JP2012028254A

JP2012028254A - 照明器具

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Publication number: JP2012028254A
Application number: JP2010168187A
Authority: JP
Inventors: Kiyohisa Ota; 清久太田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: US20120026735A1; US8517565B2; JP5512447B2; CN102345811B; CN102345811A

Abstract

【課題】広範囲を照射でき、正面方向及び水平方向のいずれにも充分な照射強度が得られるＬＥＤ電球を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ電球１００は、光源ユニット１１０とを備え、上記光源ユニット１１０は、ＬＥＤ発光素子１３と、上記ＬＥＤ発光素子１３から出射された光のうちの一部が入射し、入射した光の方向を変更する反射板１４と、を備え、上記反射板１４は、上記ＬＥＤ発光素子１３から出射される光の光軸１７に垂直な平面に近い方向に、光の方向を変更することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ発光素子を光源として用いる照明器具に係る発明である。

ＬＥＤ電球は、光源としてＬＥＤ発光素子を用いた電球である。ＬＥＤ電球は従来のフィラメント電球に比べ、消費電力が少なく、長寿命であり、また点灯後の立ち上がりが早いなどの優れた特性を持つことから、近年急速に普及しつつある。

しかしながら、ＬＥＤ発光素子から発生した光は、指向性が強いため、ＬＥＤ発光素子からの直接光は正面の狭い範囲にのみ照射し、水平方向への発光量は少なく、水平方向からの視認度は良くない。これによって、ＬＥＤ電球の照射角度は正面の狭い範囲に絞られ、広範囲を照射することは困難である。

特許文献１〜５では、ＬＥＤ電球からの出射光がより広範囲を照射できるようにするための技術について開示している。

特開２０００−２６９５５８号公報（２０００年９月２９日公開）特開２００４−３４３０２５号公報（２００４年１２月２日公開）実開平３−８１６５０号公報（１９９１年８月２１日公開）特開２００６−９９１１７号公報（２００６年４月１３日公開）特開２００９−９８７０号公報（２００９年１月１５日公開）

特許文献１では、透光性カバー内に単または複数のＬＥＤ発光素子を配設した発光具において、透光性カバーの先端部に凹部を形成し、ＬＥＤ発光素子から発生した光を分散させている発光具について開示している。しかし本技術では透光性カバーは樹脂製であるため、透光性カバーに設置される凹部での光の反射率は低い。これによって、ＬＥＤ発光素子からの発光を有効的に水平方向に導光する、優れた効果は期待できないのである。

特許文献２と特許文献３では、複数個のＬＥＤランプを特定的な形状に立体的に配置させることによって、立体的方向に照光するＬＥＤ電球について開示している。しかし、個々のＬＥＤ電球においては、ＬＥＤ素子から出射される光は、その光軸と垂直な平面方向には十分に照射できない。そのため、出射光に明暗ができてしまう。

一方、特許文献４と特許文献５では、光学素子を使用した技術について開示している。特許文献４では、光学素子によって、発光体からの光束の大部分が、光学素子の縦軸とほぼ垂直する方向に導向されており、正面方向にはほとんど光が残らない。特許文献５では、光源として半導体発光素子が面配列された光源部と、錐体形状に形成された光学素子とで構成される光源ユニットにおいて、光学素子は半導体発光素子から射出される光の入射面を底面として集光し、光の射出面を頂点部分として光を出射させている。この技術では、円錐状光学素子を使用しており、円錐頂点の部分を点光源として、円錐頂点より上部の部分に放射線状に光が出射されるが、円錐頂点より下部の部分では出射強度が弱い。すなわち、照明器具として設置した際に、天井が暗くなってしまう。

本発明はこのような事情に鑑みて、半導体発光素子を用いた照明器具であって、広範囲を照射でき、正面方向及び水平方向のいずれにも充分な照射強度が得られる照明器具を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る照明器具は、光源ユニットを備える照明器具であって、上記光源ユニットは、半導体発光素子と、上記半導体発光素子から出射された光のうちの一部が入射し、入射した光の方向を変更する光方向変更部と、を備え、上記光方向変更部は、上記半導体発光素子から出射される光の光軸に垂直な平面に近い方向に、光の方向を変更することを特徴とする。

上記構成にすることによって、上記照明器具において、上記半導体発光素子から出射された光のうちの一部は光方向変更部に入射し、残部は光方向変更部に入射せずに、照明器具外部に出射される。光方向変更部に入射した光は、光方向変更部によって反射され、半導体発光素子から出射される光の光軸に垂直な平面に近い方向に、光の方向を変更される。光方向変更部に入射しないまま、照明器具外部に出射する光は、半導体発光素子から出射される時の方向を維持する。これによって、広範囲を照射でき、正面方向及び水平方向のいずれにも充分な照射強度が得られる。また、それぞれの半導体発光素子からの光を正面方向及び水平方向に照射できるため、指向性を抑え、明暗を抑えることができる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る照明器具において、上記光方向変更部は、光を反射する反射板であることが好ましい。

