JP2011060719A - Lighting fixture using led - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDを用いた照明器具に関し、更に詳しくは、複数のLEDの前面に特定の構造の光屈折体を設けてなる照明器具に関するものである。 The present invention relates to a lighting fixture using LEDs, and more particularly to a lighting fixture in which a light refractor having a specific structure is provided on the front surface of a plurality of LEDs.
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)。
Many lighting fixtures using LEDs are known (for example,
これらLEDを用いた照明器具は、蛍光灯や白熱灯に比べ、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、多くの問題点があった。例えば、複数のLEDを並置しても照度が充分でない場合があり、照度を確保するために多くのLEDを並置しても、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。 While these lighting fixtures using LEDs have features such as having no heat, low power consumption, and long life compared to fluorescent lamps and incandescent lamps, they have many problems. For example, even if a plurality of LEDs are juxtaposed, the illuminance may not be sufficient. Even if a large number of LEDs are juxtaposed to secure the illuminance, the illuminance at a location close to the LEDs is sufficient but away from the LEDs (for example, 1 m However, the illuminance at that point drops sharply. In addition, even if the illumination intensity in the LED irradiation direction is sufficient, there is a problem that the illumination intensity drops abruptly in a place where the angle slightly deviates from the LED irradiation direction.
そして、そのような場所での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、近くでは照度が上がり過ぎたり、照明器具全体として高価になったりするという問題点が生じていた。また、照明器具から離れた場所で照度が急激に落ちるので、従来のLEDを用いた照明器具では、別途、スポットライト等を併用する必要があり、面倒でもありコスト的にも不利であった。 Then, when more LEDs are juxtaposed in order to sufficiently secure the illuminance in such a place, there has been a problem that the illuminance is excessively increased in the vicinity or the entire lighting fixture becomes expensive. In addition, since the illuminance drops sharply at a location away from the luminaire, the conventional luminaire using the LED needs to use a spotlight separately, which is troublesome and disadvantageous in terms of cost.
また、LEDが点光源であるために、照明器具としてたとえLEDを複数個並置しても、1個のLED自体を見つめると眩しかったり、照明器具として美観が損なわれたり、汎用の蛍光灯の代替品として使用する場合には、照明器具全体が光っている汎用の蛍光灯と外観が大きく異なるという問題点もあった。そして、これらを解決するために、磨りガラス(曇りガラス)で全体を覆う方法も考えられるが、それでもLEDが点光源であることから生じる上記問題点を解決することはできなかった。 Moreover, since LEDs are point light sources, even if a plurality of LEDs are juxtaposed as a lighting fixture, looking at one LED itself may be dazzling, or the aesthetics may be impaired as a lighting fixture. When used as a product, there is a problem that the appearance is greatly different from a general-purpose fluorescent lamp in which the entire lighting fixture is shining. And in order to solve these, although the method of covering the whole with frosted glass (frosted glass) is also considered, the said problem resulting from LED being a point light source was not able to be solved.
そのため、LEDを用いた照明器具は、上記多くの特長があるにもかかわらず、照明器具として汎用品とはなっておらず、況してや汎用の蛍光灯の代替品としては使用できるものではなかった。 Therefore, although the lighting fixture using LED has the above-mentioned many features, it has not become a general-purpose product as a lighting fixture and cannot be used as a substitute for a general-purpose fluorescent lamp. .
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。LEDはこのような要求に答えられるが、LEDを用いた照明器具は上記したように問題点があり、更なる改善の余地があった。 The demands for energy saving, long life, good environmental characteristics, etc. have been increasing in recent years. The LED can meet such a demand, but the lighting fixture using the LED has a problem as described above, and there is room for further improvement.
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が点光源のように見えず、LEDから離れたり、LEDの照射方向から角度的にずれたりしても、照度が急激に落ちてしまうことがない「複数のLEDを有する照明器具」を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned background art, and the problem is that the LED looks like a point light source while taking advantage of the features of the LED such as having no heat, low power consumption, and long life. Therefore, the object is to provide a “lighting device having a plurality of LEDs” in which the illuminance does not drop sharply even if the LED is separated from the LED or is angularly shifted from the irradiation direction of the LED.
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、並置された複数のLEDの少なくとも前面に、凸レンズの断面を有するシリンドリカルレンズである細長い第1光屈折体を複数個並列させることによって、上記問題点と課題を解決し、発光するLEDが点光源ではなく線光源や面光源のように見え、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て本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventor has arranged a plurality of elongated first photorefractive bodies, which are cylindrical lenses having a cross section of a convex lens, in parallel on at least the front surface of a plurality of LEDs arranged in parallel. By solving the above problems and problems, we found that the LED that emits light looks like a line light source or a surface light source instead of a point light source, and the illuminance does not decrease far, and the illuminance does not decrease even in an oblique direction. The present invention has been completed.
すなわち、本発明は、LED設置板の上に並置された複数のLEDを有するLED群を有し、かつ、該LED群の少なくとも前面に、凸レンズの断面を有するシリンドリカルレンズである細長い第1光屈折体を、内管と一体となって又は内管の内側に、内管の軸方向に互いに隣接して密に複数個並列して、第1光屈折体とその第1光屈折体に最も近いLEDとの距離が、該第1光屈折体の実質焦点距離よりも短い距離で有してなるものであって、上記LED群が、LED設置板の上にLEDが1198mmあたり20個〜800個並置され、汎用の直管型蛍光灯と同じ外形寸法が得られるように並置されているものであり、汎用の直管型蛍光灯と実質的に等しい外形寸法を有することを特徴とする照明器具を提供するものである。 That is, the present invention includes an LED group having a plurality of LEDs juxtaposed on an LED installation plate, and at least the front surface of the LED group is a cylindrical lens having a convex lens cross section at least on the front surface. The body is integrated with the inner tube or inside the inner tube, adjacent to each other in the axial direction of the inner tube, and a plurality of closely arranged in close proximity to the first photorefractive body and the first photorefractive body. The distance from the LED is shorter than the actual focal length of the first photorefractive body, and the LED group includes 20 to 800 LEDs per 1198 mm on the LED installation plate. A lighting apparatus that is juxtaposed and juxtaposed so as to obtain the same external dimensions as a general-purpose straight tube fluorescent lamp, and has substantially the same external dimensions as a general-purpose straight tube fluorescent lamp Is to provide.
また、本発明は、上記LED群の少なくとも前面であり上記第1光屈折体の外側に、更に、上記第1光屈折体と実質的に直交させて、シリンドリカルレンズである細長い第2光屈折体を複数個並列して有してなる上記の照明器具を提供するものである。 Further, the present invention provides an elongated second photorefractive body which is a cylindrical lens at least in front of the LED group, outside the first photorefractive body, and further substantially orthogonal to the first photorefractive body. The above-mentioned lighting fixture comprising a plurality of the above in parallel is provided.
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、CO2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等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。照明器具から離れた場所でも照度が高いので(又は照度の低下が低く抑えられるので)、別途、スポットライト等を併用する必要もない。 According to the present invention, it is efficient because it does not have heat, and since it consumes less power, it can reduce natural resources necessary for power generation, reduce CO 2 emissions, is environmentally friendly, has a long life, etc. While exhibiting features, it was a drawback of LEDs for lighting fixtures, the illuminance suddenly dropped when the distance from the LED was away, the illuminance suddenly dropped when angularly shifted from the irradiation direction of the LED, etc. It is possible to provide a lighting fixture that solves the above problem. Since the illuminance is high even at a place away from the luminaire (or the decrease in illuminance can be kept low), there is no need to use a spotlight separately.
