JP2009087595A - 照明モジュール、光源ユニット及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の発光をより平行化して外部に照射し、光の利用効率を高めることができる。
【解決手段】略放物面状のリフレクタ４の略頂部に光源としてＬＥＤ５を設ける照明モジュールであって、中央に凹曲面６２が形成され、凹曲面６２の外側に凸曲面６１が形成されているレンズ６をＬＥＤ５の周囲に設け、凸曲面６１を通過するＬＥＤ５の照射光がリフレクタ４で反射され略平行光として外部に照射されるように、凸曲面６１の曲率を設定し、凹曲面６２を通過するＬＥＤ５の照射光がリフレクタ４の反射による略平行光と略同一方向の略平行光として外部に照射されるように、凹曲面６２の曲率を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リフレクタの略頂部にＬＥＤ等の光源を設ける照明モジュール、光源ユニット及び照明器具に関する。

従来、リフレクタの略頂部に光源としてＬＥＤを設ける照明モジュールが知られている。例えば特許文献１には、複数のＬＥＤ素子と各ＬＥＤ素子に対応するレンズとでＬＥＤの光源部を構成し、前記ＬＥＤの光源部をリフレクタの略頂部に設ける照明モジュールが記載されている。

特開２００４−２９６２４９号公報

ところで、上記リフレクタの略頂部に光源を設ける照明モジュールに於いては、光源の発光をできるだけ有効利用するために、光を可能な限り平行光に制御して照明モジュールから照射することが望ましい。そのため、光源の発光をより平行化して外部に照射することができる照明モジュールが求められている。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、リフレクタの略頂部に光源を設ける照明モジュールに於いて、光源の発光をより平行化して外部に照射し、光の利用効率を高めることができる照明モジュール、光源ユニット及び前記照明モジュールを備える照明器具を提供することを目的とする。

本発明の照明モジュールは、略放物面状のリフレクタの略頂部に光源を設ける照明モジュールであって、中央に凹曲面が形成され、前記凹曲面の外側に凸曲面が形成されているレンズを前記光源の周囲に設け、前記凸曲面を通過する前記光源の照射光が前記リフレクタで反射され略平行光として外部に照射されるように、前記凸曲面の曲率を設定し、前記凹曲面を通過する前記光源の照射光が前記リフレクタの反射による略平行光と略同一方向の略平行光として外部に照射されるように、前記凹曲面の曲率を設定することを特徴とする。前記照明モジュールは、略碗状のリフレクタの略頂部に点状に光源を設ける構成や、略蒲鉾状のリフレクタの略頂部に長手方向に沿って線状に光源を設ける構成等を包含する。

また、本発明の照明モジュールは、前記光源をＬＥＤ光源とすることを特徴とする。尚、前記光源にはＬＥＤ光源以外にも適宜の光源を使用することが可能であるが、ＬＥＤ光源と同様に指向性を有する光源とすることが好ましい。

また、本発明の照明モジュールは、前記レンズを中央に前記凹曲面が形成された凸レンズとし、前記凸曲面を前記光源の光中心を中心とする略半球面とすると共に、前記レンズを前記光源と密接して前記光源の周囲に設けることを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットは、略放物面状のリフレクタの略頂部に設ける光源ユニットであって、中央に凹曲面が形成され、前記凹曲面の外側に凸曲面が形成されているレンズを光源の周囲に設け、前記凸曲面を通過する前記光源の照射光が前記リフレクタで反射され略平行光として外部に照射されるように、前記凸曲面の曲率を設定し、前記凹曲面を通過する前記光源の照射光が前記リフレクタの反射による略平行光と略同一方向の略平行光として外部に照射されるように、前記凹曲面の曲率を設定することを特徴とする。前記光源ユニットは、略碗状のリフレクタの略頂部に点状に設けられる光源ユニットや、略蒲鉾状のリフレクタの略頂部に長手方向に沿って線状に設けられる光源ユニットを包含する。

