JP2012164541A - 直管型ｌｅｄ電球。 - Google Patents

Abstract

【課題】十分広い照射角を持ち、かつ、放熱性及び耐衝撃性能に優れた直管型ＬＥＤ電球を安価に提供すること。
【解決手段】実施例１の直管型ＬＥＤ電球は複数の第一のＬＥＤ光源０１０１ａと複数の第二のＬＥＤ光源０１０１ｂとを備えており、それらの光軸０１０５ａ及び０１０５ｂは所定の角度０１０６を有する。それぞれのＬＥＤ光源から光軸を中央に挟んでその両側に拡がる２本の線はＬＥＤ光源によって照らされる範囲をイメージしたものである。このように二つのＬＥＤ光源に所定の角度を持たせることにより、光の照射の指向性が強いＬＥＤ光源によっても十分に広い照射角０１３０を確保することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本願発明は、十分広い照射角を持ち、かつ、放熱性及び耐衝撃性に優れた直管型ＬＥＤ電球を提供するための技術に関する。

発光ダイオード（以下ＬＥＤという）を使用したＬＥＤ電球はエネルギー効率に優れ、また長寿命であることから白熱電球や蛍光灯に替わるものとして期待されている。実際、白熱電球型のＬＥＤ電球は近年低価格化が進んだことにより、白熱電球からＬＥＤ電球への置き換えが急速に進行している。

一方で、直管型蛍光灯にとって替わることが期待される直管型ＬＥＤ電球は、いくつかの障害が理由となって白熱電球型のＬＥＤ電球と比べるとその普及が遅れている。理由の一つは、直管型ＬＥＤ電球の照射角にある。すなわち、オフィスなどに多用されている直管型蛍光灯は３６０度の全範囲を照らすことができるのに対し、ＬＥＤ光源には強い指向性があるために直管型ＬＥＤ電球では全方位を照らすことができず天井が暗くなる等の問題があった。そこで複数のＬＥＤ光源をそれらの照射軸が角度を持つように設置することにより、広い範囲をまんべんなく照らすための技術が開示されている（特許文献１、特許文献２）。

特開２００５‐１６６４２６ 特開２０１０‐２５７７６９

直管型ＬＥＤ電球の普及が進まないもう一つの理由は、直管型蛍光灯と比較した場合に十分な経済的合理性が得られるまでの低価格化が未だ実現されていない点にある。特許文献１や特許文献２に記載の直管型ＬＥＤ電球は広角の照射を得るための複雑な構造が採用されており、直管型ＬＥＤ電球の低価格化を実現することが困難であるという課題を残している。

本願発明の直管型ＬＥＤ電球は、簡易な構造により広角の照射角、放熱性、耐衝撃性能を実現した直管型ＬＥＤ電球である。

本願の一の発明は、複数のＬＥＤ光源が設置された二枚の基板をそれらが一定の角度を有するように設置した直管型ＬＥＤ電球に関する。

本願の一の発明は、複数のＬＥＤ光源が設置されたフレキシブル基板を折り曲げて設置した直管型ＬＥＤ電球に関する。

本願発明によれば、十分広い照射角を持ち、かつ、放熱性及び耐衝撃性能に優れた直管型ＬＥＤ電球が提供される。

実施例１の直管型ＬＥＤ電球の概念を表す図。 実施例１の直管型ＬＥＤ電球の構造を表す図。 ＬＥＤ光源の「断面照射ベクトル」の用語を説明するための図。 実施例２の直管型ＬＥＤ電球の概念を表す図。 実施例２の直管型ＬＥＤ電球の構造を表す図。 実施例３の直管型ＬＥＤ電球の断面図。 実施例３の直管型ＬＥＤ電球の断面図。 実施例４の直管型ＬＥＤ電球の断面図。 実施例４の直管型ＬＥＤ電球の断面図。

実施例１は請求項１及び請求項２に記載の発明に関する。実施例２は請求項３、請求項４及び請求項５に記載の発明に関する。実施例３は請求項６及び請求項７に記載の発明に関する。実施例４は請求項８に記載の発明に関する。

