JP2015179571A - 導光体および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い器具効率で薄型な導光体、およびそれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】 実施形態の導光体は、導光部と、入射面と、前記入射面と接続する湾曲面と、を有するとともに前記導光部に接続されて前記導光部に光を導く導入部と、を備え、前記入射面上の第１の点と前記湾曲面上の第２の点とを結ぶ線分と、前記第２の点における前記湾曲面の法線と、のなす角θは、前記導光体の屈折率をｎとすると、θ≧sin^-1(1/n) である。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、光を導光する導光体、およびそれを用いた照明装置に関する。

ＬＥＤ照明において、ＬＥＤからの光を導光体内部に導光させると同時に、導光体に備えられた拡散体によって光を拡散させ、外部に射出する方式のものがある。

例えば、特許文献１のように、ＬＥＤを光源とし、光源からの光を金属のリフレクタを用いて導光体に導く方式がある。このような構造により、ＬＥＤからの直接光をリフレクタで遮ることが可能となる。そのため、直接光の眩しさを低減することができる。しかしながら、金属製のリフレクタは、１回の反射で光を１０％程度吸収してしまい、器具効率の低下につながる。一方、導光体を厚くすれば、導光体の入射面が大きくなり器具効率の向上を図ることができる。しかしながら、導光体を厚くすればそれだけ重くなり、材料コストが増加するため、なるべく導光体は薄いほうが望まれる。

米国特許出願公開第２０１２／０１３９４０３号明細書

上記で述べたような方式では、一般に、器具効率が８０％前後と低くなること、およびＬＥＤのサイズに比例して導光体が厚くなること、が主な課題となっている。そこで、高い器具効率で薄型な導光体、およびそれを用いた照明装置を提案する。

実施形態の導光体は、導光部と、入射面と、前記入射面と接続する湾曲面と、を有するとともに前記導光部に接続されて前記導光部に光を導く導入部と、を備え、前記入射面上の第１の点と前記湾曲面上の第２の点とを結ぶ線分と、前記第２の点における前記湾曲面の法線と、のなす角θ_１は、前記導光体の屈折率をｎとすると、θ_１≧sin^-1(1/n) である。

第１実施形態の照明装置を示した断面図。 図１に示す照明装置の光源、導光体、および反射面を拡大して示した模式図。 図１に示す照明装置において、導光体の内部を通る光線および反射面で反射される光線を示した模式図。 第２実施形態の照明装置において、導光体の内部にある光源（ＬＥＤ）を透視的に示した斜視図。 図４に示す照明装置を口金の中心軸に沿った面で切断して示した断面図。 図５に示す照明装置のＬＥＤ、導光体の導入部、および反射面を拡大して示した断面図。 図６に示す断面図において、導光体内を通る光線を示した断面図。 第２実施形態の照明装置の配光分布を示した図。

[第１実施形態]
以下に、図１から図３を参照して、照明装置の第１実施形態について説明する。第１実施形態の照明装置１１は、例えば天井の表面に据え付けられて使用されるか或いは天井に設けた窪みの内側に設置される。

図１に示すように、照明装置１１は、光源１２と、光源１２からの光が内部に通される導光体１３と、導光体１３を支持（保持）するベース部材１４と、光源１２に電力を供給する電源回路基板４３と、を備えている。

光源１２は、基板１５（プリント配線板）と、基板１５上に設置された複数のＬＥＤ１６（発光素子）と、を有する。複数のＬＥＤ１６は、基板１５上に例えば一定の間隔で設置されている。ＬＥＤ１６は、後述する導光体１３の入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、例えば１０ｍｍの長さを有している。ＬＥＤ１６の一部は、入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、入射面１７に重なるようにして配置されている。ＬＥＤ１６の他の部分は、入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、導光体１３の入射面１７から外れて配置されている。ＬＥＤ１６と入射面１７との間には、若干の隙間（０．５ｍｍ程度）が設けられている。ただし、隙間はこれに限らない。

