JP2008166185A

JP2008166185A - 照明装置

Info

Publication number: JP2008166185A
Application number: JP2006356181A
Authority: JP
Inventors: Kozo Ogawa; 光三小川; Masahiro Izumi; 昌裕泉; Kiyoshi Nishimura; 潔西村
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】ルーバを用いず、遮光角を容易に設定できる照明装置11を提供する。
【解決手段】蛍光体層16の蛍光体を含有した樹脂により発光ダイオード素子13を被覆する。蛍光体層16の樹脂表面16aを曲面形状としかつ反射体15の凹部14の光出射側端部23より深い位置に配設する。蛍光体層16の樹脂表面16aの深さにより反射体15の凹部14の光出射側端部23から樹脂表面16aへの接線つまり遮光角を光軸24に対して６０°とする。ルーバを用いずに遮光角を設定し、遮光角を樹脂表面16aの深さを調整するだけで容易に調整、設定できる。蛍光体層16の曲面形状の樹脂表面16aから出射した光を反射体15の凹部14の内側面21で制御でき、配光制御の自由度が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を用いた照明装置に関する。

従来、例えばオフィスなどの天井に蛍光ランプを用いた照明装置が設置されており、この照明装置には、グレアカットや、ディスプレイ装置の画面への蛍光ランプの映り込みを防止するためにルーバが用いられている。このルーバは蛍光ランプを収容する器具本体の下面に配置されて遮光角を設定し、水平方向へ出射する光をカットしてグレアや映り込みを防止している（例えば、特許文献１参照。）。

また、発光ダイオード素子を用いた照明装置があるが、この照明装置の場合にもグレアカットや映り込み防止のためにはルーバを用いることになる。
特開２００４−２６５６４９号公報（第６−７頁、図１−４）

発光ダイオード素子を用いた照明装置は、蛍光ランプを用いた照明装置に較べて、小形化、薄形化が可能となる特徴を有しているが、グレアカットや映り込み防止のためにルーバを使用したのでは、そのような特徴が損なわれてしまう問題がある。しかも、遮光角を調整するにはルーバを調整しなければならず、遮光角を容易に設定できない問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ルーバを用いず、遮光角を容易に設定できる照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の照明装置は、基板と；基板に配設される発光素子と；発光素子を収容する凹部を有する反射体と；蛍光体を含有した樹脂により発光素子を被覆し、樹脂表面が曲面形状でかつ反射体の凹部の光出射側端部より深い位置に配設されているとともに、樹脂表面の深さにより反射体の凹部の光出射側端部から樹脂表面への接線の光軸に対する角度が所定のグレア防止角度に設定されている蛍光体層と；を具備しているものである。

発光素子は、例えば、青色発光ダイオード素子などが用いられる。

反射体の凹部は、例えば、基板に対して反対側へ向けて漸次拡開する円錐台状に形成される。

蛍光体層は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂および変性エポキシ樹脂などの樹脂に、青色発光ダイオード素子から放射された青色光により励起されて主に黄色光を発光する蛍光体が分散される。この場合、青色光と黄色光との混色で白色光が得られる。

そして、蛍光体層の樹脂表面の深さを調整することにより、反射体の凹部の光出射側端部から樹脂表面への接線の光軸に対する角度つまり遮光角を所定のグレア防止角度に設定する。所定のグレア防止角度は、例えば、オフィスの天井灯として使用する照明装置の場合６０°とする。

蛍光体層の樹脂表面の深さを深くした場合、相対的に蛍光体層の量が少なくなって含有する蛍光体の量も少なくなり、色温度が高くなる傾向があり、グレアの範囲が小さくなる。また、蛍光体層の樹脂表面の深さを浅くした場合、相対的に傾向体層の量が少なくなって含有する蛍光体の量も多くなり、色温度が低くなる傾向があり、グレアの範囲が大きくなる。したがって、蛍光体層の樹脂表面の深さを調整することで、グレアの範囲を調整可能とする。

蛍光体層の樹脂表面を曲面形状とすることにより、蛍光体層を反射体の凹部の内側面に対して離反させ、その反射体の凹部の内側面で制御できる発光素子からの光が多くし、配光制御の自由度を向上させる。

