JP2009300843A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源にＬＥＤを使用した照明装置であって、従来にない新規な照明装置を提供することにある。
【解決手段】 光源にＬＥＤを使用した照明装置（１０）は、照明装置（１０）の灯火対象面（１１）に対して直角方向底部に形成される放熱板（２２）上に配置されたＬＥＤ（２３）とＬＥＤ（２３）を被覆する状態で１次レンズ（２４）を設置して発光装置（２１）とし、その発光装置（２１）から照射された光を横方向に屈折させる直線または僅かに曲がった１次反射部材（３０）を１次レンズ（２４）の上部に備えることで、発光面が陰影差なく光り、照明装置としての機能を発揮する。
【選択図】 図１−１

Description

本願発明は、光源にＬＥＤを使用した照明装置に関するものである。

地球温暖化を防止するために、ＣＯ２の排出量を抑制すべく、看板等の照明装置の省エネルギー化が求められている。
これに対しては、光源を蛍光灯から省エネルギーのＬＥＤへ代替させた照明装置が種々開発されている。

このうち、特許文献１は、前面が開放した箱体と、該箱体の側壁部と平行に互いに対向して配置された少なくとも２枚の配線板と、該配線板に設置された複数の発光素子と、該箱体の底部に配置された光反射板と、該箱体の前面開口部に設置された透光性の光拡散表面板からなるライトボックスであって、前記光反射板は前記箱体前面開口部に向かって突出した山型凸部を有し、前記箱体の底部と前記発光素子の発光部の最低部との距離をｈ、前記箱体の底部と前記光拡散表面板との距離をｄ、前記箱体の底部と前記山型凸部の頂点との距離をＬ、とするとき、「ｈ＜Ｌ≦（ｈ＋ｄ）／２」を満たすことを特徴とするライトボックスである。

特許文献２は、配列した発光ダイオードと発光ダイオード頭部の対向する配置に、ホルダーにより発光ダイオードより微細に伸びた位置に固定される円錐形（逆三角錐）とその円錐形に光の中心を透過させる貫通穴を設けることで、発光ダイオードの光を全周方向に照射するための構造を持ち、これらを透過性樹脂に埋没させて発光体とし、これを高い反射効率を有する反射部材で底面と側面を覆う表示用光源装置である。

特開２００６−２０２７２９号公報 特許第３４７１６６５号公報

しかし、特許文献１には、以下のような課題を有している。
（１）特許文献１では、配線板上の長手方向に複数の発光素子（ＬＥＤ）を１列または２列以上に整列させて配設したものを使用するが（同明細書「００１２」及び同図面図１他）、光源であるＬＥＤをそのまま使用するため、光源からの光は三角錐状に全周方向に拡散するので到達距離が遠くなると光量が低下し、ＬＥＤの光の到達距離に限定されたサイズのライトボックスになってしまう。すなわち、ＬＥＤの光は、実装型ＬＥＤでは６５度から１４０度・砲弾型ＬＥＤは１５度から５０度の照射角度方向に拡散する性質がある。従って、光は光源を基点とし光の到達により拡散するので、拡散することで到達距離は極めて短く、この短い到達距離に応じたサイズの反射面の対を成す２面を持つライトボックスにならざるを得ない。
（２）また、同様にＬＥＤの光は、ＬＥＤの最小照射角度製品で、実装型は６５度で・砲弾型は１５度に拡散される。明るさのある実装型ＬＥＤは最小照射角度製品が広いので光の拡散においては適しているが、狭い範囲で遠方を照射するには適していない。砲弾型ＬＥＤは照射最小照射角度が１５度でも、光源部分の光軸太さは５ｍｍと細く、光源から１００ｍｍの距離で約３０ｍｍの太さとなり、照明装置を点灯する光として均一な光量を確保できない（光量が分散してしまう）。しかし、ＬＥＤの数を多くすれば省エネルギー化に反することになり、コスト高の要因にもなる。また、ＬＥＤの数に比例してＬＥＤからの発光発熱量が多くなり、ＬＥＤの寿命を低下させる要因になる。
（３）なお、光量不足を補う手段として高輝度ＬＥＤ（ハイパーＬＥＤ）を使用することも考えられる。しかし、高輝度ＬＥＤを使用すれば当然に発光発熱量もそれ相応に増加し、放熱処理が解消されていない限り高輝度ＬＥＤの使用は無理である（光源と放熱は一体として考える必要がある）。
（４）ＬＥＤ素子の点光源である光を、ＬＥＤパッケージで一定の角度で照射する面光源とすることができても、光はそのまま拡散され、直進する光はＬＥＤパッケージの先端に設けられている凸レンズ効果で、光線を集光することはできても、直進する光線として太くすることはできない。
（５） 反射シートは、透明樹脂板を使う導光板方式と異なり一定角度だけで反射できる光ではないので、反射面も異なる角度から入光される光に対応した反射面を構成しないと、反射面を有効に使うことはできない。
（６）箱体の底部と前記発光素子の発光部の最低部との距離ｈは、反射板全体を均一に光らせるためには一定のｈの中心位置が有効とされ、照明装置の薄型化には適していない。

