JP2014239008A - Lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダウンライトやペンダントライトとして使用され、反射板を有する照明器具に関するものである。 The present invention relates to a lighting fixture used as a downlight or a pendant light and having a reflector.
反射板を有する照明器具として特許文献1に記載されたものが知られている。
特許文献1に記載の「照明器具」は、略椀形状の反射板と、反射板の内部に突出する略ドーム形状の拡散カバーとにより所定のグレアカット角に設定されると共に、LEDチップから出射された光が、拡散カバーの凹凸により拡散されて横方向に出射されることで、光の損失およびグレアの発生を抑制しながら、少ないエネルギーで空間の明るさ感を増加させる広範囲な光を付与することができるというものである。
What was described in patent document 1 as a lighting fixture which has a reflecting plate is known.
The “lighting fixture” described in Patent Document 1 is set at a predetermined glare cut angle by a substantially bowl-shaped reflector and a substantially dome-shaped diffusion cover protruding inside the reflector, and is emitted from the LED chip. The diffused light is diffused by the unevenness of the diffusion cover and emitted in the lateral direction, giving a wide range of light that increases the sense of space brightness with less energy while suppressing light loss and glare generation It can be done.
特許文献1に記載の「照明器具」では、拡散ドームの拡散光と、反射板の反射光によって、横方向への光を得ているが、横方向への光は不快グレアとなり易い。グレアとは視野内に高輝度部が入ると生じる不快な視覚であり、照明器具はこれをカットすることが望ましいとされている。
横方向への光を遮るには、反射板の開口度合いを小さくすればよい。例えば、特許文献1に記載の「照明器具」であれば、グレアカット角を大きく設定するような反射板とすることが考えられるが、光源からの光が多く反射板に反射してしまい、直下を照らす光の量は減るので、直下照度が落ちてしまう。
In the “lighting fixture” described in Patent Document 1, light in the lateral direction is obtained by the diffused light from the diffusion dome and the reflected light from the reflector. However, the light in the lateral direction tends to cause unpleasant glare. Glare is an unpleasant vision that occurs when a high-luminance portion enters the field of view, and it is considered desirable for a lighting fixture to cut it.
In order to block the light in the lateral direction, the opening degree of the reflecting plate may be reduced. For example, in the case of the “lighting fixture” described in Patent Document 1, it is conceivable that the reflector has a large glare cut angle. However, a large amount of light from the light source is reflected on the reflector and is directly below. Since the amount of light that illuminates is reduced, the illuminance directly below falls.
そこで本発明は、直下照度の低下を抑えつつ、できるだけ横方向への光を出射させ、かつ不快グレアを抑えることができる照明器具を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a luminaire that can emit light in the lateral direction as much as possible and suppress unpleasant glare while suppressing a decrease in direct illuminance.
本発明は、光源と、光源の前方に配置された凸レンズ部と、前記凸レンズ部の周囲を囲う反射板とを備えた照明器具において、前記光源の光軸を含む仮想平面にて、前記光源の中心から出射した光が前記凸レンズ部を通過して前記反射板の内側を進行する最も外側の光路を示す第1の仮想直線と、前記凸レンズ部の接線を示す第2の仮想直線であって、前記光源の光軸と直交する方向との成す角度が最小遮光角以上となる第2の仮想直線とに挟まれた領域に、前記反射板の開口縁部が位置していることを特徴とする。 The present invention relates to a lighting fixture including a light source, a convex lens unit disposed in front of the light source, and a reflector surrounding the convex lens unit, in a virtual plane including the optical axis of the light source, A first imaginary straight line indicating an outermost optical path in which light emitted from the center passes through the convex lens portion and travels inside the reflector, and a second imaginary straight line indicating a tangent to the convex lens portion, The opening edge of the reflector is located in a region sandwiched between a second imaginary straight line in which an angle formed with a direction orthogonal to the optical axis of the light source is equal to or greater than a minimum light shielding angle. .
