JP6749376B2 - 照明ランプ - Google Patents

Description

この発明は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたＬＥＤランプ等の照明ランプに関する。

複数のＬＥＤが配列された直管形ＬＥＤランプでは、ＬＥＤの粒々が視認されることが多い。特に、技術改良により個々のＬＥＤの発光輝度が増加して、複数のＬＥＤの配置間隔が長くなるほど、ＬＥＤの粒々が視認されやすい。

特開２０１１−２３３３５９号公報 特開２０１１−７６８３３号公報 特開２００９−１５８３３号公報 国際公開第２０１２／０６３７５９号 特開２０１０−３６８３号公報 特開２０１２−２４８４３７号公報 特開２０１２−２２６８９２号公報 米国特許出願公開第２０１２／００７５８５０号明細書 特開２０１２−０９４４７０号公報 米国特許出願公開第２０１１／０３０５０２４号明細書 国際公開第２０１１／０８７０１７号 国際公開第２０１２／０３５８４１号

ＬＥＤランプのＬＥＤの粒々が視認できないようにしたい。

この発明の照明ランプは、
基板に配置されている光源と、
前記基板が固定されるとともに、一対の保持部を有している台座と、
前記台座に取り付けられた状態で前記光源の光が透過する位置に配置された第一の透光部と、
前記第一の透光部の内側である、前記光源と前記第一の透光部との間に配置されるとともに、光学的な処理が施されている第二の透光部と、
前記第一の透光部に保持された状態で前記第一の透光部と第二の透光部との間に配置されるとともに、光学的な処理が施されている第三の透光部と、
を備えたことを特徴とする。

この発明では、ＬＥＤの粒々感を低減することができる。

実施の形態１の照明ランプ５０を示す図。 実施の形態１の照明ランプ５０のＡＡ断面図。 実施の形態２の照明ランプ５０のＡＡ断面図。 実施の形態３の照明ランプ５０のＡＡ断面図。 実施の形態４の照明ランプ５０のＡＡ断面図。 実施の形態５の照明ランプ５０のＡＡ断面図。 実施の形態６の照明ランプ５０のＡＡ断面図。 実施の形態７の照明ランプ５０のＡＡ断面図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の照明ランプ５０を示す図である。照明ランプ５０は、例えば、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した直管形ＬＥＤランプである。
照明ランプ５０は、筒状のランプ管５１を有している。ランプ管５１は、透明な又は透光性のある直管形筒管である。

照明ランプ５０は、発光部６０を備える。
発光部６０は、発光ダイオード（ＬＥＤ５４）と基板５３とヒートシンク５２を有している。
発光部６０は、ランプ管５１に収納されて、照明ランプ５０の発光方向（図１では上方向）に光を発光する。発光部６０は、ランプ管５１の長手方向に渡って延在している。

ヒートシンク５２は、発光部６０からの熱をランプ管５１に放熱する。
ヒートシンク５２は、アルミニウム製などの金属製であり、基板５３を取り付ける台座となりかつ放熱部材となる。例えば、ヒートシンク５２は基板５３を接着固定する。

基板５３は、複数のＬＥＤ５４を搭載し、複数のＬＥＤ５４を均等に配置配列している。

ＬＥＤ５４は、光源の一例であり、ＬＥＤ（発光ダイオード）単体又はＬＥＤモジュールからなる。ＬＥＤ５４は、ＬＥＤチップともいう。

ランプ管５１の両端に一対の口金５７がある。
各口金５７は、一対の給電端子５８を備えている。給電端子５８の本数や形は、図の例に限らず他の本数でも他の形状でもよい。

１対の口金５７は、ランプ管５１の両端を覆うとともに、発光部６０のヒートシンク５２の両端とランプ管５１の両端とに固定されている。

照明ランプ５０は、長期使用の観点で、使用中に安全を損なうランプ内へのホコリの侵入ができない構造を備えている。すなわち、ランプ管５１と口金５７とは接着されており、発光部６０は、密封されている。

照明ランプ５０は、チューブ型外郭を有し、外形が従来通りの市販されている直管形蛍光ランプと同じ形状である。

図２は、図１の照明ランプ５０のＡＡ断面図である。

ランプ管５１は、光を透過する筒状のパイプであり、断面が円形である。
発光部６０は、ランプ管の内部の下部に取り付けられている。
拡散板５５は、ランプ管の内部で、発光部６０の上部に、取り付けられている。

拡散板５５は、ＬＥＤ５４からの光を拡散するガラス製の平板（平面板）である。
拡散板５５は、光を拡散する表面処理がされた透光性のガラス板である。
表面処理としては、サンドブラスト処理又は化学処理（エッチング）を用いる。
図２では、表面処理は、ガラス板の表面（上面）のみに施している。しかし、表面処理は、裏面のみ、又は、両面に施すことができる。
表面処理は、ガラス板の全面に施してもよいし、各ＬＥＤ５４が存在する部分に円形に施してもよい。

