JP2012009591A - 発光ユニットおよび発光器具 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光部のそれぞれに対応する光強度分布が原因となる光強度むらを低減させること。
【解決手段】発光ユニット２００は、それぞれ発光素子を含んでいる複数の発光部１２と、第１の光反射部２１と、第２の光反射部２２と、第３の光反射部２３とを備えている。第２の光反射部２２は、複数の発光部１２のそれぞれに対応して設けられた一対の第２の光反射面２２１を含んでいる。一対の第２の光反射面２２１は、平面視において、複数の発光部１２をそれぞれ挟むようにして複数の発光部１２の配置方向に対して垂直な方向に配置されている。一対の第２の光反射面２２１のそれぞれは、複数の発光部１２のそれぞれに対して凹曲面形状を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば発光ダイオード素子などの発光素子を有する発光ユニットおよび発光器具に関するものである。

近年、例えば発光ダイオード素子などの発光素子を有する発光器具の開発が進められている。従来の発光器具は、一般的に単一の発光部を有しており、単一の発光部から放射された光を光反射面によって所定領域に偏向させている。しかしながら、近年開発が進められている発光素子を有する発光器具は、複数の発光部を有することがあり、複数の発光部から放射された光を複数の発光部に対応して設けられた複数の光反射面によって偏向させる。

特開２００６−２６１３７５号公報

単に複数の発光部のそれぞれに対応する光反射面を有するだけの発光器具は、複数の発光部のそれぞれに対応する光強度分布が原因となる光強度むらが生じることがあり、技術的課題を有するものである。

本発明の一つの態様によれば、発光ユニットは、それぞれ発光素子を含んでいる複数の発光部と、複数の発光部のそれぞれに対応して設けられた第１の光反射面を含んでいる第１の光反射部と、複数の発光部を基準に第１の光反射部よりもさらに複数の発光部の光出射方向に設けられている第２および第３の光反射部とを備えている。第２の光反射部は、複数の発光部のそれぞれに対応して設けられた一対の第２の光反射面を含んでいる。一対の第２の光反射面は、平面視において、複数の発光部をそれぞれ挟むようにして複数の発光部の配置方向に対して垂直な方向に配置されている。一対の第２の光反射面のそれぞれは、複数の発光部のそれぞれに対して凹曲面形状を有している。第３の光反射部は、複数の発光部のそれぞれに対応して設けられた一対の第３の光反射面を含んでいる。一対の第３の光反射面は、平面視において、複数の発光部をそれぞれ挟むようにして複数の発光部の配置方向に配置されている。

本発明の他の態様によれば、発光器具は、上記発光ユニットと、発光ユニットを駆動するための電力を発光ユニットへ供給する電源とを備えている。

本発明の一つの態様によれば、発光ユニットは、複数の発光部を基準に第１の光反射部よりもさらに複数の発光部の光出射方向に設けられた第２の光反射部を備えており、一対の第２の光反射面のそれぞれが、複数の発光部のそれぞれに対して凹曲面形状を有していることによって、複数の発光部１２から放射された光が拡がり過ぎることに関して低減されており、複数の発光部１２のそれぞれに対応する光強度分布が原因となる光強度むらに関して低減されている。

本発明の他の態様によれば、発光器具は、上記発光ユニットと、発光ユニットを駆動す
るための電力を発光ユニットへ供給する電源とを備えていることによって、複数の発光部１２のそれぞれに対応する光強度分布が原因となる光強度むらに関して低減されている。

本発明の第１の実施形態における発光器具の斜視図を示している。 図１に示された発光ユニット２００の分解斜視図を示している。 図２に示された発光ユニット２００の平面視を示している。 図３に示された発光ユニット２００のＡ−Ａにおける縦断面図を示している。 図３に示された発光ユニット２００のＢ−Ｂにおける縦断面図を示している。 図３に示された発光ユニット２００のＣ−Ｃにおける縦断面図を示している。 図２に示された発光部１２に含まれる発光ダイオードランプの斜視図を示している。 図２に示された発光ユニット２００の光強度分布を模式的に示している。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。

本発明の一つの実施形態における発光器具について図１を参照して説明する。発光器具は、筐体１００と、筐体１００内に設けられた発光ユニット２００および電源３００とを含んでいる。発光ユニット２００の少なくとも一部分は、筐体１００の外部から見える状態で筐体１００内に設けられている。図１において、発光器具の内部構造を示すことを目的に、筐体１００は、透視された状態で破線によって示されている。発光ユニット２００は、電源３００に電気的に接続されている。電源３００は、発光ユニット２００を駆動するための電力を発光ユニット２００に供給する。

