JP2013219004A - Led light tube for use in fluorescent lamp attachment tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的にLED型ライト管に関する。特に、本発明は、照明の比較的広角度の照明パターンを可能にし、非常に効果的な光束を有する、非常に効率的で均一な照明を可能にするLEDライト管に関する。 The present invention relates generally to LED type light tubes. In particular, the present invention relates to an LED light tube that allows for a relatively wide angle illumination pattern of illumination and enables very efficient and uniform illumination with a very effective luminous flux.
蛍光管ランプは、低価格かつ高い有効性があるため、商業、産業及び日用に広く利用されている。膨大な数の蛍光管が、既に世界的に取り付けられている。しかしながら、蛍光管ランプには、紫外線を発するための、人に悪影響を及ぼす恐れのある有害物質である水銀が使用されており、その寿命は約15000時間以下に限られる。 Fluorescent tube lamps are widely used for commercial, industrial and daily use because of their low cost and high effectiveness. A vast number of fluorescent tubes are already installed worldwide. However, the fluorescent tube lamp uses mercury, which is a harmful substance that emits ultraviolet rays and may adversely affect humans, and its lifetime is limited to about 15000 hours or less.
固体の光源としては、LED(発光ダイオード)が1960年代に現れ、寿命が長く、頑丈な構造で、電力消費が少なく、寸法変更自在な製品であるため、ますます普及してきている。LED型ライト管は、従来の蛍光管に代わり、蛍光灯取付具に使用するために開発されてきた。LED型ライト管は、既存の蛍光灯取付具に適合する長さ及び直径に調節される。 As solid-state light sources, LEDs (light emitting diodes) appeared in the 1960s and are becoming more and more popular because they are long-life, sturdy structures, low power consumption, and dimensional changeable products. LED type light tubes have been developed for use in fluorescent lamp fixtures, replacing conventional fluorescent tubes. The LED-type light tube is adjusted to a length and diameter compatible with existing fluorescent lamp fixtures.
しかしながら、点光源特性及び限られた照明角度のため、現在利用できるLED型ライト管の性能は、光源が一般的な照明デザインの慣例に従って、照明対象部分に対して均一に広い照明角度にわたって分布する十分な光強度を供給するよう、照明器具の光度に合う必要があるという、照明専門家の厳格な要件を満たすものではない。 However, due to the point source characteristics and limited illumination angles, the performance of currently available LED light tubes is distributed over a wide illumination angle uniformly with respect to the part to be illuminated in accordance with common lighting design practices. It does not meet the rigorous requirements of lighting professionals that need to match the light intensity of the luminaire to provide sufficient light intensity.
米国特許No.7049761に、電球部及びLEDが取り付けられた回路基板を備える照明用ライト管が開示されている。回路基板は、H状断面の構造に取り付けられ、LEDの全てが電球部の上半分のより高い位置に取り付けられる。このライト管においては、電球部の下半分の光路がH状構造に遮られるため、照明角度が120度以下に限られる。 U.S. Pat. No. 7,049,761 discloses an illuminating light tube comprising a circuit board on which a bulb part and LEDs are attached. The circuit board is attached to a structure with an H-shaped cross section, and all of the LEDs are attached to a higher position in the upper half of the bulb portion. In this light tube, the lower half of the light path is blocked by the H-shaped structure, so the illumination angle is limited to 120 degrees or less.
米国特許出願No.2010/0265732に、ケーシング、制御回路基板、ケーシング内にあるLED回路基板、及びLED回路基板に取り付けられたLEDを有するLED光源を備えるライト管が教示されている。この場合も、全てのLEDがこのライト管のケーシングの上半分に取り付けられるため、米国特許No.7049761と同様に照明角度が限られる。また、LEDが互いに離れて分布しているので、ライト管に沿った光の分布が不均一になり、不自然な明るい光点が明確に認められてしまう。 U.S. Patent Application No. 2010/0265732 teaches a light tube comprising a casing, a control circuit board, an LED circuit board in the casing, and an LED light source having LEDs attached to the LED circuit board. Also in this case, since all the LEDs are mounted on the upper half of the casing of the light tube, the illumination angle is limited as in US Pat. No. 7,049,761. Further, since the LEDs are distributed apart from each other, the distribution of light along the light tube becomes non-uniform, and an unnatural bright light spot is clearly recognized.
