JP2012099456A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な半導体発光素子２３を光源とする照明装置１の交換を簡略化するとともに、その半導体発光素子２３の照射角度に応じた適切な照度を確保する。
【解決手段】配列された複数の半導体発光素子２３を光源とする照明装置１であって、内側が反射面１２ａとなるように凹状に形成された反射板１２と、光源の配列に対応した形状をなし、反射板１２へ向けて光が照射されるように半導体発光素子２３を支持する支持体２２と、反射板１２及び支持体２２が着脱自在に固定される枠体１０と、反射板１２と支持体２２との距離を調整する距離調整部３０とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体発光素子を光源とする照明装置に関する。

近年、照明装置においては、地球温暖化を防止すべく、従来の白熱灯などの代用品として、半導体発光素子であるＬＥＤを光源とした照明装置が多数提案されている（例えば、特許文献１）。

この特許文献１に開示された照明装置は、一列又は複数列で複数の半導体発光素子を並べた支持体を透明アクリル等の筒に挿入させた半導体発光素子蛍光灯を、天井などに設置された箇体のソケットに差し込み、電力を供給させて発光させるものである。これにより、消費電力、及び発熱量が小さく、且つ、寿命が長い照明装置を提供することができる。

特開２００１−３５１４０２号公報

しかしながら、半導体発光素子は、従来の電球や蛍光灯などの照明灯に比べると、照射される光線の角度が狭いため、引用文献１に開示されたような、半導体発光素子からの照射方向を下方とした照明器具では、半導体発光素子からの直接照射のみでは照度が低く、全体的には暗くなってしまっていた。特に、引用文献１に開示された技術では、半導体発光素子を積載した支持体があるために、半導体発光素子の上部に位置した反射板に光を反射させることができず、照度を増大させることができないという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、半導体発光素子を光源とする照明装置において、その半導体発光素子の照射範囲を拡大させるとともに、適切な照度を確保することができる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、本発明は、配列された複数の半導体発光素子を光源とする照明装置であって、内側が反射面となるように凹状に形成された反射板と、光源の配列に対応した形状をなし、反射板へ向けて光が照射されるように半導体発光素子を支持する支持体と、反射板及び支持体が着脱自在に固定される枠体と、反射板と支持体との距離を調整する距離調整部とを備える。

このような本発明によれば、支持部に支持された半導体発光素子であるＬＥＤが反射板へ向けて配置されるとともに、その反射板内側が凹状の反射面となっているので、この半導体発光素子の光を反射板で反射させることで、光を拡散させることができ、その結果、照射範囲を増大させることができる。また、本発明では、反射板及び支持体が、枠体に対して着脱自在であるとともに、その反射板と支持体との距離を調整できるので、反射板の形状や表面加工など、反射板の特性に応じた照射角度を設定することができ、適切な照度を確保することができる。

上記発明において、前記支持体の、前記半導体発光素子の反対側において、前記支持体の支持面にも、前記半導体発光素子を配置することが好ましい。この場合には、半導体発光素子の光が上方及び下方に向けて照射されるので、上方に向けた光は反射体による光の反射によって半導体発光素子の照射範囲を拡大させることができ、より適切に照度を確保することができる。特に、支持体下面に半導体発光素子を配置するため、光源を上向きにすることによって支持体下面にできる暗部を解消することができる。

また、本発明の実験により、上方に向けた光は、反射体による光の反射によって照度を１５０％に増大されることが確認されている。そのため、上部に配置させる半導体発光素子の個数を間引いたとしても、少なくとも従来と同様の照度を保つことが可能であり、その間引いた分の素子を下面側に振り分けることにより、消費電力や製造コストなどを従来のまま維持しつつ、支持体の下面にできる暗部を解消することができる。

さらに、上部及び下部に配置された半導体発光素子の総数は、上部にのみ半導体発光素子を配列させた場合の個数と同じであるため、発熱量は増大することがなく、基板２２ａの電源回路等が熱によって劣化することを防止できる。

