもの)に対して電源を供給するためのものであり、数珠繋ぎにしない場合は不要なものである。
A large number of
チューブ11と中実部材14は、ともに光を透しやすい素材、たとえば、透明プラスチックやガラスなどであり、これらのチューブ11と中実部材14を透して、基板15の上に配列された多数のLED光源17からの光が外部に放射されるようになっている。中実部材14は、透光性に加えて、透過光に対して所要の屈折(Refraction)を与えるための特性が求められる。屈折とは、光や音波などの波が異なる媒質の境界で進行方向を変えることをいい、この現象は波の進む速度が媒質によって異なるためと説明される。今、媒質aと媒質bがあり、互いにa、bは異なった媒質で、且つ、媒質a、媒質bはある平坦な境界面で接しているとする。波(波動)がa→bへと境界面を通過する際に、その境界面で波の進行方向(入射角から屈折角)が変わる。入射角と屈折角の間にはスネルの法則が成り立つ。このような光の屈折作用を得るために、中実部材14の素材には、高い屈折率(直進する波が異なる媒質の境界で進行方向の角度を変える割合のこと)を持つもの、たとえば、アクリルやポリカーボネートなどを用いることが望ましい。
Both the
(b)は発光装置10の長手方向の断面図、(c)は発光装置10の輪切り方向の断面図である。これらの図において、チューブ11の内部には、図面の下から上に、スペーサ16、基板15、LED光源17及び中実部材14が積み重ねられている。
FIG. 2B is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the
スペーサ16は、基板15、LED光源17及び中実部材14の“ガタツキ”を抑えるためのものであり、圧縮変形可能な、たとえば、ゴムやスポンジ等の弾性素材を用いることができる。
The
基板15に実装されたLED光源17の発光面17aは、中実部材14の外周面(図面では外周面の下部付近)に当接しており、さらに、この中実部材14の外周面上部付近がチューブ11の内面に当接している。
The
次に、作用を説明する。
図2は、実施形態の作用説明図である。LED光源17からの光は、その発光面17aの一点から発する“輝点”であり、要するに、LED光源17は点光源である。この点光源から発せられた光は、冒頭で説明したような所定の広がり角度(図5の放射角度α参照)で拡散するが、そのうちの光軸方向(発光面17aの鉛直方向)に進む光P1は、LED光源17の発光面17aに当接する中実部材14の内部を図面の下から上へと透過し、さらに、この中実部材14の外周面上部に当接するチューブ11の内面から外面へと至って最終的に外界に放射される。この間、P1は直進し、屈折作用によって曲げられることはない。P1は、中実部材14とチューブ11に対して、それぞれ鉛直方向に入射するからである。
Next, the operation will be described.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the embodiment. The light from the LED
一方、P1以外の光、たとえば、P2、P3、P4は、所要の屈折作用を受けて図示のように曲げられる。このことを詳しく説明すると、LED光源17の発光面17aから発せられたP2、P3、P4は、まず、LED光源17の発光面17aと中実部材14との界面K1を通り、ついで、中実部材14と空気との界面K2、空気とチューブ11との界面K3、そして最後にチューブ11と空気との界面K4を通る。
On the other hand, light other than P1, for example, P2, P3, and P4, is bent as shown in the figure by receiving a required refraction action. Explaining this in detail, P2, P3, and P4 emitted from the
ここで、中実部材14と空気、及び、チューブ11と空気は、それぞれ異なる媒質であるから、それらの境界に斜めに入射した光は光の屈折作用により曲げられる。また、LED光源17の発光面17aと中実部材14の素材も異なる(つまり媒質が異なる)ので、この界面においても光の屈折作用が得られる。
Here, since the
今、説明を簡単にするために、LED光源17の発光面17aと中実部材14の素材を同一とする(つまり同じ媒質とする)と、光の屈折作用は、界面K2〜4で得られることになる。これらの界面K2〜K4において、まず、K2では、高屈折率の中実部材14から低屈折率の空気へと光が進むので、この界面K2を通らない場合の光の進路(破線の矢印線参照)に対して、鈍角側へと光路が曲げられる。次に、K3では、低屈折率の空気から高屈折率のチューブ11へと光が進むので、この場合も同様に鈍角側へと光路が曲げられる。そして、最後にK4では、高屈折率のチューブ11から低屈折率の空気へと光が進むので、この場合も同様に鈍角側へと光路が曲げられる。
For simplicity of explanation, if the
したがって、これらの各界面K1〜K4における光の屈折作用により、これらの界面K1〜K4を通らない場合の光の進路(破線の矢印線参照)の放射角度αに対して、これらの界面K1〜K4を通った場合の光の進路の放射角度βを小さくすることができ、いわゆる集光を行うことができる。 Therefore, due to the refracting action of the light at each of these interfaces K1 to K4, these interfaces K1 to K1 with respect to the radiation angle α of the light path (see the dashed arrow line) when not passing through these interfaces K1 to K4. The radiation angle β of the light path when passing through K4 can be reduced, and so-called condensing can be performed.
