JP2013143250A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、使い勝手または光の利用効率を向上せしめて、消費電力を低減可能な照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の照明装置は、複数のＬＥＤ(2)と、ＬＥＤ(2)からの光を照明装置の光出射側へ導くリフレクタ(3A,3B)とを備える。そして、リフレクタ(3A,3B)は、広配光特性を持つ第１のリフレクタ(3A)と、狭配光特性を持つ第２のリフレクタ(3B)とを含み、照明装置からの光の配光を広くしたい場合は第１及び第２のリフレクタ(3A,3B)に対応するＬＥＤ(2)を両方点灯させ、照明装置からの光の配光を狭くしたい場合は第２のリフレクタ(3B) に対応するＬＥＤ(2)のみを点灯させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源として発光ダイオード（以下ＬＥＤ（Light Emitting Diode）とする）を用いた照明装置に関するものである。

近年、地球温暖化対策や省エネ化対策により、ＬＥＤを用いた照明器具が普及している。ＬＥＤを用いた照明器具としては、住宅用途では白熱電球に代替するＬＥＤ電球や蛍光灯シーリングに代替するＬＥＤシーリング、店舗・施設用途では蛍光灯ベース照明に代替するＬＥＤベース照明や直管型蛍光灯に代替する直管ＬＥＤなどがある。

その中でＬＥＤベース照明の構成が特許文献1に開示されている。

特開2010−157403号公報

しかしながら、特許文献1に開示されている構成では部屋全体に光が届くが、照明光の配光方向を変えられないために使い勝手、或いは光の利用効率が悪いという課題があった。本発明は、使い勝手または光の利用効率を向上せしめて、消費電力を低減可能な照明装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る照明装置は、複数の発光素子と、前記発光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記発光素子からの光線を反射させる反射面を有する複数の反射部と、前記発光素子の発光非発光を制御する制御部と、外部からの制御コマンドを入力する入力部と、を有し、前記複数の反射部は、乳白色処理を施した反射面を有する第１の反射部と、鏡面処理を施した反射面を有する第２の反射部とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤを用いた照明装置の光利用効率が向上でき、消費電力を低減できる効果がある。

本発明の実施例１に係るＬＥＤ照明装置１の構成例を示す図。 本発明の実施例１に係るＬＥＤ基板４の構成を示す図。 本発明の実施例１に係るＬＥＤ照明装置１の配光特性を示す図。 本発明の実施例２に係るＬＥＤ照明装置１の構成例を示す図。 本発明の実施例３に係るＬＥＤ照明装置１の構成例を示す図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の構成や機能、作用を有する要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略するものとする。

本実施形態は、光源としての発光素子（本実施例ではＬＥＤ）を二次元的にマトリクス状に配列し、それぞれのＬＥＤに設けられる、ＬＥＤからの光を照明装置の光出射側に導くための光学素子として、広配光の特性を持つ第１の光学素子と、狭配光の特性を持つ第２の光学素子とを用いたことを特徴とするものである。以下の実施例１及び２では光学素子としてリフレクタを、実施例３では光学素子としてレンズを使用した例を説明する。

以下に、本発明におけるＬＥＤ照明装置の実施例１について説明する。図１は本実施例に係るＬＥＤ照明装置の構成例を示す図である。なお、図１（ａ）は本実施例に係るＬＥＤ照明装置の光出射側から見た正面図、図１（ｂ）はその断面図を示す。

ＬＥＤ照明装置１は光源としてのＬＥＤ２、光学素子としての、ＬＥＤ２からの光を反射するリフレクタ３Ａ及び３Ｂ、ＬＥＤ２が実装された光源基板としてのＬＥＤ基板４を有して構成される。ＬＥＤ２は一般的には図示しない青色発光ダイオードと黄色蛍光体で構成され、青色光で励起された黄色蛍光体が白色光を発光して放出する。リフレクタ３Ａ及び３Ｂは、図示されるように、それぞれ照明装置の光出射側に略正方形の開口を向けた空洞の四角錐状を為しており、その４つの内壁面それぞれに反射面が設けられている。その四角錐状のリフレクタ３Ａ及び３Ｂの頭頂部には、ＬＥＤ２がリフレクタ３Ａ及び３Ｂの開口側に光を放出するように向けられて配置されている。ＬＥＤ２から比較的大きな出射角（例えばＬＥＤ２の光軸に対して５０〜８０°の角度）で出射された光は、リフレクタ３Ａ及び３Ｂの４つの反射面で反射され、ＬＥＤ照明装置１の正面の方向へ導かれる。これにより、ＬＥＤ照明装置１からの出射光を増加させる効果がある。

