JP5424658B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば屋内の天井に設置され、床面などに向かって光を照射するダウンライトとして用いられる照明装置に関する。

ダウンライトは、一般に、屋内の天井などに埋め込まれて設置される、直接照明あるいは間接照明に用いられる照明装置である。ダウンライトは、たとえば白熱電球を点灯させるための電源回路などが内蔵された本体と、白熱電球を囲むように配置された、たとえばコーン状のリフレクタとを備えている。ダウンライトは、リフレクタの下部開口が天井などと面一になるように、本体およびリフレクタが天井内に埋め込まれて設置される。

このようなダウンライトでは、白熱電球が点灯すると、白熱電球から出射される光の一部は、リフレクタの内表面で反射し下方に放射される。また、白熱電球から出射される光の他の一部は、直接的に下方に放射される。

しかしながら、従来のダウンライトは、白熱電球である単一光源からの光によって室内を照射しているので、ダウンライトの直下にいる者は、ダウンライトを直視することができないほどまぶしさを受ける場合がある。また、リフレクタは、主に、白熱電球からの光を所望の領域に対して漏れないように遮る機能を果たすものの、白熱電球からの光を拡散させる機能を有しているとは言い難い。そのため、照射領域が過度に明るくなりすぎることがある。

特開２００８−１６４１７号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光源からの光によるまぶしさを抑制し、比較的やわらかな印象を醸し出すことのできるダウンライトして用いられる照明装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される照明装置は、透光性基板と、上記透光性基板に搭載された複数のＬＥＤチップと、上記複数のＬＥＤチップの主出射方向において上記ＬＥＤチップに対向して配置された反射面を有するリフレクタと、を備えたことを特徴としている。

このような構成によれば、複数のＬＥＤチップからそれらの主出射方向に発せられた光は、リフレクタの反射面で反射され、透光性基板を透過して下方に進行する。また、複数のＬＥＤチップからそれらの主出射方向とは反対側に発せられた光は、透光性基板を透過して下方に進行する。そのため、リフレクタで反射した光やＬＥＤチップから直接的に出射した光は、透光性基板を透過して外部に放射されるので、光源からの光によるまぶしさを抑制することができ、比較的やわらかな印象を醸し出すことができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記リフレクタは、上記ＬＥＤチップの主出射方向とは反対側に向けて広がるコーン状に形成されているので、ＬＥＤチップからの光をＬＥＤチップの主出射方向とは反対側にかつ放射状に放射させるのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光性基板は、上記リフレクタの下端部開口に設けられているので、ＬＥＤチップから発せられる光を透光性基板に確実に透過させることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光性基板の上記ＬＥＤチップの搭載面と反対側の面には、透光性の拡散板が設けられている。また、上記拡散板の表面は、凹凸状に形成されている。これにより、透光性基板を透過した光を拡散板を通じて外部に好ましく拡散させることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態にかかる照明装置を示す要部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。 ＬＥＤモジュールおよび基板の要部断面図である。 第１実施形態にかかる照明装置の作用を説明するための図である。 本発明の第２実施形態にかかる照明装置を示す要部断面図である。 第２実施形態にかかる照明装置の分解図である。 変形例の照明装置を示す要部断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う要部断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明の第１実施形態にかかる照明装置の一例を示す図である。図１は、照明装置の要部断面図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。

この照明装置Ａ１は、たとえば屋内の天井などに埋め込まれて設置され、いわゆるダウンライトとして用いられるものである。照明装置Ａ１は、リフレクタ１、基板２、複数のＬＥＤモジュール３、拡散板４、および筐体５を備えている。

リフレクタ１は、下方に向かうほどその断面寸法が大となるいわゆるコーン状に形成されており、たとえばアルミニウムからなる。より詳細には、リフレクタ１は、鉛直方向に対して所定の傾斜角度を有する傾斜面部１１と、傾斜面部１１の上方端を覆うように水平方向に広がった下面視で円形状の水平面部１２とを有している。傾斜面部１１の下方端には、下面視で円形状の開口１３を有している。傾斜面部１１の内表面１１ａおよび水平面部１２の内表面１２ａは、主にＬＥＤモジュール３から出射される光を反射させるための反射面とされている。

