JP2014143156A - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】発光形状が従来の白熱電球と似ており、アンティーク或いはレトロな雰囲気を醸し出すことができるＬＥＤランプの開発をその課題とする。
【解決手段】面発光型のＬＥＤ１２と、前記ＬＥＤ１２の発光面１２ａに対向する底面１４ａで前記ＬＥＤ１２から放射される光を受け入れ、頂面１４ｈに光散乱用の凹穴１４ｇが形成された透明中実柱状のレンズ１４と、前記ＬＥＤ１２に給電するための給電手段２０とを備えている。レンズ１４は円柱、円錐台、多角柱又は多角錐台である。凹穴１４ｇはレンズ１４の頂面１４ｈに向かって次第に拡開する円錐、円錐台、多角錐又は多角錐台である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光形状が従来の白熱電球と似ているＬＥＤランプに関する。

従来の白熱電球に比べて消費電力が低く、かつ、長寿命といった長所を有する発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）は、需要者のエコロジー意識の高まりとともに、省エネ対策のひとつとしてその使用範囲が急速に広まっており、とりわけ白熱灯の代替としてＬＥＤが組み込まれたＬＥＤ発光装置を使用したいという要望が高まっている（特許文献１）。

その結果、シャンデリアを初めとする光源としてのミニクリプトン型電球、一般照明等の用途に広く使用されているボール型電球などの白熱電球からこれらを模したＬＥＤ電球に急速に置き換わりつつある。これはＬＥＤ素子の効率アップや放熱技術の向上により、ＬＥＤ素子の明るさが上記白熱電球の明るさに接近したことによる。しかしながら、ＬＥＤ素子の明るさが白熱電球の明るさに接近したとしてもＬＥＤ素子から出る光は、均斉な光であって従来の白熱電球のフィラメントからの光とは全く異なる。

しかしながら、室内照明では、蛍光灯のような単に明るさだけを要求するような場合だけでなく、例えば店舗照明のようにアンティーク或いはレトロな照明が要求される場合がある。そのような場合には現在のＬＥＤランプでは対応することができない。

実用新案登録第３１４３４１２号公報

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、発光形状が従来の白熱電球と似ており、アンティーク或いはレトロな雰囲気を醸し出すことができるＬＥＤランプの開発をその課題とする。

請求項１に記載された発明は、
面発光型のＬＥＤ１２と、
前記ＬＥＤ１２の発光面１２ａに対向する底面１４ａで前記ＬＥＤ１２から放射される光を受け入れ、頂面１４ｈに光散乱用の凹穴１４ｇが形成された透明中実柱状のレンズ１４と、
前記ＬＥＤ１２に給電するための給電手段２０とを備えており、
前記レンズ１４が円柱、多角柱、円錐台又は多角錐台に形成され、凹穴１４ｇがレンズ１４の頂面１４ｈに向かって次第に拡開する円錐、円錐台、多角錐又は多角錐台であることを特徴とするＬＥＤランプ１０である。

請求項２に記載された発明は、請求項１のＬＥＤランプ１０において、凹穴１４ｇに代わる線状に連続する点１４ｉがレンズ１４内に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項２のＬＥＤランプ１０において、点１４ｉの連続線がレンズ１４の一正面から見て略Ｍ字形を描き、頂面１４ｈから見て略Ｖ字形を描くように形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３に記載のＬＥＤランプ１０において、光散乱用の凹穴１４ｇの表面が粗面に形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、レンズ１４内で乱反射した光は凹穴１４ｇの周囲であたかもフィラメントのように光り、アンティーク或いはレトロな雰囲気を醸し出す。同様に、請求項２，３においても、点１４ｉの連続体がフィラメントのように光ることになるので、同様の効果を醸し出す。また、凹穴１４ｇの表面が粗面に形成されておれば、当該表面でより強い反射が得られればさらに前述の効果を強調することができる。

