JP5442671B2 - Ｌｅｄ照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、室内照明や鉄道車輌の車内照明などの各種照明に用いられる照明器具に関し、さらに詳しくは、ＬＥＤ（発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源とするＬＥＤ照明器具に関する。

室内照明や鉄道車輌の車内照明などに用いられる照明器具としては、従来、白熱電球や蛍光灯などを光源とする照明器具が一般に使用されている。また、近年では、白熱電球や蛍光灯などに替えて、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明器具も実用化されている（例えば、特許文献１〜３参照）。その一例として、複数のＬＥＤを基板上に実装したＬＥＤユニット及びＬＥＤ駆動回路などを器具本体に設け、そのＬＥＤユニットの各ＬＥＤからの出射光を被照射面に照射することにより室内照明などを行う照明器具がある。このようなＬＥＤを用いた照明器具によれば、低消費電力化、長寿命化、軽量化などを達成することができる。

特開２０１１−０５４３５１号公報 特開２００９−０１６０９５号公報 特開２００３−１２４５２８号公報

ところで、従来のＬＥＤ照明器具にあっては、ＬＥＤユニットの発光面（ＬＥＤの発光面）を被照射面側（天井付けの場合は下側）に向け、各ＬＥＤからの光を被照射面に直接照射する方式の照明器具が一般的である。ここで、ＬＥＤは出射光の指向性が強いため、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明器具（直接照明方式）では、光源を眩しく感じる（グレア）場合があり、また、ＬＥＤのドットが目立つ場合がある。さらに、従来のＬＥＤ照明器具では、被照射面を均一に照明することが難しいという課題がある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、被照射面を均一に照明することが可能であり、照明性能が良好なＬＥＤ照明器具を提供することを目的とする。

本発明の照明器具は、光源としてＬＥＤを用いるＬＥＤ照明器具であって、被照射面とは反対側に光を出射する複数のＬＥＤが一方向に沿って配列されたＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットに対して被照射面とは反対側に配置され、前記複数のＬＥＤから出射した光を被照射面に向けて反射する反射部材（反射板）とを備えている。

そして、前記反射部材は、反射面が前記複数のＬＥＤの配列方向に沿って一様断面で延びる部材であって、その幅方向の中央部に対向するように前記ＬＥＤユニットが配置されている。さらに、前記反射部材は、幅方向の中央部に前記ＬＥＤユニット側が凹の中央部反射面が形成され、その中央部反射面の両側に、それぞれ、前記各ＬＥＤから出射した光を外側に向けて反射する内側反射面と、前記各ＬＥＤから出射した光を当該照明器具の中央側（短手方向（幅方向）の中央側）に向けて反射する外側反射面とが形成されており、前記各ＬＥＤから出射した光を相互に異なる方向に反射するように構成されていることを特徴としている。より具体的には、前記内側反射面は、前記ＬＥＤユニット側が凸の凸曲面状の反射面（例えば、円筒凸面）であり、前記外側反射面は、前記ＬＥＤユニット側が凹の凹曲面状の反射面（例えば、円筒凹面）であることを特徴とする。

本発明のＬＥＤ照明器具によれば、各ＬＥＤの出射光を反射部材にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射する構造であるので、光源の眩しさ（グレア）がなくなるとともに、被照射面を均一に照明することができる。また、反射部材を用いた間接照明であるので、ＬＥＤのドットが目立つという問題も解消することができる。

さらに、従来のＬＥＤ照明器具（直接照明方式）においては、照射された物体の影が複数見えてしまうという問題があったが、本発明のＬＥＤ照明器具では、各ＬＥＤの出射光を反射部材にて相互に異なる方向に反射して被照射面に照射するので、そのような問題が解消され、物体の影を１つにすることが可能である。

以上のように、本発明のＬＥＤ照明器具によれば、配光性などの照明特性の向上を図ることができ、蛍光灯を光源とする照明器具に近い違和感のない照明を実現することができる。

ここで、本発明のＬＥＤ照明器具において、ＬＥＤユニットの被照射面側（ＬＥＤ発光面の反対側）に、ＬＥＤの配列方向に沿って延びる放熱フィンを設けておいてもよい。このような放熱フィンを設けておくと、ＬＥＤユニットの各ＬＥＤの放熱効果に加えて、放熱フィンが補強リブとしても機能するので、長尺体であるＬＥＤユニットの変形を抑制することができる。

