JP5914858B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤを光源とする照明器具に関するものである。

従来から低電力で高輝度の発光が可能なＬＥＤを光源とした照射器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１０に示すように、このような照明器具１００は、ＬＥＤ２００と、ＬＥＤ２００を保持する筐体３００と、筐体３００のＬＥＤ保持面３００Ａに対向して設けられＬＥＤ２００を覆う拡散透過カバー４００と、を備える。ＬＥＤ保持面３００Ａは、例えば、白色塗装が施され、光を拡散及び反射する拡散反射性を有する。拡散透過カバー４００は、ＬＥＤ保持面３００Ａに対して平行に配置され、ＬＥＤ２００からの光を拡散透過して外部へ出射させる。

ＬＥＤ２００から器具外縁方向に出射された光は、その一部が拡散透過カバー４００により反射されて筐体３００側へ戻り、ＬＥＤ保持面３００Ａにおいて種々の方向へ拡散反射される（光路を点線矢印で示す）。これにより、照明器具１００から照射される光の輝度が均一化される。

特開２０１０−２３８４２０号公報

しかしながら、上述したような照明器具１００では、ＬＥＤ保持面３００Ａにおいて拡散反射された光の一部が器具内部方向に向かうので、器具外縁まで光が十分に届かないことがある。そのため、器具中央部における照射光輝度に比べて、器具外縁における照射光輝度が低くなり易い。また、拡散透過カバー４００がＬＥＤ保持面３００Ａに対して平行に配置されているので、器具外縁において拡散透過カバー４００へ入射した光の拡散透過カバー４００と外界との界面４００Ａにおける入射角θが大きくなる（右側の拡大図参照）。入射角θが臨界角よりも大きくなると、光が界面４００Ａにおいて全反射されて外部に出射されないので照明効率が低下する。

本発明は、上記課題を解決するものであって、ＬＥＤを光源とする照明器具において器具中央部と器具外縁との間の照射光輝度差を小さくすることができ、かつ照明効率の良い照明器具を提供することを目的とする。

本発明の照明器具は、円環状又は直線状に配置された複数のＬＥＤを有するＬＥＤアレイと、このＬＥＤアレイを保持する筐体と、この筐体のＬＥＤアレイ保持面に対向して設けられＬＥＤアレイを覆う拡散透過カバーと、を備え、前記ＬＥＤアレイ保持面は、鏡面反射性を有し、前記拡散透過カバーは、器具外縁方向に向かうにつれて前記筐体との距離が漸減するように構成され、前記複数のＬＥＤの各々を覆うレンズを更に備え、前記レンズは、前記ＬＥＤの光軸方向に対して斜めの方向における光度が高くなるように該ＬＥＤからの光を出射させ、前記レンズの配光角度は、自身から出射した光が直接に前記筐体に入射しないように設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤから出射されて拡散透過カバーにより器具外縁方向に反射された光が、筐体のＬＥＤアレイ保持面で鏡面反射されて器具外縁まで届き易くなるので、器具中央部と器具外縁との間の照射光輝度差を小さくすることができる。また、ＬＥＤアレイ保持面で鏡面反射されて拡散透過カバーに入射した光の拡散透過カバーと外界との界面における入射角が小さくなるので、この界面における光の全反射が抑制されて照明効率が良くなる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具の分解斜視図。 上記照明器具の断面図。 上記照明器具を光出射面側から見た平面図。 上記照明器具においてＬＥＤから出射された光の光路を示す図及びその一部拡大図。 上記実施形態の第１の変形例に係る照明器具の分解斜視図。 上記照明器具の断面図。 上記実施形態の第２の変形例に係る照明器具の断面図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る照明器具を光出射面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図。 （ａ）は上記実施形態の変形例に係る照明器具を光出射面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図。 従来の照明器具の断面図及びその一部拡大図。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具について図１乃至図４を参照して説明する。図１乃至図３に示すように、照明器具１は、円環状に配置された複数のＬＥＤ２１を有するＬＥＤアレイ２と、ＬＥＤアレイ２を保持する筐体３と、筐体３のＬＥＤアレイ保持面３Ａに対向して設けられＬＥＤアレイ２を覆う拡散透過カバー４と、を備える。図例では、２つのＬＥＤアレイ２が設けられ、ここでは、それぞれＬＥＤアレイ２Ａ、２Ｂという。ＬＥＤアレイ２Ａ、２Ｂは共に円環状とされ、ＬＥＤアレイ２ＡはＬＥＤアレイ２Ｂよりも大きい直径を有する。これらＬＥＤアレイ２Ａ、２Ｂは、互いに同心円状に配置されている。また、照明器具１は、ＬＥＤ２１を点灯制御する点灯装置５を備える。点灯装置５は、筐体３のＬＥＤアレイ保持面３Ａとは反対側の面に設置され、商用電源からＬＥＤ２１への通電を制御することでＬＥＤ２１をオン／オフ制御及び調光制御する。

