(57)【要約】【課題】  部品点数の増加や製造工数の増大を招くことなく、容易に集光作用を得る。【解決手段】  発光装置（１０）は、透光性を有する長尺なチューブ（１１）の内部に、これも透光性を有する長尺な中実部材（１４）を収容し、前記チューブ（１１）の内周面と前記中実部材（１４）の外周面の一部とを当接させるとともに、前記中実部材（１４）における、前記チューブ（１１）との当接面の反対側の外周面をＬＥＤ光源（１７）の発光面（１７ａ）に当接させて構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する長尺なチューブの内部に、これも透光性を有する長尺な中実部材を収容し、
前記チューブの内周面と前記中実部材の外周面の一部とを当接させるとともに、
前記中実部材における、前記チューブとの当接面の反対側の外周面をＬＥＤ光源の発光面に当接させて構成したことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記チューブは、円筒状、角型形状、略“Ω”文字形状、または、馬蹄形状のいずれかの断面を有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記中実部材は、円柱状、角柱状、または、半円状のいずれかの断面を有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記チューブ及び中実部材は半透明な素材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記チューブ及び中実部材はフレキシブルな素材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、詳細には、多数のＬＥＤ光源を線状に並べて構成された発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ光源は、白熱電球等の既存光源に比べて発熱が少なく、省電力性能に優れている特長から、様々な分野で既存光源の置き換えに用いられつつある。たとえば、看板照明においては、ネオン管の代わりに多数のＬＥＤ光源を線状に並べて構成された発光装置が用いられるようになってきた。以下、発光装置という場合は、この種のもの、すなわち、「多数のＬＥＤ光源を線状に並べて構成された」ものを指すことにする。
【０００３】
ＬＥＤ光源は、電極（アノードとカソード）間に直流電圧をかけると、電流が流れて発光するという仕組みの半導体素子（Light Emitting Diode：発光ダイオード）である。発光色は光の三原色である赤・青・緑が揃っており、これらを組み合わせて白色を含むあらゆる色の光を作り出すことができる。
【０００４】
このように、省電力性や多様な発光色という特長を持つＬＥＤ光源であるが、一方で、一つの光源あたりの光量が少なく、白熱電球などの既存光源に比べて暗いというを欠点を持つ。
【０００５】
この欠点への対策を講じた従来技術としては、たとえば、下記の特許文献１、２に記載のものが知られている。以下、特許文献１に記載のものを従来技術Ａ、特許文献２に記載のものを従来技術Ｂということにする。
【０００６】
従来技術Ａでは、複数のＬＥＤをプリント基板に半田付けし、一部のＬＥＤの前方に凸レンズをそれぞれ配置し、対応するＬＥＤと凸レンズの各光軸を一致させ、その他のＬＥＤの前方に透明平面板を配置する。透明平面板はプラスチック製で、前述の凸レンズはこれと一体に形成されている。
従来技術Ｂでは、基板に複数の発光ダイオードを配列したＬＥＤユニットを透光グローブ内に収容して成り、上記発光ダイオードの前方に対応して発光ダイオードの拡散角を狭める作用をするレンズ部を配設する。
【０００７】
図５は、従来技術の対策概念図であり、（ａ）は対策前のもの、（ｂ）は対策後のものである。まず、（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源１にあっては、出射光に拡散傾向があるため、ＬＥＤ光源１から放射された光２は、ある角度の広がりを持つ。以下、この広がり角度のことを光の放射角度（または単に放射角度）αということにする。
前記の従来技術Ａ、Ｂでは、レンズを用いて放射角度を狭くし、いわゆる集光を行っている。（ｂ）はその概念図である。ＬＥＤ光源１からの光２は、その光路上に設けられたレンズ３によって曲げられるが、このレンズ３は、ＬＥＤ光源１の側から見て凸レンズであるため、集光となり、結局、対策前の放射角度αよりも狭い放射角度βを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３６２０３号公報
