JP6112395B2

JP6112395B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP6112395B2
Application number: JP2013025130A
Authority: JP
Inventors: 恭平中村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2033-02-13
Also published as: CN103982838B; JP2014154461A; CN103982838A

Description

本発明は、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明器具に関する。

発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）は、低電力で高輝度の発光が可能であり、しかも長寿命であることから、白熱灯や蛍光灯等に代替する照明器具用の光源として注目されている。光源にＬＥＤを用いた照明器具として、例えば、天井等に取り付けられるシーリングライトが普及している。このようなシーリングライトにおいては、従来の環状の蛍光ランプに換えて、複数のＬＥＤを環状に配置し、各ＬＥＤの点灯状態を適宜に制御することにより、照明光の明るさや照射範囲を可変とすることができる。

しかしながら、ＬＥＤはその出射光の指向性が強いので、ＬＥＤをシーリングライトの光源とした用いた場合、粒々感が目立ち、輝度が不均一になり易い。そこで、ＬＥＤからの出射光を広範囲に拡散させる光学部材を用いた照明器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、一般的に、ＬＥＤは、それ単体の発光光束が蛍光灯に比べて低いので、照明器具用の光源には複数のＬＥＤが用いられる。例えば、上記特許文献１に記載された照明器具では、複数のＬＥＤを環状に配して成るＬＥＤ群が、同心円状に２列に配されている。

また、上記照明器具の光学部材には、一のＬＥＤ群に含まれる複数のＬＥＤを一括して覆う樋状レンズが用いられている。一般的に、ＬＥＤを光源とするシーリングライトでは、設定畳数（照明器具が設置される部屋の広さ）によってＬＥＤの個数を変えて光量を設定している。上記のようなＬＥＤ群を用いたシーリングライトでは、ＬＥＤ群の列数を変えずに、一のＬＥＤ群に含まれるＬＥＤの個数を変えることで、使用される設定畳数に応じた光量を設定することができる。また、光学部材と樋状としているので、ＬＥＤの個数が変わっても、同形状の樋状レンズを用いることができ、部材の共通化によって歩留まりを良くすることができる。

特開２０１２−１０４４７６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の照明器具に用いられる樋状レンズは、器具中心から放射方向の断面における配光を広角に制御できるが、上記放射方向に直交する方向の断面における配光を制御できない。そのため、例えば、一のＬＥＤ群に含まれるＬＥＤの個数が少なく、各ＬＥＤの配置間隔が広い場合には、円環に沿う方向に出射される光が広角に配光制御されず、樋状レンズからの出射光による照射面に照度ムラが生じる虞がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、ＬＥＤからの光を配光制御する光学部材を設定畳数の変化に対応させて用いることができ、しかも照度ムラが生じ難く見栄えの良い照明器具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、器具本体と、前記器具本体に複数のＬＥＤを円環状に配して成るＬＥＤ群と、前記ＬＥＤの光出射方向に設けられて該ＬＥＤから出射した光の配光を制御する光学部材と、を備え、前記ＬＥＤ群は、前記器具本体の中央部を中心とする同心円状に複数列設けられ、前記光学部材は、一のＬＥＤ群を構成する複数のＬＥＤを一括して覆う樋状レンズと、一のＬＥＤ群を構成する複数のＬＥＤを夫々個別に覆う複数の単レンズと、を有し、前記樋状レンズ及び前記複数の単レンズは、前記ＬＥＤから出射した光を広角に配光するものであり、前記ＬＥＤ群に対して列単位で選択的に設けられることを特徴とする。

上記照明器具において、前記ＬＥＤ群は、３列以上設けられており、前記樋状レンズは、最も内周側のＬＥＤ群及び最も外側のＬＥＤ群によって挟まれたＬＥＤ群のいずれかに設けられていることが好ましい。

上記照明器具において、前記単レンズは、前記複数列のＬＥＤ群のうち最も外周側のＬＥＤ群に設けられていることが好ましい。

上記照明器具において、前記樋状レンズは、前記複数列のＬＥＤ群のうち最も内周側のＬＥＤ群に設けられ、該樋状レンズの出射面の形状は、前記ＬＥＤの光軸方向よりも前記器具本体の内周方向における断面形状が前記内周方向に凸形状となるように構成されていることが好ましい。

