JP2013026087A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固体発光素子と反射板とを組み合わせた照明装置において、装置を見る角度が変わってもユーザが輝度むらを感じ難くし、しかも光取り出し効率を向上して薄型化を可能とする。
【解決手段】照明装置１は、光源２と、光源２からの光を反射する反射板３と、光源２及び反射板３を収容する筐体４と、光を拡散透過する拡散板５と、を備える。反射板３は、光源２から離れるにつれて拡散板５に対する傾斜角度が大きくなる複数の反射面３１を有し、反射面３１の各々は、それらによる反射光が拡散板５に対して直角方向に入射するように構成されている。出力光の角度分布が均一になるので、照明装置１を見る角度が変わってもユーザは輝度むらを感じ難くなる。また、拡散板５を伝播する光の光路長が最小となるので、光取り出し効率が向上する。更に、反射板３を複数の反射面３１に分割して薄くすることができるので、照明装置１の薄型化が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light emitting diode）等の固体発光素子と反射板とを組み合わせた照明装置に関する。

従来から低電力で高輝度の発光が可能なＬＥＤと反射板とを組み合わせた照明装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。このような照明装置は、図５に示されるように、光源となるＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０からの光（光路を破線矢印で示す）を反射して配光制御する反射板２０と、反射板２０により反射された光を拡散透過する拡散板３０と、を備える。

特開２０１０−４０２９６号公報 特開２００８−２１８１１４号公報

しかしながら、上述したような照明装置では、拡散板３０に対する光の入射角度によって出力光の角度分布が異なるので、装置を見る角度によってはユーザが輝度むらを感じる虞がある。また、多くの光が拡散板３０に対して斜めに入射するので、拡散板３０を伝播する光の光路長が大きくなって光が減衰し易く、光取り出し効率が低い。更に、反射板２０が大きなスペースを占めているので、装置を薄型化することができない。

本発明は、上記課題を解決するものであって、固体発光素子と反射板とを組み合わせた照明装置において、装置を見る角度が変わってもユーザが輝度むらを感じ難く、しかも光利用効率が高くて薄型化が可能な照明装置を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、光源と、光源からの光を反射して配光制御する反射板と、一面側に開口を有し光源及び反射板を収容する筐体と、筐体の開口に取り付けられて反射板により反射された光を拡散透過する拡散板と、を備え、前記反射板は、前記拡散板に対する傾斜角度が異なる複数の反射面を有し、前記反射面の各々は、それらによる反射光が前記拡散板に対して直角方向に入射するように前記光源から離れるにつれて前記拡散板に対する傾斜角度が大きくなっていることを特徴とする。

前記反射板は、回転対称とされていることが好ましい。

前記光源を通り前記拡散板に直交する断面において、該光源の位置を原点とし、前記拡散板に平行な方向をＸ方向とし、該拡散板に直交する方向をＹ方向とし、前記反射面の位置が座標（Ｘ，Ｙ）＝（ａ，ｂ）であるとき、該反射面の前記拡散板に対する傾斜角度θは下記数式で与えられることが好ましい。
[数１]

前記反射面の各々は、前記光源から離れるにつれて前記拡散板側に配置されることが好ましい。

前記一の反射面とこれに隣接する他の反射面は、前記拡散板に平行な方向において互いに重複することなく配置され、前記光源を通り前記拡散板に直交する断面において、前記一の反射面における拡散板側の端部と前記一の反射面に隣接して前記光源から遠い方の他の反射面における非拡散板側の端部とを結ぶ線が前記拡散板に直交する線と成す角度は、前記一の反射面における拡散板側の端部と前記光源とを結ぶ線が前記拡散板に直交する線と成す角度よりも小さくなるように構成されていることが好ましい。

本発明によれば、すべての光が拡散板に対して直角方向に入射するので、出力光の角度分布が均一になり、装置を見る角度が変わってもユーザは輝度むらを感じ難くなる。また、拡散板を伝播する光の光路長が最小となるので、拡散板における光の減衰が最小限に留められて光取り出し効率が向上する。更に、反射板を複数の反射面に分割して薄くすることができるので、装置の薄型化が可能となる。

本発明の実施形態に係る照明装置の断面図。 上記照明装置を光照射面側から見た平面図。 上記照明装置を構成する反射面の配置を示す断面図。 上記実施形態の変形例に係る照明装置の断面図。 従来の照明装置の断面図。

