JP2012243531A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】固体発光素子とレンズとを組み合わせた照明器具において、照射むらやグレアの発生を低減又は防止する。
【解決手段】照明器具１は、複数のＬＥＤ２２を有する発光部２と、これらＬＥＤ２２の各々に対向して設けられた複数のレンズ３２を有する配光制御部３と、発光部２と配光制御部３との間隔を調整する位置調整部４と、を備える。配光制御部３は、レンズ３２間に位置する平坦部３３に、ＬＥＤ２２から出射されて平坦部３３に直接入射した直進光Ｌを拡散透過する、又は遮光する光学処理部又は部材を有する。直進光Ｌを拡散してから照明器具１の外部に照射する、又は直進光Ｌを遮光して照明器具１の外部に照射されないようにするので、照明器具１から照射される光の照射むらやグレアの発生を低減又は防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light emitting diode）等の固体発光素子とレンズとを組み合わせた照明器具に関する。

従来からＬＥＤとレンズとを組み合わせ、照射する光の配光角を可変とする照明器具が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。このような照明器具は、図８に示されるように、複数のＬＥＤ１０を有する発光部２０と、各々のＬＥＤ１０に対向して設けられた複数のレンズ３０を有する配光制御部４０と、発光部２０及び配光制御部４０を収容する筐体５０と、を備える。配光制御部４０は、略円柱形状とされ、その外周に雄ねじ溝４１を有する。筐体５０は、上面が開口した円柱形状とされ、その内周に雄ねじ溝４１と螺合する雌ねじ溝５１を有する。これら雄ねじ溝４１と雌ねじ溝５１とを螺合させることにより、筐体５０は、配光制御部４０を回転可能に保持する。配光制御部４０を筐体５０に対して回転させると、ＬＥＤ１０とレンズ３０との間隔が変化する。そのため、ＬＥＤ１０から出射された光のレンズ３０における屈折パターンが変わり、照明器具から照射される光の配光角が変化する。

特開２００４−２２１０４２号公報 特開２００７−２９９６７９号公報

しかしながら、上述したような照明器具では、ＬＥＤ１０から出射されてレンズ３０間に位置する平坦部に入射した光（破線矢印で示す）は、レンズ３０によって配光制御されないので、照明器具が照射する光に照射むらやグレアを生じ易い。例えば、平坦部を直線透過したＬＥＤ１０からの光は、各々のレンズ３０から出射された光の外側に現れる輪光となって照射むらを生じ易い。

本発明は、上記課題を解決するものであって、発光部と配光制御部との間隔を変化させることで照射する光の配光を可変とする照明器具において、照射むらやグレアの発生を低減又は防止することができる照明器具を提供することを目的とする。

本発明の照明器具は、複数の光源を有する発光部と、前記複数の光源の各々に対向して設けられた複数のレンズを有する配光制御部と、前記発光部と前記配光制御部との間隔を調整する位置調整部と、を備え、前記配光制御部は、前記レンズ間に位置する平坦部に、前記複数の光源から出射されて前記平坦部に直接入射した直進光を拡散透過する、又は遮光する光学処理部又は部材を有することを特徴とする。

前記直進光を拡散透過する光学処理部又は部材は、表面粗面化されている、又は光散乱粒子を含むことが好ましい。

前記直進光を拡散透過する光学処理部又は部材は、その光出射面に曲面で形成される凸部を有し、前記曲面の最大傾斜角度は、前記直進光と前記光源の光軸に直交する面とが成す角度よりも大きいことが好ましい。

本発明の照明器具によれば、平坦部に直接入射した光源からの直進光を拡散してから照明器具の外部に照射する、又は該直進光を遮光して照明器具の外部に照射されないようにすることができる。そのため、照明器具から照射される光の照射むらやグレアの発生を低減又は防止することができる。

本発明の実施形態に係る照明器具の分解斜視図。 （ａ）は上記照明器具の断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。 （ａ）は上記実施形態の第１の変形例に係る照明器具の断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。 上記実施形態の第２の変形例に係る照明器具の断面図。 上記実施形態の第３の変形例に係る照明器具の断面図。 （ａ）は上記実施形態の第４の変形例に係る照明器具の断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。 （ａ）は上記実施形態の第５の変形例に係る照明器具の断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。 従来の照明器具の断面図。

