JP5740560B2

JP5740560B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP5740560B2
Application number: JP2012270693A
Authority: JP
Inventors: 直樹小谷; 一郎谷村; 有士中川; 龍馬村瀬; 晋二角陸
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: DE112013005914T5; JP2014116235A; CN204805985U; WO2014091686A1

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を光源として備える照明装置に関する。本発明は特に、導光板を用いた面発光する照明装置において輝度ムラを低減させる技術に関する。

導光板を用いた面発光方式の照明装置として、例えば図１６の断面図に示す照明装置９００が開発されている。照明装置９００は、複数の発光素子９２２と、反射部材９４５と、導光板９４０とを備える。反射部材９４５と導光板９４０とは共に紙面に垂直な方向を平面方向とする円盤状である。導光板９４０は各発光素子９２２を上方より取り囲む入光部９４１を有する。各発光素子９２２は主な出射方向を導光板９４０に向けた状態で、間隔をおいて円周状に配列される。装置９００は各発光素子９２２に電力供給するための電源ユニット（不図示）を有する。駆動時には、発光素子９２２からの出射光が入光部９４１における入射面９４４ｂに入射する。入射光は入光部９４１の表側に位置する反射面９４１ａで反射され、入光部９４１より内側に位置する内側導光部９４２と、入光部９４１より外側に位置する外側導光部９４３とに導光される。その後、入射光は内側導光部９４２および外側導光部９４３の表側の面である光出射面９４２ａ、９４３ａより、外部に均一な照明光として出射される。

特開２０１２−１０４４７６号公報

面発光方式の照明装置では、例えば照明装置９１０の部分断面図（図１７（ａ））に示す入光部９４６Ｘを備えた導光板９４０Ｘの利用も想定できる。入光部９４６Ｘは、素子対向部９４７Ｘと、傾斜部９４８Ｘ、９４９Ｘと、傾斜部９４８Ｘ、９４９Ｘの反対側に存在する側面部９５０Ｘ、９５１Ｘとを有する。素子対向部９４７Ｘは発光素子９２２の周囲に存在する反射部材３０Ｘの間隙において、発光素子９２２の出射面と対向配置される。傾斜部９４８Ｘ、９４９Ｘは導光板９４０Ｘにおける素子対向部９４７Ｘの配設面と反対側の面において、素子対向部９４７Ｘより遠ざかるにつれて垂直（Ｚ）方向に対する傾斜角度が増大するように配された傾斜面を有する。駆動時には、発光素子９２２よりＬ₉〜Ｌ₁₂等を含む出射光が素子対向部９４７Ｘに入射される。その後、出射光は傾斜部９４８Ｘ、９４９Ｘ付近で効率よく正反射され、導光板９４０Ｘの全体に導光される。尚、反射部材９４５Ｘで一旦反射された反射光は図１７（ａ）の光Ｌ₁₃のように側面部９５０Ｘ、９５１Ｘから入射する。

照明装置９１０で上記効果を得るには、発光素子２２と導光板９４０Ｘとの位置関係に厳密性が求められる。しかしながら発光素子９２２の実装位置が目標位置とずれる、位置ずれ誤差（以降、「チップずれ」と称する。）を生じうる。
チップずれを生じると、図１７（ｂ）に示す部分断面図のように、発光素子９２２と入光部９４６Ｘとの相対位置もずれる。これに伴い、チップずれを生じた方向（ここでは右側）において、発光素子９２２から素子対向部９４７Ｘを介さず、反射部材９４５Ｘで反射せずに側面部９５０Ｘ、９５１Ｘ（ここでは９５１Ｘ）より直接入射し、傾斜部９４９Ｘに比較的大きな入射角度で入射する光が増える。この入射光は、傾斜部９４９Ｘを突き抜けて外部に出射され、高輝度の直接光Ｌ₁₄となりうる。照明装置９１０を外部から見た場合、チップずれを生じた領域での輝度がその他の領域での輝度に比べて高くなる。よって照明装置９１０の発光面には、直接光Ｌ₁₄の出射領域と、直接光Ｌ₁₄の非出射領域とが生じうる。これが原因となって輝度ムラを生じるという課題の発生が想定される。尚、反射部材９４５Ｘで一旦反射されて拡散されて外部に出射される光Ｌ₁₃、Ｌ₁₅も存在するが（図１７（ａ）、図１７（ｂ））、これらの光は拡散されて強度が弱いため、上記課題の原因にはなりにくい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、入光部が傾斜部を有する導光板を備えた照明装置において、発光素子の実装位置がチップずれを生じた場合でも、輝度ムラの発生を抑えて均一な面発光を期待することができる照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、複数の発光素子が実装された実装基板と、前記各発光素子の出射光を導光する導光板と、前記実装基板と前記導光板との間に挟設され、前記各発光素子と対応する位置に厚み方向に貫通する開口が存在する板状部材とを備える照明装置であって、前記導光板は前記開口と対応する位置に、前記開口を介して前記発光素子の出射光が入射される入光部を有し、前記入光部は前記発光素子と対向する素子対向部と、前記導光板の前記素子対向部が存在する面とは反対の面において、前記実装基板の表面に沿った第１方向に前記素子対向部より遠ざかるにつれて前記実装基板の表面と垂直な方向に対する傾斜角度が増大する傾斜面を備えた傾斜部とを有し、前記導光板を平面視する際、前記第１方向に沿って、前記開口の幅が前記素子対向部の幅よりも小さく且つ前記開口の周縁の両端部が前記素子対向部の両端部よりも内側に位置している構成とする。

ここで、本発明の別の態様では、前記板状部材は表面を凹入させてなる凹入部を有し、前記凹入部の内部に前記開口が存在し、前記入光部が前記凹入部に挿入されている構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記第１方向に沿って、前記入光部は前記素子対向部の前記両端部に対応する各位置に前記傾斜部を有し、且つ前記各傾斜部の前記表面の傾斜が前記素子対向部より遠ざかるにつれて漸減する構成とすることもできる。