本発明によれば、光学部材として樋状レンズを設けたＬＥＤ群では、ＬＥＤの個数を変えられるので、設定畳数の変化に対応させることができ、また、単レンズを設けたＬＥＤ群では、照度ムラが生じ難くなるので、見栄えを良くすることができる。

本発明の一実施形態に係る照明器具の分解斜視図。同照明器具の一部の側断面図。（ａ）は同照明器具に用いられる光学部材の一例を示す正面図、（ｂ）は同光学部材他の例を示す正面図。図３（ａ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｃ’−Ｃ’線のいずれにも対応する断面図。上記断面における配光曲線を示す図。（ａ）は同照明器具に用いられるＬＥＤの配置の一例を示す正面図、（ｂ）は同ＬＥＤの配置の他の例を示す正面図。上記実施形態の変形例に係る照明器具における光学部材の側断面図。上記断面における配光曲線を示す図。同照明器具の一部の側断面図。

本発明の一実施形態に係る照明器具について、図１乃至図６を参照して説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の照明器具１は、器具本体２と、器具本体２の中央部を中心とする環状に配された複数の固体発光素子（以下、ＬＥＤ）３と、ＬＥＤ３の光出射方向に設けられてＬＥＤ３から出射した光の配光を制御する光学部材４と、を備える。また、照明器具１は、光学部材４からの光出射方向に設けられて光学部材４から出射する光を拡散させて放射する拡散部材（カバー）５を備える。本実施形態では、複数のＬＥＤ３を環状に配して成るＬＥＤ群３ａ，３ｂ，３ｃが、同心円状に３列に配されている。照明器具１は、住宅用照明器具として天井等に取り付けられるシーリングライトとして好適に用いられる。

器具本体２は、円盤状の構造部材であり、天井等の施工面の反対側の面にＬＥＤ３等が配置される。器具本体２の中央部には、施工面に設けられた給電コネクタ等に固定される給電部（不図示）が設けられる。また、給電部の外周側には、ＬＥＤ３を点灯駆動するための点灯回路（不図示）と、ＬＥＤ３が実装される基板２１と、が設けられる。器具本体２は、所定の剛性を有するアルミニウム板又は鋼板等の板材を、上記形状にプレス及び切削加工することにより形成され、ＬＥＤ等が配置される面には可視光の反射率が高い白色塗料が塗布又は反射性金属材料が蒸着されていてもよい。

給電部は、汎用のアダプタガイドであり、給電コネクタ等を介して商用交流電源に接続される。点灯回路は、給電部から供給された交流電流をＬＥＤ３に適合する所定電圧の直流電流に変換及び整流するための、トランス、コンデンサ及び制御用ＩＣ等を備える。

基板２１は、リジッド基板、フレキシブル基板又はリジッドフレキシブル基板により構成される。リッジド基板の場合、その材料として、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ、テフロン（登録商標）、アルミナ、低温同時焼成セラミックス、コンポジット又はハロゲンフリーが用いられる。フレキシブル基板の場合、その材料として、ポリイミド又はポリエステルが用いられる。このような材料から形成された基板２１には、ＬＥＤ３が実装される面に所定の配線パターンが形成されている。点灯回路は、ユーザの操作に基づき、各ＬＥＤ群３ａ〜３ｃを夫々独立して点灯させることができるように構成されている。なお、各ＬＥＤ群３ａ〜３ｃ内の各ＬＥＤ３が個別に又は複数にグルーピングされて更に細かい部分点灯又は間引き点灯等が可能なように構成されていてもよい。

ＬＥＤ３は、ＬＥＤチップの出射光の波長を変換する波長変換部材が被覆されて、ＬＥＤパッケージとして構成される。ＬＥＤチップには、例えば、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップが用いられ、波長変換部材には、封止用の透光性樹脂材料に昼白色や電球色の光を出射できるようにするための蛍光体が混入されたものが用いられる。

光学部材４は、一のＬＥＤ群３ａ，３ｂを構成する複数のＬＥＤ３を一括して覆う樋状レンズ４ａと、一のＬＥＤ群３ｃを構成する複数のＬＥＤ３を夫々個別に覆う複数の単レンズ４ｂと、を有する。本実施形態においては、これら樋状レンズ４ａ及び複数の単レンズ４ｂは、光学部材４を器具本体２に固定するための基部４０によって互いに接続されている。これら基部４０、樋状レンズ４ａ及び単レンズ４ｂは、アクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂等の透光性材料を母材として、射出形成により一体的に形成されている。