導光体１３は、光源１２から光が入射される導入部１８と、導入部１８と接続される導光部２１と、を有している。導入部１８および導光部２１を含む導光体１３は、例えばアクリル等の透明な材料によって一体的に成形されている。導光体１３の材料としては、アクリルに限定されるものではなく、ポリカーボネートやガラス等であってもよい。導光体１３をアクリルで形成した場合、屈折率ｎは、１．４９である。

図１、図２に示すように、導入部１８は、光源１２と対向する入射面１７と、入射面１７と接続される湾曲面２２と、入射面１７と湾曲面２２との境界に位置する第１の接合点２３と、を有している。入射面１７は、ＬＥＤ１６（発光素子）の発光面および基板１５に沿うように、平滑に形成されている。湾曲面２２は、入射面１７と連続するように設けられている。湾曲面２２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１（導光部２１とは反対方向）に向けて凸となる曲面状に湾曲している。本実施形態では、入射面１７は、湾曲面２２がなす曲面の頂点２９の位置から外れた位置に設けられている。ここで、頂点とは、方向Ｌ１を正とする軸に対して最大となる点とする。言い換えると、湾曲面２２は、曲面の頂点位置を含んで構成されている。また、導入部１８の一部（湾曲面２２の一部および入射面１７の一部）は、光源１２と反射面３２との間に突出している。

湾曲面２２は、以下のような条件を満たす曲線として形成される。湾曲面２２は、入射面１７上の第１の点２５と、湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線（ここで、法線は導光体の内面を向くように取る）の成す角θ_１が、導光体１３の屈折率をｎとすると、
θ_１≧sin^-1(1/n) …式（１）
を満たすように形成される。このとき、第１の点２５は、入射面１７上とし、光源（ＬＥＤ）の端部のうち、導光部２１側と対向した位置に設けられる。式（１）によれば、湾曲面２２は、入射面１７から入った光を導光部２１側に全反射できるように湾曲している。ここで、全反射とは、光線が屈折率の高い領域から低い領域に向かう際、それらの領域が成す界面において、その界面の法線方向と光線方向の成す角が臨界角以上となるとほぼ１００％反射される物理現象のことを言う。

導光部２１は、例えば板状をなしており、湾曲面２２側に位置した一つの面２７と、一つの面２７と対向した他の面２８と、を含んでいる。導光部２１は、一つの面２７および他の面２８を横切る方向（厚み方向）に関して、例えば、２０ｍｍの長さ（厚さ）を有する。導光体１３は、湾曲面２２と一つの面２７との境界に、第２の接合点３１を有する。一つの面２７は、第２の接合点３１を介して、湾曲面２２と滑らかに接続されている。このため、第２の接合点３１付近で光漏れを生じることが防止される。これによって、第２の接合点３１において輝度ムラを生じることが防止される。また、第２の接合点３１における湾曲面２２および一つの面２７の法線の方向は、入射面１７の法線の方向と一致している。

他の面２８は、入射面１７側に設けられており、例えば、入射面１７と連続する平面で構成されている。他の面２８は、例えば、一つの面２７側に向けて光を拡散可能な拡散面で構成されている。拡散面には、例えばサンドブラスト等の表面加工によって微小な凹凸が形成されている。なお、他の面２８は、拡散面として形成されるものに限定されるものではなく、表面に散乱体を付着させて形成してもよい。また、一つの面２７側に拡散面または散乱体を設けてもよい。

ベース部材１４は、金属材料（アルミニウム合金等）によって形成されている。ベース部材１４は、反射面３２を備えている。反射面３２は、ベース部材１４の表面に鏡面加工を施して形成される。また、ベース部材１４をＡＢＳ樹脂などの樹脂で形成し、このベース部材１４の表面にアルミニウム蒸着を施した後、アルミニウム蒸着面に鏡面加工を行って反射面３２を形成してもよい。

反射面３２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１（導光部２１とは反対方向）に向けて凸となる曲面状に湾曲している。反射面３２は、導光体１３の湾曲面２２よりも大きい曲率で形成されている。反射面３２は、湾曲面２２の近傍に設けられており、光源１２（ＬＥＤ１６）の入射面１７と対向した部分とは異なる部分に対向している。

