JP3165544U

JP3165544U - Ｌｅｄランプのランプカバー

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Publication number: JP3165544U
Application number: JP2010007364U
Authority: JP
Inventors: 張治洋; 劉興貴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: US8388180B2; US8757834B2; US20120300468A1; US20120300470A1; TWM402388U; DE202010015305U1; US8757835B2; US20120092876A1

Abstract

【課題】ランプカバーに特殊な光学設計を設け、ランプカバーを通過する光線を所定の角度範囲内に制御して均一に分散させることにより、ＬＥＤランプの照射輝度を高め、照射輝度を均一にし、省エネルギーを実現できるＬＥＤランプのランプカバーを提供する。【解決手段】ＬＥＤランプのランプカバーは、透光材料からなり、帯状ＬＥＤランプ及びランプベースと組み合わされ、カバー外屈折面１１と、カバー外屈折面１１と表裏の関係にあるカバー内屈折面１２と、ランプベースと組み合わせるために用いられる取付構造１３と、を有する少なくとも１つの帯状の光学屈折ユニット１を備える。カバー外屈折面１１又はカバー内屈折面１２には、屈折点が存在しない上、曲率が変化しない曲面、又は、曲率が緩やかに変化する曲面が形成される。【選択図】図１

Description

本考案は、照明灯具のランプカバーに関し、特に、ＬＥＤ照明に使用されるＬＥＤランプに応用されるランプカバーに関する。

近年、ＬＥＤは、省エネルギーを実現できる、長寿命である、などの特性を有するため、従来の白熱電球及び蛍光灯に代わり、新時代の照明光源として様々な領域において採用されている。例えば、従来の蛍光灯の代わりに、帯状の基板上に複数の高輝度ＬＥＤ（Ｈｉｇｈ−ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ：ＨＢ−ＬＥＤ）が接合された灯具が使用されている。しかし、ＬＥＤは、単体では、照射輝度が著しく低い上、照射輝度が不均一であるため、ＬＥＤを照明灯具に応用する場合、ランプカバーを使用して二次配光を行う必要がある。しかし、従来の二次配光を行うためのＬＥＤランプカバーの多くは、光源を保護することのみが重視されており、ＬＥＤ光源の利用効率を高めるための配光設計を有さない。確かに、従来のＬＥＤランプカバーの中には、防眩効果又は簡単な二次配光設計を有するものも存在するが、いずれも、球面設計が採用されているため、配光効果に優れない。

また、白熱電球又は蛍光灯に応用される従来のランプカバーも、灯具の保護及び付属品の美観性のみが重視されており、ランプカバーに組み合わされる光源の機能又は光利用率を高めるための配光が考慮されているものは少ない。仮に、ランプカバーの配光が考慮されている場合でも、例えば、ランプカバーの曲面に柱面が採用されるなど、簡単な配光設計を有するのみである。また、ランプカバーの曲面の曲率は、変化がないか、又は、単一の変化を有するのみであり、光源から照射された光線を所定の比率で収束することができるのみである。ＬＥＤ光源は、点状に近い光源であるため、ＬＥＤ光源から照射された光線の輝度は、中心部分が最も高く、周囲部分が除々に低減する。仮に、白熱電球又は蛍光灯に応用される従来のランプカバーをＬＥＤ光源の灯具に応用した場合、ＬＥＤ光源から照射された光線を所定の比率で収束するため、中心の輝度が高すぎた状態となる（即ち、照射輝度が不均一となる）。特に近年、灯具の多くは、平面照射のために応用されるため、中心の輝度が高すぎる現象は、より顕著なものとなる。従って、上述の白熱電球又は蛍光灯に応用される従来のランプカバーをＬＥＤ光源が使用された灯具に応用することはできない。そのため、製品によっては、多くのＬＥＤを取り付けることによってこの問題を解決しようとしているが、多くのＬＥＤを取り付けることにより、電力使用量が過多となり、省エネルギーが実現できなくなる。

