JP2015164136A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ光源の光を、もれなく導光体へ導光させることができる。
【解決手段】ＬＥＤ素子８が実装されたＬＥＤ基板３と、ＬＥＤ素子８を点灯する点灯回路基板と、ＬＥＤ素子８を覆うようにＬＥＤ基板３に取り付けられる半球導光体９０とを備え、半球導光体９０は、半球状の導光体からＬＥＤ素子８の幅以上の厚みＬ２を残して中身がくりぬかれた状態であり、ＬＥＤ素子８から発せられる光は、半球導光体９０の下端面９１３から半球導光体９０の内部へ導光される。
【選択図】図５

Description

この発明は、発光ダイオード素子を用いる照明装置に関するものである。

白熱電球に近い広い配光のＬＥＤ電球を実現するためにいろいろな改良がされてきている。

特開２００１−２４３８０７号公報 特開２００９−４１３０号公報 特開２００４−２９６２４５号公報 特開２００８−１０３１１２号公報 特開２０１０−１２９３００号公報 特開２００８−０７７９００号公報 特開２００５−５１４７５２号公報 登録実用新案第３１６８６７３号公報

この発明は、発光ダイオード素子を用いて、広い配光の照明装置を実現することを目的とする。

本発明に係る照明装置は、光源が実装された基板と、前記光源を点灯する点灯回路基板と、前記光源を覆うように前記基板に取り付けられる導光体とを備え、前記導光体は、前記光源の幅以上の厚みを残して中身がくりぬかれた状態であり、前記光源から発せられる光は前記導光体の下端面から前記導光体の内部へ導光される。

この発明によれば、光源を覆うように基板に取り付けられる導光体であって光源の幅以上の厚みを残してくりぬかれた状態の導光体が、光源から発せられる光を下端面から内部へ導光するので、光源から発せられる光をもれなく導光体へ導光させることができる。

実施の形態１の照明装置の構造図。 実施の形態２の照明装置の構造図。 実施の形態１，２，３の照明装置の構造図。 実施の形態４の照明装置の構造図。 実施の形態５の照明装置の構造図。 実施の形態５の照明装置の構造図。 実施の形態６の照明装置の構造図。 実施の形態６の照明装置の構造図。 実施の形態１の照明装置の光路の概略図。 実施の形態２の照明装置の光路の概略図。 実施の形態６の照明装置の光路の概略図。

実施の形態１．
（１）第１の形態（図１、図３（ａ）（ｂ）、図９）：
ＬＥＤ素子８（発光ダイオード素子）が実装されたＬＥＤ基板３が、ＬＥＤの発光面３１を覆うポリカーボネート製の透光性グローブ１と外郭部６と口金７よりなる筐体内に設置されている。ＬＥＤを点灯する点灯回路基板（図示せず）は筐体を形成する外郭部６の内部に設置されている。

外郭部６の透光性グローブ１側の面にある本体平面板５１はアルミニウム製で、ＬＥＤ素子８が実装されたＬＥＤ基板３は本体平面板５１の上に設けられる。照明装置本体５は、点灯回路基板と外郭部６と口金７と本体平面板５１などから構成されている。

透光性グローブ１は、半球形状であり、上方（光の照射方向）（図１参照）に張り出した張出部が設けられている。また、透光性グローブ１には、光が拡散する拡散剤が添加されている。透光性グローブ１には光拡散剤を添加した樹脂が使われているが、樹脂自体をフロスト加工する、あるいは、内部に光を拡散・反射する酸化チタンを塗布する等、透光性グローブ１が光を透過しかつその一部が反射、拡散する方法であれば何を用いても構わない。

ＬＥＤ基板３の面をｚ方向とし、照明装置１００の中心軸をｘ方向とする。
ｘ方向：ＬＥＤ基板３面垂直（照明装置軸）方向
ｚ方向：ＬＥＤ基板３面水平方向

ＬＥＤ基板３はアルミニウム製で、ＬＥＤ基板３の片面（発光面３１）にＬＥＤ素子８が４つ配置されておりその上に２本のＵ字型の導光体９（図３の（ａ））が端部を下にして並列に、それぞれの２つの端部がそれぞれ２つのＬＥＤ素子８の上に積載されている（図３の（ａ））。