また、第1光屈折体を複数個並列して設けることによって、LEDが点光源ではなく、線光源のように見えるようになり、LEDのある場所を見つめたときに眩しさが軽減され、照明器具としての美観が損なわれず、全体が光る汎用の蛍光灯に外観を近づけることができる。 Also, by providing a plurality of first light refractors in parallel, the LED looks like a linear light source instead of a point light source, and glare is reduced when looking at the place where the LED is located, and illumination. The appearance as an instrument is not impaired, and the appearance can be brought close to a general-purpose fluorescent lamp that shines as a whole.
更に、第1光屈折体に直行して第2光屈折体を複数個並列して設けることによって、線光源のように見えていたLEDが更に面光源のように見えるようになり、すなわち照明器具全体から光が照射されるようになり、発光するLEDのある場所を見つめたときに眩しさがなくなり、照明器具として美観が損なわれず、照明器具全体から光が照射される汎用の蛍光灯に外観を更に近づけることができる。 Further, by providing a plurality of second light refractors in parallel to the first light refractor, the LED that looks like a line light source can be seen as a surface light source, that is, a lighting fixture. Light is emitted from the whole, and when looking at the place where the LED that emits light is stared, glare is eliminated, the appearance as a lighting fixture is not impaired, and it looks like a general-purpose fluorescent lamp that is irradiated with light from the whole lighting fixture Can be brought closer.
そのため、光学的にも外観的にも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できるようにすれば、汎用の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。 Therefore, it is almost indistinguishable from general-purpose fluorescent lamps both optically and externally, and if it can be used by attaching it to a lighting fixture for general-purpose fluorescent lamps, it can be used as an alternative to general-purpose fluorescent lamps. An instrument can be provided.
以下、本発明を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に示す具体的形態のみ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。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the specific embodiments shown in the drawings, and can be arbitrarily modified within the scope of the technical idea.
<第1光屈折体を用いたものの全体説明>
本発明の照明器具1は、以下の(1)〜(4)を全て満たすことを特徴とする。
(1)LED設置板の上に並置された複数のLEDを有するLED群を有し、かつ、
(2)(a)該LED群の少なくとも前面に、
(b)凸レンズの断面を有するシリンドリカルレンズである細長い第1光屈折体を、
(c)内管と一体となって又は内管の内側に、内管の軸方向に互いに隣接して密に複数個並列して、
(d)第1光屈折体と「その第1光屈折体に最も近いLED」との距離が、該第1光屈折体の実質焦点距離よりも短い距離で有してなるものであって、
(3)上記LED群が、LED設置板の上にLEDが1198mmあたり20個〜800個並置され、汎用の直管型蛍光灯と同じ外形寸法が得られるように並置されているものであり、
(4)汎用の直管型蛍光灯と実質的に等しい外形寸法を有する
ことを特徴とする。
<Overall Description of Using First Photorefractive Material>
The
(1) having an LED group having a plurality of LEDs juxtaposed on an LED installation plate; and
(2) (a) At least on the front surface of the LED group,
(B) an elongated first photorefractive body which is a cylindrical lens having a cross section of a convex lens;
(C) integrally with the inner tube or inside the inner tube, closely adjacent to each other in the axial direction of the inner tube,
(D) The distance between the first photorefractive body and the “LED closest to the first photorefractive body” is shorter than the substantial focal length of the first photorefractive body,
(3) The above LED group is juxtaposed so that 20 to 800 LEDs per 1198 mm are juxtaposed on the LED installation plate, and the same external dimensions as a general-purpose straight tube fluorescent lamp are obtained.
(4) It has the external dimensions substantially equal to a general-purpose straight tube fluorescent lamp.
隣り合うLED2の発光点(中心部)間の距離は1mm〜100mmが好ましく、2mm〜30mmがより好ましく、3mm〜10mmが特に好ましい。かかる距離が短過ぎて密度が大き過ぎるときは、熱が発生したり、電力消費量が多くなったりして、LEDの特長が生かせない場合がある。また、汎用の蛍光灯より明るくなり、またコストアップになる場合がある。一方、かかる距離が長過ぎて密度が小さ過ぎるときは、照明器具として充分に明るくならない場合がある。また、本発明における第1光屈折体や第2光屈折体(以下、総称して「光屈折体」と略記する場合がある)を用いても、点光源として見えてしまい、線光源や面光源のように見えず本発明の効果を奏さない場合がある。
The distance between the light emitting points (center portions) of the
LED2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のものが好ましい。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。
As the
第1光屈折体3は、凸レンズのシリンドリカルレンズの効果を有するものである。第1光屈折体3は、凸レンズの断面を有するシリンドリカルレンズであって細長いものであることが好ましい。
The first
第1光屈折体3、すなわち第1光屈折体群4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」、「LEDが点光源ではなく線光源のように見える」という本発明の前記効果を得るために設けられる。
The first
第1光屈折体3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全体として膨らんでいることが必須である。中心線に向かって全体として膨らんでいればよく、第1光屈折体3の下面(LED側の面、照明器具の内側)や上面(前面、光が照射される方向、照明器具の外側)は、それ自身は凹面でも平面でもよい。ただ、第1光屈折体3の下面(LED側の面)は凸面になっていることが好ましく、上面(前面)は平面又は凸面になっていることが好ましい。上面(前面)は、本発明の照明器具の最も外側の面になる場合があるので、ゴミや汚れが付き難く、掃除もし易いように、平面又は略平面であることが好ましい。図3及び図4は、照明器具全体として最も外側の面は、照明器具自身の形成する円弧になっているが、個々の第1光屈折体3としては、上面(前面)は曲率半径の大きい凸面又は略平面である。
The shape of the first
第1光屈折体3は、正確な実像又は虚像を形成することが目的ではないので、単に上記した「凸レンズのシリンドリカルレンズの効果」を有すればよく、すなわち、第1光屈折体3の場所によって凸レンズとしての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、後述する虚像2”としては完全に一か所に形成される必要はなく、少なくとも第1光屈折体3から一定距離範囲に形成されればよい。第1光屈折体3は、凸レンズの断面を有するシリンドリカルレンズであることが好ましい。