また、本発明の照明器具は、略碗状のリフレクタの略頂部に点状に光源を設ける本発明の照明モジュールを複数並設し、前記並設した複数の照明モジュールに対応して光照射側に光拡散性で透光性の照明カバーを設けることを特徴とする。照明モジュールを複数並設する構成では、ＬＥＤなど光源とそれぞれ対応して基板が設けられる構成としてもよいが、複数のＬＥＤが基板に実装されているＬＥＤ実装基板など、複数の光源が一つの実装基板に実装されている構成を用いることがコスト面や小型化等の効果が得られるので好ましい。また、単体の照明モジュールに対応して光照射側に透光性の照明カバーを設ける構成とすることも可能である。

また、本発明の照明器具は、前記照明カバーの光入射側の背面に略山形の凸条若しくは凸部を規則的に設け、前記凸条の側面若しくは前記凸部の側面の傾斜角度を、前記凸条の頂部若しくは前記凸部の頂部に向かって漸次急峻にすることを特徴とする。前記略山形の凸条は例えばストライプ状に配設する構成、又、前記略山形の凸部は例えば格子状若しくは千鳥状若しくは同心円状に配設する構成等とすることが可能であり、更に前記略山形の凸部は円錐形若しくはピラミッド形等とすることが可能である。

尚、本明細書開示の発明には、各発明や各実施形態等の構成の他に、これらの部分的な構成を適用可能な範囲で本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に適用可能な範囲で本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものも含まれる。

本発明では、光源の周囲の設けるレンズの凸曲面の曲率を、凸曲面を通過する光源の照射光がリフレクタで反射され略平行光として外部に照射されるように設定し、前記レンズの凹曲面の曲率を、凹曲面を通過する光源の照射光がリフレクタの反射による略平行光と略同一方向の略平行光として外部に照射されるように設定することにより、光源の発光をより平行化して外部に照射することが可能であり、光の利用効率を高めることができる。また、照明モジュールは全体的に略平行な光を出射可能であるから、出射後の照明カバー等による光の配光制御を容易化できると共に、より均一な照明を得るなど適切な配光制御をより正確に行うことができる。

また、光源として指向的な配光特性を有するＬＥＤ光源を用いることにより、配光制御の容易性、的確性を格段に向上することができる。

また、レンズを中央に凹曲面が形成された凸レンズとし、前記レンズの凸曲面を光源の光中心を中心とする略半球面とすることにより、レンズ界面で生ずる屈折を防止して光源の光中心から略直線光としてリフレクタに照射することが可能になるので、リフレクタ或いは照明モジュール全体として配光制御を容易化することができる。また、レンズを光源と密接して光源の周囲に設けることにより、レンズと光源との間で生ずる余分な屈折を極力防止し、配光制御の的確性を向上することができる。

また、略碗状のリフレクタの略頂部に点状に光源を設ける照明モジュールを複数並設し、前記並設した複数の照明モジュールに対応して光照射側に光拡散性で透光性の照明カバーを設けることにより、各照明モジュールの照射光を混じり合わせ、照明器具による照明の均一性を高めることができる。また、照明カバーで配光制御することが可能となるから、低コスト且つ簡単に制御して適切な配光を得ることができると共に、空間デザインに適応して配光を容易に変更することができる。また、照明カバーで配光制御することにより、照明モジュールの共通化、標準化を促進することができる。

また、照明カバーの光入射側の背面に略山形の凸条若しくは凸部を設け、前記凸条の側面若しくは前記凸部の側面の傾斜角度を、前記凸条の頂部若しくは前記凸部の頂部に向かって漸次急峻にすることにより、比較的放射角の大きな照射光に対して大きい光束を割り当て、照明器具による照明面の照度の均一性を高めることができる。

本発明の実施形態の照明モジュール、前記照明モジュールの光源ユニット及び前記照明モジュールを備える照明器具について図面に基づき説明する。

本実施形態の照明モジュール１は、図１〜図４に示すように、ＬＥＤ実装基板である円盤状の基板２と、後述のリフレクタ４の略頂部に位置するようにして、基板２上に点状に設けられる光源ユニット３と、略放物面状に湾曲している略碗状のリフレクタ４とを備える。光源ユニット３は、光源ユニット３の光源を構成するＬＥＤ５と、ＬＥＤ５の周囲に密接して設けられるレンズ６で構成されている。ＬＥＤ５は円盤状のチップ型であり、基板２から突出して設けられている取付部２１上に固定されている。また、リフレクタ４の放物面は、その反射光が開口から平行光として出射するように、反射角＝４５度＋（入射角／２）となるように形成されている。

