JP2019079623A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】天井埋め込み型の照明装置において、一方向に長い照射面の均斉度を高める。【解決手段】実施形態の一例である天井埋込型の照明装置10は、軸方向一端が開口した筒状の装置本体11と、装置本体11の内部に設けられた発光モジュール25と、装置本体11の内部に設けられ、発光モジュール25の光を透過するレンズ30とを備える。レンズ30には、発光モジュール25側に向いた入射面31の少なくとも中央に凹部33が形成されている。照明装置10は、装置本体11の中心軸αに沿った第1面の第1配光曲線において、30°〜40°の範囲にピーク光度を有し、かつ第1面と直交する第2面の第2配光曲線において、10°〜20°の範囲にピーク光度を有する。【選択図】図5
Description
本開示は、照明装置に関し、より詳しくは天井埋込型の照明装置に関する。
天井埋込型の照明装置としては、軸方向一端が開口した筒状の装置本体と、装置本体の内部に設けられた発光モジュールとを備えた、所謂ダウンライトが広く知られている(例えば、特許文献1参照)。図9に、一般的な天井埋込型の照明装置の配光曲線および所定の照射面における照度分布を示す。図9に例示するように、一般的な天井埋込型の照明装置の配光曲線では、角度0°の装置直下で光度が最大となり、角度が大きくなるほど光度が低下する。配光特性は装置本体の中心軸に沿ったいずれの面においても略同じであり、所定の照射面における照度は照明装置の直下を中心とする略真円形状の分布となる。
ところで、キッチン、細長いテーブルなど、一方向に長い照射面において、均斉度の高い照明を実現したいというニーズがある。かかる照射面の均斉度を高くする手段としては、当該一方向に複数の照明装置を設置することが考えられる。しかし、複数の照明装置を設置しても、例えば照明装置の間隙に位置する領域で照度が低下し、均斉度を高くすることは容易ではない。また、照明装置の数が増えることにより設備コストが上がるという課題もある。
本開示の目的は、天井埋め込み型の照明装置において、一方向に長い照射面の均斉度を高めることである。
本開示の一態様である照明装置は、天井埋込型の照明装置であって、軸方向一端が開口した筒状の装置本体と、前記装置本体の内部に設けられた発光モジュールと、前記装置本体の内部に設けられ、前記発光モジュールの光を透過するレンズとを備え、前記レンズには、前記発光モジュール側に向いた入射面の少なくとも中央に凹部が形成されており、前記装置本体の中心軸に沿った第1面の配光曲線において、30°〜40°の範囲にピーク光度を有し、前記第1面と直交する第2面の配光曲線において、10°〜20°の範囲に第2ピーク光度を有することを特徴とする。
本開示の一態様によれば、天井埋め込み型の照明装置において、一方向に長い照射面の均斉度を改善できる。例えば、当該照射面の上方に本開示に係る照明装置を1つ設置することで、照射面全体を均一に明るく照らすことができる。
以下、図面を参照しながら、本開示に係る照明装置の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、以下で説明する複数の実施形態の各構成要素を選択的に組み合わせることは当初から想定されている。
図1は実施形態の一例である照明装置10を上方から見た斜視図、図2は図1中のAA線断面図である。図1および図2に例示するように、照明装置10は、軸方向一端が開口した筒状の装置本体11と、装置本体11の内部に設けられた発光モジュール25と、装置本体11の内部に設けられ、発光モジュール25の光を透過するレンズ30とを備える。照明装置10は、装置本体11の開口を鉛直下方に向けた状態で天井の埋込孔に挿入される天井埋込型の照明装置であって、一般的にダウンライトと呼ばれる。本明細書では、説明の便宜上、照明装置10を天井に取り付けた状態で、照明装置10の鉛直上方側を「上」、鉛直下方側を「下」とする。
