JP2010003677A - 反射体及び照明器具 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子の使用個数の増加に対応できるとともに、変形を抑制し、所望の配光制御を得ることができる反射体及びその反射体を用いた照明器具を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、複数の発光素子10と対向する複数の投光開口6aと、この投光開口6aを区画する稜線部を有し、前記投光開口から稜線部に向けて拡開する反射面6fを形成する中央部から外周部に向かって延出する複数の放射状隔壁6c及び中心部から外周部の間に位置する内周隔壁6dとを備えている反射体6である。
【選択図】図1

Description

本発明は、LED等の発光素子を用いた照明器具に適する反射体及びその反射体を用いた照明器具に関する。
近年、LED等の発光素子を光源として用いる照明器具が開発されており、その高出力化に伴い、LED等の使用個数も増加し、これに従いLED等から出射される光を効率よく配光制御する反射体の大きさも大型化してきている。一方、この種、発光素子は使用中に熱が発生し、その点灯、消灯により、反射体は、熱を受け、また、冷却され、これらのヒートサイクルで膨張、収縮を繰り返す環境下にある。したがって、反射体に反りや変形が生じ、反射面が変形し所望の配光制御が達成できないという不具合を含んでいる。
従来、反射体ではないが、LEDからの出射光を配光制御するという意味で共通し、複数のLEDに対応した凹部を有し、薄肉円柱状に形成した透光性のレンズ体を設けた照明器具が知られている(特許文献1参照)。
特開2006−172895号公報
しかしながら、特許文献1には、レンズ体の反りや変形を防止し、所望の配光制御を行う手段について何ら講じられていない。
本発明は、上記事情に基づきなされたもので、発光素子の使用個数の増加に対応できるとともに、変形を抑制し、所望の配光制御を得ることができる反射体及びその反射体を用いた照明器具を提供することを目的とする。
請求項1に記載の反射体は、複数の発光素子と対向する複数の投光開口と;この投光開口を区画する稜線部を有し、前記投光開口から稜線部に向けて拡開する反射面を形成する中央部から外周部に向かって延出する複数の放射状隔壁及び中心部から外周部の間に位置する内周隔壁と;を具備することを特徴とする。
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。発光素子とは、LEDや有機EL等の固体発光素子である。発光素子の実装は、チップ・オン・ボード方式や表面実装方式によって実装するのが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されない。また、発光素子の実装個数には特段制限はない。
請求項2に記載の反射体は、請求項1に記載の反射体において、前記放射状隔壁の厚さ寸法は、内周隔壁の厚さ寸法より大きく形成されていることを特徴とする。厚さ寸法とは、放射状隔壁又は内周隔壁の稜線部に対して直交する断面において、稜線部の左右の反射面間の距離を意味する。
請求項3に記載の反射体は、請求項1又は請求項2に記載の反射体において、前記投光開口を区画する稜線部の高さ寸法は、中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように形成されていることを特徴とする。中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるとは、
例えば、直線状又は曲線状になだらかに高くなるように形成したり、断続的に、つまり、階段状に高くなるように形成したりすることが含まれる。
請求項4に記載の照明器具は、本体と;この本体に取付けられる請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の反射体と;を具備することを特徴とする。本体とは、いわゆる本体、ケースあるいはカバー等と指称されるものを含む。要は、反射体が取付けられる器具側の手段を意味する。
請求項5に記載の照明器具は、熱伝導性の本体と;この本体に取付けられる請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の反射体と;前記本体と反射体との間に介在して取付けられる複数の発光素子が配設された基板と;前記反射体の放射状隔壁の裏側位置において、前記本体と前記反射体とを固定する固定手段と;を具備することを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、高出力化に対応できるとともに、変形を抑制し、所望の配光制御を行うことができる反射体を提供できる。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、一層変形を抑制する効果が高い反射体を提供できる。
請求項3に記載の発明によれば、各請求項に記載の発明の効果に加え、グレアを低減することが可能な反射体を提供できる。
請求項4に記載の発明によれば、前記反射体の効果を奏する照明器具を提供できる。
請求項5に記載の発明によれば、反射体の変形が抑制されるので、基板の本体への密着性が保たれ、放熱が効果的に行えるとともに、基板の変形をも抑制できる照明器具を提供することができる。
