JP2012015012A

JP2012015012A - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP2012015012A
Application number: JP2010151892A
Authority: JP
Inventors: Daiki Tanaka; 大樹田中; Shigetoshi Fujitani; 繁年藤谷; Hideo Ko; 英夫高
Original assignee: Idec Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-01-19

Abstract

【課題】ＬＥＤ照明装置において、照射光の特性を簡単に変更できるようにする。
【解決手段】ＬＥＤ照明装置１において、ＬＥＤ発光素子１１を搭載する基板１０と、基板１０を内蔵しかつＬＥＤ発光素子１１からの出射光を透過させる照明管２とを設ける。基板１０が取り付けられた口金部３に対して照明管２を回転自在に設けることにより、基板１０および照明管２を相対回転可能に設ける。照明管２の色または厚みを周方向に変化させることにより、照明管２からの透過光の特性を周方向で不均一にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置に関し、詳細には、照射光の特性を簡単に変更できるようにしたＬＥＤ照明装置に関する。

光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた蛍光灯型のＬＥＤ照明装置が提案されている（特開２００７−２５７９２８号公報参照）。一般に、発光ダイオードは、蛍光灯に比べて、消費電力が低く、長寿命であるため、照明装置の光源として最近注目されている。

また、ＬＥＤ照明装置として、特開２００７−１２２９３３号公報には、ＬＥＤが搭載された基板を回転自在に設けたものが示されている。当該装置では、基板を所望角度だけ適宜回転させることにより、指向性を有するＬＥＤからの出射光を使用者の所望方向に照射させることができ、配光特性を変更できる。

上記公報に示すものでは、基板の回転によって、配光特性を変更することはできても、照射光の特性そのものを変更することは困難である。照射光の明るさを変化させるには、例えば高価な調光装置が必要になる。また、照射光の色相を変化させるには、ＬＥＤ発光素子を発光色の異なるものに変更したり、あるいは、ＬＥＤ発光素子の上に種類の異なる蛍光体を配置したりする必要が生じる。このように、従来構造のＬＥＤ照明装置では、照射光の特性を変更するのは容易ではない。

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、照射光の特性を簡単に変更できるＬＥＤ照明装置を提供することにある。

請求項１の発明に係るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ発光素子を搭載する基板と、基板を内蔵しかつＬＥＤ発光素子からの出射光を透過させる照明管とを備えている。基板および照明管は相対回転可能に設けられており、照明管は、透過光の特性を周方向で不均一にする不均一性を有している。

請求項１の発明においては、照明管が透過光の特性を周方向で不均一にする不均一性を有しているので、照明管を基板に対して回転させると、ＬＥＤ発光素子からの出射光が入射する回転後の照明管の新たな入射部位は、回転前の旧入射部位と比べて、異なる透過光特性を有している。このため、新たな入射部位に入射して当該入射部位を透過した光の特性（例えば明るさや色相等）は、回転前の旧入射部位に入射して当該旧入射部位を透過した光と比べて変化している。

このように、請求項１の発明によれば、照明管を基板に対して回転させるだけで、照明管からの照射光の特性を変更できるので、照射光の特性の変更を簡単に行えるようになる。

請求項２の発明では、請求項１において、基板の端部には、外部のソケット部に着脱自在に接続される電極を一端に有する口金部が取り付けられており、照明管が口金部に対して回転自在に設けられている。

この場合には、基板の端部が口金部に取り付けられているので、照明管を口金部に対して回転させると、照明管が基板に対して回転することになる。

請求項３の発明では、請求項１において、照明管の不均一性が、周方向に変化する色を照明管が有していることに基づいている。

この場合には、照明管を基板に対して回転させると、ＬＥＤ発光素子からの出射光が入射する回転後の照明管の新たな入射部位は、回転前の旧入射部位と異なる色を有している。ここでいう「色」には、有彩色および無彩色のほか、透明色も含まれる。また、同一色の中の色の濃淡の違いによる色も含まれる。例えば、同じ乳白色であっても、淡い乳白色、濃い乳白色、およびこれらの中間の乳白色などである。

