JP2012190744A - 蛍光灯型ｌｅｄ灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源のツブツブ感をなくし、蛍光管のような連続発光が得られ、灯具側方域への配光量を増加できる蛍光灯型ＬＥＤ灯具を提供する。
【解決手段】 長尺の灯具ボディ２に光源基板５と透光カバー４を取り付ける。光源基板５上に長尺のＬＥＤパッケージ６を灯具ボディ２の長手方向に延びるように装着する。ＬＥＤパッケージ６は、可視光を発生する複数のＬＥＤチップ１８と、ＬＥＤチップ１８を連続的に封止する光透過性の封止部材１９とを備える。ＬＥＤチップ１８を光源基板５に実装し、封止部材１９を光源基板５のチップ実装面から盛り上がる断面半円形に成形する。ＬＥＤパッケージ６は、ＬＥＤチップ１８の発光を封止部材１９の表面全体から灯具ボディ２の側方域を含む広角に放射する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源にＬＥＤを用いた蛍光灯型ＬＥＤ灯具に関する。

従来、複数のＬＥＤ光源を基板上に配列し、基板を長尺の灯具ボディに収めた蛍光灯型ＬＥＤ灯具が知られている。例えば、特許文献１には、点状発光のＬＥＤ光源を基板上に一列に並べ、基板をボディ長手方向の軸線周りで回動可能に支持し、ボディ幅方向への配光量を調節可能にした蛍光灯型ＬＥＤ灯具が記載されている。特許文献２には、光源基板を灯具ボディの長手方向へ複数に分割し、各分割基板上に点状発光のＬＥＤ光源を配列するとともに、隣接する基板同士をコネクタで接続する技術が提案されている。

特開２００７−１２２９３３号公報 特開２０１０−１５３３８４号公報

しかし、従来の蛍光灯型ＬＥＤ灯具によると、点状発光のＬＥＤ光源を複数使用しているため、光源のツブツブが目立ち、蛍光管のような連続発光を得るのが困難であった。また、従来のＬＥＤ光源は指向性が強いため、灯具の真下方向への光量は十分であるが、側方域への配光量が不足するという問題点もあった。例えば、図４に破線で示すように、放射角度０°地点（灯具の真下）の照度を１とした場合、従来品は、放射角度が広がるに従って、相対照度が急低下し、放射角度９０°地点（灯具の真横）で０となる。

本発明の目的は、上記課題を解決し、ツブツブ感のない連続発光が得られ、灯具側方域への配光量を増やすことができる蛍光灯型ＬＥＤ灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の蛍光灯型ＬＥＤ灯具は、長尺の灯具ボディに光源基板と透光カバーを取り付け、光源基板上に長尺のＬＥＤパッケージを灯具ボディの長手方向に延びるように装着し、ＬＥＤパッケージが可視光を発生する複数のＬＥＤチップと、各ＬＥＤチップを封止する光透過性の封止部材とを備え、ＬＥＤチップを光源基板に実装し、封止部材を光源基板のチップ実装面から盛り上がるように成形し、ＬＥＤパッケージがＬＥＤチップの発光を封止部材の表面全体から灯具ボディの側方域を含む広角に放射することを特徴とする。

また、本発明の蛍光灯型ＬＥＤ灯具は、長尺のＬＥＤパッケージを全長にわたり均一に発光させるために、封止部材を帯状に成形し、帯状の封止部材で複数のＬＥＤチップを連続的に封止したことを特徴とする。

特に、封止部材が表面全体から均質な白色光を発生できるように、本発明の蛍光灯型ＬＥＤ灯具は、ＬＥＤチップが紫外または近紫外可視光を発生し、封止部材が光透過性材料中にＬＥＤチップの発光を白色可視光に波長変換する複数種の蛍光体を含むことを特徴とする。

好ましくは、灯具ボディにＬＥＤパッケージの放射光の一部を灯具取付面側に導く導光部を形成することができる。また、透光カバーとして、内面に光拡散層を設けたもの、あるいは、光拡散グレード樹脂で成形したものを使用できる。

本発明の蛍光灯型ＬＥＤ灯具によれば、複数のＬＥＤチップを長尺の封止部材中に封止したので、光源のツブツブ感を解消し、ＬＥＤパッケージを蛍光管のように連続的に発光させることができる。また、封止部材を光源基板のチップ実装面から盛り上がるように成形したので、ＬＥＤチップの発光を封止部材の表面全体から広角に放射し、灯具側方域への配光量を増やすことができるという効果がある。

