JP2018006320A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照度ムラを生ずることなく光を照射する光源装置を供給する。【解決手段】配光制御部材の第１入射面は光源へ向かって凸形状に傾斜しており、第２入射面は、第１入射面の端部から光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら光源の光軸から離れるよう傾斜している。配光制御部材の第１出射面は、媒質部を挟んで第１入射面と対向し、連続的な曲面を形成しながら光源へ向かって凹形状に傾斜しており、第２出射面は、第１出射面の端部から光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら光源の光軸に近づくよう傾斜している。光源から出射され第１入射面に入射する光は第１入射面で屈折し、第１出射面から外部に出射し、光源から出射され、第２入射面に入射する光の一部は、第１出射面で全反射し、第２出射面から外部に出射し、光源から出射され、第２入射面に入射する他の光は、第２出射面で全反射し、第１の出射面から外部に出射する。【選択図】図４

Description

本発明は、照明器具として適用可能な光源装置に関する。

近年、低消費電力且つ長寿命という利点から、ＬＥＤ(Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｉｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード)を光源とする照明器具が急速に普及してきている。しかしながら、ＬＥＤ光源は、従来の蛍光ランプや白熱ランプ等の光源に比べて光の指向性が強く、グレアが生じやすい。また、ＬＥＤ光源を備えた照明器具が天井に設置された場合、照明器具本体の直下のみが照射され、壁に設置された場合、照明器具本体の前方のみが照射され、天井や壁が照射されず、照明空間の明るさ感が得られ難い場合がある。

特許文献１には、ＬＥＤ光源を備え、天井に埋設配設される照明器具が記載されている。特許文献１の照明器具は、ＬＥＤ光源を配置する器具本体と、ＬＥＤ光源の光出射方向において器具本体の前方に配設される配光制御部材とを備えている。この配光制御部材は、光源の取り出し面から出射される光の配光を制御する部材であり、取り出し面と対向し、ＬＥＤ光源からの光が入射する入射面と、入射面から入射した光が進行する媒質部と、入射光が出射する出射面と、入射光を媒質部に全反射する反射面とを有している。そして、入射面は光源の取り出し面と平行な平坦面とし、出射面は媒質部を挟んで入射面と対向する第１出射面と、第１出射面と反射面を囲む筒状の第２出射面とを有し、反射面は第１出射面の周縁から第２出射面の前端に向かって傾斜する傾斜面からなっている。配光制御部材の各面をこのように構成することにより、単一のＬＥＤ光源で床面と天井面の双方に必要十分な光を照射させている。

また、特許文献２には、光を出射する光源と、光源から出射された光が入射する入射面、および入射面に対向する出射面を備え、光源から出射された光の進行方向を変える回転対称のレンズとを有する光源装置を用いた照明装置が記載されている。回転対称のレンズは、入射面の側に設けられ、入射された光を拡散する第１の凹部と、第１の凹部の外周に設けられ、入射された光を出射面の側に導光する第２の凹部と、出射面の側に設けられ、第１の凹部と対向して光を拡散する対向面と、対向面の外周に設けられ、入射された光を入射面の側に全反射する周囲面とを有している。そして、レンズから出射される光の配光領域は、対向面において形成される第１の配光領域と、周囲面において形成され、入射面よりも光源側に設けられる第２の配光領域と有し、さらに、第１の配光領域と第２の配光領域との間には非配光領域が形成されている。特許文献２の光源装置は、第１の配光領域と第２の配光領域との間に非配光領域を形成することにより、グレアと感じる領域に光が照射されることを抑制している。

特開２０１５−１９１８３８号公報 特開２０１５−１７０６０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の照明器具は、天井面を照らす光の光路が、反射板、反射面、および空隙において複雑に存在し、天井面の照度にリング状のムラが生じやすいという問題がある。

また、特許文献２に記載の照明装置においては、天井面を照らす光の光路として、メインルートおよびサブルートの２つのルートが存在している。メインルートは、入射面より入射した光がレンズ媒質内を進み反射面である周囲面で全反射し、出射面から出射されるルートである。サブルートは、入射面より入射した光が空隙でレンズ媒質内から一旦出た後、レンズ媒質内に再入光して、また周囲面で全反射し、出射面から出射されるルートである。そのため、天井面の照度にリング状のムラが生じる可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、天井面を照度のムラを生ずる事無く明るくし、照明空間の明るさ感の向上を図ることを目的とする。

本発明に係る光源装置は、光源と、表面に前記光源が実装されている実装部材と、光源から出射される光の光軸上に配設され、光源から出射される光の進行方向を制御する配光制御部材とを備え、配光制御部材は、光源に対向しかつ光が入射する入射面と、入射面から入射した光が進行する媒質部と、媒質部と外部との境界面であって光が出射する出射面とを有し、入射面は、光源へ向かって凸形状に傾斜している第１入射面と、第１入射面の端部から光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら光軸から離れるよう傾斜している第２入射面とを有し、出射面は、媒質部を挟んで第１入射面と対向し、連続的な曲面を形成しながら光源へ向かって凹形状に傾斜している第１出射面と、第１出射面の端部から光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら光軸に近づくよう傾斜している第２出射面とを有し、光源から出射され第１入射面に入射する光は、第１入射面で屈折し、第１出射面から外部に出射し、光源から出射され、第２入射面に入射する光の一部は、第１出射面で全反射し第２出射面から外部に出射し、光源から出射され、第２入射面に入射する他の光は、第２出射面で全反射し、第１の出射面から外部に出射するよう、配光制御部材が構成されているものである。

