JP2013182730A - 照明モジュールおよびそれを備えた照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成によって、広い照射範囲を均一に照射することのできる照明モジュールおよびそれを備えた照明装置を提供する。
【解決手段】本発明の照明モジュール11では、導光板13の周縁部の少なくとも一部に、入射面13aから入射した光を反射させて出射面13cから出射させる反射面13dを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、光源からの光を導光体に入射させ、導光体を介して光源の光を出力する照明モジュールおよびそれを備えた照明装置に関するものである。
近年、照明装置には省エネルギー性能、光量調節機能、光色調節機能、およびデザイン性が要望されている。このため、照明装置の光源は、従来のフィラメント式電球、蛍光灯から、LED(Light Emitting Diode)に置き換わりつつある。
また、近年、導光体を利用した薄型の照明装置が種々提案されている。例えば、特許文献1には、透明材料からなる導光体を介して、光源の光を出力する導光体方式の照明装置が記載されている。図11は、特許文献1に記載の照明装置の一部を示す概略図である。図11に示すように、この照明装置は、光源として複数のLED101と、LED101と光学的に結合された透明材料からなる導光体102とを備えている。この照明装置では、LED101からの光を、LED101と対向する導光体102の端面(光入射面)から入射させ、導光体102内部を導光させて、光出射面103から出射させる。特許文献1の照明装置は、このようなLED101と導光体102とを1つのユニットとし、複数のユニットが組み合わせられた構成となっている(図示せず)。
一方、特許文献2には、液晶バックライトの技術を応用した照明装置(エッジライトパネル)が記載されている。この照明装置は、導光体の外周部にテーパ形状を設けて、外周部を発光させるようになっている。具体的には、図12は、特許文献2に記載の照明装置200の断面図である。照明装置200は、導光体213に設けられた溝内部に、互いに対向するLED群211とLED群212とが配置された構成である。導光体213には、光取出し手段が形成されている。このため、LED群211から出射された光は、導光体213内部を導光中に、光取出し手段によって出射面213aから取出される。また、光取出し手段によって取出されなかった光は、導光体213の周縁部のテーパ部214で反射され、出射面213aから取出される。
特開2007−80539号公報(2007年3月29日公開) 特開2011−95439号公報(2011年5月12日公開)
しかしながら、上記従来の照明装置では、照明装置の直下の照度が低くなるため、広い照射範囲を均一に照射することができないという問題がある。
具体的には、テーブル面等を照らすペンダントライトや、室内全体を照らすシーリングライトでは、広い照射範囲を均一に照射することが要求される。
特許文献1の照明装置は、LED101と導光体102とからなるユニットを複数ユニット組み合わせ、各ユニットの導光体102を導光させた光を光出射面103から出射させることによって照射面(目標照射領域)を照射する。しかし、導光体102から出射された光は、指向性があり十分に拡がらない。このため、照射範囲を広げるには、各ユニットの導光体102を、傘を広げたように、照明装置の中心軸に対して、比較的大きな角度で配置することになる。これに加えて、導光体102の表面には、導光体102の内部を導光する光を、照射面に対向する出射面104から光を出射するための光取出しパターンが形成される。しかし、この場合、照明装置直下の照度が下がってしまい、照射範囲を均一に照射することができない。
一方、各ユニットを種々の角度で設置し、各ユニットからの出射光を重ね合わせて、照射範囲を均一にすることも考えられる。しかし、この場合、照射範囲の広さや、照明装置の設置条件などの様々な要因によって、その都度各ユニットの角度を変動させる必要がある。従って、各ユニットの設置角度を調節することは、照明装置の構成や製造工程が複雑になってしまうため、現実的ではない。
また、特許文献2の照明装置200では、照射面の光量を稼ぐ必要があるため、導光体213は、テーパ部214に到達する光が限りなく少なくなるように設計される。しかし、上述のように、導光体213から出射された光は指向性があるため、特許文献1の照明装置と同様に、特許文献2の照明装置200も、直下の照度が低下する。このため、照明装置200では、この指向性を軽減するために、導光体213の出射面213aと反対側に、反射シート215が設けられ、出射面213a側に拡散シート216が設けられている。従って、照明装置200の部材点数が増え、構成が複雑になる。さらに、拡散シート216を設けると、照明装置200の外観上の透明性が失われ、デザイン性が著しく低下する。
また、照明装置200は、LED群211とLED群212とが互いに対向する構造であることから、一方のLED群211からの光が、他方のLED群212に入光する。このため、光の損失が生じ、光取出し効率が低くなる。さらに、一方のLED群211からの光が、他方のLED群212に入光することで、LED群212に起電力が生じ動作が不安定となる。また、照明装置200は、LED群211とLED群212とを導光体213に埋め込んだ構成である。さらに、LED群211とLED群212とを埋め込んだ部分は、非透明部分となる。これらの結果、出射面213a(発光面)内で、LED群211およびLED群212上に、輝度ムラが発生しやすくなる。従って、照射面を均一に照射することができない。また、照明装置200の光取出方向は、出射面213aの一方向に限定されるため、部屋全体を照明するシーリングライトやペンダントライトに照明装置200を適用することができない。
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成によって、広い照射範囲を均一に照射することのできる照明モジュールおよびそれを備えた照明装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の照明モジュールは、光源と、該光源からの光が入射する入射面、および、入射面から入射した光を出射する出射面を有する導光体とを備える照明モジュールであって、上記導光体は、該導光体の周縁部に、上記入射面から入射した光を反射させて上記出射面から出射させる反射面を有することを特徴とする照明モジュール。
