JP2019215955A

JP2019215955A - 照明装置

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Publication number: JP2019215955A
Application number: JP2016204186A
Authority: JP
Inventors: 修治大中; Shuji Onaka; 豊齊藤; Yutaka Saito
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Group Corp
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2019-12-19
Also published as: CN209688649U; DE212017000233U1; US20190234586A1; WO2018074490A1; US10605432B2

Abstract

【課題】グレアの発生を抑制しつつ、配光形状を改善することができる照明装置を提供すること。【解決手段】照明装置１は、光出射面４５及び被支持面４１ｂを備えるＬＥＤモジュール４と、半径Ｒ１の入射円形開口３１、半径Ｒ２の出射円形開口３２、及びリフレクタ３と、を有し、リフレクタ３の反射側面は、円Ｃ１によって規定され且つ光出射面４５から光出射方向に延在する円弧ＡＢ、及び円Ｃ１が略内接する円Ｃ２によって規定される円弧ＢＣを連結させて得られる曲線を、光軸ａｙに対して回動させた面であり、円Ｃ１の中心ｏ１は、光出射面４５よりも被支持面４１ｂ側にあり、光出射面４５の一方の端部４５ａからの出射光と、他方の端部４５ｂから延在する反射側面との接点Ｔから光軸ａｙに下した垂線の足ｆまでの距離ｒ、垂線の足ｆから光出射面４５までの距離ｄ、及び半径Ｒ１が、ｄ／（Ｒ１＋ｒ）≧０．６を満たす。【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）の発光素子からなる発光モジュールを光源として備える照明装置に関する。

従来、ＬＥＤ等の発光素子を備えた点光源タイプ又は面光源タイプのＬＥＤモジュールが、照明装置に広く用いられている。点光源タイプ又は面光源タイプのＬＥＤモジュールは、全体的に光軸から広がる方向に光を出射し、一般的に広範囲を照射する。このため、ＬＥＤモジュールを用いた照明装置には、照射範囲を狭めて集光するためのリフレクタが取り付けられ、例えば天井に設置されるダウンライト等の照明装置に利用されている。

ＬＥＤモジュールは、省電力、小型、及び長寿命等の面で優れた光源であり、特に近年では、技術開発の進展に伴って出力可能な発光強度が向上し、より明るさを必要とする環境においても使用できるようになってきている。その反面、発光強度が高いＬＥＤモジュールをダウンライトの光源として使用すると、ＬＥＤが発する光がリフレクタで反射されることなく人の視界に直接入射する場合には、不快なまぶしさ、すなわちグレアが生じることがある。特に、ＬＥＤモジュールの光軸から離れた方向にまで直接光が出射される場合には、人の視界に対して浅い仰角で直接光が入射することになるため、よりグレアが生じやすい条件となる。

上記のようなグレアへの対策として、例えば、特許文献１のＬＥＤ照明装置が提案されている。特許文献１のＬＥＤ照明装置は、リフレクタの形状が、外側に凸である従来のお椀型形状とは異なり、内側に凸である双曲線型に形成されている。そして、特許文献１のＬＥＤ照明装置は、当該双曲線型のリフレクタを採用することにより、従来のお椀型形状のリフレクタと比較して、グレアの発生を抑制しつつ、スムーズな配光を実現しようとするものである。

米国特許出願公開第２０１４／００６３７９２号明細書

しかしながら、上記の特許文献１に開示された双曲線型のリフレクタにおいて、１／２ビーム角が最適となる条件は、光源が理想的な点光源の場合である。本発明者らの検討に拠れば、当該双曲線型のリフレクタは、光源の発光面の面積が大きくなるほど光軸に出射光が集まって配光形状が悪化し、照射面に対して明暗ムラを生じさせてしまう問題が生じる。すなわち、グレアの発生を抑制するために直接光の出射角度を双曲線型のリフレクタで制限すると、とりわけ光源が面光源である場合には、配光形状が理想的な形状から乖離してしまう虞が生じる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＬＥＤが面光源であっても、グレアの発生を抑制しつつ、配光形状を改善することができる照明装置を提供することにある。

