JP2011028946A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向、幅方向に連続的な広範囲の照射が可能であり、また軸方向に回転することにより光の位置調整が容易であり、ＬＥＤの放熱性を向上させることができ、また一部のユニットの取り出しやメンテナンスが容易なＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】半円筒部１ａと平板部１ｂからなる放熱性を有する長尺の半円筒形筐体１と、筐体１の平板部１ｂ側に取り付けられ、筐体１の半円筒部１ａの外径とほぼ同じ外径を有する半円形状の透光性カバー２と、筐体１の平板部１ｂ外側に密着して取り付けられ、複数のＬＥＤチップ３ａを長手方向に沿って所定間隔で搭載した長尺のＬＥＤ実装基板３とからなり、筐体１の空洞部１ｃ内に、ＬＥＤ実装基板３に実装されたＬＥＤチップ３ａに電流を供給する電源基板４を組み込んだケース５および電源用リード線６Ａを収納したＬＥＤ照明装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、従来、室内の間接照明、ショーケースや陳列棚の棚下灯として使用されてきた蛍光灯に代わるＬＥＤ（発光ダイオード）照明装置に関する。

地球環境の保全のために省エネルギーや温室効果ガスの削減が課題とされているが、照明の分野においても、白色ＬＥＤの普及に伴い、白熱電球、蛍光灯のＬＥＤ化が進められている。

特許文献１〜８には、従来の蛍光灯のソケットをそのまま利用し、蛍光灯の管の代わりとなる、ＬＥＤ管球を備えたＬＥＤ照明装置が開示されている。

また、特許文献９には、透光性チューブと、透光性チューブの内部に配置されて、面実装ＬＥＤを搭載した基板とを備えたＬＥＤ照明器具が開示されている。

特許文献１０には、細長い箱状に形成された筐体と、この筐体内に収容される複数のＬＥＤを長手方向に沿って略直線状に通電可能に配置してなるＬＥＤ基板と、前記筐体の上面を塞ぐ透明ないし半透明の蓋体とを有するライン状照明具であって、前記筐体の一端面には凸状に形成されるとともに電気的接触による通電が可能な凸状端子と、前記筐体の他端面には他のライン状照明具の凸状端子を嵌脱自在な凹状に形成されているとともに電気接触による通電が可能な凹状端子とを有しており、前記凸状端子と前記凹状端子とを嵌合させることによって複数のライン状照明具を直線状に通電接続されるライン状照明具が開示されている。

実開昭６１−１１２３９２号公報 実開平６−５４１０３号公報 特開２００４−３６４２０７号公報 特開２００７−０１２３２２号公報 特開２００９−１０５０２０号公報 特開２００９−１０５３５５号公報 特許第３９８７１０３号公報 特許第４１０８７３４号公報 特開２００２−１９７９０１号公報 実用新案登録第３１５０１８５号公報

前掲の特許文献１〜８に開示されたＬＥＤ照明装置は、電源供給のためのソケットを含む灯具自体は蛍光灯と同じものを使用し、蛍光灯の管球をＬＥＤ管球に代えたものである。このＬＥＤ管球は、複数のＬＥＤを帯状の基板に実装し、そのＬＥＤ基板を透明な管に収納し、その管の両端に、蛍光灯と同様な、電源供給のための端子付き口金を取り付けた構造となっている。しかし、これでは、ライン状のＬＥＤの光が端子付き口金の部分で遮られるため、管球の長手方向の全長にわたって輝度が一定の照明は得られない。これは、蛍光灯の欠点とも一致する。そのため、長いショーケースや棚の下に複数のＬＥＤ照明装置を配置する際に、光の連続性が損なわれるという問題がある。

特許文献９に記載されたＬＥＤ照明器具は、透光性チューブの内部に面実装ＬＥＤを搭載した基板を収納しており、複数のＬＥＤ照明器具を直線状に接続したとき、光の連続性を実現できるとしているが、透光性チューブ内には、ＬＥＤを点灯させるための電子部品と送り配線を収納するので、その箇所が暗くなり、輝度が一様にならないという問題がある。

特許文献１０に記載されたライン状照明具は、細長い箱状に形成された筐体の一方の端部に通電のための凸状端子を設け、他方の端部に凹状端子を設けて、凸状端子と凹状端子を接続することにより一連のライン状照明具を構築するものであるが、凸状端子と凹状端子が筐体に固定されており、複数のライン状照明具が密着して接続されているため、メンテナンス等の理由により途中のライン状照明具を取り外そうとしても、凸状端子を凹状端子から抜くための抜き代がなく、最端部のライン状照明具から順に外さなければならないという問題がある。