また本発明の別の態様では、前記開口は、前記発光素子との対応位置に存在する第１開口部と、前記第１開口部に連通し且つ前記第１開口部の最大径よりも大きい径の第２開口部とを有し、前記第１開口部に対応する位置に前記入光部が近接配置されている構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記板状部材は、前記発光素子の出射光を反射する反射部材である構成とすることもできる。

また本発明の別の態様では、前記第１方向に沿って、前記反射部材は前記凹入部の内部において前記第１開口部を挟む両側に側壁を有し、且つ前記各側壁は前記第１開口部の前記周縁の両端部のいずれか一方と、これに近接する前記入光部の前記周縁の両端部のいずれか一方とを結ぶ直線上に配置されている構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記一の方向に沿って、前記一対の側壁は前記第１開口部の前記周縁の両端部よりも外側に存在する構成とすることもできる。

また本発明の別の態様では、前記第１方向と直交する第２方向において、前記第１開口部を挟んだ両側に一対の前記第２開口部が前記連通して存在する構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記複数の発光素子が互いに間隔をおいて前記実装され、前記第２開口部は隣接する前記発光素子の実装位置間に対応する位置に存在する構成とすることもできる。

また本発明の別の態様では、前記複数の発光素子は前記実装基板の表面において円周状に前記実装され、前記導光板の前記入光部は、前記実装基板上の各発光素子の実装位置を結ぶように連続的に形成されている構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記導光板は円盤状であり、前記入光部より内側に位置する第１導光部と、前記入光部より外側に位置する第２導光部とを有し、前記第１方向は前記導光板の直径を通る方向である構成とすることもできる。

また本発明の別の態様では、前記第１導光部と前記第２導光部の各外表面が同じ高さであり、前記第１導光部と前記第２導光部の厚みが同一である構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記板状部材と前記導光板とは射出成形されている構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記発光素子をＬＥＤ素子とすることもできる。

また本発明の別の態様では、前記発光素子に電力供給するための電源装置を有する構成とすることもできる。

本発明の一態様に係る照明装置では、駆動時に発光素子の出射光が板状部材の開口を通過する際、第１方向に沿って、入光部の素子対向部の幅より狭い幅を持つ開口の周縁の両端部で出射光が部分的に遮蔽される。
これにより、たとえ発光素子が入光部に対して第１方向にチップずれを生じていても、導光板に入射した強度の高い発光素子の出射光が、垂直方向に対する傾斜角度の大きい傾斜部を突き抜け、高輝度の直接光となって外部に出射されるのを防止できる。

結果として、入光部が傾斜部を有する導光板を備えた照明装置において、発光素子の実装位置がチップずれを生じた場合でも、輝度ムラの発生を抑えて均一な面発光を期待することが可能な照明装置を提供できる。

実施の形態１に係る照明装置１００の構成及び設置例を示す、一部断面図である。照明器具１の外観構成と内部構成を示す図である。照明器具１の内部構成を示す分解図（組図）である。照明器具１の内部構成を示す部分断面斜視図である。反射部材３０の構成を示す部分断面斜視図である。反射部材３０の構成を示す図である。（ａ）は拡散カバー５０側（上面側）から見た正面図、（ｂ）はベース１０側（下面側）から見た正面図である。入光部４２周辺の構成を示す部分断面図である。チップずれを生じた発光素子２２の出射光を示す、入光部４２周辺の部分断面図である。（ａ）は通常（チップずれ無し）の発光素子２２の出射光を示す、入光部４２周辺の部分断面図である。（ｂ）は出射光Ｌ₁、Ｌ₂の出射角度θ₁と、出射光Ｌ₂、Ｌ₄の出射角度θ₂とを示す部分断面図である。比較例でチップずれを生じた場合の輝度ムラのパターンと照度分布を示すデータである。実施例でチップずれを生じた場合の輝度ムラのパターンと照度分布を示すデータである。比較例で輝度ムラを生じた輝度パターン（ａ）と実際の発光の様子を示す写真（ｂ）である。実施例における模式的な輝度パターン（ａ）と実際の発光の様子を示す写真（ｂ）である。本発明の実施の形態２〜５に係る各開口の構成を示す図である。本発明の実施の形態６に係る入光部４２Ａの構成を示す、入光部４２Ａ周辺の部分断面図である。従来の照明装置９００の構成を示す断面図である。照明装置９１０における入光部９４６Ｘ周辺の部分断面図（ａ）と、照明装置９１０の課題を示す入光部９４６Ｘ周辺の部分断面図（ｂ）である。

以下、本発明の各態様に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。
＜実施の形態１＞
（ＬＥＤ照明装置１００の構成）
ＬＥＤ照明装置１００の構成及び設置例を示す一部断面図（図１）のように、ＬＥＤ照明装置１００（以下、単に「装置１００」と称する。）は、ＬＥＤ照明器具１と、板バネ状の掛止部材３と、照明器具１を点灯させる電源ユニット４とを備えてなる。照明器具１は配線２３により電源ユニット４と電気接続されている。掛止部材３は照明器具１の背面側にあるベース１０に取着される。実施の形態１では、装置１００を天井に埋設するダウンライトとしている。

装置１００を設置する際には、天井２に設けた貫通孔２ａを介し、天井２の裏面２ｂに電源ユニット４を載置する。貫通孔２ａに対し、照明器具１をベース１０が収納されるように配置する。このとき貫通孔２ａの周縁に掛止部材３を掛止させる。これにより装置１００を天井２に設置できる。
ＬＥＤ照明器具１の外観構成と内部構成を示す図（図２）に示すように、ＬＥＤ照明器具１は、外観構成はおよそベース１０と拡散カバー５０とで構成される。ベース１０の切欠部１６からは配線２３が外部に延出される。

