JP2009289697A - 光源装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】一般照明用電球と同様に口金側にも光を照射することができる光源装置および照明器具を提供する。
【解決手段】発光ダイオードを有する発光部１２と；この発光部に空気層１８ａを介して光学的に対向配置された入射主面１８、この入射主面の周縁から空気層の周囲を囲むように設けられた入射側面１８ｂ、この入射側面に対向する外側部位に入射側面から入射された光を反射する底部反射面１８ｃおよび入射主面に入射された光と底部反射面から反射された光とを出射部１９に導光する導光部１６を有し、出射部１９には導光部１６により導光された光を反射させて外部に出射させる反射部２０を形成した導光体１７と；を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する光源装置およびこの光源装置を備えた照明器具に関する。

従来、複数のＬＥＤから放出された光を導光体により所定位置まで導光するように構成した光源装置の一例としては、複数のＬＥＤが実装された発光ダイオードユニットに円柱形レンズを光学的に対向させて配設し、各ＬＥＤから円柱形レンズの入射面に入射された光を、この円柱形レンズの内側面により全反射させつつ伝播させて、半球状のレンズ先端の出射部まで導光し、この出射部の凹凸表面により拡散して周囲に出射する照明器具が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−７９８４５号公報

しかしながら、このような従来の照明器具では、円柱形レンズにより光をランプ中心付近で出射させたとしても、口金側に光を照射することが難しいため、一般照明用電球とは配光が大きく異なるという課題がある。なお、一般照明用電球とは、ＪＩＳ Ｃ ７５０１に定義されているものをいう。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、一般照明用電球と同様に口金側にも光を照射することができる光源装置および照明器具を提供することにある。

請求項１に係る発明の光源装置は、発光ダイオードを有する発光部と；この発光部に空気層を介して光学的に対向配置された入射面およびこの入射面に入射された光を出射部に導光する導光部を有し、出射部には導光部により導光された光を反射させて外部に出射させる反射部を形成した導光体と；を具備していることを特徴とする。

この発明および以下の各発明で、各発光ダイオード（ＬＥＤ）としてそれぞれが白色発光するものを使用できる他、導光体の中で混合されて白色光となって出射部から出射されるように赤、緑、青の光を発光する複数のＬＥＤを使用することもできる。

また、導光体は、その内部が中空ではなく中実なものであって、透光性のガラスまたはアクリル樹脂等の透光性合成樹脂により形成することができる。

請求項２に係る発明の光源装置は、発光部と導光体を被覆する球面を有する透光性の光源カバーを備え、少なくとも反射部を、光源カバーの球面中心から発光部の反対側の光源カバーの頂端までの間隔を等分したときの中点よりも光源カバーの頂端側へ位置するように配設したことを特徴とする。

この発明および以下の各発明で、透光性の光源カバーは透光性のグローブや拡散性のグローブにより構成することができる。また、光源カバーは、その一部に球面を有すればよく、全体が中空球状であってもよい。

さらに、出射部は、その少なくとも一部である反射部を、光源カバーの中点よりも発光部とは反対側の光源カバーの頂端側に位置するように配設すればよく、好ましくは出射部全体が中点よりも光源カバーの頂端側へ位置するように設ける。

請求項３に係る発明の照明器具は、請求項１または２記載の光源装置と；口金を有するカバーと；光源カバーの開口端部と発光部を支持する一方、カバー内に収容されて固定される発光部取付部と；カバー内に収容される発光部の点灯回路と；を具備していることを特徴とする。

請求項１に係る光源装置によれば、発光部とこの発光部に光学的に対向配置された透光体の入射主面および入射側面との間には、導体体よりも屈折率の小さい空気層を介在させているので、発光部からの発光が空気層から導光体の入射主面に入射される際に、導体体の光軸側に向けて屈折される。このために、導体体の外周面側へ向けて屈折して外部へリークする漏れ光を減少させることができる。このために、入射主面における入射効率を向上させることができ、ひいては導光体の出射部から出射される光量を増加させ、明るさを向上させることができる。

