JP5298389B2 - Ｌｅｄ電球 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）電球に関する。

白熱電球やハロゲン電球等の電球は、単なる照明器具としてだけでなく、照射される光を加工し、その視覚効果を高めることで、インテリアとしても用いることができる。電球バルブを着色したものや、ダイクロイックミラーを用いた、照射方向以外に照射光と異なる色の光を放つ電球はその代表的なものであり、例えばレストラン、カフェの照明やショーウィンドウのスポットライトなど、様々な場所で使用されている。

図１にダイクロイックミラー付きハロゲン電球の構造の一例を示す。図１のダイクロイックミラー付きハロゲン電球は、パラボラ状のダイクロイックミラー２０と、該ダイクロイックミラー２０の光学的中心部に配されたハロゲン電球２１と、該ハロゲン電球２１に外部電源から給電するための口金部２２と、を有している。ダイクロイックミラーはガラスの表面に金属の蒸着膜を複数枚重ねたものであり、特定の波長領域の光を反射させたり透過させたりすることができる。これを用いることにより、例えば非特許文献１のハロゲン電球のように、可視光だけを正面（光の照射方向）に反射させ、赤外線（熱線）を横方向や後方に透過させることができるため、照射方向での可視光の強度を強めると共に、被照射物の昇温を防ぐことができる。

図１の構造の電球は、可視光の一部をダイクロイックミラーを透過させることにより、横方向からも光を見ることができる。そのため、横方向からフィラメントの輝きを見えるようにしたり、ダイクロイックミラーの透過光を正面方向への照射光とは異なる色の光を放つようにするなど、視覚効果を考慮した設計が可能である。このような視覚効果を高めた電球は、ケース等の器具に入れずに電球全体が直接見えるように使用されることが多い。

「ミニハロゲン電球＜クリアクール＞１１０Ｖ用」、[online]、日立ライティング株式会社、[平成２１年６月８日検索]、インターネット<URL:http://www.hitachi-hll.co.jp/catalog/lamp/index/l71-77.pdf>

一方、近年では地球温暖化対策に伴って省エネルギー化が進められており、エネルギー効率の低い白熱電球やハロゲン電球に代わるＬＥＤ電球が製造・販売されるようになってきており、その種類も多様化しつつある。これらのＬＥＤ電球はいずれも照射する光の照度や発光色等については白熱電球やハロゲン電球に近い品質を持ちつつある。

しかし、ＬＥＤ電球は、ＬＥＤ素子や点灯回路が発する熱を放出するために、構造体の多くを熱伝導性の高い金属や熱伝導性の高いフィラー等を混入した樹脂で構成する必要がある。このような構造体は不透明であるため開口部のある正面方向にしか光を照射できず、例えばＬＥＤ電球を器具に装着して使用した場合に器具内が暗くなったり、ハロゲン電球で多用されるように電球を露出して使用した場合にＬＥＤ電球では正面方向以外から見ると光が全く見えないなど、視覚面で多くの不満を持たれている。

本発明が解決しようとする課題は、視覚効果に優れたＬＥＤ電球を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係るＬＥＤ電球は、
ＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子を内部に収容し、該ＬＥＤ素子の正面方向に開口部を有すると共に、側方及び斜め後方に内部と外部を連通するスリットを有する筐体と、
を備え、
前記スリットと前記ＬＥＤ素子との間に、該ＬＥＤ素子が発する光を正面方向に集光するための透明樹脂又はガラスから成るパラボラミラーが設けられていることを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ電球は、ＬＥＤ素子の発する光の大部分をＬＥＤ素子の正面に設けられた筐体の開口部から照射すると共に、筐体の開口部以外の部分に設けられたスリットを通して、横方向や斜め後方からも光を放出している。これにより、本発明のＬＥＤ電球は、置換対象になるハロゲン電球と同様に目的箇所を照明しながら、ＬＥＤ電球の側方など周辺にも適当な光を放出しているような優れた視覚効果も得ることができるため、インテリアとして使用されるハロゲン電球等を本発明のＬＥＤ電球で代替させることができるようになる。

また、本発明における筐体は、ＬＥＤ素子を発光させる際に生じるＬＥＤ素子及び該ＬＥＤ素子の点灯回路の熱を、外部に放出させる役割を担っている。そのため、筐体を構成する材料に熱伝導性の良いものを用いる他、放熱フィンを設けて筐体の表面積を増やすことで、その放熱性を向上させることができる。その際、放熱フィンを一定の間隔で並べ、それらの間にスリットを設けることにより、放熱性の向上と横方向や斜め後方からの光の漏洩の両方を満足させることができる。

