(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的広角度の照明パターンと、効率的で均一な照明を可能にするＬＥＤライト管を提供する。【解決手段】ＬＥＤライト管は、開口１３を有する半透明ケーシング１０と、保持部２３を有する放熱板２０であって、放熱板２０はケーシングの開口１３が放熱板２０によって覆われるようにケーシング１０に結合され、放熱板２０及びケーシング１０は、共に下半分の空洞及び上半分の空洞から成る内部空洞を有する管状構造を構成し、保持部２３は下半分の空洞に位置する放熱板２０と、放熱板２０の保持部２３に熱伝導的に固定される回路基板３０と、回路基板３０に取り付けられた１つ以上のＬＥＤ光源４０と、管状構造の２つの端部に適合してはめられた２つの端部キャップ５０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤライト管であって、
それらの間に開口を有する第一及び第二の対向軸端を有する半透明ケーシングと、
保持部を有する放熱板であって、前記放熱板は前記ケーシングの前記開口が前記放熱板によって覆われるように前記ケーシングに結合され、前記放熱板及び前記ケーシングは、共に下半分の空洞及び上半分の空洞から成る内部空洞を有する管状構造を構成し、前記保持部は前記下半分の空洞に位置する放熱板と、
前記放熱板の前記保持部に熱伝導的に固定される回路基板と、
前記回路基板に取り付けられた１つ以上のＬＥＤ光源と、
前記管状構造の２つの端部に適合してはめられた２つの端部キャップと、を備えるＬＥＤライト管。
【請求項２】
前記ケーシングを形成するために、光を透過、拡散、及び反射可能な素材を選択することを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤライト管。
【請求項３】
前記素材は、８５〜９９％の曇り度及び５５〜７５％の透過率を有することを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤライト管。
【請求項４】
前記素材は、拡散物質でドープされた透明プラスチック又はガラスから選択されることを特徴とする、請求項３に記載のＬＥＤライト管。
【請求項５】
前記拡散素材は、酸化チタン、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、又は酸化亜鉛から選択されることを特徴とする、請求項４に記載のＬＥＤライト管。
【請求項６】
前記素材は、酸化チタンでドープされたポリカーボネートであることを特徴とする、請求項４に記載のＬＥＤライト管。
【請求項７】
前記ポリカーボネートでできた前記ケーシングの厚みが０．５〜１．５ｍｍであり、前記ポリカーボネートは９０〜９９％の曇り度及び６０〜７０％の透過率を有することを特徴とする、請求項６に記載のＬＥＤライト管。
【請求項８】
前記ケーシングは、表面粗度が０．８μｍより小さい内表面を有することを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤライト管。
【請求項９】
前記放熱板は、前記回路基板と確実に係合させるために前記保持部の２つの対向軸側の各々に沿って形成された保持部材を有することを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１０】
前記ケーシングの前記第一及び第二の対向軸端は、それぞれ内側に延びる第一及び第二のフランジを有し、前記放熱板は前記管状構造の前記２つの端部の間に跨り、前記第一及び第二のフランジを所定の位置に取り付けて強固に保持するよう位置構成された２つの切り欠きを備えることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１１】
例えば熱伝導性の潤滑油のような熱伝導素材を、前記回路基板と前記放熱板との間に適用することを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１２】
前記放熱板は、その外表面に、間隔をあけて配置された複数の放射フィンを有することを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１３】
