JP6086190B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する。）等の発光素子を光源とする照明装置に関する。

近時、ＬＥＤの高出力化、高効率化に伴い、光源としてＬＥＤを用いた屋内又は屋外で使用される長寿命化が期待できる照明装置が開発されている。この照明装置は、ＬＥＤを基板に複数実装して所定の明るさを得るようにしたもので、例えば、天井面等に取付けられる一般住宅用のシーリングライトとして用いられている。

このような照明装置においては、光源としてのＬＥＤの輝度が高く、出射される光の指向性が強いこと等から、光を均一に分散して放射させるため、ＬＥＤの前面側に拡散材（セード）が配置されるようになっている。

特開２００９−１１７１６０号公報

しかしながら、生活様式の多様化に伴って、これら照明装置に求められる機能としては、単に、周囲を明るく照らすのみではなく、光をデザインして、演出効果を高め、照明装置として付加価値を高めることが望まれている。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、グレアを抑制して輝きのある演出効果を高め、意匠性のある照明装置として付加価値を高めることが可能な照明カバーを有する照明装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態による照明装置は、中央部に取付部を配設するための開口が形成された器具本体と；前記取付部を囲むように複数の発光素子を前記器具本体に配設された光源体と；前記光源体を覆い、前記器具本体に取り付けられるとともに、内面に複数の開口部を有する透光膜が形成された照明カバーと；を有し、前記照明カバーは、前記本体の開口に対向する中央領域は透光膜が形成された透光領域のみからなり、前記開口部が形成されている領域にプリズム加工部が設けられていることを特徴とする

本発明の実施形態によれば、照射面の照度を低下することのない照明装置として付加価値を高めることが可能な照明カバーおよび照明装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。 同照明装置を示す分解斜視図である。 同照明装置においてカバー部材及び点灯装置カバーを取外して下方から見て示す概略平面図である。 同照明器具を示す断面図である。 図４中、Ａ部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。各図においてリード線等による配線接続関係は省略して示している場合がある。なお、同一部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態の照明器具は、器具取付面に設置された配線器具としての引掛けシーリングボディに取付けられて使用される一般住宅用のものであり、基板に実装された複数の発光素子を有する光源部から放射される光によって室内の照明を行うものである。

図１乃至図４において、照明器具は、本体１と、光源部２と、透過屈折部材３と、点灯装置４と、点灯装置カバー５と、取付部６と、セード７とを備えている。また、器具取付面としての天井面Ｃに設置された引掛けシーリングボディＣｂに電気的かつ機械的に接続されるアダプタＡを備えている。このような照明器具は、丸形の円形状の外観に形成され、前面側を光の照射面とし、背面側を天井面Ｃへの取付面としている。

本体１は、冷間圧延鋼板等の金属材料の平板から円形状に形成されたシャーシであり、略中央部に、後述する取付部６を配設するための円形状の開口１１が形成されている。また、光源部２が取付けられる内面側の平坦部１２の外周側には、背面側へ向かう段差部１３が形成されて樋状の凹部１４が形成されている。さらに、本体１の背面側には、弾性部材１５が設けられている。

光源部２は、基板２１と、この基板２１に実装された複数の発光素子２２とを備えている（図２においては発光素子２２の図示を省略している）。基板２１は、所定の幅寸法を有した円弧状の４枚の基板２１が繋ぎ合わされるように配設されて全体として略サークル状に形成されている。つまり、全体として略サークル状に形成された基板２１は、４枚の分割された基板２１から構成されている。

このように分割された基板２１を用いることにより、基板２１の分割部で熱的収縮を吸収して基板２１の変形を抑制することができる。なお、複数に分割された基板２１を用いることが好ましいが、略サークル状に一体的に形成された一枚の基板を用いるようにしてもよい。

基板２１は、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂（ＦＲ−４）の平板からなり、表面側には銅箔によって配線パターンが形成されている。また、配線パターンの上、つまり、基板２１の表面には反射層として作用する白色のレジスト層が施されている。なお、基板２１の材料は、絶縁材とする場合には、セラミックス材料又は合成樹脂材料を適用できる。さらに、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べース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用できる。

