TWI745436B

TWI745436B - 發光二極管式照明裝置

Info

Publication number: TWI745436B
Application number: TW106132790A
Authority: TW
Inventors: 小島裕二郎; 三英俊; 栗原健一; 小島和憲
Original assignee: 日商愛明朗股份有限公司
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2021-11-11
Also published as: US11156329B2; CN109983273A; JP2018056104A; TW201816320A; WO2018062575A1; US20200217462A1

Abstract

[課題] 提供一種可以將來自LED光源的被照射的光廣範圍地照射的發光二極管式照明裝置。　　[技術內容] 一種發光二極管式照明裝置，是具備將從LED光源被照射的光禁閉在光禁閉手段並將該被禁閉的光的照度激活地照射的照度激活手段。

Description

發光二極管式照明裝置

[0001] 本發明，是有關於發光二極管式照明裝置，尤其是直管型發光二極管式照明裝置。

[0002] LED，與習知的照明器具相比較情況，可將消耗電力減少且可發出與習知的白熱燈和螢光燈同程度的照度、光能量，而期待今後進一步普及。與可以作為螢光燈的替代光源使用的螢光燈具有同樣的外觀，也可直接安裝在既有的螢光燈器具的直管型的LED照明管，已知例如專利文獻1及2。　　[0003] 習知的直管型的LED照明管，無法將來自LED光源的被照射的光廣範圍地由規定照度照射。　　[0004] [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0005] 　　專利文獻1　日本特開2014-053267號公報　　專利文獻2　日本特開2013-219004號公報

[本發明所欲解決的課題] 　　[0006] 本發明，是鑑於習知的缺點，其目的是提供一種可以將來自LED光源的被照射的光廣範圍地照射的發光二極管式照明裝置。 [用以解決課題的手段] 　　[0007] 本發明的發光二極管式照明裝置，是具備：設有被配設在光的照射方向的全光束透過板的LED照明管；及在前述LED照明管內與前述全光束透過板相面對地被配置於基板的LED元件；及具備被配設在該LED元件的發光側的集光反射面的光反射構件；及使前述光反射構件對於前述LED元件的中心線對稱或是非對稱地朝向光的照射方向伸出地配設，將從LED光源照射的光禁閉在光禁閉手段，將被禁閉的光的照度激活地照射的照度激活手段。　　[0008] 本發明的發光二極管式照明裝置，光反射構件，是具備：使從前述LED元件發光的光具有光定向性地從LED照明管通過全光束透過板朝管外照射用的光定向形成面、及具備將前述LED元件的擬似LED元件映出用的擬似LED元件形成面的集光反射面。　　[0009] 反射構件，是具備：對於光源的設置面對於前述LED元件的中心線對稱或是非對稱地朝向光的照射方向伸出地配設的第1反射構件、及與該第1反射構件連接且沿著前述前述全光束透過板的形狀配設的第2反射構件。　　[0010] 照度激活手段，是具備：在設於全光束透過板內的光反射構件設置將光反射激活的材料、及或是設於與全光束透過板相面對的光反射構件的內面的光反射構件、及或是設於位於與前述全光束透過板相面對的光反射構件的凹處內面的光反射構件、及或是設於前述全光束透過板及前述光反射構件的空部內面的光反射構件。　　[0011] 照度激活手段，是在與全光束透過板相面對的光反射面具備光反射薄片、及或是光反射薄膜、及或是光擴散薄片、及或是光擴散薄膜、及或是鏡子、及或是金和銀電鍍較佳。光反射構件，是具備光透過特性及光反射特性較佳。 [發明的效果] 　　[0012] 依據本發明的話，可以提供一種可以將來自LED光源的被照射的光廣範圍地照射的發光二極管式照明裝置。

