JP2011175869A

JP2011175869A - 光源ユニット及び照明装置

Info

Publication number: JP2011175869A
Application number: JP2010039214A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Suzuki; 則雅鈴木
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-09-08
Also published as: EP2360421A1; US20110205735A1; CN102192446A

Abstract

【課題】反射体を合成樹脂材料で形成し、反射面の変形を抑制して対象物へ有効に光を照射することができる光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた照明装置を提供すること目的とする。
【解決手段】本発明は、照射開口部２２を有し、この照射開口部２２に向かって拡開する曲面の一部によって形成された反射面２１と、前記照射開口部２２の端部２２ａ間を繋ぐように形成された補強部２３と、前記反射面２１と対向する側面側に形成された開口窓２４とを備えた合成樹脂製の反射体２と、この反射体２の前記開口窓２４に対向して配設された光源５とを備える光源ユニット１である。
【選択図】図５

Description

本発明は、夜の景観を美しく演出するライトアップ等を行うのに適する光源ユニット及び照明装置に関する。

従来、照明装置において、ランプから放射される光を反射する反射面の形状を放物線を回転させた回転放物面とし、この回転放物面の焦点にランプの光中心を配置するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これによって、反射面で反射された光は、略平行光となって照射される。したがって、例えば、対象物にスポットをあてて照明を行い、効果的に演出するには、特許文献１に示されたような構成によって、ランプの光中心を反射面の焦点に配置することが好適となる。

ところで、光源として例えば、ＬＥＤ等の発光素子を用いる場合、通常、ＬＥＤ等は基板に面実装等されているため、その光源部分は平板状であり、ＬＥＤ等の光中心を例えば、回転放物面からなる反射面の焦点に高さ位置を調整して配置するのは困難となる。そのため、ビームの開きが大きくなったり、反射光が拡散したりして、対象物へ有効に光を照射できないという不具合が生じる。

そこで、側面側に発光素子を配設し、この発光素子から出射された光が側面側と平行方向に照射されるように反射面を形成した光源ユニットが開発されている。この場合、一般的には、反射面を形成する反射体は、例えば、アルミニウム等の金属材料で形成される。

このように、反射体を金属材料で形成するのは重量、加工性やコスト面において有利ではない。したがって、これらの問題を解決するため、反射体を合成樹脂材料で形成することが考えられる。

特開２００８−１１７５５８号公報（段落［００１６］）

しかしながら、反射体を合成樹脂材料で形成すると、熱や機械的負荷等の影響で反射面が変形し、光源から出射される光を対象物へ有効に照射できなくなる虞が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、反射体を合成樹脂材料で形成し、反射面の変形を抑制して対象物へ有効に光を照射することができる光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた照明装置を提供すること目的とする。

請求項１に記載の光源ユニットは、照射開口部を有し、この照射開口部に向かって拡開する曲面の一部によって形成された反射面と、前記照射開口部の端部間を繋ぐように形成された補強部と、前記反射面と対向する側面側に形成された開口窓とを備えた合成樹脂製の反射体と；この反射体の前記開口窓に対向して配設された光源と；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技術的意味及び解釈は次による。

曲面に形成された反射面は、例えば、回転放物面や回転楕円面等に形成した反射面が含まれ、格別特定の形態に限定されるものではない。また、反射面は、例えば、アルミ蒸着等の処理を施して反射効率を向上させることが好ましい。

照射開口部の端部間とは、反射面が拡開した末端の端部間のみを意味するものではない。所定の幅を有する範囲を含むものである。例えば、補強部が形成される位置は、照射開口部の上端より若干下側へ下がっていてもよいし、また、外周より内側へ入っていてもよい。つまり、反射面の変形を抑制する機能を実現できる位置であればよい。

開口窓には、光源から出射される光が反射面に作用するように、例えば、光源としての発光素子が臨むように配設される。なお、光源の発光部と開口窓の反射面に対向している面は、互いに面一となることで光源からの光を反射面を介して効率よく照射することができるが、このような構成に限定されるものではない。

光源とは、例えば、ＬＥＤや有機ＥＬ等の固体発光素子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。反射体は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の材料で形成でき、また、これに限らず他の合成樹脂材料を用いることができる。

請求項２に記載の光源ユニットは、請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記光源は、光源取付け部材に取付けられていて、光源取付け部材は、前記反射体に形成された開口窓に案内されて位置決めされることを特徴とする。

