JP2014010894A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グレアを抑制することができ、汎用性が高く、産業用分野の照明装置にも利用することもできるＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】開口６を有するリフレクタ４の内側に、リフレクタ４と間隔を介して１つ以上のＬＥＤ光源５を配設保持し、ＬＥＤ光源５からの熱を放熱手段１５によってリフレクタ４の外部の放熱部１１に伝えて放熱する。ＬＥＤ光源５からの光量の少なくとも一部を、リフレクタ４の内壁面に形成されている反射面７に向けて照射して反射面７で反射した後に、リフレクタ４の開口６から照射される構成とし、反射面７を、反射面７で反射する拡散反射成分の光量が鏡面反射成分の光量以上となる面に形成する。リフレクタ４の開口６に向けて進む光の少なくとも一部の光路上に、光を拡散して透過させる光拡散部材８を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて形成されるＬＥＤ照明装置に関するものである。

ＬＥＤ光源は、例えば図１０に示されるように、例えばサファイヤの基板２上にｐ型とｎ型の半導体１３および活性層１４を形成したＬＥＤチップ２１を用いて形成されるものであり、電気配線１２から電流を流すことにより光が照射される（この図では上部方向に照射される）。ＬＥＤチップ２１の大きさは様々であるが、例えば０．３ｍｍ〜１ｍｍの小さいものが一般に用いられている。近年、このようなＬＥＤ光源が注目されるようになってきており、ＬＥＤ光源を用いた様々な発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−５９９８８号公報

ところで、現在、駐車場や、野球やサッカーなどのスポーツスタジアム等の産業用分野の照明としては、水銀ランプやナトリウムランプ等を用いた照度の高い照明装置が用いられているが、このような照明装置をＬＥＤ光源を用いて形成しようとすると、ＬＥＤ光源は一つ一つの光量が大きくはないために、多数のＬＥＤ光源を配設する必要が生じることになる。

しかしながら、ＬＥＤチップ２１を用いたＬＥＤ光源は、実質的に点光源であるために、ＬＥＤチップ２１を用いたＬＥＤ光源により形成される照明装置は、グレアが生じてまぶしいといった問題がある。特に、多数のＬＥＤ光源を配設して照明装置を形成すると、グレアの影響がより顕著になり、非常にまぶしくなってしまうため、その不快なグレアを低減させてまぶしさを低減させることが、ＬＥＤ光源を用いた照明装置を前記のような産業分野に適用する場合の必須の課題であった。

本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、グレアを抑制することができ、照明器具として汎用性が高く、産業用分野の照明装置にも利用することもできるＬＥＤ照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、開口を有するリフレクタの内側に、該リフレクタと間隔を介して１つ以上のＬＥＤ光源が配設保持され、該ＬＥＤ光源からの光量の少なくとも一部が前記リフレクタの内壁面に形成されている反射面に向けて照射されて該反射面で反射した後に前記リフレクタの前記開口から照射される構成と成し、前記反射面は該反射面で反射する拡散反射成分の光量が鏡面反射成分の光量以上となる面に形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。

また、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記ＬＥＤ光源からの光量の全部がリフレクタの内壁面に形成されている反射面に向けて照射され、該反射面で反射した後に前記リフレクタの開口から照射されることを特徴とする。

さらに、第３の発明は、前記第１または第２の発明の構成に加え、前記リフレクタの開口に向けて進む光の少なくとも一部の光路上に、光を拡散して透過させる光拡散部材が設けられていることを特徴とする。

さらに、第４の発明は、前記第３の発明の構成に加え、前記光拡散部材は熱可塑性樹脂発泡シートにより形成されていることを特徴とする。

さらに、第５の発明は、前記第４の発明の構成に加え、前記熱可塑性樹脂発泡シートには気泡が形成されて、該気泡はシート厚み方向の密度が不均一に形成されていることを特徴とする。

さらに、第６の発明は、前記第１乃至第５のいずれか一つの発明の構成に加え、前記ＬＥＤ光源は、多面体状または球状のＬＥＤ光源配設部材の表面あるいはリフレクタの内側を横切る態様で伸設された円柱状または多角柱状のＬＥＤ光源配設部材の表面に配設され、前記ＬＥＤ光源配設部材の外側に向けて光を照射する構成と成していることを特徴とする。

さらに、第７の発明は、前記第１乃至第６のいずれか一つの発明の構成に加え、前記ＬＥＤ光源からリフレクタの外側に設けられた放熱部に熱を伝えることによって前記ＬＥＤ光源の熱を放熱する放熱手段が前記ＬＥＤ光源と熱的に接続されていることを特徴とする。

さらに、第８の発明は、前記第７の発明の構成に加え、前記リフレクタの外側の放熱部にはヒートシンクが設けられており、該ヒートシンクの少なくともフィン部は炭素と炭素の同素体の少なくとも一つを原料として用いた部材により形成されていることを特徴とする。

