JP2008234876A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成により、商品等の展示物や表示板等を同時に照明できる複数の照射方向を有する照明装置を実現でき、商品等の展示棚等に小さなスペースで設置可能な照明装置を提供する。
【解決手段】 光源１０と、光源１０が実装される基板１１と、光源１０に対して所定の位置および角度で取り付けられ、光源１０から放射される光を入射する入射面１２ａと、入射面１２ａから入射した光源１０からの光を複数の方向に出射する複数の出射面１２ｂ，１２ｃを有する光学素子１２とを有する照明装置とする。これにより、簡単な構成で複数の方向を照射可能な照明装置を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を光源に用いた照明装置に関し、特に、簡単な構成で、２以上の方向を効率的に照明できる照明装置に関する。

従来、商品の展示棚等に装備されて照明等の用途に用いられる照明装置には、光源として蛍光灯が広く用いられている。しかしながら蛍光灯は水銀を使用しているために有害であり、寿命が短くランニングコストが大であるほか、産業廃棄物としての適切な処理を必要とするといった種々の問題を有している。このような問題を解消するものとして、ＬＥＤを光源とする照明装置が提案され、実用化されている。そして、近年ＬＥＤの光パワーが大きくなり、省エネルギー、環境負荷物質を含まないクリーンな光源として、電球、蛍光灯等の光源で照明されていた看板、テレビ等のバックライト、照明機器等の光源がＬＥＤに置き換わってきている。

ＬＥＤは半導体製造技術に基づいて製造されることから、量産性、省コスト性に優れた特長を有する。近年、発光効率が６０ｌｍ／Ｗを超える白色ＬＥＤも実用化されており、照明用途への適用が期待されているが、点光源であるため照度むらを抑えつつ所望の照度を得るには、複数のＬＥＤを適切に配置する必要がある。

ここで、商品の展示棚等を照明する照明装置として、光源装置から透明の導光部材により展示物収納部の所定の位置まで導光し、この導光された光を透明なプリズムの出射面から出射して展示物を照明する照明装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の照明装置によると、光制御部材であるプリズムにより配光制御が容易になり、また、光制御部材はプリズムの下面全体からの面発光にできるため、反射鏡による反射に比べてまぶしさを緩和することができる。
特開２００１−３１２９１２号公報

しかし、特許文献１の照明装置によると、プリズムから出射される照明光は１方向のみであり、１つの照明装置から同時に複数の方向に照明光を照射することができず、複数の照明装置を照明角度を変えて展示棚等に装備する必要がある。また、光源装置を別途設置して導光部材により展示物収納部の所定の位置まで導光する必要があり、小型軽量の一体化された照明装置とはならないという問題があった。

従って、本発明の目的は、簡単な構成により、商品等の展示物や表示板等を同時に照明できる複数の照射方向を有する照明装置を実現でき、商品等の展示棚等に小さなスペースで設置可能な照明装置を提供することにある。

［１］本発明は、上記目的を達成するため、光源と、前記光源が実装される基板と、前記光源に対して所定の位置および角度で取り付けられ、前記光源から放射される光を入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光源からの光を複数の方向に出射する複数の出射面を有する光学素子と、を有することを特徴とする照明装置を提供する。
［２］前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする上記［１］に記載の照明装置であってもよい。
［３］また、前記光学素子は、１つの入射面と２つの出射面を有するプリズムであることを特徴とする上記［１］に記載の照明装置であってもよい。
［４］また、前記光学素子の前記出射面は、前記出射面の少なくとも一部が曲面形状となっていることを特徴とする上記［３］に記載の照明装置であってもよい。
［５］また、前記光学素子の前記出射面は、前記出射面の少なくとも一部に、拡散部を有することを特徴とする上記［３］に記載の照明装置であってもよい。
［６］また、前記光学素子の前記出射面は、前記出射面の少なくとも一部に、反射部を有することを特徴とする上記［３］に記載の照明装置であってもよい。
［７］また、前記光学素子は、前記基板の所定の位置に装着されることにより、前記光源に対して所定の位置および角度で取り付けられ、一体的に光源ユニットとして形成されたことを特徴とする上記［１］に記載の照明装置であってもよい。

本発明によると、簡単な構成により、商品等の展示物や表示板等を同時に照明できる複数の照射方向を有する照明装置を実現でき、商品等の展示棚等に小さなスペースで設置可能な照明装置を提供することができる。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態を示す照明装置の全体を示した斜視図である。

