JP6093548B2 - ホルダおよび照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子を光源とし、蛍光管などに代えて使用されうる照明装置およびそれに用いられるホルダに関する。

近年、省エネルギーや環境保全の観点から、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう）を光源とする照明装置（例えば、ＬＥＤ電球やＬＥＤ蛍光管など）が、電球や蛍光管などに代わる照明装置として使用されるようになってきた。このような照明装置として、ＬＥＤを発光領域の端部に配置した照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１は、特許文献１に記載の照明装置の断面図である。

図１に示されるように、特許文献１に記載の照明装置１０は、光源となるＬＥＤが実装されている発光部１２と、透明材料からなる円柱状の導光部材１４と、光透過性材料からなる円筒形状のカバー１６と、導光部材１４を支持する支持部１８とを有する。導光部材１４は、その一端面がＬＥＤに対向するように、支持部１８によって支持されている。

特開２０１１−９６５９２号公報

導光部材１４は、一般に、アクリル樹脂のように光透過性が高い材料で形成される。このため、導光部材１４は、通常、導光部材１４の軸方向に沿って進行する光を導光部材１４の外周面に向けるための出射手段を含む。出射手段には、例えば導光部材１４中に分散された散乱子が挙げられる。

導光部材１４の端面（入射面）から導光部材１４内に入射した光は、例えば図１の矢印で示されるように、導光部材１４の軸方向に沿って進行しながら、導光部材１４の外周面から出射する。このため、カバー１６の発光部１２側端部の領域Ａは、光が到達しにくく暗部になりやすい。このため、カバー１６に明暗のムラが生じることがある。領域Ａは、ＬＥＤの発光面積に対して導光部材１４の入射面の面積がより大きくなる程、または、導光部材１４の軸方向における単位長さ当たりの出射光量がより多くなる程、より暗部になりやすい。

領域Ａにおける暗部の発生を防止するための手段としては、導光部材１４の入射面側の端部で光路を大きく乱すような処理を行うことが考えられる。しかしながら、このような処理を行うと、領域Ａが明部になり、導光部材１４の入射面とは反対側の部分まで光が十分に到達せず、カバー１６に明暗のムラが生じることがある。

本発明の目的は、カバーの発光素子側の端部における暗部の発生を防止することが可能なホルダを提供することである。また、本発明の別の目的は、このホルダを有する照明装置を提供することである。

本発明に係るホルダは、発光素子および導光部材を有する照明装置において発光素子に対して導光部材を保持するための、光透過性を有するホルダであって、
発光素子を囲む大きさの第１開口部を有する第１凹部と、導光部材が挿入されるべき第２開口部を有する第２凹部と、
第１凹部および第２凹部の周壁における、第２凹部に導光部材が挿入されたときの導光部材の端面の位置よりも第１開口部側の部分に形成され、第１凹部および第２凹部の中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部によって構成され、発光素子からの出射光をホルダに入射させる入射面と、
第１凹部および第２凹部よりもその周方向の外側に形成され、上記中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部であって、中心軸方向における第１開口部の位置から、第２開口部に向かうにつれて上記中心軸からの距離が漸増する面によって構成され、入射面から到達した光を全反射する全反射面と、
全反射面よりも上記中心軸方向の第２開口部側に、中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部によって構成され、全反射面から到達した光を外部に出射する出射面と、
を有する構成を採る。

本発明に係る照明装置は、少なくとも一つの発光素子と、導光部材と、発光素子に対して導光部材を保持する、本発明に係る上記のホルダと、ホルダおよび導光部材からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、を有する構成を採る。

本発明によれば、照明装置において、カバーの発光素子側の端部における暗部の発生を防止することができる。よって、有効発光領域が広く、かつ有効発光領域における輝度が均一な照明装置を提供することができる。

特許文献１に記載の照明装置の断面図である。 図２Ａは、実施の形態１に係る照明装置の平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図２Ｃは、上記照明装置の側面図である。 図３Ａは、実施の形態１に係るホルダの平面図であり、図３Ｂは、このホルダの正面図であり、図３Ｃは、上記ホルダの底面図であり、図３Ｄは、図３Ａ中に示されるＤ−Ｄ線の断面図である。 図４Ａは、第１の比較用のホルダの断面図であり、図４Ｂは、このホルダにおける光の光路を模式的に示す図である。 図５Ａは、実施の形態１に係るホルダの断面図であり、図５Ｂは、このホルダにおける光の光路を模式的に示す図である。 図６は、実施の形態１に係るホルダおよび導光ロッドからの出射光の光路を模式的に示す図である。 図７Ａは、実施の形態２に係るホルダの平面図であり、図７Ｂは、このホルダの正面図であり、図７Ｃは、上記ホルダの底面図であり、図７Ｄは、図７Ａ中に示されるＤ−Ｄ線の断面図である。 図８は、図７Ｄ中に示される領域Ａを拡大して示す図である。 図９は、第２の比較用のホルダにおける光の光路を模式的に示す図である。 図１０Ａは、実施の形態３に係るホルダの平面図であり、図１０Ｂは、このホルダの正面図であり、図１０Ｃは、上記ホルダの底面図であり、図１０Ｄは、図１０Ａ中に示されるＤ−Ｄ線の断面図である。 図１１は、第２傾斜面を有するホルダにおける光の光路を模式的に示す図である。 図１２Ａは、実施の形態４に係る照明装置の部分断面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａ中に示される領域Ｂを拡大して示す図である。 図１３は、実施の形態４に係る照明装置のカバーを外した状態の要部を示す斜視図である。 図１４は、実施の形態４に係るホルダの斜視図である。 図１５Ａは、実施の形態４に係るホルダの平面図であり、図１５Ｂは、このホルダの正面図であり、図１５Ｃは上記ホルダの背面図であり、図１５Ｄは、上記ホルダの側面図であり、図１５Ｅは、図１５Ａ中に示されるＥ−Ｅ線の断面図である。 図１６は、実施例で用いた導光ロッドの配光特性を示す図である。 図１７Ａは、実施例で用いた照明装置の一端側の発光素子のみから光を出射したときのカバーの相対輝度を示す図であり、図１７Ｂは、この照明装置の両端の発光素子から光を出射したときのカバーの相対輝度を示す図である。 図１８Ａは、比較用のホルダの要部の断面形状を模式的に示す図であり、図１８Ｂは、このホルダを有する比較用の照明装置の一端側の発光素子のみから光を出射したときのカバーの相対輝度を示す図である。 図１９Ａは、実施例で用いた照明装置および比較用の照明装置において一端側の発光素子のみから光を出射したときのカバーの相対輝度を示す図であり、図１９Ｂは、これらの照明装置において両端の発光素子から光を出射したときのカバーの相対輝度を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の照明装置の代表例として、蛍光管に代えて使用されうる照明装置について説明する。

