JP5366306B2 - Ｌｅｄユニット及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、例えば住宅等の天井面に埋設されて廊下や壁等を照明するダウンライトに用いられる照明器具に関し、特に内蔵されるＬＥＤユニット及び照明器具に関する。

従来のＬＥＤユニット及び照明器具の一例として、ＬＥＤ光源を被覆する蛍光体層の樹脂表面の深さを調整することによりルーバを用いずに遮光角を設定してグレアを低減するようにしたＬＥＤユニット及び照明器具がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１６６１８５号公報（図１、請求項１）

通常、照明器具において、眩し過ぎて見えにくくなる現象であるグレアを低減するためにグレアカット板を用いることが知られている。このようなグレアカット板は器具端面から照射方向に設けられることにより、設定されたグレアカット角方向に飛ぶ光をグレアカット板で遮断し、グレアを低減するようにしている。
しかし、グレアカット板の大きさだけ照明器具が大きくなってしまい、照明器具の小型化が困難である。

一方、グレアを低減するために、光源を照明器具の奥に位置したものがある。このような照明器具では、本体でグレアカット角方向に飛ぶ光を遮断することによりグレアを低減するようにしている。
しかし、照明器具内に不要なスペースが生じて照明器具の小型化が困難である。

上記特許文献１に開示された従来のＬＥＤユニット及び照明器具は、上記の課題を解決するために提案された。
しかし、例えば緑色蛍光体や黄色蛍光体や赤色蛍光体等を透光性シリコン樹脂に分散した後に硬化させてキャップ形状に形成する蛍光体層や反射板を必要としているために構造が複雑になって大量生産に向かないという新たな課題を有する。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡素な構造でグレアの低減および小型化を図ることができる照明器具を提供することにある。

本発明に係るＬＥＤユニットは、ＬＥＤ光源としてのＬＥＤチップとＬＥＤパッケージとを有するＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ光源からの光を制御するための光学部材と、を備えるＬＥＤユニットであって、前記光学部材は、前記光学部材における前記ＬＥＤ基板に対向する面である第１面を開口して形成される、前記ＬＥＤパッケージを収容するＬＥＤパッケージ収容凹部と、前記光学部材における前記ＬＥＤ基板とは反対側の、前記ＬＥＤ基板の実装面と平行な面である第２面を開口して形成される、光が出射される凹部である光出射凹部と、前記ＬＥＤパッケージ収容凹部と前記光出射凹部との間に設けられ、前記ＬＥＤ基板側の第１の凸曲面と、前記ＬＥＤ基板とは反対側の第２の凸曲面と、を有する凸曲面レンズ部と、を有し、前記ＬＥＤパッケージ収容凹部の側面は、前記ＬＥＤ基板の実装面に対して垂直であり、前記光学部材における前記第２面と前記光出射凹部との境界を通る、前記第２の凸曲面の表面に接する接線は前記凸曲面レンズ部の周囲近傍の位置に接点を有し、前記接線が前記第２面となす角はグレアカット角よりも大きく、かつ、前記凸曲面レンズ部の前記第２の凸曲面は、その中央部よりも周囲近傍の曲率が小さくなるように形成されており、前記ＬＥＤパッケージ収容凹部の側面で反射して前記凸曲面レンズ部に入射され、前記凸曲面レンズ部から前記出射凹部内に出射される光は、前記出射凹部から外部に出射されずに前記出射凹部から前記光学部材の前記第２面側の部分に入射され、その後に、前記光学部材の前記第２面から前記外部に出射される、ことを特徴とする。

本発明においては、光学部材は、外郭側の平坦面部と凹部との境界から凸曲面レンズ部に引いた接線が凸曲面レンズ部の周囲近傍の位置に接点を有する。
これにより、外郭側の平坦面部と凹部との境界から凸曲面レンズ部に引いた接線と外郭側の平坦面部が成す角度を大きくしてグレアカット角を大きく設定することができる。
従って、簡素な構造でグレアの低減を図ることができる。

本発明においては、外郭側の平坦面部と凹部との境界から凸曲面レンズ部に引いた接線と外郭側の平坦面部とが成す角度の調整は、従来のもののようなグレアカット板を用いる場合と比べて器具寸法に対する影響が少ない。
これにより、光学部材の外径をグレアカット板よりも大幅に小さくすることができる。
従って、小型化を図ることができる。

