JP5514677B2

JP5514677B2 - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP5514677B2
Application number: JP2010199467A
Authority: JP
Inventors: さゆみ山口
Original assignee: 株式会社オペス
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: JP2012059424A

Description

本発明は、蛍光灯と互換性のある蛍光灯型のＬＥＤ照明装置に関する。

地球温暖化を防止するために、様々な分野で環境対応型の機器の導入や、旧型機から省エネタイプの新型機への更新が行なわれている。照明器具では、白熱電球だけでなく、蛍光灯も、ＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した照明器具に置き換えられようとしている。しかし、商用電源は交流であるのに対して、ＬＥＤは直流電源により駆動される。ブラケットや駆動装置全てを交換するのは不経済で現実的でない。そこで、駆動回路を内蔵させて、既存の器具にそのまま装着できるＬＥＤ照明装置が普及している（特許文献１参照）。

特開２０１０−９２９９０号公報

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
ＬＥＤは省電力であるだけでなく、長寿命であることも普及の要因になっている。蛍光灯は、長期間使用して劣化すると暗くなり、それを目安にして交換をする。一方、ＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した照明は高コストであるが長寿命であるから、長期的に見ると経済的であるという特徴を持つ。従って、長期間安定した光量を維持することが求められる。
上記の課題を解決するために、本発明は、ＬＥＤ素子自体の性能だけでなく、ＬＥＤアレイを収容した保護カバーを含む器具全体として長期間安定した光量を維持することができるような、ＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
ＬＥＤ群を配列して結線をした基板と、前記結線されたＬＥＤ群を駆動して発光させる電源回路と、前記基板を支持し、前記ＬＥＤ群を覆わない部分で前記基板に対して密着し、前記ＬＥＤ群の駆動により発せられる熱を放熱するヒートシンクを備えた補強体と、前記ＬＥＤ群と基板と、前記補強体のヒートシンクを覆わない部分とを包囲した、透明または半透明のカバーと、前記カバーの、前記ＬＥＤ群の発する光が透過する部分の表面と裏面の両面及び前記ヒートシンクの表面に、透明の光触媒層を形成したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。

〈構成２〉
構成１に記載のＬＥＤ照明装置において、前記補強体は、断面が長手方向に連続した一定の弓形の中空成型体であって、弦に相当する帯状の部分に前記基板が密着しており、弓の湾曲した面と前記カバーとで、全体として円筒状の蛍光灯と互換性のある外形を構成していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。

〈構成３〉
構成１または２に記載のＬＥＤ照明装置において、酸化チタンとアパタイトを含む３ミクロン以下の微粒子を水を主成分とする揮発性の液に分散させて噴霧して、均一に付着させた光触媒層を設けたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。

〈構成４〉
請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤ群中に、光触媒反応を促進させる波長の光を発するＬＥＤを混在させたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。

〈構成１の効果〉
カバーの両面に形成した光触媒層で、長期間にわたって、光量が減少しない光源を実現できる。即ち、カバーをＬＥＤ群の発する光が透過するとき、光触媒層が反応する。従って、油分等の付着が抑制される。また、ＬＥＤ群を配列して半田付け等により結線をした基板からは、前記ＬＥＤ群の駆動により発せられる熱によりペースト等の蒸気が出る。この蒸気がカバーの裏面に付着すると、光量が低下するだけでなく、外部から清掃できない汚れになる。カバーの裏面に生成された光触媒層が反応して、その汚れを防止する。汚染雰囲気においても、セルフクリーニング効果により、長期間光量を低下させないから、ＬＥＤ照明は長寿命であるという長所を十分に生かすことができる。また、熱せられたヒートシンクの表面に付着した光触媒層は、反射光等により効率的に反応して、周辺雰囲気を浄化する。
〈構成２の効果〉
カバーと断面が弓形の補強体とを一体化して、円筒状の本体を形成し、既存の蛍光灯と互換性のある構造にすることができる。
〈構成３の効果〉
酸化チタンとアパタイトを含む３ミクロン以下の微粒子は、バインダー無しでもカバーに付着して、透明の光触媒層を形成することができる。この光触媒層は、バインダーが無いので長期間劣化し難く、バインダーの劣化による光量減少を抑制できる。
〈構成４の効果〉
ＬＥＤ群中に、光触媒反応を促進させる波長の光を発するＬＥＤを混在させると、光量の減少を抑制する光触媒反応を持続させることができる。

（ａ）はＬＥＤ照明装置の実施例を示す斜視図、（ｂ）は分館斜視図である。ＬＥＤ照明装置１０の横断面図である。電球型のＬＥＤ照明装置の実施例側面図である。ＬＥＤ照明装置の実施例の周辺回路結線図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１（ａ）はＬＥＤ照明装置の実施例を示す斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
図の（ａ）に示すように、ＬＥＤ照明装置１０は、良く知られた蛍光灯と同様の外観をしている。直管型のものを実施例に示したが、本発明は、サークル（環状）型や、球型、Ｕ字型のものにも利用できる。また、下記の実施例では、ＬＥＤを半透明のカバーで覆ったものを説明するが、透明カバーで覆って、より明るい照明についても利用できる。