リフレクタ１の開口１３の外側円周部には、所定幅を有するフランジ１４が形成されている。フランジ１４は、照明装置Ａ１を天井などに取り付ける際に、天井などに形成された穴の縁部を隠す化粧板として機能する。フランジ１４の内側には、一対のホルダ１５が設けられている。ホルダ１５は、照明装置Ａ１を天井などに取り付ける際に、天井の一部と係合することにより、照明装置Ａ１を保持するものである。ホルダ１５は、たとえばステンレスからなり、略矩形状のプレートが折り曲げ加工されて形成されたものである。リフレクタ１の開口１３近傍の内側円周部には、基板２および拡散板４が嵌合されて設けられている。

基板２は、複数のＬＥＤモジュール３を実装することにより、複数のＬＥＤモジュール３を支持するものである。基板２は、たとえば透光性を有するガラスからなり、下面視で円形状に形成されている。基板２の実装面２ａには、複数のＬＥＤモジュール３に電力を供給するためのたとえばＣｕからなる配線パターンが形成されている。すなわち、基板２は、図３に示すように、ＬＥＤモジュール３が実装される実装面２ａ上において互いに離間する金属配線層２１，２２を備えている。

なお、後述するように、ＬＥＤモジュール３から出射される光は基板２を透過するため、基板２の実装面２ａ上における光が透過するための面積が大となるように、基板２に形成される配線パターンの面積は、可及的に小となるように形成されることが望ましい。また、配線パターンは、基板２の実装面２ａとは反対側の面にも形成可能であるが、光が基板２を透過する点を考慮すれば、実装面２ａ側のみに形成されることが望ましい。

ＬＥＤモジュール３は、図２に示すように、基板２の実装面２ａに縦横に並ぶように複数個（図２では３７個）配置されている。ＬＥＤモジュール３は、図３に示すように、配線パターンの一部にダイボンディングされたＬＥＤチップ３１、このＬＥＤチップ３１と他の配線パターンにワイヤボンディングされたワイヤ３２、および樹脂パッケージ３３を備えている。各ＬＥＤモジュール３は、ＬＥＤチップ３１の主出射方向（図３の矢印Ｓ参照）が基板２の実装面２ａと直交する方向と一致し、かつリフレクタ１側（図１では上方側）を向くように設置されている。

ＬＥＤチップ３１は、たとえばｎ型半導体およびｐ型半導体と、これらに挟まれた活性層（いずれも図示せず）とが積層した構造とされている。ＬＥＤチップ３１は、たとえばＧａＮ系半導体からなる場合、青色光を発することができる。

ＬＥＤチップ３１は、２つの電極を備えており、これらの電極は、ＬＥＤチップ３１の下面および上面に形成されている。ＬＥＤチップ３１が基板２の金属配線層２１の表面に直接的に搭載されることにより、ＬＥＤチップ３１の下面の電極は、金属配線層２１と導通している。一方、ＬＥＤチップ３１の上面の電極は、ワイヤ３２を介して基板２の金属配線層２２に接合されることにより、金属配線層２２と導通している。

樹脂パッケージ３３は、ＬＥＤチップ３１およびワイヤ３２を保護するためのものである。樹脂パッケージ３３は、ＬＥＤチップ３１から発せられる光に対して透光性を有するたとえばシリコン樹脂がポッテイングされることにより形成されている。なお、樹脂パッケージ３３に、青色光によって励起されることにより黄色光を発する蛍光材料を混入すれば、ＬＥＤモジュール３から白色光を出射させることが可能となる。また、上記黄色光を発する蛍光材料に代えて、緑色光および赤色光を発する蛍光材料を混入するようにしてもよい。

拡散板４は、ＬＥＤモジュール３から発せられ、拡散板４の内部を透過してきた光を外部に向けて拡散させるためものであり、基板２の裏側に接着されて取り付けられている。拡散板４は、たとえば基板２と透過率の異なるガラスからなり、基板２の下面視の形状と同様に円形形状とされている。拡散板４は、中心から円周側に向かうほど厚みが薄くなるドーム状に形成されている。拡散板４は、そのドーム状の表面４１が微細な凹凸状とされている。拡散板４は、基板２に接していることからＬＥＤモジュール３で生じた熱を基板２を介して放散させる機能も有する。また、拡散板４には、上記樹脂パッケージ３３に混入可能な蛍光材料が混入されていてもよい。

