JP2015026451A - 電球形照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、電球型照明装置は、頂面2aを有する基材2と、前記基材の頂面上に配置された光源と、前記光源から放出される光を前記基材の頂面の正面方向に集光して出射するコリメータと、コリメータとは光学的に分離して前記コリメータの正面側に配置され、前記コリメータで集光出射された光を拡散発光させる発光部と、を備えている。【選択図】図1
Description
ここで述べる実施形態は、白色発光ダイオード(LED)のように平面実装された狭い配光分布を持つ光源でも、従来のフィラメントで発光する白熱電球の見映えを実現した電球形照明装置に関する。
照明装置としては、永らくフィラメントで発光する白熱電球が用いられてきたが、寿命、発光効率などの問題を抱えていた。近年、これらの問題を解消する技術として、LED光源やEL(エレクトロルミネッセンス)光源が開発され、特にLED光源は一般の照明装置への利用が加速度的に広がっている。
しかしながら、LED光源のような実装基板に実装された光源の光は、実装基板の法線方向に強く光を放出し、側面から背面にかけて光が放出されない指向性を有している。従って、従来の白熱電球のように、フィラメント部が発光し、側面から背面にかけても発光するような発光ができず、特に発光部を直視する透明の透光カバーを用いたクリア電球で違った見映えとなっていた。
これらの問題を解決する技術としては、光源となるLEDを立体的に透光カバーの中心に配置する技術が提案されている(特許文献1)。また、別の技術としては、光源を構成するLEDの直上に反射プリズムや導光柱を設け、これらを発光させる技術が提案されている(特許文献2−5)。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、LED光源などを用いても従来のフィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を提供することにある。
実施形態によれば、電球形照明装置は、頂面を有する基材と、前記基材の頂面上に配置された光源と、前記光源から放出される光を前記基材の頂面の正面方向に集光して出射するコリメータと、前記コリメータとは光学的に分離して前記コリメータの正面側に配置され、前記コリメータで集光出射された光を拡散発光させる発光部と、を備えている。
以下、図面を参照しながら、種々の実施形態に係る照明装置について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図、図2は基材の上面を示す平面図、図3はLED電球の光線軌道を示す図である。
図1は、第1の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図、図2は基材の上面を示す平面図、図3はLED電球の光線軌道を示す図である。
図1に示すように、LED電球1は、基材2と、LEDから成る光源6と、中空のドーム状(ほぼ円錐形状)の透光カバー4と、口金3と、光源6の上に配置されたコリメータ7と、発光部8とを備え、各部材は、中心軸Cに対してほぼ回転対称に構成されている。
基材2は、例えば、アルミニウム等の金属製の筐体かつ放熱部材であり、上部がほぼ切頭円錐状に形成され大径の上端に平坦な頂面2aを有し、小径の下端に、外部から電極を供給する口金3が取り付けられている。基材2の内部には、光源6を駆動する駆動回路14が収納されている。頂面2aを除く基材2の表面は、他の部分よりも反射率が高くなるように白色塗装が施され、光を極力吸収しないようにしているとともに塗料の高い輻射率により効率的な外部への放熱を行っている。
図1および図2に示すように、基材2の頂面2aは、ほぼ円形に形成されている。光源6は複数のLEDで構成され、これらの複数の光源6は、頂面2a上に実装され、各コリメータ径が確保できるように、中心軸Cと同芯の円上に配列されている。すなわち、複数の光源6は、頂面2aの中心から偏芯した位置に配置されている。各光源6は、白色光を放出し、頂面2aの法線方向、すなわちLED電球1の前方方向に強い光度で光を放出する。
コリメータ7は、透明で高屈折率を有するプリズムレンズで構成され、光源6から出射された光を集光し前方に出射する。コリメータ7は、それぞれ光源6を覆う複数の入射面7aと、側壁を形成する複数のほぼ切頭円錐形状の反射面7bと、コリメータの上面を形成する出射面7cと、複数のコリメータを1部品に結合する結合部7dを一体に有している。
入射面7aは、上面と側面の2曲面からなり、側面から入射した光は反射面7bで全反射してから出射面7cより出射され、入射面7aの上面から入射した光はそのまま出射面7cから出射される。
また、複数の光源6は、サークル状に配列されているため、コリメータ7は、基材2の頂面2aの法線方向に対して若干中心軸C側へ傾斜するように、出射面7cにウェッジレンズを付与している。これにより、コリメータ7によって集光出射された光は、中心軸C側へ傾斜出射されて発光部8から漏れにくくしている。
