JP4970624B1

JP4970624B1 - 照明装置

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Publication number: JP4970624B1
Application number: JP2011544318A
Authority: JP
Inventors: 真理津田
Original assignee: JETSYSTEM Co., Ltd.
Current assignee: JETSYSTEM Co., Ltd.
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: WO2012160635A1; JPWO2012160635A1

Abstract

本発明は、口金を備えた基体側に複数の発光ダイオードを設けた照明装置であって、より広い範囲を明るく照らすことが可能な照明装置を提供することを課題とする。
本発明は、口金６を備えた基体２側に複数の発光ダイオード１１を設け、該発光ダイオード１１からの光によって周囲を照らす照明装置であって、光透性を有する配光用筒状部１２を基体２側に設け、前記発光ダイオード１１を配光用筒状部１２に近接又は接触させ且つ配光筒状部１２に向かって光を照射するように設け、該発光ダイオード１１を配光用筒状部１２の周方向に沿って複数並べて配置し、発光ダイオード１１からの光が配光用筒状部１２の断面内を配光される。
【選択図】図２

Description

この発明は、発光ダイオードを用いた照明装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）の用いた照明装置は、白熱電球や蛍光ランプを用いた従来の照明装置に比べて、耐用期間が長く、消費電力も低いというメリットがある一方で、発光ダイオードから照射される光は指向性が強いため、部屋等の対象物全体を明るく照らす必要がある際には、光量が不足する場合があるという欠点がある。

これに対し、口金を備えた基体側に複数の発光ダイオードを設け、広い範囲に光が照射されるように発光ダイオードからの光を配光する配光手段を備え、発光ダイオードからの光を広い範囲に配光して照射する特許文献１に示す照明装置が開発され、公知になっている。

特開２０１１−４４３５６号公報

上記文献の照明装置では、テーパー状の反射面によって配光手段を構成し、該テーパー状の反射面側に発光ダイオードを配置し、該発光ダイオードから照射された光をテーパー状の反射面で反射させることにより、広い範囲に光を照射させる構造であるため、テーパー状をなす反射面の傾斜角以上には、照射範囲を広げることができないという課題がある。

本発明は、口金を備えた基体側に複数の発光ダイオードを設けた照明装置であって、より広い範囲を明るく照らすことが可能な照明装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、第１に、口金６を備えた基体２側に複数の発光ダイオード１１を設け、該発光ダイオード１１からの光によって周囲を照らす照明装置であって、光透性を有する配光用筒状部１２を基体２側に設け、前記発光ダイオード１１を、配光用筒状部１２に近接又は接触させ且つ配光用筒状部１２に向かって光を照射するように設け、該発光ダイオード１１を配光用筒状部１２の周方向に沿って複数並べて配置し、ドーム状又は凸面状に成形され且つ光透性を有するカバー体３を設け、該カバー体３の開放端部における断面視環状をなす周囲に、前記配光用筒状部１２を一体的に成形し、発光ダイオード１１が配光用筒状部１２に近接又は接触するようにして、基体２に形成された挿入部８にカバー体３の配光用筒状部１２を嵌合状態で挿入して固定し、挿入部８の内周面と配光用筒状部１２の外周面との間にシート状の反射材１３を介挿し、発光ダイオード１１からの光が、配光筒状部１２の断面内から、配光用筒状部１２の断面内を含むカバー体３の断面内に配光されることを特徴とする。

第２に、発光ダイオード１１を実装する実装基板９を基体２に設け、複数の発光ダイオード１１を配光用筒状部１２の端面に沿う環状に並べて実装基板９に配置し、該複数の発光ダイオード１１を配光用筒状部１２の環状の端面に接触させ、発光ダイオード１１の光の照射方向が配光用筒状部１２の軸方向に沿うように各発光ダイオード１１の姿勢が設定され、発光ダイオード１１における配光用筒状部１２との対向面全体の内の１０．０〜３３．３％の範囲の面に前記端面を接当させたことを特徴とする。

第３に、光の照射方向が配光用筒状部１２の径方向内側に向けられた発光ダイオード１１を、配光用筒状部１２の外周面に沿って複数環状に配置し、該発光ダイオード１１からの光が直接的に配光用筒状部１２内に導入されることを特徴とする。

第４に、基体２側に反射面１４ａを形成し、該反射面１４ａに配光用筒状部１２の端面を接触又は近接させたことを特徴とする。

第５に、基体２の内部に口金６から供給された電力を発光ダイオード１１に供給する電源回路を設け、発光ダイオード１１に流れる電流値が定格電流値よりも低くなるように電源回路を構成するにあたり、発光ダイオード１１への供給電流値が、上記定格電流値の２６．６〜６０．０％になるように設定されたことを特徴とする。