本発明においては、外郭側の平坦面部と凹部との境界から凸曲面レンズ部に接線を引いたときの接点が外郭側の平坦面部から遠くなる。
これにより、外郭側の平坦面部と凹部との境界から凸曲面レンズ部に引いた接線と外郭側の平坦面部とが成す角度を大きくすることができる。
従って、簡素な構造でグレアの低減および小型化を図ることができる。

本発明に係る照明器具は、上記構成のＬＥＤユニットを装備したことを特徴とする。

本発明においては、外郭側の平坦面部と凹部との境界から凸曲面レンズ部に引いた接線が凸曲面レンズ部の周囲近傍の位置に接点を有する光学部材を適用したＬＥＤユニットを装備した。
これにより、外郭側の平坦面部と凹部との境界から凸曲面レンズ部に引いた接線と外郭側の平坦面部が成す角度を大きくしてグレアカット角を大きく設定することができる。
従って、簡素な構造でグレアの低減および小型化を図ることができる照明器具を提供することができる。

本発明のＬＥＤユニット及び照明器具によれば、ＬＥＤ光源からの光を制御するための光学部材が、外郭側の平坦面部と、ＬＥＤ光源から延長した領域に形成された凹部と、凹部内に形成した凸曲面レンズ部と、を有し、外郭側の平坦面部と凹部との境界から凸曲面レンズ部に引いた接線が凸曲面レンズ部の周囲近傍の位置に接点を有する。
これにより、簡素な構造でグレアの低減および小型化を図ることができるという効果を有する。

本発明に係る第１実施形態のＬＥＤユニットを適用した照明器具の垂直断面図 図１に示したＬＥＤユニットの垂直断面図 本発明に係る第２実施形態の照明器具におけるＬＥＤユニットの垂直断面図 本発明に係る第３実施形態の照明器具におけるＬＥＤユニットの垂直断面図 本発明に係る第４実施形態の照明器具におけるＬＥＤユニットの垂直断面図

以下、本発明の複数の実施の形態に係るＬＥＤユニット及び照明器具について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態であるＬＥＤユニット１０を搭載した照明器具１００は、円筒形の筺体である器具本体１０１と、複数のＬＥＤユニット１０を有して器具本体１０１に収容される灯具ユニット１０２と、電源ユニット１０３と、電源端子台１０４とを備えて住宅等の天井面１に形成された取付穴２に取り付けられる。

器具本体１０１は、金属製板部材をプレス成形したり、或いは硬質の樹脂材料を用いて成形したりして形成されている。器具本体１０１は隔板１０５と、隔板１０５の上部の上方周板１０６と、隔板１０５の下部の下方周板１０７とを有する。

隔板１０５は、器具本体１０１の中央部に配置されている。隔板１０５は電源ユニット１０３から灯具ユニット１０２に給電するための器具配線１０８を挿通させるための配線穴１０９を有する。

上方周板１０６は、その上端部にブラケット１１０をネジ１１１により固定しており、ブラケット１１０には器具本体１０１の外部に電源端子台１０４を固定している。電源端子台１０４は外部から与えられた商用電源を電源ユニット１０３に電気的に接続する。電源ユニット１０３は商用電源をＬＥＤユニット１０用の直流電源に変換する。

下方周板１０７の下端部にはフランジ１１２が形成されている。フランジ１１２は天井面１に当接することにより器具本体１０１を天井面１に位置決めする。

下方周板１０７の側部には複数の取付バネ１１３が設けられている。取付バネ１１３は天井面１にネジ止めされる。

ＬＥＤユニット１０は、基台１１と、放熱部材１２と、ＬＥＤ光源であるＬＥＤチップ１４を実装したＬＥＤパッケージ１３と、複数のＬＥＤパッケージ１３を実装する不図示の配線パターンを設けたＬＥＤ基板１５と、ＬＥＤチップ１４の光軸上に配置された光学部材１６と、枠部材１７とを備える。

基台１１は、ＡＤＣ等の金属材料を用いて円板形状に形成されており、ＬＥＤパッケージ１３に一致する位置に円柱形状のパッケージ台１８をそれぞれ突出形成している。

放熱部材１２は、ヒートシンクとして機能するものであってシリコンを素材として、大きな放熱面積を有するように複数の突部を有する板形状に形成されている。放熱部材１２は基台１１とＬＥＤ基板１５との間に挟まれて配置される。

