JP2014067595A - Lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体発光素子を用いた照明器具に関する。 Embodiments described herein relate generally to a lighting fixture using a semiconductor light emitting element.
従来、例えばシーリングライトなどの照明器具では、器具本体の下面に複数のLED発光素子が配置され、この器具本体の下面側をセードで覆っている。 Conventionally, in a lighting fixture such as a ceiling light, for example, a plurality of LED light emitting elements are arranged on the lower surface of the fixture body, and the lower surface side of the fixture body is covered with a shade.
ところで、LED発光素子は光の出射方向の指向性が強く、LED発光素子に対向する透光性カバーの明るさにむらが生じる。 By the way, the LED light emitting element has strong directivity in the light emitting direction, and the brightness of the translucent cover facing the LED light emitting element is uneven.
そこで、LED発光素子に対向する透光性カバーの部分に光を拡散する拡散部を設けたり、光を制光するレンズを設けることが知られている。 In view of this, it is known to provide a diffusing portion for diffusing light in a portion of the translucent cover facing the LED light emitting element, or to provide a lens for controlling light.
しかしながら、LED発光素子に対向する透明カバーの部分に光を拡散する拡散部を設けると、透光カバーの全面側への光の効率が低下する問題がある。また、レンズの場合には、製造が複雑になって高価になるとともにLED発光素子との位置制度をとるのが難しい。 However, if a diffusing portion for diffusing light is provided in the portion of the transparent cover facing the LED light emitting element, there is a problem that the efficiency of light toward the entire surface of the translucent cover is reduced. Further, in the case of a lens, the manufacturing becomes complicated and expensive, and it is difficult to take a position system with the LED light emitting element.
本発明が解決しようとする課題は、透光性カバーの全面側への光の出射効率が高く、透光性カバー面を均一に光らせることができる照明器具を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a luminaire that has high light emission efficiency toward the entire surface side of the translucent cover and can uniformly illuminate the translucent cover surface.
実施形態の照明器具は、器具取付面に設置された配線器具に取付けられる取付部を有する本体と;器具本体の一面に周方向に沿って配置される半導体発光素子と;前記半導体発光素子を点灯させる点灯装置と;複数の半導体発光素子を連続して覆っているとともに半導体発光素子と対向する突条部が形成されているとともに、突条部の一部に面散乱特性を有する配光制御部材と;半導体発光素子を被覆し、器具本体に取付けられる透光性カバーと;を具備していることを特徴とする照明器具。 A lighting fixture according to an embodiment includes a main body having a mounting portion attached to a wiring fixture installed on a fixture mounting surface; a semiconductor light-emitting element disposed along a circumferential direction on one surface of the fixture main body; and lighting the semiconductor light-emitting element A lighting device to be provided; a light distribution control member that continuously covers a plurality of semiconductor light emitting elements, has a protrusion that faces the semiconductor light emitting element, and has surface scattering characteristics at a part of the protrusion And a translucent cover that covers the semiconductor light-emitting element and is attached to the apparatus body.
本発明によれば、透光性カバー全面を均一に発光させることができる。 According to the present invention, the entire surface of the translucent cover can emit light uniformly.