図1に示すように、透光カバー4は、例えば、透明樹脂によりドーム状に形成され、その中心軸がLED電球1の中心軸Cとほぼ一致した状態で基材2の頂面2aの周縁部に固定および支持されている。これにより、透光カバー4は、頂面2a、光源6およびコリメータ7を覆っている。本実施形態において、透光カバー4の頂部(上部)は肉厚化され、発光部8を形成している。発光部8は、コリメータ7とは光学的に分離してコリメータの正面側に配置されている。すなわち、発光部8は、コリメータ7と空間を置いて対向している。発光部8は、コリメータ7に対向する入射面8aと、この入射面と間隔を置いて対向する反射出射面8bと、を有している。発光部8は、コリメータ7で集光出射された光を拡散発光させる。すなわち、図1および図3に示すように、発光部8は、プリズム作用により、コリメータ7から集光出射された光を入射した後、全反射させて主に側面方向に拡散出射させるもので、あたかも白熱電球のフィラメントが発光しているように透光カバー4の頂上部を発光させる。
以上のように構成されたLED電球1は、光源6がコリメータ7により直視されず、かつコリメータ7と発光部8の間が何もない空間となっているため、あたかも発光部8が従来のフィラメント部のように発光させることができる。コリメータ7と発光部8とは、光学的に分離され、すなわち、コリメータ7と発光部8とは、空間をおいて対向配置されている。そのため、コリメータおよび発光部の各々に、入射面および出射面を設けることができ、また、間に空間が存在するため、光路の設計の自由度が高くなる。更に、本実施形態では、発光部8と透光カバー4を一体化させることで、部品構成面でも集約化することができる。
以上のことから、本実施形態によれば、LED光源などを用いても従来のフィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を得ることができる。
以上のことから、本実施形態によれば、LED光源などを用いても従来のフィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を得ることができる。
次に、他の実施形態に係る電球型照明装置について説明する。後述する他の実施形態において、前述した第1の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図、図5は、基材の頂面を示す平面図、図6はLED電球1の光線軌道を示す図である。
図4は、第2の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図、図5は、基材の頂面を示す平面図、図6はLED電球1の光線軌道を示す図である。
本実施形態では、発光部8は透光カバー4と一体に形成され、コリメータ7と空間を置いて対向している。発光部8は、複数の光源6側でコリメータ7の端部に対向し、コリメータから集光出射された光を光源側に近い位置で入射する入射面8aと、入射面から入射した光を透光カバー4の頂上部まで導光する導光部8cと、導光された光を拡散発光する反射出射面8bと、を有している。このため、複数の光源6は、極力、頂面2aの周縁部に配置し、かつ、コリメータ7の出射面7cに外側に傾斜させるウェッジレンズを設けている。
図4および図6に示すように、上記構成のLED電球1では、発光部8は、コリメータ7から集光出射された光を入射した後、導光部8cで光を導光し、更に、反射出射面で全反射させて主に側面方向に拡散出射させる。これにより、あたかも白熱電球のフィラメントが発光しているように透光カバー4の頂上部を発光する。
以上のことから、第2の実施形態によれば、LED光源などを用いても従来のフィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を得ることができる。
以上のことから、第2の実施形態によれば、LED光源などを用いても従来のフィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を得ることができる。
(第3の実施形態)
図7は、第3の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図、図8は、基材の頂面を示す平面図、図9は、LED電球1の光線軌道を示す図である。
図7は、第3の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図、図8は、基材の頂面を示す平面図、図9は、LED電球1の光線軌道を示す図である。
第3の実施形態によれば、発光部8は、透光カバー4とは分離し、独立した部材として設けられている。発光部8は、透明で高屈折率を有するプリズムレンズで構成され、コリメータ7の前方に空間を置いて対向配置されている。本実施形態では、発光部8は、細長い透明な支持部8eによりコリメータ7上に支持されている。
発光部8は、コリメータ7と対向する入射面8a、および前方に向かって凸となるほぼ円錐形状の反射出射面8bを有している。また、ドーム状の透光カバー4は、頂面2a、光源6、コリメータ7、および発光部8を覆っている。
