JP2014143054A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置全体の厚さを増大せず、ホットスポットの発生をより抑制して均一な発光面による好適な照明を可能とするＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】 室内を形成する空間の一部に取り付けられ、その表面上に複数のＬＥＤを発光源として搭載する基板１４０と、そして、当該基板のＬＥＤ搭載面に対向して配置されたシェード１２０とを備えたＬＥＤ照明装置において、前記基板は、前記シェードの表面までの距離が異なる二つ領域（基板Ａ（１４１）、基板Ｂ（１４２）に分割されており、前記シェードの表面までの距離が大きな基板Ａ（１４１）の領域では、複数のトップビューＬＥＤ２００が搭載されており、他の基板Ｂ（１４１）の領域では、複数のサイドビューＬＥＤ３００が搭載されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、室内などの照明を行う照明器具に関わり、特に、発光体としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤ照明装置に関わる。

従来の白熱灯や蛍光灯等に代え、発光効率に優れると共に長寿命のＬＥＤ（発光ダイオード）を、多数、均一に配置してなるＬＥＤ照明器具は、以下の特許文献１や２により既に知られている。また、以下の特許文献３によれば、所謂、拡散板と共に、サイドビューＬＥＤを複数のサブブロックに分割された導光板を組み合わせて用いた平面状の照明装置が、そして、以下の特許文献４によれば、所謂、トップビューＬＥＤとサイドビューＬＥＤとを用いたライン状の照明装置が開示されている。

特開２００４−２６５６６４号公報 特開２０１２−６９４８７号公報 特開２０１１−２４３４１０号公報 特開２０１２−６９４８７号公報

即ち、従来、多数の均一に配置してなるＬＥＤを備えた照明器具では、一般的に、当該多数のＬＥＤからの光を拡散板により拡散することにより、ホットスポットと呼ばれる光の強度の不均一（むら）の発生を防止して、より均一な発光面による直下型の照明を得ている。しかしながら、特に、室内の天井面に簡単に取り付けることが可能な、例えば、円盤状や矩形状の照明器具では、発光体であるＬＥＤと共に、当該ＬＥＤを駆動するための電源回路（モジュール）をも基板上に搭載しなければならず、その場合、例えば、当該電源モジュールをＬＥＤの搭載面とは反対側に配置すると、ＬＥＤの発光面が拡散板に近づいて（ＬＥＤの発光面と拡散板との距離が減少）しまい、上述したホットスポットが発生してしまう。かかる問題点を解消するため、ＬＥＤの発光面と拡散板との距離を増大すると、器具全体の厚さも増大してしまう。

なお、一般に、上述した電源回路（モジュール）では、基板上に抵抗、コンデンサ、ダイオード等の部品に加え、背丈の高いトランスや電界コンデンサ等を搭載しなければならず、また、周辺への放熱や他の部品との絶縁などを考慮して、その周囲を、金属フレームで覆うことが多く、一般には、３０〜５０ｍｍ程度の厚さを有する。

そこで、本発明は、上述した従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光体である複数のＬＥＤと共に、電源回路（モジュール）をも基板上へ搭載可能であり、しかも、装置全体の厚さを増大することなく、ホットスポットの発生をより抑制して、よりより均一な発光面による好適な照明を可能とするＬＥＤ照明装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明によれば、少なくとも室内を形成する空間の一部に取り付けられ、その表面上に複数のＬＥＤを発光源として搭載する基板と、そして、当該基板のＬＥＤ搭載面に対向して配置されたシェードとを備えたＬＥＤ照明装置であって、前記基板は、前記シェードの表面までの距離が異なる複数の領域に分割されており、前記シェードの表面までの距離が、他の領域における距離よりも大きな前記基板の一の領域では、複数のトップビューＬＥＤが搭載されており、前記基板の他の領域では、複数のサイドビューＬＥＤが搭載されたＬＥＤ照明装置が提供される。

上述した本発明によれば、装置全体の厚さを増大することなく、ホットスポットの発生をより抑制して、よりより均一な発光面による好適な照明を可能とするＬＥＤ照明装置が提供される。