特許文献２においては、以下のような課題を有している。
（１）反射材はその発光ダイオード頭部の対向する配置に、ホルダーにより微細に伸びた位置に円錐形（逆三角錐）、発光ダイオードの光を全周方向に照射するための構造となっているが、三角錐状に放射状に照射される発光ダイオードの光を、発光ダイオードの頭部に設置する円錐形反射材で反射させることは、入光角と反射角の比例関係により、中心部分の光量を低減させて、発光ダイオード自身が有する照射角の外周を照射することに適しており、発光ダイオードの光を横方向に照射する構造としては適していない。
（２）横方向に照射するために、発光ダイオード上部に設置する円推状の反射板の角度を鈍角に設けることで横方向への照射は可能であるが、発光ダイオードから照射される光は、点光源で放射状に照射される光なので、大きな受光面を得ることができなく同時に反射面を形成することができない。
（３）円錐形反射材の中心部に貫通穴を設けることは、円錐の中心部に光を導入する目的であるが、樹脂で封止された照明装置の中では、陰影差を低減する方法としては適しているが、各円錐状の開口部分のみで連続する発光ダイオードの光を均一に照射させる方法としては、陰影差が発生する。
（４）発光ダイオードおよびその上部に設置する円錐（三角錐）反射材を、底面・側面を反射材で被覆した中に配列し、これを透明樹脂で封止固定した構造なので、自身を発光させる照明装置としては適しているが、看板等の反射光源用照射式照明装置としては適していない。

そこで、本願発明は、以下の目的を達成するべく、本願発明者らによって完成されたものである。
（１）大型の照明装置にも対応できる。
（２）ＬＥＤの数をできるかぎり減らすことができる。
（３）ＬＥＤの高輝度化に対応できる（高輝度化するＬＥＤへの対応）
（４）照射面または灯火反射面を大きくできる。
（５）３区画方向（横・上・横）の発光照射バランスを調整できる。
（６）発光照射を、片側横方向・両側横方向の照射に対応できる。
（７）レンズ部分を薄くできる。
（８）鏡面反射板による反射発光と白色反射板による灯火反射ができる。
（９）凹凸がある照明装置発光面でも、陰影を減少できる。
（１０）反射板の反射角度を矯正できる。
（１１）既設の照明装置へ対応できる。

上記目的を達成するため、第１の発明は、光源にＬＥＤを使用した照明装置であって、照明装置内の照射または灯火部の下面に設置する照射部材として発光するＬＥＤの真上に、拡散率を少なくした太い光の光源で照射するための薄型前方向照射レンズを設け、薄型前方向照射レンズにより太く拡散率が低い状態で照射された円筒状あるいは拡散率の少ない円錐状の光として、９５％以上を前方向に照射することができる。

横方向に反射または灯火反射させるための角度を有する１次反射部材に照射し、反射方向に配置する照射対象物または灯火対象面に光を照射または灯火させる照明装置である。
また、この拡散率が少ない太い光を横方向に反射または灯火反射するために、薄型前方向照射レンズの上に、反射または灯火反射するための角度を有する１次反射部材を設ける。この反射部材に照射することで、拡散率が少ない太い光の光源は広い面積を持つ反射部材で受光でき、広い面積のまま光を横方向に反射または灯火反射することで、反射方向側に配置する照射対象物または灯火対象物、あるいは照明装置外装を兼ねる灯火板に光を供給することを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
薄型前方向照射レンズにより、反射部材に入光する光も薄型前方向照射レンズ真上から太くなるので、４５度に設定した反射部材においては、入光する光の太さと反射する光の太さは比例関係となり、反射方向に均一で明るい光となる。
４５度以上９０度以下の反射角度に設定する、反射する光量は反射面積の増大にともない低下するものの、反射板自身を明るく視認させる灯火反射板として、広範囲を視認灯火できる。
ここで「反射」とはＬＥＤの発光した光を、鏡面反射板により光として反射することを言い。「灯火反射」とはＬＥＤの発光した光を、白色反射板により白く視認させつつ光として反射することを言う。

第２の発明は、１次反射部材で反射角度方向に反射された光を、再び光の方向をＬＥＤ光源方向に変えるための２次反射部材を設け、１次反射角で反射または灯火反射された光を鈍角に設置された２次反射部材に照射し、ＬＥＤ方向上部に備える照明装置外装を兼ねる灯火板に光を供給することを特徴とする。

第３の発明は、反射部材の反射表面に入光する光の反射角を矯正するための、反射性能を有する半球状または半円状の点あるいは線の突起を設け、薄型前方向照射レンズまたは１次反射部材から反射された鈍角で入光された光を、半球状または半円状の円周面が持つ反射角度を利用して、入光角に比例する方向に反射される光の方向を円周方向に反射させることで、反射された光を９０度以内に反射し均一な反射面ができる。
また、突起部分を半球状にすると半球の縦方向はもとより光が当る円周方向にも反射させることができる。

第４の発明は、拡散率を少なくした太い光の光源で照射するための薄型前方向照射レンズの光を、両横方向に反射または灯火反射するために、薄型前方向照射レンズの上面に反射角度を有する反射部材をＶ形状に設けることで、薄型前方向照射レンズの光を２方向に分割し、Ｖ形状に反射面が形成される両横方向に反射または灯火反射することで、該照明部材を照明装置の中央部付近に照明装置を設けることができる。

