発光ダイオードを使用した照明灯

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【発明の名称】	発光ダイオードを使用した照明灯
【発明者】	【氏名】和知孝行【氏名】下重孝行
【要約】	【課題】少ない消費電流でも広い面積を均一に幻想的に照明することができ、耐久性に優れた発光ダイオードを使用した照明灯を提供する。【解決手段】多数の気泡１３を封入した透明プラスチックから形成される光放射部材１０と、光放射部材１０を照明する発光ダイオード１５とを備え、光放射部材１０は、発光ダイオード１５に電源を供給する口金２０を備える。発光ダイオードは、色の異なる複数個が使用してもよく、発光ダイオードから出射される照明光を光放射部材１０の方向に反射する反射板１７を備えると好適である。

【特許請求の範囲】
【請求項１】気泡を封入した透明プラスチックから形成される光放射部材と、該光放射部材を照明する発光ダイオードとを備える発光ダイオードを使用した照明灯。
【請求項２】前記光放射部材は、前記発光ダイオードに電源を供給する口金を備えることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードを使用した照明灯。
【請求項３】前記発光ダイオードは、色の異なる複数個が使用されることを特徴とする請求項１または２記載の発光ダイオードを使用した照明灯。
【請求項４】前記発光ダイオードから出射される照明光を前記光放射部材の方向に反射する反射板を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光ダイオードを使用した照明灯。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードを使用した照明灯に係り、特に、発光ダイオードから出射される照明光を拡散させて幻想的な照明を可能とする照明灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、白熱球に代わる光源として、省電力で寿命の長い発光ダイオードが注目されているが、発光ダイオードは指向性が強く、発光輝度が白熱球と比較して小さいため、白熱球の代替とはなっていない。これを補うため、１つの電球に数１０本の発光ダイオードを使用した電球もある。また、この種の発光ダイオードを使用した照明灯として、特開平１０－４９０７７号公報に記載の装飾電球がある。この装飾電球は、図６に示すように、ガラス又は硬質樹脂からなる中空の透明な球６１と、該球の下部に固着して電極を形成する口金６２と、口金の電極間に適宜の抵抗６３を介して接続されて球内に封入された複数個のＬＥＤ発光球６４とからなる。ＬＥＤ発光球６４は、表面に特別な加工を施されており、その発光が底部を除く全円球面方向に放射されるように形成されているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の発光ダイオードを使用した電球は、色にもよるが白色の発光ダイオードは高価なものであり、これを多数個使用した場合は価格が大変高価なものとなってしまう。また、発光ダイオードを多数個接続するため、構成が複雑となり、配線作業が煩雑で製造が煩雑となると共に、消費電流も大きくなるという問題点がある。
【０００４】後者の装飾電球は、中空の透明な球内に複数個のＬＥＤ発光球を封入しており、球内の発光部はＬＥＤ発光球の数と同じで、図示の場合５個の発光部を有して照明がなされる。また、ＬＥＤ発光球を複数個使用しており、消費電流が大きくなり、配線接続が煩雑であり、製造組立が容易でなかった。さらに、複数個のＬＥＤ発光球が宙吊り状態のため、振動等により球内を揺れ動き、耐久性に問題点があった。
【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、単一の発光ダイオードにより照明した場合でも、多数の発光部が浮き上がって幻想的に照明でき、少ない消費電流でも広い面積を均一に魅惑的に照明することができ、衝撃等が加わっても破壊する虞がなく、耐久性に優れた発光ダイオードを使用した照明灯を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、本発明に係る発光ダイオードを使用した照明灯は、気泡を封入した透明プラスチックから形成される光放射部材と、該光放射部材を照明する発光ダイオードとを備えることを特徴とする。透明プラスチックは中実であり、小径の多数の気泡がランダムに封入されることが好ましく、単一の発光ダイオードにより光放射部材を照明することが好適である。発光ダイオードはチップ状のものでもよい。
