JP5670527B1 - リフレクター、およびそれを用いたランプ - Google Patents

Abstract

【課題】中心部分（光軸近傍）の光の強度を著しく低下させることなく明領域の範囲を広げることによって、より広い範囲を明るく照らすことができるとともに、暗領域の幅を小さくして配光プロファイルをスムースな曲線とし、照射光の輪郭をぼかして違和感の少ない配光にすることができるリフレクター、およびそれを用いたランプを提供する【解決手段】発光体１２からの光を反射させるリフレクター１４の反射面２２を、少なくとも開口部分において、反射面２２の開口端２８に近い反射面２２上の点を通る接線ＴＬ１００、ＴＬ１０２、ＴＬ１０４ほど光軸ＣＬと成す角度が大きくなるように反射面２２の断面形状を形成することで、上記課題を解決できる。【選択図】図２

Description

本発明は、発光ダイオードに代表される発光体からの光を所定の向きに反射させるリフレクター、およびそれを用いたランプに関する。

白熱電球（例えば、ハロゲンランプ）や発光ダイオードに代表される発光体から放射される光の向きを制御して所望の配光プロファイルを得るため、当該光を所定の向きに反射させる反射面を有するリフレクター（反射鏡）を備えたランプが一般的に用いられている。

例えば、特許文献１に記載されたランプ（例えば、特許文献１中の図２）は、いわゆる回転放物面（パラボラ）で規定された反射面を有するリフレクターを備えている。回転放物面は１つの焦点を有しており、理論上、当該焦点から放射された光は、回転放物面で反射した後、互いに平行な光（平行光）となる。

もちろん、従来のリフレクターが備える反射面は、上述した回転放物面に限られず、回転楕円面やこれらを組み合わせたものもある。さらに言えば、平滑な反射面だけでなく、複数のファセットを寄せ集めて形成された反射面も存在する。

特開２０１３−１１４９１７号公報

しかしながら、図６に示すように、従来のリフレクターが備える反射面１の断面形状は、当該反射面１上の点ａ、ｂ、ｃが反射面１の開口２に近づくにつれて、これらの点ａ、ｂ、ｃを通る接線ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３と光軸ＣＬとが成す角度が小さくなる（＝接線ＴＬ１〜ＴＬ３が光軸ＣＬに対して平行に近づいていく）ような面（すなわち、椀状の反射面１）になっている。あるいは、図７に示すように、反射面３上の各点を通る接線ＴＬ４の、光軸ＣＬに対する角度が一定の面（すなわち、断面が直線状の反射面３）になっている。

このため、理論上は、図８に示すように、発光体４から放射された後、反射面１で反射した光の大部分（以下、これらの光を「被制御光」という。）ＣＴＬは、反射面１の開口面とほぼ同じ範囲を照らす（回転放物面の場合）ことになる。もちろん、反射面１の形状によって、開口面よりも狭い範囲を照らす（回転楕円面の場合）場合もあるし、開口面よりもやや広い範囲を照らす（図７に示すように、断面が直線状の回転面[＝接線ＴＬ４の角度が一定]の場合）場合もある。以下、この被制御光ＣＴＬが照らす領域を「明領域」Ｘ１という。なお、現実には、光源が点ではなく、焦点から離れた位置から放射される光もあることから、被制御光ＣＴＬは理論上よりも広がった光になる。

発光体４から放射される光には、被制御光ＣＴＬの他、反射面１で反射されることなく開口２から直接放射される光（以下、これらの光を「直接光」という。）ＤＬがある。直接光ＤＬの一部は明領域Ｘ１を照らす（つまり、明領域Ｘ１は、被制御光ＣＴＬと直接光ＤＬとに照らされる。）が、その他の直接光ＤＬは、明領域Ｘ１の外周に広がり、被制御光ＣＴＬがほとんど届かない領域を照らすことになる。以下、明領域Ｘ１の外周に広がるこの領域を「暗領域」Ｘ２という。

ここで、反射面１の底部に配設した面発光体４上の一点から放射される光について考える。面発光体４上の一点から放射される光は当該面発光体４自身の形状等に基づく所定の範囲の照射角を有している。このため、一点から放射される光の一部は被制御光ＣＴＬとなり、残部は直接光ＤＬとなる。例えば、面発光体４上の一点から反射面の開口縁に向かう光Ｌ１は、当該開口縁で反射して被制御光ＣＴＬとなるが、当該光Ｌ１に比べてほんの少しだけ光軸ＣＬと成す角度が小さい光Ｌ２は、反射面１で反射されることなく、直接光ＤＬとして放射される。