本発明の第1の実施形態に係る照明器具を示す斜視図である。 同反射体を示す斜視図である。 同反射体を示す表面図である。 図3のA−A線に沿う断面図である。 図3のB−B線に沿う断面図である。 基板を示す平面図である。 反射体の取付け状態を示す要部の断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る反射体を示す断面図である。 本発明の第3の実施形態に係る反射体を示す表面図である。
以下、本発明の第1の実施形態に係る反射体及び照明器具について図1乃至図7を参照して説明する。図1は、照明器具を示す斜視図、図2は、反射体を示す斜視図、図3は、反射体を示す表面図、図4は、図3のA−A線に沿い中心線から右半分を切断して示す断面図、図5は、図3のB−B線に沿う断面図、図6は、基板を示す平面図、図7は、反射体の取付け状態を示す要部の断面図である。
図1において、照明器具として天井埋込形のダウンライト1を示している。ダウンライト1は、熱伝導性の筒状本体2と、この筒状本体2に取付けられた化粧枠3と、同じく筒状本体2に取付けられ、発光素子としてのLEDが実装された基板4と、筒状本体2内に収納された点灯回路装置を含む電源ユニット5と、反射体6及び反射体6の前方に配設された透光性カバー7とを備えている。また、筒状本体2の外面には、端子台8が配置されており、化粧枠3には、一対の取付け用板ばね9が装着されている。
筒状本体2は、アルミダイカスト製の熱伝導良好な材料で形成されており、その外面が白色のメラミン樹脂系塗料によって焼付塗装されている。なお、勿論、熱伝導性を担保できれば、他の材料で形成してもよい。筒状本体2には、電源ユニット5が収納されており、回路基板に制御用IC、トランス、コンデンサ等の部品を実装して構成されており、その電源ユニット5の点灯回路によって発光素子を点灯制御するものである。なお、電源ユニット5は、端子台8に電気的に接続されており、端子台8は、商用電源に接続されるようになっている。また、筒状本体2の外面には、縦方向に延びる複数の放熱フィン2cが形成されている。
化粧枠3は、ABS樹脂で略傘状に形成され、末広がり状の開口端部には、環状のフランジ3aが形成されており、他端部側は、筒状本体2に取付けられている。加えて、外周面には、一対の取付け用板ばね9が装着されている。
基板4の表面側には、白色のポリカーボネートやASA樹脂等によって形成された反射体6が配設されている。反射体6は、LEDから放射される光を配光制御し、効率的に照射する機能をなしている。図2乃至図5に示すように、反射体6は、円板状をなし、隔壁の稜線部によって複数の投光開口6a・・・、具体的には12個の投光開口6a・・・が形成されている。まず、反射体6の外周にはリング状に外周縁部6bが形成されており、中央部から外周部、すなわち、外周縁部6bに向かって、それぞれ約120度の間隔を空けて放射状に放射状隔壁6cが形成されている。また、中央部から外周縁部6bの間には、前記放射状隔壁6cを二分するように円形状の内周隔壁6dが形成されている。さらに、各放射状隔壁6cの間に位置する内周隔壁6dの外側壁からは、外周縁部6bに向かって、それぞれ2つの分割隔壁6e・・・が延出している。したがって、6個の分割隔壁6e・・・が形成されていることとなる。
このように構成された反射体6は、各投光開口6a・・・に対応する各隔壁、すなわち、放射状隔壁6c、内周隔壁6d及び分割隔壁6e・・・が形成する反射面6f・・・が図4に示すように、略椀状となって、投光開口6a・・・から稜線部に向かって拡開しており、各投光開口6a・・・ごとに反射面6f・・・を構成している。一方、放射状隔壁6c、内周隔壁6d及び分割隔壁6e・・・は、断面山型に形成されており、各隔壁6c、6d、6e・・・の稜線がなす形状は、平面視、内周隔壁6dの内側が3つの略扇形の形状、外側が9つの略台形の形状となっている。ここで、図4及び図5に示すように、放射状隔壁6cの厚さ寸法tは、内周隔壁6dの厚さ寸法tより大きく形成されており、t>tの寸法関係になっている。つまり、放射状隔壁6cは、中央部から外周縁部6bに亘って形成されており、かつ前記厚さ寸法の関係で、反射体6の骨格を構成する機能を果たしているものである。なお、放射状隔壁6cと対向する裏面側の外周縁部6b近傍にはリブを形成して3つのねじ穴6gが形成されている。
以上の構成により、反射体6は、照明器具の高出力化、すなわち、LEDの使用個数の増加に対応可能となる。これは、反射体6の表面を内周と外周に二分するような内周隔壁6dを形成し、この内周隔壁6dにより反射面を細分化できるようにし、多数のLEDに対応して投光開口6a・・・を形成可能としたことによる。また、反射体6は、LEDから発生する熱を受け、膨張、収縮を繰り返すが、放射状隔壁6cが反射体6の略全面に亘って延出し骨格、いわば芯を形成しているので、反射体6に反りが生じたり、変形が生じたりするのを抑制できる。さらに、仮に、反射体6に変形が生じる状態となったとしても、放射状隔壁6cの肉厚は、内周隔壁6dの肉厚より厚く形成されているので、放射状隔壁6cは強固であり、変形し難く、内周隔壁6d側で変形を吸収することとなり、大きな変形の発生を抑制することができる。