Since the first
本発明の上記効果を奏するように構成されていれば、第1光屈折体3は複数個が互いに離れて並列して第1光屈折体群4を構成していてもよいが、本発明の上記効果を得るためには、第1光屈折体3は互いに隣接して密に並列していることが好ましい。
As long as the first
LEDの列数に対する第1光屈折体の個数については前記本発明の効果を奏するように定められるが、LED1列に対する第1光屈折体の個数は、1〜10個が好ましく、2〜6個がより好ましく、2.5〜4個が特に好ましい。LED1列に対する第1光屈折体の個数が多過ぎても少な過ぎても前記の本発明の効果が得られない場合があり、また、第1光屈折体の実質的焦点距離f1を後記する好適な範囲に設定できない場合がある。
The number of first photorefractive bodies with respect to the number of LED rows is determined so as to achieve the effect of the present invention, but the number of first photorefractive bodies with respect to one LED row is preferably 1 to 10, and 2 to 6 Is more preferable, and 2.5 to 4 is particularly preferable. The effect of the present invention may not be obtained if the number of the first photorefractive body for the
本発明においては、第1光屈折体3とLED2との距離に関し、第1光屈折体3と「その第1光屈折体に最も近いLED2」との距離aが、該第1光屈折体3の実質焦点距離f1よりも短いことが必須である。このような配置であることによって、「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」、「LEDが点光源ではなく線光源のように見える」という本発明の前記効果を顕著に得ることができる。なお、「実質焦点距離f1」は、第1光屈折体3に収差等があり、第1光屈折体3の場所によって焦点距離が異なる場合は、平均的な像を結ぶ機能を考慮して定義される。
In the present invention, regarding the distance between the first
図8に、LED2を示す模式的矢印2’と、第1光屈折体3の実質焦点F1との関係を示す。図8の右側が前面(光が照射される方向、照明器具の外側)である。図8において、「LEDとそのLEDに最も近い第1光屈折体との実質距離」aは、LEDの発光している点と第1光屈折体3の厚さ方向の実質的な中点との距離である。「第1光屈折体の実質焦点」F1は、第1光屈折体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、第1光屈折体と第1光屈折体により形成されたLEDの虚像2”との実質距離である。図8は、第1光屈折体3と「その第1光屈折体3に最も近いLED2を示す模式的矢印2’」との距離aが、該第1光屈折体の実質焦点距離f1よりも短いという本発明の形態を示している。
FIG. 8 shows a relationship between the
下記式(1)において、a<f1であれば、bがマイナスの値になり、すなわち、図8に示したように、LED2’の虚像2”が第1光屈折体3から見てLED2’の後ろ側にできることになる。
1/a+1/b=1/f1 (1)
In the following formula (1), if a <f1, b becomes a negative value, that is, as shown in FIG. 8, the
1 / a + 1 / b = 1 / f1 (1)
そして、倍率Yは下記式(2)で表わされるから、1<Yとなり、前面から見て隣同士のLEDが接近して線光源のように見えるに十分な程、LEDが大きく見えるようになる。そのようなとき、レンズから(すなわち照明器具から)離れたところでも照度が落ちないようになる。
Y=(LED2’の虚像2”の大きさ)/(LED2’の大きさ)
=(−b)/a (2)
Since the magnification Y is expressed by the following formula (2), 1 <Y, and the LEDs appear large enough that the adjacent LEDs approach each other and look like a linear light source when viewed from the front. . In such a case, the illuminance does not decrease even away from the lens (ie, from the lighting fixture).
Y = (size of
= (-B) / a (2)
一方、本発明ではなく、本発明の効果を示さない「LEDとそのLEDに最も近い第1光屈折体との位置関係」を図9に示す。図8と同様に、図9の右側が前面(光が照射される方向、照明器具の外側)である。図9では、第1光屈折体3と「その第1光屈折体3に最も近いLED2を示す模式的矢印2’」との距離aが、該第1光屈折体の実質焦点距離f1よりも長い。そのようなとき、上記倍率YはY<1となり、レンズから(すなわち照明器具から)離れたところでは照度が急激に落ちてしまう。
On the other hand, FIG. 9 shows the “positional relationship between the LED and the first light refractor closest to the LED” which is not the present invention and does not show the effect of the present invention. As in FIG. 8, the right side of FIG. 9 is the front surface (the direction in which light is emitted, the outside of the lighting fixture). In FIG. 9, the distance a between the first
作用・原理は上記に限定されるわけではないが、かかる作用・原理によって、「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」、「LEDが点光源ではなく線光源のように見える」という本発明の効果が得られるようになったと考えられる。 The action / principle is not limited to the above. However, according to such action / principle, “the illuminance does not decrease even if the distance from the LED is far away”, “the illuminance does not decrease even if it is angularly shifted from the irradiation direction of the LED It is considered that the effect of the present invention that “the LED looks like a line light source instead of a point light source” has been obtained.
<第1光屈折体を用いた蛍光灯代替品の説明>
本発明の照明器具1は汎用の直管型蛍光灯とほぼ同じ光度と照度を有しつつ、同じ外形寸法にすることができる。すなわち、十分な数のLED2を並置させ、更にLED用の各種電気配線をするための配線スペース8を設けても、後述する内管5又は外管15の外形寸法を汎用の直管型蛍光灯と同じにすることができる(例えば、図3〜7参照)。従って、本発明の照明器具1は、汎用の直管型蛍光灯と実質的に等しい外形寸法を有する。ここで、「実質的に等しい外形寸法」とは、汎用の直管型蛍光灯と全く同じ外形寸法であることには限定されず、汎用蛍光灯のソケット等に問題なく適用できる程度に近い外形寸法であることをいう。
<Description of fluorescent lamp replacement using first photorefractive material>
The
図1は、本発明の照明器具のうち直管型の汎用蛍光灯に代替できるものの概略全体斜視図である。LED板6の上にLED2が並置され、それを内管5が覆っている。両端には汎用の蛍光灯用の器具に取り付けて電流が取れるようにピン21が取り付けられている。LED板6は、単にLED2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が、LED2を点灯させるための種々の素子を配線スペース8側に取り付けられるように、また省スペースのために配線基板としての役割を有していることが好ましい。
FIG. 1 is a schematic overall perspective view of a lighting fixture of the present invention that can be replaced with a straight tube type general-purpose fluorescent lamp. The
本発明の照明器具を汎用の直管型蛍光灯の代替用途に用いる場合も、当然、上記した本発明の態様、好ましい範囲、効果、作用・原理等が当てはまる(適用される)が、以下に更に詳しく説明する。 Even when the lighting fixture of the present invention is used for an alternative use of a general-purpose straight tube fluorescent lamp, the above-described aspects, preferred ranges, effects, operations and principles of the present invention naturally apply (apply), but This will be described in more detail.
