JP4540014B1 - Led面発光照明管の面発光方法及びその照明管 - Google Patents

Led面発光照明管の面発光方法及びその照明管 Download PDF

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Abstract

【課題】
直管型若しくは環状型LED照明管の点状光を消失させると共に面発光させる、LED面発光照明管の面発光方法及びその照明管を得ること。
【解決手段】
LED照明管の管状照明カバー本体を、切断または略V字状の斜面を有する溝部を形成して、該切断の両切断端面側または該溝部の斜面にLED照明光を照射することで、点状光を消失させると共に面発光させ、また該管状照明カバー本体の該管内面側へ少なくとも略1/3程度突出させて、切断両端面側と管状照明カバー本体の該管内面側の両方にLED照明光を照射する面発光方法とそのLED面発光照明管、さらに該LED発光装置の基板をフレキシブル基板または輪状基板とすることで、環状LED照明管を得るLED面発光照明管の面発光方法及びその照明管。
【選択図】 図1

Description

本発明は、白色LED(発光ダイオード)を使用した直管型、若しくは環状型照明管の点状光を消失させて面発光させる方法とその照明管に関する。
従来、蛍光灯タイプの直管型LED照明は、該直管内部にLEDを配置して、点状光の照明としたものが一般的に販売提供されている。
また、そのLEDを照明用光源として用いたLED照明装置は、該LEDの特徴的な点状光源を、その点状イメージを照明カバーにより消去した面発光状態のものも販売されるようになって来ている。
さらに、家庭用で汎用される蛍光灯の環状型にあっては、未だLED照明装置の形状としての提供はなかった。
しかして、該LED照明の点状光源を面発光させる先行技術の先願例として、液晶表示装置の照明用光導板は、照明ランプを備え、また異なる屈曲率を有する光散乱用の透明微粒子を混入した透明物質よりなり、その微粒子は該照明ランプに近い部分は少なく、離れた部分は多く混入して液晶表示装置全体を均一に照明する光導板を可能にするとした実施例を示す「液晶表示装置の照明用光導板」がある。(例えば、特許文献1参照)
また、他の先行技術の先願例として、透明樹脂板中に光散乱粒子を分散した導光板と、前記導光板の少なくとも1つの側面から前記導光板内に入射する光を与える光源と、前記光源からの光が入射する前記導光板の側面以外の少なくとも1つの側面に設けられる透明フィルムまたは透明板上に金属層を設けた正反射部材を備え、前記光散乱粒子がほぼ均一に透明樹脂板中に分散して、液晶表示ディスプレイ等の背面に設けてバックライト等に用いることができる面型照明装置とした実施例を示す「面型照明装置」がある。(例えば、特許文献2参照)
実開昭56−58678号公報 特開平8−82714号公報
上述したように従来のLED照明装置は、該LEDの特徴的な点状光源のその点状イメージのまま照明光とするものが多く、ギラギラとした刺激的な光となり目に対する負荷が大きく、また眩しさが残り蛍光灯のようなソフトな明かりが得られず、よって眩しさの改善と、目に対する負荷の小さな照明が求められていた。
また、照明カバーにより点状光を消去した面発光するものは、該点状光イメージを取り除くのに多くの散光剤を照明カバーに導入するため、光の透過損失が多く、省エネの観点からも改善が求められ、また透過性が良く、且つ散光が大きく該点状光イメージを取り除くとする技術も提案されているが、散光剤が高価で、その照明カバーの製造技術も高度で汎用には至っておらず、汎用技術で、透過率が高く、安価に製造できる、点状光イメージを取り除く技術が求められていた。
さらに、従来は、直管型LED照明装置が提供されているのみで、環状型にしたLED照明装置は未だ提供されてなく、それは一般的に直管型LED照明のLED基板は、該管内に配置することから、環状型の管内に該LED基板を最適に配置するのに、環状であるため困難であることから提供されておらず、家庭用で汎用される環状型のLED照明装置が待たれていた。