本発明の光源装置が天井に取り付けられた場合、複数の光源が位置する方向へ向かって延び、連続した曲面を形成しながら光軸に近づくよう傾斜している第２出射面から出射する光によって、天井面が照射される。そして、本発明によれば、第２出射面から出射する光の光路は、複数の光源から出射され、第２入射面に入射し、第１出射面で全反射し、第２出射面から外部に出射する光路のみである。従って、天井面の照度にムラが生じることが防止され、照明空間の明るさ感の向上が図られる。

本発明の実施の形態１における光源装置の斜視図である。 実施の形態１における光源装置の分解斜視図である。 図１の線Ａ−Ａ矢視断面図である。 実施の形態１に係る光源装置の光の経路を示す図である。 実施の形態１に係る光源装置の光の経路を示す図である。 実施の形態１における光源装置の配光曲線図である。 実施の形態１の光源装置を天井に取り付けた状態を示す図である。 本発明の実施の形態２における光源装置の斜視図である。 実施の形態２における光源装置の断面図である。 本発明の実施の形態３における光源装置の配光制御部材の断面図である。 実施の形態３に係る光源装置の光の経路を示す図である。 実施の形態３に係る光源装置の光の経路を示す図である。 実施の形態３に係る光源装置の配光曲線図である。 実施の形態１に係る光源装置の配光曲線図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。以下の実施の形態の説明中で「上」、「下」、「左」、「右」といった用語を使用して方向を説明するが、これらの用語は本実施の形態に係る装置、器具、および部品等における相対的な配置関係および相対的な方向を説明するための便宜上のものである。また、本発明は図面に記載した具体的な形状、構造等のみに限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における光源装置の斜視図である。図２は、実施の形態１における光源装置の分解斜視図である。図３は、図１の線Ａ−Ａ矢視断面図である。光源装置１００は長尺部材であり、光源１１０と、基板１２０と、筐体１３０と、係止部材１７０と、配光制御部材１４０と、端板１５０とを備えている。なお、以降の説明において、矢印Ｘは光源装置１００の長手方向、矢印Ｘと直交する矢印Ｙは光源装置１００の短手方向、矢印Ｘおよび矢印Ｙと直交する矢印Ｚは光源１１０の光軸ＯＰの方向である。光源１１０は、合成光として白色光を得る光源としてもよく、具体的には波長４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度の青色光を発する光源チップと青色光を黄色光に波長変換する蛍光体を樹脂パッケージ内に配した発光素子であってもよい。

基板１２０は、長方形の薄板状の部材であり、一方の表面に光源１１０が複数個、実装されている。複数の光源１１０は、基板１２０の長辺に沿って直線状に並べて配置されている。複数の光源１１０のそれぞれは、基板１２０の表面において基板１２０の短辺と平行な方向の略中央に位置している。また、基板１２０にはダイオードなどの回路素子およびコネクタ等の端子（いずれも図示せず）も実装されている。なお、基板１２０の表面に白色レジストを塗布し、光の反射率を高めても良い。光源１１０が実装されている基板１２０の光の反射率を高めることで、光源装置１００の発光効率を上げることができる。

筐体１３０は、筐体正面１３１と一対の筐体側面１３２とを有している。筐体正面１３１は、長方形の薄板状の部材であり、長辺の長さは基板１２０の長辺の長さよりわずかに長く、短辺の長さは基板１２０の短辺の長さよりわずかに長い。一対の筐体側面１３２は、筐体正面１３１の長辺の端部のそれぞれから同一方向に向けて立設されている。すなわち、筐体１３０の横断面形状は略Ｕ字型を有している。基板１２０は、光源１１０が実装されていない表面を、筐体正面１３１の筐体側面１３２が延びている側と反対側を向いている面に接着剤などにより接着させることにより取り付けられている。筐体１３０は基板１２０を保持することに加え、光源１１０から発生する熱を放熱する放熱板もしくはヒートシンクの役割も兼ねている。

係止部材１７０は長尺部材であり、保持部１７１と拡散部１７２とを有している。筐体１３０は、筐体正面１３１に基板１２０が取り付けられた状態で、保持部１７１内に保持されている。拡散部１７２は、拡散板１７３と一対の反射板１７４とを有する。拡散板１７３は光の透過性を有しており、短手方向の中央部が光源１１０から離れるよう凸状に湾曲している。基板１２０に実装されている光源１１０が出射した光は、拡散板１７３により拡散される。これにより光源１１０の輝度が緩和される。また、本実施の形態１では、複数の光源１１０が基板１２０の長辺に沿って直線状に並べて配置されているが、このような配置による明暗むらも拡散板１７３により軽減される。一対の反射板１７４は、略長方形状の薄板であり、それぞれ短手方向の中央部において拡散板１７３の端部に接続されている。一対の反射板１７４は、光源１１０に近づくにつれ光軸ＯＰに近づき、光源１１０から遠くなるにつれ光軸ＯＰから離れるよう傾斜している。光源１１０から出射される光のうち光軸ＯＰから外れる光は反射板１７４で反射され、拡散板１７３に導かれる。係止部材１７０は、光軸ＯＰを中心として左右対称の形状を呈している。