本発明の照明器具によれば、第1の仮想直線が光源の中心から出射した光が凸レンズ部を通過して反射板の内側を進行する最も外側の光路を示すことで、反射板の開口度合いの角度がこれ以上であれば、凸レンズ部から出射した光が反射板に到達しないことを示している。従って、光源からの光が反射板に反射して直下方向とは異なる方向へ進行して直下を照らす光の量が減少することを抑えることができる。また、凸レンズ部の接線を示す第2の仮想直線が、光源の光軸と直交する方向との成す角度として、最小遮光角以上であれば、不快グレアを抑えることができる。 According to the lighting apparatus of the present invention, the first imaginary straight line indicates the outermost optical path in which the light emitted from the center of the light source passes through the convex lens portion and travels inside the reflecting plate. If this angle is more than this, it indicates that the light emitted from the convex lens portion does not reach the reflector. Therefore, it is possible to suppress a reduction in the amount of light that is reflected from the light source and travels in a direction different from the direct lower direction to illuminate the direct lower direction. Further, if the second imaginary straight line indicating the tangent line of the convex lens part is equal to or larger than the minimum light shielding angle as an angle formed with the direction orthogonal to the optical axis of the light source, unpleasant glare can be suppressed.
前記最小遮光角θは、下記条件aから条件dに示される角度であるのが望ましい。
条件a:輝度20,000cd/m2未満の時 θ=10°
条件b:輝度20,000cd/m2以上、50,000cd/m2の時 θ=15°
条件c:輝度50,000cd/m2以上、500,000cd/m2の時 θ=20°
条件d:輝度500,000cd/m2以上の時 θ=30°
不快グレアと感じ始める最小遮光角は輝度によって変わる。この最小遮光角は条件a〜条件dとすることができる。従って、第2の仮想直線を、この条件a〜条件dを満たす反射板の開口縁部とすることで、最小遮光角θを確保することができる。
The minimum light shielding angle θ is preferably an angle indicated by the following conditions a to d.
Condition a: When the luminance is less than 20,000 cd / m 2 θ = 10 °
Condition b: When luminance is 20,000 cd / m 2 or more and 50,000 cd / m 2 θ = 15 °
Condition c: luminance 50,000cd / m 2 or more, when the 500,000cd / m 2 θ = 20 °
Condition d: When luminance is 500,000 cd / m 2 or more θ = 30 °
The minimum shading angle at which it begins to feel unpleasant glare depends on the brightness. This minimum light-shielding angle can be from condition a to condition d. Therefore, the minimum light-shielding angle θ can be ensured by using the second imaginary straight line as the opening edge of the reflector satisfying the conditions a to d.
前記凸レンズ部の出射面は、粗面に形成されているのが望ましい。光源からの光を凸レンズ部にてより角度をつけて屈折させると、色収差により出射面にオレンジ色のリングができることがある。出射面が粗面であると、この色収差を緩和させることができ、出射面にできるオレンジ色のリングを消すことができる。 It is desirable that the exit surface of the convex lens portion is formed to be a rough surface. If the light from the light source is refracted at a more angle at the convex lens part, an orange ring may be formed on the exit surface due to chromatic aberration. If the exit surface is a rough surface, this chromatic aberration can be alleviated and the orange ring formed on the exit surface can be eliminated.
前記反射板の反射面に、光拡散反射処理が施されているのが望ましい。光源中心からの光は第1の仮想直線より内側を進行するが、光源中心から外れた光は第1の仮想直線の外側を進行することがある。また、凸レンズ部の出射面を粗面とすると、出射面により拡散された光は、第1の仮想直線の外側を進行することがある。第1の仮想直線の外側を進行することにより、反射板に到達した光は、反射面に光拡散反射処理を施しているため、反射面にて反射して前方に出射できるので、効率のよい照明器具とすることができる。 It is desirable that the reflection surface of the reflection plate is subjected to a light diffusion reflection process. Light from the center of the light source travels inside the first virtual line, but light that deviates from the center of the light source may travel outside the first virtual line. Further, if the exit surface of the convex lens portion is a rough surface, the light diffused by the exit surface may travel outside the first virtual straight line. By traveling outside the first imaginary straight line, the light that has reached the reflecting plate is subjected to light diffusion reflection processing on the reflecting surface, and can therefore be reflected and emitted forward by the reflecting surface. It can be a lighting fixture.
