JP2014135117A

JP2014135117A - 光源装置、および光源装置を備えた照明機器

Info

Publication number: JP2014135117A
Application number: JP2011100474A
Authority: JP
Inventors: Shota Inoue; 翔太井上; Eiji Kurimoto; 英治栗本; Tadao Hayashi; 唯男林; Yasuki Tsutsumi; 泰樹堤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2014-07-24
Also published as: WO2012147943A1

Abstract

【課題】
所望の配光特性を有する光源装置を低コストで提供すると共に、その光源装置を備えた照明機器を提供する。
【解決手段】
光源モジュールと、端部から前記光源モジュールの光線を入射させ、前記光源モジュールの光線を伝搬させる導光部材を備え、前記導光部材を伝搬した光線が光取り出し構造により、外部に取り出されて照明する光源装置であって、
前記導光部材を内包し、前記光源モジュールを備える管部を備え、導光部材に設けた固定部が、前記管部の内部に設けた保持部により保持される光源装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置、および光源装置を備えた照明機器に関する。

近年、従来の電球や蛍光灯といった光源装置に替わって、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記載）を用いて電球や蛍光灯と類似した配光を備え、省エネルギーである光源装置やその光源装置を備えた照明機器に採用されるようになってきている。

蛍光灯のような光源装置としては、特許文献１、特許文献２にあるようなものが挙げられる。特許文献１では、蛍光灯と類似した照明を実現するために、光源であるＬＥＤを複数配列し、ＬＥＤの出射光が直接的に空間領域を照明する直下型方式を採用している。光源や電源を収容するために管状の筐体を備えた構成となっている。

また、特許文献２では、蛍光灯と類似した照明を実現するために導光板の端部から光源であるＬＥＤからの出射光を入射し、さらに導光板の側面から出射光を取り出して空間領域を照明するエッジライト方式を採用している。導光板形状は、多角形の断面形状で、光源のサイズよりも大きく、かつ導光板の側面の長さが導光板の端部の幅よりも長くなっている。また導光板と光源を保持する筐体を備えた構成となっている。

特開２０１０−１４０８４３号公報特開２００９−１８７７１８号公報

しかし、それぞれにおいては以下の課題がある。特許文献１では、光源であるＬＥＤを複数配列した構成であるため、隣接する光源同士の間隔が広い場合、空間領域の照度分布が不均一になってしまう課題を有する。そのため隣接する光源同士は、双方の出射光が一定の距離で重なり合い、空間領域で照度分布が均一となるように配置する必要がある。その結果、光源となるＬＥＤチップを多く必要とし、コストアップに繋がるという課題を有する。

また、特許文献２では、導光板は矩形であり、さらに筐体で周囲が覆われた構造であるため、空間領域を照明するのは、空間領域に対向した平面からの取り出し光である。そのため光源装置の構成は蛍光灯と類似しているものの、その照度分布は大きく異なるものとなってしまう。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、所望の配光特性を有する光源装置を低コストで提供すると共に、その光源装置を備えた照明機器を提供することにある。

本発明の照明装置では、光源モジュールと、端部から光源モジュールの光線を入射させ、光源モジュールの光線を伝搬させる導光部材を備え、導光部材を伝搬した光線が光取り出し構造により、外部に取り出されて照明する光源装置であって、導光部材を内包し、光源モジュールを備える管部を備え、導光部材に設けた固定部が、管部の内部に設けた保持部により保持されることを特徴としている。

上記の構成によれば、導光部材の端部から光源の光を入射させ、配光を制御して広い領域へ照射させるために、簡便な構造により導光部材を保持することができるため、所望の配光特性を有し、かつ低コストである光源装置を実現することができる。さらに、本発明の光源装置を備えることにより所望の配光特性を有し、低コストである照明機器とすることができる。

また、本発明の照明装置では、導光部材の固定部は、導光部材における長手方向に直交する断面の少なくとも一方の側端に、導光部材における長手方向に直交する断面の他方の側端部から中央部である厚肉部よりも薄く形成された薄肉部であることを特徴とする光源装置。

