| 【発明の名称】 |
白色光照明具 |
| 【発明者】 |
【氏名】田中 順三
|
| 【要約】 |
【課題】本発明は，効率がよく，省電力型で，しかも，長寿命で高輝度の優れた白色光照明具を提供せんとするものである。
【解決手段】本発明の白色光照明具は，電源を接続してなる電源入力端子を有する電源部と，これに接続する白色光発光ダイオードからなる照明部とで構成されていることを特徴とするものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電源を接続してなる電源入力端子を有する電源部と，これに接続する白色光発光ダイオードからなる照明部とで構成されていることを特徴とする白色光照明具。
【請求項２】 該白色光発光ダイオードが，４３０〜７５０ｎｍの範囲の波長の光を放つものである請求項１記載の白色光照明具。
【請求項３】 該白色光発光ダイオードが，窒素ガリウム系化合物半導体である請求項１または２記載の白色光照明具。
【請求項４】 該照明部が，少なくとも２個の白色光発光ダイオードチップで構成されてなる照明ユニットからなるものである請求項１〜３のいずれかに記載の白色光照明具。
【請求項５】 該照明部が，複数個の該照明ユニットが集合して構成されているものである請求項１〜４のいずれかに記載の白色光照明具。
【請求項６】 該白色光照明具において該電源部に整流装置を，かつ，該照明部に過電流防止装置を備えている請求項１〜５のいずれかに記載の白色光照明具。
【請求項７】 該白色光照明具が，切替えスイッチを用いて，交流電源または直流電源のいずれかに切替えて，電源入力端子に接続する機構を有する請求項１〜６のいずれかに記載の白色光照明具。
|
【発明の詳細な説明】【発明の属する技術分野】この発明は，白色光発光ダイオードの発光を照明の光源とした白色光照明具に関するものである。
【従来の技術】従来，室内照明等に利用する光源の代表的なものとしては，例えば白熱電球や蛍光灯などがある。まず，白熱電球は，タングステンで造られたフイラメントに電流を流して，該フイラメントを高温に白熱させ，そこから放射される光を光源として利用している温度放射による光源を用いるものである。次に，蛍光灯は，ガラス管の内壁に蛍光体を塗り，ガラス管の両端にフイラメントを取付け該ガラス管内に水銀を入れ，ガラス管の両端を密封し，両フイラメントに，一瞬高電圧の電流を流すことにより，放電させ，それ以後，低電圧の電流を継続して流し続けることにより，熱電子を飛び交わせて，この熱電子のエネルギーを水銀原子に受け取らせて，紫外線を放出させ，その紫外線をガラス管の内壁に塗られた蛍光体に吸収させて，可視光を放出させ，この可視光を光源として利用するものである。なお，発光ダイオードも赤色光，緑色光，ブルー色光，等有色の発光ダイオードは主に電子機器等のシグナルとして使用されているが，一般の室内照明具として使用された例はない。
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術の白熱電球や蛍光灯などの照明器具は，熱損失を始め諸損失が多く，その分だけ，同一の照度を得るのに消費電力が多く，非効率であり，また，使用寿命が短いという致命的な問題があった。また，発光ダイオードを使用しているのはシグナル表示等で，赤色，緑色，ブルー，等有色の発光ダイオードを使用しているものばかりであり，一般の室内照明具としては使用されていなかった。本発明は，かかる従来技術の背景に鑑み，効率がよく，省電力型で，しかも長寿命で高輝度の優れた白色光照明具を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】本発明は，かかる課題を解決するために，次の様な手段を採用するものである。すなわち，本発明の白色光照明具は，電源を接続してなる電源入力端子を有する電源部と，これに接続する白色光発光ダイオードからなる照明部とで構成されていることを特徴とするものである。
