JP6292509B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、天井等に設置される照明装置に関する。

従来から、屋内外の天井等に設置されて、直下の空間に光照射するベースライト型照明装置が知られている。従来の一般的なベースライト型照明装置として、並列に配された２本の直管型蛍光灯と、それら蛍光灯の間に配された点灯装置と、この点灯装置が覆うカバーと、を備えたものがある。ベースライト型照明装置は、例えば、直線状の廊下を照明する場合のように、複数の照明装置が、蛍光灯の管軸方向に連なるように配置されることが多い。そのため、単体のベースライト型照明装置は、管軸に垂直な面に所定の広角配光を有している。

また、近年では、直管型蛍光体と同形状の外観を有し、ＬＥＤを光源とした直管型ＬＥＤランプを用いた照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、長尺状の基板上に複数のＬＥＤを列状に配した光源部と、この光源部を覆う透光性カバーと、を備えた照明装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。ＬＥＤは、低電力で高輝度の発光が可能であり、蛍光灯に換わる照明装置用光源として普及している。

特開２０１２−１０４３２８号公報 特開２０１３−０７７４００号公報

しかしながら、従来の一般的なベースライト型照明装置や、上記特許文献１、２に記載の照明装置では、管軸に垂直な面における広角配光を確保するために、２本の長細い光源が並列に配され、その間にカバーで覆われた点灯装置が配された構成となっている。このような構成では、カバーが光源からの光を遮り、照明装置の直下方向の光度が低くなることがある。一方、照明装置の直下光度を上げるために、ＬＥＤの個数を増やしたり、ＬＥＤの発光出力を高くすると、点状光源であるＬＥＤはグレアを生じ易いので、照明装置の見た目が眩しくなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するものであり、直下光度を高くすることができ、且つ眩しさを低減することができる照明装置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、光源と、前記光源を搭載する基板と、前記光源及び基板を覆う樋形状のカバーと、を備えた照明装置であって、前記光源は、前記基板の法線方向に光軸を有し、前記カバーは、前記光源からの光を入射する入射面と、該入射面に入射した光を出射する出射面と、を有し、且つ前記出射面から光を拡散させて出射し、前記出射面は、前記カバーの長手方向に直交する断面視において、前記光軸の近傍に形成された円弧部と、前記円弧部よりも外側に形成された直線部と、を有し、前記出射面に入射した光の配光を制御する複数のプリズムが、前記円弧部及び前記直線部に亘って形成されており、前記プリズムは、前記光源から入射した光を屈折させて光軸方向を含む所定方向に光を集光させる制御面と、前記制御面と接し該制御面に対して傾斜した傾斜面と、を有し、前記カバーの長手方向に直交する断面視において、前記制御面と前記基板と平行な平面の成す角が、前記光軸から離れるに従って単調増加する箇所を有することを特徴とする。

上記照明装置において、前記プリズムにおける前記制御面と前記傾斜面とが成す凹部は、前記光軸から離れるに従って前記基板に近接していることが好ましい。

上記照明装置において、前記光源は、前記円弧部の円弧の中心よりも前記入射面に近い位置に設けられていることが好ましい。

上記照明装置において、前記制御面及び傾斜面は、Ｒ状部により滑らかに連接していることが好ましい。

上記照明装置において、前記カバーの長手方向に直交する断面視において、隣り合う前記プリズムの間隔ｐと、前記プリズムの高さｈとの関係が、０≦ｈ／ｐ≦０．５を満たすことが好ましい。