[0014] 本發明的發光二極管式照明裝置，是具備：設有被配設在光的照射方向的全光束透過板的LED照明管、及在前述LED照明管內與前述全光束透過板相面對地被配置於基板的作為光源的LED元件、及具備被配設在該LED元件的發光側的具有光反射特性的集光反射面的光反射構件、及將從LED光源照射的光禁閉在光禁閉手段並將被該禁閉的光的照度激活照射的照度激活手段。光反射構件，是對於LED元件的中心線對稱或是非對稱地朝向光的發光方向伸出地配設。　　[0015] 在第4圖中，光反射構件，是具備第1反射構件及第2反射構件。反射構件，是具備Al材等的散熱器構件較佳。第1反射構件，是對於基板的仰角是設定成對於基板仰角2～5度，較佳是30度以上，較佳是40度至85度，較佳是50度至65度，進一步85度至120度。前述第2反射構件是從第1反射構件沿著全光束透過板的形狀朝向外方朝廣角方向被配設。　　[0016] 從LED元件被發光的光，是①從LED元件的光源正下方直進第1反射構件的內部空間從全光束透過板朝管體外被照射，②由第1反射構件的集光反射面被反射並通過第1反射構件的內部空間從全光束透過板朝管體外被照射，③由第1反射構件的集光反射面被反射使通過第1反射構件的內部空間並使到達全光束透過板的光進一步由第2反射構件被反射透過光禁閉手段從全光束透過板朝管體外被照射，④LED元件發光的光是透過或是通過第1反射構件並透過形成於第1反射構件及全光束透過板之間的空間的光禁閉手段從全光束透過板朝管體外被照射。　　[0017] 照度激活手段，是將從光禁閉手段被照射的光的照度在光禁閉手段內激活用的手段即可，例如，在設於全光束透過板內的光反射構件設置將光反射激活的材料、及或是在全光束透過板及光反射構件之間的空隙設於與全光束透過板相面對的光反射構件的內面的光反射構件、及或是設於位於與全光束透過板相面對的光反射構件的凹處內面的光反射構件、及或是設於全光束透過板及光反射構件的空部內面的光反射構件較佳。　　[0018] 照度激活手段，是在與全光束透過板相面對的光反射面且在光反射薄片、光反射薄膜、光擴散薄片、光擴散薄膜、鏡子、前述凹處和空部內配設光反射構件，在前述凹處和空部的內面設置凹凸和鋸齒狀部的至少1個較佳。光反射構件，是為了提高反射效率而施加銀塗裝、銀電鍍或是依據此的塗裝和電鍍較佳。　　[0019] 光反射構件，是與具備光反射特性一起具備光透過特性較佳。光反射構件，是為了朝光禁閉手段將光導入及或是透過，光貫通手段是例如具備設有開縫和奈米尺寸的細孔等、及或是使用光透過性的優異的材料較佳。光反射構件，是在高反射率聚碳酸材將高透過率聚碳酸材混合地作成也可以，或是只在高透過率聚碳酸材形成光反射面也可以。光反射構件，是在表面設置高反射構件也可以。光反射構件，是由聚碳酸和丙烯酸等的樹脂材、鋁、鐵、不銹鋼等的金屬材、玻璃、木材、紙、和紙等作成較佳。　　[0020] 反射構件，是全反射率具備40%以上較佳。光反射構件，是光透過率具備數%至50%以上較佳。反射構件的全反射率及或是光透過率，是對應使用目的適宜選擇較佳。為了提高光透過特性而使用石墨烯薄膜和高透過性聚碳酸材較佳。　　[0021] 如第5圖所示，光禁閉手段，是具備第1反射構件及全光束透過板的空部的情況，光禁閉激活手段，是在與全光束透過板相面對的側，設置對於LED設置位置被配設成負30度至30度的位置的第4反射構件80也可以。　　[0022] 第1反射構件，是具備使從LED元件發光的光具有光定向性地從LED照明管通過全光束透過板朝管外照射用的光定向形成面。第2反射構件，是具備被配設在照明管與全光束透過板相面對且具有光反射特性的光反射面。第2反射構件，是從第1反射構件的末端沿著全光束透過板的形狀朝向外方朝廣角方向被配設較佳。又，第2反射構件，是沿著全光束透過板的曲面被設置較佳。又，LED照明管，是不具備被配設在光的照射方向的全光束透過板也可以。進一步，反射構件，是在第1反射構件及第2反射構件之間設置第3光反射構件也可以。