JP6098935B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
特許文献1、2に記載された照明装置は、光源ユニットと、当該光源ユニットに電力を供給する電源ユニットと、光源ユニットおよび電源ユニットを収納し且つ光取り出し用の開口部を有する筒状の筐体とを備えている。そして、当該照明装置では、光源ユニットと電源ユニットとが、筐体の筒軸方向において重なるように配置されている。
これに対して、照明装置の薄型化に向け、光源ユニットと電源ユニットとを天井材の下面に平行な方向に並べて配置し、併せて、光源ユニットからの光を外部に出射する開口を覆う透光性のカバーと光源ユニットとの間の光路を短縮する構成が考えられる。この構成によれば、照明装置の厚みを、光源ユニットおよび電源ユニットのいずれか一方の厚み程度にまで低減することができる。
前記光源保護カバーは、前記光源ユニットの光出射領域から前記光拡散カバーの光源直下領域に至る光路内に存する部分の透過率が、前記光源ユニットの光出射領域から前記光拡散カバーの非光源直下領域に至る光路内に存する部分の透過率よりも小さい構成であってもよい。
また、別の態様では、前記光拡散カバーは、前記光源直下領域の透過率が前記非光源直下領域の透過率よりも小さい構成であってもよい。
また、別の態様では、前記光源ユニットの光出射領域から出射された光が前記光拡散カバーの前記光源直下領域内の第1領域を通過するまでの光路内において当該光が通過する部材の透過率の総和は、前記光出射領域から出射された光が前記光拡散カバーの前記非光源直下領域内の第2領域を通過するまでの光路内において当該光が通過する部材の透過率の総和よりも、10%以上20%以下小さい構成であってもよい。
また、別の態様では、前記筐体内における前記光源ユニットが収納される領域は、前記造営材の一面に平行な方向において、前記筐体内における前記電源ユニットが収納される領域を囲繞している構成であってもよい。
本発明の一態様に係る照明装置について、図面を参照しながら説明する。
1.全体構成
図1は実施の形態にかかる照明装置1の構成を示す斜視図であって、図中矢印Zで示す前方向に光が出射される。図2は、照明装置1を前方から見た分解斜視図である。図3は、照明装置1の内部構造を示す側断面図である。照明装置1を天井への取り付けの態様を示す。
照明装置本体2は、半導体発光素子としてLEDを備える光源ユニット10と、光源ユニット10に電力を供給する電源ユニット20と、光源ユニット10および電源ユニット20を収納する筐体30を有している。
この照明装置1は、図3に示すように造営材である天井3の下面側に配設され、照明装置1から下方に光が出射される。
照明装置1から出射される全光束は、電球40Wに相当する光束以上であることが好ましい。すなわち、照明装置1から出射される全光束は、200ルーメン(lm)以上であることが好ましい。
2.各部構成
<光源ユニット10>
光源ユニット10は、略矩形状の基板11と、基板11上に配設された発光素子12と基板11を押さえ付ける押さえ部材13とで構成されている。
基板11における発光素子12を搭載する前面は、発光素子12からの出射光を効率良く光拡散カバー40側へ反射させるために、反射特性に優れている。一方、基板11における後面には、シリコーン樹脂、アルミニウムやスズ等の金属箔で構成された放熱シート15が配置されている。放熱シート15の平面形状は、例えば矩形状である。
発光素子12は、例えば、青色LEDチップと、これを封止する封止部材とがパッケージされた素子である。封止部材は、例えば黄色蛍光体粒子を混合した樹脂材料で構成される。これにより、発光素子12から、青色LEDチップから出射した光と、黄色蛍光体粒子で変換された光とが混色して、白色光が得られる。なお、発光素子12は、白色光を発するものに限定されるものではなく、他の色の光を発するものであってもよい。
ここで、発光素子12からの光は開口部13a全体から出射される。そのため、開口部13aが光源ユニット10における光出射領域R0を構成する。このとき、開口部13aがテーパ状である場合には、開口端の最も開口面積が大きい範囲が光源ユニット10における光出射領域R0となる。また、開口部13aの外周縁に面取りがされている場合には、この面取りをした部分を含めた範囲が光源ユニット10における光出射領域R0となる。