なお、基板２は、ＬＥＤモジュール３から発せられる光を外部に向けて拡散させる機能を有していてもよい。すなわち、拡散板４を省略してもよい。この場合、基板２の裏側は、ドーム状とされ、その表面４１には微細な凹凸が形成されている。この構成によれば、基板２とは別に、ＬＥＤモジュール３からの光を拡散させるための拡散板４を用意する必要がないので、部品コストの削減化を図ることができる。

筐体５は、リフレクタ１の上部に設けられ、回路基板５１および複数の電源部品５２を収納するためのものである。筐体５は、たとえばアルミニウムからなり、略円筒形状に形成されている。筐体５の上端には、蓋体５ａが設けられている。筐体５の内部には、ＬＥＤモジュール３を点灯させるための回路基板５１および複数の電源部品５２が配置されている。

回路基板５１は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなり、板状に形成されている。複数の電源部品５２は、ＬＥＤモジュール３に電力を供給するための電源回路として機能するものであり、回路基板５１に実装されている。複数の電源部品５２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５２ａと、たとえばコンデンサや抵抗器などの他の機能部品５２ｂとを含み、商用電源から供給される交流を直流の定電流に変換してＬＥＤモジュール３に供給する回路を構成している。

なお、図示していないが、筐体５およびリフレクタ１の内部には、筐体５内の回路基板５１と基板２とを接続する、商用電源を供給するためのケーブルが内装されている。

次に、照明装置Ａ１の作用について説明する。

本第１実施形態によれば、照明装置Ａ１が点灯されると、図４に示すように、ＬＥＤチップ３１から主出射方向を中心としてほぼ放射状に光が出射される。本第１実施形態では、リフレクタ１が反射面としての傾斜面部１１および水平面部１２を備えているので、ＬＥＤチップ３１から出射される光の一部は、矢印Ｌ１に示すように、水平面部１２の内表面１２ａにおいて反射され下方に向けて進行する。

水平面部１２の内表面１２ａにおいて反射された光のうちの一部は、基板２および拡散板４を透過し、照明装置Ａ１の外部下方（たとえば室内）に放射される。この際、基板２および拡散板４を透過した光は、拡散板４の表面４１における凹凸形状によってさらに外部に向けて拡散される。

水平面部１２の内表面１２ａにおいて反射された光のうちの他の一部は、矢印Ｌ２に示すように、リフレクタ１の傾斜面部１１の内表面１１ａでさらに反射する。そして、基板２および拡散板４を透過し、さらに拡散板４の表面４１によって拡散されながら、照明装置Ａ１の外部下方に放射される。

また、ＬＥＤチップ３１においては、矢印Ｌ３に示すように、主出射方向とは逆方向に光が出射され、この光は、基板２および拡散板４を透過し、さらに拡散板４の表面４１によって拡散されながら、照明装置Ａ１の外部下方に放射される。

このように、ＬＥＤチップ３１から出射される光のうち、主出射方向を中心に放射状に進行する光は、リフレクタ１の内部で反射され、開口１３に設けられた基板２および拡散板４を透過して下方に放射される。また、ＬＥＤチップ３１から出射される光のうち、主出射方向と反対側に向かって進行する光も、リフレクタ１の開口１３にある基板２および拡散板４を直接的に透過して下方に放射される。すなわち、リフレクタ１で反射した光やＬＥＤチップ３１から直接的に出射した光は、透光性を有する基板２および拡散板４を必ず透過し、間接的な光となって外部に放射される。したがって、たとえばダウンライトとしての照明装置Ａ１の直下にいる者は、照明装置Ａ１を直視することができないほどまぶしさを受けることはなく、照明装置Ａ１から出射される間接的な光によって、やわらかな印象を室内に醸し出すことができる。

図５および図６は、本発明の第２実施形態にかかる照明装置を示す図である。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

この第２実施形態の照明装置Ａ２は、基板２を他の基板２′と交換自在とされた点において、第１実施形態の照明装置Ａ１と異なる。すなわち、第２実施形態の照明装置Ａ２では、リフレクタ１′と、基板２′および拡散板４′とが別体に構成されており、図５に示すように、リフレクタ１′の開口１３の外側円周部に設けられる支持部材６によって、基板２′および拡散板４′を支持することができるようになっている。

より詳細には、支持部材６は、略リング状に形成されている。支持部材６は、図６に示すように、リフレクタ１′と螺合するための螺合部６１ａを有する本体６１と、本体６１の内周面側に形成され、基板２′および拡散板４′を支持するための突設片６２と、本体６１の外周面側に形成されたフランジ６３とを備えている。本体６１とフランジ６３とには、一対のホルダ１５が備えられている。