上記発明において、支持体の、半導体発光素子の反対側において、支持体の支持面に対して傾斜角を有する支持体反射面と、反射板からの反射光の一部又は全部を、支持体反射面に向けて反射させる中継反射面とを備えることが好ましい。この場合には、反射板に向けて、照射された光を、中継反射面を介して、半導体発光素子の反対側に設置された支持体反射面に反射させることができ、半導体発光素子の照射を上方に向けた場合であっても、半導体発光素子の反対側にも光を照射させることができる。

上記発明において、反射面には、光の反射方向に膨らんだ凸面が多数形成されていることが好ましい。なお、凸面の形成方法としては、例えば、反射面の表面に、多数の凸部を形成したり、また、反射面を多面体によって形成し、この多面体の各面を反射方向に膨らんだ凸面とする等が挙げられる。この場合には、半導体発光素子の光が反射板の凸面に入射することによって、凸面から反射される光が多方向に拡散される。その結果、反射板全面にわたって、発光させることができ、ユーザーが光線を視認することができないような照明環境を実現することができる。

上記発明において、支持体には、半導体発光素子を覆う、透明又は半透明の光源カバーが取り付けられ、支持体及び光源カバーは、全体として筒状に形成され、支持体の両端部には、半導体発光素子に電力を供給するための端子が設けられ、距離調整部は、端子を介して、支持体の両端部を着脱自在に保持することが好ましい。この場合には、支持体及びカバー部等から構成された、いわゆる照明灯部分は、現在使用されている通常の蛍光灯と同様な形状を有しているので、既存の照明器具の構造を利用して、半導体発光素子を光源とする照明環境を容易に実現させることができる。

上記発明において、光源カバーの内面には、光源方向に膨らんだ凸面が多数形成されていることが好ましい。この場合には、半導体発光素子の光を透過させる際に多方向に散乱させることができるので、反射板全体にわたって面発光させることができ、ユーザーが光線を視認することができないような照明環境を実現することができる。

上記発明において、距離調整部は、少なくとも反射板の曲率及び表面の平坦度を含む反射特性に応じて、反射板と支持体との距離が設定可能となっていることが好ましい。この場合には、反射板の曲率や反射特性に応じた位置調整が設定可能であるので、目的の空間における適切な照度をより容易に確保することができる。

以上述べたように、この発明によれば、半導体発光素子を光源とする照明装置において、内側が反射面となるように凹状に形成された反射板へ向けて光を照射する際、その半導体発光素子の照射範囲を拡大させるとともに、適切な照度を確保することができる。

（ａ）は、第１実施形態に係る照明装置の全体を示す正面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態に係る支持体を示す斜視図である。 第１実施形態に係る支持体を示す側面図である。 第１実施形態に係る枠体を示す側断面図である。 （ａ）は、第１実施形態に係る距離調整部のソケット部を示す斜視図であり、（ｂ）は、その正面図であり、（ｃ）は、その側面図である。 第１実施形態に係る光の反射方向を示す説明図である。 （ａ）は、第２実施形態に係る支持体を示す側面図であり、（ｂ）は、第２実施形態に係る光線の反射動作を示す説明図である。 （ａ）は、変更例に係る支持体を示す側面図であり、（ｂ）は、変更例に係る反射板を示す側面図である。 実施形態に係る距離調整部の変更例を示す側面図である。 第３実施形態に係る半導体発光素子が配置された支持体を示す側面図である。 第３実施形態に係る光源カバーを取り付けた支持体を示す断面図である。

［第１実施形態］
以下に添付図面を参照して、本発明に係る照明装置の第１実施形態を詳細に説明する。図１（ａ）は、第１実施形態に係る照明装置の全体を示す正面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。なお、本実施形態では、天井面や壁面などに設置され、直線状に配列された複数の半導体発光素子を光源とする照明装置１を例に説明する。

