JP5628655B2

JP5628655B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP5628655B2
Application number: JP2010279404A
Authority: JP
Inventors: 功横内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: JP2012129064A

Description

本発明は、ＬＥＤからの出射光を集光する反射面の形成された光学部材を備える照明器具に関する。

ＬＥＤから照射された光を照射方向の前方へと導く光学部材や凹面反射鏡を備えた照明器具が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１の車両用標識灯は、ＬＥＤからの光を灯具前方へと導く光学部材を配置し、透明樹脂の光学部材にレンズ部、連結部、反射部を一体に成形し、ＬＥＤから光学部材に照射される光のうち光軸寄りの光をレンズ部で屈折させて灯具前方へと透過させ、光軸から外れた側方寄りの光を反射部で灯具前方へと反射させ、ＬＥＤから照射される光を万遍なく利用する構成としている。

特許文献２の広域照明装置は、基板に、第一のＬＥＤ光と第二のＬＥＤ光源が設けられる。第一凹面反射鏡は、第一のＬＥＤ光源を底部位置とし、第一のＬＥＤ光源からの光を遠方に反射する。第二凹面反射鏡は、第二のＬＥＤ光源を底部位置とし、第一凹面反射鏡側の基板面からの反射鏡高さが高く、第一凹面反射鏡とは反対側の反射鏡高さが低くなるように斜めに切断され、第二のＬＥＤ光源からの光を近傍に反射し、エネルギーロスの少ない高効率な配光制御を可能としている。

これらの照明器具では、光学部材の反射部や凹面反射鏡が鏡面処理され、ＬＥＤからの直接光と反射光とで照射が行われる。反射部や凹面反射鏡は、鏡面処理後は表面保護のためにコーティング剤によって保護膜が形成されていた。

特開２００６−５４０９２号公報（請求項１、図２）特開２００８−９８０８８号公報（請求項１、図２）

しかしながら、図７に示すように、ＬＥＤ１００からの一部の光１０１は、光学部材１０２の反射鏡筒部１０３に当たりながらも、鏡面処理が施されていない反射面外の鏡筒端面１０４に照射されて透過し、反射面１０５によって集光されることなくロスとなり、光の利用効率を低下させていた。また、ＬＥＤ１００を実装した基板１０６と、光学部材１０２との間には一定の距離の絶縁用間隙１０７を設けていることから光のロスとなる範囲Ｄが広くなり、ＬＥＤ１００から横に出射される光１０８が、その絶縁用間隙１０７を抜けることからも光のロスを発生させ、光の利用効率をさらに低下させていた。
なお、光学部材１０２への鏡面処理には鏡面部保護のためのコーティング１０９を施さなければならないことから、コーティング剤には透過性が必須となるという制約があった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、反射面に入射しない光のロスを低減し、光の利用効率を高めることのできる照明器具を提供することにある。

本発明に係る照明器具は、器具本体と、前記器具本体に固定され、かつ下面にＬＥＤが実装されるＬＥＤ実装基板と、前記ＬＥＤ実装基板の下方に配置され、光透過性の材料からなり、前記ＬＥＤ側となる裏面に、前記ＬＥＤに対応して反射鏡筒部が突設される、光学部材としての反射板と、を有し、前記反射鏡筒部の外面は、前記ＬＥＤ実装基板に垂直な軸を中心とする回転放物面であり、前記回転放物面である前記反射鏡筒部の外面は、前記外面を光の反射面とするための被覆材によって被覆され、前記反射鏡筒部の最上端と前記ＬＥＤ実装基板の前記下面との間には、所定距離の間隙が設けられ、前記ＬＥＤは、前記ＬＥＤ実装基板の下面の、前記軸と交わる位置において実装されるものである。

また、本発明は、前記反射鏡筒部の内面に、前記ＬＥＤからの光を拡散する凹凸が設けられるものである。

さらに、本発明は、前記反射鏡筒部の外面に被覆される前記被覆材の表面を覆う電気的絶縁膜が形成されるものである。

本発明に係る照明器具によれば、反射面に入射しない光のロスを低減し、光の利用効率を高めることができる。

本発明に係る照明器具の斜視図図１に示した照明器具の縦断面図図２に示した枠体の斜視図図３に示した枠体の分解斜視図ＬＥＤと光学部材との位置関係を示す照明器具の要部拡大断面図図６に示した反射鏡筒部の拡大図従来の照明器具における反射鏡筒部の拡大図