前記放熱板は、アルミニウム、アルミニウム合金、プラスチック、及びセラミックで構成されたグループから選択された熱伝導材料で形成されることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１４】
前記回路基板は、前記管状構造の前記２つの端部の間にある前期管状構造を通じて延び、ブリッジ整流器を有する第一の回路基板及び互いに電気的に結合される１つ以上の第二の回路基板を備えることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１５】
前記端部キャップの一方は、前記第一の回路基板の前記整流器に電気的に結合される２つのピンコネクタを有し、２つの短絡ピンコネクタを有する前記端部キャップの他方は、前記第二の回路基板から電気的に分離されることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１６】
前記回路基板は、ＦＲ−４、ＣＥＭ−１、ＣＥＭ−２、又は金属コアプリント回路基板タイプであることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１７】
前記端部キャップは、蛍光ライト管ソケットに結合するように構成できることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１８】
前記ケーシングは、反射性内表面を有し、前記回路基板は、反射性露出面を有するように構成できることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項１９】
前記回路基板上に一直線に取り付けられた複数のＬＥＤ光源を備えることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項２０】
前記ＬＥＤ光源は、前記管状構造の底部に近接した位置で、前記管状構造の前記下半分の空洞に配置されることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載のＬＥＤライト管。
【請求項２１】
前記ＬＥＤライト管は、２７０度より大きい照明角度を有する照明パターンを作り出すことを特徴とする、請求項２０に記載のＬＥＤライト管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にＬＥＤ型ライト管に関する。特に、本発明は、照明の比較的広角度の照明パターンを可能にし、非常に効果的な光束を有する、非常に効率的で均一な照明を可能にするＬＥＤライト管に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光管ランプは、低価格かつ高い有効性があるため、商業、産業及び日用に広く利用されている。膨大な数の蛍光管が、既に世界的に取り付けられている。しかしながら、蛍光管ランプには、紫外線を発するための、人に悪影響を及ぼす恐れのある有害物質である水銀が使用されており、その寿命は約１５０００時間以下に限られる。
【０００３】
固体の光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）が１９６０年代に現れ、寿命が長く、頑丈な構造で、電力消費が少なく、寸法変更自在な製品であるため、ますます普及してきている。ＬＥＤ型ライト管は、従来の蛍光管に代わり、蛍光灯取付具に使用するために開発されてきた。ＬＥＤ型ライト管は、既存の蛍光灯取付具に適合する長さ及び直径に調節される。
【０００４】
しかしながら、点光源特性及び限られた照明角度のため、現在利用できるＬＥＤ型ライト管の性能は、光源が一般的な照明デザインの慣例に従って、照明対象部分に対して均一に広い照明角度にわたって分布する十分な光強度を供給するよう、照明器具の光度に合う必要があるという、照明専門家の厳格な要件を満たすものではない。
【０００５】
米国特許No.７０４９７６１に、電球部及びＬＥＤが取り付けられた回路基板を備える照明用ライト管が開示されている。回路基板は、Ｈ状断面の構造に取り付けられ、ＬＥＤの全てが電球部の上半分のより高い位置に取り付けられる。このライト管においては、電球部の下半分の光路がＨ状構造に遮られるため、照明角度が１２０度以下に限られる。