第５の発明は、反射部材の角度・長さを変えることで、照明装置の構造・光を照射する対象物、対象物の配置ごとに最適な照度を得ることができる。
ここで、反射光を光状態のまま反射させる反射構造の場合、鏡面または白色系の反射部材により横方向への照射角度は薄型前方向照射レンズからの光を入光角と反射角が比例状態で反射される角度を３５度から５５度の角度を優先して設置する。
この時の反射材の長さは、薄型前方向照射レンズの直径または半径の先端から光が照射されるレンズ外周部の光の到達距離と、反射部材の設置角度から割り出された反射部材の延長線上の交点を反射部材の最低長さとし、反射部材は直線またはわずかな曲線を設けることで照明装置ごとに設定する。

反射部材を灯火させて人間の目で照明装置の灯火を視認させることを目的とする場合、灯火反射部材に適する白色反射部材を使う。

その中でも、灯火反射する面積が大きい大型照明装置の場合は、光を視認するための灯火反射部材の面積が必要となるので、反射部材の角度は薄型前方向照射レンズからの光を４５度以上の鈍角で受け、反射材の長さは、薄型前方向照射レンズの直径または半径の先端から光が照射されるレンズ外周部の光の到達距離との交点を反射部材の最低長さとし、反射部材は直線またはわずかな曲線を設けることで照明装置ごとに設定する。

第６の発明は、薄型前方向照射レンズ上にＶ形状に設けた２枚の反射部材の重なり合う始点部に、開口部を設けることで、連続する薄型前方向照射レンズから照射された光を、上部開口部全体から照射し、両側横方向と合わせると１８０度の広角範囲を照射する照明装置である。またこの開口部は薄型前方向照射レンズの中心位置からそれても有効であり、下部開口部の光を入光させるための幅を調整することで、上部面の照度を調整することができる。なお、隙間は、細い直線（スリット）の隙間、又は点開口（ホール）の隙間でもよい。

第７の発明は、反射部材により反射または灯火反射された光を広範囲に広げるために、凹レンズ、非球面レンズ、波板レンズ、シリンドカルレンズ、レンチキュラーレンズ、微細凹凸拡散レンズ、プリズムレンズ等で成型品あるいは板状またはシート形状の拡散機能を有するレンズから選定した拡散レンズを使い、広範囲を照射する。