上記の構成によれば、導光体の周縁部(外縁部)に反射面が形成されている。これにより、反射面に入射した光は反射され、出射面から出射される。これにより、照明モジュールの直下の照度が高くなる。このため、照明モジュールの直下の照度を高めるために、特許文献2で用いられている拡散シートを用いる必要がない。従って、簡単な構成によって、広い照射範囲を均一に照射することのできる照明モジュールを提供することができる。
本発明の照明モジュールでは、上記出射面は、上記入射面に隣接し、かつ、互いに対向する第1出射面と、第2出射面とを有し、上記反射面は、上記入射面から入射した光を反射させて、上記第1出射面から出射させ、第1出射面から出射される主たる照射光の出射方向と、第1出射面の法線とのなす角(α)と、上記反射面によって反射される主たる照射光の反射方向と、第1出射面の法線とのなす角(β)とが、α≧βであることが好ましい。
これにより、第1出射面(例えば照明モジュールの真下方向)へ出射される光量が増える。従って、照明モジュールの照度分布(例えば直下の床面全体の照度分布)を均一にすることができる。
本発明の照明モジュールでは、第1出射面からの出射光量(A)、第2出射面からの出射光量(B)、上記反射面からの出射光量(C)が、(A+B)/2≧Cであることが好ましい。
これにより、第1出射面(例えば照明モジュールの真下方向)へ出射される光量が増える。従って、照明モジュールの照度分布(例えば直下の床面全体の照度分布)を均一にすることができる。
本発明の照明モジュールでは、上記導光体は、光拡散性を有することが好ましい。これにより、導光板からの光取出し効率を高めることができる。
本発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、前記いずれかの照明モジュールを備えることを特徴としている。
従って、簡単な構成によって、広い照射範囲を均一に照射することのできる照明装置を提供することができる。
以上のように、本発明の照明モジュールおよび照明装置によれば、簡単な構成によって、広い照射範囲を均一に照射することのできる照明装置を提供することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態にかかる照明装置の断面図である。 図1の照明装置における照明モジュールを示す図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。 図1の照明装置における照明モジュールの側面図であり、照明モジュールから出射される出射光を示す図である。 図1の照明装置と特許文献1の照明装置との照度分布および配光分布の光学シミュレーション結果を示す図であり、(a)は従来の照明装置、(b)は図1の照明装置(照明モジュールは1つ)、(c)は図1の照明装置(照明モジュールは2つ)の結果を示す図である。 (a)〜(c)は、図1の照明装置に適用される導光体を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る別の照明モジュールを示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は反射面側からみた平面図である。 図6の(a)〜(c)に示す照明モジュールにおいて、別の導光板を備えた照明モジュールを示す図であり、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は反射面側からみた平面図である。 本発明の一実施形態に係る別の照明モジュールを示す図であり、(a)は正面、(b)は(a)におけるA−A’断面図である。 本発明の一実施形態に係る別の照明モジュールを示す図であり、(a)は正面図、(b)は(a)におけるLED基板と導光体との係合部の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る別の照明装置に搭載される照明モジュールを示す図であり、(a)は正面図、(b)は断面図である。 特許文献1に記載の照明装置の一部を示す概略図である。 特許文献2に記載の照明装置の断面図である。
以下、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明にかかる照明装置の一例として、吊下げ型の照明装置について説明する。しかし、本発明にかかる照明装置は、吊下げ型の照明装置に限定されるものではなく、天井面に直接取付けるシーリングライト、壁面に埋め込んだ照明装置など、種々の照明用途に適用可能である。なお、以下では、便宜上、照明装置の設置面側を上部(上方)、床等の主照射側を下部(下方)として説明する。また、各図において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分(同一機能)を表すものとし、詳細な説明は繰り返さない。
〔実施の形態1〕
図1〜図5に基づいて、実施の形態1に係る照明装置について説明する。図1は、実施の形態1に係る照明装置10の断面図である。
照明装置10は、天井面20から吊下げられる吊下げ型の照明装置(いわゆるペンダントライト)である。照明装置10は、照明器具本体1と、天井面20に設置された電源ボックス2と、電源ボックス2から照明器具本体1を吊下げる電線3とから構成されている。
照明器具本体1は、複数の照明モジュール11から構成されており、本実施形態では2つの照明モジュール11が連結されている。照明器具本体1は、電源ボックス2に接続された電線3によって吊下げ支持されている。照明器具本体1は、天井面20および床面に対してほぼ平行に配置されている。
電源ボックス2は、照明モジュール11を点灯させる点灯手段を備えている。具体的には、電源ボックス2は、AC−DC変換する電源基板が組み込まれている。電線3は、電源ボックス2から照明器具本体1に電力を供給する。
図2は、照明装置10における照明モジュール11を示す図であり、(a)は正面図であり、(b)は断面図である。照明モジュール11は、LED12と、LED12から出射された光を結合する導光板13と、LED12および導光板13を保持する保持部材14とを備えている。
