JP2007066657A - 照明パネル及び照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 省電力化を図りつつ、高い照度で一定の平坦照度分布の照明領域を、長い照射距離で形成できる照明パネルを得る。
【解決手段】 直状光源ユニット200を複数配置した照明パネル100であって、直状光源ユニット200が、複数の発光ダイオードを基台に直線状に配設した発光部と、発光部の光出射側に複数の発光ダイオードそれぞれに対応して設けられ、発光ダイオードの発光面が焦点位置となる放物面からなる第1反射部と、第1反射部のさらに光出射側に、発光ダイオードを挟んで、発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列され、発光ダイオードからの光を光出射側に向けて反射する平板状の反射面を有する第2反射部とを備え、この直状光源ユニット200を、モジュールパネル1上で環状に配置した。
【選択図】図1

Description

本発明は、照明パネル及び照明装置に関する。
従来の照明器具としては、蛍光灯や白熱電球、スポットライト等、種々のタイプの照明光源が利用されているが、照明光の中に被照射物の劣化を誘発する紫外線成分を含んでいたり、照明光源の発熱により、その設置に関しては制約が多かった。最近になり、発熱や消費電力の少ないLED光源が注目され、また、高輝度な白色LEDも提供されるようになってから、一般照明用の照明器具にLED光源を利用するものが増えつつある。この種の照明装置の一例が例えば特許文献1に開示されている。
また、従来、照明装置は、所望の照度が得られるように、所定の間隔で個々の照明器具が天井等に配置された。従って、照明装置の取り付け施工現場では、照明器具それぞれの取り付け位置を予め定める作業が行われていた。
特開2000−021209号公報
ところが、上記特許文献1のように、LEDを光源とした照明装置においては、LEDを単体或いは複数個をアレイ状として照明装置を構成した場合、LED自体の照度角が広いと照明光の照射領域が広がる反面、光源から離れるに従って照度が著しく低下し、照明装置としての性能を満足し得ない。その場合には、LED自体の発光を高輝度化すればよいが、装置の大型化と消費電力の増大による不利が避けられない問題となる。そこで、LEDの側方(或いは背面側等)に凹面状の放物面を有する反射板を設けることにより、LEDからの光を、この反射板によって平行光化して光束密度を上げることができるが、反射板に照射しなかった光成分は拡散しながら光路前方に進む。このため、光源全体として照度分布は反射板により照度アップが図られるが、依然としてブロードな分布を呈したままとなり、照明に必要となる高照度で平坦照度分布の照明領域が十分に得られない。また、仮に高照度で平坦照度分布の照明領域が形成できる照明器具が得られても、所望の照度が得られるように、個々の照明器具の取り付け位置を予め定める煩雑な位置だし作業が必要となった。この場合、例えば図14(a)に示すように、多数の照明器具500を位置だしせずに並設すれば、所定の照度は得られるものの、図14(b),(c)に示すように、照射領域全体が不均一な照度領域503a,503b,503c,503dの集合となり、照明品質を著しく低下させた。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、省電力化を図りつつ、高い照度で一定の平坦照度分布の照明領域を、長い照射距離で形成できる照明パネルを得ることにある。また、その第2の目的は、高照度かつ均一な照度分布の照射領域を、任意な広さに、しかも容易に展開できる照明装置を得ることにある。
上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 直状光源ユニットを複数配置した照明パネルであって、前記直状光源ユニットが、複数の発光ダイオードを基台に直線状に配設した発光部と、前記発光部の光出射側に前記複数の発光ダイオードそれぞれに対応して設けられ、前記発光ダイオードの発光面が焦点位置となる放物面からなる第1反射部と、前記第1反射部のさらに光出射側に、前記発光ダイオードを挟んで、前記発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列され、前記発光ダイオードからの光を光出射側に向けて反射する平板状の反射面を有する第2反射部とを備え、前記直状光源ユニットが、モジュールパネル上で環状に配置されたことを特徴とする照明パネル。