配光制御部材１４０は長尺部材であり、光源１１０の光軸ＯＰを中心として左右対称の形状を呈している。配光制御部材１４０は、光源１１０に対向し、かつ光源１１０から出射される光が入射される入射面１４２と、入射面１４２から入射した光が進行する媒質部１４１と、媒質部１４１の外部との境界面であって光が出射する出射面１４５とを有している。入射面１４２は、空気と媒質部１４１との境界面であり、第１入射面１４３と第２入射面１４４とを有している。第１入射面１４３は、光源１１０と対向し基板１２０に沿って延びており、短手方向の中央部が最も光源１１０へ近づくよう、光源１１０へ向かって緩やかに凸形状に傾斜している。第２入射面１４４は、第１入射面１４３の長手方向に延びる端部から上方向へ、すなわち光源１１０の位置する側へ向かって延びており、連続的な曲面を形成しながら光軸ＯＰから離れるよう傾斜している。出射面１４５は、第１出射面１４６と第２出射面１４７とを有している。第１出射面１４６は、媒質部１４１を挟んで第１入射面１４３と対向し、短手方向の中央部が最も光源１１０へ近づくよう、連続的な曲面を形成しながら光源１１０へ向かって凹形状に傾斜している。第２出射面１４７は、第１出射面１４６の端部から上方向へ、すなわち光源１１０の位置する側へ向かって延びており、連続的な曲面を形成しながら光軸ＯＰに近づくよう傾斜している。

第１入射面１４３の中央部１４３ａの表面には、略円弧状の複数の凹みが連続的に形成されている。複数の凹みのそれぞれの曲率は、第１入射面１４３の短手方向の中央部に近い凹みの曲率ほど大きく、中央部から離れた凹みの曲率ほど小さくなっている。換言すると、光軸ＯＰから離れるに従って、凹みの曲率は次第に小さくなっている。

配光制御部材１４０において、第２入射面１４４および第２出射面１４７の延長上には、光軸ＯＰから離れる方向に延びる係止部１４８が形成されている。係止部材１７０の拡散部１７２の長手方向の両端部には、断面形状が鉤型のフランジ１７２Ａが形成されている。係止部１４８は、フランジ１７２Ａに挿入されて係合しており、これにより配光制御部材１４０は係止部材１７０に支持されている。

配光制御部材１４０は、押し出し成形にて一体的に形成してもよく、射出成形により形成された各部材を接着などによる貼り付け作業にて一体的に形成しても良い。図１および図２に示すように、光源装置１００の長手方向の両端部において、係止部材１７０の拡散部１７２と配光制御部材１４０とで形成されている開口部には、端板１５０が接着剤により取り付けられており、各開口部は端板１５０により塞がれている。

次に、本実施の形態１に係る光源装置１００の光の経路について説明する。図４は、実施の形態１に係る光源装置の光の経路を示す図である。図４では、光の経路を明示するため、各部材の断面のハッチングは省略されている。光の経路は、光源１１０における光軸ＯＰの中心から出射された光のＹ−Ｚ平面における経路を示すものである。そして、光軸ＯＰの方向（矢印Ｚ方向）の線を基準線、すなわち鉛直角０度の線として、その基準線からの角度がそれぞれ異なって出射された光の経路について説明する。なお、水平方向は、基準線から９０度の角度で延びる方向である。

先ず、基準線からの角度が最も大きい角度光Ｌ１の経路について説明する。図４に示すように、角度光Ｌ１は、光源１１０から第２入射面１４４に向けて出射された光のうち、一部の光に該当するものである。この角度光Ｌ１は、第２入射面１４４で屈折され、媒質部１４１内を進み第２出射面１４７で全反射され、第１出射面１４６から、光軸ＯＰを跨いで反対側、すなわち、図４において左斜め下方向に出射する。

次に、基準線からの角度が中程度の角度光Ｌ２の経路について説明する。図４に示すように、角度光Ｌ２は、光源１１０から第２入射面１４４に向けて出射された光のうち、一部の光に該当するものである。この角度光Ｌ２は、第２入射面１４４で屈折され、媒質部１４１内を進み第１出射面１４６で全反射され、第２出射面１４７から水平方向の角度９０°よりも大きい角度、すなわち、図４において右斜め上方向に出射する。

そして、基準線からの角度が最も小さい角度光Ｌ３の経路について説明する。図４に示すように、角度光Ｌ３は、光源１１０から第１入射面１４３に向けて出射された光に該当するものである。この角度光Ｌ３は、第１入射面１４３で屈折され、その後、第１出射面１４６で屈折し、外部に、すなわち図４において下方向に出射される。図５は、実施の形態１に係る光源装置の光の経路を示す図である。図５では、実施の形態１に係る光源装置の光のうち基準線からの角度が最も小さい角度光の経路が示されている。図５に示すように、第１入射面１４３の中央部１４３ａには上述の略円弧状の凹みが連続的に形成され、中心から周囲部になるにつれ、すなわち光軸ＯＰから離れるに従って、円弧の曲率が小さくなっている。この凹みには、光を散乱する効果があるが、中心部から徐々にこの曲率を小さくすることで、直下方向に出射される光の量と輝度を抑えることができる。

以上のように、本実施の形態１において、光源１１０から出射され第２入射面１４４に入射する光の光路は、角度光Ｌ１に代表されるように、第２入射面１４４で屈折され、媒質部１４１内を進み第２出射面１４７で全反射され、第１出射面１４６から、左斜め下方向に出射する光路と、角度光Ｌ２に代表されるように、第２入射面１４４で屈折され、媒質部１４１内を進み第１出射面１４６で全反射され、水平方向の角度９０°よりも大きい角度で、右斜め上方向に出射する光路とを含んでいる。