ＬＥＤアレイ２Ａ、２Ｂの各々は、複数のＬＥＤ２１と、これらＬＥＤ２１を実装する配線基板２２と、を備える。ＬＥＤ２１は、昼光色、白色又は白熱色の光を発する白色系ＬＥＤにより構成される。配線基板２２は、筐体３に固定されている。配線基板２２は、ＬＥＤ２１に給電するための配線パターン（不図示）を有し、この配線パターンは、筐体３に設けられた孔（不図示）を通して配設された配電線（不図示）を介して点灯装置５に接続されている。

筐体３は、扁平な円板形状とされ、そのＬＥＤアレイ保持面３Ａが鏡面反射性を有する。筐体３は、例えば、光高反射性のアルミニウムにより構成されてもよいし、樹脂板の一面（ＬＥＤアレイ保持面３Ａ）にアルミニウムや銀を蒸着させたものにより構成されてもよい。また、筐体３は、そのＬＥＤアレイ保持面３Ａとは反対側の面に、照明器具１を天井や壁等に取り付けるための保持構造（不図示）を有する。

拡散透過カバー４は、円形の皿形状とされ、その凹部にＬＥＤアレイ２を内含した状態で筐体３に取り付けられる。拡散透過カバー４は、最も器具外縁に近いＬＥＤ２１（ＬＥＤアレイ２ＡのＬＥＤ２１）に対向する位置から器具外縁方向に向かうにつれて筐体３との距離が漸減するように湾曲している。拡散透過カバー４は、光拡散材や気泡が分散された透光性材料や、表面にフロスト加工等によって凹凸が形成された透光性材料により構成される。光拡散材は、例えば、酸化チタンや炭酸カルシウム等をベースにした粒子により構成される。透光性材料は、例えば、アクリルやポリカーボネート等の透明樹脂又は透明ガラスにより構成される。拡散透過カバー４は、ＬＥＤ２１の粒状感を与え難く、かつ適度に光を拡散させるために、５０−７５％の全光線透過率を有することが好ましい。

図４に示すように、上述のように構成された照明器具１において、ＬＥＤ２１から器具外縁方向に出射された光は、その一部が拡散透過カバー４により反射されて筐体３側へと戻る戻り光となる（光路を点線矢印で示す）。このような戻り光のうち器具外縁方向に向かう光は、筐体３のＬＥＤ保持面３Ａにおいて鏡面反射されて更に器具外縁方向に向い、再び拡散透過カバー４に入射する。ここで、拡散透過カバー４が器具外縁方向に向かうにつれて筐体３との距離が漸減するように構成されているので、拡散透過カバー４に入射した光の拡散透過カバー４と外界との界面４Ａにおける入射角θが小さくなる（右側の拡大図参照）。そのため、界面４Ａにおける光の全反射が抑制される。

