JP2010176904A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力の点状光源を用いて被照射面の明度のムラが少ない線状光を得ることが可能な発光装置を提供すること。
【解決手段】複数の点状光源と、前記点状光源が所定間隔で配置される基板と、前記点状光源から出射される光を拡散させる光拡散板とを有する発光装置であって、前記光拡散板の光入射面と光出射面の少なくてもいずれか一方に、第１方向に沿って細長い平行な稜線を持つ微小凹凸が形成され、前記微小凹凸の稜線が延びる第１方向に直交する第２方向に沿って、前記点状光源が所定間隔で配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、たとえばＬＥＤ素子などのような点状光源を用いた発光装置に関する。

たとえばオフィスや学校、家庭などで多く使用される照明類は、近年の省エネルギー化の要望を受けて、従来の蛍光灯から、より消費電力が少なく長寿命のＬＥＤ照明などに代替していくことが好ましい。

特許文献１に示すように、ある１個のＬＥＤによる点状光源から出射される光が、多面プリズムを透過することにより、複数の点状光源が存在するように見せることで、ＬＥＤ設置コストを低減させる技術が知られている。

しかしながら、従来のＬＥＤを用いた照明では、ＬＥＤ自体が点状光源であるために、旧来から普及している蛍光灯のように、被照射面の明度のムラが少ない線状光（棒状の蛍光灯すなわち線状光源からの光と同様な光）にすることは難しかった。

特開２００６−２１０１７０号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、低消費電力の点状光源を用いて被照射面の明度のムラが少ない線状光を得ることが可能な発光装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、
複数の点状光源と、
前記点状光源が所定間隔で配置される基板と、
前記点状光源から出射される光を拡散させる光拡散板とを有する発光装置であって、
前記光拡散板の光入射面と光出射面の少なくてもいずれか一方に、第１方向に沿って細長い平行な稜線を持つ微小凹凸が形成され、前記微小凹凸の稜線が延びる第１方向に直交する第２方向に沿って、前記点状光源が所定間隔で配置される。

本発明に係る発光装置は、点状光源が第２方向に沿って配置される一方で、光拡散板に微小凹凸が第１方向に沿って形成される。第１方向と第２方向とは、直交する。これにより、点状光源を用いて被照射面の明度のムラが少ない線状光を得ることが可能となる。

前記微小凹凸が円弧面に沿って形成されていても良い。また、前記微小凹凸における各凸部の突出向きを示す線が、前記円弧面の中心点に略一致するように放射状に配列されても良い。さらに、前記円弧面の突出中心位置に対応するように、前記点状光源が配置されても良い。これにより、視覚的により自然な線状光を得ることができる。

前記微小凹凸が前記光拡散板の平坦な面に形成されても良い。これにより、シンプルな構成で線状光を得ることができる。

前記光拡散板の前記光入射面に前記微小凹凸が形成されても良い。

前記点状光源が配置される前記基板の前記点状光源とは反対側に、前記基板を支持し、前記点状光源が発する熱を放熱する放熱構造体を有しても良い。放熱構造体を設けることにより、前記点状光源が発する熱を効率的に放熱することができる。

前記点状光源が配置される前記基板の第１方向の両端部に、前記第２方向に沿って傾斜側壁を有し、前記傾斜側壁が、前記点状光源の光が出射される方向に広がるような傾斜を有しても良い。

前記傾斜側壁の上面であって、前記点状光源から出射される光が拡散する側の面に前記光拡散板が取り付けられており、前記光拡散板には、前記微小凹凸を第１方向の両端部において挟み込むように第２方向に延在するリブが一体成形されていても良い。また、前記リブが前記基板の側に突出していても良い。それぞれの前記リブの幅が、前記光拡散板の第１方向における全幅の７〜１３％であっても良い。

前記リブが前記微小凹凸を有する前記光拡散板に一体成形されていることにより、繊細な微小凹凸の形状を保持することができる。

前記傾斜側壁の前記点状光源側の面および／または前記点状光源を支持する前記基板の表面が、光反射性を有しても良い。光反射性を有することにより、点状光源が発する光を有効に被照射面に対して行き渡らせることができ、より省エネルギーで効率的に照射することができる。

前記傾斜側壁が、前記基板が設置される基板保持具の底壁と一体に形成しても良い。前記放熱構造体は、前記基板保持具の底壁を連続保持する波状のフィンを有しても良い。

前記光拡散板と、前記基板保持具と、前記放熱構造体とが外装カバーによって着脱自在に固定されており、前記外装カバーは、前記光拡散板の前記光出射面が露出するように成形されても良い。