反射面３２は、以下のような条件を満たす曲線として形成される。図２に示すように、反射面３２は、入射面１７上の第３の点３３と、反射面３２上の第４の点３４とを結ぶ線分と、第４の点３４における湾曲面２２の法線（ここで、法線はＬＥＤ１６側を向く方向とする）の成す角θ_２が、導光体１３の屈折率をｎとすると、
θ_２＜sin^-1(1/n) …式（２）
を満たすように形成される。このとき、第３の点３３は、入射面１７と湾曲面２２との境界に位置する第１の接合点２３と一致する。第４の点３４は、湾曲面２２上の任意の点である。

湾曲面２２と反射面３２とは、特異点３５で接合される。特異点３５とは、連続的に接続されていない点（幾何形状の微分が不可能な点）をいう。このため、湾曲面２２と反射面３２とは、滑らかに接続されない。反射面３２と湾曲面２２が特異点３５で接合されない場合、開口ができてしまい、ＬＥＤからの光線がその開口から逃げるため、ロスになる。つまり、反射面３２と湾曲面２２が特異点３５で密閉されることにより、ＬＥＤ１６から発せられる光線を効率よく導光体１３に導くことができる。また、特異点３５により、反射面３２と湾曲面２２をしっかりと固定することができる。

続いて、図３等を参照して、本実施形態の照明装置１１の作用について説明する。図３では、ＬＥＤ１６から照射された光を実線で示す。本実施形態において、ＬＥＤ１６から照射された光の一部は、入射面１７を介して直接に導入部１８内に照射される。このとき、入射面１７上の第１の点２５と湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線の成す角（入射角）θが、式（１）のように臨界角以上となる（図２参照）。このため、ＬＥＤ１６から照射され入射面１７の第１の点２５を通る光は、湾曲面２２において全反射される。これによって、当該光が途中で外部に漏れ出すことなく導光部２１まで導光される。

同様に、ＬＥＤ１６から照射され、入射面１７の第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光の湾曲面２２に対する入射角は、上記した第１の点２５を通って湾曲面２２に照射される光の入射角よりも大きくなる。このため、入射面１７の第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光は、湾曲面２２における入射角が臨界角以上となるため、湾曲面２２において全反射される。つまり、第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光についても、途中で外部に漏れ出すことなく導光部２１に向けて導光される。

入射面１７から外れた位置でＬＥＤ１６から発せられた光は、反射面３２に照射される。反射面３２では、反射面３２に照射された光の約９０％を湾曲面２２側に反射させることができる（反射面３２に照射された光の約１０％は反射面３２に吸収される。）。反射面３２で反射された光は、湾曲面２２に入射され、導入部１８内を通過する。導入部１８内を通る光は、途中で外部に漏れ出すことなく導光体１３に向けて導光される。なぜなら、湾曲面２２に到達した光は、湾曲面２２で屈折されて導入部１８内に入射されるが、その入射直後の光の方向と、湾曲面２２の法線方向との成す角は必ず全反射角以下の範囲に収束され、導光体１３に向かうからである。つまり、湾曲面２２に入射された光は、導光体１３に向かう方向に収束される。

導光部２１に導光された光は、拡散面である他の面２８で拡散され、一つの面２７を介して外部に照射される。このように本実施形態では、光源１２から入射面１７を介して導入部１８に直接入射される光と、反射面３２を介して間接的に導入部１８に入射される光の両方を導光部２１に向けて導光できるため、器具効率を約９５％程度にまで高めることができる。

第１実施形態によれば、導光体１３は、光を導光する導光体１３であって、導光部２１と、入射面１７と、入射面１７と接続する湾曲面２２と、を有するとともに導光部２１に接続されて導光部２１に光を導光する導入部１８と、を備え、入射面１７上の第１の点２５と湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線と、のなす角θ_１は、導光体１３の屈折率をｎとすると、θ_１≧sin^-1(1/n)である。

この構成によれば、入射面１７を通って湾曲面２２に到達する光の、湾曲面２２に対する入射角を臨界角以上とすることができる。これによって、湾曲面２２において光を全反射させることができ、導光体１３の外部に光が漏れ出してしまうことを防止することができる。さらに、金属製のリフレクター等で反射させる場合と異なり、全反射では、反射の際に反射面で吸収されるロスを生じない。以上によって、器具効率を向上することができる。