そこで、ＬＥＤ光源の機能又は光利用率を高める配光を行うことができ、上述の従来のランプカバーの配光不良の問題を解決することができるＬＥＤ光源に応用されるランプカバーが求められていた。

本考案は、ランプカバーに特殊な光学設計を設け、ランプカバーを通過する光線を所定の角度範囲内に制御して均一に分散させることにより、ＬＥＤランプの照射輝度を高め、照射輝度を均一にし、省エネルギーを実現できるＬＥＤランプのランプカバーを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、透光材料からなり、帯状ＬＥＤランプ及びランプベースと組み合わされ、カバー外屈折面と、前記カバー外屈折面と表裏の関係にあるカバー内屈折面と、前記ランプベースと組み合わせるために用いられる取付構造と、を有する少なくとも１つの帯状の光学屈折ユニットを備え、前記カバー外屈折面又はカバー内屈折面には、屈折点が存在しない上、曲率が変化しない曲面、又は、曲率が緩やかに変化する曲面が形成されるＬＥＤランプのランプカバーが提供される。

また、本考案の第２の形態によれば、前記光学屈折ユニットのカバー外屈折面には、屈折点が存在しない上、曲率が変化しない曲面、又は、曲率が緩やかに変化する曲面が形成され、前記光学屈折ユニットのカバー内屈折面には、非曲面が形成されることが好ましい。

前記カバー外屈折面には、曲面の輪郭に沿って連続して突出した微小曲面が設けられることが好ましい。

前記ランプカバーは、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＰＣ）からなることが好ましい。

前記ランプカバーは、帯状ランプカバー、扇状ランプカバー又は環状ランプカバーであることが好ましい。

前記帯状ランプカバーは、直線状である上、互いに平行に配列接続される光学屈折ユニットを２つ以上有することが好ましい。

前記扇状ランプカバーは、放射状又は同心円状に配列接続される光学屈折ユニットを２つ以上有することが好ましい。

前記環状ランプカバーは、放射状又は同心円状に配列接続される光学屈折ユニットを２つ以上有することが好ましい。

また、本考案の第３の形態によれば、前記光学屈折ユニットのカバー外屈折面には、非曲面が形成され、前記光学屈折ユニットのカバー内屈折面には、屈折点が存在しない上、曲率が変化しない曲面、又は、曲率が緩やかに変化する曲面が形成されることが好ましい。

前記カバー外屈折面と前記カバー内屈折面とを接続する両側辺に設けられる２つの反射面を更に有し、前記反射面は、突出した曲面であることが好ましい。

本考案によると、従来における前記諸問題を解決することができ、ランプカバーに特殊な光学設計を設け、ランプカバーを通過する光線を所定の角度範囲内に制御して均一に分散させることにより、ＬＥＤランプの照射輝度を高め、照射輝度を均一にし、省エネルギーを実現できるＬＥＤランプのランプカバーを提供することができる。

図１は、本考案の第１実施形態によるランプカバーを示す断面図である。図２は、本考案の第１実施形態によるランプカバーをＬＥＤランプに応用する状態を示す分解斜視図である。図３は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光屈折効果を示す断面図である。図４は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光照射実験の結果を示す輝度分布図である。図５は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの微小曲面を示す断面図である。図６は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの微小曲面の光照射実験の結果を示す輝度分布図である。図７は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光学屈折ユニットを帯状ランプカバーに応用した状態を示す断面図である。図８は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光学屈折ユニットを帯状ランプカバーに応用した状態を示す上面図である。図９は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光学屈折ユニットを扇状ランプカバーに応用した状態を示す上面図である。図１０は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光学屈折ユニットを放射状に配列された環状ランプカバーに応用した状態を示す上面図である。図１１は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光学屈折ユニットを環状ランプカバーに応用した状態を示す上面図である。図１２は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光学屈折ユニットを環状ランプカバーに応用した状態を示す断面図である。図１３は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光学屈折ユニットを同心円状に配列された環状ランプカバーに応用した状態を示す上面図である。図１４は、本考案の第１実施形態によるランプカバーの光学屈折ユニットを同心円状に配列された環状ランプカバーに応用した状態を示す断面図である。図１５は、本考案の第２実施形態によるランプカバーを示す断面図である。図１６は、本考案の第２実施形態によるランプカバーをＬＥＤランプに応用する状態を示す分解斜視図である。図１７は、本考案の第２実施形態によるランプカバーの光屈折効果を示す断面図である。図１８は、本考案の第２実施形態によるランプカバーの光照射実験の結果を示す輝度分布図である。図１９は、本考案の第２実施形態によるランプカバーの微小曲面を示す断面図である。