この照明パネルでは、第1反射部が発光ダイオードからの光を光出射側に向けて略平行化して反射させ、第2反射部が第1反射部に入射しなかった発光ダイオードからの光を光出射側に向けて略平行化して反射させることにより、省電力でありながら、高い照度でかつ照度分布が均一になるのに加え、個々の直状光源ユニットによる高照度かつ均一な照度分布の照射領域が、照射領域の中心から全方向へ均等に拡大され、しかも、その中央部には、全ての直状光源ユニットから光が照射される一層高照度かつ均一な照度分布の重複照射領域が形成可能となる。即ち、高照度かつ均一な照度分布の重複照射領域が広く確保可能となる。
(2) 前記直状光源ユニットが、多角形状に形成した前記モジュールパネルの各辺部に沿って配置されたことを特徴とする(1)記載の照明パネル。
この照明パネルでは、直状光源ユニットが、多角形状の周縁である各辺部を利用して、環状に配置可能となり、一つのモジュールパネルの各辺部から光が出射され、一つのモジュールパネルによって均等な照射領域が形成可能になる。
(3) 前記多角形状が、正方形であることを特徴とする(2)記載の照明パネル。
この照明パネルでは、多角形状が正方形となることで、各辺部からの出射光が照射領域の中心から四方へ均等に拡大され、しかも、その中央部には、全ての直状光源ユニットから光が照射される一層高照度かつ均一な照度分布の重複照射領域が正方形に形成可能となる。
(4) 前記多角形状が、三角形であることを特徴とする(3)記載の照明パネル。
この照明パネルでは、多角形状が三角形となることで、正方形に比べて直状光源ユニットを一つ少なくでき、各辺部からの出射光を照射領域の中心から三方へ均等に拡大しつつ、モジュールパネルの小型化が可能となる。
(5) (1)〜(4)のいずれか1項記載の照明パネルが、複数接続されてアレイ状に配列されたことを特徴とする照明装置。
この照明装置では、複数の直状光源ユニットが環状に設けられた最小単位のモジュールパネルが、接続状態で配列(連続)されて行くことで、高照度かつ均一な照度分布の重複照射領域が、任意な広さに、容易に展開可能となる。
本発明に係る照明パネルによれば、発光ダイオードを直線状に配設した発光部と、放物面からなる第1反射部と、第1反射部のさらに光出射側に配列された平板状の反射面を有する第2反射部とによって直状光源ユニットを構成したので、第1反射部が発光ダイオードからの光を光出射側に向けて略平行化して反射させ、第2反射部が第1反射部に入射しなかった発光ダイオードからの光を光出射側に向けて略平行化して反射させることにより、省電力でありながら、高い照度でかつ照度分布を均一にすることができ、さらに、この直状光源ユニットをモジュールパネル上で環状に配置しているので、個々の直状光源ユニットによる高照度かつ均一な照度分布の照射領域を、照射領域の中心から全方向へ均等に拡大させることができ、しかも、その中央部には、全ての直状光源ユニットから光が照射される一層高照度かつ均一な照度分布の重複照射領域を形成することができる。この結果、省電力化を図りつつ、高い照度で一定の平坦照度分布の照明領域を、長い照射距離で形成することができる。
本発明に係る照明装置によれば、前記の照明パネルを、複数接続してアレイ状に配列したので、直状光源ユニットの設けられた最小単位のモジュールパネルを配列して行くことで、高照度かつ均一な照度分布の重複照射領域を、任意な広さに、しかも容易に展開することができる。
以下、本発明に係る照明パネル及び照明装置の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る照明パネルの下面視を中央、四方向からの側面視を上下左右に併記した外観図、図2は図1に示した照明パネルを上方から見た平面図(図1の裏面を示す図)である。