【発明実施の形態】本発明は，前記課題，つまり効率がよく，省電力型で，しかも，長寿命で高輝度の優れた白色光照明具について，鋭意検討し，特定な発光ダイオード，つまり白色光発光ダイオードを照明部として，使用してみたところ，意外にも，かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。すなわち，本発明は，高輝度の白色光発光ダイオードで照明部を構成し，その発光を光源として使用したところに特徴を有するものである。本発明でいう電源部とは，交流電源を直流に変換する整流ダイオードとリップル電流を平滑にする為の平滑コンデンサー及び無負荷時の電圧上昇を無くす為の過電圧防止抵抗を組み合わせて，１個のケースに収納したものである。また，該照明部は，高輝度の白色光発光ダイオードを入力電源の電圧に見合った個数，好ましくは複数個を，直列接続した発光ダイオードを基板に取付けられており，好ましくは過電流防止抵抗も，発光ダイオードと直列に接続した構成を有し，これらは直流出力電源へ照明部入力接続線により接続されている。照明ユニットとは，以上の基本照明装置で構成されているものをいうが，一定の照度を必要とするために一般的には白色光発光ダイオードチップ２０個〜６０個を円形放射状に基板に取付け，過電流防止抵抗とを直列に接続したものを，収納容器に収納し，かつ照明入力接続線を有している照明装置を照明ユニットという。また収納容器を照明ユニット収納容器という。本発明に使用した高輝度白色光発光ダイオードは，発光輝度の高い発光ダイオードチップとして，特願平３−８９８４０号明細書などに記載されているもの，すなわち，窒素ガリウム系化合物半導体で，結晶性を示すキャリア移動度が６００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃで，キャリア濃度が１０１９／ｃｍ３と，非常に高いキャリア濃度のものであり，かつ，本白色光発光ダイオードは，４３０〜７５０ｎｍの波長の光を発光し，人間の目には，ほぼ無色の明るさと感じる発光ダイオードであるところに特徴を有するものである。また，本白色光発光ダイオードは１チップの順電圧が，３．６ボルト〜４．０ボルトの定格値である。白色光照明具の構成を電源部と照明部に分離したことにより必要照度に応じて，照明ユニットの取付け個数を増減できる特徴があり，かつ入力電源が，交流，直流両用に，スイッチ１個の切替えで使用できる特徴を有する。照明部に使用している発光ダイオードは，人間の目には，ほぼ無色の明るさと感んじる室内用照明器具としての用途に適している特徴を有するものである。また，該白色光照明具に採用している発光ダイオードは高輝度の発光ダイオードを使用しているのは同一照度を発光させる場合，照明ユニット内に取付ける発光ダイオードチップの個数が少なくて済むので照明ユニットの小型化，と製造原価の削減ができる特徴を有する。該照明部は２個以上の白色光発光ダイオードチップより構成されている照明ユニットよりなるものであるから，入力電源電圧に対応させ易いという利点が惹起する。該照明部が複数個の該照明ユニットが集合して構成されているのは必要照度に応じて，照明ユニットの取付け個数を増減させればよい特徴を有している。該照明部に，過電流防止抵抗を備えているのは温度上昇の場合ダイオードは負抵抗の性質があるが，電気回路に使用する抵抗チップは正抵抗の性質があるので長時間連続使用の場合，発光ダイオード及び抵抗チップは，各々の負，正，の性質で該発光ダイオードに流れる電流は，過電流防止抵抗の抵抗値及び，電流容量を適正な値にすれば該発光ダイオードを流れる電流値は許容値内で安定する。過電流防止装置がなければ該発光ダイオードの温度上昇が徐々に高くなり，発光ダイオードの定格電流値をはるかにオーバーし，最悪の場合は該発光ダイオードが破壊してしまう危険性もあり，かつ温度上昇することはその分だけ熱損失として効率が悪くなり，本特許の課題に反する。白色光照明具の構成は電源部と照明部に大別した大きな特徴は入力電源が交流の場合，切替えスイッチを交流側に切替えれば入力電源が電源部の整流装置で直流に変換されて電源部の直流出力電源端子に通電し，該端子に接続されている照明部入力接続線を経て照明部に必要電力が供給され発光ダイオードが発光し照明として使用できる回路設計にしている。また，入力電源が直流の場合，切替えスイッチを直流側に切替えるので直流電流は電源部を流れず直接，電源部の直流出力電源端子に通電するので該端子に接続されている照明部入力接続線により照明部に電流は流れ該発光ダイオードが発光し照明として使用できる。但し，入力電源の（＋）側と（−）側を入力電源端子の（＋）側と（−）側に接続すること。また，入力電源電流は電源部を通らないので消費電力のロスが少なくなりさらに省電力化ができる。かつ，該切替えスイッチ１個の操作で交流，直流両用の電源にて使用できる大きな特徴を有している。