以下、第一実施形態を、図1ないし図4を参照して説明する。 Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
図1および図2に示すように、照明器具10は、天井面に設置されている引掛シーリングにアダプタを介して取り付けられる円形のシーリングライトである。なお、照明器具10から光を照射する方向を前面側、前面側に対して反対側を背面側と呼び、これら前面側および背面側は設置状態の照明器具10の下面側および上面側に対応する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
照明器具10は、器具本体11を備え、この器具本体11の下面側に半導体発光素子が実装される基板12、配光制御体41および透光性カバー14が取り付けられ、器具本体11の上面側に枠体15および回路ケース16が取り付けられる。回路ケース16には器具取付部としてのアダプタガイド17および点灯回路18などが取り付けられている。
The
そして、器具本体11は、金属製で円盤状に形成されている。器具本体11の一面である下面には、中央域に円形の突出部21が一体に突出され、突出部21の周囲に環状の半導体発光素子配置部としての基板配置部22が形成され、基板配置部22と周辺部のフランジ部23との間に環状の凹部24が形成されている。
The
突出部21に囲まれた中央領域にはアダプタガイド17が嵌り込む開口部25が形成され、開口部25の側部に窓孔26が形成され、周辺部には被取付部として周方向に長い長孔状の複数の爪挿通孔27およびねじ止め用の1つの取付孔28が形成されている。
An
基板配置部22には、回路ケース16を取り付けるための環状の台部29が器具本体11の上面側に突出形成されている。基板配置部22の周辺部には、半球状の複数の凸部30が突設されているとともに周方向に長い長孔状の複数の爪挿通孔27が形成されている。
An
凹部24には、透光性カバー14を器具本体11に対して回動させることによって透光性カバー14を着脱可能に取り付ける複数の透光性カバー取付金具31が取り付けられている。透光性カバー取付金具31は、基板配置部22から突出せず、凹部24内に収容されている。
A plurality of translucent
また、半導体発光素子を実装する基板12は、半環状に形成されており、一対の基板12が器具本体11の基板配置部22に配置されることによって一対の基板12が環状に組み合わされる。基板12は、例えば金属、セラミックスおよび樹脂などの材料で形成されている。基板12の周辺部には、各凸部30と凹凸嵌合する複数の嵌合孔34が形成されている。
Further, the
基板12の前面には、配線パターンが形成され、この配線パターンに接続されて例えばLED素子や有機ELなどを含む複数の半導体発光素子が同心円上に複数列実装されている。実施形態では、半導体発光素子として、面実装タイプのSMDパッケージ式のLED素子35が用いられ、これら複数のLED素子35が基板12に円周方向に沿って等間隔に配列されているとともに同心円上に2列配置されている。LED素子35の発光部は基板12に対して反対方向であって照明器具10の設置状態で直下方向に向けられる。さらに、基板12の前面には、配線パターンを覆って高反射率特性を有する反射面36が形成されている。
A wiring pattern is formed on the front surface of the
また、配光制御体41は、光透過性および導光性を有する透明な樹脂製、例えばポリカーボネートやアクリル樹脂等の絶縁性を有する透明合成樹脂からなり、強化絶縁性を有している。そして、中央に開口部39が開口する環状に形成されている。配光制御体41は、基板12を器具本体11との間に覆うことが可能な大きさに形成された環状で平板状のカバー部40を有している。
The light
このカバー部40には、同心円上に2列に配列されるLED素子35にそれぞれ対向してLED素子35が発する光の配光を制御する配光制御部材としての環状の配光制御体41が同心円上に2列形成されている。
The
図3に示すように、配光制御体41は、LED素子35を収容する凹部を有する山形に形成され、凹部に面してLED素子35からの光を入射する入射面が形成され、外面に配光制御体41内に入射した光を出射する出射面が形成されている。
As shown in FIG. 3, the light
配光制御体41は、基準軸43を中心として器具本体11の中央側方向と反対の外側方向とに略軸対称の断面形状に形成されているとともに、基準軸43がLED素子35の発光部の中心35aに位置されている。
The light
また、配光制御体41の基準軸43より内周側の入射面および出射面の少なくともいずれか一方には、例えば凹凸パターンにより面散乱特性領域としての面散乱特性面42が形成されている。さらに、その面散乱特性面42による拡散特性は、器具本体11の中央側方向に向かうにしたがって徐々に拡散度が増すように形成されている。
In addition, a surface scattering characteristic surface 42 as a surface scattering characteristic region is formed on at least one of the incident surface and the emission surface on the inner peripheral side from the reference axis 43 of the light