また、入射側面によって、導光体の外周面から外部へ漏れる漏れ光を減少させることができる。さらに、底部反射面から外部へ漏れる漏れ光を減少させることができる。これにより、入射側面へ入射される光の入射効率を向上させることができる。

請求項２に係る光源装置によれば、発光部から導光体内へ、その入射面から入射された光は、導光部により、光源カバーの発光部とは反対側の光源カバー頂端側にある出射部の反射部へ導光される。このために、この反射部により反射された光の一部は、導光体の光軸に交差する方向、例えば横方向へ出射される。

さらに、この横方向へ出射された光は光源カバーの頂端側の球面により反射されて発光部側へ投光される。したがって、この発光部側に口金を配設することにより、一般照明用電球と同様に口金側にも投光することができる。このために、一般照明用電球とほぼ同様の配光を得ることができる。

請求項３に係る照明器具によれば、請求項１または２に係る光源装置を具備しているので、請求項１に係る発明と同様に発光部から導光体の入射面に入射される光の入射効率を向上させ、または、発光部側に口金を配設しているので、請求項２に係る発明と同様に口金側にも投光することができる。これにより、一般照明用電球に近似した配光を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら複数の添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図１は本発明の一実施形態の全体を一部縦断面で示す一部切欠正面図、図２は図１で示す発光部とその周辺の拡大図、図３は図１で示す導光体と光源カバーを拡大して示す拡大図である。

図１に示すように照明器具の一実施形態であるランプ１は、金属製の外郭部材であるカバー２、光源装置１１、この光源装置１１を被覆する光源カバー２１、点灯回路２５、口金３１を具備している。

カバー２は、後述する発光ダイオード（ＬＥＤ）が放出する熱を外部に放出するための放熱部材としても機能するものであって、例えばアルミニウムの一体成形品からなる。このカバー２は円筒状の周壁部３と、この周壁部３の軸方向一端（図１では上端）を閉じた光源取付部４とを有している。これら周壁部３と光源取付部４は一体に形成され、これらに囲まれて形成された凹部５は周壁部３の軸方向他端（図１では下端）に開口されている。周壁部３の外周は凹部５の開口端側に行くに従って漸次縮径されている。周壁部３と光源取付部４とが一体に連続する部位にカバー取付溝２ａが形成されている。カバー取付溝２ａは環状であって、光源取付部４の周部の外面に開放されている。

光源装置１１は発光部１２と導光体１７とを備えている。発光部１２は、発光部基板１３の所定領域、例えば中央部に複数（図１では図示の都合上、２個のみ図示する）のＬＥＤ１４，１４を実装して形成されていて、面状となっている。発光部基板１３は例えば金属ベースの一面を覆った絶縁層上に導電パターンを形成したプリント基板などからなる。各ＬＥＤ１４は、例えばＳＭＤ（ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型のものであって、青色ＬＥＤチップ１４ａがパッケージ基板１４ｂの表面に実装され、このＬＥＤチップ１４ａを黄色発光蛍光体が混入された透明樹脂モールド１４ｃによって被覆されて構成されており、白色発光するものが用いられている。

この発光部１２は、発光部基板１３の中央部を板厚方向に貫通して光源取付部４にねじ込まれたねじ１５で、発光部１２の裏面をなす金属ベースを光源取付部４の外面に密接させて取り付けられている。なお、金属ベースから光源取付部４への熱伝導をより良好とするため、これらの間にシリコンやグリース等の伝熱要素を充填して伝熱層を設けてもよい。発光部１２は、パッケージ基板１４ｂの表面に直交する方向（図２における上方）に主に光を出力するが、基板１４ｂの表面に沿った方向（水平方向）にも光を出力する。

導光体１７は、透光性材料、例えば透明アクリル樹脂製によりほぼ中実円柱状に形成され、その軸方向一端（図１では下端）部に、断面形状が下向きコ字状の入射主面１８を形成し、その他端部に出射部１９を形成し、これら両者を一体に連成する中間部には、ほぼ直胴状の導光部１６を形成している。

図２にも示すように、導光体１７のコ字状入射主面１８は、発光部基板１３の複数のＬＥＤ１４が配置された領域と略同形の所定深さの凹部により形成され、入射主面１８の底面積は前記領域と略同じ大きさである。