このように、本実施形態によれば、LED光源17からの光の放射角度を、当初のαからβへと少なくして、いわゆる集光を行うことができるという作用が得られるから、本実施形態では、少ない光量のLED光源17であっても、光を集めて明るさを増大させることができるという第一の効果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, since the radiation angle of the light from the LED
加えて、本実施形態では、いずれも光を透しやすい素材でできた円筒状のチューブ11と円柱状の中実部材14とを組み合わせるだけで、上記の第一の効果を得ることができるので、冒頭で説明した従来技術A、Bの欠点を招かないという第二の効果も得られる。
In addition, in the present embodiment, the first effect can be obtained only by combining the
つまり、従来技術A、Bでは、多数のレンズが必要で、且つ、各々のレンズごとの光軸合わせも必要であることから、部品点数の増加や製造工数の増大を招くという欠点があったが、本実施形態では、LED光源17の個数にかかわらず、いずれも任意長のチューブ11と中実部材14をそれぞれ一つずつ用意すればよく、部品点数の増加を招かない。さらに、チューブ11の内部に挿入した中実部材14の外周面とLED光源17の発光面17aとを当接させるだけでよく、光軸合わせも不要にすることができる。
In other words, the prior art A and B require a large number of lenses, and the alignment of the optical axes for each lens is necessary, leading to an increase in the number of parts and an increase in the number of manufacturing steps. In this embodiment, regardless of the number of the
なお、本発明の技術は、以上の実施形態に限定されない。その思想の範囲内において様々な変形例や発展例を包含することはもちろんであり、たとえば、以下のようにしてもよい。 The technique of the present invention is not limited to the above embodiment. It goes without saying that various modifications and developments are included within the scope of the idea, and for example, the following may be adopted.
まず、上記の実施形態では、チューブ11と中実部材14の素材に“光を透しやすいもの”、すなわち、透光性を有するものを使用するとした。透光性の尺度は光の透過率であるが、光の透過損失の観点からは、この透過率はできるだけ高いこと、つまり、透明であることが望ましい。LED光源17からの光18を損失なく照明光に用いることができ、それだけ電力効率を改善できるからである。
しかしながら、たとえば、広い光の放射角度を得る場合には、チューブ11と中実部材14のいずれか一方または双方の素材に、光の透過率が低目のもの(たとえば、白濁気味の半透明なプラスチック等)を用いるとよい。LED光源17からの光18がより拡散し、広い放射角度が得られるからである。
このように、チューブ11と中実部材14の素材の透過率は、光の透過損失の抑制を重視するか、または、より広い放射角度を得ることを重視するかによって、適切に選択されるべき事項であり、ここでは、いずれか一方に限定しない。
First, in the above embodiment, the material of the
However, for example, in order to obtain a wide light emission angle, one or both of the material of the
Thus, the transmittance of the material of the
次に、本発明の対象となる発光装置は、「多数のLED光源を線状に並べて構成された」ものであって、このような発光装置は、様々な長さのものがユーザに提供されるが、とりわけ長いものは、現場における設置容易性の点から曲げやすい「フレキシブル」なものとされることが多い。
前記の実施形態の構成に、このフレキシブル性を与えるためには、少なくとも、チューブ11、中実部材14、基板15及びスペーサ16に柔軟性を有するものを用いればよい。
Next, the light-emitting device that is the subject of the present invention is “configured by arranging a large number of LED light sources in a line”, and such light-emitting devices are provided to users in various lengths. However, particularly long ones are often considered to be “flexible” because they are easy to bend from the viewpoint of ease of installation in the field.