本発明のＬＥＤ照明器具によれば、ＬＥＤの出射光を反射部材にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射するように構成しているので、被照射面を均一に照明することが可能となり、照明性能の向上を図ることができる。

本発明のＬＥＤ照明器具の一例を示す斜視図である。なお、図１はＬＥＤ照明器具を斜め下方から見た図である。 本発明のＬＥＤ照明器具の一例を示す斜視図である。なお、図２はＬＥＤ照明器具を斜め上方から見た図である。 図１及び図２に示すＬＥＤ照明器具の底面図である。 図１及び図２に示すＬＥＤ照明器具の側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図５の部分拡大図である。 図１及び図２に示すＬＥＤ照明器具の部分拡大斜視図である。なお、図７において天板の図示は省略している。 図１及び図２に示すＬＥＤ照明器具に用いるＬＥＤユニット及び反射板の各部の寸法を示す図である。 図１及び図２に示すＬＥＤ照明器具に用いる反射板にて反射された反射光の光路を示す図である。 本発明のＬＥＤ照明器具の他の例を示す断面図である。 本発明のＬＥＤ照明器具の別の例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明のＬＥＤ照明機器の一例を示す図である。

この例のＬＥＤ照明器具１００は、例えば、鉄道車輌の車内照明に用いられる照明器具であって、光源部１、器具本体２、反射板３、及び、駆動回路ユニット４などを備えている。

光源部１は、光源保持部材１０、ＬＥＤユニット１１、及び、前面透明板１２などによって構成されている。

ＬＥＤユニット１１は、複数のＬＥＤ１１ａ・・１１ａ及び基板１１ｂなどを備え、その基板１１ｂ上に複数のＬＥＤ１１ａ・・１１ａが一方向に沿って実装されている。この例では、ＬＥＤ１１ａ・・１１ａを２列に配列している。その２列のＬＥＤ群におけるＬＥＤ１１ａの配列ピッチは同じであるが、一方のＬＥＤ列のＬＥＤ１１ａの位置（ＬＥＤ配列方向の位置）と他方のＬＥＤ列のＬＥＤ１１ａの位置とが相互に１／２ピッチだけずれるように各ＬＥＤ１１ａが配置（千鳥配置）されている。

基板１１ｂは、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等の基材の表面に所定の導体パターンが形成された一般的なプリント配線基板やアルミニウム基材の配線基板である。光源であるＬＥＤ１１ａは表面実装型の白色ＬＥＤであって、上記基板１１ｂ上に表面実装にて実装されている。白色ＬＥＤとしては、例えば、青色ＬＥＤと、その青色ＬＥＤ素子の出力光（青色）によって黄色に発光する黄色蛍光体（例えばＹＡＧ蛍光体）などを組み合わせたものであってもよいし、青色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び赤色ＬＥＤ素子が樹脂で一体的にモールドされ、それら青色・緑色・赤色の３色を混色して白色の光を発光する、いわゆる３ｉｎ１タイプのマルチチップＬＥＤであってもよい。

光源保持部材１０は、一方向（ＬＥＤ配列方向）に沿って一様断面で延びる長尺状の部材（例えば、アルミニウム製の部材）であって、上方が開口した収容凹部１０ａが設けられており、この収容凹部１０ａの内部に上記ＬＥＤユニット１１が収容されている。ＬＥＤユニット１１は、各ＬＥＤ１１ａの発光面を上側（被照射面とは反対側）に向けた状態で収容凹部１０ａに収容されている。ＬＥＤユニット１１の上方には板状の前面透明板（例えば樹脂やガラス製）１２が配置されている。前面透明板１２は、ＬＥＤユニット１１（ＬＥＤ１１ａ・・１１ａ）の前面側をカバーするものであって、光源保持部材１０の収容凹部１０ａの内面に形成された支持溝１０ｆに嵌め込まれている。

上記光源保持部材１０におけるＬＥＤユニット１１の下方側は、中実構造のヒートシンク部（放熱部）１０ｂとなっており、ＬＥＤユニット１１の各ＬＥＤ１１ａで発生した熱を吸収して放熱することができる。ヒートシンク部１０ｂには、放熱効率を高めるために複数本（５本）の放熱フィン１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが一体形成されている。各放熱フィン１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは、ＬＥＤユニット１１の長手方向（ＬＥＤ１１ａ・・１１ａの配列方向）に沿って延びるリブ状の部材である。

一方、器具本体２は、例えば金属製の部材であって、一対の側板２１，２１、２枚の天板２２，２２、左右一対のサイドブラケット２３，２３、支持板２４、及び、電気機器収容部２５などを備えている。

