JP2011119248A - 発光装置及び照明装置及び色変換器 - Google Patents

発光装置及び照明装置及び色変換器 Download PDF

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【課題】発光色を容易に変更することができ、装置外観に違和感ある色付きがほとんどなく、外部から色変換部材を簡単に着脱できる発光装置を提供する。
【解決手段】色変換部材15は、入射面55がLEDパッケージ11の発光面51と対向するように、リフレクタ支持台13に着脱自在に組み込まれる。リフレクタ14は、入射口52が色変換部材15の出射面56と対向するように、リフレクタ支持台13に着脱自在に取り付けられる。具体的には、リフレクタ14は、入射口52が色変換部材15を隔ててリフレクタ支持台13の開口部17と対向するように、リフレクタ支持台13に着脱自在に取り付けられる。
【選択図】図2

Description

本発明は、発光装置及び照明装置及び色変換器に関するものである。本発明は、特に、発光ダイオード(LED;Light・Emitting・Diode)を用いた照明器具や表示器具に適用可能な発光装置に関するものである。
これまでLEDを用いた色可変装置は多く提案されている。例えばRGBの単色3種LEDを備えた構成のもの、あるいは、白色LED(青色LEDとそれに励起発光する黄色系蛍光体を組み合わせた構成のもの等)に緑色LEDや赤色LEDを加えた構成のもの等を電気的に調光制御して色可変とする方式のものが提案されている。
一方、そのような電気的な色可変手法とは異なり、色変換部材を外部から取り換え可能とし比較的容易に光色変換する構成も提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。特許文献1では、LEDチップを用いた砲弾型LEDの光色を変える目的で、蛍光体含有の樹脂材料からなるキャップをその表面を覆うように装着し、また、そのキャップを交換可能とする構成の装置が示されている。特許文献2では、実装基板にLEDチップ等の発光素子を載置し、この発光素子の発光により励起され発光素子の波長と異なる波長の光を放射する蛍光部材を、表面カバーや表面レンズに備える発光装置が示されている。この発光装置では、蛍光部材を交換可能にし、蛍光部材の劣化によって装置性能が低下した場合は蛍光部材を未劣化の新しいものに交換することで、装置性能の寿命を延ばすことができるとされている。特許文献3では、LED封止部材表面に対して蛍光体シートを着脱可能に設け、必要に応じて交換可能とし、照明装置の発光モジュールの歩留まりを改善できることが示されている。
また、色調整を目的とするものではないが、リフレクタ部分を着脱可能とする光源装置が提案されている(例えば、特許文献4参照)。特許文献4では、単にリフレクタ部分のみを着脱可能とする構成の光源装置が示されている。この光源装置では、リフレクタ部分を第1反射カップと第2反射カップとに分け、第2反射カップのみを交換可能とし、リフレクタ部分の土台は固定されたままにしている。
特開平9−27642号公報 特開2003−110146号公報 特開2009−60094号公報 特開2005−175389号公報
上述したような電気的に調色する装置は、各々のLEDの調光で所望の色を実現するためどうしても複雑な制御回路が不可欠であり、高価になるという課題があった。また、隣り合わせに配置するLEDの調光で混色させるため空間的に色分離しやすいという混色性の課題があった。さらに複数種類のLEDを用いるため、部品点数が多くなり、しかもそのばらつき管理に少なからずの負担がかかるという課題があった。これらの点を考えると、時系列的に色変化させる必要がない場合は、特許文献1のような外付けの色変換部材を交換可能とする構成が安価、かつ、交換が簡単なものとして有用である。
しかしながら近年、照明用途向け等では大光束ニーズが高まっており、そのような装置では装置あたり数十〜数百個ものLEDを用いることも珍しくない。このような大光束発光装置を得ることを目的とする場合、特許文献1のようなキャップ着脱による色変換手法は、装置内LEDの全部について個別にキャップを交換しなければならず作業性が悪いという課題がある。また、近年の発光装置では配光制御を目的として、例えば個々のLED光源の周りにリフレクタを備えた構成のものが多い。そのような装置の全光源について蛍光キャップを交換することはリフレクタが邪魔をしてさらに困難なものとなる。
そこで例えば特許文献2のようにリフレクタ外部から蛍光キャップと同様の機能を有する色変換部材を装着(ここではリフレクタも覆うように蛍光部材を配置)することも可能である。しかしながら、通常、蛍光部材は材料独自の色付きを有しているため、照明装置等に用いる場合は特に消灯時、通常の自然光あるいは人工照明環境で装置表面全面に違和感ある色付きが現れてしまう。これは装置自身、また、それを用いた建築空間の美観を損なう原因となることが少なくない。特に、蛍光部材中に含まれる蛍光体が青色励起蛍光体のものではそれが可視光領域でも励起されるため、例えば装置表面に、赤、橙、黄、緑の着色が見られることになる。
特許文献2及び特許文献3では、色変換部材を発光装置の最前面に配置する構成を採用している。いずれにおいても光射出側でのリフレクタによる配光制御は行っていないが、最前面に配置した色変換領域がLED光源に対してかなり大きな面積を有するために、蛍光部材(色変換部材)の着色が目立ち、その結果使用空間で違和感を与えてしまう。
本発明は、例えば、発光色を容易に変更することができ、装置外観に違和感ある色付きがほとんどなく、外部から色変換部材を簡単に着脱できる発光装置を提供することを目的とする。
本発明の一の態様に係る発光装置は、
光を発光面から放射する光源と、
前記光源が配設される装置本体と、
光を入射面から入射し、当該光の色を変換して当該光を出射面から出射する色変換部材と、
光を入射口から入射し、当該光を内側面で反射して出射口から出射するリフレクタとを備え、
前記色変換部材は、前記入射面が前記光源の発光面と対向するように前記装置本体に着脱自在に組み込まれ、
前記リフレクタは、前記入射口が前記色変換部材の出射面と対向するように前記装置本体に着脱自在に取り付けられることを特徴とする。
本発明の一の態様によれば、発光装置において、色変換部材を着脱自在としているため、発光色を容易に変更することができる。また、色変換部材を光源とリフレクタとの間に組み込んでいるため、装置外観に違和感ある色付きを抑えることができる。さらに、リフレクタが取り外せるため、外部から色変換部材を簡単に出し入れすることができる。
(a)実施の形態1に係る発光装置の底面図、(b)A−A断面図である。 (a)LEDパッケージの構造の一例を示す図、(b)実施の形態1に係る発光装置のB−B断面図、(c)(b)でリフレクタとリフレクタ支持台を分離した状態を示す図、(d)(b)で色変換部材を装着しない状態を示す図である。 (a)実施の形態1に係る発光装置の領域Cの部分拡大図、(b)(a)でリフレクタと色変換部材を取り外した状態を示す図である。 実施の形態2に係る発光装置の分解斜視図である。 (a)実施の形態2に係る発光装置の底面図、(b)側面図、(c)上面図、(d)D−D断面図である。 (a)実施の形態3に係る発光装置のB−B断面図、(b)A−A断面図(一部)、(c)実施の形態4に係る発光装置のB−B断面図、(d)実施の形態5に係る発光装置のB−B断面図である。 (a)実施の形態6に係る発光装置の断面図及び底面図、(b)実施の形態7に係る発光装置の断面図及び底面図、(c)実施の形態8に係る発光装置の断面図及び底面図である。 (a)実施の形態9に係る照明装置の底面図、(b)E−E断面図、(c)実施の形態10に係る照明装置の底面図である。 (a)実施の形態11に係る発光装置の短手方向の断面図、(b)分解斜視図(一部)、(c)実施の形態11の第1変形例に係る発光装置の分解斜視図(一部)、(d)実施の形態11の第2変形例に係る発光装置の分解斜視図(一部)である。 (a)実施の形態12に係る発光装置の分解斜視図、(b)短手方向の断面図である。 (a)実施の形態12に係る発光装置の分解斜視図、(b)短手方向の断面図である。 (a)実施の形態12に係る発光装置の分解斜視図、(b)短手方向の断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
実施の形態1.
