JP4717148B1 - 照明器具および照明器具の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本願発明は、発光ダイオードを光源として用いた照明器具において、光の指向性、散乱性さらには、耐久性、耐衝撃性に優れたさまざまな形状の照明器具を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本願発明に係る照明器具１は、基板８に発光ダイオード８１を実装し、前記発光ダイオード８１からの照射光を散乱させる微粒子９２を基物質９１に混合した合成樹脂材９にて前記発光ダイオード８１を包囲する照光部１３を形成してなる照明器具１である。
【選択図】 図４
【解決手段】本願発明に係る照明器具１は、基板８に発光ダイオード８１を実装し、前記発光ダイオード８１からの照射光を散乱させる微粒子９２を基物質９１に混合した合成樹脂材９にて前記発光ダイオード８１を包囲する照光部１３を形成してなる照明器具１である。
【選択図】 図４
Description
本発明は、照明器具とその製造方法に関するものであり、特に発光ダイオード光源を用いた光拡散性に優れた照明器具に関するものである。
従来、室内照明や工事用照明等の室外照明においても図２１に示すようにソケット１０１に、ケーブル１０３に接続されたソケット本体１０２に不図示のフィラメント電球を螺合した照明器具が長い間使用されてきた。しかしながら、近年、照明器具用の光源として、その耐久性、省エネルギー性から、発光ダイオード素子が用いられることが知られている。
しかしながら、発光ダイオードが照射される光が一方向のみを照らすというその性質状、適切な光の指向性、散乱性を得ることができる照明器具の提供は難しかった。
そこで、本願発明は、光源として発光ダイオードを用いる照明器具において、発光ダイオードから照射されるが適切な指向性、散乱性を有し、使用目的に応じた照射光を発することができる照明器具および該照明器具の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明の照明器具は、基板に発光ダイオードを実装し、前記発光ダイオードからの照射光を散乱させる直径１０〜３０ｎｍの球状体の二酸化珪素微粒子が凝集・融着した粒径１００〜４００ｎｍの嵩高凝集体の高分散シリカを混合した合成樹脂材にて前記発光ダイオードを包囲する照光部を形成してなることを特徴とする。
前記合成樹脂材は透光性を有する合成樹脂基材に前記直径１０〜３０ｎｍの球状体の二酸化珪素微粒子が凝集・融着した粒径１００〜４００ｎｍの嵩高凝集体の高分散シリカを混合したことを特徴とする。
前記透光性を有する合成樹脂基材は、透光性シリコン樹脂であることを特徴とする。
発光ダイオードを実装してなる基板に電線を接続するとともに、前記合成樹脂材にて前記電線と、前記基板と、前記発光ダイオードとを一体に密着被覆して照光部を形成したことを特徴とする。
前記基板には、放熱部材を接合してなることを特徴とする。
前記放熱部材は、熱伝導性の合成樹脂材および/または金属部材および/または放熱性のセラミックで形成してなることを特徴とする。
前記照光部は、真球状、半球状、平板状、レンズ状、または多角形状に形成してなることを特徴とすることを特徴とする。
すくなくとも前記照光部の表面部と前記照光部から延出されるケーブルとを爆発性ガスに耐性がある部材で形成し防爆区域で使用できる照明器具としてなることを特徴とする。
本願発明の照明器具の製造方法は、発光ダイオードを実装してなる基板に電線を接続するとともに、前記発光ダイオードを実装してなる基板を型内に配設し、前記発光ダイオードからの照射光を散乱させる直径１０〜３０ｎｍの球状体の二酸化珪素微粒子が凝集・融着した粒径１００〜４００ｎｍの嵩高凝集体の高分散シリカを混合した合成樹脂材にて前記電線と、前記基板と、前記発光ダイオードとを一体にモールドして照光部を成形することを特徴とする。
本発明の照明器具は、基板に発光ダイオードを実装し、前記発光ダイオードからの照射光を散乱させる光拡散微粒子を混合した合成樹脂材にて前記発光ダイオードを包囲する照光部を形成してなることにより、光の指向性および散乱性が良好な照明器具を提供することができる。また、前記発光ダイオードを包囲する合成樹脂材は、透光性を有する合成樹脂基材に発光ダイオードからの照射光をミー散乱させる形状の微粒子を混合したことにより、照光部の広い面積を光らせることができる光の指向性および散乱性が良好な照明器具を提供することができる。
また、前記発光ダイオードを包囲する合成樹脂材は、透光性を有する合成樹脂基材に二酸化珪素の微粒子を混合したことにより、発光ダイオードの実装側裏面側を含む照光部の広い面積を光らせることができる光の指向性および散乱性が良好な照明器具を提供することができる。
また、前記発光ダイオードを包囲する合成樹脂材は、透光性を有する合成樹脂基材に二酸化珪素の微粒子を凝集・融着した微細凝集体の高分散シリカを混合した合成樹脂材であることにより、照光部に確実な光拡散を生じさせることができる。
また、前記二酸化珪素の微粒子は直径１０〜３０ｎｍの球状体であり、前記高分散シリカの前記微細凝集体は前記微粒子が複数凝集した粒径１００〜４００ｎｍの嵩高凝集体であることにより照光部に確実な光拡散を生じさせることができる。
また、前記透光性を有する基材は、透光性シリコン樹脂であることにより、微粒子との親和性および微粒子の分散性がよく、特に、微粒子として高分散シリカを混合したときには、この微粒子を均一に分散させることができる。また、耐衝撃性に優れた照明器具を提供することができる。
また、発光ダイオードを実装してなる基板に電線を接続するとともに、発光ダイオードからの照射光を散乱させる微粒子を混合した合成樹脂材にて前記電線と、前記基板と、前記発光ダイオードとを一体に密着被覆して成形したことにより、防水性、防塵性、耐衝撃性、耐圧性に優れた照明器具を提供することができる。
