JP2017228420A - 光源ユニット及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】コストをかけずに容易に成形することができるカバーを備える光源ユニット及び照明器具を提供する。【解決手段】光源ユニットは、光を出射する光源と、光源が実装された基板と、基板における光源の実装面の裏面が取り付けられた筐体と、筐体の前方に設けられ、光源から出射された光の進行方向を制御するカバーと、を備え、カバーは、光源から出射された光を、光源の光出射方向である第１方向側と、筐体側であって第１方向の反対側の第２方向側とに配光制御する制御凸部を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、光源から出射された光の進行方向を制御する光源ユニット及び照明器具に関する。

照明器具に用いられる光源として、発光ダイオードが知られている。発光ダイオードは、以下の説明において、ＬＥＤと呼称する。なお、ＬＥＤは、Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅの略称である。ＬＥＤは、近年、発光効率及び光束が向上しているため、様々な照明器具の光源に使用されている。例えば、ＬＥＤ光源を列状に配置し、透光性を有する拡散カバーで覆った照明器具が知られている。また、特許文献１には、ＬＥＤの照射方向側に樋形状のカバーが配設された照明器具が開示されている。特許文献１のカバーは、ＬＥＤが配列された方向に対し直交する幅方向の両端部に、ＬＥＤから出射された光を側方及び天井側に配光する配光制御部であるプリズムを有している。

特開２０１５−１１８９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された照明器具は、カバーに設けられた配光制御部が肉厚のクサビ形状をなしている。このため、配光制御部と配光制御部以外の部分との材料の厚さの差が大きい。よって、カバーを製造する上で、成形し難い。また、材料の厚さが厚くなる分だけ、コストがかかる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コストをかけずに容易に成形することができるカバーを備える光源ユニット及び照明器具を提供するものである。

本発明に係る光源ユニットは、光を出射する光源と、光源が実装された基板と、基板における光源の実装面の裏面が取り付けられた筐体と、筐体の前方に設けられ、光源から出射された光の進行方向を制御するカバーと、を備え、カバーは、光源から出射された光を、光源の光出射方向である第１方向側と、筐体側であって第１方向の反対側の第２方向側とに配光制御する制御凸部を有する。

本発明によれば、カバーは、第１方向側と第２方向側とに配光制御する制御凸部を有している。特に、制御凸部が第１の入光面と第２の入光面と反射面とを有する場合、制御凸部の厚みを抑えて且つ突出量が抑えられる。このため、カバーを、コストをかけずに容易に成形することができる。

本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００の光の進行方向を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００の光の進行方向を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００の光の進行方向を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００の光の配光分布を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る照明器具２を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る光源ユニット２００を示す断面図である。

実施の形態１．
以下、本発明に係る光源ユニット及び照明器具の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００を示す斜視図であり、図２は、本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００を示す分解斜視図である。図１及び図２に基づいて、光源ユニット１００について説明する。図１及び図２に示すように、光源ユニット１００は、発光部１１０と、筐体１２０と、カバー１３０と、端板部１４０とを備えている。

発光部１１０は、光源１１１と、基板１１２と、反射部１１３と、拡散部１１４とを有している。光源１１１は、光を出射する発光素子であり、例えばＬＥＤである。光源１１１は、例えば波長が４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度の青色光を発するチップと、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体とが樹脂パッケージの内部に設けられた素子としてもよい。この場合、光源１１１は、青色光と黄色光とが合成した白色光を発する発光素子である。なお、光源１１１は、表面実装タイプのＬＥＤ素子でもよいし、ＣＯＢ型発光モジュールでもよいし、有機ＥＬ素子でもよいし、レーザーダイオードでもよい。

基板１１２は、例えば長手方向（矢印Ｘ方向）に延びる長方形状の板状の部材であり、複数の光源１１１が、一方の面に長手方向（矢印Ｘ方向）に沿って実装されている。また、基板１１２には、ダイオード等の回路素子（図示せず）及びコネクタ等の端子（図示せず）が実装されている。なお、基板１１２の表面に、白色レジスト等が塗布されることにより、光の反射率を高めることもできる。光の反射率を高めることによって、光源ユニット１００の発光効率を高めることができる。

