JP2017021919A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズから均一な光放射が可能であるＬＥＤカバーを有するＬＥＤ照明ユニットを備える照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子が実装される第１面を有する点灯回路基板と、前記第１面の裏面である第２面側に配置される絶縁カバーと、前記絶縁カバーを覆い、前記前記ＬＥＤ素子の発する熱を放熱する放熱カバーと、前記第１面側を覆い、前記放熱カバーに取り付けられるＬＥＤカバーと、を有するＬＥＤ照明ユニットを備える照明装置であって、前記ＬＥＤカバーは、カバー外縁からカバー中心への方向において、前記ＬＥＤ素子の光軸と１／２ビーム角との領域における前記カバー外縁側に位置する第１の領域と前記カバー中心側に位置する第２の領域とで表面形状が異なる構成である。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、照明装置に関し、例えば、玄関や浴室などに設置される照明装置（ポーチ灯、浴室灯など）に関する。

特許文献１のＬＥＤ照明ユニットは、外郭と、外郭の内部に配置される光源（ＬＥＤパッケージ）と、外郭の底面側に設けられる蓋体（多孔質材料）と、器具本体に取り付け固定するための取付けネジを備える。外郭は、本体（底面）とレンズホルダ（側面）とレンズ（天面）を有する箱状である。このレンズは、平面形状をしており、その中央部垂直方向にＬＥＤ光源が配置されている。

特開２０１３−１２７８８９号公報

しかしながら、平面形状のレンズの中央部にＬＥＤ光源が配置されている場合、中央部の輝度が最も強く、ＬＥＤ光源が外部から光の点として視認される場合があり、レンズからでる光放射が均一でないなどの懸念がある。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、レンズから均一な光放射が可能であるＬＥＤカバーを有するＬＥＤ照明ユニットを備える照明装置を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、ＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子が実装される第１面を有する点灯回路基板と、
前記第１面の裏面である第２面側に配置される絶縁カバーと、
前記絶縁カバーを覆い、前記前記ＬＥＤ素子の発する熱を放熱する放熱カバーと、
前記第１面側を覆い、前記放熱カバーに取り付けられるＬＥＤカバーと、を有するＬＥＤ照明ユニットを備える照明装置であって、
前記ＬＥＤカバーは、カバー外縁からカバー中心への方向において、前記ＬＥＤ素子の光軸と１／２ビーム角との領域における前記カバー外縁側に位置する第１の領域と前記カバー中心側に位置する第２の領域とで表面形状が異なる構成である。

この構成によれば、ＬＥＤ素子が外部から光の点のように視認されることなく、ＬＥＤカバーから均一な光放射が可能になる。

上記発明の一実施形態として、前記照明装置は、取付対象に取り付けられる器具本体と、前記器具本体に取り付けられる透光性カバーと、前記器具本体と前記透光性カバーとの間に配置されるＬＥＤ照明ユニットとを備える構成である。

上記発明の一実施形態として、前記ＬＥＤカバーにおける前記点灯回路基板からの高さの変化幅は、前記第１の領域が、前記第２の領域よりも大きい構成である。

上記発明の一実施形態として、前記ＬＥＤカバーは、前記カバー外縁から外に向かって延設され、かつ取付穴が形成される取付片を１または２以上有する構成である。例えば、器具本体の内壁から突設される、雌ネジを有する突設部の位置に前記取付片が位置し、取付穴を通じて雄ネジが前記雌ネジに螺合し、雄ネジで取付片を突設部に固定する構成である。

上記発明の一実施形態として、前記ＬＥＤカバーは、中央に配置される第１曲面と、当該第１曲面の外周に連続して環状に配置される第２曲面と、当該第２曲面の外周に連続して環状に配置される中空筒部とを有し、前記第１曲面の曲率半径（ｒ１）は、前記第２曲面の曲率半径（ｒ２）よりも大きい構成である。