次に、本実施の形態１に係る光源装置１００の作用について説明する。図６は、実施の形態１における光源装置の配光曲線図である。図６は、図１の線Ａ−Ａ矢視断面、すなわちＹ−Ｚ平面における配光曲線を示している。図６（ａ）は、実施の形態１に係る光源装置１００の光の照射領域を示す配光分布である。さらに、図６（ｂ）は、光源装置１００から出射される光の配光領域の内、第１の配光領域１、第２の配光領域２、および第３の配光領域３に分解し、示した図である。ここで、第１の配光領域１とは、第２入射面１４４に入光し、第２出射面１４７で全反射し、第１出射面１４６から外部に出射する光で形成される配光領域である。第２の配光領域２とは、第２入射面１４４に入光し、第１出射面１４６で全反射し、第２出射面１４７から外部に出射する光で形成される配光領域である。第３の配光領域３とは、第１入射面１４３に入光し、第１出射面１４６から外部に出射する光で形成される配光領域である。第１の配光領域１は、前述の角度光Ｌ１に代表される光、第２の配光領域２は、前述の角度光Ｌ２に代表される光、第３の配光領域３は、前述の角度光Ｌ３に代表される光を示している。

第１入射面１４３の中央部１４３ａに略円弧状の凹みが連続的に形成され、光軸ＯＰから離れるに従って、円弧の曲率は小さくなっている。この凹みには光を散乱する効果があり、第１の配光領域１を広げることができる。従って、図６（ｂ）に示すように、第１の配光領域１と第３の配光領域３は連続的に形成されている。また、第２の配光領域２は、鉛直角９０度以上の領域に形成され、第１の配光領域１および第３の配光領域３と、第２の配光領域２との間の範囲γには、光が出射されていない。すなわち、範囲γは非配光領域４である。この範囲γにて出射される光は、グレアを引き起こす光である。このように、本実施の形態１によれば、１個の光源１１０で上方照射および下方照射が可能であり、かつＹ−Ｚ平面においてグレアを感じる領域に光が照射されることを抑制することができる。

なお、図６（ａ）および図６（ｂ）における上半球の配光と、下半球の配光との割合は、第２入射面１４４の形状、又は第１出射面１４６および第２出射面１４７の形状を適宜設定することによって、変更することができる。

図７は、実施の形態１の光源装置を天井に取り付けた状態を示す図である。天井板１８０に形成された穴の段部に係止部材１７０の拡散部１７２のフランジ１７２Ａが嵌合している。すなわち、光源装置１００は、拡散部１７２の端部が天井板１８０に形成された穴の縁部に隣接するよう、天井板１８０に取り付けられている。これにより、光源装置１００は室内および天井面を照らす照明器具として機能する。

なお、本実施の形態１では、係止部材１７０に拡散板１７３を設けているがこれに限るものではない。光源１１０に、例えば有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）光源のように面発光するものを用いれば、拡散板１７３を設けなくてもよい。

本実施の形態１によれば、光源装置１００において水平方向の角度９０°よりも大きい角度で、図４において右斜め上方向に出射するのは角度光Ｌ２のみである。換言すると、第２出射面１４７から出射する光により形成される第２の配光領域２のみが光源装置１００により天井面が照射される領域である。そして、第２出射面１４７は連続的な曲面を形成している。従って、光源装置１００が天井板１８０に取り付けられた状態において、天井面の照度にムラが生じることが防止され、照明空間の明るさ感の向上が図られる。

本実施の形態１によれば、第１の配光領域１と第３の配光領域３は連続的に形成されている。従って、光源装置１００が天井板１８０に取り付けられた状態において、室内の照度にムラが生じることが防止される。

本実施の形態１によれば、第１入射面１４３の中央部１４３ａに略円弧状の凹みにより、第１の配光領域１を広げることができる。従って、天井板１８０に取り付けられている光源装置１００を下方から見上げたとき、不快な眩しさを抑えることができる。

本実施の形態１によれば、Ｙ−Ｚ平面において、第１の配光領域１および第３の配光領域３と、第２の配光領域２との間の範囲γには、光が出射されず、グレアを引き起こすことがない。従って、天井板１８０に取り付けられている光源装置１００を下方から見上げたとき、不快なまぶしさを与えることがない。

実施の形態２．
次に、図８および図９を用いて本実施の形態２に関して説明する。図８は、本発明の実施の形態２における光源装置の斜視図である。図９は、実施の形態２における光源装置の断面図である。本実施の形態２において、光源装置２００は、複数のＬＥＤ２１０と筐体２３０とレンズ２４０とを備えている。図８および図９において、矢印Ｚは光源装置２００の光軸ＯＰ’の方向、矢印Ｘおよび矢印Ｙはそれぞれ光軸ＯＰ’に直交し、かつ互いに直交する方向である。

ＬＥＤ２１０は、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）タイプのものを用いてもよい。具体的には、ＬＥＤ２１０は、セラミック基板上に波長４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度の青色光を発する、発光素子であるＬＥＤチップを高密度で直接実装し、その上に青色光を黄色光に波長変換する蛍光体を混入したシリコーン樹脂を配したＣＯＢタイプのＬＥＤを用いてもよい。