LED12は、照明装置10における光源である。LED12は、LED基板に電気的に接続された複数のLEDチップが実装された構成であり、図中では簡略化して示されている。本実施形態では、LED基板とLEDチップとを包括してLEDと称する。
導光板13は、LED12と離間して設けられている。導光板13は、LED12に対向する入射面13a、入射面13aに対して直交し、天井面または床面に対向する出射面13b,13c、および入射面13aに対向する面(入射面13aの正面方向の面)である反射面13dを有している。出射面13b,13cは、光結合した光を導光板13内部に導光させるための全反射面であるといえる。反射面13dは、入射面13aに対し垂直な面(導光板13の厚さ方向に形成される面)と平行ではなく、その入射面13aに対し垂直な面に対して傾斜した傾斜面となっている。言い換えれば、反射面13dは、出射面13b,13cに対し垂直ではない傾斜面であるともいえる。また、反射面13dは、直方体状の導光板13における入射面13aを除く面をテーパカットした形状であるともいえる。
導光板13は、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ガラス等の透明性を有する材料から形成されている。導光板13の表面には、結合したLED12からの光を取出すために、拡散材などが印刷され、凹凸形状を設けるなどしていてもよい。また、導光板13は、導光板13の内部に拡散材を分散させた導光体、例えば旭化成製のデラグラス(登録商標)AL995等を用いてもかまわない。
言い換えれば、導光板13は拡散材が内包されていなくてもよく、出射面13b,13cのいずれか片方かその両方に、光取出しパターンが形成されていてもよい。これにより、光取出しパターンにより出射面13b,13cから光を取出すことができる。また、光取出しパターンが形成されている場合、導光板13の材料を、拡散材内包のもの以外を選択することが可能となり、商品ラインナップを増やすことが可能になる。
なお、本実施形態では、主として出射面13b,13cから出射されるように設計されている。しかし、照明装置10では、入射面13a以外の面を、光出射面とすることもできる。この場合、効率的に光を取出すことができ、かつ全方位にわたって配光することができる。また、保持部材14内で光が出射した場合、目標照射領域を照明できない。このため、出射面13b,13cは保持部材14の内部の領域には形成されていないことが望ましい。これにより、光利用効率を向上させることができる。
このような導光板13も用いることにより、照明装置10は、透明性を損なわない面発光光源となる。つまり、照明装置10は、LED12の点灯時には面発光光源として機能し、LED12の非点灯時は透明性が保たれる。以降の説明では、断りがない限り、導光板13は、拡散材入りのデラグラスであるとする。
保持部材14は、照明モジュール11を片持ちで保持する。照明装置10では、2つの照明モジュール11が共通する1つの保持部材14によって保持されている。このため、照明装置10の部材点数を減らすことができる。
保持部材14は、内部にLED12を格納している。すなわち、保持部材14にはLED12が固定されており、LED基板が保持部材14に接触している。保持部材14は、LED12の熱を放熱する役割を持たせるために、アルミ等の材料から構成されていることが望ましい。すなわち、点灯時にLED12から発生した熱を効率よく伝熱し、外部に放熱できるよう、保持部材14の材質としては、熱伝導率の高い金属材料とすることが好ましい。もちろん、保持部材14は、放熱性および強度を確保できるようにした樹脂材料等から構成することもできる。このように、LED12点灯時の熱は、LED基板を通じて保持部材14に放熱される。すなわち、保持部材14はLED12のヒートシンクとして機能する。なお、保持部材14の形状についてはデザイン性等を考慮して決定されればよい。
次に、照明モジュール11の特徴について、図3を用いて詳細に説明する。図3は、図1の照明装置10における照明モジュール11の側面図である。
LED12から出射した光は、LED12に対向する導光板13の入射面13aから入射する。導光板13に入射した光(光結合した光)は、導光板13の表面(出射面13b,13c間)にて全反射を繰り返しながら、導光板13の内部を導光する。上述のように、導光板13の内部には、結合した光を取出すために、拡散材(図示せず)等が含まれている。このため、導光板13の内部を導光する光が拡散材に衝突すると、その光は拡散され、導光板13中を進む角度が変わる。その結果、全反射条件が破られ、出射面13bおよび出射面13cから出射される。このように、導光板13内部を導光する光の一部は、導光中に散乱され、出射面13b,13cから出射される。散乱され出射される光は指向性が少なく、広い範囲をなだらかな照度分布で照明することができる。
出射面13bから出射される出射光Lb、および、出射面13cから出射される出射光Lcは、図のように広がりを持っている。この広がりを持った出射光Lbおよび出射光Lcの中で、最も光度の高い光の出射方向を、主たる出射方向Mとする。出射面13bおよび出射面13cからは、略同量の光量の光が出射される。
ここで、実際には、導光板13の内部を導光する光が全て出射面13bまたは出射面13cから出射されるわけではなく、一部の光は、入射面13aに対向する面である反射面13dに到達する。この反射面13dは、入射面13aと平行ではなく、入射面13aに平行な面に対して傾斜した傾斜面となっている。言い換えれば、反射面13dは、出射面13b,13cに対して傾斜した傾斜面であるともいえる。
反射面13dには、光を反射する材料が塗装されている。反射面13dに到達した光は、反射材料によって反射され、主たる出射光Ldとして導光板13の外部に出射される。出射光Ldの出射方向は、反射面13dの傾斜角度によって変動する。本実施形態の照明装置10では、反射面13dは、出射面13cと反射面13dとのなす角が鋭角となるように傾斜している。このため、出射光Ldは、出射面13cと同じ方向、つまり床面方向(図中−Z方向)に出射される。これにより、床側(照明装置10の下方)の照度を向上させることができる。