本発明は、光源からの光が反射板に反射して直下方向とは異なる方向へ進行して直下を照らす光の量が減少することを抑えることができ、かつ反射板は最小遮光角を確保することができるので、直下照度の低下を抑えつつ、できるだけ横方向への光を出射させ、かつ不快グレアを抑えることができる。 The present invention can prevent the light from the light source from being reflected by the reflecting plate and proceeding in a direction different from the direction directly below to reduce the amount of light that illuminates directly below, and the reflecting plate ensures a minimum light shielding angle. Therefore, it is possible to emit light in the lateral direction as much as possible and suppress unpleasant glare while suppressing a decrease in illuminance directly below.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る照明器具を図面に基づいて説明する。なお、本明細書では、方向について、光源からの出射方向を前方、その反対方向を後方と称す。また、光軸と直角に交差する方向で、光軸から離れる方向を外側方向、その反対方向を内側方向と称する。
(Embodiment 1)
The lighting fixture which concerns on Embodiment 1 of this invention is demonstrated based on drawing. In this specification, the direction of emission from the light source is referred to as the front, and the opposite direction is referred to as the rear. In addition, a direction that intersects the optical axis at a right angle and is away from the optical axis is referred to as an outer direction, and the opposite direction is referred to as an inner direction.
図1に示す照明器具10は、COB(Chip on Board)タイプのLEDモジュール11と、LEDモジュール11を保持するLEDホルダー12と、LEDモジュール11の光を配向制御するレンズ13と、器具本体14とを備えている。
LEDモジュール11は、青色光を発光するLEDチップ111が、基板112に複数配置され、青色光に励起され波長変換した光を発光する黄色蛍光体が塗布され、LEDチップ111を封止するものである。
A
In the
LEDホルダー12は、リング状に形成され、器具本体14の筐体部の前面の凹部に図示しないねじにより固定されることで、LEDモジュール11を凹部内に配置して、保持するものである。LEDモジュール11からの大部分の光は、LEDホルダー12の中央部の空洞を通過させるが、LEDモジュール11から横方向に出射した一部の光を、LEDホルダー12の内壁面で反射させて拡散させるために、LEDホルダー12は拡散反射の性質を持った白色樹脂により形成されている。
The
レンズ13は、照明器具10の中心軸に光軸Aが合わせられた凸レンズ部131と、器具本体14に嵌め込むための台座部132とを備えている。レンズ13は、ポリカーボネート、アクリルといった透明樹脂を成形したものである。
凸レンズ部131は、略半球状に形成され、光源であるLEDチップ111の前方に配置されている。凸レンズ部131は、無色透明部材により形成されて、表面は凹凸がない平滑面に形成されている。従って、凸レンズ部131から出射した光は拡散せずに進行する。
台座部132は、凸レンズ部131の周縁から外側方向に鍔部132aが拡がると共に、鍔部の周縁から立壁部132bが立設されている。立壁部132bが、器具本体14に嵌め込まれている。
The
The
The pedestal 132 has a flange 132a that extends outward from the periphery of the
器具本体14は、円筒形状に形成された筐体部141と、凸レンズ部131の周囲を囲う反射板142とを備えている。
筐体部141は、LEDモジュール11に電流を供給する電源部が内蔵されている。反射板142は、光の出射方向に向かうに従って円形状の開口面積が徐々に広くなる傾斜面に形成されている。反射板142の内側面は、拡散反射処理が施された反射面142bである。
The instrument
The
ここで、照明器具10の凸レンズ部131と反射板142とについて、図面に基づいて説明する。
図2に示すように、最も輝度が高くなる複数のLEDチップ111の中心(以下、光源中心と称す。)を基準とした反射板142の開口縁部142aの開口度合いは、光軸Aを含む仮想平面において、第1の仮想直線L1と、第2の仮想直線L2とから決定される。
この仮想平面が光軸Aを含むことにより、第1の仮想直線L1と、第2の仮想直線L2とは、図2に示す照明器具10の断面図上の直線として示すことができる。
Here, the
As shown in FIG. 2, the opening degree of the
When this virtual plane includes the optical axis A, the first virtual straight line L1 and the second virtual straight line L2 can be shown as straight lines on the cross-sectional view of the