<実施例１の概念>

図１は、実施例１の直管型ＬＥＤ電球の概念を表す図である。図は、直管型ＬＥＤ電球を管の伸びる方向と垂直な面で切断した断面の図となっている。実施例１の直管型ＬＥＤ電球は複数の第一のＬＥＤ光源０１０１ａと複数の第二のＬＥＤ光源０１０１ｂとを備えており（複数のＬＥＤ光源が図面に垂直に並べられているため図面上には第一のＬＥＤ光源と第二のＬＥＤ光源のそれぞれにつき一のＬＥＤ電球のみが現れている）、それらの光が断面上において向かう方向である断面照射ベクトル０１０５ａ及び０１０５ｂは所定の角度０１０６を有する（断面照射ベクトルの正確な定義については後述する）。断面照射ベクトルを中央に挟んでそれぞれのＬＥＤ光源からその両側に拡がる２本の線はＬＥＤ光源によって照らされる範囲をイメージしたものである。このように二つのＬＥＤ光源に所定の角度を持たせることにより、光の指向性が強いＬＥＤ光源によっても十分に広い照射角０１３０を確保することが可能となる。

実施例１の直管型ＬＥＤ電球は上部に放熱部０１０３を有し、ＬＥＤ光源が発した熱を効率よく外部に逃がすことができ、また、その下部中央には基板保護用突起０１０９が形成され、ＬＥＤ光源が設置された基板を落下・衝突などによる衝撃から保護している。
<実施例１の構成>

図２は、実施例１の直管型ＬＥＤ電球の構造を表す図である。図は、直管型ＬＥＤ電球を管の伸びる方向と垂直な面で切断した切断面を表している（以下「切断面」というときは、直管型ＬＥＤ電球の管の伸びる方向と垂直な面をいうものとする）。実施例１の直管型ＬＥＤ電球はその骨格をなしてＬＥＤ光源が設置された基板を支持するとともにＬＥＤ光源の熱を放熱するための第一熱伝導性支持体０２１０を有する。第一熱伝導性支持体の上部には放熱のための放熱部０２０３が、下部には基板設置のための第一の基板設置部０２０４が形成されている。さらに第一熱伝導性支持体の下部中央には基板保護のための基板保護用突起０２０９が形成されている。基板保護用突起０２０９を挟んだ両側には基板を設置するための設置面０２０８ａ及び０２０８ｂが形成され、設置面のそれぞれには第一基板０２０２ａ及び第二基板０２０２ｂが設置されている。そして第一基板には複数の第一のＬＥＤ光源０２０１ａが設置され、第二基板には複数の第二のＬＥＤ光源０２０１ｂが設置されている。第一の基板設置部は、第一のＬＥＤ光源の断面照射ベクトル０２０５ａと第二のＬＥＤ光源の断面照射ベクトル０２０５ｂとが所定の角度０２０６をなしてかつその中央部が下部に位置するように中央部が折り曲げられている。

「第一熱伝導性支持体」は、実施例１の直管型ＬＥＤ電球の骨格をなす本体であって、ＬＥＤ光源の設置された基板を支持してかつこれを保護するとともに、ＬＥＤ光源から発生した熱を外部に放出する役割を果たす。ＬＥＤ光源の劣化は高温度によって加速されるため放熱はＬＥＤ光源の長寿命化にとって重要である。このため、第一熱伝導性支持体の素材としてはアルミニウム合金など熱伝導性の高いものを使用するのが好ましい。図の形状を成形する方法としては引抜加工などが採用できる。

「管状」とは、細長い中空の棒の状態をいう。中空とする理由は、一定の強度を保ちながら軽量化と材料費の低減を図るためである。断面の中空に強度及び熱伝導性を高めるための間仕切りを設けてもよい。

「放熱部」は外気に触れる十分な面積を確保することが好ましい。

「第一基板」及び「第二基板」にはＬＥＤ光源の他、必要な配線やＬＥＤ光源の光出力を制御するための制御・電源回路等が配される。

第一基板及び第二基板を第一の基板設置部に設置する方法は、図２のように設置面の両端に形成したＬ字状の爪で掛け止めてもよいし、ネジ等で固定してもよい。図２のようなＬ字状の爪で掛け止めることの利点は、基板の設置が容易であり、基板が損傷したときなどに簡単に差し替えることが可能ということがあげられる。