光源が発光素子である場合には、発光素子は、例えば、基板に実装され、この基板が光源取付け部材に取付けられる。この場合、基板には、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂や放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミックス材料又は他の合成樹脂材料を適用できる。また、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用することもできる。
さらに、光源がソケット等に装着され、このソケットが光源取付け部材に取付けられる場合も許容する。

さらにまた、光源が発光素子である場合、この発光素子の実装は、表面実装方式や基板に直接実装するチップ・オン・ボード方式によって配設されたものが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特段限定されるものではない。光源取付け部材は、基板の放熱を促進するため、アルミニウム材料等の熱伝導が良好な金属材料で形成するのが好ましい。
このような構成により、光源取付け部材は、開口窓に案内されて位置決めされるので、発光素子を反射面の焦点に配置することが容易となる。
請求項３に記載の照明装置は、本体と；この本体内に配設された複数の請求項１又は請求項２に記載の光源ユニットを具備することを特徴とする。

照明装置としては、投光器が好適であるが、屋内又は屋外で使用される各種照明器具に適用可能である。この構成によって、目的とする照度に応じた光を照射できる。

請求項１に記載の発明によれば、対象物へ有効に光を照射することができるとともに、所期の配光が得やすく、また、反射面の変形を抑制することができ、光を対象物へ有効に照射する機能を維持することが可能な光源ユニットを提供することができる。
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、発光素子を反射面の焦点に配置することが容易となる。

請求項３に記載の発明によれば、上記各請求項に記載の発明の効果を奏し、また、複数の光源ユニットを有しているので目的とする照度に応じた光を照射できる照明装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。同照明装置を分解して示す斜視図である。同照明装置において前面カバーを取外して示す平面図である。同光源ユニットを示す斜視図である。同光源ユニットを分解して示す斜視図である。同じく、光源ユニットを分解して背面側から見て示す斜視図である。同光源ユニットを示す正面図である。同光源ユニットを示す背面図である。同光源ユニットを示す断面図である。同光源ユニットを組み合わせた一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図１乃至図１０を参照して説明する。図１乃至図３は、照明装置として投光器を示し、図４乃至図１０は、照明装置に組み込まれる光源ユニットを示している。

図１乃至図３においては、２台の投光器１０が並設されて組となった形態を示している。図２は、２台のうち、１台を分解して示しており、図２に代表して示すように、投光器１０は、本体として箱状の筐体１１と、この筐体１１内に収容された光源部１２と、筐体１１と光源部１２との間に介在されたスペーサ部材１３と、透光性の前面カバー１４とを備えている。

筐体１１は、アルミニウム等の熱伝導が良好な材料から形成されており、前面側に開口部を有し、側壁外周に複数の放熱フィンが設けられている。この筐体１１内には、筐体１１より深さ寸法が小さく、同じくアルミニウム等の材料から形成された箱状のスペーサ部材１３が収納されて取付けられるようになっている。

光源部１２は、後述する光源ユニット１が複数組合わされて構成されており、具体的には、１６個の光源ユニット１が組合わされている。この光源部１２は、スペーサ部材１３を介して筐体１１内に収容されるようになっている。

図３に示すように、ひとつの光源ユニット１は、上面側から見た場合、直角三角形の角部をカットした形態をなしていて、これらが組合わされて限られた面積内において、全体の照射面積が広くなるように効率的に配置されている。

筐体１１の開口部には、外周を化粧枠で保持され前面側に膨らんだ形状をなした透光性の前面カバー１４がパッキンを介して装着されている。この前面カバー１４は、ポリカーボネートやガラスの材料によって構成できる。

このように構成された投光器１０が２台取付台１５に取付けられている。取付台１５は、ベース板１５ａと、このベース板１５ａの両側に設けられた支持部材１５ｂとからなり、投光器１０は、支持部材１５ｂにねじ等の固定手段によって固定されるようになっている。また、ベース板１５ａには、コ字状のアーム１６を取付けるための取付部材が背面側に延出して形成されており、この取付部材にアーム１６が取付けられている。これによって、筐体１１は、仰角が変更可能、すなわち、光の照射方向が可変できるようにアーム１６に回転可能に支持される。

また、筐体１１の底面側からは、図示しないケーブルグランドを介して電源線が導出されている。電源線は、光源部１２に接続されるとともに、光源部１２に電力を供給するため電源装置に接続されている。

このように構成された投光器１０は、アーム１６を例えば、構造物等に取付けて設置し、照射方向を対象物に向けて調整し、電源を投入して使用される。これにより、光源部１２から出射される光は、前面カバー１４を透過して対象物に照射される。

