JP2018037177A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズカバーから拡散カバーへの光の出射量の低減を抑えた、高効率な照明装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ光源を実装する基板と、前記ＬＥＤ光源を覆うレンズ部と該レンズ部をつなぐ接続部を有したレンズカバーと、前記ＬＥＤ光源と前記レンズカバーと、を覆い曲面を有する拡散カバーと、を有し、前記接続部は平坦部と凹形状部とを有し、前記凹形状部は、前記レンズの端部に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関するものである。

近年、照明装置の光源として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）の使用が多くなっている。天井に取り付けるタイプの室内照明装置用の光源としても蛍光管に代わってＬＥＤが使われ始めている。さらに、ＬＥＤ照明装置として、ＬＥＤからの出射光に指向性を付与することがある。特許文献１から特許文献４には、ＬＥＤからの出射光に指向性を付与した光学系に関して開示されている。

特開２０１４‐１５４４６１号公報 特開２０１４‐１３５２３３号公報 特開２０１１‐２０４３９７号公報 特開２０１３‐１４５６８５号公報

ＬＥＤから出射された光を拡散させ、効率よく拡散カバー全体を明るく照らす手段として、光源基板に配置された複数のＬＥＤに対応したレンズ形状を有するレンズカバーを用いた照明装置がある。しかしながら、レンズカバーには複数のＬＥＤに対応したレンズ形状を繋ぎ合わせる接続部が必要であり、また成形材料の流動性能確保の為、接続部には、ある程度の肉厚が必要である。この為、ＬＥＤから出射された光の一部はレンズから拡散カバーへ出射される事無く接続部へ導光してしまい、レンズカバーから拡散カバーへの光の出射量の低減となっている。

本発明は、レンズカバーから拡散カバーへの光の出射量の低減を抑える照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、ＬＥＤ光源を実装する基板と、前記ＬＥＤ光源を覆うレンズ部と該レンズ部をつなぐ接続部を有したレンズカバーと、前記ＬＥＤ光源と前記レンズカバーと、を覆い曲面を有する拡散カバーと、を有し、前記接続部は平坦部と凹形状部とを有し、前記凹形状部は、前記レンズの端部に位置することを特徴とする。

本発明によれば、レンズカバーから拡散カバーへの光の出射量の低減を抑えた、高効率な照明装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明装置を示す図であり、斜め下方向から見たときの示す外観斜視図である。 ＬＥＤ照明装置を斜め上方向から見たときの状態を示す外観斜視図である。 ＬＥＤ照明装置を斜め下方向から見たときの状態を示す分解斜視図である。 セードを取り外してＬＥＤカバーの一部を断面したＬＥＤ照明装置を示す斜視図である。 セードを取り外したＬＥＤ照明装置の中央縦断面図の一部である。 ＬＥＤ光源基板の一例を示す図である。 図５のＡ部拡大図である。 図５のＡ部拡大図であり、本実施形態を示す図である。

本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明装置（ＬＥＤシーリングライト）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、ＬＥＤ照明装置１の一例をして、平面視して円形のものを例に挙げて説明するが、形状はこれに限定されず、例えば、四角形、六角形、八角形等の多角形のものにも適用することもできる。また、本実施形態では、以下、主光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたＬＥＤ照明装置１として説明するが、主光源はＬＥＤに限定されるものではない。

図１及び、図２に示すＬＥＤ照明装置１は、例えば、家屋の天井面に設けられる引掛ローゼットや引掛シーリング等の屋内配線器具（図示省略）に係合する取付アダプタ（図示省略）を介することによって、外部電源に接続されると共に天井面の所定位置に固定されて利用に供されるものである。ＬＥＤ照明装置１は、例えば、丸型や角型等のものからなる（本実施形態では丸型である）。なお、以下の説明において、ＬＥＤ照明装置１が天井面に取り付けられた状態を基準として、紙面上側が天井側（上面側）、紙面下側が床側（下面側）である。

図３に示すように、ＬＥＤ照明装置１は、バックボーン１１、アダプタ受け部１２（絶縁板）、電源基板１３、放熱板１４、ＬＥＤ光源基板１５、レンズカバー１６、センタカバー１７、セード１８、飾り枠２３、センサユニット２４等を備えて構成されている。

バックボーン１１は、鋼板（例えば、ＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼板））を略円形状に加工成形したベース部材であり、凹面が床側を向くように略凹状（皿状）に形成されている。また、バックボーン１１の中央には、取付アダプタ（図示省略）が係止されるアダプタ取付孔１１ａが形成されている。