そして、入射主面１８は各ＬＥＤ１４，１４と空気層１８ａを介して光学的に対向配置される。この入射主面１８の周囲から空気層１８ａ側には、円周面状の入射側面１８ｂが空気層１８ａを囲むように形成されている。この入射側面１８ｂに対向する導光体１７の下端部外周面には、図２中上方に向けて漸次拡径する底部反射面１８ｃが形成されている。

図１に示すように導光体１７の出射部１９は直胴状の導光部１６よりも漸次拡径するように膨出する膨出部に形成され、その図１中上端内面には、ほぼ平坦の反射面２０が形成される。反射面２０は、出射部１９の図１中上端外面への反射材の塗布や鏡面シートの貼着等により形成され、入射主面１８の底面部とほぼ平行をなす。この反射面２０は入射光のほぼ全量を入射主面１８側へ全反射させる全反射面、または、その一部を透過させる反射面に形成される。

そして、このように構成された光源装置１１は、中空球状の光源カバー２１内に収容されて被覆される。光源装置１１の一部である導光体１７の出射部１９は光源カバー２１内の図１中上端部側に配設される。すなわち、ほぼ中空球状の光源カバー２１の中心Ｏを図１中水平方向に通る中心水平線Ｏａと、光源カバー２１の中心Ｏを図１中垂直方向に通って導光体１７の光軸と一致する中心垂直線Ｏｂに直交する光源カバー２１の頂端部２１ｂと、の間をほぼ２等分する中点を水平方向に通る中点水平線Ｏｃよりも上方、すなわち光源カバー２１の頂端部２１ｂ側に、出射部１９の一部である反射面２０が位置するように形成される。但し、この出射部１９全体が中点水平線Ｏｃよりも図１中上方側へ位置するように形成する方が好ましい。

光源カバー２１は、例えば全体が透明ガラス等の透光性材料により略球状ないし半球状に形成されて少なくとも一部に球面を有する。光源カバー２１は、その開口縁部２１ａをカバー取付溝２ａに嵌合し、その嵌合状態を接着剤２２により保持してカバー２に装着されている。なお、図１中の中心水平線Ｏａまたは中点水平線Ｏｃを基準に図１中上側の閉じられたカバー部位のみを透明とし、同下側の開口されたカバー部位は、フロスティング加工を施してすりガラス状とすることも、あるいは内面に反射膜を設けてリフレクタとして機能するように構成してもよい。また、光源カバー２１は光源装置１１の一部として構成されてもよい。

光源装置１１の各ＬＥＤ１４を点灯させる点灯回路２５はカバー２の凹部５内に収容されている。この点灯回路２５は、回路基板２６に各種の回路部品２７を取り付けてユニット化されている。この点灯回路２５と光源装置１１とは光源取付部４を貫通する図示しない絶縁被覆電線を介して電気的に接続されている。なお、図１中符号２８は、カバー２と点灯回路２５との間を電気的に絶縁するために、凹部５の内面に沿うように設けられたカップ状の絶縁部材である。

点灯回路２５に電源を供給するための口金３１は、図示しない給電ソケットに着脱可能にねじ結合される口金本体３２とこれに固定された連結部材３３とを有している。電気絶縁材製の連結部材３３はカバー２の凹部５の開口側の端部に連結されている。口金本体３２の内面には、点灯回路２５に電気的に接続された図示しない被覆電線が接続されている。

次に、このランプ１の作用を説明する。

まず、口金３１を図示しない給電ソケットに嵌合させた状態で図示しない点灯スイッチをオンさせる等により点灯回路２５を通電すると、各ＬＥＤ１４が発光する。

図２中、矢印で示すように、この発光は、空気層１８ａを通って下向きコ字状の入射主面１８へ入射する。この入射主面１８は空気層１８ａよりも屈折率の大きいガラスやアクリル製の導光体１７により形成されているので、各ＬＥＤ１４からの発光の多くは入射主面１８へ入射されると、導光体１７の光軸Ｏｂ側へ向くようにそれぞれ屈折される。