反射部１１３は、光源１１１及び基板１１２の前方において光源１１１を囲うように設けられ、光源１１１から光軸に対し広角の方向に出射された光を、前方に反射するものである。反射部１１３は、長手方向に延びており、両端面が開口されている。反射部１１３は、カバー１３０を支持するレール部と、筐体１２０を内包する内包部とを有している。拡散部１１４は、基板１１２の光源１１１が配置された側に設けられ、光源１１１及び基板１１２を覆う板状の部材である。拡散部１１４は、光源１１１から出射された光を拡散するものであり、光源１１１の配光特性によってカバー１３０に現れる粒々感を抑制することができる。

筐体１２０は、基板１１２が取り付けられる板状の取付部１２１と、取付部１２１の両側端部から基板１１２とは反対側に延びる側部１２２とを有している。取付部１２１には、接着剤等によって、光源１１１が実装された基板１１２における光源１１１の実装面の裏面が取り付けられている。光源１１１が発する熱は、基板１１２を介して、取付部１２１に伝わり、取付部１２１から側部１２２に伝わって、側部１２２から大気に放出される。このように、筐体１２０は、光源１１１が発する熱を放出する放熱板又はヒートシンクの機能を有している。

カバー１３０は、基板１１２の光源１１１が配置された側に設けられ、光源１１１の光軸の方向に延び、光源１１１から出射された光の進行方向を制御する配光制御の機能を有している。ここで、光軸とは、光源１１１から法線方向に出射される光の方向（矢印Ｚ１方向）をいう。カバー１３０は、光源１１１に対向する正面部１３１と、正面部１３１の両側部１２２から基板１１２側に延びる側面部１３２とを有している。カバー１３０は、光軸を中心とした対称の形状である。なお、カバー１３０は、押出成形によって一体的に形成されてもよく、射出成形によって形成された各部材を接着剤で貼り付けることによって一体的に形成されてもよい。また、カバー１３０は、アクリルやポリカーボネート等の光を透過する透明な材料で形成されている。材料の屈折率は、例えば１．４以上１．７以下である。

端板部１４０は、２個設けられており、カバー１３０の長手方向の両端面及び反射部１１３の長手方向の両端面に接着されて取り付けられ、カバー１３０の長手方向の両端面及び反射部１１３の長手方向の両端面を塞ぐものである。

図３は、本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。次に、カバー１３０について詳細に説明する。図３に示すように、正面部１３１は、光源１１１から出射される光のうち、光軸に対する鉛直角が小さい光が入射して、屈折する平坦状の透過性の部材である。ここで、鉛直角とは、鉛直方向（矢印Ｚ方向）である光軸に対して傾く角度をいう。正面部１３１は、光源１１１から出射された光を拡散する拡散凹部１３１ａを有している。拡散凹部１３１ａは、凹レンズの機能を有しており、光源１１１から出射された光の進行方向を所定の範囲に広げるように拡散させる。これにより、光源ユニット１００は、光源１１１から出射された光が拡散されて、光源１１１の出射方向側の配光特性を均一化することができる。

側面部１３２は、光源１１１の光軸の方向に延び、入射面１３２ａと媒質内部１３２ｃと出射面１３２ｂとを有する透過性の部材である。側面部１３２の先端部からは、互いに向き合う方向に延びる突出部が設けられている。突出部は、反射部１１３のレール部に係合することによって、カバー１３０が反射部１１３に取り付けられて支持される。入射面１３２ａは、光源１１１から出射された光が入射する側面部１３２の内壁側に形成されたものであり、入射面１３２ａには複数の制御凸部１３３が形成されている。媒質内部１３２ｃは、入射面１３２ａから入射した光が進行するものである。出射面１３２ｂは、媒質内部１３２ｃと外部との境界面であって、入射した光をカバー１３０の外側に出射する側面部１３２の外壁側に形成されたものである。なお、図３に示すように、光源ユニット１００は、側面部１３２と反射部１１３との境界線が天井面に沿うように、設置面である天井Ｃに設置される。

図４は、本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００の光の進行方向を示す模式図である。次に、制御凸部１３３について説明する。図４に示すように、制御凸部１３３は、第１の入光面１３３ａと、第２の入光面１３３ｂと、反射面１３３ｃとを有している。第１の入光面１３３ａは、光軸に対し所定の第１傾斜角θａで傾斜した面であり、鉛直角θで拡散部１１４から出射して入光した光を第１方向側に配光制御するものである。ここで、第１方向とは、光源１１１の光出射方向であり、矢印Ｚ１方向をいう。第１の入光面１３３ａは、光源１１１から離れて正面部１３１に向かうに従って、第１傾斜角θａが小さくなり、長さが長くなる。即ち、第１の入光面１３３ａは、光源１１１から離れて正面部１３１に向かうに従って、入射面１３２ａに沿って形成される範囲Ｌが広くなる。