アダプタ受け部１２（絶縁板）は、難燃性及び電気絶縁性を有する合成樹脂（例えば、ＰＰ：ポリプロピレン樹脂等）で形成され、バックボーン１１の下面にねじ固定されるリング形状の固定部１２ａと、この固定部１２ａの内周縁部から床側（下方）に延出する円筒部１２ｂと、を有している。

図３に示すように、電源基板１３は、制御部を含む点灯回路等を有し、アダプタ受け部１２（絶縁板）を介してバックボーン１１にねじ止めされている。これにより、電源基板１３は、バックボーン１１と、後記する放熱板１４とで囲まれた放熱空間内に、電気絶縁性を維持した状態で配置される。

また、電源基板１３は、この電源基板１３の下面に固定された電源コネクタ１３ａに接続された電源ハーネス２０を介して、取付アダプタ（図示省略）と電気的に接続されている。
光源コネクタ１３ｂは、電源基板１３とＬＥＤ光源基板１５を光源ハーネス２１でつなぐためのものである。
これにより、ＬＥＤ照明装置１は、屋内配線器具（図示省略）、取付アダプタ（図示省略）、電源ハーネス２０、光源ハーネス２１、電源基板１３をそれぞれ介して、給電されるように構成されている。

放熱板１４は、作動時に発熱する電源基板１３及び、複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ光源基板１５の熱を放熱して冷却する役割を果たす金属製部材である。後記するＬＥＤ素子群１５ｂのＬＥＤは、熱に弱い性質がある。また、ＬＥＤは、使用時に、低電圧の大電流を流して高輝度発光を行うので、この発光に伴う発熱によってＬＥＤ自体や、周囲の部材が劣化するため、この劣化を抑制して長寿命・高信頼性を実現するに、適切な放熱を行うことが求められる。

放熱板１４は、鋼板を略円形状に加工成形したものであり、床側に突出する円錐台形状の基板支持部１４ａが形成されている。また、放熱板１４は、例えば、亜鉛メッキ鋼板等の熱伝導性の良好な金属を用いて構成され、しぼり加工を施すことによって、継ぎ目なく一体に成形されて、強度アップが図られている。また、放熱板１４は、バックボーン１１よりも大径に形成され、バックボーン１１よりも径方向外側に突出するようにしてバックボーン１１に取り付けられる。放熱板１４は、この放熱板１４の下面側に主光源の複数のＬＥＤ素子（ＬＥＤ素子群１５ｂ）が下向きに光を照射するようにＬＥＤ光源基板１５を配置している。補足すると、ＬＥＤ光源基板１５は、放熱板１４の下面側に、当該下面に添うように配置されている。

なお、放熱板１４の径方向の中心には、アダプタ受け部１２の円筒部１２ｂと対応する位置に円形の貫通孔１４ｂが形成されている。また、放熱板１４の外周部には、水平に形成された円形の環状部１４ｃと、環状部１４ｃの外周部に形成された立壁部１４ｄと、を有している。環状部１４ｃの下面には、後記するセード１８を掛止するための受け具２２（図３参照）が１２０°間隔で３箇所に取り付けられている。

図４に示すように、電線挿通孔１４ｅは、放熱板１４の上側方向に向けて拡開するように傾斜した窪み状に形成された収納凹部１４ｆの外周壁１４ｇに穿孔された貫通孔からなる。電線挿通孔１４ｅには、複数の光源ハーネス２１が配線されている。
収納凹部１４ｆは、電源ハーネス２０、光源ハーネス２１が接続された電源基板１３が内設される収納空間である（図５参照）。

ＬＥＤ光源基板１５は、バックボーン１１の下面側に放熱板１４を介在して配置されたリング形状の配線基板１５ａと、この配線基板１５ａの一面側（床面側）に同心円状に配置された複数のＬＥＤが半田付け等によって実装されている主光源のＬＥＤ素子群１５ｂと、を備えて構成されている（図３参照）。なお、ＬＥＤ素子群１５ｂの詳細については後記する。

配線基板１５ａは、例えば、アルミニウム合金製の略環状の金属板に絶縁層及び銅箔パターン等を形成することで構成され、あるいは、熱伝導性の良好な樹脂（例えば、ポリイミド樹脂等）の平板上に銅箔パターン、ソルダーレジスト等を形成することで構成されている。

