JP6041082B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源として複数の固体発光素子を用いた照明装置に関する。

発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）は、低電力で高輝度の発光が可能であり、しかも長寿命であることから、白熱灯や蛍光灯に代替する照明装置用の光源として注目されている。しかし、ＬＥＤ単体では、蛍光灯に比べて光量が少ないので、ＬＥＤを光源とする一般的な照明装置では、複数のＬＥＤが用いられている。

このような複数のＬＥＤを用いた照明装置は、例えば、オフィス用ベースライト又は家庭用シーリングライト等、主照明で用いられる面光源を実現するものとして利用されている。ところが、一般的にＬＥＤは点光源なので、出射面に拡散パネル等を設けたとしても、ＬＥＤの正面方向の輝度が高くなるので、照明装置の発光面においてＬＥＤ光源特有の粒々感を与え、また、グレアを生じさせることがある。そこで、装置本体の外縁部に配設されたＬＥＤから水平方向に光を導出させ、その光を、装置本体の中央部に向かって傾斜させた反射板を用いて垂直方向へ反射させて、拡散パネルを介して照射するものがある（例えば、特許文献１）。

この種の照明装置の構成を、図６（ａ）乃至（ｄ）に示す。照明装置１０１は、図６（ａ）に示すように、一対の光源部１０２と、光源部１０２からの光を反射する反射部１０３と、反射部１０３及び光源部１０２を収容する角型の筐体１０４と、反射部１０３で反射された光を拡散して放射する光拡散パネル１０５と、を備える。なお、図６（ｂ）では、光拡散パネル１０５を図示していない。光源部１０２は、筐体１０４の中央部に配された反射部１０３を挟んで互いに対向するように配置されている。光源部１０２は、図６（ｂ）に示すように、複数の発光部（ＬＥＤ）１２０と、このＬＥＤ１２０から出射された光の配光を制御する長尺状の光学部材１２１とを有する。

光学部材１２１は、図６（ｃ）に示すように、ＬＥＤ１２０を囲む樋状凹部１２４に形成された入射面１２５と、入射面１２５とは反対側に位置する出射面１２６と、入射面１２５から入射した光を平行光とする反射面１２７とを有する。光源部１０２から水平方向に出射された光は、反射部１０３で反射されて、光拡散パネル１０５に入射し、この光拡散パネル１０５で拡散されて、照明装置１０１外へ照射される（図６（ａ）参照）。

特開２００８−３００２０３号公報

しかしながら、この種の照明装置１０１においては、図６（ｄ）に示すように、入射面１２５の長手方向の端部は、この長手方向と垂直な面１２５ａによって形成されている。この場合、垂直面１２５ａと入射面１２５との角部において、ＬＥＤ２０から入射された光の屈折角が局所的に変化する。そのため、光拡散パネル１０５を設けた場合においても、照明装置１の発光面の隅部に、図７に示すように、輝度ムラが発生してしまう。図７の破線で囲んだ箇所が、図６（ｂ）の白抜破線で囲んだ箇所に対応している。この種の照明装置１０１は、設置空間の広く光を照射するものであり、通常、照明装置自体が観賞されるものではないが、照明装置の発光面がユーザ等の視野に入ることもあり、この発光面に輝度ムラがあると、ユーザ等に不快感を与える虞がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、発光面から光を均一に照射することができ、輝度ムラを抑制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。

上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、光源部と、前記光源部からの光を反射する反射部と、前記反射部及び前記光源部を収容する筐体と、を備えた照明装置であって、前記光源部は、アレイ状に配された複数の発光部と、前記発光部から出射された光の配光を制御する長尺状の光学部材と、を有し、前記光学部材は、前記発光部を囲む樋状凹部に形成された入射面と、該入射面とは反対側に位置する出射面と、前記入射面から入射した光を平行光とする反射面と、を有し、前記樋状凹部は、前記光源部に対向し前記光源部からの光を屈折させて平行光とする凹部底面と、前記凹部底面の両側に設けられ前記光源部からの光を屈折させて前記反射面へ導く凹部側面と、から成り、前記入射面及び前記出射面は、長手方向の両端部において、前記発光部の最端部のものを覆うように湾曲した湾曲面を持ち、これら湾曲面は、前記入射面及び前記出射面の曲率が連続するように構成されていることを特徴とする。