発光素子２２は、ＬＥＤであり、表面実装型のＬＥＤパッケージである。このＬＥＤパッケージが複数個サークル状の基板２１の周方向に沿って、つまり、取付部６を中心とする略円周上に複数列、本実施形態では、内周側及び外周側の２列に亘って実装されている。また、ＬＥＤパケージには、発光色が昼白色のものと電球色のものとが用いられており、これらが交互に並べられていて、各列の隣接する発光素子２２は略等間隔を空けて配設されている。この昼白色と電球色のＬＥＤパッケージに流れる電流等を調整することにより調色が可能となっている。

なお、特定の基板２１（図３中、右側）には、常夜灯用の発光素子２２ａが実装されている。この発光素子２２ａには、サークル状に実装された主光源における電球色のものと同じＬＥＤパッケージが用いられている。これにより部材の共通化が図られている。

なお、発光素子２２は、必ずしも複数列に実装する必要はない。例えば、周方向に沿って１列に実装するようにしてもよい。所望する出力に応じて発光素子２２の列数や個数を適宜設定することができる。

ＬＥＤパッケージは、概略的にはセラミックスや合成樹脂で形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。ＬＥＤチップは、青色光を発光する青色のＬＥＤチップである。透光性樹脂には、昼白色や電球色の光を出射できるようにするために蛍光体が混入されている。

なお、ＬＥＤは、ＬＥＤチップを直接基板２１に実装するようにしてもよく、また、砲弾型のＬＥＤを実装するようにしてもよく、実装方式や形式は、格別限定されるものではない。

透過屈折部材３は、レンズ部材３であり、例えば、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の絶縁性を有する透明合成樹脂からなり、強化絶縁性能を有している。そして、前記発光素子２２の配置に沿って略サークル状に一体的に形成されていて、発光素子２２を含めて基板２１の全面を覆うように配設されている。

また、レンズ部材３は、略サークル状の内周側部分と外周側部分とに発光素子２２に対向して円周方向に２条の山形であって、断面形状が一定の突条部３１が連続して形成されている。この突条部３１の内側には、Ｕ字状の溝３２が円周方向に沿って連続して形成されている。したがって、Ｕ字状の溝３２は、複数の発光素子２２と対向して配置されるようになっており、複数の発光素子２２は、Ｕ字状の溝３２内に収められて覆われている状態となっている。

さらに、これら突条部３１からは幅方向に延出する平坦部３３が形成されており、これにより基板２１の全面が覆われるようになっている。

このように構成されたレンズ部材３によれば、図５に示すように複数の発光素子２２から出射された光は、突条部３１によって、主として円周上の内周方向及び外周方向に拡散されて放射される。すなわち、発光素子２２から出射された光は、発光素子２２が配置されたところのサークル状の中心を原点とする半径方向へ主として透過および屈曲して放射されるようになる。

したがって、レンズ部材３によって複数の発光素子２２から出射される光による照射光の均斉度を向上することが可能となる。さらに、各発光素子２２の輝度による粒々感を抑制することができる。この場合、屈折による配光角度を１２０度〜１６０度程度に設定するのが望ましい。

また、レンズ部材３には、平坦部３３が形成されて基板２１の全面を覆うようになっているので、充電部が強化絶縁性能を有するレンズ部材３によって覆われ保護される。

なお、レンズ部材３は、略サークル状に一体的に形成されていなくてもよい。例えば、分割された基板２１に対応して、これらの基板２１ごとに分割して形成するようにしてもよい。この場合には、一つの基板２１に実装された複数の発光素子２２ごとに連続してレンズ部材３によって覆われるようになる。

また、透過屈折部材３は、レンズ部材３に限らず、プリズム等を適用して、発光素子２２の照射範囲の異方性を持たせるようにしてもよい。

上記のように構成された光源部２は、図４及び図５に代表して示すように、基板２１が取付部６の周囲に位置して、発光素子２２の実装面が前面側、すなわち、下方の照射方向に向けられて配設されている。また、基板２１の裏面側が本体１の内面側の平坦部１２に密着するように面接触して取付けられている。具体的には、基板２１の前面側からレンズ部材３が重ね合わされ、このレンズ部材３を例えば、ねじＳ等の固定手段によって本体１に取付けることにより、基板２１は、本体１とレンズ部材３との間挟み込まれて押圧固定されるようになっている。つまり、１本のねじＳによって基板２１とレンズ部材３とが共締めされている。

したがって、基板２１は、本体１と熱的に結合され、基板２１からの熱が裏面側から本体１に伝導され放熱されるようになっている。なお、基板２１と本体１との面接触は、基板２１の全面が本体１に接触する場合に限らない。部分的な面接触であってもよい。