そこで本発明は、長手方向、幅方向に連続的な広範囲の照射が可能であり、また軸方向に回転することにより光の位置調整が容易であり、ＬＥＤの放熱性を向上させることができ、また一部のユニットの取り出しやメンテナンスが容易なＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の構成は、半円筒部と平板部とからなる放熱性を有する長尺の半円筒形筐体と、
前記筐体の前記平板部側に取り付けられ、前記筐体の半円筒部の外径とほぼ同じ外径を有する半円形状の透光性カバーと、
前記筐体の前記平板部外側に密着して取り付けられ、複数のＬＥＤを長手方向に沿って所定間隔で搭載した長尺のＬＥＤ実装基板とからなり、
前記筐体の空洞部内に、前記ＬＥＤ実装基板に実装されたＬＥＤに電流を供給する電源基板および電源用電線を収納したＬＥＤ照明装置である。

本発明においては、長尺の一定長さの半円筒形筐体および半円形状の透光性カバーで構成される円筒状のＬＥＤ照明装置のユニットを長手方向に連続して配置することにより、一連のＬＥＤ照明装置を構成する。筐体の平板部にはＬＥＤ実装基板を密着して取り付けることによりＬＥＤチップにおいて発生する熱を、放熱性を有する筐体を伝って放熱することができる。電源基板はＬＥＤ実装基板の下部の筐体の空洞部内に収納されているため、電源基板がＬＥＤ実装基板の端部を隠すことがなく、複数のＬＥＤ照明装置のユニットを接続したときにＬＥＤ照明装置の全長にわたって一様な連続した光を放射することができる。

透光性カバーの「透光性」とは、透明、半透明、乳白色等の、光を外部に透過させるものを言い、無色、着色のほか、ＬＥＤの波長を変換する材料も含む。
ＬＥＤ照明装置ユニットは半円筒形筐体と半円形状の透光性カバーからなる外周全体が円筒状であるため、壁面等の構造物にＵ字状のホルダーで取り付けることにより中心軸回りに回転ができ、幅方向の出射方向をある程度任意に調節できる。なお、ＬＥＤ照明装置の外周は真円でなくてもよく、Ｕ字状のホルダー内で回転できれば、多少の凹凸があったり楕円形であってもよい。

各ＬＥＤ照明装置ユニット間は筐体の空洞部に収納した電源用電線により接続されるので、任意の箇所のユニットの取り出しやメンテナンスが容易である。
半円筒形筐体は放熱性を有する材料で形成され、一般的にはアルミニウムやアルミニウム合金等の金属製であるが、放熱性を考慮したプラスチックやセラミックス等の非金属製も使用し得る。

本発明の第２の構成は、前記電源基板は、絶縁性のケース内に収納されていることを特徴とする。筐体がアルミニウムやアルミニウム合金等の金属製であり得ることを考慮して、電源基板と筐体との間の絶縁性を確保するために電源基板を絶縁性のケース内に収納する。このケースを筐体の空洞部内に差し込むことにより電源基板が外側に表れることがなく、すっきりした外観となる。

本発明の第３の構成は、前記ケースの端部に円形のエンドキャップが連設されていることを特徴とする。このエンドキャップをケースの端部に設けることにより、透光性カバーの開口端部が閉塞され、埃や虫等の異物が透光性カバー内に侵入することを防止することができる。

本発明の第４の構成は、前記エンドキャップは透光性を有することを特徴とする。エンドキャップを透光性にすることにより、ＬＥＤ実装基板の端部のＬＥＤからの光がエンドキャップにより遮られることがなく、光の連続性が保たれる。

本発明によれば、半円筒部と平板部とからなる放熱性を有する長尺の半円筒形筐体と、筐体の平板部側に取り付けられ、筐体の半円筒部の外径とほぼ同じ外径を有する半円形状の透光性カバーと、筐体の平板部外側に密着して取り付けられ、複数のＬＥＤを長手方向に沿って所定間隔で搭載した長尺のＬＥＤ実装基板とからなり、筐体の空洞部内に、ＬＥＤ実装基板に実装されたＬＥＤに電流を供給する電源基板および電源用電線を収納したことにより、長手方向、幅方向に連続的な広範囲の照射が可能であり、また軸方向に回転することにより光の位置調整が容易であり、ＬＥＤの放熱性を向上させることができ、また一部のユニットの取り出しやメンテナンスが容易なＬＥＤ照明装置を提供できる。