上記照明装置において、前記カバーは、前記入射面又は出射面に、シボ加工又は光散乱剤の塗布が施されていることが好ましい。

上記照明装置において、前記カバーは、光拡散剤を含有する材料で構成されていることが好ましい。

本発明によれば、カバーは、光を出射する出射面に形成された複数のプリズムにより、光軸方向を含む所定方向に光を集光させるので、照明装置の直下光度を高くすることができる。また、プリズムの制御面は、基板と平行な平面の成す角が、光軸から離れるに従って単調増加する箇所を有するので、この箇所では、光軸方向に集光的な光学特性を持つ。従って、特に、光源からの斜め方向の眩しさを抑制することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る照明装置の斜視図、（ｂ）は同照明装置の側断面図。 （ａ）は同照明装置に用いられるカバーの側断面図、（ｂ）は同カバーの部分拡大側断面図。 （ａ）同カバーの出射面のプリズム凹部の形状を説明するための断面図と一部拡大図、（ｂ）は上記凹部間の角度の変化を示す図。 （ａ）一般的なフラット型集光レンズの断面図、（ｂ）は上記カバーの一部断面図。 上記照明装置を用いた照明器具の側断面図。 （ａ）は上記照明装置においてカバーを用いないときの配光曲線を示す図、（ｂ）は同カバーを用いたときの配光曲線を示す図。 同カバーの変形例を示す部分拡大断面図。

本発明の一実施形態に係る照明装置について、図１〜図６を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態の照明装置１は、光源２と、この光源２を搭載する基板３と、光源２及び基板３を覆うカバー４と、それらを保持するベース体１０と、を備える。照明装置１の外観は、正面視長方形状であり、短手方向から視たときに左右対称の側面形状を有する。ベース体１０の短手方向の幅は、カバー４の幅より小さい。また、照明装置１は、ベース体１０内部又は外部に設けられて光源を点灯駆動させる電源部（不図示）を更に備える。なお、図中の波線矢印は、カバー４により配光制御される光の光路の一例を示す。

ベース体１０は、平坦な面から成る天井等の施工面１１と、施工面１１と反対側の面に基板３の搭載面１２と、施工面１１及び搭載面１２の両縁を接続する両側面１３と、を有する。両側面１３の間隔、すなわちベース体１０の短手方向の幅は、カバー４の幅より小さい。搭載面１２は、その中央に長手方向に沿って凹状部１４を有し、この凹状部１４に長尺状の基板３が設けられる。ベース体１０は、所定の剛性と耐熱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る。搭載面１２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。

光源２は、点状光源であるＬＥＤから成り、複数のＬＥＤが基板３の長手方向に沿って列状に一定間隔で配置されている。また、光源２は、基板３の法線方向に光軸Ｈを有する。光源２を成すＬＥＤ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。光源２は、照明装置１として所望の光色の発光を可能とする光源であれば特に限定されないが、例えば、発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップに、ＹＡＧ系蛍光体を被覆した、いわゆる白色ＬＥＤが好適に用いられる。なお、発光色の異なる複数のＬＥＤを用い、これらを列状に配列させ、各ＬＥＤの出射光を混光させて所定の照射光を実現することもできる。ＬＥＤの組み合わせとしては、白色光及び電球色、又は３原色（ＲＧＢ）の組み合わせ等が挙げられる。また、これらのＬＥＤの出力を個別に制御して、照射光の色温度を可変とすることもできる。

基板３は、複数の光源２を列状に実装できるように形成された長尺状の板状部材であり、その母材としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の汎用の基板用板材が好適に用いられる。基板３には、ＬＥＤの実装面にＬＥＤに給電するための配線パターン（不図示）と電気的に接続される端子部が形成されている。

カバー４は、列状に配された光源２を一括して覆うことができるように、その外観が樋形状とされ、樋形状の凹状側面が光源２からの光を入射する入射面４１となり、凸状側面が入射面４１に入射した光を出射する出射面４２となる。また、カバー４は、入射面４１側にベース体１０への取り付けに用いられる突出部４２Ａを有し、この突出部４２Ａの一部がベース体１０の搭載面１２と接する。カバー４は、透光性を有するポリカーボネート又はアクリル樹脂等から形成される。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、カバー４の出射面４２は、出射面４２に入射した光の配光を制御する複数のプリズム４３を有する。このプリズム４３は、光軸Ｈ方向を含む所定方向に光を集光させるように形成されている。具体的には、各プリズム４３は、光源２から入射してカバー４内から出射する光を屈折させて、光軸Ｈ方向に光を集光させる制御面４４と、この制御面４４と接し且つ制御面４４に対して傾斜した傾斜面４５と、を有する。これら複数のプリズム４３は、制御面４４が、基板３と平行な平面Ｓ’に対してプラス側に傾斜したプリズム群４３ａと、マイナス側に傾斜したプリズム群４３ｂと、に区分される。プリズム群４３ａとプリズム群４３ｂとは、カバー４の長手方向に直交する断面視において、所望とされる最大光度方向Ｍを境界として反転する。