筐体２３０は、基部２３１と載置部２３２とを有しており、好ましくはダイキャスト法で製造されたアルミニウム製の部材である。基部２３１は円形の底面２３１Ａと、底面２３１Ａの縁部から上方に向けて延びるリング状の壁部２３１Ｂとを有しており、略Ｕ字型の断面形状を有している。載置部２３２は円盤状を有しており、基部２３１の底面２３１Ａにおいて上方向に向けて延びるよう、基部２３１と一体的に立設されている。壁部２３１Ｂと載置部２３２との間には所定の空隙が周方向の全体にわたって形成されている。壁部２３１Ｂの端部の縁部には、周方向の全体にわたって外方にむけて延びるフランジ２３２Ａが形成されている。筐体２３０は回転対称の形状を有している。

ＬＥＤ２１０は、筐体２３０の載置部２３２の表面に実装され、ネジ締結により固定されている。ＬＥＤ２１０は光軸ＯＰ’が、筐体２３０の軸心と一致するよう、配置されている。また、基部２３１において載置部２３２が設けられている面と反対側の面には、フィン２３３が一体的に形成されており、ＬＥＤ２１０から発する熱はフィン２３３を介して放熱される。

レンズ２４０は、全体として略円筒状の部材であり、図４を参照して説明した上述の実施の形態１の配光制御部材１４０と同様の光学特性を有している。すなわち、レンズ２４０は、ＬＥＤ２１０に対向し、かつＬＥＤ２１０から出射される光が入射される入射面２４２と、入射面２４２から入射した光が進行する媒質部２４１と、媒質部２４１の外部との境界面であって光が出射する出射面２４５とを有している。入射面２４２は第１入射面２４３と第２入射面２４４とを有している。第１入射面２４３は、ＬＥＤ２１０と対向し、レンズ２４０の光軸を中心として円形に広がっている。第２入射面２４４は、第１入射面２４３の縁部から下方向へ、すなわちＬＥＤ２１０の位置する側へ向かってテーパー状に延びており、レンズ２４０の光軸から離れるよう傾斜している。出射面２４５は、第１出射面２４６と第２出射面２４７とを有している。第１出射面２４６は、媒質部２４１を挟んで第１入射面２４３と対向し、第１入射面２４３と同様、レンズ２４０の光軸を中心として円形に広がっている。第２出射面２４７は、第１出射面２４６の縁部から下方向へ、すなわちＬＥＤ２１０の位置する側へ向かって延びており、レンズ２４０の光軸に近づくよう傾斜している。レンズ２４０において、第２入射面２４４および第２出射面２４７の延長上には、下方向に延びる係止部２４８が形成されている。

係止部２４８は、筐体２３０の壁部２３１Ｂと載置部２３２との間の空隙に挿入されており、これによりレンズ２４０は筐体２３０に支持されている。この状態において、レンズ２４０の光軸、ＬＥＤ２１０の光軸ＯＰ’、筐体２３０の軸心が一致するよう、各部材の寸法および各部材間の位置関係は構成されている。すなわち、本実施の形態２において、レンズ２４０および筐体２３０は、ＬＥＤ２１０の光軸ＯＰ’を中心に回転対称となっている。従って、ＬＥＤ２１０から出射される光は、光軸ＯＰ’を含む面で切断したすべての断面において、図４で示されている実施の形態１の配光制御部材１４０による経路と同様の経路で配光される。

図９に示すように、天井板２８０に形成された開口部の縁部に筐体２３０のフランジ２３２Ａが係止されている。すなわち、光源装置２００は、筐体２３０の壁部２３１Ｂの端部が天井板２８０に形成された穴の縁部に隣接するよう、天井板２８０に取り付けられている。これにより、光源装置２００は室内および天井面を照らす照明器具として機能する。なお、ＬＥＤ２１０は不図示の電源ボックス内に内蔵されている電源回路に電気的に接続されており、ＬＥＤ２１０の点灯は、この電源回路を介して制御される。

本実施の形態２のレンズ２４０は、上述の実施の形態１の配光制御部材１４０と同様の光学特性を有している。従って、光源装置２００が天井板２８０に取り付けられた状態において、天井面の照度にムラが生じることが防止され、照明空間の明るさ感の向上が図られる。また、天井板２８０に取り付けられている光源装置２００を下方から見上げたとき、不快な眩しさを与えることもない。

実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３における光源装置の配光制御部材の断面図である。図１０は、本実施の形態３の光源装置を図１の線Ａ−Ａに相当する位置で切断した断面のうち、配光制御部材の第１入射面と第１出射面とを示す図であり、Ｙ−Ｚ平面における第１入射面と第１出射面の構成を示している。図１０に示すように、本実施の形態３の配光制御部材は、第１入射面１０００と第１出射面１０１０と媒質部１０２０とを有している。第１入射面１０００は実施の形態１の第１入射面１４３に相当し、第１出射面１０１０は実施の形態１の第１出射面１４６に相当し、媒質部１０２０は実施の形態１の媒質部１４１に相当する。図１０においては、第１入射面１０００および第１出射面１０１０の一部、すなわち光軸ＯＰの近傍から配光制御部材の短手方向の両端部のうちの一方の端部までの部分が示されている。尚、本実施の形態３において、他の部材は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

