JP2011029033A - 照明装置 - Google Patents

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洋司 立野
Koji Yamashita
浩司 山下
Jun Matsuzaki
純 松▲崎▼
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弘之 松本
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Abstract

【課題】光源としてLEDを用いた照明装置において、表示パネルを所望の輝度で照明する。
【解決手段】LED9a及び9bからの光を導光ロッド8によって線状の光に変換し、導光板4によって線状の光を面状の光に変換して、導光板4に対向配置された表示パネル5を照明する照明装置において、点灯部6内に、導光ロッド8からの漏れ光の光量を検出する光量センサー10を設けた。LED9a及び9bを点灯させる点灯装置2は、光量センサー10で検出した光量を参照して、LED9a及び9bの光量が所定の範囲内に収まるように、LED電流を調整する。これにより、素子の経時劣化などによる光量の変化を補償して、表示パネル5を所望の輝度で照明することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、誘導灯などの照明装置において、特に光源に発光ダイオードを用いた照明装置に関するものである。
従来、導光板の側面に対向するように線状光源を配置し、線状光源から放射された線状(帯状)の光を導光板によって面状の光に変換して、導光板の出射面に対向して配設された表示パネルを照明する照明装置がある。
このような照明装置の線状光源としては、冷陰極ランプ(例えば、特許文献1参照)や、LED(発光ダイオード)を一列に並べて配置したもの(例えば、特許文献2参照)が用いられてきた。
また、線状光源として、柱状の線状導光体と点光源とを用いた照明装置も、提案されている(例えば、特許文献3参照)。本従来例では、LEDを、線状導光体の底面に対向して配置している。このLEDから放射された光は、底面から線状導光体の内部に入射し、線状導光体の一側面である反射面で反射されて、反射面と対向する出射面から線状に放射される。そして、導光板によって面状の光に変換され、導光板の出射面から放射される。
上記従来例では、光源にLEDを用いることで低消費電力・長寿命が実現され、また、点光源であるLEDの光を線状導光体によって線状の光に変換しているので、線状光源としてLEDを一列に並べて配置した照明装置に比べて、色ムラが発生しにくいという特徴がある。
特開2001−24909号公報 特開2008−98290号公報 特許4141766号公報
ところで、一般用照明器具に使用されるLEDの寿命は、JIL5006(白色LED照明器具性能要求事項)にて、全光束または光度が初期値の70%になったときと定められている。また、一般にLEDの光量は素子毎のばらつきが大きく、ランク指定などにより細分化した後でも20%程度のばらつきがある。よって、光量の小さなLEDの寿命末期時の光量は、光量の大きなLEDの初期の光量と比べて、40〜50%程度小さいことになる。従って、光源にLEDを用いた照明装置では、LEDの寿命末期時には、初期設定値よりも40〜50%程度光量が低下するおそれがある。
一般に、照明装置はただ点灯すればよいというものではなく、所定の光量が要求されることが多い。例えば誘導灯では、JIL5502(誘導灯器具及び避難誘導システム用装置技術基準)にて、満たすべき表示面の平均輝度が定められている。一例として、表示面の縦寸法が200mm以上400mm未満であるB級の誘導灯で必要とされる平均輝度は、表示面平均輝度が高いB級BH形、表示面平均輝度が低いB級BL形それぞれにおいて、図10に示すとおりである。従って、例えばB級BH形の避難口誘導灯において、LEDの寿命末期時に通常時の平均輝度の下限値(500cd/m)を満たすためには、光束減退を40%とすると、初期の平均輝度を833cd/mに設定する必要があり、JIL5502に定められた上限値(800cd/m)を超えてしまうことになる。
