JP2012174353A - 直管形発光ランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】
光源としての半導体発光素子の寿命に亘り、光束の低下が抑制される直管形発光ランプおよびこの直管形発光ランプを具備する照明器具を提供する。
【解決手段】
直管形発光ランプ１は、酸化物粒子６を有する光拡散体７が内面２ｂまたは外面２ａに形成された直管状のガラス管２と、ガラス管２内に収容された半導体発光素子９を有する発光体３と、半導体発光素子９に接続される給電用接触子１６，１６を有し、ガラス管２の端部２ｄ，２ｅに設けられた口金４，５とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明の一実施形態は、半導体発光素子を光源とする直管形発光ランプおよびこの直管形発光ランプを具備する照明器具に関する。

オフィスなどの照明には、直管形蛍光ランプが使用されているが、近年、消費電力が小さく、長寿命であるＬＥＤを光源とする直管形ＬＥＤランプが使用されつつある。この直管形ＬＥＤランプは、発光管に光拡散性を有する合成樹脂例えばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂が用いられている。発光管に合成樹脂を用いた直管形ＬＥＤランプは、ＬＥＤの経年点灯に伴って合成樹脂が劣化するため、合成樹脂の材質によっては不純ガスが放出され、この不純ガスによりＬＥＤなどが劣化することにより光束が低下することが危惧されている。

また、発光管に直管状のガラス管が用いられ、このガラス管の内面に蛍光体の薄膜が形成されている発光装置（直管形ＬＥＤランプ）が提案されている（例えば特許文献１参照。）。

特開２０１０−２７２８２号公報（第３頁、第１、２図）

しかし、特許文献１の発光装置のように、発光管の内面に蛍光体を塗布して薄膜を形成したものでは、当該蛍光体膜から発光管内に不純ガスが入り、ＬＥＤ等が劣化することなどにより発光管から放射する光束が低下して、光源として長寿命のＬＥＤを用いる利点が損なわれるおそれがある。

本発明は、光源としての半導体発光素子の寿命に亘り、光束の低下が抑制される直管形発光ランプおよびこの直管形発光ランプを具備する照明器具を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の直管形発光ランプは、直管状のガラス管、発光体および口金を有して構成される。

ガラス管は、その内面または外面に酸化物粒子を有する光拡散体が形成されている。

発光体は、光源としての半導体発光素子を有してなり、ガラス管内に収容されている。

口金は、半導体発光素子に接続される給電用接触子を有してなり、ガラス管の少なくとも一方の端部に設けられる。

本発明の実施形態によれば、酸化物粒子を有する光拡散体が内面または外面に形成された直管状のガラス管を備えるので、ガラス管内に光拡散体から不純ガスが入ることが極力抑制されて、これにより、半導体発光素子の寿命に亘って光束の低下を抑制することが期待できる。

本発明の実施例１を示す直管形発光ランプの一部切り欠き概略正面図である。 同じく、直管形発光ランプであり、（ａ）は概略左側面図、（ｂ）は概略右側面図である。 同じく、直管形発光ランプの概略縦断面図である。 本発明の実施例２を示す直管形発光ランプの一部切り欠き概略正面図である。 同じく、直管形発光ランプの概略縦断面図である。 本発明の実施例３を示す照明器具の概略斜視図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態の直管形発光ランプ１は、図１ないし図３に示すように構成されている。なお、各図において、同一部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。

図１において、直管形発光ランプ１は、発光ダイオードを光源とする直管形ＬＥＤランプであり、直管状のガラス管２、発光体３および口金４，５を有して構成されている。

ガラス管２は、透光性の軟質ガラス例えばソーダ石灰ガラスからなり、例えば外径２５ｍｍ、肉厚１ｍｍの円筒状に形成されている。そして、その内面２ｂの全域に、酸化物粒子６を有する光拡散体としての光拡散層７が所定範囲の膜厚０．１〜３０μｍで形成されている。光拡散層７は、酸化物粒子６が水性バインダーに分散された分散液を吹き付けによりガラス管２の内面２ｂに塗布し、その後、例えば約６００℃で焼成して形成している。