照明パネル100は、後に詳述する複数(本実施の形態では4つ)の直状光源ユニット200を、不透明な樹脂材料等からなるモジュールパネル1上で環状(本実施の形態では四角形状)に配置している。なお、モジュールパネル1は、直状光源ユニット200の配置された面が施工時には下面となり、反対側の上面が天井、或いは移動手段等に取り付けられる。モジュールパネル1の上面には収容箱3が固設され、収容箱3は後述の駆動部11(図3参照)等を収容する。モジュールパネル1の一方の対角線方向両端には図2に示す貫通孔5、5が穿設され、貫通孔5はそれぞれの直状光源ユニット200のリード線33をモジュールパネル1の下面から上面へ貫通させている。上面側へ貫通されたリード線33は、収容箱3内の駆動部11へと接続されている。
直状光源ユニット200は、多角形状に形成したモジュールパネル1の各辺部に沿って配置される。このように、直状光源ユニット200が、多角形状の周縁である各辺部を利用して、環状に配置されることで、一つのモジュールパネル1の各辺部から光が出射され、一つのモジュールパネル1での均等な照射領域の形成が可能となっている。なお、本実施の形態では、モジュールパネル1が正方形となる。
次に、直状光源ユニット200について説明する。
図3は図1に示した直状光源ユニットの全体構成図である。
図3に示すように、直状光源ユニット200には駆動部11が接続される。駆動部11は、直状光源ユニット200に発光駆動電力を供給するものであり、例えばフルレンジトランス等を用いることができる。駆動部11は商用電源に接続し、商用電源からの例えばAC110V〜220V、50Hz〜60Hz等の電力を、DC12V(DC6VやDC24V等の任意の電圧、或いは交流であってもよい)の駆動電圧に変換して直状光源ユニット200に供給する。
直状光源ユニット200は、後板15と、多数個の発光ダイオード(LED)17を基台である配線基板19上に直線的に配設した発光部21と、反射鏡部材23とを有して構成されている。後板15は、反射鏡部材23との間に配線基板19を挟み込んで反射鏡部材23に着脱自在に組み付けられる。
LED17は、青色発光ダイオードと、この青色発光ダイオードからの青色光を黄色光に変換する蛍光体とを有する。これにより、LED17では、青色発光ダイオードから出射された青色光が、蛍光体に吸収されると、蛍光体が波長のより短い黄色光を発し、この黄色光と吸収されなかった青色光とが混ざって、出射光が白色光となる。なお、LED17の出射光は、白色光に限定されるものではない。
図4は直状光源ユニットの側面図(a)、下面図(b)、図5は直状光源ユニットの分解斜視図である。
直状光源ユニット200は、図4(a)に示すように、反射鏡部材23に後板15を組み付けた状態で高さHを有する。高さHは、本実施形態においては概ね20mm程度であり、発熱電球や蛍光灯等を光源として用いた場合と比較して大幅に薄型化されている。なお、高さHは、小さすぎると反射鏡部材23の偏向特性が損なわれ、大きすぎると設置スペースを要して本直状光源ユニット200の配置自由度が高められない。そのため、15〜30mm程度、特に20〜23mm程度が望ましい。
反射鏡部材23は、図4(b)に示すように、長尺板状の取付基部24(図5参照)と、取付基部24に接続され、中心位置に開口を有し光出射側が解放側となる放物面からなる反射面(放物面鏡)25aを複数個(本実施形態においては合計16個)形成した第1反射部25と、第1反射部25のさらに光出射側に設けられ、放物面鏡25aの並び方向に平行な平板状の反射面(平面板鏡)27aを形成した第2反射部27とを一体に有する。第2反射部27は、放物面鏡25aの並び方向とは直交する方向に平面板鏡27aが一対形成されたもので、並び方向両脇は、第1反射部25の放物面鏡を延長した放物面壁27bで接続されている。反射鏡部材23は、射出成形により一体成形された樹脂成形品であって、少なくとも第1反射部25と第2反射部27の光反射面にはアルミ蒸着等による鏡面のコーティング加工が施されている。また、光反射面としては、これに限らず、他の常套手段が利用可能である。
後板15は、図5に示すように、縦断面が“く”の字状の傘部29と、傘部29の内側面に配線基板19の背面側を支持するリブ30と、傘部29の長手方向の複数箇所(本実施形態においては5箇所)に反射鏡部材23と係合するロック爪31が配設されてなる。ロック爪31は、図中上下一対の縦断面が“コ”の字状のフック形状に形成されている。
