JP4018744B1 - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のLED光源と、複数の凹曲面鏡の大径側とは反対側の底部位置にそれぞれ配置されたLED光源の出射光を被照明領域に向けて反射する複数の第1反射部27を有する反射鏡部材25と、を備え、反射鏡部材25は、複数のLED光源の配置位置が、反射鏡部材25の中央部分の最隣接ピッチを周辺部分の最隣接ピッチより狭く、複数の第1反射部27の光軸方向長さを反射鏡部材25の中央部分と周辺部分とで異ならせた。
【選択図】図1
Description
また、白熱ランプ等では消費電力が増大することは避けられない。さらに、反射鏡サイズに対する光源サイズが大きいため、光の適正な反射制御が行い難く、照射光を、限られた被照明領域に均一な照度で且つ高強度で照射することが困難であった。
一方で、省エネ制御を行う照明設備では、複数照明の一部を所定の配置間隔で消灯する間引き制御等が行われることがある。この場合、照明器具ごとの点灯の有無を容易に視認したい要請もあった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、照射光を、コンパクトな装置で、限られた被照明領域に均一な照度で且つ高強度で照射することのできる照明装置を得ることにある。また、その第2の目的は、照明器具ごとの点灯の有無が容易に視認可能な照明装置を得ることにある。
(1) LED光源からの光を反射鏡を用いて被照明領域に照射する照明装置であって、
それぞれ同一の基板平面上に配設された複数のLED光源と、
前記LED光源の光出射側に前記複数のLED光源それぞれに対応して配置された凹曲面鏡で前記LED光源の出射光を被照明領域に向けて反射する複数の第1反射部を有する反射鏡部材と、を備え、
前記反射鏡部材は、光出射側端部が前記第1反射部の配列領域の最外縁部側から前記配列領域の中央部分に向けて傾斜して形成され、前記複数の第1反射部の光軸方向長さが、前記反射鏡部材の配列領域の中央部分と周辺部分とで異なることを特徴とする照明装置。
前記第1反射部の少なくとも一部は、前記凹曲面鏡の配列ピッチを前記第1反射部の平面視円形の最大直径距離よりも短く設定して、隣接する前記凹面鏡の凹曲面同士が重なった部分を終端縁とした稜線を形成したことを特徴とする照明装置。
また、隣接する凹曲面鏡同士の離間距離がより短くなるので、隣接するLED光源からの光の影が小さくなり、遠方の被照明領域における凹曲面鏡隣接方向の照度が均一となる。
前記反射鏡部材は、前記第1反射部の光軸方向長さを、前記反射鏡部材の中央部分の光軸方向長さより周辺部分の光軸長さを長く形成したことを特徴とする照明装置。
前記反射鏡部材は、前記第1反射部の光軸方向長さを、前記反射鏡部材の周辺部分の光軸方向長さより中央部分の光軸長さを長く形成したことを特徴とする照明装置。
前記反射鏡部材は、該反射鏡部材の光出射側端部が凹面状に形成されていることを特徴とする照明装置。
前記反射鏡部材は、該反射鏡部材の光出射側端部が凸面状に形成されていることを特徴とする照明装置。
前記反射鏡部材に複数配列された前記第1反射部のうち、最外縁部に配列された外側第1反射部の光軸方向が、他の第1反射部の光軸方向よりも外側に向けて傾斜されたことを特徴とする照明装置。
前記反射鏡部材の第1反射部の配列領域における最外縁部に、前記被照明領域に向けて立設され前記第1反射部側からの出射光を前記被照明領域に向けて反射する環状の第2反射部が形成されたことを特徴とする照明装置。
前記第2反射部は、最外縁に配置された前記第1反射部の凹曲面鏡と連続して接続された反射面を有することを特徴とする照明装置。
前記反射鏡部材の反射面の少なくともいずれかが梨地状に形成されたことを特徴とする照明装置。
前記LED光源が、前記反射鏡部材の中心から同心状に複数の環状列に沿って配列され、
前記LED光源の外側の環状列に対する前記第1反射部の凹曲面鏡が放物面で形成され、
前記LED光源が前記放物面の焦点位置に配置されたことを特徴とする照明装置。
前記LED光源が、前記反射鏡部材の中心から同心状に複数の環状列に沿って配列され、
前記LED光源の中央側の環状列に対する前記第1反射部の凹曲面鏡が回転楕円曲面で形成され、
前記LED光源が前記回転楕円曲面の一方の焦点位置に配置されたことを特徴とする照明装置。
前記LED光源が、前記反射鏡部材の中心から同心状に複数の環状列に沿って配列され、
前記照明装置の中央側の環状列と外側の環状列とを独立して光量制御可能な光量制御手段に接続されたことを特徴とする照明装置。
前記反射鏡部材の第1反射部は、放物面で形成された凹曲面鏡と、回転楕円曲面で形成された凹曲面鏡とが混在配置されたことを特徴とする照明装置。
図1は本発明に係る照明装置の斜視図、図2は図1に示した照明装置の平面図、図3は図2のA−A断面図である。