一対の側板２１，２１は、一方向（ＬＥＤ１１ａ・・１１ａの配列方向）に沿って延びる部材であって、互いに対向して配置されている。一対の側板２１，２１の下端部には、後述する反射板３が一体的に設けられている。各側板２１，２１の外面には、それぞれ、各側板２１，２１の長手方向（ＬＥＤ１１ａ・・１１ａの配列方向）に沿って断面半円形状で延びる複数本（５本）の補強リブ２１ｂ・・２１ｂが形成されている。

各側板２１，２１の内面には、互いに対向する位置に支持枠２１ａ，２１ａが一体的に設けられており、これら支持枠２１ａ，２１ａに支持板２４が嵌め込まれている。支持板２４は、器具本体２の長手方向の全長に亘って延びており、その中央部の上面に電気機器収容部２５が取り付けられている。電気機器収容部２５には駆動回路ユニット４が収容されている。駆動回路ユニット４には、ＬＥＤ駆動回路及び調光回路などが組み込まれている。

天板２２，２２は、図２に示すように、一対の側板２１，２１の上部に取り付けられており、上記電気機器収容部２５を除く部分（側板２１，２１、サイドブラケット２３、及び支持板１４等によって囲われる空間）を上方から覆っている。

サイドブラケット２３，２３は、器具本体２の各端部に取り付けられている。各サイドブラケット２３は、器具本体２の各端部を覆うとともに、上記光源保持部材１０の両端部を支持する部材である。

各サイドブラケット２３には、図５及び図６に示すように、支持凹部２３ａが設けられている。この支持凹部２３ａの略上半分は半円形状の凹部２０３ａであり、略下半分は、光源保持部材１０の縦断面形状（放熱フィン１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの断面形状）に対応する形状に加工された凹部２０３ｂである。そして、各サイドブラケット２３の支持凹部２３ａに光源保持部材１０の各端部を嵌め込みながら、各サイドブラケット２３を器具本体２の各端部（一対の側板２１，２１の各端部）に取り付けることにより、器具本体２の中央部の下方位置に光源保持部材１０（ＬＥＤユニット１１）を保持することができる。この保持状態で、図５、図６及び図８に示すように、ＬＥＤユニット１１の２列のＬＥＤ列のＬＥＤ１１ａと１１ａとの中心位置が、ＬＥＤ照明器具１００の中心線（器具中心線）ＣＬに一致するようになっている。

なお、以上の構成のＬＥＤ照明器具１００において、上記天板２２，２２及びサイドブラケット２３，２３は、それぞれ、側板２１，２１に小ねじ等によるねじ止めによって組み付けられる。

また、ＬＥＤユニット１１と、電気機器収容部２５に収容する駆動回路ユニット４との配線接続は、例えば、ＬＥＤユニット１１の電線コードを、サイドブラケット２３に設けた配線穴・配線溝（図示せず）、支持板２４の端部に設けた切欠き（図示せず）、並びに、器具本体２の内部（支持板２４と天板２２との間の空間）を通じて電気機器収容部２５に導いて、駆動回路ユニット４に接続するという方法で行えばよい。また、電気機器収容部２５（駆動回路ユニット４）側から配線接続を行う場合、電線コードを同様な経路でＬＥＤユニット１１に導いて接続すればよい。

そして、この例のＬＥＤ照明器具１００は、図５に示すように、例えば、鉄道車輌の車内の天井板２００に器具本体２を取り付けた状態（天井板直付け状態）で使用される。なお、ＬＥＤ照明器具１００を取り付けるにあたり、鉄道車両の天井板２００には、上記電気機器収容部２５の貫通用の穴を設けておき、その電気機器収容部２５を天井板２００の裏側に配置する。

−反射板−
次に、反射板３の詳細について図５及び図７〜図９を参照して説明する。

この例のＬＥＤ照明器具１００において、反射板３は、ＬＥＤユニット１１に対して被照射面とは反対側に配置されており、ＬＥＤユニット１１の各ＬＥＤ１１ａの出力光を被照射面側（下方側）に向けて反射する。

反射板３は、ＬＥＤ１１ａ・・１１ａの配列方向に沿って一様断面で延びる部材であって、上述したように、器具本体２の側板２１，２１の下端部に一体的に設けられている。反射板３の断面形状（反射面の断面形状）は、器具中心線ＣＬ（図８参照）に対して左右対称の形状となっている。反射板３は、中央部反射面３１、内側反射面３２，３２、及び、外側反射面３３，３３を有する。

