JP2017199586A

JP2017199586A - 照明装置

Info

Publication number: JP2017199586A
Application number: JP2016090052A
Authority: JP
Inventors: 優神谷; Masaru Kamiya
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-11-02

Abstract

【課題】発光部が大きい発光体を使用した際にも集光体を小さくすることが可能な照明装置１を提供する。【解決手段】発光素子３ａと発光素子３ａ実装される実装基板３ｂと前記実装基板に所定の電力を供給する電源回路と、発光素子３ａから放射される光を集光するための集光体２を有し、集光体２は、凸レンズ形状の第一入射面２ｂと、略円筒形状の第二入射面２ｃと、発光素子３ａの発光面３ｃの最大外形より小さい最小内径と、最大外径を有する第三の入射面と、第二の入射面と、ＬＥＤの発光面より大きい最大外径をもつ第三の入射面２ｄと、断面が楕円の一部を為す形状の第一反射面２ｈと、凸レンズ形状の第一出射面２ｉと、非球面の凹レンズ形状である２ｊを有することで、発光部が大きい発光体を使用した際にも集光体を小さくすることが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子が実装された照明装置に関する。

照明装置としては、長寿命化、省エネルギ化の観点から、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の発光素子が実装された照明装置が提案されている。そして、従来の照明装置である白熱電球から、発光素子が実装された照明装置への代替化が進められている。

例えば、白熱電球の一種であるハロゲン電球には、スポット照明のために凹面の反射鏡を備えたものがある。このようなハロゲン電球の代替品としては、その反射鏡の代わりに前記発行素子から放射された光を集光するための集光体を備えた照明装置が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。特許文献１では、ＬＥＤに対応する集光体部分を所定高さの略円筒状空間部に設定することを特徴とした照明装置を提案している。

特開２００４−３５６５１２号公報

ＬＥＤは、発光部や外形が有限の大きさを持つため、特許文献１の照明装置では、ＬＥＤが大きくなると、集光体も大きくする必要がある。さらに、発光部が大きくなると収差が大きくなり、集光性を保つためには更に集光体を大きくする必要がある。しかしながら、ハロゲン電球の代替という観点からすると、取り付ける器具との適合性から、照明装置の大きさはハロゲン電球と同等程度である必要がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、発光部や外形が大きいＬＥＤを使用した際にも集光体を小さくすることが可能な照明装置を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明は、
発光素子が実装される実装基板と、
前記実装基板に所定の電力を供給する電源回路と、
前記発光素子の光放射方向に配置され前記発光素子が発した光を集光するための集光体と、前記集光体は、ＬＥＤの発光面より小さい最大外径を有する第一の入射面と、第二の入射面と、ＬＥＤの発光面より大きい内径と外径をもつ第三の入射面を少なくとも有することを特徴とする照明装置である。

本発明によれば、発光部や外形が大きいＬＥＤを使用した際にも集光体を小さくすることが可能な照明装置を提供できる。なお、前記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る照明装置の正面図である。本発明の実施形態に係る照明装置の断面図と光の進行経路を示す図である。本発明の実施形態に係る照明装置の断面図と光の進行経路を示す図である。本発明の実施形態に係る集光体の平面図である。本発明の実施形態に係る集光体の断面図である。本発明の実施形態に係る集光体の平面図である。本発明の実施形態に係る集光体の斜視図である。本発明の実施形態に係る照明装置の平面図である。本発明の実施形態に係る照明装置の分解斜視図である。本発明の実施形態に係る照明装置の断面図である。本発明の実施形態の変形例に係る集光体の正面図である。本発明の実施形態の変形例に係る集光体の斜視図である。本発明の実施形態の変形例に係る照明装置の断面図と光の進行経路を示す図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係る照明装置１の正面図を示す。この照明装置１には、図１に示すとおり集光体２と、実装基板３ｂと発光素子３ａからなる発光体３と、発光素子３ａを点灯させるための電源回路（図示せず）で構成される。

図２に示すとおり、集光体２は、発光素子３ａから放射された光を第一入射面２ｂと、第二入射面２ｃと、第三入射面２ｄと、第一反射面２ｈと、第一出射面２ｉと、第二出射出面２ｊを有する。第一入射面２ｂは凸レンズ形状であり、発光素子３ａから入射した光をｚ方向に向けて集光する効果を有する。第二入射面２ｃは、略円筒形状であり発光素子３ａから放射された光を屈折させて第一反射面２ｉに効率よく入射させることができる。ただし、略円筒形状に限るものではなく、球面や非球面などの凸レンズ形状であってもよい。第三入射面２ｄは、平面形状であり、発光素子３ａの発光面３ｃの最大外形より小さい最小内径と、最大外径を有し、さらに、発光素子３ａの発光面３ｃが平行であれば、集光体２を小さくするうえで、発光素子３ａと干渉し難くなり、望ましい。

第一反射面２ｈは、図２において、断面が楕円の一部を為している。楕円形状とすることで、集光性を効率よく高めることが可能だが、放物線の一部や円弧を為していてもよい。図２および図３に示すとおり、第一出射面２ｉは、球面や非球面などの凸レンズ形状であり、第一入射面２ｂから出射された光をｚ方向に集光する効果を有する。図２および図３に示すとおり、第二出射面２ｊは、非球面の凹レンズ形状であり、第一入射面２ｂと、第二入射面２ｃと、第３入射面２ｄと、第一反射面２ｈを介して入射する発光素子３ａからの放射光をｚ方向に集光する効果がある。