第1の実施の形態による照明装置は、複数のLED光源からの出射光を、反射鏡部材を用いて被照明領域に向けて照射するものであり、例えばダウンライトに好適に用いることができる。以下、照明装置がダウンライトである場合を例に説明する。ダウンライト100は、軸線方向の一端部が開口部21aとなる有底円筒形状の外筒21を有する。外筒21の開口側外周にはフランジ部23が形成され、フランジ部23は不図示の天井に穿設された取付穴の周縁に当接される。すなわち、外筒21の他端部(後部)は取付穴を介して天井懐内へ挿入される。
なお、中央部分の第1反射部27A,27Bは、照射する場所や目的に応じて適宜に、周辺部分の第1反射部27Cと同様にパラボラ面で形成されてもよい。
凹曲面鏡33の切断されない第1反射部27−1は、図4(a)に示すように、光軸Axに対称のパラボラ面43を備えることになり、LED光源31からの直接光と、反射面によって反射した反射光とが略平行光となって遠方領域に照射される。一方、凹曲面鏡33の切断された第1反射部27−2は、図4(b)に示すように、光軸Axを挟み一方側のパラボラ面44aで上記と同様に略平行光が照射され、光軸Axを挟むその反対側ではパラボラ面44bが傾斜して切除されていることにより、反射光が徐々に減少されつつ、LED光源31からの直接光の比率が徐々に増加される。その結果、図1〜図3に示す周辺部分の第1反射部27Cによれば、大局的な出射方位を固定しつつ、遠方への光量を維持しながら中央部分側への拡散光量を確保している。
図5はLED光源の駆動回路図である。
基板35には駆動回路45が接続され、駆動回路45はLED光源31に発光駆動電力を供給する。この駆動回路45としては、例えばフルレンジトランス等を用いることができる。駆動回路45は商用電源に接続し、商用電源からの電力を、直流、交流、又はパルス状の駆動電圧に変換してLED光源31に供給する。LED光源31は、駆動回路45が制御部47により制御されることで、定電流駆動でその輝度が設定される。制御部47には直流電源部49が接続され、不図示の照明パターン記憶部からの制御データを読み込むことで、駆動回路45へ駆動制御信号を送出する。
このダウンライト100では、図6に示すように、第1反射部27から出射される外周側の光線L1が、第2反射部29によって光軸側へ反射され、光の拡散が抑止可能となる。つまり、第1反射部27の集光性が高められる。これにより、被照明領域の明暗境界が鮮明となる。
さらに、ダウンライト100は、凹曲面鏡33の光軸方向の有効反射面長さが、図8(a)の周辺部分の第1反射部27Cに示す周辺部分で長くなる一方、図8(b)の中央部分の第1反射部27A,27Bに示す中央部分で短くなる。これにより、周辺部分では光軸に平行な光線成分が増大し、中央部分では光軸に対して傾斜(拡散)した光線線分が増大する。
図10は他の実施の形態に係る照明装置の分解斜視図、図11はカバーを除去した平面視を(a)、側面視を(b)に表した構成図、図12は図11のB−B断面図である。
本実施の形態による照明装置(ダウンライト)200は、軸線方向の一端部が開口部となる有底円筒形状の外筒79を有する。外筒79の開口側外周にはフランジ部73が形成され、フランジ部73は不図示の天井に穿設された取付穴の周縁に当接される。すなわち、外筒79の他端部(後部)は取付穴を介して天井懐内へ挿入される。また、フランジ部73には透明カバー75がビス77によって螺着され、透明カバー75は外筒79の開口部を覆う。
なお、中央部分の第1反射部81A,81Bは、照射する場所や目的に応じて適宜に、周辺部分の第1反射部81Cと同様にパラボラ面で形成されてもよい。
このグラフでは、第1反射部の表面処理と、外側第1反射部81Cの光軸の傾斜角度θとがそれぞれ異なる場合の照度分布が比較されている。すなわち、◆印は鏡面でθ=0°、■印は梨地状でθ=0°、▲印は鏡面でθ=4°、×印は梨地状でθ=4°、●印は蛍光灯の照度分布を表す。鏡面同士を比較した場合、θ=0°の◆印に比べ、θ=4°の▲印が中心からの距離300cm近傍で照度の高いことが分かる。つまり、傾斜させない場合に比べて被照明領域が拡大されている。
図14は第1反射部の内側・外側を個別に制御するための駆動回路図、図15は第1反射部外側の照度分布を異なる離間距離別に表したグラフ、図16は第1反射部内側の照度分布を異なる離間距離別に表したグラフ、図17は第1反射部の内側・外側を種々の駆動電流で駆動した場合の照度と被照明領域の直径距離との相関を表したグラフである。
この変形例によるダウンライト100は、LED光源31が、ダウンライト100の中心から同心状に複数の環状列に沿って配列され、ダウンライト100の中央側の環状列と、外側の環状列とを独立して光量制御可能な光量制御手段(制御部)47Aに接続している。各駆動回路45の構成は、図5に示したものと同様であるのでその説明は省略する。