米国特許出願No.2010/0157608に、ケーシング、ケーシングにはめ込まれて複数のLEDを支えるアルミニウム基板、及び各々がLEDの反対側に配置される、2つ以上の反射部材を備えるLED照明管が開示されている。隆起リブ又は同様の構造がケーシングの内表面に形成され、光を分散するための反射部材として機能する。この照明管は、2つの反射部材によってその照明角度が限られること、及び厚みのある管状ケーシングのために光の出力が少なくなるという潜在的な欠点がある。 U.S. Patent Application No. 2010/0157608 discloses a LED lighting tube comprising a casing, an aluminum substrate that fits into the casing and supports a plurality of LEDs, and two or more reflective members, each disposed on the opposite side of the LED. Has been. Raised ribs or similar structures are formed on the inner surface of the casing and function as reflective members for dispersing light. This illumination tube has the potential disadvantages that the illumination angle is limited by the two reflecting members and that the light output is reduced due to the thick tubular casing.
米国特許No.9115411に、照明用LEDライトシステムが教示されている。ライト管内に異なる角度で取り付けられた多数のLED列を使用することにより、このライトシステムの照明角度を大きくしている。これにより、高コストになり、LEDの熱散逸の効果がなくなってしまう。 US Patent No. 9115411 teaches an LED light system for illumination. The use of multiple LED strings mounted at different angles within the light tube increases the illumination angle of the light system. Thereby, it becomes high-cost and the effect of the heat dissipation of LED will be lost.
先行技術において、多様なLEDライト管が存在するが、これらのライト管には、比較的照明角度が小さく、光分布が不均一という欠点がある。LED上のライト管の筐体に拡散構造を備えても、光は上部の拡散部分の辺りで拡散する。その結果、ライト管の根本的な照明角度は依然として小さく、管の大部分で光放射ができず、暗い部分ができてしまう。 In the prior art, there are various LED light tubes, but these light tubes have the disadvantage that the illumination angle is relatively small and the light distribution is non-uniform. Even if the casing of the light tube on the LED is provided with a diffusion structure, the light diffuses around the upper diffusion portion. As a result, the fundamental illumination angle of the light tube is still small, so that most of the tube cannot emit light and dark portions are created.
そのため、多様な照明の応用に応じた、照明角度が270度以上で均一な照明を管に沿って費用効率良く提供するLEDライト管が必要である。発光効率が良く、光エネルギー損失が少ないLEDライト管もまた必要である。 Therefore, there is a need for an LED light tube that provides a uniform illumination along the tube at an illumination angle of 270 degrees or more according to various lighting applications. There is also a need for LED light tubes with good luminous efficiency and low light energy loss.
本発明は、上記の必要性を満たすために開発され、均一に分布した高いルーメン出力を管の長さに沿って作り出し、照明角度が270度以上のLEDライト管の提供を主な目的とする。 The present invention has been developed to meet the above needs, and its main object is to provide a uniformly distributed high lumen output along the length of the tube and to provide an LED light tube with an illumination angle of 270 degrees or more. .
本発明の別の目的は、電力の少ないLEDを使用して、高い照明効率で、操作中にLEDによって生成される熱をより良く管理する、自然かつ均一に分布した照明パターンを提供するLEDライト管を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a natural and uniformly distributed illumination pattern that uses low power LEDs to better manage the heat generated by the LEDs during operation with high illumination efficiency. To provide a tube.
本発明のさらに別の目的は、従来の蛍光管に代わり、蛍光灯取付具に使用するためLEDライト管を提供することにある。 Yet another object of the present invention is to provide an LED light tube for use in a fluorescent lamp fixture, instead of a conventional fluorescent tube.
本発明によるLEDライト管は、それらの間に開口を有する第一及び第二の対向軸端を有する半透明ケーシングと、保持部を有する放熱板であって、放熱板はケーシングの開口が放熱板によって覆われるようにケーシングに結合され、放熱板及びケーシングは、共に下半分の空洞及び上半分の空洞から成る内部空洞を有する管状構造を構成し、保持部は下半分の空洞に位置する放熱板と、放熱板の保持部に熱伝導的に固定される回路基板と、回路基板に取り付けられた1つ以上のLED光源と、管状構造の2つの端部に適合してはめられた2つの端部キャップと、を備えるLEDライト管が提供される。 The LED light tube according to the present invention is a semi-transparent casing having first and second opposed shaft ends having an opening therebetween, and a heat sink having a holding portion, and the heat sink has a heat sink with the casing opening. The heat sink and the casing both form a tubular structure having an inner cavity composed of a lower half cavity and an upper half cavity, and the holding part is located in the lower half cavity. A circuit board thermally conductively fixed to the holding part of the heat sink, one or more LED light sources attached to the circuit board, and two ends fitted to the two ends of the tubular structure An LED light tube is provided.