【特許文献２】特開２００５−６３７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記の従来技術Ａ、Ｂはいずれも、ＬＥＤ光源の各々に独立したレンズを設ける構成となっているため、第一に、ＬＥＤ光源の数がＮ個の場合、レンズもＮ個必要で、部品点数が多くなるという欠点があり、第二に、ＬＥＤ光源ごとの光軸合わせが必要で、製造工数が増大するという欠点がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、部品点数の増加や製造工数の増大を招くことなく、容易に集光作用を得ることができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、透光性を有する長尺なチューブの内部に、これも透光性を有する長尺な中実部材を収容し、前記チューブの内周面と前記中実部材の外周面の一部とを当接させるとともに、前記中実部材における、前記チューブとの当接面の反対側の外周面をＬＥＤ光源の発光面に当接させて構成したことを特徴とする発光装置である。
請求項２記載の発明は、前記チューブは、円筒状、角型形状、略“Ω”文字形状、または、馬蹄形状のいずれかの断面を有することを特徴とする請求項１記載の発光装置である。
請求項３記載の発明は、前記中実部材は、円柱状、角柱状、または、半円状のいずれかの断面を有することを特徴とする請求項１記載の発光装置である。
請求項４記載の発明は、前記チューブ及び中実部材は半透明な素材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置である。
請求項５記載の発明は、前記チューブ及び中実部材はフレキシブルな素材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、部品点数の増加や製造工数の増大を招くことなく、容易に集光作用を得ることができる発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の構成図である。
【図２】実施形態の作用説明図である。
【図３】実施形態の変形例を示す図である。
【図４】実施形態のさらなる変形例を示す図である。
【図５】既存光源とＬＥＤ光源の放射角度を比較した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態の構成図である。この図において、（ａ）は発光装置１０の外観図であり、この発光装置１０は、円筒状の長尺なチューブ１１と、そのチューブ１１の両端を各々閉鎖する二つのキャップ１２、１３と、チューブ１１に内装される円柱状の長尺な中実部材１４及び基板１５ならびにスペーサ１６と、を備える。
【００１５】
基板１５の上には、多数のＬＥＤ光源１７が配列されており、これらのＬＥＤ光源１７は、一方のキャップ１２を通して基板１５に接続されるケーブル１８からの電源供給を受けて発光する。なお、他方のキャップ１３から引き出されているケーブル１９は、図示の発光装置１０を数珠繋ぎにして用いる場合に、接続先の発光装置（図示の発光装置１０と同じもの）に対して電源を供給するためのものであり、数珠繋ぎにしない場合は不要なものである。
【００１６】
チューブ１１と中実部材１４は、ともに光を透しやすい素材、たとえば、透明プラスチックやガラスなどであり、これらのチューブ１１と中実部材１４を透して、基板１５の上に配列された多数のＬＥＤ光源１７からの光が外部に放射されるようになっている。中実部材１４は、透光性に加えて、透過光に対して所要の屈折（Refraction）を与えるための特性が求められる。屈折とは、光や音波などの波が異なる媒質の境界で進行方向を変えることをいい、この現象は波の進む速度が媒質によって異なるためと説明される。今、媒質ａと媒質ｂがあり、互いにａ、ｂは異なった媒質で、且つ、媒質ａ、媒質ｂはある平坦な境界面で接しているとする。波（波動）がａ→ｂへと境界面を通過する際に、その境界面で波の進行方向（入射角から屈折角）が変わる。入射角と屈折角の間にはスネルの法則が成り立つ。このような光の屈折作用を得るために、中実部材１４の素材には、高い屈折率（直進する波が異なる媒質の境界で進行方向の角度を変える割合のこと）を持つもの、たとえば、アクリルやポリカーボネートなどを用いることが望ましい。
【００１７】
（ｂ）は発光装置１０の長手方向の断面図、（ｃ）は発光装置１０の輪切り方向の断面図である。これらの図において、チューブ１１の内部には、図面の下から上に、スペーサ１６、基板１５、ＬＥＤ光源１７及び中実部材１４が積み重ねられている。