さらに、第９の発明は、前記第７または第８の発明の構成に加え、前記放熱手段がヒートパイプを有して形成されてＬＥＤ光源をリフレクタ内部に保持する保持部材を兼ねていることを特徴とする。

さらに、第１０の発明は、前記第１乃至第９のいずれか一つの発明の構成に加え、前記ＬＥＤ光源は、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップが面の一部に実装された基板と、前記ＬＥＤチップの実装部以外の部分に設けられた光反射壁と、該光反射壁および前記ＬＥＤチップと間隔を介し該ＬＥＤチップからの光の導出位置に設けられた波長変換部材とを備え、前記ＬＥＤチップから照射される光が前記光反射壁内壁の反射面と前記波長変換部材とで繰り返し拡散反射した後に該波長変換部材を透過して照射されることを特徴とする。

さらに、第１１の発明は、前記第１乃至第１０のいずれか一つの発明の構成に加え、前記リフレクタと前記ＬＥＤ光源の反射面の一方または両方は拡散反射率が９０％以上の熱可塑性樹脂発泡シートのシート面により形成されていることを特徴とする。

さらに、第１２の発明は、前記第１乃至第１０のいずれか一つの発明の構成に加え、前記リフレクタとＬＥＤ光源の反射面の一方または両方は、硫酸バリウムと酸化マグネシウムと二酸化チタンのいずれかを含む光反射機能を有する膜により形成されていることを特徴とする。

さらに、第１３の発明は、前記第１１の発明の構成に加え、前記熱可塑性樹脂は熱可塑性ポリエステル系樹脂であることを特徴とする。

さらに、第１４の発明は、前記第１３の発明の構成に加え、前記熱可塑性ポリエステル系樹脂はポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする。

さらに、第１５の発明は、前記第１１の発明の構成に加え、前記熱可塑性樹脂はポリカーボネート樹脂であることを特徴とする。

本発明によれば、開口を有するリフレクタの内側に、該リフレクタと間隔を介して配設保持された１つ以上のＬＥＤ光源からの光量の少なくとも一部を、前記リフレクタの内壁面に形成されている反射面に向けて照射し、該反射面で反射した後に前記リフレクタの前記開口から照射する構成としており、前記反射面は該反射面で反射する拡散反射成分の光量が鏡面反射成分の光量以上となる面に形成することにより（つまり、この特徴的な構成の反射面で拡散反射してから光を照射することによって）、照明装置の光量の低下を防ぎつつ、まぶしさ、グレアの緩和抑制を効率的に行うことができる。そのため、例えば従来の水銀灯等の産業用照明装置の代替光源用として本発明のＬＥＤ光源装置を用いることもできるようになり、ＬＥＤチップを用いた省エネ化が可能な産業用分野の照明装置の形成も可能とすることができる。

また、ＬＥＤ光源からの光量の全部がリフレクタの内壁面に形成されている反射面に向けて照射され、該反射面で反射した後に前記リフレクタの開口から照射されるようにすると、グレアの緩和抑制をより一層効率的に行うことができる。

さらに、リフレクタの開口に向けて進む光の少なくとも一部の光路上に、光を拡散して透過させる光拡散部材を設けることにより、光拡散部材によっても光を拡散させてリフレクタの開口から照射することができるので、より効率的にグレアを抑制できる。

前述の光拡散部材のベースとしては、熱可塑性樹脂を用いるのがよい。熱可塑性樹脂は、入手しやすく成形性も良いため容易に照明装置に組み込むことができる。

また、光拡散部材の光拡散体については求める光拡散性と照明器具の構成にも依るが、特に薄型設計かつ高い光拡散性を求めるのであれば、ベース樹脂との屈折率差が大きくなるような光拡散体を選択するのが好ましい。例えば、酸化アルミニウムや酸化ハフニウム、酸化亜鉛等を用いることが好ましい。さらに強い光拡散性を求めるのであれば、光散乱体として気泡を用いるのがより好ましい。なお、気泡の形成方法としては、樹脂の発泡技術を用いてもよいし、ポーラス粒子やマイクロバルーンのように予め空孔を有した粒子を樹脂に分散させる方法などが考えられる。

さらに、光拡散部材を形成する熱可塑性樹脂発泡シートに、シート厚み方向の光散乱体密度が不均一になるように設計することにより（例えば、厚さ方向の１カ所以上の箇所に層状の光散乱体層を形成することにより）、光拡散性を向上させることができる。そのため、ＬＥＤ光源からの光の透過性および拡散性を調整することができるのでＬＥＤ光源の隠蔽性が高められ、結果として、グレア抑制効率を向上させることができる。

さらに、ＬＥＤ光源を、多面体状または球状のＬＥＤ光源配設部材の表面あるいはリフレクタの内側を横切る態様で伸設された円柱状または多角柱状のＬＥＤ光源配設部材の表面に配設し、前記ＬＥＤ光源配設部材の外側に向けて光を照射する構成と成すことにより、ＬＥＤ光源配設部材から例えば放射状に光を照射する等してリフレクタの反射面に効率的に光を当てることができ、その光をリフレクタで反射することができるので、リフレクタで反射する光の割合が高く、かつ、効率良く光照射が可能なＬＥＤ照明装置を構築できる。