本実施形態において、照明装置１は、図１（ａ）に示すように、発光部２０と、この発光部２０を収納する枠体１０と、この発光部２０と枠体１０とを着脱可能に固定し、電力を発光部２０へ供給する距離調整部３０とから概略構成される。

枠体１０は、金属又は熱硬化性を有する樹脂等の素材から形成される略長方形の筐体１１であり、建物の天井面に設置される場合には、照射面（図（ａ）における正面）が、下方に向けられる。そして、この枠体１０は、その正面部分が開口され、その内部に反射板１２と発光部２０を収納して保持する構成になっている。また、枠体１０内部には、外部より電線が接続されているとともに、半導体発光素子２３に電力を供給するための回路部１３を有している。この回路部１３には、交流電流から電圧の異なる直流電流へと変換するＡＣ／ＤＣ変換器や、電圧を半導体発光素子２３に応じた値に調整するインバーター等の制御部などが含まれ、電線から供給された電力は、この回路部１３を介して、発光部２０へ供給される。なお、この回路部１３に含まれる回路等の一部又は全部が、発行部２０側に内蔵されている場合には、その一部又は全部を省略することができる。

また、枠体１０の内部には、反射板１２が固定されている。反射板１２は、光を反射させる部材であり、アルミニウムや銀などの反射率の高い金属部材によって内側が反射面１２ａとなっており、本実施形態では、反射面１２ａは多面体によって形成され、Ａ−Ａ断面に示すように、短手方向に凹状をなしている。また、本実施形態において、反射板１２は、枠体１０に対して着脱自在となっており、他の形状や表面加工が施された他の反射板と交換することができるようになっている。

発光部２０は、半導体発光素子２３を光源として発光する部材であり、図２に示すように、複数の半導体発光素子２３を直線状に配列して積載する支持体２２を有している。半導体発光素子２３は、電流が流され、電圧がかけられることで発光する半導体集積回路であり、その種類は限定されるものではなく、例えば、砲弾型、フラット型、及び平面実装型などが種々の半導体発光素子を用いることができ、また、半導体発光素子の発光色についても、白色、赤、橙、緑、青等の可視領域の発光波長を有する光源を任意に選択することができる。

支持体２２は、半導体発光素子２３の配列に対応した形状をなす内部中空の部材であり、その上部に基板２２ａを有する。この基板２２ａは、直線状の配列に対応させた長方形をなし、電極端子２４から導入された配線が、各半導体発光素子に到達するように、電気回路がプリントされている。そして、この支持体２２上部に基板２２ａが嵌め込まれ、基板２２ａ上において半導体発光素子２３が、その発光面が上方に向くように固定され、支持体２２の上方に位置される反射板１２へ向けて光が照射されるようになっている。なお、本実施形態において、支持体２２は、一列に複数の半導体発光素子２３を複数配置する構成としたが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、複数列に配列させたり、環状に配置してもよい。

また、本実施形態においては、この複数の半導体発光素子２３を覆うように、半筒状の光源カバー２１が支持体２２に取り付けられ、支持体２２及び光源カバー２１が、図３に示すように、全体として筒状に形成されるようになっている。この光源カバー２１は、透明又は半透明の熱硬化性を有する樹脂等で形成されたカバー部材であり、本実施形態では、図３に示すように、断面がＵ字状の曲面を有している。また、支持体２２の両端部２５には、端子２４が外側に向けて突出するように設けられおり、この端子２４が距離調整部３０に接続されることで、電力が半導体発光素子２３に供給されるようになっている。

距離調整部３０は、反射板１２と支持体との距離を調整する機構であり、本実施形態では、端子２４を介して、支持体２２の両端部２５を着脱自在に保持するとともに、電力を半導体発光素子２３に供給する機能を果たす。具体的に、この距離調整部３０は、図４に示すように、端子２４を介して支持体２２の両端部２５と係合されるソケット部３１と、枠体１０の短手方向の両側面内側に設けられ、ソケット部３１と係合される係合孔３２，３２とから構成されている。