上記構成にすることによって、反射板によって効率的に光を反射させることができる。
また、ガラス製の光学素子を用いた場合に比べ、軽量でかつ製造コストの低い照明器具となる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る照明器具において、上記反射板は、半円錐の側面の形状であってもよい。

上記構成にすることによって、半円錐の側面の形状をしている反射板は、効率的に光を反射させることができる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る照明器具において、上記反射板は、半円錐の側面の形状をしており、上記半円錐の側面は、上記半導体発光素子の上記光軸を回転軸とし、上記半円錐の頂点は、上記半導体発光素子の略中心と近接している構成であってもよい。

上記構成にすることによって、反射板は半円錐の側面の形状をし、この半円錐の頂点は半導体発光素子の略中心と近接し、この半円錐は半導体発光素子の光軸を回転軸としている。これによって、半導体発光素子からの出射光の約半分は反射板に入射し、残りの半分は反射板に入射しない。反射板に入射しない光は出射時の方向を維持し、反射板に入射する光は反射板によって反射され、光軸と垂直な水平方向に近い方向に、光の方向を変更される。これによって、発光素子の正面範囲に照射する光の量と、水平方向に導向される光の量とが半々となり、広範囲を照射できる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る照明器具において、上記光源ユニットは基板上に配置されており、複数の上記光源ユニットを備え、複数の上記光源ユニットは、上記基板上の同心円上に等間隔で配置されている構成であってもよい。

上記構成にすることによって、複数の光源ユニットを備えることで、より照度の高い照明器具となる。複数の光源ユニットを上記基板上に、基板上の同心円上に等間隔で配置されることで、出射光に局所的な明暗が生じることなく、広範囲を照射することができる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る照明器具において、上記反射板の材質は、金属であってもよい。

上記構成にすることによって、反射板はより効率的に光を反射させることができる。また、材質を金属とすることで、耐熱性に優れた反射板を得ることができ、樹脂などの材質を用いた場合より、熱による劣化が発生しにくい。

上記の課題を解決するために、本発明に係る照明器具において、上記金属は銀であってもよい。

上記構成にすることによって、優れた反射率を有する反射板を得ることができる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る照明器具において、上記銀の表面はシリコーンでコーティングされていてもよい。

上記構成にすることによって、周囲の化学物質と反応することによって銀が変色し、反射板の反射率が低下してしまうことを防止することができる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る照明器具において、上記光方向変更部は、光ファイバーであってもよい。

上記構成にすることによって、上記照明器具において、上記半導体発光素子から出射された光のうちの一部は光ファイバーに入射し、光ファイバーによって水平方向に近い方向に導光される。これによって、正面の狭い範囲にのみ照射するのではなく、水平方向でも充分な照射強度が得られ、広範囲を照射できる。

本発明に係る照明器具は、光源ユニットを備える照明器具であって、上記光源ユニットは、半導体発光素子と、上記半導体発光素子から出射された光のうちの一部が入射し、入射した光の方向を変更する光方向変更部と、を備え、上記光方向変更部は、上記半導体発光素子から出射される光の光軸に垂直な平面に近い方向に、光の方向を変更することを特徴とすることによって、半導体発光素子を用いた照明器具であって、広範囲を照射でき、正面方向及び水平方向のいずれにも充分な照射強度が得られる照明器具を提供できるとの効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤ電球の構成を模式的に示す側視図である。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ電球の構成を模式的に示す上面図である。本発明の一実施形態に係る光源ユニットの断面と、光源ユニットにおいて出射光の一部が反射板によって方向を変更される様子を示した図である。本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ電球の構成を模式的に示す側視図である。本発明の他の実施形態に係る光源ユニットの断面と、光源ユニットにおいて出射光の一部が反射板によって方向を変更される様子を示した図である。本発明の他一実施形態係るＬＥＤ電球の構成を模式的に示す側視図である。

図１〜図６を参照して本発明の実施形態について説明する。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明すると以下のとおりである。なお、本実施形態で開示されている各部材の個数、形状、サイズ、材質などは、あくまでも一例を示したものであり、これに限定されることはない。

図１は、本実施形態に係るＬＥＤ電球１００（照明器具）の構成を模式的に示す側視図である。図２は、本実施形態に係るＬＥＤ電球１００の構成を模式的に示す上面図である。また、図３は、本実施形態に係る光源ユニット１１０の断面と、光源ユニット１１０において出射光の一部が反射板によって方向を変更される様子を示した図である。

