JP5523218B2 - Ｌｅｄ照明灯 - Google Patents

Description

本願発明は、ＬＥＤ素子（発光ダイオード素子）を光源に用いたＬＥＤ照明灯に関するものである。

近年、ＬＥＤ素子を光源に用いたＬＥＤ照明灯が種々提案されている。この種のＬＥＤ照明灯は、蛍光灯や白熱電球を光源とした従来型の照明灯と比較して、省電力・高輝度・長寿命といった特色を有しており、蛍光灯や白熱電球に代わる新しい照明として注目されている。この種のＬＥＤ照明灯を有する照明器具は既に商品化もなされているが、商品化をより強く推進するための１つの方策として、既存の蛍光灯をＬＥＤ照明灯にそのまま置き換えて使用できるようにすることが考えられている（例えば特許文献１等参照）。

特開２００１−３５１４０２号公報

しかし、前記従来のＬＥＤ照明灯においては、複数のＬＥＤ素子を実装した基板が透明プラスチック製のパイプ内に収容されていて、外部への熱伝導の経路が限られるため、各ＬＥＤ素子が給電（発光）にて熱を持った場合に効率よく放熱できず、パイプ内温度の上昇を招くおそれがある。ＬＥＤ素子は使用環境が高温になるほど、発光効率が落ちて十分な照度を得られなくなると共に、その寿命が短くなる。従って、前記従来の構成では、十分な照度と製品寿命とを確保し難いという問題があった。

本願発明はこのような問題を契機としてなされたものであり、既存の蛍光灯から置き換えて使用できると共に、放熱性のよいＬＥＤ照明灯を提供することを技術的課題とするものである。

請求項１の発明に係るＬＥＤ照明灯は、複数個のＬＥＤ素子（２２）を有するＬＥＤ光源体（２１）と、前記ＬＥＤ光源体（２１）が取り付けられた放熱体（２３）とを備えており、前記放熱体（２３）の全長が蛍光灯規格に対応して設定されており、前記放熱体（２３）の長手方向両端部に、既存の蛍光灯器具（１０）のソケット部（１９）に係脱可能な端子状係合部（２９）を有しており、商用交流電源（３３）からの電力を調整して前記ＬＥＤ光源体（２１）に供給する点灯回路（３０）を更に備えており、前記蛍光灯器具（１０）の配線コード（３１）のうち前記蛍光灯器具（１０）に固有の電力変換回路（１６）〜（１８）よりも上流側の部分を切断し、圧着端子（３２）を介して前記切断部分を前記点灯回路（３０）から延びるコードに接続することによって、前記電力変換回路（１６）〜（１８）を経由せずに、前記商用交流電源（３３）から前記点灯回路（３０）に直接給電し、且つ、前記蛍光灯器具（１０）のソケット部（１９）は、前記ＬＥＤ光源体（２１）に電力供給せずに前記放熱体（２３）を長手方向両端側から支持しているというものである。

請求項１の発明に係るＬＥＤ照明灯によると、複数個のＬＥＤ素子（２２）を有するＬＥＤ光源体（２１）と、前記ＬＥＤ光源体（２１）が取り付けられた放熱体（２３）とを備えており、前記放熱体（２３）の全長が蛍光灯規格に対応して設定されており、前記放熱体（２３）の長手方向両端部に、既存の蛍光灯器具（１０）のソケット部（１９）に係脱可能な端子状係合部（２９）を有しており、商用交流電源（３３）からの電力を調整して前記ＬＥＤ光源体（２１）に供給する点灯回路（３０）を更に備えており、前記蛍光灯器具（１０）の配線コード（３１）のうち前記蛍光灯器具（１０）に固有の電力変換回路（１６）〜（１８）よりも上流側の部分を切断し、圧着端子（３２）を介して前記切断部分を前記点灯回路（３０）から延びるコードに接続することによって、前記電力変換回路（１６）〜（１８）を経由せずに、前記商用交流電源（３３）から前記点灯回路（３０）に直接給電し、且つ、前記蛍光灯器具（１０）のソケット部（１９）は、前記ＬＥＤ光源体（２１）に電力供給せずに前記放熱体（２３）を長手方向両端側から支持しているから、前記既存の蛍光灯器具から蛍光灯を取り外して、前記既存の蛍光灯器具に前記ＬＥＤ照明灯をそのまま取り付けできる。その上、前記ＬＥＤ素子への給電（発光）による熱は、前記ＬＥＤ光源体が取り付けられた前記放熱体を介して放熱されることになる。換言すると、前記ＬＥＤ光源体を支持する部材自体が放熱機能を発揮することになる。従って、前記既存の蛍光灯と置き換え可能な前記ＬＥＤ照明灯でありながら、前記ＬＥＤ素子への給電に伴う温度上昇を抑制でき、十分な照度と製品寿命とを確保できるという効果を奏する。

