JP5649462B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のＬＥＤを用いて防眩性および放熱性に優れた照明装置に関する。

近年、ＬＥＤを実装した照明装置が市販されている。このＬＥＤを用いた照明装置は、蛍光ランプや白熱電球などと比較して、消費電力が低く、長寿命かつ小型であり、半導体技術の発達により、高出力で輝度の高いＬＥＤ素子が比較的安価に製造されるようになったことから、従来の電球に替わる光源として着目されている。

このような従来のバルブ型のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤの指向性が高いため、従来の電球と比較して照光領域が狭く、ＬＥＤが実装された光源部分を直視すると眩しいため、特にダウンライトなどでは、仰向けに寝転んだ場合や、天井に目線を向けた場合などに不快であるという問題があった。
この防眩対策として、例えば、特許文献１に記載されている調光型防眩器具のように、ランプガードの前面ガラスに防眩シート体を貼り付けることによりランプ（光源）からの直接光を拡散、低減させることにより光を和らげる方法も考え得る。

しかしながら、ＬＥＤ照明装置においても防眩シート体を用いる場合、防眩シート体による光束の減衰が著しく、照明光が暗くなってしまうという不都合があった。そこで、例えば、特許文献２には、リフレクタを備えたＬＥＤモジュールが提案されている。これは、略碗状の反射面内に、実装基板に実装されて反射面に向かって光を出射する複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤモジュールが設置されたもので、複数のＬＥＤ素子の周囲に、各ＬＥＤ素子のそれぞれに対応するレンズを有して反射面の中心軸に対して略平行にスライドする略筒型レンズユニットを備え、略筒型レンズユニットをスライドさせることによりＬＥＤモジュールから反射面への光の出射方向を調節することができる。すなわち、ＬＥＤモジュールからの光を反射面で比較的大きい角度で反射させることで、広角配光にしてまぶしさを軽減することも可能である。

特開２００６−１９２３２号公報 特開２００４−２９６２４９号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
特許文献２に記載の照明装置では、反射面に実装面を向けて設置された実装基板上に複数のＬＥＤ素子が実装されているが、略椀状の反射面などに複数のＬＥＤを向けて実装するために、複数の平板状の実装基板を周方向に並べて設置したり、円筒状や略円錐形状などの曲面の実装面を有する特殊な実装基板を用意する必要があった。すなわち、反射面にＬＥＤを向けるために複数の実装基板の設置構造が複雑化したり、特殊な三次元構造の実装基板を作製しなければならないなど、装置の複雑化や部材コストおよび部材点数の増大などの問題があった。

本発明は、前述の課題を鑑みてなされたもので、平板状の実装基板による簡易な設置構造で構成可能であり、良好な防眩性が得られる照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明の照明装置は、内面が反射面となったリフレクタの内側に取り付け可能な照明装置であって、前記リフレクタへの取付部を有する筐体と、該筐体の前記取付部の反対側に設けられた基板設置面に取り付けられ外縁部が前記リフレクタの反射面に向けて配された平板状の基板と、該基板上に前記外縁部に沿って並べて実装された複数のＬＥＤとを備え、前記複数のＬＥＤが、前記リフレクタの反射面に発光面である側面を向けて実装された側面発光型ＬＥＤであることを特徴とする。

この照明装置では、平板状の基板上に外縁部に沿って並べて実装された複数のＬＥＤが、リフレクタの反射面に発光面である側面を向けて実装された側面発光型ＬＥＤであるので、特殊な基板や複雑な設置構造が不要で、平坦な基板上に側面発光型ＬＥＤを表面実装するだけで容易に各ＬＥＤの発光面をリフレクタに向けることができ、防眩効果を得ることができる。

また、第２の発明の照明装置は、第１の発明において、前記基板が、ヒートシンクを挟んで積層状態に複数取り付けられていることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、基板が、ヒートシンクを挟んで積層状態に複数取り付けられているので、複数のＬＥＤが並んだ基板が複数段に積層されて高輝度が得られると共に、基板間に介在するヒートシンクによりＬＥＤからの熱を効果的に放熱させることができ、長寿命化および高光束化を図ることができる。