「ＬＥＤ光源」とは発光ダイオードのことである。光の色は問わない。蛍光灯に代替する目的からすれば、白色、昼光色、昼白色、電球色等とするのが好ましい。ＬＥＤ光源は第一基板及び第二基板のそれぞれに複数設置される。図２の例では複数のＬＥＤ光源は切断面に対して垂直に並べて設置されており、切断面上に設置された一のＬＥＤ光源のみが描かれ、その前後のＬＥＤ光源は描かれていない。もちろん同一切断面に複数存在するようにＬＥＤ光源を設置してもよい。

ＬＥＤ光源はその光の照射の方向が基板面の法線と同一方向となるように基板に設置してもよいし、そうでなくてもよい。複数のＬＥＤ光源はそれらによる光の照射が全て同一方向を向くように設置してもよいし、異なる方向となるように設置してもよい。異なる方向となるように設置することより、広い範囲をむらなく照らすことができる場合がある。

図３は、ＬＥＤ光源の「断面照射ベクトル」の用語を説明するための図である。図には直管型ＬＥＤ電球の断面０３００が描かれており、平面イ０３３０はこの断面を含む平面である。平面イは直管型ＬＥＤ電球の管の伸びる方向と垂直である。第一のＬＥＤ光源Ａ（０３０１ａ）及び第二のＬＥＤ光源Ａ'（０３０１ｂ）は平面イ上にあり、ベクトルＡＢは第一のＬＥＤ光源の光が最も強く向かう方向を表している。点Ｃは平面イ上に存在し、ベクトルＢＣは平面イに垂直な法線ベクトルである。このとき、ベクトルＡＣを第一のＬＥＤ光源Ａの「断面照射ベクトル」であると定義する。同様に、ベクトルＡ'Ｂ'は第二のＬＥＤ光源の光が最も強く向かう方向を表している。点Ｃ'は平面イ上に存在し、ベクトルＢ'Ｃ'は平面イに垂直な法線ベクトルである。このとき、ベクトルＡ'Ｃ'を第二のＬＥＤ光源Ａ'の「断面照射ベクトル」であると定義する。

第一のＬＥＤ光源と第二のＬＥＤ光源のそれぞれについて、複数のＬＥＤ光源の全てが同一方向の断面照射ベクトルを有する場合には、前記の定義で問題ない。前述の通り複数のＬＥＤ光源の照射の方向を分散させることにより広範囲をむらなく照らすことができる場合がある。この場合にはＬＥＤ光源ごとに断面照射ベクトルが異なることになる。そこで、第一のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルとは、複数ある第一のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルの平均的なベクトル、すなわちそれらの合成ベクトルであると再定義することができる。輝度の異なるＬＥＤ光源について断面照射ベクトルを合成するときは、すべて同一の大きさを持つベクトルであるとして合成してもよいし、ＬＥＤ光源ごとにその輝度に比例する大きさを持ったベクトルを合成してもよい。

「第一の基板設置部」は中央部が折り曲げられている。折り曲げるときの条件は、第一に第一のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルと第二のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルとが所定の角度をなすことであり、第二に、第一の基板設置部の中央部が下部に位置することである。

第一のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルと第二のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルとが所定の角度をなすとは、図３でいえばベクトルＡＣとベクトルＡ'Ｃ'のなす角０３４０が所定の角度をなすということである。