また、商用交流電源（３３）からの電力を調整して前記ＬＥＤ光源体（２１）に供給する点灯回路（３０）を更に備えており、前記蛍光灯器具（１０）の配線コード（３１）のうち前記蛍光灯器具（１０）に固有の電力変換回路（１６）〜（１８）よりも上流側の部分を切断し、圧着端子（３２）を介して前記切断部分を前記点灯回路（３０）から延びるコードに接続することによって、前記電力変換回路（１６）〜（１８）を経由せずに、前記商用交流電源（３３）から前記点灯回路（３０）に直接給電し、且つ、前記蛍光灯器具（１０）のソケット部（１９）は、前記ＬＥＤ光源体（２１）に電力供給せずに前記放熱体（２３）を長手方向両端側から支持しているから、前記既存の蛍光灯を前記ＬＥＤ照明灯に置き換えた場合において、前記電力変換回路が不要になり、前記電力変換回路の寿命に影響されずに、前記ＬＥＤ照明灯を使用できる。従って、長寿命である前記ＬＥＤ照明灯の利点を十分に享受できるという効果を奏する。

本願発明において前記放熱体を熱伝導性の高い金属板製とすれば、前記ＬＥＤ素子への給電（発光）による熱を、前記ＬＥＤ光源体から前記放熱体を介して効率よく放熱できるという効果を奏する。

防犯灯の側面断面図である。 グローブを外した状態の防犯灯の底面図である ＬＥＤ照明灯の側面図である。 ＬＥＤ照明灯の底面図である。 ＬＥＤ照明灯の断面図である。 点灯回路の回路図である。 （ａ）は第２実施形態のＬＥＤ照明灯の説明図、（ｂ）は第３実施形態のＬＥＤ照明灯の説明図、（ｃ）は第４実施形態のＬＥＤ照明灯の説明図である。 第５実施形態の放熱体の構造を示す側面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図６では第１実施形態を示し、図７以下では他の実施形態を示している。以下、第１実施形態から順次説明する。

（１）．第１実施形態（図１〜図６）
図１及び図２に示すように、第１実施形態の照明器具は屋外で使用される防犯灯１であり、光が透過する透光部としてのグローブ１１を有する器具本体１０と、光源として用いられるＬＥＤ照明灯Ｌとを備えている。器具本体１０は従来から市販されている既存のものである。すなわち器具本体１０は、既存の蛍光灯器具である防犯灯１から蛍光灯Ｆ（図５参照）を取り外したものである。

第１実施形態の器具本体１０は、絶縁材料製であり且つ下向きに開口した略舟形に形成されている。器具本体１０の基端側には、道路脇にある鋼管ポールや電力柱に器具本体１０を固定するための金属アーム１２が差し込み固定されている。器具本体１０の下向き開口が透光部であるグローブ１１にて覆われる。グローブ１１の先端側は、ヒンジ１３を介して器具本体１０の先端側に開閉回動可能に装着されている。金属アーム１２に固定された係止バネ１４をグローブ１１の基端側に形成された係合部１５に係合させることによって、グローブ１１が閉じ状態に保持される。

器具本体１０の内部には、蛍光灯Ｆを点灯させる電力変換回路として、電圧調整用の安定器１６、グロースタータ１７、力率改善コンデンサ１８及び一対のソケット部１９を備えている。なお、第１実施形態において、一対のソケット部１９の配置間隔は、２０Ｗ形の蛍光灯Ｆの全長に対応させている。すなわち、器具本体１０は、もともと２０Ｗ形の蛍光灯Ｆに対応させた構造になっている。