図1(a)は、本実施の形態に係る発光装置10の底面図である。図1(b)は、図1(a)のA−A断面図である。
発光装置10は、複数のLEDパッケージ11、基板12、リフレクタ支持台13、リフレクタ14、色変換部材15、表面カバー16を備える。基板12とリフレクタ支持台13は、装置本体を構成する。なお、ここでは、発光装置10の一例として平面形状及び側面形状が長方形のものを示すが、これ以外の形状を採用しても構わない。また、発光装置10の一例として天井照明等の用途に用いられ、下向きに発光するものを示すが、発光装置10の用途、発光方向等は任意である。また、発光装置10の一例として10個のLEDパッケージ11を備えたものを示すが、発光装置10はLEDパッケージ11を1個のみ、あるいは、10個以外の複数個備えていても構わない。
図2(a)は、LEDパッケージ11の構造の一例を示す図(側面図)である。図2(b)は、図1(a)のB−B断面図である。図2(c)は、図2(b)と同様の断面図であるが、リフレクタ14とリフレクタ支持台13を分離した状態を示している。図2(d)も、図2(b)と同様の断面図であるが、色変換部材15を装着しない状態を示している。
LEDパッケージ11は、光源の一例であり、光を発光面51から放射する。なお、LEDパッケージ11は、同様に光を放射する他の種類の光源に置き換えても構わない。LEDパッケージ11は、例えば図2(a)に示すように、LEDチップ81、LEDパッケージ筐体82、封止樹脂83、電極端子84により構成される。なお、図2(a)では簡略化のためダイボンド材やワイワボンド材等は省略している。LEDチップ81は、LEDパッケージ筐体82に実装され、光を放射する。LEDパッケージ筐体82は、樹脂、セラミック、金属等、耐熱性や放熱性をもつ材料で形成される。封止樹脂83は、例えば蛍光体を混入したエポキシやシリコーン等で形成され、LEDチップ81から放射される光の色を所望の色に変化させる。例えば、LEDチップ81の発光色が青色であるとして、これを白色に変化させる。電極端子84は、LEDチップ81を駆動するための端子である。図2(a)では、封止樹脂83の下面がLEDパッケージ11の発光面51に相当する。
LEDパッケージ11は、装置本体に配設されている。具体的には、複数個のLEDパッケージ11が、基板12上に実装されている。図示していないが、基板12には、LEDパッケージ11に外部より給電するための導電パターンが形成されている。基板12としては、例えば安価なガラスエポキシ基板を用いることができる。ハイパワー系のLEDパッケージ11を使用する場合には、表面絶縁のとれた(即ち、表面に絶縁膜が形成された)アルミニウムやセラミックベースの金属基板等を用いることができる。
リフレクタ支持台13は、筐体の一例であり、基板12を覆って固定する。図2(c)に示すように、リフレクタ支持台13は、基板12にてLEDパッケージ11が配設される位置に対応する位置に、LEDパッケージ11を囲む開口部17を有している。
リフレクタ14は、光を入射口52から入射し、その光を内側面53で反射して出射口54から出射する。即ち、リフレクタ14は、配光を制御する。図2(c)では、リフレクタ14のテーパ状に形成された空間の上側の開口が入射口52に相当し、下側の開口が出射口54に相当する。なお、ここでは、リフレクタ14の開口部分(リフレクタ14のテーパ状に形成された空間)の形状を略四角錐台状としているが、これに限定されるものではなく、例えば略円錐台状としても構わない。
色変換部材15は、光を入射面55から入射し、その光の色を変換する。そして、色変換部材15は、色を変換した光を出射面56から出射する。図2(c)では、色変換部材15の上面が入射面55に相当し、下面が出射面56に相当する。
色変換部材15は、入射面55がLEDパッケージ11の発光面51と対向するように、リフレクタ支持台13に着脱自在に組み込まれる。リフレクタ14は、入射口52が色変換部材15の出射面56と対向するように、リフレクタ支持台13に着脱自在に取り付けられる。具体的には、リフレクタ14は、入射口52が色変換部材15を隔ててリフレクタ支持台13の開口部17と対向するように、リフレクタ支持台13に着脱自在に取り付けられる。したがって、色変換部材15がリフレクタ支持台13に組み込まれ、リフレクタ14がリフレクタ支持台13に取り付けられた状態では、まず、LEDパッケージ11の発光面51から放射された光が色変換部材15の入射面55に入射される。次に、入射面55に入射された光の色が色変換部材15によって変換される。続けて、色が変換された光が色変換部材15の出射面56から出射される。そして、出射面56から出射された光がリフレクタ14の入射口52に入射される。最後に、入射口52に入射された光がリフレクタ14の内側面53で反射して、あるいは、直接リフレクタ14の出射口54から出射される。このように、本実施の形態では、色変換部材15によって調光制御を行うとともに、リフレクタ14によって配光制御を行うことができる。
表面カバー16は、グレア抑制や光拡散を目的とするとともに、光源の保護を目的として、リフレクタ14の表面(出射口54)に取り付けられるものである。表面カバー16は、透光性樹脂材料からなる平板であり、表面又は裏面に配光制御のための微細凹凸を有する板材、あるいは、ガラス材料で形成される。本実施の形態において、表面カバー16は必須部品ではないが、後述するように発光装置10が表面カバー16を備えていても色変換部材15の交換性には影響を与えない。
上記のように、本実施の形態では、筐体であるリフレクタ支持台13からリフレクタ14を取り外すことができるため、外部からリフレクタ支持台13に対して色変換部材15を容易に出し入れ(交換)することができる。また、色変換部材15が交換可能であるため、発光装置10の発光色を容易に変更することができる。さらに、色変換部材15をリフレクタ14より内側に組み込む構成を採用しているため、装置外観に違和感ある色付きを抑えることができる。
ここで、リフレクタ14は筐体の一部であると考えることもできる。この場合、発光装置10の筐体は、全体が1つの部品ではなく、大きく分けてリフレクタ支持台13とリフレクタ14の2つの筐体部品から構成されているといえる。本実施の形態では、これら2つの筐体部品であるリフレクタ支持台13とリフレクタ14は絶縁性、難燃性、高反射拡散性をもつポリカーボネート樹脂でできているものとする。ただし、筐体材料自体はこれに限るものではなく、発光装置10の用途に適したものであればよい。よって、他の樹脂材料あるいは金属材料を用いてもよいし、リフレクタ支持台13とリフレクタ14とで異なる材料を用いてもよい。
前述したように、リフレクタ支持台13はLEDパッケージ11相当部分に開口部17を有している。また、リフレクタ支持台13は中央部(開口部17を除く)がLEDパッケージ11の高さより高いか、又は、同じ程度の高さで平坦になっており、全体がリフレクタ14の形状に合わせた凹形状になっている。そのため、リフレクタ14との合体時の位置ずれを防ぐことができる。リフレクタ支持台13は、基板12の位置を固定するために、基板12と嵌合するように形成されていてもよい。
配光制御機能を有するリフレクタ14は光の利用効率を高めるため高反射性材料で構成されている。また、前述したように、リフレクタ14は、基板12に近い側の開口(入射口52)内に個々のLEDパッケージ11が位置するように配置されている。リフレクタ14の内表面(内側面53)は光の利用効率を高めるため高反射性をもつ必要がある。そのため、リフレクタ14の内表面は、前述した高反射拡散性をもつポリカーボネート樹脂のような樹脂材料の表面を磨いたようなものとするか、あるいは、樹脂材料や金属材料の表面に高反射性物質をメッキや蒸着により付着させた(即ち、表面に高反射層を形成した)ものとする。
発光装置10は、天井等に設置する照明器具に組み込んで使用することができ、この場合、図2(b)に示したように、発光方向が下向きになる。このような使用形態で、リフレクタ14とリフレクタ支持台13を合体させる前の状態(即ち、分離した状態)を示したのが図2(c)である。この図では、リフレクタ14の光源側の開口面(入射口52がある面)に色変換部材15を装着させ、それを上方にあるリフレクタ支持台13に取り付けようとしている状態を示している。
本実施の形態では、リフレクタ支持台13は、リフレクタ14の形状に合わせて凹形状に形成されている。色変換部材15は、その入射面55がリフレクタ支持台13の開口部17を覆うようにリフレクタ支持台13の底面に着脱自在に配置される。リフレクタ14は、その入射口52が色変換部材15を隔ててリフレクタ支持台13の開口部17と対向するようにリフレクタ支持台13の内側に着脱自在に嵌合される。このように、リフレクタ支持台13とリフレクタ14は嵌合可能な形状を有しているため、リフレクタ14とリフレクタ支持台13の分離及び合体が可能となる。