加えて、レンズ部材３における平坦部３３は、基板２１の実装面側に密着するように面接触しているので、基板２１の実装面側から熱がレンズ部材３に伝わり、レンズ部材３を経由して放熱することが可能となる。つまり、基板２１の前面側からも放熱できるようになっている。

点灯装置４は、図２乃至図４に示すように、回路基板４１と、この回路基板４１に実装された制御用ＩＣ、トランス、コンデンサ等の回路部品４２とを備えている。回路基板４１は、取付部６の周囲を囲むように略円弧状に形成されていて、アダプタＡ側が電気的に接続されて、アダプタＡを介して商用交流電源に接続されている。したがって、点灯装置４は、この交流電源を受けて直流出力を生成し、リード線を介してその直流出力を発光素子２２に供給し、発光素子２２を点灯制御するようになっている。

このような点灯装置４は、取付部６と光源部２、すなわち、基板２１との間に配設されている。

点灯装置カバー５は、図２及び図４に示すように、冷間圧延鋼板等の金属材料によって略短円筒状に形成され、点灯装置４を覆うように本体１に取付けられている。側壁５１は、背面側に向かって拡開するように傾斜状をなしており、前面壁５２には、取付部６と対応するように開口部５３が形成されている。したがって、発光素子２２から出射される一部の光は、側壁５１によって前面側に反射され有効に利用されるようになる。また、この開口部５３に周縁には背面側へ凹となる円弧状のガイド凹部が形成されている。

取付部６は、略円筒状に形成されたアダプタガイドであり、このアダプタガイドの中央部には、アダプタＡが挿通し、係合する係合口６１が設けられている。このアダプタガイドは、本体１の中央部に形成された開口１１に対応して配設されている。アダプタガイドの外周部には、この外周部から突出するように基台が形成されていて、この基台には赤外線リモコン信号受信部や照度センサ等の電気的補助部品６２が配設されている。

なお、取付部６は、必ずしもアダプタガイド等と指称される部材である必要はない。例えば、本体１等に形成される開口であってもよく、要は、配線器具としての引掛けシーリングボディＣｂに対向し、アダプタＡが係合される部材や部分を意味している。

セード７は、表面が鏡面からなる透明基材、例えば透明のアクリル樹脂等の透過性が高い基材の内面に、複数の開口部７１ｂを有する樹脂製シートからなる透光膜が形成されている。なお、透明なアクリル樹脂とは、そのアクリル樹脂の内部透過率および表面（界面）を含めた外部透過率が高い部材や、表面（界面）が光学鏡面からなり光沢の透過性の高い材料からなるものが望ましい。すなわち、透明なアクリル樹脂は、拡散性が低く、セード７を介してその先にあるものが透けて見える基材であれば表面が凹凸に形成されているようなプリズム加工されているものであっても構わない。

セード７の内面に形成された透光膜７１ａは、例えばシルクスクリーン印刷などにより白色の膜が形成されている。この透光膜７１ａに形成された複数の開口部７１ｂは、直径０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の大きさに形成されている。この開口部７１ｂが０．５ｍｍよりも小さくなると、セード７を器具本体に取り付けた状態において、開口部７１ｂを通り抜ける光線が弱くなってしまったり、視点と開口部７１ｂを結ぶ直線上に発光素子２２の存在する割合が少なくなってしまう。このため、開口部７１ｂを介して発光素子２２がきらきらときらめくような光を得ることが困難となる。一方、開口部７１ｂが５ｍｍ以上であると、１つの開口部７１ｂから複数の発光素子２２が介在する虞があるため、きらきら感よりも眩しさを感じるようになる。したがって、好ましくはシルク印刷が施されない開口部７１ｂは発光素子２２よりも小さいことが望ましく、その開口径は０．７ｍｍ〜２ｍｍ程度が最適である。