しかして、開示される特許文献1の「液晶表示装置の照明用光導板」は、液晶表示装置全体を均一に照明する光導板であって、該照明用光導板に異なる屈曲率を有する光散乱用の透明微粒子を混入して該光導板を面発光させるとしており、前記したように高度な技術での製造であって、また平面に対するバックライトとしての利用するもので、管状の周面に対するものでなかった。
また、特許文献2の「面型照明装置」は、液晶表示デバイス用の導光板の一方側に光源を設け、その光源からの光が入射する導光板の側面以外の少なくとも1つの側面に設けられる正反射部材を備え、その正反射部材で、面内の光強度の均一化が図れるように導光板からの光を反射し得ることから平面特有の構造から得られた結果で、光源だけでなく余分な構成の正反射部材が必要で、よってこのような正反射部材が必要なく、また上述と同様で、平面に対するバックライトとしての利用するもので、管状の周面に対するものでなかった。
このように先行技術の先願例では、板状で面発光する光導板とする、液晶表示デバイスのバックライトとして使用され、未だ管状に面発光するものはなく、またそのような技術から管状のものを面発光させる概念もなかった。
本発明は、上記課題を有効に達成するために、第1の解決手段として、LED照明管の管状照明カバー本体に切断または略V字状の斜面を有する溝部を形成し、該切断の両切断端面または略V字状の該両斜面に、LED発光装置を配置してLED照明管の該管状照明カバー本体の周面を面発光させる方法により、
LED照明管の管状照明カバー本体を面発光させると共に点状光源を消失させるとしている。
また、第2の解決手段として、管状照明カバー本体の両切断端面側からLED光を照射させると共にLED発光部の発光表面を、該管状照明カバー本体の該管内面側へ少なくとも略1/3程度突出させて照射することで、該管状照明カバー本体の周面を面発光させる方法により、
該管状照明カバー本体の面発光の正面照度の明るさと点状光イメージの大きさを相対的に変更して効率よく面発光させると共に点状光源を消失させるとしている。
さらに、第3の解決手段として、LED照明管の管状照明カバー本体に光拡散剤を導入すると共に長手方向に切断または略V字状の斜面を有する溝部を形成し、該両切断端面または略V字状の該両斜面にLED発光装置を設けたことで、
管状照明カバー本体を面発光させると共に点状光源を消失させる照明管としている。
加えて、第4の解決手段として、LED照明管の該管状照明カバー本体の周面が面発光できるように、該両切断端面側からLED光を照射させるLED発光部の発光表面を、該管状照明カバー本体の該管内面側へ少なくとも略1/3程度突出させて設けたことで、
管状照明カバー本体の面発光をより効率よく面発光させると共に点状光源を消失させる照明管としている。
さらに加えて、第5の解決手段として、LED照明管を環状LED照明管とし、該環状LED照明管のLED発光装置の基板をフレキシブル基板または環状基板としたことで、
環状型のLED照明管としている。
本発明は、上述したそれぞれの手段によって有効な効果が得られるようにしたもので、特に、第1の解決手段のLED照明管において、該LED照明管の管状照明カバー本体を長手方向に切断または略V字状の斜面を有する溝部を形成し、該切断の両切断端面または略V字状の該両斜面に、LED発光装置を配置すると共に該両切断端面または略V字状の該両斜面側からLED光を照射させることで、LED照明管の該管状照明カバー本体の周面を面発光させる方法により、
該管状照明カバー本体の両切断端面または略V字状の該両斜面よりLED光を照射させることで、該直管型のLED照明管の管状照明カバー本体を面発光させると共に点状光源を消失させて、直管型のLED照明管が、従来の蛍光灯のように眼に対する刺激及び眩しさを和らげる照明光で、管周面全体が光る面発光の照明光として提供できる。
また、第2の解決手段の長手方向に切断した管状照明カバー本体に、該両切断端面側からLED光を照射させると共にLED発光部の発光表面を、該管状照明カバー本体の該管内面側へ少なくとも略1/3程度突出させて、該LED光を該両切断端面側と、管状照明カバー本体内面側の両方に照射することで、該管状照明カバー本体の周面を面発光させる方法により、