また、本実施の形態では、リフレクタ支持台13にリフレクタ14を引っ掛け固定(嵌合固定)するための取り付け凸部18を設け、逆にリフレクタ14には取り付け凹部19を設けている。リフレクタ支持台13とリフレクタ14の合体時には、取り付け凸部18と取り付け凹部19が嵌合するようにする。これにより、リフレクタ支持台13にリフレクタ14を取り付ける作業が容易になる。また、リフレクタ支持台13とリフレクタ14を嵌合した後にリフレクタ14が容易に外れることのないようにすることができる。ここで、リフレクタ支持台13からリフレクタ14を分離させる際には、リフレクタ支持台13の側壁を外側に押し広げる等して、取り付け凸部18と取り付け凹部19が嵌合した状態を解除できるようにすることはいうまでもない。なお、嵌合固定のための取り付け凹部19をリフレクタ支持台13側に、取り付け凸部18をリフレクタ14側に設けても構わない(後述する実施の形態2に相当する)。取り付け凸部18及び取り付け凹部19は、それぞれ凸部及び凹部の一例であり、図示したような爪及び切り欠きの組み合わせ以外の形態を採用しても構わない。また、取り付け凸部18及び取り付け凹部19は、左右で大きさや形状が異なっていてもよい。例えば、リフレクタ支持台13にリフレクタ14を取り付ける際に、図2(c)に示した2対の取り付け凸部18及び取り付け凹部19のうち、一方の対を先に嵌合させてから他方の対を嵌合させられるような構成とすることで、取り付け作業がさらに容易になる。
さらに、本実施の形態では、リフレクタ14は、その入射口52がある面に挿入凸部20を具備し、リフレクタ支持台13は、基板12と対向する面の反対側の面に挿入凹部21を具備する。リフレクタ14は、挿入凸部20がリフレクタ支持台13の挿入凹部21と嵌合するようにリフレクタ支持台13に着脱自在に取り付けられる。つまり、本実施の形態では、リフレクタ14にリフレクタ支持台13へ挿入するための挿入凸部20を設け、逆にリフレクタ支持台13には挿入凹部21を設けている。これにより、リフレクタ支持台13にリフレクタ14を取り付ける際に、位置決めしやすくなり、リフレクタ支持台13とリフレクタ14をしっかりと嵌合させることができる。なお、挿入凸部20をリフレクタ支持台13側に、挿入凹部21をリフレクタ14側に設けても構わない。挿入凸部20及び挿入凹部21は、それぞれ凸部及び凹部の一例であり、図示したような突起及び孔の組み合わせ以外の形態を採用しても構わない。
リフレクタ14に設けられた挿入凸部20は、位置決め部の一例でもある。前述したように、本実施の形態では、LEDパッケージ11は、発光面51が下を向くように装置本体(基板12)に配設される。リフレクタ14は、その入射口52がある上面に色変換部材15を載せた状態で挿入凸部20により色変換部材15の位置決め(固定)をすることができる。したがって、色変換部材15は、リフレクタ14の上面に載せられて挿入凸部20により位置決めされた状態で、リフレクタ14とともにリフレクタ支持台13に取り付けられる。なお、挿入凸部20とは別に、色変換部材15の位置決めをする位置決め部を設けてもよい。位置決め部を設けることで発光装置10が照明目的に天井面に設置されたような場合でも色変換部材15の取り付けが簡単になる。例えば図2(d)に示した状態において、図2(b)に示した発光方向(床面方向)にリフレクタ14を取り外す。そして、入射口52があるリフレクタ14の上面に色変換部材15を固定配置させ、リフレクタ14をそのまま色変換部材15ごとリフレクタ支持台13に嵌合させることで、図2(b)に示した状態が得られる。また、逆の手順に沿えば、色変換部材15を容易に取り外すことが可能である。なお、色変換部材15の幅を広くし、挿入凸部20に対応する部分に穴を設けてもよい。この場合、色変換部材15の穴に挿入凸部20を挿入することで、上記と同様に色変換部材15の位置決め(固定)をすることができる。
なお、色変換部材15を取り外す場合には、例えば図2(d)に示したように、少なくともLEDパッケージ11の周囲において、リフレクタ14とリフレクタ支持台13が接するように(隙間が生じないように)する。これにより、器具効率(発光装置10の光利用効率)の低下を抑えることができる。なお、色変換部材15と略同形状で色変換機能を有さない透光性(無色透明)材料をリフレクタ14とリフレクタ支持台13の間に挟み込むようにしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態では、発光装置10のLEDパッケージ11を囲む筐体を、大きくリフレクタ14部分とリフレクタ支持台13部分として2分割かつ分離合体構造としている。これにより、配光制御機能を備えた発光装置10において、その機能を損なうことなく色変換部材15の交換により容易に調色を行う装置を実現することができる。
また、本実施の形態では、色変換部材15を、それぞれのLEDパッケージ11に装着するものではなく、LEDパッケージ11の全ての表面を一度に(同時に)覆うことのできる一体型のものとしている。なお、このように1つの色変換部材15のみで、10個のLEDパッケージ11の全てを覆うのではなく、例えば、1つの色変換部材15で3個のLEDパッケージ11を覆い、もう1つの色変換部材15で残り7個のLEDパッケージ11を覆うような構成を採用してもよい。色変換部材15の数は任意である。つまり、本実施の形態において、色変換部材15は、その入射面55がLEDパッケージ11のうち、2つ以上のLEDパッケージ11の発光面51を覆うようにリフレクタ支持台13に着脱自在に組み込まれる。このため、色変換部材15の一度の交換作業で2つ以上のLEDパッケージ11の発光色を目的の光色に調整することが可能である。色変換部材15は、複数のLEDパッケージ11の発光面51を覆うために、光の波長を変換する材料(波長変換材料)が共通の支持体に設けられた構造をとる。例えば、色変換部材15は数百μm(マイクロメートル)程度の薄型シートとして実現することができる。このとき、シート状の色変換部材15をリフレクタ支持台13に組み込んだ場合と取り外した場合とで配光に変化がない(発光色の変換のみが行われる)ように、色変換部材15を構成することもできる。
また、本実施の形態では、色変換部材15の位置が、表面カバー16の位置ではなく、リフレクタ14(特に、入射口52)とLEDパッケージ11の間となっている。これにより、外観的に表面カバー16の全面が色付きすることがなく、外観的な色合いの変化をリフレクタ14の入射口52の部分のみにとどめることができる。そのため、発光装置10が消灯状態であっても、色変換部材15がもつ独特な色付きにより発光装置10自体の意匠性に与えられる影響(違和感)を抑えられる。よって、発光装置10を使用する建築空間の美観を損なうことがない。特に、図1(a)、(b)等に示した発光装置10では、各々のLEDパッケージ11に対し、リフレクタ14の配光制御を行う部分(リフレクタ14のテーパ状に形成された空間)を1つずつ設けているため、見た目の色付き変化は各々の入射口52の部分(LEDパッケージ11の直上部)に限定される。したがって、単純にLEDパッケージ11を他の光色を有するLEDパッケージに置き換えたのと同様である。
また、本実施の形態では、リフレクタ14の表面に、リフレクタ14の出射口54を覆う透光性の表面カバー16が設けられているが、色変換部材15の着脱を行う際に表面カバー16自身をリフレクタ14から取り外す必要がない。そのため、表面カバー16の有無によらず、色変換部材15の着脱作業が容易であるという効果が得られる。なお、前述したように、表面カバー16を利用することにより、配光制御や発光量制御が可能となる。また、リフレクタ14の内部、LEDパッケージ11、色変換部材15に埃や汚れが付着することによる発光装置10の性能低下を防ぐことが可能となる。
また、本実施の形態では、図1(b)や図2(b)に示したように、発光面51が平坦な面実装型のLEDパッケージ11を用いている。そして、例えばシート状の色変換部材15を、その入射面55がLEDパッケージ11の発光面51に密着する(接する)ように、配置している。これにより、色変換部材15とLEDパッケージ11との間に空気層が介在することによる光の損失を抑えている。
また、本実施の形態では、色変換部材15を構成する顔料種類や配合量を、LEDパッケージ11の発光スペクトル特性に対応させて調整することで、例えばJIS(日本工業規格)照明色範囲に合わせた色度調整や相関色温度調整が可能である。また、演色性を改善できる。さらに、LEDパッケージ11の製造ロットの違い等により、複数のLEDパッケージ11間で発光色に違いが生じた場合に、発光色を補正する部材として色変換部材15を利用することも可能である。本実施の形態では、このような色変換部材15による色変換の方法を利用しているため、発光色を変えたいとき、場合によっては基板12を、異なる光色のLEDパッケージ11が実装されたものに交換する必要がない。よって、基板12の交換に伴う電気工事も不要となる。さらに、複数種(色合いや演色性のグレードが異なる)のLEDパッケージ11を管理する必要がなくなり、部品管理面でも効果がある。また、前述したように、異なる光色をもつ複数のLEDパッケージ11を用いて調光制御する場合と比較して、複雑な制御回路が不要となるため、装置価格も安く抑えることができる。