また、本発明の照明装置では、導光部材は、厚肉部の隅角部に面取りされたことを特徴としている。

また、本発明の照明装置では、導光部材は、長手方向に直交する断面の少なくとも一辺に水平面を有したことを特徴としている。

また、本発明の照明装置では、管部は、管部の中心軸に平行な面内において対をなすようにして内側に突出する保持部が一体成形されており、導光部材は、保持部によって管部に対する半径方向に対する移動が規制されることを特徴としている。

また、本発明の光源装置を用いて照明機器とすることも可能である。

本発明の光源装置は、導光部材の端部から光源の光を入射させ、配光を制御して広い領域へ照射させるために、簡便な構造により導光部材を保持することができるため、所望の配光特性を有し、かつ低コストである光源装置を実現することができる。さらに、本発明の光源装置を備えることにより所望の配光特性を有し、低コストである照明機器とすることができる。

実施の形態１における照明機器の全体の概略図である。実施の形態１における光源装置の概略図である。実施の形態１の光源装置による実測結果である。

〔実施の形態１〕
以下、本発明における実施の形態１について、図１および図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１における照明機器１の全体の概略図を示している。また図２は、実施の形態１における光源装置２の概略図を示し、図１の照明機器１のＡ−Ａ’の断面図（ａ）および光源モジュール２の右側の電極部６の概略図（ｂ）を示している。

本実施の形態における照明機器１は、光源装置２と、光源装置２を取り付ける取付部３から構成されており、光源装置２と取付部３との接点（保持部４）より取付部３から光源装置２へ電力が供給されている。取付部３へは外部から電力が供給されている。

光源装置２は、所望の配光特性を有する照明を実現するための管部５と、管部５へ電力を供給すると共に取付部３の保持部４へ取り付けて固定する電極部６とからなる。また、所望の配光特性を有する照明を実現するための管部５は、発光素子等を備えた光源モジュール７と、光源モジュール７からの出射光を伝搬し、広い領域を照射する導光部材８を備え、光源モジュール７は、電極部６から電力が供給される構成となっており、導光部材８は、管部５の内側に設けた保持部９により保持されている。以下に本実施の形態の光源装置の各構成について説明する。

光源モジュール７は、ＬＥＤやエレクトロルミネッセンス素子等の発光素子からなる発光部１０と、その発光部を搭載する基板（図示せず）を備えている。発光素子にＬＥＤを用いる場合は、セラミック基板上に複数または単数のＬＥＤを実装した構成とすることが好ましい。また、発光素子を基板に固定し、発光素子の放熱を高める放熱部材（ヒートシンク）１１を適宜設けても良い。

さらに、発光部１０からの出射光を導光部材８に効率より光結合するために、発光部１０と導光部材１１との間でそれぞれを覆うようにリフレクタ１２を設けた構成とすることが好ましい。リフレクタ１２とは、反射機能を有するものであって、発光部１０からの出射光がリフレクタ１２に到達した場合、出射光を反射させて導光部材８の端部へ光結合させる機能を有するため、出射光をより効率よく利用することができる。

図２では、光源装置２の一方の断面図により、光源モジュール２の構成について説明しているが、光源モジュール７は、光源装置２の両端に設けた構成であっても良い。図１の照明機器１の構成では、電力を供給するための光源モジュール７の供給部４は、光源装置２の両端に設けてあるため、光源モジュール７は両端に設けた構成として、それぞれの光源モジュール７と供給部４とは電源回路１３を経て接続されることができる。

また、光源モジュール７を両端に設ければ、光源を２箇所とすることができるため、より長い導光部材８による光源装置２とすることができると共に、光源モジュール７の放熱を分散することができるため、放熱部材１１の構成を小さくすることができる。放熱部材１１の構成を小さくすることができれば、光源装置２の構成をコンパクトに適切な大きさとすることができる。

また、光源モジュール７をいずれか一方の端部８１に設ければ、導光部材８の長さは制約される可能性が高いが、光源モジュール７を駆動するために必要となる構成が一つで済むために軽量化することができる。