本実施形態のプリズム４３は、カバー４の長手方向に直交する断面視において、最大光度方向Ｍが光軸Ｈ方向であり、基板３と平行な平面Ｓ’に対してプラス側に傾斜したプリズム群４３ａと、マイナス側に傾斜したプリズム群４３ｂと、を有する。そして、これらプリズム群４３ａ，４３ｂが、光軸Ｈに対して対称になるように形成される。

また、光軸Ｈ近傍（図１（ｂ）も参照）において、制御面４４と基板３と平行な平面Ｓ’との成す角（以下、制御面４４の傾斜角θ１）は略０°（例えば±０．５°以下）であり、光源２から光軸Ｈ近傍へ出射された光は、殆ど屈折することなく、光軸Ｈ方向へ出射される。一方、光軸Ｈ近傍より離れる方向においては、制御面４４の傾斜角θ１が、光軸Ｈから離れるに従って単調増加する箇所を有する。この箇所では、カバー４の長手方向に直交する断面視において、中央（光軸Ｈ）から縁部へ向かう程、制御面４４の傾斜角θ１は大きくなる。なお、本実施形態において、傾斜角θ１が単調増加する箇所は、出射面４２の略全域に亘るので、各プリズム４３の制御面４４は、出射面４２の中央から周縁の概ね全域に亘って光軸Ｈ方向への集光性を持つ。これにより、特に、光源２からの斜め方向の眩しさを抑制することができる。

一方、傾斜面４５は、そのようには形成されていないので、傾斜面４５に入射した光は、光軸Ｈである最大光度方向Ｍ以外の方向へも出射される。従って、このようなプリズム４３を有するカバー４は、出射面４２から出射する光において光軸Ｈ方向への最大光度を高くすることができ、且つそれ以外の方向へも一定程度の光を照射することができる。

プリズム４３は、カバー４の長手方向に直交する断面において、出射面４２から出射される光の最大光度方向Ｍ（光軸Ｈ）との成す角（入射光線角度α：図２（ａ）参照）が６０°以下の範囲では、傾斜面４５が、制御面４４よりも短くなるように構成される。光源２に用いられる一般的なＬＥＤの配光は、ランバート配光であり、光源２の出射光の光度は、光軸Ｈから６０°方向で約１／２になる。従って、光度の高い角度範囲における制御面４４の面積を多くすることにより、最大光度方向Ｍ（光軸Ｈ）への集光性を向上させることができる。

制御面４４及び傾斜面４５は、Ｒ状部（図中符号Ｒ：図２（ｂ）参照）により滑らかに連接している。この構成によれば、カバー４に外部から応力が加えられたときに、その応力が制御面４４と傾斜面４５とが成す凹部（Ｒ状部の箇所）に集中せず、カバー４の割れを抑制することができる。また、カバー４が割れ難くなるので、カバー４の厚みｄを薄くすることができ、カバー４を製造するための材料費を低減することができる。なお、カバーの厚みｄは１．０〜１．５ｍｍであることが望ましい。また、Ｒは、プリズムの高さｈの最大値の０．２５倍よりも大きいことが望ましい。

また、出射面４２から出射される光の最大光度方向Ｍ近傍においては、隣り合うプリズム４３の間隔ｐとプリズム４３の高さｈとの関係が、０≦ｈ／ｐ≦０．５を満たすことが望ましい。プリズム４３の間隔ｐと高さｈとの関係を上記のように設定することで、制御面４４の傾斜角を確保して集光性能を低下させることなく、制御面４４と傾斜面４５とが成す凹部の角度が過度に狭角になることを抑制することができる。なお、プリズム４３の高さｈは１ｍｍ以下、プリズム４３の間隔ｐは１ｍｍ以上であることが好ましい。