本願発明によれば、以下のような効果を有する。
（１） 照射装置の発光面に対して略垂直方向または発光面の底部に配置するアルミ放熱板上に、１個以上の配線基板上に配置したＬＥＤに、拡散率を少なくした太い光の光源で照射するための薄型前方向照射レンズを被せて固定することで、ＬＥＤの選定と薄型前方向照射レンズとの組み合わせを容易にして、消費電流の異なるＬＥＤを選定できる。
（２）拡散率を少なくした太い光の光源で照射するための薄型前方向照射レンズに被覆することで、光源となるＬＥＤと薄型前方向照射レンズ表面は、近接する位置にも関わらず、照射光源を面光源に変換し、ＬＥＤが点光源で発光することで生じる光の三角錐拡散減少させることなく、光を減衰させることなく照射距離を長くすることができる。
（３） 拡散率を少なくした太い光の光源で照射するための薄型前方向照射レンズに被覆することで、発光部・中間部・遠方部の輝度ムラが防止でき、均一な光が提供できる。
（４） 拡散率を少なくした太い光の光源で照射するための薄型前方向照射レンズに被覆した光を鈍角に設けた反射または灯火反射するための部材に照射することで、反射または灯火反射する部材表面を光の到達距離の範囲内で均一に反射または灯火反射できる。
（５） ＬＥＤおよびこれに被覆する薄型前方向照射レンズを直線に近接間隔で連続させることで、反射または灯火反射面を広範囲に照射できる。
（６） 大型照明装置を少ないＬＥＤで明るくすることができる。
（７） ＬＥＤを実装する配線基板の幅を、薄型前方向照射レンズの直径の１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることで、配線基板に使う銅箔を太くすることができ、ＬＥＤが発光することで生じる熱を、ＬＥＤに通電させるための半田パットを通じて、中間絶縁体を介すことなく銅箔通電回路を熱伝導拡散面として利用することができ、ＬＥＤの性能・寿命を延ばせると同時に、ＬＥＤの高輝度化（高電流型ＬＥＤ＝ハイパーＬＥＤ）にも対応でき、照明装置の明るさが向上させることができる。
（８） 銅箔は、ガラスエポキシ基板・絶縁処理されたアルミ基板・耐熱絶縁フィルム上に配線パターンをエッチングされて構成されるが、熱伝導の優れた銅により１次拡散された熱は、短時間で均衡状態となり、絶縁層下部に設けるアルミ放熱板に２次拡散することで、高輝度化に伴う発光発熱源からの熱伝導率を向上させている。
（９） ＬＥＤの発光する際に発生する熱を、アルミ放熱板またはアルミ外装ケースに放熱させるために、ＬＥＤを実装する銅箔下部のガラスエポキシ基板・絶縁処理されたアルミ基板・耐熱絶縁フィルムによる熱伝導率を阻害させないために、ガラスエポキシ基板・絶縁処理されたアルミ基板・耐熱絶縁フィルムに少なくともＬＥＤと同じ大きさの開口部を設け、その開口部に熱伝導性の優れたフィーラーを混ぜた絶縁塗料または接着剤をガラスエポキシ基板・絶縁処理されたアルミ基板・耐熱絶縁フィルムの厚さ分を塗布して、アルミ放熱板またはアルミ外装ケースと直接密着または熱伝導樹脂（放熱シリコン）を介して密着させることで、ＬＥＤの発生する熱をガラスエポキシ基板・絶縁処理されたアルミ基板・耐熱絶縁フィルムによる熱伝導率の阻害が防止できる。
ガラスエポキシ基板・絶縁処理されたアルミ基板・耐熱絶縁フィルムの熱伝導を阻害させないための開口部は、回路ごとに大きさ・位置・数を基板強度の範囲で任意で設定できる。
(１０)絶縁層下部に設けるアルミ放熱板は、照明装置外装部側面または底部と共有することで、照明装置内の温度上昇率を抑制することができる。
(１１)照明装置の照射部材は、薄型前方向照射レンズを使うことで、放物曲線鏡面反射鏡が不要となり、放物曲線鏡面反射鏡と比較して厚さを半分以下にすることができる。
(１２)薄型前方向照射レンズを使うことで、反射部材は薄型前方向照射レンズに近接または密着状態で設置できるので、照明装置の反射面または灯火反射面を大きく取ることができる。
(１３)薄型前方向照射レンズ面を水平面としたとき、反射部材の適正角度を３５度以上９０度以内で、薄型前方向照射レンズに近接あるいは密着させて設けることで、薄型前方向照射レンズから照射される太い光を反射部材が受光することができ、反射部材を密着させると低い位置で反射され、反射部材を近接または一定の空間を置いて設けると、反射部材の設置した高い位置で反射部材設定角度方向へ光を照射することができる。
(１４)反射部材は、照明装置の片面用の片方向反射板および両面用の両方向反射板方式で対応でき、両側面に光を反射する場合、ＬＥＤと薄型前方向照射レンズを２列に並べてそれぞれの方向に反射させる方式と、１列に並べたＬＥＤと薄型前方向照射レンズ上部に、反射部材をＶ字状に設けることで、ＬＥＤの使用量を少なくすることができる。
(１５)薄型前方向照射レンズと傾斜角度を持つ反射板を組み合わせることで、そこに形成される空間が光を透過し、照明装置を軽量化することで、耐加重補強が不要な軽量照明装置ができる。
(１６)反射部材をＶ字状に形成して薄型前方向照射レンズ中心部の上部に設けることで、薄型前方向照射レンズから照射される太い光の直線光線をＶ形状に形成する二面の反射部材の始点を境に、Ｖ字状の設けたそれぞれの反射部材設定角度方向へ光を照射することができる。
(１７)Ｖ字状に形成した反射部材の設置位置は、横方向の照射比率を変更させるために、Ｖ形状の始点を薄型前方向照射レンズの中心部以外の位置に設けると、Ｖ字状に設けたそれぞれの反射面の受光量に差が発生し、受光量に比例した光の反射量（照射量）を変化させることができ、反射方向の照射対象物あるいは照明装置の面ごとに、明るさを変えることができる。
(１８)薄型前方向照射レンズ上部に設けるＶ字状のそれぞれの反射部材の角度・長さ・始点（横方向と縦方向）位置を、照明装置の構造・光を照射する対象物ごとに変更設定することで、個々の照明装置ごとに最適な照度を得ることができる。例えば、両面照明装置で両面均一照射の場合は、Ｖ字状反射部材は薄型前方向照射レンズの中心位置で、反射部材は薄型前方向照射レンズの半径以内の角度で両面照明装置の長さ分を設置する。また左右横方向の照射比率を変えて設置する場合は、左右いずれかの方向にＶ字状反射部材の始点位置をずらして設置することで、薄型前方向照射レンズの面積を大きく確保した側の反射部材角度は、対する反射部材の角度より鋭角となり、少ない面積の反射部材の角度は鈍角となることで、照射比率を変える。
(１９)薄型前方向照射レンズ上部あるいは近接する位置に設けるＶ字状の反射部材の始点部となる反射部材２面の接合部全部あるいは一定間隔でＬＥＤの光を透過させるための隙間を設けることで、Ｖ字状に設けた反射部材の間から光が入光し、角度を有する反射部材開口上部（ＬＥＤの真上方向）に光を照射することができる。
(２０)Ｖ字状に設けた隙間は、薄型前方向照射レンズ面の上部範囲内なら、どの位置でも光を透過することができる。
(２１)Ｖ字状始点部に設ける隙間から透過された光を、Ｖ字状上部開口部の照射面で均一に照射するために、Ｖ字状開口部内あるいはＶ字状上部開口部の照射面のいずれかの片方または両方を、凹レンズ構造とすることで光を均一拡散することができる。
(２２)Ｖ字状始点部に設ける隙間を、広いまたは狭くすることで、薄型前方向照射レンズ上方向への照度量に強弱を与えることができ、Ｖ字状に設けた両横方向との３方向で、照明装置ごとに３方向の照度を変えることができる。
(２３)反射部材の素材は、光を反射到達させるための反射方式と、人間の視覚で発光面を明るいと認識させるための反射部材面を明るく見せるための白色樹脂または白色樹脂に透明樹脂を印刷またはコーティングした白色反射方式から、照明装置の目的ごとに選定することで、目的ごとの照明装置とすることができる。
(２４)人間の視覚で発光面を明るいと認識させるための反射部材とは、反射効率の優れた白色のフィルム、シート、板または白色のフィルム、シート、板の表面に透明樹脂に反射材を混合させた印刷、コーティング、塗布した反射方式から選定する。
(２５)４５度以上９０度以内の鈍角の角度を有する反射部材反射表面に、入光する光の反射角を矯正するための、反射性能を有する半球状または半円状の点あるいは線の突起を設けることで、反射部材が鈍角の場合に生ずる入光角と反射角の比例関係による目的方向以外の光の拡散を防止する。具体的には、反射性能を有する半球状または半円状の点あるいは線の突起を設け薄型前方向照射レンズまたは１次反射部材から反射した鈍角で入光された光を、半球状または半円状の円周面が持つ反射角度により、反射板の入光角を半球状または半円状の円周面が持つ入光角に矯正することで、光は目的方向外への反射がなくなり、反射板設置角度方向または灯火を目的とする灯火反射方向に、光を照射することができる。また、突起を１ｃｍ^２以内に４個以上２０個以下好ましくは９個設けることで、鈍角で設置した反射板の表面が薄型前方向照射レンズ位置からは先端部のみが受光する連続する突起となり、反射部表面材全体を明るくでき、灯火板がある場合は乱反射を誘発する。突起形状は、半球以外にも半円・三角形でもよく、突起を形作る方法として凸版印刷・ＵＶ印刷・プレス圧縮が可能で、アルミ板に反射シートを張り合わせた反射部材に裏面アルミ側から半球状のプレスで成型すると、反射効率を損なうことなく、矯正反射板となる。反射効率を向上させるために、印刷するインクの中に、シリカ・チタニア・ウンモ・アルミナなどの粉体を入れて、拡散率を向上させた突起印刷により矯正反射板としても利用できる。その他の光の透過方法として、垂直または水平に設置する灯火板（光を直接視認させるための外装板）に横および立て方向に光を線で受光するための溝を掘り、この受光灯火板に１次レンズから全面に光が当たるように１次レンズを傾斜して設置する方式においても、灯火反射させることができる。
(２６)反射部材により横方向に反射された光およびＶ字状上部開口部から照射される光を、拡散するために拡散レンズを、反射部材を覆う形状で設置することで、反射角度により方向が変えられた光を、反射部材方向で広角照射することができる。
(２７)照明装置の発光面として、１つの照明部材として片面発光であるが、特大の大型照明装置の場合は、上下あるいは左右の対向位置に取り付ける対向２灯方式により大型化に対応でき。Ｖ字状反射方式あるいは異なる薄型前方向照射レンズごとに反射部材を設けることもできる。
(２８)既存の蛍光灯を使った照明装置（看板の印刷文字やケース等）あるいは灯火照明装置に利用できる。
(２９)工事が容易である（イニシャルコストダウン）。