上記構成によれば、光透性を有する配光用筒状部の周方向に沿って並べられた複数の発光ダイオードからの光が、配光用筒状部の断面内を配光され、これによって、配光用筒状部自体が発光するとともに、配光用筒状部の内周面及び外周面を光が反射するため、周囲のより広い範囲をより明るく照らすことが可能になる。

また、ドーム状又は凸面状に成形され且つ光透性を有するカバー体を設け、該カバー体の断面視環状をなす周囲に前記配光用筒状部を一体的に成形し、発光ダイオードからの光が配光筒状部の断面内からカバー体の断面内に配光されれば、筒状部自体の他、カバー体自体も発光するため、周囲の広い範囲をさらに効率的に明るく照らすことが可能になる。

また、基体に形成された挿入部にカバー体の配光筒状部を挿入して固定し、挿入部の内周面と配光筒状部の外周面との間にシート状の反射材を介挿すれば、発光ダイオードからの光が反射材によって反射され、より効率的に広い範囲を照らすことが可能になる。

さらに、基体の内部に口金から供給された電力を発光ダイオードに供給する電源回路を設け、発光ダイオードに流れる電流値が定格電流値よりも低くなるように電源回路を構成すれば、消費電力や発熱量をより低く抑えることが可能になる他、上述した配光手段によって、より低い電流で広い範囲を明るく照らすことができるため、光量が不足することも防止できる。

本発明の照明装置を適用したＬＥＤ電球の側面図である。本ＬＥＤ電球の一部を切断して示す側面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。本ＬＥＤ電球の要部の構成を、一部を切断して示す分解斜視図である。（Ａ）は本発明の別実施形態であるＬＥＤ電球を、一部を切断して示す側面図であり、（Ｂ）は該ＬＥＤ電球の要部断面図である。

図１は、本発明の照明装置を適用したＬＥＤ電球の側面図であり、図２は、本ＬＥＤ電球の一部を切断して示す側面図であり、図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。図示するＬＥＤ電球１は、光を照射する側と反対側である基端側の半部に基体２を備えるとともに、先端側半部に、凸面状又はドーム状（図示する例ではドーム状、さらに具体的には楕円体状）に形成されたカバー体３を設けている。

上記基体２は、漏斗状に成形されたアルミ製の放熱体４を、径が長い側の端部が先端側を向くようにして設け、放熱体４の径が短い側の端部（基端部）から、さらにＬＥＤ電球１の基端寄り箇所に、該放熱体４と同一軸心となる円筒状の口金６を配設することにより構成されている。この放熱体４と金口６とは、絶縁体５によって、電気的に絶縁された状態で連結固定されている。さらに、詳しく説明すると、絶縁体５の先端部に放熱体４の基端部が差込み固定されるとともに、絶縁体５の基端部に口金６の先端部が差込み固定される。

放熱体４の先端部には、軸方向に延びて前記長い側の径と同一の径を有する円筒状取付部７が一体的に形成されている。この円筒状取付部７の先端側が開放され、その内周面側に挿入穴８が形成されている。この円筒状取付部７の挿入穴８の底側（具体的には、放熱体４内部の円筒状取付部７とその他の部分の境界部分）には、円形板状の実装基板９が嵌合状態で設置され、この実装基板９に複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１１が半田付け等で取付固定されている。

上記カバー体３は、基体２と向合う側である基端側が開口形成され、カバー体３の該開放端部は、基体側に向かって延びる断面視円形リング状の筒状部（配光用筒状部）１２によって構成されている。この筒状部１２を含むカバー体３の全体は、光透性を有する部材（さらに具体的には透明な硝子又は合成樹脂等の部材）によって一体成形されている。

カバー体３の筒状部１２が基体２の挿入穴８に嵌合状態で挿入されることにより、カバー体１２が基体２に取付固定される。この際、基体２の軸心上に、筒状部１２の軸心及び球状のカバー体３の中心が位置した状態になり、カバー体３の内部の空間と、挿入穴８内のスペースとが連接される。すなわち、ＬＥＤ電球１の放射方向の基準軸となる光軸Ｓが、基体２及びカバー体３の軸心と同一軸になる。ちなみに、この直線状の光軸Ｓに対して垂直又は略垂直になるように実装基板９の向きが設定されている。

このＬＥＤ電球１は、外周面に螺旋状のネジ６ａが形成され口金６を、家屋等に設置されて内周面に螺旋状のネジが形成されたソケット（図示しない）に、ネジ係合させて挿入することにより、取付固定され、これによって、一般的に家庭等で用いられる商用の１００Ｖの交流電圧をＬＥＤ電球１に印加可能になる。