押さえ部材13には、これを覆うように円板状に形成された透光性の光源保護カバー14が装着されている。光源保護カバー14の材料は、例えば透光性樹脂材料である。
この光源保護カバー14は、他に光源ユニット10を外部からの衝撃から保護し、光源ユニット10にユーザの手が接触しないようにする機能を持つ。また光源保護カバー14によって、押え部材13の開口部13aから光源ユニット10の周囲への異物の侵入が防止される。光源ユニット10の直径は約35mmである。光源ユニット10の消費電力は例えば7Wである。
電源ユニット20は、外部電源から供給される交流を整流平滑する整流平滑回路、整流平滑回路から出力される直流電圧を昇圧または降圧する電圧変換回路等を備える。
電源ユニット20は、基板21と、基板21に実装された電子部品22とを備える。基板21の平面形状は円弧状である。
図3に示すように、照明装置1を天井3に取り付けた状態において、光源ユニット10と電源ユニット20とは、天井3の下面3bに並行する方向に並んで配置される。
その結果、電源線25および引き出し線23(図2)を介して、交流電流が電源ユニット20に供給される。
なお、端子台24は、端子台24に設けられた貫通孔(不図示)および筐体30に設けられた螺子穴(不図示)に螺子(不図示)を螺子止めすることで、筐体30に固定されている。
<筐体30>
筐体30は、円筒状の外郭円筒部34を有し後方側が開口した略有底円筒状である。この筐体30の前面側(矢印Z側)には、中央部分には後方に凹んだ窪み部31、その外側には平板円環状の円環部33が形成され、後方側は、全体が開口して開口部30aが形成されている。
そして、窪み部31は、その前端に光源ユニット10からの光が出射される開口部(光出射口S)を有している。すなわち、筐体30における側壁31bの前端が、光源ユニット10からの光が出射される光出射口Sとなっている。この光出射口Sの直径Lは例えば、約90mmに設定されている。また、筐体30の高さHは例えば、30mm、外形は 140mmである。
そして、外郭円筒部34は、円環部33の外周縁から後方に伸長している。
筐体30は、熱伝導に優れた材料、例えば、アルミニウム、マグネシウム、セラミックスで形成されている。なお、溝部32には、2つの係止部32aが窪み部31の中央を挟んで対向する位置に設けられている。光拡散カバー40のフック42がこの係止部32aに係止されるようになっている。
回路カバー35は、光拡散カバー40側が開放された箱状に形成され、熱伝導性の高い絶縁性樹脂材料で構成されている。この回路カバー35は、筐体30と電源ユニット20とを絶縁するともに、電源ユニット20を保持する機能を有する。
また、押さえ部材13は、光源ユニット10の基板11を、筐体30の窪み部31の底壁31aに押圧した状態で固定されている。この押さえ部材13の固定は、筐体30における窪み部31の底壁31aに設けられた貫通孔に螺子を貫通させて、押さえ部材13における固定部13cに設けられた螺子穴に螺子止めすることによってなされている。
図2の分解斜視図に示すように、光拡散カバー40は、円板状のカバー本体部41と、カバー本体部41の外周縁に立設された2つのフック42とを備える。この2つのフック42は、カバー本体部41を筐体30に取り付けるために、カバー本体部41の中央を挟んで対向する位置に立設されている。なお、図2では2つのフック42の中の一方だけ見えている。
光拡散カバー40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で形成され、光源ユニット10から出射される光を拡散しながら透過させて前方に出射する。ここで、図3に示すように、光拡散カバー40において、カバー本体部41のうち、光源ユニット10における光出射領域R0と水平方向において重なる範囲R2を光源直下領域40a、光源直下領域40aを取り囲む範囲を非光源直下領域40bとする。光拡散カバー40の光源直下領域40aを通して光源ユニット10の光出射領域R0から垂直に出射された光が出射され、非光源直下領域40bを通して光出射領域R0から斜めに出射された光が出射される。
<取付部材50>
