JP5957766B2 - 発光ユニットおよび照明器具 - Google Patents

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Description

本発明は、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子を光源として備える発光ユニットおよび当該発光ユニットを備えた照明器具に関し、特に、出射光の色むらを抑制する技術に関する。
近年、LED(Light Emitting Diode)などの発光素子を光源として備えた発光ユニットを利用した照明器具が普及しつつある。一方、照明器具の大きさは用途によって様々であるため、様々な大きさの発光ユニットが求められている。そこで、大きな発光ユニットの構成として、基板と複数の発光素子を備えたサブユニットを複数並べてなる構成を採用することが考えられる。この構成であれば、小さな製造装置でサブユニットを製造した後、複数のサブユニットを組み立てて発光ユニットを製造できる。そのため、大きな製造装置を用いる必要が無く、製造が簡便である。
例えば、特許文献1では、4つのサブユニットを並べてなる発光ユニットを備えた照明器具が提案されている。図7に示すように、発光ユニット1010は、基板1011と線状光源1012a、1012bとを備えた4つのサブユニット1013をつき合わせて並べてなる。基板1011は、4分円弧状に形成されている。また、線状光源1012a、1012bは、発光素子1012が、並び方向に沿って2つの列状に配置されてなる。
特開2012−146441号公報
ところで、上記従来の発光ユニットを備える照明器具において、線状光源からの出射光を発光ユニットの周囲に拡散する方法として、発光ユニットの光出射方向側にレンズを備える方法がある。当該レンズとしては、発光ユニットからの出射光に広がりを持たせる様々な形状のレンズが考えられる。その1つとして、例えば、線状光源に対向する部分を凸形状に盛り上げた形状のレンズがある。この形状のレンズを用いた場合、発光ユニットからの出射光は、基板と反対側の方向、且つ、線状光源及びレンズの延びる方向と直交方向に多く拡散するが、基板と反対側の方向、且つ、線状光源及びレンズの延びる方向には拡散しにくい。そのため、照明器具において、線状光源の並び方向に沿って発光素子が存在しない領域がある場合、線状光源からの出射光が拡散されにくく、暗くなってしまうことがある。
上記従来の発光ユニットでは、第1サブユニットおよび第2サブユニットをつき合わせた部分である接続部に、線状光源を位置させることが難しい。これは、第1サブユニットおよび第2サブユニットの基板の端縁において、絶縁距離を確保する必要があるためである。発光ユニットの接続部に線状光源が位置しないと、発光ユニットの他の部分と比べて接続部が暗くなってしまうことがある。すなわち、発光ユニットに、輝度むらが生じるおそれがある。
本発明は、上記した課題に鑑み、第1サブユニットおよび第2サブユニットを並べてなる構成であって、輝度むらを抑制した発光ユニットを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る発光ユニットは、基板と複数の発光素子が線状に並んだ線状光源をそれぞれ少なくとも2本以上備えた第1サブユニットおよび第2サブユニットが、当該第1サブユニットの一端と当該第2サブユニットの一端とをつき合わせた状態で並べられた発光ユニットであって、前記第1サブユニットの基板の一端縁は、外方へより多く連出された第1部位と、内方へより多く退避した第2部位とを有し、前記第2サブユニットの基板の前記第1サブユニットにつき合わせられる一端縁は、前記第1部位に並び、且つ、当該第1部位の連出長に相当する長さ分、内方へ退避した第3部位と、前記第2部位に並び、且つ、当該第2部位の退避長に相当する長さ分、外方へ連出した第4部位とを有し、前記第1サブユニットの基板の第1部位上に、前記少なくとも2本以上の線状光源のうち少なくとも1本の線状光源が配置されている、ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光ユニットは、第1サブユニットの基板の第1部位が、第2サブユニットの基板の第3部位に収まる。また、第1サブユニットの基板の第1部位上に、線状光源が配置されている。これにより、第1部位上の線状光源からの出射光は、例えば、光の出射方向に設けられたレンズにより線状光源の延びる方向に直交し、且つ、基板と反対側の方向に拡散される。これにより、第1サブユニットおよび第2サブユニットをつき合わせた部分である接続部である発光ユニットの接続部において、暗くなってしまうことを抑制できる。そして、発光ユニットに輝度むらが生じることを抑制できる。
