JP2020021547A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でＬＥＤの光束を良好にしながら配光を制御できるＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】平板状の基板２の表面中央部に筒形状の反射板３を立設配置し、該反射板３の外周側に該反射板３を取り囲むように複数のＬＥＤチップ４を実装する。反射板３の筒形状は、例えば断面が円形状の円筒形状として、先端側に向かうにつれて筒径が拡大する先端側拡径形状とする。基板２の表面側に、ＬＥＤチップ４と反射板３の配設領域を含む基板表面側を覆う光透過性のカバー部材５を設け、基板２の裏面側にはヒートシンク６を設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて形成されるＬＥＤ照明装置に関するものである。

基板上に複数のＬＥＤチップを配設して形成されるＬＥＤ照明装置が広く用いられているが、照明装置としての配光は、ＬＥＤチップ自体の配光に大きく影響され、限定されてしまうため、照明装置として配光を工夫しなければならない。そこで、例えばＬＥＤチップの１つずつの周囲に反射機構を設けて配光を制御したり、ＬＥＤチップから出射された光をレンズに通すことで配光を制御したりすることが提案されている（例えば、特許文献１〜３、参照）。

特開２００１−３０４９０３号公報 特開２０１１−２２８２３０号公報 特開２０１４−２０３５４８号公報

しかしながら、ＬＥＤ光源は一つ一つの光量が大きくはないために、基板上には多数のＬＥＤ光源が配設されてＬＥＤ照明装置が形成されることになるため、ＬＥＤチップの１つずつの周囲に反射機構を設けて配光を制御しようとすると、多数のＬＥＤチップのそれぞれの周囲に反射機構やレンズを設けなければならないために構成が複雑になってしまい、製造も工数や部材等の増大が生じるといった問題があった。

本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、簡単な構成で、配光を適宜制御することができるＬＥＤ照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、平板状の基板の表面中央部に筒形状の反射板が立設配置され、該反射板の外周側に該反射板を取り囲むように複数のＬＥＤチップが実装されており、前記基板の表面側には前記ＬＥＤチップと前記反射板の配設領域を含む前記基板表面側を覆う光透過性のカバー部材が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記反射板の筒形状は断面が円形状の円筒形状と断面が楕円形状の楕円筒形状と断面が多角形状の多角筒形状のいずれかを呈しており、かつ、先端側に向かうにつれて筒径が拡大する先端側拡径形状と先端側に向かうにつれて筒径が縮小する先端側縮径形状と筒径が一定の寸胴形状のいずれかの形状を呈していることを特徴とする。

さらに、第３の発明は、前記第１または第２の発明の構成に加え、前記反射板は高分子樹脂と金属蒸着シートのいずれかにより形成されていることを特徴とする。

さらに、第４の発明は、前記第１または第２または第３の発明の構成に加え、前記基板の表面周端部側には、前記基板の表面中央側に設けられた前記反射板よりも高さが低いサブ反射板が前記基板の周端部に沿う態様で設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、平板状の基板の表面中央部に筒形状の反射板が立設配置され、該反射板の外周側に該反射板を取り囲むように複数のＬＥＤチップが実装されているので、多数のＬＥＤチップのそれぞれの周囲に反射機構やレンズを設けて配光を制御する構成と異なり、簡単な構成で、複数のＬＥＤチップからの光を全体で効率良く配光することができる。つまり、ＬＥＤチップからの出射光が基板上の筒形状の反射板によって反射することにより、照明装置全体としての光の出射領域が拡がり、照明装置の周囲全体に光を配光することができる。

なお、ＬＥＤチップから出射される光は、その反射回数が多いと減衰し、照明装置全体として光束が低下することがあるが、本発明によれば、ＬＥＤチップのそれぞれの周囲に反射機構を設ける構成と異なり、ＬＥＤチップからの出射光の一部のみが少ない回数（原則、１回のみ）前記反射板により反射する構成であるため、ＬＥＤチップから出射される光の光束を大きく減衰させることなく（全光束をほぼ確保しながら）効率良く配光を実現することができる。また、本発明においては、照明器具の光出射方向と直交する方向（直角方向）から、その照明器具を見た場合、光の出射面積が増え、グレアの低減につながる。