本実施例では、ＬＥＤ２からの光を反射するリフレクタとして、第１のリフレクタ３Ａと、第２のリフレクタ３Ｂを有している。これらリフレクタは例えばアルミニウムなどの金属板で構成されている。第１のリフレクタ３Ａの内面には乳白色の塗料を塗装して構成された反射面が設けられている。一方、第２のリフレクタ３Ｂの内面にはメッキや研磨処理などによる鏡面仕上げを施して構成された反射面が設けられている。

第１のリフレクタ３Ａと第２のリフレクタ３Ｂは、図１（ａ）に示されるように、ＬＥＤ照明装置の光出射側から見て第１の方向（例えば縦方向）に沿って交互に配列されており、また第１の方向と直交する第２の方向（例えば横方向）に沿っても交互に配列されている。すなわち、第１のリフレクタ３Ａと第２のリフレクタ３Ｂは千鳥状に配列されるようにＬＥＤ基板４に取り付けられる。

またリフレクタ３Ａ及び３Ｂの反射面は、図１（ｂ）に示されるようにＬＥＤ基板４のＬＥＤ実装面またはＬＥＤ照明装置１の光照射面に対して所定の角度、例えば４５度の角度を傾斜して設けられており、リフレクタ３Ａ及び３Ｂの側面外観はピラミッド形状となっている。

ＬＥＤ基板４は、そのＬＥＤ実装面がＬＥＤ照明装置１の光照射面と略平行となるように設けられており、複数のＬＥＤ２とが二次元的にマトリクス状に配列されて実装されている。またリフレクタ３Ａ及び３ＢもＬＥＤ基板４に取り付けられる。更にまた、ＬＥＤ基板４は、ＬＥＤ２を駆動するための配線やＬＥＤ２を駆動或いは制御するための回路等が設けられている。さらにＬＥＤ２の熱を逃がす放熱作用も有している。またリフレクタ３Ａ及び３Ｂは、ＬＥＤ基板４とは別の平面状の部品取付板に設けてもよい。ＬＥＤ照明装置１の光照射面が大きく、例えばＰＣＢで構成されるＬＥＤ基板４が大きくできない場合は、例えば比較的小さいＬＥＤ基板４を大きな面積の部品取付板の背面側に取り付けるようにしてもよい。

図２はＬＥＤ基板４の一構成例を示している。図2に示されるように、ＬＥＤ基板４上には、ＬＥＤ２、制御回路５、バッファ６、及び外部制御入力端子７が設けられている。制御回路５は例えばマイコンなどのロジック回路で構成され、複数のＬＥＤ２のどれを点灯させるかを、例えばユーザの指示や所定のシーケンスに従って制御する。一方、ＬＥＤ２を駆動するためには定電流駆動が必要であり、マイコンなどの制御回路５で直接ＬＥＤ２を駆動することができないため、制御回路５からの信号をバッファ６を介して定電流化してＬＥＤ２に供給する。外部制御入力端子７には例えばリモコン信号が入力され、入力されたリモコンコードを制御回路５が認識し、それに応じてどのＬＥＤ２点灯または消灯させるか及び／またはＬＥＤ２の発光強度を決定する。

次にリフレクタ３Ａ及び３Ｂの効果について図１（ｂ）を用いて説明する。前述したように第１のリフレクタ３Ａは反射面が乳白色処理されているため、ＬＥＤ２からの光線はランバート散乱される。一方、第２のリフレクタ３Ｂは反射面が鏡面処理されているため、ＬＥＤ２からの光線は正反射される。したがって、第１のリフレクタ３Ａによる反射光は広がりをもった配光を持ち、一方、第２のリフレクタ３Ｂによる反射光はＬＥＤ２中心の光軸方向に絞られた狭い配光を持つことになる。すなわち本実施例は、乳白色処理された反射面を有する第１のリフレクタ３Ａを第１の光学素子、鏡面処理された反射面を有する第２のリフレクタ３Ｂを第２の光学素子としたものである。

ここで、制御回路５によって照明装置１全体のＬＥＤ２が発光する、すなわち第１のリフレクタ３Ａに対応するＬＥＤ２と第２のリフレクタ３Ｂに対応するＬＥＤ２の両方を発光させる（以下、これを「通常発光モード」と呼ぶ）と、第１のリフレクタ３Ａの広配光と第２のリフレクタ３Ｂの狭配光が混ざり、その結果、広配光の照明となる。