ランプ管５１は、管内壁の長手方向に形成された一対の管壁保持部６１を有している。
管壁保持部６１は、凹部が形成されたコ字型をしている。拡散板５５は、両サイドが一対の管壁保持部６１の凹部に長手方向にスライド挿入されることにより、ランプ管５に保持される。

拡散板５５の両端は、ランプ管５１の内壁（凹部の底）に接しており、拡散板５５とランプ管５１の内壁とで半円型あるいはＤ字型を形成する。このように、拡散板５５をランプ管５１の両内壁まで存在させて、拡散板５５を内壁が形成する円弧の弦とすることにより、発光部６０がすべて拡散板５５の裏面に隠れた状態になり、視覚的な美感が向上する。このため、拡散板５５の幅が大きいときは、美感の点からランプ管５１を透明にすることができ、光の透過率を向上させることができる。

管壁保持部６１の間隔を拡散幅Ｂとする。拡散幅Ｂは、ほぼ、拡散板５５の幅と同じである。
ＬＥＤ５４の頂部中心から拡散幅Ｂの両端までの中心角をθとし、
ＬＥＤ５４の頂部中心から拡散板５５の端（拡散幅Ｂの端）までの距離をａとし、
ＬＥＤ５４の頂部中心から拡散板５５の表面（拡散面）までの距離をｃとし、
拡散幅Ｂの半分の長さをｂとすると、関係は以下のようになる。
ｂ／ａ＝ｓｉｎ（θ／２）
ｂ＝ａ×ｓｉｎ（θ／２）
拡散幅Ｂ＝ｂ＋ｂ＝２ｂ＝２×ａ×ｓｉｎ（θ／２）

ＬＥＤ５４の配光角をＨとする。ＬＥＤ５４の配光角Ｈとは、ＬＥＤ５４が発光する光の光度のピーク値を１００％とした場合に、５０％の光度が得られる角度である。例えば、配光角Ｈとは、ＬＥＤ５４の光軸（中心）の明るさに比べて明るさが半分になる角度をいう。

中心角θは、配光角Ｈの二分の一以上二倍以下の角度とする。
配光角Ｈ÷２≦中心角θ≦配光角Ｈ×２
すなわち、拡散板５５は、ＬＥＤ５４の配光角Ｈの二分の一以上二倍以下の角度θの光を拡散する拡散幅Ｂを有している。換言すれば、拡散幅Ｂが確保できるように、長さｃを調整する。

中心角θを配光角Ｈの一倍の角度とすれば（中心角θ＝配光角Ｈとすれば）、ＬＥＤ５４の光軸（中心）の明るさに比べて明るさが半分以上の光が全て拡散されることになり、効率のよい拡散ができる。

ＬＥＤ５４の粒々感を減少させるためには、長さｃをできるだけ長くするのがよく、ＬＥＤ５４をできるだけ、拡散板５５から遠ざけた方がよい。すなわち、ＬＥＤ５４の位置はランプ管５１の発光方向においてランプ管５１の中心より奥まった位置（図２においてランプ管５１の中心より下の位置）がよい。

また、拡散板５５による拡散を増加させるためには、ランプ管５１内での拡散幅Ｂを最大にすればよい。すなわち、拡散幅Ｂをランプ管５１の直径と同じにすればよい。
拡散幅Ｂ＝ランプ管５１の直径ｄ＝ランプ管５１の半径ｒ×２

ここで、中心角θ＝配光角Ｈ＝９０度とすると、図２の辺ａと辺ｂと辺ｃとからなる三角形は直角二等辺三角形となり（ｂ＝ｃ＝ｒとなり）、ＬＥＤ５４がほぼ管壁の内表面に位置することになり、長さｃが最大となり、かつ、拡散幅Ｂが最大となり、粒々感が減少できる配置になる。

ここで、中心角θ＝配光角Ｈ＝１２０度とすると、図２の辺ａと辺ｂと辺ｃとからなる三角形は直角三角形となり（ｃ＜ｂ＝ｒとなり）、長さｃが短くはなるが、拡散幅Ｂが最大となる。

拡散板５５の材質は、ガラスであるが、樹脂でもよい。
ランプ管５１の材質は、樹脂又はガラスである。

材質の組み合わせは以下の４種がある。
Ａタイプ．拡散板５５＝ガラス製、かつ、ランプ管５１＝樹脂製
Ｂタイプ．拡散板５５＝樹脂製、かつ、ランプ管５１＝ガラス製
Ｃタイプ．拡散板５５＝ガラス製、かつ、ランプ管５１＝ガラス製
Ｄタイプ．拡散板５５＝樹脂製、かつ、ランプ管５１＝樹脂製