本発明の一実施の形態になるＬＥＤ照明装置が室内において天井に設置された状態を示す斜視図である。 上記ＬＥＤ照明装置の断面図（図１におけるＡ−Ａ断面）である。 上記ＬＥＤ照明装置におけるシャシ及び基板の形状の一例をそれぞれ示す斜視図である。 上記ＬＥＤ照明装置における電源モジュールの回路構成の一例を示す回路図である。 上記ＬＥＤ照明装置における発光体であるトップビューＬＥＤとサイドビューＬＥＤの一例をそれぞれ示す斜視図である。 トップビューＬＥＤにおける光の拡散と、それにより得られる光の強度を示す図である。 サイドビューＬＥＤにおける光の拡散と、それにより得られる光の強度をそれぞれ示す図である。 実際にシェード上で得られるホットスポット（トップビュー型とサイドビュー型）の一例をそれぞれ示す図である。 本発明の実施例１において、基板Ａ上に搭載されるトップビューＬＥＤと、基板Ｂ上に搭載されるサイドビューＬＥＤの配置例を示す図である。 上記実施例になるＬＥＤ照明装置により得られた光の不均一を解消した照明の一例を示す図である。 変形例１における基板Ａ上に搭載されるトップビューＬＥＤと、基板Ｂ上に搭載されるＬサイドビューＬＥＤの配置例を示す断面図である。 変形例２になるＬＥＤ照明装置の全体と、基板Ｂ上に搭載されるＬサイドビューＬＥＤと拡散板の配置をそれぞれ示す断面図である。 変形例３になるＬＥＤ照明装置の全体を示す断面図である。 本発明の実施例２になるＬＥＤ照明装置の一部を拡大して示す断面図である。 上記実施例２になる矩形及び円形のＬＥＤ照明装置におけるトップビューＬＥＤとサイドビューＬＥＤの配置の一例をそれぞれ示す図である。 上記実施例２になるＬＥＤ照明装置における電源モジュールの回路構成の一例を示す回路図である。

まず、添付の図１は、本発明の一実施の形態になるＬＥＤ照明装置１００が室内において天井に設置された状態を示す斜視図であり、図２は、当該ＬＥＤ照明装置１００の断面図（図１におけるＡ−Ａ断面）である。なお、図中の符号１０は、ＬＥＤ照明装置１００の点灯やその明るさなどを制御するための、例えば、赤外線によるリモートコントローラを、その一例として示している。

図２にも明らかなように、ＬＥＤ照明装置１００は、装置を天井に設置する場合、天井面側に向かって配置されて、例えば、金属板や樹脂板等により形成されたバックカバー１１０、そして、室内側に向かって配置される、例えば、拡散板からなるシェード１２０を備えている。なお、これら平板状のバックカバー１１０とシェード１２０は、同じ外形（例えば、矩形板状や円盤状等）を有しており、互いに重なり合った状態で、その内部に、以下に述べる構成部材を内蔵している。

まず、バックカバー１１０上には、所謂、シャシ１３０が取り付けられている。このシャシ１３０は、図３（ａ）にも示すように、バックカバー１１０内に収納されることから、上記バックカバー１１０とほぼ同じであるが、僅かに小さい外形を有して形成されており、そして、本実施例では、例えば、その略中央部には、以下にその詳細を説明する電源モジュールを収納するための空間を形成するための開口部１３１が設けられている。なお、本例では、この開口部１３１は、電源モジュールの外形に適合するように矩形形状に形成されている。

また、上述したシャシ１３０の上には、その表面全体を覆うように、基板１４０が取り付けられている。なお、この基板１４０は、図３（ｂ）にも示すように、上記シャシ１３０上に取り付けられた部分（以下、「基板Ａ（１４１）」と言う）と、上記シャシ１３０の開口部１３１に対応する部分において、上記基板Ａとは異なる高さに配置された部分（以下、「基板Ｂ（１４２）」と言う）とを備えている。なお、これらの図３（ａ）及び（ｂ）では、シャシ１３０及び基板１４０は、上記の図１や２とは、その上下を逆にして示している。また、これらの基板１４０（基板Ａ（１４１）と基板Ｂ（１４２）を含む）は、その上に以下に述べるＬＥＤ（発光ダイオード）を搭載する面には、例えば、鏡面や白色面となる薄膜が形成されている。

図４には、上述した電源モジュール１５０の回路構成の一例が示されている。即ち、図からも明らかなように、電源モジュール１５０は、その外部に伸びて商用電源から交流電力を入力するためのコンセント１５１を備えており、そして、その内部には、基本的には、ここでは図示しないが、抵抗、トランス、電界コンデンサ等を含み、当該商用電源からの交流電力から所要の電力を発生する電源回路１５２、そして、当該電源回路１５２で発生した所要の電力を、上述した基板Ａや基板Ｂに供給して当該基板上に搭載されたＬＥＤをそれぞれ駆動するためのドライバ回路１、２（１５３、１５３）を備えている。また、一般的には、この電源モジュール１５０は、３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚さを有するものが多い。

続いて、上述したＬＥＤ照明装置１００において、即ち、互いに異なる高さに配置された基板Ａ（１４１）と基板Ｂ（１４２）を備えた基板、換言すれば、上記平板状のシェード１２０までの距離が異なる基板１４０の上に搭載され、もって、その発光体として用いられるＬＥＤ（発光ダイオード）について、以下に説明する。

発光体としてのＬＥＤは、主に、直下型のトップビューＬＥＤと、サイドビューＬＥＤとに分類される。即ち、トップビューＬＥＤ２００とは、図５（ａ）にも示すように、その発光面からの光が、基板の面に垂直な方向（即ち、垂直方向）に向くように、当該基板上に搭載されるＬＥＤであり、そして、サイドビューＬＥＤ３００とは、図５（ｂ）にも示すように、その発光面からの光が、基板の面に平行な面内の方向（即ち、水平方向）に向くように、当該基板上に搭載されるＬＥＤである。そして、これらトップビューＬＥＤと、サイドビューＬＥＤとは、以下に述べるような特性を有している。

＜トップビューＬＥＤ＞
まず、トップビューＬＥＤ２００では、図６（ａ）にも示すように、発光面からの光は、拡散しながら垂直方向に向かうことから、上述した拡散板からなるシェード１２０上では、図６（ｂ）に示すような光の分布が得られる。即ち、ＬＥＤを中心として、その外周部に移動するに従って強度が徐々に低下することにより発生するホットスポット（トップビュー型ホットスポット）が得られる。

＜サイドビューＬＥＤ＞
他方、サイドビューＬＥＤでは、図７（ａ）にも示すように、発光面からの光は、基板上で反射しながら水平方向に向かうことから、シェード１２０上では、図７（ｂ）に示すような光の分布が得られる。即ち、ＬＥＤの発光面付近で最も強く、光の進行方向に移動するに従って徐々に低下する強度分布が（サイドビュー型ホットスポット）が得られる。

添付の図８（ａ）及び（ｂ）には、実際にシェード１２０上で得られた上述したトップビュー型ホットスポットとサイドビュー型ホットスポットの一例が示されている。加えて、トップビューＬＥＤとサイドビューＬＥＤでは、一般に、トップビューＬＥＤにより得られる光の強度は、サイドビューＬＥＤにより得られる光の強度よりも大きく（例えば、２〜３倍程度）、また、トップビューＬＥＤが照射する範囲は、サイドビューＬＥＤのそれよりも狭い（例えば、約半分となる）。

そこで、本発明では、上述したトップビューＬＥＤとサイドビューＬＥＤにより得られる光の強度分布の違いを利用することにより、上記平板状のシェード１２０までの距離が異なる基板Ａ（１４１）と基板Ｂ（１４２）上に搭載されるＬＥＤからの光を、拡散板からなるシェード１２０上で、より均一な強度分布を持つ光（より少ないホットスポットの光）に変換するものである。

図９に本発明の一実施例（実施例１）を示す。この実施例１では、拡散板からなるシェード１２０上で、より均一な強度分布の光を得るため、上述したＬＥＤ照明装置１００において、発光体である複数のＬＥＤと、当該ＬＥＤをその表面に搭載する基板１４０を、以下のように組み合わせる。即ち、シェード１２０までの距離が大きな基板Ａ（１４１）上に配置・搭載されるＬＥＤを、トップビューＬＥＤ２００とすると共に、当該距離が小さい基板Ｂ（１４２）上に配置・搭載されるＬＥＤを、サイドビューＬＥＤ３００とする。

上述した実施例１になるＬＥＤ照明装置によれば、シェード１２０までの距離が大きな基板Ａ（１４１）上に配置・搭載された複数のトップビューＬＥＤ２００により得られるホットスポットの光の強度と、シェード１２０までの距離が小さな基板Ａ（１４２）上に配置・搭載された複数のサイドビューＬＥＤ３００により得られるホットスポットの光の強度を、ほぼ同様にして、添付の図１０に示すように、光の不均一（所謂、「ムラ」）を解消した照明を得ることが出来た。
〔変形例１〕