ＬＥＤ電球１００は、外郭部材１０、基板１１、光源ユニット１１０を備えている。基板１１の直径Ｌ３は、６０ｍｍである。ＬＥＤ電球１００は、単または複数の光源ユニット１１０を備えることが可能であるが、本実施形態に係るＬＥＤ電球１００においては、四つの光源ユニット１１０を備えている。四つの光源ユニット１１０はそれぞれの中心２０が同心円１６上に位置し、かつ同心円１６上で等間隔となるように配置されている。光源ユニット１１０の中心２０から、基板１１の外周部までの距離Ｌ２は、１８ｍｍである。

光源ユニット１１０は、発光部１２、ＬＥＤ発光素子１３（半導体発光素子）、反射板１４（光方向変更部）、支持部材１５を備えている。

ＬＥＤ発光素子１３は、基板１１上に配置されている。発光部１２は、ＬＥＤ発光素子１３上の中心に位置している。図３に示するように、発光部１２の直径Ｌ１は４ｍｍである。反射板１４は、半円錐の側面の形状をしており、この半円錐面は、ＬＥＤ発光素子１３から出射される光の光軸１７を回転軸とている。図３に示すように、半円錐の高さＬ４は１０ｍｍ以上であり、回転軸となる光軸１７と反射板１４によって形成されている角度１８は２０〜３０度である。この半円錐面の頂点１９は、ＬＥＤ発光素子の中心２０（略中心）に接地されている。反射板１４の材質は、銀、ニッケル、アルミなどの金属であることが好ましい。これは、光を効率的に反射するためである。また、材質を金属とすることで、耐熱性に優れた反射板を得ることができ、樹脂などの材質を用いた場合より、熱による劣化が発生しにくい。

なお、反射板１４の材質は、銀であることがより好ましい。これは優れた反射率を有する反射板を得ることができるためである。さらに、反射板１４は、銀の表面をシリコーンでコーティングしたものを使用するのがさらに好ましい。シリコーンの中では有機変性シリコーンなどのガス通過性の低いものがより好ましい。これは周囲の化学物質、例えば硫黄、臭素などと反応することによって銀が変色し、反射板の反射率が低下してしまうことを防止するためである。

支持部材１５は、所定の位置関係を保持できるように、反射板１４を支持するための部材である。

図３に示すように、ＬＥＤ発光素子１３の発光部１２から出射された光３１、３２（出射された光のうちの一部）は、反射板１４に入射し、ＬＥＤ発光素子１３の発光部１２から出射された光３３、３４（残部）は反射板１４に入射しないまま、ＬＥＤ電球１００の外部に出射する。反射板１４に入射した光３１、３２は反射板１４によって反射され、光３１、３２の方向は、ＬＥＤ発光素子１３から出射される光の光軸に垂直な平面に近い方向（ＬＥＤ電球１００をＬＥＤ発光素子１３から出射される光の光軸が鉛直になるように設置したとき、水平方向に近い方向）に、変更される。反射板１４に入射しないまま、ＬＥＤ電球１００外部に出射する光３３、３４は、ＬＥＤ発光素子１３から出射されたときの方向を維持している。

このように、ＬＥＤ発光素子１３からの出射光は正面の狭い範囲のみではなく、広範囲を照射することができる。

〔実施形態２〕
次に、本発明の他の実施形態について、図４〜図５を参照して説明すると以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態１の構成要素と同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、主に、実施形態１との相違点について説明するものとする。また、本実施形態で開示されている各部材の個数、形状、サイズ、材質などは、あくまでも一例を示したものであり、これに限定されることはない。

図４は、本実施形態に係るＬＥＤ電球４００の構成を模式的に示す側視図である。図５は、本実施形態に係る光源ユニット４１０の断面と、光源ユニット４１０において出射光の一部が反射板によって方向を変更される様子を示した図である。

ＬＥＤ電球４００は、外郭部材１０、基板１１、光源ユニット４１０を備えている。光源ユニット４１０は、基板１１上の中心部に配置されている。

光源ユニット４１０は、発光部１２、ＬＥＤ発光素子１３、反射板４１、４２、４３、支持部材４４を備えている。反射板４２は、芯部４２ａ及び鍔部４２ｂを備え、反射板４３は、芯部４３ａ及び鍔部４３ｂを備えている。反射板４１、反射板４２の芯部４２ａ、反射板４３の芯部４３ａは、ＬＥＤ発光素子１３の光軸１７を回転軸とする円錐面の一部である。反射板４２の鍔部４２ｂ、反射板４３の鍔部４３ｂは、上向きの傾斜となっている。図５に示すように、反射板４２と４３は、つばを上に向けた麦わら帽子の形状をしている。