取付部材50は、照明装置本体2を天井3に取り付けるための部材である。この取付部材50は、中央に位置する円板状の本体部51と、本体部51の外周縁から延設され本体部51よりも光拡散カバー40側に突出した平板環状の突出部52とを有する構造の円板状である。
本体部51の中央には、貫通孔51aおよび貫通孔51b、取付孔51cが設けられている。貫通孔51aの大きさは、天井3の配線孔3c(図3)に対応した大きさに設定されている。
取付部材50は、貫通孔51b及び取付孔51cにねじを挿通して天井3に締結することによって、天井3に取り付けられる。
<パッキン60>
パッキン60は、天井3と取付部材50との間に介在する緩衝材である。
図3に示すように、パッキン60の環内には、取付部材50の本体部51が嵌め込まれる。また、照明装置本体2を取付部材50に取り付けた状態において、取付部材50における***部53の表面53aと、筐体30における窪み部31の後面31cとは、パッキン60の環内側で接触している。
以上の照明装置1を天井3に取り付けるには、まず、天井3に取付部材50を取り付け、次に取付部材50に照明装置本体2を取り付けることによって行う。
(装置の薄型化について)
図4(a)は、照明装置1を縦に切断した概略断面図、図4(b)は、照明装置1を前方から平面視した概略平面図である。
これらの図に示すように照明装置1は、前方から平面視するときに、筐体30内における電源ユニット20が収納される電源収納領域30cが、筐体内における光源ユニット10が収納される光源収納領域30bを囲繞した構成となっている。
このように照明装置1は、装置高さHを約55mm以下と薄く規定することによって、照明空間に存在するユーザが圧迫感を感じにくい効果を得ることができる。
この照明装置1の効果について、図5を参照しながらさらに詳しく説明する。
図5(a)は、実施の形態に係る照明装置1の光学的特性を説明するための模式図、(b)は比較例に係る照明装置1xの光学的特性を説明するための模式図である。
図5(a)に示すように、上述のとおり照明装置1では、光源保護カバー14の平面部14aの透過率が側壁部14bの透過率よりも小さく構成されている。これより、光源保護カバー14において、光源ユニット10の光出射領域R0から光拡散カバー40の光源直下領域40aに至る光路内に存する部分の透過率が、光源ユニット10の光出射領域R0から光拡散カバー40の非光源直下領域40bに至る光路内に存する部分よりも低くなる。例えば、10%以上20%以下小さいことが好ましい。その場合、例えば、非光源直下領域40bに至る光路内に存する部分を60から80%とし、光源直下領域40aに至る光路内に存する部分を非光源直下領域40bに至る光路内に存する部分に対し10%以上20%以下小さい構成としてもよい。
その結果、照明装置1xでは、図5(b)に示すように、光源直下領域40aを通して光出射領域R0から垂直に出射される光、w1、w2、w3では、平面部14cを透過する際の光度の減衰は少ない。同様に、非光源直下領域40bを通して光出射領域R0から斜めに出射される光y1、y2、y3又はz1、z2、z3では、側壁部14bを透過する際の光度の減衰も同様に少ない。
<実験>
本実施の形態に係る照明装置1の効果を確認するために、照明装置1と照明装置1xを用いて、照明装置の出射面の輝度分布を測定した。実験用の照明装置1として、装置高さH及び光出射口Sの直径Lは、各々、約55mm、及び約90mmである。また、各照明装置における光出射領域R0から出射される光束は共に、400lmとした。図6は、照明装置1と比較例の輝度分布を示す実験結果である。各照明装置を、光拡散カバー40の側から平面視したときの輝度分布を示す。
図7に示すように、ピーク輝度は、照明装置1xが、50000cd/m2と、「非常にまぶしい」と感じる範囲であるのに対し、照明装置1では、33000cd/m2まで低下し、「まぶしさを許容できる」とする基準値を下回る結果となった。また、光拡散カバー40内の中央部分を除く周辺領域Aでは、照明装置1では、照明装置1xに比べて輝度は低下するが、側壁部と平面部の両方に透過率を高めた光源保護カバーを用いた照明装置2xに比べて輝度の低下は少ない。そのため、照明装置1では、照明装置1xや照明装置2xに比べて、特に中央部分と領域Aとの間の輝度の差異を低下させることができる。
<変形例1>