添付の図１１には、上述した実施例１になるＬＥＤ照明装置の変形例（変形例１）が示されており、この変形例１では、図からも明らかなように、特に、シェード１２０までの距離が小さい基板Ｂ（１４２）上に搭載されるサイドビューＬＥＤ３００を、基板Ｂ（１４２）の外周側から内側に向かって互いに対向するように配置している。より具体的には、図における左側の２つのサイドビューＬＥＤ３００は右側に、他方、右側の２つのサイドビューＬＥＤ３００は左側に向けて配置されている。

かかるサイドビューＬＥＤ３００の配列によれば、複数のサイドビューＬＥＤ３００からの光が中央部に向かって徐々に拡散されてシェード１２０の面に向かうことから、上述した変形例１になるＬＥＤ照明装置に比較して、シェード１２０面上での光の不均一（所謂、「ムラ」）をより解消した照明を得ることが出来た。換言すれば、サイドビュー型ホットスポットの発生をより抑制することが可能となる。
〔変形例２〕

添付の図１２（ａ）及び（ｂ）には、更に、ＬＥＤ照明装置の他の変形例（変形例２）が示されている。なお、図１２（ａ）は、ＬＥＤ照明装置全体の縦断面図であり、図１２（ｂ）は、その一部、特に、基板Ｂ（１４２）の部分だけを取り出して示したものである。

この変形例２では、図からも明らかなように、特に、複数のサイドビューＬＥＤ３００をその表面に配置した基板Ｂ（１４２）とシェード１２０までの間の空間に、拡散板４００を配置したものである。なお、この拡散板４００は、基板Ｂ（１４２）を覆うような形状に形成されており、そして、その一方の表面（本例では、下面側に）の一部、より具体的には、各サイドビューＬＥＤの発光面に隣接する部分には、遮光部材を印刷した遮光印刷部４５０が形成されている。

このように、サイドビューＬＥＤ３００と共に、更に、遮光印刷部４５０を形成した拡散板４００を組み込むことによれば、特に、各サイドビューＬＥＤからの光は、上記拡散板４００の遮光印刷部４５０で反射されて周囲に拡散され、拡散板４００を通過してシェード１２０に至る（図１２（ｂ）を参照）ことから、シェード１２０面上での光の不均一（所謂、「ムラ」）をより解消し、即ち、サイドビュー型ホットスポットの発生をより抑制することが可能となると共に、基板Ｂ（１４２）上に搭載するサイドビューＬＥＤ３００の数を低減することも可能となる。
〔変形例３〕

更に、添付の図１３は、更に他の変形例（変形例３）を示しており、特に、この変形例では、所謂、導光板５００を、基板Ｂ（１４２）の表面を覆うように取り付け、一方、サイドビューＬＥＤ３００を当該導光板５００の一の側面に沿って配置したものである。なお、基板Ｂ（１４２）上では、サイドビューＬＥＤ３００は、その発光面を当該導光板５００の一の側面に対向するように搭載されている。

かかる変形例によれば、サイドビューＬＥＤ３００からの光は、導光板５００内を透過した後にシェード１２０に至ることから、シェード１２０面上での光の不均一（所謂、「ムラ」）をより解消し、サイドビュー型ホットスポットの発生をより抑制することが可能となる。また、この変形例によれば、基板Ｂ（１４２）上に搭載するサイドビューＬＥＤ３００の数を大幅に低減することが可能となる。

続いて、以下には、本発明の他の実施例（実施例２）を示す。なお、この実施例２では、上述したＬＥＤ照明装置１００において、器具の背面（一部）やその周囲にも光が届くための構成を加えると共に、特に、光源としてＬＥＤを採用する利点である消費電力の低減を生かして、更に、商用電源の停止（停電）時においても、停電灯としての機能を持たせたものである。

添付の図１４は、本発明の実施例２になるＬＥＤ照明装置の一部を拡大して示した断面図であり、本実施例では、複数のトップビューＬＥＤ２００をその表面上に配置・搭載した基板Ａ（１４１）の一部に、更に、トップビューＬＥＤ２００と共に、複数のサイドビューＬＥＤ３００を搭載している。

なお、トップビューＬＥＤ２００と共に基板Ａ（１４１）上に搭載されるサイドビューＬＥＤ３００の配置の一例としては、図１５（ａ）や（ｂ）において網掛けされて符号３００が付された矩形で示すように、基板Ａ（１４１）の外周に基も隣接した部分に配置されることが好ましい。なお、図１５（ａ）は、外形が矩形のＬＥＤ照明装置の場合を、図１５（ｂ）は、外形が円形のＬＥＤ照明装置の場合について、それぞれ、示している。そして、これらのサイドビューＬＥＤ３００は、その光が照明装置の器具の背面（一部）やその周囲にも光が届くように、基板Ａ（１４１）を中心として外部に向かう方向に配置されている。