詳しく説明すると、口金６から供給される交流電流は、口金６の内部に設けられた電源回路（図示しない）に供給される。電源回路には、上記供給された交流電流を整流する整流回路と、整流した電流を平滑化する平滑回路等とが設けられており、このようにして、直流に変換された電流が前記実装基板９に供給され、該実装基板９上のＬＥＤ１１を発光させる。この際、ＬＥＤ１１やその実装基板９からの熱は、任意の伝導手段によって、放熱体４に伝導されて放熱される。ちなみに、放熱体４と口金６とは、上述したように絶縁体５によって絶縁された状態で接続されているので、口金６から供給される電流が、予期せず放熱体４側に流れることが確実に防止される。

また、上記ＬＥＤ１１からの光は、カバー体３を介して、カバー体３の周りに照射されるが、この際、光軸Ｓに対してより広い角度（広い範囲）を、明るく照らすことが可能なように、このＬＥＤ電球１には、後述する配光手段が設けられている。このため、定格電流よりもかなり低い電流値によって、各ＬＥＤ１１を発光させた場合でも、十分な明るさを確保することが可能になり、実装基板９やＬＥＤ１１自体の発熱量を低く抑えることもできる。

ちなみに、鋭利検討の結果、ＬＥＤ１１は、定格電流の２６．６％以下の範囲で供給電流値を上昇させた場合、急激に輝度がアップする一方で、定格電流の２６．６％から定格電流の間の範囲で供給電流値を上昇させても、輝度の上昇率が上述の場合よりは緩やかになることが判明した。また、複数の同一種類のＬＥＤを用意した場合、発光される光の色及び輝度は、供給電流が定格電流の５３．３％以下の場合、斑が少なくなることも判明した。さらに、供給電流が定格電流の６０％以下の場合には、ＬＥＤ独自の発光色が弱い（演色性が良好である）一方で、供給電流が定格電流の６３．３％以上の場合には、ＬＥＤ独自の発光色が強くなる点も判明した。

上記検討結果等から、各ＬＥＤへの供給電流値が、定格電流の２６．６〜６０．０％の範囲（より好ましくは２６．６〜５３．３％の範囲、さらに好ましくは２６．６〜３３．３％の範囲）に収まるように、電源回路を構成している。なお、この電源回路は、実装基板９上に形成してもよい。

次に、図２乃至４に基づき、ＬＥＤ電球１の配光手段の構成を説明する。
図４は、本ＬＥＤ電球の要部の構成を、一部を切断して示す分解斜視図である。カバー体３の筒状部１２を、基体２の挿入穴８に挿入して固定した際に、複数のＬＥＤ１１が、筒状部１２の周方向に並べて配置されて該筒状部１２に近接又は接触（図示する例では、接触）した状態で、筒状部１２に向かって光を発光するように、各ＬＥＤ１１が構成されている。

具体的には、複数のＬＥＤ１１を、筒状部１２の端面がなす円形リング形状に沿う環状に並べて実装基板９に配設し、各ＬＥＤ１１の光の照射方向を、前記光軸Ｓ方向先端側（筒状部１２の軸方向照射側）に設定する。この状態で、カバー体３の筒状部１２を、基体２の挿入孔８に嵌合して挿入する。この際、筒状部１２の外周面と、挿入穴８の内周面との間に、反射シート（反射材）１３が介在するように、挿入穴８の内周面には、該反射シート１３が環状に設けられている。

また、環状に並べられた複数のＬＥＤ１１に筒状部１２の基端面（端面）が当接する位置まで、該筒状部１２が挿入穴８に挿入され、各ＬＥＤ１１における筒状部１２との対向面全体の内、外側に位置する１０％〜３３．３％の範囲の面に、前記基端面が接当するように、この筒状部１２の厚みが設定されている。

なお、ＬＥＤ１１は所定間隔毎（図示する例では等間隔毎）に満遍なく環状に並べられ、その個数は、求められる明るさに応じて、５個〜３０個までの範囲で、種々選択される。

上記配光手段によれば、複数の各ＬＥＤ１１から筒状部１２の端面に向かって照射された光が、該端面及び周面の細かい凹凸や溝、周面や端面との境界で乱反射或いは屈折し、筒状部１２の断面内及び筒状部１２の内周側から、カバー体３の断面内及び内部に配光される他、ＬＥＤ１１から反射シート１３を反射した光も筒状部１２側に照射され、筒状部１２を含むカバー体３の全体が発光し、カバー体３周りの広い範囲（具体的には、カバー体３の筒状部１２で隠れた以外の部分）を均等に明るく照らす。

