JP2014032919A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】照明器具において、所望の光束を得、照明空間の明るさ感の低下を防ぐ。
【解決手段】照明器具１は、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂ及び導光板３を備える。ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂは、導光板３の両側に、導光板３による導光方向Ｄ１とは非平行な複数の方向から導光板３に光Ｌ１を導入させるように配設されている。導光板３は、導光板３の両面に設けられＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂからの光Ｌ１を導入する導入部３１を備え、導入部３１は、光Ｌ１を合流させて導出部３２に向けるように反射する第１反射面３４及び第２反射面３５を有する。それにより、配置できるＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの総数を増やすことができ、光束をより多くすることができる。しかも、種々の器具サイズ及び器具形状であっても、光束を多くするために導光板３の光導出面積を低減しなくて済み、照明空間の明るさ感の低下を防ぐことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、発光素子による出射光を導光板に導入し、その光を導いて外部に導出する照明器具に関する。

半導体発光素子（以下、ＬＥＤという）は、低消費電力で、高輝度の発光が可能であり、しかも長寿命であることから、表示器又は照明器具等の光源として使用されている。ＬＥＤを光源とした照明器具の中には、器具の厚みを薄くし、かつ輝度ムラを低減するために導光板を用いた照明器具がある（例えば、特許文献１参照）。

上記照明器具の構成を図１２乃至図１４に示す。照明器具１００は、ケース１０１の中央領域にＬＥＤ１０２が環状に配列され、それらのＬＥＤ１０２の外周領域に環状の導光板１０３が配置されたシーリングライトである。このシーリングライトにおいて、ＬＥＤ１０２は、基板１０４に実装され、外周方向に光を出射するように配置されている。導光板１０３は、スペーサ１０５を介してケース１０１に支持されている。導光板１０３は、その内周側面から、ＬＥＤ１０２の光Ｌ１を導入し、導光板１０３の表面反射により外周方向に導光し、光導出面となる下面から光Ｌ１を外部へ導出する。

特開２０１２−３８６２４号公報

ところで、上述したような照明器具１００において、照明対象が例えば広い室内空間であるとする。その場合、その室内空間を十分に照明できるようにＬＥＤ１０２の数を増やそうとしても、環状に配列されたＬＥＤ１０２の環状径を変更しないのであれば、ＬＥＤ１０２を配置できる数には限りがある。従って、必要な光束を得られないことがある。一方、必要な光束を得るためにＬＥＤ１０２を配置できる数を増やそうとしてＬＥＤ１０２の環状径を大きくすると、導光板１０３の内径も大きくする必要が生じる。そのため、例えば器具のデザイン又は設置場所等の関係で器具寸法に制約があって、導光板１０３の外径を拡げることができない場合、導光板１０３の光導出面積（発光面積）が減ってしまう。その結果、照明空間の明るさ感が低下する虞がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、所望の光束を得ることができ、照明空間の明るさ感の低下を防ぐことができる照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の照明器具は、発光素子と、前記発光素子からの光を導入し、その光を導いて外部に導出する導光板と、を備えた照明器具において、前記発光素子は、前記導光板の厚さ方向両側に設けられ、該導光板による導光方向とは非平行な複数の方向から該導光板に光を導入させるように配設され、前記導光板は、前記導光板の厚さ方向両面に設けられ前記発光素子からの光を導入する導入部と、前記導入部により導入された光を導光方向に伝播させつつ、外部に導出する導出部と、を備え、前記導入部は、前記発光素子が対向されて該発光素子からの光が入射する平面状の入射面と、前記入射面から入射された光を合流させて前記導出部に向けるように反射する反射面と、を有することを特徴とする。

前記導光板は、環状形態とされ、前記導光板の導入部は、該導光板の内周端部に設けられ、前記導光板の導出部は、前記導入部の周囲に設けられていることが好ましい。

前記導入部の反射面は、該導入部の入射面に連なり、該導光板の厚みが前記導光方向とは反対側ほど増えるように傾斜した前記導光方向側の第１反射面と、前記入射面から導入された光を前記導光方向に向かわせる背面側の第２反射面と、を有することが好ましい。