このために、入射主面１８で導光体１７の側周面側へ屈折されて、この側周面の外面から外部へ漏れる漏れ光を減少させることができる。

一方、ＬＥＤ１４の出力光は一部水平方向に出力されるが、この光は入射主面１８ｂに入射され、底部反射面１８ｃによって全反射されて導光体１７の光軸Ｏｂ側に向けて屈折する。

このように、入射側面１８ｂの周辺部によって、導光体１７の外周面から外部へ漏れる漏れ光を減少させることができる。これにより、入射主面１８へ入射される光の入射効率を向上させることができる。

こうして入射主面１８および入射側面１８ｂから導光体１７内へ入射された光は、ほぼ直胴状の導光部１６の側周面内面で全反射を繰り返して出射部１９の反射面２０へ導光され、反射面２０で反射される。

この反射面２０は中点水平線Ｏｃよりも図中上方側、すなわち、光源カバー２１の頂端部２１ｂ側にあるので、図３にも示すように反射面２０の内面で反射された光の一部は出射部１９で横方向へ出射されると、光源カバー２１の頂端部２１ｂの球状内面に放射され、この球状内面で再び反射されて図３中下方側、すなわち、口金３１側へ放射される。また、光源カバー２１の中心Ｏ付近を通る光のうち、光源カバー２１の上部内面へ放射された光は、ここの球状内面で反射されて、口金３１側へ放射される。すなわち、導光体１７の出射部１９が光源カバー２１の図３中上部に位置するほど、出射部１９から直接口金３１側へ出射させる角度範囲を拡大させることができると共に、出射部１９から横方向に出射された光が光源カバー２１の内面で反射されて口金３１側へ放射される光量を増大させることができる。このために、一般照明用電球と同様に口金３１側の配光も得ることができる。

なお、上記実施形態では、導光体出射部１９の一部が中点水平線Ｏｃよりも上方、すなわち、光源カバー２１の頂端部２１ａ側へ位置するように構成したが、出射部１９の全体が中点水平線Ｏｃよりも上方の光源カバー頂端部２１ｂ側へ位置するように構成してもよい。

これによれば、出射部１９から口金３１側へ直接出射させる角度範囲をさらに拡大させて口金３１側へ放射される光量をさらに増加させることができる。

本発明の一実施形態に係るランプの全体構成を一部縦断面で示す正面図。 図１で示す導光体の入射面とＬＥＤの周辺部を拡大して示す一部拡大図。 図１で示す光源カバー内の光の反射経路等を示す一部拡大図。

符号の説明

１…ランプ、２…カバー、３…周壁部、４…光源取付部、５…凹部、１１…光源装置、１２…発光部、１３…発光部基板、１４…ＬＥＤ、１５…ねじ、１６…導光部、１７…導光体、１８…入射主面、１８ａ…空気層、１８ｂ…入射側面、１８ｃ…底部反射面、１９…出射部、２０…反射面、２１…光源カバー、２１ｂ…光源カバーの頂端部、２５…点灯回路、３１…口金。

Claims (3)

1. 発光ダイオードを有する発光部と；
   この発光部に空気層を介して光学的に対向配置された入射主面、この入射主面の周縁から空気層の周囲を囲むように設けられた入射側面、この入射側面に対向する外側部位に入射側面から入射された光を反射する底部反射面および入射主面に入射された光と底部反射面から反射された光とを出射部に導光する導光部を有し、出射部には導光部により導光された光を反射させて外部に出射させる反射部を形成した導光体と；
   を具備していることを特徴とする光源装置。
2. 発光部と導光体を被覆する球面を有する透光性の光源カバーを備え、少なくとも反射部を、光源カバーの球面中心から発光部の反対側の光源カバーの頂端までの間隔を等分したときの中点よりも光源カバーの頂端側へ位置するように配設したことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
3. 請求項１または２記載の光源装置と；
   口金を有するカバーと；
   光源カバーの開口端部と発光部を支持する一方、カバー内に収容されて固定される発光部取付部と；
   カバー内に収容される発光部の点灯回路と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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