上述のように、本実施形態の照明器具１によれば、ＬＥＤ２１から出射されて拡散透過カバー４により器具外縁方向に反射された光は、筐体３のＬＥＤアレイ保持面３Ａで鏡面反射されるので器具外縁まで届き易くなる。そのため、器具中央部と器具外縁との間の照射光輝度差を小さくして、照射光輝度の均一性が高い面発光照明器具を得ることができる。また、ＬＥＤアレイ保持面３Ａで反射されて拡散透過カバー４に入射した光の界面４Ａにおける入射角が小さくなるので、界面４Ａでの光の全反射が抑制されて照明効率を良くすることができる。

次に、上記実施形態の第１の変形例に係る照明器具について図５及び図６を参照して説明する。図５に示すように、照明器具１１は、上述の照明器具１に、ＬＥＤ２１から出射された光を配光制御するためのレンズ６を更に設けたものである。レンズ６は、ＬＥＤアレイ２Ａに対向して設けられたレンズ６Ａと、ＬＥＤアレイ２Ｂに対向して設けられたレンズ６Ｂと、により構成されている。これらレンズ６Ａ、６Ｂは、共に円環状とされ、それぞれＬＥＤアレイ２Ａ、２ＢのＬＥＤ２１を覆うように配線基板２２上に固定されている。

図６に示すように、レンズ６Ａ、６Ｂは、ＬＥＤ２１の光軸Ａｘ方向に設けられ凹レンズ状となった凹レンズ部６１と、光軸Ａｘに対して斜めの方向に設けられ凸レンズ状となった凸レンズ部６２と、を有する。このような形状にすることで、レンズ６Ａ、６Ｂは、光軸Ａｘ方向に対して斜めの方向（点線矢印で示す）における光度が高くなるようにＬＥＤ２１からの光を出射させる。

本変形例の照明器具１１によれば、上述の照明器具１と同様の効果を与えつつ、輝度が高くなりがちなＬＥＤ２１の光軸Ａｘ方向における光出射を低く抑え、光軸Ａｘ方向に対して斜めの方向における光出射を増大させることができる。そのため、照明器具１に比べて、より照射光輝度の均一性を高めることができる。

次に、上記実施形態の第２の変形例に係る照明器具について図７を参照して説明する。照明器具１２では、筐体３が、ＬＥＤアレイ２Ａが固定されている位置から器具外縁方向に向かうにつれて拡散透過カバー４側に湾曲している。また、照明器具１２では、ＬＥＤ２１から出射された光を配光制御するためのレンズ７が設けられている。レンズ７は、ＬＥＤアレイ２Ａに対向して設けられたレンズ７Ａと、ＬＥＤアレイ２Ｂに対向して設けられたレンズ７Ｂと、により構成されている。これらレンズ７Ａ、７Ｂは、上述のレンズ６Ａ、６Ｂと同様に、ＬＥＤ２１の光軸Ａｘ方向に設けられ凹レンズ状となった凹レンズ部７１と、光軸Ａｘに対して斜めの方向に設けられ凸レンズ状となった凸レンズ部７２と、を有する。レンズ７Ａ、７Ｂにおいて、凹部７１及び凸部７２から成る光出射面は、拡散透過カバー４側に設けられている。また、レンズ７Ａ、７Ｂの配光角度は、自身から出射した光が直接に筐体３のＬＥＤアレイ保持面３Ａに入射しないように設定されている。

レンズ７Ａ、７Ｂから出射した光が直接に筐体３のＬＥＤアレイ保持面３Ａに入射すると、その反射像による筋状の輝度むらが拡散透過カバー４表面に現れて、照射光輝度の均一性が低下することがある。照明器具１２では、レンズ７Ａ、７Ｂから出射された光が直接に筐体３のＬＥＤアレイ保持面３Ａに入射せず、一旦拡散透過カバー４で反射された光のみがＬＥＤアレイ保持面３Ａに入射する。従って、本変形例の照明器具１２によれば、上述の照明器具１１と同様の効果を与えつつ、上記のような筋状の輝度むらの出現をなくすことができるので、照明器具１１に比べて、より照射光輝度の均一性を高めることができる。また、筐体３を拡散透過カバー４側に湾曲させることで、器具外縁で下方に反射される光が増えるので、上述の照明器具１、１１に比べて、器具外縁における照射光輝度を高くすることができる。