一方、制御回路５によって、第１のリフレクタ３Ａに対応するＬＥＤ２のみ発光させ、第２のリフレクタ３Ｂに対応するＬＥＤ２は消灯させる（以下「第１の発光モード」と呼ぶ）と、リフレクタ３Ａにより得られた広配光のみが照明装置１から出射されることととなり、照明装置１の直下のみならず、照明装置１の周囲の広範囲にわたって照らすことが可能となる。第２のリフレクタ３Ｂに対応するＬＥＤ２のみ発光させ、第１のリフレクタ３Ａに対応するＬＥＤ２は消灯させる（以下「第２の発光モード」と呼ぶ）と、リフレクタ３Ｂにより得られた狭配光のみが照明装置１から出射されることととなり、主として照明装置１の直下を照らすことが可能となる。この場合、第１の発光モードに比べて照明装置１の直下の周辺の光量が少なくなる。すなわち、第１の発光モードでは広範囲を照明できるが照明装置１直下の光量が少なくなり、第２の発光モードでは狭い範囲を照明するが照明装置１直下の光量が高くなる。その分、照明装置１の直下の周辺の光量は第１の発光モードに比べて少なくなる。

これを応用すると、図３に示されるように、例えば照明装置１が窓８の近くにあった場合、照明装置１の窓８側は第２の発光モードで照明装置１を発光（すなわち第２リフレクタ３Ｂに対応するＬＥＤ２のみを発光）させ、窓８の反対側は通常発光モードで発光（すなわち第１のリフレクタ３Ａ及び第２のリフレクタ３Ｂに対応するＬＥＤ２を共に発光）させることにより、窓際の外光が入る箇所の照明量を落とし、部屋の奥側は暗いので広く照らす、という制御ができる。これにより不要な照明量を減らすことができるため、省電力の効果が期待できる。照明装置１直下の光量がさほど必要ない場合は、窓８の反対側は第１の発光モードで照明装置１を発光させてもよい。

この他にも、部屋全体を照明させたい場合は通常モードまたは第１の発光モードを選択し、照明装置１直下で本を読みたい場合は第２の発光モードを選択することができる。部屋全体を照明させたい場合で、読書をしないような場合は、第１の発光モードを選択して電力を低減するようにしてもよい。

照明装置１は、通常発光モード、第１の発光モード及び第２の発光モードの全てを持たせる必要は無く、通常発光モードと第２の発光モードのみを持たせてもよく、また通常発光モードと第１の発光モードのみを持たせてもよい。通常発光モード、第１の発光モード、第２の発光モードの切換、すなわち各モードにおける第１のリフレクタ３Ａに対応するＬＥＤ、第２のリフレクタ３Ｂに対応する各ＬＥＤ２のＯＦ／ＯＦＦは、リモコンを介したユーザの指示に応じて制御回路５が行う。

以上が実施例１の動作である。なお、本実施例では第１のリフレクタ３Ａ及び第２のリフレクタ３Ｂは、それぞれ正方形で、且つ第１の方向とこれに直交する第２の方向とで互いに隣接しないように千鳥配置されているが、配列はこれに限られるものではなく、例えば第１のリフレクタ３Ａ及び第２のリフレクタ３Ｂは長方形で、かつランダムに配置されていてもよい。

まや、本実施例では、ＬＥＤとして白色光を放出する白色ＬＥＤを用いたが、これに限るものではなく、例えばＲＧＢの三原色を放出する３つのＬＥＤを組にしたものを各リフレクタに設けてもよいし、また例えば２〜３個の白色ＬＥＤの組１つに対し１つの第１または第２のリフレクタを用いてもよい。

次に、本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例２について説明する。図４は本実施例に係るＬＥＤ照明装置の構成例を示す図である。実施例１と異なるのは第１のリフレクタ３Ａをリフレクタ３Ｃに変更したことであり、それ以外は実施例１と同じであるためその詳細な説明は省略し、第１のリフレクタ３Ｃの動作及び効果を主に説明する。

第１のリフレクタ３Ｃは第２のリフレクタ３Ｂ同様に鏡面仕上げ処理が施されているが、ＬＥＤ基板４に対する角度が第２のリフレクタ３Ｂとは異なっており、本実施例において第１のリフレクタ３ＣはＬＥＤ基板４のＬＥＤ実装面またはＬＥＤ照明装置１の光照射面に対し垂直に立てられている。ここで、ＬＥＤ基板４のＬＥＤ実装面または部品取付板の表面は、光を反射するように例えば反射コートや白色塗装が施される。また、第１のリフレクタ３Ｂは実施例１と同様にＬＥＤ基板４のＬＥＤ実装面またはＬＥＤ照明装置１の光照射面に対し４５°傾斜させて設けられている。すなわち本実施例は、ＬＥＤ基板４のＬＥＤ実装面に垂直な反射面を有する第１のリフレクタ３Ｃを第１の光学素子とし、ＬＥＤ基板４のＬＥＤ実装面に対し４５°傾斜させた反射面を有する第２のリフレクタ３Ｂを第１の光学素子として構成したものである。