また、前記基板には、放熱部材を接合したことにより、発光ダイオードや基板その他回路部が発熱する場合であっても熱を逃がすことができ、部品が熱破損を起こすことがない。
また、前記放熱部材は、熱伝導性の合成樹脂材および/または金属部材および/または放熱性のセラミックで形成されてなることにより、熱伝導性の合成樹脂材や金属部材は比較的安価に放熱効果を得ることができる。またセラミックは、熱を遠赤外線に替えて放熱するため放熱部材の配設部位をとわない。
本願発明の照明器具の製造方法は、発光ダイオードを実装してなる基板に電線を接続するとともに、前記発光ダイオードを実装してなる基板を型内に配設し、発光ダイオードからの照射光を散乱させる微粒子を混合した合成樹脂材にて前記電線と、前記基板と、前記発光ダイオードとを一体にモールドして成形することにより、光の指向性および散乱性が良好な照明器具を容易に製造することができるとともに、電気部品が露出することなく、防水性、防塵性、耐衝撃性、耐圧性に優れた照明器具を提供することができる。さらに、放熱部材も一体にモールドすれば、電気部品が熱を発しても照明器具が熱破損することがない。
（第１の実施形態）
本願発明の第１の実施の形態の照明器具１を図１、図２に示す。第１の実施の形態の照明器具１は、発光素子としての発光ダイオード８１とこれを包囲する照光部１３を有する照明器具本体１１を有し、この照明器具本体１１にケーブル７が接続される。照明器具本体１１は、基板８に実装される発光ダイオード８１と、基板８に接続される電線７１とこれらを一体に密着被覆して包囲する光拡散微粒子が混合された合成樹脂材９からなる照光部１３を有する。
本願発明の第１の実施の形態の照明器具１を図１、図２に示す。第１の実施の形態の照明器具１は、発光素子としての発光ダイオード８１とこれを包囲する照光部１３を有する照明器具本体１１を有し、この照明器具本体１１にケーブル７が接続される。照明器具本体１１は、基板８に実装される発光ダイオード８１と、基板８に接続される電線７１とこれらを一体に密着被覆して包囲する光拡散微粒子が混合された合成樹脂材９からなる照光部１３を有する。
具体的には、基板８の前面に複数個の発光ダイオード８１が実装され、この基板８上の発光ダイオード８１を発光させるべく基板８に一対の電線７１が接続されている。電線７１は基板位置から基板８を支持する台座１４、ＡＣアダプターユニット、定電流制御基板等から構成される制御ユニット７４を介して、照明器具の後端側（ケーブル７側）へ延び、主ケーブル（不図示）および整流器（不図示）等を介して電源（不図示）に接続される。
基板８が配設される台座１４は、連結管１５に連接され、連結管１５は、図２に示す補強筒１７と照光部１３の間に配設される円盤状の放熱板１６に接続される。この円盤状の放熱板１６の円盤周縁部には、放熱孔１６１が開口されている。台座１４、連結管１５および放熱板１６はいずれもアルミ等の熱伝導性の金属材料からなり、台座１４および連結管１５は、基板８が発する熱を放熱板１６まで伝えて放熱させるようになっている。
また、基板８と該基板８上の発光ダイオード８１、電線７１の基板接続箇所７３、およびその近傍部分には、後述する高分散シリカを混合した合成樹脂材９をモールドし、合成樹脂材９がこれらを一体に密着して包囲し照光部１３を形成する。
図１に示す第１の実施形態では、合成樹脂材９は、照光部１３の前端面１２に向かって半球状に形成され、その後部は円柱状となっており、この円柱形の外周部は制御ユニット７４を包囲するように外殻をなす補強筒１７に充填されている。そして、この半球状の全域が照光部１３となっている。なお、合成樹脂材９は、その後端側においてケーブル７の先端部を包囲するように該ケーブル７に固着されている。
ケーブル７は、上述の如くＡＣアダプターユニット、制御ユニット７４を介して発光ダイオード８１を実装した基板８に接続されている電線７１の照光部１３から延出する部分において絶縁性部材７２が被覆して形成されている。また、ケーブル７の不図示の後端部分は、図示しないケーブル分岐部から電源（不図示）へつながる主ケーブル（不図示）に繋がり、必要に応じて、主ケーブルには、複数のケーブル７を介して複数の照明器具１を接続してもよい。
次に、第１の実施形態における照光部１３を形成する合成樹脂材９について説明する。図３の模式図に示すように、この合成樹脂材９は、ある程度の弾性を有するシリコン樹脂を基材として基質部９１が形成され、この基質部９１に光拡散微粒子としての高分散シリカの粉粒体９２が混合された形態の透光性をもつ合成樹脂材であり発光ダイオード８１および基板８が発する熱に耐えうる合成樹脂材である。模式図に示すごとく、基礎物質となるシリコン樹脂の内部に、照光部の断面位置に関係なく、ほぼ均一に高分散シリカの粒状凝集体が分散されている。前記高分散シリカは、一般には乾式シリカ、フュームドシリカと称されるものであり、四塩化珪素の燃焼加水分解により製造される。より具体的には、燃焼法によって得られた二酸化珪素は空気中で真球状の粒子状態（直径１０〜３０ｎｍ）となるが、この二酸化珪素の粒子が複数個、数珠状に凝集・融着し、嵩高の凝集体（粒径１００〜４００ｎｍ）を形成して高分散シリカとなる。
尚、乳白色を呈しながら、発光ダイオード８１の前面に充填されてなる照光部１３の部分はもちろんのこと、後面に充填されてなる照光部１３を含む照光部１３の全方向を光らせる粒子は、上述の高分散シリカに限られず粒子の大きさと照射光の波長とが同程度か同程度以上の、照射光をミー散乱させる粒子であればよい。尚、ミー散乱は粒子の大きさと複素屈折率に依存し、以下の２式で表される（ｘはサイズパラメータ、ａｎおよびｂｎはミー級数、λ（ラムダ）は光の波長である。）。
