(57)【要約】【課題】光散乱及び拡散構造を備えたＬＥＤ照明器を提供しようとする。【解決手段】発光ダイオード素子を透光性材料からなる突起状のパッケージレンズ２で包囲するとともに裏面からリード脚３を突出せしめてなるＬＥＤランプ１と、ＬＥＤランプの底縁部を支持してパッケージレンズの本体部をその正面から露出させるためのベース部材５と、そのベース部材の正面側と接合される開口部８を有するとともにパッケージレンズの本体部を間隔を置いて包囲する光放射用の透明外カバー９と、パッケージレンズの本体部と透明外カバーとの間隔中に多層的に充填されたビーズ球群１０とを備えたものである。【選択図】図１
2005158773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード素子を透光性材料からなる突起状のパッケージレンズで包囲するとともにパッケージレンズ裏面からリード脚を突出せしめてなるＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプのパッケージレンズ裏面を含む底縁部を支持して前記パッケージレンズの本体部をその正面から露出させるためのベース部材と、前記ベース部材の正面側と接合される開口部を有するとともに前記パッケージレンズの本体部を間隔を置いて包囲する光放射用の透明外カバーと、前記パッケージレンズの本体部と透明外カバーとの間隔中に多層的に充填されたビーズ球群とを備えたことを特徴とするＬＥＤ照明器。
【請求項２】
前記パッケージレンズによって、互いに発光色を異にする複数個の発光ダイオード素子を包囲し、各素子ごとに調光可能としたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明器。
【請求項３】
前記ベース部材の正面から始まる円形の側縁に外ネジを形成し、透明外カバーの円形開口部に前記外ネジと係合する内ネジを形成し、両者のネジ係合によって前記ベース部材と透明外カバーとの接合を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明器。
【請求項４】
前記透明外カバーを筒状として両端に開口部を設け、それらの開口部と、各正面から前記パッケージレンズの本体部を露出せしめた２個のベース部材の正面側とを、それぞれ接合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明器。
【請求項５】
発光ダイオード素子を透光性材料からなる突起状のパッケージレンズで包囲するとともにパッケージレンズ裏面からリード脚を突出せしめてなる複数のＬＥＤランプと、
両端間の一側面に複数の開口部を配列形成してなる筒状の透明外カバーであって、それらの開口部によってパッケージレンズの付け根部を密封支持し、且つパッケージレンズの本体部を同カバー内に突入せしめたものと、
前記透明外カバー内に充填されて各パッケージレンズを多層的に包囲するビーズ球群とを備えたことを特徴とするＬＥＤ照明器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光散乱及び拡散構造を備えたＬＥＤ照明器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光拡散構造備えた照明装置としては、光ファイバーの先端に光拡散用ビーズを付設したものがすでに存在する。また、近年では種々の光源としてＬＥＤが多用されるようになってきたため、発明者は先に、ＬＥＤの光放射端を砲弾型のエポキシ製パッケージレンズで覆う代わりに、その光放射端に対応する半球状又は円筒状の空間を有する光透過性材料からなる光拡散体を装備し、前記空間内に多数の透明ビーズ球を充填した構造を考案した（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、上記のようなＬＥＤの光放射端に対応する半球状又は円筒状の空間にビーズ球を充填する光拡散体装着方式では、ＬＥＤ個々にＬＥＤ素子モールドに対応する光拡散体を製作し、その光拡散体が損傷等した場合、簡単な交換・再生等も困難であった。