本発明が適用されたＬＥＤランプ（実施例１）の断面図である。 図１の斜視図である。 実施例１の変形に係るＬＥＤランプを示す部分斜視図である。 実施例１の更なる変形に係るＬＥＤランプを示す部分斜視図である。 (a)は実施例２に係るＬＥＤランプ本本体を頂面から見た平面図、(b)は同斜視図、(c)は同正面図、(d)が同側面図である。

本発明が適用されたＬＥＤ発光装置１０について、図面を用いて説明する。図１および図２は実施例１で、ＬＥＤ発光装置１０は、大略、面発光型のＬＥＤ１２と、レンズ１４と、必要に応じて設けられるカバー１６と、ベース１８と、口金１９と、給電手段２０とで構成されている。

ＬＥＤ１２は、所定の電圧が印加されることによって光を放射する半導体素子であり、ベース１８の図中上面中央に実装保持されている。ＬＥＤ１２は、円盤状（もちろん、矩形であってもよい）の発光面１２ａで発光するタイプのものであり、その配光パターンはいわゆるランバーシアン型である。このランバーシアン型配光パターンでは、光軸（＝０°）とその近傍にほとんどの光が集まっているのが特徴であり、当該光軸と成す角度が±３０°の範囲内にＬＥＤ１２から放射される全光の５０％が含まれており、±４５°の範囲内には全光の７０％が含まれており、さらに±６０°の範囲内には全光の９０％が含まれている。

レンズ１４は、ＬＥＤ１２から放射される光を受け入れる底面１４ａを有するガラス又は樹脂からなる透明中実体であり、その底面１４ａをＬＥＤ１２に対向させて（より厳密には、底面１４ａとＬＥＤ１２の発光面１２ａとを互いに平行にして）ベース１８の図１中上面中央に取り付けられている。前記レンズ１４は本実施例では六角柱で、その頂面１４ｈに形成された凹穴１４ｇはレンズ１４の頂面１４ｈに向かって次第に拡開する円錐又は円錐台である。また、レンズ１４の底面周縁には、レンズ１４をベース１８の上面に当接固定するための脚部１４ｅが図中下向きに突設されている。脚部１４ｅは突起状のものを複数配置するようにしてもよいし、リング状にして底面１４ａの外周部分に配置するようにしてもよい。また、脚部１４ｅはレンズ１４と一体的のものであってもよいし、別体でもよい。もちろん、レンズ１４において、脚部１４ｅは、必須の構成要素ではなく、レンズ本体１４ｃのみでレンズ１４を構成してもよい。

また、光散乱用の凹穴１４ｇの表面にサンドブラスト加工を施したり、レンズ１４を形成する金型のキャビテイの凹穴１４ｇを形成する部分を粗面（微細な凹凸面も含む）にし、これをレンズ１４の凹穴１４ｇの表面に転写することでレンズ１４の凹穴１４ｇの表面を粗面（微細な凹凸面も含む）にしてもよい。

カバー１６は、必要に応じて設けられる部材であり、本実施例では、透明ガラスで形成された中空の略球状体がＬＥＤ１２およびレンズ１４を内包するようにして、ベース１８の上面に配設されている。なお、カバー１６の形状は球状に限られず、砲弾型のような曲面体であってもよいし、複数の曲面あるいは平面を組み合わせて構成してもよい。また、材質についても透明ガラスに限られず、その他の透明体（樹脂）で構成してもよい。

ベース１８は、ＬＥＤ１２、レンズ１４、およびカバー１６を保持するとともに、外部からの電力をＬＥＤ１２に供給する給電手段２０をその内部に収容する部材であり、上部ベース２２と、下部ベース２４とで構成されている。

上部ベース２２は、金属（例えば、アルミニウム）やセラミック等の熱伝導および放熱に優れた材料で形成された有蓋円筒状体（もちろん、角筒状であってもよい。）であり、その天面２２ａには、ＬＥＤ１２やカバー１６を取り付けるための溝２２ｂが形成されているとともに、その蓋部２２ｃには、上部ベース２２の内部空間２２ｄと天面２２ａ側とを連通する連通孔２６が設けられている。