このような高分散シリカをシリコンなどの基質物に加えることにより、種々の効果がもたらされる。照射光の側面からいえば、高分散シリカを混合添加したシリコン基質の合成樹脂材６は、高分散シリカに照射光が衝突してミー散乱し、乳白色を呈しながら透光性がよく、また光の指向性、散乱性が向上し、照光部全体に柔らかい照明が生成されて、従来のこの種の照明器具のように局部的に眩しく光るということがない。図１の照明器具本体１１の場合、合成樹脂材９からなる照光部１３の中心に基板８および発光ダイオード８１を配置すると、半球体のほぼ全域に均一な照光がなされ、照光視野の広い照明器具となる。また、高分散シリカの粒度を調整することにより、例えば粒子径を大とすることで、基板の前方への光の指向性が増し、使用目的や使用箇所に応じて適切な指向性、散乱性を確保できる。
また、物性面からいえば、高分散シリカを加えたシリコン樹脂からなる照光部は、適正な弾性付与され耐衝撃性が向上される。さらに、シリコンに高分散シリカを加えたことで表面のべとつき防止など表面性状の改善の効果が発揮され、また射出成形や押出成形などの照明器具製造時のモールド成形における形状保持性が確保される。
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施の形態による照明器具の側面図であり、図５は図４のＡ−Ａ線における断面図である。第２の実施の形態の照明器具２も、発光素子としての発光ダイオード８１とこれを包囲する照光部２３を有する照明器具本体２１を有し、この照明器具本体２１にケーブル７が接続される。そして、照光部２３は発光ダイオード８１を実装した基板８を包囲する合成樹脂材９で形成され、合成樹脂材９は第１の実施の形態と同様に、ある程度の弾性をもつ透光性のあるシリコン樹脂に、光拡散微粒子としての高分散シリカを混合させたものである。
図４は本発明の第２の実施の形態による照明器具の側面図であり、図５は図４のＡ−Ａ線における断面図である。第２の実施の形態の照明器具２も、発光素子としての発光ダイオード８１とこれを包囲する照光部２３を有する照明器具本体２１を有し、この照明器具本体２１にケーブル７が接続される。そして、照光部２３は発光ダイオード８１を実装した基板８を包囲する合成樹脂材９で形成され、合成樹脂材９は第１の実施の形態と同様に、ある程度の弾性をもつ透光性のあるシリコン樹脂に、光拡散微粒子としての高分散シリカを混合させたものである。
具体的には、基板８の前面に複数個の発光ダイオード８１が実装され、この基板８上の発光ダイオード８１を発光させるべく基板８に一対の電線７１ａ、ｂが接続されている。電線７１は基板位置から基板８を支持する放熱部材２４に包囲されるＡＣアダプターユニット、定電流制御基板等から構成される制御ユニット７４を介して、照明器具の後端側（ケーブル７側）へ延び、主ケーブル（不図示）および整流器（不図示）等を介して電源（不図示）に接続される。
基板８を支持する放熱部材２４は、熱を遠赤外線に替えて電磁波として放出するセラミック材料からなり、中空部２８を有するボビン形状に形成されている。このボビン形状の放熱部材２４の前端面２５には基板８が配設され、後端面２６は、ケーブル７と照光部２３の接続部を補強する補強筒２９の外方に接合される。
さらに、この後端面２６の径を適宜選択することで、後端面２６は後述の如く３６０度の照光角度を有する照光部２３に対し、照射光を遮蔽して照射角度を制限する照射角度調整盤として機能する。また、放熱部材２４の中空部２８には制御ユニット７４が配設され、放熱部材２４の腹には挿通孔２７が開口されて制御ユニット７４から延出される電線７１がこの挿通孔２７を通って放熱部材２４の前端面２５に案内され基板８に接続されるようになっている。
放熱部材２４、中空部２８、基板８と該基板８上の発光ダイオード８１、電線７１の基板接続箇所７３、およびその近傍部分には、高分散シリカを混合した合成樹脂材９をモールドし、合成樹脂材９がこれらを一体に密着して包囲し照光部２３を形成する。放熱部材２４の中空部２８にも合成樹脂材９が充填されてケーブル７、制御ユニット、照光部２３は一体にしっかりと固定されるようになっている。
図４、図５に示す第２の実施の形態では、照光部２３はほぼ真球状に形成され、その中心に発光ダイオード８１を実装した基板８が配置され、基板８に接続される電線７１は基板８との接続箇所およびその近傍部位が合成樹脂材９で固定されるとともに、電源（不図示）側へ延在する。
合成樹脂材９も、基礎物質となるシリコン樹脂の内部に、照光部の断面位置に関係なく均一に高分散シリカの粒状凝集体が分散されている。そしてこの均一に分散した高分散シリカの粉粒体９２が発光ダイオードからの照射光を拡散させてミー散乱を起こす。第２の実施形態では、真球状の照光部２３の全周が照光部となるため、照光視野はほぼ３６０度の範囲で確保され、工事現場の路上などに設置した場合に歩行者の安全性の点できわめて有利となる。高分散シリカを混合した合成樹脂材は或る程度の弾性を有するため、外力による衝撃などで割れたりするなどの破損は生じない。
合成樹脂材９についての組成は上述した第１の実施の形態と同様であるためその詳細は省略する。尚、基質部９１と高分散シリカの粉粒体９２の混合比は照光部２３の大きさと形状により定まるものであり、一般に、照光部２３の大きさが大きければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は減少させ、照光部２３が小さければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は増加させる。
（第３の実施形態）
図６および図７に示すのは、真球状照明器具のバリエーションとしての第３の実施の形態に係る照明器具である。図６は本発明の第３の実施の形態による照明器具の縦方向断面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線における断面図である。