【０００４】
そこで、砲弾型パッケージレンズで覆れたＬＥＤの外面に、ビーズ球を一層のみ分布させた光拡散構造も開発されているが（例えば、特許文献２参照）、この構造は１個のビーズ球の光拡散現象のみに着眼し、パッケージレンズから１個のビーズ球を通過拡散した光、及びビーズ球間をすり抜けた光を合わせて放射するだけであるから、輝度分布がまだらで美観がそれほどよくない。
【０００５】
また、この美観性を改善するため、ビーズ球群を二層以上分布しようとしても、特別の構造的工夫を要するため、光散乱におけるビーズ球の役割を、逆に１個の透明な球状放射体中に分散せしめた気泡群によって担わせ、ある程度重層的な光拡散層を形成しようと言う試みも存在するが（例えば、特許文献３参照）、この方式では大型化し、また気泡の大小、分布状態とも調整が面倒で再現性が悪く、概して気泡分布は粗雑なものになりやすいため、美観的な再現性も得にくい。
【特許文献１】実公平４−３８５３８号公報
【特許文献１】特開２０００−４０５０号公報
【特許文献１】特開２００３−１６８０６Ａ号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ビーズ球群を二層以上分布させて重層的な光散乱により改善された装飾的照明を得るための光拡散構造を備えたＬＥＤ照明器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、発光ダイオード素子を透光性材料からなる突起状のパッケージレンズで包囲するとともにパッケージレンズ裏面からリード脚を突出せしめてなるＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプのパッケージレンズ裏面を含む底縁部を支持して前記パッケージレンズの本体部をその正面から露出させるためのベース部材と、前記ベース部材の正面側と接合される開口部を有するとともに前記パッケージレンズの本体部を間隔を置いて包囲する透明外カバーと、前記パッケージレンズの本体部と透明外カバーとの間隔中に多層的に充填されたビーズ球群とを備えたＬＥＤ照明器を構成したものである。
【０００８】
本発明はまた、前記パッケージレンズによって、互いに発光色を異にする複数個の発光ダイオード素子を包囲し、各素子ごとに調光可能としたＬＥＤ照明器を構成したものである。
【０００９】
本発明はまた、前記ベース部材の正面側と透明外カバーの開口部との接合を、外ネジと内ネジとのネジ係合によって行うようにしたＬＥＤ照明器を構成したものである。
【００１０】
本発明はまた、前記透明外カバーを筒状として両端に開口部を設け、それらの開口部と、各正面から前記パッケージレンズの本体部を露出せしめた２個のベース部材の正面側とを、それぞれ接合してなるＬＥＤ照明器を構成したものである。
【００１１】
本発明はまた、発光ダイオード素子を透光性材料からなる突起状のパッケージレンズで包囲するとともにパッケージレンズ裏面からリード脚を突出せしめてなる複数のＬＥＤランプと、
両端間の一側面に複数の開口部を配列形成してなる筒状の透明外カバーであって、それらの開口部によってパッケージレンズの付け根部を密封支持し、且つパッケージレンズの本体部を同カバー内に突入せしめたものと、
前記透明外カバー内に充填されて各パッケージレンズを多層的に包囲するビーズ球群とを備えてなるＬＥＤ照明器を構成したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、ＬＥＤの光を通すビーズ球群が多重層で構成されるため、屈折率の異なる境界面(球面）においては、入射した光のうち一部は反射光となって進行方向を変え、別の一部は屈折光となり球体内に入射する。この場合、反射光は角度を対称に変えて次のビーズ球への入射光となる。また屈折光は球体のレンズ効果で集光され放出される。このような反射及び集光作用が数層の球体を通り抜ける間に繰り返されることにより、きめ細かな散乱光が得られることになる。
【００１３】