光源モジュール７が導光部材８の一端か両端に設けられている構成によって、導光部材８に設ける光取り出し構造１３を最適化する。光取り出し構造１３については後述する。

次に、導光部材８について説明する。導光部材８は、光源モジュール７の発光部１０からの出射光が導光部材８の端部８１のうち発光部側にある端部８１に入射するように配置されており、導光部材８に入射した光が導光部材８の内部を伝搬する構造となっている。導光部材８内を伝搬した光は、導光部材８の両端に隣接する側面８２より出射し、光源装置２を備える領域を最適に照明する構造となっている。

この時、側面８２には、光取り出し構造１４が設けられており、導光部材８の内部を伝搬する光が導光部材８の外部へ出射する際の出射方向を制御するように設けられている。また、別の端部８１にも光源モジュール７が設けられており同様である。光源モジュール７は設けていなくてとも良い。

次に、光取り出し構造１４は、導光部材８の側面８２に設けられており、導光部材８の内部を伝搬する光源モジュール２の出射光の出射方向を制御して導光部材８の外部へ取り出すために設けられる。導光部材８の外部へ取り出された光が所望の配光特性を有する照明となるように、光取り出し構造１３は最適化されて設けられている。

光取り出し構造１４としては、導光部材８の側面８２に窪み形状を付与し、その窪みで光を屈折・反射・散乱させる構造や、逆にインクジェットやスクリーン印刷により導光部材８の側面８２にドットやラインのパターンを付与し、そのパターンで屈折・反射・散乱させる構造であれば良い。

上記の構造では、窪みやパターン密度を変化させることにより、導光部材８の内部を伝搬する光を外部に取り出す効率、つまり光取り出し効率を最適化させる。例えば、発光部１０から離れるに従って光は外部へ取り出されて減少することから、導光部材８で均一な照明とするためには、離れるに従って光を多く取り出すために窪みやパターン密度は大きくしていくことが望ましい。

窪みやパターン密度を大きくするためには、窪みやドットパターンであれば、隣接する窪みやドットの間隔を一定としてサイズを大きくしたり、逆にサイズを一定として間隔を狭くしていくことで密度を大きくすることができる。

また、ラインパターンであれば、隣接するラインの間隔を一定としてライン幅を大きくしたり、ライン幅を一定として間隔を狭くすることで密度を大きくすることができる。

さらに、導光部材８の両端に光源モジュール７を配置した構成とした場合は、導光部材８のほぼ中心で密度が最大となるようにすれば、導光部材８で均一な照明とすることができる。このとき、照明の配光特性や輝度特性等は、出射光の強度や、光取り出し構造１４の形状等によって最適化すれば良い。

次に、管部５について説明する。管部５は、図２では円筒形状となっているが、円筒形状に限定されるものではく、矩形であっても楕円等であっても良い。円筒形状のような曲面からなる形状であれば、管部５の内部に設けた導光部材８からの光が、管部５の影響を少なくして外部へ均一な照明とすることができる。

管部５の内部には、導光部材８を保持する保持部９が設けられている。また、導光部材８には、保持部９に対応するように固定部８３が設けられている。導光部材８の固定部８３が保持部９によって保持されることにより、導光部材８は、管部５の内部に固定されるようになっている。

次に、図２を用いて、導光部材８を管部５に固定し、光源装置２とする製造方法について説明する。

導光部材８の材質としては、光源モジュール７の発光部１０からの出射光を透光させる機能を有した材質が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ゼオネックス、ガラス等を用いれば良い。また導光部材８の形状としては、特に限定されないが、一定の断面形状で、光源装置２で必要とされる長さを有する形状とすれば良い。

このような導光部材８は、例えば金型や押し出しによる成形により作製すればよい。一定の断面形状を有することから、必要に応じて長さを設定し、金型とするか切断すれば良い。このとき、導光部材８の断面形状が、固定部８３を含んだ形状とすることにより、固定部８３を同時に成形することができる。

次に、管部５の材質としては、導光部材８からの光を透光させる機能を有した材質が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ゼオネックス等を用いれば良い。また管部５の形状としては、特に限定されないが、一定の断面形状で、光源モジュール７と導光部材８を内包し、光源装置２で必要とされる長さを有する形状とすれば良い。