以上、実施の形態に係る照明装置1について説明したが、例示した照明装置1を以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施の形態で示した通りの照明装置1に限られないことは勿論である。
(1)上記実施の形態で説明した照明装置1においては光出射口Sは円形であったが、光主射開口部Sの形状は円形に限られない。光主射開口部Sの形状が楕円形状であってもよいし、長円形状であってもよい。また、光出射口Sの形状は、多角形状であってもよい。例えば、正方形状、長方形状であってもよい。
(3)上記照明装置1では、窪み部31における側壁31bの前端が光出射口Sとなっていたが、筐体30の前面側において、光拡散カバー40の径は、窪み部31の開口径よりも大きく設定することも可能である。
例えば、筐体30の外郭円筒部の径が前方から後方にかけて漸減する形状を有していてもよい。 また、筐体30の外郭形状が角形状であってもよい。
(5)上記照明装置1においては、発光素子としてCOBタイプのLEDを用いたが、
SMDタイプのLEDを用いても、同様に実施することができる。また、発光モジュールに実装する半導体発光素子として、LEDの他に、LD(レーザダイオード)、EL素子(エレクトリックルミネッセンス素子)などを用いてもよい。
(7)上述した実験などに示される照明装置の効果は、必ずしも、照明装置1のように電源収納領域30cが、光源収納領域30bを囲繞する構成でなくても得られると考えられる。すなわち、光出射領域から光拡散カバーの光源直下領域を通る光路の透過率は、非光源直下領域内を通る光路の透過率よりも小さい構成とすることにより、輝度分布の均一化を図りユーザのまぶしさを低減することがでる。
<まとめ>
以上説明したとおり、本実施の形態に係る照明装置1は、面状の光出射領域R0を有する光源ユニット10と、光源ユニット10に電力を供給する電源ユニット20と、光源ユニット10および電源ユニット20を造営材3の一面に対して並設した状態で収納し、造営材3の一面と平行な出射面を有しこの出射面に光源ユニット10からの光を出射するための開口Sが開けられた筐体30と、開口Sを覆う透光性の光拡散カバー40とを備え、光拡散カバー40における光出射領域R0と平面視において重なる領域を光源直下領域40a、光源領域以外の領域を40bとするとき、光出射領域R0から出射された光が光拡散カバー40の光源直下領域40aにある第1領域を通過するまでの光路内において当該光が通過する部材の透過率の累積値は、光出射領域R0から出射された光が光拡散カバー40の非光源直下領域内40bにある第2領域を通過するまでの光路内において当該光が通過する部材の透過率の累積値よりも小さい構成を採る。
また、別の態様では、光源ユニット10は、半導体発光素子が面状に配され光出射領域R0を構成する発光部12と、発光部を覆う透光性の光源保護カバー14とを有し、光源保護カバー14は、光源ユニット10の光出射領域R0から光拡散カバー40の光源直下領域40aに至る光路内に存する部分の透過率が、光源ユニット10の光出射領域R0から光拡散カバー40の非光源直下領域40bに至る光路内に存する部分の透過率よりも小さい構成で構成であってもよい。また、別の態様では、光源保護カバー14は、光出射領域R0に対向した平面部14aと、平面部14aを取り囲む側壁部14bとを有し、平面部14aの透過率が側壁部14bの透過率よりも小さい構成で構成であってもよい。
かかる構成により、光拡散カバー140の光源直下領域140aを通して光源ユニット10の光出射領域R0から垂直に出射される光の光度は、光拡散カバー140の光源直下領域140aを透過する際に減衰させることができる。これより、光拡散カバー140の光源直下領域140aにおけるピーク輝度を低めてまぶしさを軽減するとともに、光源直下領域140aその周辺の非光源直下領域140bとの間の輝度ばらつきを低下させることができる。
かかる構成により、「まぶしさを許容できる」とする基準値を下回り、ユーザがピーク輝度をまぶしく感じ不快な印象を受けることを防止できる。
また、別の態様では、光源ユニット10の光出射領域R0から光拡散カバー40の第1領域を通る光路の透過率は、光拡散カバー40の第2領域を通る光路の透過率よりも、10%以上20%以下小さい構成であってもよい。