図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。

本発明の第１の実施の形態に係る照明装置１は、光源１０が実装される基板１１と、光源１０に対して所定の位置および角度で取り付けられ、光源１０から放射される光を入射する入射面１２ａと、入射面１２ａから入射した光源１０からの光を複数の方向に出射する複数の出射面１２ｂ、１２ｃを有する光学素子１２と、を有して構成されている。

光源１０は、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を使用する。光源１０の光の色については特に限定はなく、照明装置として使用可能な波長帯域のものであればよく、白色、赤色、緑色、あるいは青色の単色であっても良く、さらに、これらの色を混合して得られる任意の色であっても良い。

また、白色光を有する光源１０においては、白色光の生成については、光源１０内でＲＧＢの光を混合して生成するものに限定されず、例えば、基板１１上に赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを配置し、これら各ＬＥＤから放射される光を混合することで白色光を生成するようにしても良い。

また、青色光、黄色光の混合による白色光の生成についても、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体とを光源１０の同一パッケージ内に設けず、例えば、光学素子１２の入射面１２ａに薄膜状の黄色蛍光体を塗布し、青色光の透過に基づいて白色光を生じるようにしても良い。また、紫外線発光ＬＥＤを使用し、光学素子１２の入射面１２ａに薄膜状のＲＧＢ蛍光体を塗布し、白色光を生じるようにしてもよい。

基板１１は、例えば、照明装置１が設置される展示棚等を必要な照度で照明できるだけの個数の光源１０が略等間隔で実装され、必要な配線パターン、保護回路、電源との接続を行なうコネクタ等が実装されている。本実施の形態では、幅９０ｃｍの展示棚の一列を照明するものとして、約３０ｃｍの長尺状の基板１１に８個の光源１０を略等間隔で配置実装して１つの照明装置１を構成し、この照明装置１を３つ並べて設置することで展示棚の一列を照明している。

基板１１は、絶縁性のあるエポキシ基板、ガラスエポキシ基板等の通常使用される回路基板が使用でき、この基板１１上には、上記示した８個の光源１０（ＬＥＤ）を直列に駆動して発光させるための回路パターン、いずれかの光源１０がオープン故障した場合にこの故障した光源１０を迂回して他の光源１０を駆動するための保護回路パターン、コネクタ等との接続パターン等が形成され、保護回路を構成するダイオード等の回路素子等が実装されている。

光学素子１２は、透明な材質で、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボ樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を使用する事が出来る。本実施の形態では、屈折率ｎ＝１．４９のアクリル樹脂を所定の形状（４５°の直角プリズム形状）に成形加工して使用した。尚、光学素子１２は、色付の透明材質としたり、あるいは、拡散剤を配合して成形加工することもでき、照明効果を高めることができる。また、光学素子１２のプリズム形状は、上記示したような４５°の直角３角プリズム以外に、任意の角度に設定できると共に、多角形プリズムとすることもできる。

照明装置１は、基板１１上の所定の位置に、光源１０（ＬＥＤ）と光学素子１２とが固定されて実装される。光源１０から出射された光線は、空気層を介して光学素子１２の入射面１２ａから光学素子１２に入射され、光学素子１２の内部で光線の入射角が臨界角以上では内面反射し、臨界角以下では出射面１２ｂ、１２ｃから屈折して外部へ出射される。この外部へ出射される光線には、光学素子１２の内部で２回以上の反射をして外部へ出射される光線も含まれる。尚、上記の説明では、光源１０から出射された光線は、空気層を介して光学素子１２の入射面１２ａから光学素子１２に入射されるとしたが、光源１０と光学素子１２の間の空隙部にエポキシ樹脂等の透明な充填剤を充填することで空気層を介さずに光学素子１２に入射させることもできる。

図３は、光源１０から出射された光線が光学素子１２によりどのように反射および屈折されて光学素子１２から出射されるかを説明する図である。

光源１０から出射された光線は、光学素子１２の入射面１２ａから光学素子１２に入射される。アクリル（ｎ＝１．４９）の場合の臨界角は、空気の屈折率をｎ＝１とすると４２．１６°であるから、入射面１２ａから出射面１２ｂ、１２ｃへ進む光線は、半角４２．１６°以内の範囲に含まれていることになる。

出射面１２ｂでは、光線の入射角が臨界角以上の角度で入る光線は反射され、臨界角以下の角度で入る光線は屈折して外部へ出射していく。出射面１２ｂで反射した光線は出射面１２ｃへ進み屈折して外部へ出射していく。出射面１２ｂにおいては、光線２０１と光線２０２で挟まれた範囲から光線が出射し、照明光として利用される。一方、出射面１２ｃにおいては、光線２０３と光線２０４で挟まれた範囲から光線が出射し、照明光として利用される。

