(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成によって均等拡散発光するライン照明装置を実現する【解決手段】照明装置（１）は、発光ダイオード（２）を使用し、この発光ダイオード（２）を複数個ライン状に配列し、この発光ダイオード（２）の上部にフロスト加工した透光性ガラス管（７）を配置した構成を備える。発光ダイオードからの放射光はフロスト加工した透光性ガラス管の下部から入射して、中空の管内を通り、上部から管外に放射される。フロスト加工により、光の透過率が変わり、透光性ガラス管の外に放射される光の輝度分布に影響する。本発明の望ましい一つの形態では、透光性ガラス管の断面中央部の直線透過率が５％から４０％の範囲となるよう加工されることである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の長さを有する基板の一面に配列された複数個の発光ダイオードと、前記発光ダイオードの配列に沿ってその上方に配置されフロスト加工が施された透光性ガラス管と、前記透光性ガラス管の外周円弧面をその軸方向に沿って露出させるように前記発光ダイオードを覆うカバーとを有し、前記発光ダイオードの放射光を前記ガラス管より拡散透過するライン照明装置。
【請求項２】
前記フロスト加工を施した透光性ガラス管をその直径方向に横断する光の直線透過率が５％から４０％である請求項１記載のライン照明装置。
【請求項３】
前記カバーは、前記基板及び透光性ガラス管を支持し、その内面に反射部材を有する、請求項１又は２記載のライン照明装置。
【請求項４】
前記透光性ガラス管はその外周面及び内周面の全面にフロスト加工が施されている、請求項1乃至３のいずれか１項に記載のライン照明装置。
【請求項５】
前記ガラス管の断面は、円形、楕円形又は扁平形である請求項１乃至４の何れか1項に記載のライン照明装置。
【請求項６】
前記透光性ガラス管は、直線形、L字形、U字形、コの字形、円形、楕円形又は波形の形状を有する請求項１乃至５記載の何れか１項に記載のライン照明装置。
【請求項７】
フロスト加工が施された透光性ガラス管と、前記透光性ガラス管の外周円弧面をその軸方向に沿って露出させるように覆うケーシングと、前記ケーシングの内部で前記透光性ガラス管の下方にその軸方向に沿って配列された複数個の発光ダイオードと、を有し、
前記透光性ガラス管は、外周面及び内周面の全面にフロスト加工が施され、その直径方向に横断する光の直線透過率が５％から４０％とされ、
前記ケーシングはその内面に反射部材を有する、ライン照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを使用した照明装置に係わり、特に発光ダイオードによる新規なライン照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードの光量や発光効率は年々改善され、液晶表示装置のバックライトや店舗の装飾照明に使われるようになった。しかし、発光ダイオードは光の指向性が強く、前面の光は強いが側面光が弱い、また依然として素子１個当たりの光量が少ないなど、照明光源として使用の範囲が狭い。これに対して特許文献１においては、発光ダイオードを複数個ライン状に配列し、その上からかまぼこ形状の樹脂部で覆い、ライン光源とすることが開示されている。また、特許文献２おいては、発光ダイオードをフロスト加工したガラス外囲器で覆い、発光ダイオードの強い前面光を拡散させて、側面からの光を増やして、一般電球に近い配光を得ることが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９９６９７号公報
【特許文献２】特開２００７−２２０４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の場合ではライン状に配列した発光ダイオードの光からはかまぼこ形状の透明樹脂部を介して点状の光源の配列が見え、また、かまぼこ形状の樹脂部表面をナシ地処理しても、光の透過率が減り、全体の光量が落ちる欠点がある。また特許文献２の場合では前面および側面で拡散の良い小型電球が得られるが、ライン状の光源の構成を示唆するものではない。
【０００５】
本発明は上記の問題を解決することを目的とし、発光ダイオードを使用し、これを複数個ライン状に配列した構成において、比較的簡単な構成により高輝度並びに良好な光の拡散性を実現することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、直線形状のみでなく、Ｌ字形、U字形、円形や方形など種々の形状において、白色光、カラー色さらには紫外線や赤外線放射の全灯、間欠点灯、光の移動など一般照明、情報機器用光源、装飾光源など広範な用途への適用も容易なライン照明装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【０００９】