図15に示すように、周辺部分の第1反射部27Cに対応するLED31bのみを駆動させてシミュレーションした結果、ダウンライト100の取り付け位置から2.0〜4.5m離れた被照明領域において、直径略200mmの狭い範囲で円形状の略均一な照度分布の形成されることが分かった。
また、図16に示すように、中央部分の第1反射部27A,27Bのみを駆動させてシミュレーションした結果、ダウンライト100の取り付け位置から3.0〜4.5m離れた被照明領域において、直径略400mmの広い範囲で円形状の略均一な照度分布の形成されることが分かった。
この変形例によるダウンライト100Aは、第1反射部27の内側・外側における直径の大小関係を逆転させている。すなわち、中央部分の第1反射部27A,27Bより、周辺部分の第1反射部27Cの直径が小さく設定されている。
この変形例によれば、被照明領域における境界の明暗差を小さくできる。
そして、ダウンライトの取り付け位置や照明条件によっては、第1反射部27の内側・外側における凹曲面鏡の形状を、前述とは逆の、内側をパラボラ面、外側を回転楕円曲面としてもよい。つまり、必要とされる照明パターンを得るために、ダウンライトの形状は適宜変更され得るものである。特に図1〜図3に示す構成においては、床平面を照明するに極めて好適な構成となっている。
この変形例によるダウンライト100Bは、第2反射部29が省略されている。したがって、第2反射部29による集束効果は、周辺部分の第1反射部27Bが受け持つこととなる。このため、照射光の集束率は低下するが、外筒21の高さ寸法Hを小さくすることができ、天井懐の狭い天井に対しても取付けを可能にできる。
この変形例によるダウンライト100Cは、特に第1反射部27の反射面を梨地状に形成している。梨地反射面67は、凹曲面鏡33の被コーティング面を、ザラザラな所謂シボ仕上げとすることにより、スパッタリングメッキ後に梨地状に形成する等、適宜な方法で形成できる。また、第2反射部29の反射面についても梨地状としてもよい。
図21は、楕円曲面からなる凹曲面鏡の第2焦点がそれぞれ異なる位置である場合(a),(b),(c)の照度分布を示す説明図である。
楕円曲面は2つの焦点位置があり、一つはLED光源31の発行面位置に設定し、他の焦点位置(第2焦点)は、第1反射部27の形状により任意に設定することができる。ここで、第2焦点を照射面(床面など)よりも手前側に設定した場合(a)は、LED光源31からの反射光が第2焦点で一旦集束され、第2焦点から照射面までの間で広がり、照射面上では広い範囲にわたって照明光が得られる。また、第2焦点を照射面に一致させた場合(b)は、狭い範囲を高強度で照明することができる。さらに、第2焦点を照射面より奥側に設定した場合(c)は、平行光に近い状態で照明光が得られ、パラボラ面と同様な指向性を有する照明光が得られる。
図22(a)は中央部が高照度で周辺に離れるにしたがって低輝度になる中央高照度の照度パターンであり、図22(b)は中央部から周辺にかけて中程度の照度が得られる照度パターンである。
第1反射部27の凹曲面鏡33を、パラボラ面や図21(b)、(c)に示す楕円曲面の数を多く配置することで図22(a)の照度分布となる傾向が強くなり、図21(a)に示す楕円曲面の数を多く配置することで図22(b)の強度分布となる傾向が強くなる。
図23は第1反射部が四角形で配列された変形例の平面図である。
この変形例によるダウンライト100Dは、例えば周辺部分の第1反射部27Cが四角形の環状に配設されている。四角形の縦横比は任意に設定することができる。このように複数の第1反射部27が四角形配列されたダウンライト100Dによれば、複数台を近接して取り付けた場合、第1反射部27の密度を高めることができる。なお、この他、周辺部分の第1反射部27Cの配列は、三角形、六角形等の多角形や、楕円、長円であってもよい。
この変形例によるダウンライト100Eは、LED光源31の配設位置を変えることで、凹曲面鏡33の深さが最外縁部と中央部分とで異なる(h1<h2<h3)ように形成している。この変形例によれば、上記構成のように、光出射面39(図3参照)を中央部分に向かって凹むように斜め(凹湾曲状)に形成せずに、凹曲面鏡33の深さを相互に異ならせることができる。これによっても、有効反射面の長い周辺部分の第1反射部27Cで光軸に平行な光線成分を増大させ、有効反射面の短い中央部分の第1反射部27A,27Bで光軸に対して傾斜した光線成分を増大させることができる。従って、より一層の薄型化が可能となり、ダウンライト100Eの設置自由度が高められる。
27,81 第1反射部
29 第2反射部
31 LED光源
33 凹曲面鏡
35 基板
39 光出射面(光出射側端部)
47A 制御部(光量制御手段)
100,200 ダウンライト(照明装置)