また、第３の発明の照明装置は、第１または第２の発明において、前記リフレクタの反射面が、略椀状であり、前記基板設置面が、前記反射面と中心軸を一致させた円形状とされ、前記基板が、前記基板設置面と中心軸を一致させて設置された円環状または円板状の基板であることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、基板が、円形状の基板設置面と中心軸を一致させて設置された円環状または円板状の基板であるので、側面発光型ＬＥＤが基板の円形状の外縁部に並んで実装され、リフレクタの略椀状の反射面に向けて周方向に光を放射可能になる。したがって、バルブ型の電球の代わりに本発明の照明装置をリフレクタに装着することで、消費電力が少なく快適な照明を得ることができる。

また、第４の発明の照明装置は、第１または第２の発明において、前記リフレクタの反射面が、帯状に延在した凹面であり、前記基板設置面が、反射面に沿って延在する長方形状とされ、前記基板が、前記基板設置面の一対の長辺側にそれぞれ設置された帯板状の基板であることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、基板が、長方形状の基板設置面の一対の長辺側にそれぞれ設置された帯板状の基板であるので、側面発光型ＬＥＤが両側の基板における各長辺側の外縁部に並んで実装され、リフレクタの帯状に延在した凹面の反射面に向けて両側方に光を放射可能になる。したがって、直管型蛍光灯の代わりに本発明の照明装置をリフレクタに装着することで、消費電力が少なく快適な照明を得ることができる。

また、第５の発明の照明装置は、第１から第４のいずれかの発明において、前記基板設置面で前記基板が設置されていない部分に取り付けられ外部に少なくとも一部が露出したヒートシンクを備えていることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、基板設置面で基板が設置されていない部分に取り付けられ外部に少なくとも一部が露出したヒートシンクを備えているので、基板に実装されたＬＥＤの熱を露出したヒートシンクを介して放熱することができる。特に、空気対流の有効部である取付部反対側にヒートシンクが露出しているので、高い放熱性を得ることができる。

また、第６の発明の照明装置は、第１から第５のいずれかの発明において、さらに、前記基板に対して水平な発光面を有して前記基板の垂直方向に光を出射可能な正面発光型のＬＥＤが前記基板上に実装されていることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、さらに、基板に対して水平な発光面を有して基板の垂直方向に光を出射可能な正面発光型のＬＥＤが基板上に実装されているので、側面発光型ＬＥＤだけでは十分な指向性が得られない場合に、正面発光型ＬＥＤの追加により指向性の改善を図ることも可能になる。

また、第７の発明の照明装置は、第１から第６のいずれかの発明において、前記基板および前記複数のＬＥＤを覆う光透過性のカバー部材を備えていることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、基板および複数のＬＥＤを覆う光透過性のカバー部材を備えているので、ＬＥＤおよび基板をカバー部材で保護することができると共に、塵や虫、水分などの侵入を防ぎ、ショートなどが発生することを防止可能である。

また、第８の発明の照明装置は、第１から第７のいずれかの発明において、前記筐体の内部に、前記複数のＬＥＤの駆動回路部が設けられていることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、筐体の内部に、複数のＬＥＤの駆動回路部が設けられているので、駆動回路部を内蔵することで外部に駆動回路部を設けずに済み、照明器具全体として小型化を図ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る照明装置によれば、平板状の基板上に外縁部に沿って並べて実装された複数のＬＥＤが、リフレクタの反射面に発光面である側面を向けて実装された側面発光型ＬＥＤであるので、特殊な基板や複雑な設置構造が不要で、防眩効果を得ることができる。
したがって、ダウンライトなどに装着しても、ＬＥＤから直下へ直接光が出射されずリフレクタを介して照明可能になることで、高い防眩効果が得られ、快適な照光を提供することが可能であると共に、簡易な構成で低コスト化が実現可能である。また、既存のリフレクタにも容易に装着可能であり、従来の電球からの置き換えにより、消費電力を抑えて経済的である。