湾曲面２２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１に向けて凸になるように湾曲する。この構成によれば、簡単な構造によって、湾曲面２２において光を全反射させる構造を実現することができる。

この場合、照明装置１１は、上記導光体１３と、入射面１７に対向する位置に設けられる光源１２と、を備え、第１の点２５は、ＬＥＤ１６の導光部２１側の端部と対向する。この構成によれば、式（１）との関係で第１の点をこのように規定することで、入射面１７と湾曲面２２との間の境界点から第１の点２５の間の範囲で、光源１２から発せられて入射面１７に入射される光の、湾曲面２２における入射角を臨界角以上にすることができる。これによって、湾曲面２２に到達する光を全反射させることができる。

照明装置１１は、入射面１７に光を照射する光源１２と、入射面１７から外れて光源１２から発せられた光を湾曲面２２に向けて反射する反射面３２と、を備え、入射面１７上の第３の点３３と反射面３２上の第４の点３４とを結ぶ線分と、第４の点３４における湾曲面２２の法線と、のなす角θ_２は、θ_２＜sin^-1(1/n)である。

この構成によれば、反射面３２の曲率を湾曲面２２の曲率よりも大きくすることができる。このため、反射面３２をコンパクトに形成することができ、照明装置１１をコンパクト且つ薄型に構成することができる。

反射面３２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１に向けて凸になるように湾曲する。この構成によれば、湾曲面２２に向けて効率よく光を反射できる構成を簡単な構造で実現することができる。

照明装置１１は、湾曲面２２と一つの面２７との間に位置する第２の接合点３１を有し、第２の接合点３１における湾曲面２２および一つの面２７の法線の方向は、入射面１７の法線の方向と一致する。この構成によれば、一枚の板の端部に切削加工を行って湾曲面２２を形成することで導光体１３を形成することができる。これによって、導光体１３の製造工程を簡単にして、製造コストを削減することができる。

湾曲面２２と反射面３２とは、特異点３５で接合される。この構成によれば、特異点３５を境に光線の方向を不連続にすることができる。これによって導光体１３の内部を通る光線の照射方向を多様化し、最終的に導光体から射出される光の方向も多様化することがでる。つまり、広配光を実現することができる。
さらに、導光体１３の湾曲面２２は、以下のような条件を満たす曲線として形成されることが好ましい。すなわち、湾曲面２２は、入射面１７上の第１の点２５と、湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線の成す角θ_１が、導光体１３の屈折率をｎとすると、
θ_１＝sin^-1(1/n) …式（３）
を満たすように形成される（条件１）。

この条件１によれば、全反射条件を満たしつつθ_１を最も小さくでき、湾曲面２２および導入部１８を最もコンパクト（薄型）に形成することができる。これによって、照明装置１１を小型（薄型）に構成することができる。

さらに、反射面３２は、以下のような条件を満たす曲線として形成されることが好ましい。すなわち、反射面３２は、光源１２のＬＥＤ１６上の第３の点３３と反射面３２上の第４の点３４とを結ぶ線分と、第４の点３４における湾曲面２２の法線の成す角θ_２が、θ_２＝０或いはθ_２≒０になるように形成されることが好ましい（条件２）。条件２によれば、反射面３２をできるだけコンパクトにして照明装置１１を小型（薄型）に構成することができる。
[第２実施形態]
続いて、図４から図８を参照して、照明装置の第２実施形態について説明する。以下は、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示または説明を省略する。第２実施形態の照明装置１１は、いわゆる電球型をなしている。

図４、図５に示すように、照明装置１１は、光源１２と、光源１２からの光が内部に通される導光体１３と、導光体１３の内部に収納された球形の伝熱部４１と、導光体１３および伝熱部４１を支持（保持）する口金４２（ベース部材）と、光源１２に電力を供給する電源回路基板４３と、を備えている。