尚、図２中の点線は、内蔵されたＬＥＤ実装基板２０と、発光素子２２と、基板本体２１の位置を示す。
（ＬＥＤ照明器具１の構成）
照明器具１の内部構成を示す分解図（図３）に示すように、ＬＥＤ照明器具１（以下、単に「器具１」と称する。）は、ベース１０と、ＬＥＤ実装基板２０と、反射部材３０と、導光板４０と、拡散カバー５０とを有してなる。器具１は円盤状の全体形状を有する。ベース１０と、ＬＥＤ実装基板２０と、反射部材３０と、導光板４０と、拡散カバー５０の各外周形状は、照明器具１の全体形状に合わせて円形に形成される。
［ベース１０］
ベース１０は放熱特性に優れる材料、例えばアルミダイキャスト材料等の金属材料で構成される。ベース１０は、中央側が深く周縁側が浅い二段底構造を有する本体部１１と、本体部１１の周囲に立設されたフランジ部１２とを有する（図３）。フランジ部１２には切欠部１６が存在する。

本体部１１は、その中央側から周縁側に向けて、底が深い円盤状の内側底部１３と、底が浅い内側底部１３と、内側底部１３の周縁に立設された側壁部１４と、側壁部１４の周囲に配された環状の外側底部１５とを有する。
内側底部１３にはＬＥＤ実装基板２０と反射部材３０とが順次重ねて載置される。外側底部１５には導光板４０の外側導光部４３が載置される。

フランジ部１２はそのＺ方向頂部付近において、拡散カバー５０の側壁部５２と例えば接着剤やシール部材を用いて接合される。
［ＬＥＤ実装基板２０］
ＬＥＤ実装基板２０は、環状の基板本体２１と、基板本体２１の表面（図３では反射部材３０と対向する上面）に実装された複数の発光素子２２と、配線２３とを有する。

基板本体２１は、例えば、セラミック材料や熱伝導樹脂等からなる絶縁層と、アルミニウム等からなる金属層とを積層した２層構造を有する。基板本体２１の表面には発光素子２２と配線２３とを電気接続するための配線パターン（不図示）が形成されている。基板本体２１の外径は側壁部１４の内径とほぼ一致させている。
発光素子２２は、一例としてＬＥＤ素子を用いてなる。入光部４２周辺の構成を示す部分断面図（図７）に示すように、具体的構成として、発光素子２２は素子本体２２０と、素子本体２２０を収納する素子筐体２２１とを有する。発光素子２２は、基板本体２１の上面に対し、主な出射方向が垂直（Ｚ）方向を向くように、互いに一定間隔をおいて円周状に実装される。ＬＥＤ実装基板２０では、一例として合計１８個の発光素子２２が配線パターンに対し、ＣＯＢ（Chip on Board）技術を用いてフェイスアップ実装される。

尚、基板本体２１の上面は、発光素子２２の出射光を効率良く導光板４０側へ反射させるために反射面となっている。
配線２３は、電源ユニット４側より発光素子２２に電力供給を行うために用いられる。配線２３の両端は、基板本体２１の配線パターンと、電源ユニット４とに電気接続される。
［反射部材３０］
反射部材３０は、発光素子２２からの出射光と導光板４０から漏れ出た光とを効率よく導光板４０側に反射する目的で配設する、板状部材である。器具１において、反射部材３０はＬＥＤ実装基板２０と導光板４０との間に挟設される。反射部材３０は、高反射特性を有する材料、例えば高光反射性ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、高反射ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、高光反射性ナイロン樹脂、高光反射性発泡樹脂等を用いて構成される。これらの樹脂材料を用いて反射部材３０を射出成形することで、高精度で反射部材３０を構成することができる。反射部材３０は、少なくともその表面において反射特性を有していれば良い。

器具１の部分斜視断面図（図４）と、反射部材３０の部分斜視断面図（図５）と、反射部材３０の上面図（図６（ａ））及び下面図（図６（ｂ））にそれぞれ示すように、反射部材３０は中央側から外側に向けて、内側反射部３１と、凹入部３２と、外側反射部３３とを有する。反射部材３０の外径は側壁部１４の内径とほぼ一致させている。内側反射部３１と外側反射部３３とはそれぞれ上面３１０、３２０を有する（図５）。

内側反射部３１（外側反射部３３）は、ＬＥＤ実装基板２０の発光素子２２の実装位置より内側（外側）の位置に対応して設けられる（図４）。内側反射部３１（外側反射部３３）は、導光板４０より漏れた光を、上面３１０（３２０）において再度、導光板４０側に反射させるための部位である。
凹入部３２は、ＬＥＤ実装基板２０における各発光素子２２の実装位置の真上に対応する領域に設けられる。反射部材３０を平面視する際、凹入部３２は、反射部材３０の上面（導光板４０との対向面）における一定半径の円周領域を厚み（Ｚ）方向に凹入させてなる（図５）。

凹入部３２の内部には図５、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、その円周方向に沿って、反射部材３０の厚み方向に貫通する複数の開口３４が一定間隔をおいて存在する。開口３４は、第１開口部３４０と、第１開口部３４０に連通する一対の第２開口部３４１とを有する。１の開口３４において、第１開口部３４０と一対の第２開口部３４１とは、反射部材３０の直径を通る第１方向（例えばＹ方向）に対して交差する第２方向（例えばＹ方向と直交するＸ方向）で連通している。

ここで反射部材３０を平面視する際、第１開口部３４０の最大径は、第２開口部の最小径よりも小さい（図５（ａ））。従って開口３４は、第１開口部３４０で径が小さく、一対の第２開口部３４１で径が大きい、いわゆる瓢箪型の周縁形状を有する。
第１開口部３４０は、ＬＥＤ実装基板２０の発光素子２２の実装位置の真上に存在する。第１開口部３４０では、Ｙ方向に沿って、周縁端部３４２Ａ、３４３Ａが比較的狭い開口幅Ｗ₂をおいて互いに近接される（図７）。これは第１開口部３４０において、発光素子２２の出射光量が過度にならないように適切に制御し、導光板４０側に導光するように設定したものである。Ｙ方向に沿って第１開口部３４０を挟む両側には、発光素子２２の出射光を反射する一対の側壁３４２、３４３が存在する。側壁３４２、３４３は図７に示すように、Ｙ方向に沿って、第１開口部３４０の周縁端部３４２Ａ、３４３Ａよりも外側に存在している。これにより、導光板４０の入光部４２と側壁３４２、３４３との間に凹入部３２の空間が確保される。周縁端部３４２Ａ、３４３Ａは、例えばＹＺ方向の断面形状がＲ＝０．２程度の曲面断面形状を有するように形成されている。