詳しくは後述するが、レンズ30には、発光モジュール25側に向いた入射面31の少なくとも中央に凹部33が形成されている。そして、照明装置10は、装置本体11の中心軸αに沿った第1面の第1配光曲線において、30°〜40°の範囲にピーク光度を有し、第1面と直交する第2面の第2配光曲線において、10°〜20°の範囲にピーク光度を有する。
照明装置10は、例えば住居の室内において水平な天井に取り付けられる。また、照明装置10は住居の廊下、玄関などの天井、或いは図書館等の公共施設、デパート等の商業施設、店舗、オフィス、工場などの天井に取り付けることもできる。照明装置10が取り付けられる天井は、建築空間の上方を区画する部位であればよい。好適な設置場所の例としては、キッチン、ダイニング等の天井であって、一方向に長い照射面の上方である。
照明装置10は、装置本体11の内部に固定され、発光モジュール25を保持するホルダ28を備える。ホルダ28は、例えば中央に窓孔が形成された略円環形状の底部と、底部の外周部に立設して円筒状に形成された側壁部とを有する。ホルダ28の底部は、側面部側から中央の窓孔に向かって上端に近づくように傾斜している。ホルダ28の外径は、ホルダ28が収容される部分の装置本体11の内径より小さい。図2に示す例では、筒壁部13の内面とホルダ28との間に、レンズ30の一部を挿入可能な隙間が形成され、ホルダ28の側壁部にレンズ30が固定されている。即ち、レンズ30はホルダ28を介して装置本体11の内部に固定されている。
装置本体11は、軸方向一端(以下、「下端」という場合がある)が開口した筒状体であって、筒壁部13と、軸方向他端(以下、「上端」という場合がある)側に形成された固定部14とを有する。固定部14は、ホルダ28が固定される板状の部分である。装置本体11は、軸方向(中心軸α)に垂直な断面が略真円形状の円筒状部材であって、下端の開口に近づくほど拡径した末広がりの形状を有する。なお、装置本体11は、円筒形状に限定されず、軸方向に垂直な断面が矩形形状の筒状体であってもよい。
装置本体11は、例えばアルミニウム、鉄等を主成分とする金属材料を、プレス加工、ヘラ絞り加工、またはダイカスト成形して製造される。ただし、装置本体11は樹脂材料で構成されてもよい。なお、本実施形態の装置本体11はダイカスト成形で製造できる。装置本体11の開口の周縁には円環状のフランジ部12が形成されている。フランジ部12は、装置本体11の開口の周縁で径方向外側に張り出して形成され、装置本体11の上部が埋込孔から天井裏空間に挿入された状態で天井面に沿って配置される。また、筒壁部13には、装置本体11の外側に張り出した複数の放熱フィン18が設けられている。
筒壁部13は、装置本体11の上部では軸方向に沿って形成され、例えば上下方向中央部から下端に向かって次第に拡径している。特に、筒壁部13の下端近傍は、湾曲しており拡径の程度が大きくなっている。装置本体11の内側に向いた筒壁部13の内面は、発光モジュール25から出射される光の反射面となる。筒壁部13の内面には、光の反射率を高めるために、蒸着、メッキ、スパッタリング等により金属層が形成されていてもよく、研磨等により鏡面仕上げされていてもよい。また、筒壁部13の内面には白色顔料を含有する白色の塗膜が形成されていてもよい。
固定部14は、装置本体11の内部を2つの空間に分けるように形成されている。図2に示す例では、装置本体11の上下方向中央よりも上端側に固定部14が形成され、固定部14の下面にホルダ28が固定されている。固定部14には、ネジ29が挿通される貫通孔が存在する。ホルダ28は、ネジ29が螺合されるボス部を有し、固定部14の上方から当該貫通孔に挿通されるネジ29を用いて固定部14の下面に固定される。固定部14の下面の中央部は中心軸αに直交して平坦に形成され、ホルダ28に保持された発光モジュール25は当該下面の中央部に略当接した状態で配置されている。
照明装置10では、固定部14によって区切られた装置本体11の下部に、発光モジュール25、ホルダ28、およびレンズ30が収容されている。装置本体11の下部空間は、これらの収容部となり、発光モジュール25から出射される光の導光路となる。固定部14によって区切られた装置本体11の上部空間15は、天板16で閉じられていてもよい。天板16は、ネジ17を用いて装置本体11の上端部に固定される。