なお、反射面13dに設けられる反射材料は、貼付、スパッタ、スタンプ等の製造方法で反射面13dに付与される。しかし、これに限定されるものではなく、反射面13dに設けられる反射材料は、白色の塗装(白色塗料)に限らず、反射材料をあらかじめ成形しておいた高反射ポリカーボネートなどの材料を貼り付けたり、インジェクション成形等により導光板13を形成するさいに一体で設けることもできる。また、反射面13dに設けられる反射材料は、光拡散性を有することが好ましい。つまり、反射面13dには、光拡散性反射材料が設けられていることが好ましい。また、反射面13dには、粗面化処理が施されていることが好ましい。これにより、反射面13dからの反射光は拡散しながら出射面13cを介して被照射面を照明することができる。反射面13dから出射面13cへの入射光は指向性の少ない反射光となって導光板13から出射される。従って、被照射面を広くなだらかな照度分布で照明することができる。一方、反射面13dを透過する光は拡散して非被照射面を照射することができる。すなわち、部屋全体の照明が可能となる。
また、反射面13dに設けられる反射材料は、正反射材料であってもよい。その際は反射面13dからの出射光の指向性が高くなるため、スポット照明用途に適用することができる。また、反射面13dに設けられる反射材料は、白色塗料に限定されるものではなく、別の色をつけたものであってもよい。この場合、出射光の色を調整できるため、LED12の出射光に対する導光板13出射光の色度の調整ができ、機能性の高い照明モジュール11を提供することができる。さらに、デザイン性の高い照明モジュール11を提供することができる。
このように、反射面13dで反射した光の一部は、導光板13内を入射方向と逆の方向に(入射面13aに戻る方向)に導光を始める。しかし、そのほとんどが導光板13に内包された拡散材成分に取出され、かつ出射面13cへ反射され導光板13から出射される。従って、さらに光利用効率を向上することができる。
本実施形態の照明装置10(照明モジュール11)によれば、反射面13dから出た光は出射面13cを介して目標領域(例えば床側)を主に照明し、出射面13bから出た光は目標領域以外(例えば壁、天井側)を主に照明することができる。すなわち、目標領域(例えば床側)の照度を確保しつつ、非目標領域(例えば壁、天井側)も残りの光で照明でき、効率的な配光分布を得ることができる。さらに、その照度分布の照度の変化は滑らかであり、違和感のない照明を可能とすることができる。
また、照明装置10において、導光板13の出射面13cからの出射光Lcの主たる出射方向Mと出射面13cの法線Nとのなす角を「α」、反射面13dからの出射光Ldの主たる出射方向Pと出射面13cの法線Nとのなす角を「β」とする。このとき、角αと角βとが、α≧βの関係を満たすことが好ましい。これにより、照明モジュール11の真下方向へ出射される光量が増える。従って、照明モジュール11の直下の床面全体の照度分布を均一にすることができる。
図4は、図1の照明装置10と特許文献1の照明装置’(図11参照)との照度分布および配光分布の光学シミュレーション結果を示す図であり、(a)は従来の照明装置、(b)は図1の照明装置10(照明モジュール11は1つ)、(c)は図1の照明装置10(照明モジュール11は2つ)の結果を示す図である。
照度分布は、×印の位置にテーブル面から70cm上方に各照明装置が配置されたときの、テーブル面の照度分布を示している。すなわち、各照明装置の70cm下方に設定された照射面(目標領域)における照度分布を示している。照度分布における上段の等高線は、等高線で照度100(lx)〜300(lx)の照度分布を示している。下段のグラフは、上段の図における中心紙面水平方向の断面の照度分布を示している。配光分布は極座標で表され、その中心部に照明装置(照明モジュール)が配置され、中心からの距離を光の強度とし、入光方向に対する角度依存性を示している。なお、各図においては、LEDの出射光量は同量としている。
特許文献1の照明装置は、図3に示す照明モジュール11において、反射面13dが、入射面13aと平行な面になった構成といえる。つまり、図4の(a)には、反射面13dからの出射がない状態で、出射面13cからのみの出射光の照度分布および配光分布が示される。なお、この場合、天井側の出射面13bと、床側の出射面13cとは同量の光が出射することになる。ただし、この構成では、入光方向からの光の直進成分(導光方向への直進成分)が強く残るため、壁側への出射光が強くなっていることが分かる。このことから、床側に光が到達しにくくなり、照射領域(目標領域)の照度が低く、照射面を均一に照射することができない。さらに、この場合、壁側には帯状の照明がなされてしまい、ムラとしてユーザに認識されてしまう。
一方、図4の(b)には、照明モジュール11単体の照度分布および配光分布が示される。照明モジュール11には、反射面13dが設けられている。これにより、図4の(b)に示すように、出射面13cと反射面13dとからの出射光は、図4の(a)よりも、効率的に床側(目標領域)に導かれている。このため、床側の照度を高めることができる。すなわち、反射面13dを設けた場合、反射面13dからの出射光の影響により、照明装置10の直下の照度が高くなることが分かる。
さらに、図4の(c)には、照明モジュール11を2つ組み合わせた場合の照度分布および配光分布が示される。図4の(c)に示すように、2つの照明モジュール11を組み合わせると、各照明モジュール11の照度分布が互いに重なり合う。その結果、照度が最も高くなる位置と、照明装置の設置位置のとの一致が実現されている。すなわち、照度分布の中心と、照明装置の中心とが一致していることが分かる。加えて、同照度(100(lx),200(lx))の領域が広くなっており、なだらかない配光分布を実現できることが分かる。
さらに、図3の照明モジュール11おいて、出射面13bから出射される出射光Lbの光量(A)、出射面13cから出射される出射光Lcの光量(B)、反射面13dで反射して出射される出射光Ldの光量(C)は、
(A+B)/2 ≦ C
となっていることが好ましい。
次に、導光板13における反射面13dの形状について図5を用いて説明する。図5の(a)〜(c)は、照明装置10に適用される導光板13,13A,13Bを示す側面図である。
図5の(a)に示すように、導光板13における反射面13dは、入射面13aと平行ではない傾斜面であり、平面である。上述のように、照明モジュール11の直下の照度を向上させるためには、角度αと角度βとが、α≧βの条件を満たすことが好ましい(図3参照)。この条件を満たすためには、出射面13bまたは13cの法線Nと、反射面13dとのなす角「γ」が、5°以上60°以下(5°≦γ≦60°)であることが好ましく、25°以上50°以下(5°≦γ≦50°)であることがより好ましい。この条件とすることで、角βがより小さくなり、照明モジュール11の直下照度を上げることができると共に、導光板13からの光取出し効率を上げることができる。
