JP6032555B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
このような位置ずれを生じると図15(b)に示すように、位置ずれを生じた方向(ここでは一例として右方向)において、LED922から反射部材930で反射せずに傾斜部943A、943B(ここでは傾斜部943B)に比較的大きな入射角度で入射する光L8が増える。この光L8は、傾斜部943Bを突き抜けて外部に出射され、高輝度の光となりうる。照明装置の発光面を外部から見た場合、位置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。よって照明装置の発光面には、光L8の出射領域と、光L8の非出射領域とが生じうる。これが原因となり、輝度ムラを生じる課題が想定される。
また本発明の別の態様では、前記凸部を、前記受入部側を上面とする錐台状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、前記導光板との対向面に前記入光部が挿入される窪み部を有し、前記窪み部の内部に前記出射光路を確保するための貫通孔が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2嵌合部はボスを有し、前記第2被嵌合部は前記ボスを挿通する貫通孔を有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、前記半導体発光素子に電力供給するための電源ユニットを有する構成とすることもできる。
結果として、導光板を有する照明装置において、半導体発光素子と導光板との間の位置ずれに起因する輝度ムラの発生を抑えることにより、均一な面発光を期待可能な照明装置を提供できる。
<実施の形態1>
(照明装置100)
照明装置100は天井等の造営材に設置する埋設型のダウンライトであり、照明器具1と、電源ユニット4とを備えてなる。照明器具1は、掛止部材3と、ベース10と、実装基板20と、反射部材30と、導光板40と、拡散カバー50と、複数のネジBとを有する。掛止部材3は板バネであり、照明器具1のベース10の周囲に取着される。電源ユニット4は照明器具1を点灯させる。電源ユニット4は配線23において照明器具1と電気接続されている。
(照明器具1)
照明器具1は、外観的には図2に示すように、掛止部材3と、ベース10と、拡散カバー50とで構成されている。図2中の点線は、照明器具1に内蔵された実装基板20と、実装基板20における基板21と、LED22の各位置を示す。照明器具1のサイズは、一例として外径約136mm、高さ約100mmである。照明器具1は外周が円形の正面形状を有する。以下、照明器具1の内部の構成要素を述べる。
[ベース10]
ベース10は、本体部11と、放熱フィン12と、中央リブ13とを有する。ベース10は放熱特性に優れる材料、例えばアルミニウム等の金属材料で構成される。
中央リブ13は反射部材30の内側ボス311と当接し、反射部材30をベース10に対して位置決めする。中央リブ13は図3に示すように、本体部11の中央において円周状に立設される。
[実装基板20]
実装基板20ははベース10の上方に配置され、環状の基板21と、複数のLED22と、配線23とを有する。
ここで実装基板20は、反射部材30の第2嵌合部と嵌合可能な第2被嵌合部(内側孔210、外側孔211、細孔212)を有する。内側孔210は、図3と図4とに示すように基板21の中央に設けられる。外側孔211は、内側孔210を取り囲むように間隔をおいて複数設けられる。細孔212は、内側孔210の近傍に設けられる。
配線23は、電源ユニット4側よりLED22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21の配線パターンと、電源ユニット4とに電気接続されている。一例として、配線23は基板21の内側孔210とベース10の本体部11における中央孔を通じて照明器具1の外部に引き出される。
[反射部材30]
反射部材30は板状部材であり、導光板40からの戻り光を導光板40側に反射する。図3に示すように、反射部材30は実装基板20と導光板40との間に挟設される。反射部材30は、高光反射特性を有する材料、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ナイロン樹脂、発泡樹脂等を用いて構成される。これらの樹脂材料で反射部材30を射出成形することで、高精度で反射部材30を構成できる。反射部材30は、少なくとも導光板40との対向面において光反射特性を有していれば良い。
内側反射部31は、実装基板20におけるLED22の円環状の素子列Qの内側において、導光板40からの戻り光を反射する。一方、外側反射部33は、実装基板20におけるLED22の円環状の素子列Qの外側において、導光板40からの戻り光を反射する。
嵌合孔310は照明器具1を平面視した際、素子列Qの中心O1(発光部の中心)と重なる位置に設けられ、導光板40の第1被嵌合部(凸部410)を受け入れる受入部として機能する。嵌合孔310の内部には凸部410が密に嵌合する。
図4の点線矢印に示すように、各内側ボス311は、それぞれ内側孔210に挿通される際、内側孔210の内周縁と接するように嵌合される。各外側ボス312は各外側孔211に対して密に挿通されて嵌合される。同様に柱状ボス313は、細孔212に対して密に挿通されて嵌合される。外側ボス312の各々に外部よりベース10の貫通孔14を介してネジBを締結することで、反射部材30がベース10に固定される。このとき実装基板20が反射部材30とベース10との間で挟設される。