図２から図６までに示されているように、発光ユニット２００は、発光モジュール１と、発光モジュール１に固定された反射部材２とを含んでいる。図２において、発光ユニット２００は、仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図２において、発光ユニット２００の光放射方向は、仮想のｚ軸の正方向である。

発光モジュール１は、基板１１と、基板１１に設けられた複数の発光部１２とを含んでいる。基板１１は、基材および樹脂を含む基体と、基体に形成された回路パターンとを含んでいる。複数の発光部１２は、それぞれ発光ダイオードランプを含んでおり、例えば白色光を放射する。図２において、複数の発光部１２の光放射方向は、仮想のｚ軸の正方向である。複数の発光部１２は、基板１１の回路パターンに電気的に接続されている。

図７に示されているように、発光ダイオードランプは、基体１２１と、基体１２１に実装された発光素子１２２と、基体１２１の上に設けられた反射部材１２３と、発光素子１２２を覆っている封入部材１２４と、封入部材１２４を覆っている波長変換部材１２５とを含んでいる。図７において、発光ダイオードランプは、内部構造を示すことを目的に、部分的に取り除かれた状態で示されている。部分的に取り除かれた状態における断面構造が、斜線によって示されている。

基体１２１は、例えばセラミックスを含んでおり、平板形状を有している。発光素子１２２は、例えば、実質的に半導体材料からなる発光ダイオード素子である。発光素子１２２は、駆動電力に応じて第１次光を放射する。反射部材１２３は、発光素子１２２を囲んでいる。封入部材１２４は、反射部材１２３の内側に設けられており、発光素子１２２の
少なくとも上面および側面に付着している。封入部材１２４は、発光素子１２２から放射された第１次光の少なくとも一部の波長が透過する透光性材料を含んでいる。波長変換部材１２５は、封入部材１２４から離間しており、反射部材１２３に固定されている。波長変換部材１２５は、発光素子１２２から放射された第１次光に応じて第２次光を放射する複数の蛍光粒子を含んでいる。

再び図２から図６までを参照して、反射部材２は、第１の光反射部２１と、第２の光反射部２２と、第３の光反射部２３とを含んでいる。

第１の光反射部２１は、複数の発光部１２のそれぞれに対応して設けられた第１の光反射面２１１を含んでいる。第１の光反射面２１１は、複数の発光部１２のそれぞれを囲んでいる。

第１の光反射面２１１は、曲面形状を有している。光反射面における曲面形状とは、断面図において、光反射面に対応する線が曲線である形状のことをいう。第１の光反射面２１１は、図３の平面図から導き出されるように、横断面図において第１の光反射面２１１に対応する線が曲線であるような曲面形状である。横断面図とは、仮想のｘｙ平面に平行な仮想面において切断した際に見える断面図である。第１の光反射面２１１は、横方向において曲面形状を有している。横方向とは、仮想のｘｙ平面に平行な方向である。第１の光反射面２１１は、図４から図６までに示されているように、縦断面図において第１の光反射面２１１に対応する線が曲線であるような曲面形状である。縦断面図とは、仮想のｚ軸方向において切断した際に見える断面図である。第１の光反射面２１１は、縦方向において曲面形状を有している。縦方向とは、仮想のｚ軸方向である。

第１の光反射面２１１は、例えば、仮想の回転軸を中心に放物線を回転させてできる放物面の一部分の形状を有している。第１の光反射面２１１は、平面視において回転対称な形状を有している。回転対称な形状とは、図形を仮想の原点を中心に回転させたときに、回転前および回転後において相違のない形状をいう。第１の光反射面２１１は、平面視において円形状を有している。図２において、平面視とは、仮想のｚ軸の負方向の視線による視野のことをいう。第１の光反射面２１１は、平面視において発光部１２を囲んでいる。

発光部１２から放射された光の少なくとも一部は、第１の光反射面２１１によって仮想のｚ軸の正方向へ偏向される。特に、第１の光反射面２１１が放物面でありかつ発光部１２が第１の光反射面２１１の焦点に設けられている場合、発光部１２から放射されて第１の光反射面２１１によって反射された光は、平行光として仮想のｚ軸の正方向へ偏向される。