従来のダイクロイックミラー付きハロゲン電球を示す斜視図。 本発明の第１実施例に係るＬＥＤ電球を示す側面図(a)、正面図(b)、Z-Z'断面図(c)、及びA-A'断面図(d)。 第１実施例のＬＥＤ電球の第１変形例を示す縦断面図(a)、及び横断面図(b)。 第１実施例のＬＥＤ電球の第２変形例を示す側面図(a)、正面図(b)、Z-Z'断面図(c)、及びA-A'断面図(d)。 本発明の第２実施例に係るＬＥＤ電球を示す側面図(a)、及び正面図(b)。 本発明の第３実施例に係るＬＥＤ電球に用いるカバーを示す正面図(a)、及びZ-Z'断面図(b)。 第３実施例で用いたカバーの変形例を示す正面図(a)、及びZ-Z'断面図(b)。 本発明に係るＬＥＤ電球における他の形状の口金部を示す側面図。

本発明に係るＬＥＤ電球の第１実施例を図２を用いて説明する。なお、図２(a)は本実施例のＬＥＤ電球の側面図、(b)は正面図であり、(c)は(b)中のZ-Z'線における断面図、(d)は(a)中のA-A'線における断面図である。
本実施例のＬＥＤ電球は、ＬＥＤ素子１と、前記ＬＥＤ素子１を実装するための基板１１と、前記ＬＥＤ素子１の正面側（基板１１と反対側の方向）に設けられた、ＬＥＤ素子１が発する光を正面方向に集光するための全反射を利用したパラボラミラー１２と、前記基板１１、前記ＬＥＤ素子１、及び前記パラボラミラー１２を内部に収容し、正面方向に開口部を有する筐体１０と、前記ＬＥＤ素子１を点灯させる点灯回路１３１と、前記点灯回路１３１を収容する点灯回路収容部１３と、外部電源から前記点灯回路１３１に給電するための口金部１４と、を有している。なお、筐体１０の正面には、ガラスや樹脂等の透明な材料から成るカバーを設けても良い。筐体１０は、ＬＥＤ素子１及びパラボラミラー１２の周囲を囲むように並べられた放射状の放熱フィン１０１を複数有している。これらの放熱フィン１０１は、互いに分離しており、筐体１０の点灯回路１３１側に設けられた連結部１０２と、内周がパラボラミラー１２に接した、開口部側に設けられたドーナツ状の円板部１０３及びその外周部に設けられたリング部１０４とで連結されている。このような構造を用いることにより、互いに分離された放熱フィン１０１間には、筐体１０の内部と外部を連通するスリット１６（隙間）が形成される。

ＬＥＤ素子１は基板１１を介して筐体１０に固定されており、発光の際にＬＥＤ素子１に生じる熱は基板１１を介して筐体１０に伝導し、そこから放出されるようになっている。ＬＥＤ素子１の熱を更に良好に筐体１０に伝導させるために、ＬＥＤ素子１が放熱を行う部分（放熱部）と基板１１が接する箇所に、該基板１１を貫通する孔を設け、筐体１０に該貫通孔を通してＬＥＤ素子１の放熱部に接触するための凸部を設けることもできる。この凸部とＬＥＤ素子１の放熱部とを接着もしくは熱伝導性の高いグリス等を経由して接触させることにより、ＬＥＤ素子１の熱は直接的に筐体１０に伝達され、より良好に放熱されるようになる。同様に点灯回路１３１の発する熱も、点灯回路１３１と筐体１０の接触によって放熱される。そのため、筐体１０は熱伝導性の良い材料で構成されることが望ましい。具体的には、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属、若しくは熱伝導性の高いフィラーを混入したプラスチックを用いることができる。