光源１２は、基板１５（プリント配線板）と、基板１５上に設置された複数のＬＥＤ１６（発光素子）と、を有する。複数のＬＥＤ１６は、基板１５（プリント配線板）上に例えば一定の間隔で設置されている。複数のＬＥＤ１６は、口金４２の中心軸Ｃを中心とした同一の円上に配置されている。図６に示すように、ＬＥＤ１６の一部は、入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、導光体１３の入射面１７に重なるように配置されている。ＬＥＤ１６の他の部分は、入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、導光体１３の入射面１７から外れて配置されている。ＬＥＤ１６と入射面１７との間には、若干の隙間（たとえば０．５ｍｍ程度）が設けられている。図７に示すように、光源１２（ＬＥＤ１６）は、口金４２のある方向（口金４２の突出する方向Ｄ１）に光を照射することができる。

図４、図５に示すように、本実施形態では、導光部２１は、全体として、例えば内部が空洞になった球状をなしている。具体的には、導光体１３は、例えば、直径６０ｍｍの球に一部沿う形状をなしており、これは白熱電球に沿う形状である。

導光体１３は、口金４２の近傍に位置されて光源１２から光が入射される導入部１８と、導入部１８と接続される導光部２１と、を有している。導入部１８および導光部２１を含む導光体１３は、例えばアクリル等の透明な材料によって一体的に成形されている。導光体１３の材料としては、アクリルに限定されるものではなく、ポリカーボネートやガラス等であってもよい。

導入部１８の形態は、第１実施形態と同様である。図７に示すように、導入部１８は、光源１２と対向する入射面１７と、入射面１７と接続される湾曲面２２と、入射面１７と湾曲面２２との境界に位置する第１の接合点２３（図６参照）と、を有している。入射面１７は、ＬＥＤ１６（発光素子）の発光面および基板１５に沿うように、平滑に形成されている。図５に示すように、入射面１７は、円柱形の口金４２の中心軸Ｃと交差（直交）している。

図６に示すように、湾曲面２２は、入射面１７と連続して設けられている。湾曲面２２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１（口金４２の中心軸Ｃに近づく方向）に向けて凸となる曲面状に湾曲している。本実施形態では、入射面１７は、湾曲面２２がなす曲面の頂点２９の位置から外れた位置に設けられている。言い換えると、湾曲面２２は、曲面の頂点位置を含んで構成されている。湾曲面２２は、第１実施形態で示した式（１）を満たす曲線として形成される。湾曲面２２は、入射面１７から入った光を導光部２１側に全反射できるように湾曲している。

導入部１８の一部（湾曲面２２の一部および入射面１７の一部）は、光源１２と反射面３２との間に突出している。

図５に示すように、導光部２１は、口金４２が突出する方向Ｄ１とは反対の方向Ｄ２に球形に突出している。導光部２１は、導入部１８と一体に形成された半球形の第１部分２１Ａと、第１部分２１Ａと接着剤等で接合された半球形の第２部分２１Ｂと、を有する。ただし、導光部２１は一体成型してもよく、このような接合部は無くてもよい。導光部２１は、外周面である一つの面２７と、一つの面２７と対向した内周面である他の面２８と、を含んでいる。図６に示すように、導光体１３は、湾曲面２２と一つの面２７との境界に、第２の接合点３１を有する。

他の面２８は、例えば、光を拡散する拡散面で構成されている。拡散面には、例えばサンドブラスト等の表面加工によって微小な凹凸が形成されている。他の面２８は、拡散面として形成されるものに限定されるものではなく、表面に散乱体を付着させて形成してもよい。他の面２８は、例えば、入射面１７と滑らかに連続する。導光部２１の一つの面２７には、例えば、フッ素樹脂等によってコーティングを施してもよい。フッ素樹脂のコーティングによって、他の面２８に指紋が付着したり、他の面２８に傷が付いたりしてしまうことを防止できる。なお、一つの面２７側に拡散面または散乱体を設けてもよい。

口金４２は、金属材料（アルミニウム合金等）によって形成されている。図６に示すように、口金４２は、反射面３２を含んでいる。この口金４２および伝熱部４１に対して、光源１２、導光体１３、および電源回路基板４３が取付けられている。電源回路基板４３は、伝熱部４１の内部に設けてもよい。反射面３２は、鏡面加工を施して形成される。また、反射面３２は、ＡＢＳ樹脂などの樹脂にアルミニウム蒸着を施した後、これに鏡面加工を行って形成してもよい。