第１入射面１０００の中央部には、光源装置の短手方向に沿って複数の山折り部と複数の谷折り部とが連続して繰り返される蛇腹状の凹凸部１００１が形成されている。蛇腹状の凹凸部１００１の中央部、すなわち光軸ＯＰと交差する部分には、谷折り部１０２１が形成されている。そして、谷折り部１０２１から、配光制御部材の一方の端部の方向（図１０中の左方向）へ向かって、山折り部１０３１〜１０３６と谷折り部１０２２〜１０２６が交互に連続して形成されている。

谷折り部１０２１を構成する一対の斜面１０２１Ｂと１０２１Ｃは、それぞれ直線状斜面である。換言すると、斜面１０２１Ｂおよび１０２１Ｃの光軸ＯＰと直交する面に対する角度は、それぞれの斜面の途中で変化することなく一定である。同様に、谷折り部１０２２〜１０２６を構成する一対の斜面のうち光軸ＯＰに近い側の斜面１０２２Ｃ〜１０２６Ｃ（第１斜面）、および谷折り部１０２２〜１０２６を構成する一対の斜面のうち光軸ＯＰから遠い側の斜面１０２２Ｂ〜１０２６Ｂ（第２斜面）も、直線状斜面である。これらの直線状斜面は、光軸ＯＰと直交する面に対する角度を維持したまま光源装置の長手方向であるＸ方向に沿って延びている。

斜面１０２１Ｂを光軸ＯＰと直交する面へ投影した長さ１Ｂと、斜面１０２１Ｃを光軸ＯＰと直交する面へ投影した長さ１Ｃとは同一である。谷折り部１０２２〜１０２６を構成する一対の斜面のうち光軸ＯＰに近い側の斜面１０２２Ｃ〜１０２６Ｃ（第１斜面）を光軸ＯＰと直交する面へ投影した長さ、換言すると水平方向の長さをそれぞれ２Ｃ、３Ｃ、４Ｃ、５Ｃ、６Ｃとすると、２Ｃ＞３Ｃ＞４Ｃ＞５Ｃ＞６Ｃとなっている。また、谷折り部１０２２〜１０２６を構成する一対の斜面のうち光軸ＯＰから遠い側の斜面１０２２Ｂ〜１０２６Ｂ（第２斜面）を光軸ＯＰと直交する面へ投影した長さ、換言すると斜面１０２２Ｂ〜１０２６Ｂの水平方向の長さをそれぞれ２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ、６Ｂとすると、２Ｂ＜３Ｂ＜４Ｂ＜５Ｂ＜６Ｂとなっている。

すなわち、谷折り部１０２２〜１０２６を構成する一対の斜面のうち光軸ＯＰに近い側の斜面１０２２Ｃ〜１０２６Ｃを光軸ＯＰと直交する面へ投影した長さは、光軸ＯＰから離れるに従って小さくなっている。谷折り部１０２２〜１０２６を構成する一対の斜面のうち、光軸ＯＰから遠い側の斜面１０２２Ｂ〜１０２６Ｂを光軸ＯＰと直交する面へ投影した長さは、光軸ＯＰから離れるに従って大きくなっている。

さらに、谷折り部１０２１の１Ｂと１Ｃを足した長さ１Ａ、谷折り部１０２２の２Ｂと２Ｃとを足した長さ２Ａ、谷折り部１０２３の３Ｂと３Ｃとを足した長さ３Ａ、谷折り部１０２４の４Ｂと４Ｃとを足した長さ４Ａ、谷折り部１０２５の５Ｂと５Ｃとを足した長さ５Ａ、および谷折り部１０２６の６Ｂと６Ｃとを足した長さ６Ａは同一である。すなわち、本実施の形態３において、谷折り部１０２１〜１０２６を光軸ＯＰと直交する面へ投影した長さは同一である。

また、谷折り部１０２１〜１０２６を構成する一対の斜面のうち光軸ＯＰから遠い側の斜面１０２１Ｂ〜１０２６Ｂの光軸ＯＰと直交する方向に対する角度α１〜α６は、光軸ＯＰから離れるに従って小さくなっている。

尚、第１入射面１０００の第１入射面１０００の凹凸部１００１は、図１０に示す蛇腹状の凹凸形状が光軸ＯＰを中心として線対称に形成された形状を有している。

図１１は、実施の形態３に係る光源装置の光の経路を示す図である。図１１において、実施の形態１の光源装置の配光制御部材と同一の部材には図５の符号と同一の符号が付されている。本実施の形態３における第１入射面１０００の中央部には上述した蛇腹状の凹凸部１００１が形成されており、谷折り部を構成する一対の斜面は、それぞれ直線状に形成されており、斜面の途中で角度は変化してはいない。従って、図１１において符号１１Ａで示すように、第１入射面１０００から入射する光のうち、谷折り部を構成する一対の斜面のうち光軸ＯＰから遠い斜面（第２斜面）から入射する光については、所望の方向に配光制御して第１出射面１０１０から出射させることができる。本実施の形態３において、第２斜面の角度は、Ｙ−Ｚ平面の配光において、グレアを引き起こす領域には光が照射されない角度に設定されている。尚、Ｘ−Ｚ平面の配光については後述する。また、図１１において符号１１Ｂで示すように、第１入射面１０００から入射する光のうち、谷折り部を構成する一対の斜面のうち光軸ＯＰに近い斜面から入射する光については、下から見たときの見かけの発光部を大きくして第１出射面１０１０から出射させることができる。