図６および図７に示すのは、真球状照明器具のバリエーションとしての第３の実施の形態に係る照明器具である。図６は本発明の第３の実施の形態による照明器具の縦方向断面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線における断面図である。
第３の実施の形態の照明器具３も、発光素子としての発光ダイオード８１とこれを包囲する照光部２３を有する照明器具本体３１を有し、照明器具本体３１にケーブル７が接続される。そして、照光部３３は発光ダイオード８１を実装した基板８を包囲する合成樹脂材９で形成され、合成樹脂材９は第１の実施の形態と同様に、ある程度の弾性をもつ透光性のあるシリコン樹脂に、光拡散微粒子としての高分散シリカを混合させたものである。
具体的には、基板８の前面に複数個の発光ダイオード８１が実装され、この基板８上の発光ダイオード８１を発光させるべく基板８に一対の電線７１ａ、ｂが接続されている。電線７１は基板位置から制御ユニット７４を介して、照明器具の後端側（ケーブル７側）へ延び、主ケーブル（不図示）および整流器（不図示）等を介して電源（不図示）に接続される。
また基板が支持される放熱機構は、アルミ底板３５、アルミ電熱管３６、セラミック放熱板３４で形成され、基板８が配設されるアルミ底板３５は、円筒状のアルミ伝熱管３６に連接され、アルミ伝熱管３６は、補強部３７と照光部３３の間に配設される円盤状のセラミック放熱板３４に接続される。この円盤状のセラミック放熱板３４は、熱を遠赤外線に替えて電磁波として放出するセラミック材料からなり、アルミ底板３５、アルミ電熱管３６は基板８が発する熱をセラミック放熱板３４まで伝えて放熱させるようになっている。
さらに、セラミック放熱板３４の径を適宜選択することで、セラミック放熱板３４は後述の如く３６０度の照光角度を有する照光部３３に対して、照射角度調整盤として機能する。また、円筒状のアルミ伝熱管３６が立設される中央部には制御ユニット７４が配設され、制御ユニット７４から延出される電線７１は、アルミ底板３５の前端面に案内され基板８に接続されるようになっている。
セラミック放熱板３４、アルミ底板３５は、円筒状のアルミ伝熱管３６、制御ユニット７４、基板８と該基板８上の発光ダイオード８１、電線７１の基板接続箇所７３、アルミ伝熱管３６内方、その近傍部分には、高分散シリカを混合した合成樹脂材９をモールドし、合成樹脂材９がこれらを一体に密着して包囲し照光部３３を形成する。
図６、図７に示す第３の実施の形態では、照光部３３はほぼ真球状に形成され、その中心に発光ダイオード８１を実装した基板８が配置され、基板８に接続される電線７１は基板８との接続箇所およびその近傍部位が合成樹脂材９で固定されるとともに、電源（不図示）側へ延在する。
合成樹脂材９も、基礎物質となるシリコン樹脂の内部に、照光部の断面位置に関係なく、均一に高分散シリカの粒状凝集体が分散されている。そしてこの高分散シリカの粉粒体９２に発光ダイオードからの照射光が衝突してミー散乱を起こす。第３の実施形態では、真球状の照光部３３の全周が照光部となるため、照光視野はほぼ３６０度の範囲で確保され、工事現場の路上などに設置した場合に歩行者の安全性の点できわめて有利となる。高分散シリカを混合した合成樹脂材は或る程度の弾性を有するため、外力による衝撃などで割れたりするなどの破損は生じない。
合成樹脂材９についての組成は上述した第１の実施の形態と同様であるためその詳細は省略する。尚、基質部９１と高分散シリカの粉粒体９２の混合比は照光部３３の大きさと形状により定まるものであり、一般に、照光部２３の大きさが大きければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は減少させ、照光部２３が小さければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は増加させる。
（第４の実施形態）
図８および図９に示すのは、真球状照明器具のバリエーションとしての第４の実施の形態に係る照明器具である。図８は本発明の第４の実施の形態による照明器具４の側面図であり、図９は図８のＡ−Ａ線における一部裁断側面図である。
（第４の実施形態）
図８および図９に示すのは、真球状照明器具のバリエーションとしての第４の実施の形態に係る照明器具である。図８は本発明の第４の実施の形態による照明器具４の側面図であり、図９は図８のＡ−Ａ線における一部裁断側面図である。
第４の実施の形態の照明器具４も、発光素子としての発光ダイオード８１とこれを包囲する照光部４３を有する照明器具本体４１を有し、照明器具本体４１にケーブル７が接続される。そして、照光部４３は発光ダイオード８１を実装した基板８を包囲する合成樹脂材９で形成され、合成樹脂材９は第１の実施の形態と同様に、ある程度の弾性をもつ透光性のあるシリコン樹脂に、光拡散微粒子としての高分散シリカを混合させたものである。
照明器具本体４１は、基板８に実装される発光ダイオード８１と、基板８に接続される電線７１とこれらを一体に密着被覆して包囲する合成樹脂材９からなる照光部４３を有する。
具体的には、基板８の前面に複数個の発光ダイオード８１が実装され、この基板８上の発光ダイオード８１を発光させるべく基板８に一対の電線７１ａ、ｂが接続されている。電線７１は基板位置から基板８を支持する制御ユニット７４を介し、セラミック放熱棒４６を通って、照明器具の後端側（ケーブル７側）へ延び、主ケーブル（不図示）および整流器（不図示）等を介して電源（不図示）に接続される。
基板８が配設されるセラミック放熱棒４６は、セラミックチューブ４７と、セラミックチューブ４７に内包され熱伝導性を有する金属性の熱伝導バー４８と、基板８を支持する台座４９からなり、基板８が発する熱を台座４９および熱伝導バー４８がセラミックチューブ４７に伝え、セラミックチューブ４７は、熱を遠赤外線に変換し電磁波として放出させるようになっている。尚、台座４９前端面には制御ユニット７４が配設されている。
