JP5218771B2

JP5218771B2 - 反射体及び照明器具

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Publication number: JP5218771B2
Application number: JP2009071275A
Authority: JP
Inventors: 厳與森山; 一斎樋口; 純男橋本; 真一神代
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-03-24
Also published as: EP2123973A2; CN101586780B; CN101586780A; JP2010003677A; US20090290354A1; EP2123973A3; US7993033B2

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた照明器具に適する反射体及びその反射体を用いた照明器具に関する。

近年、ＬＥＤ等の発光素子を光源として用いる照明器具が開発されており、その高出力化に伴い、ＬＥＤ等の使用個数も増加し、これに従いＬＥＤ等から出射される光を効率よく配光制御する反射体の大きさも大型化してきている。一方、この種、発光素子は使用中に熱が発生し、その点灯、消灯により、反射体は、熱を受け、また、冷却され、これらのヒートサイクルで膨張、収縮を繰り返す環境下にある。したがって、反射体に反りや変形が生じ、反射面が変形し所望の配光制御が達成できないという不具合を含んでいる。

従来、反射体ではないが、ＬＥＤからの出射光を配光制御するという意味で共通し、複数のＬＥＤに対応した凹部を有し、薄肉円柱状に形成した透光性のレンズ体を設けた照明器具が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−１７２８９５号公報

しかしながら、特許文献１には、レンズ体の反りや変形を防止し、所望の配光制御を行う手段について何ら講じられていない。

本発明は、上記事情に基づきなされたもので、発光素子の使用個数の増加に対応できるとともに、変形を抑制し、所望の配光制御を得ることができる反射体及びその反射体を用いた照明器具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の反射体は、複数の発光素子と対向する複数の投光開口と；この投光開口を区画する稜線部を有し、中央部から外周部に向かって延出する複数の放射状隔壁と、この放射状隔壁と交差するように中央部から外周部の間に位置する内周隔壁と、この内周隔壁の外側から外周部に向かって延出する分割隔壁とを備えた隔壁と；この隔壁によって前記投光開口から稜線部に向けて拡開するように形成された反射面と；を具備することを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。発光素子とは、ＬＥＤや有機ＥＬ等の固体発光素子である。発光素子の実装は、チップ・オン・ボード方式や表面実装方式によって実装するのが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されない。また、発光素子の実装個数には特段制限はない。

請求項２に記載の反射体は、請求項１に記載の反射体において、前記放射状隔壁の厚さ寸法は、内周隔壁の厚さ寸法より大きく形成されていることを特徴とする。厚さ寸法とは、放射状隔壁又は内周隔壁の稜線部に対して直交する断面において、稜線部の左右の反射面間の距離を意味する。

請求項３に記載の反射体は、請求項１又は請求項２に記載の反射体において、前記投光開口を区画する稜線部の高さ寸法は、中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように形成されていることを特徴とする。中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるとは、例えば、直線状又は曲線状になだらかに高くなるように形成したり、断続的に、つまり、階段状に高くなるように形成したりすることが含まれる。

請求項４に記載の照明器具は、本体と；この本体に取付けられる請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の反射体と；を具備することを特徴とする。本体とは、いわゆる本体、ケースあるいはカバー等と指称されるものを含む。要は、反射体が取付けられる器具側の手段を意味する。

請求項５に記載の照明器具は、熱伝導性の本体と；この本体に取付けられる請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の反射体と；前記本体と反射体との間に介在して取付けられる複数の発光素子が配設された基板と；前記反射体の放射状隔壁の裏側位置において、前記本体と前記反射体とを固定する固定手段と；を具備することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、高出力化に対応できるとともに、変形を抑制し、所望の配光制御を行うことができる反射体を提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、一層変形を抑制する効果が高い反射体を提供できる。

請求項３に記載の発明によれば、各請求項に記載の発明の効果に加え、グレアを低減することが可能な反射体を提供できる。
請求項４に記載の発明によれば、前記反射体の効果を奏する照明器具を提供できる。