本発明の一実施形態を示す蛍光灯型ＬＥＤ灯具の斜視図である。 図１のＬＥＤ灯具の縦断面図である。 図２のＬＥＤ灯具のパッケージ構造を示す断面図である。 本発明および従来のＬＥＤ灯具の配光パターンを示すグラフである。 本発明の変更例を示す蛍光灯型ＬＥＤ灯具の部分斜視図である。 本発明の別の変更例を示す蛍光灯型ＬＥＤ灯具の部分斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この実施形態の蛍光灯型ＬＥＤ灯具１は、天井や壁に取り付けられる長尺の灯具ボディ２を備えている。灯具ボディ２の両端には端板３が装着され、灯具ボディ２の下側に透光カバー４が取り付けられている。透光カバー４の内側において、灯具ボディ２の下面に光源基板５が設置され、光源基板５上に複数のＬＥＤパッケージ６が一列に装着されている。そして、ＬＥＤパッケージ６が白色可視光を連続発光し、透光カバー４を通して室内の広範囲を照明するようになっている。

図２に示すように、透光カバー４は光拡散グレード樹脂で成形され、内面に光拡散層８が塗装されている。灯具ボディ２は板金加工により中空管状に形成され、基板接合部９の両側縁に、透光カバー４の取付爪１０が掛止される掛止穴１１が形成されている。灯具ボディ２の左右両肩部は上向きの斜状に形成され、ＬＥＤパッケージ６の放射光の一部を灯具取付面１２側に導く導光部１３となっている。灯具ボディ２の内側には、ブラケット１４を介して給電ユニット１５が設置され、外部の交流商用電源を直流電圧に変換し、リード線１６を介してＬＥＤパッケージ６に供給する。

図１、図２に示すように、光源基板５は長尺金属板で形成され、ＬＥＤパッケージ６が光源基板５とほぼ同じ長さで灯具ボディ２の長手方向に延びるように成形されている。ＬＥＤパッケージ６は、紫外または近紫外可視光を発生する複数のＬＥＤチップ１８と、各チップ１８を連続的に封止する光透過性の封止部材１９とを備えている。封止部材１９は断面が半円形の帯状に成形され、透光性材料中に複数のチップ１８をほぼ等間隔に封止している。なお、ＬＥＤパッケージ６は基板５と共に棒形の光源ユニットを構成し、灯具ボディ２の長さに応じた本数の光源ユニットが直列に接続されている。

図３に示すように、光源基板５のチップ実装面５aにはＡｕメッキにより陽極２０と陰極２１が形成され、陽極２０上にＡｇペースト２２を介してＬＥＤチップ１８が実装されている。ＬＥＤチップ１８には、３８０〜４２０ｎｍの波長域に発光ピークを有する半導体発光素子が用いられ、その上面がＡｕワイヤ２３を介して陰極２１に接続されている。封止部材１９は、透明シリコーン樹脂で光源基板５のチップ実装面５aから盛り上がるように成形されている。つまり、封止部材１９は、底面がチップ実装面５aに接着され、底面を除く全表面が露出し、ＬＥＤパッケージ６が、チップ１８の発光を封止部材１９の表面全体から灯具ボディ２の側方域を含む広角に放射するように構成されている。

また、封止部材１９は、ＬＥＤチップ１８が発した紫外または近紫外可視光を白色可視光に波長変換する２種類の蛍光体２４，２５を含有している。第１の蛍光体２４は、ＬＥＤチップ１８の発光を吸収し、５６０〜６００ｎｍの波長域にピーク波長を有する黄色系の可視光を発生する。第２の蛍光体２５は、ＬＥＤチップ１８の発光を吸収し、４３０〜４８０ｎｍの波長域にピーク波長を有する青色系の可視光を発生する。第１、第２蛍光体２４，２５は、シリコーン樹脂中に均一な分布で分散し、補色の関係にある青色と黄色の混色によって、封止部材１９の全表面からランバーシアンな白色可視光を発生する。

第１の蛍光体２４（黄色）には、例えば、次の一般式で表される組成物を使用できる。
一般式 （Ｃａ_{１−ｘ−ｙ} Ｓｒ_ｘ Ｒｅ_ｙ）_７（ＳｉＯ_３）_７Ｘ_２
（ＲｅはＥｕ^２＋を必須とする希土類元素およびＭｎ^２＋、ＸはＣｅを必須とするハロゲン元素である。）