本発明の第１の態様は、光出射面及び前記光出射面とは反対側に位置する被支持面を備える半導体発光装置と、前記半導体発光装置からの光が入射する半径Ｒ１の入射円形開口、前記半導体発光装置から入射した光を出射し且つ前記半径Ｒ１より大なる半径Ｒ２の開口を有する出射円形開口、及び前記入射円形開口から前記出射円形開口に向って光を導光する反射側面を含む反射部と、を有し、前記反射部の反射側面は、第１の円によって規定され且つ前記半導体発光装置の光出射面から光出射方向に延在する第１の円弧、及び前記第１の円が略内接する第２の円によって規定される第２の円弧を連結させて得られる曲線を、前記半導体発光装置の光軸に対して回動させて得られる面であり、前記第１の円の中心は、前記光出射面よりも前記被支持面側に偏移した位置にあり、前記光出射面の一方の端部から出射される光と、前記光出射面の一方の端部に対向する他方の端部から光出射方向に延在する第１の円弧に連結された第２の円弧との接点を接点Ｔとした場合、接点Ｔから前記半導体発光装置の光軸に垂直に下した垂線の足までの距離ｒ、前記垂線の足から前記光出射面までの距離ｄ、及び前記半径Ｒ１が、ｄ／（Ｒ１＋ｒ）≧０．６を満たす照明装置である。

本発明の第１の態様においては、半導体発光装置が発する光のうち、反射部で反射することなく出射円形開口から出射される直接光の角度が、ｄ／（Ｒ１＋ｒ）≧０．６を満たす角度に制限される。そのため、人の視界に対して浅い仰角で直接光が入射することによるグレアの発生を抑制することができる。その上で、本発明に係る反射部の反射側面は、断面形状が第１の円弧及び第２の円弧からなるため、第２の円弧からなる反射側面の曲率によって照明領域の配光形状の概形を形成しつつ、第１の円弧からなる反射側面の曲率によって光軸周辺の光の集中を緩和することができる。それによって、本発明の第１の態様に係る照明装置は、半導体発光装置が面光源であっても、グレアの発生を抑制しつつ、配光形状を改善することができる。

本発明の第２の態様は、上記した第１の態様において、前記第１の円弧は、前記第１の円の前記入射円形開口における接線と前記半導体発光装置の前記光出射面とがなす角度が８０度以上である照明装置である。

本発明の第２の態様においては、半導体発光装置が発する光が第１の円弧において反射されるとき、その反射光の方向が、光軸に沿った方向に導光されないため、出射円形開口から出射される照明光が光軸の近傍に集中する虞を低減することができる。

本発明の第３の態様は、上記した第１又は２の態様において、前記第１の円弧と前記第２の円弧との連結点において、前記第１の円の接線と前記第２の円の接線とは、５度以下の角度で交差する照明装置である。

本発明の第３の態様においては、第１の円弧と第２の円弧とが滑らかに連結するため、反射部で反射される光が当該連結点の近傍で反射光に対してムラを発生させる虞を低減することができる。

本発明の第４の態様は、上記した第１乃至３のいずれかの態様において、前記第２の円弧は、前記第１の円弧の２倍以上１０倍以下の長さである照明装置である。

本発明の第４の態様においては、第２の円弧が第１の円弧の２倍以上の長さであることによって、照明装置１の照射面に対して光軸の周辺に暗所（ダークスポット）が形成されないようにすることができる。また、第２の円弧が第１の円弧の１０倍以下の長さであることによって、照明装置１の照射面に対して光軸の周辺に明所（ライトスポット）が形成されないようにすることができる。

本発明の第５の態様は、上記した第１乃至４のいずれかの態様において、前記距離ｄは、前記出射円形開口の端点から前記光軸に垂直に下した垂線の足と前記光出射面との距離Ｌの半分以上である照明装置である。

本発明の第５の態様においては、半導体発光装置が発する光を反射部のより広い面で反射することができるため、配光形状をより広げることができる。

本発明の第６の態様は、上記した第１乃至５のいずれかの態様において、前記反射部の反射側面は、前記第２の円に略内接する第３の円によって規定される第３の円弧を前記第２の円弧に更に連結させて得られる曲線を、前記光軸に対して回動させて得られる面である照明装置である。

本発明の第６の態様においては、反射部の反射側面が第３の円弧により出射円形開口の半径Ｒ２を設定することができるため、第１の円弧及び第２の円弧の形状を変更することなく照明装置のサイズを調整することができる。