このように、本発明の一態様では、第1サブユニットおよび第2サブユニットを並べてなる構成であって、輝度むらを抑制した発光ユニットを提供できる。
実施の形態に係る発光ユニットを示す図であり、(a)は発光ユニットの全体を示す斜視図、(b)は発光ユニットを構成するサブユニットを示す平面図である。 図1に示した発光ユニットを備えた照明器具の分解斜視図である。 図2に示した照明器具のうち、カバーを除いた照明器具の分解斜視図である。 図2に示した照明器具からの出射光について説明する図であって、(a)本発明を示し、(b)比較例を示す。 変形例に係る発光ユニットの平面図である。 変形例に係る発光ユニットの平面図である。 従来例に係る発光ユニットの平面図である。
<<実施の形態>>
1.発光ユニットの構成
本発明の一態様に係る照明器具について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。また、数値範囲を示す際に用いる符号「〜」は、その両端の数値を含む。さらに、ここでは、発光素子としてLED(Light Emitting Diode)を利用する形態について説明する。なお、図1、図2を含む全ての図において各部材間の縮尺は必ずしも統一されていない。
図1は、実施の形態に係る発光ユニットを示す図である。図1(a)は発光ユニットの全体を示す斜視図である。図1(b)は、発光ユニットを構成するサブユニットを示す平面図である。以下、特に区別の必要が無いときには、第1サブユニット13aおよび第2サブユニット13bを、まとめてサブユニット13と呼ぶ。
(全体構成)
図1に示すように、発光ユニット10は、4つの4分円弧状のサブユニット13を円環状に組み合わせてなる。また、発光ユニット10は、2つの第1サブユニット13aおよび2つの第2サブユニット13bを、第1サブユニット13aの一端と第2サブユニット13bの一端とをつき合わせて並べてなる。以下、サブユニット13のつき合わさる部分を、発光ユニット10の接続部10aと呼ぶ。
各サブユニット13は、基板11と、第1線状光源12a、第2線状光源12b、および第3線状光源12cとをそれぞれ備える。発光ユニット10において、各サブユニット13の形状および面積は等しい。そのため、発光ユニット10を構成するサブユニット13全部を、同じ1つの製造装置で連続して製造できる。
(基板)
基板11は、平面視したとき円弧状となるよう形成された板であって、基板11におけるサブユニット13の並び方向(以下、端に「並び方向」という)の一端縁に、外方へより多く連出された突出部11aと、突出部11aを除く部分である内方へより多く退避した部分とを有する。また、基板11は、並び方向の他端縁に内方へより多く退避した収納部11bと、収納部11bを除く部分である外方へより多く連出した部分とを有する。収納部11bは、突出部11aの連出長に相当する長さ分、内方へ退避している。また、突出部11aは、収納部11bの退避長に相当する長さ分、外方へ連出している。すなわち、収納部11bは、突出部11aが収まるような形状である。さらに、接続部10aでは、突出部11aが収納部11bに収まる。
基板11は、例えば、セラミックスや熱伝導性樹脂のような絶縁性材料からなる。なお、基板11は、例えば、アルミニウムのような導電性材料からなってもよい。基板11を平面視すると、図1(b)に示すように、収納部11bの面積は突出部11aの面積よりも大きい。これにより、各接続部10aには、貫通孔10bが形成されるため、発光ユニット10は、接続部10aにおいて貫通孔10bを合計4つ有する。貫通孔10bを通して、例えば、発光ユニット10を点灯させるための点灯回路からの配線を引き出すことができる。
(線状光源)
各基板11上には、第1線状光源12a、第2線状光源12b、および第3線状光源12cが、前記並び方向に沿って配置されている。以下、第1線状光源12a、第2線状光源12b、および第3線状光源12cを区別の必要が無いときには、「線状光源12」という。また、第1線状光源12aの一部が、突出部11a上に位置している。