次に、光源ユニット１について図４乃至図１０を参照して説明する。光源ユニット１は、反射体２と、光源取付け部材である基板取付け部材３と、基板４と、この基板４に実装された発光素子５とを備えている。

反射体２は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の合成樹脂材料で形成されており、表面にアルミ蒸着された反射面２１を有している。反射面２１は、照射開口部２２を有し、この照射開口部２２に向かって拡開する曲面の一部によって形成されており、例えば、放物線を半回転させた回転放物面として構成されている。したがって、平面視においては、照射開口部２２が形成する外形は、半円形状となっている。そして、この半円形状の直線部、つまり、反射面２１が最大に拡開した照射開口部２２の端部２２ａ間には、補強部２３が形成されている。補強部２３は、照射開口部２２の端部２２ａ間を繋ぐように側面がＬ字状（主として図９参照）であって、桟状に形成されるものであり、反射面２１の変形を抑制する機能を有している。

なお、照射開口部２２の端部２２ａ間とは、末端の端部間のみを意味するものではない。所定の幅を有する範囲を含むものである。例えば、補強部２３が形成される位置は、照射開口部２２の上端より若干下側へ下がっていてもよいし、また、外周より内側へ入っていてもよい。つまり、反射面２１の変形を抑制する機能を実現できる位置であればよい。

また、図５及び図６に示すように、反射面２１と対向する側面側には、開口窓２４が形成されている。図６に代表して示すように、開口窓２４は、略長方形状に形成されているが、その開口部分２４ａは反射面２１の側面形状に従い略椀状に形成されている。一方、開口窓２４の両側には、基板取付け部材３の受部２４ｂが形成されており、受部２４ｂには、正面側から固定手段である取付ねじＳが貫通するねじ貫通孔が形成されている。
以上のように、開口窓２４は、図示上、補強部２３の下側に形成されるようになっている。

基板取付け部材３は、アルミニウム等の熱伝導が良好な金属製であり、開口窓２４の内周側に嵌合するように開口窓２４と同様に略長方形状の外形に形成されている。中央部には、基板４が対向配置される開口３１が形成され、上下の長辺部には、ガイド片３２が折曲して形成されている。また、開口３１から連続して略直角に折曲され反射面２１方向へ向かう遮光部３３が一体に形成されている(図４及び図５等参照)。この遮光部３３は、平面視、半円形状に形成されていて、反射面２１の照射開口部２２が形成する半円形状と同心円状をなしている。したがって、後述するように、漏れ光を遮光する調整がしやすい利点を有する。

基板４は、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂の矩形状の平板からなり、表面側には銅箔で形成された配線パターンが施されている。なお、基板４の材料は、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ス材料又は合成樹脂材料を適用できる。また、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用することができる。

基板４の表面側には、光源として発光素子５がホルダ５１を介して実装されている。発光素子５は、表面実装型のＬＥＤパッケージであり、概略的にはセラミックスで形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。ＬＥＤチップは、青色光を発光する青色のＬＥＤチップである。モールド用の透光性樹脂は、ＬＥＤチップの発光を吸収して黄色系の光を発生する蛍光体を含有しており、ＬＥＤチップから出射される光は、ＬＥＤパッケージの透光性樹脂を経て白色や電球色等の白色系の発光色となって外部へ放射されるようになっている。なお、ＬＥＤは、チップ・オン・ボード方式で直接基板４に実装するようにしてもよく、実装方式は、格別限定されるものではない。

このように発光素子５が実装された基板４は、基板取付け部材３の開口３１に対向するように取付けられる。また、基板４が取付けられた基板取付け部材３は、反射体２の開口窓２４に位置決めされて取付けられる。この場合、基板取付け部材３の外形は、開口窓２４の内周側に嵌合するように形成されており、基板取付け部材３のガイド片３２が開口窓２４に案内され、さらに、基板取付け部材３の前面側が開口窓２４の受部２４ｂに当接されて位置決めされて配置される。その後、正面側から取付ねじＳによってねじ止めされて取付けられる。
したがって、基板取付け部材３は、規定された位置に精度よく、容易に配置され、後述するように反射面２１の焦点に発光素子５が配置されるようになる。

以上のように構成された光源ユニット１において、図９に代表して示すように、反射面２１は、側面側を中心線Ｃとして放物線を半回転させた回転放物面として形成されている。そして、側壁としての基板取付け部材３に取付けられた基板４上の発光素子５は、反射面２１に包囲されるように対向しており、発光素子５は、反射面２１の放物面の焦点に配置されるようになっている。より詳しくは、発光素子５は、基板取付け部材３の開口３１に臨んで、基板取付け部材３の前面側と略面一の位置に配置することができ、回転放物面の中心線Ｃ上に位置する精度の高い焦点位置に配置することができる。

