JP5839674B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
θ(a2)<θ(b2) …(1)
ただし、式(1)において、θ(a2)は、前記発光素子の発光中心から前記発光素子の光軸に対してθ(a1)の角度で出射され、かつ前記反射面により反射された光の、前記発光素子の光軸に対する角度であり、θ(b2)は、前記発光素子の発光中心から前記発光素子の光軸に対してθ(b1)の角度で出射され、かつ前記反射面により反射された光の、前記発光素子の光軸に対する角度であり、前記発光素子において前記発光素子の発光中心から一番遠い点から、前記発光素子の光軸と平行方向に出射した光が前記反射面に到達する点と、前記発光素子の発光中心とを結ぶ線の、前記発光素子の光軸に対する角度をθ(c1)としたときに、θ(c1)≦θ(a1)<θ(b1)である。
[照明装置の構成]
図3は、本発明の実施の形態1の照明装置100の構成を示す断面図である。本実施の形態の照明装置100は、白熱電球に代えて使用されうる。
光束制御部材130の反射面132は、光束制御部材130の中心軸CAを中心とする回転対称(円対称)面である。また、図3に示されるように、この回転対称面の母線は、発光素子120に対して凹形状である。すなわち、反射面132は、中心部から外周部に向かうにつれて発光素子120からの高さが高くなる非球面形状の曲面を有する。また、反射面132の外周部は、反射面132の中心部と比較して、発光素子120の光軸LA方向における発光素子120からの距離(高さ)が離れた位置に形成されている。たとえば、反射面132は、中心部から外周部に向かうにつれて発光素子120からの高さが高くなる非球面形状の曲面であるか、または、中心部から所定の地点までは中心部から外周部に向かうにつれて発光素子120(基板110)からの高さが高くなり、前記所定の地点から外周部までは中心部から外周部に向かうにつれて発光素子120からの高さが低くなる非球面形状の曲面である。前者の場合、基板110の面方向に対する反射面132の傾斜角度は、中心部から外周部に向かうにつれて小さくなる。一方、後者の場合、反射面132には、中心部と外周部との間であって、かつ外周部に近い位置に、基板110の面方向に対する傾斜角度が零(基板110と平行)となる点が存在する。
θ(a2)<θ(b2) …(1)
(実施の形態1の照明装置)
図5は、図3に示される実施の形態1の照明装置100における、発光素子120(サイズ:7.6mm×6.6mm)の発光中心からの出射光の角度と、その出射光に対応する反射光の角度との関係を示すグラフ(シミュレーション結果)である。出射光および反射光の角度は、いずれも発光素子120の光軸LAに対する角度である。この照明装置100では、θ(c1)=26.89°である。
図7は、比較例1の照明装置100’の構成を示す断面図であり、図8は、比較例1の照明装置100’における光路の一例を示す断面図である。図7および図8に示されるように、比較例1の照明装置100’は、実施の形態1の照明装置100と光束制御部材130’の反射面132’の形状が異なる。
実施の形態1の照明装置100は、光束制御部材130に到達した発光素子120からの出射光のうち、一部の光を反射面132によって側方方向および後方方向へ反射させ、一部の光を前方方向へ透過させる。このとき、光束制御部材130の光の反射率および透過率を調整することで、各方向への出射光量を容易に制御することができる。また、実施の形態1の照明装置100は、反射面132の中心部側の領域において側方方向の反射光を生成し、外周部側の領域において後方方向の反射光を生成する。このため、実施の形態1の照明装置100は、基板110に妨げられることなく、後方方向の被照射面を効率よく照らすことができる。
[照明装置の構成]
図11は、本発明の実施の形態2の照明装置200の構成を示す断面図であり、図12は、実施の形態2の照明装置200における光路の一例を示す断面図である。実施の形態2の照明装置200は、実施の形態1の照明装置100と、基板210、光束制御部材230および側壁部240の形状がそれぞれわずかに異なる。また、実施の形態2の照明装置200は、カバーを有していない点でも実施の形態1の照明装置100と異なる。