上述と略同様の効果と、さらに管状照明カバー本体の両切断端面と該管内の両方にLED光を照射することにより、該管状照明カバー本体の正面側の明るさと、点状光イメージの大きさを相対的に変更して、面発光をより効率よく発光させると共に点状光源を消失させることができる。
また、第3の解決手段の管状照明カバー本体を有するLED照明管において、該管状照明カバー本体の周面が、面発光できるように、該管状照明カバー本体に光拡散剤を導入すると共に長手方向に切断または略V字状の斜面を有する溝部を形成し、該両切断端面または略V字状の該両斜面側からLED光を照射できるように、該両切断端面または略V字状の該両斜面にLED発光装置を設けたことにより、
上述した直管型のLED照明管の管状照明カバー本体を面発光させると共に点状光源を消失させて、従来の蛍光灯のように眼に対する刺激及び眩しさを和らげる照明光で管周面全体が光る、直管型のLED照明管が得られる。
また、従来のように点状光源を消失させるのに、照明カバーに光拡散剤、反射部材またはプリズムなど反射面を有する形状を導入して散光させ、その結果コスト的負担が増し、それにより発光効率も落ちるものもあるが、本発明は、光拡散剤を導入した管状照明カバー本体と該管内にLED発光の照明光を導入することで、面発光させると共に点状光源を消失させているので、照明カバーに対する光透過度を得るための高度技術の散光剤導入などを必要とせず、製造コストが低く、それでもって点状光イメージを消失させて面発光するLED照明管の提供ができる。
また、第4の解決手段のLED照明管の該管状照明カバー本体の周面が面発光できるように、該両切断端面側からLED光を照射させるLED発光部の発光表面を、該管状照明カバー本体の該管内面側へ少なくとも略1/3程度突出させて設けたことにより、
上述、第3の解決手段と略同様の効果と、さらに管状照明カバー本体の両切断端面と該管内の両方にLED光を照射することで、該管状照明カバー本体の面発光の正面照度の明るさと点状光イメージの大きさを相対的に変更して面発光を、より効率よく面発光させると共に点状光源を消失させるLED照明管が提供できる。
さらに、第5の解決手段の、LED照明管を環状LED照明管とし、該環状LED照明管のLED発光装置の基板をフレキシブル基板または環状基板としたことにより、
従来、家庭用で汎用される環状型のLED照明管が提供されていなかったが、本発明により環状型のLED照明管が提供でき、また、環状型のLED照明管は、上述と略同様の効果を有するLED照明管として使用できる。
よって、これらのことから本発明は、実用上著大な効果を奏する。
本発明のLED照明管1で、一部を省略した一部切欠斜視図である。 本発明の管状照明カバー本体2の側面断面図で光の照射状態を示す想像図である。 本発明の他の実施例の管状照明カバー本体2aの側面断面図で、光の照射状態を示す想像図である。 本発明のその他の実施例の管状照明カバー本体2の要部の側面断面図で、光の照射状態を示す想像図である。 本発明のその他の実施例の管状照明カバー本体2の要部の側面断面図で、光の照射状態を(a),(b),(c)の各実施例別に示す想像図である。 本発明の(a),(b),(c)の各実施例の正面照度及び点状光イメージの大きさの一覧表である。 本発明の他の実施例の環状型LED照明管1bの一部を省略した一部切欠平面図である。 本発明のその他の実施例の環状型LED照明管1cの一部を省略した一部切欠平面図である。
LED照明管の管状照明カバー本体を長手方向に切断または略V字状の斜面を有する溝部を形成し、該切断の両切断端面または略V字状の該両斜面側からLED光を照射させ、また該管状照明カバー本体内面より内側に少なくとも略1/3程度突出させる方法とその照明管で、LED照明管の管状照明カバー本体を面発光させると共に点状光源を消失させて、従来の蛍光灯のように管周面全体が光るLED照明管を実現させ、さらに上記面発光するLED照明管を環状に形成し、LED発光装置の基板をフレキシブル基板または環状基板とすることで、家庭用で汎用される環状型の環状LED照明管の提供を実現させた。