この場合、光Ｌ１が反射面１で反射するまで、光Ｌ１と光Ｌ２とが成す角度はほぼゼロ（つまり、両者は、ほぼ同じ軌跡）であるが、光Ｌ１が反射面１で反射した後は、角度Ａを成すことになる。そして、この角度Ａが照射面における暗領域Ｘ２の幅Ｙに対応することになる。例えば、被制御光ＣＴＬを収束させる特性を有する反射面１（例えば、回転楕円面）の方が、そのような傾向が小さい反射面１（例えば、回転放物面）に比べて上記角度Ａが大きくなることから、暗領域Ｘ２の幅Ｙも広くなる。

以上のような理由から、従来の反射面１を有するリフレクター５を用いた場合、照射面の明領域Ｘ１における光の強度が大きくなり過ぎ、かつ、明領域Ｘ１の外周に広がる暗領域Ｘ２の幅Ｙが広すぎる傾向にあった。つまり、従来のリフレクターでは、スポット的な配光プロファイルを有する光しか照射することができなかった。このため、スポット的な光ではなく、より広い範囲を明るく照らしたいという要求を満たすことのできるリフレクターが求められていた。

本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、中心部分（光軸近傍）の光の強度を著しく低下させることなく明領域Ｘ１の範囲を広げることによって、より広い範囲を明るく照らすことができるとともに、暗領域Ｘ２の幅を小さくして配光プロファイルをスムースな曲線とし、照射光の輪郭をぼかして違和感の少ない配光にすることができるリフレクター、およびそれを用いたランプを提供することにある。

請求項１に記載した発明は、
発光体からの光を反射させる反射面を内側に有するリフレクターであって、
前記反射面は、回転面で構成されており、
前記反射面の断面形状は、少なくとも開口部分において、前記反射面の開口端に近い前記反射面上の点を通る接線ほど光軸と成す角度が大きくなるように形成されており、
さらに、前記反射面の断面形状は、放物線の一部、楕円の一部、あるいは円の一部に基づくものであることを特徴とするリフレクターである。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のリフレクターをより具体的に規定したものであり、
前記反射面の前記開口部分に続いて形成されている底部分の形状は、回転楕円面または回転放物面で規定されていることを特徴とするリフレクターである。

請求項３に記載した発明は、
発光体と、
請求項１または２に記載のリフレクターとを備えるランプである。

本発明によれば、中心部分（＝明領域Ｘ１）の光の強度を著しく低下させることなく、より広い範囲を明るく照らすことのできるリフレクター、およびそれを用いたランプを提供することができた。

本発明が適用された実施例に係るランプの断面図である。 実施例に係るリフレクターについて説明するための断面図である。 リフレクターの反射面形状に適用可能な放物線の一部（ａ）、楕円の一部（ｂ）、および円の一部（ｃ）を示す図である。 実施例に係るリフレクターからの光による配光プロファイルを模式的に示した図である。 他の実施例に係るリフレクターについて説明するための断面図である。 従来のリフレクターが有する反射面の形状を示す断面図である。 従来のリフレクターが有する反射面の形状を示す断面図である。 従来のリフレクターからの光による配光プロファイルを模式的に示した図である。

以下、本発明が適用されたランプ１０の実施例について、図面を用いて説明する。図１に示すように、ランプ１０は、大略、発光体１２と、リフレクター１４と、ランプ本体１５と、前面カバー１６とで構成されている。

発光体１２は、電力を受けることによって所定の光を放射するものであり、本実施例では面状に発光する発光部１８と、当該発光部１８を保持するとともに、発光部１８に電力を供給するための給電回路（図示せず）がプリントされた発光部保持部材２０とで構成されている。発光部１８には、発光部保持部材２０上に多数のＬＥＤ素子を配置してあたかも面状に発光するようにしたものや、有機ＥＬ(Electro-Luminescence)に代表される面状に発光するものが使用される。もちろん、発光体１２は面状に発光するものに限定されず、略点状に発光するもの、さらには、ＬＥＤや有機ＥＬに限られず、白熱灯や高圧放電灯を含むあらゆるものを使用することができる。

リフレクター１４は、発光体１２から放射された光を反射させる反射面２２がその内側に形成された部材である。このリフレクター１４の材質としては、ガラス、アルミニウム、あるいは樹脂等が使用され、アルミニウムの場合は、反射面２２に金属蒸着がなされている（あるいは、金属蒸着ではなく、アルマイト処理してもよい。）。また、ガラスの場合は、アルミニウム等の金属膜の他、多層膜コートによる可視光反射膜も用いることができる。さらに、本実施例の反射面２２は滑面であるが、ファセット面であってもよい。