また、照明装置10は、板バネ構造の支持バネ19を備える。支持バネ19は、装置本体11の筒壁部13に形成されたバネ固定部20に取り付けられ、天井裏空間において装置本体11の径方向に延びて天井埋込孔の周囲に当接することで照明装置10を天井に固定する。図1に示す例では、2つの支持バネ19が装置本体11の径方向に並んで設けられているが、支持バネ19は3つ以上設けられてもよい。
発光モジュール25は、上述の通り、ホルダ28に保持された状態で装置本体11の内部に収容されている。発光モジュール25は、光源26と、光源26が実装される基板27とを有する。光源26は、基板27上に複数配置されていてもよく、蛍光体を含む封止層で封止されていてもよい。光源26には、例えばLED(Light Emitting Diode)等の半導体発光素子が適用される。発光モジュール25は、ホルダ28の窓孔を通して光が出射されるように、光源26が実装された基板27の面を下に向けてホルダ28内に配置される。
レンズ30は、発光モジュール25の光を十分に透過させる透明な樹脂またはガラスで構成され、発光モジュール25の光を特定の方向に広げる機能を有する。かかる機能を実現するために、レンズ30には、発光モジュール25側に向いた入射面31の少なくとも中央、即ち中心軸αが通る部分に凹部33が形成されている。凹部33は、入射面31が下方に窪んだ部分であって、照明装置10の直下に照射される光を特定の方向に配光させる。また、レンズ30の入射面31には、凹部33により区分けされた凸部34が複数形成されている。
図3は、実施形態の他の一例である照明装置50の断面図である。図3に示すように、照明装置50は、ホルダ58およびレンズ60の形状が、照明装置10の場合と異なる。ホルダ58およびレンズ60以外の構成要素については、照明装置10の場合と同様である。ホルダ58は、ホルダ28と同様に、中央に窓孔が形成された略円環形状の底部と、側壁部と、ボス部とを有し、ネジ29を用いて固定部14の下面に固定される。なお、ホルダ58は、窓孔が形成された部分を除き底部が略平坦である点で、底部が傾斜したホルダ28と異なる。
レンズ60は、レンズ30と同様に、入射面61の少なくとも中央に形成された凹部63と、凹部63により区分けされた複数の凸部64とを有し、ホルダ58を介して装置本体11に固定されている。レンズ30,60の構成の詳細については更に後述する。
ここで、図4〜図6を適宜参照しながら、照明装置10,50の配光特性、および照明装置10,50によって照明される照射面Zの照度分布について詳説する。図4〜図6は、装置本体11の中心軸αに沿った仮想平面である第1面の第1配光曲線および一方向に長い照射面Zにおける照度分布の一例を示す図である。
なお、照明装置10,50が照射面Zの中心Zcの真上に配置されているものとする。照射面Zは、天井から1550mm離れた700mm×1600mmの矩形形状の照射面であって、天井と照射面Zは互いに平行とする。
図4〜図6に示すように、照明装置10,50は、中心軸αに沿った第1面の第1配光曲線において、30°〜40°の範囲にピーク光度を有する。即ち、照明装置10,50の第1面において、装置の直下方向から30°〜40°傾いた角度の範囲で光度値が最大となる。照明装置10,50は、当該第1面が照射面Zの長手方向に沿うように、照射面Zの中心Zcの真上に取り付けられる。他方、照明装置10,50は、第2面の第2配光曲線において、10°〜20°の範囲にピーク光度を有する。第2面とは、中心軸αに沿った面であって第1面と直交する仮想平面である。照明装置10,50は、当該第2面が照射面Zの短手方向に沿うように、照射面Zの中心Zcの上方に取り付けられる。
上記第1配光曲線において、30°〜40°の範囲にピーク光度を設定することで、照明装置10,50から出射される光を装置の直下方向(照射面Zの中心Zc)から照射面Zの長手方向両端部の方向に広げることができる。このため、照射面Zを照らす照明装置10,50の光は照射面Zの長手方向に長い略楕円形状となり、従来の一般的な照明装置を用いた場合と比べて照射面Zの均斉度を高めることができる。例えば、図4〜図6に示す例において、領域Aでは250lx以上300lx未満の照度が得られ、領域Bでは200lx以上250lx未満の照度が得られる。
