JP2011029051A

JP2011029051A - 蛍光灯互換性のｌｅｄ照明灯

Info

Publication number: JP2011029051A
Application number: JP2009175060A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Kadota; 敏樹門田
Original assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】照明カバーの経時的な撓みがなく、照明ムラの低減した既存の蛍光灯照明器具に装着可能なのＬＥＤ照明灯を提供する。
【解決手段】多数のＬＥＤを実装する長尺状基板と、これを覆う長尺状の照明カバーと、両端部に蛍光灯照明器具のソケットに装着するための口金とを有してなる、既存の蛍光灯照明器具に装着可能なＬＥＤ照明灯であって、前記照明カバーが、フルオロポリマーを含有するポリカーボネート樹脂成形体からなる蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯による。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯に関し、さらに詳しくは、既存の蛍光灯照明器具にそのまま装着・使用可能な照明灯であって、ＬＥＤ照明灯を構成する部品間に加わる負荷を低減でき、かつ照明カバーの経時的な撓みがなく、照明ムラの低減した蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯に関する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ、ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）が、白熱電灯や蛍光灯に対し、長寿命で低消費電力かつ低環境負荷であることから、ＬＥＤを光源とする照明装置が数多く提案されてきた（特許文献１参照）。当初、ＬＥＤは赤色や緑色の光しか出せず、電子機器等での表示用途にしか実用化されていなかったが、近年、白色ＬＥＤが実用化されたことにより、一般の照明用途も含め、ますます盛んに開発が行われるようになった。

現行の蛍光管の最大の欠点は、寿命末期にちらつきを起こし、又は不点灯となって、交換が必要となることである。一方、ＬＥＤ照明は、現在のところ高価ながら、長寿命であり、例えば一日１０時間の使用なら１０年以上も取り換え不要であるので、高所等の、交換にコストがかかる場合での使用に特に有利であって、例えば道路、トンネル、鉄道、ホール等の公共施設での使用が期待されている。

また、ＬＥＤを光源とし、既存の蛍光灯器具に直接装着できる蛍光灯型の照明灯についても幾つかの提案がなされており（特許文献２〜３参照）、既設の蛍光灯器具をそのまま活用できることから、蛍光灯からの置き換えによるＬＥＤ照明灯の普及も大いに期待されている。蛍光灯は、水銀蒸気とアルゴンが封入され、ワット数に応じて規格化された長さの長尺ガラス管の両端に口金を設けて構成されているので、これと互換性を有する蛍光灯型ＬＥＤ照明灯においては、両端の口金の間に、ＬＥＤを実装したプリント基板を内部に配置し、その外側には、長尺ガラス管に対応する照明カバーが長手方向に配置される。

この照明カバーは、ＬＥＤ実装基板を保護する目的のほか、ＬＥＤが点光源でかつ高輝度が故に引き起こす、光源からの直射投光による眩しさを防止する機能と、光拡散性を付与することによりＬＥＤ光源から出射される光を効率良く拡散し、照明器具としての機能性を向上させるためのものである。
さらに、蛍光灯型ＬＥＤ照明装置において、照明カバーは、ＬＥＤ実装基板を固定化する役割と、強度保持用の構造部材としての役割も担っている。

これらの目的から、照明カバーの材料としては、成型加工性や製品の形状の自由度が得られやすい点より熱可塑性樹脂が広く用いられ、なかでも機械物性や熱特性、光学特性のバランスに優れるポリカーボネート樹脂が好適に用いられている。

しかしながら、ＬＥＤは発光効率に優れるといえども、その損失分は発熱するわけであり、その他実装される回路や部品等からの発熱もあるため、ＬＥＤ照明灯といえどもその使用下においては、温度上昇が引き起こされる。そして、温度上昇によって、照明灯を構成する各部材は熱膨張するが、その膨張の割合は材料毎で異なるので、部材間に応力負荷が発生することになる。実際、照明カバーとしては、ポリカーボネート樹脂が前記の理由から用いられ、また補強部材や口金はアルミ等の金属が選択されることが多いが、この場合、ポリカーボネート樹脂と金属の熱による膨張の割合が著しく異なり、樹脂の膨張によって余計な応力が加わり、長尺状照明カバーが歪み、また撓みや熱ダレが生じやすいという課題があった。