（実施の形態１）
［照明装置の構成］
図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る照明装置１００の平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図２Ｃは、照明装置１００の側面図である。

図２に示されるように、照明装置１００は、発光素子１１０、ヒートシンク１２０、ホルダ１３０、導光ロッド１４０およびカバー１５０を有する。発光素子１１０、ヒートシンク１２０およびホルダ１３０は、一組の発光ユニットを構成しており、照明装置１００では、導光ロッド１４０を挟んで一対の発光ユニットが配置されている。

発光素子１１０は、照明装置１００の光源であり、ヒートシンク１２０に取り付けられた基板１２５上に配置されている。発光素子１１０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

ヒートシンク１２０は、照明装置１００の両端に配置されており、発光素子１１０を冷却する機能を担う。また、ヒートシンク１２０には、発光素子１１０と外部の電源回路とを接続するための回路が形成されている。ヒートシンク１２０は、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属を用いて製造される。基板１２５も、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属で形成されている。基板１２５に高い熱伝導性を要しない場合は、基板１２５として、ガラス不織布にエポキシ樹脂を含浸させた樹脂製基板などを用いてもよい。

ホルダ１３０は、一端側で発光素子１１０を囲み、他端側で導光ロッド１４０を保持している。ホルダ１３０については、後に詳しく説明する。

導光ロッド１４０は、光透過性の柱体形状の導光部材である。導光ロッド１４０は、発光素子１１０からの出射光を端面から入射させる。すなわち、導光ロッド１４０の端面は、入射面として機能する。導光ロッド１４０内に入射した光は、導光ロッド１４０内を所定の距離進んだ後、導光ロッド１４０の外周面（側面）から出射される。すなわち、導光ロッド１４０の外周面は、出射面として機能する。

本実施の形態では、導光ロッド１４０の形状は円柱形状であるが、導光ロッド１４０の形状は、端面および外周面を有する柱体形状であれば特に限定されず、例えば角柱形状であってもよい。また、複数の円弧状の導光部材を用いると、環状の照明装置を構成することが可能である。導光ロッド１４０の長さおよび太さは、用途や発光素子１１０から出射される光の強度などに応じて適宜設定される。

導光ロッド１４０は、例えば射出成形や押出成形、キャスト成形などにより形成されている。導光ロッド１４０の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。たとえば、導光ロッド１４０の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂；またはガラスである。また、上記光透過性樹脂またはガラス中にビーズなどの散乱子を分散させてもよい。導光ロッド１４０内に適度な濃度で散乱子を分散させることで、導光ロッド１４０に前方散乱特性を付与することができる。また、導光ロッド１４０の外周面に光拡散処理（例えば、粗面化処理）を行ってもよい。

カバー１５０は、例えば円筒体に形成されている。カバー１５０は、例えばその端縁がヒートシンク１２０の開口部に内嵌することによって、導光ロッド１４０の外周面を覆っている。カバー１５０は、光透過性と光散乱性を有する。カバー１５０は、導光ロッド１４０の外周面およびホルダ１３０の出射面からカバー１５０に到達した光を拡散させつつ外部に透過させる。

カバー１５０の形状は、上記のようにホルダ１３０および導光ロッド１３０を覆うことができれば、特に限定されない。たとえば、カバー１５０の形状は、角筒形状や平板状などであってもよい。

カバー１５０の材料は、光透過性を有するものであれば、特に限定されない。カバー１５０の材料の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂が含まれる。また、カバー１５０に光拡散能を付与する手段も、特に限定されない。たとえば、カバー１５０の内面または外面に光拡散処理（例えば、粗面化処理）を行ってもよいし、上記光透過性樹脂中にビーズなどの散乱子を分散させてもよい。

［ホルダ１３０の構成］
図３Ａは、ホルダ１３０の平面図であり、図３Ｂは、ホルダ１３０の正面図であり、図３Ｃは、ホルダ１３０の底面図であり、図３Ｄは、図３Ａ中に示されるＤ−Ｄ線の断面図である。