図2に示すように、配光制御体41の背面側で内周側および外周側には、器具本体11の各爪挿通孔27に挿通可能とする複数の爪部44が一体に突出形成されている。これら複数の爪部44は、配光制御体41の周方向の一方である装着回動方向へ向けて略L字形に形成されている。そして、各爪部44を器具本体11の各爪挿通孔27に挿通して配光制御体41を装着回動方向に回動させることにより、各爪部44の先端が器具本体11の背面側に乗り上げて配光制御体41を器具本体11に向けて引き寄せるとともに、各爪部44が器具本体11の背面側に引っ掛かって器具本体11と配光制御体41との間に基板12を挟持した状態で器具本体11と配光制御体41とが固定される。
As shown in FIG. 2, a plurality of
配光制御体41の内周部の1箇所には、ねじ挿通孔46が設けられている。ねじをねじ挿通孔46を通じて器具本体11の取付孔28にねじ込むことにより、配光制御体41が装着回動方向に対して反対の取外し回動方向に回動するのが規制される。
A
また、透光性カバー14は、透光性を有する乳白色の樹脂製で、上面側が開口され、上面側の内周縁部に各透光性カバー取付金具31に取り付けられる取付段部が形成されている。器具本体11に取り付けられる透光性カバー14により、器具本体11の下面、基板12および配光制御体41などが覆われる。
Further, the
図2に示すように、枠体15は、透光性を有する樹脂製で環状に形成され、内周側縁部が器具本体11の上面側周縁部に取り付けられる。枠体15の下面の1箇所には一対のセンサ用窓孔50が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、回路ケース16は、金属製で、周辺部に下面側に突出する側壁部53が形成され、この側壁部53が器具本体11の台部29上に取り付けられている。回路ケース16内には器具本体11の上面との間にアダプタガイド17や点灯回路18を収容して取り付ける収容空間54を形成している。回路ケース16の上面には、照明器具10を天井面に設置した際に天井面との間で圧縮されて照明器具10のがたつきを防止したり照明器具10が回転するのを防止する複数のクッション材55が取り付けられている。
Further, the
また、アダプタガイド17は、筒状に形成され、天井面に設置されている引掛シーリングに装着されたアダプタに嵌め込むことにより、アダプタに着脱可能に取り付けられる。アダプタガイド17には、器具本体11の窓孔26から下面側に臨む常夜灯58やリモコン番号切換スイッチ部59などが配置されている。なお、常夜灯58やリモコン番号切換スイッチ部59などは、点灯回路18の基板上に配置してもよい。
The
また、点灯回路18は、アダプタガイド17の周囲に配置されて回路ケース16側に固定された回路基板62を有し、この回路基板62上に点灯回路18を構成する各種の電子部品が実装されている。点灯回路18の電源入力側にはアダプタおよび引掛シーリングを介して商用交流電源が入力され、点灯回路18の電源出力側は基板12の配線パターンを通じて複数のLED素子35に接続されている。そして、点灯回路18は、交流電源を整流平滑し、所定の直流電源に変換してLED素子35に供給する。
The
さらに、点灯回路18は、照度センサ63で照明器具10が設置される照明空間の明るさを検知してLED素子35の出力を自動的に調整する機能を有している。
Further, the
照度センサ63は器具本体11および枠体15の上面に取り付けられるセンサケース65に収容され、枠体15のセンサ用窓孔50に対向して配置される。
The
次に、照明器具10を組み立てるには、アダプタガイド17および点灯回路18などを取り付けた回路ケース16を器具本体11の上面に取り付ける。さらに、枠体15を器具本体11の上面に取り付け、照度センサ63を点灯回路18に電気的に接続するとともに、照度センサ63を保持しているセンサケース65を器具本体11および枠体15の上面に取り付ける。
Next, in order to assemble the
器具本体11の基板配置部22が上方に向くように上下を反転させた状態で、基板配置部22上に各基板12を載置し、基板12の各嵌合孔34を基板配置部22の各凸部30に凹凸嵌合させる。これにより、基板12が器具本体11の基板配置部22の面に沿った方向(水平方向)の位置が位置決め保持される。さらに、両基板12間や基板12と点灯回路18との間の配線を行う。
Each
基板12を覆うように配光制御体41を被せながら、配光制御体41の各爪部44を器具本体11の各爪挿通孔27に挿通させ、配光制御体41を装着回動方向に回動させることにより、各爪部44の先端が器具本体11の背面側に乗り上げて配光制御体41を器具本体11に向けて引き寄せる。このとき、配光制御体41が基板12に当接し、基板12を器具本体11に押圧する。そして、各爪部44が器具本体11の背面側に引っ掛かると、器具本体11と配光制御体41との間に基板12を挟持した状態で器具本体11と配光制御体41とが固定される。
While covering the
ねじを配光制御体41のねじ挿通孔46を通じて器具本体11の取付孔28にねじ込んで固定し、配光制御体41が装着回動方向に対して反対の取外し回動方向に回動するのを規制する。
The screw is screwed into the mounting
基板12および配光制御体41などを覆うように透光性カバー14を器具本体11に被せ、所定の装着回動方向に回動させることにより、透光性カバー14を透光性カバー取付金具31に取り付ける。