さらに、ＬＥＤ光源から光を照射すると熱が発生するが、ＬＥＤ光源の熱を放熱する手段（放熱手段）をＬＥＤ光源と熱的に接続し、ＬＥＤ光源からリフレクタの外側に設けられた放熱部に熱を伝えることによって、ＬＥＤ光源の熱を効率的にリフレクタの外部に放熱することができる。そのため、熱によりＬＥＤ光源が劣化することを抑制できるし、ＬＥＤ光源に供給される電力の光変換効率も向上でき、寿命の長いＬＥＤ照明装置とすることができ、交換等の頻度も少なくできる。

さらに、リフレクタの外側の放熱部にヒートシンクを設けることによって、ＬＥＤ光源の熱をより効率的に放熱することができる。また、そのヒートシンクの少なくともフィン部を、炭素と炭素の同素体の少なくとも一つを原料として用いた部材により形成することにより、ヒートシンクの軽量化を図ることができる。つまり、このような部材のヒートシンクは、アルミニウム製の従来のヒートシンクに比べて軽量である（例えば３分の１の重さとすることができる）ため、軽量化を図ることができる上、形状等を自由に形成できるので、ヒートシンクの配設態様の自由度を高めることができるし、ＬＥＤ照明装置の軽量化を図ることもできる。なお、炭素と炭素の同素体とは、例えば黒鉛、グラファイト、カーボン等である。

さらに、放熱手段をヒートパイプを有する構成とすることにより、簡単な構成でＬＥＤ光源の熱を効率良く放熱部に伝えることができるので、容易に効率よく放熱可能な放熱手段を形成することができ、照明装置をコンパクトなものにすることができる。また、このヒートパイプを有する放熱手段がＬＥＤ光源をリフレクタ内部に保持する保持部材を兼ねる構成とすることによって、ＬＥＤ照明装置の構成を簡略化でき、コストを低減することができる。

さらに、ＬＥＤ光源は、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップが面の一部に実装された基板と、前記ＬＥＤチップの実装部以外の部分に設けられた光反射壁と、該光反射壁および前記ＬＥＤチップと間隔を介し該ＬＥＤチップからの光の導出位置に設けられた波長変換部材とを備えるものとして、ＬＥＤチップから照射される光が前記光反射壁内壁の反射面と前記波長変換部材とで繰り返し拡散反射した後に該波長変換部材を透過して照射される構成とすることにより、以下の効果を奏することができる。

つまり、この構成によれば、ＬＥＤチップからの光を反射面と波長変換部材との間で拡散反射を多数回繰り返した後に、ＬＥＤ光源の波長変換部材側から出射することにより、光を分散し、照射面を拡大して面光源として出射することができ、さらに、この光をリフレクタの反射面で拡散反射した後、リフレクタの開口から照射するため、拡散反射によるグレアの緩和低減効果を非常に高くすることができる。また、リフレクタの反射面で反射しない光がある場合も、ＬＥＤ光源においてＬＥＤチップからの光を光反射壁の反射面と波長変換部材との間で拡散反射を多数回繰り返した後にＬＥＤ光源から出射し、リフレクタの開口から照射できるので、グレアを効率的に低減できる。

さらに、リフレクタの内壁やＬＥＤ光源の光反射壁内壁の反射面を、拡散反射率が９０％以上の熱可塑性樹脂発泡シートのシート面により形成することにより、グレアの緩和低減効果をより一層良好にできる上に、照明装置の軽量化も図ることができ、照明装置のデザイン等、設計の自由度も向上させることができる。

さらに、リフレクタの内壁やＬＥＤ光源の光反射壁内壁の反射面を、硫酸バリウムと酸化マグネシウムと二酸化チタンのいずれかを含む光反射機能を有する膜により形成することにより、光反射機能が良好な反射面を容易に形成でき、グレアの緩和低減効果を良好にできる。

さらに、熱可塑性樹脂を、熱可塑性ポリエステル系樹脂やポリカーボネート樹脂とすることにより、容易に、かつ、的確に、拡散反射率が９０％以上の熱可塑性樹脂発泡シートを形成でき、グレアの緩和低減効果を発揮させることができる。

さらに、熱可塑性ポリエステル系樹脂をポリエチレンテレフタレートとすることにより、容易に、かつ、的確に、拡散反射率が９０％以上の熱可塑性樹脂発泡シートを形成でき、グレアの緩和低減効果を発揮させることができる。