なお、カバー体３は、楕円体状に限定されるものではなく、中空であれば、半球状のものや、球状のものや、角柱状のものでもよい。また、筒状部１２をカバー体３とは別に形成して、該筒状部１２をカバー体３に内装してもよい。

次に、図５に基づき本発明の別実施形態について上述の例と異なる点を説明する。
図５（Ａ）は本発明の別実施形態であるＬＥＤ電球を、一部を切断して示す側面図であり、（Ｂ）は該ＬＥＤ電球の要部断面図である。図示するＬＥＤ電球１は、光の照射方向が筒状部１２の径方向内側に向けられたＬＥＤ１１を、筒状部１２の基端部外周面に沿って、環状に満遍なく所定間隔毎（図示する例では、等間隔毎）に複数配置している。この際、ＬＥＤ１１と筒状部１２とは、近接又は接触（図示する例では接触）状態になる。

また、図２及び３において、実装基板９のあった箇所に、該実装基板９と同一形状の反射板１４を設けることにより、挿入穴８の底面に反射面１４ａを形成している。ちなみに、各ＬＥＤ１１は図示しない実装基板によって、筒状部１２の外周面に配設されている。

そして、カバー体３の筒状部１２を、挿入穴８に挿入固定した際、筒状部１２の端面が反射面１４ａに当接又は近接（図示する例では当接）した状態になる。

上記構成によっても、カバー体３の全体が発光し、カバー体３の周りの広域な範囲を均一に明るく照らすことが可能になる。

１ＬＥＤ電球（照明装置）
２基体
３カバー体
４放熱体
５絶縁体
６金口
６ａネジ
７取付筒状部
８挿入穴（挿入部）
９実装基板
１１ＬＥＤ（発光ダイオード）
１２筒状部（配光用筒状部）
１３反射シート（反射材）
１４反射板
１４ａ反射面

Claims

口金（６）を備えた基体（２）側に複数の発光ダイオード（１１）を設け、該発光ダイオード（１１）からの光によって周囲を照らす照明装置であって、光透性を有する配光用筒状部（１２）を基体（２）側に設け、前記発光ダイオード（１１）を、配光用筒状部（１２）に近接又は接触させ且つ配光用筒状部（１２）に向かって光を照射するように設け、該発光ダイオード（１１）を配光用筒状部（１２）の周方向に沿って複数並べて配置し、ドーム状又は凸面状に成形され且つ光透性を有するカバー体（３）を設け、該カバー体（３）の開放端部における断面視環状をなす周囲に、前記配光用筒状部（１２）を一体的に成形し、発光ダイオード（１１）が配光用筒状部（１２）に近接又は接触するようにして、基体（２）に形成された挿入部（８）にカバー体（３）の配光用筒状部（１２）を嵌合状態で挿入して固定し、挿入部（８）の内周面と配光用筒状部（１２）の外周面との間にシート状の反射材（１３）を介挿し、発光ダイオード（１１）からの光が、配光筒状部（１２）の断面内から、配光用筒状部（１２）の断面内を含むカバー体（３）の断面内に配光される照明装置。
発光ダイオード（１１）を実装する実装基板（９）を基体（２）に設け、複数の発光ダイオード（１１）を配光用筒状部（１２）の端面に沿う環状に並べて実装基板（９）に配置し、該複数の発光ダイオード（１１）を配光用筒状部（１２）の環状の端面に接触させ、発光ダイオード（１１）の光の照射方向が配光用筒状部（１２）の軸方向に沿うように各発光ダイオード（１１）の姿勢が設定され、発光ダイオード（１１）における配光用筒状部（１２）との対向面全体の内の１０．０〜３３．３％の範囲の面に前記端面を接当させた請求項１記載の照明装置。
光の照射方向が配光用筒状部（１２）の径方向内側に向けられた発光ダイオード（１１）を、配光用筒状部（１２）の外周面に沿って複数環状に配置し、該発光ダイオード（１１）からの光が直接的に配光用筒状部（１２）内に導入される請求項１記載の照明装置。
基体（２）側に反射面（１４ａ）を形成し、該反射面（１４ａ）に配光用筒状部（１２）の端面を接触又は近接させた請求項３記載の照明装置。
基体（２）の内部に口金（６）から供給された電力を発光ダイオード（１１）に供給する電源回路を設け、発光ダイオード（１１）に流れる電流値が定格電流値よりも低くなるように電源回路を構成するにあたり、発光ダイオード（１１）への供給電流値が、上記定格電流値の２６．６〜６０．０％になるように設定された請求項１乃至４の何れかに記載の照明装置。