すなわち、本発明に係る照明装置（１）は発光ダイオード（２）を使用し、この発光ダイオード（２）を複数個ライン状に配列し、この発光ダイオード（２）の上部にフロスト加工した透光性ガラス管（７）を配置した構成を備える。発光ダイオードからの放射光はフロスト加工した透光性ガラス管の下部から入射して、中空の管内を通り、上部から管外に放射される。透光性ガラス管のフロスト加工により、光の透過率が変わり、透光性ガラス管の外に放射される光の輝度分布に影響する。本発明の望ましい一つの形態では、透光性ガラス管の断面中央部の直線透過率が５％から４０％の範囲となるよう加工されることである。この範囲のフロスト加工により、透光性ガラス管の外側でほぼ均等拡散発光が得られる。
【００１０】
また本発明においては、前記複数個の発光ダイオードを基板に固定し、さらにこれらの背後にカバー（６，８，９）を設けて、基板および透光性ガラス管を固定する。カバーはその内面に反射部材を有し、前記固定の機能とともに発光ダイオード２の光を反射して、光を有効利用する機能を有する。
【００１１】
さらに具体的な形態として、ガラス管の自在加工性に着目すれば、透光性ガラス管はその断面形状が、円形、楕円形、扁平形など各種形状を取ることができる。さらに透光性ガラス管には、直線形、L字形、U字形、コの字形、円形、楕円形、波形など各種形状を有してよい。
【００１２】
前記複数個の発光ダイオードに対しては、外部からの信号に基づいて、全灯、点滅、又は光の移動など、公知の制御形態をもって発光させることが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１４】
すなわち、複数個ライン状に配列した発光ダイオードの上部にフロスト加工した透光性ガラス管を配置するという比較的簡単な構成によって均等拡散発光するライン照明装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明に係るライン照明装置の軸方向に沿った正面断面図、図２は本発明に係るライン照明装置の軸方向に直交する横断面図、図３は本発明に係るライン照明装置の軸方向に沿った平面断面図である。即ち、図１は図２のＡ−Ａ矢視断面、図３は図２のＢ−Ｂ矢視断面を示している。
【００１６】
ライン照明装置１は、発光ダイオード２が表面に複数個、例えば直線状に配列され、例えば裏面に多数の保護抵抗３を備えた基板４を有する。図1では便宜上、多数の保護抵抗３の一部だけを図示している。前記基板４にはメッキ配線が形成され、外部リード線５から駆動信号及び点灯制御信号がメッキ配線を介して夫々の発光ダイオードに供給される。基板４は、横断面がコの字型の長手カバー６の内側に収容される。発光ダイオード２の上部には透光性ガラス管７が配置され、透光性ガラス管７の外周円弧面はその軸方向に沿って長手カバー６から露出される。長手カバー６の両端には例えば耐熱ゴム製の端面キャップ８，９が嵌合固定され、これによって前記基板４、長手カバー６及び透光性ガラス管７が一体的に支えられている。長手カバー６及び端面キャップ８，９はカバーを構成し、発光ダイオードを覆い、発光ダイオード２からの放射光は透光性ガラス７管を介してカバーの外部に拡散透過される。
【００１７】
透光性ガラス管７はフロスト加工が施される。フロスト加工は、フッ酸、塩酸などの化学薬品を使用してガラス表面を化学的に腐食し、表面に微細な凹凸を作成し、スリガラス状にしたものである。また、他の方法として、砂や研磨剤をガラス表面に吹き付けてスリガラスにする、所謂サンドブラストによって作成することもできる。
【００１８】
発明者らはフッ化水素アンモニウム水溶液によってガラス管のフロスト加工試験を種々行い、フロスト加工の度合いによってガラス管の断面における直線透過率が変化すること、これによってガラス管の下部に置いた発光ダイオード２の光の透過率および光のひろがりに大きく影響することを見出した。すなわち、フロスト加工によってガラス管の断面における直線透過率を５％から４０％の範囲に制御することにより、発光ダイオード２の光量の損失を僅かにとどめ、なおかつガラス管軸および径方向への光の拡散が大きいので、発光ダイオード２をライン状に配列しているのにもかかわらず、あたかも単一のライン光源に見える照明装置を実現することができる。
【００１９】
上記フロスト加工は透光性ガラス管７の内面及び外面に行われている。発光ダイオード２からの放射光は透光性ガラス管２の外周のフロスト面（フロスト加工された表面）で拡散して透過し、更に内周のフロスト面から拡散してガラス管の中空部に透過し、透過した光は対向する内周のフロスト面で更に拡散し、最後に、カバーから露出した外周のフロスト面で拡散して外部に放射される。透光性ガラス管７の内外周共にフロスト加工が施されているので発光ダイオード２からの放射光は最大で４回フロスト面を拡散透過する。しかも、透光性ガラス管７の内外周共にフロスト加工が施されているので、透光性ガラス管７の肉厚部分では当該ガラス管７の軸方向、即ち長手方向への光の散乱が比較的大きくなる。従って、フロスト加工した透光性ガラス管７の下部に置かれた発光ダイオード２からの光を、少ない損失で、しかも管軸・径方向への拡散が大きい状態で、透光性ガラス管７を通過させることができる。すなわち、この透光性ガラス管７に下面から入射した光は損失少なく当該ガラス管７内にひろがり、ガラス７の管上面のフロスト面の内面・外面で再度拡散するから、透光性ガラス管９からは極めて拡散性が良く、かつロスの少ない放射光を得ることができる。
【００２０】