以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１及び図２を参照する。本考案の第１実施形態によるＬＥＤランプのランプカバー１０は、透光材料からなる。図１及び図２に示すように、ランプカバー１０は、帯状ＬＥＤランプ２０及びランプベース３０と組み合わされる。ランプカバー１０は、少なくとも１つの帯状の光学屈折ユニット１を含む。光学屈折ユニット１の断面構造を述べると、カバー外屈折面１１と、カバー外屈折面１１と表裏の関係にあるカバー内屈折面１２と、ランプベース３０と組み合わせるために用いられる取付構造１３と、を含む。光学屈折ユニット１の断面構造は、Ω形状に近い。光学屈折ユニット１のカバー外屈折面１１には、屈折点が存在しない上、曲率が変化しない曲面、又は、曲率が緩やかに変化する曲面が形成される。光学屈折ユニット１のカバー内屈折面１２には、非曲面（例えば、平面）が形成される。或いは、カバー内屈折面１２は、１つ以上の屈折点が存在する上、曲率が緩やかに変化する曲面でもよい。

図２及び図３を参照する。図２及び図３に示すように、上述の第１実施形態による光学屈折ユニット１の構造により、帯状ＬＥＤランプ２０上のＬＥＤ２０１がカバー内屈折面１２の方向に発光したとき、ＬＥＤ２０１から照射された光線は、まず、カバー内屈折面１２を通過することにより、屈折される。更に、光線がカバー外屈折面１１を通過するとき、再び屈折される。これにより、ＬＥＤ２０１から照射された光線は、新たに配光され、片側の配光角度が３０度〜１００度に制御され、図４に示すように、平面上に照射された光点は、縦横比が異なる楕円形となる。即ち、本考案の第１実施形態による光学屈折ユニット１は、平面に対する照射態様が考慮されており、上述の構造により、ＬＥＤ２０１から照射された光線は、所定の角度範囲に配光される。これにより、平面上に照射される照射輝度の均一性が大幅に高まる上、照射領域における照射輝度も大幅に高まる。更に、帯状ＬＥＤランプ２０上のＬＥＤ２０１の数を減らしても、従来の灯具と同様の輝度を提供できる。即ち、本考案の第１実施形態によるＬＥＤランプのランプカバーにより、ＬＥＤランプの照射輝度を高め、照射輝度を均一にし、省エネルギーを実現できる。

図５及び図６を参照する。図５及び図６に示すように、眩光問題を改善するために、本考案の第１実施形態による光学屈折ユニット１のカバー外屈折面１１には、曲面の輪郭に沿って連続して突出した微小曲面１１１を設けてもよい。これにより、本考案の第１実施形態によるＬＥＤランプのランプカバーは、防眩効果を有することができる。