本実施形態では、前記のような構成のバックボーン１１と、放熱板１４とを備えることによって、放熱空間の容積を大きくし（放熱空間の空気の量を多くし）、電源基板１３及び、ＬＥＤ光源基板１５の放熱効率の向上を図っている。その結果、ＬＥＤ素子群１５ｂの発光効率を高くできる。

図６に示すＬＥＤ光源基板１５は、１４畳用のＬＥＤの配列パターンの一例を示している。ＬＥＤ素子群１５ｂは、昼光色（Ｄ色）の光を発する複数個の昼光色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１５ｂ１と、電球色（Ｌ色）の光を発する複数個の電球色ＬＥＤ１５ｂ２と、青色の光を発する複数個の青色ＬＥＤ１５ｂ３と、保安灯ＬＥＤ１５ｂ４と、を備えて主光源を構成されている。また、ＬＥＤ光源基板１５の外周端には、外側に向けて突出形成された略円弧形状の突出片１５ｃと、突出片１５ｃに載設されて光源ハーネス２１に接続された２つのコネクタ部１５ｄ及び、リモコン受光部１５ｅと、有している。

昼光色ＬＥＤ１５ｂ１は、ピーク波長が４３０ｎｍ〜４６０ｎｍのものであり、外周側から内周側にかけて同心円状に複数列（例えば、８列）に配置されている。

電球色ＬＥＤ１５ｂ２は、ピーク波長が５５０ｎｍ〜６５０ｎｍのものであり、同心円状に複数列配置された各列において昼光色ＬＥＤ１５ｂ１を間に挟んで配置されている。すなわち、電球色ＬＥＤ１５ｂ２は、同心円状の各列において、周方向に２個の昼光色ＬＥＤ１５ｂ１を間に挟んで配置されている。なお、本実施形態も含め、昼光色ＬＥＤ１５ｂ１及び、電球色ＬＥＤ１５ｂ２の配置数量関係は規則性を有していなくてもよい。また、昼光色ＬＥＤ１５ｂ１と電球色ＬＥＤ１５ｂ２とは、同心円状の各列において、周方向に向けて等間隔または略等間隔に配置されている。

青色ＬＥＤ１５ｂ３は、ピーク波長が４７０ｎｍ〜４８０ｎｍのものであり、同心円状に複数列配置された昼光色ＬＥＤ１５ｂ１と、電球色ＬＥＤ１５ｂ２の最外周と最内周との間において、周方向に間隔を空けて円環状に配置されている。図６の実施形態において、青色ＬＥＤ１５ｂ３が配置された列は、円環状の中心から同心円状に２列目と４列目の配置となっている。

図６に示すＬＥＤ素子群１５ｂは、例えば、１６８個の昼光色ＬＥＤ１５ｂ１、７６個の電球色ＬＥＤ１５ｂ２及び、３２個の青色ＬＥＤ１５ｂ３によって構成されている。青色ＬＥＤ１５ｂ３の数は、昼光色ＬＥＤ１５ｂ１及び電球色ＬＥＤ１５ｂ２の合計数の１０％程度とすることが好ましい。

なお、放熱板１４には、ＬＥＤ素子群１５ｂから照射された光を床側に反射させる白色塗料によって反射塗装が行われている。本実施形態では更に反射効率を向上させる為、ＬＥＤ光源基板１５の表面（床側）に、ＬＥＤ素子群１５ｂを避ける様に、ＬＥＤ素子群１５ｂと同等数空いた穴形状１９ａを有する、高反射部材である反射シート１９を備えており、その結果、ＬＥＤ素子群１５ｂから照射された光をより効率よくセード１８に反射させることで、セード１８の発光ムラを抑えると共に、高効率化に寄与している。なお、反射シート１９の反射率は９０％以上である事が望ましい。

図５に示すように、レンズカバー１６は、ＬＥＤ光源基板１５と反射シート１９を挟んで、放熱板１４の基板支持部１４ａに押さえ付ける。押さえ付けるために、レンズカバー１６は、放熱板１４にネジ止めされる。これにより、ＬＥＤ光源基板１５の一面（上面側）と、基板支持部１４ａの密着度が向上している。

レンズカバー１６は、ＬＥＤ素子群１５ｂに対応して複数配置されるレンズ部１６ａと、複数のレンズ部１６ａをつなぎ合せる平坦な接続部１６ｂと、から構成されている。本実施形態では、１個のＬＥＤの組を、一つのレンズ部１６ａ内に収容しているが、レンズ部１６ａ内に収容されるＬＥＤの数はこれに限定されない。例えば、一つのレンズ部１６ａ内に配置される２個のＬＥＤの組のうち、一方は昼光色ＬＥＤ１５ｂ１であり、他方は電球色ＬＥＤ１５ｂ２である。