有彩色同士の色の違いの場合、照明管を透過する透過光の色相（つまり波長）が、照明管の回転前後で異なっている。また、無彩色同士または同一色の濃淡の違いによる色の違いの場合、照明管を透過する透過光の明るさが、照明管の回転前後で異なっている。このように、回転後の照明管の新たな入射部位に入射して当該入射部位を透過した光の特性（例えば明るさや色相等）は、回転前の旧入射部位に入射して当該入照射部位を透過した光と比べて変化している。

請求項４の発明では、請求項１において、照明管の不均一性が、周方向に異なる蛍光体を照明管が有していることに基づいている。

この場合には、照明管を基板に対して回転させると、ＬＥＤ発光素子からの出射光が入射する回転後の照明管の新たな入射部位は、回転前の旧入射部位と異なる蛍光体を有している。照明管を透過する透過光は、ＬＥＤ発光素子から出射された光と、蛍光体から発せられる色光とが混合された混合光になるが、照明管の回転後の新たな入射部位の蛍光体は、回転前の旧入射部位の蛍光体と異なっているため、それぞれの照射部位を透過する透過光は、色相（波長）が異なる。

なお、蛍光体としては、照明管の内周面または外周面に塗布または蒸着されている場合のみならず、照明管の内部に蛍光粒子が含有されている場合も含んでいる。

請求項５の発明では、請求項１において、照明管の不均一性が、周方向に変化する厚みを照明管が有していることに基づいている。

この場合には、照明管を基板に対して回転させると、ＬＥＤ発光素子からの出射光が入射する回転後の照明管の新たな入射部位は、回転前の旧入射部位と異なる厚みを有している。厚みが異なると、光透過率が変化する。したがって、新たな入射部位に入射して当該入射部位を透過する光の光透過率は、回転前の旧入射部位に入射して当該旧入射部位を透過する光の光透過率と異なっており、それぞれの入射部位を透過する透過光は、明るさが異なる。

請求項６の発明では、請求項１において、照明管の外周に筒状の透明カバーが設けられている。

この場合には、照明管が不透明であることなどにより、照明管がＬＥＤ発光素子を内蔵していることを外部から視認できない場合でも、透明カバーの存在により、当該照明装置が従来の蛍光管と異なるＬＥＤ照明装置であることを外部から簡単に視認できるようになる。

以上のように、本発明に係るＬＥＤ照明装置によれば、照明管に対して透過光の特性を周方向で変化させる不均一性を持たせるようにしたので、照明管を基板に対して回転させたときに、ＬＥＤ発光素子からの出射光が入射する回転後の照明管の新たな入射部位が回転前の旧入射部位と比べて異なる透過光特性を有することになり、これにより、新たな入射部位に入射して当該入射部位を透過した光の特性（例えば明るさや色相等）が、回転前の旧入射部位に入射して当該旧入射部位を透過した光と比べて変化する。このように、照明管を基板に対して回転させるだけで、照明管からの照射光の特性を変更できるので、照射光の特性の変更を簡単に行えるようになる。

本発明の第１の実施例によるＬＥＤ照明装置の正面概略図である。図１のII-II線断面（縦断面）概略図である。図１のIII-III線断面（横断面）概略図である。前記第１の実施例の作用効果を説明するための図である。本発明によるＬＥＤ照明装置の設置例の一例を示す図である。本発明によるＬＥＤ照明装置の設置例の他の例を示す図である。本発明の第３の実施例によるＬＥＤ照明装置の横断面概略図であって、前記第１の実施例の図３に相当する図である。前記第３の実施例の作用効果を説明するための図である。本発明の第４の実施例によるＬＥＤ照明装置の縦断面概略図であって、前記第１の実施例の図２に相当する図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
〔第１の実施例〕
図１ないし図３Ａは、本発明の第１の実施例によるＬＥＤ照明装置を示している。
このＬＥＤ照明装置１は、図１および図２に示すように、長手方向に延びる筒状の照明管２と、照明管２の両端部に設けられた口金部３とを有している。ＬＥＤ照明装置１の外観は、従来の蛍光管とほぼ同様であり、従来の蛍光管と代替可能である。