カバー５は、器具本体２の前面を覆うドーム形状とされ、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂又はシクロオレフィン樹脂等の透光性材料に光拡散性粒子又は顔料等を添加した樹脂材料から形成される。カバー５は、上記の光拡散性粒子又は顔料等の添加に換えて、透明なガラス板又は樹脂板の表面又は裏面に、サンドブラスト処理を施して粗面としたもの、又はシボ加工を施したもの等であってもよい。

樋状レンズ４ａ及び複数の単レンズ４ｂは、ＬＥＤ群３ａ〜３ｃに対して列単位で選択的に設けられる。具体的には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、樋状レンズ４ａが、最も内周側のＬＥＤ群３ａ及び最も外側のＬＥＤ群３ｃによって挟まれたＬＥＤ群３ｂに設けられ、また、複数の単レンズ４ｂが、最も外周側のＬＥＤ群３ｃに設けられている。最も内周側のＬＥＤ群３ａには、図３（ａ）に示したように、樋状レンズ４ａが設けられてもよく、また、図３（ｂ）に示したように、複数の単レンズ４ｂが設けられてもよい。

樋状レンズ４ａ及び複数の単レンズ４ｂは、いずれもＬＥＤ３から出射した光を広角に配光するように形成されている。樋状レンズ４ａは、器具中心から放射方向の断面（図３（ａ）のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面）における配光を広角に制御できるが、この放射方向に直交する方向の断面における配光を制御できない。一方、単レンズ４ｂは、上面視で円形のレンズであり、器具中心から放射方向の断面（図３（ａ）のＣ−Ｃ断面）だけでなく、この放射方向に直交する方向の断面（図３（ａ）のＣ’−Ｃ’断面）における配光を広角に制御できる。樋状レンズ４ａ及び単レンズ４ｂの、上記Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線及びＣ’−Ｃ’線断面の形状は、いずれも略同形状であり、当該形状を図４に示す。樋状レンズ４ａ及び単レンズ４ｂは、上記断面において、ＬＥＤ３の発光部を覆いＬＥＤ３から出射した光が入射するドーム状の入射面４１と、入射面４１から入射した光が伝搬する媒質部４２と、媒質部４２を伝搬した光が出射する出射面４３と、を有する。

出射面４３は、ＬＥＤ３の光軸Ｌ（発光面の中心と通る法線）方向の周囲が凹状となるように、その周囲が凸状となるように形成されている。この形状によれば、出射面４３の凹状箇所は、光が外周方向へ拡散するよう屈折させ、出射面４３の凸状箇所は、光を集光させるように屈折される。その結果、図５に示すように、樋状レンズ４ａ及び単レンズ４ｂから出射された光は、いわゆるバッドウィング型と呼ばれる配光曲線を示す。このようにして、樋状レンズ４ａ及び単レンズ４ｂは、ＬＥＤ３から出射された光を広角に配光することができる。

上述したように、照明器具１は、シーリングライトとして好適に用いられる。このようなシーリングライトは、例えば、６畳用〜１４畳用といった異なる設定畳数で、部材の共通化を図りながら商品展開しており、器具光束は光源であるＬＥＤの個数を変化させて設定している。照明器具１では、３列のＬＥＤ群３ａ〜３ｃのうち中央のＬＥＤ群３ｂのＬＥＤの個数を変化させることにより、例えば、図６（ａ）に示す構成は６畳用、また、図６（ｂ）に示す構成は８畳用といったように、異なる設定畳数に対応させている。このとき、図３（ａ）（ｂ）に示したように、ＬＥＤ群３ｂには、樋状レンズ４ａが用いられているので、同形状の光学部材４で、いずれの設定畳数にも対応することができ、部材を共通化によって歩留まりを良くすることができる。

また、３列のＬＥＤ群３ａ〜３ｃのうち最も外周側のＬＥＤ群３ｃは、円周の長さが長く、各ＬＥＤ３の配置間隔が広くなり易い。そこで、このＬＥＤ群３ｃには、樋状レンズ４ａではなく、複数の単レンズ４ｂが設けられる。こうすれば、ＬＥＤ群３ｃの円環に沿う方向に出射される光も広角に配光制御されるので、樋状レンズ４ａを設けた場合に比べて、出射光による照射面に照度ムラが生じ難く、照明器具１を点灯させたときの見栄えを良くすることができる。なお、３列のＬＥＤ群３ａ〜３ｃのうち最も内周側のＬＥＤ群３ａは、円周の長さが短く、各ＬＥＤ３の配置間隔が狭くなり易いので、樋状レンズ４ａでも照度ムラは生じ難い。従って、上述したように、ＬＥＤ群３ａには、樋状レンズ４ａ及び複数の単レンズ４ｂのいずれが設けられてもよい。