なお、角γが、5°未満(γ<5°)である場合、角αと角βとの角度差がほとんどなくなる。その結果、照明モジュール11の直下の照度を向上させる効果が小さくなってしまう。一方、角γが、60°より大きい(γ>60°)場合、反射面13dからの反射光を導光板13から出射させにくくなるため、光取出し効率が低下してしまう。
一方、導光板13は、図5の(b)に示す導光板13A、または、図5の(c)に示す導光板13Bのような曲面形状とすることもできる。図5の(b)の導光板13A、図5の(c)の導光板13Bは、導光板13と反射面13dの形状が異なる。
具体的には、図5の(b)のように、導光板13Aの反射面13d’は、平面ではなくR形状(円弧状)となっている。反射面13d’をR形状とする場合、導光板13Aの厚さと同一の長さの半径とする単純R形状であることが好ましい。これにより、導光板13Aを量産しやすくなるため、製造コストを削減することができる。
一方、図5の(c)のように、導光板13Bの反射面13d’’は、平面ではなく楕円形状になっている。反射面13d’’を楕円形状とする場合、短軸方向の長さが導光板13Bの厚さと同一である楕円形状であることが好ましく、それに加えて、長軸方向の長さが短軸方向の長さの2倍(すなわち短軸/長軸=1/2)である楕円形状であることが好ましい。ここで、図5の(b)のように、反射面13d’が単純R形状である場合の反射面13d’からの出射光の光量を1とすると、図5の(c)のように、反射面13d’’が短軸/長軸=1/2である楕円形状(楕円曲面)である場合の反射面13d’’からの出射光の光量は、1.15となる。従って、より多くの光を出射することができることがわかる。それゆえ、出射角を制御しつつ、光取出し効率を向上することができる。
実施の形態1の照明装置10における照明モジュール11の構成は、上述の構成に限定されるものではない。例えば、照明モジュール11は、以下の実施の形態2〜5に示す構成とすることもできる。以下、照明モジュール11の別の形態について、照明モジュール11との相違点を中心に説明する。
〔実施の形態2〕
図6〜図7に基づいて、照明モジュール11a、11a’について説明する。図6は、実施の形態2に係る照明モジュール11aを示す図(三面図)であり、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は反射面13d側からみた平面図である。
実施の形態1の照明モジュール11では、入射面13aに対向する面のみに反射面13dが形成されていた。これに対し、実施の形態2の照明モジュール11aでは、反射面13dに加えて、導光板13Cの側面にも反射面が形成されている。
具体的には、図6の(a)〜(c)に示すように、照明モジュール11aでは、入射面13aに対向する面に反射面13dが形成されているのに加えて、入射面13aおよび出射面13b,13cに隣接する面にも、反射面13e,13fが形成されている。つまり。反射面13dは、入射面13aの正面側に形成されており、反射面13e,13fは、導光板13Cの側面側に形成されている。言い換えれば、反射面13d,13e,13fは、入射面13aおよび出射面13b,13cを除く、導光板13Cの外縁部に形成されている。
反射面13e,13fの形状は、反射面13dと同様の傾斜面である。すなわち、反射面13e,13fは、入射面13aに対し垂直な面(導光板13Cの厚さ方向に形成される面)と平行ではなく、その入射面13aに対し垂直な面に対して傾斜した傾斜面となっている。言い換えれば、反射面13e,13fは、出射面13b,13cに対し垂直ではない傾斜面であるともいえる。また、反射面13d,13e,13fは、直方体状の導光板13Cにおける入射面13aを除く面をテーパカットした形状であるともいえる。反射面13e,13fにも、反射面13dと同様に、光を反射する材料が塗装されている。
なお、反射面13dは、入射面13aの法線に対し、45°以下の角度で傾斜していることが望ましく、30°以下であることが望ましい。言い換えれば、図6の(b)に示すように、反射面13dと、入射面13aに対して垂直な出射面13cとのなす角(θ)は、45°以下であることが望まく、30°以下であることが望ましい。角θが45°である場合に出射面13cから出射される光量を1とすると、角θが30°である場合のその光量は、1.1となる。従って、光利用効率を向上させることができる。
このような照明モジュール11aでは、照明モジュール11よりも、反射面13d,13e,13fの領域が広くなるため、光取出し効率をより一層高めることができる。また、反射面13d,13e,13fで反射された光は、出射面13cから床側に出射される。従って、照明モジュール11a,11a’の直下照度(床側への出射光の光量)を向上させることができる。
また、照明モジュール11aでは、反射面13d,13e,13fは平面である。しかし、反射面13d,13e,13fは、曲面形状とすることもできる。つまり、照明モジュール11aにおいて、導光板13Cの反射面13d,13e,13fは、図6の(a)ではZ方向から見たとき長方形となっている。しかし、これに限定されるものではなく、前記Z方向から見たとき、反射面13d,13e,13fの角をフィレット形状としてもよい。図7は、図6の(a)〜(c)に示す照明モジュール11aにおいて、別の導光板13Dを備えた照明モジュール11a’を示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は反射面13d側からみた平面図である。
図7の導光板13Dでは、反射面13d,13e,13fが、R形状(円弧状)(図5の(b)参照)となっている。これにより、導光板13Dを量産しやすくなるため、製造コストを削減することができる。また、図示しないが、反射面13d,13e,13fは、楕円形状(楕円曲面)であってもよい(図5の(c)参照)。これにより、光取出し効率を向上することができる。