h1〜h3 凹曲面鏡の深さ
P1,P2 中央部分の最隣接ピッチ
P3 周辺部分の最隣接ピッチ
X2 外側第1反射部の光軸
X1 他の第1反射部の光軸
Claims (14)
- LED光源からの光を反射鏡を用いて被照明領域に照射する照明装置であって、
それぞれ同一の基板平面上に配設された複数のLED光源と、
前記LED光源の光出射側に前記複数のLED光源それぞれに対応して配置された凹曲面鏡で前記LED光源の出射光を被照明領域に向けて反射する複数の第1反射部を有する反射鏡部材と、を備え、
前記反射鏡部材は、光出射側端部が前記第1反射部の配列領域の最外縁部側から前記配列領域の中央部分に向けて傾斜して形成され、前記複数の第1反射部の光軸方向長さが、前記反射鏡部材の配列領域の中央部分と周辺部分とで異なることを特徴とする照明装置。 - 請求項1記載の照明装置であって、
前記第1反射部の少なくとも一部は、前記凹曲面鏡の配列ピッチを前記第1反射部の平面視円形の最大直径距離よりも短く設定して、隣接する前記凹面鏡の凹曲面同士が重なった部分を終端縁とした稜線を形成したことを特徴とする照明装置。 - 請求項1または請求項2記載の照明装置であって、
前記反射鏡部材は、前記第1反射部の光軸方向長さを、前記反射鏡部材の中央部分の光軸方向長さより周辺部分の光軸長さを長く形成したことを特徴とする照明装置。 - 請求項1または請求項2記載の照明装置であって、
前記反射鏡部材は、前記第1反射部の光軸方向長さを、前記反射鏡部材の周辺部分の光軸方向長さより中央部分の光軸長さを長く形成したことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の照明装置であって、
前記反射鏡部材は、該反射鏡部材の光出射側端部が凹面状に形成されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の照明装置であって、
前記反射鏡部材は、該反射鏡部材の光出射側端部が凸面状に形成されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項6記載の照明装置であって、
前記反射鏡部材に複数配列された前記第1反射部のうち、最外縁部に配列された外側第1反射部の光軸方向が、他の第1反射部の光軸方向よりも外側に向けて傾斜されたことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の照明装置であって、
前記反射鏡部材の第1反射部の配列領域における最外縁部に、前記被照明領域に向けて立設され前記第1反射部側からの出射光を前記被照明領域に向けて反射する環状の第2反射部が形成されたことを特徴とする照明装置。 - 請求項8記載の照明装置であって、
前記第2反射部は、最外縁に配置された前記第1反射部の凹曲面鏡と連続して接続された反射面を有することを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項9のいずれか1項記載の照明装置であって、
前記反射鏡部材の反射面の少なくともいずれかが梨地状に形成されたことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項10のいずれか1項記載の照明装置であって、
前記LED光源が、前記反射鏡部材の中心から同心状に複数の環状列に沿って配列され、
前記LED光源の外側の環状列に対する前記第1反射部の凹曲面鏡が放物面で形成され、
前記LED光源が前記放物面の焦点位置に配置されたことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項10のいずれか1項記載の照明装置であって、
前記LED光源が、前記反射鏡部材の中心から同心状に複数の環状列に沿って配列され、
前記LED光源の中央側の環状列に対する前記第1反射部の凹曲面鏡が回転楕円曲面で形成され、
前記LED光源が前記回転楕円曲面の一方の焦点位置に配置されたことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項12のいずれか1項記載の照明装置であって、
前記LED光源が、前記反射鏡部材の中心から同心状に複数の環状列に沿って配列され、
前記照明装置の中央側の環状列と外側の環状列とを独立して光量制御可能な光量制御手段に接続されたことを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜請求項13のいずれか1項記載の照明装置であって、
前記反射鏡部材の第1反射部は、放物面で形成された凹曲面鏡と、回転楕円曲面で形成された凹曲面鏡とが混在配置されたことを特徴とする照明装置。
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