ビーズ球の径と層数を変えることにより、一般的には微小化／多層化によって均一性ある散乱光を得、反対の場合には輝度は高いが多少ともむらのある光を得る等、目的に応じて調整できる。通常サイズのＬＥＤに本発明の多重層ビーズ球群を適用して肉眼で観察する場合、球径と散乱光との関係は、おおむね次のようになる。
・    ６００〜８００μ・・・・均一な光が放射できる。
・  １０００〜１４００μ・・・均一な光の中に、きらめきがある光を放射できる。
・  １１８０〜１７００μ・・・輝度の高いきらめきのある光が放射できる。
【００１４】
パッケージレンズにより互いに発光色を異にする複数個の発光ダイオード素子を包囲して本発明を適用する場合には、典型的には赤、緑、青色のいわゆるフルカラーＬＥＤをそのまま用いる場合の欠点を解決することができる。すなわち、フルカラーＬＥＤにおいて、各素子ごとに調光可能とすれば、各色の光がうまく重なり合う場合には光の加算混合によって、様々な色調を表現できるが、それぞれの発光体の位置が微妙にずれているため、見る角度によって、発光色が異なることになる。しかも、各素子の照射方向には指向性があるため、照明として利用するのに難しいという一面があったことは否めない。
【００１５】
しかしながら、本発明の場合、複数のＬＥＤ発光体の周囲には光拡散性の粒子（ビーズ球）が配置されるため、異色光の混合が容易に行われ、しかも指向性のない拡散性の光を得ることができ、照明での利用が容易となる。特に、フルカラーＬＥＤの実用においては、細かい粒径を使用することにより均一性のある混色ができ、均質な発光体が得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ＬＥＤパッケージレンズを包囲する透明外カバーの形状としては、（１）円筒片側接合式、（２）半球片側接合式、（３）円筒両側接合式、（４）筒状側面（多灯配列）接合式、（５）扁平体側面接合式などに分類され、それらとベース部材との接合は接着剤によるものと、ベース部材に形成した外ネジに係合する内ねじを用いるネジ係合方式とに分類される。後者のネジ係合方式の場合、ベース部材の外ネジに更に係合するロックナットを用い、これと透明外カバーの開口裏面との間(場合によっては、ＬＥＤ取り付け孔を有する適当なパネルや正面板の開口裏面との間）にＯリングとシリコンコーキングとを設け、ネジ溝からの湿気侵入を防止する防水構造とすることができる。
【００１７】
ＬＥＤランプの底縁部を支持してパッケージレンズをその正面から露出させるためのベース部材の変形例もしくはベース部材の付加構造として、エジソンベース形口金を装着し、ねじ込みソケットと併用して豆球形構造とすることができる。
【００１８】
パッケージレンズ内に、極小型のチップ状ＬＥＤを複数個配置して、明るさと面積を調整できる。パッケージレンズそのものを特別に設計すれば、直線上の他、種々の形状の照明器を得ることができる。これによって側面や底面にも光を放射できる全面発光が可能な照明器を得ることもできる。また、複数チップ形ＬＥＤの典型例としての、３色発光ＬＥＤ(フルカラーＬＥＤ）に適用する場合には、それぞれの発光強度を電流制御することにより、様々な色合いの発光が可能となる。
【００１９】
その他、消費電力が極めて小さいという利点を生かして、乾電池による点灯や、太陽電池による点灯が実用上可能となる。また、同じ理由により、長時間点灯する保安灯などの分野においても利用価値を高めることができる。
【実施例】
【００２０】
図１は円筒片側接合式の透明外カバーを用いた場合の分解断面（Ａ）及び組立て断面（Ｂ）を示すものである。ＬＥＤランプ１は発光ダイオード素子を透光性材料からなる突起状のパッケージレンズ２で包囲し、パッケージレンズ２裏面からリード脚３及びリード線４を突出せしめたものである。ベース部材５はこのＬＥＤランプ１のパッケージレンズ２裏面及び底縁部(図では上下を反転して示してある）を支持するための支持段６を有する正面側７を備えたプラスチック製のブッシュ形であり、これによって支持したパッケージレンズ２の本体部をその正面から露出させる。このベース部材５の正面側７と接合される開口部８を有する透明プラスチックからなる円筒片側状の透明外カバー９は、組立て状態においてパッケージレンズ２の本体部を間隔を置いて包囲し、収容したビーズ球群１０を、パッケージレンズ２の本体部との間隔中に多層的に充填するように構成されている。