また、その開口部７１ｂの形成領域は、本実施の形態において少なくともサークル状の基板の周方向に沿って実装されている発光素子２２に対向する領域を覆う範囲に形成されている。すなわち、発光素子２２に囲まれた中央領域であるセード７の中央領域には開口部７１ｂは形成されていない。また、発光素子２２に対向する領域を広く覆うセード７の周方向に形成された大小さまざまな開口部７１ｂがランダムに密に形成されている。開口部７１ｂが形成されている領域における透光膜に対する開口部７１ｂの割合は、０．３〜０．６％であることが好ましい。開口部７１ｂが０．３％よりも少ないと視点と開口部７１ｂを結んだ直線上に発光素子２２が存在しない割合が高くなるため、光を感じることができない開口部７１ｂが多く、きらきら光る開口の数が少なくなる。一方、開口部７１ｂが０．６％を越える場合、光を感じる開口部７１ｂが非常に多く、光を感じない開口部７１ｂが少なくなる。このため、視点を動かすことによる独立した複数の開口部７１ｂの点滅を不規則に視認することで感じるきらきら感よりも点滅回数がすくなく眩しさを感じ、不快と感じる虞が高まる。したがって、開口部７１ｂの形成領域は透光膜に対して０．３％〜０．６％であることが好ましいといえる。また、本実施の形態におけるセード７全体のうち開口部７１ｂの割合は約０．５％であり、中央領域に開口部７１ｂを形成しない場合においては、セード７全体のうち開口部７１ｂは０．４％程度であることが好ましい。

なお、セード７のシルク印刷が形成されている透光膜の透過率は、４０〜８０％以下であることが望ましい。本実施の形態においては、波長３８０〜７８０ｎｍの透過率を６０％程度に形成している。透過率が４０％以下であると、直下照度が低く、光束が低下しすぎて、照明器具としての使用が困難となる。逆に透過率が８０％以上であると、直下照度が高く、光束も十分であり、発光素子２２からの光が効率よく照射面へ照射される。しかし、開口部７１ｂ（発光面輝度）とシルク印刷領域である透光層７１ａ領域（背景輝度）との輝度差、照度差が小さくなるため、多数の開口から漏れる光によるきらきらと輝くような付加価値効果を満足することができない。

このように、一般照明器具として必要な照度を保つとともに、透明のセード７のシルク印刷されていない開口部７１ｂを介して見える発光素子２２からの照射光によるきらきら感を備える照明器具を提供するには、これらの条件を満足しなければならない。

このようなセード７は、光源部２を含めた本体１の前面側を覆うように本体１の外周縁部に着脱可能に取付けられるようになっている。具体的には、セード７を回動することによって、セード７に設けられた図示しないカバー取付金具を本体１の外周縁部の凹部１４に配設されたセード受金具７５に係合することにより取付けられる。

なお、セード７の開口部７１ｂと、透光層７１ａが混在するように形成する構成は、種々の構成を採用することが可能であり、各別特定の構成に限定されるものではない。例えば、開口部７１ｂの配列が規則性のある配置にすることも可能である。さらにまた、セード７の開口部７１ｂが形成されている領域に対向する位置に表面が鏡面に仕上げられたプリズム加工を施しても構わない。

アダプタＡは、天井面Ｃに設置された引掛けシーリングボディＣｂに、上面側に設けられた引掛刃によって電気的かつ機械的に接続されるもので略円筒状をなし、周壁の両側には一対の係止部Ａ1が、内蔵されたスプリングによって常時外周側へ突出するように設けられている。この係止部Ａ1は下面側に設けられたレバーを操作することにより没入するようになっている。また、このアダプタＡからは、前記点灯装置４へ接続する電源コードが導出されていて、点灯装置４とコネクタを介して接続されるようになっている（図３参照）。

次に、照明器具の天井面Ｃへの取付状態について図４を参照して説明する。まず、予め天井面Ｃに設置されている引掛けシーリングボディＣｂにアダプタＡが電気的かつ機械的に接続されている。この状態から取付部６としてのアダプタガイドの係合口６１をアダプタＡに合わせながら、アダプタＡの係止部Ａ1がアダプタガイドの係合口６１に確実に係合するまで器具本体を下方から手で押し上げて取付け操作を行う。そして、セード７を本体１に取付ける。この取付完了状態が図４に示す状態であり、このとき、弾性部材１５が天井面Ｃと本体１の背面側との間に密着状態で介在され、照明器具は、天井面Ｃに固定状態となる。

また、照明器具を取外す場合には、セード７を取外し、アダプタＡに設けられているレバーを操作してアダプタＡの係止部Ａ1の係合を解くことにより取外すことができる。

照明器具の天井面Ｃへの取付状態において、点灯装置４に電力が供給されると、基板２１を介して発光素子２２に通電され、各発光素子２２が点灯する。発光素子２２から出射された光は、複数の発光素子２２を連続して覆うレンズ部材３によって半径方向へ拡散されるとともに、前面側へ放射される。前面側へ放射された光は、セード７の開口部７１ｂ及び透光層７１ａを介して照射される。