第1の仮想直線L1は、LED111の中央部から出射した光のうち、凸レンズ部131の最も外側を通った光の進行を示すものである。
凸レンズ部131の入射面131aのうち、最も外側に入射する光は、光軸Aに対して角度θ0となるが、凸レンズ部131の屈折率が「1」より大きいため、内側に屈折し、更に出射面131bでも内側に屈折し、光軸Aに対して角度θ1(ここでθ0>θ1である)の出射光となる。この出射光が、光源中心からの出射光の中で光軸Aに対して最も外側に向かう光となる。この光路を示したものが第1の仮想直線L1である。
The first imaginary straight line L <b> 1 indicates the progress of light that has passed through the outermost side of the
Of the
次に、第2の仮想直線L2について説明する。視野内に高輝度部が入ると生じる不快な視覚がグレアと称され、照明器具はこのグレアを遮光することが望ましいとされている。
図3に示すように、照明器具10の斜め下方に位置する観察者から見て、凸レンズ部131が反射板142によって遮蔽され観察できなければ眩しさがない状態である。しかし、反射板142の開口度合いが大きく、観察者から凸レンズ部131が観察できれば眩しいと感じる。
Next, the second virtual straight line L2 will be described. The unpleasant vision that occurs when a high-luminance part enters the field of view is referred to as glare, and it is desirable for a lighting fixture to block this glare.
As shown in FIG. 3, when viewed from an observer positioned obliquely below the
凸レンズ部131の出射面131bにおいては、グレア(眩しさ)がないようにするために、JIS Z9125「屋内作業場の照明基準」に、光源の輝度に応じて、以下の条件a〜dが定義されている。ここで、図2に示す角度θ2は、凸レンズ部131の出射面131bの接線となる第2の仮想直線L2と、光軸Aと直交する方向との成す角度である。この角度θ2は、グレアカット角または最小遮光角とも称されている。JIS Z9125では、最小遮光角はこの角度θ2の値を下回ってはならない旨が規定されている。
In order to prevent glare (glare) on the
条件a:輝度20,000cd/m2未満の時 θ2=10°
条件b:輝度20,000cd/m2以上、50,000cd/m2の時 θ2=15°
条件c:輝度50,000cd/m2以上、500,000cd/m2の時 θ2=20°
条件d:輝度500,000cd/m2以上の時 θ2=30°
Condition a: When the luminance is less than 20,000 cd / m 2 θ 2 = 10 °
Condition b: When the luminance is 20,000 cd / m 2 or more and 50,000 cd / m 2 θ 2 = 15 °
Condition c: luminance 50,000cd / m 2 or more, 500,000cd / m when theta 2 = 20 ° of the 2
Condition d: When luminance is 500,000 cd / m 2 or more θ 2 = 30 °
凸レンズ部131の出射面131bである球面において、角度θ2の接線を第2の仮想直線L2とする。例えば、LEDモジュール11の輝度が500,000cd/m2以上であればθ2は30°である。第1の仮想直線L1と第2の仮想直線L2との交点は点Pである。
点Pを頂点として、第1の仮想直線L1と第2の仮想直線L2とによる挟まれた領域Sに、反射板142の開口縁部142a(点Q)が位置するように、反射板142の開口度合いが形成されている。
On the spherical surface which is the
The
点Qが示す反射板142の開口縁部142aの位置が領域S内であれば、点Qが第2の仮想直線L2より前方に位置している。従って、点Qを通る凸レンズ部131の出射面131bへの接線となる第3の仮想直線L3と、光軸Aと直交する方向との成す角度θ3は、角度θ2より大きいので、角度θ3は、最小遮光角である角度θ2以上を確保することができる。
従って、反射板142の開口度合いが最小遮光角を確保することができるため、観察者への眩しさを抑えることができる。
If the position of the
Therefore, since the opening degree of the reflecting
また、反射板142の開口縁部142aを示す点Qが第1の仮想直線L1の後方側に位置するため、光源中心から凸レンズ部131を通過して出射面131bからの出射光は、反射板142に到達しない。従って、開口縁部142aが領域S内に位置するように反射板142を形成すると、凸レンズ部131からの光は、反射板142に反射せずに、直接、反射板142の直下方向を照らすので、照明器具10の直下照度の低下を防止することができる。
Further, since the point Q indicating the
このように、照明器具10は、反射板142の開口縁部142aが、点Pを頂点とする第1の仮想直線L1と第2の仮想直線L2に挟まれた領域Sに位置しているため、直下照度の低下を抑えつつ、できるだけ横方向への光を出射させ、かつ不快グレアを抑えることができる。
As described above, in the