【０００６】
米国特許出願No.２０１０／０２６５７３２に、ケーシング、制御回路基板、ケーシング内にあるＬＥＤ回路基板、及びＬＥＤ回路基板に取り付けられたＬＥＤを有するＬＥＤ光源を備えるライト管が教示されている。この場合も、全てのＬＥＤがこのライト管のケーシングの上半分に取り付けられるため、米国特許No.７０４９７６１と同様に照明角度が限られる。また、ＬＥＤが互いに離れて分布しているので、ライト管に沿った光の分布が不均一になり、不自然な明るい光点が明確に認められてしまう。
【０００７】
米国特許出願No.２０１０／０１５７６０８に、ケーシング、ケーシングにはめ込まれて複数のＬＥＤを支えるアルミニウム基板、及び各々がＬＥＤの反対側に配置される、２つ以上の反射部材を備えるＬＥＤ照明管が開示されている。隆起リブ又は同様の構造がケーシングの内表面に形成され、光を分散するための反射部材として機能する。この照明管は、２つの反射部材によってその照明角度が限られること、及び厚みのある管状ケーシングのために光の出力が少なくなるという潜在的な欠点がある。
【０００８】
米国特許No.９１１５４１１に、照明用ＬＥＤライトシステムが教示されている。ライト管内に異なる角度で取り付けられた多数のＬＥＤ列を使用することにより、このライトシステムの照明角度を大きくしている。これにより、高コストになり、ＬＥＤの熱散逸の効果がなくなってしまう。
【０００９】
先行技術において、多様なＬＥＤライト管が存在するが、これらのライト管には、比較的照明角度が小さく、光分布が不均一という欠点がある。ＬＥＤ上のライト管の筐体に拡散構造を備えても、光は上部の拡散部分の辺りで拡散する。その結果、ライト管の根本的な照明角度は依然として小さく、管の大部分で光放射ができず、暗い部分ができてしまう。
【００１０】
そのため、多様な照明の応用に応じた、照明角度が２７０度以上で均一な照明を管に沿って費用効率良く提供するＬＥＤライト管が必要である。発光効率が良く、光エネルギー損失が少ないＬＥＤライト管もまた必要である。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、上記の必要性を満たすために開発され、均一に分布した高いルーメン出力を管の長さに沿って作り出し、照明角度が２７０度以上のＬＥＤライト管の提供を主な目的とする。
【００１２】
本発明の別の目的は、電力の少ないＬＥＤを使用して、高い照明効率で、操作中にＬＥＤによって生成される熱をより良く管理する、自然かつ均一に分布した照明パターンを提供するＬＥＤライト管を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、従来の蛍光管に代わり、蛍光灯取付具に使用するためＬＥＤライト管を提供することにある。
【００１４】
本発明によるＬＥＤライト管は、それらの間に開口を有する第一及び第二の対向軸端を有する半透明ケーシングと、保持部を有する放熱板であって、放熱板はケーシングの開口が放熱板によって覆われるようにケーシングに結合され、放熱板及びケーシングは、共に下半分の空洞及び上半分の空洞から成る内部空洞を有する管状構造を構成し、保持部は下半分の空洞に位置する放熱板と、放熱板の保持部に熱伝導的に固定される回路基板と、回路基板に取り付けられた１つ以上のＬＥＤ光源と、管状構造の２つの端部に適合してはめられた２つの端部キャップと、を備えるＬＥＤライト管が提供される。
【００１５】
ＬＥＤ光源は、選択した素材で作られたケーシングと共に管状構造の内部空洞の非常に低い位置に取り付けられるため、ＬＥＤライト管は２７０度以上の非常に広い角度で光を放射することができる。適切な光の拡散、透過、及び反射特性の組み合わせを有する素材を選択することにより、ケーシングは、均一に分布した照明を、管の長さに沿って高い照明効率で作り出すことができる。好ましくは、素材は約８５〜９９％の曇り度及び約５５〜７５％の透過率を有し、効果的には、素材は表面粗度が０．８μｍより小さく、例えば６μｍ又は７μｍで構成される。素材は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素又は他の新ナノテクノロジー化合物の粉末から選択された拡散物質でドープされた透明プラスチック又はガラスから選択してもよい。好ましくは、拡散物質はナノテクノロジーでナノ粉末状に処理される。