導光体９は、Ｕ字型のライトパイプであり、Ｕ字型の両側の端部（基部）は、光を通過させる端面９１となっている（図１参照）。図３の（ａ）に示すように、発光面３１には、１対のＬＥＤ素子８ａと、１対のＬＥＤ素子８ｂとが配置される。そして、導光体９ａは、両側の端面９１の下部のそれぞれに、１対のＬＥＤ素子８ａのそれぞれが配置されるように取り付けられる。導光体９ｂは、両側の端面９１の下部のそれぞれに、１対のＬＥＤ素子８ｂのそれぞれが配置されるように取り付けられる。導光体９ａと導光体９ｂとは、並列に配置される。

導光体９は、Ｕ字型の端部（端面９１）をＬＥＤ素子８に被せるようにしてＬＥＤ基板３の発光面３１に取り付けられる。導光体９は、Ｕ字型の両側の端面９１の下方に配置されたＬＥＤ素子８が発する光を、Ｕ字型の端部（端面９１）からライトパイプ内部に取り込み、ライトパイプ内部の中央水平部分に導光する。図１に示すように、Ｕ字型の導光体９の中央水平部分は、光を拡散する拡散部１０であり、光拡散剤が添加されている。

本実施の形態に係る導光体９は、例えば、ガラスなどの透明な物質で円柱を形成してＵ字型に加工したロッドタイプのライトパイプであるが、内部を中空にして側面をミラー加工で構成したライトトンネルタイプのライトパイプでもよい。

ＬＥＤ素子８の周囲にシリコン接着剤を塗布して、ＬＥＤ素子８に導光体９の端部を接着することにより、Ｕ字型の導光体９の端面は、ＬＥＤ素子８の表面に積載され、固定される。ＬＥＤ素子８より導光体９の下部端面への光の透過が遮られなければ他の接着剤を用いてもよい。また、導光体９の下部端面にＬＥＤ素子８が嵌合する凹部を設け、ＬＥＤ素子８の凹部以外の端面をＬＥＤ基板３にネジ止めするなどの方法を用いて、導光体９を固定しても良い。

本実施の形態による導光体９による光路の概略図を図９に示す。ＬＥＤ素子８から発せられる光は、導光体９により拡散部１０に導光され、拡散部１０により、例えば、Ｋ１、Ｌ１、Ｍ１、・・・の光に拡散される。

そして、導光体９の拡散部１０から発せられる光Ｋ１は、透光性グローブ１を通過する際に透光性グローブ１の光拡散作用により、例えば、Ｋ１１，Ｋ１２，Ｋ１３の光に拡散される。また、導光体９の拡散部１０から発せられる光Ｌ１は、透光性グローブ１を通過する際に透光性グローブ１の光拡散作用により、例えば、Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，・・・の光に拡散される。導光体９の拡散部１０から発せられる光Ｍ１も、同様に、例えば、Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・の光に拡散される。

このように、ＬＥＤ素子８から発せられる光は、まず、拡散部１０により、例えば、Ｋ１，Ｌ１，Ｍ１，・・・の光に拡散され、透光性グローブ１によりさらに拡散される。つまり、Ｋ１，Ｌ１，Ｍ１，・・・の光は、Ｋ１１，Ｋ１２，Ｋ１３，・・・，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，・・・，Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，・・・に拡散され照明装置１００から照射される。

以上のように、ＬＥＤ素子８の光は導光体９及び透光性グローブ１により図９の実線矢印及び点線矢印のような光路となり、１８０°以上の配光を実現するとともに、例えば、ｚ方向により多くの光を配光することが出来る。