前記第１反射面及び第２反射面は、曲面であり、前記第１反射面の曲率は、前記第２反射面の曲率よりも小さいことが好ましい。

前記第１反射面及び第２反射面は、平面であり、前記第１反射面の傾斜角は、前記第２反射面の傾斜角よりも小さいことが好ましい。

前記導光板の導出部の厚さ方向両面は、該導光板の厚みが前記導光方向とは反対側ほど増えるように傾斜しており、前記導出部の厚さ方向両面及び前記第１反射面は、１つの平面上に設けられていることが好ましい。

前記導光板の導入部の入射面は、該導光板の厚みが前記導光方向とは反対側ほど増えるように傾斜しており、前記導出部の厚さ方向両面、前記第１反射面及び前記入射面は、１つの平面上に設けられていることが好ましい。

前記反射面は、前記導光板の表面に反射材を設けることにより成ることが好ましい。

前記反射材は、金属反射膜であることが好ましい。

本発明によれば、複数の発光素子からの光が導光板による導光方向とは非平行な複数の方向から導光板に導入され、導光板により合流するので、配置できる発光素子の数を増やすことができ、光束をより多くすることができる。しかも、種々の器具サイズ及び器具形状であっても、光束を多くするために導光板の光導出面積（発光面積）を低減しなくて済み、照明空間の明るさ感の低下を防ぐことができる。

本実施形態の一実施形態に係る照明器具の断面図。 上記照明器具のカバー及び放熱板を外した状態の器具を下方から見た平面図。 図１のＡ部の拡大図。 上記照明器具の導光板部分の断面図。 上記実施形態の第１の変形例に係る照明器具の導光板部分の断面図。 上記実施形態の第２の変形例に係る照明器具の断面図。 図６のＢ部の拡大図。 上記照明器具の導光板部分の断面図。 上記導光板部分の一変形例を示す断面図。 上記実施形態の第３の変形例に係る照明器具の導光板部分の断面図。 上記導光板部分の一変形例を示す断面図。 従来の照明器具の断面図。 上記照明器具のカバーを外した状態の器具を下方から見た平面図。 上記照明器具の導光板部分の断面図。

本発明の一実施形態に係る照明器具について図面を参照して説明する。図１及び図２は、本実施形態の照明器具の構成を示す。この照明器具１は、例えば、部屋等の天井に取り付けられ室内空間を照明する全般照明用に好適である。照明器具１は、複数のＬＥＤ２ａ，２ａ，…（以下、ＬＥＤ２ａと総称）及び複数のＬＥＤ２ｂ，２ｂ，…（以下、ＬＥＤ２ｂと総称）と、ＬＥＤ２ａ及びＬＥＤ２ｂからの光を導く環状形態の導光板３とを備える。ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの各々は、導光板３の厚み方向両側の内周端部に配置され、ＬＥＤ２ａは、導光板３の厚み方向上面側に設けられ、ＬＥＤ２ｂは、導光板３の厚み方向下面側に設けられている。ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの各々は、導光板３の内周端部に沿って少なくとも１列ずつ環状に配列され、導光板３を挟んで互いに対向している。

また、照明器具１は、導光板３による導出光を反射する反射シート４を備える。ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの各々は、基板５ａ，５ａ，…（以下、基板５ａと総称）と基板５ｂ，５ｂ，…（以下、基板５ｂと総称）とに実装されている。基板５ａ、基板５ｂの各々は、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの熱を外部に逃がすための放熱板６ａ、放熱板６ｂ上に取り付けられている。上記の各部品は、ケース７に収納されている。ケース７は、ケース本体７１と、ケース本体７１に着脱自在に取り付けられ上記の各部品を覆うカバー７２とを有する。

ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの各々は、導光板３を挟んで、その両側に１列ずつ、配列されている。ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの各々は、正八角形の外郭に沿うように配列され、基板５ａ、基板５ｂ上で互いに略等間隔に配置されている。ＬＥＤ２ｂと基板５ｂとは、ＬＥＤ２ｂのパッケージが導光板３に接着されることにより導光板３に支持されるか、又は不図示の支持部材に支持されている。ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの各々の数は、図示された数に限定されない。