図2は、直管型の汎用蛍光灯に代替できるもののLEDの並置の例を示す平面図である。LED板6の上のLED2の並置の形態は特に限定はなく、図2(a)のように千鳥に並置しても、図2(b)又は図3のように複数の列をなすように並べても、図2(c)のように1列に並べてもよい。列をなすように並べた場合、その列数は特に限定はないが、直管型の汎用蛍光灯に照度等を近づけるため、LEDが縦方向に1個〜5個(1列〜5列)がより好ましく、縦方向に2個〜4個(2列〜4列)が特に好ましく、縦方向に2個(2列)又は図3に示すように縦方向に3個(3列)が更に好ましい。
FIG. 2 is a plan view showing an example of juxtaposing LEDs that can be replaced with a straight tube type general-purpose fluorescent lamp. The form of juxtaposition of the
また、LED2同士の間の距離は特に限定はないが、1mm〜100mmが好ましく、2mm〜30mmがより好ましく、3mm〜10mmが特に好ましい。距離が開き過ぎると、LED2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。
The distance between the
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、LED2は、1198mmあたり全部で20〜800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、全部で50〜600個の範囲がより好ましく、100〜500個の範囲が特に好ましく、230〜350個の範囲が更に好ましい。例えば、3列に並置させた場合は、長手方向に(すなわち1列あたり)10〜300個が好ましく、20〜250個がより好ましく、80〜200個が特に好ましく、80〜120個が最も好ましい。40型(長さ1198mm)以外の他の型(長さの)蛍光灯に代替する場合も、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。
For example, taking as an example a substitute for a general-purpose fluorescent lamp type 40 (length 1198 mm), the
すなわち総合的には、本発明の照明器具1は、上記LED群が、LEDが縦方向(長手方向とは直角の方向)に1個〜5個(1列〜5列)、全体で1198mmあたり20個〜800個並置されたものであり、汎用の直管型蛍光灯と同じ外形寸法が得られるように並置されているものが好ましい。
That is, comprehensively, the
図3は、直管型の汎用蛍光灯に代替できる本発明の照明器具1の一例である。本発明の照明器具1の最も外側に内管5が設けられている。内管5は内部を保護するため、外観を汎用の蛍光灯に似せるため、その内側に第1光屈折体3を付けるため、ピン21を取り付ける側面板をその両端に固定するため等に設けられている。内管5の厚さ、材質等には特に限定はなく、上記効果が得られるように選択される。
FIG. 3 shows an example of the
図3に示したように、内管5の内側には第1光屈折体3が設けられている。内管5と第1光屈折体3は、別々になっていて互いに密着されていても、一体となっていてもよいが、1体となっている方が、成型し易い、耐久性がある等の点で好ましい。内管5のLED設置板6より下は光が照射されないので、透明でも不透明でもよいが、LED設置板6より前面又は第1光屈折体3を見込む角αより前面(第1光屈折体3が設けられている部分)は透明である必要がある。内管5は、光の全部が透過しても一部が透過してもよく、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、透過率、ヘイズ、色には特に限定はない。ただ、内管5の前面は、無色透明であることが好ましい。
As shown in FIG. 3, the first
図3と図4に示したように、本発明の照明器具1には、内管5と一体となって又は内管5の内側に第1光屈折体3が必須である。第1光屈折体3について、第1光屈折体3とLED2との個数関係や位置関係等については、前記したところと同様である。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
図3では、第1光屈折体3は、照明器具1の内側(LED側)に向かって凸になっている。照明器具の外観形状を蛍光灯に近づける、汚れが付き難い、掃除がし易い等の効果があるためである。第1光屈折体3の個数は特に限定はないが、前記本発明の効果を好適に得るためには、LEDの照射領域に、3〜20個が好ましく、5〜15個がより好ましく、8〜10個が特に好ましい。すなわち、本発明の照明器具1は、照明器具1の長手方向に細長い第1光屈折体3を、長手方向とは直交する縦方向に3個〜20個並列して有してなるものが好ましい。図3と図4では、照明器具の長手方向(図3の横方向)に合わせて長さを調節した細長い第1光屈折体が、LEDの照射領域に、縦方向(図3の縦方向)に9個並列している。ここで、「LEDの照射領域」とは、LEDの前面をいい、更に詳しくは、下記αを用いて、LEDの真正面から、±(90°−α)の範囲の領域である。
In FIG. 3, the first
第1光屈折体3の1個の大きさについては、長さは代替する汎用の蛍光灯と等しく、幅は、照明器具1の太さ(周長)を用いて、「LEDの照射領域に入る個数」を基に、計算して得られたものが好ましい。当然、照明器具1の太さ(周長)は、代替する汎用の市販蛍光灯(例えば、直管の40型等)とほぼ同じである。
As for the size of one of the first
前記したように、LED2と第1光屈折体3の位置関係は、第1光屈折体3の実質焦点距離f1に依存して決められるが、凸レンズとしての実質焦点距離f1は、第1光屈折体3の中心部の厚さd1、幅L1、第1光屈折体3の凸レンズとして曲率半径r、第1光屈折体3の材質の屈折率n等に依存する。従って、第1光屈折体3の厚さd1と幅L1は、汎用の蛍光灯とほぼ同じ外形寸法にすることを絶対条件に、本発明における「LED2と第1光屈折体3の位置関係」がとれるように(内部にうまく納まるように)決定される。d1は第1光屈折体3の屈折率にも依るが、2〜10mmが好ましく、2.5〜7mmがより好ましく、3〜5mmが特に好ましい。L1は、第1光屈折体3の屈折率にも依るが、3〜15mmが好ましく、4〜10mmがより好ましく、5〜6mmが特に好ましい。
As described above, the positional relationship between the
「曲率半径、屈折率」と実質焦点距離との関係は、以下の(3)式で表される。
f1=1/[(n−1)(1/r1−1/r2)] (3)
[式(3)中、f1は第1光屈折体の実質焦点距離、nは第1光屈折体の屈折率、r1及びr2は、それぞれ第1光屈折体の凸レンズとしての内面と外面曲率半径である。]
本発明においては、第1光屈折体と「その第1光屈折体に最も近いLED」との距離aが、該第1光屈折体の実質焦点距離f1よりも短いことが必須である。
The relationship between the “radius of curvature and refractive index” and the actual focal length is expressed by the following equation (3).
f1 = 1 / [(n−1) (1 / r 1 −1 / r 2 )] (3)
Wherein (3), f1 is substantially the focal length of the first light refractor, n represents the inner and outer surfaces of the refractive index of the first light refractor, r 1 and r 2 are each as convex lenses of the first light refractor The radius of curvature. ]
In the present invention, it is essential that the distance a between the first light refractor and the “LED closest to the first light refractor” is shorter than the substantial focal length f1 of the first light refractor.
LED2が第1光屈折体3を見込む角から求めた「図3における角度α」は、0〜30°が好ましく、5〜20°がより好ましく、10〜15°が特に好ましい。αが小さ過ぎるところまで第1光屈折体3を設けておくことは光がそもそも来ないので不要であり、αが大き過ぎると、第1光屈折体3を透過しない光があることになり、本発明の効果が得られない照射方向が生じてしまう場合がある。ただし、成型や組み立ての容易さ、コスト等を考慮して、円周の全面に第1光屈折体3を設けてもよい。すなわち、LED群の少なくとも前面に細長い第1光屈折体3を有することが必須である。
The “angle α in FIG. 3” determined from the angle at which the
第1光屈折体3は、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、第1光屈折体3の透過率やヘイズには特に限定はない。材質は、無色透明でも、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。
The first
第1光屈折体3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。第1光屈折体3の材質は、光学特性、屈折率、強度、耐久性、コスト、加工性等を考慮して選択される。屈折率(従って材質)は、第1光屈折体3の実質焦点距離f1を調節して好ましい位置関係を得ることを目的として決められることもある。
The material of the first
<第1光屈折体と第2光屈折体を用いたものの全体説明>
本発明の照明器具1は、前記したLED群の少なくとも前面であり、上記第1光屈折体3の外側に、更に、上記第1光屈折体3と実質的に直交させて、シリンドリカルレンズの効果を有する細長い第2光屈折体13を複数個並列して有してなるものであることが、前記本発明の効果を更に得るために好ましい。
<Overall description of the first and second photorefractive bodies>
The
図5は、上記態様の一例であり、第1光屈折体3と第2光屈折体13の両方を用いたものの概略図である。図3で示した、第1光屈折体3のみを用いたものの外側に、更に、それと直交させて複数の第2光屈折体13からなる第2光屈折体群14が設けられている。第2光屈折体群14を更に設けることによって、「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より顕著に得ることができる。また、第1光屈折体3のみを用いたものでは、LED2が線光源のように見えていたものが面光源のように見え、より眩しくなくなり、また汎用の蛍光灯に外観がより近づく。
FIG. 5 is an example of the above-described embodiment, and is a schematic view using both the first
第2光屈折体13の形状は、シリンドリカルレンズの効果を有する細長い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全体として膨らんでいることが必須である。図5〜7では何れも、第2光屈折体13の下面(LED側の面)は凸面になっており、上面(前面)は平面になっているが、上面、下面とも、凸面でも凹面でも平面でもよく、全体として中心線に向かって膨らんでいることが必須である。全体としてカマボコレンズのような形状をしていてもよい。ただし、上面(前面)は、本発明の照明器具1の最も外側の面になる場合があるので、ゴミや汚れが付き難く、掃除もし易いように、図5〜7のように、照明器具1自体の曲率半径を持った面であることが好ましい。
The shape of the second
第2光屈折体13は、正確な実像又は虚像を形成することが目的ではないので、単に上記した「凸レンズの断面を有するシリンドリカルレンズ」であればよく、すなわち、第2光屈折体13の場所によって凸レンズとしての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。
The second light refracting
図5ないし図7では何れも、第2光屈折体13は互いに隣接して密に複数個並列して第2光屈折体群14を構成しているが、本発明の上記効果を奏するように構成されていれば、第2光屈折体13は複数個が互いに離れて並列して第2光屈折体群14を構成していてもよい。本発明の上記効果を得るためには、第2光屈折体13は互いに隣接して密に並列していることが好ましい。
5 to 7, the second