本考案の第１実施形態によるＬＥＤランプのランプカバーを各種形状のＬＥＤランプに応用するために、上述の光学屈折ユニット１の構造特徴を帯状ランプカバー、扇状ランプカバー又は環状ランプカバーに実施してもよい。図７及び図８を参照する。図７及び図８に示すように、帯状ランプカバー１０ａには、必要に応じ、直線状である上、互いに平行に配列接続される光学屈折ユニット１を２つ以上設けてもよい。各光学屈折ユニット１は、何れも前述のカバー外屈折面１１、カバー内屈折面１２及び取付構造１３を有する。以上の構造により、帯状ランプカバー１０ａを複数の並列配置された帯状ＬＥＤランプに対応させることができる。同様に、図９に示すように、扇状ランプカバー１０ｂには、放射状又は同心円状に配列接続される光学屈折ユニット１を設けてもよい。或いは、図１０〜図１４に示すように、環状ランプカバー１０ｃには、１つ以上の放射状又は同心円状に配列接続される光学屈折ユニット１を設けてもよい。これにより、前述の構造特徴を有する光学屈折ユニット１をＬＥＤが配列されたＬＥＤランプに対応させることにより、ＬＥＤから照射された光線の配光を行い、照射輝度を高め、照射輝度を均一にし、省エネルギーを実現できる。

（第２実施形態）
図１５及び図１６を参照する。図１５及び図１６に示すように、本考案の第２実施形態によるＬＥＤランプのランプカバー１０は、少なくとも１つの帯状の光学屈折ユニット１を含む。光学屈折ユニット１の断面構造を述べると、カバー外屈折面１１と、カバー外屈折面１１と表裏の関係にあるカバー内屈折面１２と、ランプベース（不図示）と組み合わせるために用いられる取付構造１３と、を含む。光学屈折ユニット１のカバー外屈折面１１には、非曲面（例えば、平面）が形成される。光学屈折ユニット１のカバー内屈折面１２には、屈折点が存在しない上、曲率が変化しない曲面、又は、曲率が緩やかに変化する曲面が形成される。また、ランプカバー１０のカバー外屈折面１１とカバー内屈折面１２とを接続する両側辺には、２つの反射面１４を設けてもよい。反射面１４は、突出した曲面である。ここで、上述のように、カバー外屈折面１１は、非曲面であるが、１つ以上の屈折点が存在する上、曲率が緩やかに変化する曲面でもよい。

図１７を参照する。図１７に示すように、上述の第２実施形態による光学屈折ユニット１の構造により、帯状ＬＥＤランプ２０上のＬＥＤ２０１がカバー内屈折面１２の方向に発光したとき、ＬＥＤ２０１から照射された光線は、２つの方向に分割されると共に、屈折及び反射される。即ち、ＬＥＤ２０１の中心から照射された光線は、まず、カバー内屈折面１２を通過することにより、屈折される上、光線がカバー外屈折面１１を通過するとき、再び屈折される。これにより、ＬＥＤ２０１から照射された光線は、新たに配光される。また、周囲又は両側に位置する角度の大きな光線は、まず、反射面１４により、反射される上、カバー外屈折面１１を通過するとき、屈折される。これにより、片側の配光角度が７度〜４０度に制御され、図１８に示すように、上述の屈折及び反射作用により、平面上に照射された光点は、帯状又は縦横比が異なる楕円形となる。これにより、本考案の第２実施形態によるＬＥＤランプのランプカバーは、第１実施形態と同様に、ＬＥＤランプの照射輝度を高め、照射輝度を均一にし、省エネルギーを実現できる。

図１９を参照する。図１９に示すように、眩光問題を改善するために、本考案の第２実施形態による光学屈折ユニット１のカバー外屈折面１１には、曲面の輪郭に沿って連続して突出した微小曲面１１１を設けてもよい。これにより、第１実施形態と同様に、本考案の第２実施形態によるＬＥＤランプのランプカバーは、防眩効果を有することができる。また、第１実施形態と同様に、本考案の第２実施形態によるＬＥＤランプのランプカバーを各種形状のＬＥＤランプに応用するために、上述の第２実施形態による光学屈折ユニット１の構造特徴を帯状ランプカバー、扇状ランプカバー又は環状ランプカバーに実施してもよい。本考案の第２実施形態による光学屈折ユニット１の組み合わせ態様を図７〜図１４に示すが、ここでは詳しく述べない。