このように、LEDを光源に用いた照明装置では、LEDの寿命末期時の光束減退のために、所望の光量が得られないおそれがあるという問題があった。
上記のような寿命末期時の光束減退を解消するには、LEDに流す電流を時間経過に伴って増加させるなどの方法が考えられる。しかし、時間経過に伴う光束の減退率は、素子毎のばらつきが大きく、またLED周辺の温度などにも影響される。従って、時間経過に伴う光束減退は、個々のLED毎に大きく異なってくる。よって、経過時間に対して一律に電流値を増やす設定にすることは、好ましいものではない。
また、LED素子を上記のようにランク指定などによって細分化するにも、コストが必要である。
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、LED素子の経年劣化や素子による光量のばらつきがあっても、LEDを所望の範囲内の光量で発光させることができる照明装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、発光ダイオード及び、底面でこの発光ダイオードと対向し当該発光ダイオードから入射された光を線状の光に変換して側面から出射する導光ロッドを有する点灯部と、側端面で前記導光ロッドの側面と光学的に結合されて、この導光ロッドから入射された線状の光を面状の光に変換して出射する導光板と、この導光板から放射された光によって照明される表示パネルと、商用電源に接続されて前記発光ダイオードを点灯させる点灯装置と、この点灯装置を内部に収容し、前記点灯部及び前記導光板を保持する筐体とを備え、前記点灯部には、前記導光ロッドからの漏れ光を検出することによって前記発光ダイオードの光量を検出する、光量センサーが備えられており、前記点灯装置は、前記光量センサーで検出した光量が所定の目標範囲内に収まるように、前記点灯部を制御することを特徴とする。
請求項1の発明では、発光ダイオードに流す電流などを調整して、光量センサーで検出した発光ダイオードの光量が所定の目標範囲内に収まるように、発光ダイオードを含む点灯部を制御する。発光ダイオードは、経年劣化や素子毎のばらつきの影響によって、同じ電流を流したときでも光量が異なるおそれがあるが、本発明では発光ダイオードの光量が所定の範囲内に収まるように点灯部を制御することで、表示パネルの輝度を所望の範囲内に収めることができる。
請求項2の発明は、請求項1記載の照明装置において、前記筐体の内部には二次電池が備えられており、前記点灯装置は、前記商用電源からの電力供給により前記二次電池を充電する充電回路部と、前記商用電源又は前記二次電池からの電力供給により前記発光ダイオードを点灯させる点灯回路部と、前記発光ダイオードに流すLED電流を調整するLED電流調整部とを備え、前記LED電流調整部は、前記光量センサーで検出した光量が所定の目標範囲内に収まるように、前記LED電流を調整することを特徴とする。
請求項2の発明では、筐体内に二次電池を備えることで停電時でも発光ダイオードを点灯させることができ、また、LED電流調整部でLED電流を調整することによって、発光ダイオードの光量を所定の範囲内に収めることができる。
請求項3の発明は、請求項2記載の照明装置において、前記LED電流調整部は、前記商用電源からの電力供給で前記発光ダイオードを点灯させる場合と、前記二次電池からの電力供給でこの発光ダイオードを点灯させる場合とで、前記光量センサーで検出した光量がそれぞれ異なる目標範囲内に収まるように、前記LED電流を調整することを特徴とする。
請求項3の発明では、商用電源から給電される場合と二次電池から給電される場合とで、光量の目標範囲を異ならしめている。これにより、商用電源から給電される場合と二次電池から給電される場合とで、異なる輝度で表示パネルを照明することができる。よって、例えば本発明を誘導灯に適用した場合には、通常時には商用電源から電力を供給し、非常時には二次電池から電力を供給して、異なる光量でLEDを点灯させることで、通常時・非常時双方において適切にJIL規格を満たすことができる。
請求項4の発明は、請求項3記載の照明装置において、前記LED電流調整部は、前記LED電流が所定の上限値を超えたときには前記発光ダイオードへの電力供給をなくすように、或いは前記LED電流が前記上限値を超えないように、前記点灯回路部を制御することを特徴とする。