このように構成されたLED電球1においても、図7および図9に示すように、光源6から出射され、コリメータ7により集光出射された光は、発光部8に入射し、発光部のプリズム作用により、全反射させて主に側面方向に拡散出射させる。これにより、あたかも白熱電球のフィラメントが発光しているように透光カバー4の内部にある発光部8から発光させる。
光源6がコリメータ7により直視されず、かつコリメータ7と発光部8の間が何もない空間となっているため、あたかも発光部8が従来のフィラメント部のように発光させることができる。コリメータ7と発光部8とは、光学的に分離され、すなわち、コリメータ7と発光部8とは、空間をおいて対向配置されている。そのため、コリメータおよび発光部の各々に、入射面および出射面を設けることができ、また、間に空間が存在するため、光路の設計の自由度が高くなる。
以上のことから、本実施形態によれば、LED光源などを用いても従来のフィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を得ることができる。
以上のことから、本実施形態によれば、LED光源などを用いても従来のフィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を得ることができる。
(第4の実施形態)
図10は、第4の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図である。本実施形態によれば、光源として、基材2の頂面2aの中央に集約された1つのLED光源6を用いている。また、透光カバー4は、基材2の頂面2aの外径よりも大きな最大径部を有し、外側に膨らんだドーム形状としている。すなわち、第4の実施形態において、LED電球1は、第1〜3の実施形態のろうそく形電球ではなく、一般的な白熱電球形状としている。第4の実施形態において、LED電球1の他の構成は、第3の実施形態に示すLED電球と同一である。
図10は、第4の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図である。本実施形態によれば、光源として、基材2の頂面2aの中央に集約された1つのLED光源6を用いている。また、透光カバー4は、基材2の頂面2aの外径よりも大きな最大径部を有し、外側に膨らんだドーム形状としている。すなわち、第4の実施形態において、LED電球1は、第1〜3の実施形態のろうそく形電球ではなく、一般的な白熱電球形状としている。第4の実施形態において、LED電球1の他の構成は、第3の実施形態に示すLED電球と同一である。
(第5の実施形態)
図11は、第5の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図である。本実施形態によれば、コリメータ7と発光部8に鏡面反射部を設けている。すなわち、基材2の頂面2aは、パラボラ状に凹んだ凹所として形成され、この凹所の中央部にLEDからなる光源6が実装されている。コリメータ7は、光源6の周囲で、凹所の底面に金属反射膜を形成して集光鏡面反射部7fを形成したものである。
図11は、第5の実施形態に係る電球形照明装置としてのLED電球1を示す断面図である。本実施形態によれば、コリメータ7と発光部8に鏡面反射部を設けている。すなわち、基材2の頂面2aは、パラボラ状に凹んだ凹所として形成され、この凹所の中央部にLEDからなる光源6が実装されている。コリメータ7は、光源6の周囲で、凹所の底面に金属反射膜を形成して集光鏡面反射部7fを形成したものである。
また、光源6からコリメータ7を経由せずに直接照射する光線が生じるため、コリメータ7の開口部を塞ぐように補助集光レンズ12および環状の補助集光プリズム15が設けられている。補助集光レンズ12および環状の補助集光プリズム15は、コリメータ7で集光された光線、および、コリメータ7を経由しない光線も漏れることなく発光部8に入射させる。
発光部8は、光源6側に凸となるほぼ円錐形状に形成され、その内面上に、拡散出射させるため円錐状の鏡面反射部8dを形成している。また、発光部8は、細長い支持部7eにより補助集光レンズ12上に支持され、コリメータ7と空間を置いて対向している。これにより、発光部8は、コリメータ7、補助集光レンズ12、補助集光プリズム15から入射する光を鏡面反射して拡散出射させる。なお、透光カバー4は、基材2の頂面2aの周縁部に取付けられ、コリメータ7、補助集光レンズ12、補助集光プリズム15、および発光部8を覆っている。
以上のように構成された第5の実施形態によれば、LED光源などを用いても従来のフィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を得ることができる。
以上のように構成された第5の実施形態によれば、LED光源などを用いても従来のフィラメントが直視される白熱電球と類似の光り方を可能にした電球形照明装置を得ることができる。
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
光源は、LEDに限るものではなく、同様の指向性を有する新たな光源であってもよい。LED電球を構成する材料も、本発明の機能を発揮できる範囲で変更可能である。また、透明材料に関しては、表面にシボを形成し、あるいは、材料に拡散材を入れて乳白化してもよい。
