JP5877548B2 - 光源装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及び照明装置に関するものである。

ＬＥＤには、光の指向性が高いという特性があるため、ＬＥＤ電球において、白熱電球、蛍光ランプに近い配光を得るには、何らかの工夫が必要となる。１つの方法として、多数のＬＥＤが設けられた基板で構成される正多面体をＬＥＤ電球のカバー内に設ける方法がある（特許文献１参照）。また、別の方法として、かご型に曲げ可能なフレキシブル回路基板をカバー内に設ける方法がある（特許文献２参照）。

特表２００２−５２５８１４号公報 特開２００３−５９３０５号公報 特開２０１０−１２９５０１号公報 実開昭６０−１１２０１０号公報 実開昭５７−１６１６１号公報 特開２０１０−１９８８０８号公報

特許文献１，２の方法では、複数のＬＥＤを、それぞれが異なる方向を向くように配置することで、白熱電球、蛍光ランプに近い配光を得ようとしている。しかし、このような方法では、後述するように構造が複雑になり、製造が困難であるか、あるいは、少なくとも製造にかかるコストが増大してしまうという課題があった。

特許文献１の方法では、ＬＥＤ基板の熱を口金を介して主電源へと放散しているが、ＬＥＤ電球内に設けられた多数のＬＥＤ基板の熱を放散させるためには、そのような放熱手段では不十分であり、熱の影響から、ＬＥＤの光束低下、寿命短縮等の不具合が考えられる。これら不具合を回避するために、ＬＥＤの出力を落として温度の上昇を抑える方法もあるが、高い光束を得ることができなくなる。

また、特許文献１のＬＥＤ電球では、ＬＥＤ電球内部でＬＥＤ基板を筒状のギア柱を介して口金に接続する構造をとっており、ＬＥＤを制御する電子回路をギア柱に収容している。こうした複雑な構造を採用することは、無駄に製造コストを上げてしまうことにつながる。

特許文献２の方法では、複数のＬＥＤを配置したフレキシブル回路基板をかご型に曲げたものをカバーに封入する構造をとっている。特許文献２では、放熱の方法として熱伝導性のよいシリコンゴム等で回路をモールドする程度しか言及されておらず、放熱手段として不十分であり、熱の影響から、ＬＥＤの光束低下、寿命短縮等の不具合が考えられる。上記同様、これら不具合を回避するために、ＬＥＤの出力を落として温度の上昇を抑える方法もあるが、高い光束を得ることができなくなる。

また、特許文献２のＬＥＤ電球では、かご型に曲げたフレキシブル回路基板をカバー内に封入するという複雑な構造をとっている。上記同様、こうした複雑な構造を採用することは、無駄に製造コストを上げてしまうことにつながる。

本発明は、光源としてＬＥＤを用いた光源装置において、製造が容易でありながら、白熱灯や蛍光ランプに近い配光特性が得られる光源装置を提供することを目的とする。

本発明の一の態様に係る光源装置は、
ＬＥＤである光源と、前記光源が実装された基板とを有する光源モジュールと、
前記光源モジュールが取り付けられる筐体と、
異なる配光特性を持つ上部と下部とで構成され、前記光源モジュールを覆うように前記筐体に取り付けられ、前記光源から照射された光を内部で反射又は屈折させるカバーと
を備え、
前記カバーの上部は、前記カバーの下部よりも前記筐体から遠い位置にあり、
前記カバーの上部には、前記光源から照射された光を拡散させながら前記カバーの外部に透過させるプリズム形状の拡散透過部が形成され、
前記カバーの下部には、前記カバーの内部で反射又は屈折した光を前記カバーの外部に透過させる透光部が形成される。

本発明の一の態様によれば、光源の実装方法ではなく、カバーの構造を工夫することにより、光源としてＬＥＤを用いた光源装置において、製造が容易でありながら、白熱灯や蛍光ランプに近い配光特性が得られる光源装置を提供することが可能となる。

実施の形態１に係るＬＥＤ電球の（ａ）斜視図、（ｂ）正面図。 実施の形態１に係るＬＥＤ電球の（ａ）分解斜視図、（ｂ）分解断面図。 実施の形態１に係るＬＥＤ電球の断面図。 実施の形態２に係るＬＥＤ電球の（ａ）斜視図、（ｂ）正面図。 実施の形態２に係るＬＥＤ電球の（ａ）分解斜視図、（ｂ）分解断面図。 実施の形態２に係るＬＥＤ電球の断面図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