図３（ｂ）に示すように、３本のＵ字型の導光体９を用いてもよい。図３（ｂ）では、ＬＥＤ基板３の発光面３１には６つのＬＥＤ素子８が実装される。図３の（ａ）に加えて、発光面３１には、１対のＬＥＤ素子８ｃが配置される。そして、導光体９ｃは、両側の端面９１の下部のそれぞれに、１対のＬＥＤ素子８ｃのそれぞれが配置されるように取り付けられる。導光体９ａと導光体９ｂと導光体９ｃとは、並列に配置される。導光体９ａと導光体９ｂと導光体９ｃとは、等間隔となるように配置されるのが好ましい。

本実施の形態の照明装置１００は、光源（ＬＥＤ素子８）が実装された基板（ＬＥＤ基板３）と、前記光源を点灯する点灯回路基板からなり、前記光源上にＵ字型の導光体９を複数個配置した照明装置１００において、前記光源は、前記導光体９の２つの基部の下面（Ｕ字型の端部（端面９１））に、実装されたことを特徴とする。

この実施の形態１の照明装置１００は、複数のＵ字型の導光体９により導光体９の２つの基部の下面に実装された光源の光が照明装置１００の中心部近くに導かれ、かつ光源の基板面の垂直及び水平方向も含め、より広範囲に拡散するため、広い配光を得ることができる。

また、この実施の形態１の照明装置１００では、前記複数個配置されたＵ字型の導光体９が、並列に配置されていることを特徴とする。

この実施の形態１の照明装置１００では、導光体９が並列に配置されているため配光範囲が広くなり、配光範囲を更に拡大することが出来る。

さらに、この実施の形態１の照明装置１００は、Ｕ字型の導光体９が、パイプの水平部（拡散部１０）に、光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されていることを特徴とする。

この実施の形態１の照明装置１００は、導光体９が、パイプの水平部（拡散部１０）に光を拡散する加工（フロスト加工）または光を拡散する材料が添加されているため、より拡散効果が大きく、配光範囲を更に拡大することが出来る。

実施の形態２．
（２）第２の形態（図２、図３（ｅ）（ｆ）、図１０）：
図２、図３（ｅ）に示すように、２本のＵ字型を交差点１１で十字状に交差させた形状の導光体９５の下部端面９５１を、正方形の頂点に配置させた４つのＬＥＤ素子８上に配置する。それ以外は実施の形態１と同じであるので、実施の形態１において説明した構成と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３（ｅ）に示すように、本実施の形態に係る導光体９５は、２本のＵ字型を交差点１１で十字状に交差させた形状である。導光体９５は、内部も十字状に連通している。導光体９５の十字状の水平部分は、拡散部１０となっている。

導光体９５は、４つの端部（端面９５１）（図２参照）を４つのＬＥＤ素子８にそれぞれ被せるようにしてＬＥＤ基板３の発光面３１に取り付けられる。導光体９５は、端面９５１の下部に配置されたＬＥＤ素子８が発する光を、端面９５１からライトパイプ内部に取り込み、ライトパイプ内部の中央水平部分（拡散部１０）に導光する。拡散部１０には、光拡散剤が添加されている。

本実施の形態による導光体９５による光路の概略図を図１０に示す。図１０に示す光拡散方式は、実施の形態１の図９において説明した方式と同様である。ＬＥＤ素子８の光は導光体９５により図１０のような光路となり、１８０°以上の配光を実現するとともに、ｚ方向に、より多くの光を配光することが出来る。

図３の（ｆ）に示すように、３本のＵ字型を交差点１１で交差させた形状の導光体９５ａを用いてもよい。図３の（ｆ）に示す導光体９５ａは、図３の（ｅ）に示す導光体９５よりも、拡散部１０がより周方向に広がる形状となる。したがって、ＬＥＤ基板３の垂直方向及び水平方向に改善された配光を、照明装置１００の全周方向で得ることが出来る。

実施の形態２に係る照明装置１０１では、前記複数個配置されたＵ字型の導光体９が、互いに交差していることを特徴とする。また、前記互いに交差したＵ字型の導光体９が、交差点１１において互いに交わっていることを特徴とする。前記互いに交差したＵ字型の導光体９が交差点１１において互いに交わって、１つの導光体９５ａを形成している。