接続部１６ｂの外周部には、上面側へ略直交する様に形成された壁部１６ｃが形成されている。本実施形態では、壁部１６ｃの端面は、放熱板１４の斜面形状である外周壁１４ｇに突き当たる様に形成されている。これにより、放熱板１４の環状部１４ｃまで上面側に壁部１６ｃを伸ばす必要が無く、成形材料コストを削減すると共に、ＬＥＤ光源基板１５及び、反射シート１９を内包する事が出来る。

レンズカバー１６は、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）等の透光性及び、電気絶縁性を有する樹脂を用いて、射出成形等によって一体成形されている。特に、透明性、コスト及び、成形性の点においてポリスチレンを使用することが好ましい。また、レンズカバー１６に用いられる材料は、透光性及び、電気絶縁性を備えるものであれば、樹脂に限定されるものではなく、ガラス等であってもよい。

センタカバー１７は、装置本体の中央において露出する取付アダプタ（図示省略）を覆う部材であり、例えば、難燃性を有する合成樹脂（例えば、ＰＰ：ポリプロピレン樹脂）によって形成されている。また、センタカバー１７は、円板状に形成され、レンズカバー１６の径方向の中央部に形成された、円形の貫通孔１６ｂ１に着脱自在に取り付けられている。

セード１８は、透光性（透明、半透明、または、乳白色を含む）を有する樹脂製（例えば、アクリルや、ポリスチレン等）の透光カバーであり、ドーム状に構成されている。セード１８は、光源（ＬＥＤ素子群１５ｂ）から放射された光束を拡散させて、使用者がＬＥＤ照明装置１を直視した際のまぶしさを軽減したり、ＬＥＤ照明装置１が設置された空間の明るさを均一化したりする役割を果たす。セード１８は、放熱板１４に取付けられた受け具２２によって、着脱自在に係合保持されている。

飾り枠２３は、リング部の内周側が透光材からなるセード１８の外周側に保持され、リング部の外周側がセード１８の外周よりも外側に突出するように構成されている（図３参照）。飾り枠２３は、光透過性を有する材料で形成されている。

図２及び、図３に示すように、センサユニット２４は、例えば、ＬＥＤ照明装置１が設置された環境（空間）の明るさに応じてＬＥＤ素子群１５ｂへの供給電力を変化させて、ＬＥＤ照明装置１下で一定の照度が得られるようにする機能を提供する。また、ＬＥＤ照明装置１下の照度を検知する。

次に、本発明の実施形態に係るレンズカバー１６のレンズ部１６ａについて詳細に説明する。

図７に示すように、レンズ部１６ａ’の配線基板１５ａに対向する面には、ＬＥＤ素子群１５ｂを個々に覆うように、なめらかな表面を有するドーム形状部１６ａ’１が形成されている。
ＬＥＤ素子１５ｂから照射された光線を、例えばθａ１とすると、ドーム形状部１６ａ’１表面よりレンズ１６ａ’内に入射することで、レンズ効果により広がり、その後なめらかなレンズ表面部１６ａ’２よりセード１８に出射する光線θａ２となる。しかし、同様にＬＥＤから照射された一部の光線θｂ１は、接続部１６ｂ’へと導光することで、損失となる光線θｂ２となってしまう。また導光した光線θｂ２は、壁部１６ｃ’の端部１６ｃ’１より出射するなどして、セード１８に照射される際に光のムラの原因となる。

図８に示すように、レンズ部１６ａの配線基板１５ａに対向する面には、ＬＥＤ素子群１５ｂを個々に覆うように、なめらかな表面を有するドーム形状部１６ａ１が形成されている。
ＬＥＤ素子１５ｂから照射された光線を、例えばθａ１とすると、ドーム形状部１６ａ１表面よりレンズ部１６ａ内に入射することで、レンズ効果により広がり、その後なめらかなレンズ表面部１６ａ２よりセード１８に出射する光線θａ２となる。
ここで、図７に示すレンズ部１６ａ’とは異なり、図８に示すように、本実施形態では、レンズ部１６ａのレンズ表面部１６ａ２側外縁部に、凹形状部１６ａ３を形成することで、ＬＥＤ素子１５ｂから照射された光が接続部１６ｂへ導光することで損失となる光線θｂ１を光線θａ２として利用する事ができる。つまり、ＬＥＤ素子１５ｂからの光を効率よくセード１８に出射することができ、その結果、高光束かつ、高効率な製品開発が可能となる。

