JP5030661B2 - 照明装置 - Google Patents

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    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

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。
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
2,12 LED
3,13 LED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 (2)

  1. 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。
  2. 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に記載の照明装置。
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