(実施の形態2の照明装置)
図13は、実施の形態2の照明装置200における、発光素子120(サイズ:16mm×14mm)の発光中心からの出射光の角度と、その出射光に対応する反射光の角度との関係を示すグラフである。この照明装置200では、θ(c1)=40.55°である。
図15は、比較例2の照明装置200’の構成を示す断面図であり、図16は、比較例2の照明装置200’における光路の一例を示す断面図である。図15および図16に示されるように、比較例2の照明装置200’は、実施の形態2の照明装置200と光束制御部材230’の反射面232’の形状が異なる。
実施の形態2の照明装置200は、実施の形態1の照明装置100と同様の効果を有する。実施の形態2の照明装置200は、白熱電球に代えて室内照明などに使用されうる。
[照明装置の構成]
図19は、本発明の実施の形態3の照明装置300の構成を示す断面図であり、図20は、実施の形態3の照明装置300における光路の一例を示す断面図である。実施の形態3の照明装置300は、実施の形態1の照明装置100と、光束制御部材330の形状がわずかに異なる。また、実施の形態3の照明装置300は、カバーを有していない点でも実施の形態1の照明装置100と異なる。
図21は、実施の形態3の照明装置300における、発光素子120(サイズ:7.6mm×6.6mm)の発光中心からの出射光の角度と、その出射光に対応する反射光の角度との関係を示すグラフである。この照明装置300では、θ(c1)=30.55°である。
実施の形態3の照明装置300は、実施の形態1の照明装置100と同様の効果を有する。実施の形態3の照明装置300は、白熱電球に代えて室内照明などに使用されうる。
[照明装置の構成]
図23は、本発明の実施の形態4の照明装置400の構成を示す断面図であり、図24は、実施の形態4の照明装置400における光路の一例を示す断面図である。実施の形態4の照明装置400は、実施の形態1の照明装置100と、基板410、光束制御部材430および側壁部440の形状がそれぞれわずかに異なる。また、実施の形態4の照明装置400は、カバーを有していない点でも実施の形態1の照明装置100と異なる。
図25は、実施の形態4の照明装置400における、発光素子120(サイズ:16mm×14mm)の発光中心からの出射光の角度と、その出射光に対応する反射光の角度との関係を示すグラフである。この照明装置400では、θ(c1)=40.55°である。
実施の形態4の照明装置400は、実施の形態1の照明装置100と同様の効果を有する。実施の形態4の照明装置400は、白熱電球に代えて室内照明などに使用されうる。
[照明装置の構成]
図27は、本発明の実施の形態5の照明装置500の構成を示す断面図であり、図28は、実施の形態5の照明装置500における光路の一例を示す断面図である。
図29は、実施の形態5の照明装置500における、発光素子120(サイズ:16mm×14mm)の発光中心からの出射光の角度と、その出射光に対応する反射光の角度との関係を示すグラフである。この照明装置400では、θ(c1)=42.79°である。
実施の形態5の照明装置500は、実施の形態5の照明装置100と同様の効果を有する。実施の形態5の照明装置500は、白熱電球に代えて室内照明などに使用されうる。
[照明装置の構成]
図31は、本発明の実施の形態6の照明装置600の構成を示す断面図であり、図32は、実施の形態6の照明装置600における光路の一例を示す断面図である。実施の形態6の照明装置600は、実施の形態1の照明装置100と、基板610、光束制御部材630および側壁部640の形状がわずかに異なる。また、実施の形態6の照明装置600は、発光素子120を覆うレンズ660を有する点でも実施の形態1の照明装置100と異なる。
図33は、実施の形態6の照明装置600における、発光素子120(サイズ:1mm×1mm)の発光中心からの出射光の角度と、その出射光に対応する反射光の角度との関係を示すグラフである。この照明装置600では、θ(c1)=20.15°である。
実施の形態6の照明装置600は、実施の形態1の照明装置100と同様の効果を有する。実施の形態6の照明装置600は、白熱電球に代えて室内照明などに使用されうる。
[照明装置の構成]