【００２１】
上記した図１の実施例において、ビーズ球群１０としては適当な粒子径の微小ガラス球が用いられる。これらのビーズ球を充填した透明外カバー９の開口部８とベース部材５の正面側７との接合は、典型的にはエポキシ樹脂等からなる接着剤により行われる。
【００２２】
図２の実施例は、透明外カバー９’が半球片側（又はドーム形）状であること以外は図１の実施例と同様であり、他の部分については、それぞれ図１と同様の参照数字を付すことにより説明を省略する。但し、先端発光面が平面(図１）であるのに対し、半球面であるという発光効果上の相違を有することは言うまでもない。
【００２３】
図３の実施例は、透明外カバーの開口部とベース部材の正面側との接合を、ネジ係合により行うようにしたこと以外は、原則として図１の実施例と同様であり、それぞれ図１と同様の参照数字を付した部分については説明を省略する。この実施例において、ベース部材は１５は円筒状であって、正面側の内径をやや絞ってＬＥＤカバーレンズ２裏面のための支持段１６を形成し、正面から背面までの円形側縁に外ネジ１１を形成し、透明外カバー９の円形開口部８の内側に外ネジ１１と係合する内ネジ１２を形成し、両者のネジ係合によって前記ベース部材１５と透明外カバー９との接合を行うものである。
【００２４】
上記のネジ係合方式においては、透明外カバー９内へのビーズ球群１０が、外ネジ１１と内ネジ１２とが互いに最後までねじ込まれた状態で、万遍なくきっちりと固定されるような収納量に設定されることが困難であり、それよりやや多い目に収納されるのが普通である。このような場合、外ネジ１１と内ネジ１２とは互いに最後までねじ込まれず、そのままではネジ溝のクリアランスによってがたつきを生じたり、ネジ溝を通じて透明外カバー９内へ湿気が侵入する、従って、ビーズ球群１０と透明外カバー９内面が曇るというおそれがある。
【００２５】
図３に示したロックナット１３は、このような事態を避けるために、透明外カバー９の内ネジ１２に最後までねじ込まれなかったベース部材１５の外ネジ１１に、更にネジ合わせて透明外カバー９の円形開口部８に突き合わせて外ネジ１１と内ネジ１２との係合関係を密接・強固にすることができる。加えて、ロックナット１３と透明外カバー９の円形開口部８との間にＯリングとシリコンコーキング(図示せず）とを施せば、その防水性をより強固にすることができる。
【００２６】
図４の実施例は、透明外カバー９’が半球片側（又はドーム形）状であること以外は図３の実施例と同様であり、他の部分については、それぞれ図３と同様の参照数字を付すことにより説明を省略する。但し、先端発光面が平面(図１）であるのに対し、半球面であるという発光効果上の相違を有することは言うまでもない。
【００２７】
図５は、図４に示した半球片側（又はドーム形）状透明外カバー９’により包囲したＬＥＤ照明器が、３色発光ＬＥＤである場合の３素子調光回路の構成例を示している。赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の各ＬＥＤ素子は制限抵抗Ｒと、電流調整用可変抵抗Ｒｖの直列分路を介して直流電源Ｅに並列接続され、各Ｒｖの設定に応じた光度で発光し、所望の色調を現じ、前述したようなビーズ球群１０による単色、多色又は混色散乱効果を発揮する。
【００２８】
図６は、第３形態としての円筒両側接合式を示す縦断面図である。この方式は透明外カバー１９を円筒状として両端に開口部１８、１８を設け、それらの開口部１８と、各正面からパッケージレンズ２の本体部を露出せしめた２個のベース部材１５（図３〜５に示したベース部材１５と同じもの）の正面側とを、それぞれ内ネジと外ネジとのネジ係合関係によって接合したものである。この方式では筒状体の全長が散乱発光体として機能する。なお、透明外カバー１９を角筒状とし、両端部のみに内ネジを形成しうる円形部を設けるか、角筒端のままベース部材の角形正面に接着する方式にしてもよい。