また、別の態様では、筐体30内における電源ユニット20が収納される電源収納領域は、造営材3の一面に平行な方向において、筐体内30における光源ユニット10が収納される光源収納領域を囲繞している構成で構成であってもよい。また、別の態様では、筐体内30における光源ユニット10が収納される光源収納領域は、造営材3の一面に平行な方向において、筐体30内における電源ユニット20が収納される電源収納領域を囲繞している構成で構成であってもよい。
2 照明装置本体
10 光源ユニット
11 基板
12 発光素子
13 押さえ部材
14、114 保護カバー
14a、114a 平面部
14b、114b 側壁部
20 電源ユニット
30 筐体
35 回路カバー
36 環状凹部
40、140 光拡散カバー
40a、140a 光源直下領域
40b、140b 非光源直下領域
41 カバー本体部
50 取付部材
60 パッキン
S 光出射口
Claims (7)
- 造営材の一面に配置される照明装置であって、
面状の光出射領域を有する光源ユニットと、
前記光源ユニットに電力を供給する電源ユニットと、
前記光源ユニットおよび前記電源ユニットを前記造営材の一面に対して並設した状態で収納し、前記一面と平行な出射面を有し当該出射面に前記光源ユニットからの光を出射するための開口が開けられた筐体と、
前記開口を覆う透光性の光拡散カバーとを備え、
前記光拡散カバーにおける、前記光源ユニットの光出射領域と平面視において重なる領域を光源直下領域、光源領域以外の領域を非光源直下領域とするとき、
前記光源ユニットの光出射領域から出射された光が前記光拡散カバーの前記光源直下領域内の第1領域を通過するまでの光路内において当該光が通過する部材の透過率の総和は、前記光出射領域から出射された光が前記光拡散カバーの前記非光源直下領域内の第2領域を通過するまでの光路内において当該光が通過する部材の透過率の総和よりも小さく、
前記光源ユニットは、半導体発光素子が面状に配され前記光出射領域を構成する発光部と、前記発光部を覆う透光性の光源保護カバーとを有し、
前記光源保護カバーは、前記発光部に対向した平面部と、前記平面部を取り囲む側壁部とを有し、前記平面部の透過率が前記側壁部の透過率よりも小さい
ことを特徴とする照明装置。 - 前記光源保護カバーは、前記光源ユニットの光出射領域から前記光拡散カバーの光源直下領域に至る光路内に存する部分の透過率が、前記光源ユニットの光出射領域から前記光拡散カバーの非光源直下領域に至る光路内に存する部分の透過率よりも小さい
ことを特徴とする請求項1記載の照明装置。 - 前記光拡散カバーは、前記光源直下領域の透過率が前記非光源直下領域の透過率よりも小さい
ことを特徴とする請求項1から2の何れかに記載の照明装置。 - 前記光拡散カバーを通して出射される光は、33000cd/m2以下である
ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の照明装置。 - 前記光源ユニットの光出射領域から出射された光が前記光拡散カバーの前記光源直下領域内の第1領域を通過するまでの光路内において当該光が通過する部材の透過率の総和は、前記光出射領域から出射された光が前記光拡散カバーの前記非光源直下領域内の第2領域を通過するまでの光路内において当該光が通過する部材の透過率の総和よりも、10%以上20%以下小さい
ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の照明装置。 - 前記筐体内における前記電源ユニットが収納される領域は、前記造営材の一面に平行な方向において、前記筐体内における前記光源ユニットが収納される領域を囲繞している
ことを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の照明装置。 - 前記筐体内における前記光源ユニットが収納される領域は、前記造営材の一面に平行な方向において、前記筐体内における前記電源ユニットが収納される領域を囲繞している
ことを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の照明装置。
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