図１は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明装置の分解斜視図である。 図２は、図１のII−II断面図である。 図３は、図２のIII−III断面図である。 図４は、本発明の放熱構造体の部分外観図である。 図５は、図１に示す光拡散板の斜視図である。 図６は、図１に示す光拡散板の正面図である。 図７は、図６のVII−VII断面図である。 図８は、図７の部分拡大断面図である。 図９は、本発明の他の実施形態に係る光拡散板の部分拡大断面図である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る発光装置としてのＬＥＤ照明装置１は、Ｙ軸方向に延在している基板保持具７を有する。基板保持具７のＺ軸方向の上面には、Ｙ軸方向に延在するＬＥＤ基板３がＸ軸方向に２列配置されている。さらに、ＬＥＤ基板３はＹ軸方向にも２個配置されており、本実施形態において、ＬＥＤ基板３は合計４個配置されている。

Ｚ軸の上方向が、点状光源としてのＬＥＤ素子５から光が出射する方向であり、Ｙ軸は基板保持具７が長手方向に延在する方向で、Ｚ軸に対して直交している。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、相互に直交している。

各ＬＥＤ基板３のＺ軸方向の上面には、ＬＥＤ素子５がＹ軸方向に沿って略等間隔に配置されている。ＬＥＤ素子５は、Ｚ軸上方向に光を出射するような向きに固定される。各ＬＥＤ基板３のＹ軸方向両端部近傍には、ネジ穴１０が設けられており、ＬＥＤ基板３は基板保持具７に対し、図２に示すネジ１２によって着脱自在に固定されている。

ＬＥＤ基板３のＺ軸上方向には、Ｙ軸方向に沿って光拡散板２が配置されている。光拡散板２の材料は、たとえば樹脂やガラス等の透明部材であるが、これに限定されない。

図１および図２において、ＬＥＤ基板３のＺ軸下面には、ＬＥＤ素子５が発する熱を放熱する放熱構造体９が設置される。放熱構造体９は基板保持具７を支持している。その詳細構造は、後述する。

図３に示すように、基板保持具７は、底面部７ａと、傾斜側壁部７ｂと、フランジ部７ｃとから構成されている。底面部７ａのＺ軸方向上面に、２列のＬＥＤ基板３がネジ止めによって固定されている。ＬＥＤ基板３の材料は、たとえばメタル、ポリイミドであり、ＬＥＤ素子５に電力を供給する配線が組み込まれている。

基板保持具７はアルミニウム等の光反射性を有する金属であり、傾斜側壁部７ｂの内面（ＬＥＤ素子５が配置される側）を研磨することにより、光反射性を高めてある。

基板保持具７のＺ軸上面に接する光拡散板２は、光拡散板本体２４を有し、その本体２４のＸ軸方向の両側には、基板保持具７のフランジ７ｃに接触するリブ２３がＺ軸方向の下方に突出するように形成してある。各リブ２３は、光拡散板２の長手方向（Ｙ軸）に沿って連続的に形成してある。リブ２３の各々の側面側には反射板または反射シート２６を貼り付け、ＬＥＤの光が光拡散板本体２４の横方向から洩れないようにすることが好ましい。

光拡散板２におけるＸ軸方向の一対のリブ２３の間に位置する光拡散板本体２４の下面（ＬＥＤ基板３に向き合う面）が光入射面２２となり、そのＺ軸方向の反対側の面が光出射面２１となる。

外装カバー４は、放熱構造体９のＺ軸方向の底面を覆い、放熱構造体９、基板保持具７および光拡散板２のＸ軸方向の側面を一体的に覆うカバー本体４ａを有する。カバー本体４ａのＸ軸方向の両端には、フック部４ｂが一体的に形成してある。フック部４ｂは、光拡散板２の光出射面２１のＸ軸方向の両端に着脱自在に係合し、光拡散板２のリブ２３を基板保持具７のフランジ部７ｃに押し付けるようになっている。

外装カバー４におけるフック部４ｂは、この実施形態では、Ｙ軸方向に連続的に形成してある。ただし、このフック部４ｂは、Ｙ軸方向に断続的に形成してもよい。Ｘ軸方向に一対形成してあるフック部４ｂの間には、外装カバー４における上端開口部４ｃが形成してある。上端開口部４ｃは、Ｙ軸方向に沿って連続して形成してあり、そのＸ軸方向の幅Ｌ２が、実質的な光出射面２１のＸ軸方向の幅となる。なお、外装カバー４は、たとえば合成樹脂で構成してあり、遮光性であることが好ましい。

