JP2010282754A - 電球形照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】状況に応じて所望の方向に光度が得られる電球形照明装置を提供する。
【解決手段】
電球形照明装置１であって、一端に給電用口金６が設けられ、他端に給電用口金６の回転軸方向に突出したブロック状の突出部３を有する本体と、突出部３の外周面に点在するよう配された複数の発光モジュール５ａ〜５ｉと、複数の発光モジュール５ａ〜５ｉを選択的に点灯させる回路部８とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を備えた電球形照明装置に関する。

近年、照明分野ではＬＥＤ等の発光素子を照明用光源に適用する技術が研究開発されており、白熱電球に代替する電球形照明装置が提案されている。
この電球形照明装置の一般的な構成について説明すると、同装置は、給電用口金と、発光モジュールが配された本体と、ドーム上のカバー等を含んで構成される。本体はヒートシンク部である上部と絶縁部である下部とからなり、ヒートシンク部上面が平坦になっており、発光モジュールがこの上面に配される。また、この上面であって、発光モジュールが配された領域を除く領域に、上面全体を覆うようにドーム上のカバーが被せられ、発光モジュールが保護される。給電用口金は、絶縁部であって、ヒートシンク部とは反対側の端部に形成される。

また、発光モジュールは、実装基板および発光部からなり、発光部は発光素子および蛍光体を含有した樹脂成形体からなる。このように照明用光源としてＬＥＤを適用した電球形照明装置の先行技術文献としては、以下の特許文献１、２に記載のものがある。

特開２００５−２７６４６７号公報 特開２００８−２５１４４４号公報

ところで、上記電球形照明装置において、発光部から出射される光は指向性が強いため、発光部の正面前方から６０°以上の角度になるとほとんど光を放出することができない。このため、電球形照明装置における配光角が１２０°以下となり、白熱電球がほぼ全方位に配光できるのに比べて著しく狭いものとなる。
その結果、例えば電球形照明装置を縦向きに取り付けた場合には、下方の必要な範囲に十分な光度を得ることができるものの、横向きに取り付けた場合には、ほとんど光度が得られなくなり、十分な光度を得るためには取り付け向きが限定される。このように従来の電球形照明装置は、ユーザにとっては使い勝手が悪く、使い勝手のよい新たな電球形照明装置が要望されている。

本発明は、状況に応じて所望の方向に光度が得られる電球形照明装置を提供することにより課題解決を図ろうとするものである。

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態である電球形照明装置は、一端に給電用口金が設けられ、他端に前記給電用口金の回転軸方向に突出したブロック状の突出部を有する本体と、前記突出部の外周面に点在するよう配された複数の発光モジュールと、前記複数の発光モジュールを選択的に点灯させる回路部とを備える。
ここで、「複数の発光モジュールが突出部の外周面に点在するよう配された」とは、複数の発光モジュールが一方向を向くよう配されたのではなく、例えば、図１〜３に示すように、複数の向きを向くよう配されたことをいう。

複数の発光モジュールが突出部の外周面に点在するよう配されており、回路部は複数の発光モジュールを選択的に点灯させるので、異なる向きに光度ピークを有する複数の配光パターンを切り替えることができる。
したがって、例えば電球形照明装置が横向きに取り付けられた場合において、回路部は、下方方向に光度が得られるよう、適宜配光パターンを切り替えることで、横向きに取り付けられた場合であっても、下方方向に光を得ることができる。

電球形照明装置１の構成を示す分解斜視図である。 電球形照明装置１の構成を示す断面図である。 第２ヒートシンク部３の平面図である。 点灯回路８の構成を示す回路図である。 点灯回路８における点灯パターンを例示する一覧図である。 第２ヒートシンク部３に対してｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を定義した図である。 （ａ）パターン１の点灯を行った場合の照明装置１においてｘｚ平面での配光を示す配光曲線図である。（ｂ）図７（ａ）に示す配光曲線に対応する光度分布を示す光度分布図である。 （ａ）パターン２の点灯を行った場合の照明装置１においてｘｚ平面での配光を示す配光曲線図である。（ｂ）図８（ａ）に示す配光曲線に対応する光度分布を示す光度分布図である。 （ａ）パターン３の点灯を行った場合の照明装置１においてｘｚ平面での配光を示す配光曲線図である。（ｂ）図９（ａ）に示す配光曲線に対応する光度分布を示す光度分布図である。 第２ヒートシンク部３の形状の他の変形例を示す模式図である。 第２ヒートシンク部３の形状の他の変形例を示す模式図である。