（ａ）は本発明の実施の形態を示す全体斜視図、（ｂ）はＡ部の拡大斜視図、（ｃ）は電源基板の斜視図である。 （ａ）は透光性カバーの部分斜視図、（ｂ）はＬＥＤ実装基板の部分斜視図、（ｃ）は筐体の部分斜視図、（ｄ）は電源基板の斜視図、（ｅ）はケースの斜視図である。 （ａ）はケースに電源基板を組み込んだ状態の斜視図、（ｂ）は筐体およびカバーの端部にケースを装着した状態の斜視図、（ｃ）はケースの底面側から見た斜視図、（ｄ）はケースの部分斜視図である。 電源基板とＬＥＤ実装基板との間のリード線の引き回し状態を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は切り欠き部を示す拡大斜視図、（ｃ）は要部平面図である。 本発明の実施の形態における電気系統の回路図である。 本発明の実施の形態における配線図である。 本発明の他の実施の形態における電気系統の回路図である。 本発明の他の実施の形態における配線図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図４に示すように、本発明の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１０は、半円筒部１ａと平板部１ｂからなる金属製の長尺の半円筒形筐体１と、筐体１の平板部１ｂ側に取り付けられ、筐体１の半円筒部１ａの外径とほぼ同じ外径を有する半円形状の透光性カバー２と、筐体１の平板部１ｂ外側に密着して取り付けられ、複数のＬＥＤチップ３ａを長手方向に沿って所定間隔で搭載した長尺のＬＥＤ実装基板３とからなる。筐体１の空洞部１ｃ内には、ＬＥＤ実装基板３に実装されたＬＥＤチップ３ａに電流を供給する電源基板４およびこの電源基板４を収納する絶縁性ケース５が収納される。

筐体１は、放熱性のよい金属、例えばアルミニウムないしアルミニウム合金を例えば押出成形することにより長尺のものが製造できる。なお、筐体１の材質として金属のほかに、放熱性プラスチックやセラミックス等も使用することができる。透光性カバー２は、無色透明ないし有色透明あるいは半透明、乳白色のプラスチックで筐体１より少し長い長さ（理由は後述）のものを製造する。筐体１の平板部１ｂの両側にはカバー取付溝１ｄが設けられており、透光性カバー２の両端の突条部２ａを装着することにより固定することができるようになっている。

ＬＥＤ実装基板３には、複数のＬＥＤチップ３ａが所定ピッチで搭載されており、端部のＬＥＤチップ３ａはＬＥＤ実装基板３の端部からおよそ半ピッチの位置に搭載され、複数のＬＥＤ照明装置１０を直線状に配置したときに、隣接するＬＥＤ照明装置１０の端部同士を含め、全てのＬＥＤチップ３ａの位置がほぼ等間隔になるようにしている。なお、複数のＬＥＤチップ３ａは必ずしも一定のピッチでなくてもよく、任意の間隔、ランダムな間隔でもよい。

本例では、複数のＬＥＤチップ３ａはＬＥＤ実装基板３上に、図５、図６に示すように電気的に直列接続されている。ＬＥＤ実装基板３には、直列に接続された複数のＬＥＤ３ａの間に、電流制限用の抵抗３ｂも接続されている。抵抗３ｂは制限抵抗値を持たせれば１個でもいいが、抵抗３ｂに生じるジュール熱を分散させるためには、２個以上とすることが好ましい。

このＬＥＤ実装基板３を筐体１の平板部１ｂに熱伝導性を有する接着剤を用いて密着して取り付けることによりＬＥＤチップ３ａにおいて発生する熱を、金属製の筐体１を伝って放熱するようにしている。ＬＥＤ実装基板３に印刷配線される導電パターンがＬＥＤ実装基板３の表面側であればＬＥＤ実装基板３の裏面と平板部１ｂとを直接接触させても絶縁性を保つことができるが、導電パターンがＬＥＤ実装基板３の裏面側に形成されているときは、絶縁層や絶縁シートを介在させて平板部１ｂに取り付けることにより絶縁を確保する。ＬＥＤ実装基板３の端部の両隅には、電源基板４からのリード線６Ｂを通すための切り欠き３ｃが設けられている。