請求項２記載の照明装置は、基板と；基板に配設される発光素子と；反射片を格子状に配列し、発光素子を収容する凹部を形成した反射体と；蛍光体を含有した樹脂により発光素子を被覆し、樹脂表面が反射体の凹部の光出射側端部より深い位置に配置されているとともに、樹脂表面の深さにより遮光角が所定のグレア防止角度に設定されている蛍光体層と；を具備しているものである。

そして、ルーバを用いずに、蛍光体層の樹脂表面の深さを調整することで、遮光角を所定のグレア防止角度に設定する。さらに、反射片を格子状に配列し、反射体の凹部を正面から見て四角形とすることで、その対角線方向に向けて光が出射しやすくし、対角線方向の照度を向上させ、照度の均斉度を得る。

請求項１記載の照明装置によれば、蛍光体層の蛍光体を含有した樹脂により発光素子を被覆し、その樹脂表面を曲面形状としかつ反射体の凹部の光出射側端部より深い位置に配設するとともに、その樹脂表面の深さにより反射体の凹部の光出射側端部から樹脂表面への接線の光軸に対する角度つまり遮光角を所定のグレア防止角度に設定するため、ルーバを用いずに遮光角を設定でき、しかも、その遮光角を樹脂表面の深さを調整するだけで容易に調整、設定できる。さらに、蛍光体層の樹脂表面を曲面形状とすることにより、蛍光体層を反射体の凹部の内側面に対して離反させ、その反射体の凹部の内側面で制御できる発光素子からの光が多くなるため、配光制御の自由度を向上できる。

請求項２記載の照明装置によれば、蛍光体層の蛍光体を含有した樹脂により発光素子を被覆し、その樹脂表面を反射体の凹部の光出射側端部より深い位置に配置するとともに、その樹脂表面の深さにより遮光角を所定のグレア防止角度に設定するため、ルーバを用いずに遮光角を設定でき、しかも、その遮光角を樹脂表面の深さを調整するだけで容易に調整、設定できる。さらに、反射片を格子状に配列し、反射体の凹部を正面から見て四角形としたため、その対角線方向に向けて光が出射しやすくなり、対角線方向の照度を向上させ、照度の均斉度を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１ないし図３に第１の実施の形態を示し、図１は照明装置の断面図、図２は照明装置の反射体の凹部に樹脂表面が曲面形状の蛍光体層を形成した場合の曲面形状の樹脂表面から出射する光の配光図、図３は照明装置の比較例として反射体の凹部に蛍光体層を充填した場合の平面形状の樹脂表面から出射する光の配光図である。

図１に示すように、照明装置11は、基板12、この基板12にマトリクス状に配設された複数の発光素子としての発光ダイオード素子13、これら各発光ダイオード素子13を収容する複数の凹部14を有する反射体15、各凹部14内で各発光ダイオード素子13を被覆する蛍光体層16を備えた発光モジュール17を具備している。これら複数の発光モジュール17を並べて広い面積の発光面を構成した照明装置11が形成されている。

基板12は、放熱性および剛性を有するアルミニウムやニッケルなどの金属や、ガラスエポキシ樹脂などの樹脂にて形成されている。基板12の表面には、絶縁層が形成され、この絶縁層上に発光ダイオード素子13が接続される回路パターンが形成されている。

発光ダイオード素子13は、例えば、サファイア基板上に発光ピークが４５０〜４６０ｎｍの青色の光を発光する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体が積層された青色発光ダイオード素子が用いられている。この発光ダイオード素子13では、光が表面側へ透過するとともに側面側や裏面側にも透過し、つまり全面から光が出る。

反射体15は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）などの樹脂を基板12の表面に流し込んで一体に成形されている。各発光ダイオード素子13の配設位置毎に、各発光ダイオード素子13を収容する複数の凹部14が形成されている。各凹部14の反射面である内側面21は、基板12に平行な断面が円形または正方形で、基板側端部22に対して反対側の光出射側端部23へ向けて漸次拡開する円錐台状または四角錐台形に形成されている。そして、凹部14の中心で基板12上に発光ダイオード素子13が配置されている。