ホルダ１３０は、たとえば、光透過性を有する略円板形状に形成されている。ホルダ１３０は、例えば導光ロッド１４０と同じ透明材料で形成されうる。ホルダ１３０は、通常、散乱子などの出射手段を材料内には含有しない。

ホルダ１３０は、貫通孔１３１を有する。貫通孔１３１は、一端側に第１開口部１３１ａを有し、他端側に第２開口部１３１ｂを有する。第１開口部１３１ａは、発光素子１１０を囲む大きさに形成されており、第２開口部１３１ｂは、導光ロッド１４０を挿入可能な大きさに形成されている。ホルダ１３０は、通常、透明材料で形成され、導光ロッド１４０への光の入射を遮らない。このため、第１開口部１３１ａと第２開口部１３１ｂとの間に仕切り壁を形成してもよい。その場合、第１開口部１３１ａ側の第１凹部と、第２開口部１３１ｂ側の第２凹部とが形成される。第１凹部および第２凹部の凹部の底面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。たとえば、第１凹部の底面および第２凹部の底面によって凸レンズを形成し、導光ロッド１４０への入射光を集光させてもよいし、第１凹部の底面および第２凹部の底面によって凹レンズを形成し、発光素子１１０近傍の明るさを補うために光を発散させてもよい。本実施の形態では、ホルダ１３０は、第１凹部が第２凹部と連通した構造、すなわち貫通孔１３１、を有している。ホルダ１３０が貫通孔１３１を有する場合では、ホルダ１３０が仕切り壁を有する場合に比べて、界面における光のロスやホルダ材料による僅かな光の吸収を抑えることができ、またホルダ１３０の軽量化を図ることができる。

ホルダ１３０は、さらに、貫通孔１３１よりもその周方向の外側に、第１傾斜面１３２を有する。第１傾斜面１３２は、中心軸ＣＡを回転軸とする回転対称面である。さらに、第１傾斜面１３２は、中心軸ＣＡ方向における第１開口部１３１ａの位置から、第２開口部１３１ｂに向かうにつれて中心軸ＣＡからの距離が漸増する面によって構成されている。第１傾斜面１３２の母線は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。「母線」とは、一般的に線織面を描く直線を意味するが、本発明では回転対称面を描くための曲線を含む語として用いる。第１傾斜面１３２が曲面である場合、第１傾斜面１３２の傾斜角は、第１傾斜面１３２の接線の、中心軸ＣＡに対する角度である。第１開口部１３１ａと第１傾斜面１３２との間には、第１開口部１３１ａを囲む円環状の平面である第１端面１３３が形成されている。

ホルダ１３０は、さらに、第１傾斜面１３２よりも中心軸ＣＡ方向の第２開口部１３１ｂ側に、第１傾斜面１３２に連結する円筒形状の外周面１３４と、外周面１３４と連結し、第２開口部１３１ｂを囲む円環状の平面である第２端面１３５と、を有する。外周面１３４および第２端面１３５は、いずれも、中心軸ＣＡを回転軸とする回転対称面である。

図２Ｂに示されるように、ホルダ１３０は、第１端面１３３が基板１２５に接着し、第１開口部１３１ａが発光素子１１０を囲むように、照明装置１００に装着される。ホルダ１３０の中心軸ＣＡは、発光素子１１０の光軸ＬＡと合致している。ホルダ１３０の第２開口部１３１ｂからは、導光ロッド１４０が発光素子１１０の近傍まで、しかしながら発光素子１１０に対して離れた位置まで挿入される。このように、挿入された導光ロッド１４０の端面は、発光素子１１０から離れて配置される。なお、「発光素子の光軸」とは、発光素子からの立体的な光束の中心における光の進行方向を言う。発光素子が同一平面上に複数ある場合は、複数の発光素子からの立体的な光束の中心における光の進行方向を言う。

［光学特性］
ホルダ１３０における光路を説明する。まず、第１傾斜面１３２を有さない以外は同じ構造を有する比較用のホルダ５３０における光路を説明する。図４Ａは、ホルダ５３０の断面図である。図４Ｂは、ホルダ５３０の貫通孔１３１の第１開口部１３１ａの中心から出射される光の光路を示す図である。

比較用のホルダ５３０の中心軸ＣＡに対して大きな角度で出射する光は、貫通孔１３１の周壁からホルダ５３０に入射する。ホルダ５３０に入射した光は、ホルダ５３０の外周面に到達し、当該外周面から外方へ出射する。ホルダ５３０への入射光は、貫通孔１３１の周壁に対して小さな入射角で入射し、ホルダ５３０に入射した光も、ホルダ５３０の外周面に対して小さな入射角で入射する。よって、比較用のホルダ５３０の外周面に到達した光は、ほぼそのまま外周面を透過し、ホルダ５３０の側方へ出射する。

図５Ａは、本実施の形態に係るホルダ１３０の断面図である。図５Ｂは、ホルダ１３０の貫通孔１３１の第１開口部１３１ａの中心から出射される光の光路を示す図である。

図５Ｂに示されるように、中心軸ＣＡに対して大きな角度で出射する光は、貫通孔１３１の周壁からホルダ１３０に入射する。実際には、貫通孔１３１には導光ロッド１４０が第２開口部１３１ｂより挿入されるので、ホルダ１３０に入射する光は、貫通孔１３１の周壁の、挿入された導光ロッド１４０の端面の位置よりも第１開口部１３１ａ側の部分（図５Ｂ中の１３６）から、ホルダ１３０内に入射する。貫通孔１３１の周壁は、中心軸ＣＡを回転軸とする回転対称面を構成している。すなわち、当該部分は、発光素子１１０からの出射光をホルダ１３０に入射させる入射面１３６となっている。