色変換部材15は、有機系等の着色色素材料を樹脂に混合したカラーフィルタでもよいし、蛍光体を樹脂材料等でバインドしたものでもよい。前者の場合、色変換部材15はLEDパッケージ11が放射する光の波長領域の一部を制限して発光色を変える。一方、後者の場合、色変換部材15はLEDパッケージ11が放射する光により蛍光体が励起されて当該光の波長とは異なる波長の光を発することを利用して発光色を変える。
前者(色変換部材15をカラーフィルタとする場合)では、例えばLEDパッケージ11として白色LEDを用い、色変換部材15として短波長透過率が低く長波長透過率が高いカラーフィルタを用いることで、発光色を温白色あるいは電球色に変換することができる。一般的に前者では後者に比して安価な材料を用いることができるため、発光装置10を低コストで実現することができる。また、波長的に制限を設けるという点から、例えば近紫外領域を含む可視光短波長領域をカットするような色付きの少ないフィルタを用いること等も可能である。また、樹脂系材料でもガラスに多層金属蒸着膜を施したような材料を用いることが可能である。
後者(色変換部材15に蛍光体を用いる場合)では、例えばLEDパッケージ11として白色LEDを用い、色変換部材15として赤色蛍光体や緑色蛍光体を含む蛍光材料を用いてLEDパッケージ11の光の短波長成分(青色〜黄色領域)を変換することで、発光色を温白色あるいは電球色に変換することができる。このとき、材料の種類や混合比を調整することで発光色の演色性を調整することもできる。したがって、LEDパッケージ11と色変換部材15の材料構成により高演色色温度調整も可能となる。
後者(色変換部材15に蛍光体を用いる場合)では、特に、バインド樹脂に透光性シリコーンのような耐熱性材料を用いた薄手のシート材料として色変換部材15を実現することができる。さらに、必要に応じて、光拡散性を向上させる等のため、色変換部材15の表面に微細凹凸テクスチャを付加することもできる。また、色変換部材15の表面及び裏面の少なくともいずれかに薄手の耐熱PET(ポリエチレンテレフタラート)材料やポリカーボネート材料等の保護材料を密着させてもよい。これにより、色変換部材15の強度が増し、色変換部材15の交換作業性を高めることができる。このとき、色変換部材15の表面や裏面に密着させた保護材料にて、各LEDパッケージ11の発光面51に対応する領域については開口してもよい。例えば、リフレクタ14の入射口52の開口形状に合わせて保護材料を開口する(即ち、保護材料にて入射口52と対応する位置に、入射口52と略同じ形状、略同じサイズの開口部を設ける)ことが考えられる。これにより、色変換部材15が着脱される際に、色変換部材15が傷つきにくく、また、折れにくくなる。また、色変換部材15をLEDパッケージ11の熱から保護することもできる。例えば、色変換部材15が耐熱性の低い材料で形成されている場合、色変換部材15を、高温環境となるLEDパッケージ11の直上に配置すると、LEDパッケージ11の熱によって色変換部材15が変形したり、色変換部材15の特性が劣化(透光性が低下)したりする。しかしながら、上記のような保護材料を用いることにより、色変換部材15が変形したり、色変換部材15の特性が劣化したりすることを避けることができ、発光装置10の信頼性を高めることができる。なお、保護材料を用いる代わりに、色変換部材15自体に強度の高い材料を用いてもよい。例えば、色変換部材15として、薄手の透光性PET材料上に蛍光樹脂層をスクリーン印刷により形成したものを用いたり、UV(紫外線)硬化性樹脂に蛍光材料を混合したものを用いたりしてもよい。
色変換部材15は、バインド材料の中に蛍光体のほか、蛍光体粒径と同等粒径の例えば二酸化チタンやシリカビーズのような光拡散フィラーを含むように構成してもよい。この場合、色変換部材15での光の散乱効率を高めることができる。そして、色変換部材15内部での光の広がりを助長して、低色むら化や発光効率の向上にもつなげることができる。
後者(色変換部材15に蛍光体を用いる場合)では、色変換部材15を、LEDパッケージ11の発光波長に励起発光する赤色蛍光体(顔料)を含むように構成することができる。この場合、例えばLEDパッケージ11が青色のLEDチップ81と主に黄色系蛍光体を含む封止樹脂83で構成された白色LEDであるとすると、色変換部材15の赤色蛍光体がLEDパッケージ11の発光成分を吸収し、長波長成分を与えるため低色温度調整が可能になる。演色性も改善することができる。また、LEDパッケージ11として360〜430nm(ナノメートル)程度の近紫外(青紫)領域や青色領域に限定して発光するものを使用し、色変換部材15として、前者では近紫外領域で励起される青色、緑色、赤色の蛍光材料を混合した白色変換材料、後者では430〜470nm程度の青色領域で励起される緑色、赤色の蛍光材料を混合した白色変換材料又はさらに黄色の蛍光材料を主材とした白色変換材料を使用して、白色の発光装置10を実現することができる。このとき、各種蛍光材料の混合条件を調整した色変換部材15を選択的に用いることにより、例えばJIS照明色の昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色のうち、任意の発光色の発光装置10を実現することができる。また、蛍光材料の選定によっては演出照明等に適した様々な色相の彩度の高い光色も実現することができる。なお、LEDパッケージ11として見た目に白色光を呈するものを用いる場合には、色変換部材15に用いる蛍光体でのエネルギー吸収を前提として、目的とする光色よりも高色温度の光を発するLEDパッケージ11を用いるようにすればよい。例えば、目的とする光色がJIS照明色の電球色である場合は、温白色より高い色温度の白色LEDを用いる。目的とする光色がJIS照明色の白色である場合は、昼光色や昼白色等のLEDを用いる。目的とする光色がJIS照明色の昼白色である場合は、昼光色やそれより色温度の高いLEDを用いる。
上記のような色変換部材15において、交換時の表面保護や装着後の信頼性向上(寿命や環境要因による劣化の抑制)等を考慮して、表面に耐触性、耐候性、耐光性、耐熱性等のある材料を印刷やラミネート形成等により保護膜として形成するようにしてもよい。これにより、色変換部材15の交換時にその表面に作業者が触れても、色変換部材15に含まれる波長変換材料が傷ついたり、剥離したりして、部分的にその機能が失われるような事態を防ぐことができる。また、色変換部材15の装着後に、発光装置10内の環境条件に応じて波長変換材料が劣化しにくく、色変換部材15を寿命の長い部材とすることができる。そのような効果を与える蛍光材料としては、例えば、赤色系ではCaAlSiN:Eu、(Sr,Ca)ALSiN:Eu等を挙げることができる。CaAlSiN:Euには、高耐水性があり、温度消光が小さいといった利点がある。また、CaSi:Eu、CaSiN:Eu等も使用可能である。あるいは、使用温度領域次第ではCaS:Eu等も使用可能である。また、緑色系ではCaScSi12:Ce、CaSc:Ce等の対環境性のよい材料を挙げることができる。また、緑色〜黄色系では(Sr,Ca,Ba)SiO:Eu等を挙げることができる。その他にも、αサイアロン系やβサイアロン系蛍光体等も使用可能である。
上記のように、色変換部材15は、色素顔料を含む着色材料、又は、入射面55から入射する光の波長の一部をカットする波長フィルタ材料を含有するものとして実現することができる。あるいは、色変換部材15は、蛍光体を含む蛍光材料を含有するものとして実現することもできる。LEDパッケージ11としては、例えば、360〜470nmの発光波長成分を含む光を発光面51から放射するものを利用することができる。また、LEDパッケージ11としては、例えば、白色LEDを利用することができる。
図3(a)は、図1(a)の領域Cの部分拡大図である。図3(b)は、図3(a)と同様の部分拡大図であるが、リフレクタ14と色変換部材15を取り外した状態を示している。
図3(b)に示したようにリフレクタ支持台13は個々のLEDパッケージ11を、その電極端子84を避けて(電極端子84に当接しないようにして)囲む開口部17を有する。器具効率の低下を抑えるため、開口部17とリフレクタ14の入射口52の開口形状及び面積は略同じであることが望ましい。また、開口部17の開口面積は、可能な限り小さいことが望ましい。開口部17のサイズをLEDパッケージ11の外寸程度とすることにより、リフレクタ14及び色変換部材15の着脱作業の際に、作業者の指先等がLEDパッケージ11の電極端子84に直接触れないようにすることができるため、作業者が安全に作業することが可能となる。例えば、LEDパッケージ11として日亜化学工業製NS3W183を用いるとすると、その電極込みのサイズは幅6.5mm(ミリメートル)(両側電極領域の幅1.5mm)×長さ5mm×高さ1.35mmである。よって、例えば、開口部17のサイズを幅7mm×長さ7mmとすればよい。なお、開口部17の高さはリフレクタ支持台13の厚みと同じであり、例えば1.5mmとする。