図５は、本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００の光の進行方向を示す断面図である。図５に示すように、第２の入光面１３３ｂは、第１の入光面１３３ａの正面部１３１側の一端部から内側に向かって延び、光軸に対し所定の第２傾斜角θｂで傾斜した面である。ここで、第２傾斜角θｂは、第１傾斜角θａより大きい。また、第２傾斜角θｂは、それぞれの第２の入光面１３３ｂで略同一である。更に、第２の入光面１３３ｂの先端は、側面部１３２に平行の基準線からの高さＨが略同一になるように形成されている。これにより、第２の入光面１３３ｂは、それぞれ略同一の形状をなしている。

ここで、第１の入光面１３３ａに形成される入光領域Ｉ及び非入光領域Ｎについて説明する。図５に示すように、第１の入光面１３３ａは、光源１１１から正面部１３１に向かうに従って、第１傾斜角θａが小さくなり、第２の入光面１３３ｂの基準線からの高さＨが略同一であるため、第１の入光面１３３ａの長さＬが長くなる。第１の入光面１３３ａには、入光領域Ｉと非入光領域Ｎとが形成されている。入光領域Ｉは、光源１１１から出射された光が入光する領域である。非入光領域Ｎは、入光領域の光源１１１側に隣接する領域であり、光源１１１から出射された光が入光しない領域である。

非入光領域Ｎは、光源１１１から出射された光のうち第２の入光面１３３ｂに入射した光が屈折して第１の入光面１３３ａにまで届かないことに起因して生じる領域である。光源１１１から離れて正面部１３１に向かうほど、光源１１１から出射される光の鉛直角が小さくなるため、第１の入光面１３３ａにおける非入光領域Ｎは大きくなる。一方、光源１１１から離れて正面部１３１に向かうほど、第１の入光面１３３ａの長さが長くなる。このため、入光領域Ｉの長さも長くなる。従って、光源１１１から離れて正面部１３１に向かうほど、非入光領域Ｎが大きくなるものの、その分入光領域Ｉも大きくなるため、照射対象に対し、ムラがなく均一に光を照射することができる。

反射面１３３ｃは、第２の入光面１３３ｂから外側に向かって延びるものである。反射面１３３ｃは、第２の入光面１３３ｂの正面部１３１側の一端部と第１の入光面１３３ａの光源１１１側の他端部とに接続され、第２の入光面１３３ｂに入光した光を正反射して第２方向側に配光制御するものである。ここで、第２方向とは、第１方向の反対側の方向であり、矢印Ｚ２方向をいう。

なお、端板部１４０の内面には、カバー１３０の制御凸部１３３に連続するように端板凸部１４１が形成されている。端板凸部１４１の形状は、制御凸部１３３と同様である。

次に、制御凸部１３３に入光する光の進行方向について説明する。図４において、第１の入光面１３３ａに入光する光の光路を光路Ａとし、第２の入光面１３３ｂに入光する光の光路を光路Ｂとする。先ず、光路Ａの光について説明する。第１の入光面１３３ａに到達した光は、屈折してカバー１３０内に進入し、媒質内部１３２ｃを進行する。媒質内部１３２ｃを進行する光は、媒質内部１３２ｃと外部との境界面である出射面１３２ｂで屈折して、出射面１３２ｂから離れて且つ第１方向側に出射される。このとき、出射面１３２ｂから出射する光の鉛直角は、第１の入光面１３３ａに入光する光の鉛直角よりも小さい。即ち、第１の入光面１３３ａに入光した光は、所定の照射範囲に制御される。

図６は、本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００の光の進行方向を示す断面図である。次に、光路Ｂの光について説明する。第２の入光面１３３ｂに到達した光は、反射面１３３ｃ側に屈折してカバー１３０内に進入し、媒質内部１３２ｃに進行する。媒質内部１３２ｃを進行する光は、反射面１３３ｃで正反射され、出射面１３２ｂに向かい、出射面１３２ｂで屈折して、出射面１３２ｂから離れて且つ第２方向側に出射される。これにより、図６に示すように、光源ユニット１００は、光源ユニット１００の設置面である天井Ｃ又は壁等を照射することができる。