セラミック放熱棒４６、基板８と該基板８上の発光ダイオード８１、電線７１の基板接続箇所７３、およびその近傍部分には、高分散シリカを混合した合成樹脂材９をモールドし、合成樹脂材９がこれらを一体に密着して包囲し照光部４３を形成する。
図８、図９に示す第４の実施の形態では、照光部４３はほぼ真球状に形成され、その中心に発光ダイオード８１を実装した基板８が配置され、基板８に接続される電線７１は基板８との接続箇所およびその近傍部位が合成樹脂材９で固定されるとともに、セラミック放熱棒の内部を真直に貫通して電源（不図示）側へ延在する。
合成樹脂材９も、基礎物質となるシリコン樹脂の内部に、照光部の断面位置に関係なく、均一に高分散シリカの粒状凝集体が分散されている。そしてこの高分散シリカの粉粒体９２に発光ダイオードからの照射光が衝突してミー散乱を起こす。第４の実施形態では、真球状の照光部４３の全周が照光部となるため、照光視野はほぼ３６０度の範囲で確保され、工事現場の路上などに設置した場合に歩行者の安全性の点できわめて有利となる。高分散シリカを混合した合成樹脂材は或る程度の弾性を有するため、外力による衝撃などで割れたりするなどの破損は生じない。
合成樹脂材９についての組成は上述した第１の実施の形態と同様であるためその詳細は省略する。尚、基質部９１と高分散シリカの粉粒体９２の混合比は照光部４３の大きさと形状により定まるものであり、一般に、照光部４３の大きさが大きければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は減少させ、照光部４３が小さければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は増加させる。
（第５の実施形態）
図１０および図１１に示すのは、真球状照明器具のバリエーションとしての第５の実施の形態に係る照明器具である。図１０は本発明の第５の実施の形態による照明器具４０１の縦方向断面図であり、図１１は横方向断面図である。
図１０および図１１に示すのは、真球状照明器具のバリエーションとしての第５の実施の形態に係る照明器具である。図１０は本発明の第５の実施の形態による照明器具４０１の縦方向断面図であり、図１１は横方向断面図である。
第５の実施の形態の照明器具４０１は、発光素子としての発光ダイオード８１とこれを包囲する照光部４０３を有する照明器具本体４０２を有し、照明器具本体４０２に細径のケーブル７７が接続される。そして、照光部４０３は、セラミック放熱体７８の一端面７９が基板を兼ねており、この一端面７９に実装された発光ダイオード８１を包囲する合成樹脂材９で形成される。合成樹脂材９は第１の実施の形態と同様に、ある程度の弾性をもつ透光性のあるシリコン樹脂に、光拡散微粒子としての高分散シリカを混合させたものである。
セラミック放熱体はセラミック材料を筐体形状に形成し、その周面は基板として機能するようになっている。すなわち、セラミック材料は絶縁物質であることからセラミック放熱体の周面が基板を兼ねてここに発光ダイオードを直接実装することができる。本実施の形態においてはセラミック放熱体の一端面７９に回路をプリントし、発光ダイオードを実装する。またセラミック材料は、放熱部材として発光ダイオードから熱が発生した場合にはこれを遠赤外線に替えて合成樹脂材９を透過させて放熱する。尚、セラミック放熱体７８を中空に形成し内部にＡＣアダプター等の制御装置を収納してもよい。ケーブル７７は、照明器具４０１の後端側へ延び、主ケーブル（不図示）および整流器（不図示）等を介して電源（不図示）に接続される。
図１０に示すごとく、照光部４０３は合成樹脂材９が、セラミック放熱体７８と該セラミック放熱体７８の一端面７９に実装された、発光ダイオード８１、電線７１の基板接続箇所およびその近傍部分には、高分散シリカを混合した合成樹脂材９をモールドし、合成樹脂材９がこれらを一体に密着して包囲し照光部４０３を形成する。
図９、図１０に示す第４の実施の形態では、照光部４０３はほぼ真球状に形成され、その中心に発光ダイオード８１を実装したセラミック放熱体７８が配置され、基板として機能するセラミック放熱体７８の一端面７９に接続される電線７１は接続箇所およびその近傍部位が合成樹脂材９で固定されるとともに、照光部４０３内部を真直に貫通して電源（不図示）側へ延在する。
合成樹脂材９は、基礎物質となるシリコン樹脂の内部に、照光部の断面位置に関係なく、均一に高分散シリカの粒状凝集体が分散されている。そしてこの高分散シリカの粉粒体９２に発光ダイオードからの照射光が衝突してミー散乱を起こす。第５の実施形態では、真球状の照光部４０３の全周が照光部となるため、照光視野はほぼ３６０度の範囲で確保され、工事現場の路上などに設置した場合に歩行者の安全性の点できわめて有利となる。高分散シリカを混合した合成樹脂材は或る程度の弾性を有するため、外力による衝撃などで割れたりするなどの破損は生じない。
合成樹脂材９についての組成は上述した第１の実施の形態と同様であるためその詳細は省略する。尚、基質部９１と高分散シリカの粉粒体９２の混合比は照光部４０３の大きさと形状により定まるものであり、一般に、照光部４３の大きさが大きければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は減少させ、照光部２３が小さければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は増加させる。
このような形状とすることにより、極めてシンプルな形状の照明器具４０１を提供することができる。
図１２に示すのは、図１０に示した照明器具４０１のバリエーションの照明器具４０５である。この照明器具４０５は、セラミック放熱体７８の一端面７９ａと他端面７９ｂの両側端面に発光ダイオード８１を実装し、両側端面７９ａ、ｂに電線７１を接続し、合成樹脂材９で形成された照光部４０６の対向する位置からケーブル７７を延出させている。