そして、酸化物粒子６は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）（屈折率１．７６）、シリカ（ＳｉＯ₂）（屈折率１．４５）、チタニア（ＴｉＯ₂）（屈折率２．５２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）（屈折率２．３７）などであり、粒子径を異ならせた１種、屈折率が大きく異なる複数種あるいはその両方のいずれかが用いられている。

なお、光拡散層７は、焼成して形成するので、酸化物粒子６を有機溶媒に分散し、その分散液をガラス管２の内面２ｂに塗布してもよい。

図３に示すように、発光体３は、基板８、半導体発光素子としての複数個のＬＥＤベアチップ９および封止樹脂１０を有して形成されている。基板８は、例えばアルミニウム（Ａｌ）の金属板からなり、外形が例えば正四角形に形成されている。ＬＥＤベアチップ９は、例えば青色光を発光するものであり、ＣＯＢ（Chip On board）方式によって基板８に実装されている。

すなわち、発光体３は、複数個のＬＥＤベアチップ９が基板８の一面８ａ側に図示しない高熱伝導性を有する絶縁層を介してマトリックス状に実装され、ＬＥＤベアチップ９を包囲して例えばシリコーン樹脂からなる土手１１が設けられている。そして、土手１１内にＬＥＤベアチップ９を覆って封止する例えばシリコーン樹脂などの封止樹脂１０が充填されている。封止樹脂１０には、ＬＥＤベアチップ９からの青色光の一部により励起されて黄色光を放射する黄色蛍光体１２が混入されている。

基板８の一面８ａ側には、コネクタ１３が実装されている。このコネクタ１３は、図示しない配線パターンによりＬＥＤベアチップ９に電気接続されている。複数個のＬＥＤベアチップ８は、例えば列毎に、直列接続されている。発光体３は、封止樹脂１０の表面が発光部３ａとなり、この発光部３ａから青色光および黄色光が混合した白色光を放射する。

なお、基板８は、ガラスエポキシ材や紙フェノール材などの樹脂材で形成されてもよく、そのものが絶縁性を有するセラミック板などで形成してもよい。

そして、発光体３は、取付け体１４に取り付けられている。取付け体１４は、軽量であって高熱伝導率を有する金属例えばアルミニウム（Ａｌ）からなり、略蒲鉾形に形成されている。すなわち、取付け体１４は、平面部１４ａおよびガラス管２の内面２ｂに沿う円弧状面１４ｂを有する円弧状柱体に形成されている。そして、取付け体１４は、その円弧状面１４ｂがガラス管２の内面２ｂに載置するように設けられ、その平面部１４ａに絶縁板１５を介して発光体３を取り付けている。

絶縁板１５は、電気絶縁性のリジット基板であり、その幅寸法が基板８よりも幾分大きく、その長手寸法が取付け体１４のほぼ全長となる大きさに形成されている。発光体３は、絶縁板１５を介して取付け体１４の平面部１４ａに図示しないねじにより取り付けられている。

そして、発光体３は、その発光面３ａがガラス管２の中心軸２ｃないし中心軸２ｃよりも正対するガラス管２の内面２ｂから幾分遠ざかる位置となるように、取付け体１４に取り付けられている。すなわち、そのようになるように、取付け体１４の大きさが形成されている。また、発光体３は、取付け体１４の長手方向に沿って所定の間隔で複数個が取り付けられている。すなわち、複数個の発光体３は、その放射光がガラス管２の長手方向で途切れることなく光拡散層７に入射されるように取付け体１４に取り付けられて、ガラス管２内に収容されている。そして、複数個の発光体３は、コネクタ１３などを介して直列的に接続されている。

なお、絶縁板１５に替えて、例えば電気絶縁性のシリコーン樹脂からなる絶縁紙を取付け体１４の平面部１４ａに貼り付けてもよい。

図１において、口金４，５は、電気絶縁性の合成樹脂例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂からなり、ガラス管２と同外径を有する有底の円筒状に成型され、それぞれガラス管２の両端部２ｄ，２ｅに設けられている。そして、口金４は、一対の給電用接触子１６，１６を配設し、口金５は、１個の接地用接触子１７を配設している。

