JP4790773B2 - Ｌｅｄ式照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）式照明装置に関するものであり、更に詳しくは、既存の蛍光灯器具に装着することのできるＬＥＤ式照明装置（ランプ）であって、ＬＥＤから発せられる熱を、効率良く外部に放出することのできるＬＥＤ式照明装置に関するものである。

従来、既存の蛍光灯器具に装着して使用することのできるＬＥＤ式ランプが、下記特許文献１等で提案されている。このような蛍光灯型のＬＥＤ式ランプは、透明若しくは半透明のガラス或いは合成樹脂製の管体と、その内部にＬＥＤ点灯回路を備える基板と、その基板上の一方の側に多数の高輝度ＬＥＤが装着されている。特に白色光を照射する白色ＬＥＤは、多数配置することにより、蛍光灯とほぼ同じ発光輝度を得ることができる。しかも、同じ発光輝度を有する蛍光灯とその消費電力について比較した場合、ＬＥＤを使用した照明装置では、一般的な蛍光灯の消費電力の１／３〜１／４程度と少なくすることができ、電気代の節約になるばかりでなく近年広く提唱されている省エネやひいては二酸化炭素削減に貢献することができ、時宜に適応しての技術である。
又、ＬＥＤは蛍光灯に比べてランプの寿命を大幅に延ばすことができ、ランプ交換の手間が少なくなるといった経済的利点がある。
特開２００８‐１３０５３５号公報

しかし、従来のこの種のＬＥＤ式ランプにおいては、蛍光灯と同等の輝度を得るためには、実装するＬＥＤの数も多く必要とするが、ＬＥＤは温度上昇とともに発光特性が低下するため、その使用条件や適用される光源装置はおのずから制限されるといった課題を有していた。

本発明は、上記したような従来技術の課題に着目して提案されたもので、既存の蛍光灯器具に装着して使用することのできる蛍光灯型のＬＥＤ照明装置において、点灯時におけるＬＥＤの温度上昇、蓄熱を抑制することにより輝度の低下を防止し、更には使用条件や光源装置に制約のないＬＥＤ式照明装置を提供する。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のＬＥＤ式照明装置は、透光性のある管体と、該管体には蛍光灯器具に接続可能な端子を設けた口金を有し、管体の内部には、ＬＥＤ点灯回路を備える回路基板と、該回路基板の一方の面側にＬＥＤ実装用基板を介して複数のＬＥＤが装着されており、前記回路基板の他方の面側には、ＬＥＤ点灯時において回路基板に蓄積された熱を放出する放熱板が取付けられており、かつ、該口金には管体の内外に連通する通気孔が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載のＬＥＤ式照明装置は、透光性のある管体と、該管体を装着する蛍光灯器具のソケットに接続可能な端子が設けられた口金を有し、管体の内部には、ＬＥＤ点灯回路を備える回路基板と、該回路基板の一方の面側にＬＥＤ実装用基板を介して、複数のＬＥＤが実装されており、前記回路基板の他方の面側には、ＬＥＤ点灯時において回路基板に蓄積された熱を放出する放熱板が取付けられており、かつ、前記管体がアクリル又はポリカーボネイトで形成されており、該管体の任意の部分には、その内外を連通させる放熱用通気孔が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載のＬＥＤ式照明装置は、前記放熱板の一部が回路基板に面接触接続可能に平面的に構成されており、かつ、該放熱板の他の部分が、管体の内側面と回路基板と間の空間内に延在するように構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載のＬＥＤ式照明装置は、前記放熱板が管体の中心から外側に向かう方向に相互に離間する複葉構造であることを特徴とする。

本発明によれば、放熱板及び通気孔により点灯時におけるＬＥＤからの発熱を管体の外部に効率良く排出できるので、ＬＥＤの発熱による発光特性の変化等を低減することができ、使用条件や光源装置に制約のないＬＥＤ式照明装置を得ることができ、その経済性は特筆すべきものである。