入射面１３６からホルダ１３０内に入射した光は、第１傾斜面１３２に到達する。第１傾斜面１３２に到達した光の当該面に対する入射角は大きく、第１傾斜面１３２に到達した光は、第１傾斜面１３２で全反射し、外周面１３４に到達する。第１傾斜面１３２は、入射面１３６から到達した光を全反射する全反射面となっている。

外周面１３４に到達した光の外周面１３４に対する入射角はやや大きい。よって、外周面１３４に到達した光の一部は、外周面１３４から外方へ出射し、一部は外周面１３４で反射する。外周面１３４からの出射光は、ホルダ１３０の屈折率に応じて、例えば第２開口部１３１ｂ側に屈折する。第２端面１３５に到達した光の一部は、その第２端面１３５に対する入射角もやや大きいことから、第２端面１３５から外方へ出射し、一部は第２端面１３５で反射する。第２端面１３５からの出射光も、ホルダ１３０の屈折率に応じて屈折する。このように、外周面１３４および第２端面１３５は、全反射面から到達した光を外部に出射する出射面となっている。

第２端面１３５で反射した光は、貫通孔１３１の周壁面に到達して反射し、第１傾斜面１３２に到達し、第１傾斜面１３２から外方へ出射する。このように、光軸ＬＡに対して大きな角度でホルダ１３０に入射した光の多くは、中心軸ＣＡ方向ではホルダ１３０よりも導光ロッド１４０側へ、貫通孔１３１の周方向ではより外側へ、出射する。

一方、発光素子１１０からの出射光のうち、光軸ＬＡに対して小さな角度の光は、導光ロッド１４０の端面から導光ロッド１４０内に入射する。図６は、ホルダ１３０および導光ロッド１４０からの出射光の光路を模式的に示す図である。導光ロッド１４０は、図６に示されるように、導光ロッド１４０の外周面から、光軸ＬＡに対して所定の角度で光を出射しながら、導光ロッド１４０内において光軸ＬＡ方向に光を進行させる。この場合、カバー１５０における図６中のＡで示される部分には、導光ロッド１４０からの出射光が到達しにくい。このため、Ａ部は暗部になりやすい。しかしながら、本実施の形態では、図６に示されるように、Ａ部にはホルダ１３０からの出射光が到達する。

［効果］
ホルダ１３０は、第１傾斜面１３２を有する。このため、発光素子１１０からの光軸ＬＡに対して大きな角度でホルダ１３０内に入射した光が、ホルダ１３０から外部に出射し、カバー１５０における導光ロッド１４０からの出射光が到達する領域よりも、発光素子１１０側の領域に到達する。よって、照明装置１００では、有効発光領域が光軸ＬＡ方向により広がり、かつ有効発光領域における輝度がより均一になる。

（実施の形態２）
本実施の形態に係るホルダ２３０を図７に示す。図７Ａは、ホルダ２３０の平面図であり、図７Ｂは、ホルダ２３０の正面図であり、図７Ｃは、ホルダ２３０の底面図であり、図７Ｄは、図７Ａ中に示されるＤ−Ｄ線の断面図である。

ホルダ２３０は、貫通孔２３１を有する。貫通孔２３１以外は、ホルダ２３０は、ホルダ１３０と同じに構成されている。ホルダ１３０と同じ構成には同じ符号を付け、その説明を省略する。

貫通孔２３１は、第１開口部２３１ａから漸次拡大する入射面２３６を含む。入射面２３６は、貫通孔２３１の周壁の第１開口部２３１ａ側に形成されている。入射面２３６は、中心軸ＣＡ方向における第１開口部２３１ａの位置から、第２開口部１３１ｂに向かうにつれて中心軸ＣＡからの距離が漸増する面に形成されている。このため、第１開口部２３１ａの直径は、第２開口部１３１ｂの直径に比べてやや小さい。なお、入射面２３６の母線は、直線であってもよい。曲面である入射面２３６の傾斜角は、入射面２３６の接線の、中心軸ＣＡに対する角度である。

図８は、図７Ｄ中に示されるＡ領域を拡大して示す図である。入射面２３６の中心軸ＣＡ方向における長さＬ１は、第１傾斜面１３２の中心軸ＣＡ方向における長さＬ２よりも短い。

図９は、入射面２３６を有するホルダにおける光の光路を示す図である。ここでは、比較用のホルダ６３０を用いて説明する。ホルダ６３０は、貫通孔２３１以外は、比較用のホルダ５３０と同じに構成されている。

ホルダ６３０の中心軸ＣＡに対して大きな角度で出射する光は、入射面２３６からホルダ６３０に入射する。ホルダ６３０に入射した光は、入射面２３６でホルダ６３０の一端側にわずかに屈折する。入射面２３６から入射した光の一部は、ホルダ６３０の外周面に直接到達する。入射面２３６からの入射光の残部は、第１開口部２３１ａ側の円環状の端面に到達し、当該端面で全反射し、上記外周面に到達する。