上記第1配光曲線におけるピーク光度(以下、「ピーク光度P1」とする)は、0°の光度(以下、「光度P0」とする)に対して1.1倍以上が好ましく、1.2倍以上がより好ましく、1.4倍以上が特に好ましい。30°〜40°の範囲に存在するピーク光度P1の光度P0に対する倍率の上限は、例えば1.8倍である。当該倍率の好適な範囲としては、1.2倍〜1.8倍、1.4倍〜1.8倍、1.2倍〜1.5倍等が例示できる。光度P0に対するピーク光度P1の倍率を当該範囲に設定することで、照射面Zにおいて高い均斉度を実現することが容易になる。
照明装置10,50の第1面における光度は、装置の直下方向(角度0°)からピーク光度P1を示す角度の範囲において、角度が大きくなるにつれて次第に強くなることが好ましい。例えば、15°の光度は光度P0の1.01倍〜1.15倍、30°の光度は光度P0の1.05倍〜1.55倍である。光度P0に対して1.2倍〜1.5倍のピーク光度P1を有する場合、光度P0に対して、15°の光度の一例は1.01倍〜1.05倍、30°の光度の一例は1.01倍〜1.3倍である。ピーク光度P1は、30°〜40°の範囲に存在するが、より好ましくは35°〜40°の範囲に存在する。
照明装置10,50は、上述のように、照射面Zの短手方向に沿った第2面の第2配光曲線において、10°〜20°の範囲にピーク光度を有する。第2配光曲線における光度は、好ましくは10°〜15°の範囲、例えば15°で最大となる。第2配光曲線は、10°〜20°の範囲において、第1配光曲線と同様の形状を有していてもよく、第2面の光度は角度が大きくなるにつれて次第に強くなってもよい。15°の光度がピーク光度である場合、15°の光度は、例えば0°の光度の1.01倍〜1.15倍である。
照明装置10,50の中心軸αを通り第1面と第2面の間に位置する第3面における光度は、第2配光曲線のピーク強度を示す角度より大きく、第1配光曲線のピーク強度P1を示す角度より小さな角度範囲で最大となる。或いは、ピーク強度P1を示す角度以上の角度範囲に、第3面におけるピーク光度が存在してもよい。照明装置10,50は、例えば、第3面の配光曲線において、40°〜50°の範囲にピーク光度を有する。第3面は、第1面および第2面と交差する仮想平面である。第1面と第2面との間において、第2面と第3面とがなす角度は、例えば10°〜40°である。換言すると、第1面と第3面とがなす角度は、例えば50°〜80°である。
照明装置10,50により照明される照射面Zにおいて、最小照度を平均照度で除した値(最小照度/平均照度)は、例えば0.78以上であり、好ましくは0.8以上である。最小照度/平均照度≧0.8の条件を満たす場合、照射面Zの全体が明るく照らされていると認識され易くなる。最小照度/平均照度は、0.85以上であってもよい。照射面Zでは、一般的に四隅において照度が最小となる。
また、照射面Zにおいて、最小照度を最大照度で除した値(最小照度/最大照度)は、例えば0.68以上であり、好ましくは0.7以上である。最小照度/平均照度≧0.8で、かつ最小照度/最大照度≧0.7の条件を満たす場合、更に照射面Zの全体が明るく照らされていると認識され易くなる。最小照度/最大照度は、0.75以上であってもよく、0.8以上であってもよい。照射面Zでは、一般的に中心Zcにおいて照度が最大となる。
照明装置10,50の第1面におけるピーク光度P1、15°の光度(P15)、および30°の光度(P30)、35°の光度(P35)、最小照度/平均照度(G1)、および最小照度/最大照度(G2)の具体例を表1に示す。
照明装置10,50の上記配光特性は、例えば、レンズ30,60の機能によってそれぞれ実現される。以下、図7および図8を参照しながら、レンズ30,60の構成について詳説する。図7A〜図7Cは、それぞれ、レンズ30の斜視図、平面図、断面図である。図8A〜図8Cは、それぞれ、レンズ60の斜視図、平面図、断面図である。