本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本願発明に係るＬＥＤ照明装置の構造を示す概念図である。
図１−１の（Ａ）は、片面反射における基本構造を示す。
光源にＬＥＤを使用した照明装置（１０）は、照明装置（１０）の灯火対象面（１１）に対して直角方向底部に形成される放熱板（２２）上に配置されたＬＥＤ（２３）とＬＥＤ（２３）を被覆する状態で１次レンズ（２４）を設置して発光装置（２１）とし、その発光装置（２１）から照射された光を横方向に屈折させる直線または僅かに曲がった１次反射部材（３０）を１次レンズ（２４）の上部に備えることで、発光面が陰影差なく光り、照明装置としての機能を発揮する。

図１−２の（Ｂ）は、両面反射における構造を示し、発光装置（２１）から照射された光を両側面に屈折させるために、発光装置（２１）の１次レンズ（２４）の上に、両面の灯火対象面（１１）に光を屈折させるために、Ｖ字状に２枚の１次反射部材（３０）を備え、縦方向の灯火対象面（１１）を持つ両面照明装置としたものである。

図１−３の（Ｃ）は、照射方向を（Ｂ）図の縦方向照射に対し、横方向に照射する構造を示す。
発光装置（２１）から照射された光を両側面に屈折させるために、発光装置（２１）の１次レンズ（２４）の上に、灯火対象面（１１）に光を横方向に屈折させるために、Ｖ字状に短い２枚の１次反射部材（３０）を備え１次反射部材（３０）の塵埃の不付着１次反射部材を固定するための保護カバーと光の拡散を兼ねる２次レンズ（４０）を装着して発光ユニット（２０）とし、１次反射部材（３０）により屈折された光を、２次レンズで拡散し２次反射部材（５１）により片面の灯火対象面（１１）に光を照射する照明装置としたものである。
ここで２枚の１次反射部材（３０）の始点部に、発光装置（２１）の光を透過させるための隙間（３１）を設けることで、Ｖ字に設けた２枚の１次反射部材（３０）による遮光を防止するとともに、入光部と出光部のまたは入光部または出光部のいずれかに、隙間（３１）を透過する光を分散するための凹レンズ（２５）を設けることで、狭い隙間（３１）から照射された光でも陰影差なく光を透過することができ、灯火対象面（１１）全体に光を照射することができる。

