(57)【要約】【課題】本発明は、ＬＥＤ素子から射出された光を効率的に利用することができるＬＥＤランプを提供することを目的とする。【解決手段】本発明のＬＥＤランプ１は、複数のＬＥＤ素子２と、複数のＬＥＤ素子２配列された回路基板３と、平面状の平面外周部５ａと、当該平面外周部５ａと連続した円弧形状の円弧外周部５ｂとからなり、上記平面外周部５ａの内側に上記回路基板３を保持するための基部５ｄが設けられ、上記円弧外周部５ｂの内側に凸レンズからなる複数の集光部５ｃが長手方向に延在するように設けられた筒状体５とを備える。【選択図】  図１
2012155872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤ素子と、
上記複数のＬＥＤ素子が配列された回路基板と、
平面状の平面外周部と当該平面外周部と連続した円弧形状の円弧外周部とからなり、上記平面外周部の内側に上記回路基板を保持するための基部が設けられ、上記円弧外周部の内側に凸レンズからなる複数の集光部が長手方向に延在するように設けられた筒状体と、
を備えたことを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項２】
複数のＬＥＤ素子と、
上記複数のＬＥＤ素子が配列された２つの回路基板と、
平面状の平面外周部と当該平面外周部と連続した円弧形状の円弧外周部とからなり、上記平面外周部の内側に上記回路基板を保持するための基部が設けられ、上記円弧外周部の内側に凸レンズからなる複数の集光部が長手方向に延在するように設けられた筒状体と、
を備え、上記２つの回路基板は、その長手方向が上記筒状体の長手方向に沿って延在するように並設されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項３】
上記筒状体は、アクリル樹脂或いはポリカーボネイトからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
上記ＬＥＤ素子を３つ直列に接続したセットを複数並列に接続して構成し、駆動電圧を１０Ｖとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（light emitting diode）素子を配列したＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ素子を用いた種々のＬＥＤランプが市場に出回っている。このようなＬＥＤランプは、例えば、複数のチップ型ＬＥＤ素子を回路基板上に配列し、当該回路基板をバルブ形状のガラスやプラスチック樹脂内部に挿入して形成されている。例えば、特許文献１では、このようなＬＥＤランプの一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９６２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術に係るＬＥＤランプは、一定の強さの光を確保する為に、ＬＥＤ素子の数を増やす必要があり、ＬＥＤ素子の数の増加により、消費電力が増加してしまっていた。このような問題は、従来技術に係るＬＥＤランプが、ＬＥＤ素子から射出された光を効率的に取り出せないことに起因する。更に、大量の熱が発生するので、ヒートシンク等の放熱手段を設ける必要があった。
【０００５】
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、ＬＥＤ素子から射出された光を効率的に利用することができる低消費電力、低コストを実現したＬＥＤランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述技術的な課題を解決するため、本発明の第１の態様に係るＬＥＤランプは、複数のＬＥＤ素子と、上記複数のＬＥＤ素子が配列された回路基板と、平面状の平面外周部と、当該平面外周部と連続した円弧形状の円弧外周部とからなり、上記平面外周部の内側に上記回路基板を保持するための基部が設けられ、上記円弧外周部の内側に凸レンズからなる複数の集光部が長手方向に延在するように設けられた筒状体と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の態様に係るＬＥＤランプは、複数のＬＥＤ素子と、上記複数のＬＥＤ素子が配列された２つの回路基板と、平面状の平面外周部と、当該平面外周部と連続した円弧形状の円弧外周部とからなり、上記平面外周部の内側に上記回路基板を保持するための基部が設けられ、上記円弧外周部の内側に凸レンズからなる複数の集光部が長手方向に延在するように設けられた筒状体と、を備え、上記２つの回路基板は、その長手方向が上記筒状体の長手方向に沿って延在するように並設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るＬＥＤランプによれば、ＬＥＤ素子から射出された光を効率的に利用することが可能となり、低消費電力、低コストが実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプが備える回路基板の上面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプの平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプの斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプが備える回路基板の上面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のＬＥＤランプに係る好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明のＬＥＤランプは、以下の記述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、適宜変更可能である。
【００１１】
（第１の実施形態）
【００１２】
図１には本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図を示し、図２には同ＬＥＤランプの長手方向の断面図を示し、図３には同ＬＥＤランプが備える回路基板の上面図を示し、図４には同ＬＥＤランプの平面図を示し、図５には同ＬＥＤランプの斜視図を示し説明する。
【００１３】
これらの図に示されるように、第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１は、複数のＬＥＤ素子２と、当該ＬＥＤ素子２が実装された回路基板３と、アクリル樹脂或いはポリカーボネイト等の特殊プラスチックからなる筒状体５を備えている。筒状体５は、平面外周部５ａと円弧外周部５ｂとからなる。平面外周部５ａの内側には回路基板３を保持するための基部５ｄが設けられており、円弧外周部５ｂの内側には複数の凸レンズからなる集光部５ｃが長手方向に延在するように設けられている。そして、ＬＥＤランプ１は、一般的に蛍光灯等に用いられているランプソケットに接続可能となっている。
【００１４】
硬質なエポキシ樹脂等により構成された回路基板３と、複数のＬＥＤ素子２とで、ＬＥＤアレイ６が構成される。ＬＥＤ素子２としては、チップ型又は砲弾型のＬＥＤ素子を用いることが可能であるが、本実施の形態においては、レンズを有する砲弾型のＬＥＤ素子を用いて詳細な説明を行う。砲弾型に隆起した隆起部には、不図示の微小なチップが配置される。各ＬＥＤ素子２に配置されたチップは、回路基板３を貫通する様に延在する４本の導電線４と接続される。
【００１５】
回路基板３は、筒状体５の長手方向に向けて延在する様に形成された、細長い板状の形状を備える。回路基板３の短手方向の両端は、筒状体５の平面外周部５ａの内側に設けられた基部５ｄにより支持される。このように、回路基板３を基部５ｄにより支持することで、筒状体５とＬＥＤアレイ６との間に、ＬＥＤ素子２が発した熱を消散させる為の間隙を形成することができる。
【００１６】
ＬＥＤ素子２としては、例えば白色ＬＥＤ素子を用いることができる。複数のＬＥＤ素子２が、一定の間隔をもって直線状に回路基板３上に配列される。ＬＥＤ素子２の間に形成される間隔は、ＬＥＤ素子２の射出する光の量によって決定され、例えば１０ｍｍ程度とすることができる。この場合、ＬＥＤ素子２の射出する光の量が多ければ、ＬＥＤランプ１の射出する光の量を低下させることなく、ＬＥＤ素子２の間の間隔を広げることができる。ＬＥＤ素子２の間隔は、例えば８ｍｍ〜３０ｍｍの間で設定可能である。即ち、使用目的に応じてピッチを変更し、明るさを調整することも可能である。
【００１７】
筒状体５は、直線状に延在し、完全防水となっている。前述したように、筒状体５の底面は平面状の平面外周部５ａとなっており、この平面外周部５ａと連続した筒状体５の周囲は円弧形状の円弧外周部５ｂとなっている。平面外周部５ａの内側には前述したように回路基板３を保持するための基部５ｄが設けられている。基部５ｄには、回路基板３を挿入するための所定幅の溝が設けられている。円弧外周部５ｂの内側には凸レンズからなる集光部５ｃが長手方向に延在するように設けられている。このような凸レンズからなる集光部５ｃにより、光源であるＬＥＤ素子２からの主光束を最大限出光に寄与させることができる。筒状体５の円弧外周部５ｂは、それを全体的に見れば凹レンズ状に形成されている為、ＬＥＤ素子２から射出された光は広い角度でＬＥＤランプ１から射出される。筒状体５は、押出成型等によって容易に製造することができる。筒状体５の底面は平面外周部５ａとなっているので、平板等をそえて強度を高めることもできる。
【００１８】
ＬＥＤランプ１における筒状体５の両端部には、それぞれコンバータ７が形成されている。コンバータ７は、外部から供給された例えば１００Ｖの交流電流を、ＬＥＤ素子２の駆動に適した例えば１０Ｖの直流電流に変換する。コンバータ７で変換された電流は、ＬＥＤ素子２に供給される。コンバータ７は、例えば壁、天井等に形成された電源から電力が入力されるプラグ８と一体的に形成される。このようなプラグ８を、ＬＥＤランプ１の両端に形成することによって、新たな設備を導入することなく、既存の蛍光灯の代用品として用いることができる。