第２開口部３４１は、発光素子２２からの出射光を発光素子２２より遠い領域にも効率よく拡散させるために存在する。反射部材３０を平面視する際、第２開口部３４１の幅は第１開口部３４０との連通方向と交差する方向において、第１開口部３４０から遠ざかるにつれて増大するように設定されている（図５（ａ））。
尚、図６（ｂ）に示すように、反射部材３０の裏面はＬＥＤ実装基板２０の基板本体２１の表面形状に合わせた平坦面としている。
［導光板４０］
導光板４０は、発光素子２２の出射光を主としてＸＹ平面方向に導光し、拡散カバー５０（Ｚ方向）側に面発光させるために用いる。導光板４０は、反射部材３０のＬＥＤ実装基板２０との対向側とは反対側に配置される。導光板４０の材料としては透光性に優れる材料、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ガラス等を挙げられる。これらの材料を用いて導光板４０を射出成形することで、反射部材３０と同様に、高精度で導光板４０を構成できる。従って、反射部材３０と導光板４０との配置関係では位置ずれ誤差を無視できる程度に小さくできる。導光板４０は中央側から外側に向けて、内側導光部４１と、入光部４２と、外側導光部４３とを有する（図３）。導光板４０の外径は側壁部１４の内径とほぼ一致させている。導光板４０では一例として、内側導光部４１、外側導光部４３の各外表面が同じ高さに設定される（図４）。また、内側導光部４１、外側導光部４３の厚みも同一に設定されている。

内側導光部４１（外側導光部４３）は、入光部４２より導光板４０の内部に入射された発光素子２２の光を発光素子２２の実装位置よりも内側（外側）に導光し、拡散させる部位である。
入光部４２は、発光素子２２の出射光を導光板４０側に導光させる部位である。器具１において、入光部４２は反射部材３０の凹入部３２に挿入される（図４）。これにより入光部４２は、ＬＥＤ実装基板２０上の各発光素子２２の実装位置を結ぶように連続的に形成される。具体的な構成として、入光部４２は図７に示すように、素子対向部４２０と、一対の傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂと、一対の傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂ間に存在する境界部４２３とを有する。入光部４２は、全体的な形状としては図４、図７に示すように、一定の厚みを持つ略Ｖ字断面形状を有する。Ｙ方向に沿った入光部４２０の両側には、傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂと反対側に、傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂと同様の傾斜面を有する側面部４２４Ａ、４２４Ｂが存在する（図７）。

素子対向部４２０は、発光素子２２と近接配置され、且つ、発光素子２２の出射面と対向配置される部位である。発光素子２２と対向する素子対向部４２０の表面形状は、ここでは一例として平坦面としている。従って素子対向部４２０はＹ方向に沿って、幅Ｗ₁を挟んで両側に位置する端部（入光端部４２０Ａ、４２０Ｂ）を有する（図７）。
一対の傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂは、導光板４０において、素子対向部４２０が形成された面と反対側の面（図７では上面）に配設される。傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂは、具体的には垂直（Ｚ）方向に対し、素子対向部４２０より遠ざかるにつれて滑らかに傾斜角度が増大する傾斜面を有する。さらに傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂは、垂直（Ｚ）方向に対して互いに略線対称の形状を有する。傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂは上記のような傾斜面を有することで、素子対向部４２０より直上（Ｚ）方向に沿って入射した入射光をその表面において正反射させ、導光板４０内に効率よく導光させることができる。

境界部４２３は傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂの間において、発光素子２２の実装位置の真上に対応して存在する微小領域である。導光板４０では境界部４２３のサイズをできるだけ小さくしている。これにより、装置１００の駆動時に発光素子２２からの出射光が境界部４２３を突き抜けて直接光となりにくいように調整されている。
ここで装置１００の特徴として、導光板４０を平面視する際、ＬＥＤ実装基板２０の表面に沿った第１（Ｙ）方向において、素子対向部４２０の両端部（入光端部４２０Ａ、４２０Ｂ）間の幅Ｗ₁が開口３４の開口幅Ｗ₂よりも大きく設定される（図７）。さらに第１（Ｙ）方向において、開口３４の周縁端部３４２Ａ、３４３Ａが入光端部４２０Ａ、４２０Ｂよりも内側に位置している。すなわち器具１では、導光板４０と反射部材３０とを垂直（Ｚ）方向から見ると、第１開口部３４０が素子対向部４２０で完全に覆われている。

また側壁３４２、３４３の配置位置は、Ｙ方向に沿って、第１開口部３４０の周縁端部３４２Ａ、３４３Ａのうちの一方と、これに近接する入光端部４２０Ａ、４２０Ｂのうちの一方とに接する直線上に存在するように設定されている（図９（ａ）の出射光Ｌ₂、Ｌ₄を参照）。
［拡散カバー５０］
拡散カバー５０は、導光板４０からの出射光をさらに散乱させることにより均一な輝度分布の面発光を得る目的で配設する。拡散カバー５０は透光性材料、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス等を用いて構成される。

具体的構成として、拡散カバー５０は導光板４０を覆う本体部５１と、本体部５１の周縁に配された側壁部５２とを有する（図３）。
本体部５１には光散乱処理が施され、導光板４０からの出射光を効率よく散乱するように調整される。光散乱処理としては、例えば導光板４０と対向する本体部５１の表面を微細に凹凸処理することが挙げられる。
（装置１００の動作）
以上の構成を有する装置１００をユーザが使用する際は、装置１００に電源投入する。装置１００では、商業用電源に接続された電源ユニット４から配線２３を介して各発光素子２２に電力供給がなされる。これにより各発光素子２２から出射光が生ずる。