本発明に係るＬＥＤ照明装置の第１実施例を示す模式的な斜視図（ａ）と模式的な断面図（ｂ）である。 第１実施例のＬＥＤ照明装置を図１（ａ）と別の角度から見た模式的な斜視図である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置に適用されているリフレクタの反射面の反射特性を説明するための模式図である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置に適用されている光拡散部材の例を示す模式的な断面図である 図４に示した光拡散部材の光散乱特性を示す模式図である。 図４に示した光拡散部材の拡散光分布を従来の拡散板と比べて示す模式図である。 第１実施例の変形例に適用されるＬＥＤ光源の例を示す模式的な断念図（ａ）と、このＬＥＤ光源を適用した場合の効果を説明するための模式図（ｂ）である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置の第２実施例を示す模式的な斜視図である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置の第３実施例を示す模式的な断面図である。 ＬＥＤチップを説明するための模式的な断面説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１（ａ）には、本発明に係るＬＥＤ照明装置の第１実施例を斜め下側から見た斜視図が模式的に示されており、図１（ｂ）にはそのＡ−Ａ断面図（ＬＥＤ照明装置の中央部をＸＺ平面で切断した図）が模式的に示されている。また、図２には、第１実施例のＬＥＤ照明装置３を斜め上側から見た斜視図が示されている。これらの図に示されるように、第１実施例のＬＥＤ照明装置３は、開口６を有する略半円筒状のリフレクタ４の内側に、該リフレクタ４と間隔を介して複数のＬＥＤ光源５が配設保持されて形成されている。リフレクタ４の大きさは特に限定されるものではないが、例えば略半円筒状の半径が１００〜５００ｍｍ程度に形成される。また、本実施例では、リフレクタ４の開口６に半透明の光拡散部材８が設けられており、図１（ａ）においては、この光拡散部材８を透かした状態でリフレクタ４の内側の構成を示している。

各ＬＥＤ光源５は、図１０に示したような、基板２に実装されたＬＥＤチップ２１を有して形成されており、リフレクタ４の内側を、その略半円筒状の軸方向に横切る態様で図のＹ軸方向に伸設された多角柱状（ここでは三角柱状）のＬＥＤ光源配設部材１０の表面に配設され、ＬＥＤ光源配設部材１０の外側に向けて光を照射する構成と成している。なお、ＬＥＤ光源配設部材１０は、例えば銅製やアルミニウム製のブロックの表面にアルミニウム製の板を設けて形成されている。

ＬＥＤ光源配設部材１０には、ヒートパイプにより形成された放熱手段１５が設けられている。この放熱手段１５は、ＬＥＤ光源５からリフレクタ４の外側（背面）に設けられた放熱部１１に熱を伝えることによってＬＥＤ光源５の熱を放熱する手段であり、このヒートパイプの放熱手段１５は、ＬＥＤ光源配設部材１０の内部に埋設され、三角柱状の３つの各側面の表面近傍に設けられており、ＬＥＤ光源配設部材１０の３つの側面毎に２本ずつＬＥＤ光源配設部材１０の長手方向（Ｙ軸方向）に伸設されている。

この放熱手段１５は、ＬＥＤ光源配設部材１０の側面毎に、その面に配設されている３つのＬＥＤ光源５と熱的に接続されており、ＬＥＤ光源配設部材１０の一端側からカバー板部２５およびリフレクタ４の外側に引き出されて、リフレクタ４の外側に設けられた放熱部１１に熱的に接続されている。また、放熱手段１５は、ＬＥＤ光源配設部材１０とＬＥＤ光源５をリフレクタ４の内部に保持する保持部材を兼ねている。なお、放熱手段１５には、ＬＥＤ光源５への電流供給のための電気配線（図示せず）が設けられており、リフレクタ４の外側に設けられた電源１７（ＡＣ電源からの電流をＤＣに変換する電源）に電気的に接続されている。

放熱部１１にはヒートシンク１６が設けられており、ＬＥＤ光源配設部材１０の面毎に配設されたヒートパイプの放熱手段１５が、それぞれ対応するヒートシンク１６に熱的に接続されている。なお、図１（ｂ）では中央側のヒートシンク１６の配設位置のみを模式的に示し、左右両側のヒートシンク１６は図示を省略している。ヒートシンク１６はフィン部が黒鉛を含浸させた紙部材により形成されている。

本実施例の特徴的なことは、ＬＥＤ光源５からの光量の少なくとも一部（ここでは、ＬＥＤ光源５のうち、開口６側に向けて光を照射するＬＥＤ光源５ａを除くＬＥＤ光源５から照射される光量であり、全体の２／３程度）がリフレクタ４の内壁面に形成されている反射面７に向けて照射されて、反射面７で反射した後にリフレクタ４の開口６から照射される構成と成しており、反射面７は、反射面７で反射する拡散反射成分の光量が鏡面反射成分の光量以上となる面に形成されていることである。

具体的には、本実施例において、リフレクタ４の反射面７は熱可塑性樹脂発泡シートのシート面により形成されており、その拡散反射成分が９３％、鏡面反射成分が７％である（全体では反射率１００％）。この熱可塑性樹脂発泡シートは熱可塑性ポリエステル系樹脂のポリエチレンテレフタレートによって形成されたＭＣＰＥＴ（ＭＣＰＥＴは商標）により形成されており、図３に示されるように、ＭＣＰＥＴには微細気泡１が形成されている。本実施例において反射面７に適用されているＭＣＰＥＴは、例えば微細気泡１の平均気泡径が１０μｍ、比重が０．２〜０．７、厚みが０．２５ｍｍ〜１．２ｍｍに形成されている。なお、これらの数値は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、反射面７は、反射面７で反射する拡散反射成分の光量が鏡面反射成分の光量以上となる面に形成されればよい。