本発明の第７の態様は、上記した第１乃至６のいずれかの態様において、前記半導体発光装置は、ＬＥＤを含むチップオンボードタイプである照明装置である。

本発明の第７の態様においては、半導体発光装置の上にレンズ等の部材を別途配置する必要が無く、表面実装型の照明装置に比して発光効率の低下を抑制することができる。

本発明に係る照明装置によれば、ＬＥＤが面光源であっても、グレアの発生を抑制しつつ、配光分布を改善することができる照明装置を提供することができる。

本発明に係る照明装置の全体構成の概略を示す斜視図である。図１中のII−II線に沿う照明装置の断面図である。本発明に係る照明装置が備えるＬＥＤモジュールの断面図である。本発明に係るリフレクタの断面形状を示す概略図である。図４中の点Ａ付近を拡大した概略図である。実施例及び比較例の照射面に対する配光形状を示すグラフである。従来技術の照明装置による配光形状を示すグラフである。本発明に係る照明装置による配光形状を示すグラフである。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、本発明の実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも本発明による照明装置を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、本発明の実施の形態で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。

先ず、本発明の実施形態に係る照明装置１の構成を図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る照明装置１の全体構成の概略を示す斜視図である。図２は、図１中のII−II線に沿う照明装置１の断面図である。

照明装置１は、筐体２、「反射部」としてのリフレクタ３、「半導体発光装置」としてのＬＥＤモジュール４、固定部材５を備える。照明装置１は、例えば、天井面に設けられた凹部に筐体２を嵌入するように設置され、鉛直下向きのリフレクタ３側から擬似的な白色光を放射するダウンライト型のＬＥＤ照明である。

筐体２は、リフレクタ３及びＬＥＤモジュール４等を内側に収容する基体２ａ、及び基体２ａの外側に設けられる放熱部２ｂから構成される。基体２ａは、光を放射するための開口部が形成されると共に、内部に収容するリフレクタ３及びＬＥＤモジュール４等の収容部品を保護する。また、放熱部２ｂは、基体２ａを介して当該収容部品から伝わる熱を筐体２の外部へ放出する。

リフレクタ３は、基体２ａの内部に配置され、図２に示すように、ＬＥＤモジュール４からの光が入射する半径Ｒ１の入射円形開口３１が形成されている。また、リフレクタ３は、半径Ｒ１より大なる半径Ｒ２の開口を有する出射円形開口３２が基体２ａの開口部に重なるように配置され、入射円形開口３１から出射円形開口３２に向かってＬＥＤモジュール４からの光を導光する反射側面３ａを含む。リフレクタ３の当該反射側面３ａの形状に関しては、詳細を後述する。

ＬＥＤモジュール４は、本実施形態では円盤状に形成され、基体２ａの内底面中央部において発光面がリフレクタ３の入射円形開口３１の位置に合わせて配置されている。ＬＥＤモジュール４の構造についても、詳細を後述する。

固定部材５は、基体２ａの内底面中央部において、ＬＥＤモジュール４を囲むように配置され、筐体２、リフレクタ３、及びＬＥＤモジュール４を一体に支持する。

次に、ＬＥＤモジュール４の詳細構造を図３を参照しつつ説明する。図３は、本発明に係る照明装置１が備えるＬＥＤモジュール４の断面図である。ＬＥＤモジュール４は、配線基板４１、複数のＬＥＤチップ４２、バンク４３、蛍光体４４を含む封止材料４６から構成されている。

配線基板４１は、例えば熱伝導率の高いアルミ基板である。また配線基板４１は、一方の面が実装面４１ａとして複数のＬＥＤチップ４２及びその動作を制御するための電子回路が実装され、他方の面が被支持面４１ｂとして固定部材５によって基体２ａの内底面側に支持される。そして、配線基板４１は、実装された電子回路を介してＬＥＤチップ４２へ電力を供給することにより、ＬＥＤチップ４２の点灯動作を制御する。

ＬＥＤチップ４２は、配線基板４１から電力が供給されることにより光を発する半導体発光素子である。また、バンク４３は、硬化された高粘度の樹脂からなり、配線基板４１上において複数のＬＥＤチップ４２を囲む土手として形成される。そして、バンク４３に蛍光体４４を含む封止材料４６を満たすことにより、複数のＬＥＤチップ４２が封止される。すなわち、ＬＥＤモジュール４は、いわゆるチップオンボードタイプの発光モジュールであり、表面実装型の発光モジュールに比して高効率で、より照明に適した光源である。そのため、ＬＥＤチップ４２の上にレンズ等の部材を別途配置する必要が無く、発光効率の低下を抑制することができる。