本実施例で用いたパラボラミラー１２は、透明樹脂やガラス等により構成され、屈折率の違いにより生じる全反射を利用したものであるが、一般的なハロゲン電球と同様な形状の凹面を持つパラボラ体の表面に銀やアルミのメッキ又は蒸着をすることにより、同等の機能を有するミラーを形成することもできる。このパラボラミラーにより、ＬＥＤ素子１が発する光の大部分が正面方向に集光され、筐体１０正面の開口部（円板部１０３の中央開口）より照射されるが、その一部は（たとえ僅かであっても）光学部品の漏れやＬＥＤ素子と光学部品の接続部等から横方向や斜め後方にも漏洩する。本実施例のＬＥＤ電球は、この漏洩された光が放熱フィン１０１の間のスリット１６を通して横方向から放出される構造を有している。このような構造を用いることにより、ダイクロイックミラー付きハロゲン電球のように正面以外の方向からもＬＥＤ素子の光を得ることができ、ＬＥＤ電球全体が光を放出しているような視覚効果を得ることができる。また、放熱フィン１０１を用いることで筐体１０の表面積を増やし、その放熱性を向上させることができる。

なお、筐体１０の表面、特に放熱フィン１０１の表面に、金属メッキや金属蒸着等による反射膜を形成してもよい。これにより、スリット１６から漏れ出る光が複数回反射を繰り返し、キラキラと輝くように見えるため、さらに高い視覚効果を得ることができる。

また、パラボラミラー１２はＬＥＤ素子の発光を集光するための光学部品であり、凸レンズやフレネルレンズ等の同様の機能を満たすものであれば、パラボラミラー１２をこれらのもので置き換えても良い。例えば、パラボラミラー１２を取り外し、これらのレンズを筐体正面部に嵌め込むことで、パラボラミラー１２と同様の正面方向への集光が可能となる。また、このような構造のＬＥＤ電球では、横方向への光の漏洩はＬＥＤ素子からの自然な拡散（発散）により成されるため、より多くの横方向への配光を行うことができる。

図３に、本実施例のＬＥＤ電球の第１変形例を示す。本変形例は、筐体１０と光拡散部１２の間に、円筒状のバリア部１５を設けたものである。このバリア部１５はＬＥＤ素子１の発する光が透過可能な材料で構成されたものを用いる。これにより、本変形例においても上記実施例と同様の視覚効果を有することができると共に、筐体１０に設けられたスリット１６からゴミや虫等が侵入し、ＬＥＤ素子１に付着することを防止できる。また、バリア部１５を着色することにより、スリット１６から漏れ出る光を任意の色の光とすることができ、ダイクロイックミラーを通過する光のような視覚効果を得ることができる。

図４に、本実施例のＬＥＤ電球の第２変形例を示す。本変形例は、放熱フィンをリング状にし、筐体１０の開口部側から点灯回路１３１側にかけて略平行に並べたものである。このリング状の放熱フィン１０１Ａの間には、上記実施例と同様に筐体１０の外部と内部を連通するスリット１６が設けられており、パラボラミラー１２から漏洩した光を、スリット１６を通して横方向及び斜め後方に向けて放出している。そのため、本変形例においても、放射状の放熱フィンを有するＬＥＤ電球と同様の視覚効果を得ることができる。

本発明に係るＬＥＤ電球の第２実施例を図５を用いて説明する。なお、図５(a)は本実施例のＬＥＤ電球の側面図、(b)は正面図である。
図５は、図２に示す第１実施例において円板部１０３を除去したものである。本実施例では、放熱フィン１０１は連結部１０２及びリング部１０４で連結されている。これにより、図５(b)の正面図で示されるように、図２(b)（正面図）に示す第１実施例の場合と異なり、ＬＥＤ電球の正面方向から放熱フィン及びその間に設けられたスリット１６を視認できる。

上記の構造を有することにより、本実施例のスリット１６は筐体１０の正面にも露出するようになり、該スリット１６は筐体１０の正面から後方に連通する間隙を構成することになる。これにより、ＬＥＤ電球を使用する際に発生した熱で生じた気流がこの間隙部を通じて流入・流出し、放熱フィン１０１に接する空気を換気させるため、より高い放熱効果を得ることができる。従って、本実施例のＬＥＤ電球は、ＬＥＤ素子１の温度低下により製品寿命を延ばしたり、ＬＥＤ素子１の発光強度をより高くするのに有効である。

本発明に係るＬＥＤ電球の第３実施例を図６を用いて説明する。本実施例は、第２実施例のリング部１０４に、図６に示すカバー２を取り付けることにより、第２実施例のＬＥＤ電球の視覚効果をより高めたものである。なお、図６(a)は、筐体１０の開口部に相当する部分（中心部）が開口され、それ以外の部分（周辺部）がピラミッド状の凹凸を有する透明樹脂から成るカバー２の正面図を示したものである。また、図６(b)はカバー２の側面図である。なお、このカバー２の凹凸は、ピラミッド状以外にも、半球状、テーブル状等、様々な形状とすることができる。