発光素子２２の出射光は、反射部材３０の第１開口部３４０、第２開口部３４１を介し、入光部４２より導光板４０の内部に入射する。入射光は導光板４０の内部で正反射を繰り返し、内側導光部４１と外側導光部４３の両方の内部に拡散する。また、導光板４０より下方に漏れ出た光は反射部材３０の上面３１０、３２０（図５）において反射され、再度、導光板４０側に入射される。導光板４０で拡散された発光素子２２の出射光は、導光板４０の上面側から出射されて拡散カバー５０に入射される。入射光は光散乱処理された拡散カバー５０の本体部５１でさらに拡散され、最終的に照明光として外部に出射される。
（装置１００で奏される効果）
装置１００を駆動させた場合、以下に挙げる諸効果を期待することができる。
［１］発光素子２２のチップずれに対する効果
（ｉ）具体的効果
図８は、装置１００で発光素子２２の実装位置がＹ方向にチップずれを生じた場合に奏される効果を説明するための断面図である。

通常、ＬＥＤ実装基板２０において発光素子２２を基板本体２１に実装する際には、チップずれを生じることがある。現状では、Ｙ方向の発光素子２２の全長が１．５ｍｍ程度である場合、±０．４ｍｍ程度の範囲のチップずれを生じうる。
チップずれを生じると、すれた方向に向かって入光部４２に対する発光素子２２の相対位置もずれを生じる。従って、垂直（Ｚ）方向に対する傾斜角度が比較低大きい領域（素子対向部４２０より遠い領域）の傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂに向かって、入光部４２を介さず、且つ側壁３４２、３４３で反射しないで導光板４２に入射しようとする高強度の発光素子２２の出射光が増える。図８ではＹ方向にチップずれを生じた発光素子２２から、傾斜部４２２Ｂに向かって出射光（点線）が出射された様子を示している。

ここで仮に、図８に示す点線に沿って、入光部４２を介さず、且つ側壁３４２、３４３で反射しないで高強度の出射光Ｌ₈が傾斜部４２２Ｂに入射されてしまうと、傾斜部４２２Ｂに対する入射角が大きいために、出射光Ｌ₈は傾斜部４２２Ｂを突き抜ける高輝度の直接光となり、外部に出射される場合がある。よって、器具１の発光面で輝度ムラを生じる原因となることが想定される。

これに対し器具１では、発光素子２２より垂直（Ｚ）方向に出射された出射光Ｌ₈は、入光端部４２０Ａ、４２０Ｂ間の幅Ｗ₁より狭い開口幅Ｗ₂を持つ第１開口部３４０の周縁端部３４３Ａによって遮蔽される（図７、図８）。これにより、たとえ発光素子２２がＹ方向にチップずれを生じていても、入光部４２を介さず、且つ側壁３４２、３４３で反射しない高強度の出射光Ｌ₈が傾斜部４２２Ｂに到達するのが抑制される。従って出射光Ｌ₈が傾斜部４２２Ｂを突き抜け、高輝度の直接光となって外部に出射されるのを防止できる。

尚、図８では図示しないが、逆Ｙ方向にチップずれを生じた場合でも、発光素子２２から入光部４２０より外側に出射された出射光は周縁端部３４２Ａによって遮蔽される。これにより、上記と同様の効果を奏する。
このように器具１では、Ｙ方向または逆Ｙ方向に沿って発光素子２２の実装位置がチップずれを生じた場合でも、傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂを突き抜けて外部に出射される高輝度の直接光の発生を防止できる。

また図８には図示しないが、側壁３４２、３４３で反射された反射光が入光部４２０以外の領域より導光板４０に入射され、導光板４０を突き抜けて外部に出射されることがある（図１７（ａ）の光Ｌ₁₃、図１７（ｂ）の光Ｌ₁₅を参照）。しかしながら、このような光は側壁３４２、３４３での反射の際に拡散されるため強度が弱い。従って輝度ムラの原因にはなりにくい。

尚、チップずれを生じた場合でも、周縁端部３４２Ａ、３４３Ａで遮蔽されない発光素子２２から出射光（図８中のＬ₅、Ｌ₆、Ｌ₇を含む）は、第１開口部３４０を介して入光部４２周辺より導光板４０に適切に入射し、内側導光部４１及び外側導光部４３に導光されて発光に寄与される。結果として、輝度ムラの発生を抑えて均一な面発光を期待できる照明装置１００を実現することができる。
（ｉｉ）性能確認試験
装置１００を実施例として実際に作製し、意図的に一定間隔でチップずれを生じさせた場合に発生する輝度ムラのパターンとそのときの照度分布について性能確認試験を行った。

また実施例と対比するため、図１７（ａ）の照明装置９１０に示すように、入光部９４６Ｘと発光素子９２２とが開口３４を介さずに対向配置された構成であって、その他の構成は実施例と同様の装置を比較例として作製した。
実施例と比較例のチップずれは、ＬＥＤ実装基板を平面視した際、発光素子の実装位置を基準位置より内側に、−０．１ｍｍ、−０．３ｍｍ、−０．５ｍｍのいずれかのずれ量でずらした場合と、基準位置より外側に、＋０．１ｍｍ、＋０．３ｍｍ、＋０．５ｍｍのいずれかのずれ量でずらした場合とに設定した。各数値での位置ずれは、ＬＥＤ実装基板上の全発光素子を対象として設定した。実施例と比較例の各装置は同一条件にて駆動させた。この確認試験結果を図１０、図１１に示す。