レンズカバー１６を射出成型により形成する際の材料の流動性を考えると、レンズ部１６ａ外縁部に凹形状部１６ａ３を設けたことで、接続部１６ｂからレンズ部１６ａに材料が流れる際に肉厚が狭くなる。これにより、レンズ部１６ａを形成する際にヒケなどの成形不良が生じる恐れがあるが、本実施形態では、ドーム形状部１６ａ１の配線基板１５ａに対向する側の外縁部に、ＬＥＤ素子１５ｂを囲うように形成された凸形状部１６ａ４を設けたことで、薄肉化による成形不良防止策をとっている。ＬＥＤ素子１５ｂを囲む様に設けられた凸形状部１６ａ４により、複数のＬＥＤ素子１５ｂを均一に固定し、レンズカバー１６及び、ＬＥＤ素子１５ｂを実装するＬＥＤ光源基板１５の変形による影響を受け難くしている。

接続部１６ｂと対向する、配線基板１５ａ（及び、反射シート１９）の間には微小な隙間ｄが設けてある（図８参照）。これは、配線基板１５ａに実装された部品（例えば、配線パターンを乗り越えるために取付けられたジャンパー素子など）を避けるためである。凸形状部１６ａ４は、レンズカバー１６を、基板支持部１４ａに組付ける際に、配線基板１５ａ及び、反射シート１９を、ＬＥＤ素子１５ｂの外周部で押さえ付ける機能も有しており、配線基板１５ａと基板支持部１４ａの密着性を向上させるほか、ＬＥＤ素子１５ｂ近傍の反射シート１９に設けられた穴形状１９ａ外縁部を、凸形状部１６ａ４で抑えつけることで、反射シート１９の反りなどにより、ＬＥＤ素子１５ｂから照射された光が遮られることで生じる、セード１８の光ムラや影、及び、光束値の低減を抑制することが出来る。

１・・・・・・・ＬＥＤ照明装置
１１・・・・・・バックボーン
１１ａ・・・・アダプタ取付け孔
１２・・・・・・アダプタ受け具（絶縁板）
１２ａ・・・・固定部
１２ｂ・・・・円筒部
１３・・・・・・電源基板
１３ａ・・・・電源コネクタ
１３ｂ・・・・光源コネクタ
１４・・・・・・放熱板
１４ａ・・・・基板支持部
１４ｂ・・・・貫通孔
１４ｃ・・・・環状部
１４ｄ・・・・立壁部
１４ｅ・・・・電線貫通孔
１４ｆ・・・・収納凹部
１４ｇ・・・・外周壁
１５・・・・・・ＬＥＤ光源基板
１５ａ・・・・配線基板
１５ｂ・・・・ＬＥＤ素子群（ＬＥＤ素子）
１５ｂ１・・昼光色ＬＥＤ
１５ｂ２・・電球色ＬＥＤ
１５ｂ３・・青色ＬＥＤ
１５ｂ４・・保安灯ＬＥＤ
１５ｃ・・・・突出片
１５ｄ・・・・コネクタ部
１５ｅ・・・・リモコン受光部
１６・・・・・・レンズカバー
１６ａ・・・・レンズ部
１６ａ１・・ドーム形状部
１６ａ２・・レンズ表面部
１６ａ３・・凹形状部
１６ａ４・・凸形状部
１６ｂ・・・・接続部
１６ｂ１・・貫通孔
１６ｃ・・・・壁部
１６ｃ１・・端部
１７・・・・・・センタカバー
１８・・・・・・セード
１９・・・・・・反射シート
１９ａ・・・・穴形状
２０・・・・・・電源ハーネス
２１・・・・・・光源ハーネス
２２・・・・・・受け具
２３・・・・・・飾り枠
２４・・・・・・センサユニット

Claims (2)

1. ＬＥＤ光源を実装する基板と、前記ＬＥＤ光源を覆うレンズ部と該レンズ部をつなぐ接続部を有したレンズカバーと、前記ＬＥＤ光源と前記レンズカバーと、を覆い曲面を有する拡散カバーと、を有し、
   前記接続部は平坦部と凹形状部とを有し、
   前記凹形状部は、前記レンズの端部に位置することを特徴とする照明装置。
2. 前記レンズにおける前記基板に対向する側の外縁部には、前記ＬＥＤ光源を囲む様に設けられた凸形状部、を有する事を特徴とする請求項１に記載の照明装置。

Images