さらに、図7の照明モジュール11a’においては、LED12の光利用効率を高めるために、反射部材15が設けられている。すなわち、LED12から出射される光は拡がりをもっているため、放射角の大きい一部の光は入射面13aに入射されない。そこで、入射面13aから外れてしまう光を反射により再度入射面13aに導き、LED12からの光の利用効率を向上するために、反射部材15が配置されている。
具体的には、反射部材15は、保持部材14におけるLED12と導光板13Dの入射面13aの近辺に設けられている。反射部材15は、導光板13Dの入射面13a側端部と、LED12とを挟み込むように、保持部材14に設けられている。すなわち。LED12と、導光板13Dの入射面13aとの間隙部分の出射面13b,13c側が、反射部材15によって挟み込まれている。これにより、導光板13Dに結合しなかった光を反射部材15によって反射させて導光板13D側に戻すことが可能になる。その結果。LED12の光利用効率が向上するため、導光板13Dに入射する光量を増やすことができる。従って、導光板13Dの光取出し効率をより一層高めることができる。
さらに、導光板13Dが、拡散材料を内包している場合、保持部材14内でも出射面13b,13cから出射されてしまう光(漏れ光)がでてくる可能性がある。反射部材15を設けない場合、この漏れ光は、保持部材14に吸収されてしまい、照射面(被照射領域)に到達しないため、光利用効率の低下につながる。しかし、反射部材15が設けられていれば、この漏れ光が反射部材15で反射され、再び導光板13D側に戻すことが可能になる。従って、導光板13Dの光取出し効率をより一層高めることができる。
さらに、図示しないが、保持部材14の内部において、導光板13の側面(反射面13e,13f)と、LED12との間隙も反射部材15で挟み込むことが望ましい。ここでの導光板13の側面は、保持部材14の内部において、入射面13a以外の導光板13の厚さ方向の面と換言できる。この場合も、導光板13に結合できなかった光と、導光板13Dの側面から出射した光(漏れ光)とを、反射部材15によって導光板13Dに戻すことが可能となる。従って、導光板13Dの光取出し効率をより一層高めることができる。
また、反射部材15は、弾性を有することが好ましい。反射部材15は、導光板13Dと保持部材14とが接触する領域に設けられている。このため、振動が加わった時、導光板13Dに傷が入る可能性がある。反射部材15が弾性を有していれば、衝撃を吸収することができるため、導光板13Dの損傷を予防することができる。このような導光板13Dの損傷を予防する効果は、反射部材15が反射機能を有さない場合(弾性部材からなる場合)でも得られる。ただし、この場合、弾性部材によって光が吸収される可能性があるため、弾性と光反射性との両機能を有することが好ましい。これにより、光反射機能によって弾性のみによる光の吸収を抑制し光利用効率を高めつつ、弾性機能によって導光板13Dの損傷を予防することができる。
このように、本実施形態の照明モジュール11a、11a’も、照明モジュール11と同様の効果を奏する。また、照明モジュール11a、11a’では、入射面13aに対向する面に加えて、導光板13C,13Dの側面にも反射面13d,13e,13が形成されている。これにより、反射面13d,13e,13fから出射面13cを介して床側に出射される出射光が多くなる。従って、光取出し効率をより高めることができる。また、照明モジュール11a’は、反射部材15を備えているため、光取出し効率を高めることができる。
〔実施の形態3〕
図8に基づいて、本実施形態の照明モジュール11bについて説明する。図8は、実施の形態3に係る照明モジュール11bを示す図であり、(a)は正面図であり、(b)は(a)におけるA−A’断面図である。
本実施形態の照明モジュール11bは、導光板13Eの形状が、実施の形態1の照明モジュール11の導光板13と異なる。
具体的には、図8に示すように、照明モジュール11bでは、導光板13Eの形状がドーナツ形状になっている。すなわち、導光板13Eは、中央部に厚さ方向に貫通する開口Oが形成された円盤状(厳密には円筒状)になっている。LED12は、導光板13Eの内周部に沿って配列されている。導光板13Eは、入射面13a、出射面13b,13c、および反射面13dを有している。入射面13aは、LED12と対向して配置されている。出射面13b,13cは、各々入射面13aに対して直交する面である。出射面13bが天井側、出射面13cが床側に光を出射する。反射面13dは、入射面13aと対向する面(正面方向にある面)である。つまり、反射面13dは、導光板13Eの外周部全体に形成されている。反射面13dは、入射面13aと平行ではなく、入射面13aに平行な面に対して傾斜した傾斜面となっている。言い換えれば、反射面13dは、出射面13b,13cに対して傾斜した傾斜面であるともいえる。
なお、図8では、開口Oが円形であるため、開口Oに沿って設けられたLED12も円状に配置される。しかし、開口Oの形状およびLED12の配置形状は、これに限定されるものではない。導光板13Eの開口Oは、円形に限らず、平面を組み合わせた多角形状(例えば、4角形〜8角形)であってもよい。この場合、LED12は、多角形の各辺に沿って配置してもよい。
照明モジュール11bも、照明モジュール11と同様に光が出射されるため、照明モジュール11と同様の効果を奏する。また、照明モジュール11bは、導光板13Eが、LED12と対向する入射面13aと、入射面13aに対して直交する2つの出射面13b,13cと、導光板13Eの外周部(円周部)に設けられ、入射面13aと対向する面である反射面13dとを有している。これにより、照明モジュール11bの直下の照度を向上させることができる。
〔実施の形態4〕
図9に基づいて、照明モジュール11cについて説明する。図9は、実施の形態4に係る照明モジュール11cを示す図であり、(a)は正面図、(b)は(a)における破線部の拡大図である。
本実施形態の照明モジュール11cは、導光板13Fに切欠き13gが形成され、保持部材14に切欠き13gに係合する突起部14aが形成されている点が、実施の形態1の照明モジュール11と異なる。
具体的には、図9の(a)および(b)に示すように、切欠き13gは、導光板13Fを切欠いた形状の貫通穴として形成される。一方、保持部材14には、この切欠き13gに係合して固定される突起部14aが形成されている。保持部材14に対する導光板13Fの位置決めは、切欠き13gと突起部14aとの係合によって行われている。つまり、突起部14aは、位置決め用の凸部であり、切欠き13gは突起部14aの受け部である。このような構成により、導光板13Fと保持部材14との保持力が向上し、信頼性の高い照明モジュール11cを提供することができる。