図7A〜図7Cに示すように、レンズ30は有底円筒形状を有する。レンズ30は、筒壁35に形成された係合部36とホルダ28の係合部とが嵌合することで、ホルダ28に固定される。レンズ30の底部内面は、発光モジュール25側に向いた光の入射面31となり、上述の通り、その中央には筒壁35が延びる方向と反対側(下方)に窪んだ凹部33が形成されている。そして、入射面31には、凹部33により区分けされた凸部34が複数形成されている。
入射面31には、凹部33が互いに直交する2本のスリット状に形成され、各凹部33により区分けされた4つの凸部34が形成されている。平面視で十字形に交わる2本のスリット状の凹部33a,33bは、いずれも直線状に形成され、中心軸αが通る入射面31の中央で交わることが好ましい。凹部33a,33bによって4つに区分けされた凸部34は、筒壁35が延びる方向(上方)に膨出し、入射面31の周縁部を除く広範囲に形成されている。
凹部33a,33bは互いに長さが異なり、凹部33aの長さは凹部33bの長さよりも短くなっている。また、4つの凸部34はいずれも、凹部33bが延びる方向に長く、凹部33aが延びる方向に短くなっている。照明装置10では、凹部33bに沿う方向が上記第1面の面方向となり、凹部33aに沿う方向が上記第2面の面方向となる。
入射面31は、上記第1面に対して面対称な形状であり、かつ上記第2面に対して面対称な形状である。4つの凸部34は、全体として凹部33bが延びる方向に長い平面視略矩形形状または略楕円形状に形成されており、対角に位置する凸部34a,34cが互いに同じ形状を有する。同様に、凸部34b,34dは互いに同じ形状を有する。各凸部34の外縁部は、緩やかに湾曲した円弧状に形成され、各凸部34の境界部(外縁部と凹部33が交わる部分)で小さく窪んでいる。各凸部34の膨出の程度は、凹部33と外縁部との間で最大となり、外縁部で最も小さくなっている。なお、レンズ30には、複数の凸部34を囲む後述の全反射面67が形成されていてもよい。
レンズ30の底部外面である光の出射面32は、略回転対称な面であることが好ましい。出射面32は、中心軸αに直交する平坦な面であってもよいが、好ましくは中心軸αに対し回転対称の凸面である。出射面32は、入射面31と反対側に膨出しており、中心軸αが通る出射面32の中央で膨出の程度が最大となっている。出射面32は、例えば、全体が緩やかに湾曲したドーム状に形成される。これにより、照明装置10は、消灯時の外観が一般の照明装置の外観と同様となって、天井面の良好な意匠性が得られる。
図8A〜図8Cに示すように、レンズ60は有底円筒形状を有し、底部内面である入射面61の中央に下方に窪んだ凹部63が形成され、凹部63により区分けされた凸部64が複数形成されている点で、レンズ30と共通する。また、レンズ60は、筒壁65に形成された係合部66とホルダ58の係合部とが嵌合することで、ホルダ58に固定される。他方、レンズ60には、中心軸αが通る入射面61の中央のみに大きく窪んだ凹部63が形成され、凹部63により区分けされた2つの凸部64a,64bが形成されている点で、レンズ30と異なる。
2つの凸部64は、全体として平面視略円形状に形成されている。各凸部64の膨出の程度は、いずれも凹部63の近傍で最大となり、外縁部で最も小さくなっている。照明装置50では、凸部64a,64bが並ぶ方向が上記第1面の面方向となり、凹部63の長手方向が上記第2面の面方向となる。なお、凸部64a,64bの境界はレンズ30の4つの凸部34のように明確でなくてもよい。
入射面61には、2つの凸部64を囲んで筒状に形成された全反射面67が形成されている。全反射面67は、凸部64の上端よりも高く形成され、下方に向かって拡径した末広がりの形状を有する。即ち、入射面61の周縁部には、平面視リング状の全反射面67が形成され、全反射面67によって囲まれた中央部の一段凹んだ部分に凸部64が形成されている。全反射面67の傾斜面は、発光モジュール25からレンズ60に入射した光が略全反射する角度で形成されている。