蛍光体層16は、透光性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性透明樹脂に発光ダイオード素子13からの青色光で励起して黄色光を発光する黄色蛍光体を主体として配合したものである。蛍光体としては、黄色蛍光体が主体であるが、赤蛍光体なども配合されている。

蛍光体層16は、発光ダイオード素子13全体を被覆して基板12上に形成されており、その蛍光体層16の樹脂表面16aが曲面形状で、その樹脂表面16aが凹部14の内側面21から離反している。蛍光体層16の樹脂表面16aが反射体15の凹部14の光出射側端部23より深い位置に配設されているとともに、樹脂表面16aの深さの調整により反射体15の凹部14の光出射側端部23から樹脂表面16aへの接線つまり遮光角が発光ダイオード素子13の光軸24に対して所定のグレア防止角度で例えば６０°に調整、設定されている。

次に、第１の実施の形態の照明装置11の作用を説明する。

基板12の回路ターンに外部から所定の直流電圧が印加されると、各発光ダイオード素子13の全面から青色光を発光する。この青色光は蛍光体層16内に入射し、ここで黄色蛍光体を励起して黄色光を発光させる。そして、発光ダイオード素子13からの青色光と黄色蛍光体からの黄色光とが混色し、白色光となって蛍光体層16の樹脂表面16aから出射する。蛍光体層16の樹脂表面16aから出射した白色光は、反射体15の凹部14から外部へ直接、あるいは凹部14の内側面21で反射して凹部14から外部へ放射される。

そして、蛍光体層16の蛍光体を含有した樹脂により発光ダイオード素子13を被覆し、その樹脂表面16aを曲面形状としかつ反射体15の凹部14の光出射側端部23より深い位置に配設するとともに、その樹脂表面16aの深さにより反射体15の凹部14の光出射側端部23から樹脂表面16aへの接線つまり遮光角を光軸24に対して６０°としているため、ルーバを用いずに遮光角を設定でき、しかも、遮光角を調整、設定するのに、ルーバを調整するのに較べて、樹脂表面16aの深さを調整するだけで容易にできる。

さらに、蛍光体層16の樹脂表面16aを曲面形状とすることにより、蛍光体層16を反射体15の凹部14の内側面21に対して離反させ、その反射体15の凹部14の内側面21で制御できる発光ダイオード素子13からの光が多くなるため、配光制御の自由度を向上できる。

ここで、図２に蛍光体層16の曲面形状の樹脂表面16aから出射する光を測定した配光図を示し、図３に比較例として凹部14に蛍光体層を充填した場合の平面形状の樹脂表面から出射する光を測定した配光図を示す。図２および図３において、横軸は光軸24に対して交差する水平方向、縦軸は軸方向24に対応した直下方向である。そして、図３の平面形状の樹脂表面からの光の配光では、直下方向の配光の割合が多いが、図２の曲面形状の樹脂表面16aからの光の配光では、水平方向の割合が増加し、直下方向および水平方向に均一な配光となる。

そのため、蛍光体層16の樹脂表面16aの側面から反射体15の凹部14の内側面21に向かう光が多くなり、つまり凹部14の内側面21で制御できる光が多くなり、配光制御の自由度を高くできる。

特に、図４の第２の実施の形態に示すように、凹部14の内側面21を二次曲線などの湾曲形状に形成することにより、例えば光軸24に対して３０°付近に配光ピークを有するようにするなど、配光制御の自由度をより向上できる。

次に、図５および図６に第３の実施の形態を示し、図５は照明装置の断面図、図６は照明装置の正面図である。

反射体15の同一長の反射片15aが格子状に配列されてなり、この反射片15aにより囲まれて凹部14が構成されている。したがって、凹部14を正面から見ると正方形を呈している。また、各反射片15aは、基板12に平行な断面が正方形で、基板側端部22に対して反対側の光出射側端部23へ向けて漸次拡開する四角錐台形に形成されている。