実開昭６１−１２１４６１号公報実開平０６−５４１０３号公報特開２００７−２５７９２８号公報

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、既存の蛍光灯照明器具にそのまま装着可能で、照明灯を構成する部品間に加わる応力負荷を低減でき、かつ照明カバーの熱ダレや経時的な撓みがなく、照明ムラの低減した蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ＬＥＤを実装する長尺状基板を覆う照明カバーをフルオロポリマーを含有するポリカーボネート樹脂の成形体とすると、照明カバーは熱による膨張が低減され、照明灯を構成する部品間に加わる負荷を低減でき、かつ熱ダレや照明カバーの経時的な撓みがなく、照明ムラの低減した蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯を得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、多数のＬＥＤを実装する長尺状基板と、これを覆う長尺状の照明カバーと、両端部に蛍光灯照明器具のソケットに装着するための口金とを有してなる、既存の蛍光灯照明器具に装着可能なＬＥＤ照明灯であって、
前記照明カバーが、フルオロポリマーを含有するポリカーボネート樹脂成形体からなることを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯が提供される。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、照明カバーの形状が、筒状であることを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯が提供される。

また、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、照明カバーが、前記長尺状基板と一体となって略円柱状体を形成することを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯が提供される。

また、本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、ポリカーボネート樹脂が、さらに光拡散剤を含有することを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯が提供される。

本発明者のＬＥＤ照明灯によれば、既存の蛍光灯照明器具にそのまま装着・使用可能であって、照明灯を構成する部品間に加わる負荷を低減でき、かつ照明カバーの熱ダレや経時的な撓みがなく、照明ムラの低減した蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯を提供することができる。

本発明の実施の一形態に係わるＬＥＤ照明灯の構成図である。本発明の実施の他の形態に係わるＬＥＤ照明灯の構成図である。

本発明の照明灯は、ＬＥＤを光源とする既存の蛍光灯照明器具に装着可能なＬＥＤ照明灯であって、多数のＬＥＤを実装する長尺状基板と、これを覆う長尺状の照明カバーと、両端部には蛍光灯照明器具のソケットに装着するための口金を有してなり、該照明カバーがフルオロポリマーを含有するポリカーボネート樹脂成形体からなることを特徴とする。

以下、図面を参照して、本発明に係る蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。

図１は、本発明の実施の一形態に係わるＬＥＤ照明灯の構成図であり、図２は、本発明の他の実施形態に係わるＬＥＤ照明灯の構成図である。
図１及び図２において、１はＬＥＤを実装した長尺状基板、２はＬＥＤ、３は口金、４は端子、５は照明カバーである。

本発明のＬＥＤ照明灯は、既存の蛍光灯と同様にワット数に応じて規格化された長さ寸法で作られ、端部には端子４と口金３を有し、既存蛍光灯照明器具のソケットにそのまま装着可能となっており、端子４にて蛍光灯照明器具より電力を受ける。

長尺状基板１には、ＬＥＤ２が多数配置され、端子４からの電流が流れ点灯するように回路形成されている。長尺状基板１の長さは、両端の口金３間の全体に亘るものでもよいが、その一部であってもよい。ＬＥＤ２は長尺状基板にその多数個が配置されるが、ＬＥＤの輝度や照明灯の所望ワット数に応じて適切な個数が決定される。また、白色ＬＥＤの場合のように、ＬＥＤと蛍光体を組合わせた発光方式のものであってもよい。