以下、本発明を実施する一形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のＬＥＤ式照明装置１の正面断面図、図２は、図１におけるＡ‐Ａ線切断端面図、図３は、本発明のＬＥＤ式照明装置１の平面断面図、図４は、本発明のＬＥＤ式照明装置１の底面断面図、図５は、本発明の他の実施形態を示す図１におけるＡ‐Ａ線に対応する切断端面図を示している。

このＬＥＤ式照明装置は、基本的には、図示しない既存の蛍光灯器具のソケット部に装着して使用可能に構成されている。即ち、透明又は半透明の円筒状の管体１内に、多数のＬＥＤ（高輝度ＬＥＤ）２を配置した長尺のＬＥＤ実装基板３と、該ＬＥＤ実装基板３を取り付ける回路基板５を有する。ＬＥＤ実装基板３及び回路基板５は、管体１の長手方向に延在するように設けられており、管体１の両端には、口金９が該管体１内部を閉塞するような状態で取付けられている。この口金９には、既存の蛍光灯器具のソケット部に嵌合装着される端子部１０（１０a、１０b）が取り付けて構成される 。
他方、端子部１０（１０a、１０b）は、回路基板５に電気的接続しており、蛍光灯器具から回路基板５に電流を流す。この図示において参照番号１３は、ＬＥＤ実装基板３を回路基板５に固定するためのネジ（ボルト、ナット）である。

管体１は、透明或は半透明で透光性を有しており、従来の蛍光管と同様のガラスから構成されている。又、内側面のＬＥＤ２対向する面には、特に図示しないが光の拡散率、発光色、照度を調整する樹脂膜を任意に設けておく。本発明においては、この管体１を構成する材料をガラスに限定するものではなく、例えば、ポリカーボネートやアクリル等の樹脂を用いて構成するようにしておいても良い。ポリカーボネートやアクリルで構成する方が、ＬＥＤ式照明装置の取り扱いが容易であり、衝撃等により管体が割れる心配もなくなる。

ＬＥＤ実装基板３と回路基板５の間、回路基板５と端子部１０との電気的接続は例えば、リード線によって行なわれる。もっとも他の電気的接続手段であっても良いことはいうまでもない。

ＬＥＤ２の点灯回路を有する回路基板５には、特に図示して説明しないが、この種の装置に一般的に用いられる素子である整流器、インラッシュ電流抑制用のパワーサーミスタ、平滑用の電解コンデンサ、電圧制御回路などが設けられている。更には、直列に接続された複数のＬＥＤ２には各々ツエナーダイオードを並列に接続し、各ＬＥＤ２の断線時にも電流を順方向に流すようにしておいても良い。

各ＬＥＤ２には、作動時にその定格電圧が印加されるように、ＬＥＤ２の数が調整されて直列に接続され、それにより、整流器ＲＣの直流出力側の電圧つまり電源電圧が分圧され、上記定格電圧が各ＬＥＤ２にかかるように構成されている。即ち、照明装置を既存の蛍光灯器具に装着した場合、端子部１０aと１０ｂ間には、商用電源のＡＣ１００Ｖが印加されるため、点灯回路の整流器の直流出力側には、それより少し高い直流電圧が出力されることとなる。

上記した整流器の直流出力電圧が直列接続されたｎ個のＬＥＤ２の全体にかかるが、各ＬＥＤ２には全体にかかる電圧をｎ分割した電圧（ＬＥＤの定格電圧 ）が印加される。そのときのＬＥＤ全体の電圧は、回路基板７上の電圧制御回路により定電圧制御される 。この電圧制御回路は、トランジスタと抵抗とを接続した定電圧電源回路から構成されており、ＬＥＤ全体にかかる電圧を定電圧制御するように動作させるようにしておく。

又、回路基板７上に設けた点灯回路にサージ電圧を吸収するサージアブソーバを整流器の入力側に接続し、整流器の出力側に電源投入時などのインラッシュ電流を吸収するパワーサーミスタを接続しておけば、商用電源に生じやすいサージ電圧やインラッシュ電流から各ＬＥＤ２を有効に保護することができる 。