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る照明器具の斜視図、図２は図１に示した照明器具の縦断面図である。
照明器具１０は、天井１１に設けられた取付穴１２に埋設して下方を照明するダウンライトとして用いることができる。照明器具１０は、器具本体１３と、枠体１４と、点灯電源装置１５とを有する。器具本体１３にはＬＥＤ発光部１６が備えられる。枠体１４は外筒１７と補助反射板１８とからなる。

器具本体１３は、絶縁性を有する硬質な樹脂材料を用いて円筒形状に形成され、下方に器具開口部１９を有している。器具本体１３には、上方に向けて突出形成されている複数の放熱フイン２０と、ＬＥＤ発光部１６に点灯のための電力を供給する点灯電源装置１５が取り付けられている。点灯電源装置１５は、器具本体１３から外側に大きく張り出して設けられており、端部に取り付けられた電源端子台２１を通じて、外部の商用電源に電気的に接続される。

図３は図２に示した枠体１４の斜視図、図４は図３に示した枠体１４の分解斜視図である。
枠体１４は、器具本体１３の外径寸法と同一の外径寸法を有する円筒形状に形成されており、器具本体１３の下側に一体的に組み付けられている。枠体１４は枠体上部開口２２および枠体下部開口２３を有し、枠体上部開口２２には、図２に示したＬＥＤ発光部１６および前面パネル２４が収容される。

枠体１４の外筒１７には、複数（ここでは、例えば３個）のバネ取付部２５が設けられており、それぞれに図１に示した取付バネ２６が取り付けられている。従って、照明器具１０を天井１１の取付穴１２に取り付ける際には、取付バネ２６を器具本体１３の上方（図２中矢印Ａ方向）へ弾性変形させて取付穴１２に挿入する。その後、手を放して取付バネ２６が水平方向（図２中矢印Ｂ方向）へ開くことにより、取付バネ２６の下面と後述する鍔部２７の上面との間に天井１１を挟んで、照明器具１０を天井１１に固定する。

バネ取付部２５は、外周に沿って両側に、外側へ突出する第１突出部２８を有し、枠体１４の中心に対して対称な位置の２個の第２突出部２９は、器具本体１３に取り付けるネジ止め部となっている。また、枠体下部開口２３の周囲には、取り付け状態で天井１１の下面に露出する円環状の鍔部２７が外側に張り出して一体的に設けられている。

枠体１４の上部には、補助反射板１８を取り付ける補助反射板取付部３０が、全周に亘って内側に突出して設けられている。枠体１４の内面に取り付けられる補助反射板１８は、薄板からなる全体略円錐台形状をしており、補助板上部開口３１および補助板下部開口３２を有する。補助板上部開口３１は、前面パネル２４を介してＬＥＤ発光部１６の前方に開口する。補助反射板１８の側板部３３は、例えば楕円や放物面状等の曲面に形成されていて、ＬＥＤ発光部１６からの光を、補助板下部開口３２から所定の方向および範囲に反射する。また、補助板下部開口３２の周囲には引っ掛け部３４が外向きに突出して設けられており、枠体１４の下方から組み込んだときに、鍔部２７に下方から当接する。
なお、加締める前の状態の補助反射板１８の上端部には、補助反射板１８を枠体１４に取り付けるための加締め部３５が設けられている。加締め部３５は、加締め前の状態では、真っ直ぐに上方に伸びた円筒形状をしている。

補助反射板１８の取り付けは、補助反射板１８を枠体下部開口２３から上方へ挿入し、補助反射板１８の下端部に設けられている引っ掛け部３４を、枠体１４の鍔部２７の下面に当接させる。この状態では、図４に示す補助反射板１８の加締め部３５が、枠体１４の補助反射板取付部３０の内側から上方へ真っ直ぐに突出する。補助反射板取付部３０の上方へ突出している加締め部３５は、外側へ折り返して、枠体１４の凸部３６（図５参照）を内包するように折り曲げて加締められる。器具本体１３と枠体１４は、器具本体１３からのネジ（図示省略）を枠体１４の第２突出部２９にねじ込んで結合される。