本実施の形態では、リフレクタ支持台13の少なくとも開口部17の内側表面を、高反射性をもつ光反射面とする。つまり、リフレクタ支持台13の開口部17は、光を内側面で反射する。これにより、開口部17内に入り込んだ光を効率よく再利用することができる。その結果、器具効率が向上する。開口部17の開口領域は、リフレクタ14の入射口52の開口領域に全域が含まれるようにすることが望ましい。つまり、前述したように、開口部17とリフレクタ14の入射口52の開口形状及び面積を略同じとするか、開口部17の開口形状及び面積をリフレクタ14の入射口52より小さくすることが望ましい。これは、その大小関係が逆になると、リフレクタ支持台13の開口部17内とリフレクタ14の下部の間に入り込んでしまう光が生じ、その結果、器具効率が低下するからである。
以上のように、本実施の形態では、リフレクタ14等の配光制御部材を備えた発光装置10において、電気的な制御方法を用いるのではなく、色変換部材15を用いることで発光色を容易に変更可能とし、外部から色変換部材15を簡単に着脱可能とし、かつ、装置外観に違和感ある色付きのないものを提供することができる。したがって、発光装置10を、例えば照明器具に組み込み、施設空間に設置した場合、施主や設計事務所等から色温度調整や光色変換等の要望があれば、光源モジュール(LEDパッケージ11及び基板12)を変更することなく、色変換部材15のみ(色変換器)を現地(照明器具を施設空間に設置した状態)で付け加える、あるいは、交換する等の手法にて要望に迅速に応えることができる。また、本実施の形態では、器具効率や光の演色性を向上させることが可能である。さらに、電気的なLED調光制御が必要ないため、高価格要因となる混色用調光電源を用いることのない安価な発光装置10を提供することができる。
ここで、前掲の特許文献4では、単に光源装置のリフレクタ部分のみを着脱可能(色調整を目的とするものではない)とする構成が示されていた。この構成では、第1反射カップと第2反射カップのうち、第2反射カップのみが交換可能であり、リフレクタ部分の土台である第1反射カップは固定されたままである。これに対し、本実施の形態に係る発光装置10は、複数のLEDパッケージ11を同時に覆う色変換部材15を簡単に交換できるようにすべく、リフレクタ14全体を簡単に着脱せしめる手法を採用したものである。
なお、本実施の形態に係る発光装置10は、例えば、光束に関係なく一般照明や演出照明等の照明器具のほか、美術館や医療用等の特殊照明に利用できる。また、ショーケースや冷蔵庫等の機器へ組み込まれる照明装置、又は、サイン灯や表示灯用のバックライト等にも利用できる。
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
図4は、本実施の形態に係る発光装置10の分解斜視図である。図5(a)、(b)、(c)は、それぞれ発光装置10の底面図、側面図、上面図である。図5(d)は、図5(b)のD−D断面図である。
本実施の形態では、リフレクタ支持台13に取り付け凹部19を設け、逆にリフレクタ14には取り付け凸部18を設けている。リフレクタ支持台13とリフレクタ14の合体時には、取り付け凹部19と取り付け凸部18が嵌合するようにする。これにより、実施の形態1と同様に、リフレクタ支持台13にリフレクタ14を取り付ける作業が容易になる。また、実施の形態1と同様に、リフレクタ支持台13とリフレクタ14を嵌合した後にリフレクタ14が容易に外れることのないようにすることができる。本実施の形態においても、リフレクタ支持台13からリフレクタ14を分離させる際には、リフレクタ支持台13の側壁を外側に押し広げる等して、取り付け凸部18と取り付け凹部19が嵌合した状態を解除できるようにすることはいうまでもない。なお、図4では、前述したように、基板12に導電パターン22が形成されていることを示している。
実施の形態3.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
図6(a)、(b)は、本実施の形態に係る発光装置10の断面図である。本実施の形態において、発光装置10の底面図は図1(a)と同様であり、図6(a)は、図1(a)のB−B断面図、図6(b)は、図1(a)のA−A断面図(一部)に相当する。
本実施の形態では、図6(a)、(b)に示したように、発光装置10を、LEDパッケージ11の表面(発光面51)の位置よりリフレクタ支持台13の開口部17(底面)の位置が低くなる(図では、上方になる)ように構成している。つまり、LEDパッケージ11の一部分がリフレクタ支持台13の開口部17から突出している。そして、リフレクタ支持台13に装着する色変換部材15に、LEDパッケージ11の形状に合わせてLEDパッケージ11に被せられるような凹部23を持たせている。つまり、色変換部材15が、LEDパッケージ11の突出した部分に対応する形状に形成された凹部23を具備している。色変換部材15は、この凹部23がLEDパッケージ11の突出した部分を覆うようにリフレクタ支持台13に着脱自在に組み込まれる。
本実施の形態では、リフレクタ14の底面よりLEDパッケージ11の発光面51がやや高い位置に配置されるため、LEDパッケージ11からの光を効果的にリフレクタ14で全面反射でき、発光装置10の発光効率が向上する。また、それとともに色変換部材15の凹部23とLEDパッケージ11が嵌合するため、色変換部材15の位置決めができ、色変換部材15を固定することが可能になる。また、色変換部材15を装着しない状態では、LEDパッケージ11の発光面51より基板12に近い側にもリフレクタ14が存在することになるため、LEDパッケージ11の発光面51より低い方向(図では、上方)に進む光もリフレクタ14により反射して利用でき、発光装置10の発光効率が向上する。
なお、図6(a)では、色変換部材15として、実施の形態1のものより幅を広くしたものを用いているが、この幅はもっと狭くしても構わない。前述したように、幅が広いものは、挿入凸部20に対応する部分に穴を設け、この穴に挿入凸部20を挿入することで、色変換部材15の位置決め(固定)をすることができる。また、幅の広狭に関わらず、本実施の形態では、色変換部材15の凹部23の幅がリフレクタ14の入射口52の幅と同じか、やや小さくなるようにするため、色変換部材15の凹部23をリフレクタ14の入射口52に嵌合させることでも、色変換部材15の位置決め(固定)をすることができる。これにより、発光装置10が照明目的に天井面に設置されたような場合に、色変換部材15を、リフレクタ14の上面に載せて位置決めした状態でリフレクタ14とともにリフレクタ支持台13に簡単に取り付けることができる。
実施の形態4.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
図6(c)は、本実施の形態に係る発光装置10の断面図である。本実施の形態において、発光装置10の底面図は図1(a)と同様であり、図6(c)は、図1(a)のB−B断面図に相当する。
本実施の形態では、色変換部材15が、LEDパッケージ11の発光面51を覆う領域のみに蛍光材料を含有する。ここでは、色変換部材15の両端部に、色変換部材15を支持するための支持板24(蛍光材料を含有しない)を設けている。蛍光材料は比較的高価であるため、このように、色変換部材15(特に、蛍光材料)を限定的に配置することで、材料費を低減できる。
実施の形態5.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
図6(d)は、本実施の形態に係る発光装置10の断面図である。図6(d)は、実施の形態1の説明に用いた図2(d)に対応する図であり、図1(a)のB−B断面図に相当する。
本実施の形態では、リフレクタ支持台13の開口部17は、基板12に近い側から遠い側に向けて開口面積が大きくなっている。そして、開口面積が最も大きい部分がリフレクタ14の入射口52と略同じ大きさになっている。このように、開口部17の側面をリフレクタ14の斜面(内側面53)の形状を延長するような形で斜面状とすることで、色変換部材15がない場合にリフレクタ14と開口部17の側面の形状に段差が生じず、段差での繰り返し反射による光損失を抑えることが可能となる。
実施の形態6.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
図7(a)は、本実施の形態に係る発光装置10の断面図及び底面図である。
本実施の形態では、発光装置10は、円柱状であり、平面形状が円形になっている。構成については、実施の形態1と同様である。この発光装置10は、例えば空間照明用のダウンライト、あるいは、その中核をなす発光ユニットとして使用することができる。
実施の形態7.
本実施の形態について、主に実施の形態6との差異を説明する。
図7(b)は、本実施の形態に係る発光装置10の断面図及び底面図である。
図7(b)に示すように、リフレクタ支持台13の開口部17が複数(ここでは、一例として5個)のLEDパッケージ11を同時に囲むような構成を採用してもよい。ここでは、リフレクタ14の入射口52がリフレクタ支持台13の開口部17と同じか、やや大きくなっており、1つの入射口52で複数のLEDパッケージ11からの光を入射するようにしているが、実施の形態6と同様に、入射口52をLEDパッケージ11ごとに設けてもよい。
実施の形態8.