下部ベース２４は、上部ベース２２と同様に、セラミック等の絶縁体で形成されており、太径部２４ａと細径部２４ｂとその間のテーパ部２４ｃとで構成された異径柱状体である。また、太径部２４ａの外径は、上部ベース２２の内径よりもやや小さく形成されており、当該太径部２４ａのほとんどが上部ベース２２の底部に挿入固定されている（なお、本実施例では、上部ベース２２と下部ベース２４とはビス２８で固定されているが、これに代えて接着剤等で固定してもよい。）。一方、細径部２４ｂの外周面には、口金１９に螺入させるためのネジが形成されている。さらに、下部ベース２４には、太径部２４ａの上面からテーパ部２４ｃ内を経由して細径部２４ｂの下面および側面に至る連通孔３０が形成されており、後述するように、給電手段２０の大部分が当該連通孔３０に配設されている。

口金１９は、照明器具等のソケット（図示せず）に螺入される有底筒状体であり、ネジが形成された導電材料（例えば金属）製の側面部１９ａと、底面から突設する導電材料製突設部１９ｂと、側面部１９ａおよび突設部１９ｂ間を電気的に絶縁する絶縁材料製の絶縁部１９ｃとで構成されている。

給電手段２０は、口金１９に供給された電力をＬＥＤ１２に供給するためのものであり、口金１９に印加された電圧をＬＥＤ１２の駆動電圧まで変圧するとともに、ＬＥＤ１２に対して過剰な電流が流れるのを防止する駆動回路２０ａと、口金１９および駆動回路２０ａ間を導通させる一対の入力側リード線２０ｂと、駆動回路２０ａおよびＬＥＤ１２間を導通させる一対の出力側リード線２０ｃとで構成されている。また、駆動回路２０ａは、下部ベース２４の連通孔３０における図中上端側に広く形成された部分に配設されており、入力側リード線２０ｂは、当該連通孔３０の図中下端側に配設されており、出力側リード線２０ｃは、上部ベース２２の蓋部２２ｃに形成された連通孔２６に挿通されている。

このＬＥＤランプ１０は、一例を示せば以下の手順で製造される。上部ベース２２の図中上表面にＬＥＤ１２を実装し、当該ＬＥＤ１２に被せるようにレンズ１４およびカバー１６をこの順で接着剤等によって取り付け、給電手段２０を内包するようにして上部ベース２２の下端に下部ベース２４を挿設してビス２８で固定し、然る後、下部ベース２４の下端部に口金１９を取り付ける。

しかして、ＬＥＤ１２を点灯すると、発光面１２ａから出た光はレンズ１４の底面１４ａから内部に入り、乱反射して側面１４ｂ及び頂面１４ｈ、凹穴１４ｇから出光するが、その際、凹穴１４ｇの周囲やレンズ１４の側面１４ｂの稜線１４ｆで強く光り、六角柱のレンズ１４の側面１４ｂに正対して（或いは正面から）見たときにあたかもＭ字状に張られた白熱電球のフィラメントが光っているような外観を呈する。ＬＥＤ１２の出光色、レンズ１４の色やカバー１６の色を例えば従来の白熱電球の橙色にすることで、より従来の白熱電球に模することが出来、ＬＥＤランプ１０でありながら従来の白熱電球のムードを醸し出すことができる。

レンズ１４は、上記の場合、六角柱の場合を示したが、円柱、三角柱、四角柱或いはそれ以上の多角柱、或いは円錐台、三角錐台、四角錐台或いはそれ以上の多角錐台としてもよい。また、凹穴１４ｇも上記同様、レンズ１４の頂面１４ｈに向かって次第に拡開する円錐、円錐台、三角錐、四角錐、或いはそれ以上の多角錐、更には三角錐台、四角錐台或いはそれ以上の多角錐台とすることも可能であり、レンズ１４と凹穴１４ｇとは上記形状のものを自由に組み合わせることができる。例えば、レンズ１４を円柱又は円錐台とした場合、凹穴１４ｇを円錐、円錐台又は多角錐或いは多角錐台としたり、レンズ１４を多角錐台とした場合、凹穴１４ｇを円錐、円錐台又は多角錐或いは多角錐台とすることができる。勿論、上記の組み合わせにおいては、発光状態について多少の違いはあるが、多様なフィラメントによる発光状態を模した発光が可能となる。なお、レンズ１４を円錐台又は多角錐台とした場合、円錐台又は多角錐台の面積の広い方を頂面１４ｈ側としてもよいし、逆に底面１４ａ側にしてもよい。