本実施形態において、ＬＥＤチップ４２には、４５０ｎｍのピーク波長を有した青色光を発するＬＥＤチップを用いる。具体的には、このようなＬＥＤチップとして、例えばＩｎＧａＮ半導体が発光層に用いられるＧａＮ系ＬＥＤチップがある。なお、ＬＥＤチップ４２の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施形態においてＬＥＤチップ４２が発する光のピーク波長は、３６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲内にあることが好ましく、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長範囲内にあることがより好ましい。

バンク４３によって囲まれた領域に満たされた蛍光体４４を含む封止材料４６は、ＬＥＤチップ４２から出射した青色光の波長を変換する。本実施形態に係るＬＥＤモジュール４においては、ＬＥＤチップ４２から放射された青色光と、当該青色光が蛍光体４４を含む封止材料４６によって波長変換されて出射される光とを合成し、当該合成光を光出射面４５から出射している。ここで、蛍光体４４は、ＬＥＤチップ４２から入射する青色光の少なくとも一部を吸収し、当該青色光の一部を黄色光に波長変換して白色光を合成可能である。従って、本実施形態における蛍光体４４は、青色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に青色光とは異なる波長の光を発する黄色蛍光体が用いられる。

具体的な黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５３０ｎｍ以上、好ましくは５４０ｎｍ以上、より好ましくは５５０ｎｍ以上で、通常は６２０ｎｍ以下、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ［ＹＡＧ蛍光体］、（Ｙ，Ｇｄ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏ_２：Ｅｕ、α−サイアロン、Ｌａ_３Ｓｉ_６Ｎ_１１：Ｃｅ（但し、その一部がＣａやＯで置換されていてもよい）が好ましい。

ＬＥＤモジュール４は、上記のような構成により、蛍光体４４を含む封止材料４６の表面である光出射面４５から光を出射する。ここで、光出射面４５は、本実施形態では平面視で円形であり、その半径が上記の入射円形開口３１と同じく半径Ｒ１に設定されている。すなわち、ＬＥＤモジュール４は、光出射面４５の一方の端部４５ａから、光軸を中心として一方の端部４５ａに対向する他方の端部４５ｂまでの幅を直径とする円を発光面とする面発光タイプの光源である。なお、本実施形態においては、光源の発光面径が後述する半径Ｒ２の１／４０以上である場合に面発光タイプの光源であるとする。

続いて、リフレクタ３の反射側面の形状を図４を参照しつつ詳細に説明する。図４は、本発明に係るリフレクタ３の断面形状を示す概略図である。より詳しくは、図４は、蛍光体４４を含む封止材料４６と、光出射面４５の一方の端部４５ａに対向する他方の端部４５ｂから光出射方向に延在するリフレクタ３の反射側面３ａの断面を模式的に示す。ここで、光出射面４５の一方の端部４５ａ及び他方の端部４５ｂを通る軸を水平軸ａｘとし、光出射面４５の中心を通り水平軸ａｘに垂直な軸を光軸ａｙとする。すなわち、照明装置１を天井面に設置してダウンライトとして使用する場合、水平軸ａｘが天井面に対して平行になるように配置され、光軸ａｙが照明装置１の直下の向きとなる。

リフレクタ３の反射側面は、本実施形態では、「第１の円弧」としての円弧ＡＢ、「第２の円弧」としての円弧ＢＣ、及び「第３の円弧」としての円弧ＣＤを連結した曲線を光軸ａｙに対して回動させて得られる面からなる。このとき、点Ａの回動による軌跡が、半径Ｒ１の入射円形開口３１の位置に重なる。また、点Ｄの回動による軌跡が、半径Ｒ２の出射円形開口３２の位置に重なる。ここで、反射側面の円弧ＣＤからなる部分は、必要に応じて点Ｃに連結される。そのため、リフレクタ３の反射側面３ａが円弧ＣＤを含まない場合には、点Ｃの回動による軌跡が、半径Ｒ２の出射円形開口３２の位置となる。以下、リフレクタ３の反射側面３ａが円弧ＣＤを含む場合について説明を続ける。ここで、円弧ＡＢは第１の円Ｃ１によって規定され、円弧ＢＣは第２の円Ｃ２によって規定され、円弧ＣＤは第３の円Ｃ３によって規定される。