また、図12に示す第6の実施形態のように、透光カバーを省略し、コリメータ7および発光部8が露出した構成としてもよい。
光源は、LEDに限るものではなく、同様の指向性を有する新たな光源であってもよい。LED電球を構成する材料も、本発明の機能を発揮できる範囲で変更可能である。また、透明材料に関しては、表面にシボを形成し、あるいは、材料に拡散材を入れて乳白化してもよい。
また、図12に示す第6の実施形態のように、透光カバーを省略し、コリメータ7および発光部8が露出した構成としてもよい。
1…LED電球、2…基材、2a…頂面、4…透光カバー、6…光源、
7…コリメータ、7a…入射面、7b…反射面、7c…出射面、8…発光部、
8a…入射面、8b…反射出射面、8c…導光部、7f、8d…鏡面反射部、
14…駆動回路
7…コリメータ、7a…入射面、7b…反射面、7c…出射面、8…発光部、
8a…入射面、8b…反射出射面、8c…導光部、7f、8d…鏡面反射部、
14…駆動回路
Claims (10)
- 頂面を有する基材と、
前記基材の頂面上に配置された光源と、
前記光源から放出される光を前記基材の頂面の正面方向に集光して出射するコリメータと、
前記コリメータとは光学的に分離して前記コリメータの正面側に配置され、前記コリメータで集光出射された光を拡散発光させる発光部と、
を備える電球形照明装置。 - 前記発光部は、透明で高屈折率を有するプリズムにより構成されている請求項1に記載の電球形照明装置。
- 前記基材の頂面および前記コリメータを覆う透光カバーを備え、
前記発光部は、前記透光カバーの頂上近傍の肉厚部により構成されている請求項1又は2に記載の電球形照明装置。 - 前記基材の頂面および前記コリメータを覆う透光カバーを備え、
前記透光カバーは、前記コリメータの端部に対向し、前記コリメータから集光出射された光を前記光源側に近い位置で入射する入射面と、前記入射面から入射した光を前記透光カバーの頂部まで導光する導光部と、前記導光された光を拡散発光する前記発光部を構成する頂上部と、を有する請求項1に記載の電球形照明装置。 - 前記発光部は、入射した光を鏡面反射により拡散発光する鏡面反射部を有する請求項1に記載の電球形照明装置。
- 前記コリメータは、透明で高屈折率ノプリズムにより構成されている請求項1に記載の電球形照明装置。
- 前記コリメータは、入射した光を鏡面反射により集光出射させる鏡面反射部を有する請求項1に記載の電球形照明装置。
- 前記光源およびコリメータは、前記基材の頂面の中心から偏芯した位置に複数配置されている請求項1に記載の電球形照明装置。
- 前記コリメータは、前記発光部の入射部に向けて前記基材の頂面の法線方向から傾斜していることを特徴とする請求項1記載の電球形照明装置。
- 前記光源、コリメータおよび発光部を覆う透光カバーを備えている請求項1、2、5ないし8のいずれか1項に記載の電球形照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013153816A JP2015026451A (ja) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | 電球形照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=52490977
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JP2013153816A Pending JP2015026451A (ja) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | 電球形照明装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110375263A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-10-25 | 杭州昌松光学有限公司 | 一种用于替代卤素灯泡的led发光装置 |
JP2021190272A (ja) * | 2020-05-28 | 2021-12-13 | 株式会社小糸製作所 | 車両用灯具 |
-
2013
- 2013-07-24 JP JP2013153816A patent/JP2015026451A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110375263A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-10-25 | 杭州昌松光学有限公司 | 一种用于替代卤素灯泡的led发光装置 |
JP2021190272A (ja) * | 2020-05-28 | 2021-12-13 | 株式会社小糸製作所 | 車両用灯具 |
JP7458242B2 (ja) | 2020-05-28 | 2024-03-29 | 株式会社小糸製作所 | 車両用灯具 |
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