光反射構件的形狀，是藉由設置第3光反射構件而可以具備更接近全光束透過板的曲面形狀。　　[0023] 第1光反射構件，是具備：從LED照明管朝管外照射用的光定向性形成面、及在面向於LED元件側的集光反射面將前述被貼裝的LED元件的擬似LED元件映出的擬似LED元件形成面。擬似LED元件形成面，是將前述被貼裝的LED元件的擬似LED元件，在第1光反射構件較佳是擬似LED元件形成面被寫出複數列，例如2列、3列、5列較佳。又，擬似LED元件形成面，是形成光定向性形成面也可以。第6圖，是顯示從被配設在前述基板的LED元件發光的光，是從被照射的方向看LED元件時，被貼裝在基板的LED元件13的擬似LED元件13a映在第1反射構件的擬似LED形成面所看到的照片。　　[0024] 藉由將第1光反射板的仰角設成40度至85度，進一步將LED元件的配置端及第1光反射板之間的間隔設成0.1～5.0mm，將第1光反射板的高度設成LED元件的寬度的5倍以上，較佳是10mm～20mm，就可以由寬的照射角度消除光量的損失，提高照度和PPFD。藉由LED光源被照射的照度，是可獲得1.5～2.0倍較佳。又，第1反射構件對於基板的仰角、LED元件端部及反射板之間的間隔、反射板的高度，可對應LED的驅動電壓和光束，進一步LED照明裝置的直徑等的尺寸可變。　　[0025] 又，發光二極管式照明裝置的管體，不限定於近似半圓筒狀，可以具備各種的形狀。發光二極管式照明裝置的管體，是例如，可以由玻璃和合成樹脂等的材料形成。例如，以藉由聚碳酸酯樹脂等的規定的具有彈性的材料使成為長條的半圓筒的方式一體成形的構件也可以。且，發光二極管式照明燈的管體的整體或是一部分，是具有透光性，只要可透光，由透明、半透明、有色透明的材料形成也可以。　　[0026] LED元件，是外加上述的規定的電壓的話就白色發光的表面貼裝型的白色LED。此LED元件，是以在基板的表面側的寬度方向中央位置沿著基板12的長度方向成為一列的方式由一定間隔被配置較佳。LED元件，是以沿著基板12的長度方向成為複數列的方式配置也可以。　　[0027] 以下，對於本發明的一實施例參照添附圖面具體說明。　　本發明，不限定於上述的實施例。即，本行業者，是在本發明的技術的範圍或是其均等的範圍內，對於上述的實施例的構成要素，進行各式各樣的變更、組合、替代也可以。　　[0028] 第1圖，是顯示本發明的發光二極管式照明裝置的概略圖。第2圖，是第1圖所示的直管形發光二極管照明裝置的分解立體圖。第3圖，是第1圖所示的剖面線A-A中的第1實施例的直管形發光二極管照明裝置的剖面圖。　　[0029] 如第3圖所示，發光二極管式照明裝置1，是設有：具備全光束透過板的透光性蓋31及具備管體構件15的圓筒狀管體10、及被配設在圓筒狀管體10的內部的作為光源的LED元件13、及貼裝有LED元件13的基板12、及基板支撐構件17、及光反射構件19、及LED控制器22、及端部帽50。進一步，光反射構件19，是具備：第1光反射構件191、及第2光反射構件193、及第3光反射構件195。在此，管體構件15、及基板支撐構件17、及第1光反射構件191、及第2光反射構件193、及第3光反射構件195，是由鋁、和銅、塑膠等的散熱材作成較佳。光反射構件，是使用將高反射率的聚碳酸材(帝人公司製LN5000RM)及高透過率的聚碳酸材(帝人公司製MN48005Z)混合的聚碳酸材。　　[0030] 從LED元件發光的光，是透過光反射構件19通過全光束透過板31朝管體的外照射。從前述LED元件發光的光，是透過第1光反射構件191的集光反射面19a的光集光面通過全光束透過板31朝管體的外照射時，被禁閉在作為光禁閉手段的對應第2光反射構件193的光反射面193a被配設的全光束透過板31、及或是被禁閉在形成於前述全光束透過板31及前述第2光反射構件193之間的光禁閉路60，進一步被禁閉在設於光禁閉路60的光反射構件的凹處62，進一步被禁閉在藉由光反射構件19及全光束透過板31形成的空部64。