LEDの列数に対する第2光屈折体の個数については前記本発明の効果を奏するように定められるが、LED1列に対する第2光屈折体の個数は、1〜20個が好ましく、2〜15個がより好ましく、2.5〜10個が特に好ましい。LED1列に対する第2光屈折体の個数が多過ぎても少な過ぎても前記の本発明の効果が得られない場合があり、また、第2光屈折体の実質的焦点距離f2を好適な範囲に設定できない場合がある。
The number of the second photorefractive body with respect to the number of LED columns is determined so as to achieve the effect of the present invention, but the number of the second photorefractive body with respect to one LED row is preferably 1 to 20, preferably 2 to 15. Is more preferable, and 2.5 to 10 is particularly preferable. The effect of the present invention may not be obtained if the number of the second photorefractive body is too large or too small for the
本発明においては、第2光屈折体13とLED2との距離に関して限定はないが、第2光屈折体13と「第1光屈折体によってできた最も近いLEDの虚像2”」との距離a’が、該第2光屈折体13の実質焦点距離f2よりも長いことが、「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」、「LEDが面光源のように見える」という本発明の前記効果をより顕著に得るために好ましい。なお、「実質焦点距離f2」は、第2光屈折体13に収差等があり、第2光屈折体13の場所によって焦点距離が異なる場合は、平均的な像を結ぶ機能を考慮して定義される。
In the present invention, the distance between the second
<第1光屈折体と第2光屈折体を用いた蛍光灯代替品の説明>
図5〜7に、第1光屈折体3と第2光屈折体13の両方を用い、直管型の汎用蛍光灯に代替できる本発明の照明器具の一例を示す。第1光屈折体3と第2光屈折体13の両方を用いても、汎用の蛍光灯と同じ外形寸法にすることができる(図5〜7)。従って、本発明の照明器具1は、第1光屈折体と第2光屈折体の両方を用いた場合も、汎用の直管型蛍光灯と実質的に等しい外形寸法を有するものであることが好ましい。
<Description of an alternative fluorescent lamp using the first and second photorefractive bodies>
FIGS. 5 to 7 show an example of the lighting fixture of the present invention that uses both the first
第1光屈折体3と第2光屈折体13の両方を用いた本発明の照明器具1を汎用の直管型蛍光灯の代替用途に用いる場合も、当然、上記した本発明の態様、好ましい範囲、効果、作用・原理等が当てはまる(適用される)が、以下に更に詳しく説明する。
Even when the
図5〜7は、直管型の汎用蛍光灯に代替できる本発明の照明器具1の一例である。本発明の照明器具1の最も外側に外管15が設けられている。外管15は内部を保護するため、外観を汎用蛍光灯に似せるため、その内側に第2光屈折体13を付けるため、ピン21を取り付ける側面板をその両端に固定するため等に設けられている。外管15の厚さ、材質等には特に限定はなく、上記効果が得られるように選択される。
FIGS. 5-7 is an example of the
図5〜7に示したように、外管15の内側には第2光屈折体13が設けられている。図5では、図面が煩雑になるので、第2光屈折体13は2個だけ記載してあるが、実際は左端から右端まで隙間なく複数個が並列されている。外管15と第2光屈折体13は、別々になっていて互いに密着されていても、一体となっていてもよいが、図5〜7に示したように一体となっている方が、成型し易い、耐久性がある、スペースをとらない等の点で好ましい。外管15のLED設置板6より下は光が照射されないので、透明でも不透明でもよいが、LED設置板6より前面又は角度αより前面(第1光屈折体3が設けられている部分)は透明であることが好ましい。外管15は、光の全部が透過しても一部が透過してもよく、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、透過率、ヘイズ、色には特に限定はない。ただ、外管15の前面は、無色透明であることが好ましい。
As shown in FIGS. 5 to 7, the second
図5〜7に示したように、本発明の照明器具1には、外管15と一体となって又は外管15の内側に第2光屈折体13が設けられていることが好ましい。第2光屈折体13について、第2光屈折体13とLED2との個数関係や位置関係等については、前記したところと同様である。
As shown in FIGS. 5 to 7, it is preferable that the
図5〜7では、第2光屈折体13は、照明器具の内側(LED側)に向かって凸になっている。照明器具の外観形状を蛍光灯に近づける、汚れが付き難い、掃除がし易い等の効果があるためである。
5-7, the 2nd
第2光屈折体13の凸レンズとしての実質焦点距離f2は、第2光屈折体13の中心部の厚さd2と幅L2に依存する。従って、第2光屈折体3の厚さd2と幅L2は、汎用の蛍光灯と同じ外形寸法にすることを絶対条件に、好ましい「LED2と、第1光屈折体3や第2光屈折体13の位置関係」がとれるように(内部にうまく納まるように)決定される。d2は第2光屈折体13の屈折率にも依るが、1〜7mmが好ましく、1.5〜5mmがより好ましく、2〜3mmが特に好ましい。L2は、1〜7mmが好ましく、1.5〜5mmがより好ましく、2〜3mmが特に好ましい。
The substantial focal length f2 of the second
第2光屈折体13は、少なくともLED2からの光が照射される部分にあればよいが、すなわち、LED群の少なくとも前面に細長い第2光屈折体13があればよいが、成型や組み立ての容易さ、コスト等を考慮して、円周の全面に第2光屈折体13を設けてもよい。また、照明器具1の円周上に螺旋状に細長い第2光屈折体13が巻きつけられたような形状でもよい。その場合、第2光屈折体13は一見1本であるが、並列して複数本があるので、本発明の「細長い第2光屈折体を複数個並列して有してなる」に含まれる。
The second
第2光屈折体13の光学物性、材質等は、その好ましい範囲も含めて、第1光屈折体3の箇所に記載したことと同様である。第2光屈折体13の材質は、光学特性、屈折率、強度、耐久性、コスト、加工性等を考慮して選択される。
The optical properties, materials, and the like of the second
<照明器具>
本発明の照明器具1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。
<Lighting equipment>
The shape of the
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1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。
Since the present invention can be substituted for a general-purpose fluorescent lamp due to the above-described effects, the shape of the
本発明の照明器具1は、既にある蛍光灯ソケット等の蛍光灯用点灯器具に対し、機械的な工事なしで適用できる。また、必ずしも必須ではないが、光度を向上させるためにインバーターへの配線を切るだけで、既にある蛍光灯用点灯器具に対し、極めて簡単な電気的な工事のみで適用できる。従って、本発明の照明器具1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好ましい。そのためにも、蛍光灯ソケットに差し込むピン21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1の内部電気配線ができていることが好ましい。
The
本発明の照明器具1が代替できる又は代替する「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。
Examples of “general-purpose fluorescent lamps” that can replace or replace the
本発明によれば、図10において、照明器具1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1の中央Mを通り、該照明器具1から該照明器具1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1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10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以上の照明器具であることが好ましい。すなわち、上記照明器具1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P上の照度において、上記照明器具1の中央を通り、上記照明器具1から直角に伸びた直線が該平面Pとなす角が45°の地点(BLとBR)の照度が、上記照明器具1の中央Mを通る直線と該平面Pのなす角が90°の地点Hの照度の1/4以上である上記照明器具が好ましい。
According to the present invention, in FIG. 10, in the illuminance on the plane P existing at a distance of 1 m from the center M of the
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、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。
In general-purpose straight tube fluorescent lamps, the illuminance at points BL and BR is ¼ or more of the illuminance at point H in any manufacturer's products. Then, the illuminance at the point BL and the point BR is less than ¼ of the illuminance at the point H (for example,
本発明によれば、図10において、照明器具1の中央の点Mから、上記照明器具1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1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10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以上の照明器具であることが好ましい。すなわち、上記照明器具1の中央の点Mから、上記照明器具1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以上である上記照明器具が好ましい。
According to the present invention, in FIG. 10, the illuminance at a point H that is 1 m away from the central point M of the
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程度かそれより悪いものである。すなわち、本発明によって、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。 In general-purpose straight tube fluorescent lamps, the above value is 1/3 or more, but in a tubular lighting fixture using currently known LEDs, it is about 1 / 3.5 or worse. That is, according to the present invention, in the lighting fixture using the LED, an optical characteristic equivalent to that of a general-purpose fluorescent lamp was obtained.