次に、反射体6の照明器具への取付けについて図6及び図7を参照して説明する。図6に示すように、基板4の表面側には、光源となるLED10・・・が表面実装方式で複数個、具体的には中央部に3個、その周囲部に9個の合計12個が実装されている。これは、前記反射体6の投光開口6a・・・と対応している。基板4は、絶縁材又は金属の略円形の平板からなり、中央部にねじ貫通孔4a、周囲に120度の間隔を空けて3個のねじ貫通孔4bが形成されている。なお、中央部のねじ貫通孔4aとその周囲のねじ貫通孔4bとの間には、基板4の熱膨張による伸縮を吸収する手段としてスリット4cが形成されている。なお、基板4を絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。合成樹脂材料を用いる場合には、例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成できる。また、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を適用するのが好ましい。
図7に示すように(図示上取付け用板ばね9は省略している。)、筒状本体2の底壁2aには、基板4の裏面側が面接触して密着するように配設されている。また、基板4の表面側には、反射体6の裏面が当接されるようにして配設されている。これら基板4及び反射体6の底壁2aへの取付けにあたっては、まず、基板4を表面側から中央部のねじ貫通孔4aを貫通し底壁2aにねじ込まれる取付けねじ11によって締付ける。続いて、筒状本体2の内側から固定手段としての3本の取付けねじ12(2本のみを示し、内1本を仮想線で示している。)を底壁2a、基板4のねじ貫通孔4bを貫通させ、反射体6の裏側から放射状隔壁6cと対向した位置のねじ穴6gにねじ込み締付ける。この場合、取付けねじ12の締付け力は、反射体6を底壁2a側へ引っ張る方向に働くので、基板4の中央部の取付けねじ11と周囲側の取付けねじ12との締付け力が協働して、基板4の底壁2aへの密着性を高めることができる。
この反射体6の取付け状態では、反射体6の投光開口6a・・・は、基板4の各LED10・・・と対向配置されるようになっており、また、反射体6の裏面が基板4の表面側に押圧当接され、基板4の裏面側は筒状本体2の底壁2aに密着するようになる。
また、化粧枠3は、筒状本体2に取付けねじ13によって取付けられている。そして、フランジ3aは、天井面Cの埋込み穴より大径であり、ダウンライト1が天井面Cに設置された状態で埋込み穴の周縁に下方から引っ掛かるようになっている。さらに、化粧枠3の内周側には、開口を覆うアクリル樹脂等からなる透光性のカバー7が設けられており、反射体6の前方に配設されるようになっている。
以上のような構成において、電源ユニット5に通電されると、点灯回路が動作して基板4に電力が供給され、LED10・・・が発光する。各LED10・・・から出射された光の多くは直接透光性カバー7を透過して前方に照射され、一部の光は反射体6の各反射面6f・・・に反射されて配光制御され透光性カバー7を透過して前方に照射される。一方、これに伴いLED10・・・から発生する熱は、主として基板4の裏面から筒状本体2の底壁2aへ伝わり、さらに、筒状本体2の全体へ伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。ここで、反射体6は、基板4から熱を受けるが、上記のような放射状隔壁6cの構成により、その変形が抑制される。したがって、反射面6f・・・の変形を防止することができ、所望の配光制御を行うことが可能となる。また、反射体6が当接する基板4の底壁2aへの密着性が良好に保たれ、基板4から筒状本体2への放熱が効果的に行われるとともに、基板4の変形をも抑制できる。さらに、反射体6の裏面が基板4の表面側ほぼ全面に当接され、ここにおいても密着性が保たれているので、基板4から反射体6への熱伝導により、基板4の局部的な温度上昇を防止し、基板4の温度分布の平均化、すなわち、均熱化が可能となる。なお、基板4の温度分布において、中央部に熱が集中し高温になる傾向があるが、内周隔壁6dの内側の略扇形形状の反射面6fの面積を、外側の略台形形状の反射面6fの面積に比し、投光開口6a、1個当たりについて大きくすることにより、中央部の放熱面積が広くなり、均熱化を一層促進できる。これら均熱化は、LED10・・・の点灯時、光束の早期安定化に資するものとなる。
以上のように本実施形態によれば、高出力化に対応できるとともに、変形を抑制し、所望の配光制御を行うことができる反射体6を提供できる。また、基板4の筒状本体2への密着性が保たれ、放熱が効果的に行えるとともに、基板4の変形をも抑制できる照明器具を提供することができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る反射体について図8を参照して説明する。図8は、第1の実施形態の図4に相当し、中心線から右半分を切断して示す断面図である。なお、第1の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。
本実施形態では、投光開口6a・・・を区画する各稜線部R、すなわち、放射状隔壁6c、内周隔壁6d、分割隔壁6e・・・及び外周縁部6bが形成する稜線部Rの高さ寸法を中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように構成したものである。したがって、中央部の稜線部Rの高さ寸法が低く、中央部が凹んだ形態をなしている。