導光板３は、その内径がＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの各々の環状径以下とされ、その外径がＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの各々の環状径よりも大きくされている。導光板３の内周形状は、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの各々の配置に対応して例えば正八角形とされ、導光板３の外周形状は、その外周面から導出される光量を各方向間で略等しくするため、例えば円状とされている。導光板３は、ケース本体７１の下面に設けられたスペーサ８に反射シート４を挟んで取り付けられている。この取付けにより、導光板３は、その厚さ方向の位置決めがなされ、スペーサ８に支持されている。導光板３は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂又はシクロオレフィン系樹脂等の樹脂材料により構成され、樹脂成形等により形成されている。

基板５ａ、基板５ｂの各々は、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂと同様に、導光板３を挟んでその両側に配置されている。基板５ａ、基板５ｂにおけるＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの実装面は、導光板３を挟んで互いに対向している。基板５ａ、基板５ｂの各々は、リジッド基板、フレキシブル基板又はリジッドフレキシブル基板により構成される。リッジド基板の場合、その材料として、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ、テフロン（登録商標）、アルミナ、低温同時焼成セラミックス、コンポジット又はハロゲンフリーが用いられる。フレキシブル基板の場合、その材料として、ポリイミド又はポリエステルが用いられる。

ケース本体７１は、天井等に設置される。カバー７２は、透光性を有し、導光板３による出射光を透過する。ケース本体７１及びカバー７２の材料は、例えば樹脂であり、要求される耐熱温度での使用を可能にするものであれば、特に限定されない。

図３及び図４は、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの配置及び導光板３の構成を示す。ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂは、導光板３による導光方向Ｄ１とは非平行、かつ導光板３の厚さ方向中心面（以下、単に中心面という）Ｐ１と交差する複数の方向から導光板３に光Ｌ１を導入させるように配設されている。上記交差角は、例えば略９０度である。

導光板３は、導光板３の厚さ方向両面Ｐ２に設けられＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂからの光Ｌ１を導入する導入部３１と、導入部３１により導入された光Ｌ１を導光方向Ｄ１に伝播させつつ、外部に導出する導出部３２とを備える。導入部３１は、導光板３の内周端部に、導出部３２は、導入部３１の周囲に設けられ、導出部３２の厚みは、略均一とされている。導光方向Ｄ１は、導光板３の内周端部から外周端部に向かう方向である。

導入部３１は、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂからの光が入射する平面状の入射面３３（３３ａ，３３ｂ）と、その入射された光を合流させて導出部３２に向けるように反射する第１反射面３４（３４ａ，３４ｂ）及び第２反射面３５（３５ａ，３５ｂ）を有する。入射面３３は、ＬＥＤ２ａが対向される入射面３３ａと、ＬＥＤ２ｂが対向される入射面３３ｂとを含む。

第１反射面３４は、入射面３３ａ，３３ｂにそれぞれ連なる導光方向Ｄ１側の反射面３４ａ，３４ｂを有し、第２反射面３５は、入射面３３ａ，３３ｂにそれぞれ連なる導光方向Ｄ１の背面側の反射面３５ａ，３５ｂを有する。

第１反射面３４は、導光板３の厚みが導光方向Ｄ１とは反対側ほど増えるように傾斜している。第２反射面３５は、入射面３３から導入された光を導光方向Ｄ１に向かわせるように形成されている。反射面３５ａは、入射面３３ａから入射した光のうち、入射面３３ｂに向かう光を遮るように形成されている。反射面３５ｂは、入射面３３ｂから入射した光のうち、入射面３３ａに向かう光を遮るように形成されている。第１反射面３４及び第２反射面３５は、曲面であり、反射面３４ａ，３４ｂの曲率は、それぞれ、反射面３５ａ，３５ｂの曲率よりも小さい。

これら第１反射面３４及び第２反射面３５は、導光板３の表面に反射材３６を設けることにより成る。反射材３６は、導光板３の表面にＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈ又はＳｎ等の金属を成膜することにより形成される金属反射膜である。

導出部３２は、反射シート４が載置された上面３２ａと、下面３２ｂとを有する。上面３２ａ及び下面３２ｂは、上述した両面Ｐ２に含まれる。導出部３２は、導入部３１により導入された光を、直接的に、又は反射シート４により反射させて導光方向Ｄ１に伝播させた後に、導出部３２の下面３２ｂから外部へ導出する。