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屈折体によって、LED2の背後(図8において、LED2の矢印2’より左側)(式(1)において、b<0)に、LED2’より大きなLEDの虚像2”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。
Although the illuminance of the lighting fixture of the present invention does not decrease even if the distance from the LED does not decrease and the illuminance does not decrease even if the angle deviates from the irradiation direction of the LED, the following is considered. However, the present invention is not limited to the range where the following actions and principles are established. That is, by the photorefractive body having the effect of a convex lens, the
また、この場合、1<(−b)/aとなり、像が拡大されるため、隣同士のLEDの虚像2”が繋がって、点光源が線光源や面光源になったものと考えられる。
Further, in this case, since 1 <(− b) / a and the image is enlarged, it is considered that the
また、光屈折体を光が通過することによって、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、LEDから離れても照度を維持できたとも考えられる。 Moreover, since light passes through the photorefractive body, the phase of the light emitted from the LED shifts, and the waves overlap so as to be amplified together. Therefore, it is considered that the illuminance can be maintained even when the LED is separated from the LED.
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。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist.
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、図3及び図4に示した照明器具1を製作した。すなわち、LED2は図3及び図4に示したように3列であり、各列96個ずつ計288個のLED2を用いた。更に、図1に示すように、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21を設け、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。
Example 1
The
LED2としては、クリー(CREE)社製、白色LEDを使用した。第1光屈折体3と内管5は一体に製造した。第1光屈折体3の厚さd1は4mm、幅L1は5mm、内管5部分の厚さは1mmであった。第1光屈折体3の内面(LED側の面)の曲率半径rは5mmであり、外面の曲率半径は照明器具1自体の曲率半径に等しかった。また、前記定義による角度αは13°であった。第1光屈折体3の個数は、図3及び図4に示したように9個であり、材質はアクリル樹脂であった。照明器具の直径は約27mmであった。
As LED2, white LED made by CREE was used. The first
「曲率半径、屈折率」と実質焦点距離との関係である下記の(3)式に当てはめると、
f1=1/[(n−1)(1/r1−1/r2)] (3)
[式(3)中、f1は第1光屈折体の実質焦点距離、nは第1光屈折体の屈折率、r1及びr2は、それぞれ第1光屈折体の凸レンズとしての内面と外面曲率半径である。]
r1=5mm、r2=13.5mm、n=1.49であったので、f1=16.2mmとなり、LEDを第1光屈折体の実質焦点距離f1の内側に置くことができた。すなわち、第1光屈折体と「その第1光屈折体に最も近いLED」との距離aを、該第1光屈折体の実質焦点距離f1よりも短い位置に設定した。
When applied to the following equation (3), which is the relationship between the “radius of curvature and refractive index” and the actual focal length,
f1 = 1 / [(n−1) (1 / r 1 −1 / r 2 )] (3)
Wherein (3), f1 is substantially the focal length of the first light refractor, n represents the inner and outer surfaces of the refractive index of the first light refractor, r 1 and r 2 are each as convex lenses of the first light refractor The radius of curvature. ]
Since r 1 = 5 mm, r 2 = 13.5 mm, and n = 1.49, f1 = 16.2 mm, and the LED could be placed inside the substantial focal length f1 of the first photorefractive body. That is, the distance a between the first light refracting body and “the LED closest to the first light refracting body” is set to a position shorter than the substantial focal length f1 of the first light refracting body.
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が得られた。以下、この第1光屈折体3を有する本発明の照明器具を「照明器具A」とする。照明器具Aを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。また、図3の縦方向にLED2の光源が繋がって線光源のように見え、LED1点から発光しているようには見えず眩しさもなかった。
In this way, a lighting fixture adapted to a general-purpose LED rapid start method (FLR) was obtained. Hereinafter, the lighting fixture of the present invention having the first
また、照明器具Aの消費電力は13W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、13W/43W=0.30≒1/3により、照明器具Aの消費電力は同じ形状の蛍光灯の約1/3であった。また、寿命は10倍以上あるはずである。 Moreover, the power consumption of the lighting fixture A was 13W. On the other hand, the general-purpose fluorescent lamp 40 type actually consumes 37 W for illumination and 6 W for the ballast, so the total is 43 W. Therefore, since 13W / 43W = 0.30≈1 / 3, the power consumption of the lighting fixture A was about 1/3 of the fluorescent lamp having the same shape. Moreover, the lifetime should be 10 times or more.
実施例2
汎用の蛍光灯40型(長さ1198mm)と同じ大きさと外観を有する、図5〜7に示した照明器具1を製作した。すなわち、実施例1とほぼ同じでやや細めに製造した照明器具の外側に、図5〜7に示したように第2光屈折体13を設けて、更にピン21を設け、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て照明器具を製造した。
Example 2
The
第2光屈折体13と外管15は一体に製造した。第2光屈折体13の厚さd2は2.5mmであり、幅L2は2.5mmであった。第2光屈折体13の材質はアクリル樹脂であった。
The second
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が得られた。以下、この第1光屈折体3と第2光屈折体13とを有する本発明の照明器具を「照明器具B」とする。照明器具Bを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。また、LED2の光源が縦横全て繋がって面光源のように見え、LED1点から発光しているようには見えず眩しさもなく、発光の状態が面光源である汎用の蛍光灯とその点でも変わるところがなかった。
In this way, a lighting fixture adapted to a general-purpose LED rapid start method (FLR) was obtained. Hereinafter, the lighting fixture of the present invention having the first
また、消費電力は実施例1と同様に、同じ形状の蛍光灯の約1/3であった。また、寿命は10倍以上あるはずである。 Further, the power consumption was about 1/3 of the fluorescent lamp having the same shape as in Example 1. Moreover, the lifetime should be 10 times or more.