線状光源12は、それぞれ複数のLED12dが並び方向に沿って配置されてなる。また、LED12dは、それぞれの光出射方向を基板11と反対側に向けて配置されている。また、LED12dは、1つまたは複数の白色LEDチップと、蛍光体などからなる樹脂材料等とで構成されたLEDパッケージである。LED12dは、はんだ付け等の導電性を確保できる実装方法で、基板11に実装されている。LED12dの個数は、発光ユニット10に求められる輝度に応じて決定すればよい。各線状光源12を構成するLED12dは、配線パターンにより電気的に接続されている。
2.照明器具の構成
ところで、発光ユニット10は、単独で使用することもあるが、照明器具に組み込んで使用することが一般的である。以下、発光ユニット10を備えた照明器具として、シーリングライトを例示し、図2、3を用いて説明する。なお、本発明に係る照明器具は、シーリングライトに限定されない。例えば、ダウンライト等のシーリングライト以外の建築物用照明器具であってもよいし、バックライト等の建築物用照明器具以外の照明器具であってもよい。
(全体構成)
図2は、図1に示した発光ユニットを備えた照明器具の分解斜視図である。図3は、図2に示した照明器具のうち、カバーを除いた照明器具の分解斜視図である。
図2に示すように、照明器具1は、例えば、発光ユニット10を含む発光部2と、発光ユニット10に電力を供給する電源ユニットおよび保護カバー等を含む電源部8と、発光部2と電源部8を支持する本体部9aと、発光部2を含む本体2aの一方を覆うカバー3と、を備える。照明器具1は、例えば、本体2aを天井側に向けた状態で、天井に取り付けられる。また、照明器具1は、商用電源用のコンセントから給電されて駆動される。
カバー3は、発光部2を覆うような有底円筒状に形成されている。また、カバー3は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス等の透光性材料からなる。カバー3の内面には、光源である発光部2からの出射光を拡散させる拡散処理、例えば、シリカや白色顔料等による拡散処理が施されている。発光部2からの出射光は、カバー3を透過して、照明器具1の外部へ取り出される。発光部2の詳細な構成は、図3を用いて後述する。本体2aは、円盤状にプレスされたアルミや鉄などの金属材料からなり、中央に貫通孔が設けられている。
(各部構成)
図3に示すように、照明器具1は、センターレンズ5と、センター発光ユニット6と、レンズ7と、電源部8と、本体部9aと、発光ユニット10等とを備える。センター発光ユニット6を中央領域の光源として設け、且つ、発光ユニット10を中央領域以外の領域の光源として設けることで、照明器具1の輝度むらを抑制している。発光ユニット10は、レンズ7および本体2aに挟まれ、レンズ7の内外周に設けられた螺子穴にて、螺子により固定されている。3つの受け具8aはカバー3を固定する。
センターレンズ5は、センター発光ユニット6からの出射光を拡散する。また、センターレンズ5は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス等の透光性材料からなる。センター発光ユニット6は、円環状の基板6aと、円周状に配置されたLED6dと、を含む。
レンズ7は、発光ユニット10からの出射光を拡散する。レンズ7による出射光の拡散方向は、例えば、列状の光源を用いた場合、当該列方向に直交する方向である。また、レンズ5は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス等の透光性材料からなる。発光ユニット10は、上述のように、サブユニット13を並べてなる。
電源部8は、絶縁板8d上に搭載された制御ブロック8bおよび電源ブロック8cと、金属からなる保護カバー8e等とを備える。制御ブロック8bは、ケース内に制御基板が収納されて構成される。制御基板と電源ブロック8cとは、テープ電線により接続されている。制御ブロック8bは、例えば、ユーザーが操作できるリモートコントローラーから出力される点灯信号および非点灯信号を受信し、電源ブロック8cに制御信号を出力する。電源ブロック8cは、基板と基板上に実装された各種の電子部品とから構成される。また、電源ブロック8cは、供給された交流電流を所望の直流電流に変換する回路を備える。保護カバー8eは、搭載された電源ブロック8cおよび制御ブロック8bを収納する部材である。また、保護カバー8eの中央部には、取り付け用貫通孔が形成されている。保護カバー8eに形成された取り付け用貫通孔には、照明器具1を天井等に設置された配線器具に取り付けるためのアダプタ(不図示)が嵌合される。また、当該アダプタを介して照明器具1が天井等に固定される。なお、電源ブロック8cから引き出された電源線8fは、保護カバー8eの貫通孔および本体2aの貫通孔4aを介し、給電用コンセントに接続される。