請求項５に記載の発明によれば、反射体の変形が抑制されるので、基板の本体への密着性が保たれ、放熱が効果的に行えるとともに、基板の変形をも抑制できる照明器具を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具を示す斜視図である。同反射体を示す斜視図である。同反射体を示す表面図である。図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。基板を示す平面図である。反射体の取付け状態を示す要部の断面図である。本発明の第２の実施形態に係る反射体を示す断面図である。本発明の参考実施形態として第３の実施形態に係る反射体を示す表面図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係る反射体及び照明器具について図１乃至図７を参照して説明する。図１は、照明器具を示す斜視図、図２は、反射体を示す斜視図、図３は、反射体を示す表面図、図４は、図３のＡ−Ａ線に沿い中心線から右半分を切断して示す断面図、図５は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図６は、基板を示す平面図、図７は、反射体の取付け状態を示す要部の断面図である。

図１において、照明器具として天井埋込形のダウンライト１を示している。ダウンライト１は、熱伝導性の筒状本体２と、この筒状本体２に取付けられた化粧枠３と、同じく筒状本体２に取付けられ、発光素子としてのＬＥＤが実装された基板４と、筒状本体２内に収納された点灯回路装置を含む電源ユニット５と、反射体６及び反射体６の前方に配設された透光性カバー７とを備えている。また、筒状本体２の外面には、端子台８が配置されており、化粧枠３には、一対の取付け用板ばね９が装着されている。

筒状本体２は、アルミダイカスト製の熱伝導良好な材料で形成されており、その外面が白色のメラミン樹脂系塗料によって焼付塗装されている。なお、勿論、熱伝導性を担保できれば、他の材料で形成してもよい。筒状本体２には、電源ユニット５が収納されており、回路基板に制御用ＩＣ、トランス、コンデンサ等の部品を実装して構成されており、その電源ユニット５の点灯回路によって発光素子を点灯制御するものである。なお、電源ユニット５は、端子台８に電気的に接続されており、端子台８は、商用電源に接続されるようになっている。また、筒状本体２の外面には、縦方向に延びる複数の放熱フィン２ｃが形成されている。

化粧枠３は、ＡＢＳ樹脂で略傘状に形成され、末広がり状の開口端部には、環状のフランジ３ａが形成されており、他端部側は、筒状本体２に取付けられている。加えて、外周面には、一対の取付け用板ばね９が装着されている。

基板４の表面側には、白色のポリカーボネートやＡＳＡ樹脂等によって形成された反射体６が配設されている。反射体６は、ＬＥＤから放射される光を配光制御し、効率的に照射する機能をなしている。図２乃至図５に示すように、反射体６は、円板状をなし、隔壁の稜線部によって複数の投光開口６ａ・・・、具体的には１２個の投光開口６ａ・・・が形成されている。まず、反射体６の外周にはリング状に外周縁部６ｂが形成されており、中央部から外周部、すなわち、外周縁部６ｂに向かって、それぞれ約１２０度の間隔を空けて放射状に放射状隔壁６ｃが形成されている。また、中央部から外周縁部６ｂの間には、前記放射状隔壁６ｃと交差して二分するように円形状の内周隔壁６ｄが形成されている。さらに、各放射状隔壁６ｃの間に位置する内周隔壁６ｄの外側壁からは、外周縁部６ｂに向かって、それぞれ２つの分割隔壁６ｅ・・・が延出している。したがって、６個の分割隔壁６ｅ・・・が形成されていることとなる。
このように、これら隔壁、すなわち、放射状隔壁６ｃ、内周隔壁６ｄ及び分割隔壁６ｅの稜線部によって投光開口６ａ・・・が区画されるようになる。