実施の形態１．
図１（ａ）は、本実施の形態に係るＬＥＤ電球１０（電球型照明装置の例）の斜視図であり、図１（ｂ）は、ＬＥＤ電球１０の正面図である。また、図２（ａ）は、ＬＥＤ電球１０の分解斜視図であり、図２（ｂ）は、ＬＥＤ電球１０の分解断面図（ハッチングは省略している）である。

ＬＥＤ電球１０は、カバー１１と、外表面（外周面）に放熱フィン１２ａを有し、一端が細く、他端が広い略円錐形状の筐体１２（基体部）と、この筐体１２の一端に取り付けられる口金１３と、筐体１２の他端に取り付けられる平面状のＬＥＤモジュール１４（光源モジュールの例）とを備える。

カバー１１は、ＬＥＤモジュール１４を覆うように筐体１２に着脱自在に取り付けられる。カバー１１は、異なる配光特性を持つカバー上部１１ａとカバー下部１１ｂ（少なくとも一部が第１透光部の例）の２つの部材からなる。カバー上部１１ａの形状は、例えばドーム状である。カバー下部１１ｂの形状は、例えば碗状である。カバー上部１１ａとカバー下部１１ｂとは、例えば接着剤で接着されている。なお、カバー上部１１ａとカバー下部１１ｂとは、一体的に形成されていてもよい。あるいは、後述する実施の形態２と同様に、カバー上部２１ａとカバー下部２１ｂとが、互いに着脱自在に形成されていてもよい。

カバー上部１１ａは、ＬＥＤモジュール１４が発する光を透過するカバー上部透過部１１ｃ（第２透光部の例）と、ＬＥＤモジュール１４が発する光を拡散透過するカバー上部拡散透過部１１ｄ（拡散透過部の例）とを有する。カバー上部透過部１１ｃは、カバー上部１１ａの略中央に配置され、カバー上部拡散透過部１１ｄは、カバー上部透過部１１ｃの周囲に配置される。カバー上部拡散透過部１１ｄは、例えば、プリズム形状をなしている。このプリズムにより、光をカバー下部１１ｂ側に屈折させる。

筐体１２は、一端側にカバー１１（カバー下部１１ｂ）が着脱可能なように、外表面にダイス加工あるいはタップ加工によってネジ切りされたネジ部１２ｂを有する。図示していないが、筐体１２は、一端側に突出可能なようにスライドするロックレバー等の引っ掛け片を有していてもよい。この場合、カバー１１には、引っ掛け片に対応する溝が設けられる。引っ掛け片は、筐体１２の一端側に突出するときは、カバー１１の溝に挿入されて、カバー１１が回転するのを防止する。即ち、カバー１１が筐体１２に取り付けられた状態で、引っ掛け片が溝に引っ掛けられると、カバー１１がロック状態になる。また、引っ掛け片は、筐体１２の一端側に突出しないときは、カバー１１の溝から外れて、カバー１１を回転可能な状態（解除状態）にする。なお、引っ掛け片と溝の位置は逆であってもよい。即ち、筐体１２が溝を有し、カバー１１が引っ掛け片を有していてもよい。

図示していないが、ＬＥＤ電球１０は、筐体１２の内部に収納され、ＬＥＤ１４ａを点灯させる点灯回路を備える。口金１３は、この点灯回路と電気的に接続され、ランプソケットに装着される。

ＬＥＤモジュール１４は、筐体１２の一端側に取り付けられている。ＬＥＤモジュール１４は、光を照射する複数のＬＥＤ１４ａ（光源の例）と、これら複数のＬＥＤ１４ａが面実装された基板１４ｂとからなる。ＬＥＤモジュール１４は、例えば、円形の基板１４ｂに４つのＬＥＤ１４ａを環状に略等間隔で配置して構成することができる。このように、中心にＬＥＤ１４ａを配置せず、中心から所定の間隔をあけた位置に複数のＬＥＤ１４ａを配置することにより、中心軸方向の光度を低減し、不快グレアを抑制することができる。なお、複数のＬＥＤ１４ａを、１つ又は複数のＥＬ、あるいは、その他の光源に置き換えてもよい。

図３は、ＬＥＤ電球１０の断面図（ハッチングは省略している）であり、カバー上部拡散透過部１１ｄがプリズムである場合の配光制御と、そのプリズムの形状のイメージを示している。