上記実施形態においては、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂからの光が導光板３による導光方向Ｄ１とは非平行な複数の方向から導光板３に導入され、導光板３により合流する。従って、配置できるＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの総数を増やすことができ、光束を多くすることができる。しかも、種々の器具サイズ及び器具形状であっても、光束を多くするために導光板３の光導出面積（発光面積）を低減しなくて済み、照明空間の明るさ感の低下を防ぐことができる。また、導出部３２の厚みが薄くてよく、導光板３の軽量化及び製造コスト削減を図ることができる。また、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂからの光が導光板３の中心面Ｐ１と交差する方向に導入されるので、導光板３を平面視した状態でＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂを重ねるように配置することができ、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの総数をより多くすることができる。

また、導光板３の内周端部から外周端部に光が伝播されつつ、外部へ導出されるので、光を器具周囲に均一に照射でき、また、導光板３の光導出面積を可能な範囲で最大限に大きくすることができる。

また、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂから入射面３３ａ，３３ｂに入射した光は、反射面３４ａ，３４ｂと反射面３５ａ，３５ｂとにより挟まれて導光方向Ｄ１に向かうので、導光方向Ｄ１に向かう途中での外部への光漏れを防ぐことができる。従って、光の伝播損失を抑えることができ、導出光量の低下を抑制することができる。また、高曲率の反射面３５ａ，３５ｂにより導光方向Ｄ１に反射された光のうち、低曲率の反射面３４ａ，３４ｂにより反射されて導光方向Ｄ１の背面側に戻る光の量を低減することができる。従って、導光方向Ｄ１に伝播される光量の減少を防ぐことができる。

ところで、第１反射面３４及び第２反射面３５の各々は、表面積が小さく、しかも傾斜している。そのため、例えばレーザ照射により導光板３の表面に光反射用の穴又は溝を掘って反射面を形成する方法では、形成の難易度が高く、製造に掛かるコストが上がってしまう。これに対して、本実施形態においては、導光板３の表面に反射材３６を設けるだけで第１反射面３４及び第２反射面３５が形成されることから、形成工程を簡単化できる。また、反射材３６が金属により構成されることから、第１反射面３４及び第２反射面３５の各々の反射性能について波長及び入射角依存性が少なくなる。しかも、金属として例えばアルミニウムを用いる場合、製造コストを抑えることができる。

次に、上記実施形態の各種変形例について説明する。上記実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、上記実施形態と相違する点についてのみ説明する。
（第１の変形例）
図５は、第１の変形例に係る照明器具１の構成を示す。本変形例の照明器具１において、反射面３４ａ，３４ｂ及び反射面３５ａ，３５ｂは、平面である。反射面３４ａ，３４ｂの傾斜角は、それぞれ、反射面３５ａ，３５ｂの傾斜角よりも小さい。この傾斜角は、導光板３の中心面Ｐ１又は導光方向Ｄ１に対する相対的な傾斜角である。本変形例においては、上記実施形態と同等の効果を奏する。

（第２の変形例）
図６乃至図８は、第２の変形例に係る照明器具１の構成を示す。本変形例の照明器具１において、導出部３２の上面３２ａ及び下面３２ｂ（厚さ方向両面）は、導光板３の厚みが導光方向Ｄ１とは反対側ほど増えるように傾斜している。上面３２ａ及び反射面３４ａは、１つの平面上に、また、下面３２ｂ及び反射面３４ｂは、上記とは別の１つの平面上に設けられている。反射面３５ａ，３５ｂは、図９に示されるように、平面であってもよい。

本変形例においては、導入部３１の反射面３４ａ，３４ｂ部分から導出部３２に亘って、導光板３の厚さが導光方向Ｄ１側ほど徐々に薄くなる。従って、導光方向Ｄ１に向かう光のうち、反射面３４ａ，３４ｂ、上面３２ａ及び下面３２ｂにより反射して導光方向Ｄ１の背面側に戻る光の量を抑えつつ、導光板３の軽量化及び製造コスト削減を図ることができる。