切欠き13gは、保持部材14の内部となる位置に形成される。すなわち、切欠き13gは、導光板13Fの入射面13a側端部に形成されている。切欠き13gは、2つ形成されており、互いの距離は、LED12の同方向の長さよりも長くなっている。これにより、入射面13aから入射し導光板13F内部を導光する光が、切欠き13gによって制限されることなく、出射面13b,13cから被照射面に出射させることができる。
切欠き13gの周囲には反射部材を設けることが好ましい。導光板13Fの内部を導光する光の一部は、切欠き13gに到達する可能性がある。その結果、導光板13Fの外部に出射されてしまい、出射された光が保持部材14に吸収される可能性がある。切欠き13gの周囲に反射部材が形成されていれば、導光板13Fの内部を導光する光が切欠き13gに到達したとしても、反射部材によって反射させることができる。これにより、導光板13Fの外部に取出されてしまい、保持部材14に吸収されてしまうのを防止することができる。従って、光利用効率の高い照明モジュール11cを提供することができる。
また、保持部材14にはLED12がねじ止めや接着テープ等の手段により固定されている。このため、切欠き13gと突起部14aとを係合することで、LED12と導光板13Fの入射面13aとの位置合わせを正確かつ容易に行うことが可能となっている。
また、保持部材14に設けられた突起部14aは、導光板13Fの切欠き13gに係合されているため、保持部材14から導光板13Fが脱落することを防止することができる。
ここで、図9の(b)に示すように、突起部14aと、切欠き13gとを係合させた状態において、突起部14aと切欠き13gとの間には空隙を有していることが好ましい。これは、LED12から発生する熱や、環境温度の変化による導光板13Fの膨張や収縮が生じたとしても、導光板13Fに応力が加わることを防ぎ、導光板13Fの歪みや撓みを防止するためである。
なお、本実施形態では、導光板13Fの切欠き13gとの係合手段として突起部14aを用いているが、これに限らず、ねじを用いるなど、導光板13Fを保持部材14から脱落するのを防止可能な構成であればよい。
また、切欠き13gの形状についても、本実施形態ではU字型としているが、突起部14a等の位置決め構造に係合可能な形状であればこれに限らない。
また、突起部14aと切欠き13gとの大きさ、形状、位置、個数については、照明モジュール11cの仕様により適宜設定されればよい。
〔実施の形態5〕
図10に基づいて、本実施形態にかかる照明装置に搭載される照明器具本体1aについて説明する。図10は、実施の形態5に係る照明装置に搭載される照明器具本体1a(照明モジュール11,11a)を示す図であり、(a)は正面図、(b)は断面図である。
実施の形態1の照明器具本体1には、同一の照明モジュール11が2つ搭載されていた。しかし、照明器具本体1には、上述した実施の形態1〜4の照明モジュール11,11a,11b,11cのいずれかを組み合わせて搭載されていてもよい。例えば、図10に示すように、照明器具本体1aは、実施の形態1の照明モジュール11と、実施の形態2の照明モジュール11aとを搭載していてもよい。なお、照明器具本体1aに搭載される照明モジュールの組み合わせ方法は本実施形態だけに限定されるものでない。
また、照明器具本体1aに搭載される照明モジュールの数は、2つに限定されるものではなく、3つ以上であってもよい。例えば、正三角形の頂点と照明モジュールの中心とを略一致させるよう3つの照明モジュールを配置してもよいし、正方形或いは長方形の頂点と照明モジュールの中心とを略一致させるように4つの照明モジュールを配置してもよい。すなわち、多角形の頂点と照明モジュールの中心とを略一致させるように配置してもよい。これにより、均一性が高く、滑らかな照度分布および配光分布を得ることのできる照明装置を提供することができる。
また、照明器具本体1aに複数の照明モジュールを搭載する場合、各照明モジュールは、同じ高さとなるように配置してもよいし、異なる高さとなるように配置してもよい。各モジュールを異なる高さで配置する場合、例えば、各照明モジュールを高さ方向に段違いで配置すればよい。これにより、照明モジュールの搭載数が増えたとしても、隣り合う照明モジュール間の物理的な干渉がなくなる。
このように、異なる照明モジュールを複数組み合わせることで、デザイン性、光束数、サイズにバリエーションを持たせた照明装置を提供することができる。さらに、実施の形態1と同様に、照明器具本体1aでも保持部材14が共通化されている。このため、部品点数を減らすことができ、複数の照明モジュールを使用してもコストを削減することが可能となる。
各実施形態の照明モジュールは、照明装置をはじめ、各種電子機器の光源モジュールとして搭載することが可能である。これにより、電子機器直下の照度を向上させ、均一な照度分布を実現することができる。
なお、各実施形態では、光源としてLED12を備えた照明装置(照明モジュール)について説明した。しかし、光源はLEDに限定されるものではなく、例えば、有機EL等、導光板に光を結合させることのできる光源であればよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔補足〕
なお、本発明は、以下のように表現することもできる。
(1)光源、および、該光源からの光が入射する入射面と、該入射面に隣接し、かつ、互いに対向して位置し、前記入射面から入射した光を互いに異なる方向に出射する第1出射面および第2出射面とを有する導光体を備える照明モジュールであって、前記導光体は、導光体の周縁部に、前記入射面から入射した光を反射して前記第1出射面から出射させる反射面を有することを特徴とする照明モジュール。
(2)第1出射面の法線と、第1出射面から出射される出射光(照明光)の主たる出射角とのなす角αと、第1出射面の法線と、前記反射面で反射され第1出射面から出射される出射光(照明光)の主たる出射角とのなす角βとの間の関係が、
α≧β
であることを特徴とする(1)に記載の照明モジュール。