また、遮光部３３は、その先端部と発光素子５とを結ぶ延長線Ｌが反射面２１における照射開口部２２の開口端より少しばかり下方に位置するように配設されている。

次に、本実施形態の作用を主として図９を参照して説明する。電源を投入し、基板４を介して発光素子５に通電すると、発光素子５が発光し、その光は、主として反射面２１によって反射され、照射開口部２２の方向Ａへ向かって放射される。ここで、発光素子５は、反射面２１の焦点に配置されているので、照射開口部２２の方向へ向かう光は、不用意にビームの開きが大きくなったり、拡散したりすることなく、平行光線となって放射されるようになる。したがって、対象物へスポットをあてて有効に光を照射することが可能となり、また、所期の配光設計の容易化が実現できる。

また、反射体２は、合成樹脂材料で形成されているので、例えば、長期間の使用により、熱や機械的負荷等の影響で反射面２１が変形し、発光素子から出射される光を対象物へ有効に照射できなくなる虞がある。しかしながら、照射開口部２２の端部２２ａ間には、補強部２３が形成されているので、これにより反射面２１の変形を抑制することができ、光を対象物へ有効に照射する機能を維持することができる。

さらに、遮光部３３は、その先端部と発光素子５とを結ぶ延長線Ｌが照射開口部２２の開口端より下方に位置するように配設されているので、反射面２１によって反射される有効な光Ａをほとんど遮ることなく、発光素子５から出射される光のうち、反射面２１に反射されない不必要な直接光は、遮光部３３によって遮られ漏れ光として外部に放射されるのを確実に抑制することができる。

また、遮光部３３は、半円形状に形成されているので、例えば、図９において、遮光部３３の位置を上下方向に調整して設計することにより、発光素子５から出射される出射光の略全周にわたって遮光範囲を容易に設定できる。さらに、遮光部３３は、反射面２１の照射開口部２２が形成する半円形状と発光素子５を中心とする同心円状をなしているので、同様に、遮光部３３の位置を上下方向に調整して設計することにより、反射面２１との関係において、発光素子５からの出射光の遮光範囲を容易に設定できる。

加えて、基板取付け部材３は、反射面２１の外側の正面側から固定手段である取付ねじＳによってねじ止めされて取付けられているので、この固定手段が反射面２１で包囲される空間に表われることはなく、したがって、固定手段が発光素子５からの出射光の障害物となることが回避できる（図４乃至図７参照）。

なお、図１０は、光源ユニット１を組み合わせた一例を示している。このように複数の光源ユニット１を適宜組み合わせることにより、照射面積の広い効率的な配設形態が可能となる。

以上のように本実施形態によれば、対象物へ有効に光を照射することができるとともに、所期の配光が得やすく、また、反射面２１の変形を抑制することができ、光を対象物へ有効に照射する機能を維持することが可能な光源ユニット１及び照明装置１０を提供することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、反射面は、回転放物面に限らず、回転楕円面等の曲面状に形成することができる。また、発光素子の発光色は、白色に限らず、赤色、緑色や青色の発光色にしたり、これらを混色して所望の発光色にしたり、さらに、可変色とするように構成してもよい。
照明装置としては、投光器が好適であるが、屋内又は屋外で使用される各種照明器具に適用可能である。

１・・・光源ユニット、２・・・反射体、
３・・・光源取付け部材（基板取付け部材）、５・・・光源（発光素子）、
１０・・・照明装置（投光器）、１１・・・本体（筐体）、２１・・・反射面、
２２・・・照射開口部、２２ａ・・・照射開口部の端部、２３・・・補強部、
２４・・・開口窓

Claims

照射開口部を有し、この照射開口部に向かって拡開する曲面の一部によって形成された反射面と、前記照射開口部の端部間を繋ぐように形成された補強部と、前記反射面と対向する側面側に形成された開口窓とを備えた合成樹脂製の反射体と；
この反射体の前記開口窓に対向して配設された光源と；
を具備することを特徴とする光源ユニット。
前記光源は、光源取付け部材に取付けられていて、光源取付け部材は、前記反射体に形成された開口窓に案内されて位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
本体と；
この本体内に配設された複数の請求項１又は請求項２に記載の光源ユニットを具備することを特徴とする照明装置。