本体部9aは、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス等の透光性材料からなる。また、本体部9aは、電源部8の外周面に取り付けられた発光ユニット(不図示)の保護、および当該発光ユニットの光拡散のために設けられたカバーである。
3.発光ユニットからの出射光
以下、発光ユニット10からの出射光について、図4を用いて説明する。図4は、図1に示した発光ユニットからの出射光について説明する図である。図4(a)は本発明を示し、図4(b)は比較例を示す。なお、上述のように、レンズ7による、出射光の主な拡散方向は、例えば、線状光源を用いた場合、基板に沿った方向では、線状光源の延びる方向に直交する方向である。また、実際には、発光ユニットは4つのサブユニットを並べてなるが、図面では2つのサブユニットを並べた部分のみ示している。
図4(b)に示すように、発光ユニット910は、基板911と線状光源12とを備えたサブユニット913をつき合わせて並べてなる。ここで、発光ユニット910における接続部910aの中央部には、並び方向でみると、線状光源12が位置しない領域が存在している。ここで、線状光源12からの出射光は、出射方向側にレンズ7を設けた場合、線状光源12の延びる方向と直交する方向である矢印L1に示す方向に拡散しやすい。一方、線状光源12からの出射光は、出射方向側にレンズ7を設けた場合、線状光源12の延びる方向である矢印L2に示す方向には出射しにくい。そのため、発光ユニット910における接続部910aの中央部では、線状光源12からの出射光が拡散されにくい。その結果、発光ユニット910における接続部910aの中央部が暗くなってしまう。これにより、発光ユニット910に輝度むらが生じるおそれがある。
一方、図4(a)に示すように、発光ユニット10における接続部10aでは、第1サブユニット13aの基板11における突出部11aが、第2サブユニット13bの基板11における収納部11bに収まっている。また、線状光源12aの一部が突出部11a上に位置している。ここで、線状光源12からの出射光は、線状光源12の延びる方向と直交する方向である矢印L1に示す方向に拡散しやすい。一方、線状光源12からの出射光は、線状光源12の延びる方向である矢印L2に示す方向には出射しにくい。その結果、発光ユニット10の接続部10aの中央部が暗くなってしまうことを抑制できる。これにより、発光ユニット10に輝度むらが生じることを抑制できる。
このように、本発明では、第1サブユニットおよび第2サブユニットを並べてなる構成であって、輝度むらを抑制した発光ユニット10を提供できる。
<<変形例>>
以下に、本発明に係る発光ユニットの変形例について、図5、6を用いて説明する。変形例に係る発光ユニットは、上記実施の形態に対し、基板の形状、発光素子列の数、および発光素子列の配置について異なる。なお、変形例については、両者の相違点についてのみ説明し、共通する構成については同じ符号を使って説明を省略する。図5、6は、変形例に係る発光ユニットの平面図である。
1.収納部の面積と突出部の面積とが同じである発光ユニット
図5(a)に示すように、発光ユニット110では、収納部111bの形状および面積と突出部111aの形状および面積とが同じである。そのため、第1サブユニット113aの基板111における突出部111aは、第2サブユニット113bの基板111における収納部111bに隙間なく収まっている。この構成によって、発光ユニット110を製造するときに、4つのサブユニット113を連結する際に、並び方向と直交する方向への位置ずれを抑制できる。これは、4つのサブユニット113を連結する際に、発光ユニット110の接続部110aにおいて、突出部111aが収納部111bを囲む端縁に引っ掛かれば、それ以上突出部111aが当該直交方向に移動しないためである。なお、この場合、配線は、例えば、基板外に貫通孔を設けて引き出せばよい。
2.長方形状発光ユニットへの応用