(3)前記第1出射面の出射光量Aと、第2出射面の出射光量Bと、反射面からの出射光量Cとの関係が、(A+B)/2 < C
であることを特徴とする(1)または(2)に記載の照明モジュール。
上記(3)の照明モジュールは、光源と、透光性を有する導光手段(導光体)と、光源と導光手段とを固定する固定部材とを備えた照明モジュールであって、導光手段は、光源と対向する入光面(入射面)と、入光面に接する第1面(出射面)と第1面に対向する第2面(出射面)と、導光手段の第1面の全面もしくは一部に設けられた第1発光領域と、第2面の全面もしくは一部に設けられた第2発光領域と、第1面と第2面以外に設けられた第3発光領域をもち、第1発光領域の出射光量は第2発光領域からの出射光量以上であり、かつ第3発光領域の主出射方向が第1発光領域の出射側と同じ方向であることを特徴とするともいえる。
(4)前記導光体が、光拡散性を有することを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1つに記載の照明モジュール。
(5)(1)〜(4)のいずれか1つに記載の照明モジュールを備えた照明装置。
上記各構成によれば、装置の直下照度を下げることなく、広い範囲を照射することができるという利点がある。つまり、本発明は、デザイン性を損なうことなく、光源からの光を効率良く床面に照射することが可能な照明モジュールおよびそれを備えた照明装置本発明の照明モジュールは、照明機器をはじめとする電子機器に用いることができる。
(6)光源と、該光源からの光が入射する入射面と、該入射面から入射した光を出射する出射面と、を有する導光体(導光手段)と、を備える照明モジュールであって、前記導光体は、該導光体の周縁部のうち前記入射面に対し正面側および側面側に設けられ、前記入射面から入射した光を反射して前記出射面から出射させる反射面をさらに有し、前記反射面は、前記出射面に対して傾斜する傾斜面からなることを特徴とする照明モジュール。
これにより、導光手段に入光した光を反射面により効率よく取出すことができ、低消費電力で高照度の効率のよい照明モジュールを提供することができる。さらに反射面により目標の照明領域に向けてなだらかな照度分布で光を取出すことができ、性能が高く、シーリングライトあるいはペンダントライトに用いることができる照明モジュールを提供することができる。
(7)前記反射面は平面および/または曲面で構成されることを特徴とする(6)に記載の照明モジュール。反射面を平面にすることで導光手段の切削加工が容易になり、量産性が高く低コストで照明モジュールを提供することができる。また、反射面を曲面とすることで、光取出し効率を向上することができる。
(8)前記反射面は光反射性材料が付与されていることを特徴とする(6)または(7)に記載の照明モジュール。反射面を光反射性材料にすることで導光手段から目標照明領域にむけて積極的に光を出射することができ、効率のよい照明モジュールを提供することができる。
(9)前記反射面は光拡散性を有することを特徴とする(6)〜(8)のいずれか1つに記載の照明モジュール。反射面が光拡散性を有することで導光手段から目標照明領域にむけてなだらかな分布で光を出射することができ、なだらかな照度分布を実現する性能のよい照明モジュールを提供することができる。
(10)前記導光体内部および/または出射面には光散乱部材が設けられ、該光散乱部材に入射した光を散乱して前記出射面から出射させることを特徴とする(6)〜(8)のいずれか1つ照明モジュール。これにより、入射面以外の面から光が出射されることで目標照明領域だけでなくその反対側、ペンダントライトで換言すると床側だけでなく天井側を照明することができる性能のよい照明モジュールを提供することができる。
(11)(6)から(10)のいずれか1つに記載の照明モジュールと、光源を点灯させる点灯手段とを備えた照明装置。これにより、照明モジュールと点灯手段を備えた、壁面照明、ペンダントライト、シーリングライト等の安価で、効率よく、なだらかな照度分布で照明可能な照明装置を提供することができる。
本発明によれば、デザイン性を損なわず簡便で安価な方法を用いて高性能を付与した照明モジュールを提供することができる。この照明モジュールは、単品であるいは複数組み合わせることで照明装置に適用可能である。具体的には、ペンダントライト、シーリングライト、あるいは壁面照明などの各種照明装置に適用することが有効である。このような照明装置に適用することにより、装置の高デザイン性、省電力化、小型化、照度分布の均一化を実現することができる。
10 照明装置
11,11a,11b,11c 照明モジュール
12 LED(光源)
13,13A,13B,13C,13D,13E,13F 導光板(導光体)
13a 入射面
13b,13c 出射面
13c 出射面
13d 反射面(傾斜面)
13d,13d’,13d’’13e,13f 反射面

Claims (5)

  1. 光源と、
    該光源からの光が入射する入射面、および、入射面から入射した光を出射する出射面を有する導光体とを備える照明モジュールであって、
    上記導光体は、該導光体の周縁部に、上記入射面から入射した光を反射させて上記出射面から出射させる反射面を有することを特徴とする照明モジュール。
  2. 上記出射面は、上記入射面に隣接し、かつ、互いに対向する第1出射面と、第2出射面とを有し、
    上記反射面は、上記入射面から入射した光を反射させて、上記第1出射面から出射させ、
    第1出射面から出射される主たる照射光の出射方向と、第1出射面の法線とのなす角(α)と、
    上記反射面によって反射される主たる照射光の反射方向と、第1出射面の法線とのなす角(β)とが、
    α≧β
    であることを特徴とする請求項1に記載の照明モジュール。
  3. 第1出射面からの出射光量(A)、第2出射面からの出射光量(B)、上記反射面からの出射光量(C)が、
    (A+B)/2≧C
    であることを特徴とする請求項2に記載の照明モジュール。
  4. 上記導光体は、光拡散性を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明モジュール。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の照明モジュールを備えた照明装置。
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