【０００７】本発明に係る発光ダイオードを使用した照明灯の好ましい具体的な態様としては、光放射部材は発光ダイオードに電源を供給する口金を備え、口金は例えば１００ボルトの商用電源が供給されるソケットに挿入できることが好ましい。また、発光ダイオードは、色の異なる複数個が使用されることを特徴とする。さらに、本発明に係る発光ダイオードを使用した照明灯の好ましい具体的な他の態様としては、発光ダイオードから出射される照明光を光放射部材の方向に反射する反射板を備えることを特徴としている。
【０００８】このように構成された本発明の発光ダイオードを使用した照明灯は、発光ダイオードを点灯すると、その照明光により光放射部材が照明され、光放射部材の透明プラスチック内に散在する多数の気泡が浮き上がり、多数の気泡が光り輝いて気泡から光が出射するように見え、幻想的な照明が可能となる。そして、１つの発光ダイオードでも多数の発光部を有するように見えるため、広い面積での照明が可能となり、発光ダイオードの支持が容易で構成が簡単となり、製造が容易となり、照明灯を安価に提供できる。
【０００９】光放射部材は口金を備え、この口金から発光ダイオードに電源を供給して点灯することができる。また、発光ダイオードは色の異なる複数個が使用され、例えば交互に、或いは選択的に点灯したり、混色して点灯させることにより、優雅に幻想的に照明することができる。反射板を用いて発光ダイオードから出射される照明光を光放射部材に反射させると、光放射部材内の多数の気泡を、より鮮明に浮き上げることができ、魅惑的な照明が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る発光ダイオードを使用した照明灯の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る発光ダイオードを使用した照明灯の縦断面図、（ｂ）は照明灯を分解した状態の正面図、図２は、図１の照明灯を点灯させる回路図である。図１，２において、照明灯１は、気泡を封入した透明プラスチックからなる光放射部材１０と、光放射部材１０を照明する発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）１５とを備え、光放射部材１０に連結される口金２０を備えている。
【００１１】光放射部材１０は、本実施の形態では、直径が３０ｍｍ程度の球形部１１と、その下方の小径の円柱部１２とから構成される透明アクリル樹脂の中実体で形成され、内部に例えば直径が１～２ｍｍ程度の多数の気泡１３がランダムに封入されている。この気泡１３は、光放射部材１０を射出成型するとき、樹脂材料に発泡剤を混入して成型することにより封入される。このときの発泡条件により、所望の気泡の大きさと、気泡の数量が得られ、気泡１３は外周面には突出せずに外周面から所定の距離を保って内側に形成される。それぞれの気泡１３は球形に形成され、内周面は平滑に形成され、光が照射されると反射して輝き、透明プラスチック内で浮かび上がるように見える。なお、透明プラスチックとして透明度の高い透明アクリル樹脂の例を示したが、他の透明樹脂で形成してもよいことは勿論である。
【００１２】光放射部材１０は中心部に上下方向に下方が開口する円柱状の開口部１４が形成されており、この開口部１４は必ずしも必要でないが、射出成形時に光放射部材１０を支持する支持軸（図示せず）が嵌合するものである。なお、この開口部１４は円柱状に限られるものでなく、円柱の上部に球形が連続した形状や、適宜の形状が用いられるが、光放射部材１０の中心軸上に位置することが好ましい。
【００１３】ＬＥＤ１５は砲弾型の頂部１５ａと、この頂部から下方に突出する２本の端子１５ｂとから構成されている。頂部１５ａはアクリル樹脂等の合成樹脂で射出成型され、図示していないが、内部には一方の端子の受部に発光ダイオード素子が固定され、他方の端子から発光ダイオード素子にワイヤボンディングされている。ＬＥＤ１５は２本の端子１５ｂに通電することにより発光ダイオード素子から光を発する構成である。ＬＥＤの頂部１５ａの外径は、光放射部材１０の開口部１４の内径より小さく設定され、頂部１５ａが開口部１４に挿入できるように構成されている。
【００１４】ＬＥＤ１５は口金２０内に位置している基板１６に２本の端子１５ｂにより固定され、２本の端子１５ｂの外周には反射板１７が位置している。反射板１７は上部の円錐状の反射面と、下部の円筒状部から構成され、反射面１７の内面は光沢面となっており、ＬＥＤ１５から出射される照明光を光放射部材１０の方向に反射する。ＬＥＤ１５は、頂部１５ａが開口部１４に挿入され支持状態が安定する。なお、反射板１７は必ずしも必要でなく、必要に応じて設ければよい。基板１６の上面には点灯回路２５が固定されている。点灯回路２５については後述する。