口金４は、その底面４ｂの反対側の外底面４ａに平板状の固定部１８が突出するように設けられている。図２（ａ）に示すにように、固定部１８は、略長方形に形成され、外底面４ａの内側で外底面４ａの中央側に設けられている。一対の給電用接触子１６，１６は、例えば黄銅からなり、比較的肉厚の大きい略板状に形成されている。

そして、一対の給電用接触子１６，１６は、固定部１８の図示しない孔に圧入されて、口金４の底面４ｂ側に貫通するように取り付けられている。また、一対の給電用接触子１６，１６は、その先端側１６ａ，１６ａがＬ形となるように折り曲げられているとともに互いに遠ざかる方向となるようにして、固定部１８に取り付けられている。そして、図１に示すように、給電用接触子１６の後端側１６ｂは、幅小に形成されている。

また、口金４は、その底面４ｂに凹部１９およびこの凹部１９に連通する貫通孔２０を有するダボ２１を形成している。ダボ２１は、外底面４ａと反対側の開口端面４ｃと同一面となる位置まで延在して形成されている。凹部１９は、外底面４ａからねじ２２が挿入され、その頭部２２ａが入る大きさの円柱状に形成され、貫通孔２０は、ねじ２２のねじ部２２ｂが挿通可能な円柱状に形成されている。凹部１９および貫通孔２０は、図２（ａ）に示すように、一対設けられている。

図１において、口金５は、口金４と同様に、その外底面５ａに固定部１８を設け、その底面５ｂにダボ２１を一対設けている。そして、固定部１８に接地用接触子１７を取り付けている点を除き、口金４と同様に形成されている。接地用接触子１７は、例えば黄銅からなり、略円柱状に形成され、図２（ｂ）に示すように、その先端側１７ａが略長方形に形成されている。

図１において、取付け体１４の長手方向の両端面１４ｃ，１４ｄには、それぞれダボ２１の貫通孔２０に対応して設けられたねじ孔２３が形成されている。そして、ガラス管２内に取付け体１４を収容した状態で、口金４，５のそれぞれの凹部１９からねじ２２がねじ孔２３に完全に螺着されている。これにより、取付け体１４の端面１４ｃと口金４の開口端面４ｃとが当接し、取付け体１４の端面１４ｄと口金５の開口端面５ｃとが当接して、ガラス管２が口金４，５により挟まれている。このとき、口金４，５のそれぞれの外面４ｄ，５ｄと、ガラス管２の外面２ａとは、同一面状の外周面となっている。

そして、一対の給電用接触子１６，１６の後端部１６ｂ，１６ｂ（図１中、一方のみを示す。）および接地用接触子１７の後端部１７ｂは、絶縁板１５を介して取付け体１４の平面部１４ａに設けられた図示しないコネクタに電気的に接続されている。これにより、一対の給電用接触子１６，１６は、発光体３のＬＥＤベアチップ９に接続されている。

こうして、発光体３を取り付けている取付け体１４、この取付け体１４を収容しているガラス管２および口金４，５が４本のねじ２２により組み立てられて、直管形発光ランプ１が形成されている。

次に、本発明の実施例１の作用について述べる。

直管形発光ランプ１は、その一対の給電用接触子１６，１６に所定の電力が供給されると、発光体３のＬＥＤベアチップ９が点灯（発光）し、発光部３ａから可視光例えば白色光が放射される。発光体３から放射された白色光は、ガラス管２の内面２ｂに形成された光拡散層７により光拡散され、ガラス管２を透過して外方に放射される。

発光体３は、その発光面３ａがガラス管２の中心軸２ｃないし中心軸２ｃよりも正対するガラス管２の内面２ｂから幾分遠ざかる位置となるようにガラス管２内に収容されているので、取付け体１４の長手方向に所定の間隔で設けられた発光体３からの放射光は、ガラス管２の長手方向で途切れることなく光拡散層７に入射される。