本発明の実施形態に係る照明器具について、図１乃至図７を参照して説明する。本照明器具は、光源としてＬＥＤを用いている。

図１及び図２に示されるように、照明器具１は、発光部２と、発光部２の発光面側に被せられたキャップ状の配光制御部３と、発光部２と配光制御部３との間隔を調整する位置調整部４と、を備える。位置調整部４は、発光部２に設けられた位置調整部４ａと、配光制御部３に設けられた位置調整部４ｂと、から成る。

発光部２は、配線基板２１と、配線基板２１上に実装された光源となる複数のＬＥＤ２２と、を有する。これらＬＥＤ２２は、それぞれ白色光を発する白色ＬＥＤから構成される。各々のＬＥＤ２２の光軸は、それぞれ照明器具１の軸線と平行になっている。なお、配線基板２１上に実装されるＬＥＤ２２の数及び配線基板２１上におけるＬＥＤ２２の配置は、図例のものに限定されない。

配線基板２１は、高い熱伝導率を有する材料、例えば、アルミニウム等の金属、ガラスエポキシ等の樹脂、又はセラミック等の無機材料を母材として構成される。配線基板２１は、円盤形状とされ、その外周にゴムパッキンから成る位置調整部４ａを有する。また、配線基板２１は、そのＬＥＤ２２実装面に高い光反射率を有する光反射部材（図示なし）を有する。光反射部材は、例えば、銀やアルミニウムから構成される。また、配線基板２１は、ＬＥＤ２２への給電を担う配線パターン（図示なし）を有する。更に、配線基板２１は、配線基板２１を投光機等に取り付けるための保持構造（図示なし）を有する。

配光制御部３は、ＬＥＤ２２から出射された光が入射する面にレンズアレイ３１を有する。レンズアレイ３１は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、又はガラス等の透光性材料から構成される。レンズアレイ３１は、各々のＬＥＤ２２に対向して設けられた複数のレンズ３２と、レンズ３２間に位置する平坦部３３と、から成る。平坦部３３は、その光出射面側に光を拡散透過する光学処理部３４を有する（図２（ａ）参照）。光学処理部３４は、本実施形態においては、粗面化された光出射面を有する（図２（ｂ）参照）。なお、レンズ３２は、本実施形態においてはＬＥＤ２２からの光が入射する面に凹部を有したレンズとされるが、これに限定されず、例えば、一般的な凸レンズから構成されてもよい。

光学処理部３４は、例えば、平坦部３３の光出射面にサンドブラストやフロスト加工を施して微細な凹凸を形成することにより得られる。また、レンズアレイ３１を成型する際に、成型金型の平坦部３３の光出射面に対応する部分にサンドブラストや放電加工等を施して微細な凹凸を形成しておき、その成型金型を用いてレンズアレイ３１を作製することで光学処理部３４を形成してもよい。また、レンズアレイ３１を成型する際に、レンズ３２の部分には透光性材料を用い、光学処理部３４の部分には光拡散透過性材料を用いて、レンズアレイ３１を一体成型してもよい。また、これらの材料を用いてレンズ３２と光学処理部３４とを別々に作成した後、レンズ３２と光学処理部３４とを嵌合又は接合させることにより一体化してもよい。

レンズアレイ３１は、筐体３５により保持されている。筐体３５は、配線基板２１の直径よりもやや大きい直径を有する円筒形状とされ、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂から構成される。筐体３５は、その内周下端部に、ゴムパッキンから成り、発光部２の位置調整部４ａと摺接する位置調整部４ｂを有する。

位置調整部４ａ、４ｂは、発光部２に配光制御部３を被せたときに、互いに摺接し、その結果生じる摩擦力により、発光部２に対して配光制御部３を軸線に沿って位置調整可能に、発光部２と配光制御部３とを一体保持する。なお、位置調整部４は、発光部２に対して配光制御部３を軸線に沿って平行移動できるものから構成されていればよく、ゴムパッキン以外に、例えば、ストレートギアとギアを用いたラック＆ピニオン構造やカムを用いた平行移動機構から構成されてもよい。

照明器具１は、配線基板２１の配線パターンと電気的に接続された配電線（図示なし）を導出しており、この配電線は、スイッチやマイコン等を備えた調光装置（図示なし）に接続されている。調光装置は、更に、商用電源（図示なし）と電気的に接続されており、この商用電源からＬＥＤ２２への電力供給を調節することによりＬＥＤ２２をオン／オフ制御及び調光制御する。