図３及び図４に示すように、ＬＥＤ照明灯Ｌは、複数個のＬＥＤ素子２２を有するＬＥＤ光源体２１と、該ＬＥＤ光源体２１が取り付けられた放熱体２３とを備えている。ＬＥＤ光源体２１は、帯状に形成されたプリント回路基板２４の片面に、複数個のＬＥＤ素子２２を飛び飛びの間隔で一列状に並べて実装したものである。第１実施形態のＬＥＤ素子２２は、表面実装型で且つその指向角２θが１１０°程度のものである（図５参照）。また、第１実施形態のＬＥＤ素子２２として、いわゆる「白色系」の発光色のものを採用している。

放熱体２３は、長板状のベース板２５と、該ベース板２５の片面のうち長手中途部に取り付けられた載置部としての断面多角形状の載置板２６とを有している。ベース板２５及び載置板２６は、例えばアルミニウム、アルミ合金又はマグネシウム合金といった熱伝導性の高い金属板製であり、放熱性に優れている。放熱体２３（ベース板２５といってもよい）の全長は蛍光灯規格に対応した長さに設定されている。第１実施形態では、両ソケット部１９の配置間隔が２０Ｗ形の蛍光灯Ｆに対応していることから、放熱体２３（ベース板２５）の全長を２０Ｗ形の蛍光灯Ｆのそれと合わせている。

載置板２６は、プレス成形、押出し成形又はロールダイス成形等によって、全長にわたって同一の断面形状に形成されている。第１実施形態の載置板２６は断面山形に形成されている。従って、第１実施形態の載置板２６はＬＥＤ光源体２１を配置可能な外側面２６ａを２面有することになる。載置板２６の各外側面２６ａには、熱伝導性のシリコーン接着剤及びビス止め等によって、ＬＥＤ光源体２１が各ＬＥＤ素子２１を表面に露出させる姿勢で取り付けられている。載置板２６において隣り合う外側面２６ａ同士のなす角度αと、各ＬＥＤ素子２２の指向角２θとの和は、１８０°以上となるように設定される。第１実施形態では、隣り合う外側面２６ａ同士のなす角度αを、各ＬＥＤ素子２２の指向角２θに合わせていて、α＝２θ＝１１０°になっている（図５参照）。

このため、隣り合うＬＥＤ素子２２からの照射光は、放熱体２３の長手方向から見て平行に延びるか又は重なり合うことになる。図５に示すように第１実施形態では、隣り合うＬＥＤ素子２２からの照射光が４０°の角度で重なり合い、その指向角２θが１１０°であるから、放熱体２３の長手方向から見た場合は、２つのＬＥＤ素子２２にて略１８０°の照射範囲を確保でき（略１８０°の範囲を効率よく照らせ）、照射ムラをなくせることになる。特に、載置板２６において隣り合う外側面２６ａ同士のなす角度αを、各ＬＥＤ素子２２の指向角２θ（第１実施形態では１１０°）に合わせることによって、２つのＬＥＤ素子２２にて略１８０°の照射範囲を確保するから、例えば屋外に配置される防犯灯１や屋内の天井に配置される照明器具の光源をＬＥＤ照明灯Ｌとした場合において、これら防犯灯１や照明器具より上側の領域、すなわち、照明する必要のない領域にまで照射光が広がることはない。従って、照射ムラをなくしたＬＥＤ照明灯Ｌでありながら、できるだけ少ない個数のＬＥＤ素子２２にて、照明する必要のある領域を効率よく照らせるのである。

第１実施形態では、載置板２６における一対の長手側縁部から横外向きに突出した当接片部２６ｂを、複数のボルト２７及びナット２８にてベース板２５の長手中途部に締結固定することにより、ベース板２５と載置板２６とは密着固定されている。このため、放熱体２３全体としては十分な放熱性能を確保している。なお、ベース板２５と載置板２６とは、ボルト２７及びナット２８にて締結するに限らず、リベット止めしたり溶着したりしてもよい。