図の（ｂ）に示すように、ＬＥＤ照明装置１０は、補強体２１に電源回路１６と基板１４とを固定し、半透明のカバー２２で包囲した構成をしている。基板１４上には、多数のＬＥＤ（発光ダイオード）によるＬＥＤ群１２が搭載されている。基板１４は、ＬＥＤ群１２を配列して、印刷等による結線を施したものである。電源回路１６は、結線されたＬＥＤ群を駆動して発光させるためのものである。電源回路１６には、ＡＣ／ＤＣコンバータと、出力する直流電流を安定化させる電流または電圧安定化回路が含まれている。

補強体２１は、断面が弓状の中空のアルミニウム合金パイプ等により構成される。これは、押し出し成型法により製造することができる。補強体２１は、基板１４を支持し、ＬＥＤ群１２を覆わない部分で基板１４に対して密着し、ＬＥＤ群１２の駆動により発せられる熱を放熱するヒートシンクを備えている。電源回路１６には、端子カバー１８の接続端子１７が電気接続され、図１（ａ）に示すように組み立てられる。

図２は、ＬＥＤ照明装置１０の横断面図である。
図に示すように、補強体２１は、断面が長手方向に連続した一定の弓形の中空成型体である。弦に相当する帯状の部分２６に基板１４が密着しており、ＬＥＤ群１２の発生した熱をヒートシンク２０に伝える構造になっている。弓の湾曲した面にヒートシンク２０が溝状に形成されている。この部分と半透明のカバー２２とで、全体として円筒状の蛍光灯と互換性のある外形を構成している。半透明のカバー２２はポリカーボネート等のプラスチック板で構成するとよい。補強体２１に設けた溝に縁を嵌め込まれて、補強体２１と一体化されている。なお、この半透明のカバー２２を透明度の高いものにすれば、より明るい光源にすることができる。

なお、本発明では、この半透明のカバー２２の、ＬＥＤ群１２の発する光が透過する部分の表面と裏面の両面に、透明の光触媒層２４を形成した。図の破線で示したのは、半透明のカバー２２に密着した光触媒層２４である。このように、半透明のカバーの両面に形成した光触媒層２４で、長期間にわたって、光量が減少しない光源を実現できる。

即ち、半透明のカバー２２をＬＥＤ群１２の発する光が透過するとき、光触媒層２４が反応する。従って、例えば、調理場等に配置された場合に、油分の付着が抑制される。また、あるいは、外側に付着した油分等が分解されて、簡単に拭き取れる状態になり、清掃が容易になる。

一方、本発明等の実験によれば、このＬＥＤ照明装置１０を長期間使用していると、ＬＥＤ群１２を配列して半田付け等により結線をした基板１４から、ＬＥＤ群１２の駆動により発せられる熱によって、ペースト等の蒸気が出ることがわかった。この蒸気が半透明のカバー２２の裏面に付着すると、光量が低下するだけでなく、外部から清掃できない汚れになる。半透明のカバー２２の裏面に生成された光触媒層２４が反応すれば、その汚れを防止することができる。

上記のように、半透明のカバー２２の両面に、全面的に均一に光触媒層２４を付着させることが好ましい。その場合に、十分な光量を維持するには、光触媒層２４が透明度の高いものであることが必要である。酸化チタンとアパタイトを含む３ミクロン以下の微粒子を水を主成分とする揮発性の液に分散させて噴霧して、均一に付着させた光触媒層は、この目的に最適である。なお、ヒートシンク２０は、ＬＥＤ群１２の駆動により発せられる熱によって温度上昇する。光触媒層２４は、温度が高いほど効率良く反応する。従って、ヒートシンク２０の表面にも、光触媒層２４を付着させておくことが好ましい。ヒートシンク２０の表面に付着した光触媒層２４は、主として蛍光灯の背面に配置する反射板から光を受けて反応することができる。

水酸化チタンは、紫外光のエネルギーを吸収して、空気中の酸素と水分ＯＨラジカルを発生させ、酸化分解作用により有機物を分解する機能を有する。従って、水酸化チタンを基材上に固着させて、滅菌効果を発揮させる方法が広く採用されている。また、この作用は触媒的な作用であって、水酸化チタンを固着させた基材はそのまま継続使用できる。このことから、水酸化チタンは光触媒と呼ばれて、抗菌、浄水、脱臭、防汚等の目的に広く利用されている。

水酸化チタンは固体である。これを基材に固着させるために、各種のバインダーを使用する。即ち、バインダー液中に水酸化チタンの微粉末を混ぜて基材に塗布し固定する。もしくは、スプレーで塗布する。しかしながら、こうした光触媒層では、バインダーに埋もれてしまっている水酸化チタンは十分触媒として機能せず、表面に露出しているものだけが機能するので、効率が悪い。また、スプレー塗布時には、バインダーの付着を嫌う各種機材に養生が必要になり、作業が煩雑になるという問題があった。さらに、バインダーにより透明度が悪くなるという問題があった。