レンズ６は、略半球面状の凸レンズの外面中央に皿状の凹曲面６２が形成されている形状であり、中央の凹曲面６２の外側外面（外周面）に凸曲面６１が形成されている。レンズ６内には、凹曲面６２の中央に対応するようにして光源であるＬＥＤ５が収容され、ＬＥＤ５と取付部２１とがレンズ６の内面と密接して収容されている。レンズ６の両側端部は基板２に固着されている。

凸曲面６１の曲率は、凸曲面６１を通過するＬＥＤ５の照射光をリフレクタ４に照射し、リフレクタ４で反射してリフレクタ開口から略平行光として外部に照射可能に設定して形成し、前記曲率はレンズの素材の屈折率から適宜設定することが可能であるが、本例の凸曲面６１は、ＬＥＤの光中心を中心とする略半球面状とし、光中心からの照射光を直線状にリフレクタ４に導くことが可能な構成になっている。即ち、凸曲面６１を通過するＬＥＤ５の照射光は、図３及び図４に示すように、Ａ領域及びＡ’領域に直線状に進行してリフレクタ４に照射され、図１に示すように、リフレクタ４で反射されて略平行な照射光ＡＬとして外部に照射される。

前記Ａ領域は、ＬＥＤ５の光中心から水平方向に延びる基準水平線Ｈと、基準水平線Ｈに対して所定傾斜角度（本例では６０度、好ましくは５０度〜６５度）の傾きを有し、ＬＥＤ５の光中心から延びる領域区分線αとの間の領域、前記Ａ’領域は、基準水平線Ｈと、基準水平線Ｈに対して負の所定傾斜角度（本例では１０度、好ましくは５度〜１５度）を有し、ＬＥＤ５の光中心から光照射可能なリフレクタ４の端部まで延びる領域区分線βとの間の領域であり、領域区分線αを境にして水平寄りの照射光はリフレクタ４で反射する光路に導かれる。

凹曲面６２の曲率は、凹曲面６２を通過するＬＥＤ５の照射光をリフレクタ４の開口側から略平行光として照射可能な曲率に設定して形成し、前記曲率はレンズの素材の屈折率から適宜設定する。凹曲面６２を通過するＬＥＤ５の照射光は、図３のＢ領域に進行して、図１及び図３に示すように、そのまま略平行な照射光ＢＬとして外部に照射される。前記Ｂ領域は、ＬＥＤ５の光中心から垂直方向に延びる基準垂直線Ｖと、基準垂直線Ｂに対して所定傾斜角度（本例では３０度、好ましくは２５度〜４０度）の傾きを有する領域区分線αとの間の領域であり、領域区分線αを境にして垂直寄りの照射光はリフレクタ４で反射せずに直接平行光として出射する光路を辿る。そして、凸曲面６１の通過及びリフレクタ４の反射による略平行な照射光ＡＬと、凹曲面６２の通過による略平行な照射光ＢＬは、互いに略平行に照射され、略同一方向の略平行光として外部に照射される。

次に、上記実施形態の照明モジュール１を備える照明器具１００について説明する。

照明器具１００は、図５及び図６に示すように、照明モジュール１をリフレクタ４の開口側を揃え隣接して複数並設し、並設した複数の照明モジュール１に対して光照射側（リフレクタ４の開口側）に光拡散性で透光性の照明カバー１１０を設け、各照明モジュール１から照射される略平行な照射光ＡＬ、ＢＬを照明カバー１１０で拡散して照射光Ｌとして照射するものである。

照明カバー１１０は、アクリル樹脂等で形成され、長矩形の平板状の基体１１１と、光の入射側である基体１１１の上面に形成されている正面視略二等辺三角状で略山形の凸条１１２とを備える。凸条１１２は、照明カバー１１０の長手方向に沿って延設されていると共に、照明カバー１１０の幅方向に所定ピッチで複数条形成され、ストライプ状に規則的に形成されている。