ＬＥＤモジュール１４が発する光は、ＬＥＤ１４ａが持つ配光特性によって、カバー上部１１ａ方向へ照射される。このＬＥＤ１４ａから発せられた光は、カバー上部透過部１１ｃでは透過し、カバー上部拡散透過部１１ｄでは、プリズムにより屈折し、この屈折により、カバー上部拡散透過部１１ｄを透過する光と、カバー下部１１ｂ側に拡散される光とに分けられる。

このように、本実施の形態では、カバー上部拡散透過部１１ｄが、複数のＬＥＤ１４ａから光が照射される領域の少なくとも一部に位置し、複数のＬＥＤ１４ａから照射される光を内側に反射して拡散するとともに当該光を外側に透過する。そして、カバー下部１１ｂが、複数のＬＥＤ１４ａから光が照射されない方向かつカバー上部拡散透過部１１ｄで光が反射される方向に位置し、カバー上部拡散透過部１１ｄで反射される光を外側に透過する。そのため、複数のＬＥＤ１４ａから上方に向かって照射される指向性の高い光の一部を、下方に向かって出射することが可能となり、白熱電球や電球型蛍光ランプに近い配光特性が得られる。なお、カバー下部１１ｂの全体が、複数のＬＥＤ１４ａから光が照射されない方向かつカバー上部拡散透過部１１ｄで光が反射される方向に位置していなくてもよい。カバー下部１１ｂの少なくとも一部（特に、下側部分）が、複数のＬＥＤ１４ａから光が照射されない方向かつカバー上部拡散透過部１１ｄで光が反射される方向に位置していれば、白熱電球や電球型蛍光ランプに近い配光特性が得られる。また、カバー下部１１ｂは、カバー上部拡散透過部１１ｄで反射される光を外側に透過するだけでなく、当該光を内側に反射して拡散してもよい。この場合、ＬＥＤ電球１０から出射される光の均一性が向上すると考えられる。

また、本実施の形態では、カバー上部透過部１１ｃが、複数のＬＥＤ１４ａから光が照射される方向かつカバー上部拡散透過部１１ｄに囲まれた一定の領域に位置し、複数のＬＥＤ１４ａから照射される光を外側に透過する。カバー上部透過部１１ｃは、カバー上部拡散透過部１１ｄより光の拡散率が低く、望ましくは光を略全て外側に透過する。そのため、ＬＥＤ電球１０の光軸（中心軸）方向における光束が必要以上に減少しないようにすることができる。

以上説明したように、本実施の形態では、カバー上部１１ａにより、ＬＥＤモジュール１４が発する光を透過させるとともに、拡散透過させるので、従来の白熱電球や電球型蛍光ランプに近い配光とすることができる。即ち、カバー１１に配光制御機能を備えることで筐体１２に対して水平に配置されたＬＥＤモジュール１４から出る光の照射角度を広げ、白熱電球や電球型蛍光ランプに近い配光を得ることができる。

また、本実施の形態では、カバー１１によって配光を制御することで、構造をシンプルなものとし、製造を容易にすることができ、製造にかかる諸コストも低く抑えることができる。そして、配光制御機能を有するカバー１１を着脱可能とすることでユーザが望む配光に応じてカバー１１を交換することで多彩な配光を実現できる。

また、本実施の形態では、筐体１２の外表面全体に放熱性能をもたせることで、放熱性能が不十分なことから起こるＬＥＤ１４ａの光束低下、寿命短縮等の不具合を防ぐことができる。

実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

図４（ａ）は、本実施の形態に係るＬＥＤ電球１０の斜視図であり、図４（ｂ）は、ＬＥＤ電球１０の正面図である。また、図５（ａ）は、ＬＥＤ電球１０の分解斜視図であり、図５（ｂ）は、ＬＥＤ電球１０の分解断面図（ハッチングは省略している）である。

ＬＥＤ電球１０は、カバー２１と、実施の形態１と同様の筐体１２と口金１３とＬＥＤモジュール１４とを備える。実施の形態１において、ＬＥＤ電球１０のカバー１１は着脱可能なため、このカバー１１のみを交換することで本実施の形態に係るＬＥＤ電球１０を構成することができる。