本実施の形態について、主に実施の形態7との差異を説明する。
図7(c)は、本実施の形態に係る発光装置10の断面図及び底面図である。
本実施の形態では、色変換部材15が、実施の形態4と同様に、LEDパッケージ11の発光面51を覆う領域のみに蛍光材料を含有する。つまり、色変換部材15は、支持板24以外の部分が個々のLEDパッケージ11の直上部にのみ位置するように構成されている。ここで、支持板24をリフレクタ14と同じ材料、あるいは、同色の材料で形成することで、支持板24の着色が装置外観に影響を与えないようにすることができる。
実施の形態9.
図8(a)は、本実施の形態に係る照明装置90の底面図である。図8(b)は、図8(a)のE−E断面図である。
図8(a)に示すように、実施の形態1〜5に係る発光装置10は、角状の照明装置90に使用することができる。ここでは、特に、実施の形態1に係る発光装置10を使用した例を示すが、これに限定されるものではない。
図8(a)、(b)に示した例において、照明装置90は、発光装置10を4つ備えるほか、筐体91、ルーバー92、電源回路93、放熱体94、発光装置取り付け台95を備えている。発光装置10は2つで1つの発光ユニットを構成しており、発光ユニットごとに、表面に防眩目的のルーバー92が設けられている。ルーバー92は、必要に応じて、筐体91から取り外すことができるものとする。図8(b)に示したように、1つの発光ユニットを構成する2つの発光装置10は、それぞれの基板12が発光装置取り付け台95に密着するように取り付けられる。基板12の背面側には発光装置取り付け台95を介してLEDパッケージ11の発生熱を放熱する放熱体94が設けられている。また、LEDパッケージ11を駆動するための電源回路93が設けられている。
このように、発光装置10を照明器具に使用した場合でも、例えばその器具の設置現場で使用者の要望により発光色の変換を行う必要が生じたのであれば、前述したように簡単かつ迅速に要望に応えることができる。具体的には、ルーバー92を照明装置90の筐体91から取り外し、リフレクタ14を発光装置10のリフレクタ支持台13から取り外せば、後は、単に色変換部材15を着脱することで簡単かつ迅速に発光色の変換を行うことが可能である。特に、発光装置10の基板12を、異なる光色のLEDパッケージ11を実装した基板12と交換する作業等が不要であるため、作業に手間がかからないだけでなく、管理するLEDパッケージ11や基板12の種類の増大を防ぐことができる。つまり、器具設置現場での電気工事が不要であるため、LEDパッケージ11の部品管理面からも色変換部材15の交換作業面からも負担を少なくできるという効果が得られる。
上記のような照明装置90は、例えばオフィス空間のシステム天井に埋め込み設置される。本実施の形態では、照明装置90を設置した状態のまま、外部から色変換部材15を簡単に交換できるため、使用者(オフィス作業者や施主等)のニーズに合わせ、必要なときに容易に室内照明光の性質(色合い、演色性等)を変更することができる。
実施の形態10.
図8(c)は、本実施の形態に係る照明装置90の底面図である。
図8(c)に示すように、実施の形態1〜5に係る発光装置10は、ライン状の照明装置90にも使用することができる。
以上では色変換部材15を着脱可能とする発光装置10の実施の形態を幾つか示した。そのうち、図1のような複数のLEDパッケージ11のそれぞれに対応する位置にリフレクタ14を個別に設けたライン状の装置構成例では、その構成上、LEDパッケージ11の実装配置条件(配置ピッチやパッケージ個数)に制約が生じる。一方で日々LEDパッケージ11自体の特性改善が進んでおり、発光装置10としても市場の大光量化要求等に対し柔軟に対応していく必要がある。
以下、そのような観点から発光装置10の構成を変更した実施の形態について説明する。
実施の形態11.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
図9(a)は、本実施の形態に係る発光装置10の短手方向の断面図(短手方向で切った断面図)、図9(b)は、発光装置10の分解斜視図(一部)である。
図9(a)、(b)に示すように、発光装置10は、図1や図4に示したものと同様に複数のLEDパッケージ11がライン状(略直線状)に実装された基板12と、リフレクタ14とを備えるとともに、その間に、LEDの光色を変換する色変換部材15(例えばシート状)を着脱可能に備える。また、本実施の形態では、発光装置10が、リフレクタ14に近い側の端部101aに色変換部材15を配設可能な本体側リフレクタ101(他のリフレクタの一例)を備える。本体側リフレクタ101は、ライン状に配置されたLEDパッケージ11の列であるLEDパッケージアレイ100(2つ以上の光源からなる光源群の一例)に沿って1つ設けられ、LEDパッケージアレイ100から発せられる光を内側面101bで反射して端部101aから出射する。少なくとも基板12と本体側リフレクタ101は、装置本体を構成する。
なお、ここでは、発光装置10の一例として平面形状及び側面形状が長方形のものを示すが、これ以外の形状を採用しても構わない。また、発光装置10の一例として天井照明等の用途に用いられ、下向きに発光するものを示すが、発光装置10の用途、発光方向等は任意である。また、本体側リフレクタ101の一例として、基板12に実装された全てのLEDパッケージ11で構成されたLEDパッケージアレイ100に沿って設けられたものを示すが、本体側リフレクタ101は一部のLEDパッケージ11のみで構成されたLEDパッケージアレイ100に沿って設けられていても構わない。また、LEDパッケージアレイ100の一例として、基板12上で複数のLEDパッケージ11が1列にライン状に配置されたものを示すが、複数のLEDパッケージ11が2列以上ライン状に配置されてLEDパッケージアレイ100を構成していても構わない。
色変換部材15は、入射面55が、LEDパッケージアレイ100を構成するLEDパッケージ11の発光面51と対向するように、本体側リフレクタ101の端部101aに着脱自在に設置される。リフレクタ14は、入射口52が色変換部材15を隔てて本体側リフレクタ101の端部101aと対向するように装置本体に着脱自在に取り付けられる。したがって、色変換部材15が本体側リフレクタ101の端部101aに設置され、リフレクタ14が装置本体に取り付けられた状態では、まず、LEDパッケージアレイ100を構成するLEDパッケージ11の発光面51から放射された光が直接、あるいは、本体側リフレクタ101の内側面101bで反射して色変換部材15の入射面55に入射される。次に、入射面55に入射された光の色が色変換部材15によって変換される。続けて、色が変換された光が色変換部材15の出射面56から出射される。そして、出射面56から出射された光がリフレクタ14の入射口52に入射される。最後に、入射口52に入射された光が直接、あるいは、リフレクタ14の内側面53で反射してリフレクタ14の出射口54から出射される。
このように、本実施の形態では、LEDパッケージ11がライン状に実装され、その長手方向に沿う両側に本体側リフレクタ101が位置するような構成となっている。各LEDパッケージ11間には特に仕切り部材が存在しないため、基板12に予め個数及び配置を変更可能(結果的には配光を変更可能)とする導電パターン(配線パターン)を設けておくことで、装置大光量化等の必要性に応じLEDパッケージ11の実装個数や配置間隔等を調整することが可能となる。あるいは、予め異なる実装配置条件でLEDパッケージ11をライン状に実装しておいた基板12を交換装着することでの対応も可能である。なお、本実施の形態においては、リフレクタ14が着脱できなくても、同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、本体側リフレクタ101の内側面101b(表面)を、拡散性、鏡面性を問わず反射率の高い面とすることで、LEDパッケージ11から発せられる光がその面で効率よく反射されて色変換部材15に入射する。さらに色変換部材15で反射された光が本体側リフレクタ101の内側面101bで再度反射され、光の強さを高く保ったまま色変換部材15に再入射する。そのため、色変換効率、即ち発光効率のよい色可変の発光装置10を得ることができる。本体側リフレクタ101は、例えば、金属板に表面塗装や表面蒸着を施したもの、高反射性ポリカーボネート等の樹脂を型成形したもの、薄手の高反射シート材料を折り曲げ成形したもの等として構成することができる。本体側リフレクタ101は、基板12あるいは筐体(装置本体の一部)へ取り付けられるが、その固定方法は一通りではなく、例えばネジ止め、嵌合止めのような方法を用いることができる。本体側リフレクタ101の端部101a側には色変換部材15やリフレクタ14が配置されるため、特に本体側リフレクタ101が薄手のシート材料の場合には本体側リフレクタ101が型崩れしないように、図9(a)に示したようなリフレクタ支持部102(装置本体の一部)(図9(b)では省略している)を設け、強度を与えるように構成することが望ましい。