本発明の第２の実施形態に係る照明器具について図８（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。照明器具１３では、筐体３及び拡散透過カバー４が、共に平面視正方形状とされ、これら筐体３及び拡散透過カバー４の各辺は、互いに平行となるように配置されている。筐体３は、扁平な平板状とされ、拡散透過カバー４は、器具外縁方向に向かうにつれて筐体３との距離が漸減するように湾曲している。ＬＥＤアレイ２は５つ設けられ、それぞれ長尺な矩形状とされている。これら５つのＬＥＤアレイ２は、互いに隣接した状態で筐体３に保持され、配電線（不図示）により互いに電気的に直列に接続されている。各々のＬＥＤアレイ２は、直線状に配置された複数のＬＥＤ２１と、これらＬＥＤ２１を一括して実装する配線基板２２と、を有する。配線基板２２上には、複数のＬＥＤ２１を一括して覆うレンズ８が取り付けられている。レンズ８は、上述のレンズ６と同様に構成され、凹レンズ部及び凸レンズ部を有する。

本実施形態の照明器具１３によれば、上述の照明器具１１と同様の効果を与えることができる矩形状の照明器具を得ることができる。このような照明器具１３を隙間なく互いに隣接して配置すれば、全体として大きな光照射面を有する照明器具を得ることができる。

次に、上記実施形態の変形例に係る照明器具について図９（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。照明器具１４は、１つの長尺な矩形状のＬＥＤアレイ２と、共に平面視で長尺な矩形状とされる筐体３及び拡散透過カバー４と、ＬＥＤアレイ２上に設けられたレンズ８と、を有する。照明器具１４は、ＬＥＤアレイ２の数が異なる以外は、上述の照明器具１３と同様に構成されている。

本変形例の照明器具１４によれば、上述の照明器具１３と同様の効果を与えることができる長尺なベースライトを得ることができる。

なお、本発明に係る照明器具は、上記実施形態及びその変形例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、複数のＬＥＤをＲＧＢ各色のものにより構成し、ＲＧＢ各色毎にＬＥＤを調光制御することで色温度を可変とすることができる照明器具としてもよい。更に、レンズは、複数のＬＥＤを個別に覆うものであってもよい。

１、１１、１２、１３、１４ 照明器具
２、２Ａ、２Ｂ ＬＥＤアレイ
２１ ＬＥＤ
３ 筐体
３Ａ ＬＥＤアレイ保持面
４ 拡散透過カバー
６、６Ａ、６Ｂ、７、７Ａ、７Ｂ、８ レンズ
Ａｘ ＬＥＤの光軸

Claims (1)

1. 円環状又は直線状に配置された複数のＬＥＤを有するＬＥＤアレイと、このＬＥＤアレイを保持する筐体と、この筐体のＬＥＤアレイ保持面に対向して設けられＬＥＤアレイを覆う拡散透過カバーと、を備えた照明器具であって、
   前記ＬＥＤアレイ保持面は、鏡面反射性を有し、
   前記拡散透過カバーは、器具外縁方向に向かうにつれて前記筐体との距離が漸減するように構成され、
   前記複数のＬＥＤの各々を覆うレンズを更に備え、
   前記レンズは、前記ＬＥＤの光軸方向に対して斜めの方向における光度が高くなるように該ＬＥＤからの光を出射させ、
   前記レンズの配光角度は、自身から出射した光が直接に前記筐体に入射しないように設定されていることを特徴とする照明器具。