上記発明の一実施形態として、前記ＬＥＤカバーの色は、乳白色である。これにより、ＬＥＤカバーからより均一な光放射を可能にする。

ＬＥＤカバーは、例えば、不透明の乳白色を生じさせる添加剤（例えば、光拡散剤）を配合した樹脂（熱可塑性樹脂）で構成される。添加剤としては、例えば、酸化チタンまたは炭酸カルシウムを主成分とする添加剤が挙げられる。光拡散剤は、熱可塑性樹脂と屈折率の異なる粒子であり、例えば、シリカ粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、シリコーン系粒子、アクリル系粒子、ポリスチレン粒子、ポリカーボネート粒子などが挙げられる。

上記発明の一実施形態として、前記ＬＥＤカバーは、その内面および／またはその外面にシボ加工で形成された凹および／または凸を有する。これにより、ＬＥＤカバーからより均一な光放射を可能にする。

上記発明の一実施形態として、ＬＥＤ素子は、例えばシングルチップの砲弾型と表面実装型、マルチチップの表面実装型が挙げられる。

本発明によれば、レンズから均一な光放射が可能であるＬＥＤカバーを有するＬＥＤ照明ユニットを備える照明装置を提供できる。

実施形態１の照明装置の外観斜視図である。 図１の正面図である。 図１の左側面図である。 図１の底面図である。 図１の右側断面図である。 ＬＥＤ照明ユニットを器具本体へ取り付けた状態の横断面図である。 ＬＥＤ照明ユニットを放熱カバー側から見た斜視図である。 ＬＥＤ照明ユニットの横断面図である。 点灯回路基板の第１面の一例図である。 点灯回路基板の第２面の一例図である。 絶縁カバーの外側斜視図である。 絶縁カバーの内側斜視図である。 絶縁カバーの横断面図である。 速結端子の案内部について説明するための図である。 放熱カバーの斜視図である。 ＬＥＤカバーを裏面側から見た斜視図である。 ＬＥＤカバーを底面から見た図である。 点灯回路搭載時のＬＥＤカバーの横断面図である。 係合爪の側断面図である。 別実施形態の透光性カバーを備えた照明装置の正面図である。 別実施形態の透光性カバーを備えた照明装置の正面図および側面図である。

（実施形態１）
実施形態１の照明装置は、玄関に設置するポーチ灯１であり、以下において図面を参照しながら説明する。図１はポーチ灯１の外観斜視図であり、図２Ａ〜２Ｄは、それぞれ図１のポーチ灯の正面図、左側面図、底面図、右側断面図である。図２Ｅは、ＬＥＤ照明ユニットを器具本体へ取り付けた状態を示す横断面図を示す。

（ポーチ灯の基本構成）
ポーチ灯１は、取付対象に取り付けられる器具本体１１と、器具本体１１の内部に配置されるＬＥＤ照明ユニット２と、ＬＥＤ照明ユニット２を覆う透光性カバー１２と、ＬＥＤ照明ユニット２と電気的に接続されるセンサユニット５を備える。

器具本体１１は、筒状であり、筒状の一方開口は取付面１１０によって塞がれている(図２Ｄ参照)。取付面１１０の略中央に開口部（不図示）が形成され、この開口部に商業用電源ケーブルが挿通される。取付面１１０の裏面に弾性部材のシート１１１が設けられる。この弾性部材のシート１１１は、取付対象（壁）が破損しないための防護機能（クッション機能）と固定性の向上機能を有する（図２Ｄ参照）。

器具本体１１の他方開口は、防水部材１２２を介し乳白色の透光性カバー１２が取り付けられる。器具本体１１の他方開口の内面に第１凸ネジ１１３を設け、透光性カバー１２の外面に第２凸ネジ１２３が設けられ、これら螺合手段によって、器具本体１１と透光性カバー１２が固定される。本実施形態において、器具本体１１と透光性カバー１２は、アクリル等の熱可塑性樹脂製であるが、器具本体１１をアルミ、その他の金属、陶器などで構成してもよく、透光性カバー１２をガラスなどで構成してもよい。