【００１６】
本発明の好ましい一実施形態において、素材は例えば酸化チタン粉末のような拡散物質でドープされたポリカーボネートである。さらに好ましくは、ポリカーボネートでできたケーシングの厚みが約０．５〜１．５ｍｍであり、ポリカーボネートは約９０〜９９％の曇り度及び約６０〜７０％の透過率を有する。
【００１７】
本発明の一実施形態において、放熱板は、回路基板と確実に係合させるために保持部の２つの対向軸側の各々に沿って形成された保持部材を有し、それによって回路基板を放熱板に固定することができる。効果的には、例えば熱伝導性の潤滑油のような熱伝導素材を回路基板と放熱板との間に適用する。
【００１８】
ケーシングの第一及び第二の対向軸端は、それぞれ内側に延びる第一及び第二のフランジを有し、放熱板は管状構造の２つの端部の間に跨り、第一及び第二のフランジを所定の位置に取り付けて強固に保持するよう位置構成された２つの切り欠きを備える。これにより、ケーシングと放熱板とが確実に結合される。
【００１９】
その外表面において、放熱板は、より熱散逸効果を上げるための間隔をあけて配置された複数の放射フィンを有する。
【００２０】
熱散逸を高めるために、放熱板は、アルミニウム、アルミニウム合金、プラスチック、及びセラミックで構成されたグループから選択された熱伝導素材で効果的に形成される。
【００２１】
本発明の別の一実施形態において、回路基板は管状構造の２つの端部の間にある管状構造を通じて延び、ブリッジ整流器を有する第一の回路基板及び互いに電気的に結合される１つ以上の第二の回路基板を備える。一方の端部キャップは、第一の回路基板に電気的に結合される２つのピンコネクタを有し、２つの短絡ピンコネクタを有する他方の端部キャップは、回路基板から電気的に分離される。端部キャップは蛍光ライト管ソケットに結合するよう構成してもよい。
【００２２】
好ましくは、使用される全てのＬＥＤ光源は、回路基板上に一直線に取り付けられる。
【００２３】
回路基板は、ＦＲ−４タイプのガラスエポキシ多層板やＣＥＭ−１／ＣＥＭ−２タイプ又は金属コアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）タイプの複合エポキシ樹脂から作られてもよい。回路基板は、好ましくはその一方の側に取り付けられたＬＥＤ光源間の熱伝導をよくするために、厚みが１ｍｍ以下であり、放熱板がその他方の側に接触する。
【００２４】
本発明によれば、ドライバ及び他の電子部品を有するＬＥＤの回路制御は、管の内部に配置せず、ライト取付具に取り付けられる。このように配置することで、制御回路を複数のＬＥＤ光源を通常操作することによって生成された熱エネルギーによる高温から確実に離すため、その信頼性及び保守性が高められる。
【００２５】
先行技術において使用されるＬＥＤライト管とは対照的に、本発明のＬＥＤライト管は全てのＬＥＤ光源が管の断面下半分の空洞の非常に低い位置に一直線に取り付けられるように構成される。これにより、特にケーシングの下半分の空洞での全照明表面積が増大する。本発明のＬＥＤライト管の別の特徴は、ケーシングの素材が、ＬＥＤ光源からの光がケーシングの中で透過、拡散、及び反射され、均一な光強度をより広い照明角度で作り出すように選択されることである。ケーシングの素材を選択し、厚みを調節することで、そこを通る光の部分の方向を変え、光エネルギーの損失を少なくすることができる。光の出力を効率よく増大するので、低電力のＬＥＤを使用することができ、小さいサイズの放熱板にすることができる。
【００２６】
以下、本発明の詳細な説明及びその実施形態について、添付図面と併せて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従って構成されるＬＥＤライト管の斜視図である。
【図２】図２は、上記ＬＥＤライト管の分解図である。
【図３】図３は、上記ＬＥＤライト管の上面図である。
【図４】図４は、上記ＬＥＤライト管の下面図である。
【図５】図５は、上記ＬＥＤライト管の側面図である。