ソケット部３１は、図５（ｂ）に示すように、一方の表面上に端子２４を係合させ、通電するための溝３４を有するとともに、図５（ａ）及び（ｃ）に示すように、ソケット部３１の両側面に、他方の裏面方向へ突出する一対の突出部３５，３５を有している。一方、係合孔３２，３２は、図４に示すように、枠体１０の内側面において、ソケット部３１と対向する面に、突出部３５，３５と係合する一対の孔であり、距離を調整するように、一対ずつ複数段、設けられている。そして、発光部２０の端子２４がソケット部３１の溝３４に係合されるとともに、係合孔３２、３２に、ソケット部３１の突出部３５，３５が嵌め合わされることで、発光部２０と、枠体１０とが着脱自在に固定されるようになっている。また、ソケット部３１の溝３４の内部には、端子２４と接続し、電流を流す導電部（図示せず）を有しており、発光部２０と、枠体１０とが固定された際、枠体１０の回路からの電力を発光部２０へ供給するようになっている。

そして、距離調整部３０により、反射板１２と支持体２２との距離を調整するには、本実施形態では、ソケット部３１の突出部３５，３５を係合させる係合孔３２，３２を選択することにより、高さを変位させ、反射板１２と支持体２２との距離を無段階に調整できるようになっている。この距離調整の設定としては、少なくとも反射板１２の曲率及び表面の平坦度を含む反射特性に応じて設定するようになっている。

なお、本実施形態において、係合部３２が有するスライド機構としては、反射板１２と支持体２２との距離を無段階に調整できればよく、種々の方法を使用することができる。例えば、図９（ａ）に示すように、枠体１０に設けられ、上下方向に延びた溝３６に係合部３２を嵌め込ませてスライド移動させるとともに、溝部分に設けられた止め具３６ａで係合部３２を固定する方法であってもよい。また、例えば、図９（ｂ）に示すように、枠体１０の短手方向の側面部分において上下方向に延びた貫通孔３７を構成し、係合部３２を上下方向にスライド移動させるとともに、外部よりネジ３８を貫通孔に対して貫通させて、係合部３２に備えられたネジ孔３９に差し込み、締めることで係合部３２を固定する方法であってもよい。

（作用・効果）
このような本実施形態によれば、支持体２２に支持された半導体発光素子２３であるＬＥＤは反射板１２へ向けて配置されるので、図６に示すように、この半導体発光素子２３の光を反射板１２に照射し、反射させることで、光を拡散させることができ、その結果、下方に照射する光量を増大させることができ、目的の空間における照度を確保することができる。

特に、本実施形態では、反射板１２及び支持体２２は、枠体１０に対して着脱自在であるとともに、その反射板１２と支持体２２との距離を調整できるので、照明環境を変更させるために、半導体発光素子２３又は反射板１２のいずれか、或いは両方を交換するような場合に、その交換された半導体発光素子２３及び反射板１２の特性に応じた距離に調整させることができる。その結果、様々な半導体発光素子２３を光源とする照明装置１の交換を簡略化するとともに、その半導体発光素子２３の照射角度に応じた適切な照度を確保することができる。

また、本実施形態では、支持体２２及び光源カバー２１が、全体として筒状に形成され、支持体２２の両端部２５には電力を供給するための端子２４が設けられているので、支持体２２、光源カバー２１、及び端子２４から構成される発光部２０は、現在使用されている通常の蛍光灯と同様の形状を有することとなり、既存の照明器具を利用して、半導体発光素子を使用した照明環境を容易に実現させることができる。さらに、本実施形態では、距離調整部３０は、少なくとも反射板１２の曲率及び表面の平坦度を含む反射特性に応じて、反射板１２と支持体２２との距離が設定可能となっているので、反射板１２のみを変更させた場合でも、目的の空間における適切な照度を確保することができる。