図３及び図４に示すように、放熱体２３（ベース板２５）の長手方向両端部には、既存の蛍光灯器具である防犯灯１のソケット部１９に係脱可能な端子状係合部２９を有している。各端子状係合部２９は既存の蛍光灯Ｆの電極ピンと略同じ形状である。すなわち、各端子状係合部２９は、防犯灯１のソケット部１９に形成された差し込み穴（図示省略）に嵌るように、平行に延びる２本のピンのような形状になっている。放熱体２３においてＬＥＤ光源体２１側（載置板２６側）がグローブ１１の内面と対峙し得るように、各端子状係合部２９をそれぞれ対応するソケット部１９の差し込み穴に嵌め入れることにより、放熱体２３が器具本体１０の両ソケット部１９にて支持されることになる（ＬＥＤ照明灯Ｌが防犯灯１に取り付けられることになる）。

なお、第１実施形態では、放熱体２３（ベース板２５及び載置板２６）における両長手側縁部の一部に、切り欠き３９が形成されている。これは、ソケット部１９が回転式の場合において放熱体２３を取り付ける際に、器具本体１０内にある安定器１６の位置関係上、放熱体２３と安定器１６との干渉を防ぐためのものである。

ベース板２５における他方の片面（載置板２６と反対側の面）には、外部電源からの電力を調整してＬＥＤ光源体２１に供給する点灯回路３０を有している。第１実施形態の点灯回路３０はベース板２５における他方の片面に固定されている（図１〜図４参照）。点灯回路３０には、器具本体１０の内外を通る配線コード３１の一端側が接続され、配線コード３１の他端側には、外部電源としての一般の商用交流電源３３（例えばＡＣ１００Ｖ）が接続される（図６参照）。

図６から分かるように、配線コード３１のうち器具本体１０内にある一端側は、もともと蛍光灯Ｆを点灯させる電力変換回路１６〜１９に接続されていたものである。この場合、配線コード３１において器具本体１０内にある部分のうち電力変換回路１６〜１９より上流側を一旦切断し、該切断部分が点灯回路３０から延びるコードに圧着端子３２を介して接続されている。このため、商用交流電源３３からの電力は、防犯灯１に固有の電力変換回路１６〜１９を経由せずに、点灯回路３０に直接給電して調整し、点灯回路３０にて調整してＬＥＤ光源体２１に供給されることになる。

第１実施形態の点灯回路３０は、商用交流電流を整流する整流回路３４と、整流回路３４に接続された定電圧回路３５とを備えている。この場合、これら３４，３５からなる点灯回路３０に対して両ＬＥＤ光源体２１のＬＥＤ素子２２群は直列に接続されている。図６中の符号３８はＬＥＤ照明灯Ｌをオンオフする電源スイッチである。

なお、器具本体１０は既存のものである必要はなく、新規に制作したものでも構わないことは言うまでもない。この場合、蛍光灯Ｆを点灯させる電力変換回路である電圧調整用の安定器１６、グロースタータ１７及び力率改善コンデンサ１８は不要になる。一対のソケット部１９はＬＥＤ照明灯Ｌを支持するためのものであり、これらソケット部１９からＬＥＤ照明灯Ｌに電力を供給する必要もない。

上記の記載並びに図３〜図５から明らかなように、本願発明のＬＥＤ照明灯Ｌは、複数個のＬＥＤ素子２２を有するＬＥＤ光源体２１と、断面多角形に形成された載置部２６を有する放熱体２３とを備えており、前記載置部２６の外側面２６ａのそれぞれに、前記ＬＥＤ光源体２１が取り付けられており、隣り合う前記外側面２６ａ同士のなす角度αと、前記各ＬＥＤ素子２２の指向角２θとの和が１８０°以上に設定されているから、隣り合う前記ＬＥＤ素子２２からの照射光は平行に延びるか又は重なり合うことになる。このため、隣り合う前記ＬＥＤ素子２２同士によって広範囲を照明でき、照射ムラをなくせるという効果を奏する。