比較例1
実施例1において、第1光屈折体3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。以下、この光屈折体を有さないLED使用の照明器具を「照明器具Q」とする。照明器具Qを蛍光灯用の点灯器具に装着して点灯したところ、第1光屈折体3を設けていないので、LED2がそのまま点光源として見え、LED2を見つめると眩しかった。また、そのため、汎用の蛍光灯とは外観が全く異なっていた。
Comparative Example 1
A lighting fixture was obtained in the same manner as in Example 1 except that the first
実施例3
本発明の照明器具Aを用い、照明器具Aから離れた場所での照度、及び照明器具Aの真下から照射角度がずれた場所での照度を、市販の蛍光灯及び照明器具Qと比較した。
Example 3
Using the luminaire A of the present invention, the illuminance at a place away from the luminaire A and the illuminance at a place where the irradiation angle is shifted from directly below the luminaire A were compared with a commercially available fluorescent lamp and the luminaire Q.
図10において、実施例1で得られた管状の照明器具1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1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10のBLとBR)と、30°の地点(図10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10のH)の照度を測定した。
In FIG. 10, the illuminance on the plane P existing at a distance of 1 m in the direction of light irradiation was measured from the center M of the
また、照明器具1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10のH’)と、照明器具1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10のH'’)の地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。
Moreover, from the point which left straight 0.5m from the left end of the
表1に、照度を測定した点が図10のどの地点であるかを示した。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。なお以下、[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。 Table 1 shows the point in FIG. 10 where the illuminance was measured. Table 2 shows the illuminance at each point. The unit in all tables is “Lux”. Hereinafter, [illuminance at point BL] / [illuminance at point H] or the like may be simply expressed as “BL / H” or the like.
比較例2
照明器具Qを実施例3と同様に照度を測定した。結果を以下の表3に示す。
Comparative Example 2
The illuminance of the lighting fixture Q was measured in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 3 below.
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3と同様に照度を測定した。結果を表4に示す。
Reference example 1
The illuminance was measured in the same manner as in Example 3 using a commercially available 43 W (37 W for illumination, 6 W for ballast) LED rapid start type fluorescent lamp 40 (length: 1198 mm). The results are shown in Table 4.
本発明の照明器具A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、138/460=1/3.3 であり、また、BRの地点の照度は、Hの地点の照度に比べて、127/460=1/3.6 であった。また、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 であった。よって、照明器具Aも照明器具(汎用の蛍光灯)も、角度がずれても照度が何れもあまり減少しなかった。 As can be seen from the results in Table 2, the illuminance A of the present invention is 138/460 = 1 / 3.3 in comparison with the illuminance at the BL point, and the BR point. The illuminance of was 127/460 = 1 / 3.6 compared with the illuminance at the point of H. In addition, as can be seen from the results of Table 4, the illuminance at the BL and BR points is 79/165 = 1/2 compared to the illuminance at the H point, as can be seen from the results in Table 4. 1, 80/165 = 1 / 2.1. Therefore, neither the luminaire A nor the luminaire (general-purpose fluorescent lamp) has decreased much in illuminance even when the angle is shifted.
一方、照明器具Q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、何れも77/630=1/8.2 であり、何れも大きく照度が減少した。これより、第1光屈折体3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。第1光屈折体3を有する本発明の照明器具Aでは、第1光屈折体3を有さない照明器具Qに比較して、照度の角度依存性が少ないものであり、この特性は汎用の蛍光灯に近いことが分かった。
On the other hand, as can be seen from the results of Table 3, in the lighting fixture Q, the illuminance at the BL and BR points is 77/630 = 1 / 8.2 compared to the illuminance at the H point. The illuminance decreased greatly. From this, it was found that without the first
また、表1〜4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。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。 Moreover, as shown in Tables 1-4, the result which showed the same tendency was obtained also at the point of +/- 30 degreeC instead of the point of +/- 45 degreeC. From this, it was found that the illuminating device of the present invention does not decrease the illuminance similarly to a general-purpose fluorescent lamp even if it is angularly deviated from the irradiation direction of the illuminating device.
また、照明器具Aでは、表2に示したように、H’の照度/Hの照度=367/460=1/1.25、H''の照度/Hの照度=372/460=1/1.24 と大きかった。一方、汎用の蛍光灯でも、表4に示したように、H’の照度/Hの照度=123/165=1/1.34、H''の照度/Hの照度=122/165=1/1.35 であり、ほぼ同等の値であった。これより、第1光屈折体3を有する本発明の照明器具A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殆どないものであった。
Further, in the lighting fixture A, as shown in Table 2, H ′ illuminance / H illuminance = 367/460 = 1 / 1.25, H ″ illuminance / H illuminance = 372/460 = 1 / It was as large as 1.24. On the other hand, even in a general-purpose fluorescent lamp, as shown in Table 4, H ′ illuminance / H illuminance = 123/165 = 1 / 1.34, H ″ illuminance / H illuminance = 122/165 = 1. /1.35, almost the same value. From this, the lighting fixture A of the present invention having the first
実施例4
本発明の照明器具Aを用い、平面Pの位置を1.0m以外に、0.5m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0mと変化させた以外は、実施例1と同様に評価した。表5に、照度を測定した点が図10のどの地点であるかを示した。評価結果を1.0mの結果と併せて表6に示す。
Example 4
Example 1 except that the position of the plane P was changed to 0.5 m, 1.5 m, 2.0 m, 2.5 m, and 3.0 m other than 1.0 m using the lighting fixture A of the present invention. Evaluation was performed in the same manner. Table 5 shows the point in FIG. 10 where the illuminance was measured. The evaluation results are shown in Table 6 together with the results of 1.0 m.
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、2.0m、2.5m、3.0mと変化させた以外は、実施例1、4や参考例1と同様に評価した。結果を1.0mの結果と併せて表7に示す。
Reference example 2
Except for changing the position of the plane P to 0.5 m, 1.5 m, 2.0 m, 2.5 m, and 3.0 m other than 1 m using the same lighting fixture (general-purpose fluorescent lamp) as in Reference Example 1. Were evaluated in the same manner as in Examples 1 and 4 and Reference Example 1. The results are shown in Table 7 together with the results of 1.0 m.
表7には示さなかったが、本発明の照明器具Aでは、点Mと平面Pとの距離が1.0mの実施例3の場合と同様に、点Mと平面Pとの距離が0.5m〜3.0mの範囲でも、BL/H、BR/H、AL/H、AR/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った。 Although not shown in Table 7, in the lighting fixture A of the present invention, the distance between the point M and the plane P is 0. 0 as in Example 3 where the distance between the point M and the plane P is 1.0 m. Even in the range of 5 m to 3.0 m, the values of BL / H, BR / H, AL / H, and AR / H are sufficiently large, and the illuminance does not decrease much even at points that are angularly shifted from the irradiation direction. Even if it falls, it is almost the same way as a general-purpose fluorescent lamp.