本発明に係る照明装置の第１実施形態において、リフレクタに装着した照明装置を示す概略的な断面図である。 第１実施形態において、要部の拡大断面図である。 第１実施形態において、カバー部材を取り外した照明装置の先端部を示す底面図である。 本発明に係る照明装置の第２実施形態において、リフレクタに装着した照明装置を示す概略的な断面図である。 第２実施形態において、カバー部材を取り外した照明装置の先端部を示す底面図である。 本発明に係る照明装置の第３実施形態において、リフレクタに装着した照明装置を示す概略的な断面図である。 第３実施形態において、カバー部材を取り外した照明装置の先端部を示す底面図である。 本発明に係る照明装置の第４実施形態において、リフレクタに装着した照明装置を示す概略的な要部の斜視図である。 第４実施形態において、カバー部材を取り外した照明装置を示す底面図である。

以下、本発明に係る照明装置の第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。

本実施形態に係る照明装置１は、図１から図３に示すように、内面が反射面となったリフレクタ２の内側に取り付け可能な照明装置であって、リフレクタ２への取付部３を有する筐体４と、該筐体４の取付部３の反対側に設けられた基板設置面４ａに取り付けられ外縁部がリフレクタ２の反射面に向けて配された平板状の基板５と、該基板５上に外縁部に沿って並べて実装された複数のＬＥＤ６と、基板５および複数のＬＥＤ６を覆う光透過性のカバー部材７とを備えている。

上記複数のＬＥＤ６は、リフレクタ２の反射面に発光面６ａである側面を向けて基板５上に実装された側面発光型ＬＥＤである。すなわち、上記ＬＥＤ６は、実装面に対して垂直な側面（または端面）から光を出射可能なＬＥＤである。なお、ＬＥＤ６は、既知の側面発光型ＬＥＤであって、いわゆる端面発光型ＬＥＤも含むものである。
また、これらＬＥＤ６は、白色ＬＥＤであり、１つのＬＥＤ素子が搭載されたＬＥＤ部材または複数のＬＥＤ素子が搭載されたマルチチップＬＥＤである。なお、ＬＥＤ６は、基板５上に導電性接着材料などを用いて取り付けられ、基板５中の配線（図示略）と導電性接着材料やワイヤーボンディングなどで電気的に接続されている。

上記リフレクタ２は、その反射面が略椀状とされ、天井に埋め込まれたダウンライト用であり、中央部分に照明装置１の取付部３が着脱可能になっている。リフレクタ２の反射面については、アルミニウム、銀などで反射率の高い鏡面を構成し、防眩効果を高めるために、反射面に白色の塗装を施しても良い。

上記筐体４は、円筒状の先端部から基端の取付部３まで外径が漸次小さくされた筒状とされ、内部に、複数のＬＥＤ６の駆動回路部８が設けられている。
また、筐体４の取付部３は、簡略的に図示しているが、リフレクタ２内のソケット（図示略）に接続可能なねじ込み式や差し込み式などの既知の口金構造を有し、基板５と駆動回路部８を介して電気的に接続された口金部である。

上記基板設置面４ａは、リフレクタ２の反射面と中心軸を一致させた円形状の基板である。
上記基板５は、図３に示すように、基板設置面４ａと中心軸を一致させて設置された円板状とされたプリント基板である。なお、基板５を基板設置面４ａと中心軸を一致させて設置された円環状としても構わない。
また、上記複数のＬＥＤ６は、基板５の円形の外縁部に沿って周方向に並んで実装されている。