また、本発明によれば、前記基板の表面側には前記ＬＥＤチップと前記反射板の配設領域を含む前記基板表面側を覆う光透過性のカバー部材が設けられているので、ＬＥＤチップや反射板の配設領域をカバー部材で覆うことにより保護することができ、また、見栄えも良好にすることができる。なお、光透過性のカバーとは、ＬＥＤチップからの光を透過して照明装置が適宜の光を照射できる態様に適宜形成されるものであり、例えば透明のカバーや曇りガラス状のカバー等、様々なものが適用できる。

さらに、本発明において、前記反射板の筒形状を、断面が円形状の円筒形状と断面が楕円形状の楕円筒形状と断面が多角形状の多角筒形状のいずれかを呈するものとし、かつ、先端側に向かうにつれて筒径が拡大する先端側拡径形状と先端側に向かうにつれて筒径が縮小する先端側縮径形状と筒径が一定の寸胴形状のいずれかの形状を呈するものとするなど、形状を適宜形成することにより、用途等に合わせて適宜の配光を有する照明装置を形成できる。なお、形状と配光との関係例については後述する。

さらに、本発明において、前記反射板を高分子樹脂と金属蒸着シートのいずれかにより形成することにより、反射率を高くして光の減衰を小さくでき、照明装置の配光を効率良く行うことができる。

さらに、本発明において、前記基板の表面周端部側に、前記基板の表面中央側に設けられた前記反射板よりも高さが低いサブ反射板を前記基板の周端部に沿う態様で設けることにより、そのサブ反射板の角度によって光の配光を広げたり狭めたりすることができる。

本発明に係るＬＥＤ照明装置の第１実施例を示す模式的な側面図である。 第１実施例のＬＥＤ照明装置を斜め下方側から見た状態を示す模式的な斜視図である。 第１実施例のＬＥＤ照明装置のＬＥＤチップの配設状態を示す模式的な平面図である。 第１実施例のＬＥＤ照明装置の光反射特性を示す模式図である。 第１実施例のＬＥＤ照明装置の配光特性（ａ）を従来のＬＥＤ照明装置の配光特性（ｂ）と比べて示す模式図である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置の第２実施例を示す模式的な側面図である。 第２実施例のＬＥＤ照明装置の光反射特性を示す模式図である。 第２実施例のＬＥＤ照明装置の配光特性を示す模式図である。 その他の実施例のＬＥＤ照明装置に設けられるサブ反射板の態様例を示す模式図である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置に設けられる反射板の例を示す模式図である。 その他の実施例のＬＥＤ照明装置の一例を示す模式的な側面図である。 その他の実施例のＬＥＤ照明装置の別の例を示す模式的な側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１には、本発明に係るＬＥＤ照明装置の第１実施例が模式的な側面図により示されており、図２には第１実施例のＬＥＤ照明装置を斜め下方側から見た状態を示す模式的な斜視図が示されている。

これらの図に示されるように、本実施例のＬＥＤ照明装置１は、平板状の基板２の表面中央部に筒形状の反射板３が立設配置され、図２、図３に示されるように、反射板３の外周側に該反射板３を取り囲むように複数のＬＥＤチップ４が実装されていることを特徴とする。なお、本実施例では、ＬＥＤチップ４は約５６０個設けられているが、説明に用いる図面においては、図の簡略化および説明を分かりやすくするために、その数は省略しており、また、図４、図７、図９においては、ＬＥＤチップ４同士の間隔を大きめに記している。

反射板３は、断面が円形状の円筒形状を呈しており、かつ、先端側に向かうにつれて筒径が拡大する先端側拡径形状を呈している。また、反射板３は例えばＭＣＰＥＴ（ＭＣＰＥＴは商標）により形成されており、その反射率は約９９．９％である。ＭＣＰＥＴにより反射板３を形成すると、反射板３に入射した光が反射板３内に入り込んで拡散し、いろいろな複数の方向に（いろいろな角度で）反射するため、白色化が起こり、この割合が多いことにより、グレアが低減される。なお、反射板３は、高分子樹脂や金属蒸着シートのいずれかにより形成されていると反射率を高くして光の減衰を小さくでき、照明装置の配光を効率良く行うことができるものであり、高分子樹脂としては、例えば本実施例で適用されているＭＣＰＥＴ等のポリエチルテレフタレート樹脂やポリカーボネート樹脂、金属蒸着シートとしては、例えばアルミニウム蒸着シートが適用できる。なお、反射板３は、それ以外の材質により形成されていてもよい。