この実施の形態２の照明装置１０１では、導光体９が、互いに交差しているため、光が照明装置の全周にわたり、ＬＥＤ基板３の発光面３１の垂直方向及び水平方向に改善された配光を照明装置１０１の全周方向で得ることが出来る。

実施の形態３．
（３）第３の形態（図３（ｃ）（ｄ））：
本実施の形態では、高さの異なる２本のＵ字型の導光体９ｄ，９ｅを用いて照明装置を構成する方式について説明する。

図３（ｃ）に示すとおり、本実施の形態では、２本の導光体９ｄ，９ｅが交わらないように、高さの異なるＵ字型の導光体９ｄ，９ｅを十字状に交差させる。図３（ｃ）に示すように、導光体９ｄの２つの端面９１ｄを、正方形の頂点に配置させた４つのＬＥＤ素子８のうち対角線上の２つのＬＥＤ素子８上にそれぞれ配置する。また、導光体９ｅの２つの端面９１ｅを、残りの２つのＬＥＤ素子８上にそれぞれ配置する。その他の構成は、実施の形態１で説明したものと同じであるため、その説明を省略する。

高さの異なるＵ字型の導光体９ｄ，９ｅを十字状に交差させることにより、導光体９ｄの拡散部１０ｄと導光体９ｅの拡散部１０ｅとが十字状に交差する。これにより、拡散部１０（１０ｄ，１０ｅ）が、より周方向に広がる形状となる。

本実施の形態によれば、高さの異なる２つのＵ字型の導光体９を組み合わせており、導光体を十字状に交わった形状に形成していないので、導光体９の加工・製造が容易である。

図３（ｄ）に示すように、３本の導光体９（９ｄ，９ｅ，９ｆ）が交わらないように、高さの異なる３本のＵ字型の導光体９ｄ，９ｅ，９ｆを用いてもよい。

この実施の形態３の照明装置では、前記互いに交差したＵ字型の導光体９が、各々の導光体９の高さが異なり、交差点１１において交わらないことを特徴とする。

この実施の形態３の照明装置では、互いに交差している導光体９が、互いの高さが異なり、交差点１１で交わっていないため、複雑な形状のＵ字型の導光体９を必要とせず、加工費が抑えられる。

実施の形態４．
（４）第４の形態（図４）：
２つのＬＥＤ素子８上にスパイラル状の導光体９６の２つの下部端面９１２を積載配置する。スパイラル状の導光体９６はスパイラル垂直部９１０（ｘ軸に沿って立ち上がっている部分）と、スパイラル旋回部９１１（ｘ軸に沿って螺旋状にねじれている部分）からなる。スパイラル状の導光体９６はスパイラル垂直部９１０を除き、スパイラル旋回部９１１に光拡散剤が添加されている。それ以外は第１の実施の形態と同じであるので、その説明を省略する。

透光性グローブ１の内面には光を拡散・反射する酸化チタンが塗布されて、光反射拡散膜２を形成している。

この実施の形態４の照明装置１０２は、光源（ＬＥＤ素子８）が実装された基板（ＬＥＤ基板３）と、前記光源を点灯する点灯回路基板からなり、前記光源上にスパイラル型の導光体９６を配置した照明装置１０２において、前記光源は、前記導光体９６の２つの基部の下面（下部端面９１２）に、実装されたことを特徴とする。

この実施の形態４の照明装置１０２は、スパイラル形の導光体９６により導光体９６の２つの基部の下面（下部端面９１２）に実装された光源の光が、照明装置１０２の中心部近くに導かれ、かつ基板面（発光面３１）の垂直方向及び水平方向も含め、より広範囲に拡散するため、広い配光を得ることができる。

また、この実施の形態４の照明装置１０２は、スパイラル型の導光体９６が、パイプの一部または全面に光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されていることを特徴とする。