図5(b)に示すように、発光ユニット210は、長方形状であってもよい。第1サブユニット213aおよび第2サブユニット213bにおける基板211は、長方形状であって、一端縁に突出部211aおよび収納部211bを有する。第1サブユニット213aの基板211における突出部211aが、第2サブユニット213bの基板211における収納部211bに、隙間なく収まっている。第2サブユニット213aの収納部211bおよび第2サブユニット213bの突出部211aに関しても同様のことがいえる。第1サブユニット213aにおける第1線状光源212aが、第1突出部211a上に位置している。また、第2サブユニット213bにおける第2線状光源212bが、第1突出部211a上に位置している。このように、発光ユニットの形状は、円環状に限らず、例えば、長方形状であってもよい。さらに、線状光源の本数は、2本、3本に限らず、少なくとも2本以上であればよい。
3.斜めカット型サブユニット
図6(a)に示すように、基板311の端縁は、斜めにカットされたような形状であってもよい。すなわち、第1サブユニット313aの基板311の一端縁311aは、外方へより多く連出された部位と無い方へより多く退避した部位とが連なって形成されてなる、並び方向に対して斜めな直線状の端縁である。同様に、第2サブユニット313bの基板311の第1サブユニット313aにつき合わせられる端縁311bは、外方へより多く連出された部位と無い方へより多く退避した部位とが連なって形成されてなる、第1サブユニット313aの基板311における一端縁311aに対して平行な直線状の端縁である。第1線状光源312a、第2線状光源312b、および第3線状光源313cは、並び方向に沿って配置されている。第1サブユニット311aの第1線状光源12aの一端縁311a側の端部から並び方向に直交する直線を引くと、当該直線は第2サブユニット313bの一端縁311bと交点を有する。
4.突出部および収納部の位置
図6(b)に示すように、第1サブユニット413aは、基板411における一端縁の中央に1つの突出部411aを有する。第2サブユニット413bは、基板411における第1サブユニット413aにつき合わせられる一端縁の中央に1つの収納部411bを有する。この構成でも、第1サブユニット413aの基板411における突出部411aが、第2サブユニット413bの基板411における収納部411bに隙間なく収まっている。また第1サブユニット413aにおいて、第2線状光源12bが突出部411a上に位置している。また、この構成によって、発光ユニット410を製造するときに、4つのサブユニット413を連結する際に、並び方向と直交する方向への位置ずれを抑制できる。
5.その他
以上、本発明に係る照明器具の構成を、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態およびその変形例に限られない。例えば、上記実施形態およびその変形例の部分的な構成を、適宜組み合わせてなる構成であってもよい。また、上記実施の形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることは可能である。
(基板の形状)
上記実施の形態等では、基板の両端縁を同じ形状としていた。しかしながら、これに限らず、基板の両端縁が異なる形状となっていてもよい。また、基板の一端縁は1つの突出部を有していたが、これに限らない。基板の一端縁は複数の突出部を有していてもよい。そして、この場合、当該基板と隣り合う基板の他端縁は、1つまたは複数の収納部を有していればよい。
(サブユニットおよび発光ユニット)
上記実施の形態等では、発光ユニットの形状を円環状または直線状とした。しかしながら、発光ユニットの形状はこれに限らず、例えば、楕円環状や折れ線状等の他の形状であってもよい。発光ユニットの形状が楕円環状である場合、例えば、各サブユニットはそれぞれ異なる形状となる場合がある。サブユニットの形状としては、長方形状の他に、例えば、多角形状などであってもよい。
(線状光源の配置)
上記実施の形態等では、第1サブユニットの基板の一端縁は、外方へより多く連出された第1部位と、内方へより多く退避した第2部位とを有する。また、第2サブユニットの基板の第1サブユニットにつき合わせられる一端縁は、第1部位に並び、且つ、第1部位の連出長に相当する長さ分、内方へ退避した第3部位と、第2部位に並び、且つ、第2部位の退避長に相当する長さ分、外方へ連出した第4部位とを有する。ここで、上記実施の形態に限らず、この構成であって、例えば、第1部位上に線状光源が配置されていても、輝度むらを抑制できる。なお、上記実施の形態等のように、第1部位上に線状光源が配置されるとともに、第4部位状に線状光源が配置されている構成では、輝度むらをさらに抑制できる。
(発光素子)