上記のように構成されたＬＥＤ式照明装置は、既存の蛍光灯器具に装着して使用できるものである。この蛍光灯器具は、グローランプ点灯式のものの場合には、グローランプを外した状態で使用される。

口金９の端子部１０ａ、１０ｂが接続される蛍光灯器具のソケット部は、挟み込み型であっても、又回転式であっても良い。挟み込み型装着の場合と回転式装着の場合には、口金２の端子部１０ａ、１０ｂの配置が異なり、いずれの場合にも装着時にＬＥＤ２が、照射方向に向くように構成されていなければならないことはいうまでもない。もっとも、口金９と管体１とが相互に回転するように構成し、端子部１０ａ、１０ｂと回路基板との接続が回転可能に余裕をもったリード線で接続していれば、挟み込み装着型と回転式装着型を区別しておく必要はなくなる。

更に、本発明に用いるＬＥＤ２は特に限定されるものではないが、一般照明用として最適の白色光を照射する白色ＬＥＤを用いれば、或る程度の数を揃えて配置することにより、蛍光灯と同程度の発光輝度を得ることができ、同じ発光輝度を有する蛍光灯とその消費電力について比較した場合、同じ輝度の光を照射する蛍光灯に比べ、白色ＬＥＤを使用した照明装置では、消費電力を１／３〜１／４と少なくすることができるばかりでなく、ランプの寿命を延ばすことができる 。即ち、ＬＥＤの特性が最大限利用可能となる。もっとも、本発明に用いるＬＥＤは、白色のものに限定されるものではなく、他の色のＬＥＤであっても良いことはいうまでもない。

各ＬＥＤ２はＬＥＤ実装基板３上に実装されるように説明したが、ＬＥＤ２を回路基板５上に直接実装するような構成であっても良い。ＬＥＤ２をＬＥＤ実装基板３上に実装させるように構成しておくと、導線パターンの大きさや形状を如何様にも構成でき、下記する放熱板７と相俟って放熱効果が増大するものである。

ＬＥＤ実装基板３を固定した回路基板５は、支持脚部材１でもって管体1の内側面に固定される。この固定手段は特に限定されるものではなく、例えば、接着、鋲着、ネジ固定等の固定手段であっても良い。

図１において回路基板５を支持脚部材１５で管体１内側面に固定するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特に、図示しないが両側の口金９で回路基板５を固定保持させる形式のものでも良い。

ＬＥＤ実装基板３と回路基板５を別個にしておく場合には、この両者間に熱伝導性の高い例えば、シリコンゴム等で熱伝導層を形成介在させておき、この熱伝導層を後述する放熱板７に接続しておけば、伝熱効果ひいては放熱効果が一層高まる。

ＬＥＤ実装基板３と反対側の回路基板５の面には、図１から最も良く分かるように、放熱板７が固定されている。この放熱板７の形状は、回路基板５の面と平行に接触する平面部７ａと、管体１の半径方向である該平面部７ａの側端部には、円弧面部７ｂが一体的・連続的に接続さている。この円弧面部７ｂは、長手方向に向けて連続し、かつ、管体１の内側面に離間状態で沿うように配置されている。

上記説明においては、放熱板７の形状を平面部７ａと円弧面部７ｂとしたが、本発明は、これに限定されるものではなく、平面部７ａと接続する部分は、必ずしも円弧面状ではなく、平面部７ａと管体１の内側面によって画定された空間内に延在するものであれば、その形状を問わないものである。即ち、円弧面部の代わりに蛇腹状等に形成しておいても良い。更には、平面部７ａと円弧面部７ｂや蛇腹部等の任意の位置に軽量化のためのスリットなどを形成しておいても良い。又、放熱板７の平面部７ａに複数の放熱フィン状部を形成しておくことも可能である。要するに、放熱板の形状は、回路基板５と管体１の内側面によって画定された空間内に収まれば如何様であって良いものである。最も放熱効率の良いものを選択することを妨げない。