電源基板４には、図５に示すように、商用電源（１００Ｖ）を全波整流して実効値１４０Ｖの直流に変換するダイオードブリッジ４ａが実装されている。電源基板４を収納するケース５は絶縁性を持たせるためにプラスチック製であり、図３に良く示されているように、筐体１の空洞部１ｃ内に収納可能な半円柱状を呈しているが、基部５ｄは筐体１の半円筒部１ａとほぼ同じ外形を有している。したがって、ケース５を筐体１の空洞部１ｃ内に装着したとき、基部５ｄは筐体１の端部に突出した状態となる。したがって、筐体１の長さとケース５の基部５ｄの長さを足した長さが透光性カバー２およびＬＥＤ実装基板３の長さとほぼ等しくなる。

ケース５内には爪５ｂが数箇所に形成されており、電源基板４を装着したときに電源基板４は爪５ｂによりケース５にワンタッチで固定できるようになっている。ケース５の端部には円形のエンドキャップ５ａが連設されており、ケース５を筐体１の空洞部１ｃ内に装着して筐体１の裏面の半円筒部１ａからビス（図示せず）を用いてボス５ｃの部分にネジ止め固定したときに、透光性カバー２の開口端部が閉塞されるようになっている。これにより、埃や、光に寄ってくる虫等の異物の侵入を防止することができる。なお、本実施の形態においては、ケース５は筐体１の端部に装着するようになっているが、要は、ケース５は電源基板４と筐体１との間の絶縁性を確保するためのものであり、筐体１の空洞部１ｃの端部近傍に限らず、内部に収納してもよい。

エンドキャップ５ａの底部側には段部５ｅが形成されており、そこからリード線６Ａを引き出すことができるようになっている。この段部５ｅを設けたことにより、筐体１の端部と底部の間に空隙が生じるため、リード線６ＡをＬＥＤ照明装置１０の長手方向にも、長手方向と直交する方向にも引き出すことができ、設置の自由度が高まる。また、ＬＥＤ照明装置１０を中心軸の回りに回転させて出射方向を調節する際に、引き出されたリード線６Ａが邪魔になることがない。

筐体１の空洞部１ｃ内に装着されるケース５に収納される電源基板４と平板部１ｂ上に取り付けられるＬＥＤ実装基板３とは、リード線６Ｂにより電気的に接続される。

複数のＬＥＤ照明装置１０を接続して一連の直線的な光源を形成する際に、全てのＬＥＤ照明装置１０のＬＥＤ実装基板３に電流を供給する電源を１箇所でまとめて生成する方法と、各ＬＥＤ照明装置１０内で自己の消費する電流を生成する方法がある。前者の方法では、何個のＬＥＤ照明装置１０を接続するかによって電流容量が変化するので、その電流容量に応じて電源を設計する必要がある。後者は、各ＬＥＤ照明装置１０毎に電源を設ける必要があるが、何個のＬＥＤ照明装置１０を接続するかは問題にならない。本願発明では、後者の方法を採用している。

図５および図６に示すように、最初（端部）のＬＥＤ照明装置１０は１００Ｖの商用電源コンセントから電力を受容するためのプラグ７が接続され、筐体１内の空洞部１ｃ内にリード線６Ａが通される。リード線６Ａから電源基板４に電力が供給される。隣接するＬＥＤ照明装置１０のリード線６Ａには、コネクタのメス端子８とオス端子９で中継して１００Ｖを伝送する。このようにして、任意の個数のＬＥＤ照明装置１０を順次接続して、所望の長さの照明装置を構築することができる。コネクタのメス端子８とオス端子９は、隣接する筐体１の空洞部１ｃ内に収容することで、外側には露出しないようにすることができる。

本発明の実施の形態において、１００Ｖの商用電源をダイオードブリッジ４ａで全波整流して複数のＬＥＤに電流を流す場合、ＬＥＤ１個の順方向電圧が３Ｖとすると、直列接続できるＬＥＤの個数は３３個程度までである。図５および図６に示した回路構成では、最大３３個のＬＥＤチップ３ａを一つのＬＥＤ実装基板３に搭載し、これを筐体１に取り付けて１つのユニットとしている。そのため、ユニットを３個長手方向に接続する場合、各ユニット毎に電源基板４を設ける必要がある。また、１つのユニットに実装されるＬＥＤチップ３ａの数を３３個よりもずっと多くし、ＬＥＤ照明装置１０の長さが長いいものが好ましい場合がある。その場合、ニーズに合わせてその都度ＬＥＤ実装基板３の長さ（ＬＥＤチップ３ａの個数）を変えたり、数種類の長さのものを準備することも無駄である。そこで、同じＬＥＤ搭載基板３を用いて、これを複数個接続することができるようにしたのが、図７および図８に示す実施の形態である。