LED光源は、選択した素材で作られたケーシングと共に管状構造の内部空洞の非常に低い位置に取り付けられるため、LEDライト管は270度以上の非常に広い角度で光を放射することができる。適切な光の拡散、透過、及び反射特性の組み合わせを有する素材を選択することにより、ケーシングは、均一に分布した照明を、管の長さに沿って高い照明効率で作り出すことができる。好ましくは、素材は約85〜99%の曇り度及び約55〜75%の透過率を有し、効果的には、素材は表面粗度が0.8μmより小さく、例えば6μm又は7μmで構成される。素材は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素又は他の新ナノテクノロジー化合物の粉末から選択された拡散物質でドープされた透明プラスチック又はガラスから選択してもよい。好ましくは、拡散物質はナノテクノロジーでナノ粉末状に処理される。 The LED light source is mounted at a very low location in the internal cavity of the tubular structure with a casing made of the selected material, so that the LED light tube can emit light at a very wide angle of 270 degrees or more. By selecting a material with a combination of appropriate light diffusion, transmission and reflection characteristics, the casing can produce a uniformly distributed illumination with high illumination efficiency along the length of the tube. Preferably, the material has a haze of about 85-99% and a transmittance of about 55-75%, and effectively the material has a surface roughness of less than 0.8 μm, for example composed of 6 μm or 7 μm. The The material may be selected from transparent plastics or glass doped with a diffusing material selected from powders of aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide, silicon dioxide or other new nanotechnology compounds. Preferably, the diffusing material is processed into nanopowder with nanotechnology.
本発明の好ましい一実施形態において、素材は例えば酸化チタン粉末のような拡散物質でドープされたポリカーボネートである。さらに好ましくは、ポリカーボネートでできたケーシングの厚みが約0.5〜1.5mmであり、ポリカーボネートは約90〜99%の曇り度及び約60〜70%の透過率を有する。 In a preferred embodiment of the invention, the material is a polycarbonate doped with a diffusing material such as titanium oxide powder. More preferably, the thickness of the casing made of polycarbonate is about 0.5-1.5 mm, and the polycarbonate has a haze of about 90-99% and a transmittance of about 60-70%.
本発明の一実施形態において、放熱板は、回路基板と確実に係合させるために保持部の2つの対向軸側の各々に沿って形成された保持部材を有し、それによって回路基板を放熱板に固定することができる。効果的には、例えば熱伝導性の潤滑油のような熱伝導素材を回路基板と放熱板との間に適用する。 In one embodiment of the present invention, the heat radiating plate has a holding member formed along each of the two opposing shaft sides of the holding portion to securely engage the circuit board, thereby radiating the circuit board. Can be fixed to the board. Effectively, a heat conductive material such as a heat conductive lubricant is applied between the circuit board and the heat sink.
ケーシングの第一及び第二の対向軸端は、それぞれ内側に延びる第一及び第二のフランジを有し、放熱板は管状構造の2つの端部の間に跨り、第一及び第二のフランジを所定の位置に取り付けて強固に保持するよう位置構成された2つの切り欠きを備える。これにより、ケーシングと放熱板とが確実に結合される。 The first and second opposed shaft ends of the casing have first and second flanges extending inward, respectively, and the heat sink straddles between the two ends of the tubular structure, and the first and second flanges Is provided with two notches that are positioned so as to be firmly attached and held in place. Thereby, a casing and a heat sink are couple | bonded reliably.
その外表面において、放熱板は、より熱散逸効果を上げるための間隔をあけて配置された複数の放射フィンを有する。 On its outer surface, the heat radiating plate has a plurality of radiating fins arranged at intervals to increase the heat dissipation effect.
熱散逸を高めるために、放熱板は、アルミニウム、アルミニウム合金、プラスチック、及びセラミックで構成されたグループから選択された熱伝導素材で効果的に形成される。 In order to increase heat dissipation, the heat sink is effectively formed of a heat conducting material selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloys, plastics, and ceramics.