集光体２には、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、又はエポキシ樹脂など、透光性、耐熱性、及び電気絶縁性を有する樹脂や、ガラスを用いることができる。

集光体２や発光素子３ａは、必ずしも１つである必要はなく、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０に示す集合集光体２０および発光体３０のように、７個など複数個が組み合わされてもよい。発光素子３ａとしては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子や、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等を用いることができる。

発光体３に電源回路から電力が入力されると、発光素子３ａが発光する。発光素子３ａから放出された光は、集光体２を透過して外部に放射される。ここで、集光体２の第一入射面２ｂと、第二入射面２ｃは、発光素子３ａの発光面の大きさによらず、発光素子３ａからの放出光の一部のみを入射させる形状とすることで、発光素子３ａが大きくなっても、所定の集光性を得ることが可能となる。さらに、集光体２の第一入射面２ｂと、第二入射面２ｃに入射しなかった、発光素子３ａからの放射光は、第三入射面に入射させ、第一入射面２ｂと第二入射面２ｃとは、異なった導光経路を作ることで、発光素子３ａから放出された光を無駄なく外部に放出することができ、発光素子３ａが大きくなっても集光体２を大きくすることなく所定の配光を得ることが可能となる。

以上、本発明に係る照明装置１について実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。例えば、発光素子８ｄからの光は白色に限定されるものではなく、発光色の異なるＬＥＤや蛍光体を用いて所望の色に設定可能である。また、本実施形態では、発光素子３ａが１個、もしくは、７個の場合について説明したが、この数に限定されず、２〜６個又は８個以上でもよい。また、本実施形態では、発光素子３ａがＬＥＤである場合について説明したが、発光素子３ａとしてＥＬ（Electro-Luminescence）など他の半導体発光素子を用いてもよい。また、本実施形態の変形例として、例えば図１１、図１２、図１３に示すように、集光体２の第一入射面と第二の入射面の外側に、環状のプリズムで形成される第四入射面２１ｆと第五入射面２１ｇを用いることで、さらに集光性を高めることができる集光体２１が考えられる。特に第四入射面２１fと集光方向軸zのなす角θcおよび第五入射面２１gと集光方向軸zのなす角θbが、第二入射面２１dと集光方向軸zのなす角θaと同一であることが最も望ましく、集光性を高めるためには、種々の検討よりθa-θb(=θc)が30度未満であることが望まれる。また、θa-θb(=θc)が0度以下であると、第四入射面２１ｇから第二入射面２１dに入射した光が透過してしまう場合が発生するため、集光性を高める上では望ましくない。また、第四入射面２１gの最小内径は、発光素子３ａの発光面３ｃの最大外形より小さく、第五入射面２１fの最大外径は、発光素子３ａの発光面３ｃの最大外形より大きいことが、集光性を高めるうえで望ましい。よって、本変形例においては、第三入射面２１eは、発光素子３ａの発光面３ｃの最大外形によらず、第五入射面２１fの形状に依存することになる。そして、本発明は、前記した本実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。本実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１照明装置
２集光体
３発光体
３ａ発光素子
３ｂ実装基板
２０集合集光体
３０集合発光体

Claims

発光素子が実装される実装基板と、
前記実装基板に所定の電力を供給する電源回路と、
前記発光素子の光放射方向に配置され前記発光素子が発した光を集光するための集光体と、前記集光体は、前期発光素子の発光面の最大外形より小さい最大外径を有する第一入射面および第二入射面と、前期発光素子の前期発光面の最大外形より小さい最小内径と、前記発光素子の前記発光面の最大外形より大きい最大外径と、をもつ第三入射面を少なくとも有することを特徴とする照明装置。
凸レンズ形状の第一出射面と、凹レンズ形状の第二出射面と、断面が楕円の一部を為す第一反射面を有する、請求項１に記載の照明装置。
前記発光面と前記第三入射面が平行である、請求項２に記載の照明装置。
前記を第一入射面が凸レンズ形状であり、第二入射面が略円筒形状である、請求項２に記載の照明装置。
前記を第一入射面が凸レンズ形状であり、第二入射面が略円筒形状である、請求項３に記載の照明装置。
発光素子が実装される実装基板と、
前記実装基板に所定の電力を供給する電源回路と、
前記発光素子の光放射方向に配置され前記発光素子が発した光を集光するための集光体と、前記集光体は、前期発光素子の発光面の最大外形より小さい最大外径を有する第一入射面および第二入射面と、前記発光素子の前記発光面の最大外形より大きい最大外径と、をもつ第三入射面と、最小内径が前記発光素子の前記発光面の最大外形より小さい第四入射面と、前記発光素子の前記発光面の最大外形より小さい最大外径をもつ第五入射面を有することを特徴とする照明装置。
前記第四入射面と前記第五入射面が、環状のプリズム形状である請求項６に記載の照明装置。
前記第四入射面と前記実装基板と垂直な方向の軸とのなす角および、前記第五入射面と前記実装基板と垂直な方向の軸とのなす角が、前期第二入射面と前記実装基板と垂直な方向の軸とのなす角が０度以上３０度未満であることを特徴とする請求項７の照明装置。
前記第四入射面と前記実装基板と垂直な方向の軸とのなす角および、前記第五入射面と前記実装基板と垂直な方向の軸とのなす角が、前期第二入射面と前記実装基板と垂直な方向の軸とのなす角が０度であることを特徴とする請求項７の照明装置。