この実施の形態４の照明装置１０２は、スパイラル形の導光体９６が、パイプの一部または全面が光を拡散する加工（フロスト加工）または光を拡散する材料が添加されているため、より拡散効果が大きく、配光範囲を更に拡大することが出来る。

実施の形態５．
（５）第５の形態（図５、図６）：
本実施の形態に係る照明装置１０３では、ＬＥＤ基板３の発光面３１に１２個のＬＥＤ素子８が円状に配置されている（図６参照）。そして、円状に配置されている１２個のＬＥＤ素子８の上に半球状の半球導光体９０が積載されている。半球導光体９０は、中身がくりぬかれた状態であり、半球導光体９０の厚みＬ２（図６参照）は、ＬＥＤ素子８の幅Ｌ１（図６参照）以上あればよい。

半球導光体９０には光拡散剤を添加した樹脂が使われている。それ以外は第１の実施の形態と同じである。図５、図６に示すように、半球導光体９０の下端面９１３は、幅Ｌ２の円形状をなす。そして、半球導光体９０の下端面９１３は、円形に配置された１２個のＬＥＤ素子８に被せるように取り付けられる。半球導光体９０の取付方法は、実施の形態１で説明した方法と同様である。

１２個のＬＥＤ素子８から発せられた光は、半球導光体９０の下端面９１３から、半球導光体９０全体へと導光される。下端面９１３の厚み（幅）Ｌ２は、ＬＥＤ素子８の幅Ｌ１よりも大きいので、下端面９１３によりＬＥＤ素子８を完全に覆うことになり、ＬＥＤ素子８から発せられる光をもれなく半球導光体９０内部へ導光させることが出来る。

本実施の形態では、半球状の半球導光体９０を１２個のＬＥＤ素子８に被せる構成としたが、導光体は半球状でなくてもよい。導光体９は、例えば、ドーム状、釣鐘状、茄子状、瓢箪状、山状、こぶ状、半卵状、電球状でもよい。

本実施の形態の照明装置１０３は、光源（ＬＥＤ素子８）が実装された基板（ＬＥＤ基板３）と、前記光源を点灯する点灯回路基板と、光源の発光面３１を覆う透光性グローブ１とを備える照明装置１０３において、前記透光性グローブ１と照明装置本体５とを接合する照明装置１０３の平面上に設けられた基板上に半球型の導光体（半球導光体９０）を配置し、前記半球導光体９０の円周の底面（下端面９１３）に、光源が実装されたことを特徴とする。

本実施の形態の照明装置１０３によれば、半球型の導光体（半球導光体９０）を配置し、導光体（半球導光体９０）の円周の底面に、光源が実装されたことにより、半球型の導光体（半球導光体９０）全体が発光するため、透光性グローブ１の垂直方向並びに周方向の全域にわたって配光することが出来る。

実施の形態６．
（６）第６の形態（図７、図８、図１１）：
本実施の形態に係る照明装置１０４では、図７、図８に示すように、ＬＥＤ基板３の周辺部に円状に配置された１２個のＬＥＤ素子８の上に、半球状のグローブ導光体９００を積載する。半球状のグローブ導光体９００は透光性グローブ１を兼ねている。半球状のグローブ導光体９００の内面９０２から外面９０１までの厚みＬ３は、ＬＥＤ素子８の幅Ｌ４以上あればよい（図８参照）。

グローブ導光体９００の下端面９２１（下端部端面）は、厚み（幅）がＬ３の円形状である。グローブ導光体９００の下端面９２１には、グローブ導光体９００内部に向かって１２個の切り欠き部（１２個の凹部９０３）が設けられ、そこにＬＥＤ素子８が嵌合される。下端面９２１の厚み（幅）Ｌ３は、ＬＥＤ素子８の幅Ｌ４以上であるので、下端面９２１によりＬＥＤ素子８を完全に覆うことになり、ＬＥＤ素子８から発せられる光をもれなくグローブ導光体９００内部へ導光させることが出来る。

