JP5030661B2

JP5030661B2 - 照明装置

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Publication number: JP5030661B2
Application number: JP2007130888A
Authority: JP
Inventors: 昌史山本; 信也境田; 浩和中川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: JP2008287994A

Description

本発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を光源とした照明装置に関する。

従来、室内又は屋外の照明用の光源として、白熱電球及び蛍光灯が主として用いられている。近年、これらの光源に代えて、ＬＥＤを光源とした照明装置が用いられている。ＬＥＤを用いた照明装置は、白熱電球及び蛍光灯に比較して、低消費電力かつ長寿命であり、耐衝撃性に優れ、小型・軽量であるという特徴を有しており、今後、広く普及する可能性がある。

ＬＥＤを用いる照明装置は、光源であるＬＥＤが小型であり、複数のＬＥＤ、該複数のＬＥＤを点灯する回路を構成する回路部品等の配置を工夫することによって、白熱電球及び蛍光灯に比較して、より薄型化が可能である。

特許文献１に開示された照明装置は、ＬＥＤを光源とした従来の照明装置の一形態である。複数のＬＥＤが取付けられた基板は、基板の一部に当接された金属製の補強部材を介して外装材の内部に保持されており、基板と外装材の間の空間に、ＬＥＤを点灯する回路を構成する電子部品、電気部品等の回路部品を収容して、照明装置の薄型化が実現されている。

また、ＬＥＤにおいては、白熱電球及び蛍光灯とは異なり、発光に指向性があること、また小さいＬＥＤから高輝度の光が発せられることによりグレアが問題となっている。さらに、ＬＥＤには、光量及び／又は光色のばらつきがあり、複数のＬＥＤを用いる場合には、不均一な光が生じる虞がある。従って、反射板等を用いずに光を直接照射すると、光の不均一性が目立つという問題があった。

このようなグレアを低減すると共に光量及び光色のばらつきを緩和して均一な光を得るために、ＬＥＤが発する光を直接照射せずに、反射板にて反射させて間接照射する構成が考えられる。

この構成として、車輌の尾灯、停止灯等にＬＥＤを用いた例がある（特許文献２参照）。特許文献２においては、内面に反射面を形成された灯具ボディと、内面の一部に再帰リフレクタ部が形成されて灯具ボディの開口部を塞ぐように設けられた前面レンズと、灯具ボディの前面開口端周縁部に配設された支持部材と、該支持部材に前記反射面の方向を指向するように設けられたＬＥＤとを備え、該ＬＥＤからの光を、反射面により前面レンズの方向に反射して、該前面レンズの透光部に導くように構成している。
特開２００４−３０３６１４号公報実開昭６１−１８３００４号公報

上述したように、特許文献１に開示された照明装置は、薄型の照明装置の一形態を示しているが、ＬＥＤからの光を直接照射するものであり、グレアの低減や光の均一性が成される形態ではない。また、明細書中に記載はないが、ＬＥＤから発生した熱の一部が、基板の一部に当接する補助部材を介して外装材に伝達される可能性が考えられる。しかし、そのような場合であっても、補助部材に当接していない基板上のＬＥＤからの放熱は十分ではなく、その為に基板の一部において局所的に高温となる虞がある。