このような形状とすることにより、照明器具４０５をケーブル７７に対して複数個接続し、極めてシンプルで連続的に用いることのできる照明器具４０５を提供することができる。
（第６の実施の形態）
図１３および図１４は本発明の第６の実施の形態に係る平板状照明器具５の斜視図および縦断面図である。この実施形態においても、照明器具本体５１の照光部５３は、発光ダイオード８１を実装した基板８を包囲する合成樹脂材は、ある程度の弾性を有するシリコン樹脂に光拡散微粒子としての高分散シリカを混合させて成形した合成樹脂材で構成されている。
図１３および図１４は本発明の第６の実施の形態に係る平板状照明器具５の斜視図および縦断面図である。この実施形態においても、照明器具本体５１の照光部５３は、発光ダイオード８１を実装した基板８を包囲する合成樹脂材は、ある程度の弾性を有するシリコン樹脂に光拡散微粒子としての高分散シリカを混合させて成形した合成樹脂材で構成されている。
この第６の実施形態では、厚みをもつ矩形平板状に合成樹脂材９で照明器具本体５１の照光部５３が形成され、この合成樹脂材９からなる照光部５３の内部中心に、発光ダイオード８１ａ〜ｃを実装した基板８が配置されている。基板８および基板８に接続される電線７１ａ、ｂの接続箇所およびその近傍部位は、モールド成形により合成樹脂材によって一体に密着して該樹脂材内に固定されるが、電線７１ａ、ｂは合成樹脂材９内から照明器具本体５１の表面５２ａ（発光ダイオードの実装側と反対側）へ引き出され、不図示の整流器および電源に接続される。
この実施形態においては、照明器具本体５１の照光部５１の表面５２ａ、裏面５２ｂ、および側面５２ｃ全域が照光部５１として作用し、局部的なむらのない照明が得られる。第６の実施形態の場合は平板状の特性を活かして路面上あるいは室内の床面上に設置することができ、さらに、この平板状照明器具本体５１を、その側部５２ｃ同士を接合するように敷き詰めて配置することにより、例えば床面全面を照明構造とすることが可能となる。上述の実施例と同様に合成樹脂材は或る程度の弾性を有するため、衝撃によって破損することがなく、床に敷き詰めた状態でその上を人が歩行することができ、従来のものでは得られない使用形態が可能となる。
合成樹脂材９は、基礎物質となるシリコン樹脂の内部に、照光部の断面位置に関係なく、均一に高分散シリカの粒状凝集体が分散されている。そしてこの高分散シリカの粉粒体９２に発光ダイオードからの照射光が衝突してミー散乱を起こす。第６の実施形態では、真球状の照光部５３の全周が照光部となるため、照光視野はほぼ３６０度の範囲で確保され、例えば床材として使用した場合には歩行者の安全性の点できわめて有利となり、美観に優れた建材用照明となる。高分散シリカを混合した合成樹脂材は或る程度の弾性を有するため、外力による衝撃などで割れたりするなどの破損は生じない。
合成樹脂材９についての組成は上述した第１の実施の形態と同様であるためその詳細は省略する。尚、基質部９１と高分散シリカの粉粒体９２の混合比は照光部５３の厚みと形状により定まるものであり、一般に、照光部５３の厚みが厚ければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は減少させ、照光部５３が薄ければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は増加させる。
上述の実施の形態にかかる照明器具の製造方法は、型内に発光ダイオード８１を実装した基板８および接続電線７１を収容した状態で、合成樹脂材のモールド成形、具体的には射出あるいは押出成形で容易に製造することができる。また、射出成形金型や押出成形機を用いずとも、合成樹脂材等からなるカプセル形状の型内に発光ダイオード８１を実装した基板８および接続電線７１を収容して合成樹脂材を流し込み、硬化後にカプセル形状の型を割ることにより照明器具を製造してもよい。
第１〜第６の実施形態では、シリコン樹脂９１に高分散シリカの粉粒体９２を混入した合成樹脂材９を、半球状、真球状および平板状の照明器具本体としたが、本発明はこのような形態に限定されるものではなく、合成樹脂材の基質物もシリコン樹脂に限定されるものではなく、他の透光性合成樹脂材、例えばポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂など透光性をもつ熱硬化性樹脂、場合によっては基板などで発生する温度より融点の高い透光性の熱可塑性樹脂とすることも可能である。
さらに、第１〜第６の実施の形態の照明器具の照光部の表面には、ＰＥＴ樹脂をコーティングし表面の汚れを防ぐとともに、該ＰＥＴ樹脂によるコーティング部材が汚れた場合にはこれを剥がし、新たなＰＥＴ樹脂をコーティングしてもよい。以上の実施の形態では、主ケーブルから分岐するケーブルの先端に照明器具本体が形成されている状態を示したが、ケーブルの分岐の有無、形状、連接されるケーブルの数はこれらに限られるものではない。
さらに、第１〜第６の実施の形態の照明器具の照光部とケーブルとを爆発性ガスに耐性のある材料で形成し防爆型照明として用いることもできる。具体的には、照光部表面に爆発性ガスに対応した樹脂等の耐性材料を被覆し、またケーブルをダイキャストにより金属被覆して形成するものである。
（第７の実施の形態）
次に、図１５〜１７を参照して、主として建物等の天井部等に配設されてなる電源ボックスユニット１０に対して設置される照明器具６について説明する。
次に、図１５〜１７を参照して、主として建物等の天井部等に配設されてなる電源ボックスユニット１０に対して設置される照明器具６について説明する。
照明器具６は、建物等の天井部等に配設された電源ボックスユニット１０に嵌合させて使用され、従来の蛍光灯照明器具に替えて用いることができる凸レンズ状の照明器具である。