配線基板19は、例えばプリント基板であり、反射鏡部材23側に長手方向に沿って個々の放物面鏡25aに対応して複数個(ここでは16個)のLED17が直線状に実装されている。そして、配線基板19の一端側からはリード線33が引き出され、駆動部11(図3参照)に接続されている。配線基板19は、片面実装モジュールのために、障害発生時に問題点を発見し易く、メンテナンス性に優れた安全なモジュールである。
反射鏡部材23は、長尺平板状に形成された取付基部24の両端に直状光源ユニット200の固定用のブラケット37が形成されており、取付基部24の図1における上下方向に、後板15のロック爪31が係合する係合部39を設けてある。係合部39は、配線基板19を後板15とで挟み込み、後板15のロック爪31とのスナップアクションにより脱着自在に組み合わせられる。
反射鏡部材23、配線基板19、後板15を組み合わせたとき、第1反射部25の放物面鏡25aの焦点位置にLED17の発光面が位置することになる。これはつまり、反射鏡部材23には、配線基板19表面に当接する面が離散的に配置されており、この当接面を、LED17の発光面が放物面鏡25aの焦点位置となる高さに形成している。また、配線基板19が反射鏡部材23に形成された基板収容位置に納まる際、後板15のリブ30は、この当接面に配線基板19を押圧するようにその高さが設定されている。
従って、反射鏡部材23、配線基板19、後板15を単に組み合わせるだけで、放物面鏡25aの焦点位置とLED17の発光面の位置が簡単にして高精度で一致することになる。この構成により、例えばねじ等の締結手段を用いることなく簡単に組み付けでき、部品点数を減らして、組立や調整のための工程を軽減でき、生産性の向上が図られる。
次に、上記構成の直状光源ユニット200に対する光学的特性について説明する。
図6は図4に示す直状光源ユニットのA−A断面図である。
直状光源ユニット200の反射鏡部材23は、第1反射部25と第2反射部27とが連続して形成されており、第1反射部25の基端部には、LED17の発光面を放物面鏡25aの焦点位置に配置させるための開口41が設けてある。第1反射部25の放物面鏡25aは、LED17の発光面を焦点位置とする放物面からなる反射面を有しており、LED17からの光を光出射側に向けて略平行化して反射する。
また、第2反射部27は、第1反射部25のさらに光出射側に設けられ、放物面鏡25aの配列方向、即ち、LED17の配列方向に対して平行に配置された平板状の平面板鏡27aを有している。そして、第1反射部25に照射されなかったLED17からの光を受けて、光出射側に向けて略平行化して反射する。第1反射部25は、予め定められた反射面領域M1を有し、第2反射部27は、反射面領域M1に連続して予め定められた反射面領域M2を有するために、第1,第2反射部25,27によって反射された光は、大きな光量の平行光となって被照明物に照射されることになる。
平面板鏡27aのLED17の光軸に対する傾斜角度は、第1反射部25に照射されなかったLED17からの光束が平行光化する角度に設定される。本実施形態の場合は、LED17の光軸に対して20゜〜27゜の範囲で傾斜角度が設定されている。
ここで、LED17は、例えば120°等の広い照度角を有しており、出射した光のうち、側方へ向いて出射した光成分が増加しても、第1反射部25、第2反射部27に捕らえられて、平行光化に寄与する割合が高くなる。これにより、照度分布の均一化効果が一層高められる。
次に、直状光源ユニット200による照度領域について説明する。
図7は直状光源ユニットにおける照射距離と照射領域との相関を表した模式図である。
直状光源ユニット200では、LED17から直接的に照射される光成分と、第1反射部25、第2反射部27による反射を伴って到達した光成分からなる範囲Wにおける光量は、他の領域と比較して、その境界が明瞭に現れている。これは、範囲W内に集光されて、かつ光束が略平行光とされ、放射照度が高い状態になっているためである。平面板鏡27aのLED17の光軸に対する開き角度θを変更することで、光の偏向状態を調整することができる。つまり、開き角度θを大きくして照明範囲を広げたり、開き角度θを小さくして特定位置に集光させることが可能となる。その場合には、第1反射部と第2反射部とを一体構成とせずに個別に設け、平面板鏡の開き角度θを調整自在にした構成とすることが好ましい。