このような照射光は、照明装置の下方から見上げると、発光素子２２と直線上に並んで位置する開口部７１ｂを通して発光素子２２を直視することになり強い光を感じる。一方、開口部７１ｂと視点を結んだ直線上に光源が存在しない場合でも、レンズ部材３により発光素子２２の光が透過屈折され、やや弱い光を感じることができる。レンズ部材３を介在させることで、発光素子２２からの光を様々な角度から直視可能となるため、その輝きの頻度や強さを向上させることができる。

このような構成によれば、視点と発光素子２２と開口部７１ｂが直線上にあれば強い光、レンズ部材３により屈折した発光素子２２からの屈折光と視点と開口部７１ｂが直線上にあれば、きらきら感の弱い光、開口部７１ｂと視点を結んだ直線上に発光素子２２および発光素子からの屈折光が存在しなければ、きらきらとした光を感じない開口部７１ｂとなる。

このように、照明装置を見上げた場合においても、照明装置の側方から見た場合においても、発光素子２２が点状の光が強い光できらきらと輝いているように見える部分と、弱い光できらきらと輝いているように見える部分と、輝きを感じない部分と混在するので発光素子２２によるグレアが抑制された状態で視認されるようになる。なお、視点を動かすことで、輝きを感じる領域がそれぞれ光の強さを変化させたり、点滅を繰り返すことで、見る位置が変化することで、様々な箇所がきらきらと不規則に輝きの強さを輝く装飾効果を得られる。さらに、透光層７１ａ領域を介する光により、照射光の均斉度の向上を図ることができる。さらに、本実施の形態において、2色の異なる発光素子２２を用いることで、複数の開口部７１ｂは昼白色の白い光と電球色の光が混在してきらきらと点滅しているように見える。これによりデザイン性に一層優れた効果を得ることができる。

一方、発光素子２２から発生する熱は、基板２１の裏面側が本体１に面接触しているため、本体１に効果的に伝導され、広い面積で放熱されるようになる。また、基板２１の外周側近傍には、基板２１の外周に沿って段差部１３が形成されているため、この段差部１３によって放熱面積を増大させることができ、本体１外周部での放熱効果を高めることが可能となる。加えて、この段差部１３は、本体１の補強効果を奏することができるものとなっている。

また、点灯装置４は、取付部６と基板２１との間に配設されているため、点灯装置４は、基板２１から熱的影響を受けるのを軽減される。これは、基板２１の熱は、本体１の外周方向に向かって伝導し、放熱される傾向にあることに起因するものである。

加えて、レンズ部材３における平坦部３３は、基板２１の実装面側に面接触しているので、基板２１の実装面側からレンズ部材３を経由して前面側からも放熱することが可能となる。また、この場合、レンズ部材３は、基板２１の全面を覆うようになっているので充電部が保護されるようになる。

以上のように本実施形態によれば、照明装置を見上げたときには、光がデザインされて点光源の光がきらきらと輝いているように見え、装飾効果が得られ、演出効果が高められるようになる。さらに、発光素子２２を連続して覆うレンズ部材３を設けることによって照射光の均斉度の向上を図ることが可能な照明器具を提供することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１・・・本体、２・・・光源部、３・・・透過屈折部材（レンズ部材）、４・・・点灯装置、５・・・点灯装置カバー、６・・・取付部（アダプタガイド）、７・・・セード、７１ａ・・・透光層、７１ｂ・・・開口部、１３・・・段差部、２１・・・基板、２２・・・発光素子（ＬＥＤ）、３１・・・突条部、３３・・・平坦部、Ａ・・・アダプタ、Ｃ・・・器具取付面（天井面）、Ｃｂ・・・配線器具（引掛けシーリングボディ）

Claims (2)

1. 中央部に取付部を配設するための開口が形成された器具本体と；
   前記取付部を囲むように複数の発光素子を前記器具本体に配設された光源体と；
   前記光源体を覆い、前記器具本体に取り付けられるとともに、内面に複数の開口部を有する透光膜が形成された照明カバーと；
   を有し、前記照明カバーは、前記本体の開口に対向する中央領域は透光膜が形成された透光領域のみからなり、前記開口部が形成されている領域にプリズム加工部が設けられていることを具備していることを特徴とする照明装置。
2. 前記発光素子を含めて前記光源部の全面を覆うように配設される絶縁性を有する透過部材を有していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。

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