JP3153766U

JP3153766U - 照明器具

Info

Publication number: JP3153766U
Application number: JP2009004697U
Authority: JP
Inventors: 邵維平; 洪守逸; 盧炳松
Original assignee: 築光光電股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: EP2144275A2; EP2144275A3

Abstract

【課題】寿命を延長し、グレアを抑えることができる発光素子が内蔵された照明器具を提供する。【解決手段】発光素子が内蔵された照明器具１００であって、少なくとも発光素子１０２と、前記発光素子を囲むように設けられ、透光可能なケーシング１０４と、前記ケーシングの内面に設けられ、前記発光素子が発する光の波長を変換する波長変換層、または前記発光素子が発する光を拡散させる拡散層を含む光処理層１０６と、を含む発光素子を内蔵して照明器具を構成する。【選択図】図１

Description

本考案は、照明器具に関するものであり、特に発光素子が内蔵された照明器具に関するものである。

照明器具は、日常生活において、非常に重要な役割をはたしており、発光の原理によって、白熱電球、ハロゲンランプ、蛍光灯、アーク灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、放電ランプなどに分類される。

これらの中で、現在、最も広く使用されているのは白熱電球および蛍光灯系中の管状蛍光灯（即ち熱陰極管）である。現在の技術によってＬＥＤ照明器具を大量に日常の照明に用いることはまだできませんが、未来性が期待されている。

既存の管状蛍光灯は、規格によって、Ｔ５〜Ｔ１２に分類され、これらの体積、発色、消費電力、効率、寿命、価額などは、それぞれ良否があり、例えば、蛍光粉に結晶欠陥や色中心が発生するため、蛍光灯の寿命が低下するし、また、蛍光灯が発する光にグレアが混在して、日常の照明として不適切な場合がある。

したがって、より良い照明効果を追求するため、斬新な照明器具が求められている。

そこで、本考案は、寿命を延長し、グレアを抑えることができる発光素子が内蔵された照明器具を提供することを課題とする。

前記課題を達成するために、本考案は、少なくとも発光素子と、前記発光素子を囲むように設けられ、透光可能なケーシングと、前記ケーシングの内面に設けられ、前記発光素子が発する光の波長を変換する波長変換層、または前記発光素子が発する光を拡散させる拡散層を含む光処理層と、を含む発光素子が内蔵された照明器具を提供する。

また、前記ケーシングに設けられ、前記発光素子に電気的に接続され、発光素子を発光させる口金を更に含んでも良い。

また、前記発光素子は、紫外線（ＵＶ）灯、冷陰極蛍光灯、ＬＥＤ、ＵＶ―ＬＥＤのいずれかであっても良い。

前記発光素子はＵＶ灯またはＵＶ―ＬＥＤである場合、前記光処理層は前記発光素子が発するＵＶ光を可視光に変換する波長変換層を含んでも良い。

また、前記発光素子はＵＶ灯またはＵＶ―ＬＥＤである場合、前記光処理層は前記拡散層であって、更に前記発光素子の外面に前記発光素子が発するＵＶ光を可視光に変換する波長変換層が設けられても良い。

また、前記発光素子の形状は、管状、Ｕ字状、環状、螺旋状のいずれかであっても良い。

また、前記ケーシングの形状は、蛍光灯または電球の形状であっても良い。

また、前記波長変換層は、感光層、蛍光層、蓄光素材層、量子ドット層、量子ライン層、量子井戸層のいずれか、またはこれらの組合でああっても良い。

また、前記拡散層の材料は、蛍光粒子、ポリスチレン（ＰＳ）粒子、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）粒子からなる群に少なくとも一つを選んでも良い。

更に、前記課題を達成するために、本考案は、少なくともＵＶ灯、冷陰極蛍光灯、ＬＥＤ、ＵＶ―ＬＥＤのいずれかである発光素子と、前記発光素子を囲むように設けられ、蛍光灯または電球の形状を有し、透光可能なケーシングと、前記ケーシングの内面に設けられる波長変換層または拡散層と、前記発光素子を保持するように前記ケーシングに設けられ、前記発光素子に電気的に接続される口金と、を含む発光素子が内蔵された照明器具を提供する。