図７、図８においては、一つの長い筐体（本例では前掲の実施の形態の筐体１の長さのほぼ３倍の長さ）に、３個のＬＥＤ実装基板３−１，３−２，３−３を直線状に取り付けたものである。この例では、１つのＬＥＤ照明装置に、例えば９９個のＬＥＤチップ３ａが直線状に配置される。電気的には、商用電源のコンセントに接続されるプラグ７から、メス端子８，オス端子９を介して電源基板４のダイオードブリッジ４ａにＡＣ１００Ｖが供給され、全波整流された後の直流電圧は、リード線６Ｂを介して第１のＬＥＤ実装基板３−１に供給され、ＬＥＤ実装基板３−１に実装された複数のＬＥＤチップ３ａおよび抵抗３ｂに電流が流される。直流電圧はまた、ジャンパー線６Ｃを介して隣のＬＥＤ実装基板３−２に供給され、そこに搭載されたＬＥＤチップ３ａ、抵抗３ｂに電流が流される。さらに直流電圧は、ジャンパー線６Ｃを介して次のＬＥＤ実装基板３−３に供給され、そこに搭載されたＬＥＤチップ３ａ、抵抗３ｂに電流が流される。このようにして、共通の１つの電源基板４から、３つのＬＥＤ実装基板３−１，３−２，３−３に直流電圧が供給されるため、前掲の実施の形態のように、各ＬＥＤ実装基板毎に電源基板４を設ける必要がない。なお、図８の実施の形態ではジャンパー線６Ｃの接続状況を分かりやすくするための各ＬＥＤ実装基板３−１，３−２，３−３間を離して示しているが、実際は、隙間なく接するように配置する。

以上のいずれの実施の形態においても、各ＬＥＤ照明装置１０は、図１に示すように壁面や構造物にＵ字状のクリップを有するホルダー１１に嵌め込むことにより取り付けることができる。これにより、円筒状のＬＥＤ照明装置１０は中心軸回りに回転ができ、幅方向の出射方向をある程度任意に調節できる。

本発明は、長手方向、幅方向に連続的な広範囲の照射が可能であり、また軸方向に回転することにより光の位置調整が容易であり、ＬＥＤの放熱性を向上させることができ、また一部のユニットの取り出しやメンテナンスが容易な省エネルギーを実現できるＬＥＤ照明装置として、従来は蛍光灯を使用していた照明の分野、あるいは新規な照明の分野において好適に利用することができる。

１ 筐体
１ａ 半円筒部
１ｂ 平板部
１ｃ 空洞部
１ｄ カバー取付溝
２ 透光性カバー
２ａ 突条部
３，３−１，３−２，３−３ ＬＥＤ実装基板
３ａ ＬＥＤチップ
３ｂ 抵抗
３ｃ 切り欠き
４ 電源基板
４ａ ダイオードブリッジ
５ ケース
５ａ エンドキャップ
５ｂ 爪
５ｃ ボス
５ｄ 基部
６Ａ，６Ｂ リード線
６Ｃ ジャンパー線
７ プラグ
８ メス端子
９ オス端子
１０ ＬＥＤ照明装置
１１ ホルダー

Claims (4)

1. 半円筒部と平板部とからなる放熱性を有する長尺の半円筒形筐体と、
   前記筐体の前記平板部側に取り付けられ、前記筐体の半円筒部の外径とほぼ同じ外径を有する半円形状の透光性カバーと、
   前記筐体の前記平板部外側に密着して取り付けられ、複数のＬＥＤを長手方向に沿って所定間隔で搭載した長尺のＬＥＤ実装基板とからなり、
   前記筐体の空洞部内に、前記ＬＥＤ実装基板に実装されたＬＥＤに電流を供給する電源基板および電源用電線を収納したＬＥＤ照明装置。
2. 前記電源基板は、絶縁性のケース内に収納されている請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記ケースの端部に円形のエンドキャップが連設されている請求項２記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記エンドキャップは透光性を有する請求項３記載のＬＥＤ照明装置。

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