本実施例で用いるカバー２は中心部が開口されているため、開口部から放射される光に影響を与えない。一方、開口部から放射される光の一部や図２（ａ）のスリット１６から漏れ出し、図１５（ｂ）のスリットを経てカバー２に入射された光が凹凸部で屈折・反射することにより、カバー２全体が煌めき、正面方向からの視覚効果を高めることができる。これにより、本実施例のカバー２を用いたＬＥＤ電球の見た目が、従来のハロゲン電球により近づくことになる。

なお、本実施例のカバー２は、上記のようにその中央の開口部から放射される光によっても煌めくため、第１実施例のような正面に円板部１０３が存在する場合にも利用可能である。更には、側方に第１実施例のようなスリット１６を持たない、側方密閉型の筐体の場合であっても、正面側にこのようなカバー２を取り付けることにより、正面方向に強く放出される照明光と、その周囲で煌めくように光る装飾光とを兼ね備えた、装飾性の高い照明器具を構成することができる。

次に、本実施例のＬＥＤ電球の変形例を図７を用いて説明する。本変形例は、図６のカバー２の中心部に配光制御板１７を嵌め込んだものである。この配光制御板は凹レンズや凸レンズ、フレネルレンズ、特殊な光学フィルム等を用いることができる。本変形例の配光制御板を用いたＬＥＤ電球（上記、側方密閉型筐体を持つものを含む。）では、配光制御板を変えることにより、当該ＬＥＤ電球に任意の配光特性を持たせることが可能となる。

なお、これらの実施例では、ＬＥＤ素子１を基板１１に装着した例を示したが、接着等により直接筐体１０に実装することもできる。このような場合は、基板１１は必要ない。また、ＬＥＤ素子１は単個だけでなく、複数個並べて用いることもできる。

また、上記の実施例では口金部として、「Ｅ１１」と呼ばれる１００Ｖ〜２２０Ｖの商用電源に使用されるものを用いたが、同形状で「Ｅ１０」と呼ばれる１２Ｖ用のものも用いることができる。他にも使用する電源により様々な種類のものがあり、例えば図８に示す「ＧＵ５．３」と呼ばれるピンタイプの形状のものや図示しない他の形状のものも本発明のＬＥＤ電球に対して適用することができる。

１…ＬＥＤ素子
２…カバー
１０…筐体
１０１、１０１Ａ…放熱フィン
１０２…連結部
１０３…円板部
１０４…リング部
１１…基板
１２…パラボラミラー
１３…点灯回路収容部
１３１…点灯回路
１４、１４Ａ、２２…口金部
１５…バリア部
１６…スリット
１７…配光制御板
２０…ダイクロイックミラー
２１…ハロゲン電球

Claims (11)

1. ＬＥＤ素子と、
   前記ＬＥＤ素子を内部に収容すると共に、該ＬＥＤ素子の正面方向に開口部を有し、側方及び斜め後方に内部と外部を連通するスリットを有する筐体と、
   を備え、
   前記スリットと前記ＬＥＤ素子との間に、該ＬＥＤ素子が発する光を正面方向に集光するための透明樹脂又はガラスから成るパラボラミラーが設けられていることを特徴とするＬＥＤ電球。
2. 前記パラボラミラーは、パラボラ体の表面に銀又はアルミのメッキを施した、前記ＬＥＤ素子が発する光の一部が透過するパラボラミラーであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ電球。
3. 前記筐体が複数の放熱フィンを放射状に有し、隣り合う放熱フィンの間に前記スリットが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ電球。
4. 前記筐体の材料に、熱伝導率の高い金属、又は熱伝導率の高いフィラーを混入したプラスチックが用いられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
5. 前記筐体の材料にアルミニウムが用いられていることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ電球。
6. 前記筐体の表面に金属メッキ又は金属蒸着による反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
7. 前記スリットと前記ＬＥＤ素子との間に、該ＬＥＤ素子の発する光が透過可能で、該ＬＥＤ素子に汚れが付着することを防止するバリア部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
8. 前記バリア部が着色されていることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ電球。
9. 前記スリットが前記筐体の正面においても露出していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
10. 前記筐体の正面の一部又は全体を覆うカバーが設けられ、該カバーが凹凸を有する透明樹脂から成ることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
11. 前記カバーの一部が開口され、該カバーの開口に配光制御板を嵌め込むことを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ電球。