第１の円Ｃ１は、光出射面４５の他方の端部４５ｂを通り、中心ｏ１が光出射面４５よりも被支持面４１ｂ側、すなわち、図４において水平軸ａｘよりも上方に位置する。また、第１の円Ｃ１は、光出射面４５よりも光出射方向側、すなわち、図４において水平軸ａｘよりも下方において第２の円Ｃ２に略内接する。そして、第１の円Ｃ１が端部４５ｂと重なる位置を点Ａ、第１の円Ｃ１が第２の円Ｃ２に略内接する位置を点Ｂとして、円弧ＡＢが規定される。

ここで、第１の円Ｃ１の中心ｏ１が光出射面４５よりも被支持面４１ｂ側に偏移した位置にあることによって、光出射面４５から出射し円弧ＡＢによって規定される反射側面３ａで反射した光は、出射円形開口３２の方向へ導光される。そのため、円弧ＡＢによって規定される反射側面３ａで反射した光が光出射面４５の方向へ戻ることはなく、照明装置１の発光効率の低下を抑制することができる。

図５は、図４中の点Ａ付近を拡大した概略図である。図５において、第１の円Ｃ１の点Ａにおける接線ＴＬと光出射面４５とがなす角度θ１が８０度以上であることが好ましい。それによって、リフレクタ３は、ＬＥＤモジュール４に近い円弧ＡＢによって規定される反射側面３ａで反射する光を、光軸ａｙの近傍方向に沿って導光しないため、光軸ａｙの近傍に反射光が集中する虞を低減することができる。換言すると、照明装置１の照射面に対して光軸ａｙの周辺に明所（ライトスポット）が形成されないようにすることができる。その結果、照明装置１の照射面の配向分布を算出した場合の配向形状は、中心部分が広く、均一に高照度である範囲が分布している形状となり、配向形状を広げることができる。
なお、ライトスポットが形成される場合には、高照度である範囲が中心部に集中し、配向形状が狭くなる。

第２の円Ｃ２は、点Ｂから第１の円Ｃ１の中心ｏ１を通る半直線上に中心ｏ２を有し、点Ｂにおいて円弧ＡＢと連結される円弧ＢＣを規定する。また、第３の円Ｃ３は、点Ｃにおいて第２の円Ｃ２に略内接し、円弧ＣＤを規定する。第３の円Ｃ３の中心を中心ｏ３とする。

ここで、上記の略内接とは、２つの円の接線が例えば互いに５度以下の角度で交差することを意味し、好ましくは、各接線が共通することにより当該２つの円が内接し、２つの円弧が滑らかに連結される。これにより、リフレクタ３の反射側面３ａは、２つの円弧の連結点において、反射光に対するムラの発生を抑制することができる。

また、円弧ＢＣは、円弧ＡＢの２倍以上１０倍以下の長さであることが好ましい。それによって、当該比率を２倍以上とすることで、ＬＥＤモジュール４に近い円弧ＡＢによって規定される反射側面３ａで反射する光をビーム角の範囲に均一に分散して導光することができ、光軸ａｙの近傍にも適度な反射光を導くことができる。換言すると、照明装置１の照射面に対して光軸ａｙの周辺に暗所（ダークスポット）が形成されないようにすることができる。一方で、当該比率を１０倍以下とすることで、ＬＥＤモジュール４に近い円弧ＡＢによって規定される反射側面３ａで十分な光を反射することができ、光軸ａｙに沿った方向に偏って導光しないため、光軸ａｙの近傍に反射光が集中する虞を低減することができる。換言すると、照明装置１の照射面に対して光軸ａｙの周辺に明所（ライトスポット）が形成されないようにすることができる。
なお、ダークスポットが形成される場合には、高照度である範囲が中心付近に広く存在しているが中心部で照度が低くなるため、配向形状は広いが、中央に深い凹部が存在する形状となる。

ここで、図４に示す通り、光出射面４５の一方の端部４５ａから角度θ２で発せられる光が、対向する他方の端部４５ｂから光出射方向に延在するリフレクタ３の反射側面３ａに接するときの接点を接点Ｔとする。このとき、ＬＥＤモジュール４が発する光のうち、リフレクタ３で反射することなく出射円形開口３２から照明装置１の外部へ出射される直接光の出射角度は、光出射面４５を基準として角度θ２以上に制限されることになる。