図６に示すように、反射面３２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部から遠ざかる方向Ｌ１（口金４２の中心軸Ｃに近づく方向）に向けて凸となる曲面状に湾曲している。反射面３２は、導光体１３の湾曲面２２よりも大きい曲率で形成されている。反射面３２は、第１実施形態で示した式（２）を満たす曲線として形成される。反射面３２は、湾曲面２２の近傍に設けられており、光源１２（ＬＥＤ１６）の入射面１７と対向した部分とは異なる部分に対向している。

伝熱部４１は、例えば、アルミニウム合金によって球形に形成されている。伝熱部４１は、口金４２に物理的に固定されるとともに熱的に接続されていてもよい。伝熱部４１は、光源１２の基板１５に対して、例えば、高い熱伝導性と弾力性を有するシート４４を介して熱的に接続されている。このため、光源１２で発生した熱は、口金４２および伝熱部４１に対して伝達され、周囲の空気および導光体１３を介して外界に放出される。伝熱部４１は、上記シート４４を介さずに、直接的に基板１５に接触されていてもよい。

伝熱部４１の外周面は、例えば、白色に塗装されているが、他の色（青、黄、緑、赤、ピンク、オレンジ、黒、その他の色）で塗装されてもよいし、塗装を省略して、アルミニウム合金自体の色を露出させてもよい。伝熱部４１の外周面の塗装に用いる塗料は、様々な塗料を用いることができ、温度によって色が変化する塗料であってもよいし、照明装置１１を消灯した際に暗闇中で光る塗料（蓄光性のある塗料）でもよい。

図５に示すように、伝熱部４１は、さらに、表面に塗装して形成した表示面４５（表示部）を有している。この表示面４５には、例えば、企業の商標やロゴ、商品名、型式番号、「熱い」等の注意書きや、商品の説明文等を表示することができる。なお、導光体１３は、透明であるため、伝熱部４１の外周面の塗装および表示面４５は、ユーザが外界から視認することができる。一方、照明装置１１を点灯させた状態では、導光体１３が発光するため、その内部にある伝熱部４１の外周面の塗装および表示面４５は、外界から視認することができなくなる。そのため、点灯時において表示面４５に光が遮られることはなく、均一な照明となる。

続いて、図６、図７等を参照して、本実施形態の照明装置１１の作用について説明する。本実施形態において、ＬＥＤ１６から照射された光の一部は、入射面１７を介して直接に導入部１８内に入射される。このとき、入射面１７上の第１の点２５と湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線の成す角（入射角）θ_１が、式（１）のように臨界角以上となる（図２参照）。このため、ＬＥＤ１６から発せられ入射面１７の第１の点２５を通る光は、湾曲面２２において全反射される。これによって、当該光が導光部２１に向けて導光される。

同様に、ＬＥＤ１６から照射され、入射面１７の第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光の、湾曲面２２に対する入射角は、上記した第１の点２５を通って湾曲面２２に照射される光の入射角よりも大きくなる。このため、入射面１７の第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光は、湾曲面２２における入射角が臨界角以上となり、湾曲面２２において全反射される。以上から、第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光についても、導光部２１に向けて導光される。

入射面１７から外れる方向にＬＥＤ１６から発せられた光は、反射面３２に照射される。反射面３２では、反射面３２に照射された光の約９０％を湾曲面２２側に反射させることができる（反射面３２に照射された光の約１０％は反射面３２に吸収される）。反射面３２で反射された光は、湾曲面２２から入射されて導入部１８内を通過する。導入部１８内を通る光は、導光体１３に向けて導光される。

導光部２１に導光された光は、拡散面である他の面２８で拡散され、一つの面２７を介して外部に照射される。このように本実施形態では、光源１２から入射面１７を介して導入部１８に直接に照射される光と、反射面３２を介して間接的に導入部１８に照射される光の両方を導光部２１に向けて導光するため、器具効率を８２％程度にまで高めることができる。また、図８に示すように、１／２配光角が約３６０度となる。図８では、ＬＥＤ１６から口金４２に向かう方向が１８０度の位置に対応する。