本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、図1において、1はLED照明管で、該LED照明管1は、従来の蛍光管と略同様の直管型の形状で、管状照明カバー本体2と両端にプラグ部3,3aを設け、該プラグ部3,3aは、電源供給と該LED照明管を支持するもので、一方のプラグ部3が電源供給部で、他方のプラグ部3aは電源供給がなく従来の蛍光灯器具に取り付けるときの支持部材として機能するが、特に電源供給においては、片側若しくは両方からの電源供給にはこだわらない。
そこで、該管状照明カバー本体2は、図1及び図2に示すように、光拡散剤を導入した直管型の筒状で、該筒状を長手方向に切断することで形成される該両切断端面4,4間に、所定間隔を設け、該所定間隔の両切断端面4,4にLED発光装置5を配置すると共にその上部に発光装置カバー6を設けている。
また、管状照明カバー本体2の該光拡散剤を導入することにおいて、照射光量の減少を抑えるために、従来一般的に使用される光拡散剤の導入量より少なく設定し、また極端に少なくした場合でも使用できるが、ギラギラとした刺激的な光のある眩しさも出ることから中が透けて見えない程度の光拡散剤の導入量で、さらにまた従来光透過率の散光剤およびその高度な技術ではなく、その一般的な散光剤を導入することでも十分な点状光源の消失による面発光が期待できる。
そして、該LED発光装置5は、長方形板状の配線用基板7の表裏側に、LED8,8,…をそれぞれ交互の各所定位置に設け、そしてその上記所定間隔に形成される両切断端面4,4間に該LED発光装置5のLED8,8,…が配置されると共にその配置状態は、LED8,8,…の発光面と該両切断端面4,4とが対面する位置に設けられている。
また、図3に示す他の実施例のLED照明管1aの管状照明カバー本体2aは、該管状照明カバー本体2aを長手方向に略V字状の下端が繋がった状態で斜面が形成されるようにV溝部9を形成し、該V溝部9にLED発光装置5aのLED8,8,…を下向きに配置すると共にその上部に発光装置カバー6aを設けている。
なお、上述V字状の下端が繋がった状態としているが、分断しても良く、また分断して所定間隔を持って形成しても良く、さらにLED発光装置5aのLED8,8,…を下向きに配置するとしているが、該略V字状の該斜面と対向する位置としても良く、それは後述する、面発光の照度とLED発光の点状光イメージの長さとの最も効率の良い状態に適宜変更して決定されるが、図示は省略した。
而して、図4に示す光の照射状態から、管状照明カバー本体2の周面の面発光の発光状態において、LED発光装置5の各LED8,8,…から対面する両切断端面4,4に、該LED光が照射されると共に管状照明カバー本体2内にも照射されることで、該両切断端面4,4から管状照明カバー本体2を伝って、光拡散剤により該照射された光が拡散して該周面全体を面発光させ、また平行して管状照明カバー本体2の管内面を反射しながら、その管状照明カバー本体2側と該管内面側の双方にLED光が照射されることによる相乗効果で、その光量の減少が少なく効率よく面発光する。
つまり、図4及び図2に示す管状照明カバー本体2側のLED光の照射が最も遠く弱まる位置の管状照明カバー本体2の下側(正面照度)は、該管状照明カバー本体2の管内面を反射しながら直接照射するLED光により、その下側の正面照度が大きくなり、全体として平均した面発光となる。
そして、図4に示す該LED発光装置5の各LED8,8,…からLED光が照射される事と、その各LED8,8,…と両切断端面4,4の対面する位置関係は、LED照明管1の照度と、該LED照明管1のLED光の照射位置近傍の周面に現れるLED光の点状光イメージとの長さとに関係し、つまり該管状照明カバー本体2の両切断端面4,4から管内側へどの程度LED8,8,…の発光面を突出させるかによって、照度と点状光イメージの長さが相対的に決まり、そのことについてLED8,8,…の発光面の突出量と、その面発光の光の出方のイメージを図4に示し、また図5に(a),(b),(c)の各図に上記該発光面の突出量の違いと光の出方のイメージを示しており、そしてその違いによる照度と点状光イメージの長さの関係を、図6の一覧表に表している。