上述のようにフロスト加工はガラス管の内面および外面の両面に施すとより効果的である。ガラス管下面の外側フロスト面で広がった光がその内面のフロスト面でさらに広がり、またガラス管上面のフロスト面で再び拡散されるので、極めて光の拡散に優れた光源が得られる。フロスト加工はガラス管の外周面だけに施してもよいが、その場合は、内外周面共にフロスト加工を行うものと同等の透過率を得るには、少なくともフロスト加工時間を長くしなければならない。そのようにした場合にも、光の拡散性能は内外周面共にフロスト加工を行った透光性ガラス管を利用した方が優れると考えられる。
【００２１】
前記長手カバー６はその内面に光反射性を有する。例えば内面に白色塗料が塗布され、あるいは、長手カバー６をアルミニウム材料で形成され、また、内面にクロームメッキが施される。これにより、透光性ガラス管７から反射された光や漏れ出た光を再び管内に戻す作用を実現することができる。
【００２２】
本発明の具体的な構成例を説明する。発光ダイオード２は３色発光可能で、指向角が１２０度のチップ型発光ダイオードであり、これを８mm幅長さ３００mmの基板４に５mmピッチで固定した。長手カバー６はアルミニウム金属板を加工し、内面を鏡面仕上げしてある。発光ダイオード２の上部に透光性ガラス管７を設けてある。透光性ガラス管７は外径８mm、長さ３００mm、内面および外面をフロスト加工し、その透過率は１８％である。また発光ダイオード２の頂部から透光性ガラス管３の頂部までの距離Hを１０．５mmに設定した。配列した発光ダイオード２の全数に定格電流２０mAを流し、透光性ガラス管７の頂部の輝度分布を測定したところ、透光性ガラス管７の全長に渡り、８５％の均斉度が得られており、あたかも単一の光源として見ることができる。
【００２３】
次に単色のカラー発光ダイオード２、例えば緑色発光ダイオードを同様に配列し、外部より順次駆動の信号を入れて、発光ダイオード２を順次点灯させると、緑色発光体が移動する様子を見ることができる。
【００２４】
さらに赤色、緑色、青色発光の３色発光形発光ダイオードを配列すれば、外部信号により発光色が変化する光源を作成することができる。
【００２５】
本発明において、透光性ガラス管７はフロスト加工を施し、その透過率を５％から４０％の範囲とする。５％以下の場合、輝度の均斉度は良くなるが、明るさの減衰が大きい。一方透過率が４０％を超えると、発光ダイオード２の個々の発光が目につき、単一発光の光源と見え難くなる。
【００２６】
また、本発明はガラスの自在加工性を最大限利用するものである。すなわち、本発明において透光性ガラス管７の断面形状は円形、楕円形、扁平形など各種形状を取る。各種断面形状を取ることによって、デザイン性が良くかつ光の放射効率の良い光源とすることができる。さらに本発明になるライン照明装置においては、透光性ガラス管７は直線形、L字形、U字形、コの字形、円形、楕円形、波形など各種形状に成型し、その下部に発光ダイオードを配列して、透光性ガラス管７のフロスト効果によって、全灯、移動、可変色等の機能を有する単一のライン照明装置を与えるものである。全灯だけではなく、移動あるいは可変色等の点灯又は点滅機能を実現するのに、その制御信号は外部から入力すればよい。何れにしてもその駆動制御方式には周知の技術を適用することができる。
【００２７】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２８】
上記本発明の説明において、発光ダイオード２は白色あるいは赤色、緑色、青色などのカラー発光ダイオードを使用したが、発光ダイオード２は紫外線発光あるいは赤外線発光のものにおいても本発明は有用である。すなわち、紫外線発光ダイオードや赤外線発光ダイオードを配列し、その上部にフロスト加工を施した透光性ガラス管３を配置することにより、極めて均斉度の良いライン光源を作成することができ、情報機器用光源として利用できる。上記実施例において、発光ダイオード２は基板４に５mm間隔で配列したが、他の間隔で配列しても差し支えないことは勿論である。また、基板、透光性ガラス管、カバーを一体的に支持するのにゴム製のキャップを用いたが、支持構造はそれに限定されず適宜変更可能である。保護抵抗３として小型のチップ抵抗を採用し、発光ダイオード２と一緒に基板４の表面に実装することも可能である。発光ダイオード及び保護抵抗をカバーの底面に直接実装する構造を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明に係るライン照明装置の軸方向に沿った正面断面図である。
【図２】図２は本発明に係るライン照明装置の軸方向に直交する横断面図である。
【図３】図３は本発明に係るライン照明装置の軸方向に沿った平面断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ライン照明装置
２  発光ダイオード
３  保護抵抗
４  基板
５  外部リード線
６  長手カバー
７  透光性ガラス管
８，９  端面キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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