【００１８】
スペーサ１６は、基板１５、ＬＥＤ光源１７及び中実部材１４の“ガタツキ”を抑えるためのものであり、圧縮変形可能な、たとえば、ゴムやスポンジ等の弾性素材を用いることができる。
【００１９】
基板１５に実装されたＬＥＤ光源１７の発光面１７ａは、中実部材１４の外周面（図面では外周面の下部付近）に当接しており、さらに、この中実部材１４の外周面上部付近がチューブ１１の内面に当接している。
【００２０】
次に、作用を説明する。
図２は、実施形態の作用説明図である。ＬＥＤ光源１７からの光は、その発光面１７ａの一点から発する“輝点”であり、要するに、ＬＥＤ光源１７は点光源である。この点光源から発せられた光は、冒頭で説明したような所定の広がり角度（図５の放射角度α参照）で拡散するが、そのうちの光軸方向（発光面１７ａの鉛直方向）に進む光Ｐ１は、ＬＥＤ光源１７の発光面１７ａに当接する中実部材１４の内部を図面の下から上へと透過し、さらに、この中実部材１４の外周面上部に当接するチューブ１１の内面から外面へと至って最終的に外界に放射される。この間、Ｐ１は直進し、屈折作用によって曲げられることはない。Ｐ１は、中実部材１４とチューブ１１に対して、それぞれ鉛直方向に入射するからである。
【００２１】
一方、Ｐ１以外の光、たとえば、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、所要の屈折作用を受けて図示のように曲げられる。このことを詳しく説明すると、ＬＥＤ光源１７の発光面１７ａから発せられたＰ２、Ｐ３、Ｐ４は、まず、ＬＥＤ光源１７の発光面１７ａと中実部材１４との界面Ｋ１を通り、ついで、中実部材１４と空気との界面Ｋ２、空気とチューブ１１との界面Ｋ３、そして最後にチューブ１１と空気との界面Ｋ４を通る。
【００２２】
ここで、中実部材１４と空気、及び、チューブ１１と空気は、それぞれ異なる媒質であるから、それらの境界に斜めに入射した光は光の屈折作用により曲げられる。また、ＬＥＤ光源１７の発光面１７ａと中実部材１４の素材も異なる（つまり媒質が異なる）ので、この界面においても光の屈折作用が得られる。
【００２３】
今、説明を簡単にするために、ＬＥＤ光源１７の発光面１７ａと中実部材１４の素材を同一とする（つまり同じ媒質とする）と、光の屈折作用は、界面Ｋ２〜４で得られることになる。これらの界面Ｋ２〜Ｋ４において、まず、Ｋ２では、高屈折率の中実部材１４から低屈折率の空気へと光が進むので、この界面Ｋ２を通らない場合の光の進路（破線の矢印線参照）に対して、鈍角側へと光路が曲げられる。次に、Ｋ３では、低屈折率の空気から高屈折率のチューブ１１へと光が進むので、この場合も同様に鈍角側へと光路が曲げられる。そして、最後にＫ４では、高屈折率のチューブ１１から低屈折率の空気へと光が進むので、この場合も同様に鈍角側へと光路が曲げられる。
【００２４】
したがって、これらの各界面Ｋ１〜Ｋ４における光の屈折作用により、これらの界面Ｋ１〜Ｋ４を通らない場合の光の進路（破線の矢印線参照）の放射角度αに対して、これらの界面Ｋ１〜Ｋ４を通った場合の光の進路の放射角度βを小さくすることができ、いわゆる集光を行うことができる。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、ＬＥＤ光源１７からの光の放射角度を、当初のαからβへと少なくして、いわゆる集光を行うことができるという作用が得られるから、本実施形態では、少ない光量のＬＥＤ光源１７であっても、光を集めて明るさを増大させることができるという第一の効果が得られる。
【００２６】
加えて、本実施形態では、いずれも光を透しやすい素材でできた円筒状のチューブ１１と円柱状の中実部材１４とを組み合わせるだけで、上記の第一の効果を得ることができるので、冒頭で説明した従来技術Ａ、Ｂの欠点を招かないという第二の効果も得られる。
【００２７】
つまり、従来技術Ａ、Ｂでは、多数のレンズが必要で、且つ、各々のレンズごとの光軸合わせも必要であることから、部品点数の増加や製造工数の増大を招くという欠点があったが、本実施形態では、ＬＥＤ光源１７の個数にかかわらず、いずれも任意長のチューブ１１と中実部材１４をそれぞれ一つずつ用意すればよく、部品点数の増加を招かない。さらに、チューブ１１の内部に挿入した中実部材１４の外周面とＬＥＤ光源１７の発光面１７ａとを当接させるだけでよく、光軸合わせも不要にすることができる。
【００２８】
なお、本発明の技術は、以上の実施形態に限定されない。その思想の範囲内において様々な変形例や発展例を包含することはもちろんであり、たとえば、以下のようにしてもよい。