なお、複数の第２の入光面１３３ｂは、第２傾斜角θｂが略同一である。このため、第２の入光面１３３ｂが正面部１３１側に近づくに従って、第２の入光面１３３ｂに入光して反射面１３３ｃで正反射した光は、設置面である天井Ｃのうち光源ユニット１００から離れた位置を照射する。このように、光源ユニット１００は、設置面である天井Ｃを広範囲に明るくすることができる。

図７は、本発明の実施の形態１に係る光源ユニット１００の光の配光分布を示すグラフである。前述の如く、制御凸部１３３は、第１の入光面１３３ａが光源１１１から出射された光を出射面１３２ｂから第１方向側に出射させ、第２の入光面１３３ｂが光源１１１から出射された光を出射面１３２ｂから第２方向側に出射させる。これにより、図７に示すように、第１の入光面１３３ａに入光した光が曲線Ａで示す配光分布となる。曲線Ａは、鉛直角が０°〜４０°の範囲の光を示す。また、第２の入光面１３３ｂに入光した光が曲線Ｂで示す配光分布となる。曲線Ｂは、鉛直角が９０°〜１００°の範囲の光を示す。このように、光源ユニット１００は、異なる二方向に照射することができる。また、光源ユニット１００は、二方向に配光制御することによって、曲線Ａと曲線Ｂとの間において、光が照射されない非照射領域である領域Ｃが形成される。領域Ｃは、鉛直角が５０°〜９０°の範囲の光を示す。領域Ｃは、グレア光となり得る領域である。このように、光源ユニット１００は、グレアの発生を抑制することができる。

本実施の形態１によれば、カバー１３０は、第１方向側と第２方向側とに配光制御する制御凸部１３３を有している。特に、制御凸部１３３が第１の入光面１３３ａと第２の入光面１３３ｂと反射面１３３ｃとを有しているため、制御凸部１３３の厚みを抑えて且つ突出量が抑えられる。このため、カバー１３０を、コストをかけずに容易に成形することができる。また、制御凸部１３３は複数設けられているため、制御凸部１３３１つ当たりの突出量を抑えることができる。このため、成形性を向上させることができる。

また、制御凸部１３３は、入光した光を第１方向側に配光制御する第１の入光面１３３ａと、第１の入光面１３３ａから内側に向かって延びる第２の入光面１３３ｂと、第２の入光面１３３ｂから外側に向かって延び、第２の入光面１３３ｂに入光した光を正反射して第２方向側に配光制御する反射面１３３ｃと、を有する。これにより、第１方向と第２方向との二方向に配光制御をすることができる。また、第１の入光面１３３ａが光軸に対し傾斜する角度である第１傾斜角θａは、第２の入光面１３３ｂが光軸に対し傾斜する角度である第２傾斜角θｂよりも小さい。このため、第２の入光面１３３ｂに入光した光は、出射面１３２ｂではなく反射面１３３ｃ側に向かう。これにより、第２の入光面１３３ｂに入光した光は、第１方向側ではなく第２方向側に出射される。

また、カバー１３０の内壁には制御凸部１３３が形成され、カバー１３０の外壁は平面状に形成されている。このため、光源ユニット１００が設置面等に取り付けられる際、制御凸部１３３に汚れが付着すること及び傷がつくことが抑制される。また、光源ユニット１００が使用される際、制御凸部１３３に塵埃が蓄積することが抑制される。

また、カバー１３０は、意匠性を確保するために、制御凸部１３３同士の間隔が所定の入光領域Ｉを確保することができないほど狭くなる場合もある。このような場合でも、本実施の形態１では、正面部１３１に拡散凹部１３１ａを有しているため、光源ユニット１００からの光の照射を均一化することができる。