上記照明装置において、前記光源部を２つ備え、該光源部が、前記反射部を挟んで互いに対向するように配置されていることが好ましい。

上記照明装置において、前記湾曲面は、前記発光部の最端部のものを中心として、一定の曲率を有することが好ましい。

本発明の照明装置によれば、入射面と出射面の、夫々の長手方向の端部が、連続する湾曲面として構成されているので、これらに入射し、また、出射する光の屈折角が局所的に変化しなくなる。従って、光源部からの光が均一に照射され、発光面における輝度ムラを抑制することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る照明装置の側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、（ｃ）は（ａ）に示す同照明装置の光源部の拡大図、（ｄ）は（ｂ）に示す光源部の端部の拡大図。 （ａ）同照明装置の光学部材の入射面側から視た斜視図、（ｂ）は出射面側から視た斜視図。 同照明装置の光拡散パネルの隅部における輝度分布を示す図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る照明装置の側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、（ｃ）は（ａ）に示す同照明装置の光源部の拡大図、（ｄ）は（ｂ）に示す光源部の端部の拡大図。 同照明装置の光拡散パネルの隅部における輝度分布を示す図。 （ａ）は従来の照明装置の側断面図、（ｂ）は同装置の横断面図、（ｃ）は（ａ）に示す一点鎖線で囲った箇所の拡大図、（ｄ）は（ｂ）に示す破線で囲んだ箇所の端部の拡大図。 同照明装置の光拡散パネルの隅部における輝度分布を示す図。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置について、図１乃至図３を参照して説明する。本実施形態の照明装置１は、図１（ａ）に示すように、光源部２と、光源部２からの光を反射する反射部３と、反射部３及び光源部２を収容する筐体４と、反射部３で反射された光を拡散して放射する光拡散パネル５と、を備える。筐体４は、一方の面が開口した有底方形状の部材であり、底面部４１と、この底面部４１の四方に立設された側面部４２と、これら側面部４２によって囲まれる開口部４３とから成る。光源部２は、筐体４の側面部４２の一内側面に、筐体４の中央方向に向かって光を導出するように配置されている。反射部３は、光源部２が設けられている一方の側面部４２の底面部４１側から、他方の側面部４２の開口部４３側に亘って傾斜して配置されている。

底面部４１は、照明装置１の取付部（不図示）と、側面部４２及び光拡散パネル５とを支持する構造部材であり、所定の剛性を有するアルミニウム板又は鋼板等の板材が上記形状にプレス加工されたものである。側面部４２は、底面部４１と光拡散パネル５を連結させ、また、光源部２が取り付けられる構造部材であり、底面部４１と同様の材料によって形成されている。底面部４１と側面部４２とは、一体的に形成されていてもよい。なお、光源部２は、側面部４２に限らず、例えば、別途の取付具（不図示）によって底面部４１に取り付けられていてもよい。なお、側面部４２を、光透過拡散性の樹脂材料を用いて形成すれば、この側面部４２から光を照射することができる。また、この場合、光拡散パネル５と側面部４２とが一体的に構成されていてもよい。開口部４３は、側面部４２の外縁から構成され、光拡散パネル５を保持する保持部（不図示）が設けられている。これら、底面部４１及び側面部４２は、照明装置１の外観を構成する部材であり、その外表面は、適宜にコーティング又はめっき等の処理が施される。また、その内表面には、光反射性を有する白色塗料等がコーティングされていてもよい。

反射部３は、光源部２から出射された光を、光拡散パネル５に導く部材であり、例えば、基材として金属又は樹脂を用い、その表面に白色塗装を塗布する又はアルミや銀等の高反射材料を蒸着させて鏡面処理を施したものが用いられる。