中央部反射面３１は、反射板３の幅方向（短手方向）の中央部に設けられている。中央部反射面３１は、器具中心線ＣＬに対して左右対称形状の凹面であって、ＬＥＤユニット１１側（下方側）が凹の一対の凹曲面（円筒凹面）３１ａ，３１ａによって構成されている。この中央部反射面３１の両側（外側）にそれぞれ内側反射面３２が形成されている。各内側反射面３２，３２は、ＬＥＤユニット１１側が凸の円筒反射面（凸曲面状の反射面）である。この各内側反射面３２，３２の外側にそれぞれ外側反射面３３が形成されている。各外側反射凹曲面３３，３３は、ＬＥＤユニット１１側が凹の円筒反射面（凹曲面状の反射面）である。

このような構成の反射板３によれば、図９に示すように、中央部反射面３１の一対の凹曲面３１ａ，３１ａによって各ＬＥＤ１１ａからの光の一部（器具中心線ＣＬに沿う方向に進行する光）を外側（ＬＥＤ照明器具１００の側方両側）に向けて反射することができる。また、各内側反射面３２，３２に入射する光（ＬＥＤ出力光）を外側（ＬＥＤ照明器具１００の側方両側）に向けて反射することができる。さらに、各外側反射凹曲面３３，３３に入射する光（ＬＥＤ出力光）を内側（ＬＥＤ照明器具１００の中心側（器具中心線ＣＬ側））に向けて反射することができる。

なお、反射板３の反射面（反射面３１，３２，３３）の色は、各ＬＥＤ１１ａの出力光を効率よく反射できる色、例えば白色とすることが好ましい。

そして、この例のＬＥＤ照明器具１００では、図８に示す下記の各部の寸法
（１）２列のＬＥＤ１１ａの中心間距離ｄ
（２）ＬＥＤ１１ａに対する反射板３の中央部の高さ（境界部Ｓ１の高さ）Ｈ１
（３）中央部反射面３１の一対の凹曲面３１ａ，３１ａの曲率半径（円筒凹面の曲率半径）
（４）中央部反射面３１の高さ（深さ）Ｈ２
（５）ＬＥＤ１１ａに対する外側反射面３３の下端部Ｓ３の高さＨ３
（６）中央部反射面３１と内側反射面３２との境界部Ｓ１間の距離Ｌ１（器具中心線ＣＬに対する各境界部Ｓ１の距離［Ｌ１／２］）
（７）内側反射面３２，３２の曲率半径（円筒凸面の曲率半径）
（８）内側反射面３２と外側反射面３３との境界部Ｓ２間の距離Ｌ２（器具中心線ＣＬに対する各境界部Ｓ２の距離［Ｌ２／２］）
（９）外側反射面３３の曲率半径（円筒凹面の曲率半径）
（１０）２つの外側反射面３３の下端部Ｓ３間の距離Ｌ３（器具中心線ＣＬに対する各下端部Ｓ３の距離［Ｌ３／２］）
などの寸法を適合することにより、各ＬＥＤ１１ａから出射した光を反射板３にて相互に異なる方向に反射するように、つまり、図９に示すように反射板３にて反射した反射光の光路分布が均一になるように構成した点に特徴がある。

以上のように、この例のＬＥＤ照明器具１００によれば、各ＬＥＤ１１ａの出射光を反射板３にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射する構造であるので、光源の眩しさ（グレア）がなくなるとともに、被照射面を均一に照明することができる。また、反射板３を用いた間接照明であるので、ＬＥＤ１１ａのドットが目立つという問題も解消することができる。

さらに、従来のＬＥＤ照明器具（直接照明方式）においては、照射された物体の影が複数見えてしまうという問題があったが、この例のＬＥＤ照明器具１００では、各ＬＥＤ１１ａの出射光を反射板３にて相互に異なる方向に反射して被照射面に照射するので、そのような問題が解消され、物体の影を１つにすることが可能である。しかも、図９に示すように、各ＬＥＤ１１ａの出力光の一部が室内の天井面に向かうので、天井面を照らすことも可能になる。

このように、この例のＬＥＤ照明器具１００によれば、配光性等の照明特性の向上を図ることができ、蛍光灯を光源とする照明器具に近い違和感のない照明を実現することができる。