即ち、上述した実施例２になるＬＥＤ照明装置１００の構成によれば、上記の図１４にも示すように、基板Ａ（１４１）上に搭載されたサイドビューＬＥＤ３００からの光は、その一部は、照明装置１００の側面から、当該照明装置１００が取り付けられた天井板（壁紙等を含む）６００の一部近傍（図に楕円で示す部分）に照射されることから、従来の照明器具と同様に、シェード１２０の下面から床面等を照射するだけではなく、その背面（一部）やその周囲にも光が届く光、即ち、自然な照明光が得られることとなる。

添付の図１６には、上述した実施例２になるＬＥＤ照明装置１００の電源モジュール１５０’の回路構成の一例を示す。図からも明らかなように、この電源モジュール１５０’は、上述したコンセント１５１、該電源回路１５２、ドライバ回路１、２（１５３、１５３）に加え、更に、上記商用電源の停電を検出する停電検出部１５５、上記商用電源からの電力を充電用の直流電力に変換するための、例えば、整流回路を含む充電回路１５６、当該整流回路からの直流電力を蓄電するバッテリー１５７、そして、上記停電検出部１５５による商用電源の停電の検出に伴い、図に「○」で示す接点から「●」で示す接点に切り替わるスイッチ素子１５８を備えている。

そして、上記にその構成を述べた電源モジュール１５０’によれば、商用電源から電力が供給されている期間は、当該供給電力により、基板Ａ（１４１）及び基板Ｂ（１４２）に搭載されたＬＥＤ（即ち、上述したトップビューＬＥＤ２００とサイドビューＬＥＤ３００の全て）を駆動する。しかしながら、商用電源が停電した場合には（又は、ユーザが上述したリモートコントローラ１０により指示した場合であってもよい）、上述したバッテリー１５７を電源として、基板Ｂ（１４２）に搭載されたＬＥＤであるサイドビューＬＥＤ２０のみを点灯する。これにより、停電時におけるＬＥＤ照明装置１００の消費電力を低減すると共に、必要となる照明については、サイドビューＬＥＤ３００により確保することが出来ることとなる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、そして、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１００…ＬＥＤ照明装置、１２０…シェード、基板…１４０、基板Ａ…１４１、基板Ｂ…１４２、２００…トップビューＬＥＤ、サイドビューＬＥＤ…３００、１５０，１５０’…電源モジュール、１５２…電源回路、１５３、１５４…ドライバ回路１、２、１５５…停電検出部、１５６…充電回路、１５７…バッテリー

Claims (7)

1. 少なくとも室内を形成する空間の一部に取り付けられ、その表面上に複数のＬＥＤを発光源として搭載する基板と、そして、当該基板のＬＥＤ搭載面に対向して配置されたシェードとを備えたＬＥＤ照明装置であって、
   前記基板は、前記シェードの表面までの距離が異なる複数の領域に分割されており、
   前記シェードの表面までの距離が、他の領域における距離よりも大きな前記基板の一の領域では、複数のトップビューＬＥＤが搭載されており、
   前記基板の他の領域では、複数のサイドビューＬＥＤが搭載されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記請求項１に記載したＬＥＤ照明装置において、前記基板の他の領域では、前記複数のサイドビューＬＥＤは、互いに対向する方向に配置されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
3. 前記請求項１に記載したＬＥＤ照明装置において、前記基板の他の領域では、前記複数のサイドビューＬＥＤを覆うように、拡散板が設けられていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
4. 前記請求項１に記載したＬＥＤ照明装置において、前記基板の他の領域では、前記複数のサイドビューＬＥＤに隣接して導光板が設けられていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
5. 前記請求項１に記載したＬＥＤ照明装置において、前記基板の一の領域は、当該基板の周辺部を含んでおり、かつ、当該基板の周辺部に沿って、複数のサイドビューＬＥＤが配置されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
6. 前記請求項１に記載したＬＥＤ照明装置において、前記基板の他の領域における前記ＬＥＤの搭載面とは反対側の領域には、前記複数のＬＥＤを商用電源により駆動するための電源モジュールが配置されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
7. 前記請求項６に記載したＬＥＤ照明装置において、前記電源モジュールは蓄電装置を備えており、前記商用電源の停電時には、前記基板の一の領域に搭載されたサイドビューＬＥＤのみを当該蓄電装置により駆動することを特徴とするＬＥＤ照明装置。

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