ＬＥＤ２を実装した基板１は、照明カバー５で覆われる。照明カバー５は、図１のように円筒状とし、照明カバー５の内部に基板１を収容して、外観を現行の直管型蛍光管と同じにするのが、一つの好ましい実施形態である。また、照明カバー５の断面形状は、円に限らず、一部を切り欠いた円形状、あるいは多角形状であってもよい。

本発明のＬＥＤ照明灯の他の実施形態として、図２のように、基板１を、例えば半割円筒状にして、ＬＥＤ照明灯の本体の一部を構成する形とし、この上に照明カバー５を装着させる形でもよい。この場合、照明カバー５の断面形状は、基板の形状に合わせて、例えば半円状として、基板１と照明カバー５が一体化して略円柱状とすることも好ましく、また、断面をＶ字状、Ｕ字状、コの字状等の樋状等にして、基板１と一体化してもよい。また全体の形状は、円柱、円筒状に限らず、多角形状等の異形品としてもよい。
また、基板１には、外側に向かって放熱用のための冷却フィン等を設けてもよく、この場合照明カバーの断面の一部を切り欠いて、切り欠き部から冷却フィン等を外方に露出させる等の形態も採用できる。

本発明において照明カバー５の材料として、フルオロポリマーを含有するポリカーボネート樹脂を用いる。
ポリカーボネート樹脂は、特に制限はなく、市販品が使用できる。その分子量としては、粘度平均分子量（Ｍｖ）で１４，０００〜３０，０００であるのが好ましい。粘度平均分子量が低すぎると機械的強度が低下する傾向があり、逆に高すぎても成形時の流動性が低下しやすい。より好ましい粘度平均分子量は、１８，０００〜２９，０００であり、特には２２，０００〜２８，０００である。

ポリカーボネート樹脂に配合されるフルオロポリマーの好ましい含有量は、ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、０．００１〜１質量部である。フルオロポリマーを配合することで、ポリカーボネート樹脂製の照明カバーが、ＬＥＤや回路や部品等からの発熱による温度上昇のために生じるポリカーボネート樹脂の膨張を抑制し、熱ダレや撓みを防止することができ、また、難燃性を向上させる。さらには、フルオロポリマーは、ポリカーボネート樹脂の光線透過率を多少低下させるものの、後記する光拡散効果をもたらすという利点もある。

フルオロポリマーとしては、フルオロオレフィン樹脂が好ましい。フルオロオレフィン樹脂は、通常フルオロエチレン構造を含む重合体あるいは共重合体であり、具体例としては、ジフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂等が挙げられるが、なかでもテトラフルオロエチレン樹脂が好ましい。
また、このフルオロポリマーとしては、フィブリル形成能を有するものが好ましく、フィブリル形成能を有するフルオロオレフィン樹脂が挙げられる。このように、フィブリル形成能を有することで、熱ダレや撓み防止効果が著しくなる。
フィブリル形成能を有するフルオロオレフィン樹脂としては、例えば、三井・デュポンフロロケミカル社製「テフロン（登録商標）６Ｊ」、ダイキン化学工業社製「ポリフロン（登録商標）Ｆ２０１Ｌ」などが挙げられる。さらに、フルオロオレフィン樹脂の水性分散液の市販品として、例えば、三井・デュポンフロロケミカル社製「テフロン（登録商標）３０Ｊ」、ダイキン化学工業社製「フルオン（登録商標）Ｄ−１」等が挙げられる。

本発明のポリカーボネート樹脂には、上記フルオロポリマーに加えて、光拡散剤を配合することが好ましい。
光拡散剤は、微粒子状の無機又は有機粒子であり、例えばガラス微粒子、ポリスチレン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の有機微粒子があげられ、有機微粒子が好ましく、光拡散効果の点から微粒子は球状であるものが好ましい。
微粒子状の光拡散剤の好ましい平均粒径は０．１〜５０μｍであり、より好ましくは０．５〜１０μｍであり、特には１〜５μｍのものである。