さらに、接点Ｔから光軸ａｙに垂直に下した垂線の足ｆまでの距離をｒとし、当該垂線の足ｆから光出射面４５までの距離をｄとした場合、tanθは、ｄ／（Ｒ１＋ｒ）なる式（１）で表される。ここで例えば、式（１）のｄ／（Ｒ１＋ｒ）の値が０．６である場合には、θが約３０°となる。つまり、ｄ／（Ｒ１＋ｒ）≧０．６を満たすことにより、照明装置１は、直接光の俯角が約３０°以上に制限されることになり、光軸ａｙから離れた位置にいる人の視界に浅い角度で直接光を出射しないため、グレアを抑制することができる。

一方、図４に示す通り、出射円形開口３２の端点、すなわち、点Ｄから光軸ａｙに垂直に下した垂線の足Ｆまでの距離は、出射円形開口３２の半径Ｒ２である。そして、光出射面４５から上記の垂線の足ｆまでの距離ｄは、光出射面４５から垂線の足Ｆまでの距離Ｌの半分以上となるように、リフレクタ３の形状を設定することが好ましい。それにより、円弧ＢＣ上の接点Ｔの位置が点Ｃ側に近づくことになり、ＬＥＤモジュール４が発する光をリフレクタ３のより広い面で反射することができ、配光形状をより広げることができる。

また、リフレクタ３の反射側面３ａが円弧ＣＤを有することにより、出射円形開口３２の半径Ｒ２を調整することができる。それによって、照明装置１は、例えば、上記の円弧ＡＢ及び円弧ＢＣの形状がＬＥＤモジュール４の特性に対して最適に設計された後であっても、その形状を変更することなく出射円形開口３２の大きさだけを変更して、照明装置１を設置する天井の凹部サイズ等の制約を満たすことが可能になる。

以上のように、本発明に係るリフレクタ３は、ＬＥＤモジュール４から出射する直接光の俯角を抑制することにより、グレアの発生を抑制することができる。また、リフレクタ３は、入射円形開口３１から出射円形開口３２までの断面形状が内側に凸である円弧からなるため、照明範囲に対してＬＥＤモジュール４が発する光を分散し、１／２ビーム角を広げることができる。その上で、リフレクタ３は、より光出射面４５に近い円弧ＡＢの曲率を円弧ＢＣの曲率に対して小さくすることができ、光軸ａｙ周辺に対するリフレクタ３による反射光の集中を緩和することができる。これにより、本発明に係るリフレクタ３は、ＬＥＤが面光源であっても、グレアの発生を抑制しつつ、配光形状を改善することができる。

次に、リフレクタ形状、式（１）で表されるリフレクタの傾斜、及び上記のθ１のバリエーションに対し、それぞれの特性をシミュレーションにより評価した結果を比較することで、本発明の効果について説明する。

＜実施例１＞
実施例１のリフレクタ形状は、上記説明した本発明に係る照明装置１と同様に、断面形状が円弧ＡＢと円弧ＢＣとを連結することによって規定される反射側面３ａからなる。そして、実施例１のリフレクタ形状は、上記の式（１）、すなわちｄ／（Ｒ１＋ｒ）の値が１．０であり、入射円形開口３１と光出射面４５とがなす角度、すなわち上記のθ１の値が８７度であることを条件として設定されている。

＜実施例２＞
実施例２のリフレクタ形状は、上記の実施例１のリフレクタ形状と同様に、断面形状が円弧ＡＢと円弧ＢＣとを連結することによって規定される反射側面３ａからなる。そして、実施例２のリフレクタ形状は、式（１）の値が実施例１と同様に１．０であり、θ１の値が８０度であることを条件として設定されている。

＜実施例３＞
実施例３のリフレクタ形状は、上記の実施例１及び２のリフレクタ形状と同様に、断面形状が円弧ＡＢと円弧ＢＣとを連結することによって規定される反射側面３ａからなる。そして、実施例３のリフレクタ形状は、式（１）の値が実施例１及び２と同様に１．０であり、θ１の値が５５度であることを条件として設定されている。

＜比較例１＞
比較例１のリフレクタは、上記説明した本発明に係る照明装置１とは異なり、断面形状が外側に凸である従来のお椀型形状であり、その断面の曲率が放物線によって規定されている。そして、比較例１のリフレクタ形状は、直接光の限界角度である式（１）に相当する値が０．９であり、θ１の値が２０度であることを条件として設定されている。