一方、ＬＥＤ１６で生じた熱は、口金４２および伝熱部４１に伝達される。これによって、ＬＥＤ１６において耐熱温度を超えて発熱してしまうことが防止される。

本実施形態によれば、照明装置１１は、口金４２と、口金４２が突出する方向とは反対の方向に突出した導光部２１と、入射面１７と当該入射面１７と接続され入射面１７から入った光を導光部２１側に全反射可能に湾曲した湾曲面２２とを有する導入部１８と、を有した導光体１３と、口金４２の突出する方向Ｄ１に光を照射して入射面１７から導光体１３内に光を入射する光源１２と、を備える。

この構成によれば、光源１２は口金の突出する方向Ｄ１に光を照射するため、通常の照明装置１１では出しにくい光成分（口金４２の突出する方向Ｄ１への光成分）を作り出すことができる。一方、導光体１３に入射した光は、導光体１３および全反射可能な湾曲面２２によって口金４２が突出する方向Ｄ１とは反対の方向Ｄ２に導光される。これによって、照明装置１１を中心とする３６０度の方向に光を射出することが可能となり、広配光を実現することができる。

照明装置１１は、湾曲面２２の近傍に設けられ、入射面１７から外れて光源１２から照射された光を湾曲面２２に向けて反射する反射面３２を備える。この構成によれば、反射面３２で反射され、湾曲面２２に入射される光成分を生成することができる。これによって、導光体１３内に導光される光線の方向を多様化することができ、広配光を実現することができる。
導入部１８の一部は、光源１２と反射面３２との間に突出する。この構成によれば、光源１２から発せられた一部の光を、入射面１７上において導入部１８の光源１２と対向する側から導光部２１に入射させることができる。また同時に、それ以外の、光源１２から発せられた光を反射面３２によって反射させ、さらに湾曲面２２から導光体１３に入射させることができる。これらによって、高効率の照明装置１１を実現できるとともに、導光体１３内を通る光線の方向を多様化して、広配光を実現することができる。

さらに、導光体１３の湾曲面２２は、以下のような条件を満たす曲線として形成されることが好ましい。すなわち、湾曲面２２は、入射面１７上の第１の点２５と、湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線の成す角θ_１が、導光体１３の屈折率をｎとすると、
θ_１＝sin^-1(1/n) …式（３）
を満たすように形成される（条件１）。

この条件１によれば、全反射条件を満たしながらθ_１を最も小さくでき、湾曲面２２および導入部１８を最もコンパクト（薄型）に形成することができる。これによって、照明装置１１を小型（薄型）に構成することができる。

さらに、反射面３２は、以下のような条件を満たす曲線として形成されることが好ましい。すなわち、反射面３２は、光源１２のＬＥＤ１６上の第３の点３３と反射面３２上の第４の点３４とを結ぶ線分と、第４の点３４における湾曲面２２の法線の成す角θ_２が、θ_２＝０になるように形成されることが好ましい。これによって、反射面３２をできるだけコンパクトにして照明装置を小型（薄型）に構成することができる。

以下に、上記実施形態に記載された他の発明を付記する。
[１]
前記導光体の内部に収納されるとともに、表面に情報を記載した表示面を有する伝熱部を備える照明装置。

この構成によれば、伝熱部４１に情報を表示することができる。このため、照明装置１１を点灯させない状態でユーザに各種の情報（企業情報、商品情報、注意書き等）を伝達することができる。また、照明装置１１を点灯させた状態では、導光体１３が発光して内部にある伝熱部４１および表示面４５が見えなくなるため、照明の品質に影響を及ぼすこともない。
[２]
前記導光体の内部に収納されるとともに、表面に所定の塗料（温度によって色が変化する塗料、蓄光性のある塗料）が塗布された伝熱部を備える照明装置。

この構成によれば、照明装置１１を消灯した際にも伝熱部４１の部分を光らせたり、伝熱部４１の温度によってユーザに表示する情報を変化させたりすることができる。

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。これらの実施形態は、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同様に、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ものである。