更に、プリズム４３の高さｈとカバー４の厚みｄとの関係が、０≦ｈ／ｄ≦１を満たすことが望ましい。こうすれば、カバー４に所定の厚みｄを確保できるので、カバー４の強度を保ちながら、プリズム４３の高さを抑制し、カバー４の製造に用いられる透光性材料の必要量を削減することができる。また、カバー４の材料となる樹脂の成形性も良くなる。

また、図３（ａ）に示すように、プリズム４３における制御面４４と傾斜面４５とが成す凹部４６は、光軸Ｈから離れるに従って、基板３に近接していることが望ましい。すなわち、カバー４は全体的に光出射方向に凸状となる樋形状であり、プリズム４３は、樋形状の外側面（出射面４２）の形状に沿って形成される。具体的には、光軸Ｈ近傍よりも外側（例えば、図示した点Ｎｏ．５〜）のプリズム４３は、隣り合う凹部４６同士を結ぶ線と、基板３に平行な平面Ｓ’との成す角θ２（例えば、図示した点Ｎｏ．１１−１３参照）が、図３（ｂ）に示すように、隣り合う凹部４６が光軸Ｈから離れるに従って、単調増加する。こうすれば、光源２から放射状に出射された光のうち、プリズム４３で配光制御できる光を多くすることができ、集光性を高めることができる。

ところで、図４（ａ）に示すように、一般的なフラット型集光レンズ４’では、隣り合うプリズム４３’、４３’’のいずれにおいても、制御面４４’とこれと隣り合う非制御面４５’との凸部４７’の高さが同じである。そのため、光源２からカバー４の入射面４１で反射されて器具本体に戻った光が、再びカバー４に入射し、非制御面４５から出射されて、器具斜め方向へのグレアとなることがある。これに対して、図４（ｂ）に示すように、本実施形態のカバー４は、樋形状なので、プリズム４３の凸部４７は、夫々光軸Ｈ側ほど高い位置にある（基板３から離間している）。従って、一のプリズム４３の傾斜４５から出射した光が、隣のプリズム４３の制御面４４に反射され易くなり、器具斜め方向へのグレアを抑制することができる。

図５に示すように、カバー４の出射面４２は、カバー４の長手方向に直交する断面視において、光軸Ｈの近傍に形成された円弧部４ａと、円弧部４ａよりも外側に形成された直線部４ｂと、を有する。円弧部４ａは、光源２からの入射光線角度αが約７０〜８０°の範囲に形成されることが好ましい。この範囲は、光量が多くなるので、円弧部４ａのプリズムにより効率的に所望の配光を実現することができる。また、照明装置１を用いた照明器具２０の本体ケース１５を、図示したような断面台形形状とした場合、本体ケース１５の傾斜面とカバー４の直線部４ｂとが滑らかに連続的な平面を成すので、照明器具２０（照明装置１）の美観が良くなる。また、上記のように照明器具２０の両縁及びカバー４の縁部を傾斜面とすることで、照明器具２０のスリム感を付与することができる。

また、光源２は、円弧部４ａの円弧の中心Ｔよりも入射面４１に近い位置に設けられていることが好ましい。これにより、光源２からカバー４へ向かう光は、光軸Ｈ近傍が多くなるので、光軸Ｈ方向への集光性を高めることができる。また、広角方向へ出射される光が低減されるので、器具斜め方向へのグレアを効果的に抑制することができる。

図６（ａ）は、照明装置１においてカバー４を用いないときの配光曲線を、図６（ｂ）は、カバー４を用いたときの配光曲線を示す。すなわち、カバー４を用いることにより、光源２から５出射された光を集光し、光軸Ｈ方向（０°）の光度を高くすることができる。

また、本実施形態においては、カバー４は光拡散性を有するように構成されている。具体的には、図２（ｂ）に示したように、カバー４の入射面４１又は出射面４２に（図例では出射面４２の一部）、シボ加工又は光散乱剤を含有する透光性樹脂（またはシート）の塗布が施されることにより拡散処理層４８が形成される。