図７に於いて、１１３は凸条１１２の傾斜面である側面、１１４は凸条１１２の頂部に相当する稜線、１１５は凸条１１２の底部に相当する凸条１１２・１１２間の谷線である。凸条１１２は、谷線１１５から稜線１１４に向かって傾斜角度が漸次急峻になる傾斜面を側面とし、前記傾斜面は下に凸の略放物線状になっている。これにより、凸条１１２の上側から照射される略平行光の照明カバー１１０に対する入射角θ１及び放射角θ２を、稜線１１４に近い部分ほど大きくし、谷線１１５に近い部分ほど小さくすることが可能になっている。

前記構成では、稜線１１４に隣接する傾斜角度が大きい領域はより多くの光束を受光し且つ放射角θ２がより大きくなるように屈折し、大きな放射角θ２で多くの光束を照明光として放射する（光路Ｌ１）。また、比較的谷線１１５に近く傾斜角度が比較的小さい領域は、少なめの光束を受光し且つ放射角θ２が比較的小さくなるように屈折し、比較的小さい放射角θ２で比較的少なめの光束を照明光として放射する（光路Ｌ２）。そして、放射角θ２が大きく照明面までの距離が長い照明光の照明面での照度と、放射角θ２が小さく照明面までの距離が短い照明光の照明面での照度が略同一となり、各放射角θ２での照明光の照明面での照度がそれぞれ略同一となるので、照明面を略均等の照度で照明することが可能である。

上記実施形態の照明モジュール１、光源ユニット３及び照明器具１００は、光源の中央寄りの光の強度を生かしつつ、ＬＥＤ５の発光をほぼ完全に平行化して外部に照射することが可能であり、光の利用効率を高めることができる。また、照明モジュール１がほぼ完全な平行光を外部に照射するので、その後の光の配光制御が極めて容易になると共に、より均一な照明を得るなど適切な配光制御をより正確に行うことができる。また、レンズ６の凸曲面６１をＬＥＤ５の光中心を中心とする略半球面とすることにより、ＬＥＤ５の光中心から直線光としてリフレクタ４に照射することが可能になるので、配光制御を一層容易化することができる。また、レンズ６をＬＥＤ５と密接してＬＥＤ５の周囲に設けることにより、レンズ６とＬＥＤ５との間で生ずる余分な屈折を極力防止し、配光制御の的確性を一層向上することができる。

また、照明器具１００に於いて照明カバー１１０を設けることにより、各照明モジュール１の照射光を混じり合わせ、照明の均一性を高めることができる。また、照明カバー１１０で配光制御することが可能となるから、低コスト且つ簡単に制御して適切な配光を得ることができると共に、空間デザインに適応して配光を容易に変更することができ、更に、照明モジュール１の共通化、標準化を促進することができる。また、照明カバー１１０の光入射側の背面に凸条１１２を設け、凸条１１２の側面の傾斜角度を、凸条１１２の頂部に向かって漸次急峻にすることにより、比較的放射角の大きな照射光に対して大きい光束を割り当て、照明器具による照明面の照度の均一性を高めることができる。

尚、上記実施形態の照明モジュール１では、略碗状のリフレクタ４の略頂部に光源であるＬＥＤ５を点状に配置する構成としたが、例えば略蒲鉾状のリフレクタの略頂部に長手方向に沿って所定間隔でＬＥＤ５を設けるなど線状にＬＥＤを設ける照明モジュール或いは照明器具とすることも可能である。前記構成は、例えば図１の照明モジュール１や図６の照明器具１００を図示する断面形状で紙面垂直方向に延設する構成となる。

また、上記照明モジュール１を複数並設する照明器具１００では、ＬＥＤ５にそれぞれ対応して基板２を設ける構成としたが、複数のＬＥＤ５が一つ基板２に実装されているＬＥＤ実装基板（チップオンＬＥＤ）を用いると好適であり、これにより、コスト面や小型化等の面で有利となる。また、単体の照明モジュール１に対応して光照射側に透光性の照明カバー１１０を設けて照明器具とすることも可能である。