前述によって、本考案は、低消費電力、高効率、長寿命、低発熱、低価額で、形状が現在市販の蛍光灯や電球などの形状のままで、直接既存のソケットに装着して、市販の照明器具を替えることができる発光素子が内蔵された照明器具を提供することができる。

以下、本考案に係る発光素子が内蔵された照明器具について、添付の図面を参照し、多数の実施形態を挙げて、詳細に説明する。

本考案に係る発光素子が内蔵された照明器具は、少なくとも発光素子と、前記発光素子を囲むように設けられ、透光可能なケーシングと、前記ケーシングの内面に設けられ、前記発光素子が発する光の波長を変換する波長変換層、または前記発光素子が発する光を拡散させる拡散層を含む光処理層と、を含む。

図１の概要図において、本考案の具体的実施形態による照明器具１００が示される。本実施形態において、照明器具１００は、発光素子１０２、ケーシング１０４、及び光処理層１０６を含む。また、照明器具１００は、ケーシング１０４の両端にそれぞれ設けられる二つの口金１０８を有する。前記口金１０８には、発光素子１０２に電気的に接続され、発光素子１０２を保持するための電極（図示せず）が設けられる。口金１０８は外部電源（図示せず）に接続されて、外部電源によってケーシング１０４の中の発光素子１０２を発光させる。また、口金１０８によって、照明器具１００が密封される。なお、別体の密封部材（図示せず）によって、照明器具１００を密封することもできる。前記密封部材は、例えば金属のスリーブや、プラスチックのスリーブ、密封ゲルなどが挙げられる。

具体的に、光処理層１０６は、波長変換層または拡散層である。波長変換層は発光素子１０２が発する光の波長を変換することができ、拡散層は発光素子１０２が発する光を均等に分布するように拡散することができる。光処理層１０６によって処理された光は、透光可能なケーシング１０４を透過して、照明に提供される。

また、波長変換層そのものは光を拡散する効果を有しても良く、また、拡散層そのものは波長を変換する効果を有しても良い。このような場合、光処理層１０６は、光の波長を変換する効果と光を均等に拡散する効果を兼備する。更に、光処理層１０６は、波長変換層と拡散層を有する二層構造であっても良く、例えば、ケーシングの内面に順番に波長変換層及び拡散層が形成されても良く、前記順番を逆にしても良い。

前記波長変換層は、例えば感光層、蛍光層、蓄光素材（photoluminescent）層、量子ドット層、量子ライン層、量子井戸層のいずれか、またはこれらの組合であっても良い。前記蛍光層はいかなる蛍光粉によって形成されることができ、具体的に、高演色性の蛍光粉によって、波長変換層を形成しても良い。前記高演色性の蛍光粉は、例えば、ＨＣＲ（Ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄｃｏｌｌｏｉｄｒｅａｃｔｉｏｎ）蛍光粉であり、主の成分はＹ（Ｐ，Ｖ）Ｏ_４：Ｅｕ（赤色蛍光粉）、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，ＭｕまたはＺｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ（緑色蛍光粉）、及びＳｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ（青色蛍光粉）を含む。

通常、前記拡散層は複数の拡散性粒子を含み、このような拡散性粒子は、蛍光粒子、ポリスチレン（ＰＳ）粒子、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）粒子を含むがこれらに制限されない。

また、前記発光素子１０２は、紫外線（ＵＶ）灯、冷陰極蛍光灯、ＬＥＤ、ＵＶ―ＬＥＤのいずれかであっても良く、また、発光素子１０２には、水銀が含まれても、含まれなくても良い。また、発光素子１０２の形状は、適当な形状で、管状、Ｕ字状、環状、螺旋状のいずれかであって良いが、これらに制限されない。発光素子１０２として、ＬＥＤまたはＵＶ―ＬＥＤが用いられる場合、所定の照明品質を提供できるように、必要に応じて多数のＬＥＤまたはＵＶ―ＬＥＤを配置することができる。発光素子１０２の数量は特に制限されなく、必要に応じ、ケーシング１０４及び／または発光素子１０２のサイズによって、一個または多数個の発光素子１０２を用いることができる。