そこで、図4に示すLED発光装置5の設ける位置において、LED8,8,…の発光面が該管状照明カバー本体2の該管内面側から2/3程度突出させた状態の光の出方のイメージを示し、それはLED8,8,…の発光面より照射されるLED光が、該両切断端面4,4側へ略1/3程度の光量と、該管内面側に略2/3の光量がそれぞれ分割照射され、図中A、Aが、そのLED光を照射する切断端面4,4から周面方向に出るLED発光の点状光イメージの長さとして表している。
このことから、図5の(a)は、切断端面4,4とLED8,8,…の発光面が、該端面4,4と略同一面積で対面する状態で、
(b)は、両切断端面4,4とLED8,8,…の発光面が、該管状照明カバー本体2の内側から1/3程度、突出させて分割照射する状態で、
(c)は、両切断端面4,4とLED8,8,…の発光面が、該管状照明カバー本体2の内側から2/3程度、突出させて分割照射する状態である。
そして、上述各(a),(b),(c)の状態の各照度とLED発光の点状光イメージの長さの結果を、図6に示すように、正面照度(lx(ルックス))は、LED発光装置5の直下の周面近傍の照度を表し、点状光イメージの長さは、管状照明カバー本体2の両切断端面4,4近傍から周面方向の長さを、図4に示すようにAとして示している。
そこで、図6に示す実験結果の一覧表において、(a)の場合、約50ルックスとその点状光イメージのAの長さは、両切断端面4,4から約6〜8ミリ程度で、
(b)の場合、約51〜52ルックスとその点状光イメージのAの長さは、両切断端面4,4から約7〜8ミリ程度で、
(c)の場合、約54ルックスとその点状光イメージのAの長さは、両切断端面4,4から約8〜9ミリ程度で、このことから、管状照明カバー本体2の内側からLED8,8,…の発光面の突出量の違いにより、正面照度の明るさと点状光イメージの大きさが相対的であることが解り、最大照度の(c)の場合としても、点状光イメージの大きさが約8〜9ミリ程度で有ることから発光装置カバー6で該点状光イメージを覆い隠すことが可能で、この状態でLED照明管1を点灯したときも点状光イメージが現れることなく、使用者にとって面発光しているLED照明管1として認識される。
なお、上記発光装置カバー6の大きさと点状光イメージの大きさの関係において、正面照度の明るさ及び点状光イメージの大きさと発光装置カバー6との大きさを適宜相対的に変更し、また該発光装置カバー6が管状照明カバー本体2に接する側に反射部材を設けてLED光の照射の効率を上げるようにしても好ましい。また、上述発光装置カバー6aもこれと同様に使用しても好ましい。
而して、またLED照明管1aの管状照明カバー本体2aの面発光の発光状態において、図3に示すように、V溝部9にLED発光装置5aのLED8,8,…のLED光が下向きに照射され、そのとき該各LED8,8,…から該LED光がV溝部9の両斜面に照射されると共に管状照明カバー本体2a内にも直接照射することで、管状照明カバー本体2aの管内面を反射しながら面発光させ、また該両斜面から管状照明カバー本体2aを伝って該周面全体を双方のLED光の照射により、上述したと同様の相乗効果で面発光する。
つまり、管状照明カバー本体2a側のLED光の照射が最も遠く弱まる位置の管状照明カバー本体2aの下側(正面照度)は、V溝部9の下側からLED光が、該管状照明カバー本体2aの管内面を反射しながら、その管状照明カバー本体2a側と該管内面側の双方にLED光が照射されることによる相乗効果で、その光量の減少が少なく効率よく面発光する。
而して、その他の実施例を示す図7は、上述実施例を環状型にした環状型LED照明管1bとしたもので、環状型の管状照明カバー本体2bは、上述実施例のLED発光装置5と略同様のLED発光装置10を有し、該LED発光装置10を柔軟に変形可能な薄いフレキシブル基板11で形成し、該フレキシブル基板11の表裏面にLED8,8,…を、各所定間隔を持って配置すると共に該環状の両切断端面4,4に沿うように該フレキシブル基板11を湾曲させて設けている。
つまりその湾曲は、上記該管状照明カバー本体2bに形成される両切断端面4,4の環状に沿うようにLED発光装置10を配置させるとき、湾曲させる必要があり、そのため撓み可能なフレキシブル基板11としている。