【００１９】
回路構成については、３つのＬＥＤ素子２を直列に接続したセットを複数並列に接続して構成されているので、駆動電圧は１０Ｖ程度となる。駆動電圧を一般に１２Ｖであるところを１０Ｖまで下げているので、抵抗が不要となる。ＬＥＤ素子２と抵抗ではピンが異なるので、抵抗があると製造工程で手間、工数が増加し、全自動製作にかけられなかったが、この実施形態では、抵抗が不要なので、全自動製作にかけられる。また、抵抗がないということは、熱が上がらないことを意味し、放熱対策ともなる。これは、ヒートシンク等が要らないことを意味する。定格電流は、一般的に３０ｍＡ程度であったところを２５ｍＡまで落としている。
【００２０】
このように、本実施の形態に係るＬＥＤランプ１は、４００００時間以上の高寿命で一般的な蛍光灯の５倍〜７倍のロングライフが実現される。さらに、ＣＯ２対策についても２００％以上削減可能である。また、前述したような筒状体５の構成により光効率が高められている。更に、低温度仕様のローパワーＬＥＤ素子２を使用しているので、高熱防止用の放熱部材も必要なく、高熱による事故もなくなり、さらに雰囲気温度が低いので光度の低下が小さくその点でも寿命が長くなる。また、熱の放出量が少ないことから冷房などの温度設定を２〜４度抑えることができ、電気代の削減にも効果がある。そして、湿度が浸透しない設計であり、防塵対策も十分になされている。
【００２１】
ここで、一般的な蛍光灯と本実施形態に係るＬＥＤランプ１を実験結果に基づいて説明すると、年間消費電力（５０００本）については、蛍光灯（４９Ｗタイプ、以下同じ）が７３５０００ｋＷ（３０００時間×４９Ｗ×５０００本）であるところ、本ＬＥＤランプ１は３１５０００ｋＷ（３０００時間×２１Ｗ×５０００本）となり、４２００００ｋＷの削減となる。年間電気料金（５０００本）は、単価２２円／ｋＷｈとすると、蛍光灯が１６１７００００円であるのに対して、本ＬＥＤランプ１は６９３００００円となり、９２４００００円の削減となる。年間のＣＯ２排出量（５０００本）は、ＣＯ２排出係数を０．４１とすると、蛍光灯が３０１０００ｋｇであるのに対して本ＬＥＤランプ１は１２９１５０ｋｇとなり、１７１８００ｋｇの削減となる。
【００２２】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、複数のＬＥＤ素子と、上記複数のＬＥＤ素子が配列された回路基板と、平面状の平面外周部と、当該平面外周部と連続した円弧形状の円弧外周部とからなり、上記平面外周部の内側に上記回路基板を保持するための基部が設けられ、上記円弧外周部の内側に凸レンズからなる複数の集光部が長手方向に延在するように設けられた筒状体と、を備えたことを特徴とするＬＥＤランプが提供される。
【００２３】
（第２の実施形態）
【００２４】
図６には本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図を示し、図７には同ＬＥＤランプの長手方向の断面図を示し、図８には同ＬＥＤランプが備える回路基板の上面図を示し、図９には同ＬＥＤランプの斜視図を示し、説明する。
【００２５】
これらの図に示されるように、第２の実施形態に係るＬＥＤランプ２１は、複数のＬＥＤ素子２２，２３と、当該ＬＥＤ素子２２，２３が実装された回路基板２４，２５と、アクリル樹脂或いはポリカーボネイト等の特殊プラスチックからなる筒状体２６を備えている。筒状体２６は、平面外周部２６ａと円弧外周部２６ｂとからなる。平面外周部２６ａの内側には回路基板２４，２５を保持するための基部２６ｅ，２６ｄ，２６ｆが設けられており、円弧外周部２６ｂの内側には複数の凸レンズからなる集光部２６ｃが長手方向に延在するように設けられている。そして、ＬＥＤランプ２１は、一般的に蛍光灯等に用いられているランプソケットに接続可能となっている。
【００２６】
硬質なエポキシ樹脂等により構成された回路基板２４と複数のＬＥＤ素子２２とでＬＥＤアレイ２９ａが構成され、回路基板２５と複数のＬＥＤ素子２３とでＬＥＤアレイ２９ｂが構成される。ＬＥＤ素子２２，２３としては、チップ型又は砲弾型のＬＥＤ素子を用いることが可能であるが、本実施の形態においては、レンズを有する砲弾型のＬＥＤ素子を用いて詳細な説明を行う。砲弾型に隆起した隆起部には、不図示の微小なチップが配置される。各ＬＥＤ素子２２，２３に配置されたチップは、回路基板２４，２５を貫通する様に延在する４本の導電線２７，２８と接続される。
【００２７】
各回路基板２４，２５は、筒状体２６の長手方向に向けて延在する様に形成された、細長い板状の形状を備える。２つの回路基板２４，２５は、それぞれが外側に向けて所定の角度で傾斜して、筒状体２６の長手方向に向けて延在するよう併設される。
【００２８】
回路基板２４の短手方向の両端は、筒状体２６の平面外周部２６ａの内側に設けられた基部２６ｅ，２６ｄにより支持される。回路基板２５の短手方向の両端は、筒状体２６の平面外周部２６ａの内側に設けられた基部２６ｄ，２６ｆにより支持される。このように回路基板２４，２５を基部２６ｅ，２６ｄ，２６ｆにより支持することで、筒状体２６とＬＥＤアレイ２９ａ，２９ｂとの間に、ＬＥＤ素子２２，２３が発した熱を消散させる為の間隙を形成することができる。