図１−４の（Ｄ）は、（Ｃ）の灯火対象面に対し、１次反射部材（３０）の屈折方向に照射対象物（１２）を設置し、この照射対象物（１２）を明るくする目的で設置した照明装置（１０）で、発光ユニット（２０）を一定間隔で設置することで照射対象物（１２）を上下から光を照射でき、片面側に設ける透明樹脂板（１３）により反射された光が照射対象物（１２）に前方向からも照射され、背面部（１５）に設ける化粧シートに反射機能があった場合は、発光ユニット（２０）から照射された光は照明装置（１０）内を乱反射して、照射対象物（１２）に全方向から光を照射し、人間の目に照射対象物（１２）を明るく視認させる照明装置（１０）としたものである。

また、発光装置（２１）の上部にＶ字状に設ける１次反射部材（３０）の中心点を上方向にずらすことで、配光バランスを制御して、２つの発光ユニット（２０）の間に設置する照射対象物（１２）にコントラストをつける照明装置（１０）とすることができる。
背面部（１５）に設ける化粧シートにアルミ板を利用した放熱機能を持たせた化粧シート（５０）とすることで、発光ユニット（２０）の放熱板（２２）と密着または熱伝導接着剤を使った密着による熱伝導機能を持たせることで、背面部（１５）と発光ユニット（２０）の間に放熱・熱伝導が発生し、発光ユニット（２０）内に設けるＬＥＤ（２３）が発生する熱を照明装置（１０）の外部に放熱することができる。
なお、１時反射部材（３０）の反射面の背面に、光を遮断・形状維持・放熱し得る目的で、０．１ｍｍから２ｍｍの厚さのアルミ板を張り合わせたものを使うことが好ましい。

図２及び図３は、ＬＥＤに１次レンズを設けその上部にＶ字状の反射部材と２次レンズを組合せた、発光ユニットの斜視図及び断面図である。
発光ユニット（２０）は、ＬＥＤ（２３）の熱を放熱するための放熱板（２２）を基台として、絶縁層（２６）銅箔回路（２７）、銅箔回路（２７）を被覆絶縁するため絶縁層（２６）、銅箔回路上に配置したＬＥＤ（２３）、ＬＥＤを被覆する形で設置する１次レンズ（２４）、および１次レンズ（２４）の上部に配置する１枚の傾斜角あるいは両横方向へのＶ字状に配置した１次反射部材（３０）、１次反射部材（３０）を保護・防塵・固定し、更に１次レンズ（２４）の光を拡散するための２次レンズ（４０）で構成され、２次レンズは照明装置の使用目的によりレンズ機能を不要とした透明樹脂でも良く、大型照明装置の場合の発光ユニット（２０）は、透明樹脂も不要とする場合もある。

また、発光ユニット（２０）は、放熱板（２２）の長手方向に複数のＬＥＤ（２３），（２３），（２３），…を、１次レンズを組み付ける間隔で設けるとともに、ＬＥＤの光の到達距離を伸ばす薄型レンズの１次レンズ（２４）は各ＬＥＤ（２３）を個々に被覆する状態で固定配置する。その１次レンズ（２４）の上部にＶ字状に１次反射部材（３０）を樹脂またはネジで固定し、２次レンズ（４０）を取り付けたものである。ＬＥＤ（２３）は、高輝度ＬＥＤから選ばれた集光するための球面レンズを持たないパッケージ型ＬＥＤを使用する。
１次レンズ（２４）には、拡散率を少なくした太い光の光源で照射するための薄型前方向照射レンズを使用し、１次反射部材（３０）には、光を光のまま反射するための、メッキ・塗装・蒸着加工により鏡面加工された板またはシート状である。
光を反射させるのと同時に人間の目に明るさを視認させるための、白色樹脂または白色樹脂に透明樹脂を印刷またはコーティングしたフィルムまたはシートあるいはフィルムまたはシートをアルミ板に接着させたものから、目的ごとに選定する。２次反射部材（５１）においても、同じ選定基準とするが２次反射部材（５１）は全ての照明装置にて使う部材ではない。
１次反射部材（３０）の長さと角度・始点の位置（高さ・１次レンズ上の位置）更には片面反射・Ｖ字状反射部材を使うかは、照明装置の大きさ・必要とする明るさを考慮して配置設計する。