【図６】図６は、図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】図７は、上記ＬＥＤライト管の端面図である。
【図８】図８は、上記ＬＥＤライト管のケーシングを通して光が放射される様子を示す図であり、光の放射には透過光の放射、拡散光の放射、反射光の放射、及び還流光の放射が含まれる。
【図９】図９Ａは、従来のＴ８ＬＥＤライト管から得られる、自然点灯の条件下で測定される照明パターンのプロットであり、図９Ｂは、本発明のＴ８ＬＥＤライト管から得られる、自然点灯の条件下で測定される照明パターンのプロットであり、図９Ｃは、従来のＴ８ＬＥＤライト管から得られる、広角度反射鏡蛍光灯取付具における点灯の条件下で測定される照明パターンのプロットであり、図９Ｄは、本発明のＴ８ＬＥＤライト管から得られる、広角度反射鑑蛍光灯取付具において点灯された条件下で測定される照明パターンのプロットである。
【図１０】図１０Ａは、上記ＬＥＤライト管に使用される第一のＰＣＢの回路図であり、図１０Ｂは、上記ＬＥＤライト管に使用される第二のＰＣＢの回路図である。
【図１１】図１１は、上記ＬＥＤライト管内のＰＣＢを電気的に接続することを説明する図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、上記ＬＥＤライト管と電源とを電気的に接続することを説明する図であり、ライト管は２つの方向のいずれかに接続できることを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明を実施の形態に例示及び説明するが、ＬＥＤライト管は、多くの異なった構成、寸法、形状、及び素材で作ってもよい。
【００２９】
図面について、図１乃至図７は、本発明の実施形態と合致して構成されるＬＥＤライト管１００を示す。ＬＥＤライト管１００は、蛍光灯取付具における従来の蛍光ライト管の代わりとなるような長さ及び直径となっている。本実施形態において、ＬＥＤライト管１００は、ケーシング１０、放熱板２０、回路基板３０、複数のＬＥＤ光源４０、及び２つの端部キャップ５０を備える。ＬＥＤライト管１００は、さらにＬＥＤ光源を制御するための制御回路（図示せず）を備える。制御回路は、ＬＥＤライト管１００の外側に取り付けられるが、蛍光灯取付具に固定される（図１２Ａ及び図１２Ｂ参照）。制御回路をこのように配置することにより、制御回路が管の内部に配置される先行技術のＬＥＤライト管とは異なり、制御回路がＬＥＤ光源によって生成される熱による高温の影響を受けないだけでなく、管を通じるＬＥＤ光源の光放射が制御回路によって妨げられない。制御回路は、本発明の要点でないため、ここに詳細の説明はしない。
【００３０】
ケーシング１０は、それらの間に開口１３を形成する第一及び第二の対向軸端１１及び１２を備える略Ω状の断面を有する。第一及び第二のフランジ１４及び１５は、軸方向に第一及び第二の対向軸端１１及び１２から内部に延びる。例示のケーシング１０はΩ状であるが、四角形、三角形、又は他の断面形状のケーシングを使用してもよい。ケーシングは、光分布を均一にし、光分布の照明角度を広くするために、光拡散、光反射、及び光透過の特性を有する素材で構成され、詳細を下記に説明する。
【００３１】
放熱板２０は、ケーシング１０の開口１３が放熱板２０によって完全に覆われて管状構造になるようにケーシング１０と結合される。図２乃至図６に示すように、放熱板２０は管状構造の２つの端部の間に跨っている。放熱板２０は、ケーシング１０のフランジ１４及び１５に場所的に対応する２つの切り欠き２１及び２２、及びＬＥＤ光源４０を取り付けた回路基板３０を支えるための保持部２３として機能する上面を有する。フランジ１４及び１５を切り欠き２１及び２２に留め付けることにより、ケーシング１０及び放熱板２０を共に強固に固定することができ、内部空洞を有する管状構造を構成する。当然ながら、ケーシング１０及び放熱板２０を、例えばスナップ式又は留め具のような周知の技術を使用して固定することもできる。管状構造の内部空洞は、水平中央軸Ｂ−Ｂ線で半分ずつに分かれる２つの部分、すなわち上半分空洞１６及び下半分空洞１７から構成される。放熱板２０は、保持部２３が下半分空洞１７に位置して、ケーシング１０表面の半分より多い部分が光放射できるような寸法に設定される。本発明では、放熱板２０は、保持部２３が管状構造の底部に接近する場所に位置して、管状構造の大部分（例えば、管状構造表面の６０％より多い部分）が光放射できるような高さに設定される。