入射面２３６からの入射光は、入射面２３６で第１開口部２３１ａ側にわずかながらも屈折する。このため、入射面２３６から上記外周面に直接到達する光は、入射面２３６が形成されない場合（図４Ｂ参照）に比べて、外周面におけるより第１開口部２３１ａに近い部分に到達する。また、入射面２３６から入射して円環状の端面で全反射した後に外周面に到達する光は、当該端面に対する入射角が大きいことから大きな反射角で反射し、やはり上記外周面の第１開口部２３１ａに近い部分に到達する。

このように入射面２３６からホルダ６３０に入射する光は、比較用のホルダ５３０および実施の形態１に係るホルダ１３０に比べて、中心軸ＣＡ方向においてホルダ内の第１開口部２３１ａにより近い領域を通過する。よって、本実施の形態に係るホルダ２３０では、ホルダ１３０に比べて、第１傾斜面１３２により光が到達しやすい。この効果は、中心軸ＣＡ方向における入射面２３６の長さＬ１が、傾斜面１３２の長さＬ２がよりも短いことにより、さらに高められる。

このように、本実施の形態に係るホルダ２３０は、ホルダ１３０に比べて、発光素子１１０からの光軸ＬＡに対して大きな角度の出射光を、より多く第１傾斜面１３２に到達させることができる。よって、ホルダ２３０を装着する照明装置は、前述した実施の形態１による効果を奏し、さらに、カバー１５０の端部における暗部の形成を抑制する観点からより一層効果的である。また、入射面２３６では、第２開口部１３１ｂ側からの導光ロッド１４０の進入が規制される。このため、ホルダ２３０は、導光ロッド１４０の挿入位置を容易に決める観点からより効果的である。なお、導光ロッド１４０は、入射面２３６まで挿入されなくてもよい。この場合、発光素子１１０からの出射光をホルダ２３０に入射させる入射面は、入射面２３６と貫通孔２３１のそれに連なる直胴部の内周壁面の一部（入射面２３６から導光ロッド１４０の端までの部分）とによって構成される。この場合、導光ロッド１４０の挿入によって、上記入射面の範囲を調整することが可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態に係るホルダ３３０を図１０に示す。図１０Ａは、ホルダ３３０の平面図であり、図１０Ｂは、ホルダ３３０の正面図であり、図１０Ｃは、ホルダ３３０の底面図であり、図１０Ｄは、図１０Ａ中に示されるＤ−Ｄ線の断面図である。

ホルダ３３０は、外周面１３４および第２端面１３５に代えて第２傾斜面３３４を有する以外は、ホルダ２３０と同様に構成されている。ホルダ２３０と同じ構成には同じ符号を付け、その説明を省略する。第２傾斜面３３４は、第１傾斜面１３２の中心軸ＣＡ方向における他端側に連結している。第２傾斜面３３４は、中心軸ＣＡ方向において、第２開口部１３１ｂに向かうにつれて中心軸ＣＡからの距離が漸減する面によって構成されている。第２傾斜面３３４の母線は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。第２傾斜面３３４が曲面である場合、第２傾斜面３３４の傾斜角は、第２傾斜面３３４の接線の、中心軸ＣＡに対する角度である。

図１１は、第２傾斜面３３４を有するホルダにおける光の光路を示す図である。ここでは、光路をより簡明に示すために、ホルダ７３０を用いて説明する。ホルダ７３０は、入射面２３６を有さない以外は、本実施の形態に係るホルダ３３０と同様に構成されており、本発明の一実施の形態に含まれる。

ホルダ７３０の中心軸ＣＡに対して大きな角度で出射する光は、貫通孔１３１の周壁からホルダ７３０に入射する。ホルダ７３０に入射した光は、第１傾斜面１３２に到達して全反射し、第２傾斜面３３４に到達する。第２傾斜面３３４に到達した光の第２傾斜面３３４に対する入射角は十分に小さい。よって、第２傾斜面３３４に到達した光は、第２傾斜面３３４でわずかに屈折するものの、ほぼ直進して外方へ出射する。

このように第２傾斜面３３４は、第１傾斜面１３２で全反射した光の進行方向がほぼ保たれた光を外方へ出射する。よって、本発明の実施の形態に係るホルダ３３０および７３０では、いずれも、第１傾斜面１３２の中心軸ＣＡに対する角度や形状、大きさなどの条件によって、ホルダ３３０または７３０からの出射光の出射角度を制御することができる。よって、ホルダ３３０および７３０は、ホルダ１３０およびホルダ２３０に比べて、出射光の出射角度をより容易に制御することができる。また、ホルダ３３０または７３０の屈折率を考慮して、第２傾斜面３３４からの出射光の向きを、第２傾斜面３３４の中心軸ＣＡに対する角度や形状、大きさなどの条件によって調整すると、ホルダ３３０または７３０からの出射光の出射角度をより精密に制御することができる。さらに、ホルダ３３０または７３０は、ホルダ１３０およびホルダ２３０に比べて、出射面での光の反射をより抑制することができ、出射光の光量を高める観点から、より効果的である。加えて、ホルダ３３０は、入射面２３６、第１傾斜面１３２および第２傾斜面３３４の全てを有していることから、本実施の形態に係るホルダ３３０を装着する照明装置は、前述した実施の形態１および実施の形態２による効果を奏し、加えて、カバー１５０の一端側における暗部の形成を抑制する観点からさらに一層効果的である。

