JP2011222182A

JP2011222182A - 照明装置

Info

Publication number: JP2011222182A
Application number: JP2010087775A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shimura; 宇洋志村; Rumiko Shiotani; 瑠美子塩谷
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】被照明空間の使用目的に合わせて配光分布を広い範囲にわたって瞬時に可変することができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１０は、２５個のＬＥＤ１１と、各ＬＥＤ１１が実装される回路基板２１と、各ＬＥＤ１１を２つのグループに分けて点灯できるように２出力用の駆動回路４１と、を備えている。２５個のＬＥＤ１１は、出射光の配光性能が比較的狭い９個の狭角ＬＥＤ１２と、狭角ＬＥＤ１２よりも出射光の配光性能の広い１６個の広角ＬＥＤ１３と、から構成されている。また、２５個のＬＥＤ１１は、中心に狭角ＬＥＤ１２が配置され、８列の放射状となって同中心から外周側に向かって広角ＬＥＤ１３と狭角ＬＥＤ１２とが交互にかつ等間隔に配置されている。そして、９個の狭角ＬＥＤ１２と１６個の広角ＬＥＤ１３とは、グループごとに独立に点灯できるように、異なる電気配線２３ａ，２３ｂにそれぞれ接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードなどの点状の発光素子を複数並べてなる照明装置に関し、詳しくは、被照明空間の使用目的に合わせて照明光の配光分布の調整が可能な照明装置に関する。

近年、小型で環境適合性に優れたＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）を光源に使用し、部屋の全体を照明するシーリングライトや部屋の一部を局所的に照明するダウンライトなどの照明装置が注目されている。そして、複数のＬＥＤを並べてなる照明装置の発展形態として、使用者が被照明空間の使用目的に合わせて照明光の配光分布（照明される領域）を調整することができる照明装置が報告されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１が開示する照明装置は、ＬＥＤをそれぞれ備える複数のフレームを放射状に配列し、径方向に沿って隣接するフレーム同士を可動に連結してなるものである。径方向に沿って隣接するフレーム同士の連結角度を調整することにより、照明光の配光分布（指向性）を一定の範囲で調整することができる。

特開２００３−２２９０１４号公報

しかしながら、特許文献１が開示する照明装置は、複数のフレームを放射状に並べた上で、径方向に沿って隣接するフレーム同士を連結手段（具体的には、挿入部および固定部）を用いて可動に連結する必要があることから、各部材の加工および組立作業が煩雑である。また、隣接するフレーム同士の連結角度を調整して照明光の配光分布を調整する必要があることから、瞬時かつ容易に光の配光分布を広い範囲にわたって調整することは困難である。

この点に関して、特許文献１では、各部位を電動で制御可能に構成し、照明光の配光分布を電動で調整することも可能であるとされている（特許文献１の段落「００３４」参照）。このように電動で照明光の配光分布を調整する場合には、配光分布の調整に要する時間の短縮については一定の効果が期待できるが、照明装置の構造がより複雑になり、製造コストの増加は避けられない。また、機械的に可動する部分が多いことから、装置の耐久性にも課題が残る。

そこで、本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、被照明空間の使用目的に合わせて広い範囲にわたって配光分布を瞬時に可変することができ、作製が容易で耐久性に優れた照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、前方に光を出射させる複数の発光素子を配置してなる照明装置において、前記複数の発光素子は、出射光の配光性能に応じて複数のグループに分けられ、前記複数の発光素子は、前記複数のグループごとに電気配線がなされていることを特徴とする。

かかる本発明によれば、照明装置を構成する複数の発光素子が、同発光素子から出射される光（出射光）の配光性能（出射角分布）に応じて複数のグループに分けられている。すなわち、出射光の配光性能が互いに異なる複数の発光素子を用いて照明装置が構成されている。そして、グループごとに各発光素子に流す電流（投入電力）が変えられるように電気配線が形成されている。すなわち、本発明に係る照明装置は、複数の発光素子からなり配光性能が互いに異なるグループごとに点灯電流を変える（電気的に調光する）ことができるように構成されている。これにより、照明光（各出射光の総和）の配光分布を瞬時かつ容易に広い範囲にわたって調整することができる。また、電気的に照明光の配光分布を調整し機械的な可動部分がないことから、照明装置の構造の簡素化を図ることができるとともに、照明装置の耐久性の向上を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の発光素子は、前記複数のグループごとに対称性を有して線状または面状に配置されている。

かかる発明によれば、対称性よく照明される領域を調整することができる。

この場合、前記複数の発光素子は、出射光の配光性能が互いに異なる第１および第２のグループに分けられ、前記第１および前記第２のグループに含まれる複数の発光素子が交互に配置されていてもよい。