【００３２】
スロット２４として形成される保持部材が、保持部２３の２つの対向軸側に沿って位置する。スロット２４は、回路基板３０に取り付けられたＬＥＤ光源４０が中央に露出しているが、回路基板３０とぴったりかみ合うような寸法及び形状に設定される。熱伝導をより良くするために、例えば熱伝導潤滑油のような熱伝導材料の層を、回路基板３０と放熱板２０の保持部２３との間に適用してもよい。当然ながら、回路基板３０と放熱板２０との間の熱伝導及び熱散逸を良くするために、周知の技術を使用して回路基板３０を放熱板２０に固定することができる。例えば、粘性導電潤滑油又は接着剤を通じて回路基板３０を放熱板２０に装着することができる。また、放熱板２０は、その外表面に、管状構造の軸と平行になるように、間隔をあけて配置された複数の放射フィン２５を有する。放射フィン２５を配置することにより、ＬＥＤ光源４０によって生成された熱エネルギーの散逸をさらに高めることができる。放熱板２０はさらに、その両端における、端部キャップ５０のねじ穴５２に対応する位置にねじ穴２６を備える。
【００３３】
放熱板２０は、好ましくはアルミニウム及びアルミニウム合金のような金属、プラスチック、及びセラミックで構成されたグループから選択された熱伝導素材で形成される。放熱板２０の素材は、好ましくは高い機械的強度を有し、それにより、放熱板及びケーシングを結合することにより形成される管状構造が、必要とされる長さで強固な構成となる。
【００３４】
回路基板３０は、１つの第一のプリント回路基板（ＰＣＢ）３１と複数の第二のプリント回路基板（ＰＣＢ）３２とを電気的に接続することによって形成される。第一及び第二のＰＣＢは、電気コネクタ３４で接合してもよい（図１１参照）。第一のＰＣＢ３１は、ライト管が制御回路からの直流の極性に反応しないようにブリッジ整流器３３を有し、従ってライト管１００を蛍光灯取付具の２つの方向のどちらにでも動作可能に取り付けることができる。第二のＰＣＧ３２は整流器を有さない。あるいは、回路基板３０をブリッジ整流器を含む１つの端部と共に１つの部品で作ってもよい。回路基板３０は、ＬＥＤ光源４０を取り付けるＬＥＤ取り付け側、及びＬＥＤ取付側の反対側に、ＬＥＤ光源４０から放熱板２０への熱伝導を促進するための熱伝導側を有する。回路基板３０は、温度管理をより良くするために、従来のＦＲ−４又はＣＥＭタイプ、又は金属コアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）で構成することができる。上記のように、回路基板３０を放熱板のスロット２４に滑り込ませ、所定の位置に固定する。
【００３５】
ＬＥＤ光源４０は、ＬＥＤ、ＬＥＤパッケージ、又はＬＥＤアレイで構成することができる。全てのＬＥＤ光源４０は、直列及び／又は平行に接続してもよいが、回路基板３０上に軸方向に単一直線状に取り付けられる。このようにＬＥＤ光源を一直線に配置することにより、特に放熱板の能力及びライト管の光出力効率に関して費用効率が良い。ライト管１００におけるＬＥＤ光源４０の数は、実際のニーズ及び特定の応用に従って求められる力の強さに応じて選択される。例えば、１４４個のＬＥＤで構成される１本線によって、総消費量３３Ｗで、色温度４０００Ｋで３０００ルーメンの出力が得られる。
【００３６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、第一のＰＣＢ３１及び第二のＰＣＢ３２の各々に取り付けられたＬＥＤ光源の回路図を示す。ＬＥＤ光源４０は、第一のＰＣＢ３１及び第二のＰＣＢ３２に、当技術分野で周知のはんだ付け、スナップ式接続、又は他の手段で取り付けることができる。ＬＥＤライト管１００の光出力によって発光効率が高くなり、下記に説明するように光放射が改善されるため、ＬＥＤライト管１００の光束が、先行技術における既存のＬＥＤライト管に対して増大することが明らかになっており、従って、低電力のＬＥＤ光源をＬＥＤライト管１００に使用して、自然で均一に分布する光パターンを提供することができる。これにより、エネルギーの消費が少なくてすみ、小さいサイズの放熱板にすることができる。