本発明の別の一実施形態において、回路基板は管状構造の2つの端部の間にある管状構造を通じて延び、ブリッジ整流器を有する第一の回路基板及び互いに電気的に結合される1つ以上の第二の回路基板を備える。一方の端部キャップは、第一の回路基板に電気的に結合される2つのピンコネクタを有し、2つの短絡ピンコネクタを有する他方の端部キャップは、回路基板から電気的に分離される。端部キャップは蛍光ライト管ソケットに結合するよう構成してもよい。 In another embodiment of the present invention, the circuit board extends through the tubular structure between the two ends of the tubular structure and includes a first circuit board having a bridge rectifier and one or more electrically coupled to each other. A second circuit board is provided. One end cap has two pin connectors electrically coupled to the first circuit board and the other end cap having two short pin connectors is electrically isolated from the circuit board. . The end cap may be configured to couple to the fluorescent light tube socket.
好ましくは、使用される全てのLED光源は、回路基板上に一直線に取り付けられる。 Preferably, all LED light sources used are mounted in a straight line on the circuit board.
回路基板は、FR−4タイプのガラスエポキシ多層板やCEM−1/CEM−2タイプ又は金属コアプリント回路基板(MCPCB)タイプの複合エポキシ樹脂から作られてもよい。回路基板は、好ましくはその一方の側に取り付けられたLED光源間の熱伝導をよくするために、厚みが1mm以下であり、放熱板がその他方の側に接触する。 The circuit board may be made of FR-4 type glass epoxy multilayer board, CEM-1 / CEM-2 type or metal core printed circuit board (MCPCB) type composite epoxy resin. The circuit board preferably has a thickness of 1 mm or less in order to improve the heat conduction between the LED light sources mounted on one side thereof, and the heat radiating plate contacts the other side.
本発明によれば、ドライバ及び他の電子部品を有するLEDの回路制御は、管の内部に配置せず、ライト取付具に取り付けられる。このように配置することで、制御回路を複数のLED光源を通常操作することによって生成された熱エネルギーによる高温から確実に離すため、その信頼性及び保守性が高められる。 In accordance with the present invention, the circuit control of the LED with the driver and other electronic components is not placed inside the tube but attached to the light fixture. By arranging in this way, the control circuit is reliably separated from the high temperature caused by the thermal energy generated by normal operation of the plurality of LED light sources, so that its reliability and maintainability are improved.
先行技術において使用されるLEDライト管とは対照的に、本発明のLEDライト管は全てのLED光源が管の断面下半分の空洞の非常に低い位置に一直線に取り付けられるように構成される。これにより、特にケーシングの下半分の空洞での全照明表面積が増大する。本発明のLEDライト管の別の特徴は、ケーシングの素材が、LED光源からの光がケーシングの中で透過、拡散、及び反射され、均一な光強度をより広い照明角度で作り出すように選択されることである。ケーシングの素材を選択し、厚みを調節することで、そこを通る光の部分の方向を変え、光エネルギーの損失を少なくすることができる。光の出力を効率よく増大するので、低電力のLEDを使用することができ、小さいサイズの放熱板にすることができる。 In contrast to the LED light tubes used in the prior art, the LED light tubes of the present invention are configured so that all LED light sources are mounted in a very low position in the cavity in the lower half of the tube cross section. This increases the total illumination surface area, particularly in the lower half cavity of the casing. Another feature of the LED light tube of the present invention is that the casing material is selected such that light from the LED light source is transmitted, diffused and reflected in the casing to create a uniform light intensity at a wider illumination angle. Is Rukoto. By selecting the material of the casing and adjusting the thickness, the direction of the portion of light passing therethrough can be changed and the loss of light energy can be reduced. Since the light output is efficiently increased, a low-power LED can be used, and a heat sink with a small size can be obtained.
以下、本発明の詳細な説明及びその実施形態について、添付図面と併せて説明する。 Hereinafter, a detailed description of the present invention and embodiments thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明を実施の形態に例示及び説明するが、LEDライト管は、多くの異なった構成、寸法、形状、及び素材で作ってもよい。 While the invention is illustrated and described in the embodiments, the LED light tube may be made of many different configurations, dimensions, shapes, and materials.