請求項4の発明では、LED電流に上限値を設定することで、発光ダイオードの温度が過度に上昇して許容耐熱を超えることを防ぐことができる。
請求項5の発明は、請求項3記載の照明装置において、前記発光ダイオードの近傍には温度検知素子が備えられており、前記LED電流調整部は、前記温度検知素子の検知温度が所定の値を超えた時には、前記発光ダイオードへの電力供給をなくす或いは前記LED電流を少なくするように、前記点灯回路部を制御することを特徴とする。
請求項5の発明では、発光ダイオードの近傍に温度検知素子を配設し、この温度検知素子で検出した温度が所定の値を超えた時に、LED電流を減少させる。これにより、発光ダイオードの温度が過度に上昇して許容耐熱を超えることを防ぐことができる。
請求項6の発明は、請求項4又は5記載の照明装置において、前記LED電流調整部は、前記商用電源からの電力供給が遮断された場合には、前記発光ダイオードへの電力供給をなくしている場合であっても、前記二次電池からの電力供給によって前記発光ダイオードを点灯させるように前記点灯回路部を制御することを特徴とする。
請求項6の発明では、商用電源が停電したときには、発光ダイオードへの電力供給をなくしている場合(発光ダイオードを消灯している場合)であっても、二次電池からの電力供給によって発光ダイオードを点灯させる。よって、本発明を誘導灯に適用した場合には、非常時において避難者を安全に誘導することができる。
請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれか記載の照明装置において、前記点灯部内には、複数の前記発光ダイオードと、これらに対応した複数の前記光量センサーとが備えられ、前記複数の光量センサーは、対応関係にある前記発光ダイオードの光量をそれぞれ選択的に検出することを特徴とする。
請求項7の発明では、複数の発光ダイオードの光量を、対応する光量センサーでそれぞれ選択的に検出することにより、個々の発光ダイオードの光量を各別に調整することができる。
請求項8の発明は、請求項7記載の照明装置において、前記点灯装置は、前記複数の光量センサーで検出した前記複数の発光ダイオードの光量が、それぞれ略等しくなるように前記点灯部を制御し、前記導光板から放射される光が場所によらず略均一となるようにしたことを特徴とする。
請求項8の発明では、複数の発光ダイオードの光量がそれぞれ等しくなるように点灯部を制御することで、導光板から放射される光が場所によらず略均一となり、表示パネルの色ムラを抑制することができる。
本発明は、LED素子の経年劣化や素子による光量のばらつきがあっても、LEDを所望の範囲内の光量で発光させることができる照明装置を提供することができる。
実施形態1の断面図である。 同上の分解斜視図である。 同上のブロック図である。 (a)は、電流一定の場合においてLEDの光量の経時変化を表す図、(b)は、LEDの光量が一定になるようにLED電流を調整したときの、電流値の経時変化を表す図である。 実施形態1の別の形態の断面図である。 同上のさらに別の形態の断面図である。 同上のさらに別の形態の断面図である。 実施形態2の断面図である。 同上のブロック図である。 JIL5502で規定された、B級の誘導灯の必要輝度を表す図である。
以下、本発明の技術的思想を誘導灯に適用した実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的思想が適用可能な照明装置は、誘導灯に限定されるものではない。
(実施形態1)
本発明の第1の実施形態を、図1〜図7を参照して説明する。なお、下記説明中での上下左右は図2を基準とし、図2の筐体1から導光板4に向かう向きを前方とする。
本実施形態の照明装置は、図2に示すように、前面開口した略矩形箱形の筐体1の内部に、点灯装置2及び二次電池3を収納し、筐体1の前面を覆うように導光板4、表示パネル5、及び点灯部6を配設してなる。
導光板4は透明アクリル樹脂製であって、上下方向において下側ほど厚さが薄くなるように形成されている。またその後面には、上端面から入射した光を前面に反射するために、ドット印刷などの反射構造が形成されている。