上記カバー部材７は、透明なガラスまたはプラスチックで形成された略円板状のカバーであり、筐体４の基板設置面４ａ全体を覆うように設置されている。なお、このカバー部材７にレンズ機能や透過光の拡散機能を持たせても構わない。
上記駆動回路部８は、ＡＣ入力の場合、ＬＥＤ６を駆動するために交流電圧を整流して直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路を含み、ＤＣ入力の場合、抵抗などから構成される電流調整回路を含んだ電子回路である。この駆動回路部８は、第１配線８ａを介して取付部３側の電極（図示略）に接続されていると共に、第２配線８ｂを介して基板５の配線（図示略）に接続されている。

このように本実施形態の照明装置１は、平板状の基板５上に外縁部に沿って並べて実装された複数のＬＥＤ６が、リフレクタ２の反射面に発光面６ａである側面を向けて実装された側面発光型ＬＥＤであるので、特殊な基板や複雑な設置構造が不要で、平坦な基板５上に側面発光型ＬＥＤを表面実装するだけで容易に各ＬＥＤ６の発光面６ａをリフレクタ２に向けることができ、防眩効果を得ることができる。

特に、基板５が、円形状の基板設置面４ａと中心軸を一致させて設置された円板状の基板であるので、側面発光型ＬＥＤが基板５の円形状の外縁部に並んで実装され、リフレクタ２の略椀状の反射面に向けて周方向に光を放射可能になる。したがって、バルブ型の電球の代わりに本実施形態の照明装置１をリフレクタ２に装着することで、消費電力が少なく快適な照明を得ることができる。

また、基板５および複数のＬＥＤ６を覆う光透過性のカバー部材７を備えているので、ＬＥＤ６および基板５をカバー部材７で保護することができると共に、塵や虫、水分などの侵入を防ぎ、ショートなどが発生することを防止可能である。
さらに、筐体４の内部に、複数のＬＥＤ６の駆動回路部８が設けられているので、駆動回路部８を内蔵することで外部に駆動回路部を設けずに済み、照明器具全体として小型化を図ることができる。

次に、本発明に係る照明装置の第２から第４実施形態について、図４から図９を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、円板状の基板５に複数のＬＥＤ６が実装されているのに対し、第２実施形態の照明装置２１では、図４および図５に示すように、基板２５が、基板設置面４ａと中心軸を一致させて設置された円環状の基板であると共に、基板２５が、ヒートシンク２９を挟んで積層状態に複数取り付けられている点である。

さらに、第２実施形態では、上記ヒートシンク２９が、基板設置面４ａで基板２５が設置されていない部分に取り付けられ外部に少なくとも一部が露出している。すなわち、カバー部材２７の中央にも円形孔２７ａが形成され、円環状の基板２５の中央孔から突出したヒートシンク２９の表面が円形孔２７ａから円形状に露出している。

このヒートシンク２９は、アルミニウム、鉄等の金属はもとより、高熱伝導性の樹脂などで形成しても構わない。
また、ヒートシンク２９は、基板２５の中央孔よりも小径な中央円盤部２９ａと、該中央円盤部２９ａよりも薄く直径が基板２５の外径と同じに設定された円板状のフランジ部２９ｂとから構成されている。すなわち、中央円盤部２９ａの下面がカバー部材２７の円形孔２７ａから露出している。

ＬＥＤ６を実装する基板２５は、筐体４の基板設置面４ａに直接設置された第１基板２５Ａと、フランジ部２９ｂに設置された第２基板２５Ｂとの２枚であり、ＬＥＤ６が第１基板２５Ａと第２基板２５Ｂとのそれぞれ外縁部に実装されて２段構成とされている。なお、上記第２基板２５Ｂと駆動回路部８とは、ヒートシンク２９に空けられた貫通孔（図示略）に挿通された第２配線８ｂで電気的に接続されている。

なお、駆動回路部８により、第１基板２５Ａに実装されたＬＥＤ６と第２基板２５Ｂに実装されたＬＥＤ６とを両方点灯させる場合と、いずれか一方だけを点灯させる場合とを任意に設定可能にしても構わない。
また、２段とされた複数のＬＥＤ６、第１基板２５Ａおよび第２基板２５Ｂは、カバー部材２７で覆われて保護されている。