上記の記載並びに図３〜図５に示すように、前記各ＬＥＤ素子２２が表面実装型である一方、前記放熱体２３の前記載置部２６が断面山形に形成されており、前記載置部２６において隣り合う前記外側面２６ａ同士のなす角度αを、前記各ＬＥＤ素子２２の指向角２θに合わせているから、隣り合う前記外側面２６ａ上の前記ＬＥＤ素子２２にて略１８０°の照射範囲を確保できることになる。このため、例えば屋外配置用の防犯灯１や屋内の天井に配置される照明器具の光源をＬＥＤ照明灯Ｌとした場合において、前記防犯灯１や前記照明器具より上側の領域、すなわち、照明する必要のない領域にまで照射光が広がることはない。従って、照射ムラをなくした前記ＬＥＤ照明灯Ｌでありながら、できるだけ少ない個数の前記ＬＥＤ素子２２にて、照明する必要のある領域を効率よく照らせるという効果を奏する。

上記の記載並びに図１及び図２から明らかなように、本願発明の照明器具１は、光が透過する透光部１１を有する器具本体１０に、上記のＬＥＤ照明灯Ｌを内蔵してなるものであるから、照射ムラがないばかりか、できるだけ少ない個数の前記ＬＥＤ素子２２にて広範囲を照らせる照明器具１を需要者に提供できるという効果を奏する。

上記の記載並びに図３〜図５から明らかなように、本願発明のＬＥＤ照明灯Ｌは、複数個のＬＥＤ素子２２を有するＬＥＤ光源体２１と、前記ＬＥＤ光源体２１が取り付けられた放熱体２３とを備えており、前記放熱体２３の全長が蛍光灯規格に対応して設定されており、前記放熱体２３の長手方向両端部に、既存の蛍光灯器具１０のソケット部１９に係脱可能な端子状係合部２９を有しているから、前記既存の蛍光灯器具１０から蛍光灯Ｆを取り外して、前記既存の蛍光灯器具１０に前記ＬＥＤ照明灯Ｌをそのまま取り付けできる。その上、前記ＬＥＤ素子２２への給電（発光）による熱は、前記ＬＥＤ光源体２１が取り付けられた前記放熱体２３を介して放熱されることになる。換言すると、前記ＬＥＤ光源体２１を支持する部材２３自体が放熱機能を発揮することになる。従って、前記既存の蛍光灯Ｆと置き換え可能な前記ＬＥＤ照明灯Ｌでありながら、前記ＬＥＤ素子２２への給電に伴う温度上昇を抑制でき、十分な照度と製品寿命とを確保できるという効果を奏する。

上記の記載並びに図３〜図６から明らかなように、外部電源３３からの電力を調整して前記ＬＥＤ光源体２１に供給する点灯回路３０を有しており、前記蛍光灯器具１０に固有の電力変換回路１６〜１９を経由せずに、前記外部電源３３から前記点灯回路３０に直接給電するように構成されているから、前記既存の蛍光灯Ｆを前記ＬＥＤ照明灯Ｌに置き換えた場合において、前記電力変換回路１６〜１９が不要になり、前記電力変換回路１６〜１９の寿命に影響されずに、前記ＬＥＤ照明灯Ｌを使用できる。従って、長寿命である前記ＬＥＤ照明灯Ｌの利点を十分に享受できるという効果を奏する。

上記の記載並びに図３〜図５から明らかなように、前記放熱体２３が熱伝導性の高い金属板製であるから、前記ＬＥＤ素子２２への給電（発光）による熱を、前記ＬＥＤ光源体２１から前記放熱体２３を介して効率よく放熱できるという効果を奏する。

（２）．ＬＥＤ照明灯の別実施形態（図７）
次に、ＬＥＤ照明灯Ｌの別実施形態を図７に基づいて説明する。図７（ａ）に示す第２実施形態のＬＥＤ照明灯Ｌでは、第１実施形態と同様に載置板２６を断面山形に形成しているが、載置板２６において隣り合う外側面２６ａ同士のなす角度αが９０°になっている。また、表面実装型のＬＥＤ素子２２の指向角２θも角度αに合わせて９０°に設定されている（α＝２θ＝９０°）。この場合、隣り合うＬＥＤ素子２２からの照射光は、放熱体２３の長手方向から見て平行に延びると共に、２つのＬＥＤ素子２２にて略１８０°の照射範囲を確保できる。