以下、本発明に係る電球形照明装置について、図面を参照しながら説明する。
１．（実施の形態１）
１−１．構成
１−１−１．全体構成
図１は、電球形照明装置（以下、「照明装置」という）１の構成を示す分解斜視図である。図２は、照明装置１の構成を示す断面図である。

照明装置１は、図１及び図２に示すように、逆円錐台状の第１ヒートシンク部２と、第１ヒートシンク部２の上面に設けられた、ブロック状の突出部の一例としての第２ヒートシンク部３と、第１ヒートシンク部２に嵌合される椀状の絶縁部４とから構成される本体を備えている。
第２ヒートシンク部３には、複数の発光モジュール５ａ〜５ｉが配されている。第２ヒートシンク部３と複数の発光モジュール５ａ〜５ｉの詳細については、後述する。

第１ヒートシンク部２の絶縁部４に臨む側の下面には、円柱状の凹部２ａが形成されている。
絶縁部４の第１ヒートシンク部２に臨む側の上面には、第１ヒートシンク部２に内嵌される環状の嵌合部４ａが突出して形成され、絶縁部４の底部外側にはＥ型口金６が突設形成されている。

第１ヒートシンク部２の下面凹部２ａの内周面に、絶縁部４の嵌合部４ａが内嵌固定されることにより、第１ヒートシンク部２における凹部２ａの空間と絶縁部４の内部空間とで、収容室７が形成されている。この収容室７には、複数の発光モジュール５ａ〜５ｉを点灯制御する点灯回路８が収容される。より詳細には、凹部２ａの底部に環状の台座部２ｂが設けられており、点灯回路８の回路基板８ａが、台座部２ｂにねじ（図示せず）で取り付けられている。

また、第１ヒートシンク部２の上面には、複数の発光モジュール５ａ〜５ｉを覆うようにグローブ９が設けられている。
第２ヒートシンク部３と発光モジュール５ａ〜５ｉについて詳細に説明する。図３は、第２ヒートシンク部３の平面図である。
図１〜３に示すように、第２ヒートシンク部３は、上面、底面、４つの側面、及び４つの斜面を有する１０面体であり、その一面（底面）が第１ヒートシンク部の上面と接合されており、他の面にはそれぞれ、一の発光モジュール５ａ〜５ｉが配されている。

各側面の形状は等しく、各側面において発光モジュール５ｃ、５ｅ、５ｇ、５ｉが面の中心に配されている。同様に各斜面の形状は等しく、各斜面において発光モジュール５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈが面の中心に配されている。また、各斜面は、上面から略３０°傾いて形成されている。
発光モジュール５ａ〜５ｉは、白色光源であり、基板と、基板に形成された配線パターン上に実装されたＬＥＤと、ＬＥＤを内包するように形成された樹脂成型部材とから構成される。

樹脂成型部材には、ＬＥＤから出射された光の波長を変換する材料（例えば、蛍光体物質）が含有されている。ＬＥＤの出射光の一部は樹脂成型部材の通過中に波長変換され、波長変換されずにそのまま出射された光と混色して白色光となる。白色光源としては青色ＬＥＤと黄色蛍光体との組合せが例示できるが、これ以外の公知の組合せを用いてもよい。例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの組合せや、紫外ＬＥＤと各色蛍光体との組合せでも白色光源を実現することができる。

Ｅ型口金６が照明器具に装着されると、商用の交流電源から電力が供給される。供給された電力は点灯回路８を介して発光モジュール５ａ〜５ｉに送られる。以下、点灯回路８について説明する。
１−１−２．点灯回路の構成
点灯回路８の詳細な構成について説明する。点灯回路８は、回路基板と各種の電子部品とから構成され、Ｅ型口金６と電気的に接続されている。

図４は、点灯回路８の構成を示す回路図である。図４に示すように、点灯回路８は、ダイオードブリッジＤＢ８１、キャパシタＣ８２、受信部８３、マイコン８４、及び発光モジュール５ａ〜５ｉに一対一で対応する複数のスイッチング素子８５ａ〜８５ｉを含んで構成される。
ダイオードブリッジＤＢ８１は、交流電源から供給される交流電圧を全波整流するための整流回路である。