また、バインダーに埋もれた光触媒は外気に触れないため、周辺の気体を分解する機能が不十分になる。例えば、光触媒チタンアパタイトと呼ばれている市販品は、アパタイトの吸着性により、物体の壁面等に強力に吸着する。酸化チタンとアパタイトを含む３ミクロン以下の微粒子は、バインダー無しでも半透明のカバーに付着して、透明の光触媒層を形成することができる。光触媒は露出したままの状態である。この光触媒層は、バインダーが無いので長期間劣化し難く、バインダーの劣化による光量減少を抑制することができる。このような光触媒層には、例えば、２−プロパノール＋アパタイト被覆二酸化チタン＋二酸化ケイ素水溶液を使用することができる。

図３は、電球型のＬＥＤ照明装置の実施例側面図である。
図の電球型のＬＥＤ照明装置は、基板１４の上にＬＥＤ群１２や電源回路１６を搭載している。半透明のカバー２２は、ＬＥＤ群１２を包囲している。基板１４は、ヒートシンク２０に密着するように支持されている。本体電極部２８は既存の丸型電球と同様のねじ山を備える。この外形は既知のものと変わらない。ここで、この実施例では、半透明のカバー２２の表裏面とヒートシンク２０の表面に光触媒層２４を付着させている。これにより、上記の実施例と同様の効果を得ることができる。

図３は、ＬＥＤ照明装置の実施例の周辺回路結線図である。
図のように、ＬＥＤ照明装置は、既知の蛍光灯と同様にして、一対の接続端子１７を通じて電源に接続する。電源側には、電源プラグ３２とスイッチングレギュレータ３４と端子受け３６とが順に接続されている。電源プラグ３２は、商用電源のコンセントに接続する。スイッチングレギュレータ３４は、交流の１００ボルトから直流の２４ボルトに変換する回路である。スイッチングレギュレータ３４の出力は端子受け３６に供給される。これらにより、定電圧直流電源を構成する。端子受け３６は、既存の直管型蛍光灯を装着するための機器をそのまま利用することができる。既存の機器の内部に設けられた昇圧トランスやグローランプ等を除去して、この図に示す回路に置き換えればよい。

ＬＥＤ照明装置側では、接続端子１７と整流回路４０と定電圧制御回路４２とＬＥＤ群１２とが順に接続されている。一対の接続端子１７は、一対の端子受け３６にそれぞれ接続される。整流回路４０は、接続端子１７が交流電源に接続されても直流電源に接続されても、定電圧制御回路４２を通じてＬＥＤ群１２に順方向の電流を供給する。これにより、ＬＥＤ群１２を保護する。定電圧制御回路４２は、並列接続されたＬＥＤ群１２の回路全体に印加する端子電圧を安定化するためのものである。

なお、スイッチングレギュレータ３４から安定な駆動電圧が供給される場合には、定電圧制御回路４２を省略してもよい。また、定電圧制御回路４２の代わりに、定電流制御回路を設けて、駆動電流安定化を優先しても構わない。また、必要な光量で発光するだけのＬＥＤ素子を搭載するだけでなく、ＬＥＤ群１２中に、光触媒反応を促進させる波長の光を発するＬＥＤを混在させることもできる。

可視光よりも、若干紫外光に近い波長のほうが、光触媒反応を促進させる効果が高い場合がある。使用する光触媒の種類に応じて、ＬＥＤ群中に、光触媒反応促進用の波長の光を発するＬＥＤを混在させて、光触媒反応を効率良く持続させることができる。

１０ＬＥＤ照明装置
１２ＬＥＤ群
１４基板
１６電源回路
１７接続端子
１８端子カバー
２０ヒートシンク
２１補強体
２２半透明のカバー
２４光触媒層
２６弦に相当する帯状の部分
２８本体電極部
３２電源プラグ
３４スイッチングレギュレータ
３６端子受け
４０整流回路
４２定電圧制御回路

Claims

円筒状の蛍光灯と互換性のある外形を有し、
背面に配置された反射板の反射光を受ける構造の蛍光灯に装着されるものであって、
ＬＥＤ群を配列して結線をした基板と、
前記結線されたＬＥＤ群を駆動して発光させる電源回路と、
前記基板を支持し、前記ＬＥＤ群を覆わない部分で前記基板に対して密着し、前記ＬＥＤ群の駆動により発せられる熱を放熱するヒートシンクを備えた補強体と、
前記ＬＥＤ群と基板と、前記補強体のヒートシンクを覆わない部分とを包囲した、透明または半透明のカバーと、
前記カバーの、前記ＬＥＤ群の発する光が透過する部分の表面と裏面の両面全面に、透明の光触媒層を形成し、
前記補強体は、長手方向に連続した断面が一定の弓形の中空成型体であって、前記弓形の弦に相当する帯状の部分に前記基板が密着しており、前記弓形の湾曲した面と前記カバーとで、全体として円筒状の蛍光灯と互換性のある外形を構成しており、
前記カバーの光触媒層は、酸化チタンとアパタイトを含む３ミクロン以下の微粒子を付着させたものであって、
前記ヒートシンクの表面に、前記反射板の反射光を受ける光触媒層が形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、
前記ＬＥＤ群中に、光触媒反応を促進させる波長の光を発するＬＥＤを混在させたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。