このように第２実施形態の照明装置２１では、基板２５が、ヒートシンク２９を挟んで積層状態に複数取り付けられているので、複数のＬＥＤ６が並んだ基板２５が複数段に積層されて高輝度が得られると共に、基板２５間に介在するヒートシンク２９によりＬＥＤ６からの熱を効果的に放熱させることができ、長寿命化および高光束化を図ることができる。特に、空気対流の有効部である筐体４先端部にヒートシンク２９が露出しているので、取付部３側にヒートシンクが設けられている場合よりも高い放熱性を得ることができる。

第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、ヒートシンク２９の露出した部分が平坦面であるのに対し、第３実施形態の照明装置３１では、図６および図７に示すように、ヒートシンク３９の露出部分に複数の放熱フィン３９ａを設けられている点である。
また、第３実施形態は、第２基板２５Ｂ上に側面発光型のＬＥＤ６に加えて複数の正面発光型ＬＥＤ３６が実装されている点でも第２実施形態と異なっている。

すなわち、第３実施形態では、ヒートシンク２９の中央円盤部２９ａ下面に複数の放熱フィン３９ａが形成されており、これら放熱フィン３９ａが、カバー部材２７の円形孔２７ａから突出して露出されている。なお、露出させる放熱フィンとしては、ピン状のものでも構わない。

また、第３実施形態では、第２基板２５Ｂ上に並んだ側面発光型のＬＥＤ６の内側に、同心円上に複数の正面発光型ＬＥＤ３６が周方向に並んで実装されている。これら正面発光型ＬＥＤ３６は、基板２５に対して水平な発光面を有して基板２５の垂直方向（下方）に光を出射可能なものであり、実装面の反対面が発光面となる面発光タイプのＬＥＤである。

これらの正面発光型ＬＥＤ３６は、白色ＬＥＤであり、１つのＬＥＤ素子が搭載されたＬＥＤ部材または複数のＬＥＤ素子が搭載されたマルチチップＬＥＤである。なお、正面発光型ＬＥＤ３６は、側面発光型ＬＥＤ６と同様に、第２基板２５Ｂ上に導電性接着材料などを用いて取り付けられ、第２基板２５Ｂ中の配線（図示略）と導電性接着材料やワイヤーボンディングなどで電気的に接続されている。
なお、駆動回路部８により、側面発光型ＬＥＤ６と正面発光型ＬＥＤ３６とを両方点灯させる場合と、いずれか一方だけを点灯させる場合とを任意に設定可能にしても構わない。

このように第３実施形態の照明装置３１では、ヒートシンク２９の露出部分に放熱フィン３９ａが形成されているので、より高い放熱効果を得ることができる。また、基板２５に対して水平な発光面を有して基板２５の垂直方向に光を出射可能な正面発光型ＬＥＤ３６が基板２５上に実装されているので、側面発光型ＬＥＤ６だけでは十分な指向性が得られない場合に正面発光型ＬＥＤ３６の追加により指向性の改善を図ることも可能になる。

第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、略椀状の反射面を有するリフレクタ２に装着するバルブ型の照明装置１であって、円盤状の基板５に周方向に複数のＬＥＤ６を並べて実装しているのに対し、第４実施形態の照明装置４１では、図８および図９に示すように、リフレクタ４２の反射面が、帯状に延在した凹面であり、基板設置面４４ａが、反射面に沿って延在する長方形状とされ、基板４５が、基板設置面４４ａの一対の長辺側にそれぞれ設置された帯板状の基板である点である。