そして、光拡散層７の酸化物粒子６は、その粒子径または屈折率の少なくとも一方が異なっているので、入射した白色光を乱反射させる程度を大きくする。また、光拡散層７の膜厚は、０．１〜３０μｍに形成されているので、前記乱反射が繰り返される程度が大きい。すなわち、光拡散層７は、酸化物粒子６を有して形成されることにより、その膜厚を比較的厚くしなく、上記０．１〜３０μｍに形成していても乱反射を大きくすることが可能である。これにより、ガラス管２の外面２ａから略均一な白色光が外方に放射される。

発光体３から放射される白色光は、青色光および黄色光が混合（混色）したものであり、光拡散層７には、少なくとも青色光および黄色光が入射される。ここで、光拡散層７は、酸化物粒子６で形成されているので、青色光などの入射光に対して劣化しにくい。すなわち、酸化物粒子６を有する光拡散層７は、経年劣化しにくく、発光体３のＬＥＤベアチップ９が寿命になるまでの期間に亘り光拡散させることが可能である。直管形発光ランプ１は、その寿命となるまで、略均一な白色光を放射することが可能となる。

また、光拡散層７は、その酸化物粒子６が不純ガスをほぼ放出しないことにより、不純ガスの放出が極力小さい。また、ガラス管２も不純ガスをほぼ放出しないものである。これにより、ガラス管２内に入る不純ガスにより、発光体３の封止樹脂１０や土手１１などの劣化が極力抑制され、経年に亘り発光体３から当初の放射光（白色光）が放射される。この結果、ガラス管２から放射される可視光の経年に亘る光束低下が抑制され、直管形発光ランプ１の光束維持率の低下が抑制される。

そして、酸化物粒子６は、比較的豊富な資源であり、比較的安価に入手可能であるので、直管形発光ランプ１は、安価に形成可能である。

上述したように、本実施形態によれば、直管形発光ランプ１は、酸化物粒子６が水性バインダーに分散された分散液を塗布し焼成することによって、酸化物粒子６を有する光拡散層７が内面２ｂに形成された直管状のガラス管２を具備するので、ガラス管２内に光拡散層７から不純ガスが入ることが極力抑制されて、これにより、ＬＥＤベアチップ９または発光体３の寿命に亘って光束の低下を抑制することができるという効果を有する。

そして、光拡散層７は、粒子径または屈折率の少なくとも一方が異なる酸化物粒子６を有して形成されているので、光拡散層７の膜厚を大きくしなくても、光拡散層７において発光体３から放射された白色光を大きく乱反射させることができ、これにより、直管形発光ランプ１は、略均一な白色光を放射することができるという効果を有する。

なお、発光体３は、半導体発光素子としてＬＥＤベアチップ９を用いたが、これに限らず、ＬＥＤパッケージを用いて形成してもよい。また、半導体発光素子として、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を用いてもよい。また、半導体発光素子は、基板８を用いることなく、取付け体１４の平面部１４ａに設けられてもよい。

そして、ガラス管２は、一方の端部２ｄに一対の給電用接触子１６，１６および接地用接触子１７を有する口金を設け、他方の端部２ｅに取付け体１４を固定する固定体を設けるようにしてもよい。すなわち、口金は、ガラス管２の少なくとも一方の端部２ｄに設けられていればよい。また、ガラス管２は、軟質ガラスに限らず、透光性の硬質ガラスを用いて形成してもよい。

図４および図５は、本発明の実施例２を示し、図４は直管形発光ランプの一部切り欠き概略正面図、図５は直管形発光ランプの概略縦断面図である。なお、なお、図１および図３と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図４に示す直管形発光ランプ２４は、図１に示す直管形発光ランプ１において、ガラス管２の内面２ｂに光拡散層７が形成されず、ガラス管２の外面２ａに光拡散体としての熱収縮チューブ２５が形成（被着）されたものである。熱収縮チューブ２５は、ガラス管２の長手方向に亘って設けられている。また、図５に示すように、ガラス管２の全周に亘って設けられている。熱収縮チューブ２５の肉厚は、収縮した状態で５０〜５００μｍ好ましくは１００〜２００μｍとなっている。この肉厚の設定により、熱収縮チューブ２５は、ガラス管２が破損したときのガラス管２の飛散を防止する。