（第３の変形例）
図１０は、第３の変形例に係る照明器具１の構成を示す。本変形例の照明器具１は、上記第２の変形例において、導入部３１の入射面３３ａ，３３ｂも、導光板３の厚みが導光方向Ｄ１とは反対側ほど増えるように傾斜したものである。本変形例の照明器具１において、上面３２ａ、反射面３４ａ及び入射面３３ａは、１つの平面上に、また、下面３２ｂ、反射面３４ｂ及び入射面３３ｂは、上記とは別の１つの平面上に設けられている。反射面３５ａ，３５ｂは、図１１に示されるように、平面であってもよい。

本変形例においては、上記第２の変形例と同等の効果を得ることができ、しかも、導光板３の形状が簡素になり、導光板３を成形するための金型形状が簡素で済む。

なお、本発明は、上記の実施形態及び各変形例の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、照明器具１は、壁取付型又は床取付型の照明器具であってもよいし、スタンド式で局部照明に用いられる照明器具であってもよい。また、ＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ｂの配置は、正八角形の外郭に沿ったものに限定されず、他の多角形又は円等の外郭に沿うように配列されても構わない。

また、第１反射面３４又は第２反射面３５には、白色インクにより反射ドットが印刷されるか、ドット状の穴又は溝が形成されるか、反射フィルム又は反射シートが貼り付けられることにより、反射機能が持たされていてもよい。また、反射面３４ａは、導入部３１の表面にまで反射シート４が延設されることにより成るものであっても構わない。また、導出部３２の下側に、下面３２ｂによる導出光を拡散させ輝度ムラを抑制するための板状又はシート状の拡散部材が設けられていてもよい。その場合、拡散部材は、導光板３を覆うことが可能な寸法とされる。

１ 照明器具
２ａ，２ｂ ＬＥＤ（発光素子）
３ 導光板
３１ 導入部
３２ 導出部
３３（３３ａ，３３ｂ） 入射面
３４（３４ａ，３４ｂ） 第１反射面
３５（３５ａ，３５ｂ） 第２反射面
３６ 反射材
Ｄ１ 導光方向
Ｐ１ 厚さ方向中心面
Ｐ２ 厚さ方向両面

Claims (9)

1. 発光素子と、前記発光素子からの光を導入し、その光を導いて外部に導出する導光板と、を備えた照明器具において、
   前記発光素子は、前記導光板の厚さ方向両側に設けられ、該導光板による導光方向とは非平行な複数の方向から該導光板に光を導入させるように配設され、
   前記導光板は、前記導光板の厚さ方向両面に設けられ前記発光素子からの光を導入する導入部と、前記導入部により導入された光を導光方向に伝播させつつ、外部に導出する導出部と、を備え、
   前記導入部は、前記発光素子が対向されて該発光素子からの光が入射する平面状の入射面と、前記入射面から入射された光を合流させて前記導出部に向けるように反射する反射面と、を有することを特徴とする照明器具。
2. 前記導光板は、環状形態とされ、
   前記導光板の導入部は、該導光板の内周端部に設けられ、
   前記導光板の導出部は、前記導入部の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 前記導入部の反射面は、該導入部の入射面に連なり、該導光板の厚みが前記導光方向とは反対側ほど増えるように傾斜した前記導光方向側の第１反射面と、前記入射面から導入された光を前記導光方向に向かわせる背面側の第２反射面と、を有することを特徴とする請求項２に記載の照明器具。
4. 前記第１反射面及び第２反射面は、曲面であり、
   前記第１反射面の曲率は、前記第２反射面の曲率よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の照明器具。
5. 前記第１反射面及び第２反射面は、平面であり、
   前記第１反射面の傾斜角は、前記第２反射面の傾斜角よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の照明器具。
6. 前記導光板の導出部の厚さ方向両面は、該導光板の厚みが前記導光方向とは反対側ほど増えるように傾斜しており、
   前記導出部の厚さ方向両面及び前記第１反射面は、１つの平面上に設けられていることを特徴とする請求項３又は請求項５に記載の照明器具。
7. 前記導光板の導入部の入射面は、該導光板の厚みが前記導光方向とは反対側ほど増えるように傾斜しており、
   前記導出部の厚さ方向両面、前記第１反射面及び前記入射面は、１つの平面上に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の照明器具。
8. 前記反射面は、前記導光板の表面に反射材を設けることにより成ることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の照明器具。
9. 前記反射材は、金属反射膜であることを特徴とする請求項８に記載の照明器具。

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