【００３７】
端部キャップ５０は、ケーシング１０及び放熱板２０によって構成される管状構造の２つの端部にはめ込まれるように提供される。図７は、従来の蛍光灯取付具と結合するのに適したＧ１３端部キャップである端部キャップ５０の端面図である。端部キャップを他の構成にできることが評価される。本実施形態では、端部キャップ５０の各々が、蛍光灯ライト管ソケットに接続するための２つのピンコネクタ５１及びねじ穴５２を有する。一方の端部キャップ５０の２つのピンコネクタ５１は、ＬＥＤ光源４０に電力を供給するために、第一のＰＣＢ３１の整流器３３に電気的に接続され、他方の端部キャップ５０の２つのピンコネクタ５１は、共に短絡して、ＰＣＢ３２から電気的に分離される。このような配線により、ＬＥＤライト管１００は、図１２Ａ及び図１２Ｂでより明確に示すように、どちらの方向で蛍光ライト管ソケットに接続されても、その機能性を維持することができる。例示のように、ＬＥＤライト管１００は、ＬＥＤ光源４０の極性の区別をする必要なく、ソケットに取り付けることができる。端部キャップ５０及び放熱板２０は、セルフタッピンねじ５３を使用して、端部キャップ５０のねじ穴５２及び放熱板２０のねじ穴２６を通じて一緒に固定される。端部キャップ５０は、プラスチック、金属、またはその組み合わせで作ることができる。
【００３８】
好ましくは、ケーシング１０の内表面及び回路基板３０の露出面は、ライト管の内部空洞の内部の光反射を促進するため、反射特性を有するように作られる。例えば、これらの表面は、反射性白色表面として構成される。
【００３９】
ＬＥＤライト管の組立には、ＬＥＤ光源を取り付けた回路基板３０を形成するために第一及び第二のＰＣＢを電気的に装着し、回路基板３０を放熱板２０に固定し、ケーシング１０を放熱板２０と結合し、端部キャップ５０を管状構造の２つの端部に装着することが含まれ、一体的かつ強固なライト管構造を形成する。
【００４０】
本発明の特徴の一つは、ケーシング１０の素材を選択することである。適切な光拡散、光透過、及び光反射の特徴の組み合わせを有する素材を選択することにより、ケーシングによって、ＬＥＤ光源から放射される光の照明角度を２７０度以上に増大させることができ、均一な光分布を可能にする。特に、素材はＬＥＤ光源から放射される光がケーシング１０を通じて光透過、光拡散、光反射、及び光還流できるように選択される。
【００４１】
素材の光拡散及び透過の程度を“曇り度”と呼ぶ。曇り度は、素材内の酸化チタン粉末のような微細拡散物質のドーピングレベルによって調節してもよい。ドーピングレベルが高くなるほど、より多くの光が近距離で拡散され、素材を突き抜けて直接透過する光が減り、低光透過率で高曇り度と表現される、光の減衰及び光出力の減少を招く。反対に、ドーピング素材が少なすぎると、より多くの光が素材から逃げて、素材の拡散効果が小さくなり、高光透過率で低曇り度と表現される、輝点及び不均一な光分布がライト管の長さに沿って見られる。
【００４２】
上記のように、均一な光分布及び効率的な光抽出を達成するために、ケーシング１０の素材を適切に選択する必要がある。ケーシング１０は、本発明に従って求められる曇り度及び透過率を得るために、ポリカーボネート、アクリル／ＰＭＭＡ、酸化チタン、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素等のような拡散物質でドープされたガラス又は他の適切な透明素材で構成してもよい。一実施形態において、ケーシング１０の素材は、約９０〜９９％の曇り度、好ましくは９０〜９９％の曇り度及び約６０〜７０％の透過率を有する酸化チタンでドープされたポリカーボネートである。
【００４３】
図８は、ケーシング１０を通過する光の概略図を示す。太線は、ＬＥＤ光源４０から直接透過された光６１の部分を示し、光６１の一部はケーシング１０を突き抜けて、基本的な光放射を形成する。細線は、最初にケーシング１０から反射して、次に下半分空洞１７においてケーシング１０を通過する光６２の部分を示し、この光の部分によって照明角度が２７０度より大きくなることが促進される。
【００４４】