図35は、本発明の実施の形態7の照明装置700の構成を示す断面図である。図35に示されるように、照明装置700は、1または2以上の発光素子120、光束制御部材130、側壁部140、基台710、カバー720、電球筐体730および口金740を有する。実施の形態7の照明装置700は、電球型の形状をしており、白熱電球と同じように使用される。
図38は、図36に示される実施の形態1の照明装置100を含む電球型の照明装置700’の配光特性を示すグラフである。電球筐体730の外径は、35mmであり、発光素子120のサイズは、7.6mm×6.6mmである。このグラフから、図36に示される照明装置700’は、広くかつバランスのよい配光特性であることがわかる。
小型電球用の発光素子120および光束制御部材130を、それよりも大型の電球にそのまま適用すると、後方方向の光が電球筐体730に妨げられてしまい、バランスのよい配光特性を実現することができない(図37参照)。一方で、電球筐体730に合わせて光束制御部材130を大きくすると、成形性や透過反射膜の成膜の観点から製造コストが増大してしまう。
[照明装置の構成]
図41は、本発明の実施の形態8の照明装置800の構成を示す断面図である。実施の形態8の照明装置800は、光束制御部材130および側壁部140が3本の脚部810により支持されている点において実施の形態7の照明装置700と異なる。
図42は、実施の形態8の照明装置800の配光特性を示すグラフである。各構成要素のサイズは、実施の形態7の照明装置700と同一である。円柱形状の脚部810は、それぞれ外径1mm、長さ2mmである。このグラフから、実施の形態8の照明装置800は、広くかつバランスのよい配光特性であることがわかる。
実施の形態8の照明装置800は、実施の形態7の照明装置100と同様の効果に加えて、基台710上における光束制御部材130を設置するためのスペースを顕著に削減できるという効果を有する。
[照明装置の構成]
図43は、本発明の実施の形態9の照明装置900の構成を示す断面図である。実施の形態9の照明装置900は、光束制御部材130が側壁部の代わりに3本の脚部910により支持されている点において実施の形態7の照明装置700と異なる。光束制御部材130および脚部910は、一体として作製されてもよいし、それぞれ別個に作製されてもよい。
図44は、実施の形態9の照明装置900の配光特性を示すグラフである。各構成要素のサイズは、実施の形態7の照明装置700と同一である。円柱形状の脚部910は、それぞれ外径1mm、長さ2mmである。このグラフから、実施の形態9の照明装置900は、広くかつバランスのよい配光特性であることがわかる。
実施の形態9の照明装置900は、実施の形態8の照明装置800と同様の効果を有する。
[照明装置の構成]
図45は、本発明の実施の形態10の照明装置1000の構成を示す断面図である。実施の形態10の照明装置1000は、光束制御部材130が側壁部の代わりに3本の吊り下げ部1010により支持されている点において実施の形態7の照明装置700と異なる。吊り下げ部1010は、カバー720の内面に固定されている。吊り下げ部1010は、光束制御部材130またはカバー720と一体として作製されてもよいし、それぞれ別個に作製されてもよい。
図46は、実施の形態10の照明装置1000の配光特性を示すグラフである。各構成要素のサイズは、実施の形態7の照明装置700と同一である。円柱形状の吊り下げ部1010は、それぞれ外径1mm、長さ10.8mmである。このグラフから、実施の形態10の照明装置1000は、広くかつバランスのよい配光特性であることがわかる。
実施の形態10の照明装置1000は、実施の形態7の照明装置700と同様の効果に加えて、基台710上における光束制御部材130を設置するためのスペースが不要であるという効果を有する。
[照明装置の構成]
図47は、本発明の実施の形態11の照明装置1100の構成を示す断面図である。実施の形態11の照明装置1100は、図37に示される照明装置700”において、カバー150を口金740側に9.1mm延長するとともに(カバー720)、それに合わせて電球筐体730の一部を除去したものである。すなわち、実施の形態7の照明装置700における基台710および電球筐体730の両方の役割を、電球筐体1110に担わせている。