凹入部32の内部には図6に示すように、反射部材30の厚み(Y)方向を貫通する複数の開口320が、互いに架橋部321を挟み、間隔をおいて存在する。各開口320は導光板に40に向かう各LED22の出射光路を確保するために設けられ、各LED22の真上の位置に配される。架橋部321は導光板40側を上辺とし、導光板40側に突出した台形の断面形状を有する突出部であり、導光板40の溝部421と嵌合可能に形成される。
[導光板40]
導光板40は、LED22の出射光をその板内において導光し、上方より拡散カバー50側に出射する。図3のように導光板40は、反射部材30と拡散カバー50との間に介設される。導光板40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、ガラスのいずれか等からなる。具体的構成として導光板40は、図3、図4、図5に示すように、その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。一例として、導光板40の外径は約128mm、板厚は約1.5mmである。
内側導光部41は円盤状であり、導光板40において、入光部42より導光板40の板内に入射されたLED22の光を素子列Qよりも内側の領域に導光する。内側導光部41の直径は約80mmである。
図4に示すように、内側導光部41の下面41Bには複数の凹状反射部411が存在する。凹状反射部411は下面41Bの一部を凹入させてなり、導光板40の板内を導光される光を上面41A側に反射させる。凹状反射部411は下面41B側より上面41Aに向けて、円錐体状に形成されてなる。
入光部42はLED22の出射光を導光板40側に導光する。入光部42は素子列Qに沿って環状に形成され、実装基板20の上面に対向して配される。従って照明器具1を平面視する際、入光部42の中心O2が素子列Qの中心O1と重なる。導光板40を厚み方向から見た場合、図7に示すように、入光部42は素子列Qに沿った部分が実装基板20側に突出されてなる。反射部材30に対し、入光部42は凹入部32の内部に挿入されて各LED22の真上に配置される。具体的な構成として、入光部42は図5と図7とに示すように、複数の素子対向部420と、隣接する素子対向部420間に存在する溝部421と、素子対向部420及び溝部421の各側面に位置する内側傾斜部422Aと、外側傾斜部422Bとを有する。入光部42は、導光板40の径方向における断面形状が略V字状である。
内側傾斜部422Aと外側傾斜部422Bは、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漸増する断面形状を有する。内側傾斜部422Aは内側導光部41と連続している。外側傾斜部422Bは外側導光部43と連続している。内側傾斜部422Aと外側傾斜部422Bとは、垂直(Y)方向に対して互いに逆方向に傾斜する。これにより内側傾斜部422Aと外側傾斜部422Bは、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内部で同順に内側導光部41と外側導光部43とに効率よく導光させる。
外側導光部43は、導光板40において、入光部42より導光板40の内部に入射された各LED22からの入射光を、素子列Qより外側の領域に導光する。
尚、図4に示すように、外側導光部43の下面43Bにおいても複数の凹状反射部411が存在する。
[拡散カバー50]
拡散カバー50は、導光板40の出射光を散乱させて面発光させる。拡散カバー50は乳白色であって透光性を有し、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。
本体部51は光散乱処理が施されて導光板40からの出射光を効率よく散乱する。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。本体部51は導光板40を覆うように配される。
(照明装置100の基本動作)
以上の構成を有する照明装置100では、電源投入すると、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LED22に電力供給がなされる。これにより各LED22が駆動されて発光する。図8に示すように、各LED22で生じた出射光L1〜L3は、反射部材30の各開口320を介し、主として入光部42の素子対向部420より導光板40の板内に入射する。入射光は導光板40の板内で正反射を繰り返し、内側導光部41と外側導光部43の両方に導光される。導光板40より下方に漏れ出た戻り光は反射部材30で反射され、導光板40に再度入射される。
(照明装置100で奏される効果)
照明装置100では、反射部材30の第1嵌合部(嵌合孔310)が導光板40の第1被嵌合部(凸部410)と嵌合し、反射部材30の第2嵌合部(内側ボス311、外側ボス312、柱状ボス313)が実装基板20における第2被嵌合部(内側孔210、外側孔211、細孔212)とに同順に嵌合している。これにより、少なくとも平面視における入光部42の中心O2と素子列Qの中心O1(発光部の中心)とが重なるように、導光板40と実装基板20とが位置決めされる。
(i)図9の領域Aに示すように、反射部材30の架橋部321が導光板40の溝部421と嵌合した嵌合構造が形成される。
(ii)図10と図11の領域Bに示すように、導光板40の凸部410が反射部材30の嵌合孔310と嵌合した嵌合構造が形成される。
(iv)図11の領域Dに示すように、反射部材30の各外側ボス312が実装基板20の外側孔211と嵌合し、且つ、柱状ボス313が細孔212と嵌合した嵌合構造が形成される。
また、実装基板20、反射部材30、導光板40の位置決めは、(i)〜(iv)の各嵌合構造を形成することで比較的容易に行える。従って、製造工程における歩留まり低下を防いで本発明を実現することが可能である。