In order to give this configuration flexibility, at least the
次に、前記の実施形態においては、“円筒状”のチューブ11と“円柱状”の中実部材14を用いているが、これに限定されず、たとえば、以下のようにしてもよい。
図3は、実施形態の変形例を示す図である。この図において、(a)に示すチューブ21は、前記の実施形態のチューブ11に置き換わるものであり、前記の実施形態のチューブ11との相違は、チューブ21の内部形状にある。すなわち、この変形例のチューブ21は、内部に中実部材14を収容するための第一空間22と、基板15の両端部を保持するための凹部23、24と、スペーサ16を収容するための第二空間25とを有する点で、前記の実施形態のチューブ11と相違する。
この(a)に示す変形例によれば、チューブ21の内部に、中実部材14、基板15及びスペーサ16をガタツキなく確実に収容することができ、振動等の外乱入力時におけるLED光源17と中実部材14の外周面とのズレをなくすことができる。なお、この変形例ではガタツキをなくせるので、スペーサ16を不要にすることも可能である。
また、第一空間22を設けない態様であってもよい。この場合、チューブ21における第一空間22が存在した部分の内周面21aは、(a)に破線で示すように、前記の実施形態のチューブ11と同じになる。
Next, in the above-described embodiment, the “cylindrical”
FIG. 3 is a diagram illustrating a modification of the embodiment. In this figure, the
According to the modification shown in (a), the
Moreover, the aspect which does not provide the
次に、(b)及び(c)に示す中実部材26、27は、いずれも前記の実施形態の中実部材14に置き換わるものであり、前記の実施形態の中実部材14との相違は、その断面形状にある。すなわち、(b)に示す中実部材26は矩形断面を有しており、また、(c)に示す中実部材27は半円断面を有している点で、前記の実施形態の中実部材14と相違するが、矩形断面や半円断面の中実部材26、27であっても、前記実施形態の中実部材14と同様の効果(集光効果)が得られるので、必要に応じ、適宜に選択して前記実施形態の中実部材14と置き換えて使用すればよい。
Next, the
図4は、実施形態のさらなる変形例を示す図である。この図において、(a)〜(d)は、いずれも前記の実施形態のチューブ11に置き換わるものを示しており、(a)は角型形状断面のチューブ28、(b)は“Ω”文字に似た断面形状のチューブ29、(c)は馬蹄形断面のチューブ30、(d)は半円形断面のチューブ31である。いずれの形状のチューブ28、29、30、31であっても、その内部に中実部材14、基板15及びスペーサ16を支障なく収容することができるので、看板等への取り付けやすさや、集光性能、及びコストなどを勘案して適宜に選択すればよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating a further modification of the embodiment. In this figure, (a) to (d) all show a replacement of the
10 発光装置
11 チューブ
14 中実部材
17 LED光源
17a 発光面
21 チューブ
26 中実部材
27 中実部材
28 チューブ
29 チューブ
30 チューブ
31 チューブ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記チューブの内周面と前記中実部材の外周面の一部とを当接させるとともに、
前記中実部材における、前記チューブとの当接面の反対側の外周面をLED光源の発光面に当接させて構成したことを特徴とする発光装置。 Inside the long tube having translucency, this accommodates a long solid member that also has translucency,
While contacting the inner peripheral surface of the tube and a part of the outer peripheral surface of the solid member,
A light-emitting device, wherein the solid member has an outer peripheral surface opposite to a contact surface with the tube in contact with a light-emitting surface of an LED light source.
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Cited By (2)
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CN103343908A (en) * | 2013-07-22 | 2013-10-09 | 马帅 | LED neon light tube with adjustable primary colors |
CN103542287A (en) * | 2013-10-15 | 2014-01-29 | 中山市美多登电子有限公司 | Diffuse-reflection LED light |
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