ＬＥＤ照明ユニット２は、円形のＬＥＤカバー２５を有する。ＬＥＤカバー２５は、左右のカバー外縁から外に向かって延設され、取付穴２５１ａが形成される取付片２５１と、取付穴２５２ａが形成される取付片２５２を有する（図２Ｅ、図３Ａ参照）。器具本体１１は、取付面から透光性カバー１２側に突設される突設部１１５、１１７を有する。突設部１１５、１１７は、それぞれ、雌ネジ構造を有している。図２Ｅに示すように、ＬＥＤカバー２５の取付片２５１、２５２を突設部１１５、１１７の天面に配置し、それぞれの取付穴２５１ａ、２５２ａに固定ネジ（雄ネジ）１１６、１１８で固定することで、ＬＥＤ照明ユニット２を器具本体１１に取り付ける。

器具本体１１の下部にセンサユニット５が設けられている。本実施形態では、センサユニット５は、センサ５１とセンサ５１を覆うセンサカバー５２と、センサ駆動回路（不図示）を有する。センサ５１とセンサカバー５２は、器具本体１１の下端に露出するように配置され、センサ駆動回路（不図示）は器具本体１１の筒内に配置される。センサ５１およびセンサカバー５２の前側および両側面側に、器具本体１１から延設される防水カバー１１２が設けられ、防水性を向上させている。センサ５１は、人感センサと照度センサを有する。人感センサが人を検知した場合、かつ照度センサが閾値以下の照度を検知した場合に、直流電流が各ＬＥＤ素子２１へ供給されて点灯する構成である。人感センサの検知中心と鉛直線とで構成される角度θが、例えば３０°〜６０°である(図２Ｄ参照)。

（ＬＥＤ照明ユニットの基本構成）
ＬＥＤ照明ユニットの構成について、図３Ａ、３Ｂを参照しながら説明する。本実施形態のＬＥＤ照明ユニット２は、ＬＥＤ素子２１と、ＬＥＤ素子２１が実装される第１面２２ａを有する点灯回路基板２２と、第１面２２ａの裏面である第２面２２ｂ側に配置される絶縁カバー２３と、絶縁カバー２３を覆い、ＬＥＤ素子２１の発する熱を放熱する放熱カバー２４と、第１面２２ａ側を覆い、放熱カバー２３に取り付けられるＬＥＤカバー２５とを備える。ＬＥＤ照明ユニット２は、側断面視で、放熱カバー２４、絶縁カバー２３、点灯回路基板２２、ＬＥＤカバー２５の順に配置されている。

（点灯回路基板）
図３Ｃに示すように、円形の点灯回路基板２２の第１面２２ａの中央部に回路部品（群）Ｄ１が実装され、その周囲にＬＥＤ素子２１が実装される。回路部品Ｄ１は、後述する回路部品Ｄ２よりも背の低い回路部品である。ＬＥＤ素子２１が実装される第１面２２ａに反射部が設けられる。本実施形態では、第１面２２ａに反射塗料を塗布して構成した反射層が形成されている。

図３Ｄに示すように、点灯回路基板２２の第２面２２ｂの中央部に回路部品（群）Ｄ２が実装される。回路部品（群）Ｄ２は、背の高い回路部品であり、前述の回路部品（群）Ｄ１よりも背の高い回路部品である。絶縁カバー２３の凹状のくぼみ部２３１に回路部品（群）Ｄ２が配置される。第２面２２ｂの回路部品（群）Ｄ２の周囲に（絶縁カバー２３の周縁より外側に）、放熱カバー２４の放熱部位２４５が当接される（図３Ｂ参照）。

（絶縁カバー）
円形の絶縁カバー２３は、中央部に凹状のくぼみ部２３１を有する(図４Ａ参照)。くぼみ部２３１は、その凹状の一部を点灯回路基板２２側へとへこませたへこみ部位２３２を有する。へこみ部位２３２は、点灯回路基板２２に対し傾斜する傾斜面２３２ａを有する。へこみ部位２３２の傾斜面２３２ａにネジ穴２３２ｂが形成され、へこみ部位２３２に防水性の速結端子２６が固定ネジ２６５で固定される（図３Ｂ参照）。図４Ｃに示すように、傾斜面２３２ａの延長線Ｌ１と点灯回路基板２２の延長ラインＬ２とで形成させる傾斜角αは１０°であるが、これに制限されず、例えば５°〜３０°の範囲に設定できる。