上記のように構成された本実施形態の照明器具１の作用を図２（ａ）（ｂ）を参照して説明する。照明器具１は、発光部２と配光制御部３との間隔を位置調整部４により調節することで、ＬＥＤ２２から出射された光のレンズ３２における屈折パターンを変化させ、照射する光の配光角を可変とする。ここで、発光部２と配光制御部３とが離れている場合、ＬＥＤ２２から出射された光の一部は、図２（ａ）に示されるように、レンズ３２に入射せず、平坦部３３に直接入射することがある。このような直進光Ｌは、図２（ｂ）に示されるように、平坦部３３から出射される際に、光学処理部３４により種々の方向に拡散されてから照明器具１の外部へと照射される。

次に、本実施形態の第１の変形例に係る照明器具を図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本変形例の照明器具１は、平坦部３３の光出射面側表面に直進光Ｌを拡散透過する拡散透過部材３６を着脱可能に有する。拡散透過部材３６は、例えば、透明ポリカーボネート樹脂や透明アクリル樹脂を母材として構成され、図３（ｂ）に示されるように、その内部に光散乱粒子３６ａを含む。光散乱粒子３６ａは、例えば、炭酸カルシウム結晶やアクリル樹脂等から構成される。直進光Ｌは、拡散透過部材３６を透過する際に、光散乱粒子３６ａに衝突して種々の方向に拡散されてから照明器具１の外部へ照射される。

次に、本実施形態の第２の変形例に係る照明器具を図４を参照して説明する。本変形例の照明器具１は、平坦部３３の光出射面側に直進光Ｌを遮光する光学処理部３７を有する。光学処理部３７は、平坦部３３の光出射面に顔料等の遮光性塗料が塗布されたものである。直進光Ｌは、光学処理部３７により遮光されるので、照明器具１の外部に照射されない。

次に、本実施形態の第３の変形例に係る照明器具を図５を参照して説明する。本変形例の照明器具１は、平坦部３３の光出射面側表面に直進光Ｌを遮光する遮光部材（遮光マスク）３８を着脱可能に有する。遮光部材３８は、ＬＥＤ２２からの光を透過しない材料から構成されていればよく、例えば、黒色のプラスチック板から構成される。直進光Ｌは、遮光部材３８により遮光されるので、照明器具１の外部に照射されない。

次に、本実施形態の第４の変形例に係る照明器具を図６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本変形例の照明器具１は、平坦部３３の光出射面側に直進光Ｌを拡散透過する光学処理部３９を有する。光学処理部３９は、図６（ｂ）に示されるように、その光出射面に曲面で形成される微少な凸部３９ａを有する。凸部３９ａは、略半球形状とされ、その曲面の最大傾斜角度θ１は、平坦部３３を伝搬する直進光ＬとＬＥＤ２２の光軸に直交する面Ｐとが成す角度θ２よりも大きく設定されている。こうすることにより、光学処理部３９の光出射面において、直進光Ｌが全反射される角度を有する部分が少なくなる。直進光Ｌは、光学処理部３９を透過する際に、凸部３９ａにおいて種々の方向に拡散されてから照明器具１の外部へ照射される。

次に、本実施形態の第５の変形例に係る照明器具を図７（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本変形例の照明器具１は、平坦部３３の光出射面側表面に直進光Ｌを拡散透過する拡散透過部材４０を有する。拡散透過部材４０は、拡散透過部材３６と同様に、透明ポリカーボネート樹脂や透明アクリル樹脂等から構成され、図７（ｂ）に示されるように、その光出射面に凸部３９ａを有する。直進光Ｌは、拡散透過部材４０を透過する際に、凸部３９ａにおいて種々の方向に拡散されてから照明器具１の外部へ照射される。

上述のように、本実施形態及びその変形例に係る照明器具１によれば、平坦部３３に直進光Ｌを拡散透過する光学処理部３４又は３９若しくは拡散透過部材３６又は４０が設けられているので、直進光Ｌを拡散してから照明器具１の外部へ照射することができる。これにより、直進光Ｌによって引き起こされ得る照射むらやグレアの発生を抑制することができる。また、平坦部３３に直進光Ｌを遮光する光学処理部３７又は遮光部材３８が設けられていれば、直進光Ｌを遮光することが可能となるので、直進光Ｌにより引き起こされ得る照射むらやグレアの発生を防止することができる。