光拡散板２における光入射面２２のＸ軸方向の幅Ｌ１は、Ｘ軸方向に一対で形成してあるリブ２３間の幅と同じである。幅Ｌ１は幅Ｌ２に略等しいことが好ましいが、多少小さくても良いし、大きくても良い。また、各フランジ７ｃのＸ軸方向の幅Ｌ３は、各リブ２３のＸ軸方向の幅Ｌ４と略等しく、さらにフック部４ＢのＸ軸方向の幅Ｌ５と略等しいことが好ましい。なお、反射シート２６が存在する場合には、リブ２３のＸ軸方向の幅Ｌ４には、反射シート２６の厚みも含まれる。

図６に示すように、光拡散板２のＸ軸方向両端部に形成してあるリブ２３のＸ軸方向の幅Ｌ４は、光拡散板２はＸ軸方向の幅Ｌ７に対して７〜１３％の幅であるが、これに限定されるものではない。

図４に示すように、放熱構造体９は、波状のフィン９ａと支持部材９ｂとから構成される。波状のフィン９ａは、Ｙ軸方向に沿って波状に配置されている。フィン９ａに形成される接触面９１が、基板保持具７の底面部７ａと接触している。支持部材９ｂは、フィン９ａの形状が保たれるようにフィン９ａを支持している。フィン９ａおよび支持部材９ｂは、放熱性に優れた金属で構成してある。

図５〜図７に示すように、光拡散板２の光入射面２２には、Ｙ軸方向に沿って複数の凸状の円弧面１６が連続して形成してある。凸条の円弧面１６は、円柱の外周面の一部曲面形状を持ち、円柱の軸芯は、Ｘ軸方向と平行になる。各円弧面１６のＹ軸方向の幅Ｌ６は、好ましくは２０〜４０mm、さらに好ましくは３０mm前後であり、図８に示すように、各円弧面１６の半径Ｒ２は、好ましくは８０〜１４０mm、さらに好ましくは１２０mm前後である。

各円弧面１６には、図８に示すように、Ｘ軸に平行する稜線を持つ多数の微小凹凸１４が形成されている。微小凹凸１４は、凸部１４ａと凹部１４ｂとから成る。微小凹凸１４の稜線が伸びる方向は、各円弧面１６同士の継目が形成される方向とＸ軸方向に平行である。

図７および図８に示すように、ＬＥＤ基板３のＺ軸方向の上面に配置してあるＬＥＤ素子５は、光拡散板２における各円弧面１６のＹ軸方向幅Ｌ６の中心線３０に対応して配置されることが好ましい。前述したように、ＬＥＤ素子５と光拡散板２の光入射面２２とは、対向して配置されている。光入射面２２の各円弧面１６に形成してある微小凹凸１４において、図８に示すように、各凸部１４ａの突出向きを示す線３０ａ，３０ｂが、円弧面１６の中心点Ｐに略一致するように放射状に配列される。

凹部１４ｂの谷底を結ぶ面が、円弧面１６と一致し、その半径Ｒ２は、前述したとおりである。凸部１４ａの頂点を結ぶ面は、半径Ｒ１の円弧面となり、Ｒ１はＲ２よりも大きく、Ｒ１−Ｒ２は、好ましくは０．１〜０．５mmであり、各凸部１４ａおよび各凹部１４ｂの曲率半径は、好ましくは０．１〜０．５mm、さらに好ましくは０．２mmである。各凸部１４ａの隣り合う頂点同士は、中心点Ｐとの間でピッチ角度θを有する。ピッチ角度θを小さくすれば、隣り合う凸部１４ａ間の間隔が小さくなる。ピッチ角度θは特に限定されない。

次に、ＬＥＤ照明装置１の組立方法について説明する。図１に示すように、外装カバー４のＹ軸方向両端部には、側端開口部４ｄが形成されている。放熱構造体９と、基板保持具７と、光拡散板２とを、この順にＺ軸方向に一体的に重ね、外装カバー４にＹ軸方向から側端開口部４ｄを通るようにスライドさせて、着脱自在に固定する。そして、外装カバー４のＹ軸方向両端部にキャップ６を嵌め込むことで、照明装置１が組み立てられる。または、放熱構造体９と、基板保持具７と、光拡散板２とを、この順にＺ軸方向に一体的に重ね、外装カバー４の上端開口部４ｃから押し込み、フック部４ｂを弾性力で広げて、外装カバー４に嵌め込んで固定しても良い。

上述したように、本実施形態では、微小凹凸１４の稜線方向であるＸ軸方向と、ＬＥＤ素子５が所定間隔で配置されるＹ軸方向とを直交させることにより、点状光源であるＬＥＤ素子５を用いて被照射面において明度のムラが少ない線状光を得ることが可能となり、より自然な線状光を得ることができる。また、放熱構造体９を設けることにより、ＬＥＤ素子５が発する熱を効率的に放熱することができる。