以上から、図３に示すように、光源１０から出射される光線は、入射面１２ａから光学素子１２に入射し、出射面１２ｂから出射面１２ｂの出射角度３０１の範囲から光線が出射して照明光として利用され、また、出射面１２ｃから出射面１２ｃの出射角度３０２の範囲から光線が出射して照明光として利用されることで、２方向の照明を行うことができる。

（第１の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によれば、以下のような種々の効果を有する。
（１）従来から照明用に使用されている蛍光灯はライン光源であるが、これに対して第１の実施の形態に係る照明装置はＬＥＤを使用して小型であるため、自由な形状および配置が可能であり、従来の蛍光灯による照明では照らせなかった部分を照明することが可能となる。
（２）従来は、２方向を照明するには、２つの方向に照明装置を配置する必要があったが、第１の実施の形態に係る照明装置によれば同時に２方向が照明できるので、照明の効率が向上し、ＬＥＤの使用量が減少し、コストダウンが可能となる。
（３）従来の蛍光灯による照明では、発熱による展示商品への熱的影響が発生するが、第１の実施の形態に係る照明装置はＬＥＤを使用しているので、発光効率がよく、同様の照明効果に対して発熱量を減少させることができるので、展示商品への熱的影響を大幅に抑制できる。
（４）第１の実施の形態に係る照明装置はＬＥＤを使用し、光源が長寿命であるので、光源の交換あるいは修理等のメンテナンスがほとんど不要となる。
（５）蛍光灯を光源として使用しないので、水銀レスで環境に対してクリーンである。

（第１の実施の形態の変形例）
図４は、第１の実施の形態に係る照明装置の変形例を示す図である。

図４（ａ）は、光学素子１２の出射面１２ｃの一部または全部が凹面１２ｄに形成されているものである。凹面１２ｄに形成されているので、出射面１２ｃから出射される光が拡散され、より広範囲の照明が可能となる。

図４（ｂ）は、光学素子１２の出射面１２ｃの一部または全部が凸面１２ｅに形成されているものである。凸面１２ｅに形成されているので、出射面１２ｃから出射される光が集束され、よりスポット的な照明が可能となる。

図４（ｃ）は、光学素子１２の出射面１２ｂの一部または全部が凸面１２ｆに形成されているものである。凸面１２ｆに形成されているので、出射面１２ｂから出射される光が集束され、よりスポット的な照明が可能となる。

図４（ｄ）は、光学素子１２の出射面１２ｂの一部または全部が凹面１２ｇに形成されているものである。凹面１２ｇに形成されているので、出射面１２ｂから出射される光が拡散され、より広範囲の照明が可能となる。

図４（ｅ）は、光学素子１２の出射面１２ｃの一部または全部がシボ加工面１２ｈに形成されているものである。シボ加工面１２ｈに形成されているので、出射面１２ｃから出射される光が拡散され、広範囲にソフトな照明が可能となる。

図４（ｆ）は、光学素子１２の出射面１２ｂの一部または全部に拡散板１２０を有するものである。拡散板１２０を有するので、出射面１２ｂから出射される光が拡散され、広範囲にソフトな照明が可能となる。尚、拡散板１２０を出射面１２ｂの一部または全部に装着する代わりに、出射面１２ｂの一部または全部が拡散面となるように、サンドブラスト等による表面処理を施してもよい。

図４（ｇ）は、光学素子１２の出射面１２ｂの一部または全部に反射板１２１を有するものである。反射板１２１を有するので、出射面１２ｃから光線の大部分が出射され、出射面１２ｃ方向の照明強度を大きくすることができる。また、反射板１２１の反射率あるいは透過率を適宜設定することにより、出射面１２ｂと出射面１２ｃからの出射光の強度比を任意に設定することができる。尚、反射板１２１を出射面１２ｂの一部または全部に装着する代わりに、出射面１２ｂの一部または全部が反射面となるように、反射膜を蒸着等により所定の反射率あるいは透過率で成膜処理を施してもよい。

また、第１の実施の形態および上記の変形例において、光源１０と光学素子１２との位置関係を変化させ、あるいは、光源１０に対する光学素子１２の各出射面を傾斜させることにより、出射される光線の分布、強度等を変化させることができる。これにより、照明方向、照明効果等を変化させることができる。