且，被禁閉的光，是藉由照度激活手段使被照射的光的照度被激活。且被激活的光，是從全光束透過板31朝管體外被照射。　　[0031] 照度激活手段，是將被禁閉在光禁閉手段的照射光激活。照度激活手段，是在與光全光束透過板相面對的光反射面配設光反射薄片、光反射薄膜、光擴散薄片、光擴散薄膜、鏡子，在前述凹處和空部內配設光反射構件，在前述凹處和空部的內面設置凹凸和鋸齒狀部的至少1個較佳。光反射構件，是為了提高反射效率而施加銀塗裝、銀電鍍或是依據此的塗裝和電鍍較佳。　　[0032] 在本實施例中，基板支撐體構件17及第1光反射構件191是一體地成形較佳。且，將第1光反射構件191、及第2光反射構件193、及第3光反射構件195一體地成形較佳。進一步，與基板支撐構件17、第1光反射構件191、及第2光反射構件193、及第3光反射構件195一體地成形較佳。在這些構件17、191、193、195使用塑膠的話，可以容易地將這些構件一體成形。將基板支撐構件17、第1光反射構件191、及第2光反射構件193、及第3光反射構件195各別形成，其後選擇這些構件由黏著劑和螺栓等接合也可以。　　[0033] 基板支撐構件17及光反射構件19，雖是一體形成，但是被禁閉在光反射部光禁閉空間62，且被禁閉的光是從全光束透過板31朝管體外被照射較佳。材19及基板支撐構件17，是個別構成也可以。光反射構件19及基板支撐構件17是由螺栓和黏著材被固定。具備基板支撐構件17的光反射構件19，是可裝卸地被安裝於卡止部也可以。光反射構件19及基板支撐構件17，是從卡止部各別可取下地安裝也可以。第1光反射構件19，是一體地被設置在基板17上較佳。　　[0034] 藉由在這些管體構件15、基板支撐構件17、光反射構件191、193、195使用散熱器，就可以獲得較高的放熱效果，例如散熱器的材料為鋁的情況時，人體的接觸的部分的熱安全的溫度，可以設成例如40℃。散熱器的材料，一般是熱傳導效率優異的鋁或是銅。　　[0035] 如第3圖所示，基板12，是被收容支撐在基板支撐構件17的長度形狀的內部空間(閉空間)內。且，LED元件13，是在形成於基板支撐構件17的透光性蓋31側的條帶狀的開口部將發光面與全光束透過板31相面對地配設。　　[0036] 如第3圖所示，在發光二極管式照明裝置1的上述閉空間的橫剖面中，在沿著橫剖面的全光束透過板31的中心線61上配設有LED元件13。全光束透過板31，是具有全光束透過率95%以上的全光束透過板較佳。全光束透過板，是具備全光束透過率95(%)以上較佳。全光束透過板31，是使用帝人公司製的高擴散型式也就是樹脂製的ML系列。在此，全光束透過率(%)，是由試驗片載置時的全光束/未載置試驗片時的全光束×100表示。　　[0037] 被貼裝於基板12的LED元件13，是在基板的長度方向規定的隔有間隔地呈一列地，或是複數列被配設也可以。如第2圖所示在基板12上中沿著長度方向等間隔地被貼裝複數LED元件13。且，在基板12的端部中被配置有LED控制器21。　　[0038] 在此第1光反射構件191，是在LED元件側具備集光反射面19a較佳。集光反射面19a，是具備：光定向形成面20a、及將被貼裝於面向於LED元件側的光反射面的LED元件的擬似LED元件映出的擬似LED元件形成面20b較佳。　　[0039] 前述LED元件端部及第1反射構件19的集光反射面之間的間隔長(S)，是0.1mm至5.0mm，較佳是0.5mm至2.0mm，第1光反射構件19的仰角α，是45度至85度，較佳是50度至65度，且將前述反射構件的全反射率限定在80%以上較佳。上述間隔，是在集光反射面的一部分設置電氣絕緣材的話，零也可以。　　[0040] 被貼裝於基板的LED元件的擬似LED元件，是在第1反射構件19的集光反射面19b被寫出。從LED元件的照射方向將被貼裝於基板的LED元件的下方所見的情況時，擬似LED元件，是在第1反射構件19的集光反射面19a被寫出(第6圖)。