図３には、反射面７の鏡面反射と拡散反射の反射態様が示されており、同図に示されているように、本実施例において、光は反射面７を形成するＭＣＰＥＴのシート内に入り込み、シートに形成されている微細気泡１により拡散された後に反射する。つまり、同図の実線矢印に示されるように、鏡面反射成分は、一方側から反射面７に入射した光が別の一方向に反射されて出射し、その光の入射角と反射角が反射面７に対して同じ角度となるため、光沢を有する光となるが、拡散反射は、同図の破線矢印に示されるように、反射面７に入射した光がシート内に入り込んで拡散し、いろいろな複数の方向に（いろいろな角度で）反射するため、白色化が起こり、この割合が多い（例えば、本実施例のように拡散反射成分が９０％より大きい）ことにより、グレアが低減される。

また、本実施例では、前記の如く、リフレクタ４の開口６に光拡散部材８を設けることにより、開口６に向けて進む光の少なくとも一部の光路上に光拡散部材８が設けられている構成と成している。この光拡散部材８は、単層の熱可塑性樹脂発泡シートにより形成されており、シート厚み方向の気泡の密度が不均一になるように形成され、それにより、光拡散部材８が開口６に向けて進む光を拡散して透過させる。

図４には、光拡散部材８を形成する熱可塑性樹脂発泡シートの例が、模式的な断面図により形成されており、これらの図に示されるようなシートが光拡散部材８として適用できる。つまり、例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、気泡９の層がシートの表層付近（表裏のいずれか一方や両方）にのみ層状に形成されていたり、図４（ｃ）に示されるように、気泡９がシートの厚み方向中央部にのみ層状に形成されていたり、図４（ｄ）に示されるように、気泡９がシートの表層付近と厚み方向中央部とに層状に形成されていたりするものであり、これらの図に示される態様を始めとし、様々な実施の態様がとれる。

なお、気泡９の割合が１５％未満であると、光拡散部材８による光拡散効率が不十分になる可能性があるので、気泡９の割合をシートの厚みの１５〜８０％とすることが好ましく、気泡９を層状に形成する場合には、複数層の方が透過性を維持しながら光拡散効率を向上できる。

また、図５（ａ）、（ｂ）には、それぞれ、図４（ａ）、（ｂ）に示した光拡散部材８の光散乱特性が模式的に示されており、気泡９の形成領域で光が拡散（散乱）し、光拡散部材８に入射する光の角度よりも光拡散部材８を透過して出射する光の角度の方が大きくなっている。光拡散部材８は、このような特性を有することから、従来の拡散板３８と比較してみても、その拡散光分布が図６（ａ）に示すような態様であったのに対し、本実施例に適用している光拡散部材８は図６（ｂ）に示すような拡散光分布を示し、光拡散部材８を透過した拡散光の広がりを大きくすることができ、光拡散効率を大きくすることができる。また、複数の発泡層間で生じる多重散乱を利用することで、ＬＥＤ光源の隠蔽性を高めることができ、グレア抑制効率も向上する。

本実施例は以上のように構成されており、内側にＬＥＤ光源５が配設されたリフレクタ４の反射面７を、反射面７で反射する拡散反射成分の光量が鏡面反射成分の光量以上となる面（具体的には、鏡面反射成分７％に対して拡散反射成分を９３％とする）に形成することにより、照明装置のグレアの緩和抑制を効率的に行うことができ、さらには、リフレクタ４の開口６に、光を拡散して透過させる光拡散部材８を設けることにより、光拡散部材８によっても光を拡散させてリフレクタ４の開口６から照射することができるので、非常に効率的にグレアを抑制できる。そのため、本実施例のＬＥＤ照明装置３は、例えば従来の水銀灯等の産業用照明装置の代替光源用としても用いることができ、ＬＥＤ光源を用いた省エネタイプの照明装置を形成することができる。

なお、本実施例の変形例として、ＬＥＤ光源５の構成を図７（ａ）に示す構成とすることもできる。このＬＥＤ光源５は、ＬＥＤチップ２１と、該ＬＥＤチップ２１が面の一部に実装された基板２を有し、ＬＥＤチップ２１の実装部以外の部分に、ＬＥＤチップ２１を囲む態様で光反射壁１９が立設されている。また、光反射壁１９およびＬＥＤチップ２１と間隔を介し、ＬＥＤチップ２１からの光の導出位置に設けられた波長変換部材２０を備えており、このＬＥＤ光源５は、ＬＥＤチップ２１から照射される光が光反射壁１９の内壁の反射面と波長変換部材２０とで、図の破線矢印に示されるように、繰り返し拡散反射した後に該波長変換部材２０を透過して照射されることを特徴とするものである。なお、光反射壁１９の形成材料は特に限定されるものではないが、例えばリフレクタ４の反射面７と同様の熱可塑性樹脂発泡シートにより形成することができる。