図１０と図１１は同順に、比較例と実施例において、チップずれを生じた場合の輝度ムラのパターンと、そのときの照度分布を示す。各図中の輝度ムラのパターンは、いずれも装置の発光面を正面から撮影した写真で示している。また照度分布は、発光面の半径方向の相対強度分布を示している。
試験結果を見ると、比較例では図１０に示すように、基準位置に対してＬＥＤ実装基板の内側及び外側のいずれの方向にチップずれを生じる場合でも、ずれ量が多いほど照度分布が不均一になった。照度分布が不均一になることは、面発光における輝度ムラが発生しうることを意味する。また、ずれ量が多いほど、照度分布に不要な高輝度のピークが発生し易い傾向が見られた（例えばチップずれが−０．５ｍｍ、＋０．５ｍｍのデータを参照）。また、比較例の装置の発光面を正面から見た場合、チップずれが発生すると発光領域が大きく変化した。ずれ量の増大に従い、発光面の中央領域が縮小して輝度が不足することが確認された。さらに、ずれ量の増大に伴って、発光面の周縁にリング状の高輝度領域が発生し、輝度ムラが顕著になるのを確認した。尚、発光面における高輝度の輝度ムラの位置と、照度分布のピークの位置は互いに一致している。

これに対し実施例では、図１１に示すように、基準位置に対してＬＥＤ実装基板の内側及び外側のいずれの方向にチップずれを生じる場合でも、照度分布に生じる輝度ムラが比較例に比べて小さいことが確認された。装置の発光面を正面から見た場合、ずれ量に伴う発光領域の変化は適切に抑制されている。尚、チップずれが非常に増大すると若干の輝度ムラが見られるが、総じて比較例に比べると格段に均一な面発光が実現されることが分かった。

以上の結果より、比較例に対する実施例の優位性を確認することができた。
［２］第１開口部３４０による効果
装置１００では、発光素子２２の出射光が第１開口部３４０を通過する際、狭い幅Ｗ₂を有する第１開口部３４０の周縁端部３４２Ａ、３４３Ａで出射光が部分的に遮蔽される（図７）。これにより発光素子２２の実装位置から第１開口部３４０を通過する出射光量が過度にならないように規制される。

よって、器具１を正面から見た場合、発光素子２２の実装位置からは適切に出射光量が規制される。結果として、拡散カバー５０の外表面では発光素子２２の実装位置に対応する領域と、それ以外の位置に対応する領域における輝度分布ムラが抑えられ、良好な面発光の実現に寄与することができる。
［３］側壁３４２、３４３と周縁端部３４２Ａ、３４３Ａと入光端部４２０Ａ、４２０Ｂによる効果
装置１００では、入光端部４２０Ａ（４２０Ｂ）と周縁端部３４２Ａ（３４３Ａ）との間を通過する発光素子２２の出射光（以下、「通過光」と称する。）は、全て反射部材３０の側壁３４２、３４３の表面で反射され、その後に導光板４０の入光部４２に入光される（図９（ａ））。このときに奏される効果を、入光部４２周辺の部分断面図（図９（ａ））と、発光素子２２の拡大断面図（図９（ｂ））とを用いて説明する。

図９（ｂ）に示す出射角度θ₁は、Ｙ方向に沿って、入光端部４２０Ａ（４２０Ｂ）より最も遠い発光素子２２の位置から出射され且つ入光端部４２０Ａ（４２０Ｂ）に接する出射光Ｌ₁（Ｌ₃）の出射角度である。出射角度θ₂は、Ｙ方向に沿って、周縁端部３４２Ａ（３４３Ａ）と入光端部４２０Ａ（４２０Ｂ）とに接する出射光Ｌ₂（Ｌ₄）の出射角度である。器具１では周縁端部３４２Ａ、３４３Ａと入光端部４２０Ａ、４２０Ｂとの配置関係を調節することにより、通過光はθ₁以上θ２以下の出射角度を有する。θ₁以上θ₂以下の出射角度は適宜設定が可能であるが、一例としてθ１は２５°、θ２は５０°である。

これにより、通過光は側壁３４２、３４３の表面に当たり、反射光となって導光板４０に入射する。側壁３４２、３４３で反射された出射光は、傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂ付近に対して十分に小さい入射角で入射される（図９（ａ））。出射光Ｌ₁〜Ｌ₄は傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂ付近にて正反射され、導光板４０の内部全体にわたって良好に導光される。

このような工夫により、通過光が傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂ付近を突き抜けて光量の多い直接光となり、外部に出射されるのを防止することができる。
尚、図８に示すように、発光素子２２の実装位置が多少のチップずれを生じている場合であっても、出射光Ｌ₅、Ｌ₆、Ｌ₇のように、通過光は傾斜部４２２Ａ、４２２Ｂに対して十分に小さい入射角で入射される。従って、チップずれを生じている場合でも上記した効果を期待することができる。
［４］第１開口部３４０及び第２開口部３４１の併用による効果
装置１００において、発光素子２２の出射光が第２開口部３４１から通過する際には、第２開口部３４１が第１開口部３４０の最大径よりも大きい径を有すことにより、第１開口部３４０を通過する出射光量よりも比較的豊富な出射光量の光を第２開口部３４１に通過させることができる。

その結果、円周状の凹入部３２に沿って、各発光素子２２の出射光が均一に分散するように図られる。器具１の拡散カバー５０を外部から見た場合、発光素子２２の実装位置に対応する高輝度の発光領域と、発光素子２２が実装されていない位置に対応する低輝度の発光領域とが混在して生じるのが防止される。よって、輝度ムラの発生を抑えて均一な面発光を期待することができる。

ここで図１２（ａ）は、反射部材が開口３４を持たない比較例の面発光方式の照明装置９１０（図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示した照明装置９１０と同一のもの）の駆動時における、模式的な正面図である。図１２（ｂ）は、照明装置９１０の駆動時における発光面の様子を正面から撮影した写真である。
図１２（ａ）に示すように、反射部材９４５の内側反射部９４５ｂと外側反射部９４５ａとの間における発光素子９２２の実装位置付近では、発光素子９２２からの出射光量が比較的多い。このため図１２（ａ）の拡大図に示すように、発光素子９２２の実装位置付近には比較的高輝度の発光領域Ｄ₂が存在する。一方、発光領域Ｄ₂の近傍では発光素子９２２からの出射光量が不足するため、比較的低輝度の発光領域Ｄ₁、Ｄ₃が存在する。照明装置９１０では円周状に複数の発光素子９２２が間隔をおいて実装されているので、発光領域Ｄ₁〜Ｄ₃は発光素子９２２の実装位置に合わせ、拡散カバー５０Ｘの外表面で円周状に繰り返し現れる。従って照明装置９１０を駆動させると、図１２（ｂ）に示すように、発光面では円周状に輝度ムラが生じうる。