【００２９】
図７は、第４形態としての筒状側面（多灯配列）接合式を示す縦断面図である。この方式は透明外カバー１９’を円筒状又は角筒状として両端間の一側面１４に複数の開口部１８’を配列形成してパッケージレンズ２の付け根部を密封支持し、それらの開口部１８’からパッケージレンズ２の本体部を同カバー１９’内に突入せしめたものであり、ＬＥＤ個数を増やすことによって長い筒状体に対応することができる。但し、ＬＥＤ支持側は裏面として鑑賞者の視界に現れないようにする。
【００３０】
上述の第４形態より、第５形態としての扁平体側面接合式も構成できることが容易に理解されるであろう。すなわち、図７の透明外カバー１９’を扁平な箱状として一つの扁平側面１４に複数の開口部１８’を配列形成してパッケージレンズ２の付け根部を密封支持し、それらの開口部１８’からパッケージレンズ２の本体部を同カバー１９’内に突入せしめたものであり、ＬＥＤ個数を増やすことによって大面積の扁平体（又は曲面体）に対応することができる。
【００３１】
図８は、ＬＥＤランプの底縁部を支持してパッケージレンズ２をその正面から露出させるためのベース部材１５の変形例もしくはベース部材１５の付加構造として、エジソンベース形口金２０を装着し、ねじ込みソケット２１と併用して豆球形構造としたものである。ソケット２１をスタンドベース２２に立設し、軽便なスタンド構造とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上述べたとおり、本発明の構成によれば、側面や底面にも光を放射できる全面発光や、線状光源、面光源等の実用的又は装飾的な照明として有用であり、非常灯、保安灯、装飾用ライト、ガーデンライト、水中ライト、表示灯、又は信号灯等として好ましく構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】円筒片側接合式の透明外カバーを用いた実施例の分解断面（Ａ）及び組立て断面（Ｂ）を示す図である。
【図２】透明外カバーが半球片側（又はドーム形）状であること以外は図１の実施例と同様な実施例の分解断面（Ａ）及び組立て断面（Ｂ）を示す図である。
【図３】透明外カバーの開口部とベース部材の正面側との接合を、ネジ係合により行うようにしたこと以外は、原則として図１の実施例と同様な実施例の分解断面（Ａ）及び組立て断面（Ｂ）を示す図である。
【図４】透明外カバーが半球片側（又はドーム形）状であること以外は図３の実施例と同様な実施例の分解断面（Ａ）及び組立て断面（Ｂ）を示す図である。作業表示灯及び作業間違い表示灯が点灯するタイムチャートである。
【図５】図４に示した半球片側（又はドーム形）状透明外カバーにより包囲したＬＥＤ照明器が、３色発光ＬＥＤである場合の３素子調光回路の構成例を示す図である。
【図６】本発明のＬＥＤ照明器の第３形態としての円筒両側接合式を示す縦断面図である。
【図７】本発明のＬＥＤ照明器の第４形態としての筒状側面（多灯配列）接合式を示す縦断面図である。
【図８】ＬＥＤランプのベース部材の変形例もしくは付加構造として、エジソンベース形口金を装着し、ねじ込みソケットと併用して豆球形構造とした実施例の主要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＬＥＤランプ
２  パッケージレンズ
３  リード脚
４  リード線
５、１５  ベース部材
６、１６  支持段
７  正面側
８、１８  開口部
９、１９  透明外カバー
１０  ビーズ球群
１１  外ネジ
１２  内ネジ
１３  ロックナット
１４  扁平側面
１６  支持段
２０  エジソンベース形口金
２１  ねじ込みソケット
２２  スタンドベース
【図１】
2005158773.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005158773.tif 000008
【図７】
2005158773.tif 000009
【図８】
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