なお、本実施の形態1では、最も輝度が高い光源中心からの光に基づいて第1の仮想直線L1を決定しているため、凸レンズ部131からの出射光が反射板142に到達していないが、光源中心から外れた周囲から出射した光や、LEDホルダー12により拡散反射された光には、第1の仮想直線L1より外側を進行する光も存在し、その光が反射板142に到達することがある。
しかし、LEDモジュール11の大部分の光が反射板142に到達しないので反射板142の反射率に影響を受けないため、効率のよい照明器具10とすることができる。
In the first embodiment, since the first virtual straight line L1 is determined based on the light from the light source center having the highest luminance, the emitted light from the
However, since most of the light from the
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る照明器具を図面に基づいて説明する。なお、図4においては、図1,図2と同じ構成のものは同符号を付けて説明を省略する。
図4に示す照明器具10xは、器具本体14の反射板142は、図2に示す実施の形態1に係る照明器具10の反射板142と同様であり、図4に示す開口縁部142aは、図2に示す領域Sに位置するように形成されている。
本実施の形態2に係る照明器具10xでは、凸レンズ部131xの出射面131bが粗面に形成され、反射板142xの反射面142bに白色塗装が施されていることを特徴とするものである。
(Embodiment 2)
The lighting fixture which concerns on Embodiment 2 of this invention is demonstrated based on drawing. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 and FIG.
In the
The
実施の形態1に係る凸レンズ部131は無色透明で出射面131bが平滑面により形成されているため、一切の拡散要素を含んでいない。このような凸レンズ部131の場合、屈折の度合いを強くし、屈折角を大きくすると、照射パターンに不快な色収差を生じることがある。
一般的に照明器具で使用される凸レンズは、例えば、ポリカーボネート、アクリルといった透明樹脂で形成され、その材質固有の屈折率で光が屈折させられる。しかし、この材質固有の屈折率は一定ではなく、入射する光の波長で異なり、分散と称される事象が発生する。
Since the
In general, a convex lens used in a lighting fixture is formed of, for example, a transparent resin such as polycarbonate or acrylic, and light is refracted by a refractive index unique to the material. However, the refractive index inherent to this material is not constant, varies depending on the wavelength of incident light, and an event called dispersion occurs.
そのため、実際の光路は、図5に示すように、光学設計で設定した光路から、光の波長ごとに僅かにずれ、白色光の入射がスペクトル分解して、虹色の出射光となってしまう。但し、1光路だけであれば虹色に分解するが、照明器具全体では大部分が他の光路の虹色の出射光と混色するので、ほとんどの光が混ざり合って白色に戻る。しかし、凸レンズ部131の出射面131bの一番外側だけは、混ざる光がないため、赤色から黄色の色がついた光のリングが残ってしまうため、出射面にオレンジ色のリングができることがある。
Therefore, as shown in FIG. 5, the actual optical path is slightly shifted from the optical path set by the optical design for each wavelength of light, and the incident of white light is spectrally decomposed to become rainbow-colored outgoing light. . However, if there is only one optical path, it is decomposed into rainbow colors, but most of the entire lighting fixture is mixed with rainbow-colored outgoing light in other optical paths, so most of the light mixes and returns to white. However, only the outermost surface of the
そこで、本実施の形態2に係る照明器具10xは、凸レンズ部131xの出射面131bが粗面に形成されている。そうすることで、出射面131bから出射した色収差によりスペクトル分解した虹色の光が、凸レンズ部131xの微細凹凸により散乱して白色光が混ざることで、出射面131bにできるオレンジ色のリングを消すことができ、色収差を目立たなくしている。
Therefore, in the
この散乱による白色光は凸レンズ部131の光学設計の光路より広がってしまう。つまり、この散乱光には、図2に示す第1の仮想直線L1より外側を進行するものも存在する。従って、第1の仮想直線L1より外側を進行する光には反射板142の反射面142bに到達するものも存在する。しかし、反射板142の反射面142bには、表面に白色塗装が施されているため、反射板142の反射面142bの白色塗装で拡散反射され、床面、壁面を照射する照明光となる。