図２及び図３は、１８０度の全周囲に低い位置で光を照射する場合を、例として１次反射部材（３０）の長さと角度・始点の位置（高さ・１次レンズ上の位置）更には片面反射・Ｖ字状反射部材を説明する。
ＬＥＤ（２３）を被覆する１次レンズ（２４）の上に配置する１次反射部材（３０）は、１列のＬＥＤ（２３）なので、Ｖ字形状とし、１８０度の全周囲に照射するので、Ｖ字状に設ける１次反射部材（３０）の始点に、光を透過するための隙間（３１）を設け、１次反射部材の異なる横方向に屈折する光と２次レンズを介して同じ明るさになるように配置する。この隙間の幅はＬＥＤ（２３）の性能により異なる。
１次反射部材（３０）の角度は、真横に光を照射するので４５度とし、１次レンズ（２４）から照射された光の入光角と反射角を比例関係とする。１次反射部材（３０）の長さは１次レンズ（２４）の直径または半径の先端から光が照射されるレンズ外周部の光の到達距離と反射部材の設置角度から割り出された反射部材の延長線上の交点を反射部材の最低長さとし、１次反射部材（３０）の間に設ける拡散を目的とする凹レンズ（２５）の透明樹脂と密着させて発光ユニット（２０）の両端で固定する。
１次反射部材（３０）の設定角度方向に屈折された光、および上方向に１次反射部材の隙間（３１）から透過した光は、１次反射部材（３０）の固定を兼ねた２次レンズ（４０）の１次反射部材（３０）の上部辺での折り曲げ効果により、１次反射部材（３０）の屈折光と隙間（３１）を透過する直接光の陰影差を無くし、均一な１８０度範囲の拡散をしている。

図４は、ＬＥＤを被覆した１次レンズ上に配置するＶ字状の反射部材の長さ・角度・位置・隙間・高さを示す参考図である。
（Ａ）〜（Ｄ）は、１次レンズ（２４）上のＶ字状に設ける１次反射部材（３０）の角度を示す図である。
（Ｅ）〜（Ｈ）は、１次レンズ（２４）上のＶ字状に設ける１次反射部材（３０）の始点位置を示す図である。
（Ｉ）〜（Ｌ）は、１次レンズ（２４）上のＶ字状に設ける１次反射部材（３０）の隙間を示す図である。
（Ｍ）〜（Ｐ）は、１次レンズ（２４）上のＶ字状に設ける１次反射部材（３０）の高さを示す図である。
（Ａ）〜（Ｐ）の配置方法を単独または複数の配置方法を組み合わせて使うことで、照明装置の形状ごとに対応できる。

図５は、１次レンズが発光する光の１次反射部材の角度ごとの、入光角と反射角を示す説明図である。本説明図は、１次反射部材１枚を示す説明で、Ｖ字状の２枚の説明は図に記載する半分から読み取れるので省略する。
（Ａ）は、１次反射部材（３０）の角度を３０度に設定したときの光路を示す。
１次レンズ（２４）に１次反射部材（３０）を密着させると、反射方向への照射には不向きであるが、１次レンズ（２４）と１次反射部材（３０）の間に空間を設けると、近距離反射が可能であることがわかる。
（Ｂ）は、１次反射部材（３０）の角度を４５度に設定したときの光路を示す。
１次レンズ（２４）から照射された光は、１次反射部材（３０）の入光角と反射角の比例関係により、光は１次反射部材（３０）の設定方向に、照射されることがわかる。
このとき、１次反射部材（３０）の直線面を、僅かに膨らみを持たせる湾曲にすると光は拡散反射し、へこみを持たせる湾曲にすると集光される反射となり、１次レンズ（２４）と１次反射部材（３０）の始点位置に空間を持たせることで、高い位置での各反射が可能となる。

（Ｃ）は、１次反射部材（３０）の角度を６０度に設定したときの光路を示す。
１次レンズ（２４）から照射された光は、１次反射部材（３０）の入光角と反射角の比例関係により、光は設定角度より上方向に、照射されることがわかる。
しかし、１次レンズ（２４）の光を単に反射させる反射板としては、光路により陰影差を与え、均一な光を得ることには適していないが、１次反射部材（３０）を投下反射板（白色反射板で光を反射させる機能と自身が反射により白く灯火する機能を持つ反射板）たとえば東レ社製「商品名：ルミラー」・古河電工製「商品名：ＭＣＰＥＴ」を使うことで、看板のように反射板面が明るくなり、それを反射方向から視認すると全体が明るく見せることができる。
灯火反射においても、１次反射部材（３０）において僅かな曲線を持たせて、反射する光を調整することも可能である。
（Ｄ）は、１次反射部材（３０）の角度を７５度に設定したときの光路を示す。
光路は、（Ｃ）と同様に上方向に反射されるが、ＬＥＤ（２３）が強い明るさを提供できる場合は、１次反射部材（３０）を９０度以下なら１次レンズ（２４）の直径または半径の先端から光が照射されるレンズ外周部の光の到達距離と反射部材の設置角度から割り出された反射部材の延長線上の交点を反射部材の長さまで、灯火反射が可能となる。

図６は、灯火反射を更に有効とするために、１次反射部材の表面に光の反射方向を矯正する加工を示す説明図である。
（Ａ）は、１次反射部材（３０）を４５度以上９０度以下の角度で設定した場合、反射板角度に影響されることなく、光の反射方向を矯正するための手段として、１次反射部材（３０）の表面に矯正突起（６０）を半円または自然張力で生ずる楕円形状の点または線による光を矯正するための矯正突起（６０）を設けることで、鈍角に設けられた、１次反射部材（３０）の表面に立体形成された矯正突起（６０）の連続する球面により、反射板の角度に依存することなく、光を灯火反射することができる。
（Ｂ）は、球体または楕円における突起の配置は、升目状に配置する他に斜めに配置することで、前の矯正突起（６０）との空間が設けられるので、突起の高さは低くても有効な拡散効果を発揮する。