The
なお、照明器具10の組立順序は、このような順序に限られるものではない。
Note that the assembly order of the
そして、照明器具10を設置するには、予め透光性カバー14を外した照明器具10のアダプタガイド17を天井面の引掛シーリングに装着したアダプタに取り付ける。アダプタから導出されている配線を点灯回路18側と接続し、引掛シーリングと点灯回路18とを電気的に接続する。透光性カバー14を器具本体11に装着する。
In order to install the
そして、商用交流電源が点灯回路18に供給されることにより、点灯回路18から複数のLED素子35に点灯電力が供給され、複数のLED素子35が点灯する。
Then, when the commercial AC power is supplied to the
複数のLED素子35が発生する光は、配光制御体41の配光制御体41に形成された面散乱特性面42よって配光が制御されて透光性カバー14の中央部分14aに向けて光を入射し、透光性カバー14を透過して照明空間に照射される。
Light generated by the plurality of
また、照度センサ63で照明器具10が設置される照明空間の明るさを検知し、点灯回路18がLED素子35の出力を自動的に調整する。
Further, the
また、LED素子35が発生する熱は、基板12から器具本体11に熱伝導され、器具本体11から効率よく放熱される。一方、点灯回路18が発生する熱は、回路ケース16に伝わり、回路ケース16から効率よく放熱される。そのため、LED素子35が発生する熱と点灯回路18が発生する熱とが干渉し合うことが少なく、それぞれが発生する熱を効率よく放熱することができる。
Further, the heat generated by the
このように構成された照明器具10は、図3に示すように器具本体11の中央に対向する透光性カバー14の中心から環状に配設された内側のLED素子35をむすんだ角度は80°となるよう配設されている。
As shown in FIG. 3, the
配光制御体41の内側表面が平面の場合と、面散乱特性面に光を入射したときの透過効率を図4に示している。ここで、本実施の形態における透過効率とは、平板に入射した光量に対する入射側に回帰することなく透光性カバー14を透過した光量の比率で定義している。この解析からわかるように、配光制御体41の内側表面が平面で器具中心に対向する透光性カバー14の中心から環状に配設された内側LED素子35との角度が80°である場合、透光性カバー14に入射した光は約30%しか透過せず、70%が反射ないし吸収されていることがわかる。このため80°方向にピーク角度を向けた配光制御を行ってもその多くは配光制御体41で反射吸収されてしまい効果が低下しまうため、輝度均斉度向上に効率よく光を利用することができない。
FIG. 4 shows the transmission efficiency when the inner surface of the light
一方、配光制御体41の器具中央寄りの内側内周面に面散乱特性領域42を形成した場合、LED素子35と透光性カバー中央までの角度が80°と大きい場合には、配光制御体41を透過する透過効率は50%以上であり、透光性カバー14の中央領域まで効率よく照射することができる。
On the other hand, when the surface scattering characteristic region 42 is formed on the inner inner peripheral surface near the center of the fixture of the light
なお、配光制御体41の内面を平面とした場合、器具本体の中央に対向する透光性カバー14の中心から環状に配設された内側LED素子35との角度が60°よりも角度が大きくなるに従い透過率60%以下に減少する。したがって、配光制御体41に形成する面散乱特性面は、60°〜80°の範囲で拡散特性が得られるよう形成することが有効である。
When the inner surface of the light
図5において、0°が直下方向、プラス角度側が器具本体11の中央側方向、マイナス角度側が器具本体11の外側方向である。
In FIG. 5, 0 ° is the downward direction, the plus angle side is the central side direction of the
図5からわかるように、光度が、器具本体11の中央側方向と方が外側方向を比べるとほぼ一定であることがわかる。これは、LED素子35の発光部と透光性カバー14の中央に対して60°〜80°の配光制御体41の内周側に面散乱特性が得られる領域としているので、配光制御体41の内周側から出射する光を効率よく透光性カバー14の中央方向へ出射する光を多くすることができるからである。器具本体11の中央に引掛シーリングへの取付構造を設けたり点灯回路18を収容する突出部21があるため、この突出部21の周囲に配置されるLED素子35から透光性カバー14の中央部分14aとの間の距離が離れてしまうが、このような配光特性を有することにより、透光性カバー14の中央部分14aを明るくし、透光性カバー14全体の輝度を均一にできる。