「所定の角度」とは、３０度から９０度をいい、好ましくは４５度から７５度をいう。そして最も好ましくは、６０度をいう。

「中央部が下部に位置する」とは、中央部が下に向かって凸であるという意味である。

第一の基板設置部の中央部には基板を保護するための基板保護用突起が設けられている。これは直管型ＬＥＤ電球が落下した場合やこれに物がぶつかった場合等に基板を保護するためのものである。実施例２の基板保護用突起は図２にある通り爪のように両側に突出して形成されており基板を掛け止めることができるようになっている。また基板を挟んだ基板設置面の反対側にはＬ字状の爪０２１１ａ・０２１１ｂが形成され、基板の反対側を掛け止めるようになっている。基板保護用突起とＬ字状の爪は両側から基板を挟んで保護する役割を果たしている。基板保護用突起とＬ字状の爪は基板設置面を基準としてＬＥＤ光源よりも高くなるように成形するとよい。そうすることにより、ＬＥＤ光源をより安全に保護することが可能となる。

直管型ＬＥＤ電球が落下したりこれに物が衝突したりした際に基板保護用突起に加わった衝撃は、第一の基板設置部の両側を経由して放熱部にまで分散して伝わる。それにより落下や衝突の際の衝撃は和らげられ、基板の損傷を抑止する効果がある。

基板保護用突起やＬ字状の爪は第一熱伝導性支持体の断面の全てに形成されている必要はなく、間欠的に形成されていてもよい。

直管型ＬＥＤ電球の管の長さは問わない。また、直管型ＬＥＤ電球の両端を直管型蛍光灯のようなプラグとするかどうかも任意である。従来の直管型蛍光灯用の照明器具を再利用するのであれば、従来の直管型蛍光灯の規格に合わせた長さとし、その両端には従来の直管型蛍光灯用ソケットに差し込み可能なプラグを使用するとよい。但し、従来の直管型蛍光灯用の照明器具を使用するには安定器を取り外す等一定の電気工事を要する場合がある点に注意を要する。
<実施例１の効果>

実施例１によれば、十分広い照射角を持ち、かつ、放熱性及び耐衝撃性能に優れた直管型ＬＥＤ電球が提供される。

<実施例２の概念>

図４は、実施例２の直管型ＬＥＤ電球の概念を表す図である。図は、直管型ＬＥＤ電球の切断面の図となっている。実施例２の直管型ＬＥＤ電球は複数の第三のＬＥＤ光源０４０１ａと複数の第四のＬＥＤ光源０４０１ｂとを備えており、それらの断面照射ベクトル０４０５ａ及び０４０５ｂは所定の角度０４０６を有する。断面照射ベクトルを中央に挟んでそれぞれのＬＥＤ光源からその両側に拡がる２本の線はＬＥＤ光源によって照らされる範囲をイメージしたものである。このように二つのＬＥＤ光源の照射軸に所定の角度を持たせることにより、光の照射の指向性が強いＬＥＤ光源によっても十分に広い照射角０４３０を確保することが可能となる。

実施例２の直管型ＬＥＤ電球は上部に放熱部０４０３を有し、ＬＥＤ光源が発した熱を効率よく放熱することができる。
<実施例２の構成>

図５は、実施例２の直管型ＬＥＤ電球の構造を表す図である。図は、直管型ＬＥＤ電球の切断面を表している。実施例２の直管型ＬＥＤ電球はその骨格をなしてフレキシブル基板０５０２を支持するとともにＬＥＤ光源の熱を放熱するための第二熱伝導性支持体０５１０を有する。第一熱伝導性支持体の上部には放熱のための放熱部０５０３が、下部にはフレキシブル基板設置のための第二の基板設置部０５０４が形成されている。第二の基板設置部にはフレキシブル基板を湾曲した状態で設置するための湾曲した基板設置面０５０８が形成されている。フレキシブル基板には、その中央線０５０９を挟んだ両側に複数の第三のＬＥＤ光源０５０１ａ及び複数の第四のＬＥＤ光源０５０１ｂが設置されている。第三のＬＥＤ光源の断面照射ベクトル０５０５ａと第四のＬＥＤ光源の断面照射ベクトル０５０５ｂとは所定の角度０５０６をなしている。

「第二熱伝導性支持体」は、実施例２の直管型ＬＥＤ電球の骨格をなす本体であって、ＬＥＤ光源の設置されたフレキシブル基板を支持するとともに、ＬＥＤ光源から発生した熱を外部に放出する役割を果たす。素材としてはアルミニウム合金など熱伝導性の高いものを使用するのが好ましい。