基板２の表面側には、ＬＥＤチップ４と反射板３の配設領域を含む基板表面側を覆って、光透過性のカバー部材５が設けられている。なお、カバー部材５を透明のカバー部材とすると、ＬＥＤの光束を落とさずにＬＥＤ照明装置１の見栄えをよくでき、より一層のグレア防止を望む場合等は、透明よりは光透過率が低い半透明のカバー部材５を設けるようにしてもよい。

また、基板２の裏面側には、ヒートシンク６が設けられている。ヒートシンク６の構成は周知であるのでその詳細説明は省略するが、本実施例で設けているヒートシンク６は、複数の板状の放熱フィン８が基板２上に立設配置され、基板２の周縁方向に向けて互いに間隔を介して設けられている。また、基板２には、図１に示されるように、ＬＥＤ照明装置１を天井等の適宜の設置場所に取り付けるための取り付け具７（図２には図示せず）が設けられている。取り付け具７にはＬＥＤチップ４の各ＬＥＤに電力を供給する構成が設けられている。

本実施例は以上のように構成されており、図４の矢印に示されるように、ＬＥＤチップ４から出射された光が反射板３に反射することにより配光が制御され、それにより、図５（ａ）に示されるような配光曲線となるような配光を実現することができる。なお、図５（ｂ）には、比較例として、反射板３を設けない場合の配光曲線が示されている。これらの図を比較すると分かるように、本実施例では１／２ビーム角が１２１度であり、比較例の１／２ビーム角が１１８度であるのに比べて水平方向に拡がりが大きい光となって広く光を照射できる（図４に示されるような反射光の拡がりにより基板に対して水平方向に拡がりが大きい光となっている）。

また、例えばレンズを設けて配光を制御する場合には、照明装置の効率（効率＝光束／投入電力）が大きく減衰するが、本実施例のＬＥＤ照明装置１と比較例のＬＥＤ照明装置について、前記効率について測定したところ、比較例が１８０に対し本実施例は１７６であり、光を水平方向に拡げても大きな効率低下は生じないことが確認された。

なお、本実施例のＬＥＤ照明装置１は、例えば高所に設けられる産業用の照明装置として適用できるが、配置場所や用途は適宜設定される。

次に、本発明に係るＬＥＤ照明装置の第２実施例について説明する。なお、第２実施例の説明において、前記第１実施例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。

図６には、本発明に係るＬＥＤ照明装置の第２実施例が模式的な側面図により示されている。第２実施例のＬＥＤ照明装置１は第１実施例のＬＥＤ照明装置１とほぼ同様に形成されており、第２実施例が前記第１実施例と異なる特徴的なことは、反射板３が、先端側に向かうにつれて筒径が縮小する先端側縮径形状を呈していることである。

第２実施例では、反射板３をこのような形状とすることにより、図７の矢印に示されるように、ＬＥＤチップ４から出射された光が反射板３に反射することにより配光が制御され、それにより、図８に示されるような配光曲線となるような配光を実現することができる。第２実施例では１／２ビーム角が１１０度であり、図５（ｂ）に示した比較例の１／２ビーム角が１１８度であるのに比べると水平方向に対しては集光する光となり、図の下側に拡がりを有する光を照射できる（図７に示されるような反射光の拡がりにより基板に対して垂直方向への出射量が大きい光となっている）。

また、第２実施例のＬＥＤ照明装置１は前記効率（光束／投入電力）は、１７８であり、比較例が１８０に対し、ほぼ同等の値となったことが確認された。

なお、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において様々な態様を採り得る。例えば、図９（ａ）に示されるように、第１実施例のＬＥＤ照明装置１において、基板２の表面周端部側に、基板２の表面中央側に設けられた反射板３よりも高さが低いサブ反射板９が、基板１２の周端部に沿う態様で設けられていてもよい。