図面について、図1乃至図7は、本発明の実施形態と合致して構成されるLEDライト管100を示す。LEDライト管100は、蛍光灯取付具における従来の蛍光ライト管の代わりとなるような長さ及び直径となっている。本実施形態において、LEDライト管100は、ケーシング10、放熱板20、回路基板30、複数のLED光源40、及び2つの端部キャップ50を備える。LEDライト管100は、さらにLED光源を制御するための制御回路(図示せず)を備える。制御回路は、LEDライト管100の外側に取り付けられるが、蛍光灯取付具に固定される(図12A及び図12B参照)。制御回路をこのように配置することにより、制御回路が管の内部に配置される先行技術のLEDライト管とは異なり、制御回路がLED光源によって生成される熱による高温の影響を受けないだけでなく、管を通じるLED光源の光放射が制御回路によって妨げられない。制御回路は、本発明の要点でないため、ここに詳細の説明はしない。
Referring to the drawings, FIGS. 1-7 show an LED
ケーシング10は、それらの間に開口13を形成する第一及び第二の対向軸端11及び12を備える略Ω状の断面を有する。第一及び第二のフランジ14及び15は、軸方向に第一及び第二の対向軸端11及び12から内部に延びる。例示のケーシング10はΩ状であるが、四角形、三角形、又は他の断面形状のケーシングを使用してもよい。ケーシングは、光分布を均一にし、光分布の照明角度を広くするために、光拡散、光反射、及び光透過の特性を有する素材で構成され、詳細を下記に説明する。
The
放熱板20は、ケーシング10の開口13が放熱板20によって完全に覆われて管状構造になるようにケーシング10と結合される。図2乃至図6に示すように、放熱板20は管状構造の2つの端部の間に跨っている。放熱板20は、ケーシング10のフランジ14及び15に場所的に対応する2つの切り欠き21及び22、及びLED光源40を取り付けた回路基板30を支えるための保持部23として機能する上面を有する。フランジ14及び15を切り欠き21及び22に留め付けることにより、ケーシング10及び放熱板20を共に強固に固定することができ、内部空洞を有する管状構造を構成する。当然ながら、ケーシング10及び放熱板20を、例えばスナップ式又は留め具のような周知の技術を使用して固定することもできる。管状構造の内部空洞は、水平中央軸B−B線で半分ずつに分かれる2つの部分、すなわち上半分空洞16及び下半分空洞17から構成される。放熱板20は、保持部23が下半分空洞17に位置して、ケーシング10表面の半分より多い部分が光放射できるような寸法に設定される。本発明では、放熱板20は、保持部23が管状構造の底部に接近する場所に位置して、管状構造の大部分(例えば、管状構造表面の60%より多い部分)が光放射できるような高さに設定される。
The
スロット24として形成される保持部材が、保持部23の2つの対向軸側に沿って位置する。スロット24は、回路基板30に取り付けられたLED光源40が中央に露出しているが、回路基板30とぴったりかみ合うような寸法及び形状に設定される。熱伝導をより良くするために、例えば熱伝導潤滑油のような熱伝導材料の層を、回路基板30と放熱板20の保持部23との間に適用してもよい。当然ながら、回路基板30と放熱板20との間の熱伝導及び熱散逸を良くするために、周知の技術を使用して回路基板30を放熱板20に固定することができる。例えば、粘性導電潤滑油又は接着剤を通じて回路基板30を放熱板20に装着することができる。また、放熱板20は、その外表面に、管状構造の軸と平行になるように、間隔をあけて配置された複数の放射フィン25を有する。放射フィン25を配置することにより、LED光源40によって生成された熱エネルギーの散逸をさらに高めることができる。放熱板20はさらに、その両端における、端部キャップ50のねじ穴52に対応する位置にねじ穴26を備える。
A holding member formed as a
放熱板20は、好ましくはアルミニウム及びアルミニウム合金のような金属、プラスチック、及びセラミックで構成されたグループから選択された熱伝導素材で形成される。放熱板20の素材は、好ましくは高い機械的強度を有し、それにより、放熱板及びケーシングを結合することにより形成される管状構造が、必要とされる長さで強固な構成となる。
The
回路基板30は、1つの第一のプリント回路基板(PCB)31と複数の第二のプリント回路基板(PCB)32とを電気的に接続することによって形成される。第一及び第二のPCBは、電気コネクタ34で接合してもよい(図11参照)。第一のPCB31は、ライト管が制御回路からの直流の極性に反応しないようにブリッジ整流器33を有し、従ってライト管100を蛍光灯取付具の2つの方向のどちらにでも動作可能に取り付けることができる。第二のPCG32は整流器を有さない。あるいは、回路基板30をブリッジ整流器を含む1つの端部と共に1つの部品で作ってもよい。回路基板30は、LED光源40を取り付けるLED取り付け側、及びLED取付側の反対側に、LED光源40から放熱板20への熱伝導を促進するための熱伝導側を有する。回路基板30は、温度管理をより良くするために、従来のFR−4又はCEMタイプ、又は金属コアプリント回路基板(MCPCB)で構成することができる。上記のように、回路基板30を放熱板のスロット24に滑り込ませ、所定の位置に固定する。
The
LED光源40は、LED、LEDパッケージ、又はLEDアレイで構成することができる。全てのLED光源40は、直列及び/又は平行に接続してもよいが、回路基板30上に軸方向に単一直線状に取り付けられる。このようにLED光源を一直線に配置することにより、特に放熱板の能力及びライト管の光出力効率に関して費用効率が良い。ライト管100におけるLED光源40の数は、実際のニーズ及び特定の応用に従って求められる力の強さに応じて選択される。例えば、144個のLEDで構成される1本線によって、総消費量33Wで、色温度4000Kで3000ルーメンの出力が得られる。