＜比較例２＞
比較例２のリフレクタは、上記説明した本発明に係る照明装置１とは異なり、断面形状が内側に凸である双曲線形状によって規定されている。そして、比較例２のリフレクタ形状は、式（１）の値が０．９であり、θ１の値が９０度であることを条件として設定されている。

＜比較例３＞
比較例３のリフレクタは、上記説明した本発明に係る照明装置１における円弧ＢＣのみを回動して得られる反射側面からなる。そして、比較例３のリフレクタ形状は、式（１）の値が０．４７であり、θ１の値が２５度であることを条件として設定されている。

＜比較例４＞
比較例４のリフレクタは、上記の比較例３のリフレクタ形状と同様に円弧ＢＣのみを回動して得られる反射側面からなる。そして、比較例４のリフレクタ形状は、式（１）の値が１．０であり、θ１の値が７５度であることを条件として設定されている。

実施例１乃至３及び比較例１乃至４の各条件に対する評価特性を表１に示す。ここでは、評価特性として、１／２ビーム角、ＵＧＲ、及び後述する光軸集光指標を算出している。ここで、ＵＧＲとは、照明器具のグレアを評価する指標であり、数値が低い方がグレアが発生しにくいことを意味する。尚、当該シミュレーションにおいては、光源の光束を３０００ｌｍとしてＵＧＲを算出している。

図６は、実施例及び比較例の照射面に対する配光形状を示すグラフである。より詳しくは、図６(a)〜図６(ｆ)は、上記の実施例１〜３、並びに比較例１〜２及び４の照明装置が、ダウンライトとして所定の高さから照射面を照射するときの、照射範囲に対する照度をシミュレーションによって求めた配光形状をそれぞれ示す。図６において、横軸は、照射面における照明装置直下（平面中心点）からの距離を表し、縦軸は、それぞれの距離における出射光の照度である。また、当該グラフは、あくまでも配光形状を示すものであるため、縦軸については任意単位としている。

ここで、光軸ａｙの近傍に対する出射光の集中度合を評価するための指標として、光軸集光指標を定義する。すなわち、光軸集光指標とは、照射面に対する配光形状における照度の最大値を１としたときに、照度が０．９以上となる照射面の幅を意味し、図６(a)〜図６(ｆ)のそれぞれにおいて矢印で示される幅に相当する。つまり、光軸集光指標の値が大きい程、出射光が光軸ａｙの近傍に集中することなく、照射面に対して明暗ムラを生じさせないことになる。

表１の結果から、実施例１に係るリフレクタでは、１／２ビーム角が７０度以上であり、ＵＧＲも低く、光軸集光指標の値が相対的に高いことがわかる。すなわち、実施例１に係るリフレクタは、配光形状が極めて良好である。

また、実施例２に係るリフレクタについても、実施例１と同様に、１／２ビーム角が７０度以上であり、光軸集光指標の値が相対的に高いことから、配光形状が極めて良好である。

実施例３に係るリフレクタについては、θ１の値が小さい分、１／２ビーム角が実施例１及び２ほどではないものの、光軸集光指標の値が実施例１及び２と同等であり、配光形状が比較的良好である。

一方、比較例１に係るリフレクタでは、１／２ビーム角が極めて狭く、光軸集光指標の値も極めて低いことから、光軸周辺に明所（ライトスポット）を形成していることが窺える。また、比較例２に係るリフレクタについても、１／２ビーム角が実施例１及び２に比して低く、光軸集光指標の値も相対的に低いことから、光軸周辺に集光されやすい傾向が見られる。

また、比較例３に係るリフレクタでは、リフレクタの傾斜角を水平に近づけているため、１／２ビーム角が広い反面、ＵＧＲの数値が高まり、グレアを発生させやすい特性であることが確認できる。さらに、比較例４に係るリフレクタでは、実施例１及び２のように光軸周辺への集光を抑制するための円弧ＡＢからなる反射側面を有しないため、１／２ビーム角が比較例２と同程度となっている。