照明管２は、例えば樹脂製またはガラス製の透光性部材である。口金部３は、外部のソケット部（図示せず）に対して着脱自在に接続される一対のピン端子（電極）３０を有している。ソケット部は、例えば、屋内の天井や壁面等、または装置や制御盤のパネル等に設置されている。口金部３において、ピン端子側と逆側の端面には、円周溝３ａが形成されており、照明管２の端部は円周溝３ａに挿入されている。照明管２は、口金部３の円周溝３ａに沿って口金部３に回転自在に支持されている。

照明管２の内部には、長手方向に延びる基板１０が配設されている。一方、照明管２の内部において、口金部３のピン端子側と逆側の端面には、基板１０の端部を係止する係止部３１が設けられている。係止部３１は、基板１０の端部が挿入される係止溝３１ａを有している。基板１０の端部が係止部３１に係止されることで、基板１０は口金部３と一体に設けられている。これにより、基板１０（ならびに口金部３）および照明管２は相対回転可能になっている。

基板１０の上には、複数のＬＥＤ発光素子１１が搭載されており、各ＬＥＤ発光素子１１は、基板１０上に所定間隔で複数個配置されている。各ＬＥＤ発光素子１１は、各ピン端子３０に例えばリード線やコネクタ等（図示せず）を介して電気的に接続されている。

ＬＥＤ発光素子１１としては、任意のものを採用し得るが、ここでは、青色発光ダイオードが用いられるとともに、その上に蛍光体が設けられたものを例にとる。この蛍光体は、入射された光により励起されるとともに基底状態に戻るときに入射光とは異なる波長の光を出射するという蛍光特性を有しており、この例では、青色光により励起されて青色光よりも波長の長い黄色の蛍光を発するものを用いている。これにより、ＬＥＤ発光素子１１から出射される光は、青色光と黄色光とが混合された白色になる。

照明管２は、透過光の特性を周方向で不均一にする不均一性を有している。この第１の実施例では、照明管２が周方向に変化する色を有していることにより、照明管２の透過光の特性が周方向で不均一性になっている。

図３に示すように、照明管２は、周方向に区画された複数の領域ａ〜ｄから構成されている。領域ａは透明な領域であり、領域ｂは淡い乳白色の領域であり、領域ｄは濃い乳白色の不透明な領域であり、領域ｃは領域ｂおよびｄの中間の濃さの乳白色の領域である。照明管２を乳白色にするには、着色、蒸着、フィルムの貼着、シボや溝の形成による荒らし加工等の従来からの既知の手法のほか、照明管の内周面または外周面に白色のドットを多数印刷するようにしてもよい。この場合、ドットの密度によって、乳白色の濃淡を出すことが可能である。

次に、本実施例の作用効果について説明する。
上述のように構成されるＬＥＤ照明装置１において、照明管２の回転前の位置として、図３に示すようにＬＥＤ発光素子１１が照明管２の領域ａと対向し、照明管２の回転後の位置として、図３Ａに示すようにＬＥＤ発光素子１１が照明管２の領域ｂと対向する場合を例にとる。

照明管２の回転前においては、ＬＥＤ発光素子１１から出射された光Ｌは、領域ａを透過して外部に照射されるが（図３参照）、このとき、領域ａが透明な領域であるため、光透過率は高く、ＬＥＤ発光素子１１からの出射光は、明るさを減じることなく、ほぼそのまま外部に照射される。