グローブ導光体９００には光拡散剤を添加した樹脂が使われている。それ以外は第１の実施の形態と同じである。

ＬＥＤ素子８の光は導光体９により図１１のような光路となり、１８０°以上の配光を実現するとともに、上記ｚ方向により多くの光を配光することが出来る。

本実施の形態の照明装置１０４は、半球型の導光体（グローブ導光体９００）が、透光性グローブ１を兼ねることを特徴とする。

本実施の形態の照明装置１０４によれば、半球型の導光体（グローブ導光体９００）が透光性グローブ１を兼ねるため、構造が簡単で、かつより広範囲に半球型の導光体（グローブ導光体９００）の垂直方向並びに周方向の全域にわたって配光することが出来る。

本実施の形態の照明装置１０４によれば、半球型の導光体（グローブ導光体９００）が、その内面９０２もしくは外面９０１に光を拡散する加工がなされているかまたは光を拡散する材料が添加されていることを特徴とする。

本実施の形態の照明装置１０４によれば、半球型の導光体（グローブ導光体９００）が、その内面９０２もしくは外面９０１に光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されているため、より拡散効果が大きく、配光範囲を更に拡大することが出来る。

以上、実施の形態１〜６について説明したが、これらの２つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。

上記実施の形態１〜６では、光源が実装された基板と、前記光源を点灯する点灯回路基板とを備え、前記光源上にＵ字型の導光体を複数個配置した照明装置において、前記光源は、前記導光体の２つの基部の下面に実装され、前記複数個配置されたＵ字型の導光体は、互いに交差している照明装置の一例を説明した。

また、前記互いに交差したＵ字型の導光体は、交差点において互いに交わっている照明装置の一例を説明した。

また、前記互いに交差したＵ字型の導光体は、各々の導光体の高さが異なり、交差点において交わらない照明装置の一例を説明した。

また、前記Ｕ字型の導光体は、水平部に、光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されている照明装置の一例を説明した。

また、光源が実装された基板と、前記光源を点灯する点灯回路基板とを備え、前記光源上にスパイラル型の導光体を配置した照明装置において、前記光源は、前記導光体の２つの基部の下面に、実装された照明装置の一例を説明した。

また、前記スパイラル型の導光体は、パイプの一部または全面に光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されている照明装置の一例を説明した。

また、前記光源を覆う透光性のグローブを備える照明装置の一例を説明した。

また、前記光源は発光ダイオードである照明装置の一例を説明した。

１ 透光性グローブ、２ 光反射拡散膜、３ ＬＥＤ基板、８ ＬＥＤ素子、５ 照明装置本体、６ 外郭部、７ 口金、９ 導光体、１０ 拡散部、１１ 交差点、３１ 発光面、５１ 本体平面板、９０ 半球導光体、９１ 端面、９５ 導光体、９５ａ 導光体、９６ 導光体、１００，１０１，１０２，１０３，１０４ 照明装置、９００ グローブ導光体、９０１ 外面、９０２ 内面、９０３ 凹部、９１０ スパイラル垂直部、９１１ スパイラル旋回部、９１２ 下部端面、９１３ 下端面、９２１ 下端面、９５１ 端面。

Claims (8)

1. 光源が実装された基板と、
   前記光源を点灯する点灯回路基板と、
   前記光源を覆うように前記基板に取り付けられる導光体と、
   を備え、
   前記導光体は前記光源の幅以上の厚みを残して中身がくりぬかれた状態であり、
   前記光源から発せられる光は前記導光体の下端面から前記導光体の内部へ導光されることを特徴とする照明装置。
2. 前記導光体は、
   前記下端面が前記光源に接するように前記基板に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記導光体は、
   前記下端面が前記光源を覆うように前記基板に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記導光体は、
   前記光源の周囲に塗布された接着剤によって前記基板に取り付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記導光体は、
   前記基板における前記光源の周囲にネジ止めされることによって前記基板に取り付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記導光体は、ドーム状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記照明装置は、さらに、前記光源を覆う透光性のグローブを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の照明装置。

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