ＬＥＤパッケージ１３は、ＬＥＤ基板１５の中心位置に１個、その周囲に例えば５個のＬＥＤチップ１４を実装している。

光学部材１６は、透明な透光部材であるポリカーボネートを素材として成形されている。光学部材１６は基台１１に当接して組み立てられる。

枠部材１７は、ＳＰＣＤ等の機械構造用鋼材を素材として成形されており、基台１１と、放熱部材１２と、ＬＥＤパッケージ１３と、ＬＥＤ基板１５と、光学部材１６とを収容して器具本体１０１の隔板１０５に取り付けられる。

図２に示すように、光学部材１６は、中央部の突部１９と、外郭側の平坦面部２１を有して突部１９の底部に配置された平板部２０とを有する。

光学部材１６は、その突部１９が略半球形状に形成されており、中央部において、頂部から図２中の下方に向けて凹の光源収容部であるＬＥＤパッケージ収容凹部２２と、底部から図２中の上方に向けて凹の出射凹部２３とを形成している。そして、ＬＥＤパッケージ収容凹部２２と出射凹部２３との間に凸曲面レンズ部２４を形成している。ＬＥＤパッケージ収容凹部２２と出射凹部２３とは同一の内径寸法Ｄ１を有する。

光学部材１６は、ＬＥＤパッケージ収容凹部２２にＬＥＤパッケージ１３のＬＥＤチップ１４を収容するようにして、突部１９上にＬＥＤ基板１５を組み付けている。

光学部材１６は、凸曲面レンズ部２４の位置を、ＬＥＤパッケージ収容凹部２２の深さ寸法よりも出射凹部２３の深さ寸法の方が大きくなるようにＬＥＤパッケージ１３に近づけて配置されている。

光学部材１６は、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部２４に引いた接線Ｂが凸曲面レンズ部２４の周囲近傍の位置に接点Ｃを設定しており、その接点Ｃは外郭側の平坦面部２１から遠くに設定されている。

光学部材１６は、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部２４に引いた接線Ｂと外郭側の平坦面部２１とが成す角度βが、グレアを生ずる場合における外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部２４に引いた接線Ｄと外郭側の平坦面部２１とが成す角度αよりも大きく設定されている。

次に、ＬＥＤユニット１０の光学的特性について説明する。

電源ユニット１０３が商用電源を直流電源に変換してＬＥＤユニット１０に給電することにより、ＬＥＤチップ１４から発光光を発する。

発光光は、ある程度広がりを持って拡散されている。発光光のうちグレアを創生するグレア創生光γは、ＬＥＤパッケージ収容凹部２２で反射して凸曲面レンズ部２４に入射され、凸曲面レンズ部２４から出射凹部２３内に出射される。このとき、グレア創生光γは出射凹部２３から外部に出射されずに出射凹部２３から平板部２０内に入射され、その後に外郭側の平坦面部２１から出射される。
これにより、グレア創生光γは光学的に減衰されて不快なグレアを創生しないことになる。

第１実施形態のＬＥＤユニット１０では、光学部材１６は、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部２４に引いた接線Ｂが凸曲面レンズ部２４の周囲近傍の位置に接点Ｃを有する。
これにより、光学部材１６は、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部２４に引いた接線Ｂと外郭側の平坦面部２１とが成す角度βを大きくしてグレアカット角を大きく設定することができる。
従って、簡素な構造でグレアの低減を図ることができる。

第１実施形態のＬＥＤユニット１０では、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部２４に引いた接線Ｂと外郭側の平坦面部２１とが成す角度の調整は、従来のもののようなグレアカット板を用いる場合と比べて器具寸法に対する影響が少ない。
これにより、光学部材１６の外径をグレアカット板よりも大幅に小さくすることができる。
従って、小型化を図ることができる。

第１実施形態の照明器具１００では、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部２４に引いた接線Ｂが凸曲面レンズ部２４の周囲近傍の位置に接点Ｃを有する光学部材１６を適用したＬＥＤユニット１０を装備した。
これにより、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部２４に引いた接線Ｂと外郭側の平坦面部２１とが成す角度βを大きくしてグレアカット角を大きく設定することができる。
従って、簡素な構造でグレアの低減および小型化を図ることができる照明器具１０を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態のＬＥＤユニット及び照明器具について説明する。なお、以下の各実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図３に示すように、本発明の第２実施形態の照明器具１２０に搭載されるＬＥＤユニット３０は、中央部よりも周囲近傍の曲率が小さく設定された凸曲面レンズ部３２を有する光学部材３１を適用した。

光学部材３１は、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部３２に引いた接線Ｂの接点Ｃが外郭側の平坦面部２１から遠く設定される。
これにより、光学部材３１は、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部３２に引いた接線Ｂと外郭側の平坦面部２１とが成す角度βを大きくすることができる。