図５に示されるように、ＬＥＤ発光素子１３の発光部１２から、光４４、４５、４６、４７、４８が出射されている。光４４、４８（出射された光のうちの一部）は、反射板４２の鍔部４２ｂに入射し、光４５、４７（出射された光のうちの一部）は、反射板４３の鍔部４３ｂに入射する。一方、ＬＥＤ発光素子１３の発光部１２から出射された光４６（残部）は反射板４１、４２、４３に入射しないまま、ＬＥＤ電球４００の外部に出射する。反射板４２の鍔部４２ｂに入射する光４４、４８、及び反射板４３の鍔部４３ｂに入射する光４５、４７は、反射板に反射され、光４４、４５、４７、４８の方向は、ＬＥＤ発光素子１３から出射される光の光軸に垂直な平面に近い方向（ＬＥＤ電球４００をＬＥＤ発光素子１３から出射される光の光軸が鉛直になるように設置したとき、水平方向に近い方向）に、変更される。反射板に入射しないまま、ＬＥＤ電球４００の外部に出射する光４６は、ＬＥＤ発光素子１３から出射する時の方向を維持している。

〔実施形態３〕
次に、本発明の他の実施形態について、図６を参照して説明すると以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態１の構成要素と同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、主に、実施形態１との相違点について説明するものとする。また、本実施形態で開示されている各部材の個数、形状、サイズ、材質などは、あくまでも一例を示したものであり、これに限定されることはない。

図６は、本実施形態に係るＬＥＤ電球６００の構成を模式的に示す側視図である。

ＬＥＤ電球６００は、外郭部材１０、基板１１、光源ユニット６１０を備えている。ＬＥＤ電球６００は、単または複数の光源ユニット６１０を備えることが可能であるが、本実施形態に係るＬＥＤ電球６００においては、四つの光源ユニット１１０を備えている。四つの光源ユニット１１０はそれぞれの中心２０が同心円１６上に位置し、かつ同心円１６上で等間隔となるように配置されている。

光源ユニット６１０は、発光部１２、ＬＥＤ発光素子１３、光ファイバー６１、支持部材６２を備えている。光ファイバー６１は、その入射する端部が発光部１２に近接し、出射する端部が水平方向に近い方向になるように配置されている。

ＬＥＤ発光素子１３の発光部１２から出射された光のうちの一部は光ファイバー６１中に入射し、ＬＥＤ発光素子１３から出射される光の光軸に垂直な平面に近い方向（ＬＥＤ電球６００をＬＥＤ発光素子１３から出射される光の光軸が鉛直になるように設置したとき、水平方向に近い方向）に、当該一部の光の方向は変更される。また、ＬＥＤ発光素子１３から出射された光のうちの残部は、光ファイバー６１に入射しないまま、ＬＥＤ電球６００の外部に出射し、ＬＥＤ発光素子１３から出射する時の方向を維持している。

本発明は、ＬＥＤ電球を始め、半導体発光素子を用いた照明器具などに好適に利用することができる。

１０外郭部材
１１基板
１２発光部
１３ＬＥＤ発光素子（半導体発光素子）
１４反射板（光方向変更部）
１５支持部材
１６同心円
１７光軸
１８角度
１９頂点
２０中心
３１、３２、３３、３４光
４１、４２、４３反射板（光方向変更部）
４４支持部材
４５、４６、４７、４８、４９光
６１光ファイバー（光方向変更部）
６２支持部材
１００ＬＥＤ電球（照明器具）
１１０光源ユニット
４００ＬＥＤ電球（照明器具）
４１０光源ユニット
６００ＬＥＤ電球（照明器具）
６１０光源ユニット

Claims

光源ユニットを備える照明器具であって、
上記光源ユニットは、
半導体発光素子と、
上記半導体発光素子から出射された光のうちの一部が入射し、入射した光の方向を変更する光方向変更部と、
を備え、
上記光方向変更部は、上記半導体発光素子から出射される光の光軸に垂直な平面に近い方向に、光の方向を変更することを特徴とする照明器具。
上記光方向変更部は、光を反射する反射板であることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
上記反射板は、半円錐の側面の形状であることを特徴とする請求項２に記載の照明器具。
上記光源ユニットは基板上に配置されており、
上記半円錐の側面は、
上記半導体発光素子の上記光軸を回転軸とし、
上記半円錐の頂点は、上記半導体発光素子の略中心と近接している、ことを特徴とする請求項３に記載の照明器具。
上記反射板の材質は、金属であることを特徴とする請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の照明器具。
上記金属は銀であることを特徴とする請求項５に記載の照明器具。
上記銀の表面はシリコーンでコーティングされていることを特徴とする請求項６に記載の照明器具。
上記光方向変更部は、光ファイバーであることを特徴とする、請求項１に記載の照明器具。
上記光源ユニットは基板上に配置されており、
複数の上記光源ユニットを備え、
複数の上記光源ユニットは、上記基板上の同心円上に等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明器具。