かかる発明によれば、より一層簡素な構成で上記効果を奏することができる。

また、前記複数の発光素子から出射される光を照明の一般光である白色光とすることができる。

本発明の実施形態に係る照明装置の全体構成例を示す図であり、（ａ）は保護カバーを通して下から見た平面図であり、（ｂ）は縦断面図である。同照明装置の作動を説明するための図であり、（ａ）は狭角ＬＥＤの輝度を大きくした場合であり、（ｂ）は広角ＬＥＤの輝度を大きくした場合である。同照明装置の変形例を示す模式的断面図であり、（ａ）はＬＥＤの前方にお椀状レンズを配置させた場合であり、（ｂ）はＬＥＤの前方にシート状レンズを配置させた場合である。

以下、本発明の実施形態に係る照明装置１０を添付図面を参照して説明する。

照明装置１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、複数（本実施形態では、２５個）の発光素子としてのＬＥＤ１１と、複数のＬＥＤ１１が実装される回路基板２１と、複数のＬＥＤ１１の前方（回路基板２１とは反対側であり、光を出射させる方向）に配置される保護カバー３１と、回路基板２１の後方に配置され複数のＬＥＤ１１を点灯するための駆動回路４１と、各構成要素１１〜４１を一体に収納する筐体５１と、を備えている。

複数のＬＥＤ１１は、出射光の配光性能が比較的狭い狭角ＬＥＤ１２（第１のグループを構成する第１のＬＥＤ１２）と、狭角ＬＥＤ１２よりも出射光の配光性能が広い広角ＬＥＤ１３（第２のグループを構成する第２のＬＥＤ１３）と、から構成されている。そして、複数のＬＥＤ１１は、中心（最内周に配置されるＬＥＤ）を共通にして複数列（本実施形態では、８列）の平面放射状に配置されている。本実施形態では、放射状の中心に狭角ＬＥＤ１２が配置され、同中心から外周側に向かって広角ＬＥＤ１３と狭角ＬＥＤ１２とが交互にかつ等間隔に配置されている。そして、各列とも、最外周側に広角ＬＥＤ１３が配置されている。したがって、９個の狭角ＬＥＤ１２および１６個の広角ＬＥＤ１３が、全体として対称性よく配置されている。なお、図１（ａ）においては、図を見やすくするために、狭角ＬＥＤ１２にクロスハッチングを施してある。

狭角ＬＥＤ１２は、白色光を前方に向かって出射する発光部１２ａと、発光部１２ａの出射面に一体的に形成される狭角レンズ部１２ｂと、から構成されている。一方、広角ＬＥＤ１３は、白色光を前方に向かって出射する発光部１３ａと、発光部１３ａの出射面に一体的に形成される広角レンズ部１３ｂと、から構成されている。本実施形態では、狭角ＬＥＤ１２の発光部１２ａと広角ＬＥＤ１３の発光部１３ａとは、同一形態のＬＥＤである。したがって、各ＬＥＤ１２，１３の配光性能は、各レンズ部１２ｂ，１３ｂの集光性能によって調整されている。

なお、発光部１２ａ，１３ａは、具体的に説明すれば、いわゆる表面実装型のＬＥＤであり、図示は省略するが、青色光（波長４１０ｎｍから４８０ｎｍ）を発光するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップに電気的に接続され外部に露出する一対の電極と、ＬＥＤチップを収納する凹部が形成され白色樹脂からなるランプハウスと、ＬＥＤチップを覆うように凹部に充填され樹脂からなる封止体と、を備えている。そして、封止体には、ＬＥＤチップが発光する青色光を受けて黄色成分の光を蛍光する黄色蛍光体が分散されている。すなわち、発光部１２ａ，１３ａは、擬似的な白色光を出射する、いわゆる擬似白色ＬＥＤである。

次に、回路基板２１は、本実施形態では、放熱性および光の反射性に優れたアルミニウムからなる６角平板状のベース２２と、べース２２に形成される配線２３（図１（ａ）（ｂ）では不図示）と、から構成されている。

配線２３は、狭角ＬＥＤ１２（第１のグループ）および広角ＬＥＤ１３（第２のグループ）ごとに所定の電流（投入電力）を流すことが可能なように、各狭角ＬＥＤ１２を直列接続する狭角用配線２３ａと，各広角ＬＥＤ１３を直列接続する広角用配線２３ｂと、から構成されている（後述する図２（ａ）（ｂ）参照）。言い換えれば、複数の狭角ＬＥＤ１２は、狭角用配線２３ａを介してそれぞれ直列接続され、複数の広角ＬＥＤ１３は、広角用配線２３ｂを介してそれぞれ直列接続されている。なお、各ＬＥＤ１２，１３の接続には、直列接続に並列接続を織り交ぜてもよいし、並列接続のみとしてもよい。