【００１５】口金２０は薄手の金属板材をプレス等により形成され、上部が開口し底部に貫通孔を有する円柱状の容器状に形成され、外周には螺旋状の外周ねじ部２１が形成されている。そして、底部の貫通孔には絶縁材２２を介して中心端子２３が固定されている。口金２０内に位置している基板１６は２つの接続端子を備えており、一方の接続端子は中心端子２３に接続され、他方の接続端子は口金の外周ねじ部２１の内面に接続固定されている。このようにしてＬＥＤ１５は口金２０の中心に直立した状態で安定して固定される。
【００１６】口金２０の上部の開口は、光放射部材１０の円柱部１２の直径より大きい内径を有しており、口金２０の開口内に光放射部材１０の円柱部１２が嵌合することができ、嵌合部に接着剤を塗布して嵌合することにより、口金２０と光放射部材１０を接着固定することができる。口金２０は、例えば商用電源のソケット（図示せず）に外周ねじ部２１をねじ込んで挿入することができ、ソケットの奥の中心電極と口金の中心端子２３とが接続し、ソケットの内周ねじ部と外周ねじ部２１が螺合接続して通電することができる。
【００１７】点灯回路２５は図２に示すように、基本的には電圧降下回路２６と、整流回路２７から構成され、電圧降下回路２６は抵抗で構成され、整流回路２７は４個のダイオードで構成される。なお、直列に接続されたコンデンサ２８はノイズカット機能を有するものであるが、必ずしも必要でない。また、電圧降下回路２６の出力側に電源安定化のためのコンデンサ２９を並列に入れてもよく、整流回路２７の出力側に安定化のためのコンデンサ（図示せず）を入れてもよい。ＬＥＤ１５は、整流回路２７の出力端に接続される。
【００１８】前記の如く構成された本実施形態の発光ダイオードを使用した照明灯１の動作について以下に説明する。照明灯１を商用電源が接続されたソケットにねじ込んで電源を供給すると、電圧降下回路２６、整流回路２７からなる点灯回路２５を介して、所定の電圧の直流電源がＬＥＤ１５に印加されて発光する。この照明光は光放射部材１０を照射し多数の気泡１３に到達し、気泡１３の球面の内面で反射して散乱する。
【００１９】このため指向性の強いＬＥＤ１５の光でも、光放射部材１０内の気泡１３で散乱され、透明プラスチック内に多数の気泡１３が浮き上がって多数の発光部（輝点）が散在しているように見え、例えば宇宙空間に無数の星が輝いて見えるように幻想的な照明となる。このように１個のＬＥＤ１５を用いているだけにも拘わらず、ＬＥＤ１５が直接見えにくいこともあって、多数の発光部により広い面積で照明されているように見え、特に光放射部材１０が着色された透明プラスチックから形成される場合、気泡１３の内周面が着色されて浮き上がり、より魅惑的な照明となる。
【００２０】ＬＥＤ１５は２本の端子１５ｂにより基板１６に固定されると共に、頂部１５ａが開口部１４に挿入して安定して固定されており、基板１６は口金２０内に強固に固定されているため、振動や衝撃により移動することがなく耐久性に優れている。ＬＥＤ１５から出射される照明光は反射板１７により光放射部材１０の方向に反射され、多数の気泡１３を高輝度で浮き上がらせることができる。
【００２１】本発明の他の実施形態を図３に基づき詳細に説明する。図３は本発明に係る発光ダイオードを使用した照明灯の他の実施形態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、ＬＥＤは、色の異なる色の複数個が使用され、口金が異なることを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２２】図３において、照明灯１Ａは光放射部材１０Ａと、この光放射部材１０Ａを照明する４個のＬＥＤ１５Ａを備えており、ＬＥＤ１５Ａは例えば赤、黄、緑、青の４色のものが使用されており、光放射部材１０Ａは４個のＬＥＤ１５Ａに電源を供給する口金３０を備えている。光放射部材１０Ａは、前記した実施形態と同様に多数の気泡を封入した透明プラスチックから形成され、本例では略同一直径の気泡１３Ａが多数封入され、開口部１４Ａは上端が球状となっている。
【００２３】４個のＬＥＤ１５Ａは、口金３０内に位置する基板３５の円周上に半田付けにより固定されており、基板３５は円形をしており、中心の共通電極パターン３６と円周上の４個の個別電極パターン３７とが形成されている。口金３０は前記した実施の形態とは異なるもので、外周にはねじ込み溝でなく２本のピン３１が突設されているもので、このピン３１がソケット（図示せず）の係止溝に係合して固定されるものである。口金３０の下方には絶縁材３２が嵌合固定され、この絶縁材に５本の端子部３３，３４が固定されている。円周上の４本の個別端子部３３は４色のＬＥＤ１５Ａの一方の端子と接続され、中心の１本の中心端子部３４は４色のＬＥＤ１５Ａの他方の端子と接続される。