本実施の形態において、本体側リフレクタ101(及びリフレクタ支持部102)は、リフレクタ支持台13を構成する。本体側リフレクタ101の内壁は、リフレクタ支持台13の開口部17を形成しており、この開口部17は、実施の形態5と同様に、基板12に近い側から遠い側に向けて開口面積が大きくなっている。そして、開口面積が最も大きい部分がリフレクタ14の入射口52と略同じ大きさになっている。
ここでは図示していないが、実施の形態1と同様に、リフレクタ14と本体側リフレクタ101とのそれぞれに嵌合部等、互いに係り合って固定可能な固定機構を設け、リフレクタ14と本体側リフレクタ101との間に色変換部材15を配置し固定できるような構成とすることが望ましい。このとき、色変換部材15は、例えばリフレクタ14と本体側リフレクタ101とで挟み込んで固定されるような形になる。
前述したように、発光装置10の形状は、図9(a)、(b)に示したものに限らず、例えば図7(b)に示したような円形であってもよい。この場合、環状あるいは放射状に配設された2つ以上のLEDパッケージ11からなる集合光源(光源群)の周囲に本体側リフレクタ101を設けるようにすることで、やはり光源配置や個数調整に対応しやすい発光装置10を得ることが可能である。
以上のような構成にすれば、上述のように発光装置10への要求仕様変更がなされ、LEDパッケージ11の個数調整や配置調整の必要性が生じた場合にも、個々のLEDパッケージ11の実装配置条件に対応するリフレクタ14を新たに用意する必要がない。本実施の形態では、このような場合、基板12上のLEDパッケージ11の個数や配置を変えることだけ、あるいは、予めLEDパッケージ11の個数や配置が調整された基板12と交換することで対応可能である。
また、本実施の形態では、LEDパッケージ11の発光面51から色変換部材15を離して配置することになるため(距離は本体側リフレクタ101の厚みを変更することで調整可能)、色変換部材15にLEDの発する熱が与えるストレスを和らげることができ、色変換部材15自体の熱劣化(光束低下)進行が緩やかになり、より長期間の装着使用が可能になる。さらに、配光調整が必要な場合には色変換部材15の出射面56側に配置されるリフレクタ14として、多種形状のものを用意しておき、必要に応じて選択して装着することで対応可能である。
以下では、本実施の形態の変形例について説明する。
図9(c)は、本実施の形態の第1変形例に係る発光装置10の分解斜視図(一部)である。図9(c)は、本実施の形態の説明に用いた図9(b)に対応する図である。
本例では、色変換部材15と本体側リフレクタ101との間に、絶縁性及び透光性を有する板状部材103が着脱自在に取り付けられる。板状部材103は、LEDパッケージアレイ100を覆い、例えばPET樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の非導電性(絶縁性)をもつ透光性材料で形成されている。このような構成にすることで、色変換部材15を着脱する際に個々のLEDパッケージ11の電極部に作業者が触れることがなく、万一通電したまま着脱作業してしまった場合にも安全な製品とすることができる。
図9(d)は、本実施の形態の第2変形例に係る発光装置10の分解斜視図(一部)である。図9(d)は、本実施の形態の説明に用いた図9(b)に対応する図である。
本例では、色変換部材15の出射面56側に配置されるリフレクタ14の短手方向で対向する内側面53の一方から他方にかけて少なくとも1つの反射枠104(反射板)が取り付けられる。反射枠104は、幾つかのLEDパッケージ11の間に相当する位置に短手方向に沿って設けられる。このような構成にすることで、発光装置10が下側を照射する天井照明等に使用される場合、色変換部材15が反射枠104によってしっかりと固定される。さらにLEDパッケージ11間に相当する位置に幾つかの反射枠104を設けることで、消灯時に色変換部材15の表面で広く観察される色付きの領域を狭くすることができる。また、反射枠104をLEDパッケージ11間に相当する位置に配置することにより、発光装置10の出光面の輝度分布が明るい部分と暗い部分とで規則的に変化することになるため、意匠性の向上や、照度分布の均斉化にも繋がる。また、同時に反射枠104の基本機能として、発光装置10を遠めより見込んだ際の眩しさによるグレアを抑制することができる。
図示していないが、反射枠104はLEDパッケージ11間に相当する位置ではなく、各LEDパッケージ11の光軸上に配置してもよい。発光装置10の出光面で最も輝度が高いのは、各LEDパッケージ11の光軸上であるため、反射枠104がLEDパッケージ11の光軸上に置かれると、発光装置10を見込んだ際に感じられる不快グレアを抑制でき、眩しさの感じにくい柔らかい照明環境を演出することができる。
実施の形態12.
本実施の形態について、主に実施の形態11との差異を説明する。
図10(a)、図11(a)、図12(a)は、本実施の形態に係る発光装置10の分解斜視図、図10(b)、図11(b)、図12(b)は、発光装置10の短手方向の断面図である。図10(a)、(b)は、発光装置10のリフレクタ14及び基板受け板106(装置本体の一部)を取り外した状態を示しているのに対し、図11(a)、(b)は、発光装置10のリフレクタ14及び基板受け板106を取り付けた状態を示している。また、図11(a)、(b)は、発光装置10の透光性カバー105及び基板受け板106を取り付けた状態を示しているのに対し、図12(a)、(b)は、発光装置10の透光性カバー105及び基板受け板106を取り外した状態を示している。
図10(a)、(b)に示すように、発光装置10は、図1や図4に示したものと同様に複数のLEDパッケージ11がライン状(略直線状)に実装され、導電パターン22が形成された基板12と、色変換部材15と、実施の形態11と同様の本体側リフレクタ101とを備える。また、本実施の形態では、発光装置10が、色変換部材15の出射面56側に取り付けられるドーム状(凸状)の透光性カバー105を備える。透光性カバー105は、色変換部材15の出射面56を覆い、発光装置10の出光面側に湾曲している。透光性カバー105としては、例えば乳白カバー等の光拡散性カバーを用いることができる。透光性カバー105を湾曲形状とすることで頂点内側付近では色変換部材15との間に一定の空間ができるため、色変換部材15から出射される光を透光性カバー105内で十分に拡散させることができる。したがって、色変換部材15の表面でLEDパッケージ11の配置に応じて生ずる発光強度分布の不均一性(発光強度の高低差)を抑えることができ、例えば蛍光灯のような柔らかい配光特性を得ることができる。
なお、図中、基板12、本体側リフレクタ101、色変換部材15をそれぞれ2つ連結して用いているが、それぞれ1つのみ用いる構成、それぞれ3つ以上連結して用いる構成、あるいは、それぞれ異なる数連結等して用いる構成を採用しても構わない。また、透光性カバー105の数も1つに限らず、2つ以上を連結して用いても構わない(後述する基板受け板106、リフレクタ14についても同様である)。また、ここでは、シームレス型のライン照明が実現できるように、発光装置10の長手方向の両端部が開口されているが、長手方向の両端部に側壁等が設けられていても構わない。この場合、本体側リフレクタ101の長手方向の端部に側壁等が設けられてもよいし(このとき、その内側表面は高反射率の面であることが望ましい)、別途長手状の筐体を用いて、この筐体の長手方向の端部に側壁等を設けてもよい。
また、図11(a)、(b)に示すように、本実施の形態では、発光装置10を、上から順に、基板受け板106(筐体の一例)、基板12、本体側リフレクタ101、色変換部材15、透光性カバー105、リフレクタ14で構成することができる。基板受け板106は、金属材料で構成され、基板12を支持する。リフレクタ14は、色変換部材15の出射面56側に配置されたドーム状の透光性カバー105の上に重ねて配置される。リフレクタ14は、実施の形態1の第2変形例と同様に、短手方向に沿って複数の反射枠104を具備する。透光性カバー105がリフレクタ14の出射口54側に湾曲しているため、リフレクタ14の反射枠104は、それぞれ断面が透光性カバー105と同形状に加工されている。即ち、それぞれの反射枠104には、透光性カバー105の形状に合わせた切り欠きが設けられている。
以上のような構成にすれば、LEDパッケージ11から放射される光が、まず色変換部材15により異なる色の光に変換され、それが透光性カバー105で拡散されて柔らかな光になり、さらにその光が、リフレクタ14により配光角が絞られて装置下方に照射される。また、上記のような構成の発光装置10の出光面を遠くから見込んだ場合には、一見、従来の蛍光灯照明装置のような慣れ親しんだ印象が与えられるとともに、リフレクタ14の反射枠104で視野角が制限され不快グレアを知覚しにくいといった効果が得られる。
図12(a)、(b)に示すように、本実施の形態では、発光装置10から透光性カバー105を取り除いてもよい。この場合、色変換部材15の出射面56側にリフレクタ14がそのまま配置されることになるが、前述したように、リフレクタ14の反射枠104は透光性カバー105の湾曲形状に合わせて一部をくり抜いた形状になっているため、必要なときに透光性カバー105を挿入して使用することができる。なお、反射枠104の高さを調整すること等によっても、グレア対策や配光変更を行うことが可能である。