カバー２１は、異なる配光特性を持つカバー上部２１ａとカバー下部２１ｂ（少なくとも一部が第１透光部の例）の２つの部材からなる。カバー上部２１ａに爪状の突起２１ｃが設けられ、カバー下部２１ｂに溝２１ｄが設けられている。突起２１ｃを溝２１ｄに嵌め込むことで、カバー上部２１ａがカバー下部２１ｂに装着される。このように、本実施の形態では、カバー上部２１ａとカバー下部２１ｂとが、互いに着脱自在に形成されているため、いずれか一方又は両方を交換してＬＥＤ電球１０全体の配光特性を任意に変更することができる。なお、実施の形態１と同様に、カバー上部２１ａとカバー下部２１ｂとが、着脱自在ではなく、例えば接着剤で接着されていてもよい。あるいは、カバー上部２１ａとカバー下部２１ｂとが、一体的に形成されていてもよい。

カバー上部２１ａは、ＬＥＤモジュール１４が発する光を拡散透過するカバー上部拡散透過部２１ｅ（拡散透過部の例）を有する。カバー上部拡散透過部２１ｅは、中央部にいくほど、ＬＥＤモジュール１４が発する光を透過する透過率が次第に高くなり、周枠部へいくほど、ＬＥＤモジュール１４が発する光を拡散する拡散率が高くなるように形成されている。カバー上部拡散透過部２１ｅは、例えば、プリズム形状をなしている。このプリズムにより、光をカバー下部２１ｂ側に屈折させる。

図６は、ＬＥＤ電球１０の断面図（ハッチングは省略している）である。

ＬＥＤモジュール１４が発する光は、ＬＥＤ１４ａが持つ配光特性によって、カバー上部２１ａ方向へ照射される。このＬＥＤ１４ａから発せられた光は、カバー上部拡散透過部２１ｅのプリズムでの屈折により、カバー上部拡散透過部２１ｅを透過する光と、カバー下部２１ｂ側に拡散される光とに分けられる。カバー上部拡散透過部２１ｅの中央部に近い箇所ほど、カバー上部拡散透過部２１ｅを透過する光の量が多くなる。そして、カバー上部拡散透過部２１ｅの周縁部に近い箇所ほど、カバー下部２１ｂ側に拡散される光の量が多くなる。

このように、本実施の形態では、カバー上部拡散透過部２１ｅにおいて、中央部から周縁部へいくほど光の拡散率が高くなり、周縁部から中央部へいくほど光の透過率が高くなる。そのため、実施の形態１よりもＬＥＤ電球１０（特に、上部）から出射される光の均一性が向上する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、２つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。

１０ ＬＥＤ電球、１１，２１ カバー、１１ａ，２１ａ カバー上部、１１ｂ，２１ｂ カバー下部、１１ｃ カバー上部透過部、１１ｄ，２１ｅ カバー上部拡散透過部、１２ 筐体、１２ａ 放熱フィン、１２ｂ ネジ部、１３ 口金、１４ ＬＥＤモジュール、１４ａ ＬＥＤ、１４ｂ 基板、２１ｃ 突起、２１ｄ 溝。

Claims (6)

1. ＬＥＤである光源と、前記光源が実装された基板とを有する光源モジュールと、
   前記光源モジュールが取り付けられる筐体と、
   異なる配光特性を持つ上部と下部とで構成され、前記光源モジュールを覆うように前記筐体に取り付けられ、前記光源から照射された光を内部で反射又は屈折させるカバーと
   を備え、
   前記カバーの上部は、前記カバーの下部よりも前記筐体から遠い位置にあり、
   前記カバーの上部には、前記光源から照射された光を拡散させながら前記カバーの外部に透過させるプリズム形状の拡散透過部が形成され、
   前記カバーの下部には、前記カバーの内部で反射又は屈折した光を前記カバーの外部に透過させる透光部が形成されることを特徴とする光源装置。
2. 前記カバーは、前記光源から前記拡散透過部がある方向に照射された光の一部を前記カバーの内部で反射又は屈折させて前記透光部に到達させることを特徴とする請求項１の光源装置。
3. 前記拡散透過部は、前記光源に対して前記光源の光軸方向に位置し、
   前記透光部は、前記光源に対して前記光源の光軸方向と直交する方向に位置することを特徴とする請求項１又は２の光源装置。
4. 前記透光部は、前記カバーの内部で反射又は屈折した光を拡散させることを特徴とする請求項１から３のいずれかの光源装置。
5. 前記拡散透過部は、前記基板の中心に対応した位置から遠い領域よりも前記基板の中心に対応した位置に近い領域の方が光の透過率が高いことを特徴とする請求項１から４のいずれかの光源装置。
6. 請求項１から５のいずれかの光源装置と、
   前記筐体の内部に収納され、前記光源を点灯させる点灯回路と
   を備えることを特徴とする照明装置。

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