熱収縮チューブ２５は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂からなり、図４に示すように、酸化物粒子６が分散されている。酸化物粒子６は、０．１〜５．０％の添加率で例えばＰＥＴ樹脂に分散されている。熱収縮チューブ２５は、前記肉厚および酸化物粒子６が前記添加率で分散されていることにより、少なくとも８０％の透過率を有している。

発光体３から放射された白色光は、ガラス管２を透過し、ガラス管２の外面２ａに被着された熱収縮チューブ２５に入射する。そして、熱収縮チューブ２５内の酸化物粒子６により光拡散されて、熱収縮チューブ２５から外方に放射される。

本実施形態によれば、直管形発光ランプ２４は、酸化物粒子６を有する熱収縮チューブ２５により外面２ａに光拡散体が形成された直管状のガラス管２を具備するので、発光体３から放射された放射光を光拡散できるとともに、ガラス管２内に不純ガスが入ることを極力抑制することができてＬＥＤベアチップ９または発光体３の寿命に亘って光束の低下を抑制することができ、また、ガラス管２が破損したときのガラス管２の飛散を防止することができるという効果を有する。

図６は、本発明の実施例３を示す照明器具の概略斜視図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図６に示す照明器具２６は、天井面に設置されるものであり、図１に示す直管形発光ランプ１、器具本体２７および点灯装置２８を有して構成されている。器具本体２７は、冷間圧延鋼板等によって形成され、ソケット２９ａ，２９ｂを除いて従来の直管形蛍光ランプが装着される既存の構成を成している。

器具本体２７は、その長手方向の両端側２７ａ，２７ｂに直管形発光ランプ１が着脱されるソケット２９ａ，２９ｂを取り付けている。一方のソケット２９ａは、直管形発光ランプ１の口金４に設けた一対の給電用接触子１６，１６が差し込まれて接続される構造に形成されている。また、他方のソケット２９ｂは、直管形発光ランプ１の口金５に設けた１個の接地用接触子１７が差し込まれて接続される構造に形成されている。

また、器具本体２７は、天井面にねじ等により取り付けられる図示しない基台と、この基台に図示しない取付け部材を介して図示しないねじにより固定された反射体３０を備えている。基台は、長形の略長方形に形成され、反射体３０は、長形であって長手方向と直交する断面が略五角形である箱状に形成されている。

点灯装置２８は、基台に取り付けられている。点灯装置２８は、図示しない入力線が外部の商用交流電源に接続されている。そして、図示しない一対の出力線が一方のソケット２９ａに接続され、図示しないアース線が他方のソケット２９ｂに接続されている。こうして、点灯装置２８は、器具本体２７に配設されている。そして、点灯装置２８は、直管形発光ランプ１に所定の電流を供給して、ＬＥＤベアチップ９を点灯する既知の構成により形成されている。

本実施形態の照明器具２６は、経年における光束維持率の低下が抑制され、ほぼ均一な放射光（白色光）を放射する直管形発光ランプ１を具備するので、直管形発光ランプ１の交換作業の間隔を長期間とすることができるという効果を有する。

１，２４…直管形発光ランプとしての直管形ＬＥＤランプ、 ２…ガラス管、 ３…発光体、 ４，５…口金、 ６…酸化物粒子、 ７…光拡散体としての光拡散層、 ２５…光拡散体としての熱収縮チューブ、 ２６…照明器具、 ２７…器具本体、 ２８…点灯装置、 ２９ａ，２９ｂ…ソケット

Claims (3)

1. 酸化物粒子を有する光拡散体が内面または外面に形成された直管状のガラス管と；
   このガラス管内に収容された半導体発光素子を有する発光体と；
   前記半導体発光素子に接続される給電用接触子を有し、前記ガラス管の少なくとも一方の端部に設けられた口金と；
   を具備していることを特徴とする直管形発光ランプ。
2. 前記光拡散体は、粒子径または屈折率の少なくとも一方が異なる酸化物粒子を有していることを特徴とする請求項１記載の直管形発光ランプ。
3. 請求項１または２記載の直管形発光ランプと；
   この直管形発光ランプの口金が接続されるソケットを有する器具本体と；
   前記直管形発光ランプを点灯する点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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