キャパシタＣ８２は、ダイオードブリッジＤＢ８１により全波整流された電圧を平滑する。
受信部８３は、どの点灯パターンで発光させるかを指示する点灯パターン指示信号を図外のリモコンから受信しマイコン８４に送信する。
マイコン８４は、具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、入力ポートおよび出力ポート等から構成される。マイコン８４には予め１０個の点灯パターンが設定されており、受信部８３から送信される点灯パターン指示信号に基づいて指示された点灯パターンとなるよう、各スイッチング素子のオンオフを制御する。また、キャパシタＣ８２により平滑された電圧をＤＣ／ＤＣコンバータにより所定の電圧に変換し、各発光モジュールに供給する。

このような構成により、各スイッチング素子のオンオフにより点灯させる発光モジュールを切り替えることができる。
２−１．点灯パターン
図５は、この点灯回路８における点灯パターンを例示する一覧図である。図５では、各発光モジュールを点灯した状態が“○”印で示し、各発光モジュールを消灯した状態が“×”印で示している。

図５に示すように、点灯パターンとして、パターン１〜１０を例示している。パターン１は、発光モジュール５ａ、５ｂ、５ｆが点灯された状態である。パターン２は、発光モジュール５ａ、５ｂ、５ｃが点灯された状態である。パターン３は、発光モジュール５ｂ、５ｃが点灯された状態である。パターン４は、発光モジュール５ａ、５ｆ、５ｇが点灯された状態である。パターン５は、発光モジュール５ｆ、５ｇが点灯された状態である。パターン６は、発光モジュール５ａ、５ｄ、５ｈが点灯された状態である。パターン７は、発光モジュール５ａ、５ｄ、５ｅが点灯された状態である。パターン８は、発光モジュール５ｄ、５ｅが点灯された状態である。パターン９は、発光モジュール５ａ、５ｈ、５ｉが点灯された状態である。パターン１０は、発光モジュール５ｈ、５ｉが点灯された状態である。

このように各発光モジュールに対応するスイッチング素子のオンオフを制御することにより、照明装置１を１０パターンの点灯状態に切り替えることができるので、照明装置１が取り付けられる向きに合わせて点灯パターンを使い分けることができる。
したがって、例えば照明装置１が横向きに取り付けられた場合であっても、適宜、リモコンを介してユーザにより選択された点灯パターンに応じた点灯を行うことにより、下方方向に十分な光度を得ることができる。

３−１．配光
次に、各点灯パターンにおける照明装置１の配光について説明する。ここで、図６に示すように、第２ヒートシンク部３に対してｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を定義する。
図７（ａ）は、パターン１の点灯を行った場合の照明装置１においてｘｚ平面での配光を示す配光曲線図であり、シミュレーション結果の一例を示している。図７（ａ）に示す配光曲線図は、照明装置１のｘｚ平面における３６０°の各方向に対する光度の大きさを表しており、照明装置１の正面前方を０°、正面後方を１８０°として、正面前方に向かって時計回りおよびその逆の反時計回りにそれぞれ１０°間隔に目盛を表示している。また、この配光曲線図の径方向の目盛が光度の大きさを表している。なお、図７（ａ）では、各配光曲線におけるそれぞれの光度の最大値を１．０として規格化された各配光曲線が表示されている。

また、図７（ａ）において、発光モジュール５ａを点灯した際の配光曲線を一点鎖線で示し、発光モジュール５ｂを点灯した際の配光曲線を長破線で示し、発光モジュール５ｆを点灯した際の配光曲線を短破線で示している。ここで、照明装置１における光度の最大値の半分以上の光度が出射される角度範囲の大きさを配光角という。したがって、図７（ａ）において、各配光曲線における光度０．５以上となる角度範囲の大きさが、それぞれの照明装置１における配光角を示している。

図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す配光曲線に対応する光度分布を示す光度分布図である。図７（ｂ）では、図７（ａ）に対応するように、発光モジュール５ａを点灯した際の光度分布を一点鎖線で示し、発光モジュール５ｂを点灯した際の光度分布を長破線で示し、発光モジュール５ｆを点灯した際の光度分布を短破線で示している。また、各光度分布を合成することにより得られる光度分布を実線で示している。なお、光度分布図の縦軸は、各光度分布曲線における光度の相対値を示し、横軸は、角度を示しており、正面前方に向かって時計回りに０°から１８０°、反時計回りに０°から−１８０°を示している。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、発光モジュール５ａ、５ｂ、５ｆを点灯させることで、正面前方に向かって時計回りに約８０°、反時計回りに約８０°の併せて約１６０°の配光角を得ることができる。例えば照明装置１が縦向きに取り付けられた場合、発光モジュール５ａを単独で点灯させた場合に比べ、より広い配光角を得ることができる。また、横向きに取り付けられた場合であっても、発光モジュール５ａを単独で点灯させた場合に下方方向にほとんど光度が得られないのに対し、下方方向であっても一定の光度が得られる。