これにより、ＬＥＤ２からの光線は単純に第１のリフレクタ３Ｃの反射面でミラー反射されるため、図４（ｂ）のようにＬＥＤ２の配光特性そのままとなる。従って、第１のリフレクタ３Ｃは、結果的に実施例１の第１のリフレクタ３ａと同様に第２のリフレクタ３Ｂよりも広配光となる。このように、第１のリフレクタ３Ｃは広配光であるため、実施例１の第１のリフレクタ３ａと同等の効果となる。 実施例２の利点としては、第１及び第２のリフレクタが全て鏡面仕上げ処理の物に共通することができ、コスト削減に繋がる。

次に、本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例３について説明する。図５は本実施例に係るＬＥＤ照明装置の構成例を示す図である。実施例１と異なるのは第１のリフレクタ３Ａ及び第２のリフレクタ３Ｂをレンズ９に変更したことである。すなわち本実施例では光学素子としてレンズを使用したものである。それ以外は実施例１と同じであるためその詳細な説明は省略し、レンズ９の動作及び効果を主に説明する。

レンズ７はＬＥＤ２からの光を集光する作用があるため、第２のリフレクタ３Ｂと同様な狭配光となる。一方、レンズ９が無いＬＥＤ２は図５（ｂ）のようにＬＥＤ２の配光特性そのままとなり広配光となる。ここで、ＬＥＤ基板４のＬＥＤ実装面または部品取付板の表面は、光を反射するように例えば反射コートや白色塗装が施される。すなわち本実施例は、集光作用を有するレンズ９を第２の光学素子とし、レンズ９相互間のＬＥＤ２を中心とした空間を第１の光学素子として構成したものである。この結果、実施例１と同等の効果となる。

なお、レンズ９の形状に関しては一般的な集光レンズでよく、特殊な形状でなくてよい。実施例２の利点としては、リフレクタの金属部品が省け、レンズのみとなるため、コスト削減に繋がる。

１ 照明装置
２ ＬＥＤ
３ リフレクタ
４ ＬＥＤ基板
５ 制御回路
６ バッファ
７ 外部制御入力端子
８ 窓
９ レンズ

Claims (9)

1. 照明装置において、
   複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子が二次元的に配列されるように実装され、前記照明装置の光照射面と平行に設けられた光源基板と、
   前記各発光素子に対応して設けられ、該発光素子からの光を前記照明装置の光出射側の方向に導くための光学素子と、
   前記各発光素子の点灯を制御する制御部と、を有し、
   前記光学素子は、広配光特性を持つ第１の発光素子と、狭配光特性を持つ第２の発光素子とを含むことを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、前記発光素子はＬＥＤであることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１に記載の照明装置において、前記光学素子は、前記発光素子からの光を反射する、前記反射面が前記光源基板の発光素子実装面に対して所定角度傾斜して設けられた反射面を有するリフレクタであり、前記第１の光学素子は、前記反射面に乳白色処理を施した第１のリフレクタであり、前記第２の光学素子は、前記反射面に鏡面処理を施した第２のリフレクタであることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１に記載の照明装置において、前記光学素子は、前記発光素子からの光を反射する反射面を有するリフレクタであり、前記第１の光学素子は、前記反射面が前記光源基板の発光素子実装面に対して略垂直に設けられた第１のリフレクタであり、前記第２の光学素子は、前記反射面が前記光源基板の発光素子実装面に対して所定角度傾斜して設けられた第２のリフレクタであることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１に記載の照明装置において、前記第２の光学素子は、前記発光素子からの光を集光するレンズであり、前記第１の光学素子は、前記レンズ相互間の空間であることを特徴とする照明装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の照明装置において、前記制御部は、前記照明装置の外部からの制御コマンドに応じて、前記第１の光学素子に対応する発光素子または前記第２の光学素子に対応する発光素子の点灯または消灯を制御することを特徴とする照明装置。
7. 請求項６に記載の照明装置において、前記照明装置からの配光を狭くしたい場合は、前記第２の光学素子に対応する発光素子を点灯させ、前記第１の光学素子に対応する発光素子を消灯させることを特徴とする照明装置。
8. 請求項６に記載の照明装置において、前記照明装置からの配光を広くしたい場合は、全ての前記発光素子を同時に発光させるか、または前記第１の光学素子に対応する発光素子を点灯させ、かつ前記第２の光学素子に対応する発光素子を消灯させることを特徴とする照明装置。
9. 請求項１乃至５のいずれかに記載の照明装置において、前記照明装置の光出射側から見たときに、第１の方向及び該第１の方向と直行する第２の方向の両方において、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とが交互に配列されていることを特徴とする照明装置。

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