また、光処理層１０６の効果を補助するまたは高めるように、発光素子１０２の外面に、もう一層の波長変換層及び／または拡散層を設けても良い。

透光可能なケーシング１０４の主の材料として、ガラスや熱可塑性材料が用いられる。前記熱可塑性材料として、例えば、ＰＭＭＡ、ＰＳ、メチルメタクリレート・スチレン共重合体（ＭＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリイミドが挙げられる。

また、前記拡散性粒子を前記熱可塑性材料に混入してケーシング１０４を形成する場合、ケーシング１０４そのものは光を拡散させる効果を奏し、さらに光処理層１０６の効果を補助するまたは高めることができる。

また、ケーシング１０４の形状は、いかなる形状であっても良く、例えば、断面が円形、楕円形、多角形の管状であっても良く、既存の蛍光灯または電球の形状であっても良い。形状が既存の蛍光灯や電球の形状である場合、それに合った既存のソケットに直接装着することができる。なお、既存の蛍光灯や電球の規格（形状、サイズなど）が多数あるので、ここでは、これらの規格の詳細についての説明を省略する。

本考案に属する技術分野の通常の知識を有するものであれば、前述によって、前記発光素子１０２、ケーシング１０４、及び光処理層１０６を適当な種類、材質、形状、数量などで組み合わせて、本考案に係る照明器具を得ることができる。以下、添付の図面を参照して、例を挙げて、代表的な照明器具を説明する。

図２Ａは本考案の他の具体的実施形態による発光素子が内蔵された照明器具２００を示す断面図である。この照明器具２００は一般の照明用途に用いられても良く、バックライトモジュール用いられても良い。図２Ａに示すように、発光素子２０２として三つの管状のＵＶ灯が用いられ、ケーシング２０４の内面に、ＵＶ灯が発するＵＶ光を可視光に変換するための波長変換層２１６が設けられる。

本実施形態において、ケーシング２０４の材質は熱可塑性材料、例えばＰＥＴである。製造に当たって、直接ＰＥＴシートの片面に蛍光粉を塗布して、波長変換層２１６を形成して、その後、前記熱可塑性材料を中空の管状に曲げって、ケーシング２０４が形成される。

前記波長変換層２１６は、前述に記載されたいずれかの波長変換層であっても良い。また、波長変換層２１６は蛍光層、例えば高演色性蛍光粉からなる蛍光層であっても良い。

図２Ａに示すように、ケーシング２０４の断面は楕円形である。本実施形態において、最も良い発光効率を得るために、三つの発光素子（ＵＶ灯）２０２がケーシング２０４の断面の楕円形の長軸Ｌに配置される。前記断面形状が楕円形の照明器具２００は特にバックライトに好適でするが、この形状は単なる例であり、前述のように、必要に応じて、ケーシング２０４の断面形状を適当に変えても良い。また、他の形状を有するＵＶ灯を用いても良い。

照明器具２００の特徴は、波長変換層とＵＶ光の光源が分離されて別体に設置されるため、ＵＶ光は発光素子２０２の本体（通常はガラスや熱可塑性材料）を通過してから、波長変換層を通過する。

これに対し、従来の蛍光灯において、波長変換層が発光素子の内面に設けられている。このような配置の場合、蛍光灯が発光するときプラズマが発生され、このプラズマが発生される過程によって波長変換層中の蛍光粉の結晶構造が破壊されるため、蛍光層及び照明器具の寿命が短縮される。また、蛍光灯の中の水銀蒸気はプラズマによって励起され、波長が約２５３．７ｎｍ及び１８５ｎｍのＵＶ光を放出し、波長変換層中の蛍光粉は高温環境において波長が約１８５ｎｍのＵＶ光を吸収すると、色中心が発生してしまう。色中心を有する結晶が放出及び／または吸収するスペクトラムは、正常の結晶が放出及び／または吸収するスペクトラムと異なるため、光の波長や色彩が変化される。従来の蛍光灯において、蛍光粉の発光の明度は色中心の発生によって抑えられる。このような問題は高演色性の蛍光粉においてさらに深刻になって、これにより、ほとんどの市販の高演色性照明器具は、寿命が短く、一般のＴ５規格の蛍光灯に比べて、寿命が１／２にも満たさない。