速結端子２６は、外部電源と接続される配線用の挿入部位２６１ａ、２６１ｂがくぼみ部２３１の中央側を向き、点灯回路基板２２と接続される配線用の配線部位２６２ａ、２６２ｂがその反対（中央とは反対の外方向）を向いている。挿入部位２６１ａ、２６１ｂおよび配線部位２６２ａ、２６２ｂは、へこみ部位２３２の両側壁面を向かずに開放空間を向いて露出していることで、配線の結線作業を簡単に行える。挿入部位２６１ａ、２６１ｂが、傾斜面２３２ａに対応して傾斜しており、そのため、配線の結線作業をより簡単に行える（図３Ａ，図４Ｄ参照）。

くぼみ部２３１は、配線の挿入を案内する案内部２３５ａ、２３５ｂを有する。２箇所の挿入部位２６１ａ、２６１ｂに対応して、２箇所の案内部２３５ａ、２３５ｂが形成される。本実施形態において、案内部２３５ａ、２３５ｂは、挿入部位２６１ａ、２６１ｂへ向かって幅および深さが漸増するへこみ形状であり、視認性も良く、作業スペースを確保できるため、配線の結線作業をより確実に行える（図４Ｄ参照）。

絶縁カバー２３に放熱カバー２４を取り付けた際に、放熱カバー２４の開口部位２４４の位置に、くぼみ部２３１の露出部２３４が位置する。この露出部２３４に、回路基板２２への配線を導入するケーブルブッシュ２７（防水部材に相当する）用の開口部２３１ａを有する。くぼみ部２３１に、絶縁カバー２３と放熱カバー２４とを固定ネジ２４４ａ〜２４４ｃ（第１固定手段に相当する）で固定するためのネジ穴２３６ａ〜２３６ｃが設けられる（図４Ａ参照）。くぼみ部２３１の凹状内部に、点灯回路基板２２と絶縁カバー２３とを固定ネジ２２６（第２固定手段に相当する、図３Ｂ参照）で固定するためのネジ穴２３７ａ〜２３７ｃが設けられている（図４Ｂ参照）。点灯回路基板２２には固定ネジ２２６を貫通する穴２２ｈが形成されている。

くぼみ部２３１は、放熱カバー２４の開口部位２４４と露出部２３４との境界に位置する凸状ライン２３１ｂを有する（図４Ａ参照）。放熱カバー２４の厚みと略同じ高さの凸状ライン２３１ｂを設けていることで組み立て時の位置決めおよび防水性を向上できる。

絶縁カバー２３の周縁２３３に、防水性の発泡シリコーン製の第１のＯリング２９が配置される凹溝２３３ａが形成される（図３Ｂ，図４Ａ参照）。

（放熱カバー）
円形の放熱カバー２４は、絶縁カバー２３のくぼみ部２３１に対応した形状のくぼみ部位２４１を有する（図４Ｅ参照）。くぼみ部位２４１は、前述の露出部２３４に対応した位置に開口部位２４４と、前述の傾斜面２３２ａに当接し速結端子２６の底部と当接する中間部位２４２を有する。中間部位２４２は、速結端子２６と絶縁カバー２３とを固定する固定ネジが貫通する貫通穴２４２ａを有する。放熱カバー２４は、絶縁カバー２３のネジ穴２３６ａ〜２３６ｃに対応する位置に貫通穴２４６ａ〜２４６ｃを有する。貫通穴２４６ａ〜２４６ｃには、前述の固定ネジ２４４ａ〜２４４ｃが挿通される。

放熱カバー２４は、前述の凹溝２３３ａに対応した位置で第１のＯリング２９と当接する止水部２４３を有し、止水部２４３は、側断面視で略直角状である。放熱カバー２４は、止水部２４３より延びる放熱部位２４５を有する。放熱カバー２４は、ＬＥＤカバー２５の凹状の溝部２５２に発泡性シリコーンの第２のＯリング２８を介在させて配置されるフランジ２４７を最外縁に有する。