照明器具６の照明器具本体６１を構成する照光部６３において、発光ダイオード８１を実装した基板８を包囲する合成樹脂材９は、ある程度の弾性を有するシリコン樹脂に光拡散微粒子としての高分散シリカを混合させて成形した合成樹脂材で構成されている。
この第７の実施形態では、照光部６３は、合成樹材９により、照光部の前端面６４の中央部に厚みをもつ凸レンズ状に形成されている。照光部６３の後端面には、固定部材６５により板体６２が取り付けられている。
この板体６２の照光部６３側には、発光ダイオード８１を実装した基板８が配置されており、この発光ダイオード８１を実装してなる基板８は、モールド成形により合成樹脂材９によって一体に密着して該樹脂材内に固定される。
板体６２の電源ボックスユニット１０側にはＡＣアダプター、定電流エンジン、光センサユニット等の制御ユニット７５からは、電源ボックスユニット１０に嵌合する端子７６が突出している。
合成樹脂材９は、基礎物質となるシリコン樹脂の内部に、照光部の断面位置に関係なく、均一に高分散シリカ９１の粒状凝集体が分散されている。そしてこの高分散シリカ９１に発光ダイオードからの照射光が衝突してミー散乱を起こす。第７の実施形態では、凸レンズ状照光部６３の全体が照光部となり、非常に明るい室内灯が提供できる。また高分散シリカを混合した合成樹脂材は或る程度の弾性を有するため、外力による衝撃などで割れたりするなどの破損は生じない。
合成樹脂材９についての組成は上述した第１の実施の形態と同様であるためその詳細は省略する。尚、基質部９１と高分散シリカの粉粒体９２の混合比は照光部６３の厚みと形状により定まるものであり、一般に、照光部６３の厚みが厚ければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は減少させ、照光部２３が薄ければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は増加させる。
尚、大型の照光部６３を成形する場合には、照光部６３の重量を軽減するべく合成樹脂材９を一体に密着被覆せずに、発光ダイオード８１を実装した基板８の周囲に空隙を持たせて包囲するカバー体として形成してもよい。
この照明器具６は、図１２に示すように、建物等の天井部等に配設された電源ボックスユニット１０の嵌合部に照明器具６から端子７６を挿入することにより、天井設置型の照明器具として機能する。
（第８の実施の形態）
次に、図１８〜図２０を参照して、主として建物等の天井部等に配設されてなる電源ボックスユニット１０に対して設置されるバリエーションの照明器具６６について説明する。
次に、図１８〜図２０を参照して、主として建物等の天井部等に配設されてなる電源ボックスユニット１０に対して設置されるバリエーションの照明器具６６について説明する。
照明器具６６は、建物等の天井部等に配設された電源ボックスユニット１０に嵌合させて使用され、従来の蛍光灯照明器具に替えて用いることができる正方形平板状の照明器具である。
この第８の実施形態では、照光部６７は、合成樹材９に一定の厚みをもつ平板状に形成されている。照光部６７の後端面には、固定部材６９により板体６８が取り付けられている。
照明器具６６の照明器具本体を構成する照光部６７において、発光ダイオード８１を実装した基板８を包囲する合成樹脂材９は、ある程度の弾性を有するシリコン樹脂に高光拡散微粒子としての分散シリカを混合させて成形した合成樹脂材９で構成されている。
板体６２の電源ボックスユニット１０側にはＡＣアダプター、定電流エンジン、光センサユニット等の制御ユニット７５からは、電源ボックスユニット１０に嵌合する端子７６が突出している。
合成樹脂材９は、基礎物質となるシリコン樹脂の内部に、照光部の断面位置に関係なく、均一に高分散シリカの粒状凝集体が分散されている。そしてこの高分散シリカの粉粒体９２に発光ダイオードからの照射光が衝突してミー散乱を起こす。第８の実施形態では、平板状照光部６７の全体が照光部となり、非常に明るい室内灯が形提供できる。また高分散シリカを混合した合成樹脂材は或る程度の弾性を有するため、外力による衝撃などで割れたりするなどの破損は生じない。
合成樹脂材９についての組成は上述した第１の実施の形態と同様であるためその詳細は省略する。尚、基質部９１と高分散シリカの粉粒体９２の混合比は照光部６７の厚みと形状により定まるものであり、一般に、照光部６７の厚みが厚ければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は減少させ、照光部２３が薄ければ高分散シリカの粉粒体９２の割合は増加させる。
尚、大型の照光部６７を成形する場合には、照光部６７の重量を軽減するべく合成樹脂材９を一体に密着被覆せずに、発光ダイオード８１を実装した基板８の周囲に空隙を持たせて包囲するカバー体として形成してもよい。
この照明器具６６は、図１８に示すように、建物等の天井部等に配設された電源ボックスユニット１０の嵌合部に照明器具６６から端子７６を挿入することにより、天井設置型の照明器具として機能する。
天井設置型照明器具６、６６の製造方法は、型内に発光ダイオード８１を実装した基板８および接続電線７１を収容してから合成樹脂材のモールド成形、具体的には射出あるいは押出成形で容易に製造することができる。
また、射出成形金型や押出成形機を用いずとも、合成樹脂材等からなる椀状または升状の型内に発光ダイオード８１を実装した基板８および接続電線７１を収容して合成樹脂材を流し込み、形状の型から取り出すことにより照明器具を製造してもよい。また、照光部を基板８および発光ダイオード８１に密着させず、カバー体として形成する場合には、単に型内に合成樹脂材９を流しこみ固化させた後、これに各種部品を取り付けてもよい。