光拡散パネル５は、アクリル樹脂やポリカーボネート等の透光性樹脂に、炭酸カルシウム等をベースとした粒子等の光拡散材を添加した乳白色材料を、開口部４３の内寸形状と略同形状に形成加工した矩形板状部材である。なお、光拡散パネル５は、透明なガラス板又は樹脂板の表面又は裏面に、サンドブラスト処理を施して粗面としたもの、又はシボ加工を施したもの等であってもよい。また、光拡散パネル５は、図示した板状部材に限らず、例えば、光導出方向に張り出したカバー形状の部材であってもよい（不図示）。

光源部２は、図１（ｂ）に示すように、アレイ状に配された複数の発光部（ＬＥＤ）２０と、ＬＥＤ２０から出射された光の配光を制御する長尺状の光学部材２１と、ＬＥＤ２０が実装される基板２２と、光学部材２１及び基板２２を保持する保持具２３とを備える。なお、図１（ｂ）では、光拡散パネル５を図示していない。

ＬＥＤ２０は、例えば、青色光を出射するＬＥＤチップとＹＡＧ系蛍光体等の青色光を黄色光に変換する蛍光体材料とを組み合わせ、青色光と黄色光とを混光させて白色光を出射する、いわゆる白色ＬＥＤは好適に用いられる。ＬＥＤ２０は、アレイ状に略等間隔となるように基板２２に実装される。なお、発光色の異なる複数のＬＥＤ２０を用い、これらをアレイ状に配列させて、各ＬＥＤ２０の出射光を混光させて所定の照射光の色を実現することもできる。

基板２２は、複数のＬＥＤ２０をアレイ状に実装できるように形成された長尺状の板状部材であり、その母材としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の汎用の基板用板材が好適に用いられる。基板２２には、ＬＥＤ２０が埋め込まれる凹部が、長手方向に沿って定間隔で形成されており、凹部の底面には、ＬＥＤ２０に給電するための配線パターン（不図示）と電気的に接続される端子部が形成されている。なお、ＬＥＤ２０は、基板２２の凹部に青色ＬＥＤチップを実装し、この凹部に黄色系蛍光体を充填することによって構成されていてもよい。保持具２３は、光学部材２１及び基板２２を筐体４に保持すると共に、ＬＥＤ２０から発生した熱を筐体４へ放熱させる部材であり、アルミニウム等の熱伝導性の高い材料で作製される。

光学部材２１は、アレイ状に配された複数のＬＥＤ２０から出射された光を、効率的に反射部３へ導くための長尺状のレンズ部材であり、アクリル樹脂やポリカーボネート等の透光性樹脂によって形成される。この光学部材２１は、図１（ｃ）に示すように、ＬＥＤ２０を囲む樋状凹部２４（後述する図２（ａ）も参照）に形成された入射面２５と、入射面２５とは反対側に位置する出射面２６と、入射面２５から入射した光を平行光とする反射面２７とを有する。

入射面２５及び出射面２６は、図１（ｄ）に示すように、光学部材２１長手方向の両端部において、基板２２にアレイ状に配されたＬＥＤ２０の最端部のものを覆うように湾曲した湾曲面２５ａ，２６ａを夫々持ち、これら湾曲面２５ａ，２６ａは、入射面２５及び出射面２６の曲率が連続するように構成されている。光学部材２１の上面視における断面において、入射面２５及び出射面２６を構成する曲線は、いずれの点においても接線を有するものであり、この曲線を座標上にプロットした場合、微分可能な関数によって表すことができる。また、光学部材２１の長手方向の両端部の断面形状は、ＬＥＤ２０からの光導出方向に沿い且つ光学部材２１の長手方向に直交する断面Ｄ１においても、また、基板２２と平行な断面Ｄ２においても、図１（ｃ）に示したような形状となる。

入射面２５は、図２（ａ）に示すように、光学部材２１の長手方向に沿って樋状凹部２４に設けられており、樋状凹部２４は、凹部底面２４ａと、その両側の凹部側面２４ｂとから成る。反射面２７は、入射面２５の長手方向の両側に設けられている。凹部底面２４ａは、ＬＥＤ２０に対向する面であり、その中央部がＬＥＤ２０方向に僅かに突出しており、ＬＥＤ２０からの光を屈折させて平行光を生成する。凹部側面２４ｂは、ＬＥＤ２０からの光を屈折させて反射面２７へ導き、反射面２７は、この光を全反射して平行光を生成する。生成された平行光は、図２（ｂ）に示されるように、出射面２６から出射される。なお、図２（ａ）において、一点鎖線２５（ｃ），２６（ｃ），２７（ｃ）は、夫々図１（ｃ）に示した入射面２５、出射面２６、反射面２７の断面線、及び図１（ｄ）に示したＤ１断面線に対応する。