一方、図１３（ａ）は、装置１００の駆動時における模式的な正面図である。図１３（ｂ）は、装置１００の駆動時における発光面の様子を正面から撮影した写真である。
図１３（ａ）に示すように、導光板４０の内側導光部４１と外側導光部４３との間に対応して存在する発光素子２２の実装位置では、出射光量が幅狭の第１開口部３４０により規制されている。一方、第１開口部３４０と連通する幅広の第２開口部３４１は、第１開口部３４０の最大径よりも径が大きいために、発光素子２２からの出射光が豊富に通過する。よって、拡散カバー５０の外表面では、図１３（ａ）の拡大図に示すように、第１開口部３４０に対応する発光領域Ｃ₂と、第２開口部３４１に対応する発光領域Ｃ₁、Ｃ₃とにおける輝度分布が均一化される。従って実際に装置１００を駆動させた場合、図１３（ｂ）に示すように、発光面ではほぼ均一な面発光を得ることができる。
＜その他の実施の形態＞
本発明のその他の実施の形態について、図１４（ａ）〜（ｄ）を用いて実施の形態１との差異を中心に説明する。

図１４（ａ）は、実施の形態２に係る反射部材に設けた開口３４Ａの形状を示す図である。開口３４Ａは実施の形態１の開口３４を基本構造とし、第１開口部３４０Ａに対し、一の方向（紙面左右方向）で連通する一対の第２開口部３４１Ａにおいて、その周縁が鋭角に形成されている特徴を有する。
実施の形態２に係る開口３４Ａによっても、実施の形態１の反射部材３０の開口３４と同様の効果を期待できる。また開口３４Ａは、第１開口部３４０Ａから遠ざかるにつれて第２開口部３４１Ａの幅が漸増する構成であるため、第１開口部３４０Ａから遠い第２開口部３４１Ａの領域で出射光をより多く確保し且つスムーズに出射させることができる。

図１４（ｂ）は、実施の形態３に係る反射部材に設けた開口３４Ｂの形状を示す図である。開口３４Ｂは、第１開口部３４０Ｂが一の方向（紙面左右方向）に平行な一対の周縁を有する。さらに開口３４Ｂは第１開口部３４０Ｂに連通する、一対の矩形状の第２開口部３４１Ｂを有する。
実施の形態３に係る開口３４Ｂによっても、実施の形態１と同様の効果を期待できる。さらに開口３４Ｂでは、第１開口部３４０Ｂから遠ざかるにつれて第２開口部３４１Ｂの幅が急激に広くなっている。このため、第１開口部３４０Ｂに対する第２開口部３４１Ｂからの出射光量の比率を比較的多く確保することができる。

図１４（ｃ）は、実施の形態４に係る反射部材に設けた開口３４Ｃの形状を示す図である。開口３４Ｃは、実施の形態３を基本構成とし、第１開口部３４０Ｃに連通する一対の第２開口部３４１Ｃの周縁を円形としたものである。
実施の形態４に係る開口３４Ｃによっても、実施の形態３と同様の効果を期待できる。また、第２開口部３４１Ｃの周縁には角部が無いため、第２開口部３４１Ｃからの出射光が優れた均一性を有する。

図１４（ｄ）は、実施の形態５に係る反射部材に設けた開口３４Ｄ形状を示す図である。開口３４Ｄは、実施の形態３を基本構成とし、第１開口部３４０Ｄに連通する一対の第２開口部３４１Ｄの周縁を、第１開口部３４０Ｄから遠ざかるにつれてステップ状に拡径する形状としたものである。
実施の形態５に係る開口３４Ｄによっても、実施の形態３と同様の効果を期待できる。さらに、第２開口部３４１Ｄの幅をステップ状に適宜調節することにより、第２開口部３４１Ｄからの出射光量を精密に調節することができる。

尚、図１４（ａ）〜（ｄ）は１個の開口のみを示しているが、当然ながら各実施の形態の反射部材にこれらの開口を複数にわたって存在させることができる。
図１５は、実施の形態６に係る器具１Ａにおける入光部４２Ａの構成を示す、入光部４２周辺の部分断面図である。器具１Ａが器具１と異なる点は、導光板４０Ａにおいて、素子対向部４２０Ｃの形状をＹＺ断面に沿って緩やかな曲面状とした点である。

このような構成の器具１Ａにおいても、実施の形態１と同様の効果を期待できる。また素子対向部４２０Ｃの断面形状が曲面状になっていることにより、発光素子２２からの出射光が素子対向部４２０Ｃに当たる際の入射角度を小さくすることができる。これにより素子対向部４２０Ｃにおいて生じる反射光が増加し、側壁３４２、３４３にて反射されて導光板４０に入射される入射光量が増大する。結果として、導光板４０Ａ全体に導光される光量を増やすことが可能である。
＜その他の事項＞
本発明に係る照明装置は、天井に埋設するシーリングライトに限定されない。その他の設置方法で設置されるシーリングライトの他、ダウンライト、バックライトなど照明用途全般に広く利用可能である。

本発明において、掛止部材３は必須ではない。照明器具１はネジ止めやリベット、接着等を用いて天井に固定してもよい。
装置１００では、電源ユニット４と照明器具１とを別個の構成としたが、本発明はこの構造に限定されない。すなわち本発明の照明装置は、照明器具１が電源ユニット４を内蔵してなる構成としてもよい。

本発明に係る発光素子は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）や、ＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子）であっても良い。また本発明に係る発光素子としては、ＳＭＤ（Surface Mount Device）型でもよい。
また本発明に係る照明装置では、拡散カバーは必須ではない。
上記実施の形態では、反射部材３０を一体型として構成した。しかしながら本発明では隣接する開口３４同士を互いに連通させてもよい。この場合、反射部材３０は内側反射部３１と外側反射部３３の２部材で構成することができる。