表6に示したように、本発明の照明器具Aでは、点Mと平面Pとの距離が0.5mの真下の点の照度に対する、点Mと平面Pとの距離が1mの真下の点Hの照度に対する比は、460Lux/1320Lux=1/2.9であった。一方、上記の参考例2の表7から分かるように、汎用の蛍光灯でも、165Lux/324Lux=1/2.0であり、両者はほぼ同等であった。第1光屈折体3がある場合は、照明器具1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。
As shown in Table 6, in the luminaire A of the present invention, the point between the point M and the plane P is 1 m below the illuminance at the point just below the distance between the point M and the plane P is 0.5 m. The ratio of H to illuminance was 460 Lux / 1320 Lux = 1 / 2.9. On the other hand, as can be seen from Table 7 in Reference Example 2 above, even in a general-purpose fluorescent lamp, 165 Lux / 324 Lux = 1 / 2.0, which were almost the same. It was found that when the first
また、本発明の照明器具Aでは、照明器具から3.0m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。 Moreover, in the lighting fixture A of this invention, even if it left | separated 3.0 m from the lighting fixture, it turned out that an illumination intensity does not decrease so much and it is substantially the same as a general purpose fluorescent lamp.
比較例3
照明器具Q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、2160Lux、630Lux(580/2000=1/3.4)であった。第1光屈折体3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。
Comparative Example 3
Using the lighting fixture Q, the point H (distance (MH) between the point M and the plane P is 0.5 m) that is 0.5 m away, and the point H (distance (MH between the point M and the plane P (MH) that is 0.5 m away) ) Was measured in the same manner as the illuminance of 1 m), and found to be 2160 Lux and 630 Lux (580/2000 = 1 / 3.4), respectively. It has been found that without the first
比較例4
第1光屈折体と「その第1光屈折体に最も近いLED」との距離aが、該第1光屈折体の実質焦点距離f1よりも長い位置関係の照明器具Rを試作し、角度0°(真下)の照度(Lux)を測定した。すなわち、第1光屈折体の内面の曲率半径を十分に小さくした照明器具Rを作製し、角度0°(真下)の照度(Lux)を測定した。結果を表8に示す。
Comparative Example 4
A luminaire R having a positional relationship in which the distance a between the first light refracting body and the “LED closest to the first light refracting body” is longer than the substantial focal length f1 of the first light refracting body is prototyped, and the angle 0 The illuminance (Lux) at ° (just below) was measured. That is, a lighting fixture R having a sufficiently small radius of curvature of the inner surface of the first photorefractive body was produced, and the illuminance (Lux) at an angle of 0 ° (directly below) was measured. The results are shown in Table 8.
上記の実施例4の表6に既に記載の、第1光屈折体を有する照明器具Aの、角度0°(真下)の照度(Lux)、及び、上記の比較例3の角度0°(真下)の照度(Lux)も合わせて、下記表8に示した。 Illuminance (Lux) at an angle of 0 ° (directly below) and the angle of 0 ° (directly below) of the comparative example 3 of the luminaire A having the first photorefractive body already described in Table 6 of Example 4 above. The illuminance (Lux) of) is also shown in Table 8 below.
表8中、上段は、照明器具の真下に所定の距離だけ離れた位置での照度(Lux)を示し、下段は、それぞれの距離における照度を0.5mの距離における照度(Lux)で割った値(照明器具から離れていったときの照度の低下率に該当)を示す。 In Table 8, the upper part shows the illuminance (Lux) at a position that is a predetermined distance directly below the lighting fixture, and the lower part divides the illuminance at each distance by the illuminance (Lux) at a distance of 0.5 m. Indicates the value (corresponding to the rate of decrease in illuminance when moving away from the luminaire).
表8によると、LEDが第1光屈折体の焦点の外側にある照明器具Rは、第1光屈折体がない比較例1〜3の照明器具Qより、かえって離れた場所での照度の低下の程度が大きかった。すなわち、曲率半径の小さい「断面が半円状の帯状突起」等は、存在すると逆に離れた場所での照度低下をもたらすと考えられた。従って、LEDが第1光屈折体の実質的焦点の内側にある実施例1、3、4の照明器具Aに比べれば、離れた場所での照度の低下に関しては、はるかに劣っていた。 According to Table 8, the illuminating device R in which the LED is outside the focal point of the first photorefractive body has a lower illuminance at a location farther away than the illuminating devices Q of Comparative Examples 1 to 3 having no first photorefractive body. The degree of was great. In other words, it is considered that a strip-like protrusion having a semicircular cross section having a small radius of curvature causes a decrease in illuminance at a remote location. Therefore, compared with the luminaire A of Examples 1, 3, and 4 in which the LED is inside the substantial focal point of the first photorefractive body, the illumination intensity at a distant place is far inferior.
実施例5
照明器具Aに代えて、実施例2で用いた照明器具Bを用いた以外は、実施例3及び実施例4と同様に評価したところ、点Mと平面Pとの距離が0.5m〜3.0m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3とほぼ同等であり、BL、BRの地点の照度は何れも、Hの地点の照度に比べて、1/3.3 であった。
Example 5
The distance between the point M and the plane P was 0.5 m to 3 when evaluated in the same manner as in Example 3 and Example 4 except that the lighting fixture B used in Example 2 was used instead of the lighting fixture A. In the range of 0.0 m, the values of BL / H, BR / H, AL / H, AR / H, H ′ / H, and H ″ / H are sufficiently large and deviated from the irradiation direction in an angular manner. The illuminance at the point was almost the same as in Example 3, and the illuminance at the BL and BR points was 1 / 3.3 compared to the illuminance at the H point.
また、点Mと平面Pとの距離が0.5mの真下の点の照度に対する、点Mと平面Pとの距離が1mの真下の点Hの照度に対する比は1/2.9であった。 In addition, the ratio of the illuminance at the point H directly below the distance of 0.5 m to the point M to the illuminance at the point H directly below 1 m from the point M to the plane P was 1 / 2.9. .
また、照明器具Bから3.0m離れても、照度の減少が照明器具Aより更に小さく、汎用の蛍光灯とほぼ同等に小さく、総合的に汎用の蛍光灯と同程度のものであった。 Moreover, even if it was 3.0 m away from the lighting fixture B, the decrease in illuminance was even smaller than that of the lighting fixture A, almost the same as that of a general-purpose fluorescent lamp, and it was almost the same as that of a general-purpose fluorescent lamp.
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、環境に優しい、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ず、LEDの照射方向から角度的にずれても照度が落ちず、線光源・面光源のように見える、というように、「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。 The “lighting fixture using LED” of the present invention keeps the features of LED such as no heat, low power consumption, environmental friendly, long life, etc. In addition, the illuminance does not decrease even if it is angularly deviated from the LED irradiation direction, and it looks like a linear light source / surface light source. In addition to replacing fluorescent lamps, it is widely used in all fields where lighting is used.
1 照明器具
2 LED
2’ LEDの大きさと位置を示す模式的矢印
2” LEDの像(図8では虚像、図9では実像)を示す模式的矢印
3 第1光屈折体
4 第1光屈折体群
5 内管
6 LED設置板
8 配線スペース
13 第2光屈折体
14 第2光屈折体群
15 外管
21 ピン
d1 第1光屈折体の中心部の厚さ
L1 第1光屈折体の幅
d2 第2光屈折体の中心部の厚さ
L2 第2光屈折体の幅
α [180°−(中央のLEDが第1光屈折体群を見込む角)]/2
F1 第1光屈折体の実質的焦点
f1 第1光屈折体の実質的焦点距離
F2 第1光屈折体の実質的焦点
f2 第1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
1
2 ′ Schematic arrow indicating size and position of
F1 Substantial focal point of the first photorefractive body f1 Substantial focal length of the first photorefractive member F2 Substantial focal point of the first photorefractive member f2 Substantial focal length of the first photorefractive member M Midpoint of the luminaire P Illumination A plane at a distance of 1 m in the direction of light irradiation from the instrument
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