図8は単体の直状光源ユニットによって得られる照射領域を表した模式図である。
本実施の形態では、開き角度θが約11°に設定され、かつ直状光源ユニット200の性状が、
・LED数 16個
・反射鏡部材23の外形寸法
縦23.8mm、横264mm、高さ16.25mm
であるとき、照射距離Hが約5mの場合、図8に示す一辺の長さLが約1mの正方形の照射領域Sが形成されるようになっている。
図9は照明パネルによって得られる照射領域を表した模式図、図10は照明パネルによって得られる照度分布を表すグラフである。
上記した直状光源ユニット200を備えた照明パネル100では、モジュールパネル1の多角形状が正方形となることで、各辺部からの出射光が図9に示すように、照射領域SSの中心43から四方へ均等に拡大され、しかも、その中央部には、全ての直状光源ユニット200から光が照射され、一層高照度、かつ図10に示す均一な照度分布の重複照射領域Shが正方形に形成される。
従って、この照明パネル100によれば、LED17を直線状に配設した発光部21と、放物面鏡25aからなる第1反射部25と、第1反射部25のさらに光出射側に配列された平板状の平面板鏡27aを有する第2反射部27とによって直状光源ユニット200を構成したので、第1反射部25がLED17からの光を光出射側に向けて略平行化して反射させ、第2反射部27が第1反射部25に入射しなかったLED17からの光を光出射側に向けて略平行化して反射させることにより、省電力でありながら、高い照度でかつ照度分布を均一にすることができる。
さらに、この直状光源ユニット200をモジュールパネル1上で環状に配置しているので、個々の直状光源ユニット200による高照度かつ均一な照度分布の照射領域を、照射領域Ssの中心43から全方向へ均等に拡大させることができ、しかも、その中央部には、全ての直状光源ユニット200から光が照射される一層高照度かつ均一な照度分布の重複照射領域Shを形成することができる。この結果、省電力化を図りつつ、高い照度で一定の平坦照度分布の重複照射領域Shを、長い照射距離Hで形成することができる。
次に、照明パネルの種々の変形例を説明する。
図11は対角線方向に直状光源ユニットを増設した照明パネルの変形例1を表す下面図である。
この変形例1による照明パネル100Aは、モジュールパネル1の対角線方向に、それぞれ一対の直状光源ユニット250、250が直線状に配置されている。従って、モジュールパネル1上には合計8つの直状光源ユニット200が配置されている。
この変形例1による照明パネル100Aによれば、対角線上に増設した4つの直状光源ユニット250の発光量の分、照明パネル全体の光量を増大させることができ、同一のモジュールパネル1の面積で、照度をさらに高めることができる。
図12は直状光源ユニットを(a)三角形、(b)六角形に配列した場合の変形例2を表す下面図である。
また、照明パネル100は、モジュールパネル1を正方形以外の多角形状で形成してもよい。即ち、図12(a)に示す照明パネル100Bは、モジュールパネル1Bを三角形に形成し、その各辺部に直状光源ユニット200を配置している。
この照明パネル100Bによれば、多角形状が三角形となることで、正方形に比べて直状光源ユニット200を一つ少なくでき、各辺部からの出射光を照射領域の中心から三方へ均等に拡大しつつ、モジュールパネル1の小型化が可能となる。
また、図12(b)に示すように、照明パネル100Cは、モジュールパネル1Cを六角形に形成し、その各辺部に直状光源ユニット200を配置して構成してもよい。
この照明パネル100Cによれば、多角形状が六角形となることで、正方形に比べて、各辺部からの出射光を照射領域の中心から六方へ均等に拡大しつつ、光量を増大させることができ、重複照射領域Shの照度をさらに高めることができる。なお、図12には三角形、六角形の場合を例に挙げたが、モジュールパネル1の形状はこの他の任意の多角形であってもよく、その場合においても、直状光源ユニット200は、各辺部に配置して構成されることになる。