次に、照明管２の回転後においては、ＬＥＤ発光素子１１から出射された光Ｌは、領域ｂを透過して外部に照射されるが（図３Ａ参照）、このとき、領域ｂが淡い乳白色の領域であるため、領域ａと比べて光透過率が数％〜数十％低下する。このため、ＬＥＤ発光素子１１からの出射光は、やや明るさを減じて、外部に照射される。また、領域ｂを透過する際に光が拡散するので、広がりのある照射光が得られる。

このように、照明管２を基板１０に対して回転させるだけで、照明管２からの照射光の特性（明るさや指向性）を変更できるので、照射光の特性の変更を簡単に行えるようになる。

なお、照明管２の色としては、上述した乳白色や透明色に限らず、有彩色や無彩色も含まれる。また、乳白色以外で同一色の色の濃淡の違いによる色も含まれる。

有彩色同士の色の違いの場合、照明管２を透過する透過光の色相（つまり波長）が、照明管２の回転前後で異なっている。また、無彩色同士または同一色の濃淡の違いによる色の違いの場合、照明管２を透過する透過光の明るさが、照明管２の回転前後で異なっている。このように、回転後の照明管２の新たな入射部位に入射して当該入射部位を透過した光の特性（例えば明るさや色相等）は、回転前の旧入射部位に入射して当該旧入射部位を透過した光と比べて変化している。

次に、図４および図５は、本発明によるＬＥＤ照明装置の設置例を示している。ここでは、ＬＥＤ照明装置が部屋の間接照明に用いられる場合を例にとる。

図４および図５に示すように、照明管２は、周方向に区画された複数の領域ｅ〜ｇから構成されている。領域ｅは、光を透過させない不透明な領域であって、例えば濃い黒色の領域である。なお、領域ｅとしては、黒色以外の濃い色を用いるようにしてもよく、あるいは、光を透過させない白色を用いるようにしてもよい。さらには、領域ｅをアルミにより構成するようにしてもよい。領域ｆは、淡い乳白色の領域であって、光を一部透過させて拡散させる領域であり、領域ｇは、透明な領域である。図４の例では、領域ｇが部屋の壁Ｗと対向する位置に配置されるとともに、領域ｅが壁Ｗからもっとも離れた位置に配置されており、また、図５の例では、照明管２が図４に示す位置から時計回りに約９０度回転しており、一方の領域ｆが壁Ｗと対向する位置に配置されるとともに、他方の領域ｆが壁Ｗからもっとも離れた位置に配置されている。

図４の例では、ＬＥＤ発光素子１１から出射された光Ｌは、領域ｇを透過して壁Ｗに入射するとともに壁Ｗで反射し、照明管２の左右両側に向かって室内に照射される。このとき、室内から照明管２を見ると、照明管２の領域ｅからは光が透過しないので、領域ｅの部分は黒く見え、また、領域ｆからは拡散した光が漏れることにより、領域ｆの部分はぼんやりと白く見え、さらに、領域ｇの部分は直接見えない。このため、室内は、領域ｇを透過して壁Ｗで反射した光によって照らされることになる。

また、図５の例では、ＬＥＤ発光素子１１から出射された光Ｌは、壁Ｗと対向する一方の領域ｆおよび領域ｇの一部を透過して壁Ｗに入射するとともに壁Ｗで反射し、照明管２の主に右側に向かって室内に照射される。照明管２の左側に向かって室内に照射される光はほんの一部である。また、このとき、領域ｆが淡い乳白色の領域であるため、領域ｇと比べて光透過率が低く、このため、ＬＥＤ発光素子１１からの出射光は、やや明るさを減じて壁Ｗに入射されるとともに、領域ｆを透過する際に光が拡散するので、やや光量が低下した広がりのある照射光が室内に照射されることになる。

このとき、室内から照明管２を見ると、照明管２の領域ｅからは光が透過しないので、領域ｅの部分は黒く見え、また、壁Ｗから離れた他方の領域ｆからは照明管２の内部で反射した光が拡散してわずかに漏れることにより、当該他方の領域ｆの部分は非常にうっすらと白く見え、さらに、壁Ｗと接近した一方の領域ｆの部分は直接見えない。このため、室内は、一方の領域ｆおよび領域ｇの一部を透過して壁Ｗで反射した光によって、照明管２の主に右側部分が照らされることになる。