ガラスを用いることにより、樹脂で発生する経年劣化による着色を回避することができるとともに、光束の低下を抑制することができる。
また、ガラスは、樹脂と比較し、光透過率もよいことから、長時間経過後においても着色が少なく、明るい光拡散板を実現することができる。
しかし、ガラスは、樹脂と比較し、重くなる。また、ガラスは、破損しやすい。

以上の材質の長短から、拡散板５５の材質はガラスとし、ランプ管５１の材質は樹脂とするＡタイプが望ましい。
すなわち、Ａタイプのように、外殻は、軽く丈夫な樹脂で構成し、内部の拡散板５５は、多少重くなるが明るい光拡散板を実現することができるガラスで構成するのがよい。
Ｂタイプの場合のように、拡散板５５の材質は樹脂とし、ランプ管５１の材質はガラスとすれば、重くて破損しやすくなる上に、拡散板５５が経年劣化による着色による光束の低下を招きやすいことになる。
Ｃタイプの場合は、重くて破損しやすくなるが、明るい光拡散板を実現することができる。
Ｄタイプの場合は、軽くて丈夫になるが、拡散板５５が経年劣化による着色による光束の低下を招きやすい。

この実施の形態１は、第一の透光部（ランプ管５１）と第二の透光部（拡散板５５）とを有するチューブ型のＬＥＤ光源が特徴である。
第一の透光部はチューブ型をしており、第一の透光部の内部に第二の透光部が設置されている。第二の透光部は光を拡散するガラスである。
第一の透光部と第二の透光部を設けると、第一の透光部と第二の透光部を光が透過するたびに透過率が減少してランプが暗くなる可能性が有るが、第二の透光部に拡散ガラスを使用するために透過率の減少を抑制することができる。
第二の透光部は、光を拡散するガラスを使用し、ガラス表面を粗くしたガラスである。ガラス表面処理は、サンドブラスト処理や化学処理（エッチング）などで行う。
第二の透光部の透光性ガラスは、第一の透光部の透光性チューブに設けた管壁保持部により設置される。
あるいは、第二の透光部の透光性ガラスは、第一の透光部の透光性チューブに設けたヒートシンクのシンク保持部により設置される。
透光性ガラスは、平板でも曲面状でもよい。
第一の透光部は、透光性が有ればよく、透明でもよい。透明であれば、透過率が増加する。

この実施の形態１によれば、第二の透光部（拡散板５５）が拡散機能を有しているので、ＬＥＤ５４の粒々感が減少する。また、第二の透光部（拡散板５５）がガラスなので、透過率の減少を抑制することができる。

実施の形態２．
図３は、図１の照明ランプ５０のＡＡ断面図である。
以下、主として、実施の形態１と異なる点について説明する。

ヒートシンク５２は、長手方向に形成された一対のシンク保持部６２を有している。
拡散板５５は、両サイドが一対のシンク保持部６２により保持される。

シンク保持部６２は、ヒートシンク５２の両端の上部に設けられている。シンク保持部６２は、凹部が形成されたコ字型をしている。拡散板５５は、両サイドが一対のシンク保持部６２の凹部に長手方向にスライド挿入されることにより、ヒートシンク５２に保持される。

実施の形態３．
図４は、図１の照明ランプ５０のＡＡ断面図である。
以下、主として、実施の形態１と異なる点について説明する。

拡散板５５は、Ｕ字型の曲面板である。
ヒートシンク５２は、拡散板５５の両サイドを固定している。

実施の形態４．
図５は、図１の照明ランプ５０のＡＡ断面図である。
以下、主として、実施の形態１と異なる点について説明する。

拡散板５５は、Ｕ字型のハーフパイプ状の曲面板である。
拡散板５５は、個々のＬＥＤ５４を覆うドーム型あるいは半球型の曲面板であってもよい。
基板５３は、拡散板５５の両サイドあるいは端部を固定している。

実施の形態５．
図６は、図１の照明ランプ５０のＡＡ断面図である。
以下、主として、実施の形態１と異なる点について説明する。

図６は、図４と図５とを組み合わせたものであり、拡散板５５が、外側と内側との２枚ある場合を示している。
ヒートシンク５２は、外側の拡散板５５の両サイドを固定している。基板５３は、内側の拡散板５５の両サイドを固定している。

実施の形態６．
図７は、図１の照明ランプ５０のＡＡ断面図である。
以下、主として、実施の形態１と異なる点について説明する。

図７は、ハーフパイプ型の拡散板５５を、ランプ管５１の内壁に取り付けている。
拡散板５５の外径は、ランプ管５１の内径と同じである。
拡散板５５は、長手方向にスライド挿入されることにより、ランプ管５１に保持される。
ハーフパイプ型の拡散板５５の両端は、凸型の管壁保持部６４に達しており、拡散板５５は、一対の管壁保持部６４とランプ管５１の内壁とによりランプ管５１に固定されている。