「管状」とは、細長い中空の棒の状態をいう。図３では断面の中空に強度及び熱伝導性を高めるための間仕切り０５１１が設けられているが必須のものではない。

「フレキシブル基板」は柔軟性に富みある程度であれば湾曲させても破損しない性質を有する基板である。フレキシブル基板にはＬＥＤ光源の他、必要な配線やＬＥＤ光源の光出力を制御するための制御・電源回路等が配される。

フレキシブル基板を第二の基板設置部に設置する方法は、図５のように設置面の両端に形成したＬ字状の爪で掛け止めてもよいし、ネジ等で固定してもよい。図５のようなＬ字状の爪で掛け止めることの利点は、基板の設置が容易であり、基板が損傷したときなどに簡単に差し替えることが可能ということがあげられる。

「ＬＥＤ光源」とは実施例１で述べたところと同様である。ＬＥＤ光源はフレキシブル基板の中央線を挟んだ両側のそれぞれに複数設置される。図５の例では複数のＬＥＤ光源は切断面に対して垂直方向に並べて設置されており、切断面上に設置された一のＬＥＤ光源のみが描かれている。もちろん同一切断面の片側に複数存在するようにＬＥＤ光源を設置してもよい。

ＬＥＤ光源はその光の照射の方向が湾曲していない状態におけるフレキシブル基板の法線と同一方向となるように基板に設置してもよいし、そうでなくてもよい。複数のＬＥＤ光源はそれらによる光の照射が全て同一方向を向くように設置してもよいし、異なる方向となるように設置してもよい。異なる方向となるように設置することより、広い範囲をむらなく照らすことができる場合がある。

「ＬＥＤ光源の断面照射ベクトル」、「所定の角度」の意味は、実施例１におけると同様である。

「第二の基板設置部」の基板設置面は第三のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルと第四のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルとが所定の角度をなすようにフレキシブル基板を湾曲させた状態で設置することができるように湾曲して形成されている。第三のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルと第四のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルとが所定の角度をなすとは、実施例１の図３で説明したところと同様である。

実施例２の直管型ＬＥＤ電球の管の長さや両端の構造については実施例１で述べたところと同様である。
<実施例２の効果>

実施例２によれば、十分広い照射角を持ち、かつ、放熱性に優れた直管型ＬＥＤ電球が提供される。

<実施例３の概念>

図６及び図７は、実施例３の直管型ＬＥＤ電球の断面図である。実施例１や実施例２の直管型ＬＥＤ電球はＬＥＤ光源が外部に露出していた。実施例３の直管型ＬＥＤ電球はＬＥＤ光源０６０１・０７０１を保護する透光性カバー０６２０・０７２０を有する。
<実施例３の構成>

実施例３の直管型ＬＥＤ電球は透光性カバーを有する。それ以外の部分は、透光性カバーの取り付け部位を除き同様である。以下では、透光性カバー及びその取り付け方法について説明する。

透光性カバーはＬＥＤ光源の発する光を十分透過するため、透明プラスチックやガラスなどの透明な素材を使用する。完全な無色透明でもよいが、曇りガラスのような白色透明として内部の基板が視認できないようにすれば蛍光灯らしさを表現することができる。また光を拡散させるような素材を採用することにより直管型ＬＥＤ電球からの光の照射範囲を一層広くかつむらなく照らすことが可能となる。さらに透光性カバーによりＬＥＤ光源や基板をより安全に保護することが可能となる。

透光性カバーは図６又は図７のように円の外周の一部を切り取った形として第一熱伝導性支持体又は第二熱伝導性支持体（以下、両者を合わせて熱伝導性支持体という）の放熱部の両端に接続し、透光性カバーと放熱部とが合わせてひとつの円を構成するようにすれば直管型の蛍光灯らしさを表現し、かつ放熱部を外部に露出した形とすることが出来る。

透光性カバーを熱伝導性支持体に固定する方法は、図６又は図７のように透光性カバーの両端に形成された突起が放熱部の両端に形成された溝に嵌め込まれて接続されるようにしてもよいし、あるいは逆に、熱伝導性支持体に形成された突起が透光性カバーの両端に形成された溝に嵌め込まれて接続されるようにしてもよいし、あるいはネジ等で固定することとしてもよい。
<実施例３の効果>