従って，波長変換層とＵＶ光の光源を別体にして設置することにより、従来の蛍光灯のように蛍光粉とＵＶ光源がともに蛍光灯の管内に設けられることによって結晶の欠陥が発生する問題が解決される。また、ＵＶ灯のケーシングは、波長が約１８５ｎｍのＵＶ光をほとんど吸収するガラスからなるため、色中心の発生が避けられる。

これによって、本実施形態において、波長変換層２１６として高演色性の蛍光層が用いられた場合、得られた照明器具２００は、高演色性、長寿命などの特性を兼備している。ここでは、一般的に、高演色性の照明器具とは、演色性が９０％以上の照明器具であることを指す。

図２Ｂは本考案の他の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具２５０を示す断面図である。本実施形態において、図２Ａに示す照明器具２００と同じように発光素子２０２としてＵＶ灯が用いられるが、発光素子の数量は２つである。また、図２Ｂに示すように、ケーシング２０４の内面に、（光処理層として）拡散層２１８が設けられており、発光素子（ＵＶ灯）２０２の外面に、ＵＶ灯が発するＵＶ光を可視光に変換する波長変換層（蛍光層）２１６が設けられる。図２に示すように、ケーシング２０４の形状は既存の蛍光灯と同じような管状であって、日常の照明として、既存の蛍光灯のソケットに装着することができる。

照明器具２５０と照明器具２００は、ともにＵＶ光の光源とＵＶ光の波長を変換するための蛍光層を別体にして設置する。また、照明器具２５０のケーシング２０４に拡散層が設けられるため、光が均等に分布するように拡散される。

当然、前記波長変換層（蛍光層）２１６を拡散層２１８の内面（即ち照明器具の内部に向かう面）や拡散層２１８とケーシング２０４の間に設けても良い。

図３Ａは本考案の他の具体的実施形態による発光素子が内蔵された照明器具３００を示す断面図である。本実施形態において、発光素子３０２として管状の冷陰極蛍光灯が二つ用いられ、ケーシング３０４の内面に、冷陰極蛍光灯が発する光を均等に拡散させる拡散層３１８が設けらる。本実施形態において、ケーシング３０４及び拡散層３１８の材料は、前述に記載された材料のいずれかであっても良い。

図３Ｂは本考案の他の具体的な実施形態による発光素子が内蔵された照明器具３５０を示す外観分解図である。本実施形態において、発光素子３５２としてＵ字状の冷陰極蛍光灯が用いられ、ケーシング３０４の内面に、冷陰極蛍光灯が発する光を均等に拡散させる拡散層３１８が設けられる。図に示すように、ケーシング３０４の一端に電極（図示せず）を有する口金３０８が設けられ、口金３０８は発光素子３５２に電気的に接続され、発光素子３５２を発光させる。この場合、ケーシング３０４の他の一端には、保持部３１２を有する密封部材３１０が設けられ、保持部３１２によって冷陰極蛍光灯が保持されて固定される。本実施形態において、ケーシング３０４及び拡散層３１８の材料は、前述に記載された材料のいずれかであっても良い。