このような管部５は、押し出しによる成形により作製すればよい。一定の断面形状を有することから、必要に応じて長さを設定して切断すれば良い。このとき、管部５の断面形状が、保持部９を含んだ形状とすることにより、保持部９を同時に成形することができる。

上記で作製した、導光部材８と管部５を用いて光源装置２の作製方法について説明する。管部５の内部に設けた保持部９が、導光部材８に設けた固定部８３を保持するようにして、導光部材８を管部５の内部に挿入する。

ここでは、導光部材８の側面の一つが固定部８３の一部と同一面にある構成について説明しているが、同一面になくても構わない。ここでは、同一面にある構成とし、その側面に光取り出し構造１４を設け、さらに反射部材１５を設けた構成とした。また、保持部９は、固定部８３を挟むと共に反射部材１５も挟む構造とした。この構造であれば、導光部材８と反射部材１５とは、管部５の内部で動くことなく固定されることから、均一な照明で、移動しても照明特性が一定である光源装置２とすることができる。

以上、本発明における光源装置２と、その光源装置２を備えた照明機器１について説明したが、本発明は実施の形態に限定されず、同様のものについても本発明に適用することが可能である。

次に、本発明の光源装置２を備えた照明機器１における照明特性について図３を用いて説明する。図３では、実施の形態１における光源装置２を用いた実測結果であり配光特性を示している。

実測に用いた光源装置２の寸法としては、管部５の外形は直径２０ｍｍ、導光部材８の外形は断面が縦１１ｍｍ、横２３ｍｍ、発光部１０は１０ｍｍ角とし、両端に配置した。また、導光部材８の光取り出し構造１３は、ドット形状とした。

図３に示すように、約２００度の配光特性を有するとともに、導光部材８に沿って輝度が均一な光源装置２とすることができている。

ここでは、導光部材８の角部であって、光が外部へ取り出される側の角部を曲面形状８４とした。角部を曲面としない場合に対し曲面形状８４とした場合には、導光部材８の角部が影響することなく配光特性を良好なものとすることができる。

以上のように、照明機器１で要求される長さに応じた光源装置２とすることにより、所望の輝度特性、配光特性を有する低コストの光源装置２とすることができる。また、ここでは、取付部を備え、光源装置を照明機器から取り外し可能な構成としたが、取り外しができない構成であっても同様の効果を得ることができる。

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子の出射光を導光部材により、一定の長さで輝度均一とし、所望の配光特性とすることができるため、蛍光灯や一定の長さで照らす必要のある光源装置や、その光源装置を備えた照明機器に幅広く利用することができる。

１照明機器
２光源装置
３取付部
４保持部
５管部
６電極部
７光源モジュール
８導光部材
８１端部
８２側面
８３固定部
８４曲面形状
９保持部
１０発光部
１１放熱部材
１２リフレクタ
１３電源回路
１４光取り出し構造
１５反射部材

Claims

光源モジュールと、端部から前記光源モジュールの光線を入射させ、前記光源モジュールの光線を伝搬させる導光部材を備え、前記導光部材を伝搬した光線が光取り出し構造により、外部に取り出されて照明する光源装置であって、
前記導光部材を内包し、前記光源モジュールを備える管部を備え、導光部材に設けた固定部が、前記管部の内部に設けた保持部により保持されることを特徴とする光源装置。
前記導光部材の前記固定部は、前記導光部材における長手方向に直交する断面の少なくとも一方の側端に、前記導光部材における長手方向に直交する断面の他方の側端部から中央部である厚肉部よりも薄く形成された薄肉部であることを特徴とする光源装置。
前記導光部材は、上記厚肉部の隅角部に面取りされたことを特徴とする請求項１または請求項目２に記載の光源装置。
前記導光部材は、長手方向に直交する断面の少なくとも一辺に水平面を有した、請求項１から請求項４に記載の光源装置。
前記管部は、前記管部の中心軸に平行な面内において対をなすようにして内側に突出する保持部が一体成形されており、上記導光部材は、上記保持部によって上記管部に対する半径方向に対する移動が規制される請求項１から請求項４に記載の光源装置。
請求項１から請求項５に記載の光源装置を備えた照明機器。