また、本実施形態では、リブ２３が光拡散板２に一体成形されていることにより、拡散板２の強度が向上する。また、傾斜側壁部７ｂの内面が光反射性を有することにより、ＬＥＤ素子５からの光が、光拡散板２の光出射面２１から、より効率的に出射することができる。したがって、ＬＥＤ素子５が発する光を有効に光出射面２１から照射することができ、より省エネルギーで効率的に照射することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々に改変することができる。たとえば図９に示すように、光拡散板２の光入射面２２は、図９に示すように円弧面の連続ではなく平面であってもよい。その平面に凸部１４ａと凹部１４ｂとにより構成される微小凹凸１４を形成しても良い。また、点状光源としては、ＬＥＤ素子に限定されず、その他の点状光源にも適用することができる。

さらに、上述した実施形態では、光反射性を有する金属で成形された傾斜側壁部７ｂの内面を研磨することにより光反射性を高めてあるが、これに限定されるものではない。樹脂によって形成された傾斜側壁部７ｂの内面側に光反射膜を貼付または光反射性塗料を塗布することにより、傾斜側壁部７ｂが光反射性を有するようにしても良い。さらに、ＬＥＤ基板３のＺ軸上面にも、光反射加工を施しても良い。

また、光拡散板２は、第１光拡散板２ａ〜第３光拡散板２ｃの３枚より構成されるが、これに限定されず、１枚で構成されても良いし、他の複数の枚数から構成されても良い。

さらに、ＬＥＤ基板３は、Ｘ軸方向に２列配置される例を示したが、１列でも良いし、３列以上配置されても良い。また、ＬＥＤ基板３は、Ｙ軸方向に２列配置される例を示したが、１列でも良いし、３列以上配置されても良い。

本実施形態のＬＥＤ照明装置１は、オフィスビル、学校、公共施設等の建物の室空間を照らすさまざまな照明器具に適用することが可能である。

２…光拡散板
３…ＬＥＤ基板
５…ＬＥＤ素子
７…基板保持具
１４…微小凹凸
１６…突出部
２１…光出射面
２２…光入射面
２３…リブ

Claims (15)

1. 複数の点状光源と、
   前記点状光源が所定間隔で配置される基板と、
   前記点状光源から出射される光を拡散させる光拡散板とを有する発光装置であって、
   前記光拡散板の光入射面と光出射面の少なくてもいずれか一方に、第１方向に沿って細長い平行な稜線を持つ微小凹凸が形成され、前記微小凹凸の稜線が延びる第１方向に直交する第２方向に沿って、前記点状光源が所定間隔で配置される発光装置。
2. 前記微小凹凸が円弧面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記微小凹凸における各凸部の突出向きを示す線が、前記円弧面の中心点に略一致するように放射状に配列されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記円弧面の突出中心位置に対応するように、前記点状光源が配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記微小凹凸が前記光拡散板の平坦な面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
6. 前記光拡散板の前記光入射面に前記微小凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
7. 前記点状光源が配置される前記基板の前記点状光源とは反対側に、前記基板を支持し、前記点状光源が発する熱を放熱する放熱構造体を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置。
8. 前記点状光源が配置される前記基板の第１方向の両端部に、前記第２方向に沿って傾斜側壁を有し、前記傾斜側壁が、前記点状光源の光が出射される方向に広がるような傾斜を有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置。
9. 前記傾斜側壁の上面であって、前記点状光源から出射される光が拡散する側の面に前記光拡散板が取り付けられており、前記光拡散板には、前記微小凹凸を第１方向の両端部において挟み込むように第２方向に延在するリブが一体成形されていることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
10. 前記リブが前記基板の側に突出していることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
11. それぞれの前記リブの幅が、前記光拡散板の第１方向における全幅の７〜１３％であることを特徴とする請求項９または１０に記載の発光装置。
12. 前記傾斜側壁の前記点状光源側の面および／または前記点状光源を支持する前記基板の表面が、光反射性を有することを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の発光装置。
13. 前記傾斜側壁が、前記基板が設置される基板保持具の底壁と一体に形成してあることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の発光装置。
14. 前記放熱構造体は、前記基板保持具の底壁を連続保持する波状のフィンを有することを特徴とする請求項１３に記載の発光装置。
15. 前記光拡散板と、前記基板保持具と、前記放熱構造体とが外装カバーによって着脱自在に固定されており、前記外装カバーは、前記光拡散板の前記光出射面が露出するように成形されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の発光装置。

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