また、この例のＬＥＤ照明器具１００では、反射板３の中央部つまりＬＥＤユニット１１の各ＬＥＤ１１ａが対向する部分に中央部反射面（凹面）３１を設けているので、図９に示すように、反射板３で反射された反射光の光路角度（反射光の光軸角度）を広げることが可能となり、照明領域を拡大することができる。

さらに、この例のＬＥＤ照明器具１００では、ＬＥＤユニット１１を保持する光源保持部材１０に、ＬＥＤユニット１１の長手方向に沿って延びる複数の放熱フィン１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを設けているので、ＬＥＤユニット１１の各ＬＥＤ１１ａが発生する熱を効率よく放熱することができる。しかも、このような放熱効果に加えて、放熱フィン１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが補強リブとしても機能するので、長尺体であるＬＥＤユニット１１（光源保持部材１０）の変形を抑制することができる。

なお、以上の構成のＬＥＤ照明器具１００において、長尺体である光源保持部材１０（ＬＥＤユニット１１）の剛性を高めるために、器具本体２の中央部などに、光源保持部材１０を支持板２４に支持する支持ステーを設けておいてもよい。

−他の実施形態−
以上の例では、天井面直付けタイプのＬＥＤ照明器具について説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、図１０に示すように、反射板３を天井板２００に直付けする構造（天井埋込み型）のＬＥＤ照明器具であってもよい。また、図１１に示すように、天井板３００自体に反射板３を一体形成した構造（天井板一体型）のＬＥＤ照明器具であってもよい。なお、図１０及び図１１に示すＬＥＤ照明器具において、反射板１０の反射面（中央部反射面３１、内側反射面３２，３２及び外側反射面３３，３３）、及び、光源部１（光源保持部材１０）等については上記した実施形態と基本的に同じ構造のものを用いる。

以上の例では、ＬＥＤユニット１１を構成するＬＥＤ群の列数を２列としているが、これに限られることなく、ＬＥＤ群の列数は１列または３列以上であってもよい。

以上の例では、表面実装型のＬＥＤを用いたＬＥＤ照明器具について説明したが、本発明はこれに限られることなく、例えば、リードフレームに配置された発光素子をガラスや樹脂などの被覆部材でモールドして形成された砲弾型のＬＥＤを用いてＬＥＤ照明器具を構成してもよい。

本発明は、室内照明や鉄道車輌の車内照明などの各種照明に用いられる照明器具に利用可能であり、さらに詳しくは、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明器具に有効に利用することができる。

１００ ＬＥＤ照明器具
１ 光源部
１０ 光源保持部材
１０ｂ ヒートシンク部
１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ 放熱フィン
１１ ＬＥＤユニット
１１ａ ＬＥＤ
１１ｂ 基板
１２ 前面ガラス
２ 器具本体
２１ 側板
２２ 天板
２３ サイドブラケット
２３ａ 支持凹部
２４ 支持板
３ 反射板
３１ 中央部反射面
３１ａ 凹曲面
３２ 内側反射面
３３ 外側反射面

Claims (3)

1. 光源としてＬＥＤを用いる照明器具であって、
   被照射面とは反対側に光を出射する複数のＬＥＤが一方向に沿って配列されたＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットに対して被照射面とは反対側に配置され、前記複数のＬＥＤから出射した光を被照射面に向けて反射する反射部材とを備え、
   前記反射部材は、反射面が前記複数のＬＥＤの配列方向に沿って一様断面で延びる部材であって、その幅方向の中央部に対向するように前記ＬＥＤユニットが配置されているとともに、前記反射部材は、幅方向の中央部に前記ＬＥＤユニット側が凹の中央部反射面が形成され、その中央部反射面の両側に、それぞれ、前記各ＬＥＤから出射した光を外側に向けて反射する内側反射面と、前記各ＬＥＤから出射した光を当該照明器具の中央側に向けて反射する外側反射面とが形成されており、前記各ＬＥＤから出射した光を相互に異なる方向に反射するように構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
2. 請求項１記載のＬＥＤ照明器具において、
   前記内側反射面は、前記ＬＥＤユニット側が凸の凸曲面状の反射面であり、前記外側反射面は、前記ＬＥＤユニット側が凹の凹曲面状の反射面であることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
3. 請求項１または２記載のＬＥＤ照明器具において、
   前記ＬＥＤユニットの被照射面側に、前記複数のＬＥＤの配列方向に沿って延びる放熱フィンが設けられていることを特徴とするＬＥＤ照明器具。

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