蛍光体層16は、発光ダイオード素子13全体を被覆し、その蛍光体層16の樹脂表面16aが平面形状で反射体15の凹部14の光出射側端部23より深い位置に配設されているとともに、樹脂表面16aの深さの調整により反射体15の凹部14による遮光角が発光ダイオード素子13の光軸24に対して６０°に調整、設定されている。この遮光角は、蛍光体層16の樹脂表面16aの一側部とこの蛍光体層16の他側に位置する反射体15の光出射側端部23とがなす角度である。

そして、この場合にも、樹脂表面16aの深さにより反射体15の凹部14による遮光角を光軸24に対して６０°としているため、ルーバを用いずに遮光角を設定でき、しかも、遮光角を調整、設定するのに、ルーバを調整するのに較べて、樹脂表面16aの深さを調整するだけで容易にできる。

さらに、反射体15の凹部14が正方形であるので、その正方形の対角線方向の遮光角は６０°より大きくなり、その対角線方向の遠い範囲まで光が照射されやすくなる。そのため、照明装置11の対角線方向の照度を向上させ、照度の均斉度を得ることができる。

例えば、天井に４つの照明装置11を互いに隣り合う四角形配置で所定の間隔をもって設置した場合、互いに隣り合う４つの照明装置11の中間位置は４つの照明装置11から最も離れている。そのため、反射体15の凹部14が円形であると、４つの照明装置11の中間位置には光が照射されにくく、その中間位置での照度が低くなる。それに対して、反射体15の凹部14が正方形であれば、正方形の対角線方向に向けて光が出射しやすいため、４つの照明装置11の中間位置に４つの照明装置11から光が照射され、その中間位置での照度が高くなり、その結果、照度の均斉度を得ることができる。

また、反射体15の凹部14が正方形であるため、円形の場合に較べて、照明装置11の発光面の輝度の明暗が少なく、輝度の均斉度を得ることができる。

また、図７の第４の実施の形態に示すように、反射体15の凹部14の内側面21の形状は、蛍光体層16を形成する部分は基板12に垂直な面として四角柱形とし、蛍光体層16より光出射側端部23へ向けて漸次拡開する傾斜面として四角錐台形としてもよい。これにより、蛍光体層16の平面状の樹脂表面16aの面積を小さくでき、この面積が小さいことで樹脂表面16aでの色むらの発生を抑制できる。

なお、第１および第２の実施の形態においても、反射体15の凹部14を、基板12に平行な断面が正方形で、基板側端部22に対して反対側の光出射側端部23へ向けて漸次拡開する四角錐台形に形成することにより、同様の作用効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態を示す照明装置の断面図である。同上照明装置の反射体の凹部に樹脂表面が曲面形状の蛍光体層を形成した場合の曲面形状の樹脂表面から出射する光を測定した配光図である。同上照明装置の比較例として反射体の凹部に蛍光体層を充填した場合の平面形状の樹脂表面から出射する光を測定した配光図である。本発明の第２の実施の形態を示す照明装置の断面図である。本発明の第３の実施の形態を示す照明装置の断面図である。同上照明装置の正面図である。本発明の第４の実施の形態を示す照明装置の断面図である。

符号の説明

11 照明装置
12 基板
13 発光素子としての発光ダイオード素子
14 凹部
15 反射体
15a 反射片
16 蛍光体層
16a 樹脂表面
23 光出射側端部
24 光軸

Claims

基板と；
基板に配設される発光素子と；
発光素子を収容する凹部を有する反射体と；
蛍光体を含有した樹脂により発光素子を被覆し、樹脂表面が曲面形状でかつ反射体の凹部の光出射側端部より深い位置に配設されているとともに、樹脂表面の深さにより反射体の凹部の光出射側端部から樹脂表面への接線の光軸に対する角度が所定のグレア防止角度に設定されている蛍光体層と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
基板と；
基板に配設される発光素子と；
反射片を格子状に配列し、発光素子を収容する凹部を形成した反射体と；
蛍光体を含有した樹脂により発光素子を被覆し、樹脂表面が反射体の凹部の光出射側端部より深い位置に配置されているとともに、樹脂表面の深さにより遮光角が所定のグレア防止角度に設定されている蛍光体層と；
を具備していることを特徴とする照明装置。