<実施の形態2>
図12に実施の形態2に係る導光板40Aの構成を示す。導光板40Aでは第1被嵌合部として、導光板40Aの下面41Bに入光部42の中心O2を取り囲むように複数の柱状凸部410Aを形成している。図示しない反射部材には各柱状凸部410Aと嵌合させる複数の第1嵌合部(凹部)を形成する。
尚、柱状凸部410Aは内側導光部41に設ける例に限定されず、外側導光部43に設けることも可能である。この場合、反射部材の第1嵌合部(凹部)の位置も柱状凸部410Aに嵌合可能な位置に合わせて調整する。
図13に実施の形態3に係る実装基板20Aの構成を示す。実装基板20Aは内側孔210を有さず、素子列Qの中心O1(発光部の中心)を取り囲むように、反射部材30の各内側ボス311を挿通可能な挿通孔210Aを複数形成している。
このような構成の実装基板20Aを用いても、実施の形態1と同様の効果を期待できる。内側孔210を省略しているため、実装基板20Aの剛性を向上させることもできる。
本発明にて言及する「上面」とは、拡散カバー50と対向する面を指し、「上方」とは、ベース10から拡散カバー50に向かうY方向に沿った方向を指す。
上記各実施の形態では、入光部42が凹入部32に挿入されることで、導光板40と反射部材30との相対的な位置ずれをある程度防止することも可能である。
実施の形態1において、内側ボス311、外側ボス312、内側孔210、外側孔211を用いれば、導光板40の平面(XZ)方向に沿ったいずれの方向への反射部材30と導光板40との位置ずれも、ある程度防止できる。従って、柱状ボス313と細孔212とは省略することもできる。
上記各実施の形態では、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スペーサとして構成することもできる。
導光板40における凹状反射部411は必須ではなく、これを省略してもよい。
反射部材30は必須ではなく、これを省略することもできる。この場は合、反射部材30の代わりに、反射部材30と同様の形状を有し且つ反射特性を有さない板状部材を用いる。
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、接着等を用いて造営材に固定してもよい。
本発明に係る半導体発光素子は、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。ここで実施の形態1では、基板21の上面21Aに複数のLED22を実装し、その素子列により環状の発光部を構成したが、EL素子を用いる場合は1個のみのEL素子で環状の発光部を構成することも可能である。
O1 素子列の中心
O2 入光部の中心
1、900 照明器具
4 電源ユニット
10 ベース
20、20A 実装基板
21 基板
22、922 LED
30、930 反射部材
31 内側反射部
32 凹入部
33 外側反射部
34 開口
40、40A、940 導光板
41 内側導光部
42 入光部
43 外側導光部
50 拡散カバー
100 照明装置
210 内側孔
210A 挿通孔
211 外側孔
212 細孔
310 嵌合孔
311 内側ボス
312 外側ボス
313 柱状ボス
320 開口
321 架橋部
410 凸部
410A 柱状凸部
420 素子対向部
421 溝部
Claims (8)
- 基板の上面に半導体発光素子を実装してなる環状の発光部を有する実装基板と、
前記実装基板の上面に対向して配され、前記環状の素子列に沿った部分が前記実装基板側に突出されてなる環状の入光部を有する導光板と、
前記各半導体発光素子から前記導光板に向かう出射光路を確保しつつ、前記実装基板と前記導光板との間に介設された板状部材とを備え、
前記板状部材は、前記導光板との対向面に配置された第1嵌合部と、前記実装基板との対向面に配置された第2嵌合部とを有し、前記第1嵌合部と前記第2嵌合部とは、前記板状部材の平面視において、前記環状の発光部の中心と、前記中心を取り囲む複数の位置との1以上の箇所に配置され、
前記導光板は前記第1嵌合部と嵌合される第1被嵌合部を有し、
前記実装基板は前記第2嵌合部と嵌合される第2被嵌合部を有し、
前記第1嵌合部に前記第1被嵌合部が嵌合され、前記第2嵌合部に前記第2被嵌合部が嵌合されることにより、平面視における前記入光部の中心と前記環状の発光部の中心とが重なるように、前記導光板と前記実装基板とが位置決めされている
照明装置。 - 前記第1嵌合部と前記第1被嵌合部とは、一方が凸部を有し、他方が前記凸部を受け入れる受入部を有する
請求項1に記載の照明装置。 - 前記凸部は、前記受入部側を上面とする錐台状である
請求項2に記載の照明装置。 - 前記板状部材は、前記導光板との対向面に前記入光部が挿入される窪み部を有し、前記窪み部の内部に前記出射光路を確保するための貫通孔が存在する
請求項1に記載の照明装置。 - 前記第1嵌合部は、前記窪み部の内部において、前記導光板の入光部に向けて突出された突出部を有し、
前記第1被嵌合部は、前記突出部と嵌合される溝部を有する
請求項4に記載の照明装置。 - 前記第2嵌合部はボスを有し、前記第2被嵌合部は前記ボスを挿通する貫通孔を有する
請求項1〜5のいずれかに記載の照明装置。 - 前記実装基板が載置され且つ貫通孔を有するベースを有し、
前記ボスの内部に雌ネジが形成され、
前記ベースの貫通孔を介して雄ネジが前記雌ネジに締結されることにより、前記板状部材が前記ベースに固定され、且つ前記実装基板が前記板状部材と前記ベースとの間に挟設されている
請求項6に記載の照明装置。 - 前記半導体発光素子に電力供給するための電源ユニットを有する
請求項1〜7のいずれかに記載の照明装置。
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