［第２実施形態］
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、枠体１０に備えられた反射板１２のみで光を反射させる構成としたが、本実施形態では、さらに、支持体２２に反射板を備えた場合を例に説明する。図７（ａ）は、第２実施形態に係る支持体を示す側面図であり、（ｂ）は、第２実施形態に係る光線の反射動作を示す説明図である。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その機能等は特に言及しない限り同一であり、その説明は省略する。

本実施形態では、図７（ａ）に示すように、支持体２２には、支持体反射板２６を有している。この支持体反射板２６は、アルミニウムや銀などの反射率の高い金属部材で形成されており、半導体発光素子２３の反対側において、支持体２２の支持面２６ｂに対して所定の傾斜角θを有する支持体反射面２６ａ，２６ａと有している。傾斜角θは、支持体反射面２６ａ，２６ａに入射された光を下方に向けて反射させる角度となっている。

また、本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、反射板１２には、反射板１２からの反射光の一部又は全部を、支持体反射面２６ａ，２６ａに向けて反射させる、中継反射面１２ｂ，１２ｂを有している。

このような構成により、図７（ｂ）に示すように、半導体発光素子２３から発光された光は、まず、反射板１２に向けて照射され、反射板１２で反射された光は、中継反射面１２ｂ，１２ｂを介して半導体発光素子２３の反対側に設置された支持体反射面２６ａ，２６ａに入射される。そして、支持体反射面２６ａ，２６ａに入射された光は、支持体反射面２６ａ，２６ａの傾斜角θに応じて、入射された光を下方に向けて反射させるようになっている。

このような実施形態によれば、半導体発光素子２３の照射を上方に向けた場合であっても、半導体発光素子２３からの直接照射がない、反対側の下方部分に対しても光を照射させることができ、その結果、照明装置の光量を増大させ、照度を確保することができる。

[第３実施形態]
次いで、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、上述した第１及び第２実施形態において、支持体２２の上部に複数配置していた半導体発光素子２３を、支持体２２の下面にも配置させることを要旨とする。図１０は、第３実施形態に係る半導体発光素子２３が配置された支持体１２２を示す側面図であり、図１１は、第３実施形態に係る光源カバー２７を取り付けた支持体１２２を示す断面図である。なお、本実施形態においても、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その機能等は特に言及しない限り同一であり、その説明は省略する。

本実施形態では、図１０に示すように、支持体１２２の上面１２２ａ及び下面１２２ｂには、それぞれ基板２２ａ及び２２ｂが設けられ、この上下の基板２２ａ，２２ｂの表面に、半導体発光素子２３ａ、及び２３ｂを直線状に配列させる。

この際、上部に配列される半導体発光素子２３ａの個数は、上記第１実施形態のように上部にのみ半導体発光素子を配列させた場合を基準とすると、４／５程度の個数とする。一方、下部に配列される半導体発光素子２３ｂの個数は、上部にのみ半導体発光素子２３を配置させた場合を基準として、１／５程度の個数とする。つまり、上記第１実施形態における上側の基板２２ａに配設されていた半導体発光素子２３ａを、その個数が８０％程度となるように間引きし、その間引きした２０％分の素子を、下側の基板２２ｂに配設する。

そして、図１１に示すように、基板２２ａ及び２２ｂを上下に設けた支持体１２２に光源カバー２７及び２８を取り付ける。本実施形態において、光源カバー２７及び２８は、上下に組み合わされて、支持体１２２全体を覆う透明な筒体となっており、支持体１２２の上部及び下部に備えられた半導体発光素子２３ａ及び２３ｂからの光が上方及び下方に向けて照射可能となっている。

このような実施形態によれば、半導体発光素子２３の光が上方及び下方に向けて照射されるので、上方に向けた光は反射体１２による光の反射によって半導体発光素子の照射範囲を拡大させることができ、下方に向けた光は特定部分を直接照射できるなど、より適切に照度を確保することができる。