The
図10A及び図10Bは、第一のPCB31及び第二のPCB32の各々に取り付けられたLED光源の回路図を示す。LED光源40は、第一のPCB31及び第二のPCB32に、当技術分野で周知のはんだ付け、スナップ式接続、又は他の手段で取り付けることができる。LEDライト管100の光出力によって発光効率が高くなり、下記に説明するように光放射が改善されるため、LEDライト管100の光束が、先行技術における既存のLEDライト管に対して増大することが明らかになっており、従って、低電力のLED光源をLEDライト管100に使用して、自然で均一に分布する光パターンを提供することができる。これにより、エネルギーの消費が少なくてすみ、小さいサイズの放熱板にすることができる。
10A and 10B show circuit diagrams of LED light sources attached to each of the
端部キャップ50は、ケーシング10及び放熱板20によって構成される管状構造の2つの端部にはめ込まれるように提供される。図7は、従来の蛍光灯取付具と結合するのに適したG13端部キャップである端部キャップ50の端面図である。端部キャップを他の構成にできることが評価される。本実施形態では、端部キャップ50の各々が、蛍光灯ライト管ソケットに接続するための2つのピンコネクタ51及びねじ穴52を有する。一方の端部キャップ50の2つのピンコネクタ51は、LED光源40に電力を供給するために、第一のPCB31の整流器33に電気的に接続され、他方の端部キャップ50の2つのピンコネクタ51は、共に短絡して、PCB32から電気的に分離される。このような配線により、LEDライト管100は、図12A及び図12Bでより明確に示すように、どちらの方向で蛍光ライト管ソケットに接続されても、その機能性を維持することができる。例示のように、LEDライト管100は、LED光源40の極性の区別をする必要なく、ソケットに取り付けることができる。端部キャップ50及び放熱板20は、セルフタッピンねじ53を使用して、端部キャップ50のねじ穴52及び放熱板20のねじ穴26を通じて一緒に固定される。端部キャップ50は、プラスチック、金属、またはその組み合わせで作ることができる。
An
好ましくは、ケーシング10の内表面及び回路基板30の露出面は、ライト管の内部空洞の内部の光反射を促進するため、反射特性を有するように作られる。例えば、これらの表面は、反射性白色表面として構成される。
Preferably, the inner surface of the
LEDライト管の組立には、LED光源を取り付けた回路基板30を形成するために第一及び第二のPCBを電気的に装着し、回路基板30を放熱板20に固定し、ケーシング10を放熱板20と結合し、端部キャップ50を管状構造の2つの端部に装着することが含まれ、一体的かつ強固なライト管構造を形成する。
In assembling the LED light tube, first and second PCBs are electrically mounted to form the
本発明の特徴の一つは、ケーシング10の素材を選択することである。適切な光拡散、光透過、及び光反射の特徴の組み合わせを有する素材を選択することにより、ケーシングによって、LED光源から放射される光の照明角度を270度以上に増大させることができ、均一な光分布を可能にする。特に、素材はLED光源から放射される光がケーシング10を通じて光透過、光拡散、光反射、及び光還流できるように選択される。
One of the features of the present invention is to select the material of the
素材の光拡散及び透過の程度を“曇り度”と呼ぶ。曇り度は、素材内の酸化チタン粉末のような微細拡散物質のドーピングレベルによって調節してもよい。ドーピングレベルが高くなるほど、より多くの光が近距離で拡散され、素材を突き抜けて直接透過する光が減り、低光透過率で高曇り度と表現される、光の減衰及び光出力の減少を招く。反対に、ドーピング素材が少なすぎると、より多くの光が素材から逃げて、素材の拡散効果が小さくなり、高光透過率で低曇り度と表現される、輝点及び不均一な光分布がライト管の長さに沿って見られる。 The degree of light diffusion and transmission of the material is called “cloudiness”. The haze may be adjusted by the doping level of a fine diffusion material such as titanium oxide powder in the material. The higher the doping level, the more light is diffused at a short distance, the less light penetrates directly through the material, and the light attenuation and light output decrease, which is expressed as low haze and high haze. . On the other hand, if too little doping material is used, more light will escape from the material, reducing the diffusion effect of the material, and light spots and uneven light distribution, which are expressed as high light transmission and low haze. Seen along the length of the tube.