従来の蛍光管による間接照明の場合には、蛍光管が直接人の目に触れないように蛍光管を隠すためのカバー等が必要であったが、本発明によるＬＥＤ照明装置の場合、上述したように、照明管の一部に不透明な領域を設けることで、従来のカバーに相当する部材が不要になる。これにより、本発明によるＬＥＤ照明装置を、間接照明用として室内の任意の位置に後付けで設置できるようになる。

〔第２の実施例〕
前記第１の実施例では、照明管２が周方向に変化する色を有していることにより、照明管２が透過光の特性を周方向で不均一にする不均一性を有している場合を例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。

この第２の実施例では、照明管２が周方向に異なる蛍光体を有していることにより、照明管２が透過光の特性を周方向で不均一にしている。蛍光体としては、照明管２の内周面または外周面に塗布または蒸着等されている場合のみならず、照明管２の内部に蛍光粒子が含有されている場合も含んでいる。

この場合には、照明管２を基板１０に対して回転させると、ＬＥＤ発光素子１１からの出射光が入射する回転後の照明管２の新たな入射部位は、回転前の旧入射部位と異なる蛍光体を有している。照明管２を透過する透過光は、ＬＥＤ発光素子１１から出射された光と、蛍光体から発せられる色光とが混合された混合光になるが、照明管２の回転後の新たな入射部位の蛍光体は、回転前の旧入射部位の蛍光体と異なっているため、それぞれの入射部位を透過する透過光は、色相（波長）が異なる。

このように、照明管２を基板１０に対して回転させるだけで、照明管２からの照射光の特性（色相）を変更できるので、照射光の特性の変更を簡単に行えるようになる。

〔第３の実施例〕
図６および図６Ａは、本発明の第３の実施例によるＬＥＤ照明装置を示している。これらの図において、前記第１の実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。

この第３の実施例では、照明管２が周方向に変化する厚みを有している。照明管２の厚みｔは、最小厚みｔ_１から最大厚みｔ_２まで連続的に変化しており、最大厚みｔ_２は、最小厚みｔ_１の位置から周方向に１８０度離れた位置に設けられている。また、照明管２は周方向に均一な乳白色を有している。

図６の例では、照明管２の最小厚みｔ_１の部位がＬＥＤ発光素子１１に対向して配置されており、図６Ａの例では、照明管２が図６に示す位置から反時計回りに約６０度回転しており、照明管２の最小厚みｔ_１および最大厚みｔ_２の中間の厚みの部位がＬＥＤ発光素子１１に対向して配置されている。

この場合には、照明管２を基板１０に対して回転させると、ＬＥＤ発光素子１１からの出射光が入射する回転後の照明管２の新たな入射部位は、回転前の旧入射部位と異なる厚みを有している（図６、図６Ａ参照）。厚みが異なると、光透過率が変化する。したがって、新たな入射部位に入射して当該入射部位を透過する光の光透過率は、回転前の旧入射部位に入射して旧入射部位を透過する光の光透過率と異なっており、それぞれの入射部位を透過する透過光は、明るさが異なる。

このように、照明管２を基板１０に対して回転させるだけで、照明管２からの照射光の特性（明るさ）を変更できるので、照射光の特性の変更を簡単に行えるようになる。

なお、一般に、ＬＥＤ発光素子は一定角度の指向性を有しているため、ＬＥＤ発光素子からの出射光の指向角の範囲で照明管の厚みを変化させるようにすれば、照明管に凸レンズや凹レンズの作用をさせることが可能である。