（実施の形態４）
本実施の形態に係る照明装置を図１２に示す。図１２Ａは、本発明の実施の形態４に係る照明装置２００の部分断面図である。図１２Ｂは、図１２Ａに示される領域Ｂを拡大して示す図である。図１３は、照明装置２００のカバーを外した状態を示す斜視図である。

本実施の形態に係る照明装置２００は、発光素子１１０、基板２２５、ヒートシンク２２０および２６０、ホルダ４３０、導光ロッド１４０およびカバー２５０を有する。照明装置１００と同じ構成には同じ符号を付け、その説明を省略する。

基板２２５は、六角形の各頂部が略円形に切り欠かれた略六角形状の平板に形成されている。基板２２５は、その平面形状が異なる以外は、基板１２５と同様に構成されている。

ヒートシンク２２０は、照明装置２００の両端に配置されており、ヒートシンク２６０は、照明装置２００の長手方向（光軸ＬＡ方向）に沿って照明装置２００の底部に配置されている。ヒートシンク２６０は、ねじ２７０によってヒートシンク２２０に固定されている。ヒートシンク２２０および２６０は、いずれも、発光素子１１０を冷却する機能を担う。ヒートシンク２２０には、発光素子１１０と外部の電源回路とを接続するための回路が形成されている。ヒートシンク２６０の上面には、例えば、導光ロッド１４０に対向する面にプリズムなどの光散乱性に富む部材が配置されうる。ヒートシンク２２０および２６０は、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属を用いて製造される。

本実施の形態に係るホルダ４３０は、ねじ２７０によってヒートシンク２６０に対して固定されている。ホルダ４３０については、後に詳しく説明する。

カバー２５０は、例えば、円筒の周壁の周方向における一部分を円筒の全長にわたって欠く略円筒体に形成されている。カバー２５０は、例えばカバー２５０の側縁がヒートシンク２６０の側縁にある凹条に嵌め込められることによって、ヒートシンク２６０に装着される。カバー２５０は、導光ロッド１４０の外周面を導光ロッド１４０から離れて覆っている。カバー２５０は、その形状が異なる以外は、カバー１５０と同様に構成されている。

図１４は、ホルダ４３０の斜視図である。図１５Ａは、ホルダ４３０の平面図であり、図１５Ｂは、ホルダ４３０の正面図であり、図１５Ｃはホルダ４３０の背面図であり、図１５Ｄは、ホルダ４３０の側面図であり、図１５Ｅは、図１５Ａ中に示されるＥ−Ｅ線の断面図である。

ホルダ４３０は、台座４３１とホルダ本体４３２とから構成されている。台座４３１は、直方体の部材の各辺が面取りされてなる略直方体形状に形成されている。台座４３１には、ねじ孔４３３が形成されている。台座４３１は、ホルダ本体４３２が基板２２５に当接する位置で、ヒートシンク２２０と２６０とが形成する窪みに嵌まるように形成されている。ねじ孔４３３は、当該窪みに台座４３１が嵌まったときにねじ２７０が螺合する位置に形成されている。このように、台座４３１によって、ホルダ４３０は、基板２２５および発光素子１１０に対して容易に位置決めされ、固定される。

ホルダ本体４３２は、断面形状が円形の貫通孔４３４を中央に有する。貫通孔４３４は、一端側に第１開口部４３４ａを有し、他端側に第２開口部４３４ｂを有する。貫通孔４３４の周囲には、ホルダ本体４３２を平面視したときに、アーチ形状（逆Ｕ字形状）の第１傾斜面４３５および第２傾斜面４３６が形成されている。第１傾斜面４３５は、貫通孔４３４の第１開口部４３４ａを囲む第１端面１３３の周囲から、第２開口部４３４ｂに向かうにつれて中心軸ＣＡからの距離が漸増する面によって構成されている。第２傾斜面４３６は、第１傾斜面４３５の中心軸ＣＡ方向における第２開口部４３４ｂ側の部分に連結し、第２開口部４３４ｂ側に向かうにつれて中心軸ＣＡからの距離が漸減する面によって構成されている。第１傾斜面４３５および第２傾斜面４３６は、いずれも、ホルダ本体４３２を上、台座４３１を下としたときの中心軸ＣＡよりも上側で、半円環形状に形成されており、中心軸ＣＡを回転軸とする回転対称性を有している。中心軸ＣＡよりも下側では、第１傾斜面４３５および第２傾斜面４３６は、いずれも、鉛直下方に延出するように形成されている。

貫通孔４３４の内部には、入射面４３７が形成されている。入射面４３７は、その下部に凸条４３８が形成されている以外は、前述した実施の形態における入射面２３６と同様に構成されている。凸条４３８は、台座４３１の上面に、第１開口部４３４ａを横断する方向に延出するように形成されている。凸条４３８の高さは、発光素子１１０からの出射光を実質的に遮らない程度（例えば１ｍｍ程度）である。中心軸ＣＡ方向において、第１傾斜面４３５の長さは最も長く、次いで凸条４３８の厚さが長く、入射面４３７の長さが最も短い。

凸条４３８には、第２開口部４３４ｂから挿入された導光ロッド１４０の端面が当接する。導光ロッド１４０は、発光素子１１０には接触せず、また、入射面４３７に当接しない位置で、ホルダ４３０によって保持される。導光ロッド１４０が入射面４３７と接触しないので、入射面４３７による第１傾斜面４３５への集光効果が十分に得られる。このように、凸条４３８によって、導光ロッド１４０は、より好ましい位置へ容易に配置される。