本発明に係る発光素子は、LEDに限らない。発光素子として、例えば、LD(レーザダイオード)や、EL素子(エレクトリックルミネッセンス素子)であってもよい。また、本発明に係る発光素子は、SMD(Surface Mount Device)型だけでなく、COB(Chip On Board)型でも良い。
(その他)
本発明に係る照明器具は、シーリングライト、ダウンライト、バックライトなど照明用途全般に広く利用可能である。
1 発光器具
10 発光ユニット
11 基板
11a 突出部
11b 収納部
12a 第1線状光源
12b 第2線状光源
12c 第3線状光源
12d LED
13 サブユニット
13a 第1サブユニット
13b 第2サブユニット

Claims (8)

  1. 基板と複数の発光素子が線状に並んだ線状光源をそれぞれ少なくとも2本以上備えた第1サブユニットおよび第2サブユニットが、当該第1サブユニットの一端と当該第2サブユニットの一端とをつき合わせた状態で並べられた発光ユニットであって、
    前記第1サブユニットの基板の一端縁は、外方へより多く連出された第1部位と、内方へより多く退避した第2部位とを有し、
    前記第2サブユニットの基板の前記第1サブユニットにつき合わせられる一端縁は、前記第1部位に並び、且つ、当該第1部位の連出長に相当する長さ分、内方へ退避した第3部位と、前記第2部位に並び、且つ、当該第2部位の退避長に相当する長さ分、外方へ連出した第4部位とを有し、
    前記第1サブユニットの基板の第1部位上に、前記少なくとも2本以上の線状光源のうち少なくとも1本の線状光源が配置されている、
    ことを特徴とする発光ユニット。
  2. 前記第1部位および第4部位は、凸形状であり、
    前記第1サブユニットと第2サブユニットとをつき合わせた部分では、前記第1部位が前記第3部位に収まり、且つ、前記第4部位が前記第2部位に収まり、
    前記少なくとも2本以上の線状光源は、前記並び方向に沿って配置されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の発光ユニット。
  3. 前記第1サブユニットおよび第2サブユニットにおける基板を平面視すると、
    前記第3部位の面積は、前記第1部位の面積よりも大きく、
    前記第2部位の面積は、前記第4部位の面積よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項2に記載の発光ユニット。
  4. 前記第1サブユニットおよび第2サブユニットにおける基板を平面視すると、
    前記第3部位の面積は、前記第1部位の面積と同じであり、
    前記第2部位の面積は、前記第4部位の面積と同じである、
    ことを特徴とする請求項2に記載の発光ユニット。
  5. 前記第1サブユニットおよび第2サブユニットにおける基板を平面視すると、
    前記第1サブユニットの基板の形状および面積は、前記第2サブユニットの基板の形状および面積とそれぞれ同じである、
    ことを特徴とする請求項2に記載の発光ユニット。
  6. 請求項2に記載の発光ユニットを備え、
    前記発光ユニットの少なくとも一部を覆い、前記少なくとも2本以上の線状光源からの出射光を、前記基板に沿った方向では前記少なくとも2本以上の線状光源の延びる方向と直交する方向に拡散するレンズと、
    前記レンズを覆うカバーと、
    を備える、
    ことを特徴とする照明器具。
  7. 前記第サブユニットの基板の第4部位上に、前記少なくとも2本以上の線状光源のうち少なくとも1本の線状光源が配置されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の発光ユニット。
  8. 前記第1サブユニットの基板の一端縁は、前記第1部位と前記第2部位が連なって形成されてなる、前記並び方向に対して斜め直線状の端縁であり、
    前記第2サブユニットの基板の前記第1サブユニットにつき合わせられる一端縁は、前記第3部位と前記第4部位が連なって形成されてなる、前記第1サブユニットの基板の一端縁に対して平行な直線状の端縁であり、
    前記第1サブユニットに配置された線状光源の前記一端縁側の端部から前記並び方向に直交する直線を引くと、当該直線は前記第2サブユニットの前記一端縁と交点を有する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の発光ユニット。
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