放熱部位２４５は、ＬＥＤ素子２１が実装される位置の第１面２２ａの裏面（第２面２２ｂ）に当接する（図４Ｅにおいて、放熱部位２４５の裏側が第２面２２ｂと当接する）。

（ＬＥＤカバー）
図５Ｃに示すように、ＬＥＤカバー２５は、カバー外縁からカバー中心への方向において、ＬＥＤ素子２１の光軸ＬＸと１／２ビーム角との領域におけるカバー外縁側に位置する第１の領域Ｅ１とカバー中心側に位置する第２の領域Ｅ２とでカバーの表面形状が異なる。

ＬＥＤカバー２５における点灯回路基板２２からの高さの変化幅は、第１の領域Ｅ１が、第２の領域Ｅ２よりも大きい。

また、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、ＬＥＤカバー２５は、中央に配置される第１曲面２５７ａと、当該第１曲面２５７ａの外周に連続して環状に配置される第２曲面２５７ｂと、当該第２曲面２５７ｂの外周に連続して環状に配置される中空筒部２５７ｃとを有する。第１曲面２５７ａの曲率半径（ｒ１）は、第２曲面２５７ｂの曲率半径（ｒ２）よりも大きい。

ＬＥＤカバー２５は、不透明の乳白色を生じさせる光拡散剤を配合した熱可塑性樹脂で構成される。本実施形態では、熱可塑性樹脂がポリカーボネート、光拡散剤がポリカーボネートと屈折率の異なるアクリル系拡散剤等である。また、ＬＥＤカバー２５は、その内面および外面にシボ加工によって形成された凹凸形状を有し、粗面化されている。これらの光拡散剤および粗面化により、ＬＥＤカバー２５から出る光放射がより均一化される。なお、別実施形態として、光放射の均一化よりも明るさを求める場合に、ＬＥＤカバー２５に拡散剤等を配合せずに透明性の高い熱可塑性樹脂（例えばポリカーボネート）で構成し、透光性カバー１２の拡散機能を利用して光放射の均一化を行う構成でもよい。

（係合手段と弾性部材による一体化構造）
図５Ａに示すように、ＬＥＤカバー２５は、放熱カバー２４のフランジ２４７を第２のＯリング２８（弾性部材に相当する）を介在させて収納する凹状の溝部２５２を外周に有する。第２のＯリング２８を介在させることで、ＬＥＤカバー２５と放熱カバー２４とを堅固に取り付けでき、防水性も確保できる。

溝部２５２は、外側の外壁２５３と内壁２５４を有する。外壁２５３には、溝内部へ突出する爪形状であって、フランジ２４７と係合する係合爪２５５ａ〜２５５ｃ（合計５つであるが２つは不図示）を有する係合領域を５カ所有する。５カ所の係合領域の外壁２５３ａ〜２５３ｅの厚みは、他の外壁の厚みより薄い。係合爪２５５ａ〜２５５ｃが溝２５２内部へ傾斜する傾斜面ｆ（ｆ１、ｆ２、ｆ３・・）とフランジ２４７と係合する係合面ｇを有する。図５Ｄに係合爪の側断面図を示す。

（係合方法）
（１）絶縁カバー２３に点灯回路基板２２と取り付ける。次いで、（２）絶縁カバー２３に第１のＯリング２９を押圧しながら放熱カバー２４を取り付ける。なお、（１）と（２）の順序は逆でもよい。次いで、（３）ＬＥＤカバー２５の溝部２５２に第２のＯリング２８を配置する。（４）放熱カバー２４のフランジ２４７を第２のＯリング２８を押圧しながら、溝部２５２内部に進入させ、各係合爪（２５５ａ〜２５５ｃおよび不図示の２カ所）の底面ｇにフランジ２４７を配置させる（図５Ｄ参照）。次いで（５）速結端子２６を取り付ける。