このような有機微粒子としては、ポリカーボネート樹脂の成形温度まで加熱してもポリカーボネート樹脂中に溶融しない、架橋した有機微粒子が好ましく、具体的には架橋した、（メタ）アクリル樹脂、シリコーン樹脂の有機微粒子である。具体例として、部分架橋したポリメタクリル酸メチルのポリマー微粒子、架橋シリコン樹脂粒子、シリコーンゴムをシリコーンレジンで被覆したシリコーンゴムパウダー等が挙げられる。

光拡散剤の好ましい含有量は、ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、０．１〜２０質量部であり、０．３〜１０重量部がより好ましい。光拡散剤の配合割合が０．１重量部より少ないと、光拡散性が不足し高輝度のＬＥＤ光源が透けて見えやすく、眩しさ低減効果が不十分となり、光拡散剤の配合量が多すぎると必要な照明輝度が得られなくなる。

上記ポリカーボネート樹脂材料から長尺状の照明カバーの成形体を製造する方法は、特に限定されず、一般に長尺物の成形に採用されている成形法を任意に採用できる。その例を挙げると、押出成形法、異形押出成形法、射出成形法、二色成形法、発泡成形、インサート成形、熱成形法、プレス成形法などが挙げられ、押出成形あるいは異形押出成形が特に好ましい。

押出成形による場合には、上記したポリカーボネート樹脂材料を、押出成形機で加熱、溶融、混練して、押出機出口に設けられた押出用のダイを通して押出し、サイジングプレート、サイジングダイ、水槽などを備えたサイジング及び冷却ゾーンで最終断面形状に整形しながら冷却固化させ、目的とする形状の照明カバーを得ることができる。

照明カバー５として、上述したフルオロポリマーと、好ましくは光拡散剤を含有するポリカーボネート樹脂材料を用いた成形体を使用し、図１に示すように、この内部にＬＥＤ２を実装した基板１を収容するか、又は図２にあるように、基板１をＬＥＤ照明灯の本体の一部を構成する形とし、この上に照明カバー５を装着させる。

照明カバー５は、前述したとおり、基板１を保護し、ＬＥＤ２からの直射光による眩しさを防止し、光拡散性を付与することによりＬＥＤ光源から出射される光を効率良く拡散し、さらに、強度保持用の構造部材としての役割も担っている。長期間の点灯により、照明カバー５は、ＬＥＤ２と基板１に実装された回路や部品等の損失分の発熱により高温下に保持されるものの、ポリカーボネート樹脂がフルオロポリマーを含有するので、照明カバー５は熱ダレや経時的な撓みがないので、例えば１０年以上の長期に亘って、熱ダレや撓み変形を起こすことがない。
なお、本実施形態においては、照明灯が直管状のものを例に説明したが、サークルライン型の蛍光灯に互換性のＬＥＤ照明灯においても、同様に適用できる。

本発明のＬＥＤ照明灯は、既存の蛍光灯照明器具に装着して使用可能であって、ＬＥＤ照明カバーの熱ダレや経時的な撓みがないので、ＬＥＤ照明の長寿命・低消費電力の利点をさらに生かした、メインテナンスコストの低減された照明灯として、広く利用することができ、産業上の利用性は非常に高い。

Claims

多数のＬＥＤを実装する長尺状基板と、これを覆う長尺状の照明カバーと、両端部に蛍光灯照明器具のソケットに装着するための口金とを有してなる、既存の蛍光灯照明器具に装着可能なＬＥＤ照明灯であって、
前記照明カバーが、フルオロポリマーを含有するポリカーボネート樹脂成形体からなることを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯。
前記照明カバーの形状が、筒状であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯。
前記照明カバーが、前記長尺状基板と一体となって略円柱状体を形成することを特徴とする請求項１に記載の蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯。
ポリカーボネート樹脂が、さらに光拡散剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯。