(57)【要約】【課題】照明カバーが透光性と長期間に亘る耐傷付き性に優れる、既存の蛍光灯照明器具に装着可能なのＬＥＤ照明灯を提供する。【解決手段】多数のＬＥＤを実装する長尺状基板と、これを覆う長尺状の照明カバーと、両端部に蛍光灯照明器具のソケットに装着するための口金とを有してなる、既存の蛍光灯照明器具に装着可能なＬＥＤ照明灯であって、照明カバーが、荷重たわみ温度が１１０℃以上のポリカーボネート樹脂の成形体からなり、そのビッカース硬度が１４以上である蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯による。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のＬＥＤを実装する長尺状基板と、これを覆う長尺状の照明カバーと、両端部に蛍光灯照明器具のソケットに装着するための口金とを有してなる、既存の蛍光灯照明器具に装着可能なＬＥＤ照明灯であって、
前記照明カバーが、荷重たわみ温度が１１０℃以上のポリカーボネート樹脂を成形してなるポリカーボネート樹脂成形体からなり、そのビッカース硬度が１４以上であることを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯。
【請求項２】
前記照明カバーが、４０℃以上かつポリカーボネート樹脂の荷重たわみ温度以下の温度で、５０時間以上熱処理されることを特徴とする請求項１に記載の蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯。
【請求項３】
前記照明カバーの形状が、筒状であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯。
【請求項４】
前記照明カバーが、前記長尺状基板と一体となって略円柱状体を形成することを特徴とする請求項１に記載の蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯。
【請求項５】
ポリカーボネート樹脂が、さらに光拡散剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯に関し、さらに詳しくは、既存の蛍光灯照明器具にそのまま装着・使用可能な照明灯であって、照明カバーの耐傷付き性の改良された蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が、白熱電灯や蛍光灯に対し、長寿命で低消費電力かつ低環境負荷であることから、ＬＥＤを光源とする照明装置が数多く提案されてきた（特許文献１参照）。当初、ＬＥＤは赤色や緑色の光しか出せず、電子機器等での表示用途にしか実用化されていなかったが、近年、白色ＬＥＤが実用化されたことにより、一般の照明用途も含め、ますます盛んに開発が行われるようになった。
【０００３】
現行の蛍光管の最大の欠点は、寿命末期にちらつきを起こし、又は不点灯となって、交換が必要となることである。一方、ＬＥＤ照明は、現在のところ高価ながら、長寿命であり、例えば一日１０時間の使用なら１０年以上も取り換え不要であるので、高所等の、交換にコストがかかる場合での使用に特に有利であって、例えば道路、トンネル、鉄道、ホール等の公共施設での使用が期待されており、また、最近の省エネ・エコロジー重視の観点から、家庭用を含む一般照明分野でも次第に広く普及していくものと考えられる。
【０００４】
そして、ＬＥＤを光源とし、既存の蛍光灯器具に直接装着できる蛍光灯型の照明灯についても幾つかの提案がなされており（特許文献２〜３参照）、既設の蛍光灯照明器具をそのまま活用できることから、蛍光灯の置き換えによるＬＥＤ照明灯の普及が大いに期待されている。蛍光灯は、水銀蒸気とアルゴンが封入され、ワット数に応じて規格化された長さの長尺ガラス管の両端に口金を設けて構成されているので、これと互換性を有する蛍光灯型ＬＥＤ照明灯においては、両端の口金の間に、ＬＥＤを実装したプリント基板を内部に配置し、その外側には、長尺ガラス管に対応する照明カバーが長手方向に配置される。
【０００５】
この照明カバーは、ＬＥＤ実装基板を保護する目的のほか、ＬＥＤが点光源でかつ高輝度が故に引き起こす、光源からの直射投光による眩しさを防止する機能と、光拡散性を付与することによりＬＥＤ光源から出射される光を効率良く拡散し、照明器具としての機能性を向上させるためのものである。
さらに、蛍光灯型ＬＥＤ照明装置において、照明カバーは、ＬＥＤ実装基板を固定化する役割と、強度保持用の構造部材としての役割も担っている。
【０００６】
これらの目的から、照明カバーの材料としては、成型加工性や製品の形状の自由度が得られやすい点より熱可塑性樹脂が広く用いられ、なかでも機械物性や熱特性、光学特性のバランスに優れるポリカーボネート樹脂が好適に用いられている。
【０００７】
しかし、ポリカーボネート樹脂は、ガラスに比べると表面硬度が低いため、耐擦傷性の劣り、布で拭いたり手荒に扱うと表面に傷がつきやすい。
これに対し、ポリカーボネート樹脂の表面に表面硬度の樹脂コーティングを施す方法があるが、コーティング膜の密着性に問題があって耐久性は保証できない。また、ポリカーボネート樹脂に硬度の高い無機化合物を配合する方法も知られているが、表面硬度の改良効果が僅かであり、また透光度を低下させるので、照明カバーには適用できない。
【０００８】
したがって、ＬＥＤの照明カバーとして必要な、長期間に亘る耐傷付き性の優れたポリカーボネート樹脂製照明カバーの開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開昭６１−１２１４６１号公報
【特許文献２】実開平０６−５４１０３号公報
【特許文献３】特開２００７−２５７９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、既存の蛍光灯照明器具にそのまま装着可能な蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯であって、透光性に優れ、長期間に亘る耐傷付き性に優れたポリカーボネート樹脂製の照明カバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ＬＥＤを実装する長尺状基板を覆う照明カバーを、荷重たわみ温度が特定温度以上のポリカーボネート樹脂の成形体とし、このもののビッカース硬度を１４以上とすることにより、照明カバーが透光性と長期間に亘る耐傷付き性に優れる蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯を得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、多数のＬＥＤを実装する長尺状基板と、これを覆う長尺状の照明カバーと、両端部に蛍光灯照明器具のソケットに装着するための口金とを有してなる、既存の蛍光灯照明器具に装着可能なＬＥＤ照明灯であって、
前記照明カバーが、荷重たわみ温度が１１０℃以上のポリカーボネート樹脂を成形してなるポリカーボネート樹脂成形体からなり、そのビッカース硬度が１４以上であることを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯が提供される。
【００１３】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、照明カバーが、４０℃以上かつポリカーボネート樹脂の荷重たわみ温度以下の温度で、５０時間以上熱処理されることを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯が提供される。
【００１４】
また、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、照明カバーの形状が、筒状であることを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯が提供される。
【００１５】
また、本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、照明カバーが、前記長尺状基板と一体となって略円柱状体を形成することを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯が提供される。
【００１６】
さらに、本発明の第５の発明によれば、第１の発明において、ポリカーボネート樹脂が、さらに光拡散剤を含有することを特徴とする蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明者のＬＥＤ照明灯によれば、既存の蛍光灯照明器具にそのまま装着・使用可能であって、照明カバーが透光性と長期間に亘る耐傷付き性に優れる蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の一形態に係わるＬＥＤ照明灯の構成図である。
【図２】本発明の実施の他の形態に係わるＬＥＤ照明灯の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の照明灯は、多数のＬＥＤを実装する長尺状基板と、これを覆う長尺状の照明カバーと、両端部に蛍光灯照明器具のソケットに装着するための口金とを有してなる、既存の蛍光灯照明器具に装着可能なＬＥＤ照明灯であって、照明カバーが、荷重たわみ温度が１２０℃以上のポリカーボネート樹脂を成形してなるポリカーボネート樹脂成形体からなり、ビッカース硬度が１４以上であることを特徴とする。
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明に係る蛍光灯互換性のＬＥＤ照明灯の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
【００２１】
図１は、本発明の実施の一形態に係わるＬＥＤ照明灯の構成図であり、図２は、本発明の他の実施形態に係わるＬＥＤ照明灯の構成図である。
図１及び図２において、１はＬＥＤを実装した長尺状基板、２はＬＥＤ、３は口金、４は端子、５は照明カバーである。
【００２２】
本発明のＬＥＤ照明灯は、既存の蛍光灯と同様にワット数に応じて規格化された長さ寸法で作られ、端部には端子４と口金３を有し、既存蛍光灯照明器具のソケットにそのまま装着可能となっており、端子４にて蛍光灯照明器具より電力を受ける。
【００２３】
長尺状基板１には、ＬＥＤ２が多数配置され、端子４からの電流が流れ点灯するように回路形成されている。長尺状基板１の長さは、両端の口金３間の全体に亘るものでもよいが、その一部であってもよい。ＬＥＤ２は長尺状基板にその多数個が配置されるが、ＬＥＤの輝度や照明灯の所望ワット数に応じて適切な個数が決定される。また、白色ＬＥＤの場合のように、ＬＥＤと蛍光体を組合わせた発光方式のものであってもよい。
【００２４】
ＬＥＤ２を実装した基板１は、照明カバー５で覆われる。照明カバー５は、図１のように円筒状とし、照明カバー５の内部に基板１を収容して、外観を現行の直管型蛍光管と同じにするのが、一つの好ましい実施形態である。また、照明カバー５の断面形状は、円に限らず、一部を切り欠いた円形状、あるいは多角形状であってもよい。
【００２５】
本発明のＬＥＤ照明灯の他の実施形態として、図２のように、基板１を、例えば半割円筒状にして、ＬＥＤ照明灯の本体の一部を構成する形とし、この上に照明カバー５を装着させる形でもよい。この場合、照明カバー５の断面形状は、基板の形状に合わせて、例えば半円状として、基板１と照明カバー５が一体化して略円柱状とすることも好ましく、また、断面をＶ字状、Ｕ字状、コの字状等の樋状等にして、基板１と一体化してもよい。また全体の形状は、円柱、円筒状に限らず、多角形状等の異形品としてもよい。
また、基板１には、外側に向かって放熱用のための冷却フィン等を設けてもよく、この場合照明カバーの断面の一部を切り欠いて、切り欠き部から冷却フィン等を外方に露出させる等の形態も採用できる。
【００２６】
本発明において照明カバー５の材料として、荷重たわみ温度が１１０℃以上のポリカーボネート樹脂を用いる。荷重たわみ温度は、ＡＳＴＭ規格  Ｄ６４８に準拠し、荷重１８．５ｋｇｆ（１．８２ＭＰａ）／ｃｍ３にての条件で測定した値である。
【００２７】
ＬＥＤ自体は発光効率に優れるといえども、その損失分は発熱するわけであり、その他実装される回路や部品等からの発熱もあるため、ＬＥＤ照明灯といえどもその使用下においては、温度上昇が引き起こされる。ポリカーボネート樹脂の荷重たわみ温度が、１１０℃以上であることは、耐熱性に優れ、高温環境での使用が可能であるということであり、また後述する熱処理を適用する際に望まれる条件でもある。好ましい荷重たわみ温度は、１２０℃以上であり、その上限は通常１６０℃以下である。
【００２８】
ポリカーボネート樹脂の種類は、特に制限はなく、その分子量としては、粘度平均分子量（Ｍｖ）で１４，０００〜３０，０００であるのが好ましい。粘度平均分子量が低すぎると機械的強度が低下する傾向があり、逆に高すぎても成形時の流動性が低下しやすい。より好ましい粘度平均分子量は、１５，０００〜２９，０００であり、特には２０，０００〜２８，０００である。
【００２９】
照明カバーは、上記した荷重たわみ温度が１２０℃以上のポリカーボネート樹脂を成形して得られるポリカーボネート樹脂成形体からなり、そして成形体のビッカース硬度を１４以上とする。ポリカーボネート樹脂の成形品のビッカース硬度は通常１２〜１３程度であるので、本発明においてはこれを１４以上とする。その好ましい硬度は、１５以上であり、上限は２５程度である。
【００３０】
ビッカース硬度は、対面角θが１３６°の正四角錐のダイヤモンド圧子で試料に試験力Ｆを加え、生じたくぼみの対角線長さの平均値ｄから求まるくぼみの表面積Ｓで試験力を割った値、Ｆ／Ｓで求められ、下記式（１）に記載の算出式にて与えられる。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
なお上記式（１）において、
ＨＶ：ビッカース硬度
ｋ：定数（ｋ＝１／ｇｎ＝１／９．８０６６５０≒０．１０２）
Ｆ：試験力（Ｎ）
Ｓ：くぼみの表面積（ｍｍ２）
ｄ：くぼみの２方向の対角線長さの平均（ｍｍ）
θ：ダイヤモンド圧子の対面角（１３６°）
ｇｎ：標準重力加速度
をそれぞれ意味する。数値が大きいほど、表面硬度が高いことを示す。
【００３３】
ビッカース硬度を上げるための最も望ましい方法は、成形体に熱処理を施すことである。好ましい熱処理の方法は、成形体を、４０℃以上かつポリカーボネート樹脂の荷重たわみ温度以下の温度で、５０時間以上熱処理することである。このような熱処理により、照明カバーの耐傷付き性が向上する。熱処理温度のより好ましい温度は、６０℃以上、さらには８０℃以上であり、その好ましい上限は荷重たわみ温度より１０℃低い温度である。熱処理は、照明カバー成形体内の歪や応力を緩和させる効果もあるので、照明カバーの形状や寸法安定性を長期に亘って担保する点からも好ましい。熱処理は、照明カバー５を基板１と口金３とで蛍光灯に組み立てた後に行ってもよく、照明器具に蛍光灯を装着した状態で行ってもよい。
【００３４】
照明カバーの材料であるポリカーボネート樹脂には、光拡散剤を配合することが好ましい。
光拡散剤は、微粒子状の無機又は有機粒子であり、例えばガラス微粒子、ポリスチレン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の有機微粒子があげられ、有機微粒子が好ましく、光拡散効果の点から微粒子は球状であるものが好ましい。
微粒子状の光拡散剤の好ましい平均粒径は０．１〜５０μｍであり、より好ましくは０．５〜３０μｍであり、特には１〜２０μｍのものである。
【００３５】
このような有機微粒子としては、ポリカーボネート樹脂の成形温度まで加熱してもポリカーボネート樹脂中に溶融しない、架橋した有機微粒子が好ましく、具体的には架橋した、（メタ）アクリル樹脂、シリコーン樹脂の有機微粒子である。具体例として、部分架橋したポリメタクリル酸メチルのポリマー微粒子、架橋シリコン樹脂粒子、シリコーンゴムをシリコーンレジンで被覆したシリコーンゴムパウダー等が挙げられる。
【００３６】
光拡散剤の好ましい含有量は、ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、０．５〜２０質量部であり、１〜６重量部がより好ましい。光拡散剤の配合割合が０．５重量部より少ないと、光拡散性が不足し高輝度のＬＥＤ光源が透けて見えやすく、眩しさ低減効果が不十分となり、光拡散剤の配合量が多すぎると必要な照明輝度が得られなくなる。
【００３７】
上記ポリカーボネート樹脂材料から長尺状の照明カバーの成形体を製造する方法は、特に限定されず、一般に長尺物の成形に採用されている成形法を任意に採用できる。その例を挙げると、押出成形法、異形押出成形法、射出成形法、二色成形法、発泡成形、インサート成形、熱成形法、プレス成形法などが挙げられ、押出成形あるいは異形押出成形が特に好ましい。
【００３８】