また、照明用にＬＥＤを用いる場合、特許文献２のように車輌の尾灯、停止灯に用いる場合よりも多くの光量が必要となり、これに応じて多数のＬＥＤを基板に実装するから、発生する熱量も大きくなる。発生する熱量に応じてＬＥＤの温度が上昇するため、封止樹脂の劣化が早くなりＬＥＤの寿命特性が悪化すると共に、発光効率が低下し、必要な光量を確保し難くなるという問題が生じる虞があり、照明装置を放熱性の良好な構造にする必要がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、薄型化を図りつつ、ＬＥＤからの光を反射させて照射することにより、グレアを低減すると共に光量及び光色のばらつきを緩和して均一な光を得ることを可能とする照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る照明装置は、複数のＬＥＤを備えてなる照明装置において、樋形状を有し、該樋形状の長手方向と平行をなす側の端部に内向きに屈曲した屈曲部と、該樋形状の内面に前記ＬＥＤから出射された光を反射する反射部とを備えた支持体を有し、該支持体は、前記複数のＬＥＤを前記屈曲部の前記反射部に対向した側に装着して支持すると共に、前記複数のＬＥＤを点灯する電源回路を装着して支持し、前記複数のＬＥＤを内部に収容してなり、前記電源回路は、複数の電源回路部品から構成され、前記屈曲部の前記複数のＬＥＤを挟んだ長手方向の両側に前記複数の電源回路部品を分配してあることを特徴とする。

本構成により、本発明に係る照明装置は、内面に反射部を備えた樋形状の支持体の長手方向と平行をなす側の端部に内向きに屈曲した屈曲部を備え、屈曲部の反射部と対向した側に複数のＬＥＤを装着して支持すると共に、支持体に電源回路を装着して支持し、また、支持体の内部に複数のＬＥＤを収容することにより、支持体の内部空間を有効利用して薄形化することができる。
また本発明に係る照明装置は、屈曲部に装着した複数のＬＥＤから出射された光を直接外部へ照射せずに支持体の内面に備えた反射部で反射させてから外部へ照射しているので、使用者にグレア（光源ＬＥＤの眩しさ）及び光の不均一性を感じさせることなく、グレアを低減すると共に光量及び光色のばらつきを緩和して均一な光を得ることができる。
更に本発明に係る照明装置は、支持体の屈曲により形成される空間に、ＬＥＤ点灯用の電源回路を構成する複数の電源回路部品を分配したから、支持体の内部空間を有効利用して装置の薄型化を達成することができる。

本発明に係る照明装置は、前記支持体における樋形状の長手方向の両端に口金が夫々固定されていることを特徴とする。

本構成により、本発明に係る照明装置は、支持体における樋形状の長手方向の両端に蛍光灯用の取付器具に装着されるべき２つの口金を備えているから、従来の直管蛍光灯用の取付器具に取付けることができる。

以上詳述したように本発明によれば、樋形状の支持体の内部空間を有効利用して薄型化を図りつつ、樋形状の内面に備えた反射部にてＬＥＤからの光を反射させてから外部へ照射することにより、グレアを低減すると共に光量及び光色のばらつきを緩和して均一な光を得ることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る照明装置の外観図であり、図２は、図１のII−II線による断面図である。

図２を参照して、支持体１は、屈曲形成された細長状の樋形であり、矩形をなす矩形平面１ａと、該矩形平面１ａの短手方向の両端縁から直交する方向に下向きに延びる２つの矩形側面１ｂとを備えている。支持体１は、熱伝導性に優れたアルミニウム製である。この支持体１の矩形平面１ａには、複数のＬＥＤ２が実装された２つのＬＥＤ基板３が、非実装側の面（ＬＥＤ２が実装された面と反対の面）の全面にて熱伝導シート４を介して当接されて、例えばネジ等により固定されている。

図３はＬＥＤ基板３の概略図である。ガラス繊維を含有するエポキシ樹脂製のＬＥＤ基板３には、図に示すように、複数個直列に接続されたＬＥＤ２が４列並列に配してある。

図４はＬＥＤ２の概略図であり、図３中に矩形にて示しているＬＥＤ２の拡大図を図４（ａ）に、ＬＥＤ２の側面図を図４（ｂ）に夫々示している。ＬＥＤ２は、ＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子を保持する保持部２ａと、ＬＥＤ素子を封止する封止樹脂と、入力及び出力電極２ｂ，２ｃとを備えてなる表面実装型ＬＥＤである。ＬＥＤ２の保持部２ａは、基板３に固定される固定面とは逆側の面２ｄの側に、前記固定面に向けて縮径された円錐台形状の凹部２ｅを有している。この凹部２ｅの底面にはＬＥＤ素子が固定されており、凹部２ｅの周面はリフレクタの機能を有している。なお、白色ＬＥＤの場合、封止樹脂には蛍光体が分散させてある。