【００２４】この実施形態においては、口金３０の中心端子部３４と、外周の個別端子部３３とを電源に接続することにより４色のＬＥＤ１５Ａを選択的に、或いは同時に点灯することができる。なお、４個のＬＥＤ１５Ａを選択して、或いは同時に点灯する点灯回路については図示しないが、スイッチを手動で切換える回路や、所定時間ごとに自動的に切換える回路等が適宜用いられる。この例においては、４個のＬＥＤ１５Ａは光放射部材１０Ａの下方の平坦面と対向しているため、平坦面はＬＥＤ１５Ａから出射される光を透過しやすいように平滑に研磨された面であることが望ましい。
【００２５】この例においては、色の異なる複数個のＬＥＤ１５Ａを選択して点灯させたり、交互に或いは混色して点灯させることができ、異なった色の気泡１３Ａが光放射部材１０Ａの透明プラスチック内に浮き上がり、これらの気泡１３Ａから光が発するように照明されるため、幻想的な照明が可能となる。なお、この例においても、ＬＥＤ１５Ａの下方に反射板を設けて、ＬＥＤから出射する光を光放射部材１０Ａの方向に反射させるようにしてもよい。また、ＬＥＤは円周上に配列せずに一直線上に配置するようにしてもよい。
【００２６】つぎに、本発明のさらに他の実施形態について、図４を参照して説明する。図４は、本発明のさらに他の実施形態の要部断面図である。図４において、照明灯４０は、透明プラスチックからなる光放射部材４１と、光放射部材４１を照明する発光ダイオード素子４５とを備え、光放射部材４１は多数の気泡４２を封入してある。発光ダイオード素子４５は電荷担体が電子であるｎ形半導体結晶と、正孔であるｐ形半導体結晶とが結合した構造を持ち、ｐ形結晶上に設けたアノードに正の電圧、ｎ形結晶上のカソードに負の電圧を印加すると、少数電荷担体の正孔がｐ形領域からｎ形領域に注入され、多数電荷担体である電子と再結合し、その結合エネルギーが光に変換されるものである。
【００２７】このような発光ダイオード素子４５を、図４に示すように一方の端子４６の上部に形成した皿状の受部４６ａに固定し、他方の端子４７からアノードにワイヤボンディングして接続して発光部を形成し、この発光部を光放射部材４１の透明プラスチックで封入する。そして、この光放射部材４１には、前記の実施形態と同様に多数の気泡４２がランダムに封入されている。なお、光放射部材４１は球形に限らず、平板状等適宜の形状でもよい。
【００２８】この例においては、端子４６，４７に通電し、アノードに正の電圧、カソードに負の電圧を印加すると、発光ダイオード素子４５は光を発する。この照明光は端子４６の受部４６ａで上方に反射され、透明プラスチック内を透過して多数の気泡４２を照射するため、多数の気泡が浮き上がった状態となり、多数の気４２が光を発するように見え、幻想的な照明が可能となる。この例は口金が無く、端子４６，４７を直接、配線基板等に半田付けすることで、取付けと通電が可能となる。
【００２９】なお、前記した実施の形態では、光放射部材として球形のものを示したが、球形に限られるものでなく、例えば図５（ａ）に示すように円柱形の光放射部材５０、図５（ｂ）に示すように菱形の光放射部材５１等、適宜の形状を採用することができる。また、口金内にＬＥＤをパルス点灯させる間歇点灯回路を備えるように構成し、供給された直流電源でデューティを変えてパルス点灯するようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発明の発光ダイオードを使用した照明灯は、１つの発光ダイオードで照明しても多数の気泡が浮き上がり、多数の気泡が光り輝いて多数の発光部を有するように見えるため、広い面積で幻想的に照明することができる。しかも省電力で、耐久性に優れている。また、構成が簡単で製造が容易であるため、コストダウンを達成できる。
【００３１】光放射部材が口金を備えていると、例えば交流電源が供給されたソケットに挿入して、容易に点灯させることができる。色の異なる複数個の発光ダイオードを使用すると、色を変えて選択的に点灯させることができ、混色させることもできるため、より魅惑的な照明が可能となる。反射板を設けて発光ダイオードの光を光放射部材の方向に反射すると、気泡を鮮明に浮き上がらせることができる。

【出願人】	【識別番号】５０１２６３９５７【氏名又は名称】池上通商株式会社
【出願日】	平成１３年７月２日（２００１．７．２）
【代理人】	【識別番号】１０００９１０９６【弁理士】【氏名又は名称】平木祐輔（外１名）
【公開番号】	特開２００３－１６８０６（Ｐ２００３－１６８０６Ａ）
【公開日】	平成１５年１月１７日（２００３．１．１７）
【出願番号】	特願２００１－２００８６８（Ｐ２００１－２００８６８）