図７（ｂ）に示す第３実施形態のＬＥＤ照明灯Ｌは、載置板２６を断面台形状に形成して、隣り合う外側面２６ａ同士のなす角度αを１２０°に設定したものである。ＬＥＤ素子２２としては砲弾型のものを採用しており、その指向角２θは６０°に設定されている。この場合、隣り合う外側面２６ａ同士のなす角度αと、各ＬＥＤ素子２２の指向角２θとの和は１８０°になっていて、隣り合うＬＥＤ素子２２からの照射光が、放熱体２３の長手方向から見て平行に延びると共に、３つのＬＥＤ素子２２にて略１８０°の照射範囲を確保している。

図７（ｃ）に示す第４実施形態のＬＥＤ照明灯Ｌは、載置板２６を断面矩形状（角パイプ状）に形成して、隣り合う外側面２６ａ同士のなす角度αを９０°に設定したものである。表面実装型のＬＥＤ素子２２の指向角２θは、第１実施形態と同様に１１０°に設定されている。この場合、隣り合うＬＥＤ素子２２からの照射光はいずれも重なり合い、載置板２６の全周、すなわち全方位（３６０°）をＬＥＤ照明灯Ｌにて照らすことが可能になる。

（３）．放熱体の別実施形態（図８）
次に、放熱体２３の別実施形態を図８に基づいて説明する。図８に示す第５実施形態では、放熱体２３（ベース板２５）の全長を１０Ｗ形の蛍光灯Ｆのそれと合わせていて、ベース板２５の長手方向両端側に、端子状係合部２９付きの延長体４０を取り付けることによって、放熱体２３を、２０Ｗ形蛍光灯Ｆに対する器具本体１０にも装着可能にしたものである。このように、放熱体２３の長さ調節（延長）を可能にすることによって、様々な長さの蛍光灯Ｆ（４Ｗ〜１１０Ｗ）と置き換えできることになる。なお、詳細は図示しないが、長さ調節の構造は例えばスライドにて伸縮するような構造でもよいし、載置板２６を継ぎ足して延長することも可能である。

（４）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えばＬＥＤ素子２２は表面実装型でも砲弾型でもよい。表面実装型の場合の指向角２θは９０°〜１２０°程度であり、砲弾型の場合の指向角２θは１５°〜６０°程度である。ソケット部１９は回転式のものでもよいし、プランジャ式のものでもよい。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

Ｌ ＬＥＤ照明灯
α 隣り合う外側面のなす角度
２θ 指向角
１ 防犯灯（照明器具）
１０ 器具本体
１１ グローブ（透光部）
１６ 安定器
１７ グロースタータ
１８ 力率改善コンデンサ
１９ ソケット部
２１ ＬＥＤ光源体
２２ ＬＥＤ素子
２３ 放熱体
２５ ベース板
２６ 載置板（載置部）
２６ａ 外側面
２９ 端子状係合部
３０ 点灯回路
３１ 配線コード
３３ 商用交流電源

Claims (1)

1. 複数個のＬＥＤ素子（２２）を有するＬＥＤ光源体（２１）と、前記ＬＥＤ光源体（２１）が取り付けられた放熱体（２３）とを備えており、前記放熱体（２３）の全長が蛍光灯規格に対応して設定されており、前記放熱体（２３）の長手方向両端部に、既存の蛍光灯器具（１０）のソケット部（１９）に係脱可能な端子状係合部（２９）を有しており、
   商用交流電源（３３）からの電力を調整して前記ＬＥＤ光源体（２１）に供給する点灯回路（３０）を更に備えており、
   前記蛍光灯器具（１０）の配線コード（３１）のうち前記蛍光灯器具（１０）に固有の電力変換回路（１６）〜（１８）よりも上流側の部分を切断し、圧着端子（３２）を介して前記切断部分を前記点灯回路（３０）から延びるコードに接続することによって、前記電力変換回路（１６）〜（１８）を経由せずに、前記商用交流電源（３３）から前記点灯回路（３０）に直接給電し、且つ、前記蛍光灯器具（１０）のソケット部（１９）は、前記ＬＥＤ光源体（２１）に電力供給せずに前記放熱体（２３）を長手方向両端側から支持している、
   ＬＥＤ照明灯。

Images