サブ反射板９を設けると、サブ反射板９の角度によって光の配光を広げたり狭めたりすることができるものであり、図９（ａ）に示されるように、サブ反射板９の先端側を基板２の中央側に向けて傾けると、ＬＥＤチップ４から照射される光の配光をサブ反射板９への反射により水平方向に拡げることができる。また、その逆に、図９（ｂ）に示されるように、サブ反射板９の先端側を基板２の外側に向けて傾けると、ＬＥＤチップ４から照射される光の配光をサブ反射板９への反射により基板鉛直方向へ集光する方向に制御できる。

また、本発明のＬＥＤ照明装置に設けられる反射板３の形状や大きさ、材質、等は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、例えば図１０の（ａ）〜（ｈ）にそれぞれ示されるような形状に形成することができる。なお、図１０の（ａ）〜（ｈ）には、それぞれ、反射板３の側面図が示されており、かつ、図１０の（ｇ）、（ｈ）には、その平面図も示されている。図１０において、（ａ）〜（ｅ）は円筒形状または楕円筒形状、（ｆ）は円錐形状または楕円錐形状、（ｇ）、（ｈ）は多角筒形状であり、本発明において、楕円筒形状や、図１０（ｆ）のような円錐形状や楕円錐形状、図１０（ｇ）、図１０（ｈ）のような多角筒形状も含めて筒形状としている。

反射板３は、例えば円錐形状や楕円錐形状のように筒形状の先端側が閉じられていてもよいし、円筒形状や多角筒形状においても先端側が閉じられていてもよい。また、図１０（ｅ）に示されるような寸胴状の反射板３を設けた場合には、ＬＥＤ照明装置１における配光は反射板３を設けない場合と同様となるが、反射板３によってＬＥＤチップ４からの光が反射する際の光の吸収によってグレアの低減が可能となる。

さらに、前記各実施例では、基板２は平板により形成したが、基板２は平板状であればよく、ＬＥＤチップ４の配設面側に凸面状に湾曲していても凹面状に湾曲していてもよい。また、基板２の形状も円形状とするとは限らず、矩形状や多角形状としてもよく、適宜設定されるものである。

さらに、前記各実施例では、ヒートシンク６は、複数の板状の放熱フィン８が基板２の周縁方向に向けて互いに間隔を介して基板２上に立設されて形成されていたが、例えば図１１、図１２に示されるように、複数の板状の放熱フィン８が互いに間隔を介して平行状に並設されて形成されていてもよい。また、ヒートシンク６の形状、大きさ、材質なども特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、さらに、ヒートシンク６の代わりにファンやヒートパイプまたは水冷等の別の放熱手段を設けてもよい。

本発明のＬＥＤ照明装置は、簡単な構成で、ＬＥＤの光束を良好にしながら配光を制御できるので、家庭用としても産業用分野の照明装置としても利用できる。

１ ＬＥＤ照明装置
２ 基板
３ 反射板
４ ＬＥＤチップ
５ カバー部材
６ ヒートシンク
９ サブ反射板

Claims (4)

1. 平板状の基板の表面中央部に筒形状の反射板が立設配置され、該反射板の外周側に該反射板を取り囲むように複数のＬＥＤチップが実装されており、前記基板の表面側には前記ＬＥＤチップと前記反射板の配設領域を含む前記基板表面側を覆う光透過性のカバー部材が設けられていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記反射板の筒形状は断面が円形状の円筒形状と断面が楕円形状の楕円筒形状と断面が多角形状の多角筒形状のいずれかを呈しており、かつ、先端側に向かうにつれて筒径が拡大する先端側拡径形状と先端側に向かうにつれて筒径が縮小する先端側縮径形状と筒径が一定の寸胴形状のいずれかの形状を呈していることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記反射板は高分子樹脂と金属蒸着シートのいずれかにより形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記基板の表面周端部側には、前記基板の表面中央側に設けられた前記反射板よりも高さが低いサブ反射板が前記基板の周端部に沿う態様で設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載のＬＥＤ照明装置。

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