また、上記照明器具１００では、照明カバー１１０の光入射側の背面に略山形の凸条１１２を設ける構成としたが、前記凸条１１２に代え、円錐形やピラミッド形など略山形の凸部を規則的に配置する構成としてもよい。前記凸部の規則的な配置は、例えば格子状、千鳥状、同心円状等とすることが可能である。また、前記凸部でも、本例の凸条１１２と同様に、前記凸部の側面の傾斜角度を、前記凸部の底部から頂部に向かって漸次急峻にすることが好ましい。

本発明は、例えば室内照明や屋外照明の照明器具に利用することができる。

照射方向を上向きにした状態に於ける実施形態の照明モジュールの縦断正面説明図。 図１の照明モジュールの底面図。 図１の照明モジュールの光源ユニットに於けるＡ領域、Ａ’領域、Ｂ領域を示す部分縦断説明図。 図１の照明モジュールの光源ユニットに於けるＡ領域及びＡ’領域の光路とＢ領域の光路を示す部分縦断説明図。 実施形態の照明モジュールを備える照明器具の底面図。 実施形態の照明モジュールを備える照明器具の縦断正面説明図。 図６の照明器具に於ける照明カバーの部分拡大説明図。

符号の説明

１…照明モジュール ２…基板 ２１…取付部 ３…光源ユニット ４…リフレクタ ５…ＬＥＤ ６…レンズ ６１…凸曲面 ６２…凹曲面 １００…照明器具 １１０…照明カバー １１１…基体 １１２…凸条 １１３…側面 １１４…稜線 １１５…谷線 Ｈ…基準水平線 Ｖ…基準垂直線 α、β…領域区分線 Ａ…Ａ領域、Ａ’…Ａ’領域 Ｂ…Ｂ領域 ＡＬ…Ａ領域、Ａ’領域の光の光路 ＢＬ…Ｂ領域の光の光路 Ｌ、Ｌ１、Ｌ２…照明器具の照射光の光路 θ１…入射角 θ２…放射角

Claims (6)

1. 略放物面状のリフレクタの略頂部に光源を設ける照明モジュールであって、
   中央に凹曲面が形成され、前記凹曲面の外側に凸曲面が形成されているレンズを前記光源の周囲に設け、
   前記凸曲面を通過する前記光源の照射光が前記リフレクタで反射され略平行光として外部に照射されるように、前記凸曲面の曲率を設定し、
   前記凹曲面を通過する前記光源の照射光が前記リフレクタの反射による略平行光と略同一方向の略平行光として外部に照射されるように、前記凹曲面の曲率を設定することを特徴とする照明モジュール。
2. 前記光源をＬＥＤ光源とすることを特徴とする請求項１記載の照明モジュール。
3. 前記レンズを中央に前記凹曲面が形成された凸レンズとし、前記凸曲面を前記光源の光中心を中心とする略半球面とすると共に、
   前記レンズを前記光源と密接して前記光源の周囲に設けることを特徴とする請求項１又は２記載の照明モジュール。
4. 略放物面状のリフレクタの略頂部に設ける光源ユニットであって、
   中央に凹曲面が形成され、前記凹曲面の外側に凸曲面が形成されているレンズを光源の周囲に設け、
   前記凸曲面を通過する前記光源の照射光が前記リフレクタで反射され略平行光として外部に照射されるように、前記凸曲面の曲率を設定し、
   前記凹曲面を通過する前記光源の照射光が前記リフレクタの反射による略平行光と略同一方向の略平行光として外部に照射されるように、前記凹曲面の曲率を設定することを特徴とする光源ユニット。
5. 略碗状のリフレクタの略頂部に点状に光源を設ける請求項１〜３の何れかに記載の照明モジュールを複数並設し、前記並設した複数の照明モジュールに対応して光照射側に光拡散性で透光性の照明カバーを設けることを特徴とする照明器具。
6. 前記照明カバーの光入射側の背面に略山形の凸条若しくは凸部を設け、前記凸条の側面若しくは前記凸部の側面の傾斜角度を、前記凸条の頂部若しくは前記凸部の頂部に向かって漸次急峻にすることを特徴とする請求項５記載の照明器具。

Images