本発明の実施例２は、実施例１の凹穴１４ｇに代えて線状に連続する点１４ｉをレンズ１４内に形成する場合である。この場合もレンズ１４は、円柱、三角柱、四角柱或いはそれ以上の多角柱、或いは円錐台、三角錐台、四角錐台或いはそれ以上の多角錐台としてもよい。図の実施例では円柱を使用している。

点１４ｉはレンズ１４の所定位置にレーザーを集光し、当該部分を過熱することで、レンズ１４がガラスの場合には点状クラックを、樹脂の場合には泡を生じさせることで形成することになる。本実施例ではフィラメントの形状に合わせて、レンズ１４の一正面から見た形状が略Ｍ字、平面から見た時に略Ｖ字形、側面から見た時に略逆レ字形となるように、線状に連続して形成することになる。勿論、点１４ｉの連続体の形状はこれに限られるものでなく、様々なフィラメントに模して形成されることになる。

このように点１４ｉの連続体が内部に形成されたレンズ１４にＬＥＤ１２の光を入光させると、欠陥である点１４ｉは連続に光り、あたかもフィラメントが光っているように見える。前述同様、ＬＥＤ１２の出光色、レンズ１４の色やカバー１６の色を例えば従来の白熱電球の橙色にすることで、より従来の白熱電球に模することが出来、ＬＥＤランプ１０でありながら従来の白熱電球のムードを醸し出すことができる。

なお、上記のように、凹穴１４ｇの表面が粗面に形成されておれば、当該表面でより強い反射が得られればさらに前述の効果を強調することができる。

１０…ＬＥＤ発光装置，１２…ＬＥＤ，１２ａ…発光面，１４…レンズ，１４ａ…底面，１４ｂ…側面，１４ｅ…脚部，１４ｆ…稜線，１４ｇ…凹穴，１４ｈ…頂面，１４ｉ…点，１６…カバー，１８…ベース，１９…口金，１９ａ…側面部，１９ｂ…突設部，１９ｃ…絶縁部，２０…給電手段，２０ａ…駆動回路，２０ｂ…入力側リード線，２０ｃ…出力側リード線，２２…上部ベース，２２ａ…天面，２２ｂ…溝，２２ｃ…蓋部，２２ｄ…内部空間，２４…下部ベース，２４ａ…太径部，２４ｂ…細径部，２４ｃ…テーパ部，２６…連通孔，２８…ビス，３０…連通孔。

Claims (4)

1. 面発光型のＬＥＤと、
   前記ＬＥＤの発光面に対向する底面で前記ＬＥＤから放射される光を受け入れ、頂面に光散乱用の凹穴が形成された透明中実柱状のレンズと、
   前記ＬＥＤに給電するための給電手段とを備えており、
   前記レンズが円柱、多角柱、円錐台又は多角錐台に形成され、凹穴がレンズの頂面に向かって次第に拡開する円錐、円錐台、多角錐又は多角錐台であることを特徴とするＬＥＤランプ。
2. 請求項１のＬＥＤランプにおいて、凹穴に代わる線状に連続する点がレンズ内に形成されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
3. 請求項２のＬＥＤランプにおいて、点の連続線がレンズの一正面から見て略Ｍ字形を描き、頂面から見て略Ｖ字形を描くように形成されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
4. 光散乱用の凹穴の表面が粗面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤランプ。
   

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