実施例３によれば、直管型蛍光灯らしい外観を持ち、ＬＥＤ光源がより安全に保護され、また広範囲を照らすことの可能な直管型ＬＥＤ電球が提供される。

<実施例４の概念>

図８及び図９は、実施例４の直管型ＬＥＤ電球の断面図である。実施例４の直管型ＬＥＤ電球はその放熱部０８０３・０９０３が放熱用フィン０８４０・０９４０を有する。放熱部に放熱用フィンを設けることにより放熱効率が向上する。
<実施例４の構成>

放熱用フィンは熱伝導性支持体に一体成形されていてもよいし、別途成形されたものがビス止め、接着等されていてもよい。放熱用フィンは熱伝導性支持体と同様にアルミニウム合金など熱伝導性の高い素材とし、また十分広い放熱面を確保できるような長さとするのが好ましい。但し、放熱用フィンは直管型ＬＥＤ電球の上部に位置しており下からは見えにくいとはいえ、あまり大きくすると直管型蛍光灯らしい外観を損なうという点に注意を要する。
<実施例４の効果>

実施例４によれば、より放熱性に優れた直管型ＬＥＤ電球が提供される。

０１０１ａ 第一のＬＥＤ光源
０１０１ｂ 第二のＬＥＤ光源
０１０３ 放熱部
０１０５ａ 断面照射ベクトル
０１０５ｂ 断面照射ベクトル
０１０６ 所定の角度
０１０９ 基板保護用突起
０１３０ 照射角

Claims (8)

1. 複数の第一のＬＥＤ光源が設置されている第一基板と、
   複数の第二のＬＥＤ光源が設置されている第二基板と、
   前記第一基板と、前記第二基板と、を支持する管状の第一熱伝導性支持体と、
   を有する直管型ＬＥＤ電球であって、
   前記第一熱伝導性支持体は、放熱するための放熱部と、前記第一基板と前記第二基板とを設置する第一の基板設置部とを有し、
   前記第一の基板設置部は、前記第一のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルと前記第二のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルとが所定の角度をなしてかつ中央部が下部に位置するように中央部が折り曲げられてその両側に第一基板及び第二基板を設置する設置面が形成され、中央部には基板を保護するための基板保護用突起が設けられている
   ことを特徴とする直管型ＬＥＤ電球。
2. 前記第一のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルと前記第二のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルとが３０度から９０度の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の直管型ＬＥＤ電球。
3. 複数の第三のＬＥＤ光源と、複数の第四のＬＥＤ光源と、が中央線を挟んで両側に設置されているフレキシブル基板と、
   前記フレキシブル基板を支持する管状の第二熱伝導性支持体と、
   を有する直管型ＬＥＤ電球であって、
   前記第二熱伝導性支持体は、放熱するための放熱部と、前記フレキシブル基板を設置する第二の基板設置部とを有し、
   前記第二の基板設置部は、前記フレキシブル基板を折り曲げて設置するように湾曲した基板設置面を有する
   ことを特徴とする直管型ＬＥＤ電球。
4. 前記第三のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルと前記第四のＬＥＤ光源の断面照射ベクトルとが３０度から９０度の角度をなすことを特徴とする請求項３に記載の直管型ＬＥＤ電球。
5. 前記フレキシブル基板は、前記第二の基板設置部の両端に設けられた二つのＬ字状爪によって掛け止められていることを特徴とする請求項３又は４に記載の直管型ＬＥＤ電球。
6. ＬＥＤ光源を保護する透光性カバーをさらに有する請求項１から５のいずれか一に記載の直管型ＬＥＤ電球。
7. 透光性カバーの両端に形成された突起が放熱部の両端に形成された溝に嵌め込まれて接続されることを特徴とする請求項６に記載の直管型ＬＥＤ電球。
8. 放熱部には放熱用フィンが設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一に記載の直管型ＬＥＤ電球。

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