表示パネル5は、透光性を有するアクリル樹脂製であって、上下左右の寸法が導光板4とほぼ等しくなっており、導光板4の前面を覆うように配置される。またその前面には、例えば避難口へ誘導するためのシンボルが表記されている。
導光板4及び表示パネル5は、例えば、左右の幅が筐体1の左右幅とほぼ等しく筐体1の上下幅よりも短い上下幅を有し、導光板4及び表示パネル5が上下方向にスライド自在に嵌合される、図示しないパネルケースによって一体となっている。このパネルケースは、例えばねじ止めによって、あるいは筐体1の左右両側面に形成した嵌合凸部をパネルケースの左右両側面に形成した嵌合凹部に嵌合する嵌合手段によってなどの、適宜の保持手段を用いて筐体1に固定される。パネルケースが固定された状態では、筐体1の上面と表示パネル5の上端縁との間には、点灯部6の上下方向とほぼ等しい隙間が形成される。
なお、導光板4及び表示パネル5を筐体1に固定するには必ずしもパネルケースを用いる必要はない。例えば、筐体1の横幅とほぼ等しい横幅を持つ導光板4と表示パネル5を、接着剤などで結合して、上記のような適宜の保持手段で保持するなどとしてもよい。
点灯部6はランプホルダ7を備え、ランプホルダ7の内部には、図1に示すように、導光ロッド8と、LED(発光ダイオード)9a及び9bと、光量センサー10とが配設されている。
ランプホルダ7は、合成樹脂材料から下面が開口した直方体状に形成され、その横幅は筐体1の横幅とほぼ等しくなっている。
導光ロッド8は透明アクリル樹脂製で、上面がV字状の反射面8aである柱状であって、反射面8aにはV溝加工やドット印刷などにより光を反射する反射構造が形成されている。そして、反射面8aの一部又は全部を粗面化するなどして光が全反射しない部分を設けることで、ランプホルダ7の上面と導光ロッド8の反射面8aの間に形成された空間6a内に、LED9a及び9bからの光の一定割合であって且つ少量の光を漏らす構成になっている。
ランプホルダ7内には、導光ロッド8の両底面8bに対向して、直列接続されたLED9aとLED9bとが配置される。LED9a及び9bは、図示しない基板上に導電性接着剤などで固着され、この基板は接着剤やねじなどの固定手段でランプホルダ7に固定される。このLED9a及び9bは、電線W1及び前記図示しない基板を介して点灯装置4から電力を供給されて、発光する。
空間6a内のランプホルダ7の上面には、フォトダイオードなどの光量センサー10が配設されている。光量センサー10は、導光ロッド8の反射面8aからの漏れ光を検出することにより、LED9a及び9bの光量を検出する。
点灯部6は、導光板4及び表示パネル5が筐体1に取り付けられた状態において、ランプホルダ7の左右両端から後方に突設された差込片(図示せず)を、筐体1上部に形成した差込孔部材(図示せず)に差し込んで、器具本体1に着脱自在に取り付けられる。このとき、点灯部6は筐体1と表示パネル5の隙間を塞ぎ、表示パネル5と点灯部6とで筐体1の前面開口を覆っている。またこのとき、導光ロッド8の下面8cが、導光板4の上端面の真上に位置している。
筐体1は、合成樹脂などの絶縁性材料からなり、図示しない取付ねじによって壁面または天井面に取り付けられる。また筐体1内には、電線W2を介して商用電源ACに接続された点灯装置2と、商用電源ACの停電時に点灯装置2へ給電するための非常用電源であって、電線W3を介して点灯装置2に接続された二次電池3とが配設されている。
点灯装置2は、図3に示すように、充電回路部11と、点灯回路部12と、LED電流調整部13とを備えている。充電回路部11は、電線を介して商用電源AC並びに二次電池3に接続され、商用電源ACから電力を供給されて二次電池3を充電する。点灯回路部12は、商用電源ACと二次電池3とに接続され、通常は商用電源ACにより給電されて点灯部6を点灯させ、商用電源ACの停電時には二次電池3により給電されて点灯部6を点灯させるように構成されている。LED電流調整部13は、光量センサー10で測定した光量を参照して、点灯回路部12がLED9a及び9bに通電するLED電流の電流値を制御する。
次に、本実施形態の動作を説明する。