光学処理部３４又は３９若しくは拡散透過部材３６又は４０が設けられていれば、光学処理部３７又は遮光部材３８が設けられている場合に比べて、直進光Ｌが平坦部３３から出射される分だけ、照明器具１の平均照度を高めることができる。

光学処理部３９や拡散透過部材４０が直進光Ｌを全反射しにくい構造とされていれば、光学処理部３４や拡散透過部材３６に比べて、照明器具１の内部方向へ戻る直進光Ｌを低減することができる。これにより、照明器具１の光取り出し効率を向上させることができる。

また、拡散透過部材３６、４０や遮光部材３８が着脱可能とされていれば、照明器具１の使用目的に応じて適当な部材を適宜平坦部３３に装着することが可能となるので、照明器具１の汎用性を高めることができる。また、拡散透過部材３６、４０や遮光部材３８が比較的硬度の高い材料から構成されていれば、これら部材を照明器具１を衝撃等から保護する外殻部材として機能させることができる。

また、配線基板２１や筐体３５が熱伝導率の高い材料から構成されていれば、ＬＥＤ２２の発光に伴って生じた熱を効率良く外界へ放熱することができる。これにより、照明器具１内の異常な温度上昇を防ぐことが可能となるので、ＬＥＤ２２の寿命を延ばすと共に、照明器具１を安定に動作させることができる。

また、配線基板２１のＬＥＤ２２実装面に光反射部材が設けられていれば、照明器具１の内部方向へ戻ってきた直進光Ｌを、光反射部材により反射して再び照明器具１の外部方向へ向かわせることができる。これにより、照明器具１の光取り出し効率を向上させることができる。

なお、本発明に係る照明器具は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、光を拡散透過する光学処理部は、本実施形態で用いられた表面粗面化されたものや凸部を有するものに限定されず、例えば、光拡散性顔料を塗布されたもの等、光を拡散透過するものから構成されていればよい。また、拡散透過部材は、粗面化された光出射面を有する構成とされてもよい。また、直進光を拡散透過する、又は遮光する光学処理部又は部材は、本実施形態においては平坦部の光出射面側に設けられているが、平坦部の光出射面側又は光入射面側の少なくとも一方に設けられていればよい。また、光源は、本実施形態においては白色ＬＥＤとされたが、白色ＬＥＤに限定されず、他色の光を発するＬＥＤから構成されてもよいし、ＬＥＤとは発光機構が異なる有機ＥＬ等の光源から構成されてもよい。また、複数の光源は、すべて同一とされる必要はなく、複数種類の光源から構成されてもよい。

１ 照明器具
２ 発光部
２２ 光源（ＬＥＤ）
３ 配光制御部
３２ レンズ
３３ 平坦部
３４、３９ 直進光を拡散透過する光学処理部
３６、４０ 直進光を拡散透過する（拡散透過）部材
３６ａ 光散乱粒子
３７ 直進光を遮光する光学処理部
３８ 直進光を遮光する（遮光）部材
３９ａ 凸部
４、４ａ、４ｂ 位置調整部
Ｌ 直進光
Ｐ 光源の光軸に直交する面
θ１ 曲面の最大傾斜角度
θ２ 直進光と光源の光軸に直交する面とが成す角度

Claims (3)

1. 複数の光源を有する発光部と、
   前記複数の光源の各々に対向して設けられた複数のレンズを有する配光制御部と、
   前記発光部と前記配光制御部との間隔を調整する位置調整部と、を備え、
   前記配光制御部は、前記レンズ間に位置する平坦部に、前記複数の光源から出射されて前記平坦部に直接入射した直進光を拡散透過する、又は遮光する光学処理部又は部材を有することを特徴とする照明器具。
2. 前記直進光を拡散透過する光学処理部又は部材は、表面粗面化されている、又は光散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 前記直進光を拡散透過する光学処理部又は部材は、その光出射面に曲面で形成される凸部を有し、
   前記曲面の最大傾斜角度は、前記直進光と前記光源の光軸に直交する面とが成す角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明器具。

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