このようなＬＥＤ基板３と支持体１との間には、熱伝導性樹脂（例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂）製の熱伝導シート４が介装してある。これにより、ＬＥＤ２にて発生した熱は、ＬＥＤ基板３の非実装側の面の全面から熱伝導シート４を介して支持体１に伝達される。また、例えばスルーホール等にて導通することによりＬＥＤ基板３に回路を形成する場合は、ＬＥＤ基板３と支持体１との間を絶縁すべく、絶縁性を有する素材を熱伝導シート４に用いることが好ましい。

支持体１には、図２に示す如く、ＬＥＤ２が実装されたＬＥＤ基板３を覆うように、トンネル状に湾曲した湾曲面を有し、耐衝撃性及び耐熱性に優れたポリカーボネート樹脂製のグローブ５が取付けられている。グローブ５の内面には、グローブ５を通過して照射される光が均一になるように光を拡散すべく、微細なレンズが多数形成されたマイクロレンズシート６が設けられている。よって、光はグローブ５等により使用者に直接的に到達せず、拡散され、グレアの低減及びＬＥＤ２の特性のバラつきによる不均一性が緩和された光を得ることができる。

一方、屈曲形成され樋形状をなす支持体１の内部の空間には、電源回路部品７が実装された電源回路基板７０が取付けてあり、支持体１の開口端には、矩形をなす樹脂製のカバー板８が内嵌してある。よって、電源回路部品７及び電源回路基板７０を、支持体１の内部に配置しているから、空間を有効利用して薄型化することができる。

グローブ５及びカバー板８が取付けられた支持体１の長手方向の両端部には、口金９１，９２が夫々固定してある。口金９１には、直管蛍光灯用のソケットに装着可能な一対の装着ピン９１ａ，９１ｂが設けてある。口金９２にも同様に、直管蛍光灯用のソケットに装着可能な装着ピン９２ａ，９２ｂが設けてある。これら装着ピン９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂは、各別のリードを介して電源回路部品７に接続してある。

図５は、電源回路部品７を含む照明装置の電気回路図である。口金９１の装着ピン９１ａ，９１ｂ間には、一方の全波整流部７１が接続してあり、口金９２の装着ピン９２ａ，９２ｂ間には他方の全波整流部７２が接続してある。

全波整流部７１，７２の陽極側には、抵抗２０ａ及びＬＥＤ２を備える複数のＬＥＤ直列回路からなるＬＥＤ発光部２０の一端が接続してある。更に全波整流部７１，７２の陽極側には、抵抗７３ａの一端が接続してある。

ＬＥＤ発光部２０の他端には、トランジスタ７３ｂ及び抵抗７３ｃを直列接続してなる直列回路の一端が夫々接続してある。抵抗７３ａの他端には、ダイオード７３ｄ，７３ｄが２個直列接続されてなる直列回路の一端が接続されている。更に抵抗７３ａの他端には、抵抗７３ｅの一端が接続されている。これら抵抗７３ｃ、ダイオード７３ｄ及び抵抗７３ｅの他端は、全波整流部７１，７２の陰極側に夫々接続してある。

トランジスタ７３ｂは、コレクタ電極をＬＥＤ直列回路に、エミッタ電極を抵抗７３ｃに夫々接続してある。トランジスタ７３ｂのベース電極は、抵抗７３ａと抵抗７３ｅとの接続点に接続してある。以上により、トランジスタ７３ｂのベース電圧を一定にして、ＬＥＤ２の順電流を一定にする定電流部７３が構成されている。