反射面２２は、その一方端側に開口２４を有しており、他方端側が当該開口２４よりも狭い底部分２６になっている。また、本実施例の反射面２２は、図２に示すように、中心軸ＣＬを有する回転面で構成されており、反射面２２の断面形状は、開口端２８に近い反射面２２上の点１００、１０２、１０４を通る接線ＴＬ１００、ＴＬ１０２、ＴＬ１０４ほど中心軸ＣＬと成す角度が大きくなるように形成されている。端的に言えば、本発明が適用されたリフレクター１４の反射面２２は、従来のリフレクターにおける反射面の形状とは逆に反った形状になっている。また、反射面２２の断面形状は、図３に示すように、放物線の一部（図３（ａ））、楕円の一部（図３（ｂ））、あるいは円の一部（図３（ｃ））に基づくものであってもよい。

図１に戻り、ランプ本体１５は、熱伝導性が良好な材料で形成された部材であり、リフレクター収容部２９と、ソケット３０と、口金３２とで構成されている。なお、本実施例では、リフレクター収容部２９とソケット３０とが一体的に形成されている。

リフレクター収容部２９は、リフレクター１４を収容することのできる凹所５０を有する部分であり、その開口周縁には、リフレクター１４の開口端周縁および前面カバー１６の周縁を取り付けることのできる段部５２が形成されている。

ソケット３０は略円筒状の部分であり、その一方端部に形成された開口に発光体１２が取り付けられているとともに、他方端部は縮径されている。なお、本実施例の場合、ソケット３０の一方端部に形成された開口は発光体１２よりも大きいことから、発光体１２は略円盤状の発光体支持部材５４に載せられたうえで、当該発光体支持部材５４とともにソケット３０の開口に取り付けられている。

ソケット３０内には、発光体１２（本実施例では発光部１８）に発光電力を供給するための電源回路３４が収容されている。なお、商用電力を直接供給できる発光体１２を使用する場合（例えば、白熱電球など）、この電源回路３４は不要である。また、ソケット３０内には、口金３２と電源回路３４との間を電気的に導通させるとともに、電源回路３４と発光体１２との間を電気的に導通させるリード線５６が配設されている。

口金３２は、ソケット３０における他方端部の先端に取り付けられた導電性部材であり、「Ｅ１１」や「Ｅ１７」というように予め規定された形状に成型されている。

前面カバー１６は、ユーザーが発光体１２に直接手を触れてしまうのを防止したり、発光体１２に雨滴や埃が付着するのを回避したりするため、リフレクター１４の開口端２８に取り付けられた略板状の透光性部材である。前面カバー１６は、ポリカーボネートやアクリル等の樹脂やガラスで形成されるのが一般的である。なお、ユーザーが発光体１２に直接手を触れてしまうおそれ、および、雨滴や埃の心配が無い場合等には、前面カバー１６は不要である。

次に、本発明が適用されたランプ１０を組み立てる手順について簡単に説明する。予め、発光部１８と発光部保持部材２０とを組み合わせて発光体１２を構成しておく。また、ソケット３０の他方端部の先端に口金３２を固定するとともに、各リード線５６の一端を口金３２に対して電気的に接続しておく。

リード線５６の他端を電源回路３４に対して電気的に接続したうえで、当該電源回路３４をソケット３０内に収容し、然る後、発光体１２（発光体支持部材５４を含む）をソケット３０の一方端に取り付ける（事前に、リード線５６を電源回路３４と発光体１２との間に接続させておくことは言うまでもない。）。

最後に、底部分２６で発光体１２を囲むようにしてリフレクター１４をソケット３０のリフレクター収容部２９に収容・固定し、必要に応じて前面カバー１６を（リフレクター収容部２９の段部５２を利用して）リフレクター１４の開口端２８に取り付けることにより、ランプ１０の組み立てが完了する。リフレクター１４をソケット３０に取り付ける際、リフレクター１４における反射面２２の中心軸ＣＬを発光体１２（本実施例では、発光部１８）の光軸ＣＬと一致させる。

口金３２および電源回路３４を介して発光体１２に給電することにより、発光体１２から光が放射される。図４に示すように、発光体１２から放射された光の一部は、リフレクター１４の反射面２２で反射した被制御光ＣＴＬとして照射面を照らす。また、当該光の残部は、直接光ＤＬとして照射面を照らす。

ここで、発光部１８上の一点から放射される光について考える。発光体１８上の一点から放射される光は当該発光体１８自身の形状等に基づく所定の範囲の照射角を有している。このため、一点から放射される光の一部は被制御光ＣＴＬとなり、残部は直接光ＤＬとなる。例えば、発光部１８上の一点から反射面２２の開口端２８に向かう光Ｌ１００は、反射面２２で反射して被制御光ＣＴＬ１００となるが、当該光Ｌ１００に比べてほんの少しだけ光軸（中心軸）ＣＬと成す角度が小さい光Ｌ１０２は、反射面２２で反射されることなく、直接光ＤＬ１０２として放射される。