このように構成された反射体６は、各投光開口６ａ・・・に対応する各隔壁、すなわち、放射状隔壁６ｃ、内周隔壁６ｄ及び分割隔壁６ｅ・・・が形成する反射面６ｆ・・・が図４に示すように、略椀状となって、投光開口６ａ・・・から稜線部に向かって拡開しており、各投光開口６ａ・・・ごとに反射面６ｆ・・・を構成している。一方、放射状隔壁６ｃ、内周隔壁６ｄ及び分割隔壁６ｅ・・・は、断面山型に形成されており、各隔壁６ｃ、６ｄ、６ｅ・・・の稜線がなす形状は、平面視、内周隔壁６ｄの内側が３つの略扇形の形状、外側が９つの略台形の形状となっている。ここで、図４及び図５に示すように、放射状隔壁６ｃの厚さ寸法ｔ_１は、内周隔壁６ｄの厚さ寸法ｔ_２より大きく形成されており、ｔ_１＞ｔ_２の寸法関係になっている。つまり、放射状隔壁６ｃは、中央部から外周縁部６ｂに亘って形成されており、かつ前記厚さ寸法の関係で、反射体６の骨格を構成する機能を果たしているものである。なお、放射状隔壁６ｃと対向する裏面側の外周縁部６ｂ近傍にはリブを形成して３つのねじ穴６ｇが形成されている。

以上の構成により、反射体６は、照明器具の高出力化、すなわち、ＬＥＤの使用個数の増加に対応可能となる。これは、反射体６の表面を内周と外周に二分するような内周隔壁６ｄを形成し、この内周隔壁６ｄにより反射面を細分化できるようにし、多数のＬＥＤに対応して投光開口６ａ・・・を形成可能としたことによる。また、反射体６は、ＬＥＤから発生する熱を受け、膨張、収縮を繰り返すが、放射状隔壁６ｃが反射体６の略全面に亘って延出し骨格、いわば芯を形成しているので、反射体６に反りが生じたり、変形が生じたりするのを抑制できる。さらに、仮に、反射体６に変形が生じる状態となったとしても、放射状隔壁６ｃの肉厚は、内周隔壁６ｄの肉厚より厚く形成されているので、放射状隔壁６ｃは強固であり、変形し難く、内周隔壁６ｄ側で変形を吸収することとなり、大きな変形の発生を抑制することができる。

次に、反射体６の照明器具への取付けについて図６及び図７を参照して説明する。図６に示すように、基板４の表面側には、光源となるＬＥＤ１０・・・が表面実装方式で複数個、具体的には中央部に３個、その周囲部に９個の合計１２個が実装されている。これは、前記反射体６の投光開口６ａ・・・と対応している。基板４は、絶縁材又は金属の略円形の平板からなり、中央部にねじ貫通孔４ａ、周囲に１２０度の間隔を空けて３個のねじ貫通孔４ｂが形成されている。なお、中央部のねじ貫通孔４ａとその周囲のねじ貫通孔４ｂとの間には、基板４の熱膨張による伸縮を吸収する手段としてスリット４ｃが形成されている。なお、基板４を絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。合成樹脂材料を用いる場合には、例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成できる。また、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を適用するのが好ましい。

図７に示すように（図示上取付け用板ばね９は省略している。）、筒状本体２の底壁２ａには、基板４の裏面側が面接触して密着するように配設されている。また、基板４の表面側には、反射体６の裏面が当接されるようにして配設されている。これら基板４及び反射体６の底壁２ａへの取付けにあたっては、まず、基板４を表面側から中央部のねじ貫通孔４ａを貫通し底壁２ａにねじ込まれる取付けねじ１１によって締付ける。続いて、筒状本体２の内側から固定手段としての３本の取付けねじ１２（２本のみを示し、内１本を仮想線で示している。）を底壁２ａ、基板４のねじ貫通孔４ｂを貫通させ、反射体６の裏側から放射状隔壁６ｃと対向した位置のねじ穴６ｇにねじ込み締付ける。この場合、取付けねじ１２の締付け力は、反射体６を底壁２ａ側へ引っ張る方向に働くので、基板４の中央部の取付けねじ１１と周囲側の取付けねじ１２との締付け力が協働して、基板４の底壁２ａへの密着性を高めることができる。