図５はＬＥＤ３７と光学部材３８との位置関係を示す照明器具１０の要部拡大断面図である。
枠体上部開口２２には、ＬＥＤ発光部１６が取り付けられる。ＬＥＤ発光部１６の光出射側には光学部材３８である反射板３９が配置されている。ＬＥＤ発光部１６は、光源であるＬＥＤ３７と、ＬＥＤ３７が実装されるＬＥＤ実装基板４０を有する。

ＬＥＤ実装基板４０は、熱伝導シート４１を介して器具本体１３に固定される。熱伝導シート４１を介してＬＥＤ実装基板４０から器具本体１３に伝わった熱は放熱フイン２０から放熱される。熱伝導シート４１は、シリカやアルミナ等のフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化する樹脂シートからなる。ＬＥＤ実装基板４０の表面には図示は省略するが絶縁層であるサブマウントを介してＬＥＤチップが設けられる。ＬＥＤチップとしては、青色光（λ≒４００〜４６０ｎｍ）を放射するＧａＮ系青色半導体発光素子が好適に用いられる。ＬＥＤチップは、サブマウントやＬＥＤ実装基板４０に設けられた回路部に電極がワイヤにて接続される。ＬＥＤチップ、ワイヤはシリコーン樹脂からなる薄型レジンにより覆われる。薄型レジンは、空気層を介してさらに蛍光体キャップ４２によって覆われる。

ＬＥＤ発光部１６が白色仕様の場合、蛍光体キャップ４２は、緑色蛍光体、黄色蛍光体、赤色蛍光体を透光性シリコーン樹脂に分散した後、硬化させて形成されている。この蛍光体キャップ４２によって、ＬＥＤチップからの一部の青色光が、緑色光（λ≒５４０〜５６５ｎｍ）、黄色光（λ≒５６０〜５８０ｎｍ）、赤色光（λ≒６８０〜７２０ｎｍ）に変換され、これらの光が混ざり合って白色光が生成されるようになされている。

図６は図５に示した反射鏡筒部４３の拡大図である。
反射板３９にはＬＥＤ３７の前方に位置する反射鏡筒部４３がＬＥＤ３７の個数に対応して設けられており、反射鏡筒部４３はＬＥＤ３７の光を下方へ反射する。反射鏡筒部４３は、反射板３９のＬＥＤ３７側となる裏面４４に突設される。反射板３９の下側には、図５に示した透光性の前面パネル２４が設けられる。従って、前面パネル２４、反射板３９、ＬＥＤ実装基板４０および熱伝導シート４１は、器具本体１３と枠体１４との間に保持されている。

反射板３９は、高透過性の材料からなる。高透過性の材料としては、アルカリ硝子、石英硝子、プラスチック類が使用可能である。特にプラスチックとしてはポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンビニルアルコール、アクリル樹脂、ポリビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、環状シクロオレフィン樹脂、セルロースアセテート、硝酸セルロース、フルオロカーボン樹脂、ポリカーボネート、またはポリジメチルシロキサン等が使用可能である。

反射板３９は、ＬＥＤ実装基板４０に対向して配置され、ＬＥＤ実装基板４０に垂直な軸周りの回転放物面を両端の開口した反射鏡筒部４３の反射面４５として有する。ＬＥＤ３７は、軸の交わるＬＥＤ実装基板４０の位置で実装され、出射光が反射鏡筒部４３の反射面４５にて集光される。

反射鏡筒部４３は、外面４６に反射面４５を形成するための鏡面処理部４７が被覆される。この点が、鏡面処理部４７を反射鏡筒部４３の内面に被覆した従来構成と大きく異なる。鏡面処理部４７は、蒸着によるコーティング加工、例えば真空中でのアルミ蒸着によって仕上げられる。反射面４５を反射鏡筒部４３の内面に形成する従来構造の場合、スパッタリングメッキは、アルミ蒸着面へのウレタンクリアーコートがなされるが、反射鏡筒部４３の外面４６に鏡面処理部４７を形成する本構成では、鏡面処理部４７と反射鏡筒部４３の外面４６との間に反射面４５が形成されるので、反射面４５が反射鏡筒部４３に覆われ、ウレタンクリアーコートが不要となる。そのため、鏡面処理部４７を保護するためのコーティング剤が透過性を有する必要がなくなり、例えば電気的な絶縁機能を有したものとすることができる。
なお、鏡面処理部４７はアルミ蒸着以外に銀塗布等によって形成されてもよい。