特に、上方に向けた光は、反射体１２による光の反射によって照度を１５０％に増大されることから、上部に配置させる半導体発光素子２３の個数を間引いたとしても、少なくとも従来と同様の照度を保つことが可能であり、その間引いた分の素子を下面側に振り分けることにより、消費電力や製造コストなどを従来のまま維持しつつ、光源を上向きにすることによって支持体１２２２の下面にできる暗部を解消することができる。

また、上部及び下部に配置された半導体発光素子２３の総数は、上部にのみ半導体発光素子２３を配列させた場合の個数と同じであるため、発熱量は増大することがなく、基板２２ａの電源回路等が熱によって劣化することを防止できる。

［変更例］
なお、上述した各実施形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんである。すなわち、第１実施形態において、反射板１２は、枠体１０に対して着脱自在となっており、以下のような形状の反射板１２と交換して使用することができる。

具体的には、図８（ａ）に示すように、反射板１２には、反射面１２ａを多面体によって形成し、この多面体の各面１２ａを光の反射方向に膨らんだ凸面１２ｃが多数形成された構成としてもよい。この場合には、凸面１２ｃから反射される光が多方向に拡散させることができるので、反射板１２全体にわたってさらに面発光させることができ、ユーザーが光線を視認することができないような照明環境を実現することができる。

また、光源カバー２１についても他の形状をしたカバーを取り付け自在としてもよく、例えば、図８（ｂ）に示すように、光源カバー２１の内面２１ａに、光源方向に膨らんだ凸面２１ｂを多数形成させてもよい。この場合には、半導体発光素子の光が光源カバー２１を透過する際に、光を多方向に拡散させることができるので、反射板１２に入射される光量が増大し、反射板１２全体にわたって面発光させることができ、ユーザーが光線を視認することができないような照明環境を実現することができる。

θ…傾斜角
１…照明装置
１０…枠体
１１…筐体
１２…反射板
１２ａ…反射面
１２ｂ，１２ｂ…中継反射面
１２ｃ…凸面
２０…発光部
２１…光源カバー
２１ａ…内面
２１ｂ…凸面
２２…支持体
２２ａ…基板（上部側）
２２ｂ…基板（下部側）
２３（２３ａ）…半導体発光素子（上部側）
２３ｂ…半導体発光素子（下部側）
２４…端子
２５…両端部
２６…支持体反射板
２６ａ，２６ａ…支持体反射面
２６ｂ…支持面
２７…光源カバー
２８…下面光源カバー
３０…距離調整部
３１…ソケット部
３２…係合孔
３４…溝
３５，３５…突出部
１２２…支持体
１２２ａ…上面
１２２ｂ…下面

Claims (7)

1. 配列された複数の半導体発光素子を光源とする照明装置であって、
   内側が反射面となるように凹状に形成された反射板と、
   前記光源の配列に対応した形状をなし、前記反射板へ向けて光が照射されるように前記半導体発光素子を支持する支持体と、
   前記反射板及び前記支持体が着脱自在に固定される枠体と、
   前記反射板と前記支持体との距離を調整する距離調整部と
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記支持体の、前記半導体発光素子の反対側において、前記支持体の支持面にも、前記半導体発光素子を配置したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記支持体の、前記半導体発光素子の反対側において、前記支持体の支持面に対して傾斜角を有する支持体反射面と、
   前記反射板からの反射光の一部又は全部を、前記支持体反射面に向けて反射させる中継反射面と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記反射面には、光の反射方向に膨らんだ凸面が多数形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記支持体には、前記半導体発光素子を覆う、透明又は半透明の光源カバーが取り付けられ、
   前記支持体及び前記光源カバーは、全体として筒状に形成され、
   前記支持体の両端部には、前記半導体発光素子に電力を供給するための端子が設けられ、
   前記距離調整部は、前記端子を介して、前記支持体の両端部を着脱自在に保持する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
6. 前記光源カバーの内面には、光源方向に膨らんだ凸面が多数形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置。
7. 前記距離調整部は、少なくとも前記反射板の曲率及び表面の平坦度を含む反射特性に応じて、前記反射板と前記支持体との距離が設定可能となっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置。