図７は、１次レンズを使用しない状態で１次反射部材をＬＥＤ真上に設けた場合の、各照射角度と各反射角度の関連を示す模式図である。
ＬＥＤ（２３）の点光源から発光する光は、鋭角または鈍角の放射角で、三角錐状に放射されるので一定の角度で反射部材をＬＥＤの真上に設置しても、光が常に同じ角度で反射板に当たらないので、反射方向を一定に得ることは出来ない。
また、三角錐状態の発光においては、距離による光の減衰が顕著に現れると同時に、ＬＥＤの設置間隔を狭く設置しないと反射面においてＬＥＤの光源の間で陰影差が発生してしまう。
鋭角に三角錐放射状に発光するＬＥＤ（２３）を使うことで、反射は一定の反射光を得ることはできるが、ＬＥＤ（２３）の直上に１次反射部材（３０）を設置する反射方式においては、反射光の幅が狭く大型の照明装置に利用することはできない。

図８は、１次レンズを使用しない状態で１次反射部材をＬＥＤ側面に設けた場合の、各照射角度と各反射角度の関連を示す模式図である。
ＬＥＤ（２３）の点光源から発光する光は、鋭角または鈍角の放射角で、三角錐状に放射されるので一定の角度で反射部材を側面に設置しても、光が常に同じ角度で反射板に当たらないので、反射方向を一定に得ることは出来ない。
鋭角に三角錐放射状に発光するＬＥＤ（２３）を使うことで、反射は一定の反射光を得ることはできるが、ＬＥＤ（２３）の側面に１次反射部材（３０）を設置する反射方式においては、１次反射部材（３０）に均一な光を提供することができないので、大型の照明装置に利用することはできない。

本願発明は、発光面を備えた照明装置として以下のものに利用できるが、これに限定されるものではない。
（１） 看板
（２） 表示灯
（３） 案内板
（４） 飲料自動販売機
（５） その他

ＬＥＤ照明装置の構造を示す概念図（Ａ）。 ＬＥＤ照明装置の構造を示す概念図（Ｂ）。 ＬＥＤ照明装置の構造を示す概念図（Ｃ）。 ＬＥＤ照明装置の構造を示す概念図（Ｄ）。 ＬＥＤに１次レンズ及びＶ字状１次反射板を組合せた照射部材の斜視図。 ＬＥＤに１次レンズ及びＶ字状１次反射板を組合せた照射部材の断面図。 ＬＥＤに１次レンズ及びＶ字状１次反射板の構造を示す説明図。 １次レンズ照射時の１次反射部材の角度と照射角と反射角を示す説明図。 １次レンズ照射時の１次反射部材表面の反射矯正機能の特徴を示す説明図。 ＬＥＤの真上に反射部材を組み合わせた状態を示す説明図（比較実施例１） ＬＥＤの側面に反射部材を組み合わせた状態を示す説明図（比較実施例２）

符号の説明

１０ 照明装置
１１ 灯火対象面
１２ 照射対象物
１３ 透明樹脂板
１４ 熱伝導接着剤
１５ 背面部
２０ 発光ユニット
２１ 発光装置
２２ 放熱板
２３ ＬＥＤ
２４ １次レンズ
２５ 凹レンズ
２６ 絶縁層
２７ 銅箔回路
３０ １次反射部材
３１ 隙間
４０ ２次レンズ
５１ ２次反射部材
６０ 矯正突起

Claims (7)

1. 光源にＬＥＤを使用した照明装置であって、照明装置内の照射または灯火部の下面に設置する照射部材として発光するＬＥＤの真上に、拡散率を少なくした太い光の光源で照射するための薄型前方向照射レンズを設け、薄型前方向照射レンズにより太く拡散率が低い状態で照射された光を、横方向に反射または灯火反射させるための角度を有する１次反射部材に照射し、反射方向に配置する照射対象物または灯火対象面に光を照射または灯火させるＬＥＤ照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置で、１次反射部材で反射角度方向に反射された光を、鈍角の入光角を設けた２次反射部材に照射する構造を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
3. １次反射部材の反射表面に入光する光の反射角を矯正するための、反射性能を有する半球状または半円状の突起を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ照明装置。
4. 照明部材から照射された光を、両側横方向に反射または灯火反射するために、薄型前方向照射レンズの上に１次反射部材をＶ形状に備えたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のＬＥＤ照明装置。
5. １次反射部材の角度・長さあるいはＶ形状始点位置を可変することで、照明装置の大きさ・構造・照射または灯火対象物ごとに光量バランスを変更できることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のＬＥＤ照明装置。
6. Ｖ形状に設ける２枚の１次反射部材始点部の間に、光を透過させるための隙間を設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のＬＥＤ照明装置。
7. １次反射部材の隙間および１次反射部材の角度により反射または灯火反射された光を、さらに広範囲に照射または灯火させるために、拡散レンズを備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のＬＥＤ照明装置。

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