As can be seen from FIG. 5, it can be seen that the luminous intensity is substantially constant in the direction of the center side of the
なお、配光制御体41による器具本体11の中央側方向への配光のピークは、上述した交点Pに一致されている。そのため、透光性カバー14の中央部分14aを明るくでき、透光性カバー14全体の輝度を均一にできる。
In addition, the peak of the light distribution by the light
また、配光制御体41の基準軸43より外周側の入射面および出射面の少なくともいずれか一方に面散乱領域を形成することで、透光性カバー14の周辺部の輝度むらを低減し、透光性カバー14全体の輝度を均一にできる。
Further, by forming a surface scattering region on at least one of the entrance surface and the exit surface on the outer peripheral side from the reference axis 43 of the light
さらに、その光拡散面による面拡散特性は、器具本体11の中央側方向から外側方向に向かうにしたがって徐々に拡散度が増すように形成されている。また、同心円上の複数列の配光制御体41のうち、内周側の配光制御体41より外周側の配光制御体41の方が、光拡散面の拡散度が大きくなるように形成されている。これにより、拡散特性の有無境界が目立たず、透光性カバー14全体の輝度を均一にできる。
Further, the surface diffusion characteristics of the light diffusing surface are formed such that the degree of diffusion gradually increases from the central side direction of the
なお、照明器具は、円形のシーリングライトに限らず、四角形や多角形の照明器具にも適用できる。 In addition, a lighting fixture is applicable not only to a circular ceiling light but to a square or polygonal lighting fixture.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10・・照明器具、11・・器具本体、14・・透光性カバー、35・・半導体発光素子としてのLED素子、41・・配光制御体、42・・面散乱特性領域、43・・基準軸、 10 .... Lighting fixtures, 11 .... Main body, 14 .... Translucent cover, 35 ... LED elements as semiconductor light emitting elements, 41 ... Light distribution control elements, 42 ... Surface scattering characteristics region, 43 ... Reference axis,
Claims (3)
器具本体の一面に周方向に沿って配置される半導体発光素子と;
前記半導体発光素子を点灯させる点灯装置と;
複数の半導体発光素子を連続して覆っているとともに半導体発光素子と対向する突条部が形成されているとともに、突条部の一部に面散乱特性を有する配光制御部材と;
半導体発光素子を被覆し、器具本体に取付けられる透光性カバーと;
を具備していることを特徴とする照明器具。 A main body having a mounting portion to be attached to a wiring device installed on the device mounting surface;
A semiconductor light emitting device disposed along a circumferential direction on one surface of the instrument body;
A lighting device for lighting the semiconductor light emitting element;
A light distribution control member that continuously covers the plurality of semiconductor light emitting elements and is formed with a protrusion facing the semiconductor light emitting element, and having a surface scattering characteristic at a part of the protrusion;
A translucent cover covering the semiconductor light emitting element and attached to the instrument body;
The lighting fixture characterized by comprising.
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