上記のように、均一な光分布及び効率的な光抽出を達成するために、ケーシング10の素材を適切に選択する必要がある。ケーシング10は、本発明に従って求められる曇り度及び透過率を得るために、ポリカーボネート、アクリル/PMMA、酸化チタン、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素等のような拡散物質でドープされたガラス又は他の適切な透明素材で構成してもよい。一実施形態において、ケーシング10の素材は、約90〜99%の曇り度、好ましくは90〜99%の曇り度及び約60〜70%の透過率を有する酸化チタンでドープされたポリカーボネートである。
As described above, in order to achieve uniform light distribution and efficient light extraction, it is necessary to appropriately select the material of the
図8は、ケーシング10を通過する光の概略図を示す。太線は、LED光源40から直接透過された光61の部分を示し、光61の一部はケーシング10を突き抜けて、基本的な光放射を形成する。細線は、最初にケーシング10から反射して、次に下半分空洞17においてケーシング10を通過する光62の部分を示し、この光の部分によって照明角度が270度より大きくなることが促進される。
FIG. 8 shows a schematic diagram of light passing through the
上記のように、ケーシング10の内表面は、反射率が高く、LED光源40によって生成される入射光の大部分がライト管の内部空洞に反射する。反射光は、異なった角度又は方向からケーシングを出ることができ、これにより、透過した光61によって示される120度より少ないLEDの本来の光放射範囲を超える。反射光はまた、ケーシング10の反射性内表面、放熱板20、及び回路基板30の反射性露出面上の2回目の“還流”反射を生成することができ、還流光63を生じる。還流光63の部分は、透過光61及び直接反射光62より明るくないものの、光を管状構造の底部に非常に近い低角度位置まで延ばすだけでなく、ライト管100の光出力を高める。ケーシング10の内表面は、光の反射及び還流を促進するため、表面粗度が0.8μmより小さくなるように構成するのがよい。
As described above, the inner surface of the
ケーシング10の光放射の他の部分は、図8に破線で示す拡散光64である。拡散光は、広照明角度で光を放射する、拡散指数を調整した光拡散特性を有する素材を選択することによって達成される。図8から分かるように、拡散光64の部分によって光が均一に広がり、光をより効率的に広照明角度にわたって抽出することができる。
The other part of the light emission of the
ケーシングの厚みもまた、その透過率に影響を及ぼす。同じ拡散ドーピングレベルでは、ケーシングの厚みが薄いほど、素材の使用が少なくなるので費用効率が良く、光の最大出力も高くなる。薄くなるほど拡散しやすいが、機械的強度が影響を受け、構造的に強固でなくなる。本発明の一実施形態では、ライト管の直径が1インチであり、ケーシング10の厚みが0.5〜1.5mmで、好ましくは1.0mmである。
The thickness of the casing also affects its transmittance. At the same diffusion doping level, the thinner the casing, the less costly the material used, and the higher the maximum light output. The thinner the film is, the easier it is to diffuse, but the mechanical strength is affected and the structure is not strong. In one embodiment of the present invention, the diameter of the light tube is 1 inch, and the thickness of the
図9A乃至図9Dについて説明する。これらの図は、従来のT8LEDライト管及びケーシングが上記のような好ましい曇り度及び透過率を有する酸化チタンでドープされたポリカーボネートで作られたLEDライト管100から得られた照明パターンを例示し、それぞれ自然点灯の条件下及び広角度反射鏡蛍光灯取付具における点灯の条件下で測定される。“自然点灯”という用語は、ライト管をライト管取付具に結合することなく点灯した状態を示し、“広角度反射鏡蛍光灯取付具における点灯”という用語は、ライト管を広角度反射鏡を備えたライト管取付具に結合した後に点灯した状態を示す。これらの図において、ライト管の端部キャップからライト管を見た時に内部プロットが測定され、ライト管の軸線に沿ってライト管を見た時に外部プロットが測定される。
9A to 9D will be described. These figures illustrate the illumination pattern obtained from an LED
図9A及び図9Cは、当技術分野で慣行のT8LEDライト管を使用して得られる照明パターンを示し、図9B及び図9Dは、T8タイプのLEDライト管100を使用して得られる照明パターンを示す。図に示すように、ライト管を端部キャップから見ても、軸線に沿って見ても、LEDライト管100によって得られる照明範囲の方が、従来のLEDライト管によって得られる照明範囲よりも大きくなる。これは、本発明のLEDライト管の方が従来のLEDライト管よりも広い照明角度を有していることを意味する。