本構成では、反射鏡筒部４３の外面４６に被覆された鏡面処理部４７の表層面が電気的な絶縁膜４９によって覆われている。すなわち、鏡面処理部４７を保護するためのコーティング剤が透過性を有する必要がなくなることから、鏡面処理部４７の表層面を覆うコーティング剤によって絶縁機能を有した絶縁膜４９が形成される。このため、ＬＥＤ実装基板４０と、反射板３９との間に設ける絶縁用間隙５０が短縮され、その結果、反射鏡筒部４３がＬＥＤ３７に一層近づけられることになって、従来の大きな絶縁用間隙１０７（図７参照）を抜けていた光のロスが低減する。

反射板３９は、表面３９ＡにＬＥＤ３７からの光を拡散する凹凸を有する。反射板３９は、表面３９Ａに凹凸を有することで、反射面４５に反射されて表面から出射される光が凹凸によって拡散され、表面が鏡面状である場合に比べ、表面３９Ａから均等な強度の光が連続的に出射可能となる。これにより、照射面において、照度分布が均一となって、照度ムラや色ムラが防止される。

また、反射板３９は、裏面４４にＬＥＤ３７からの光を拡散する凹凸を有してもよい。反射板３９は、裏面４４に凹凸を有することで、ＬＥＤ３７から反射板３９に入射するときの光が凹凸によって拡散され、反射板３９の表面から出射される光の強度が均等かつ連続的となる。これにより、照射面において、照度分布が均一となって、照度ムラや色ムラが防止される。

以上のように、上記の照明器具１０では、従来、反射鏡筒部４３の内面に形成されていた反射面４５が、反射鏡筒部４３の外面４６に形成されることで、反射鏡筒部４３における反射面外の鏡筒端面５１から透過してロスとなっていた光を、外面４６に形成した反射面４５に入射させることができる。これにより、反射鏡筒部４３に当たった光の全てを照射面側へ反射させることが可能となる。また、反射鏡筒部４３の外面４６に鏡面処理部４７が設けられることで、鏡面処理部４７を保護するためのコーティング剤が透過性を有する必要がなくなり、例えば絶縁機能を有したものとすることができる。

従来、ロスとなっていた光を照射面側へ出すことにより、照射したい空間や対象物が明るくなり、ＬＥＤ照明器具の特徴である省エネがさらに向上し、器具光束が向上することで灯数削減というさらなる省エネも実現可能となる。また、鏡面部保護のためのコーティング剤を外面４６に施すことができることから、透過率に縛られることなく、絶縁性や耐ガス性、または膜厚などトータルで品質面での向上が可能となる。

従って、本実施形態に係る照明器具１０によれば、反射面４５に入射しない光のロスを低減し、光の利用効率を高めることができる。

１０照明器具
３７ＬＥＤ
３８光学部材
３９反射板
３９Ａ表面
４０ＬＥＤ実装基板（基板）
４３反射鏡筒部
４４裏面
４５反射面
４６外面
４７鏡面処理部
４９絶縁膜

Claims

器具本体と、
前記器具本体に固定され、かつ下面にＬＥＤが実装されるＬＥＤ実装基板と、
前記ＬＥＤ実装基板の下方に配置され、光透過性の材料からなり、前記ＬＥＤ側となる裏面に、前記ＬＥＤに対応して反射鏡筒部が突設される、光学部材としての反射板と、
を有し、
前記反射鏡筒部の外面は、前記ＬＥＤ実装基板に垂直な軸を中心とする回転放物面であり、前記回転放物面である前記反射鏡筒部の外面は、前記外面を光の反射面とするための被覆材によって被覆され、
前記反射鏡筒部の最上端と前記ＬＥＤ実装基板の前記下面との間には、所定距離の間隙が設けられ、
前記ＬＥＤは、前記ＬＥＤ実装基板の下面の、前記軸と交わる位置において実装される照明器具。
請求項１に記載の照明器具において、
前記反射鏡筒部の内面に、前記ＬＥＤからの光を拡散する凹凸が設けられる照明器具。
請求項１に記載の照明器具において、
前記反射鏡筒部の前記外面に、前記ＬＥＤからの光を拡散する凹凸が設けられる照明器具。
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の照明器具において、
前記反射鏡筒部の外面に被覆される前記被覆材の表面を覆う電気的絶縁膜が形成される照明器具。