以上のように構成された照明装置は、グローブ５の側が照射方向になるように直管蛍光灯用のソケットに装着ピン９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂにて装着され、例えば、装着ピン９１ａ，９２ａが商用電源に接続される。この状態にて、電源を投入したとき、装着ピン９１ａ，９２ａを介して交流電流が電源回路部品７に供給され、全波整流部７１，７２にて整流された直流電流が、ＬＥＤ発光部２０に供給され、ＬＥＤ２が点灯する。

また、本実施の形態に係る照明装置において、ＬＥＤ２の発光に伴って、ＬＥＤ２が発する熱は、ＬＥＤ基板３及び熱伝導シート４を介して、支持体１の矩形平面１ａに伝達され、該矩形平面１ａの両端から延びる二つの矩形側面１ｂから外部に放熱される。

ＬＥＤ基板３は、非実装側の面を全面に亘って熱伝導シート４を介して矩形平面１ａに当接させてあるから、大きい伝熱面積により熱の伝達が容易になり、ＬＥＤ２の熱を十分に放熱することができる。

また、支持体１の矩形平面１ａの両端から延びる二つの矩形側面１ｂが外部に曝されており、ＬＥＤ基板３から矩形平面１ａに伝達された熱が支持体１の二つの矩形側面１ｂを経て効率的に外部に放熱されるから、放熱性をより良好にすることができる。

また、口金９１，９２の装着ピン９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂにより直管蛍光灯用のソケットに取付けることができ、口金９１，９２間の連結体を支持体１として用いているから照明装置の略全長にて放熱することができ、放熱性をより良好にすることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る照明装置を示す斜視図であり、図７は、実施の形態２に係る照明装置の分解斜視図である。

支持体１１は、細長の樋形状を有しており、長手方向に直交する断面形状が略Ｕ字形をなす基部１１ａと、該基部１１ａの長手方向と平行をなす両端を内向きに屈曲成形してなる屈曲部１１ｂとを備えている。支持体１１は、熱伝導性に優れたアルミニウム製である。

図８は、実施の形態２に係る照明装置の外観図である。図９は、図８のIX−IX線による断面図であり、図１０は、図８の X−X 線による断面図である。支持体１１の基部１１ａには、図９及び図１０に示すように、前記基部１１ａの内面と略同形状の外面を有する反射板１０が貼り付けられている。反射板１０は、可視光領域に亘って、高全反射率（約９８％）及び高拡散反射率（約９５％）という光学特性を有する超微細発泡光反射板（例えば、ＭＣＰＥＴ（登録商標））である。

反射板１０に対向する支持体１１の屈曲部１１ｂの矩形平面には、複数のＬＥＤ１２が実装された２つのＬＥＤ基板１３が非実装側の面の全面にて熱伝導シート１４を介して夫々当接されて、例えばネジ等により固定されている。

ＬＥＤ基板１３には、図７に示すように、複数のＬＥＤ１２が一列に配してある。これらＬＥＤ基板１３は、図１０に示すように、ＬＥＤ基板１３の一側面が、屈曲部１１ｂの長手方向と平行をなす端面と面一になるように取付けてある。

ＬＥＤ基板１３と支持体１１の屈曲部１１ｂとの間に介挿された熱伝導シート１４は、熱伝導性樹脂（例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂）製である。これにより、ＬＥＤ１２にて発生した熱は、ＬＥＤ基板１３の非実装側の面の全面から熱伝導シート１４を介して支持体１１の屈曲部１１ｂに伝達される。また、例えばスルーホール等にて導通することによりＬＥＤ基板１３に回路を形成する場合は、ＬＥＤ基板１３と支持体１１との間を絶縁すべく、絶縁性を有する素材を熱伝導シート１４に用いることが好ましい。