発光素子１１０から光軸ＬＡに対して大きな角度で出射した光は、入射面４３７からホルダ４３０内に入射し、第１傾斜面４３５で全反射し、第１傾斜面４３５で反射したときの方向性がほぼ保たれた状態で、第２傾斜面４３６から外方へ出射する。そして、カバー２５０の端部に到達する。照明装置２００は、ヒートシンク２６０を有するので、ホルダ４３０による集光と出射の機能は、図１２Ａ中の上方および側方に向かう光に対してのみ発現されればよい。よって、照明装置２００は、本実施の形態に係るホルダ４３０によって、有効発光領域を十分に広くすることができ、また有効発光領域の輝度をより均一にすることができる。このように、ホルダが装着されるべき照明装置の構造に応じて、第１傾斜面４３５（全反射面）および第２傾斜面４３６（出射面）の周方向における位置や範囲を適宜に設定することが可能である。そして、全反射面および出射面を全周にわたって設けなくてもよい場合では、台座４３１やねじ孔４３３のようなホルダの位置決めを容易にする構造や、凸条４３８のようなホルダに対して導光ロッドの位置決めを容易にする構造を採用することができる。

実施の形態４に係る照明装置２００を用いて、光軸ＬＡ方向に沿ってカバーの輝度を測定した。この実施例で使用する照明装置を、以後、「Ｅ１照明装置」と言う。ホルダには、図１５に示されるような、入射面、第１傾斜面、第２傾斜面および台座を有するホルダを用いた。このホルダを、以後、「Ｅ１ホルダ」と言う。Ｅ１ホルダは、透明なポリカーボネートで成形されている。Ｅ１ホルダは、Ｅ１ホルダの第１開口部で発光素子を囲んだときに、発光素子からの出射光のうちの光軸ＬＡに対して７５〜９０°の光が入射面に到達するように設計されている。Ｅ１ホルダの貫通孔の内径は８．１ｍｍである。Ｅ１ホルダの中心軸に対する第１傾斜面の角度は、６７°である。Ｅ１ホルダの中心軸に対する第２傾斜面の角度は、５７°である。

導光部材には、外径８ｍｍの略円柱状の導光ロッドを用いた。この導光ロッドの端部は、Ｅ１ホルダの貫通孔および台座の形状に合わせて、Ｄカット形状に形成されている。Ｄカット形状とは、導光ロッドの断面形状において、台座の表面に当接する部分が直線に形成され、残りが円弧に形成される形状を言う。導光ロッドのＤカット形状部間の長さは約５８０ｍｍである。この導光ロッドの一端側の発光素子のみから光を出射したときの導光ロッドの配光特性を図１６に示す。図１６中、「Ｅ」は、導光ロッドの外周面の中央部から１ｍの距離にある面における照度の相対値を表している。「θ」は、導光ロッドの外周面の法線に対する角度を表している。９０°の点および−９０°の点は、光軸ＬＡ上に位置する。発光素子は、−９０°側の端部に配置されている。図１６に示されるように、導光ロッドは、主に、法線に対して５０〜６０°（光軸ＬＡに対して３０〜４０°）の配光特性を有する光を出射する。

Ｅ１ホルダと上記の導光ロッドとを装着したＥ１照明装置のカバーの輝度を測定した。図１７Ａは、Ｅ１照明装置の両端に配置された発光素子のうちの一端側の発光素子Ａのみから光を出射したときのカバーの輝度を示す図であり、図１７Ｂは、Ｅ１照明装置の両端に配置された発光素子Ａおよび発光素子Ｂの両方から光を出射したときのカバーの輝度を示す図である。図１７中、「Ｌ」は、輝度の相対値を表している。「Ｐ_１」および「Ｐ_２」は、それぞれ、カバーにおける輝度の測定位置を表している。「Ｐ_１」は、カバーの発光素子Ａ側の端部を表し、「Ｐ_２」は、カバーの発光素子Ｂ側の端部を表している。図１７Ａに示されるように、導光ロッドの長さの半分程度の位置までは、ある程度の輝度で光が導光ロッドから出射されている。半分を超えた辺りで、導光ロッドからの出射光は、急激に減衰している。また、図１７Ｂに示されるように、導光ロッドの両端面から導光ロッドに光を入射した場合には、カバーのほぼ全長にわたって均一な輝度が得られる。

一方、比較用のホルダ（以後、このホルダを「Ｃ１ホルダ」とも言う）と上記の導光ロッドとを装着した比較用照明装置（以後、この照明装置を「Ｃ１照明装置」とも言う）を用意し、そのカバーの輝度を測定した。図１８Ａは、Ｃ１ホルダの、中心軸を回転軸とする回転対称性を有する部分の断面形状を模式的に示す図である。Ｃ１ホルダは、回転対称部分において、Ｃ１ホルダの第１開口部側の端面が、傾斜面１３２を含まない略円環状の平面である点、および、貫通孔の第１開口部側が、第２開口部の開口形状よりも小さな断面形状を有する直胴の径小部となっている点、の二点で、実施の形態１に係るホルダ１３０と相違している。径小部の開口形状は、Ｅ１ホルダの貫通孔の第１開口部の開口形状と同じであり、径小部の長さは、Ｅ１ホルダの入射面の長さと同じである。