第２の光反射部２２は、複数の発光部１２を基準に第１の光反射部２１よりもさらに複数の発光部１２の光出射方向に設けられている。複数の発光部１２の光出射方向は、仮想のｚ軸の正方向であり、図４において上方向である。第２の光反射部２２は、複数の発光部１２のそれぞれに対応して設けられた一対の第２の光反射面２２１を含んでいる。一対の第２の光反射面２２１は、平面視において、発光部１２を挟むように設けられている。発光部１２を挟むようにとは、平面視において、発光部１２が一対の第２の光反射面２２１の間に設けられていることをいう。平面視とは、仮想のｚ軸の負方向の視線による視野のことをいう。一対の第２の光反射面２２１は、平面視において、複数の発光部１２の配置方向に対して垂直な方向に配置されている。複数の発光部１２の配置方向とは、隣り合う複数の発光部１２の実装位置を仮想線で結ぶことによって示される方向のことをいい、本実施形態においては仮想のｘ軸方向のことをいう。一対の第２の光反射面２２１は、平面視において、仮想のｙ軸方向に配置されている。一対の第２の光反射面２２１が、平面
視において、複数の発光部１２の配置方向に対して垂直な方向に配置されていることによって、本実施形態における発光ユニット２００は、発光部１２から放射された光が複数の発光部１２の配置方向に対して垂直な方向へ拡がり過ぎることに関して低減されている。

第２の光反射面２２１は、発光部１２に対して凹曲面形状を有している。第２の光反射面２２１は、横方向において発光部１２に対して凹曲面形状を有しており、発光部１２から放射された光の一部分を複数の発光部１２の配置方向へ拡がり過ぎないように偏向させる。横方向とは、仮想のｘｙ平面に平行な方向であり、図３において仮想のｘ軸方向である。発光部１２から放射された光が複数の発光部１２の配置方向へ拡がり過ぎる場合、発光ユニット２００の光強度分布において光強度に関するむらが生じる可能性がある。第２の光反射面２２１は、図４に示されているように、縦断面図において第２の光反射面２１１に対応する線が曲線であるような曲面形状である。第２の光反射面２２１は、縦方向において発光部１２に対して凹曲面形状を有している。縦方向とは、仮想のｚ軸方向である。発光部１２から放射された光のうち第１の光反射面２１１によって偏向しきれない分は、第２の光反射面２２１によって仮想のｚ軸の正方向へ偏向される。第２の光反射面２２１が、縦方向において発光部１２に対して凹曲面形状を有していることによって、本実施形態における発光器具は、発光ユニット２００から放射される光の半値角に関する影響を抑えつつ、発光ユニット２００から放射される光の強度分布を制御することができる。本実施形態における発光器具は、半値角を維持しつつ半値角より内側に放射される光の強度分布を制御することができる。

第３の光反射部２３は、複数の発光部１２を基準に第１の光反射部２１よりもさらに複数の発光部１２の光出射方向に設けられている。第３の光反射部２３は、複数の発光部１２のそれぞれに対応して設けられた一対の第３の光反射面２３１を含んでいる。一対の第３の光反射面２３１は、平面視において、発光部１２を挟むように設けられている。発光部１２を挟むようにとは、平面視において、発光部１２が一対の第３の光反射面２３１の間に設けられていることをいう。一対の第３の光反射面２３１は、平面視において、複数の発光部１２の配置方向に配置されている。一対の第３の光反射面２３１は、平面視において、仮想のｘ軸方向に配置されている。一対の第３の光反射面２３１が、平面視において、複数の発光部１２の配置方向に配置されていることによって、本実施形態における発光ユニット２００は、発光部１２から放射された光が複数の発光部１２の配置方向へ拡がり過ぎることに関して低減されている。

第３の光反射面２３１は、発光部１２に対して凹曲面形状を有している。第３の光反射面２３１は、横方向において発光部１２に対して凹曲面形状を有しており、発光部１２から放射された光の一部分を複数の発光部１２の配置方向に対して垂直方向へ拡がり過ぎないように偏向させる。横方向とは、仮想のｘｙ平面に平行な方向であり、図３において仮想のｙ軸方向である。発光部１２から放射された光が複数の発光部１２の配置方向に対して垂直方向へ拡がり過ぎる場合、発光ユニット２００の光強度分布において光強度に関するむらが生じる可能性がある。第３の光反射面２３１は、図５に示されているように、縦断面図において第３の光反射面２３１に対応する線が曲線であるような曲面形状である。第３の光反射面２３１は、縦方向において発光部１２に対して曲面形状を有している。縦方向とは、仮想のｚ軸方向である。発光部１２から放射された光のうち第１の光反射面２１１によって偏向しきれない分は、第３の光反射面２３１によって仮想のｚ軸の正方向へ偏向される。第３の光反射面２３１が縦方向において曲面形状を有していることによって、本実施形態における発光器具は、発光ユニット２００から放射される光の半値角に関する影響を抑えつつ、発光ユニット２００から放射される光の強度分布を制御することができる。本実施形態における発光器具は、半値角を維持しつつ半値角より内側に放射される光の強度分布を制御することができる。