この反射体６の取付け状態では、反射体６の投光開口６ａ・・・は、基板４の各ＬＥＤ１０・・・と対向配置されるようになっており、また、反射体６の裏面が基板４の表面側に押圧当接され、基板４の裏面側は筒状本体２の底壁２ａに密着するようになる。

また、化粧枠３は、筒状本体２に取付けねじ１３によって取付けられている。そして、フランジ３ａは、天井面Ｃの埋込み穴より大径であり、ダウンライト１が天井面Ｃに設置された状態で埋込み穴の周縁に下方から引っ掛かるようになっている。さらに、化粧枠３の内周側には、開口を覆うアクリル樹脂等からなる透光性のカバー７が設けられており、反射体６の前方に配設されるようになっている。

以上のような構成において、電源ユニット５に通電されると、点灯回路が動作して基板４に電力が供給され、ＬＥＤ１０・・・が発光する。各ＬＥＤ１０・・・から出射された光の多くは直接透光性カバー７を透過して前方に照射され、一部の光は反射体６の各反射面６ｆ・・・に反射されて配光制御され透光性カバー７を透過して前方に照射される。一方、これに伴いＬＥＤ１０・・・から発生する熱は、主として基板４の裏面から筒状本体２の底壁２ａへ伝わり、さらに、筒状本体２の全体へ伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。ここで、反射体６は、基板４から熱を受けるが、上記のような放射状隔壁６ｃの構成により、その変形が抑制される。したがって、反射面６ｆ・・・の変形を防止することができ、所望の配光制御を行うことが可能となる。また、反射体６が当接する基板４の底壁２ａへの密着性が良好に保たれ、基板４から筒状本体２への放熱が効果的に行われるとともに、基板４の変形をも抑制できる。さらに、反射体６の裏面が基板４の表面側ほぼ全面に当接され、ここにおいても密着性が保たれているので、基板４から反射体６への熱伝導により、基板４の局部的な温度上昇を防止し、基板４の温度分布の平均化、すなわち、均熱化が可能となる。なお、基板４の温度分布において、中央部に熱が集中し高温になる傾向があるが、内周隔壁６ｄの内側の略扇形形状の反射面６ｆの面積を、外側の略台形形状の反射面６ｆの面積に比し、投光開口６ａ、１個当たりについて大きくすることにより、中央部の放熱面積が広くなり、均熱化を一層促進できる。これら均熱化は、ＬＥＤ１０・・・の点灯時、光束の早期安定化に資するものとなる。

以上のように本実施形態によれば、高出力化に対応できるとともに、変形を抑制し、所望の配光制御を行うことができる反射体６を提供できる。また、基板４の筒状本体２への密着性が保たれ、放熱が効果的に行えるとともに、基板４の変形をも抑制できる照明器具を提供することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る反射体について図８を参照して説明する。図８は、第１の実施形態の図４に相当し、中心線から右半分を切断して示す断面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。

本実施形態では、投光開口６ａ・・・を区画する各稜線部Ｒ、すなわち、放射状隔壁６ｃ、内周隔壁６ｄ、分割隔壁６ｅ・・・及び外周縁部６ｂが形成する稜線部Ｒの高さ寸法を中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように構成したものである。したがって、中央部の稜線部Ｒの高さ寸法が低く、中央部が凹んだ形態をなしている。

以上のような反射体６を前述のダウンライト１に適用した場合、第１の実施形態と同様な作用効果に加え、ＬＥＤの出射光によるグレアを防止できる。つまり、稜線部Ｒの高さ寸法を中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように形成されているので、外周側に位置する投光開口６ａ・・・と対向するＬＥＤ１０・・・（図７参照）に対する遮光角θを大きくすることができる。したがって、ＬＥＤ１０・・・の出射光が視野に入る範囲を狭めることができ、グレアを低減することが可能となる。また、前記稜線部Ｒの高さ寸法に伴い反射面ｆ・・・の高さ寸法も中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように変化して形成されるため、各ＬＥＤ１０・・・の出射光、反射光の混光が促進され、さらに干渉縞の発生を抑制することができる。