なお、本実施の形態では、本体側リフレクタ101の光を入射する端部において、それぞれのLEDパッケージ11の位置に合わせて貫通孔を設けているが、実施の形態11と同様に当該端部の略全面を開口しても構わない。また、リフレクタ14の反射枠104は取り除いてもよい。
以上のような構成を採用したことで、本実施の形態においても、色変換部材15の着脱により容易に発光色の変更を可能とし、LEDパッケージ11の個数(実装密度等)の変更にも柔軟に対応でき、長期間使用可能な発光装置10を得ることができる。さらに色変換部材15の出射面56側に透光性カバー105(例えばドーム状の乳白カバー)を配置することで、色変換部材15の表面上でLEDパッケージ11の配置による明暗イメージが生じることを抑制し、従来慣れ親しんだ蛍光ランプに近い配光特性をもった照明、即ち、拡散性の高い照明を得ることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、2つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、1つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、2つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
10 発光装置、11 LEDパッケージ、12 基板、13 リフレクタ支持台、14 リフレクタ、15 色変換部材、16 表面カバー、17 開口部、18 取り付け凸部、19 取り付け凹部、20 挿入凸部、21 挿入凹部、22 導電パターン、23 凹部、24 支持板、51 発光面、52 入射口、53 内側面、54 出射口、55 入射面、56 出射面、81 LEDチップ、82 LEDパッケージ筐体、83 封止樹脂、84 電極端子、90 照明装置、91 筐体、92 ルーバー、93 電源回路、94 放熱体、95 発光装置取り付け台、100 LEDパッケージアレイ、101 本体側リフレクタ、101a 端部、101b 内側面、102 リフレクタ支持部、103 板状部材、104 反射枠、105 透光性カバー、106 基板受け板。

Claims (24)

  1. 光を発光面から放射する光源と、
    前記光源が配設される装置本体と、
    光を入射面から入射し、当該光の色を変換して当該光を出射面から出射する色変換部材と、
    光を入射口から入射し、当該光を内側面で反射して出射口から出射するリフレクタとを備え、
    前記色変換部材は、前記入射面が前記光源の発光面と対向するように前記装置本体に着脱自在に組み込まれ、
    前記リフレクタは、前記入射口が前記色変換部材の出射面と対向するように前記装置本体に着脱自在に取り付けられることを特徴とする発光装置。
  2. 前記装置本体は、前記光源が配設される基板と、前記基板を覆う筐体とを具備し、
    前記筐体は、前記基板にて前記光源が配設される位置に対応する位置に、前記光源を囲む開口部を有し、
    前記リフレクタは、前記入射口が前記色変換部材を隔てて前記筐体の開口部と対向するように前記筐体に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記筐体の開口部は、光を内側面で反射することを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
  4. 前記筐体の開口部は、前記基板に近い側から遠い側に向けて開口面積が大きくなることを特徴とする請求項2又は3に記載の発光装置。
  5. 前記筐体の開口部は、開口面積が最も大きい部分が前記リフレクタの入射口と略同じ大きさであることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
  6. 前記筐体は、凹形状に形成され、
    前記色変換部材は、前記入射面が前記筐体の開口部を覆うように前記筐体の底面に着脱自在に配置され、
    前記リフレクタは、前記入射口が前記色変換部材を隔てて前記筐体の開口部と対向するように前記筐体の内側に着脱自在に嵌合されることを特徴とする請求項2から5までのいずれかに記載の発光装置。
  7. 前記リフレクタは、前記入射口がある面に凸部又は凹部を具備し、
    前記筐体は、前記基板と対向する面の反対側の面に凹部又は凸部を具備し、
    前記リフレクタは、前記凸部又は凹部が前記筐体の凹部又は凸部と嵌合するように前記筐体に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項2から6までのいずれかに記載の発光装置。
  8. 前記光源は、一部分が前記筐体の開口部から突出し、
    前記色変換部材は、前記光源の突出した部分に対応する形状に形成された凹部を具備し、前記凹部が当該部分を覆うように前記筐体に着脱自在に組み込まれることを特徴とする請求項2から7までのいずれかに記載の発光装置。
  9. 前記光源は、前記発光面が下を向くように前記装置本体に配設され、
    前記リフレクタは、前記入射口がある上面に前記色変換部材を載せた状態で前記色変換部材の位置決めをする位置決め部を具備し、
    前記色変換部材は、前記リフレクタの上面に載せられて前記位置決め部により位置決めされた状態で前記リフレクタとともに前記装置本体に取り付けられることを特徴とする請求項1から8までのいずれかに記載の発光装置。
  10. 前記光源は、前記発光面が平坦であり、
    前記色変換部材は、前記入射面が前記光源の発光面に密着するように前記装置本体に着脱自在に組み込まれることを特徴とする請求項1から9までのいずれかに記載の発光装置。
  11. 前記発光装置は、さらに、
    前記リフレクタの出射口を覆う透光性の表面カバーを備えることを特徴とする請求項1から10までのいずれかに記載の発光装置。
  12. 前記色変換部材は、色素顔料を含む着色材料、又は、前記入射面から入射する光の波長の一部をカットする波長フィルタ材料を含有することを特徴とする請求項1から11までのいずれかに記載の発光装置。
  13. 前記色変換部材は、蛍光体を含む蛍光材料を含有することを特徴とする請求項1から12までのいずれかに記載の発光装置。
  14. 前記色変換部材は、前記光源の発光面を覆う領域のみに前記蛍光材料を含有することを特徴とする請求項13に記載の発光装置。
  15. 前記発光装置は、前記光源を複数備え、
    前記色変換部材は、前記入射面が前記光源のうち、2つ以上の光源の発光面を覆うように前記装置本体に着脱自在に組み込まれることを特徴とする請求項1から14までのいずれかに記載の発光装置。
  16. 前記発光装置は、前記光源として、2つ以上の光源からなる光源群を備え、
    前記装置本体は、前記光源群が配設される基板を具備し、
    前記発光装置は、さらに、
    前記光源群から発せられる光を内側面で反射して端部から出射する他のリフレクタを備え、
    前記リフレクタは、前記入射口が前記色変換部材を隔てて前記他のリフレクタの光が出射される端部と対向するように前記装置本体に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  17. それぞれ光を発光面から放射する2つ以上の光源からなる光源群と、
    前記光源群が配設される装置本体であって、光を入射口から入射し、当該光を内側面で反射して出射口から出射するリフレクタを取り付け可能な装置本体と、
    光を入射面から入射し、当該光の色を変換して当該光を出射面から出射する色変換部材であって、前記入射面が前記光源群の発光面と対向し、かつ、前記出射面が前記リフレクタの入射口と対向するように前記装置本体に着脱自在に組み込まれる色変換部材と、
    前記光源群から発せられる光を内側面で反射して端部から出射する他のリフレクタであって、当該端部が前記色変換部材の入射面と対向するように前記装置本体に配置される他のリフレクタとを備えることを特徴とする発光装置。
  18. 前記発光装置は、さらに、
    絶縁性及び透光性を有し、前記色変換部材と前記他のリフレクタとの間に着脱自在に取り付けられる板状部材を備えることを特徴とする請求項16又は17に記載の発光装置。
  19. 前記発光装置は、さらに、
    前記色変換部材の出射面を覆い、前記リフレクタの出射口側に湾曲した透光性カバーを備えることを特徴とする請求項1から18までのいずれかに記載の発光装置。
  20. 前記色変換部材は、シート状であることを特徴とする請求項1から19までのいずれかに記載の発光装置。
  21. 前記光源は、360〜470nm(ナノメートル)の発光波長成分を含む光を前記発光面から放射することを特徴とする請求項1から20までのいずれかに記載の発光装置。
  22. 前記光源は、白色LED(発光ダイオード)であることを特徴とする請求項1から21までのいずれかに記載の発光装置。
  23. 請求項1から22までのいずれかに記載の発光装置と、
    前記光源を駆動するための電源回路とを備えることを特徴とする照明装置。
  24. 請求項1から22までのいずれかに記載の発光装置に対して着脱自在の色変換部材を有することを特徴とする色変換器。
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