第２の光反射部２２および第３の光反射部２３は、平面視において、複数の発光部１２のそれぞれを囲むように配置されている。第２の光反射部２２および第３の光反射部２３は、互いに同じ高さ位置に設けられている。第２の光反射部２２および第３の光反射部２３は、平面視において、第１の反射部２１を囲むように配置されている。第２の光反射面２２１および第３の光反射面２３１が縦方向において曲面であることによって、第２の光反射面２２１および第３の光反射面２３１が接する箇所にできる線２６１は、図６に示されているように縦方向において曲線状である。

本実施形態における発光ユニット２００は、複数の発光部１２のそれぞれに対応して設けられた一対の第２の光反射面２２１を含む第２の光反射部２２を備えており、一対の第２の光反射面２２１が、平面視において、複数の発光部１２をそれぞれ挟むようにして複数の発光部１２の配置方向に対して垂直な方向に配置されており、一対の第２の光反射面のそれぞれが、複数の発光部１２のそれぞれに対して凹曲面形状を有していることによって、複数の発光部１２から放射された光が拡がり過ぎることに関して低減させることができる。従って、本実施形態における発光ユニット２００は、複数の発光部１２のそれぞれに対応する光強度分布が原因となる光強度むらに関して低減されている。

本実施形態の発光ユニット２００において、さらに、一対の第２の光反射面２２１のそれぞれが、縦方向において複数の発光部１２のそれぞれに対して凹曲面形状を有していることによって、本実施形態における発光ユニット２００は、放射光の半値角に関する影響を抑えつつ、光強度分布を制御することができる。

本実施形態の発光ユニット２００において、さらに、一対の第３の光反射面２３１のそれぞれが、複数の発光部１２のそれぞれに対して凹曲面形状を有していることによって、本実施形態における発光ユニット２００は、複数の発光部１２の配置方向に対する垂直方向における光の偏向と複数の発光部１２の配置方向における光の偏向との釣り合いに関して向上させることができる。従って、本実施形態における発光ユニット２００は、光照射領域における光強度のむらに関して低減されている。

図８において、発光ユニット２００の光強度分布８０が、二点鎖線によって模式的に示されている。発光ユニット２００は、一対の第２の光反射面２２１のそれぞれが、複数の発光部１２のそれぞれに対して凹曲面形状を有していることによって、複数の発光部１２に対応する光強度分布８０１の間に設けられる光強度分布の凹み８０２を低減させることができる。従って、発光ユニット２００は、複数の発光部１２のそれぞれに対応する光強度分布が原因となる光強度むらに関して低減されている。

１ 発光モジュール
１１ 基板
１２ 発光部
２ 反射部材
２１ 第１の光反射部
２１１ 第１の光反射面
２２ 第２の光反射部
２２１ 第２の光反射面
２３ 第３の光反射部
２３１ 第３の光反射面

Claims (4)

1. それぞれ発光素子を含んでいる複数の発光部と、
   該複数の発光部のそれぞれに対応して設けられた第１の光反射面を含んでいる第１の光反射部と、
   前記複数の発光部を基準に前記第１の光反射部よりもさらに前記複数の発光部の光出射方向に設けられているとともに前記複数の発光部のそれぞれに対応して設けられた一対の第２の光反射面を含んでおり、該一対の第２の光反射面が、平面視において、前記複数の発光部をそれぞれ挟むようにして前記複数の発光部の配置方向に対して垂直な方向に配置されており、前記一対の第２の光反射面のそれぞれが、前記複数の発光部のそれぞれに対して凹曲面形状を有している第２の光反射部と、
   前記複数の発光部を基準に前記第１の光反射部よりもさらに前記複数の発光部の光出射方向に設けられているとともに前記複数の発光部のそれぞれに対応して設けられた一対の第３の光反射面を含んでおり、該一対の第３の光反射面が、平面視において、前記複数の発光部をそれぞれ挟むようにして前記複数の発光部の配置方向に配置されている第３の光反射部とを備えたことを特徴とする発光ユニット。
2. 前記一対の第２の光反射面のそれぞれは、前記複数の発光部の光出射方向において前記複数の発光部のそれぞれに対して凹曲面形状を有していることを特徴とする請求項１記載の発光ユニット。
3. 前記一対の第３の光反射面のそれぞれは、前記複数の発光部のそれぞれに対して凹曲面形状を有していることを特徴とする請求項１記載の発光ユニット。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光ユニットと、
   該発光ユニットを駆動するための電力を前記発光ユニットへ供給する電源とを備えたことを特徴とする発光器具。

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