すなわち、第４実施形態の照明装置４１は、直管型蛍光灯の代わりに断面円弧状の反射面を有する略かまぼこ状のリフレクタ４２に取り付けることが可能であり、筐体４４がリフレクタ４２の延在方向に長い直方体形状とされている。したがって、この筐体４４では、リフレクタ４２に取り付けられる上面側に取付部（図示略）が設けられ、下面が基板設置面４４ａとされている。そして、一対の帯板状の基板４５が、長方形状の基板設置面４４ａの両側に設置され、それぞれの外縁部に複数の側面発光型ＬＥＤ６が直線状に並んで実装されている。なお、これら基板４５および側面発光型ＬＥＤ６は、一対の略帯状のカバー部材４７で覆われて保護されている。

このように第４実施形態の照明装置４１では、基板４５が、長方形状の基板設置面４４ａの一対の長辺側にそれぞれ設置された帯板状の基板であるので、側面発光型ＬＥＤ６が両側の基板４５における各長辺側の外縁部に並んで実装され、リフレクタ４２の帯状に延在した凹面の反射面に向けて両側方に光を放射可能になる。したがって、直管型蛍光灯の代わりに本実施形態の照明装置４１をリフレクタ４２に装着することで、消費電力が少なく快適な照明を得ることができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、第２実施形態では、ヒートシンク２９の中央円盤部２９ａが外部に露出しているが、その露出面をアルミニウムの陽極酸化皮膜が表面に形成されたアルマイト処理面としても構わない。この場合、アルマイト処理面が高い熱放射率を有し、高い放熱性を得ることができる。すなわち、ヒートシンクを形成するアルミニウムの熱放射率（黒体を１とした場合の相対比率）が０．０５であるのに対し、上記アルマイト処理面の熱放射率は０．８と高く、優れた放熱効果が得られる。
また、他の例として、上記露出面を、アルマイト処理面の代わりに樹脂層が表面に形成された樹脂塗装面としても構わない。この樹脂塗装面には、例えばアクリル樹脂またはシリコーン樹脂の樹脂層が採用可能である。これら樹脂層の熱放射率は０．９と高く、より優れた放熱効果を得ることができる。

また、上記各実施形態のＬＥＤは、照明用途に通常使用される白色ＬＥＤを想定しているが、発光色の異なるＬＥＤや単色光のＬＥＤを、１種類または２種類以上、搭載しても構わない。
また、上記各実施形態では、ヒートシンクに駆動回路部が内蔵されているが、外部に駆動回路部がある場合などにおいては、駆動回路部を設けなくてもよい。

１，２１，３１，４１…照明装置、２，４２…リフレクタ、３…取付部、４，４４…筐体、４ａ，４４ａ…基板設置面、５，２５，４５…基板、６…ＬＥＤ（側面発光型ＬＥＤ）、８…駆動回路部、２９，３９…ヒートシンク、３６…正面発光型ＬＥＤ

Claims (4)

1. 内面が反射面となったリフレクタの内側に取り付け可能な照明装置であって、
   前記リフレクタへの取付部を有する筐体と、
   該筐体の前記取付部の反対側に設けられた基板設置面に取り付けられ外縁部が前記リフレクタの反射面に向けて配された平板状の基板と、
   該基板上に前記外縁部に沿って並べて実装された複数のＬＥＤと、
   ヒートシンクとを備え、
   前記複数のＬＥＤが、前記リフレクタの反射面に発光面である側面を向けて実装された側面発光型ＬＥＤであり、
   前記基板が、前記ヒートシンクの前記基板に沿って対向配置された部分を挟んで積層状態に複数取り付けられていることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記リフレクタの反射面が、略椀状であり、
   前記基板設置面が、前記反射面と中心軸を一致させた円形状とされ、
   前記基板が、前記基板設置面と中心軸を一致させて設置された円環状または円板状の基板であることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記リフレクタの反射面が、帯状に延在した凹面であり、
   前記基板設置面が、前記反射面に沿って延在する長方形状とされ、
   前記基板が、前記基板設置面の一対の長辺側にそれぞれ設置された帯板状の基板であることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記基板設置面で前記基板が設置されていない部分に取り付けられ外部に少なくとも一部が露出したヒートシンクを備えていることを特徴とする照明装置。

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