White light due to this scattering spreads from the optical path of the optical design of the
この凸レンズ部131xの出射面の微細凹凸は、あくまで色収差を目立たなくさせる程度のもので、深さがごく浅いものである。従って、出射面131bの微細凹凸は、出射面131bからの全ての出射光を拡散で出射幅を広げてしまうのではない。そのため、出射面131bからの大部分の出射光は、凸レンズ部131の光学設計に従い、反射板142に到達せず、直接、床面や壁面に照射されることになる。
出射面131bから出射する大部分の光は、反射板142の反射面142bに到達しないため、反射板142の反射率に左右されない。従って、光が反射板142にて反射することで減衰することがないので、効率のよい照明器具10とすることができる。
本実施の形態2では、反射板142の反射面142bに施した光拡散反射処理として、白色塗装を施していただが、ブラスト処理、光拡散反射性塗料の印刷や光拡散反射性シートの貼り付けなどとすることができる。
The fine irregularities on the exit surface of the
Most of the light emitted from the
In the second embodiment, the white coating is applied as the light diffusing reflection process applied to the reflecting
本発明は、ダウンライトや反射板付きのペンダントライトなどに好適である。 The present invention is suitable for a downlight or a pendant light with a reflector.
10,10x 照明器具
11 LEDモジュール
111 LEDチップ
112 基板
12 LEDホルダー
13,13x レンズ
131,131x 凸レンズ部
131a 入射面
131b 出射面
132 台座部
132a 鍔部
132b 立壁部
14 器具本体
141 筐体部
142,142x 反射板
142a 開口縁部
142b 反射面
a〜d 条件
A 光軸
L1 第1の仮想直線
L2 第2の仮想直線
L3 第3の仮想直線
Q 点
S 領域
θ1〜θ3 角度
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記光源の光軸を含む仮想平面にて、前記光源の中心から出射した光が前記凸レンズ部を通過して前記反射板の内側を進行する最も外側の光路を示す第1の仮想直線と、前記凸レンズ部の接線を示す第2の仮想直線であって、前記光源の光軸と直交する方向との成す角度が最小遮光角以上となる第2の仮想直線とに挟まれた領域に、前記反射板の開口縁部が位置していることを特徴とする照明器具。 In a luminaire comprising a light source, a convex lens part arranged in front of the light source, and a reflector surrounding the convex lens part,
A first imaginary straight line indicating an outermost optical path in which light emitted from the center of the light source passes through the convex lens portion and travels inside the reflecting plate in a virtual plane including the optical axis of the light source; The reflection is performed in a region between a second virtual straight line indicating a tangent line of the convex lens portion and an angle between a direction perpendicular to the optical axis of the light source and a minimum light shielding angle. A lighting fixture, wherein an opening edge of a plate is located.
条件a:輝度20,000cd/m2未満の時 θ=10°
条件b:輝度20,000cd/m2以上、50,000cd/m2の時 θ=15°
条件c:輝度50,000cd/m2以上、500,000cd/m2の時 θ=20°
条件d:輝度500,000cd/m2以上の時 θ=30° The lighting apparatus according to claim 1, wherein the minimum light shielding angle θ is an angle indicated by the following conditions a to d.
Condition a: When the luminance is less than 20,000 cd / m 2 θ = 10 °
Condition b: When luminance is 20,000 cd / m 2 or more and 50,000 cd / m 2 θ = 15 °
Condition c: luminance 50,000cd / m 2 or more, when the 500,000cd / m 2 θ = 20 °
Condition d: When luminance is 500,000 cd / m 2 or more θ = 30 °
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Cited By (5)
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