次に、出射角に対する配光形状についての本発明の効果について図７及び図８を参照しながら説明する。図７は、従来技術の照明装置による出射角に対する配光形状を示すグラフであり、より詳しくは、図７は、上記の比較例２、すなわち、双曲線型のリフレクタを有する照明装置が照明範囲を照射するときの、出射角に対する照度をシミュレーションによって求めた配光形状のグラフである。図８は、本発明に係る照明装置１による出射角に対する配光形状を示すグラフであり、より詳しくは、図８は、上記の実施例１、すなわち、上記のリフレクタ３を有する照明装置１が照明範囲を照射するときの、出射角に対する照度をシミュレーションによって求めた配光形状のグラフである。ここで、従来技術の照明装置のリフレクタと本発明に係る照明装置１のリフレクタ３との形状は、上記のｄ／（Ｒ１＋ｒ）の値が互いに等しくなるように設定されている。

図７及び図８は、照明装置を中心とした半径１ｍの球面を検出面とした場合の照度の分布であり、横軸は、光軸方向を０°とする光の出射角度であり、縦軸は、それぞれの出射角度に対する照度である。また、当該グラフは、あくまでも配光形状を示すものであるため、縦軸については任意単位としている。

図７に見られるように、従来技術の照明装置は、反射光を含む照明光の出射角度が約５０°以下に抑えられている。しかしながら、双曲線型のリフレクタによる配光形状は、０°近傍が尖った形状であり、光軸周辺に出射光が集まっているため、照射面に対して明暗ムラを生じさせることを示している。

これに対し、本発明に係る照明装置１による配光形状を示す図８では、反射光を含む照明光の出射角度が同じく約５０°以下に抑えられており、その上で、０°近傍のグラフ形状に尖りが見られない。すなわち、本発明に係る照明装置１によれば、光の照射領域に対して出射光を分散させるため光軸周辺に出射光が集中せず、照射面に対して明暗ムラを生じさせる虞を低減させている。つまり、本発明に係る照明装置１は、グレアの発生を抑制しつつ、配光形状を改善することができる。

１照明装置
２筐体
２ａ基体
２ｂ放熱部
３リフレクタ
３ａ反射側面
４ＬＥＤモジュール
５固定部材
３１入射円形開口
３２出射円形開口
４１配線基板
４１ａ実装面
４１ｂ被支持面
４２ＬＥＤチップ
４３バンク
４４蛍光体
４５光出射面
４５ａ、４５ｂ端部
４６封止材料

Claims

光出射面及び前記光出射面とは反対側に位置する被支持面を備える半導体発光装置と、
前記半導体発光装置からの光が入射する半径Ｒ１の入射円形開口、前記半導体発光装置から入射した光を出射し且つ前記半径Ｒ１より大なる半径Ｒ２の開口を有する出射円形開口、及び前記入射円形開口から前記出射円形開口に向って光を導光する反射側面を含む反射部と、を有し、
前記反射部の反射側面は、第１の円によって規定され且つ前記半導体発光装置の光出射面から光出射方向に延在する第１の円弧、及び前記第１の円が略内接する第２の円によって規定される第２の円弧を連結させて得られる曲線を、前記半導体発光装置の光軸に対して回動させて得られる面であり、
前記第１の円の中心は、前記光出射面よりも前記被支持面側に偏移した位置にあり、
前記光出射面の一方の端部から出射される光と、前記光出射面の一方の端部に対向する他方の端部から光出射方向に延在する第１の円弧に連結された第２の円弧との接点を接点Ｔとした場合、接点Ｔから前記半導体発光装置の光軸に垂直に下した垂線の足までの距離ｒ、前記垂線の足から前記光出射面までの距離ｄ、及び前記半径Ｒ１が、ｄ／（Ｒ１＋ｒ）≧０．６を満たす照明装置。
前記第１の円弧は、前記第１の円の前記入射円形開口における接線と前記半導体発光装置の前記光出射面とがなす角度が８０度以上である請求項１に記載の照明装置。
前記第１の円弧と前記第２の円弧との連結点において、前記第１の円の接線と前記第２の円の接線とは、５度以下の角度で交差する請求項１又は２に記載の照明装置。
前記第２の円弧は、前記第１の円弧の２倍以上１０倍以下の長さである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
前記距離ｄは、前記出射円形開口の端点から前記光軸に垂直に下した垂線の足と前記光出射面との距離Ｌの半分以上である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置。
前記反射部の反射側面は、前記第２の円に略内接する第３の円によって規定される第３の円弧を前記第２の円弧に更に連結させて得られる曲線を、前記光軸に対して回動させて得られる面である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置。
前記半導体発光装置は、ＬＥＤを含むチップオンボードタイプである請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。