上記のように、ケーシング１０の内表面は、反射率が高く、ＬＥＤ光源４０によって生成される入射光の大部分がライト管の内部空洞に反射する。反射光は、異なった角度又は方向からケーシングを出ることができ、これにより、透過した光６１によって示される１２０度より少ないＬＥＤの本来の光放射範囲を超える。反射光はまた、ケーシング１０の反射性内表面、放熱板２０、及び回路基板３０の反射性露出面上の２回目の“還流”反射を生成することができ、還流光６３を生じる。還流光６３の部分は、透過光６１及び直接反射光６２より明るくないものの、光を管状構造の底部に非常に近い低角度位置まで延ばすだけでなく、ライト管１００の光出力を高める。ケーシング１０の内表面は、光の反射及び還流を促進するため、表面粗度が０．８μｍより小さくなるように構成するのがよい。
【００４５】
ケーシング１０の光放射の他の部分は、図８に破線で示す拡散光６４である。拡散光は、広照明角度で光を放射する、拡散指数を調整した光拡散特性を有する素材を選択することによって達成される。図８から分かるように、拡散光６４の部分によって光が均一に広がり、光をより効率的に広照明角度にわたって抽出することができる。
【００４６】
ケーシングの厚みもまた、その透過率に影響を及ぼす。同じ拡散ドーピングレベルでは、ケーシングの厚みが薄いほど、素材の使用が少なくなるので費用効率が良く、光の最大出力も高くなる。薄くなるほど拡散しやすいが、機械的強度が影響を受け、構造的に強固でなくなる。本発明の一実施形態では、ライト管の直径が１インチであり、ケーシング１０の厚みが０．５〜１．５ｍｍで、好ましくは１．０ｍｍである。
【００４７】
図９Ａ乃至図９Ｄについて説明する。これらの図は、従来のＴ８ＬＥＤライト管及びケーシングが上記のような好ましい曇り度及び透過率を有する酸化チタンでドープされたポリカーボネートで作られたＬＥＤライト管１００から得られた照明パターンを例示し、それぞれ自然点灯の条件下及び広角度反射鏡蛍光灯取付具における点灯の条件下で測定される。“自然点灯”という用語は、ライト管をライト管取付具に結合することなく点灯した状態を示し、“広角度反射鏡蛍光灯取付具における点灯”という用語は、ライト管を広角度反射鏡を備えたライト管取付具に結合した後に点灯した状態を示す。これらの図において、ライト管の端部キャップからライト管を見た時に内部プロットが測定され、ライト管の軸線に沿ってライト管を見た時に外部プロットが測定される。
【００４８】
図９Ａ及び図９Ｃは、当技術分野で慣行のＴ８ＬＥＤライト管を使用して得られる照明パターンを示し、図９Ｂ及び図９Ｄは、Ｔ８タイプのＬＥＤライト管１００を使用して得られる照明パターンを示す。図に示すように、ライト管を端部キャップから見ても、軸線に沿って見ても、ＬＥＤライト管１００によって得られる照明範囲の方が、従来のＬＥＤライト管によって得られる照明範囲よりも大きくなる。これは、本発明のＬＥＤライト管の方が従来のＬＥＤライト管よりも広い照明角度を有していることを意味する。
【００４９】
従って、本発明は蛍光灯取付具に使用するための、従来の蛍光管に代わるＬＥＤライト管であって、２７０度以上の広照明角度にわたって光を均一に分布させ、より効率的に抽出することができるＬＥＤライト管を提供する。ＬＥＤライト管は、光効率が良く、より高い光束を有する。これは、ＬＥＤ光源が管の底部に近接して位置し、ケーシングの素材に、求められる光拡散、光透過、及び光反射特性を有するものが選択されるためである。
【００５０】
本発明の本質について、いくつかの実施形態に従って十分に説明したが、本発明は実施形態及び図の機能に限られるものではない。基本原理が改変、変更、修正されない範囲において、詳細の違いによるものである。当業者の周知知識を使って本発明の範囲を逸脱しない、容易に得られる多数の違い及び変形例は、本発明の範囲に含まれるべきである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年12月3日(2012.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
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