図１８Ｂは、Ｃ１照明装置の両端に配置された発光素子のうちの一方の発光素子Ａのみから光を出射したときのカバーの輝度の相対値を示す図である。図１７Ａと同様に、導光ロッドの長さの半分程度の位置までは、ある程度の輝度で光が導光ロッドから出射されており、当該位置を超えると導光ロッドからの出射光が急激に減衰している。さらに、Ｃ１照明装置では、カバーの、Ｐ_１から輝度のピークの位置までの領域Ａにおいて、発光素子側の端部で輝度が低くなっている。このような輝度の低い部分は暗部として認識される。Ｃ１照明装置において、領域Ａの長さは、例えば１０〜４０ｍｍ程度である。

図１９に、Ｅ１照明装置のカバーの輝度の相対値と、Ｃ１照明装置のカバーの輝度の相対値を示す。図１９中、実線は、Ｅ１照明装置のカバーの輝度を表し、破線は、Ｃ１照明装置のカバーの輝度を表している。図１９における横軸の測定位置は、図１７および図１８の半分である。すなわち、図１９中、「Ｐ_１．５」は、導光ロッドの約半分の長さの位置（導光ロッドの一端面から約２８０ｍｍの位置）を表している。図１９Ａは、一方の発光素子Ａのみから光を出射したときの、Ｅ１照明装置およびＣ１照明装置のカバーの輝度の相対値を示す図であり、図１９Ｂは、発光素子Ａおよび発光素子Ｂの両方から光を出射したときの、Ｅ１照明装置およびＣ１照明装置のカバーの輝度の相対値を示す図である。

図１９Ａに示されるように、Ｅ１照明装置では、Ｃ１照明装置に比べて、一つの発光素子に対し、カバーの発光素子側の端部における輝度の低下が抑制されている。また、Ｅ１照明装置では、Ｃ１照明装置に比べて、カバーの中央部における輝度の低下も抑制されている。このため、図１９Ｂに示されるように、Ｅ１照明装置は、導光ロッドの両端から光を入射したときに、カバーの端部から中央部までの領域で、ほぼ一定の輝度で光をカバーから出射する。これに対して、Ｃ１照明装置では、カバーの端部および中央部では相対的に輝度が低くなっており、カバーの長手方向において輝度のムラが生じている。このように、Ｅ１ホルダを装着するＥ１照明装置によれば、カバーの全域を均一な輝度の有効発光領域とすることができる。

本発明の照明装置は、蛍光管などに代えて使用されうるため、各種照明機器に幅広く適用されうる。

１０，１００，２００ 照明装置
１２ 発光部
１４ 導光部材
１６，１５０，２５０ カバー
１８ 支持部
１１０ 発光素子
１２０，２２０，２６０ ヒートシンク
１２５，２２５ 基板
１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０，７３０ ホルダ
１３１，２３１，４３４ 貫通孔
１３１ａ，２３１ａ，４３４ａ 第１開口部
１３１ｂ，４３４ｂ 第２開口部
１３２，４３５ 第１傾斜面
１３３ 第１端面
１３４ 外周面
１３５ 第２端面
１３６，２３６，４３７ 入射面
１４０ 導光ロッド
２７０ ねじ
３３４，４３６ 第２傾斜面
４３１ 台座
４３２ ホルダ本体
４３３ ねじ孔
４３８ 凸条
ＣＡ 中心軸
ＬＡ 光軸

Claims (6)

1. 発光素子および導光部材を有する照明装置において前記発光素子に対して前記導光部材を保持するための、光透過性を有するホルダであって、
   前記発光素子を囲む大きさの第１開口部を有する第１凹部と、前記導光部材が挿入されるべき第２開口部を有する第２凹部と、
   前記第１凹部および前記第２凹部の周壁における、前記第２凹部に前記導光部材が挿入されたときの前記導光部材の端面の位置よりも前記第１開口部側の部分に形成され、前記第１凹部および前記第２凹部の中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部によって構成され、前記発光素子からの出射光を前記ホルダに入射させる入射面と、
   前記第１凹部および前記第２凹部よりもその周方向の外側に形成され、前記中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部であって、前記中心軸方向における前記第１開口部の位置から、前記第２開口部に向かうにつれて前記中心軸からの距離が漸増する面によって構成され、前記入射面から到達した光を全反射する全反射面と、
   前記全反射面よりも前記中心軸方向の前記第２開口部側に、前記中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部によって構成され、前記全反射面から到達した光を外部に出射する出射面と、
   を有するホルダ。
2. 前記第１凹部と前記第２凹部とが連通して貫通孔を形成している、請求項１に記載のホルダ。
3. 前記入射面は、前記中心軸方向における前記第１開口部の位置から、前記第２開口部側に向かうにつれて前記中心軸からの距離が漸増する面を含む、
   請求項１または２に記載のホルダ。
4. 前記入射面の前記中心軸方向の長さは、前記全反射面の前記中心軸方向の長さよりも短い、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のホルダ。
5. 前記出射面は、前記中心軸方向において、前記第２開口部に向かうにつれて前記中心軸からの距離が漸減する面によって構成されている、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のホルダ。
6. 少なくとも一つの発光素子と、
   導光部材と、
   前記発光素子に対して前記導光部材を保持する請求項１〜４のいずれか一項に記載のホルダと、
   前記ホルダおよび前記導光部材からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、
   を有する、照明装置。

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