図８は、本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す斜視図である。図８に示すように、光源ユニット１００は、器具本体１０に取り付けられることによって、照明器具１を構成する。器具本体１０は、例えば直方体状の箱体であり、底部１１が開口している。器具本体１０は、底部１１から両幅方向（矢印Ｙ方向）に延びるフランジ部１２を有している。器具本体１０は、例えば天井Ｃに形成された穴に挿入される。その際、フランジ部１２は、天井面に当たり、器具本体１０が天井Ｃに取り付けられる。また、器具本体１０は、開口に連通する中空部１１ａを有しており、中空部１１ａは、開口から挿入される光源ユニット１００の一部が収容されるものである。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る照明器具２を示す斜視図である。本実施の形態２は、カバー２３０の外郭形状が実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図９に示すように、照明器具２は、天井Ｃに取り付けられる器具本体２０と、器具本体２０に取り付けられる光源ユニット２００とを備えている。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る光源ユニット２００を示す断面図であり、図９のＢ−Ｂ断面図である。図１０に示すように、光源ユニット２００は、光源２１１と基板２１２とからなる発光部２１０と、筐体２２０と、カバー２３０とを備えている。光源２１１、基板２１２及び筐体２２０は、実施の形態１と共通する。カバー２３０は、正面部２３１がドーム形状を有しており、側面部２３２には制御凸部２３３が設けられている。制御凸部２３３は、実施の形態１の制御凸部１３３と同様である。このため、実施の形態１と同様の効果を奏する。

１ 照明器具、２ 照明器具、１０ 器具本体、１１ 底部、１１ａ 中空部、１２ フランジ部、１００ 光源ユニット、２０ 器具本体、１１０ 発光部、１１１ 光源、１１２ 基板、１１３ 反射部、１１４ 拡散部、１２０ 筐体、１２１ 取付部、１２２ 側部、１３０ カバー、１３１ 正面部、１３１ａ 拡散凹部、１３２ 側面部、１３２ａ 入射面、１３２ｂ 出射面、１３２ｃ 媒質内部、１３３ 制御凸部、１３３ａ 第１の入光面、１３３ｂ 第２の入光面、１３３ｃ 反射面、１４０ 端板部、１４１ 端板凸部、２００ 光源ユニット、２１０ 発光部、２１１ 光源、２１２ 基板、２２０ 筐体、２３０ カバー、２３１ 正面部、２３２ 側面部、２３３ 制御凸部、Ｃ 天井。

Claims (10)

1. 光を出射する光源と、
   前記光源が実装された基板と、
   前記基板における前記光源の実装面の裏面が取り付けられた筐体と、
   前記筐体の前方に設けられ、前記光源から出射された光の進行方向を制御するカバーと、を備え、
   前記カバーは、
   前記光源から出射された光を、前記光源の光出射方向である第１方向側と、前記筐体側であって前記第１方向の反対側の第２方向側とに配光制御する制御凸部を有する
   光源ユニット。
2. 前記制御凸部は、
   入光した光を前記第１方向側に配光制御する第１の入光面と、
   前記第１の入光面から内側に向かって延びる第２の入光面と、
   前記第２の入光面から外側に向かって延び、前記第２の入光面に入光した光を正反射して前記第２方向側に配光制御する反射面と、を有する
   請求項１記載の光源ユニット。
3. 前記第１の入光面が光軸に対し傾斜する角度である第１傾斜角は、
   前記第２の入光面が光軸に対し傾斜する角度である第２傾斜角よりも小さい
   請求項２記載の光源ユニット。
4. 前記第１の入光面は、複数形成されており、
   複数の前記第１の入光面は、
   前記光源から離れるに従って、長さが長くなるように構成されている
   請求項２又は３記載の光源ユニット。
5. 前記第２の入光面は、複数形成されており、
   複数の前記第２の入光面は、
   略同一の形状をなしている
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の光源ユニット。
6. 前記第１の入光面には、
   前記光源から出射された光が入光する入光領域と、
   前記光源から出射された光が入光しない非入光領域と、が形成されている
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の光源ユニット。
7. 前記カバーは、
   光軸の方向に延び、前記制御凸部を有する側面部と、
   前記側面部に接続され、前記光源に対向する正面部と、を有する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源ユニット。
8. 前記正面部は、
   前記光源から出射された光を拡散する拡散凹部を有する
   請求項７記載の光源ユニット。
9. 前記基板の前記光源が配置された側に設けられ、前記光源から出射された光を拡散する拡散部と、
   前記光源を囲うように設けられ、前記光源から出射された光を反射する反射部と、を更に備える
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の光源ユニット。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の光源ユニットと、
    開口が形成され、前記開口に連通し前記開口から挿入される前記光源ユニットの一部が収容される中空部を有する器具本体と、
    を備える照明器具。

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