屈曲部１１ｂのＬＥＤ基板１３を挟んだ長手方向の両側には、電源回路基板１７０ａ，１７０ｂが配してある。電源回路基板１７０ａ，１７０ｂは、矩形の平板であり、図９に示すように、一側を一方の屈曲部１１ｂに、他側を他方の屈曲部１１ｂにより保持されている。

電源回路基板１７０ａ，１７０ｂには、電源回路部品１７ａ，１７ｂが夫々実装してある。本実施の形態に係る照明装置は、図５に示した実施の形態１と同様に、交流電流を直流電流に整流する２つの全波整流部とＬＥＤ１２の順電流を一定にする定電流部とを備えており、これらを構成する電子部品は、電源回路部品１７ａ，１７ｂに適宜分配してある。

一方、支持体１１の屈曲部１１ｂの他方の面（ＬＥＤ基板１３が設けられている面と反対の面）には、図７に示すように、円弧状の湾曲面と３平面とからなるグローブ１５が湾曲面を外向きにして取付けてある。グローブ１５には、光を拡散する拡散剤が添加されている。

図８に示すように、グローブ１５が取付けられた支持体１１の長手方向の両端部には、口金９３，９４が夫々固定してある。口金９３には、直管蛍光灯用のソケットに装着可能な一対の装着ピン９３ａ，９３ｂが設けてある。口金９４にも同様に、直管蛍光灯用のソケットに装着可能な装着ピン９４ａ，９４ｂが設けてある。

以上にように構成された本実施の形態に係る照明装置は、グローブ１５の側が照射方向になるように直管蛍光灯用のソケットに装着ピン９３ａ，９３ｂ，９４ａ，９４ｂにて装着され、例えば、装着ピン９３ａ，９４ａが商用電源に接続される。この状態にて、電源を投入したとき、装着ピン９３ａ，９４ａを介して交流電流が電源回路部品１７ａ，１７ｂに供給され、全波整流部にて整流された直流電流が、ＬＥＤ１２に供給され、ＬＥＤ１２が点灯する。

図１１は、図１０のXI−XI線による断面図である。ＬＥＤ１２が点灯したとき、図１０及び図１１に示すように、ＬＥＤ１２から出射された光は、反射板１０に入射する。反射板１０に入射した光は、反射板１０の内部に多数形成された超微細な気泡の界面において多段階に乱反射されることにより、図に示すように、反射板１０にて散乱されて、支持体１１に設けられたグローブ１５に入射する。グローブ１５に入射した光は、グローブ１５にてさらに拡散されつつ、透過して外部に出射する。

このように、反射板１０として、光を反射及び拡散する機能を有する反射板を採用することにより、反射板１０にて、ＬＥＤ１２からの光を乱反射することが可能となる。また、複数のＬＥＤ１２からの光が、反射板１０にて、それぞれ乱反射することにより、複数のＬＥＤ１２からの光が混ぜ込まれ、より効果的にグレアの低減及び光の均一化が可能となる。

また、ＬＥＤ基板１３は、ＬＥＤ１２が支持体１１の内面に対向するように、屈曲部１１ｂに取付けられ、ＬＥＤ１２が外部から直接見えない構成となっている。よって、ＬＥＤ１２からの光は、照明装置の外部に直接照射されることがないので、グレアを低減することとなる。

また、電源回路部品１７ａ，１７ｂを、屈曲部１１ｂのＬＥＤ基板１３を挟んだ長手方向の両側に配しているから、照明装置の厚み方向の寸法を小さくして、薄型化することができる。

また、発光に伴ってＬＥＤ１２が発する熱は、ＬＥＤ基板１３の非実装側の面が伝熱シート１４を介して当接させてある支持体１１の屈曲部１１ｂに伝達され、該屈曲部１１ｂの一側に連設された基部１１ａから外部に放熱される。