また、図７に示すように、カバー４が、酸化チタン等の光拡散剤４９を含有する材料で構成されていてもよい。この構成におけるカバー４の拡散率は、カバー４の厚さによっても異なるが、カバー４の厚みが１ｍｍのとき拡散率は４２％以下であることが望ましい。

この構成によれば、出射光を一定程度分散させることができるので、グレアの発生を低減することができる。すなわち、照明装置１によれば、カバー４の入射面４１に形成されたプリズム４３により、照明装置１の直下光度を高くすることができ、且つカバー４が光拡散性を有しているので、眩しさを低減することができる。

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、上述した実施形態では、最大光度方向Ｍが光軸Ｈ方向となるようにプリズム４３が形成された構成例に基づいて説明した。しかし、プリズム４３は、出射面４２から出射される最大光度方向Ｍが、光軸Ｈに対して傾斜するように形成されていてもよい。ここで、最大光度方向Ｍは光軸Ｈに対して１０〜３０°の範囲で傾斜していることが望ましい。こうすれば、カバー４を取り替えることにより、壁面に向けて光を照射する、いわゆるウォールウォッシャー照明を行うことができる。なお、この場合、カバー４は、プリズム４３の形状を除き、カバー４の長手方向に直交する断面において、光軸Ｈに対して左右対称であることが望ましい。こうすれば、ベース体１０にカバー４を反転させて取り付けるだけで、器具自体の取り付け方向を変えることなく、最大光度方向を反転させることができる。また、光源２として点状光源であるＬＥＤを用いた構成を示したが、光源２は、例えば、直管型蛍光灯のような線状光源であってもよく、また、有機ＥＬのような面状光源であってもよい。

１ 照明器具
２ 光源
３ 基板
４ カバー
４１ 入射面
４２ 出射面
４３ プリズム
４４ 制御面
４５ 傾斜面
４６ 制御面と傾斜面とが成す凹部
４８ 拡散処理層
４９ 光拡散剤
Ｈ 光源の光軸
Ｒ Ｒ状部
ｐ 隣り合うプリズムの間隔
ｈ プリズムの高さ
θ１ 制御面と前記基板と平行な平面の成す角
θ２ 制御面と傾斜面との成す角

Claims (7)

1. 光源と、前記光源を搭載する基板と、前記光源及び基板を覆う樋形状のカバーと、を備えた照明装置であって、
   前記光源は、前記基板の法線方向に光軸を有し、
   前記カバーは、前記光源からの光を入射する入射面と、該入射面に入射した光を出射する出射面と、を有し、且つ前記出射面から光を拡散させて出射し、
   前記出射面は、前記カバーの長手方向に直交する断面視において、前記光軸の近傍に形成された円弧部と、前記円弧部よりも外側に形成された直線部と、を有し、前記出射面に入射した光の配光を制御する複数のプリズムが、前記円弧部及び前記直線部に亘って形成されており、
   前記プリズムは、前記光源から入射した光を屈折させて光軸方向を含む所定方向に光を集光させる制御面と、前記制御面と接し該制御面に対して傾斜した傾斜面と、を有し、
   前記カバーの長手方向に直交する断面視において、前記制御面と前記基板と平行な平面の成す角が、前記光軸から離れるに従って単調増加する箇所を有することを特徴とする照明装置。
2. 前記プリズムにおける前記制御面と前記傾斜面とが成す凹部は、前記光軸から離れるに従って前記基板に近接していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光源は、前記円弧部の円弧の中心よりも前記入射面に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記制御面及び傾斜面は、Ｒ状部により滑らかに連接し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装置。
5. 前記カバーの長手方向に直交する断面視において、隣り合う前記プリズムの間隔ｐと、前記プリズムの高さｈとの関係が、０≦ｈ／ｐ≦０．５を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記カバーは、前記入射面又は出射面に、シボ加工又は光散乱剤の塗布が施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記カバーは、光拡散剤を含有する材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明装置。