【実施例】以下，本発明を図面にて具体的に説明するが本発明はこれらに限定されない。
実施例１まず，図１より電源部として電源入力端子１，何らかの原因で過電流が流れた場合，安全の為及び各回路部品の保護の為，フューズ２，を取付け，交流，直流切替えスイッチ３，整流用ダイオード４，平滑コンデンサー５，過電圧防止抵抗６，及び直流出力電源端子７，の各回路部品を基板に取付け図１，に示すとおり結線した。照明部は，該白色光発光ダイオード１０，を基板上に３０個づつ，円形状に配置取付け，３０個を直列接続したものを２組作り，その２組を並列接続し，アノード側は，過電流防止抵抗９，の一端に接続し，他端を照明部入力接続線８，の（＋）側に，カソード側を照明部入力接続線８，の（−）側に接続した。次に交流，直流切替えスイッチ３，を交流側に切替え，電源入力端子１，に交流１００ボルトの電源に接続したところ電流は整流用ダイオード４，に流れ直流に変換されて，直流出力電源端子７，へと，そして照明部入力接続線８，を経て本白色光発光ダイオード１０，へと電流は流れるので白色光発光ダイオード１０，は発光し照明として使用できた。照明ユニット１４，１個の消費電力は７．７５ワット，光源より１．６ｍ下１ｍ２内の照度は，１６．１３ルックスであった。
実施例２図１に於ける交流，直流切替えスイッチ３，を直流側に切替え，電源入力端子１，の（＋）側，（−）側に各々直流電源を接続してみたところ直流電流は整流用ダイオード４，を経ず直流出力電源端子７，に接続された照明部入力接続線８，を経て白色光発光ダイオード１０，に電流が流れ，発光し照明として使用できた。
実施例３本白色光発光ダイオード１０，の順電圧の定格値は３．６ボルト〜４．０ボルトと諸元表には示されているが１チップ当たり４．０ボルトの直流電圧を掛けた場合発輝度は高いが１０分程度の時間で本発光ダイオード１０，は温度上昇が相当高くなり発熱が多くなった。従って１チップ当たり３．６ボルト程度の電圧で使用するほうが発熱も少なくトータルとして効率が良かった。
【表１】
表１，は従来の照明具に使用している，蛍光灯，白熱電球と本発明の白色光照明具，の消費電力，照度を同一条件で測定したデーターを表にしたものである。
【表２】
表２，は消費電力１０ワット当たりの各照明具の照度を表したものである。
【発明の効果】本発明の白色光照明具は表２，の結果より同一の消費電力で照度は白熱電球の約１０倍，蛍光灯では約４倍の照度が得られる。逆に同一の照度を得るのに必要な電力は白熱電球の約１／１０，蛍光灯では約１／４になる。現在世界中で深刻な問題であり早急に解決を迫られている地球温暖化の原因の８０％〜９０％を占めると言われている二酸化炭素排出量の削減を省電力分だけ火力発電量を削減すれば地球温暖化の防止に大きく寄与するものである。総務庁統計局編の平成１１年度日本統計年鑑の資料を基に試算すると本発明の白色光照明具が近い将来現在の室内照明具に全部取り変わると仮定したならば二酸化炭素の排出量が５千５百８拾５万６百２拾５トン削減出来る事になる。これは全排出量の４．６５％の削減になり地球温暖化防止に大きく貢献できる。本発明の白色光照明具の寿命は半永久的な長寿命である。電力消費者にとっては電気料金が節約できる。照明のスピードが速いのでスイッチオン即照明を必要とする場所，例えばトイレ，浴室，等の照明には最適である。電源が交流，直流のいずれでも切替えスイッチ一つの操作で使用できるので利用範囲が広い。従来の照明具の電球，蛍光管の廃棄処分は危険であるが，その手数も省ける。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９９１７０６８５
【氏名又は名称】田中 順三
|
| 【出願日】 |
平成１２年１０月６日（２０００．１０．６） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−１９５９０５（Ｐ２００１−１９５９０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月１９日（２００１．７．１９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３４５９４４（Ｐ２０００−３４５９４４） |
|