上述したことから分かるように、本考案のランプカバーは、特殊な光学構造により、ランプカバーを通過する光線を所定の角度範囲内に制御して均一に分散させることにより、ＬＥＤランプの照射輝度を高め、照射輝度を均一にし、省エネルギーを実現できる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１光学屈折ユニット
１０ランプカバー
１０ａ帯状ランプカバー
１０ｂ扇状ランプカバー
１０ｃ環状ランプカバー
１１カバー外屈折面
１２カバー内屈折面
１３取付構造
１４反射面
２０帯状ＬＥＤランプ
３０ランプベース
１１１微小曲面
２０１ＬＥＤ

Claims

透光材料からなり、
帯状ＬＥＤランプ及びランプベースと組み合わされ、
カバー外屈折面と、前記カバー外屈折面と表裏の関係にあるカバー内屈折面と、前記ランプベースと組み合わせるために用いられる取付構造と、を有する少なくとも１つの帯状の光学屈折ユニットを備え、
前記カバー外屈折面又はカバー内屈折面には、屈折点が存在しない上、曲率が変化しない曲面、又は、曲率が緩やかに変化する曲面が形成されることを特徴とするＬＥＤランプのランプカバー。
光学屈折ユニットのカバー外屈折面には、屈折点が存在しない上、曲率が変化しない曲面、又は、曲率が緩やかに変化する曲面が形成され、
光学屈折ユニットのカバー内屈折面には、非曲面が形成される請求項１に記載のＬＥＤランプのランプカバー。
カバー外屈折面には、曲面の輪郭に沿って連続して突出した微小曲面が設けられる請求項２に記載のＬＥＤランプのランプカバー。
ランプカバーが、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＰＣ）からなる請求項２から３のいずれかに記載のＬＥＤランプのランプカバー。
ランプカバーが、帯状ランプカバー、扇状ランプカバー、又は環状ランプカバーである請求項２から４のいずれかに記載のＬＥＤランプのランプカバー。
帯状ランプカバーが、直線状である上、互いに平行に配列接続される光学屈折ユニットを２つ以上有する請求項５に記載のＬＥＤランプのランプカバー。
扇状ランプカバーが、放射状又は同心円状に配列接続される光学屈折ユニットを２つ以上有する請求項５に記載のＬＥＤランプのランプカバー。
環状ランプカバーが、放射状又は同心円状に配列接続される光学屈折ユニットを２つ以上有する請求項５に記載のＬＥＤランプのランプカバー。
光学屈折ユニットのカバー外屈折面には、非曲面が形成され、
光学屈折ユニットのカバー内屈折面には、屈折点が存在しない上、曲率が変化しない曲面、又は曲率が緩やかに変化する曲面が形成される請求項１に記載のＬＥＤランプのランプカバー。
カバー外屈折面とカバー内屈折面とを接続する両側辺に設けられる２つの反射面を更に有し、前記反射面は、突出した曲面である請求項９に記載のＬＥＤランプのランプカバー。
カバー外屈折面には、曲面の輪郭に沿って連続して突出した微小曲面が設けられる請求項９から１０のいずれかに記載のＬＥＤランプのランプカバー。
ランプカバーが、ポリカーボネートからなる請求項９から１１のいずれかに記載のＬＥＤランプのランプカバー。
ランプカバーが、帯状ランプカバー、扇状ランプカバー、又は環状ランプカバーである請求項９から１２のいずれかに記載のＬＥＤランプのランプカバー。
帯状ランプカバーが、直線状である上、互いに平行に配列接続される光学屈折ユニットを２つ以上有する請求項１３に記載のＬＥＤランプのランプカバー。
扇状ランプカバーが、放射状又は同心円状に配列接続される光学屈折ユニットを２つ以上有する請求項１３に記載のＬＥＤランプのランプカバー。
環状ランプカバーが、放射状又は同心円状に配列接続される光学屈折ユニットを２つ以上有する請求項１３に記載のＬＥＤランプのランプカバー。