図８（ａ）は、パターン２の点灯を行った場合の照明装置１においてｘｚ平面での配光を示す配光曲線図であり、シミュレーション結果の一例を示している。図８（ａ）に示す配光曲線図の各値については、図７（ａ）で説明したとおりである。
図８（ａ）において、発光モジュール５ａを点灯した際の配光曲線を一点鎖線で示し、発光モジュール５ｂを点灯した際の配光曲線を長破線で示し、発光モジュール５ｃを点灯した際の配光曲線を二点鎖線で示している。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す配光曲線に対応する光度分布を示す光度分布図である。図８（ｂ）でも、図７と同様に、図８（ａ）に対応するように、発光モジュール５ａを点灯した際の光度分布を一点鎖線で示し、発光モジュール５ｂを点灯した際の光度分布を長破線で示し、発光モジュール５ｃを点灯した際の光度分布を二点鎖線で示している。また、各光度分布を合成することにより得られる光度分布を実線で示している。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、発光モジュール５ａ、５ｂ、５ｃを点灯させることで、正面前方に向かって時計回りに約５５°、反時計回りに約１４５°の併せて約２００°の配光角を得ることができる。したがって、照明装置１が取り付けられる向きによらず、下方方向に十分な光度が得られる。
図９（ａ）は、パターン３の点灯を行った場合の照明装置１においてｘｚ平面での配光を示す配光曲線図であり、シミュレーション結果の一例を示している。図９（ａ）に示す配光曲線図の各値については、図７（ａ）で説明したとおりである。

図９（ａ）において、発光モジュール５ｂを点灯した際の配光曲線を長破線で示し、発光モジュール５ｃを点灯した際の配光曲線を二点鎖線で示している。
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す配光曲線に対応する光度分布を示す光度分布図である。図９（ｂ）でも、図７と同様に、図９（ａ）に対応するように、発光モジュール５ｂを点灯した際の光度分布を長破線で示し、発光モジュール５ｃを点灯した際の光度分布を二点鎖線で示している。また、各光度分布を合成することにより得られる光度分布を実線で示している。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、発光モジュール５ｂ、５ｃを点灯させることで、正面前方に向かって時計回りに約２５°、反時計回りに約１４５°の併せて約１７０°の配光角を得ることができる。したがって、例えば照明装置１が横向きに取り付けられた場合であっても、下方方向に十分な光度が得られる。
また、パターン４、５での配光曲線についてはそれぞれ、図８、９で示した配光曲線のｙ軸対称となる。

また、パターン６〜８については、照明装置１においてｙｚ平面での配光を示す配光曲線となり、各パターンにおける配光曲線は、図７〜９で示した配光曲線と同様である。パターン９、１０での配光曲線についてはそれぞれ、パターン７、８における配光曲線のｘ軸対称となる。
以上のように本実施の形態によれば、リモコンを介してユーザにより選択された点灯パターンに基づいて、複数の発光モジュール５ａ〜５ｉを点灯制御することにより、照明装置１の取り付け向きによらず、所望の方向に光度を得ることができる。したがって、例えば、照明装置１が横向きに取り付ける場合において、口金６を回転させることによりその回転軸を中心とする周方向に配された発光モジュールも同様に周方向に回転し、その結果第２ヒートシンク部３のどの面が下方方向に向こうとも、その面に配置された発光モジュールを点灯させるパターンを選択することにより、下方方向に光度が得られる。

また、複数の発光モジュール５ｃ、５ｅ、５ｇ、５ｉが、口金６の回転軸を中心とする周方向に等間隔で配置されているので、例えば照明装置１が横向きに取り付けられた際、第２ヒートシンク部３の向きによらず、何れかの発光モジュールから下方方向に十分な光度が得られる可能性が高まる。
また、例えば天井のくぼみ部分に横向きに取り付ける場合には、基本的には下方方向に光度が得られればよく、上方方向にまで光度を得る必要はない。本実施の形態によれば、各配光パターンにおいて、照らしたい方向と関係ない発光モジュールについては、消灯することができるので、省電力を実現できる。