前述したように、ＬＥＤ基板１３は、非実装側の面を全面に亘って熱伝導シート１４を介して屈曲部１１ｂに当接させてあるから、大きい伝熱面積により熱の伝達が容易になると共に、発熱源であるＬＥＤ１２と放熱部である支持体１１の基部１１ａとを接近させているから、ＬＥＤ１２の熱を効率的に支持体１１の基部１１ａに伝達して外部に放熱することができ、放熱性を更に良好にすることができる。

なお、本実施の形態において、ＬＥＤ基板１３は、支持体１１の屈曲部１１ｂに反射板１０の内面に対向するように取付けてあるが、これに限定されず、支持体１１の基部１１ａの両側面に互いに対向するように取付けてもよい。この場合においても、外部に出射する光は、反射板１０にて散乱された後にグローブ１５に入射する間接光と、グローブ１５に直接入射する直接光とが混ぜ合わされることになり、グレアの低減が可能である。

また、本実施の形態において、支持体１１の内面に反射板１０を貼り付けて、ＬＥＤ１２から出射された光を反射板１０にて拡散反射させているが、これに限定されない。反射板１０を用いずに、支持体１１の内面を反射板として用いてもよい。

なお、以上の第１と第２の実施の形態において、支持体の素材として、熱伝導性の良いアルミニウムを用いているが、他の金属でも熱伝導性が良い素材であれば、好適に用いることができる。また、金属に限らず、樹脂等であってもよい。

更に、支持体の素材として、強度のある素材を用いれば、支持体の強度を上げる効果があり、照明装置の信頼性の面からより望ましい。特に細長い直管式照明装置において、口金間（特に中央付近）では照明装置自体の重さにより、高い強度が必要となり、強度のある素材は好適である。

また、ＬＥＤから出射された光をグローブにて更に拡散させるように構成してあるが、これに限定されず、グローブを集光レンズとすべく、グローブの照射面側に長手方向と平行をなす半円柱状の凸部を複数形成して、照明装置の照射範囲を限定するように構成してもよい。この場合、ダウンライトとして用いられる。

また、直管蛍光灯用のソケットに装着可能な照明装置を例に説明したが、これに限定されない。白熱電球又は円環状の蛍光灯（例えば、サークライン（登録商標）型蛍光灯）用の既存のソケットに取付けることが可能なように照明装置を構成することも可能である。

更に、本発明は、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能であることは言うまでもない。

本発明の実施の形態１に係る照明装置の外観図である。図１のII−II線による断面図である。ＬＥＤ基板の概略図である。ＬＥＤの概略図である。電源回路部品を含む照明装置の電気回路図である。本発明の実施の形態２に係る照明装置を示す斜視図である。実施の形態２に係る照明装置の分解斜視図である。実施の形態２に係る照明装置の外観図である。図８のIX−IX線による断面図である。図８の X−X 線による断面図である。図１０のXI−XI線による断面図である。

符号の説明

１，１１支持体（連結体）
１ａ矩形平面
１１ｂ屈曲部
２，１２ＬＥＤ
３，１３ＬＥＤ基板
７，１７ａ，１７ｂ電源回路部品
７０，１７０ａ，１７０ｂ電源回路基板
９１，９２，９３，９４口金
１０反射板

Claims

複数のＬＥＤを備えてなる照明装置において、
樋形状を有し、該樋形状の長手方向と平行をなす側の端部に内向きに屈曲した屈曲部と、該樋形状の内面に前記ＬＥＤから出射された光を反射する反射部とを備えた支持体を有し、
該支持体は、前記複数のＬＥＤを前記屈曲部の前記反射部に対向した側に装着して支持すると共に、前記複数のＬＥＤを点灯する電源回路を装着して支持し、前記複数のＬＥＤを内部に収容してなり、
前記電源回路は、複数の電源回路部品から構成され、前記屈曲部の前記複数のＬＥＤを挟んだ長手方向の両側に前記複数の電源回路部品を分配してあることを特徴とする照明装置。
前記支持体における樋形状の長手方向の両端に口金が夫々固定されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。