このとき、本実施例のリフレクター１４における反射面２２の断面形状は、上述のように、開口端２８に近い反射面２２上の点１００、１０２、１０４を通る接線ＴＬ１００、ＴＬ１０２、ＴＬ１０４ほど中心軸ＣＬと成す角度が大きくなるように形成されている（図２参照）ことから、被制御光ＣＴＬも光軸ＣＬから遠ざかっていく方向の角度を有している。このため、被制御光ＣＴＬで照らされる明領域Ｘ１は反射面２２の開口２４面領域よりも十分に広くなり、従来のリフレクターのように被制御光ＣＴＬが過度に収束されるのを回避できる。

また、発光体１２からほぼ同じ方向に放射された光Ｌ１００、Ｌ１０２を考えたとき、被制御光ＣＴＬ１００と直接光ＤＬ１０２が成す角度Ｂは、従来のリフレクターにおける角度Ａと比較して明らかに小さくなる。この角度Ｂは照射面における暗領域Ｘ２の幅Ｙに対応することから、本実施例のリフレクター１４によれば、従来のリフレクターを用いた場合に比べて暗領域Ｘ２の幅Ｙが小さくなる。

したがって、本実施例のリフレクター１４を用いることにより、中心部分（光軸ＣＬの近傍）の光の強度を著しく低下させることなく明領域Ｘ１の範囲を広げることにより、より広い範囲を明るく照らすことができるとともに、暗領域Ｘ２の幅Ｙを小さくして配光プロファイルをスムースな曲線とし、照射光の輪郭をぼかして違和感の少ない配光にすることができる。

（他の実施例）
上述の実施例では、リフレクター１４における反射面２２の断面形状は、その全体が「開口端２８に近い反射面２２上の点１００、１０２、１０４を通る接線ＴＬ１００、ＴＬ１０２、ＴＬ１０４ほど中心軸ＣＬと成す角度が大きくなるように」形成されているが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、反射面２２における少なくとも開口部分３６が「反った形状」に形成されていればよい。すなわち、図５に示すように、反射面２２の開口部分３６を本発明の「反った面」とし、これに続く反射面２２の底部分３８を従来のリフレクターに採用されていた回転楕円面、回転放物面、あるいは、断面が直線状の回転面等で規定してもよい。

反射面２２をこのように構成することで、理論上、光軸ＣＬの近傍では集束光（回転楕円面を用いた場合）や平行光（回転放物面を用いた場合）を得つつ、周辺光の配光プロファイルをスムースな曲線とし、照射光の輪郭をぼかして違和感の少ない配光を得ることができるようになる点で好適である。

なお、「反った面」の領域を「従来型の面（回転楕円面や回転放物面等）」の領域に比べて小さくし過ぎないように注意を要する。「反った面」の領域が小さ過ぎると、「反った面」による、配光プロファイルをスムースな曲線にする効果が少なくなり過ぎて、「従来型の面」だけで反射面２２を構成した場合とほとんど同じになってしまうからである。

また、上記実施例では、１つのランプ１０に対して１つの発光体１２および１つのリフレクター１４を用いる場合について説明したが、１つのランプ１０に対して複数の発光体１２および複数のリフレクター１４を用いることもできる。もちろん、１つの発光体１２に対して１つのリフレクター１４を用いてもよいし、複数の発光体１２に対して１つのリフレクター１４を用いてもよい。

１０…ランプ、１２…発光体、１４…リフレクター、１５…ランプ本体、１６…前面カバー、１８…発光部、２０…発光部保持部材、２２…反射面、２４…（反射面の）開口、２６…底部分、２８…（反射面の）開口端、２９…リフレクター収容部、３０…ソケット、３２…口金、３４…電源回路、３６…（反射面の）開口部分、３８…（反射面の）底部分、５０…凹所、５２…段部、５４…発光体支持部材、５６…リード線、ＣＬ…光軸（中心軸）、ＴＬ…接線

Claims (3)

1. 発光体からの光を反射させる反射面を内側に有するリフレクターであって、
   前記反射面は、回転面で構成されており、
   前記反射面の断面形状は、少なくとも開口部分において、前記反射面の開口端に近い前記反射面上の点を通る接線ほど光軸と成す角度が大きくなるように形成されており、
   さらに、前記反射面の断面形状は、放物線の一部、楕円の一部、あるいは円の一部に基づくものであることを特徴とするリフレクター。
2. 前記反射面の前記開口部分に続いて形成されている底部分の形状は、回転楕円面または回転放物面で規定されていることを特徴とする請求項１に記載のリフレクター。
3. 発光体と、
   請求項１または２に記載のリフレクターとを備えるランプ。

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