本発明の反射部材において凹入部は必須ではない。反射部材の開口に対応する位置に入光部を配置すればよい。但し、凹入部に入光部を挿入することで、反射部材と導光板との合計厚みを薄くできる。従って器具のコンパクト化に貢献できる。
導光板は、反射部材との対向面を平坦面としてもよいが、微小なレンズを複数設けて導光板内を通る光の反射特性を変化させてもよい。これにより導光板の導光効果を向上させることができる。

上記各実施の形態では、ＬＥＤ実装基板２０の上方に設ける板状部材として反射部材３０を例示した。しかしながら本発明では板状部材の構成を反射部材に限定しない。すなわち、板状部材を反射性を有さない構成とすることもできる。
上記各実施の形態では器具を円盤状としているが、器具はこの形状に限定されない。例えば長尺状の基板本体に複数の発光素子を配列させてＬＥＤ実装基板を構成してもよい。この場合、ベース、反射部材、導光板、導光カバーをＬＥＤ実装基板と同様に長尺状に構成する。これにより器具を長尺状とすることもできる。

１、１ＡＬＥＤ照明器具
２天井
４回路ユニット
１０ベース
２０ＬＥＤ実装基板
２１基板本体
２２発光素子
３０、９４５Ｘ反射部材
３１内側反射部
３２凹入部
３３外側反射部
３４、３４Ａ〜３４Ｄ開口
４０、４０Ａ、９４０Ｘ導光板
４１内側導光部
４２、４２Ａ、９４６Ｘ入光部
４３外側導光部
５０拡散カバー
５１本体部
１００、９００、９１０ＬＥＤ照明装置
２２０素子本体
２２１素子筐体
３１０、３２０反射部材の上面
３４０、３４０Ａ〜３４０Ｄ第１開口部
３４１、３４１Ａ〜３４１Ｄ第２開口部
３４２、３４３側壁
３４２Ａ、３４３Ａ第１開口部の周縁端部
４２０、４２０Ｃ、９４７Ｘ素子対向部
４２０Ａ、４２０Ｂ入光端部
４２２Ａ、４２２Ｂ、９４８Ｘ、９４９Ｘ傾斜部
４２３境界部
４２４Ａ、４２４Ｂ、９５０Ｘ、９５１Ｘ側面部

Claims

複数の発光素子が実装された実装基板と、前記各発光素子の出射光を導光する導光板と、前記実装基板と前記導光板との間に挟設され、前記各発光素子と対応する位置に厚み方向に貫通する開口が存在する板状部材とを備える照明装置であって、
前記導光板は前記開口と対応する位置に、前記開口を介して前記発光素子の出射光が入射される入光部を有し、
前記入光部は前記発光素子と対向する素子対向部と、前記導光板の前記素子対向部が存在する面とは反対の面において、前記実装基板の表面に沿った第１方向に前記素子対向部より遠ざかるにつれて前記実装基板の表面と垂直な方向に対する傾斜角度が増大する傾斜面を備えた傾斜部とを有し、
前記導光板を平面視する際、前記第１方向に沿って、前記開口の幅が前記素子対向部の幅よりも小さく且つ前記開口の周縁の両端部が前記素子対向部の両端部よりも内側に位置している
照明装置。
前記板状部材は表面を凹入させてなる凹入部を有し、前記凹入部の内部に前記開口が存在し、
前記入光部が前記凹入部に挿入されている
請求項１に記載の照明装置。
前記第１方向に沿って、前記入光部は前記素子対向部の前記両端部に対応する各位置に前記傾斜部を有し、且つ前記各傾斜部の前記表面の傾斜が前記素子対向部より遠ざかるにつれて漸減する
請求項１または２に記載の照明装置。
前記開口は、前記発光素子との対応位置に存在する第１開口部と、前記第１開口部に連通し且つ前記第１開口部の最大径よりも大きい径の第２開口部とを有し、
前記第１開口部に対応する位置に前記入光部が近接配置されている
請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
前記板状部材は、前記発光素子の出射光を反射する反射部材である
１〜４のいずれかに記載の照明装置。
前記第１方向に沿って、前記反射部材は前記凹入部の内部において前記第１開口部を挟む両側に側壁を有し、且つ前記各側壁は前記第１開口部の前記周縁の両端部のいずれか一方と、これに近接する前記入光部の前記周縁の両端部のいずれか一方とを結ぶ直線上に配置されている
請求項５に記載の照明装置。
前記一の方向に沿って、前記一対の側壁は前記第１開口部の前記周縁の両端部よりも外側に存在する
請求項６に記載の照明装置。
前記第１方向と直交する第２方向において、前記第１開口部を挟んだ両側に一対の前記第２開口部が前記連通して存在する
請求項４〜７のいずれかに記載の照明装置。
前記複数の発光素子が互いに間隔をおいて前記実装され、
前記第２開口部は隣接する前記発光素子の実装位置間に対応する位置に存在する
請求項４〜８のいずれかに記載の照明装置。
前記複数の発光素子は前記実装基板の表面において円周状に前記実装され、
前記導光板の前記入光部は、前記実装基板上の各発光素子の実装位置を結ぶように連続的に形成されている
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置。
前記導光板は円盤状であり、前記入光部より内側に位置する第１導光部と、前記入光部より外側に位置する第２導光部とを有し、
前記第１方向は前記導光板の直径を通る方向である
請求項１０に記載の照明装置。
前記第１導光部と前記第２導光部の各外表面が同じ高さであり、
前記第１導光部と前記第２導光部の厚みが同一である
請求項１１に記載の照明装置。
前記板状部材と前記導光板とは射出成形されている
請求項１〜１２のいずれかに記載の照明装置。
前記発光素子はＬＥＤ素子である
請求項１〜１３のいずれかに記載の照明装置。
前記発光素子に電力供給するための電源装置を有する
請求項１〜１４のいずれかに記載の照明装置。