図３Ｃは本考案の他の具体的な実施形態による発光素子が内蔵された照明器具３８０の概要を示す図である。本実施形態において、発光素子３５２としてＵ字状の冷陰極蛍光灯が用いられ、ケーシング３８４の形状は電球の形状であって、ケーシング３８４の内面に、冷陰極蛍光灯３５２が発する光を均等に拡散させる拡散層３１８が設けられる。また、図３Ｃにおいて、電極（図示せず）を有する口金３８８が示され、口金３８８は発光素子３５２に電気的に接続され、発光素子３５２を発光させる。本実施形態によって、前記口金３８８は既存の電球のソケットに適用することができる。また、冷陰極蛍光灯の形状はＵ字状に制限されず、螺旋状、環状状、管状などの形状であっても良い。

図３Ａないし図３Ｃに示す実施形態において、ケーシングの表面積は冷陰極蛍光灯の表面積より大きいため、ケーシングの内面に設けられる拡散層によって、冷陰極蛍光灯が発するラインのような光源に照射される面積が拡大され、光が均等化される。

また、発光素子（冷陰極蛍光灯）３０２／３５２の外面に、拡散層３１８の効果を補助するまたは高めるためのもう一層の拡散層（図示せず）を設けても良い。このもう一層の拡散層には、前記拡散性粒子が含まれても良く、その材質は拡散層３１８と同じでも、異なっても良い。

図４は本考案の他の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具４００を示す概要図であって、発光素子４０２として複数のＬＥＤまたはＵＶ―ＬＥＤの光源が用いられ、ケーシング４０４は既存の電球の形状で、ケーシング４０４の内面に光処理層４０６が設けられる。ケーシング４０４と光処理層４０６の材質は、前述に記載された材料のいずれかであっても良い。また、図４のおいて、電極（図示せず）を有する口金４０８が示され、口金４０８は発光素子４０２に電気的に接続され、発光素子４０２を発光させる。本実施形態によって、前記口金４０８は既存の電球のソケットに適用することができる。

また、発光素子４０２としてＬＥＤが用いられる場合、光処理層４０６は、ＬＥＤが発する光を均等に分布させる拡散層であっても良い。

また、発光素子４０２としてＵＶ―ＬＥＤが用いられる場合、光処理層４０６は、ＵＶ―ＬＥＤが発するＵＶ光を可視光に変換させる波長変換層であっても良い。また、波長変換層４１６そのものまたはケーシング４０４そのものは、光が均等に分布するように光を拡散させる効果を有しても良い。また、波長変換層４１６の内面または波長変換層４１６とケーシング４０４の間に拡散層（図示せず）を設けて、光の分布を均等化させても良い。

前述において、本考案の多様の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具が挙げられたが、前記発光素子が内蔵された照明器具は、少なくとも発光素子と、前記発光素子を囲むように設けられるケーシングと、前記ケーシングの内面に設けられる波長変換層または拡散層を含む。前記発光素子はＵＶ灯、冷陰極蛍光灯、ＬＥＤ、ＵＶ―ＬＥＤのいずれかであっても良い。前記ケーシングは、透光可能であって、蛍光灯または電球の形状を有しても良い。前記波長変換層及び拡散層は、前述に記載された材料のいずれかであっても良い。

また、前記発光素子が内蔵された照明器具は、更に前記ケーシングの一端に設けられ、発光素子に電気的に接続され、発光素子を保持して固定する口金を含む。本考案の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具が既存の照明器具のソケットに装着できるようにに、前記口金の形状は既存の照明器具のソケットの規格に合っても良い。

（考案の効果）
前述本考案の好ましい実施形態による発光素子が内蔵された照明器具によれば、少なくとも以下の効果がある。
（１）蛍光粉に結晶欠陥や色中心の発生が避けられるため、蛍光粉と照明器具の寿命を延長することができる。
（２）発光装置として、小体積、低消費電力、高発光効率の光源（例えば冷陰極管やＵＶ灯）が用いられ、大表面積のケーシングと合わせるため、日常の照明に適用される照明の発光面積を拡大することができ、ケーシングに設けられた光処理層によって、均等に光を分布することができる。
（３）ドット光源（例えばＬＥＤやＵＶ―ＬＥＤ）が発する光が、大面積に照らす光に変換されるため、日常の照明に適用することができる。
（４）光処理層によって光源からの光が和らげられるため、グレアを抑えることができる。
（５）照明器具のケーシングを既存の照明器具の形状と同じようにデザインして、既存の照明器具の口金や密封部材が用いられるため、本考案の実施形態による照明器具を既存のソケットに装着することができる。
（６）ケーシングを回収してリサイクルすることができ、また、ケーシングそのものがリサイクルされた廃材で製造されるため、環境によく、コストを抑えることができる。