全反射面67の内縁部は平面視略真円形状を呈するが、外縁部は平面視略矩形形状を呈する。全反射面67は、第1面方向よりも第2面方向に長く形成されている。また、第3面におけるレンズ60の断面において、全反射面67の外端67Eと中心軸αとの距離が最大となることが好ましい。外端67Eは、全反射面67の下端でもある。入射面61は、レンズ30の場合と同様に、第1面に対して面対称な形状であり、かつ第2面に対して面対称な形状である。即ち、凸部64a,64bは互いに同じ形状を有する。
レンズ60の底部外面である光の出射面62は、略回転対称な面であることが好ましい。出射面62は、中心軸αに対し回転対称の凸面であってもよいが、好ましくは中心軸αに直交する平坦な面である。ただし、出射面62には、光散乱用の微細な凹凸が形成されていてもよく、例えば凹部63よりも浅い凹部が多数形成されていてもよい。
上記構成を備えたレンズ30,60を用いることで、照明装置10,50の上記配光特性を実現でき、一方向に長い照射面Zの均斉度を大きく改善できる。照射面Zの上方に照明装置30,60を1つ設置することで、照射面Zの全体を均一に明るく照らすことができる。なお、レンズ30,60の適用は、照明装置10,50の上記配光特性を実現するための手段の一例である。
10,50 照明装置、11 装置本体、12 フランジ部、13 筒壁部、14 固定部、15 上部空間、16 天板、17,29 ネジ、18 放熱フィン、19 支持バネ、20 バネ固定部、25 発光モジュール、26 光源、27 基板、28,58 ホルダ、30,60 レンズ、31,61 入射面、32,62 出射面、33,63 凹部、34,64 凸部、35,65 筒壁、36,66 係合部、67 全反射面、α 中心軸
Claims (10)
- 天井埋込型の照明装置であって、
軸方向一端が開口した筒状の装置本体と、
前記装置本体の内部に設けられた発光モジュールと、
前記装置本体の内部に設けられ、前記発光モジュールの光を透過するレンズと、
を備え、
前記レンズには、前記発光モジュール側に向いた入射面の少なくとも中央に凹部が形成されており、
前記装置本体の中心軸に沿った第1面の第1配光曲線において、30°〜40°の範囲にピーク光度を有し、
前記第1面と直交する第2面の第2配光曲線において、10°〜20°の範囲にピーク光度を有する、照明装置。 - 前記第1配光曲線におけるピーク光度は、0°の光度に対して1.2倍以上である、請求項1に記載の照明装置。
- 前記第1配光曲線におけるピーク光度は、0°の光度に対して1.4倍以上である、請求項2に記載の照明装置。
- 前記レンズの入射面は、前記第1面に対して面対称な形状であり、かつ前記第2面に対して面対称な形状である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記レンズの入射面には、前記凹部により区分けされた凸部が複数形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記凹部は、互いに直交する2本のスリット状に形成され、
前記レンズの入射面には、前記各凹部により区分けされた4つの前記凸部が形成されている、請求項5に記載の照明装置。 - 前記レンズの入射面には、複数の前記凸部を囲んで筒状に形成された全反射面が形成されている、請求項5または6に記載の照明装置。
- 前記中心軸を通り前記第1面と前記第2面との間に位置する第3面における前記レンズの断面において、前記全反射面の外端と前記中心軸との距離が最大となる、請求項7に記載の照明装置。
- 前記第2面と前記第3面とがなす角度は、10°〜40°の範囲である、請求項8に記載の照明装置。
- 前記レンズの出射面は、略回転対称な面である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の照明装置。
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2017
- 2017-10-20 JP JP2017203730A patent/JP2019079623A/ja active Pending
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