【００２９】
まず、上記の実施形態では、チューブ１１と中実部材１４の素材に“光を透しやすいもの”、すなわち、透光性を有するものを使用するとした。透光性の尺度は光の透過率であるが、光の透過損失の観点からは、この透過率はできるだけ高いこと、つまり、透明であることが望ましい。ＬＥＤ光源１７からの光１８を損失なく照明光に用いることができ、それだけ電力効率を改善できるからである。
しかしながら、たとえば、広い光の放射角度を得る場合には、チューブ１１と中実部材１４のいずれか一方または双方の素材に、光の透過率が低目のもの（たとえば、白濁気味の半透明なプラスチック等）を用いるとよい。ＬＥＤ光源１７からの光１８がより拡散し、広い放射角度が得られるからである。
このように、チューブ１１と中実部材１４の素材の透過率は、光の透過損失の抑制を重視するか、または、より広い放射角度を得ることを重視するかによって、適切に選択されるべき事項であり、ここでは、いずれか一方に限定しない。
【００３０】
次に、本発明の対象となる発光装置は、「多数のＬＥＤ光源を線状に並べて構成された」ものであって、このような発光装置は、様々な長さのものがユーザに提供されるが、とりわけ長いものは、現場における設置容易性の点から曲げやすい「フレキシブル」なものとされることが多い。
前記の実施形態の構成に、このフレキシブル性を与えるためには、少なくとも、チューブ１１、中実部材１４、基板１５及びスペーサ１６に柔軟性を有するものを用いればよい。
【００３１】
次に、前記の実施形態においては、“円筒状”のチューブ１１と“円柱状”の中実部材１４を用いているが、これに限定されず、たとえば、以下のようにしてもよい。
図３は、実施形態の変形例を示す図である。この図において、（ａ）に示すチューブ２１は、前記の実施形態のチューブ１１に置き換わるものであり、前記の実施形態のチューブ１１との相違は、チューブ２１の内部形状にある。すなわち、この変形例のチューブ２１は、内部に中実部材１４を収容するための第一空間２２と、基板１５の両端部を保持するための凹部２３、２４と、スペーサ１６を収容するための第二空間２５とを有する点で、前記の実施形態のチューブ１１と相違する。
この（ａ）に示す変形例によれば、チューブ２１の内部に、中実部材１４、基板１５及びスペーサ１６をガタツキなく確実に収容することができ、振動等の外乱入力時におけるＬＥＤ光源１７と中実部材１４の外周面とのズレをなくすことができる。なお、この変形例ではガタツキをなくせるので、スペーサ１６を不要にすることも可能である。
また、第一空間２２を設けない態様であってもよい。この場合、チューブ２１における第一空間２２が存在した部分の内周面２１ａは、（ａ）に破線で示すように、前記の実施形態のチューブ１１と同じになる。
【００３２】
次に、（ｂ）及び（ｃ）に示す中実部材２６、２７は、いずれも前記の実施形態の中実部材１４に置き換わるものであり、前記の実施形態の中実部材１４との相違は、その断面形状にある。すなわち、（ｂ）に示す中実部材２６は矩形断面を有しており、また、（ｃ）に示す中実部材２７は半円断面を有している点で、前記の実施形態の中実部材１４と相違するが、矩形断面や半円断面の中実部材２６、２７であっても、前記実施形態の中実部材１４と同様の効果（集光効果）が得られるので、必要に応じ、適宜に選択して前記実施形態の中実部材１４と置き換えて使用すればよい。
【００３３】
図４は、実施形態のさらなる変形例を示す図である。この図において、（ａ）〜（ｄ）は、いずれも前記の実施形態のチューブ１１に置き換わるものを示しており、（ａ）は角型形状断面のチューブ２８、（ｂ）は“Ω”文字に似た断面形状のチューブ２９、（ｃ）は馬蹄形断面のチューブ３０、（ｄ）は半円形断面のチューブ３１である。いずれの形状のチューブ２８、２９、３０、３１であっても、その内部に中実部材１４、基板１５及びスペーサ１６を支障なく収容することができるので、看板等への取り付けやすさや、集光性能、及びコストなどを勘案して適宜に選択すればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  発光装置
１１  チューブ
１４  中実部材
１７  ＬＥＤ光源
１７ａ  発光面
２１  チューブ
２６  中実部材
２７  中実部材
２８  チューブ
２９  チューブ
３０  チューブ
３１  チューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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