本発明の実施形態に係る照明装置について、図１乃至図３を参照して説明する。図１、図２に示されるように、照明装置１は、複数の光源２と、これら光源２からの光を反射する反射板３と、光源２及び反射板３を収容して一面側に開口を有する筐体４と、筐体４の開口に取り付けられて光を拡散透過する拡散板５と、を備える。筐体４は、本実施形態においては反射板３が取り付けられる面を底とした有底円筒形状とされ、光源２の各々は、それぞれ光軸を筐体４の中心位置に向けた状態で筐体４の内周に４５度ずつ角度を隔てて配置されている。反射板３は、照明装置１の軸線を中心として回転対称な円板形状とされ、拡散板５に対する傾斜角度が異なる複数の反射面３１を有する。各々の反射面３１は、それぞれ反射した光が拡散板５に対してほぼ直角方向に入射するように光源２から離れるにつれて拡散板５に対する傾斜角度が大きくなっている。また、照明装置１は、光源２への電力供給を制御する電源６と、照明装置１を天井や壁等に取り付けるための取付部７と、を備える。

光源２の各々は、発光体として複数のＬＥＤ２１と、ＬＥＤ２１を実装する配線基板２２と、ＬＥＤ２１からの光を集光する集光レンズ２３と、集光レンズ２３からの光を効率良く反射板３に導くために光源２を所定の角度で傾斜させる台座２４と、を備える。ＬＥＤ２１は、例えば、青色光を発する青色ＬＥＤとこの青色光により励起されて黄色光を発するＹＡＧ蛍光体とから構成され、これら青色光と黄色光とを混色させることで擬似白色光を発する白色ＬＥＤとされる。配線基板２２は、高い熱伝導率を有する材料により構成され、例えば、エポキシ樹脂を使用したプリント配線基板から成る。配線基板２２はＬＥＤ２１への給電を担う配線パターンを有し、この配線パターンは配電線を介してスイッチやマイコン等を備えた電源６に接続されている。電源６は、家庭用電源をＬＥＤ２１に適した電流及び電圧に変換すると共に、家庭用電源からＬＥＤ２１への電力供給を調節することによりＬＥＤ２１をオン／オフ制御及び調光制御する。なお、配線基板２２上に実装されるＬＥＤ２１の数及び配線基板２２上におけるＬＥＤ２１の配置は、図例のものに限定されない。また、光源２の筐体４内における配置も、本実施形態のものに限定されない。

反射板３は、金属や樹脂を母材として、その表面に白塗装又は鏡面処理を施して高可視光反射性としたものから構成される。鏡面処理は、例えば、アルミニウム蒸着や銀蒸着により成される。反射板３の各々の反射面３１は、拡散板５に平行な方向において互いに重複することなく配置される。なお、各反射面は、図例では互いに独立した別個の部材とされているが、互いに連結された段形状とされて一体成型されてもよい。

筐体４は、高い熱伝導率と高い剛性を有する材料、例えば、アルミニウム等の金属やガラスエポキシ等の樹脂により構成される。筐体４は、筐体４の周面を構成する側面部４１と、反射板３が取り付けられている底面部４２と、を有する。底面部４２は、反射板３が取り付けられる面の裏面側に電源６と取付部７とを保持する。

拡散板５は、例えば、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より成る。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より構成され、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より構成される。拡散板５は、５０％以下の直線透過率を有することが好ましい。拡散板５を比較的硬度の高い材料より構成した場合には、拡散板５は、照明装置１を衝撃等から保護する外殻部材としても機能する。

図３は、光源２を通り拡散板５に直交する断面における互いに隣接した反射面３１ａ、３１ｂの構成を示す。ここで、光源２の位置を原点とし、拡散板５に平行な方向をＸ方向とし、拡散板５に直交する方向をＹ方向とすると、一の反射面３１ａは座標（Ｘ，Ｙ）＝（ａ，ｂ）に位置する。このとき、一の反射面３１ａの拡散板５に対する傾斜角度θを下記数式に従って算出して設定することで、光源２からの光を一の反射面３１ａにより反射して拡散板５に対してほぼ直角方向に入射させることができる。同様に、一の反射面３１ａに隣接して光源２から遠い側にある他の反射面３１ｂの傾斜角度についても、反射面３１ｂの座標及び下記数式を用いて算出することができる。このようにして、光源２からの光を各々の反射面３１により反射して、拡散板５に対して直角方向に入射する互いに平行な光とすることができる。
[数１]