第２実施形態のＬＥＤユニット３０および照明器具１２０は、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態のＬＥＤユニット及び照明器具について説明する。

図４に示すように、本発明の第３実施形態の照明器具１３０に搭載されるＬＥＤユニット４０は、外郭側の平坦面部２１をＬＥＤパッケージ１３側から遠ざけて設定した凸曲面レンズ部４２を有する光学部材４１を適用した。

光学部材４１は、外郭側の平坦面部２１をＬＥＤパッケージ１３側から遠ざけることにより、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部３２に引いた接線Ｂの接点Ｃが外郭側の平坦面部２１から遠く設定される。
これにより、光学部材４１は、外郭側の平坦面部２１と出射凹部２３との境界点Ａから凸曲面レンズ部３２に引いた接線Ｂと外郭側の平坦面部２１とが成す角度βを大きくすることができる。

第３実施形態のＬＥＤユニット４０および照明器具１３０は、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態のＬＥＤユニット及び照明器具について説明する。

図５に示すように、本発明の第４実施形態の照明器具１４０に搭載されるＬＥＤユニット５０は、第１実施形態と比べて小さい内径寸法Ｄ２を有するＬＥＤパッケージ収容凹部５２と出射凹部５３とを有する光学部材５１を適用した。

光学部材５１は、小さい内径寸法Ｄ２を有するＬＥＤパッケージ収容凹部５２と出射凹部５３とを有することにより、外郭側の平坦面部２１と出射凹部５３との境界点Ａから凸曲面レンズ部３２に引いた接線Ｂの接点Ｃが外郭側の平坦面部２１から遠く設定される。
これにより、光学部材４１は、外郭側の平坦面部２１と出射凹部５３との境界点Ａから凸曲面レンズ部３２に引いた接線Ｂと外郭側の平坦面部２１とが成す角度βを大きくすることができる。

第４実施形態のＬＥＤユニット５０および照明器具１４０は、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、前記各実施形態で使用したＬＥＤパッケージ１３、ＬＥＤ基板１５等は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

１００、１２０、１３０、１４０ 照明器具
１０、３０、４０、５０ ＬＥＤユニット
１４ ＬＥＤチップ（ＬＥＤ光源）
１６、３１、４１、５１ 光学部材
２１ 外郭側の平坦面部
２３、５３ 出射凹部（凹部）
２４、３２、４２ 凸曲面レンズ部

Claims (2)

1. ＬＥＤ光源としてのＬＥＤチップとＬＥＤパッケージとを有するＬＥＤ基板と、
   前記ＬＥＤ光源からの光を制御するための光学部材と、
   を備えるＬＥＤユニットであって、
   前記光学部材は、
   前記光学部材における前記ＬＥＤ基板に対向する面である第１面を開口して形成される、前記ＬＥＤパッケージを収容するＬＥＤパッケージ収容凹部と、
   前記光学部材における前記ＬＥＤ基板とは反対側の、前記ＬＥＤ基板の実装面と平行な面である第２面を開口して形成される、光が出射される凹部である光出射凹部と、
   前記ＬＥＤパッケージ収容凹部と前記光出射凹部との間に設けられ、前記ＬＥＤ基板側の第１の凸曲面と、前記ＬＥＤ基板とは反対側の第２の凸曲面と、を有する凸曲面レンズ部と、
   を有し、
   前記ＬＥＤパッケージ収容凹部の側面は、前記ＬＥＤ基板の実装面に対して垂直であり、
   前記光学部材における前記第２面と前記光出射凹部との境界を通る、前記第２の凸曲面の表面に接する接線は前記凸曲面レンズ部の周囲近傍の位置に接点を有し、前記接線が前記第２面となす角はグレアカット角よりも大きく、
   かつ、前記凸曲面レンズ部の前記第２の凸曲面は、その中央部よりも周囲近傍の曲率が小さくなるように形成されており、
   前記ＬＥＤパッケージ収容凹部の側面で反射して前記凸曲面レンズ部に入射され、前記凸曲面レンズ部から前記出射凹部内に出射される光は、前記出射凹部から外部に出射されずに前記出射凹部から前記光学部材の前記第２面側の部分に入射され、その後に、前記光学部材の前記第２面から前記外部に出射される、
   ことを特徴とするＬＥＤユニット。
2. 請求項１に記載のＬＥＤユニットを装備したことを特徴とする照明器具。

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