また、例えば点灯パターン３、５、８、１０では、点灯させる発光モジュール数が等しいので、照明装置１が横向きに取り付けられた際、第２ヒートシンク部３のどの面が下方方向を向いていようと、これらのパターンを適宜切り替えることにより同様の光度を得ることができる。
（補足）
以上、本発明に係る電球形照明装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限られないことは勿論である。
（１）図１０、１１は、第２ヒートシンク部３の形状の他の変形例を示す模式図である。なお、ここでは、第１ヒートシンク部２と、第２ヒートシンク部３ａ〜３ｇとが示されており、他の構成要素は、簡単のため省略している。図１０、１１に示すように、第２ヒートシンク部は、例えば図１０（ｃ）に示す三角柱、図１０（ａ）に示す四角柱、図１０（ｅ）に示す五角柱、及び図１１（ｆ）に示す六角柱であってもよいし、七角柱以上の角柱であってもよい。また、図１０（ｂ）に示す円柱や図１０（ｄ）に示す円錐台、図１１（ｇ）に示す半円状であってもよい。第２ヒートシンク部を半円状に形成するには、ＬＥＤが実装されたフレキ基板を球状に配置すればよい。また、発光モジュールを形成する際、ドーム状に蛍光体物質を形成してもよい。これにより、第２ヒートシンク部を省くことができる。
（２）また、上記実施の形態では、第１及び第２ヒートシンク部が接合されている構成としたが、第１及び第２ヒートシンク部は、一体的に形成されていてもよい。
（３）上記実施の形態では、リモコンから送信される発光制御信号に基づいて、各スイッチング素子のオンオフを制御する構成としたが、ユーザにより手動で切り替えられる構成としてもよい。また、電球形照明装置が鉛直方向を検出する鉛直センサを備え、このセンサ出力に基づいて各スイッチング素子のオンオフを制御してもよい。
（４）上記実施の形態では、一つの面に一つの発光モジュールを配置する構成としたが、一つの面に複数の発光モジュールを配置してもよいし、発光モジュールが配置されていない面があってもよい。

また、一つの発光モジュールが少なくとも二つのスイッチング素子により制御されるとしてもよい。これにより、二つのスイッチング素子のオンオフにより複数のＬＥＤのうち点灯するＬＥＤの個数を制御することができるので、より細かな制御が実現できる。
（５）上記実施の形態では、発光モジュール毎に対応するスイッチング素子を備える構成としたが、一つのスイッチング素子で、複数の発光モジュールを制御する構成であってもよい。
（６）上記実施の形態では、点灯パターンとして、１０パターンを例示したが、これら以外の点灯パターンであってもよい。例えば、全ての発光モジュールを点灯させるパターンや、各側面の発光モジュールのみを発光させるパターン、隣り合う二つの側面の発光モジュールを発光させるパターン等であってもよい。
（７）上記実施の形態では、１０個の点灯パターンから一のパターンを選択する構成としたが、ユーザ操作に基づいて、複数のスイッチング素子のオンオフを個別に制御する構成としてもよい。これにより、１０個の点灯パターン以外の点灯も可能になり、より細かな制御を実現することができる。

本発明は、電球形照明装置に広く適用することができる。

１ 電球形照明装置
２ 第１ヒートシンク部
３ 第２ヒートシンク部
４ 絶縁部
５ａ〜５ｉ 発光モジュール
６ Ｅ型口金
７ 収容室
８ 点灯回路
９ グローブ

Claims (5)

1. 電球形照明装置であって、
   一端に給電用口金が設けられ、他端に前記給電用口金の回転軸方向に突出したブロック状の突出部を有する本体と、
   前記突出部の外周面に点在するよう配された複数の発光モジュールと、
   前記複数の発光モジュールを選択的に点灯させる回路部と
   を備える電球形照明装置。
2. 前記複数の発光モジュールの少なくとも一部が、前記回転軸を中心とする周方向に等間隔で配されている
   請求項１記載の電球形照明装置。
3. 前記回路部による選択的な点灯は、前記周方向に配された発光モジュールのうち一または連続する二以上の発光モジュールを点灯させることである
   請求項２記載の電球形照明装置。
4. 前記回路部は、前記選択的な点灯を行う際、前記一または連続する二以上の発光モジュール以外の他の発光モジュールを消灯させる
   請求項３記載の電球形照明装置。
5. 前記回路部が前記複数の発光モジュールを選択的に点灯させることにより得られる複数の配光パターンにおいて、点灯させる発光モジュール数が共通である
   請求項１〜４の何れかに記載の電球形照明装置。

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