上述（４）において、フランジ２４７が各係合爪２５５ａ〜２５５ｃの傾斜面ｆと当接しながら進入する。係合爪２５５ａ〜２５５ｃがフランジの端部と傾斜面ｆで当接されるため、係合爪２５５ａ〜２５５ｃが外側に広がりやすくなり、抵抗力が軽減するためフランジ２４７が溝２５２内へ進入しやすくなる。

また、図５Ａに示すように、係合領域の外壁２５３ａ〜２５３ｅは外面側が肉薄である。係合領域の外壁２５３ａ〜２５３ｅおよび係合爪２５５ａ〜２５５ｃに対向する位置の内壁２５４ａ〜２５４ｅは、切欠き形状である。内壁２５４ａ〜２５４ｅに掛かる力を逃がすことで、係合爪２５５ａ〜２５５ｃに掛かる力を軽減でき、フランジ２４７と係合爪２５５ａ〜２５５ｃとの係合を好適に行える。

（配線）
ケーブルブッシュ２７に挿通される配線としては、速結端子２６からの配線、センサ回路基板からの配線などが挙げられる。

（別実施形態）
上記実施形態は、センサユニットを有するポーチ灯（照明装置）であったが、センサユニットを有さないポーチ灯または浴室灯に本発明のＬＥＤ照明ユニットを採用することができる。

また、上記実施形態において、ＬＥＤカバーと放熱カバーとの取り付けは、５つの係合爪による係合手段を用いたが、これに制限されず、２つ以上５つ未満、６つ以上の係合爪であってもよい。また、係合爪の形状は、図５Ｄに制限されない。また、ＬＥＤカバーと放熱カバーとの取り付けは、係合手段に限定されず、他の螺合手段、嵌合手段で取り付けてもよい。

また、上記実施形態において、ＬＥＤカバーを光拡散剤を熱可塑性樹脂に添加して乳白色にしおよびシボ加工によって粗面化を行ったが、これに制限されず、いずれか一方の構成(乳白色、シボ加工による粗面化)を採用してもよい。

また、上記透光性カバーが正面視で円形であったが、これに限定されず、図６Ａに示すように、矩形の透光性カバー６１でもよい。また、図６Ｂに示すように、透光性カバー（正面視で円形でも矩形でもよい）の全面に配置されて防護機能を有する十字カバー６２を備えていてもよい。

１ ポーチ灯
５ センサユニット
１１ 器具本体
１２ 透光性カバー
２１ ＬＥＤ素子
２２ 点灯回路基板
２３ 絶縁カバー
２４ 放熱カバー
２５ ＬＥＤカバー
Ｅ１ 第１の領域
Ｅ２ 第２の領域

Claims (6)

1. ＬＥＤ素子と、
   前記ＬＥＤ素子が実装される第１面を有する点灯回路基板と、
   前記第１面の裏面である第２面側に配置される絶縁カバーと、
   前記絶縁カバーを覆い、前記前記ＬＥＤ素子の発する熱を放熱する放熱カバーと、
   前記第１面側を覆い、前記放熱カバーに取り付けられるＬＥＤカバーと、を有するＬＥＤ照明ユニットを備える照明装置であって、
   前記ＬＥＤカバーは、カバー外縁からカバー中心への方向において、前記ＬＥＤ素子の光軸と１／２ビーム角との領域における前記カバー外縁側に位置する第１の領域と前記カバー中心側に位置する第２の領域とで表面形状が異なる、照明装置。
2. 前記ＬＥＤカバーにおける前記点灯回路基板からの高さの変化幅は、前記第１の領域が、前記第２の領域よりも大きい、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記ＬＥＤカバーは、前記カバー外縁から外に向かって延設され、かつ取付穴が形成される取付片を１または２以上有する、請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記ＬＥＤカバーは、中央に配置される第１曲面と、当該第１曲面の外周に連続して環状に配置される第２曲面と、当該第２曲面の外周に連続して環状に配置される中空筒部とを有し、
   前記第１曲面の曲率半径（ｒ１）は、前記第２曲面の曲率半径（ｒ２）よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記ＬＥＤカバーの色は、乳白色である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記ＬＥＤカバーは、その内面および／またはその外面にシボ加工で形成された凹および／または凸を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
   

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