（第１の実施の形態に係る照明装置の商品等の展示棚への適用例１）
図５は、第１の実施の形態に係る照明装置を商品等の展示棚へ適用した場合の例１を示すもので、展示棚および照明装置を側面側から見た側面図である。

展示棚４００には複数の棚板が設置されており、棚板Ａ４０１の下面に第１の実施の形態あるいはその変形例に係る照明装置１が所定の位置および角度で固定されている。展示棚４００は幅９０ｃｍであって、この展示棚の一列を照明するものとして、約３０ｃｍの長尺状の基板１１に８個の光源１０が略等間隔で配置実装された照明装置１を３つ並べて、棚板Ａ４０１の下面に設置している。この棚板Ａ４０１の下段には棚板Ｂ４０２が設置されており、棚板Ｂ４０２には商品４０４が並べられている。

ここで、棚板Ａ４０１の正面（商品４０４を視認する側）には、展示された商品４０４の名称や価格等の表示を行なう表示板４０３が掲示されている。表示板４０３は、透明あるいは半透明の板に文字あるいは図形が表示されているので、背面側から光線により照明することで、図５に示すＢ方向から、すなわち、棚板Ａ４０１の正面から効果的に商品４０４が視認される構成となっている。

上記の構成において、棚板Ａ４０１の下面に取り付けられた照明装置１の出射面１２ｂから出射する光線により棚板Ｂ４０２に展示された商品４０４を照明すると同時に、出射面１２ｃから出射する光線により棚板Ａ４０１の正面の表示板４０３を背面側から照明する。

図６は、第１の実施の形態に係る照明装置を商品等の展示棚へ適用した場合の例２を示すもので、展示棚および照明装置を側面側から見た側面図である。この例２は上記説明した例１と照明装置１の設置方向が異なるのみで他の構成は例１と同様である。

図６の構成において、棚板Ａ４０１の下面に取り付けられた照明装置１の出射面１２ｂから出射する光線により棚板Ａ４０１の正面の表示板４０３を背面側から照明すると同時に、出射面１２ｃから出射する光線により棚板Ｂ４０２に展示された商品４０４を照明する。尚、出射面１２ｂから出射する光線の一部は、棚板Ａ４０１の下面で反射されて表示板４０３を照明する。

以上に示したように、商品等の展示棚に本発明の実施の形態に係る照明装置を適用することで、複数の方向を照明できると共に、商品等の展示棚等に小さなスペースで照明装置を設置できる。尚、本発明の実施の形態に係る照明装置は、商品等の展示棚への適用以外でも、種々の照明対象物を照明する場合に適用可能であり、例えば、自動販売機、フットランプ、または卓上ランプ等にも適用可能である。

図１は、第１の実施の形態を示す照明装置の全体を示した斜視図である。 図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図３は、光源１０から出射された光線が光学素子１２によりどのように反射および屈折されて光学素子１２から出射されるかを説明する図である。 図４は、第１の実施の形態に係る照明装置の変形例を示す図である。 図５は、第１の実施の形態に係る照明装置を商品等の展示棚へ適用した場合の例１を示すもので、展示棚および照明装置を側面側から見た側面図である。 図６は、第１の実施の形態に係る照明装置を商品等の展示棚へ適用した場合の例２を示すもので、展示棚および照明装置を側面側から見た側面図である。

符号の説明

１…照明装置
１０…光源（ＬＥＤ）
１１…基板
１２…光学素子
１２ａ、入射面
１２ｂ、１２ｃ…出射面
１２ｄ、１２ｇ…凹面
１２ｅ、１２ｆ…凸面
１２ｈ…シボ加工面
１２０…拡散板
１２１…反射板
４００…展示棚
４０１…棚板Ａ
４０２…棚板Ｂ
４０３…表示板
４０４…商品

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源が実装される基板と、
   前記光源に対して所定の位置および角度で取り付けられ、前記光源から放射される光を入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光源からの光を複数の方向に出射する複数の出射面を有する光学素子と、
   を有することを特徴とする照明装置。
2. 前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光学素子は、１つの入射面と２つの出射面を有するプリズムであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記光学素子の前記出射面は、前記出射面の少なくとも一部が曲面形状となっていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記光学素子の前記出射面は、前記出射面の少なくとも一部に、拡散部を有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
6. 前記光学素子の前記出射面は、前記出射面の少なくとも一部に、反射部を有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
7. 前記光学素子は、前記基板の所定の位置に装着されることにより、前記光源に対して所定の位置および角度で取り付けられ、一体的に光源ユニットとして形成されたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

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