LED9a及び9bから放射された光は、これらに対向した導光ロッド8の両底面8bから、導光ロッド8へ入射する。この光の一部は反射面8aから空間6a内に放射され、残りの光は、図1の矢印に示すように導光ロッド8の反射面8aによって下方へと反射され、導光ロッド8の下底面8cから線状に放射される。
導光ロッド8の下底面8cから導光板4へ向かって線状に放射された光は、図1に示すように、導光板4の上端面から導光板4の内部へ入射する。この光は導光板4の後面で反射され、導光板4の前面から表示パネル5方向へ向かって面状に放射される。なお、導光板4の後方に反射シートを配設し、導光板4の後方へ放射された光を前方へ反射するようにしてもよい。
一般にLEDは、LED電流が一定であれば、図4(a)に示すように、総点灯時間が経過すると光量が低下していく。これに対し本実施形態では、反射面8aから漏れ出た光の光量を光量センサー10で検出し、この光量をLED電流部13で参照して、光量が所定の値となるようにLED電流を調整している。この光量の所定値は、予め表示パネル5の輝度と光量センサー10で測定した光量との対応関係を求めておき、表示パネル5の輝度が所望の値となるように、また、商用電源ACにより給電される通常時と二次電池3により給電される非常時とで異なった値となるように、調整される。例えばB級BH形の避難口誘導灯であれば、JIL5502で定められているように、表示パネル5の平均輝度が、商用電源ACから電力を供給される通常時では500〜800cd/mの範囲の値となるように、二次電池3から電力を供給される停電時などの非常時には100〜300cd/mの範囲の値となるように、調整される。
上記の構成により、所望の輝度で表示パネル5を照明することができる。
ところで、LEDの寿命末期時などには、必要な光量を得るためのLED電流が図4(b)に示すように増加し、LEDの接合部の温度が上昇して許容耐熱を超えるおそれがある。そこで本実施形態では、LED電流が予め設定された上限値を超えた場合には、LEDを消灯させるように設定している。ただし、LEDを消灯している状態で停電が発生したときには、避難を優先させるためにLEDを点灯させる。なお、停電時(非常時)は通常時に比べて必要な平均輝度が低く設定されているので、LEDの許容耐熱を超えにくくなっている。
なお、LED電流に上限値を設定する代わりに、図5に示すようにLEDの近傍にサーミスタや熱電対などの温度検知素子14を備え、温度検知素子14の検知温度が設定値を超えた場合に、LEDを消灯させるようにしてもよい。この場合には、照明装置の設置環境によって雰囲気温度に差異があっても、精度よくLEDの接合部温度を検知することができ、LEDが許容耐熱を超えるおそれが小さくなる。
また、LEDを消灯させるのではなく、LED電流を少なくして暗く点灯させるようにしてもよい。
なお、上記説明では、導光ロッド8の両底面8bにLED9a及び9bを対向するように配置しているが、図6に示すように、LED9cを導光ロッド8の片側の底面8dに対向配置してもよい。或いは図7に示すように、導光ロッド8の片側の底面8dに対向するように、複数のLED9dを配置してもよい。これらの場合には、導光ロッド8は、図に示すように楔形となる。
本実施形態では、LEDパッケージの樹脂の経年劣化や、LED素子の光量にばらつきがあっても、一定の光出力を得ることができる。また、点灯部6内に光量センサー10が配置されているので、照明装置の外観を変える必要がないという利点もある。
(実施形態2)
本発明の第2の実施形態を、図8、図9を参照して説明する。なお、上記実施形態1と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、図8に示すように、V字型の反射面8aとランプホルダ7の上面との間に遮光壁15を設け、遮光壁15によって2つに分けられた空間6aのそれぞれの内部に、光量センサー10aと光量センサー10bとを配設している。よって、光量センサー10aはLED9aの光量を、光量センサー10bはLED9bの光量を検出することになる。そして、本実施形態のLED9aとLED9bとは、図9に示すように並列に接続されており、各別にLED電流を変化させることができる。点灯装置2は、光量センサー10a及び10bで検出した光量を参照して、LED9aとLED9bの光量がほぼ等しくなるように、個々のLED電流を調整する。