このような光反射壁１９と波長変換部材２０とを有するＬＥＤ光源５において、光反射壁１９は、同図に示されるように基板２から立設配置される壁部により形成してもよいし、ＬＥＤチップ２１の配設部を除く基板２の表面（図７（ａ）のＢ部、参照）により形成してもよいし、その両方により形成してもよい。また、光反射壁１９として、ＬＥＤチップ２１を囲む態様で基板２から立設配置される壁部を形成する場合に、その形成角度は特に限定されず、波長変換部材２０との拡散反射を効率的に行えるように、適宜設定されるものであり、光反射壁１９の表面に凹凸が形成されていてもよい。また、基板２も、表面に凹部を形成してもよいし、平坦面としてもよく、これらの詳細な構成は適宜設定されるものである。

以上のような態様のＬＥＤ光源５を設けて第１実施例のＬＥＤ照明装置を形成すると、図７（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ２１からの光を光反射壁１９の反射面と波長変換部材２０との間で拡散反射を多数回繰り返した後に、ＬＥＤ光源５の波長変換部材２０側から出射することにより、光を分散し、照射面を拡大して面光源とすることができ、さらに、この光を、図７（ｂ）に示すようにリフレクタ６の反射面７で拡散反射した後、リフレクタ４の開口６から照射するため、グレアの緩和低減効果を非常に高くすることができる。また、リフレクタ４の反射面７で反射しない光も、ＬＥＤ光源５において光反射壁１９の反射面と波長変換部材２０との間で拡散反射を多数回繰り返した後に、リフレクタ４の開口６から照射できるので、グレアを低減できる。なお、ＬＥＤ光源５の大きさは例えば３０ｍｍ程度でリフレクタ４に比べてかなり小さいものであるが、図７（ｂ）は、分かりやすくするためにＬＥＤ光源５の大きさを拡大して示している。

以下、第２実施例について、図８に基づいて説明する。なお、第２実施例の説明において、前記第１実施例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。

第２実施例は前記第１実施例とほぼ同様に形成されており、第２実施例が前記第１実施例と異なる特徴的なことは、リフレクタ４の外側にカバー部材２２を設け、このカバー部材２２の内側に、放熱部材１５を軸とする円形のフィンを有するヒートシンク１６を備えた放熱部１１を設けたことである。このような構成にすると、ＬＥＤ照明装置３の高さを低く（Ｚ軸方向の長さを短く）できる。なお、図８には、リフレクタ４の内側の構成が光拡散部材８を透かした状態で示されており、放熱部１１の下部側には、スリット２４が形成された底板部２３が設けられている。

以下、第３実施例について、図９に基づいて説明する。なお、第３実施例の説明において、前記第１、第２実施例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。第３実施例は、前記第１実施例とほぼ同様に形成されており、第３実施例が前記第１実施例と異なる特徴的なことは、リフレクタ４をドーム形状とし、第１実施例で設けた三角柱状のＬＥＤ光源配設部材を設けずに球状（ここでは、Ｚ軸方向の径がＸ軸方向およびＹ軸方向の径よりも大きい卵形）のＬＥＤ光源配設部材１０の表面にＬＥＤ光源５を配設して、ＬＥＤ照明装置３を形成したことである。

第３実施例において、ＬＥＤ光源５は、ＬＥＤ配設部材１０の表面に複数配設され、外側に向けて光を照射する構成と成しており、ＬＥＤ光源５からの光のうち、４分の３程度の光をリフレクタ４の反射面７で反射し、４分の１程度の光はリフレクタ４で反射させずに、リフレクタ４の開口６から照射する構成としている。また、ヒートパイプの放熱手段１５は、図のＺ軸方向に伸設されてＬＥＤ配設部材１０のリフレクタ４への保持部材を兼ねている。また、放熱部１１に設けられているヒートシンク１６は、図のＺ軸方向に伸設された放熱手段１５を中心とした円形のフィンを有している（ヒートシンク１６の形状は、第２実施例を参照）。

なお、本発明は前記実施例に限定されることなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、前記実施例では、ＬＥＤ照明装置３に適用されるリフレクタ４の反射面７を形成する熱可塑性樹脂発泡シートの熱可塑性樹脂はポリエステル系樹脂としたが、ポリエステル系樹脂の代わりにポリカーボネート樹脂により形成することもできるし、熱可塑性発泡シートは、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエーテルサルホン、シクロオレフィン等の共重合体の発泡シートとしてもよい。なお、これらの発泡シートは図７に示した変形例のようなＬＥＤ光源５に設ける反射壁の反射面としても適用できる。また、リフレクタ４の反射面７やＬＥＤ光源５の反射壁の反射面は、硫酸バリウムと酸化マグネシウムと二酸化チタンのいずれかを含む光反射機能を有する膜（例えば塗膜）により形成してもよい。