図３において、角度αは、一の反射面３１ａにおける拡散板５に近い方の端部Ｐと、他の反射面３１ｂにおける拡散板５から遠い方の端部Ｑと、を結ぶ線が、拡散板５に直交する線と成す角度のうち拡散板５から遠い方の角度を指す。一方、角度βは、一の反射面３１ａの端部Ｐと光源２とを結ぶ線が、拡散板５に直交する線と成す鋭角の角度を指す。互いに隣接する反射面３１ａ、３１ｂは、角度αが角度βよりも小さくなるように配置される。

上記のように構成された照明装置１においては、光源２から出射された光（光路を図１において破線矢印で示す）は、反射板３の反射面３１により反射されて拡散板５に対してほぼ直角方向に入射するようになる。このとき、光源２からの光は、光路を図３において一点鎖線で示すように、角度αが角度βよりも小さく設定されているので、反射面３１ａ、３１ｂの隙間を通過することはなくなる。

上述のように、本実施形態の照明装置１によれば、光源２からの光を反射板３の反射面３１により反射して拡散板５に対してほぼ直角方向に入射させることができるので、出力光の角度分布が均一になり、装置を見る角度が変わってもユーザは輝度むらを感じ難くなる。また、拡散板５を伝播する光の光路長が最小となるので、拡散板５における光の減衰が最小限に留められて光取り出し効率が向上する。更に、反射板３を複数の反射面３１に分割して薄くすることができるので、照明装置１の薄型化が可能となる。

次に、本実施形態の変形例に係る照明装置について図４を参照して説明する。この照明装置１１では、複数の反射面３１は、光源２から離れるにつれて拡散板５側に配置される。これにより、各々の光源２から出射されて対向する光源２方向に進む光（光路を一点鎖線矢印で示す）を、照明装置１１の中央部において反射面３１により反射して拡散板５に入射させることができる。そのため、上述の照明装置１が与える効果に加え、装置中央における照射光輝度を増加させることができる。また、反射板３と筐体４の底面部４２とに囲まれた領域に電源６や取付部７を収容することができるので、照明装置１に比べて、装置高さを低く抑えて更なる薄型化が可能になると共に、装置の意匠性を良くすることができる。

また、本実施形態及びその変形例において、配線基板２２及び筐体４が熱伝導率の高い材料より構成されているので、ＬＥＤ２１の発光に伴って生じた熱を効率良く外界へ放熱してＬＥＤ２１の寿命を延ばすことができる。

なお、本発明に係る照明装置は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、反射板や筐体の形状は、平面視円形状に限定されず、平面視矩形状や楕円形状とされてもよいし、必ずしも回転対称でなくてもよい。また、筐体の側面部を透光性として、照明装置の側方にも光が照射されるようにしてもよい。この場合、筐体の側面部は、透光性材料により拡散板と一体成型されてもよい。また、光源は、白色ＬＥＤに限定されず、他色のＬＥＤから構成されてもよいし、有機ＥＬ等の光源から構成されてもよい。

１、１１ 照明装置
２ 光源
３ 反射板
３１、３１ａ、３１ｂ 反射面
４ 筐体
５ 拡散板
θ 反射面の拡散板に対する傾斜角度

Claims (5)

1. 光源と、光源からの光を反射して配光制御する反射板と、一面側に開口を有し光源及び反射板を収容する筐体と、筐体の開口に取り付けられて反射板により反射された光を拡散透過する拡散板と、を備えた照明装置において、
   前記反射板は、前記拡散板に対する傾斜角度が異なる複数の反射面を有し、
   前記反射面の各々は、それらによる反射光が前記拡散板に対して直角方向に入射するように前記光源から離れるにつれて前記拡散板に対する傾斜角度が大きくなっていることを特徴とする照明装置。
2. 前記反射板は、回転対称とされていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光源を通り前記拡散板に直交する断面において、該光源の位置を原点とし、前記拡散板に平行な方向をＸ方向とし、該拡散板に直交する方向をＹ方向とし、前記反射面の位置が座標（Ｘ，Ｙ）＝（ａ，ｂ）であるとき、該反射面の前記拡散板に対する傾斜角度θは下記数式で与えられることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
   [数１]
   

   
4. 前記反射面の各々は、前記光源から離れるにつれて前記拡散板側に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記一の反射面とこれに隣接する他の反射面は、前記拡散板に平行な方向において互いに重複することなく配置され、前記光源を通り前記拡散板に直交する断面において、前記一の反射面における拡散板側の端部と前記一の反射面に隣接して前記光源から遠い方の他の反射面における非拡散板側の端部とを結ぶ線が前記拡散板に直交する線と成す角度は、前記一の反射面における拡散板側の端部と前記光源とを結ぶ線が前記拡散板に直交する線と成す角度よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。

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