すなわち本実施形態では、LED9a及び9bにそれぞれ対応した光量センサー10a及び10bを設けることで、素子毎の光量のばらつきに影響されることなく、導光板4から放射される光が場所に対して略均一となり、表示パネル5の色ムラを抑制することができる。
なお、本実施形態においても、表示パネル5の輝度がJIL5502で規定された所定の範囲内に収まるようにLED電流を調整することは、いうまでもない。
2 点灯装置
4 導光板
5 表示パネル
6 点灯部
8 導光ロッド
9a LED
9b LED
10 光量センサー

Claims (8)

  1. 発光ダイオード及び、底面でこの発光ダイオードと対向し当該発光ダイオードから入射された光を線状の光に変換して側面から出射する導光ロッドを有する点灯部と、側端面で前記導光ロッドの側面と光学的に結合されて、この導光ロッドから入射された線状の光を面状の光に変換して出射する導光板と、この導光板から放射された光によって照明される表示パネルと、商用電源に接続されて前記発光ダイオードを点灯させる点灯装置と、この点灯装置を内部に収容し、前記点灯部及び前記導光板を保持する筐体とを備え、
    前記点灯部には、前記導光ロッドからの漏れ光を検出することによって前記発光ダイオードの光量を検出する、光量センサーが備えられており、前記点灯装置は、前記光量センサーで検出した光量が所定の目標範囲内に収まるように、前記点灯部を制御することを特徴とする照明装置。
  2. 前記筐体の内部には二次電池が備えられており、
    前記点灯装置は、前記商用電源からの電力供給により前記二次電池を充電する充電回路部と、前記商用電源又は前記二次電池からの電力供給により前記発光ダイオードを点灯させる点灯回路部と、前記発光ダイオードに流すLED電流を調整するLED電流調整部とを備え、
    前記LED電流調整部は、前記光量センサーで検出した光量が所定の目標範囲内に収まるように、前記LED電流を調整することを特徴とする請求項1記載の照明装置。
  3. 前記LED電流調整部は、前記商用電源からの電力供給で前記発光ダイオードを点灯させる場合と、前記二次電池からの電力供給でこの発光ダイオードを点灯させる場合とで、前記光量センサーで検出した光量がそれぞれ異なる目標範囲内に収まるように、前記LED電流を調整することを特徴とする請求項2記載の照明装置。
  4. 前記LED電流調整部は、前記LED電流が所定の上限値を超えたときには前記発光ダイオードへの電力供給をなくすように、或いは前記LED電流が前記上限値を超えないように、前記点灯回路部を制御することを特徴とする請求項2又は3記載の照明装置。
  5. 前記発光ダイオードの近傍には温度検知素子が備えられており、前記LED電流調整部は、前記温度検知素子の検知温度が所定の値を超えた時には、前記発光ダイオードへの電力供給をなくす或いは前記LED電流を少なくするように、前記点灯回路部を制御することを特徴とする請求項2又は3記載の照明装置。
  6. 前記LED電流調整部は、前記商用電源からの電力供給が遮断された場合には、前記発光ダイオードへの電力供給をなくしている場合であっても、前記二次電池からの電力供給によって前記発光ダイオードを点灯させるように前記点灯回路部を制御することを特徴とする請求項4又は5記載の照明装置。
  7. 前記点灯部内には、複数の前記発光ダイオードと、これらに対応した複数の前記光量センサーとが備えられ、前記複数の光量センサーは、対応関係にある前記発光ダイオードの光量をそれぞれ選択的に検出することを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の照明装置。
  8. 前記点灯装置は、前記複数の光量センサーで検出した前記複数の発光ダイオードの光量が、それぞれ略等しくなるように前記点灯部を制御し、
    前記導光板から放射される光が場所によらず略均一となるようにしたことを特徴とする請求項7記載の照明装置。
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