次に、本実施形態の変形例に係る照明器具、及びこれに用いられる光学部材について、図７乃至図９を参照して説明する。この変形例では、図３（ａ）に示したように、樋状レンズ４ａが、複数列のＬＥＤ群３ａ〜３ｃのうち最も内周側のＬＥＤ群３ａに設けられているものとする。そして、図７に示すように、樋状レンズ４ａの出射面４３の形状が、ＬＥＤ３の光軸方向よりも器具本体２の内周方向における断面形状が内周方向に凸形状となるように構成されている。一方、出射面４３のうち器具本体２の外周方向における断面形状は緩やかな楕円形状となるように形成されている。また、ＬＥＤ３は、入射面４１に対して器具内周方向に偏って配置されている。

ＬＥＤ３から光軸Ｌより器具外周方向に出射された光は、光軸Ｌ寄りに屈折されて出射面４３へ導出される。また、出射面４３は緩やかな楕円形状なので、出射面４３に到達した光は出射面４３から放射状に出射される。一方、ＬＥＤ３から光軸Ｌより器具外周方向に出射された光は、入射面４１において器具内周方向に屈折されて出射面４３へ導出される。また、出射面４３は内周方向に凸形状なので、出射面４３に到達した光は出射面４３から集光的に出射される。その結果、図８に示すように、光軸Ｌより器具外周方向には狭角で低輝度の光が出射され、光軸Ｌより器具内周方向には広角で高輝度の光が出射され、全体として、器具内周方向への光量が多くなる。

従って、この樋状レンズ４ａを、最も内周側のＬＥＤ群３ａに設けたとき、図８に示すように、器具内周方向への光量が多くなる。その結果、内周側のＬＥＤ群３ａのみを点灯させたとき、カバー５へ照射される光が円形になり、ユニークで照明器具１の見栄えの良くすることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、環状のＬＥＤ群が３列設けられた構成を示したが、ＬＥＤ群は２列であってもよく、その一方に樋状レンズ４ａが、他方に複数の単レンズ４ｂが選択的に設けられていればよい。また、ＬＥＤ群は４列以上であってもよい。また、樋状レンズ４ａ及び単レンズ４ｂの出射面４３にはシボ加工等の光拡散処理が施されていてもよい。こうすれば、ＬＥＤ３を高輝度で点灯させたときのカバー５に映る粒々感を抑制することができる。

１照明器具
２器具本体
３ＬＥＤ
３ａ，３ｂ，３ｃＬＥＤ群
４光学部材
４ａ樋状レンズ
４ｂ単レンズ
４３出射面

Claims

器具本体と、前記器具本体に複数のＬＥＤを円環状に配して成るＬＥＤ群と、前記ＬＥＤの光出射方向に設けられて該ＬＥＤから出射した光の配光を制御する光学部材と、を備え、
前記ＬＥＤ群は、前記器具本体の中央部を中心とする同心円状に複数列設けられ、
前記光学部材は、一のＬＥＤ群を構成する複数のＬＥＤを一括して覆う樋状レンズと、一のＬＥＤ群を構成する複数のＬＥＤを夫々個別に覆う複数の単レンズと、を有し、
前記樋状レンズ及び前記複数の単レンズは、前記ＬＥＤから出射した光を広角に配光するものであり、前記ＬＥＤ群に対して列単位で選択的に設けられることを特徴とする照明器具。
前記ＬＥＤ群は、３列以上設けられており、
前記樋状レンズは、最も内周側のＬＥＤ群及び最も外側のＬＥＤ群によって挟まれたＬＥＤ群のいずれかに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
前記単レンズは、前記複数列のＬＥＤ群のうち最も外周側のＬＥＤ群に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明器具。
前記樋状レンズは、前記複数列のＬＥＤ群のうち最も内周側のＬＥＤ群に設けられ、
該樋状レンズの出射面の形状は、前記ＬＥＤの光軸方向よりも前記器具本体の内周方向における断面形状が前記内周方向に凸形状となるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明器具。