9A and 9C show the illumination patterns obtained using a T8 LED light tube customary in the art, and FIGS. 9B and 9D show the illumination patterns obtained using a T8 type
従って、本発明は蛍光灯取付具に使用するための、従来の蛍光管に代わるLEDライト管であって、270度以上の広照明角度にわたって光を均一に分布させ、より効率的に抽出することができるLEDライト管を提供する。LEDライト管は、光効率が良く、より高い光束を有する。これは、LED光源が管の底部に近接して位置し、ケーシングの素材に、求められる光拡散、光透過、及び光反射特性を有するものが選択されるためである。 Accordingly, the present invention is an LED light tube that replaces a conventional fluorescent tube for use in a fluorescent lamp fixture, and more uniformly extracts light over a wide illumination angle of 270 degrees or more, and extracts it more efficiently. Provided is an LED light tube capable of LED light tubes are light efficient and have a higher luminous flux. This is because the LED light source is located close to the bottom of the tube, and the casing material is selected to have the required light diffusion, light transmission, and light reflection characteristics.
本発明の本質について、いくつかの実施形態に従って十分に説明したが、本発明は実施形態及び図の機能に限られるものではない。基本原理が改変、変更、修正されない範囲において、詳細の違いによるものである。当業者の周知知識を使って本発明の範囲を逸脱しない、容易に得られる多数の違い及び変形例は、本発明の範囲に含まれるべきである。 Although the essence of the present invention has been sufficiently described according to some embodiments, the present invention is not limited to the functions of the embodiments and the drawings. This is due to differences in details as long as the basic principle is not altered, changed or modified. Numerous differences and modifications that can be easily obtained without departing from the scope of the present invention using the knowledge of those skilled in the art should be included in the scope of the present invention.
Claims (21)
それらの間に開口を有する第一及び第二の対向軸端を有する半透明ケーシングと、
保持部を有する放熱板であって、前記放熱板は前記ケーシングの前記開口が前記放熱板によって覆われるように前記ケーシングに結合され、前記放熱板及び前記ケーシングは、共に下半分の空洞及び上半分の空洞から成る内部空洞を有する管状構造を構成し、前記保持部は前記下半分の空洞に位置する放熱板と、
前記放熱板の前記保持部に熱伝導的に固定される回路基板と、
前記回路基板に取り付けられた1つ以上のLED光源と、
前記管状構造の2つの端部に適合してはめられた2つの端部キャップと、を備えるLEDライト管。 An LED light tube,
A translucent casing having first and second opposing axial ends having an opening therebetween,
A heat sink having a holding portion, wherein the heat sink is coupled to the casing such that the opening of the casing is covered by the heat sink, and the heat sink and the casing are both a lower half cavity and an upper half. A tubular structure having an internal cavity composed of a cavity of
A circuit board thermally conductively fixed to the holding portion of the heat sink;
One or more LED light sources attached to the circuit board;
An LED light tube comprising two end caps fitted to the two ends of the tubular structure.
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