リフレクタ１′は、開口１３の外側円周部に螺合部１１ｂが形成されている。この螺合部１１ｂが支持部材６の螺合部６１ａと螺合されることにより、支持部材６はリフレクタ１′に対して着脱自在とされる。リフレクタ１′において傾斜面部１１の内表面１１ａには、傾斜面部１１に内装され図示しないケーブルに接続されたコネクタ１６が設けられている。上記ケーブルは、筐体５内の回路基板５１とコネクタ１６とを接続するものである。基板２′がリフレクタ１′に取り付けられる際、コネクタ１６に、基板２′から延び、基板２′に対して電力を供給するためのケーブル２３が接続される。

この照明装置Ａ２では、上記構成により、リフレクタ１′の開口１３に応じた大きさの任意の基板を適宜取り付けることができる。すなわち、任意の基板２′および拡散板４′を支持部材６の突設片６２で支持した上で、ケーブル２３をコネクタ１６に装着する。次いで、支持部材６の螺合部６１ａをリフレクタ１′の螺合部１１ｂに当てて支持部材６を作業者の手で回転させることにより、支持部材６をリフレクタ１′に装着する。一方、基板２′をリフレクタ１′から取り外すときには、支持部材６を逆方向に回転させて螺合部１１ｂ，６１ａ同士を離脱させ、ケーブル２３をコネクタ１６から抜脱すればよい。

第２実施形態にかかる照明装置Ａ２は、第１実施形態にかかる照明装置Ａ１と同様の作用効果を奏することに加えて、任意な基板に交換可能であることから、たとえば基板２′に実装されているＬＥＤモジュール３を他のＬＥＤモジュールに交換したり、あるいは他の種類の発光体に交換したりすることができ、利便性の高い照明装置とすることができる。

本発明に係る照明装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る照明装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、基板２，２′に実装されるＬＥＤモジュール３の実装数や配列などの実装形態は、上記実施形態に限るものではない。また、リフレクタ１，１′、基板２，２′、拡散板４，４′および筐体５の形状や大きさなども、上記した形状に限るものではない。たとえば図７および図８に示すように、リフレクタ１，１′、基板２，２′、拡散板４，４′は、下面視で略矩形状とされてもよい。

Ａ１，Ａ２ 照明装置
Ｓ 主出射方向
１，１′ リフレクタ
１１ 傾斜面部
１２ 水平面部
１３ 開口
１４ フランジ
１５ ホルダ
２，２′ 基板
２ａ 実装面
２１，２２ 金属配線層
３ ＬＥＤモジュール
３１ ＬＥＤチップ
３２ ワイヤ
３３ 樹脂パッケージ
４，４′ 拡散板
５ 筐体
５１ 回路基板
５２ 電源部品
６ 支持部材

Claims (5)

1. 透光性基板と、
   上記透光性基板に搭載された複数のＬＥＤチップと、
   上記複数のＬＥＤチップの主出射方向において上記ＬＥＤチップに対向して配置された反射面および光を出射するための下端部開口を有し、上記ＬＥＤチップの主出射方向とは反対側に向けて広がるコーン状に形成されたリフレクタと、
   上記下端部開口の外側周縁に形成されたフランジと、
   上記透光性基板の上記ＬＥＤチップの搭載面と反対側の面に設けられた、透光性の拡散板と、を備えており、
   上記透光性基板は、上記リフレクタの上記下端部開口の内側に設けられているとともに、
   上記透光性基板の厚さ方向において、上記フランジと上記拡散板との少なくとも一部どうしが重なっているとともに、
   上記リフレクタ、上記透光性基板、および上記拡散板は、互いに別体として用意されており、
   上記リフレクタの上記下端部開口に設けられ、上記フランジを具備する支持部材をさらに備えることを特徴とする、照明装置。
2. 上記リフレクタと上記支持部材とは、それぞれに設けられた螺合部によって互いに螺合されている、請求項１に記載の照明装置。
3. 上記支持部材には、突設片が設けられており、
   上記透光性基板および上記拡散板は、上記突設片によって支持されている、請求項２に記載の照明装置。
4. 上記拡散板の表面は、凹凸状に形成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の照明装置。
5. 上記拡散板は、その中心から外縁側に向かうほど厚みが薄くなるように形成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の照明装置。
   
   

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