なお、稜線部Ｒの高さ寸法を中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように形成する場合、直線状又は曲線状になだらかに高くなるように形成したり、断続的に、つまり、階段状に高くなるように形成したりすることができる。さらに、透光性カバー７の材質、形状、透過率、拡散率、分光吸収スペクトル等について、適宜選択することにより、グレア、輝度むら等の改善が促進できる。

次に、本発明の参考実施形態として第３の実施形態に係る反射体について図９を参照して説明する。図９は、反射体を示す表面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。

本実施形態では、反射体６の中央部に円形状の内周隔壁６ｄを形成し、この内周隔壁６ｄから外周部、すなわち、外周部６ｂに向かって、それぞれ約４０度の間隔を空けて放射状に放射状隔壁６ｃを形成したものである。そして、ＬＥＤと対向する投光開口６ａ・・・は、中心部に１個、その周囲に９個の合計１０個が形成されている。中心部の投光開口６ａに対応して内周隔壁６ｄによって、略椀状の反射面６ｆが形成されており、周囲の投光開口６ａ・・・に対応して内周隔壁６ｄ、放射状隔壁６ｃ及び外周縁部６ｂによって、略椀状で平面視、略扇形の形状の複数個の反射面６ｆ・・・が形成されている。したがって、反射面６ｆ・・・は、投光開口６ａ・・・から稜線部に向かって拡開しており、各投光開口６ａ・・・ごとに反射面６ｆ・・・が構成されている。

以上のような構成によれば、反射体６の表面に放射状隔壁６ｃと内周隔壁６ｄとを形成し、これらによって反射面を細分化できるようにし、多数のＬＥＤの個々に対応して投光開口６ａ・・・を形成し、反射面６ｆ・・・を構成したものである。したがって、配光制御をきめ細かく行えるとともに、放射状隔壁６ｃ、内周隔壁６ｄによって反射体６の強度が向上でき、反射体６は、ＬＥＤから発生する熱を受け、膨張、収縮を繰り返すが、反射体６に反りが生じたり、変形が生じたりするのを抑制できる。

なお、中央部から外周部に向かって延出する放射状隔壁６ｃは、中央部から外周部まで連続して放射状に形成されていなくてもよい。例えば、中央部から外周部までの途中で分断されて断続的に形成されていてもよい。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を奏する反射体６を提供することができる。

１・・・照明器具（ダウンライト）、２・・・本体、４・・・基板、
６・・・反射体、６ｃ・・・放射状隔壁、６ｄ・・・内周隔壁、
６ｆ・・・反射面、１０・・・発光素子（ＬＥＤ）、１２・・・固定手段（取付けねじ）

Claims

複数の発光素子と対向する複数の投光開口と；
この投光開口を区画する稜線部を有し、中央部から外周部に向かって延出する複数の放射状隔壁と、この放射状隔壁と交差するように中央部から外周部の間に位置する内周隔壁と、この内周隔壁の外側から外周部に向かって延出するとともに複数の放射状隔壁の間に位置する分割隔壁とを備えた隔壁と；
この隔壁によって前記投光開口から稜線部に向けて拡開するように形成された反射面と；
を具備することを特徴とする反射体。
前記放射状隔壁の厚さ寸法は、内周隔壁の厚さ寸法より大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の反射体。
前記投光開口を区画する稜線部の高さ寸法は、中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の反射体。
本体と；
この本体に取付けられる請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の反射体と；
を具備することを特徴とする照明器具。
熱伝導性の本体と；
この本体に取付けられる請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の反射体と；
前記本体と反射体との間に介在して取付けられる複数の発光素子が配設された基板と；
前記反射体の放射状隔壁の裏側位置において、前記本体と前記反射体とを固定する固定手段と；
を具備することを特徴とする照明器具。