１１…照明装置、１２…光源、１３…導光体、１６…ＬＥＤ、１７…入射面、１８…導入部、２１…導光部、２２…湾曲面、２３…第１の接合点、２５…第１の点、２６…第２の点、２７…一つの面、３１…第２の接合点、３２…反射面、３３…第３の点、３４…第４の点、３５…特異点、４２…口金。

Claims (20)

1. 光を導光する導光体であって、
   導光部と、
   入射面と、前記入射面と接続する湾曲面と、を有するとともに前記導光部に接続されて前記導光部に光を導く導入部と、
   を備え、
   前記入射面上の第１の点と前記湾曲面上の第２の点とを結ぶ線分と、前記第２の点における前記湾曲面の法線と、のなす角θ_１は、
   前記導光体の屈折率をｎとすると、
   θ_１≧sin^-1(1/n)
   である導光体。
2. 前記湾曲面は、前記入射面に沿う方向で且つ前記導光部から遠ざかる方向に向けて凸になるように湾曲する請求項１に記載の導光体。
3. 前記湾曲面は、前記導光部の一つの面と滑らかに接続される請求項２に記載の導光体。
4. θ_１=sin^-1(1/n)
   である請求項３に記載の導光体。
5. 請求項４に記載の導光体と、
   前記入射面に対向する位置に設けられ、前記入射面に沿って延びる発光面を有する光源と、
   を備え、
   前記第１の点は、前記光源の前記導光部側の端部と対向する請求項４に記載の照明装置。
6. 前記入射面に光を照射する光源と、
   前記入射面から外れて前記光源から照射された光を前記湾曲面に向けて反射する反射面と、
   を備え、
   前記入射面上の第３の点と前記反射面上の第４の点とを結ぶ線分と、前記第４の点における前記湾曲面の法線と、のなす角θ_２は、
   θ_２＜sin^-1(1/n)
   である請求項５に記載の照明装置。
7. 前記反射面は、前記入射面に沿う方向で且つ前記導光部から遠ざかる方向に向けて凸になるように湾曲する請求項６に記載の照明装置。
8. 前記第３の点は、前記入射面と前記湾曲面との境界にある第１の接合点と一致する請求項７に記載の照明装置。
9. θ_２＝０である請求項８に記載の照明装置。
10. 前記湾曲面と前記一つの面との間に位置する第２の接合点を有し、
    前記第２の接合点における前記湾曲面および前記一つの面の法線の方向は、前記入射面の法線の方向と一致する請求項９に記載の照明装置。
11. 前記湾曲面と前記反射面とは、特異点で接合される請求項１０に記載の照明装置。
12. 前記導光部は、球形をなしている請求項１１に記載の照明装置。
13. 口金を備え、
    前記光源は、前記口金の突出する方向に光を照射する請求項１２に記載の照明装置。
14. 前記導光体の内部に収納されるとともに前記光源からの熱が伝えられる伝熱部を備える請求項１３に記載の照明装置。
15. 導光部と、入射面と当該入射面と接続され前記入射面から入った光を前記導光部側に全反射可能に湾曲した湾曲面とを有する導入部と、を有した導光体と、
    前記入射面に沿った方向において一部が前記導光体と重なるように位置されるとともに、前記入射面を介して前記導光体内に光を照射する光源と、
    を備える照明装置。
16. 前記光源の前記一部とは異なる部分に対向するとともに、前記光源からの光を前記湾曲面に向けて反射する反射面を備える請求項１５に記載の照明装置。
17. 前記反射面の曲率は、前記湾曲面の曲率よりも大きい請求項１６に記載の照明装置。
18. 口金と、
    口金が突出する方向とは反対の方向に突出した導光部と、入射面と当該入射面と接続され前記入射面から入った光を前記導光部側に全反射可能に湾曲した湾曲面とを有する導入部と、を有した導光体と、
    前記口金の突出する方向に光を照射して前記入射面から導光体内に光を入射する光源と、
    を備える照明装置。
19. 前記湾曲面の近傍に設けられ、前記入射面から外れて前記光源から照射された光を前記湾曲面に向けて反射する反射面を備える請求項１８に記載の照明装置。
20. 前記導入部の一部は、前記光源と前記反射面との間に突出する請求項１９に記載の導光体。