【００２９】
ＬＥＤ素子２２，２３としては、例えば白色ＬＥＤ素子を用いることができる。複数のＬＥＤ素子２２，或いは２３が、それぞれ一定の間隔をもって直線状に回路基板２４，２５上に配列される。ＬＥＤ素子２２，或いは２３の間に形成される間隔は、ＬＥＤ素子２２，或いは２３の射出する光の量によって決定され、例えば１０ｍｍ程度とすることができる。この場合、ＬＥＤ素子２２，或いは２３の射出する光の量が多ければ、ＬＥＤランプ２１の射出する光の量を低下させることなく、ＬＥＤ素子２２，或いは２３の間の間隔を広げることができる。ＬＥＤ素子２２，或いは２３の間隔は、例えば８ｍｍ〜３０ｍｍの間で設定可能である。即ち、使用目的に応じてピッチを変更し、明るさを調整することも可能である。
【００３０】
筒状体２６は、直線状に延在し、完全防水となっている。前述したように、筒状体２６の底面は平面状の平面外周部２６ａとなっており、この平面外周部２６ａと連続した筒状体２６の周囲は円弧形状の円弧外周部２６ｂとなっている。
【００３１】
平面外周部２６ａの内側には前述したように回路基板２４，２５を保持するための基部２６ｅ，２６ｄ，２６ｆが設けられている。基部２６ｄ，２６ｅ，２６ｆには、回路基板２４，又は２５を挿入するための所定幅の溝が設けられている。
【００３２】
円弧外周部２６ｂの内側には凸レンズからなる集光部２６ｃが長手方向に延在するように設けられている。このような凸レンズからなる集光部２６ｃにより、光源であるＬＥＤ素子２２，２３からの主光束を最大限出光に寄与させることができる。筒状体２６の円弧外周部２６ｂは、それを全体的に見れば凹レンズ状に形成されているため、ＬＥＤ素子２２，２３から射出された光は広い角度でＬＥＤランプ２１から射出される。この筒状体２６は、押出成型等によって容易に製造することができる。
【００３３】
ＬＥＤランプ２１における筒状体２６の両端部には、それぞれコンバータ３０が形成されている。コンバータ３０は、外部から供給された例えば１００Ｖの交流電流を、ＬＥＤ素子２２，２３の駆動に適した例えば１０Ｖの直流電流に変換する。コンバータ３０で変換された電流は、ＬＥＤ素子２２，２３に供給される。コンバータ３０は、例えば壁、天井等に形成された電源から電力が入力されるプラグ３１と一体的に形成される。このようなプラグ３１を、ＬＥＤランプ２１の両端に形成することによって、新たな設備を導入することなく、既存の蛍光灯の代用品として用いることができる。
【００３４】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、複数のＬＥＤ素子と、上記複数のＬＥＤ素子が配列された２つの回路基板と、平面状の平面外周部と、当該平面外周部と連続した円弧形状の円弧外周部とからなり、上記平面外周部の内側に上記回路基板を保持するための基部が設けられ、上記円弧外周部の内側に凸レンズからなる複数の集光部が長手方向に延在するように設けられた筒状体と、を備え、上記２つの回路基板は、その長手方向が上記筒状体の長手方向に沿って延在するように並設されていることを特徴とするＬＥＤランプが提供される。
【００３５】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能である。
【００３６】
例えば、上記実施の形態においては、ＬＥＤ素子２は、直線状に配列されることとしたが、本発明によればＬＥＤ素子２を更に複数本の直線を形成する様に配列し、又はねじれ形状に配列することも可能である。また、本実施の形態では、同一の型のＬＥＤ素子２を用いることとしたが、本発明によれば異なる色、大きさ、照射方向、出力のＬＥＤ素子を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ＬＥＤランプ
２  ＬＥＤ素子
３  回路基板
４  導電線
５  筒状体
５ａ  平面外周部
５ｂ  円弧外周部
５ｃ  集光部
５ｄ  基部
６  ＬＥＤアレイ
７  コンバータ
８  プラグ
２１  ＬＥＤランプ
２２，２３  ＬＥＤ素子
２４，２５  回路基板
２６  筒状体
２６ａ  平面外周部
２６ｂ  円弧外周部
２６ｃ  集光部
２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ  基部
２７，２８  導電線
２９ａ，２９ｂ  ＬＥＤアレイ
３０  コンバータ
３１  プラグ
【図１】
2012155872.tif 000003
【図２】
2012155872.tif 000004
【図３】
2012155872.tif 000005
【図４】
2012155872.tif 000006
【図５】
2012155872.tif 000007
【図６】
2012155872.tif 000008
【図７】
2012155872.tif 000009
【図８】
2012155872.tif 000010
【図９】
2012155872.tif 000011