なお、図7の図中に示す12は、図1に示す発光装置カバー6と略同様の機能の発光装置カバー12であり、またその13は、上述した図1のプラグ部3,3aと略同様の電源供給部であって、従来市販される環状型蛍光管の電源供給部分と略同様の機能としてのプラグ部13である。
而して、図8に示すさらに他の実施例の環状型LED照明管1cは、上述と同様に環状型に形成した環状型LED照明管1cで、管状照明カバー本体2cは上述と略同様のLED発光装置15を有し、該LED発光装置15は、環状型で平面板状の環状基板14で、該上部に発光装置カバー16を設けている。
なお、上述したそれぞれの実施例は、管状照明カバー本体2,2a,2b,2cに伝わるLED光と該管内面に伝わるLED光の照射量を、LED8,8,…の位置を適宜変更することで、LED光が双方に照射されることによる相乗効果で、その光量の減少が小さく効率よく面発光できるようにし、また後述するV溝部9の照射方向の適宜変更も上記と同様の効果が得られ、本実施例のLED照明管1,1a、環状型LED照明管1b,1cの正面照度と点状光イメージの大きさを相対的に変更させることで、使用者にとって明るく、面発光しているとして認識されるようにしている。
また、直管型及び環状型の管状照明カバー本体2a,2cにそれぞれV溝部9を形成し、そこにLED発光装置5a,15を下向きに設けるとしているが、該V溝部9の各傾斜面と対面する方向に該LED8,8,…をそれぞれ交互に設けて、LED光の照射方向を適宜変更し、また該LED発光装置5a,15の配線用基板7a、環状基板14を板状としているが、その板状をフレキシブル基板としても良く、しかし特に図示は省略した。
本発明のLED面発光照明管の面発光方法及びその照明管は、従来の直管型蛍光灯、環状型蛍光灯及び直管型LED照明灯に換わる面発光のLED照明器具として利用することができる。
1,1a LED照明管
1b,1c 環状型LED照明管
2,2a,2b,2c 管状照明カバー本体
4 切断端面
5,5a LED発光装置
9 V溝部
10 LED発光装置
11 フレキシブル基板
14 環状基板
15 LED発光装置

Claims (5)

  1. LED照明管において、該LED照明管の管状照明カバー本体を長手方向に切断または略V字状の斜面を有する溝部を形成し、該切断の両切断端面または略V字状の該両斜面に、LED発光装置を配置すると共に該両切断端面または略V字状の該両斜面側からLED光を照射させることで、LED照明管の該管状照明カバー本体の周面を面発光させるようにしたことを特徴とするLED面発光照明管の面発光方法。
  2. 請求項1記載の長手方向に切断した管状照明カバー本体に、該両切断端面側からLED光を照射させると共にLED発光部の発光表面を、該管状照明カバー本体の該管内面側へ少なくとも略1/3程度突出させて、該LED光を該両切断端面側と、管状照明カバー本体内面側の両方に照射することで、該管状照明カバー本体の周面を面発光させるようにしたことを特徴とするLED面発光照明管の面発光方法。
  3. 管状照明カバー本体を有するLED照明管において、該管状照明カバー本体の周面が、面発光できるように、該管状照明カバー本体に光拡散剤を導入すると共に長手方向に切断または略V字状の斜面を有する溝部を形成し、該切断の両切断端面または略V字状の該両斜面側からLED光を照射できるように、該両切断端面または略V字状の該両斜面にLED発光装置を設けたことを特徴とするLED面発光照明管。
  4. 請求項3記載の該管状照明カバー本体の周面が面発光できるように、該両切断端面側からLED光を照射させるLED発光部の発光表面を、該管状照明カバー本体の該管内面側へ少なくとも略1/3程度突出させて設けたことを特徴とするLED面発光照明管。
  5. 請求項3または請求項4記載のLED照明管を環状LED照明管とし、該環状LED照明管のLED発光装置の基板をフレキシブル基板または環状基板としたことを特徴とするLED面発光照明管。
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