管体１の端部に取付けられた口金９には、管体１の内部空間と外部空間を連通させる通気孔１１が穿設されている。これにより、ＬＥＤ２から発せられた熱が、ＬＥＤ実装基板３、回路基板５を介して放熱板７に至り、該放熱板７から発せられた熱が、管体１内部空間から外部空間に放出される。この通気孔１１の数や形状は、特に限定されるものではない。

管体１をアクリルやポリカーボネイト等の合成樹脂から形成する場合には、当該管体自体に通気孔を形成しておくことも容易にできる。管体１に形成するこの通気孔の形状や数も任意のものを選ぶことができ、放熱効果とデザインの両面から決することができる。もっとも、管体１自体に形成した通気孔のみでも良いが、更には，前記した口金９に形成した通気孔１１と併存するように構成しておけば、あらゆる方向から外気を管体内部に取り込むことができるので、管体内部の熱を効率良く外部に排出できる。

図６に示すように、前記放熱板７０の円弧状面部が平面部の両端側から夫々延在し、上下に離間する複葉構造としておいても良い。尚、複葉構造はこれに限定されるものではなく、平面部の一端側から離間する２葉の円弧状面部が延在するようにしておいても良い。この実施例においても、各葉又はいずれかの円弧上面部７ｂに打抜き孔等の切欠き部を形成しておいても良い。

上記説明においては、点灯時にＬＥＤから発せられる熱がＬＥＤ実装基板３や回路基板５を通過して放熱板にまで伝導するようにしたが、これに限定されるものではなく、特に図示しないが、ＬＥＤと放熱板を直接的に接続する熱伝導部材を介在させるようにしておいても良い。この場合には、ＬＥＤ実装基板３や回路基板５にこの熱伝導部材を通過させるための穿孔部を形成しておく等若干の改変を加えるだけで済む。又ＬＥＤの導電パターンから放熱板に接続するような構成とすることを妨げるものではない。

特に図示しないが、本発明のＬＥＤ式照明装置は、所謂リング型蛍光灯のような形式のものにも適用できる。この場合には、会合するリング両端を連続的に接続する口金には、蛍光灯器具に接続可能な端子が設けられており、かつ、該口金には管体の内外に連通する通気孔を形成しておく。

このように、本発明のＬＥＤ式照明装置１は通常の蛍光灯に比べ 、消費電力が少なく寿命も長いため、長時間、長期間にわたって点灯使用される蛍光灯器具において、好適に且つ効果的に使用することができる 。しかも、点灯時にＬＥＤから発せられる熱を効率良く外部に排出できる。

本発明の一実施形態を示す正面図。 図１におけるＡ‐Ａ線切断端面図。 本発明の一実施形態を示す平面断面図。 本発明の一実施形態を示す底面断面図。 本発明の他の実施形態を示す図１におけるＡ‐Ａ線に対応する切断端面図。

符号の説明

１・・ 管体
２・・ ＬＥＤ
３・・ ＬＥＤ実装基板
５・・ 回路基板
７・・ 放熱板
９・・ 口金
１０・・ ソケット接続端子
１１・・ 通気孔

Claims (3)

1. 透光性のある管体と、該管体を装着する蛍光灯器具のソケットに接続可能な端子が設けられた口金を有し、管体の内部にはＬＥＤ点灯回路を備える回路基板と、該回路基板の一方の面側にＬＥＤ実装用基板を介して複数のＬＥＤが実装され、前記回路基板の他方の面側にはＬＥＤ点灯時において回路基板に蓄積された熱を放出する放熱板が取付けられており、かつ、該口金には管体の内外に連通する通気孔が形成されているＬＥＤ式照明装置において、前記ＬＥＤ実装基板と前記回路基板との間に熱伝導層を介在させ放熱板に接続して成る事を特徴としたＬＥＤ式照明装置。
2. 透光性のある管体がアクリル又はポリカーボネイトで形成されており、該管体の任意の部分には、その内外を連通させる放熱用通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ式照明装置。
3. 透光性のある管体の内側面に光の拡散率、発光色、照度を調整する樹脂膜を設けて成る事を特徴とした請求項１及び２に記載のＬＥＤ式照明装置。

Images