例えば、ＬＥＤ発光素子の光軸を照明管の最薄部位に一致させるようにすれば、ＬＥＤ発光素子からの出射光の指向角の両端部に位置する照明管の部位は最薄部位よりも厚みが厚いため、照明管はＬＥＤ発光素子からの出射光に対して凹レンズのように作用して光を発散させる。

これに対して、ＬＥＤ発光素子の光軸を照明管の最厚部位に一致させるようにすれば、ＬＥＤ発光素子からの出射光の指向角の両端部に位置する照明管の部位は最厚部位よりも厚みが薄いため、照明管はＬＥＤ発光素子からの出射光に対して凸レンズのように作用して光を収束させる。このようにして、照明管２からの透過光の特性（指向性）を変更できる。

〔第４の実施例〕
図７は、本発明の第４の実施例によるＬＥＤ照明装置を示している。同図において、前記各実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。

この第４の実施例では、照明管２の外周側に筒状の透明カバー４が設けられている。透明カバー４の端部は、スペーサ４１を介して照明管２の端部に固定されており、透明カバー４は、照明管２との間に一定の空隙を介して配置されている。照明管２および透明カバー４の各端部は、口金部３に形成された円周溝３ａ’に回転自在に支持されている。

この場合、照明管２を回転させる際には、透明カバー４を回転させと、透明カバー４と一体に設けられた照明管２が透明カバー４とともに回転することになる。また、この場合には、照明管２が不透明であることなどにより、照明管２がＬＥＤ発光素子１１を内蔵していることを外部から視認できない場合でも、透明カバー４の存在により、当該照明装置が従来の蛍光管と異なるＬＥＤ照明装置であることを外部から簡単に視認できるようになる。

〔他の実施例〕
ｉ）前記第１の実施例では、照明管の色のみを周方向で変化させた例を示し、また前記第３の実施例では、照明管の厚みのみを周方向で変化させた例を示したが、本発明は、これらを組み合わせたもの、すなわち、照明管の厚みの厚い部位と薄い部位とで色を変えたものにも同様に適用できる。

例えば、照明管の厚みの薄い部位を淡い乳白色にし、厚みの厚い部位を濃い乳白色にするとともに、厚みの薄い部位から厚みの厚い部位にかけて乳白色の濃さを徐々に変化させるようにしてもよい。

ii)前記各実施例では、照明管として、長手方向に直線状に延びる直管型のものを例にとって説明したが、本発明の適用はこれには限定されず、任意の形状の照明管に適用される。また、口金部を照明管の一端にのみ配置した片口金型の照明管でもよい。

本発明は、一般の照明に用いられるＬＥＤ照明装置に好適であり、とくに、回転可能な照明管を備えたＬＥＤ照明装置に適している。

１：ＬＥＤ照明装置
１０：基板
１１：ＬＥＤ発光素子

２：照明管

３：口金部
３０：ピン端子（電極）

４：透明カバー

ｔ：厚み

特開２００７−２５７９２８号公報（図１、図２参照）特開２００７−１２２９３３号公報（図１〜図３参照）

Claims

ＬＥＤ照明装置であって、
ＬＥＤ発光素子を搭載する基板と、
前記基板を内蔵するとともに、前記ＬＥＤ発光素子からの出射光を透過させる照明管とを備え、
前記基板および前記照明管が相対回転可能に設けられるとともに、前記照明管が、透過光の特性を周方向で不均一にする不均一性を有している、
ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
請求項１において、
前記基板の端部には、外部のソケット部に着脱自在に接続される電極を一端に有する口金部が取り付けられており、前記照明管が前記口金部に対して回転自在に設けられている、
ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
請求項１において、
前記不均一性は、前記照明管が周方向に変化する色を有していることに基づいている、
ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
請求項１において、
前記不均一性は、前記照明管が周方向に異なる蛍光体を有していることに基づいている、
ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
請求項１において、
前記不均一性は、前記照明管が周方向に変化する厚みを有していることに基づいている、
ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
請求項１において、
前記照明管の外周には、筒状の透明カバーが設けられている、
ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。