図48は、実施の形態11の照明装置1100の配光特性を示すグラフである。このグラフから、実施の形態11の照明装置1100は、広くかつバランスのよい配光特性であることがわかる。
実施の形態11の照明装置1100は、実施の形態7の照明装置700と同様の効果を有する。
12,22 LED
14 カバー
16 アルミ板
18 透過窓
24 拡散カバー
26 透明カバー
100,100’,200,300,400,500,600 照明装置
110,210,410,510,610 基板
120 発光素子
130,130’,230,330,430,530,630 光束制御部材
132,132’,232,332,432,532,632 反射面
140,240,440,540,640 側壁部
150,720 カバー
550 蓋部
660 レンズ
700,700’,700”,800,900,1000,1100 電球型の照明装置
710 基台
730,1110 電球筐体
740 口金
810,910 脚部
1010 吊り下げ部
CA 光束制御部材の中心軸
LA 発光素子の光軸
Claims (9)
- 基板上に配置された1つの発光素子と、
前記発光素子の光軸とその中心軸が一致するように前記発光素子に対して空気層を介して配置され、前記発光素子から出射された光の一部を反射し、一部を透過させる光束制御部材と、を有し、
前記光束制御部材は、前記発光素子と対向し、かつ前記発光素子から出射された光の一部を反射させる反射面を有し、
前記反射面は、前記発光素子の光軸との交点である中心部から外周部に向かうにつれて前記発光素子からの高さが高くなる非球面形状の曲面を有し、
前記反射面の外周部は、前記反射面の中心部の位置と比較して、前記発光素子の光軸の方向における前記発光素子からの距離が離れた位置に形成され、
前記反射面は、前記発光素子から前記発光素子の光軸に沿って出射された光の角度を0°としたときに、以下の式(1)を満たすように前記発光素子から出射された光の一部を反射させる、
照明装置。
θ(a2)<θ(b2) …(1)
ただし、式(1)において、
θ(a2)は、前記発光素子の発光中心から前記発光素子の光軸に対してθ(a1)の角度で出射され、かつ前記反射面により反射された光の、前記発光素子の光軸に対する角度であり、
θ(b2)は、前記発光素子の発光中心から前記発光素子の光軸に対してθ(b1)の角度で出射され、かつ前記反射面により反射された光の、前記発光素子の光軸に対する角度であり、
前記発光素子において前記発光素子の発光中心から一番遠い点から、前記発光素子の光軸と平行方向に出射した光が前記反射面に到達する点と、前記発光素子の発光中心とを結ぶ線の、前記発光素子の光軸に対する角度をθ(c1)としたときに、θ(c1)≦θ(a1)<θ(b1)である。 - 前記反射面には、前記発光素子から出射された光の一部を反射し、一部を透過させる透過反射膜が形成されている、請求項1に記載の照明装置。
- 前記光束制御部材は、前記発光素子から出射された光の一部を反射し、一部を透過させる材料により形成されている、請求項1に記載の照明装置。
- 前記光束制御部材は、前記発光素子から出射された光の一部を透過させる透過部を有している、請求項1に記載の照明装置。
- 前記透過部は、貫通孔または凹部である、請求項4に記載の照明装置。
- 開口部を有する中空領域が形成されたカバーをさらに有し、
前記発光素子および前記光束制御部材は、前記カバーの前記中空領域内に配置され、
前記カバーは、前記光束制御部材からの反射光および透過光を拡散させつつ透過させる、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の照明装置。 - 前記カバーは、略球冠形状である、請求項6に記載の照明装置。
- 前記カバーの開口部は、前記発光素子から出射された光の前記光軸に沿った出射方向を正とした場合に、前記発光素子よりも前記光軸の負の方向に位置する、請求項6に記載の照明装置。
- 前記発光素子および前記光束制御部材は、前記カバーの最大外径部分よりも、前記開口部の反対側に位置する、請求項6に記載の照明装置。
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