さらに、リフレクタ４の形状や大きさは特に限定されるものでなく、適宜設定されるものであり、前記のように、リフレクタ４の反射面７を反射面７で反射する拡散反射成分の光量が鏡面反射成分の光量以上となる面に形成すればよい。

さらに、ＬＥＤ光源５の配設態様は、前記各実施例の態様に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。例えばＬＥＤ光源５からの光量の全部がリフレクタ４の内壁面に形成されている反射面７に向けて照射され、該反射面７で反射した後にリフレクタ４の開口６から照射されるように、ＬＥＤ光源５を配設してもよい。例えば前記第１実施例において、リフレクタ４の開口６側に向けて光を照射するＬＥＤ光源５ａを除くことにより、ＬＥＤ光源５からの光量の全部がリフレクタ４の内壁面に形成されている反射面７に向けて照射され、該反射面７で反射した後にリフレクタ４の開口６から照射されるようにすることができる。

このように、ＬＥＤ光源５からの光量の全部がリフレクタ４の内壁面に形成されている反射面７に向けて照射されるようにすると、グレアの緩和抑制をより一層効率的に行うことできるとともに、照明装置のデザインもよりスマートにできる。特に、例えば図７に示した変形例のようなＬＥＤ光源５は、その光の照射面を波長変換部材２０の外側から（つまり、図７（ａ）の右方向から）ＬＥＤ光源５を見ると、波長変換のための蛍光体の色で黄色っぽく見えるため、ＬＥＤ光源５の光の照射面側がリフレクタ４の開口６側に向けられていると（例えば図１（ａ）、（ｂ）のＬＥＤ光源５ａのように配設されると）、利用者が開口６側からＬＥＤ照明装置３を見たときに、ＬＥＤ光源５ａの色が（半透明の光拡散部材８を透かして）黄色っぽく見えてデザイン的に制約が生じる可能性があるが、ＬＥＤ光源５からの光量の全部がリフレクタ４の内壁面に形成されている反射面７に向けて照射されるようにすると、そのようなことも防げてより快適な利用ができるようになる。

さらに、前記第１および第２実施例では、リフレクタ４の内側を横切る態様で三角柱状のＬＥＤ光源配設部材１０を伸設し、このＬＥＤ光源配設部材１０の表面にＬＥＤ光源５を配設したが、ＬＥＤ光源５を配設するＬＥＤ光源配設部材１０を三角柱以外の多角柱状としてもよいし、円柱状としてもよい。また、前記第３実施例では、球状のＬＥＤ配設部材１０の表面にＬＥＤ光源５を設けたが、多面体状のＬＥＤ配設部材１０の表面にＬＥＤ光源５を設けてもよい。

さらに、前記各実施例では、ＬＥＤ光源配設部材１０は、例えば銅製やアルミニウム製のブロックの表面にアルミニウム製の板を設けて形成したが、ＬＥＤ光源配設部材１０は、例えばアルミニウム製の板のみで形成して内部が空洞としてもよい。このように、ＬＥＤ光源配設部材１０の内部を空洞とした場合には、アルミニウム製等の板部内にヒートパイプ等の放熱手段１５を設けてもよいし、板部の裏面側に放熱部材１５を密着させて設けてもよい。

さらに、前記各実施例では、放熱部材１５が、ＬＥＤ配設部材１０を保持する保持手段を兼ねた構成とし、放熱手段５にＬＥＤ光源５への電流供給のための電気配線を設けたが、放熱手段１５以外の接続支持部を設けてもよいし、電気配線の配設を放熱手段１５以外の接続支持部に設けてもよい。

さらに、前記各実施例では、放熱部材１５をヒートパイプにより形成したが、放熱部材１５は、ヒートパイプとは限らず、アルミニウムや銅等の金属部材や、アルミニウムや銅等の金属とカーボンナノチューブやグラファイト等の炭素材料とで構成された高熱伝導性の複合部材により形成してもよい。

さらに、前記各実施例では、ヒートシンク１６は黒鉛を含んだ紙部材のフィンを有する構成としたが、ヒートシンク１６は黒鉛を含んだ紙部材によりフィン部を形成したものとするとは限らず、少なくともフィン部を炭素と炭素の同素体の少なくとも一つを原料として用いた部材とすることにより、前記各実施例と同様の効果を奏することができる。また、フィン部以外の部分も前記のような炭素と炭素の同素体の少なくとも一つの材料を含有させた部材により形成してもよい。

さらに、ヒートシンク１６は、従来用いられているようなアルミニウム製のヒートシンクとしてもよいし、これから開発される様々な態様のヒートシンクでもよく、様々なヒートシンクを適用して本発明のＬＥＤ照明装置を形成することができる。