実施の形態７．
図８は、図１の照明ランプ５０のＡＡ断面図である。
以下、主として、実施の形態１と異なる点について説明する。

図８は、パイプ型の拡散板５５を、ランプ管５１の内壁に取り付けている。
拡散板５５の外径は、ランプ管５１の内径と同じである。
拡散板５５は、長手方向にスライド挿入されることにより、ランプ管５１に保持される。
パイプ型の拡散板５５は、ランプ管５１の内壁によりランプ管５１に固定されている。

実施の形態８．
図２〜図８のいずれか２個以上を組み合わせてもよい。
照明ランプ５０は、直管形ＬＥＤランプに限らず、環形ＬＥＤランプでもよいし、Ｌ字型、コ字型等のその他の形状のＬＥＤランプでもよい。あるいは、電球形ＬＥＤランプでもよい。

５０ 照明ランプ、５１ ランプ管、５２ ヒートシンク、５３ 基板、５４ ＬＥＤ、５５ 拡散板、５６ 給電端子、５７ 口金、６０ 発光部、６１ 管壁保持部、６２ シンク保持部、６４ 管壁保持部。

Claims (11)

1. 長手方向と前記長手方向と直交する幅方向とを有する照明ランプにおいて、
   基板に配置されている光源と、
   前記基板が固定された台座と、
   前記台座に取り付けられた状態で前記光源の光が透過する位置に配置された第一の透光部と、
   前記第一の透光部の内側である、前記光源と前記第一の透光部との間に配置されるとともに、光学的な処理が施されている第二の透光部と、
   前記第一の透光部に保持された状態で前記第一の透光部と第二の透光部との間に配置されるとともに、光学的な処理が施されている第三の透光部と、
   を備え、
   前記第二の透光部の前記幅方向における最大寸法は、前記台座の前記幅方向における最大寸法より大きく、
   前記第三の透光部の前記幅方向における最大寸法は、前記台座の前記幅方向における最大寸法より大きく、
   前記第二の透光部と前記第三の透光部とは、一方が曲面板であり、他方が平板である照明ランプ。
2. 前記第二の透光部又は前記第三の透光部を保持する一対の保持部を有しており、
   前記保持部は、
   前記長手方向に沿って形成されている請求項１に記載の照明ランプ。
3. 前記保持部は、
   前記第一の透光部における前記幅方向に形成された壁のそれぞれに、互いに対向した状態で形成されている請求項２に記載の照明ランプ。
4. 前記第一の透光部の前記幅方向における最大寸法は、前記第三の透光部の前記幅方向における最大寸法よりも大きく、
   第二の透光部の前記幅方向における最大寸法は、前記第三の透光部の前記幅方向における最大寸法よりも小さい請求項２又は請求項３に記載の照明ランプ。
5. 前記保持部は、
   前記第一の透光部の内壁に形成され前記第二の透光部を保持したコ字型の保持部と、
   前記第一の透光部の内壁に形成され前記第三の透光部を保持した凸型の保持部と
   を有する請求項２から４のいずれか１項に記載の照明ランプ。
6. 前記第一の透光部、第二の透光部、及び、前記第三の透光部は、互いに前記幅方向における断面形状が異なる請求項２から請求項５の何れか一項に記載の照明ランプ。
7. 前記第一の透光部、第二の透光部、及び、前記第三の透光部は、ガラス製、又は、樹脂製である請求項１から請求項６の何れか一項に記載の照明ランプ。
8. 長手方向と前記長手方向と直交する幅方向とを有する照明ランプにおいて、
   光源を固定した基板と、
   前記基板が固定された台座と、
   前記光源の光を透過する第一の透光部と、
   前記第一の透光部の内側に配置されるとともに、前記光源の光を透過する第二の透光部と、
   前記第一の透光部と第二の透光部との間に配置されるとともに、前記光源の光が透過する第三の透光部と、
   を備え、
   第二の透光部の前記幅方向における最大寸法は、前記台座の前記幅方向における最大寸法より大きく、
   前記第三の透光部の前記幅方向における最大寸法は、前記台座の前記幅方向における寸法より大きく、
   前記第二の透光部と前記第三の透光部とは、一方が曲面板であり、他方が平板である照明ランプ。
9. 前記第三の透光部は、前記第一の透光部に取り付けられている請求項１から請求項８の何れか一項に記載の照明ランプ。
10. 前記第三の透光部は、前記第一の透光部の内壁と１対の凸型保持部とにより取り付けられている請求項１から請求項９の何れか一項に記載の照明ランプ。
11. 前記第三の透光部は、前記第一の透光部に対してスライド挿入された状態で前記第一の透光部に保持されている請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の照明ランプ。

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