第1光反射構件191，是具備對於從被貼裝於基板的LED元件發光的光進行的方向朝向全光束透過板31伸出的伸出部23光反射面19a。伸出部23，是對於從被貼裝於基板的LED元件發光的光進行的方向，在前述LED元件的兩側對於前述LED元件的中心線對稱或是非對稱地配設。伸出部23，是由將來自發光元件13的光朝透光性蓋31定向的姿勢被配置較佳。

第1光反射構件19，是具備：朝向全光束透過板31由規定的仰角如50度至75度的角度伸出的第1光反射構件191、及沿著全光束透過板31的彎曲形狀彎曲地設置的第2光反射構件193、及將第1光反射構件191及第2光反射構件193連繫的第3光反射構件195。光反射構件19，是不限定於第1光反射構件191、第2光反射構件193、第3光反射構件195的構成而將光反射構件連繫地更多段地構成也可以。

第2光反射構件193及第3光反射構件195，是各別具備在與全光束透過板31相面對側具有光反射特性的光反射面193a及195a較佳。

為了將LED元件的發光照度與習知的螢光管同等或是以上地定向，將第1光反射構件的集光反射面的全反射率設成80%以上較佳。具體而言在集光反射面19a，施加例如銀電鍍、銀塗裝、鉻電鍍等較佳。且，此時的照度，是依據「亮度是光源及照射面之間的距離的二次方成反比例」的光的亮度的定理被決定。

從LED元件發光的光，是透過第1光反射構件191通過全光束透過板朝管體的外照射時，第1光反射構件191對於基板仰角是設成45度至85度，較佳是50度至65度，LED元件端部及第1光反射構件之間的間隔(S)是設成 0.5~5.0mm，反射板的高度是設成LED元件的寬度的5倍以上，較佳是10~20mm。

從LED元件透過全光束透過板朝管外被照射的光，是由照射角度為120度至180度、全光束全光束為2000~3000 lm被照射。進一步使用第7圖(a)(b)(c)詳細說明。第7圖(a)，是顯示來自LED光源的照射的配光狀態的圖。第7圖(b)，是顯示來自市售的直管型LED光源的配光的圖。第7圖(c)，是顯示來自本發明的市售的直管型LED光源的配光的圖。如第7圖(b)所示，來自市售的直管型LED光源的配光，因為通常是由120度配光地被設計，所以左右30度無法有效被使用。藉由在本發明的發光二極管式照明裝置設置定向照度控制手段，可以將從光源的中心線各左右65度的合計130度的領域的光，至從中心線左右90度的合計180度為止再配光(第7圖c)。由此從中心線至120度的領域的照度是10%以上，較佳是50%以上變高。

依據本發明的發光二極管式照明裝置1的話，成為可將照度分布成為廣角(140度以上)，可成為習知的螢光燈的性能(照度及配置光)的50%的消耗電力，節能的照明光源成為可能。具體而言，將消耗電力與螢光燈相比可以減少12~13%程度，照度、PPFD可以成為2至3倍(與習知的LED比較)。不會如螢光管發出高熱，有助於安全及安心。且，直管形發光二極管式照明燈1，可以為500g以下。

AC電源等的驅動裝置，是被配設於貼裝了LED照明管內的LED元件的基板的下方，或是反射構件的集光反射面的背側較佳。

在此，將發光二極管式照明裝置的LED元件驅動的順方向電壓至少1.5V~4.5V外加於LED元件將發光二極管式照明裝置驅動，從被貼裝於前述基板的LED元件被發光的光的方向看被貼裝於該基板的LED元件方法時，擬似LED元件是被映出在前述擬似LED形成面。又，擬似LED元件，是LED元件發光的話，擬似LED元件是被映出在前述擬似LED形成面較佳。前述驅動電壓，是由單一電源驅動較佳。　　[0050] 本發明的前述發光二極管式照明裝置，是直管形發光二極管式照明裝置較佳。本發明的發光二極管式照明裝置，是使用在電子裝置的光源，例如液晶裝置的背部光源也可以。 [產業上的可利用性] 　　[0051] 本發明，是發光二極管式照明燈、電子裝置、植物工場、LED看板。