次に、保護カバー３１は、本実施形態では、透明な樹脂を用いて円形平板状に成形されている。保護カバー３１は、照明光の均一性をより良くするために適度の拡散性を有するように形成されていてもよいし、意匠性を高めるために装飾が施されていてもよい。

駆動回路４１は、図示していない２つの出力端子を有し、外部からの情報（使用者が設定する任意情報）に基づいて、互いに異なる２つの電流を出力できるように構成されている。そして、２つの出力端子は、図示していない電気配線（ケーブル）を介して、回路基板２１に形成されている一対の配線２３ａ，２３ｂと電気的にそれぞれ接続されている。すなわち、駆動回路４１は、狭角ＬＥＤ１２（第１のグループ）および広角ＬＥＤ１３（第２のグループ）ごとに任意の電流を流すこと（調光）ができるように構成されている。

筐体５１は、円形平板状の座部５２と、座部５２の外周に配置され座部５２と一体成形される円筒部５３と、円筒部５３の上端面に固定配置される蓋部５４と、から構成されている。座部５２の下面側には、回路基板２１が固定配置され、蓋部５４の下面側には、駆動回路４１が固定配置されている。また、円筒部５３の下端面には、保護カバー３１が固定配置されている。

次に、以上のように構成された本発明の実施形態に係る照明装置１０の作用効果を説明する。

照明装置１０は、光源としての複数のＬＥＤ１１が、配光性能が比較的狭い複数の狭角ＬＥＤ１２と、配光性能が比較的広い複数の広角ＬＥＤ１３と、から構成されている。そして、複数の狭角ＬＥＤ１２からなる第１のグループ、および、複数の広角ＬＥＤ１３からなる第２のグループごとに、点灯電流の大きさを調整（電気的に調光）できるように構成されている。このため、照明光の配光分布を瞬時かつ容易に広い範囲にわたって調整することができる。

また、照明装置１０は、放射状の中心に狭角ＬＥＤ１２が配置され、同中心から外周側に向かって広角ＬＥＤ１３と狭角ＬＥＤ１２とが交互にかつ等間隔に配置されている。このため、対称性のよい照明光を得ることができる。

ここで、照明装置１０において、調光により照明光の配光分布（照明領域）が調整される様子を、図２（ａ）（ｂ）を参照して具体的に説明する。なお、図２（ａ）（ｂ）は、直径方向に並ぶ７つのＬＥＤ１１（３つの狭角ＬＥＤ１２および４つの広角ＬＥＤ１３）に所定の電流を流して点灯させた場合の照明光の様子を模式的に示している。

まず、使用者が、外部（例えば、部屋の壁）に設置され図示しない調節器（ボリューム）を用いて、各狭角ＬＥＤ１２に比較的大きな電流を狭角用配線２３ａを介して流し、各広角ＬＥＤ１３に比較的小さな電流（ゼロでもよい）を広角用配線２３ｂを介して流すように設定した場合を想定する。この場合には、図２（ａ）に示すように、照明領域（−Ｘ２からＸ２までの領域）のうち中心寄りの部分（−Ｘ１からＸ１までの領域）が、比較的明るくかつ対称性よく照明される。

次に、使用者が、調節器を用いて、狭角ＬＥＤ１２に比較的小さな電流（ゼロでもよい）を狭角用配線２３ａを介して流し、広角ＬＥＤ１３に比較的大きな電流を広角用配線２３ｂを介して流すように設定した場合を想定する。この場合には、図２（ｂ）に示すように、照明領域の略全域が、比較的明るくかつ対称性よく照明される。

以上のように、照明装置１０は、照明光の配光分布を容易に広い範囲にわたって対称性よく調整することができる。その上、電気的に光の配光分布を調整し機械的な可動部分がないことから、照明装置全体の構造の簡素化を図ることができるとともに、照明装置の耐久性の向上を図ることができる。

また、照明装置１０は、複数のＬＥＤ１１が２つのグループ（複数の狭角ＬＥＤ１２からなる第１のグループおよび複数の広角ＬＥＤ１３からなる第２のグループ）に分けられ、２つのそれぞれのグループ内では点灯電流が同一である。したがって、駆動回路４１を比較的簡易に構成することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。