さらに、前記各実施例では、リフレクタ４の開口６に光拡散部材８を設けたが、光拡散部材８は、開口６の中央部にのみ設けてもよいし、開口６以外の箇所に設けてもよく、開口６に向けて進む光の少なくとも一部の光路上に光拡散部材８を設けることにより、グレアの抑制効果を向上させることができる。なお、光拡散部材８をリフレクタ４の開口６に設けると、簡単な構成で、開口６に向けて進む光の光路上に光拡散部材８を設けることができる。

また、光拡散部材８を設けることが好ましいが、光拡散部材８を設けずに本発明のＬＥＤ照明装置を形成することもできる。このように、光拡散部材８を設けない構成においては、特に、ＬＥＤ光源５からの光量の全部がリフレクタ４の内壁面に形成されている反射面７に向けて照射され、該反射面７で反射した後にリフレクタ４の開口６から照射されるようにすると、グレア抑制効果を良好に発揮することができるし、デザイン上も好ましい。

さらに、前記各実施例のように、ＬＥＤ光源５は複数設けてＬＥＤ照明装置３を形成するとは限らず、１つのＬＥＤ光源５をリフレクタ４の内側に設けてＬＥＤ照明装置３を形成してもよい。

さらに、本発明のＬＥＤ照明装置は、必ずしも産業用分野に適用されるとは限らず、家庭用のＬＥＤ照明装置としても適用されるものである。

本発明のＬＥＤ照明装置は、簡単な構成で、ＬＥＤ光源のグレアを抑制可能な省エネタイプの照明装置を形成することができるので、家庭用としても産業用分野の照明装置としても利用できる。

１ 微細気泡
２ 基板
３ ＬＥＤ照明装置
４ リフレクタ
５ ＬＥＤ光源
６ 開口
７ 反射面
８ 光拡散部材
９ 気泡
１０ ＬＥＤ配設部材
１１ 放熱部
１５ 放熱手段
１６ ヒートシンク
１９ 光反射壁
２０ 波長変換部材
２１ ＬＥＤチップ

Claims (15)

1. 開口を有するリフレクタの内側に、該リフレクタと間隔を介して１つ以上のＬＥＤ光源が配設保持され、該ＬＥＤ光源からの光量の少なくとも一部が前記リフレクタの内壁面に形成されている反射面に向けて照射されて該反射面で反射した後に前記リフレクタの前記開口から照射される構成と成し、前記反射面は該反射面で反射する拡散反射成分の光量が鏡面反射成分の光量以上となる面に形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. ＬＥＤ光源からの光量の全部がリフレクタの内壁面に形成されている反射面に向けて照射され、該反射面で反射した後に前記リフレクタの開口から照射されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
3. リフレクタの開口に向けて進む光の少なくとも一部の光路上に、光を拡散して透過させる光拡散部材が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＬＥＤ照明装置。
4. 光拡散部材は熱可塑性樹脂発泡シートにより形成されていることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ照明装置。
5. 熱可塑性樹脂発泡シートには気泡が形成されて、該気泡はシート厚み方向の密度が不均一に形成されていることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ照明装置。
6. ＬＥＤ光源は、多面体状または球状のＬＥＤ光源配設部材の表面あるいはリフレクタの内側を横切る態様で伸設された円柱状または多角柱状のＬＥＤ光源配設部材の表面に配設され、前記ＬＥＤ光源配設部材の外側に向けて光を照射する構成と成していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。
7. ＬＥＤ光源からリフレクタの外側に設けられた放熱部に熱を伝えることによって前記ＬＥＤ光源の熱を放熱する放熱手段が前記ＬＥＤ光源と熱的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。
8. リフレクタの外側の放熱部にはヒートシンクが設けられており、該ヒートシンクの少なくともフィン部は炭素と炭素の同素体の少なくとも一つを原料として用いた部材により形成されていることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ照明装置。
9. 放熱手段がヒートパイプを有して形成されてＬＥＤ光源をリフレクタ内部に保持する保持部材を兼ねていることを特徴とする請求項７または請求項８記載のＬＥＤ照明装置。
10. ＬＥＤ光源は、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップが面の一部に実装された基板と、前記ＬＥＤチップの実装部以外の部分に設けられた光反射壁と、該光反射壁および前記ＬＥＤチップと間隔を介し該ＬＥＤチップからの光の導出位置に設けられた波長変換部材とを備え、前記ＬＥＤチップから照射される光が前記光反射壁内壁の反射面と前記波長変換部材とで繰り返し拡散反射した後に該波長変換部材を透過して照射されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。
11. リフレクタとＬＥＤ光源の反射面の一方または両方は、拡散反射率が９０％以上の熱可塑性樹脂発泡シートのシート面により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。
12. リフレクタとＬＥＤ光源の反射面の一方または両方は、硫酸バリウムと酸化マグネシウムと二酸化チタンのいずれかを含む光反射機能を有する膜により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。
13. 熱可塑性樹脂は熱可塑性ポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項１１記載のＬＥＤ照明装置。
14. 熱可塑性ポリエステル系樹脂はポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１３記載のＬＥＤ照明装置。
15. 熱可塑性樹脂はポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項１１記載のＬＥＤ照明装置。

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