第７、第８の実施形態では、シリコン樹脂にに高分散シリカを混入した合成樹脂材を凸レンズ状、平板状の照明器具本体としたが、本発明はこのような形態に限定されるものではなく、合成樹脂材の基質物もシリコン樹脂に限定されるものではなく、他の透光性合成樹脂材、例えばポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂など透光性をもつ熱硬化性樹脂、場合によっては基板などで発生する温度より融点の高い透光性の熱可塑性樹脂とすることも可能である。
さらに、第７、第８の実施の形態の照明器具の照光部の表面には、ＰＥＴ樹脂をコーティングし表面の汚れを防ぐとともに、該ＰＥＴ樹脂によるコーティング部材が汚れた場合にはこれを剥がし、新たなＰＥＴ樹脂をコーティングしてもよい。
上述した本願発明の実施の形態の照明器具は、ミー散乱を起こす光拡散微粒子を混合した合成樹脂材で発光ダイオードを包囲する照光部を形成したため乳白色を呈し、この照光部全周が照光して光の指向性、拡散性に優れた照明器具である。
１ 照明器具
１１ 照明器具本体
１２ 照光部の前端面
１３ 照光部
１４ 台座
１５ 連結管
１６ 放熱板
１６１ 放熱孔
１７ 補強筒
２ 照明器具
２１ 照明器具本体
２３ 照光部
２４ 放熱部材
２５ 放熱部材の前端面
２６ 放熱部材の後端面
２８ 中空部
２９ 補強筒
３ 照明器具
３１ 照明器具本体
３３ 照光部
３４ セラミック放熱板
３５ アルミ底板
３６ アルミ伝熱管
３７ 補強部
４ 照明器具
４１ 照明器具本体
４３ 照光部
４６ セラミック放熱棒
４７ セラミックチューブ
４８ 熱伝導バー
４９ 台座
５ 照明器具
５１ 照明器具本体
５２ａ照光部表面、５２ｂ照光部裏面、５２ｃ照光部側面
５３ 照光部
６ 照明器具
６１ 照明器具本体
６２ 板体
６３ 照光部
６４ 照光部の前端面
６５ 固定部品
６６ 照明器具
６７ 照光部
６８ 板体
６９ 固定部品
７ ケーブル
７１ 電線
７２ 絶縁性部材
７３ 電線接続個所
７４ 制御ユニット
７５ 制御ユニット
７６ プレート
７７ ケーブル
８ 基板
８１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
９ 合成樹脂材
９１ 気質部
９２ 粉粒体
１０ 電源ボックスユニット
１１ 照明器具本体
１２ 照光部の前端面
１３ 照光部
１４ 台座
１５ 連結管
１６ 放熱板
１６１ 放熱孔
１７ 補強筒
２ 照明器具
２１ 照明器具本体
２３ 照光部
２４ 放熱部材
２５ 放熱部材の前端面
２６ 放熱部材の後端面
２８ 中空部
２９ 補強筒
３ 照明器具
３１ 照明器具本体
３３ 照光部
３４ セラミック放熱板
３５ アルミ底板
３６ アルミ伝熱管
３７ 補強部
４ 照明器具
４１ 照明器具本体
４３ 照光部
４６ セラミック放熱棒
４７ セラミックチューブ
４８ 熱伝導バー
４９ 台座
５ 照明器具
５１ 照明器具本体
５２ａ照光部表面、５２ｂ照光部裏面、５２ｃ照光部側面
５３ 照光部
６ 照明器具
６１ 照明器具本体
６２ 板体
６３ 照光部
６４ 照光部の前端面
６５ 固定部品
６６ 照明器具
６７ 照光部
６８ 板体
６９ 固定部品
７ ケーブル
７１ 電線
７２ 絶縁性部材
７３ 電線接続個所
７４ 制御ユニット
７５ 制御ユニット
７６ プレート
７７ ケーブル
８ 基板
８１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
９ 合成樹脂材
９１ 気質部
９２ 粉粒体
１０ 電源ボックスユニット
Claims (8)
- 基板に発光ダイオードを実装し、前記発光ダイオードからの照射光を散乱させる直径１０〜３０ｎｍの球状体の二酸化珪素微粒子が凝集・融着した粒径１００〜４００ｎｍの嵩高凝集体の高分散シリカを透光性を有する合成樹脂基材に混合した合成樹脂材にて前記発光ダイオードを包囲する照光部を形成してなることを特徴とする照明器具。
- 前記透光性を有する合成樹脂基材は、透光性シリコン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
- 発光ダイオードを実装してなる基板に電線を接続するとともに、前記合成樹脂材にて前記電線と、前記基板と、前記発光ダイオードとを一体に密着被覆して照光部を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明器具。
- 前記基板には、放熱部材を接合してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照明器具。
- 前記放熱部材は、熱伝導性の合成樹脂材および/または金属部材および/または放熱性のセラミックで形成してなることを特徴とする請求項４に記載の照明器具。
- 前記照光部は、真球状、半球状、平板状、レンズ状、または多角形状に形成してなることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の照明器具。
- すくなくとも前記照光部の表面部と前記照光部から延出されるケーブルとを爆発性ガスに耐性がある部材で形成し防爆区域で使用できる照明器具としてなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の照明器具。
- 発光ダイオードを実装してなる基板に電線を接続するとともに、前記発光ダイオードを実装してなる基板を型内に配設し、前記発光ダイオードからの照射光を散乱させる直径１０〜３０ｎｍの球状体の二酸化珪素微粒子が凝集・融着した粒径１００〜４００ｎｍの嵩高凝集体の高分散シリカを混合した合成樹脂材にて前記電線と、前記基板と、前記発光ダイオードとを一体にモールドして照光部を成形することを特徴とする照明器具の製造方法。
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