押出成形による場合には、上記したポリカーボネート樹脂材料を、押出成形機で加熱、溶融、混練して、押出機出口に設けられた押出用のダイを通して押出し、サイジングプレート、サイジングダイ、水槽などを備えたサイジング及び冷却ゾーンで最終断面形状に整形しながら冷却固化させ、目的とする形状の照明カバーを得ることができる。
【００３９】
照明カバー５として、好ましくは光拡散剤を含有するポリカーボネート樹脂材料を用いた成形体を使用し、図１に示すように、この内部にＬＥＤ２を実装した基板１を収容するか、又は図２にあるように、基板１をＬＥＤ照明灯の本体の一部を構成する形とし、この上に照明カバー５を装着させる。
【００４０】
照明カバー５は、前述したとおり、基板１を保護し、ＬＥＤ２からの直射光による眩しさを防止し、光拡散性を付与することによりＬＥＤ光源から出射される光を効率良く拡散し、さらに、強度保持用の構造部材としての役割も担っている。照明カバー５は、ＬＥＤ２と基板１に実装された回路や部品等の損失分の発熱により高温下に保持されるものの、荷重たわみ温度が１２０℃以上であるので耐熱性に優れ、ビッカース硬度が１４以上にされるので、長期間に亘る耐傷付き性に優れる。
なお、本実施形態においては、照明灯が直管状のものを例に説明したが、サークルライン型の蛍光灯に互換性のＬＥＤ照明灯においても、同様に適用できる。
【実施例】
【００４１】
実施例１
粘度平均分子量２１，０００の界面重合法によって製造されたポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ユーピロンＳ−３０００）を、１２０℃で５時間乾燥させた後、名機製作所製のＭ１５０ＡＩＩ−ＳＪ型射出成形機を用いて、シリンダー温度２８０℃、金型温度８０℃、成形サイクル５５秒の条件で射出成形し、ＡＳＴＭ試験片（６．４ｍｍ厚の試験片）及び平板状試験片（９０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ厚）を成形した。
【００４２】
上記で得られたＡＳＴＭ試験片１（６．４ｍｍ厚試験片）を用いて、ＡＳＴＭ  Ｄ６４８に準拠し、高荷重（１．８２ＭＰａ）の条件で、荷重たわみ温度（単位：℃）を測定した。結果を表１に示す。
【００４３】
さらに上述の方法で得られた平板状試験片を試験片とし、Ａｋａｓｈｉ微小硬さ試験機ＨＭ−１２４を用いて、試験力：９．８０７Ｎ、時間：１０ｓｅｃの条件にてビッカース硬度測定した。
【００４４】
また、上述の平板状試験片を、熱風乾燥機を用いて１００℃の条件でアニール処理を行い、任意の時間にて取り出し、２３℃、ＲＨ５０％の条件で４８時間以上調湿下後に、上述と同様の手法にてビッカース硬度を測定した。結果を表１に示す。
【００４５】
実施例２
粘度平均分子量２２０００の溶融エステル交換法によって製造されたポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ユーピロンＭ７０２２Ｊ）を用いた他は、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４６】
実施例３
粘度平均分子量２７０００の溶融エステル交換法によって製造されたポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ユーピロンＭ７０２７Ｂ）を用いた他は、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
これらのポリカーボネート樹脂の荷重たわみ温度は１３０℃以上で、耐熱性に優れ高温環境での使用が可能で、これを熱処理環境に置けば、ビッカース硬度が１４以上の耐傷付き性に優れた照明カバーとなることが、以上から理解できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のＬＥＤ照明灯は、既存の蛍光灯照明器具に装着して使用可能であって、ＬＥＤ照明カバーの長期間に亘る耐傷付き性に優れ、ＬＥＤ照明の長寿命・低消費電力の利点をさらに生かした照明灯として、広く利用することができ、産業上の利用性は非常に高い。
【図１】
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【図２】
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