以上のような反射体6を前述のダウンライト1に適用した場合、第1の実施形態と同様な作用効果に加え、LEDの出射光によるグレアを防止できる。つまり、稜線部Rの高さ寸法を中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように形成されているので、外周側に位置する投光開口6a・・・と対向するLED10・・・(図7参照)に対する遮光角θを大きくすることができる。したがって、LED10・・・の出射光が視野に入る範囲を狭めることができ、グレアを低減することが可能となる。また、前記稜線部Rの高さ寸法に伴い反射面f・・・の高さ寸法も中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように変化して形成されるため、各LED10・・・の出射光、反射光の混光が促進され、さらに干渉縞の発生を抑制することができる。
なお、稜線部Rの高さ寸法を中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように形成する場合、直線状又は曲線状になだらかに高くなるように形成したり、断続的に、つまり、階段状に高くなるように形成したりすることができる。さらに、透光性カバー7の材質、形状、透過率、拡散率、分光吸収スペクトル等について、適宜選択することにより、グレア、輝度むら等の改善が促進できる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る反射体について図9を参照して説明する。図9は、反射体を示す表面図である。なお、第1の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。
本実施形態では、反射体6の中央部に円形状の内周隔壁6dを形成し、この内周隔壁6dから外周部、すなわち、外周部6bに向かって、それぞれ約40度の間隔を空けて放射状に放射状隔壁6cを形成したものである。そして、LEDと対向する投光開口6a・・・は、中心部に1個、その周囲に9個の合計10個が形成されている。中心部の投光開口6aに対応して内周隔壁6dによって、略椀状の反射面6fが形成されており、周囲の投光開口6a・・・に対応して内周隔壁6d、放射状隔壁6c及び外周縁部6bによって、略椀状で平面視、略扇形の形状の複数個の反射面6f・・・が形成されている。したがって、反射面6f・・・は、投光開口6a・・・から稜線部に向かって拡開しており、各投光開口6a・・・ごとに反射面6f・・・が構成されている。
以上のような構成によれば、反射体6の表面に放射状隔壁6cと内周隔壁6dとを形成し、これらによって反射面を細分化できるようにし、多数のLEDの個々に対応して投光開口6a・・・を形成し、反射面6f・・・を構成したものである。したがって、配光制御をきめ細かく行えるとともに、放射状隔壁6c、内周隔壁6dによって反射体6の強度が向上でき、反射体6は、LEDから発生する熱を受け、膨張、収縮を繰り返すが、反射体6に反りが生じたり、変形が生じたりするのを抑制できる。
なお、中央部から外周部に向かって延出する放射状隔壁6cは、中央部から外周部まで連続して放射状に形成されていなくてもよい。例えば、中央部から外周部までの途中で分断されて断続的に形成されていてもよい。
以上のように本実施形態によれば、第1の実施形態と同様な効果を奏する反射体6を提供することができる。
1・・・照明器具(ダウンライト)、2・・・本体、4・・・基板、
6・・・反射体、6c・・・放射状隔壁、6d・・・内周隔壁、
6f・・・反射面、10・・・発光素子(LED)、12・・・固定手段(取付けねじ)

Claims (5)

  1. 複数の発光素子と対向する複数の投光開口と;
    この投光開口を区画する稜線部を有し、前記投光開口から稜線部に向けて拡開する反射面を形成する中央部から外周部に向かって延出する複数の放射状隔壁及び中心部から外周部の間に位置する内周隔壁と;
    を具備することを特徴とする反射体。
  2. 前記放射状隔壁の厚さ寸法は、内周隔壁の厚さ寸法より大きく形成されていることを特徴とする請求項1に記載の反射体。
  3. 前記投光開口を区画する稜線部の高さ寸法は、中央部から外周部に向かうに従い漸次高くなるように形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の反射体。
  4. 本体と;
    この本体に取付けられる請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の反射体と;
    を具備することを特徴とする照明器具。
  5. 熱伝導性の本体と;
    この本体に取付けられる請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の反射体と;
    前記本体と反射体との間に介在して取付けられる複数の発光素子が配設された基板と;
    前記反射体の放射状隔壁の裏側位置において、前記本体と前記反射体とを固定する固定手段と;
    を具備することを特徴とする照明器具。
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