谷折り部１０２２〜１０２６を構成する一対の斜面のうち、光軸ＯＰから遠い側の斜面１０２２Ｂ〜１０２６Ｂ（第２斜面）を光軸ＯＰと直交する面へ投影した長さは、光軸ＯＰから離れるに従って大きくなっている。従って、本実施の形態３によれば、所望の方向に配光制御して第１出射面１０１０から出射させることができる光の割合を増やすことができる。また、谷折り部１０２２〜１０２６を構成する一対の斜面のうち、光軸ＯＰに近い側の斜面１０２２Ｃ〜１０２６Ｃ（第１斜面）を光軸ＯＰと直交する面へ投影した長さは、光軸ＯＰから離れるに従って小さくなっている。従って、谷折り部の水平方向の長さを大きくすることなく、第２斜面の水平方向の長さの合計をより大きくすることができると共に、山折り部の高さｈ（図１０参照）を十分確保することができる。その結果、第１入射面１０００における蛇腹状の凹凸部１００１の形成領域を広くすることができる。

ここで、本実施の形態３によるＸ−Ｚ平面における配光の効果について、上述の実施の形態１の場合と比較しながら説明する。図１４は、実施の形態１に係る光源装置の配光曲線図である。図１４では、図６に示す実施の形態１に係る光源装置のＹ−Ｚ平面の配光曲線に加え、Ｘ−Ｚ平面の配光領域も示している。図１４中、図６（ｂ）に示す配光領域と同一の配光領域には同一の符号が付されている。配光領域１３はＹ−Ｚ平面の第１及び第３の配光領域、配光領域５はＸ−Ｚ平面の配光領域である。上述したように、実施の形態１によれば、光源装置のＹ−Ｚ平面においては、配光領域１３と第２の配光領域２との間の範囲γには光が出射されず、その結果、グレアの発生が抑制されている。一方、第１入射面１４３に入光し、第１出射面１４６から外部に出射する光のＸ−Ｚ平面における配光領域５は範囲γと一部重なっている。この現象について説明する。

図３を参照して説明したように、実施の形態１の第１入射面１４３の中央部１４３ａには略円弧状の凹みが連続的に形成されている。これら複数の凹みのそれぞれの円弧の形状は、隣接する凹みに最も近い部分の接線の傾きが最も大きく、凹みの底面に近づくにつれ次第に小さくなり、凹みの底面の接線の傾きは０°であり、光軸ＯＰに直交する角度となっている。すなわち、凹みの底面と第１出射面１４６とは平行となっている。従って、第１入射面１４３に入射する光のうち、中央部１４３ａの凹みの底面に入射する光は、媒質部１４１を通過し第１出射面１４６から出射するとき、第１入射面１４３の入射の角度と同じ角度で出射する。その結果、光源からＸ−Ｚ平面において浅い角度である、基準線に対し０°に近い角度で出射された光のうち、中央部１４３ａの凹みの底面若しくは底面近傍に入射する光は、基準線に対し０°に近い角度で第１出射面１４６から出射され、グレアを感じさせる領域である範囲γに照射されることとなる。図１４では、実施の形態１の光源装置１００により、Ｘ−Ｚ平面においてグレアを感じさせる範囲γに光が照射される領域を網掛けで示している。

図１２は、実施の形態３に係る光源装置の光の経路を示す図である。図１３は、実施の形態３に係る光源装置の配光曲線図である。図１２（ａ）は、Ｘ−Ｚ平面における光の経路を示し、図１２（ｂ）は、Ｙ−Ｚ平面における光の経路を示している。図１２（ａ）および図１２（ｂ）において同一の符号が付されている光線は同一の光線である。図１２（ｂ）に示されるように、光線Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４は、光源（図１２中、省略）から出射された光のうち、基準線に対して小さい角度で第１入射面１０００に入射し、媒質部１０２０を通過して、第１出射面１０１０から出射する光線である。本実施の形態３においては、谷折り部１０２１〜１０２６をそれぞれ構成する斜面１０２１Ｂ〜１０２６Ｂは、光源装置の長手方向であるＸ方向に延びる直線状斜面であり、光軸ＯＰと直交する面に対する角度は、それぞれの斜面の途中で変化することなく一定である。従って、斜面１０２１Ｂ〜１０２６Ｂの角度を適宜設定することにより、光源から出射され第１入射面１０００に入射する光のＸ方向への配光を所望の角度に制御することができる。この斜面１０２１Ｂ〜１０２６Ｂの角度設定により、図１２（ａ）において示す光線Ｌ３１〜Ｌ３４のように、Ｘ−Ｚ平面においてもグレアを引き起こす領域への出射を抑制することができる。その結果、図１３に示すように、Ｘ−Ｚ平面における配光領域５も、グレアを感じさせる領域である範囲γに重なり合うことが抑制される。

以上のように、本実施の形態３によれば、Ｙ−Ｚ平面およびＸ−Ｚ平面において、光源装置から光が照射されるとグレアを引き起こす範囲である範囲γに光が照射されることを抑制することができる。