図13は照明装置として複数の照明パネルを接続して面方向に展開させた変形例3を表す下面図である。
照明パネル100は、複数個を接続することで、その全体として照明装置300を構成することができる。正方形の照明パネル100の場合は、図13に示すように、縦横方向に接続して行くことで、同一平面上にアレイ状に配列される。
このように、複数の直状光源ユニット200が環状に設けられた最小単位のモジュールパネル(即ち、照明パネル100)が、接続状態で配列(連続)されていくことで、高照度かつ均一な照度分布の重複照射領域が、任意な広さに、容易に展開可能となる。なお、この場合、モジュールパネル1の各辺部には図示しない雄型連結手段と雌型連結手段とを周方向に交互となるように(即ち、平行な辺部には同一種の連結手段を)設けることが好ましい。これにより、各接続辺部同士を雄型連結手段と雌型連結手段とによって接続しながら容易に四方へ連結展開していくことが可能となる。なお、直状光源ユニット200同士の隣接距離は、モジュールパネル1の辺部からの離間距離を調整することで、任意に設定することができる。
上記構成以外にも、一つの照明パネルを支持すると共に、この照明パネルを移動可能とするレールを設け、照明したい領域に光が照射されるように、照明パネルをレールに沿って移動させ、所望の位置に移動させる構成であってもよい。この場合には、簡単にして照明の必要な領域にスポット照明を当てることができる。
本発明に係る照明パネルの下面視を中央、四方向からの側面視を上下左右に併記した外観図である。 図1に示した照明パネルを上方から見た平面図である。 図1に示した直状光源ユニットの全体構成図である。 直状光源ユニットの側面図(a)、下面図(b)である。 直状光源ユニットの分解斜視図である。 図4に示す直状光源ユニットのA−A断面図である。 直状光源ユニットにおける照射距離と照射領域との相関を表した模式図である。 単体の直状光源ユニットによって得られる照射領域を表した模式図である。 照明パネルによって得られる照射領域を表した模式図である。 照明パネルによって得られる照度分布を表すグラフである。 対角線方向に直状光源ユニットを増設した照明パネルの変形例1を表す下面図である。 直状光源ユニットを(a)三角形、(b)六角形に配列した場合の変形例2を表す下面図である。 照明装置として複数の照明パネルを接続して面方向に展開させた変形例3を表す下面図である。 従来の照明器具の配置状況及びそれによって得られる照度の分布を表した説明図である。
符号の説明
1 モジュールパネル
17 LED(発光ダイオード)
19 配線基板(基台)
21 発光部
25 第1反射部
27 第2反射部
100 照明パネル
200 直状光源ユニット
300 照明装置

Claims (5)

  1. 直状光源ユニットを複数配置した照明パネルであって、
    前記直状光源ユニットが、複数の発光ダイオードを基台に直線状に配設した発光部と、前記発光部の光出射側に前記複数の発光ダイオードそれぞれに対応して設けられ、前記発光ダイオードの発光面が焦点位置となる放物面からなる第1反射部と、前記第1反射部のさらに光出射側に、前記発光ダイオードを挟んで、前記発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列され、前記発光ダイオードからの光を光出射側に向けて反射する平板状の反射面を有する第2反射部とを備え、
    前記直状光源ユニットが、モジュールパネル上で環状に配置されたことを特徴とする照明パネル。
  2. 前記直状光源ユニットが、多角形状に形成した前記モジュールパネルの各辺部に沿って配置されたことを特徴とする請求項1記載の照明パネル。
  3. 前記多角形状が、正方形であることを特徴とする請求項2記載の照明パネル。
  4. 前記多角形状が、三角形であることを特徴とする請求項2記載の照明パネル。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の照明パネルが、複数接続されてアレイ状に配列されたことを特徴とする照明装置。
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