第２の蛍光体２５（青色）には、例えば、次の一般式で表される組成物を使用できる。
（１）一般式 Ｍ^１ _ａ（Ｍ^２Ｏ_４）_ｂＸ_ｃ：Ｒｅ_ｄ
（Ｍ^１は、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａのうち１種以上を必須とし、一部をＭｇ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｋ，Ａｇ，Ｔｌからなる群の元素に置き換えることができる。Ｍ^２は、Ｐを必須とし、一部をＶ，Ｓｉ，Ａｓ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｂからなる群の元素に置き換えることができる。
Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、ＲｅはＥｕ^２＋を必須とする少なくとも１種の希土類元素またはＭｎを示す。ａは４．２≦ａ≦５．８、ｂは２．５≦ｂ≦３．５、ｃは０．８＜ｃ＜１．４、ｄは０．０１＜ｄ＜０．１の範囲である。）
（２）一般式 Ｍ^１ _１−ａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋ _ａ
（Ｍ^１は、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である。）
（３）一般式 Ｍ^１ _１−ａＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋ _ａ
（Ｍ^１は、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素、ａは０．００１≦ａ≦０．８の範囲である。）
（４）一般式 Ｍ^１ _２−ａ（Ｂ_５Ｏ_９）Ｘ：Ｒｅ_ａ
（Ｍ^１は、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である。）

上記構成の蛍光灯型ＬＥＤ灯具１によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）ＬＥＤパッケージ６を長尺に形成し、帯状の封止部材１９で複数のＬＥＤチップ１８を連続的に封止したので、チップ１８のツブツブ感をなくし、ＬＥＤパッケージ６を蛍光管のように連続的に発光させることができる。
（ｂ）封止部材１９を光源基板５のチップ実装面５aから盛り上がる形状に成形したので、ＬＥＤチップ１８の発光を広角に分配し、灯具ボディ２の側方域への配光量を増やし、図４に示すように、放射角度９０°地点の相対照度を０．４とすることができ、既存蛍光管とほぼ同等の配光パターンが得られる。
（ｃ）また、灯具ボディ２の両肩部に導光部１３を斜状に形成することで、ＬＥＤパッケージ６の放射光の一部を灯具取付面１２側に導くことも可能となる。

（ｄ）封止部材１９は、シリコーン樹脂中に青色発光の第１蛍光体２４と黄色発光の第２蛍光体２５を均一な分布で含有しているので、ＬＥＤチップ１８が発生した紫外または近紫外光を白色可視光へ効率よく波長変換し、特に、灯具側方域における発光色の変動を抑え、均質な白色可視光で広範囲を明るく照明できる。
（ｅ）また、上記波長域の蛍光体２４，２５は、黄色発光の第２蛍光体２５が第１蛍光体２４の青色光をほとんど吸収しないため、封止部材１９を盛り上がり形状とした場合でも、多重励起（カスケード励起）による発光色の変動を抑制できるという利点もある。
（ｆ）透光カバー４は、内面に光拡散層８が設けられているので、ＬＥＤパッケージ６の発光を効率よく透過して、ＬＥＤ灯具１の周囲へ均一に拡散できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成や形状を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）図５に示すように、幅広の灯具ボディ３２に光源基板５とＬＥＤパッケージ６を２列または３列に並べ、広域照明用の蛍光灯型ＬＥＤ灯具３１を構成すること。
（２）図６に示すように、封止部材３５を断面四角形の帯形に成形し、ＬＥＤパッケージ３６を全体として角柱形に形成すること。
（３）その他、封止部材を断面三角形、台形、多角形など、各種の盛り上がり形状で成形すること。

１，３１ 蛍光灯型ＬＥＤ灯具
２，３２ 灯具ボディ
４ 透光カバー
５ 光源基板
５ａ チップ実装面
６，３６ ＬＥＤパッケージ
８ 光拡散層
１５ 給電ユニット
１８ ＬＥＤチップ
１９，３５ 封止部材
２４，２５ 蛍光体

Claims (5)

1. 長尺の灯具ボディに光源基板と透光カバーを取り付け、光源基板上に長尺のＬＥＤパッケージを灯具ボディの長手方向に延びるように装着し、ＬＥＤパッケージが可視光を発生する複数のＬＥＤチップと、各ＬＥＤチップを封止する光透過性の封止部材とを備え、ＬＥＤチップを前記光源基板に実装し、封止部材を光源基板のチップ実装面から盛り上がるように成形し、前記ＬＥＤパッケージがＬＥＤチップの発光を封止部材の表面全体から灯具ボディの側方域を含む広角に放射することを特徴とする蛍光灯型ＬＥＤ灯具。
2. 前記封止部材が複数のＬＥＤチップを連続的に封止する帯状に成形されている請求項１記載の蛍光灯型ＬＥＤ灯具。
3. 前記ＬＥＤチップが紫外または近紫外可視光を発生し、前記封止部材が光透過性材料中にＬＥＤチップの発光を白色可視光に波長変換する複数種の蛍光体を含む請求項１または2記載の蛍光灯型ＬＥＤ灯具。
4. 前記灯具ボディにＬＥＤパッケージの放射光の一部を灯具取付面側に導く導光部を形成した請求項１、２または３記載の蛍光灯型ＬＥＤ灯具。
5. 前記透光カバーの内面に光拡散層を塗装した請求項１〜４の何れか一項に記載の蛍光灯型ＬＥＤ灯具。

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