１ 第１の配光領域、２ 第２の配光領域、３ 第３の配光領域、４ 非配光領域、５ 配光領域、１３ 配光領域、１００ 光源装置、１１０ 光源、１２０ 基板、１３０ 筐体、１３１ 筐体正面、１３２ 筐体側面、１４０ 配光制御部材、１４１ 媒質部、１４２ 入射面、１４３ 第１入射面、１４３ａ 中央部、１４４ 第２入射面、１４５ 出射面、１４６ 第１出射面、１４７ 第２出射面、１４８ 係止部、１５０ 端板、１７０ 係止部材、１７１ 保持部、１７２ 拡散部、１７２Ａ フランジ、１７３ 拡散板、１７４ 反射板、１８０ 天井板、２００ 光源装置、２１０ ＬＥＤ、２３０ 筐体、２３１ 基部、２３１Ａ 底面、２３１Ｂ 壁部、２３２ 載置部、２３２Ａ フランジ、２３３ フィン、２４０ レンズ、２４１ 媒質部、２４２ 入射面、２４３ 第１入射面、２４４ 第２入射面、２４５ 出射面、２４６ 第１出射面、２４７ 第２出射面、２４８ 係止部、２８０ 天井板、１０００ 第１入射面、１００１ 凹凸部、１０１０ 第１出射面、１０２０ 媒質部、１０２１ 谷折り部、１０２１Ｂ ：斜面、１０２１Ｃ 斜面、１０２２ 谷折り部、１０２２Ｂ 斜面、１０２２Ｃ 斜面、１０２３ 谷折り部、１０２３Ｂ 斜面、１０２３Ｃ 斜面、１０２４ 谷折り部、１０２４Ｂ 斜面、１０２４Ｃ 斜面、１０２５ 谷折り部、１０２５Ｂ 斜面、１０２５Ｃ 斜面、１０２６ 谷折り部、１０２６Ｂ 斜面、１０２６Ｃ 斜面、１０３１ 山折り部、１０３２ 山折り部、１０３３ 山折り部、１０３４ 山折り部、１０３５ 山折り部、１０３６ 山折り部、Ｌ１ 角度光、Ｌ２ 角度光、Ｌ３ 角度光、Ｌ３１ 光線、Ｌ３２ 光線、Ｌ３３ 光線、Ｌ３４ 光線、ＯＰ 光軸、ＯＰ' 光軸。

Claims (9)

1. 光源と、
   表面に前記光源が実装されている実装部材と、
   前記光源から出射される光の光軸上に配設され、前記光源から出射される光の進行方向を制御する配光制御部材とを備え、
   前記配光制御部材は、
   前記光源に対向しかつ前記光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光が進行する媒質部と、前記媒質部と外部との境界面であって前記光が出射する出射面とを有し、
   前記入射面は、前記光源へ向かって凸形状に傾斜している第１入射面と、
   前記第１入射面の端部から前記光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら前記光軸から離れるよう傾斜している第２入射面とを有し、
   前記出射面は、前記媒質部を挟んで前記第１入射面と対向し、連続的な曲面を形成しながら前記光源へ向かって凹形状に傾斜している第１出射面と、前記第１出射面の端部から前記光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら前記光軸に近づくよう傾斜している第２出射面とを有し、
   前記光源から出射され前記第１入射面に入射する光は、前記第１入射面で屈折し、前記第１出射面から外部に出射し、前記光源から出射され、前記第２入射面に入射する光の一部は、前記第１出射面で全反射し前記第２出射面から外部に出射し、前記光源から出射され、前記第２入射面に入射する他の光は、前記第２出射面で全反射し、前記第１の出射面から外部に出射するよう、前記配光制御部材が構成されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記配光制御部材の前記第１入射面に複数の略円弧状の凹みが連続的に形成されており、前記光軸から離れるに従って、前記凹みの曲率が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記配光制御部材の前記第１入射面に複数の山折り部と複数の谷折り部とが連続して繰り返される蛇腹状の凹凸部が形成されており、前記谷折り部を構成する一対の斜面は、それぞれ直線状斜面であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記蛇腹状の凹凸部の前記複数の谷折り部のうち、前記光軸上の前記谷折り部の前記一対の斜面を前記光軸と直交する面に投影した長さが同一であり、
   前記光軸から離れるに従って、前記谷折り部の前記一対の斜面のうち前記光軸に近い側の斜面である第１斜面を前記光軸と直交する面に投影した長さは小さくなり、前記谷折り部の前記一対の斜面のうち前記光軸から遠い側の斜面である第２斜面を前記光軸と直交する面に投影した長さは大きくなることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記第２斜面の前記光軸と直交する方向に対する角度は、前記光軸から離れるに従って小さくなることを特徴とする請求項３または４に記載の光源装置。
6. 前記光源から出射される光の配光領域は、
   前記第２入射面に入射し、前記第２出射面で全反射し、前記第１の出射面から外部に出射する光で形成される第１の配光領域と、
   前記第２入射面に入射し、前記第１出射面で全反射し、前記第２の出射面から外部に出射する光で形成される第２の配光領域と、
   前記第１の入射面に入射し、第１出射面から外部に出射する光で形成される第３の配光領域とにより形成され、
   前記第１の配光領域と前記第３の配光領域は連続的に形成され、前記第２の配光領域は、鉛直角９０度以上の領域に形成され、前記第１の配光領域および前記第３の配光領域と、前記第２の配光領域との間は、非配光領域が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 前記光源と前記配光制御部材の間に拡散部材が設けられており、前記拡散部材は、透過性を有し、前記光源から出射された光を拡散させる拡散板と、前記光源から出射された光を反射する反射板とを有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記実装部材および前記配光制御部材は、前記光軸を中心として回転対称の形状を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源装置。
9. 前記配光制御部材において前記第２入射面および前記第２出射面の延長上に形成されている端部が天井板に形成された穴の縁部に隣接するよう、天井板に埋め込まれて設置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光源装置。

Images