例えば、図３（ａ）に示すように、狭角用配線２３ａに接続される狭角ＬＥＤ６２と、広角用配線２３ｂに接続される広角ＬＥＤ６３と、から複数のＬＥＤを構成してもよい。具体的には、発光部６２ａの前方にお椀状の狭角レンズ６２ｂを外付け配置させることによって狭角ＬＥＤ６２が構成されている。この場合、複数の狭角レンズ６２ｂを保護カバーに取り付けることによって、各狭角レンズ６２ｂを一体化してもよい。一方、広角ＬＥＤ６３は、図示のように発光部６３ａ（発光部６２ａと同一形態）のみから構成してもよいし、発光部６３ａの前方にお椀状の広角レンズを外付け配置させることによって構成してもよい。このように、外付けのレンズを用いてＬＥＤの配光分布を制御する場合には、追加の手作業を要することにはなるが、集光特性の異なる他のレンズに交換することによって照明光の配光分布の調整幅をより大きくすることが可能となる。

また、お椀状をなす複数の外付けレンズに代えて、図３（ｂ）に示すように、シート状レンズ７１を使用してもよい。シート状レンズ７１には、狭角用配線２３ａに接続される各発光部６２ａに対応する位置に、フレネルレンズからなる複数の狭角レンズ部６２Ａｂがそれぞれ形成されている。すなわち、発光部６２ａおよび狭角レンズ部６２Ａｂから、狭角ＬＥＤ６２Ａが構成されている。このように構成されたシート状レンズ７１を配光分布の調整に使用した場合には、照明装置の薄型化を図ることができるとともに、照明装置の構造の更なる簡素化を図ることができる。なお、シート状レンズ７１には、広角用配線２３ｂに接続される発光部６３ａの前方に広角用のフレネルレンズが形成されていてもよいし、シート状レンズ７１が保護カバーとしての機能を兼ねるように構成されていてもよい。

また、上記実施形態および変形例では、発光部の前方にレンズを配置させて個々のＬＥＤから出射される光の配光性能を調整しているが、これに限定されない。例えば、発光部を構成するランプハウスの形状（特に、ランプハウスの内部に形成される凹部の形状）を適宜変えることにより出射光の配光性能を調整するようにしてもよい。この場合には、部品点数の削減および照明装置の薄型化の促進を図ることができる。

また、上記実施形態では、配光性能が互いに異なる２種類（２グループ）のＬＥＤ（狭角ＬＥＤおよび広角ＬＥＤ）を用いているが、これに限定されない。配光性能が互いに異なる３種類以上のＬＥＤを用いてもよい。配光性能が異なる種類が多いほど、駆動回路の構成が複雑になるが照明光の配光性能をきめ細かく調整することができる。

また、上記実施形態では、配光性能が互いに異なる２種類のＬＥＤ（狭角ＬＥＤおよび広角ＬＥＤ）を一つ置きに交互にかつ等間隔に配置されているが、これに限定されない。一つ置きに代えて二つ置き、あるいはそれ以上としてもよいし、等間隔でなくてもよい。なお、照明光の対称性の観点からは、複数種類のＬＥＤはそれぞれ空間的に対象性（規則性）を持って配置されるのが好ましいが、必ずしも対象性を持って配置される必要はない。

また、複数のＬＥＤは、放射状に配置される必要はなく、例えば、１本の直線状に配置させてもよいし、周方向の照度分布を考慮して、例えば、同心の複数の環状列に沿って配置させてもよい。また、ベースの略全面にわたって等密度となるように配置させてもよい。また、複数のＬＥＤは、幾分湾曲した平面または直線に沿って配置させてもよい。

また、上記各実施形態では、ＬＥＤとして表面実装型擬似白色ＬＥＤを使用したが、それ以外のＬＥＤを使用してもよいことは言うまでもないことである。

１０照明装置
１１ＬＥＤ
１２，６２，６２Ａ狭角ＬＥＤ（第１のグループを構成する第１のＬＥＤ）
１２ａ，６２ａ発光部
１２ｂ，６２ｂ，６２Ａｂ狭角レンズ部
１３，６３広角ＬＥＤ（第２のグループを構成する第２のＬＥＤ）
１３ａ，６３ａ発光部
１３ｂ広角レンズ部
２１回路基板
２２ベース
２３配線
２３ａ狭角用配線
２３ｂ広角用配線
３１保護カバー
４１駆動回路
５１筐体
５２座部
５３円筒部
５４蓋部
７１シート状レンズ

Claims

前方に光を出射させる複数の発光素子を配置してなる照明装置において、
前記複数の発光素子は、出射光の配光性能に応じて複数のグループに分けられ、
前記複数の発光素子は、前記複数のグループごとに電気配線がなされていることを特徴とする照明装置。
前記複数の発光素子は、前記複数のグループごとに対称性を有して線状または面状に配置されている請求項１に記載の照明装置。
前記複数の発光素子は、出射光の配光性能が互いに異なる第１および第２のグループに分けられ、
前記第１および前記第２のグループに含まれる複数の発光素子が交互に配置されている請求項２に記載の照明装置。
前記複数の発光素子から出射される光が白色光である請求項１から３のいずれかに記載の照明装置。