本考案では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらの実施形態例えば発光素子の数量や種類は決して本考案を限定するものではなく、当該分野の技術を熟知しているものであれば、本考案の精神と領域を離脱しない範囲内で、多様の変動や修正を加えることができ、従って本考案の保護範囲は、実用新案登録請求の範囲で指定した内容を基準とする。

本考案の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具の概要を示す図である。本考案の他の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具を示す断面図である。本考案の他の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具を示す断面図である。本考案の他の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具を示す断面図である。本考案の他の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具を示す外観分解図である。本考案の他の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具の概要を示す図である。本考案の他の実施形態による発光素子が内蔵された照明器具の概要を示す図である。

１００、２００、２５０、３００、３５０、３８０、４００：照明器具、
１０２、２０２、３０２、３５２、４０２：発光素子、
１０４，２０４，３０４、３８４、４０４：ケーシング、
１０６、４０６：光処理層、
１０８、３０８、３８８、４０８：口金、
２１６：波長変換層、
２１８，３１８：拡散層、
３１０：密封部材、
３１２：保持部。

Claims

発光素子が内蔵された照明器具であって、少なくとも
発光素子と、
前記発光素子を囲むように設けられ、透光可能なケーシングと、
前記ケーシングの内面に設けられ、前記発光素子が発する光の波長を変換する波長変換層、または前記発光素子が発する光を拡散させる拡散層を含む光処理層と、を含む発光素子が内蔵された照明器具。
前記ケーシングに設けられ、前記発光素子に電気的に接続され、発光素子を発光させる口金を更に含む請求項１に記載の発光素子が内蔵された照明器具。
前記発光素子は、ＵＶ灯、冷陰極蛍光灯、ＬＥＤ、ＵＶ―ＬＥＤのいずれかである請求項１に記載の発光素子が内蔵された照明器具。
前記発光素子はＵＶ灯またはＵＶ―ＬＥＤである場合、前記光処理層は前記発光素子が発するＵＶ光を可視光に変換する波長変換層を含む請求項３に記載の発光素子が内蔵された照明器具。
前記発光素子はＵＶ灯またはＵＶ―ＬＥＤである場合、前記光処理層は前記拡散層であって、更に前記発光素子の外面に前記発光素子が発するＵＶ光を可視光に変換する波長変換層が設けられる請求項３に記載の発光素子が内蔵された照明器具。
前記発光素子の形状は、管状、Ｕ字状、環状、螺旋状のいずれかである請求項１に記載の発光素子が内蔵された照明器具。
前記ケーシングの形状は、蛍光灯または電球の形状である請求項１に記載の発光素子が内蔵された照明器具。
前記波長変換層は、感光層、蛍光層、蓄光素材層、量子ドット層、量子ライン層、量子井戸層のいずれか、またはこれらの組合である請求項１に記載の発光素子が内蔵された照明器具。
前記拡散層の材料は、蛍光粒子、ＰＳ粒子、ＰＭＭＡ粒子からなる群に少なくとも一つを選ぶ請求項１に記載の発光素子が内蔵された照明器具。
発光素子が内蔵された照明器具であって、少なくとも
ＵＶ灯、冷陰極蛍光灯、ＬＥＤ、ＵＶ―ＬＥＤのいずれかである発光素子と、
前記発光素子を囲むように設けられ、蛍光灯または電球の形状を有し、透光可能なケーシングと、
前記ケーシングの内面に設けられる波長変換層または拡散層と、
前記発光素子を保持するように前記ケーシングに設けられ、前記発光素子に電気的に接続される口金と、を含む発光素子が内蔵された照明器具。