[0052]1‧‧‧發光二極管式照明裝置10‧‧‧圓筒狀管體12‧‧‧基板13‧‧‧LED元件13a‧‧‧擬似LED元件15‧‧‧管體構件16‧‧‧中心線17‧‧‧基板支撐構件19‧‧‧光反射構件191‧‧‧第1光反射構件19a‧‧‧集光反射面193‧‧‧第2光反射構件193a‧‧‧光反射面195‧‧‧第3光反射構件195a‧‧‧光反射面20a‧‧‧光定向形成面20b‧‧‧擬似LED形成面23‧‧‧第1光反射構件的伸出部31‧‧‧全光束透過板50‧‧‧端部帽60‧‧‧光禁閉路62‧‧‧光禁閉凹處64‧‧‧光禁閉空部66‧‧‧照度激活手段80‧‧‧第4光反射構件

[0013] 　　[第1圖]有關於本發明的直管形發光二極管照明裝置的立體圖。　　[第2圖]第1圖所示的直管形發光二極管照明裝置的分解立體圖。　　[第3圖]第1圖所示的剖面線A-A的實施例的直管形發光二極管照明裝置的剖面圖。　　[第4圖]說明從第1圖的發光二極管式照明裝置中的LED元件也就是光源被發光的光的光路的概略圖。　　[第5圖]顯示將從第1圖的發光二極管式照明裝置中的LED元件也就是光源被發光的光禁閉的手段的概略圖。　　[第6圖]顯示被貼裝在基板的LED元件的擬似LED元件是映在第1反射構件的擬似LED形成面所看到的照片。　　[第7圖(a)]顯示來自LED元件的光的照射的概略圖。　　[第7圖(b)]顯示來自市售的直管型製品的LED元件的光的照射的概略圖。　　[第7圖(c)]顯示來自本發明的直管型製品的LED元件的光的照射的概略圖。

1‧‧‧發光二極管式照明裝置

12‧‧‧基板

13‧‧‧LED元件

17‧‧‧基板支撐構件

19‧‧‧光反射構件

19a‧‧‧集光反射面

20a‧‧‧光定向形成面

20b‧‧‧擬似LED形成面

31‧‧‧全光束透過板

60‧‧‧光禁閉路

61‧‧‧中心線

62‧‧‧光禁閉凹處

64‧‧‧光禁閉空部

80‧‧‧第4光反射構件

191‧‧‧第1光反射構件

193‧‧‧第2光反射構件

195‧‧‧第3光反射構件

Claims

一種發光二極管式照明裝置，具備：LED照明管，設有被配設在光的照射方向的全光束透過板；LED元件，在前述LED照明管內與前述全光束透過板相面對地被配置於基板；及光反射構件，具備被配設在前述LED元件的發光側的集光反射面；其中，前述光反射構件對於前述LED元件的中心線對稱或是非對稱地朝向光的照射方向伸出地配設，且具有將從LED光源照射的光禁閉的光禁閉手段，將前述被禁閉的光的照度激活地照射的照度激活手段，其中，前述光反射構件，是具備：從前述LED元件發光的光具有光定向性地從前述LED照明管通過前述全光束透過板朝管外照射用的光定向形成面、及設有將前述LED元件的擬似LED元件映出用的擬似LED元件形成面的集光反射面。
如申請專利範圍第1項的發光二極管式照明裝置，其中，前述反射構件，是具備：對於光源的設置面對於前述LED元件的中心線對稱或是非對稱地朝向光的照射方向伸出地配設的第1反射構件、及與前述第1反射構件連接且沿著前述全光束透過板的形狀配設的第2反射構件。
如申請專利範圍第1項的發光二極管式照明裝置，其中，前述照度激活手段，是具備：設於全光束透過板內的光反射構件、及或是在全光束透過板及前述光反射構件之間的空隙設於與全光束透過板相面對的光反射構件的內面的光反射構件、及或是設於位於與前述全光束透過板相面對的光反射構件的凹處內面的光反射構件、及或是設於前述全光束透過板及前述光反射構件的空部內面的光反射構件。
如申請專利範圍第1項的發光二極管式照明裝置，其中，前述照度激活手段，是在與全光束透過板相面對的光反射面具備光反射薄片、光反射薄膜、光擴散薄片、光擴散薄膜、鏡子、金和銀電鍍的至少1個。