このように構成された光学部材２１は、入射面２５及び出射面２６の端部が、湾曲面２５ａ，２６ａとして構成され、これらは滑らかに連続する面であるので、ＬＥＤ２０から入射された光が、これらに入射し、また、出射するときに、その屈折角が局所的に変化せず、光が均一に出射される。図３は、光拡散パネル５の隅部の輝度分布を示す。図３において、白抜破線で囲んだ箇所が、図１（ｂ）の白抜破線で囲んだ箇所に対応している。また、同図の黒塗部分は、光拡散パネル５を保持する保持枠５１による陰に相当する。同図によれば、入射面の端部が湾曲面として構成されていない従来の照明装置（上述した図６（ｄ）及び図７参照）に比べて、光拡散パネル５の隅部において、輝度ムラを抑制できることが分かる。従って、本実施形態の照明装置１によれば、発光面の輝度ムラが少なく、見栄えを良くすることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る照明装置及びそれを用いた照明装置について、図４を参照して説明する。本実施形態の照明装置１は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、光源部２を２つ備え、これら光源部２が、反射部３を挟んで互いに対向するように配置されているものである。また、反射部３には、断面Ｖ字形状の反射板が用いられる。

この構成によれば、筐体４の両端側から光が照射されるので、片側から光を照射する場合に比べて、発光面全体の輝度をより均一化することができる。また、光源部２が２つあるので、輝度を高くすることができ、広い空間を照明する大型の照明装置１に好適に用いることができる。

また、本実施形態の照明装置１は、入射面２５及び出射面２６の両端部における湾曲面２５ａ，２６ａが、図４（ｄ）に示すように、アレイ状に配された複数のＬＥＤ２０のうち、最端部のＬＥＤ２０を中心として、一定の曲率を有するように形成されている。つまり、湾曲面２５ａ，２６ａは、最端部のＬＥＤ２０を中心とする正円の円弧の一部を含むように形成されている。なお、光学部材２１の長手方向に直交する断面形状は、図４（ｃ）に示すように、上記第１の実施形態と同様である。

この構成によれば、ＬＥＤ２から放射状に出射された光は、入射面２５の湾曲面２５ａに対して略垂直に入射するので、入射角が小さくなり、スネルの法則によれば、光学部材２１内を導光される光の屈折角も小さくなる。また、この光は、出射面２６の湾曲面２６ａに対しても略垂直に入射するので、出射面２６から出射される光の屈折角も小さくなる。つまり、ＬＥＤ２から放射状に出射された光の進行方向は、殆ど変化しない。従って、出射面２６の端部からはムラ無く光が照射される。その結果、図５に示すように、光学部材２１の端部から出射された光が、反射部３で反射され、光拡散パネル５から出射されたとき、発光面の隅部における輝度ムラを、より効果的に抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、角型の筐体４の側面部４２の４辺に光源部２が設けられ、反射部３が中央部が突出した四角錐状の反射板を用いてもよい。また、反射部３の表面が、シボ加工等により光拡散性を有するように形成されていてもよい。

１ 照明装置
２ 光源部
２０ ＬＥＤ（発光部）
２１ 光学部材
２４ 入射面
２５ａ 湾曲面
２５ 出射面
２６ａ 湾曲面
３ 反射部
４ 筐体

Claims (3)

1. 光源部と、前記光源部からの光を反射する反射部と、前記反射部及び前記光源部を収容する筐体と、を備えた照明装置であって、
   前記光源部は、アレイ状に配された複数の発光部と、前記発光部から出射された光の配光を制御する長尺状の光学部材と、を有し、
   前記光学部材は、前記発光部を囲む樋状凹部に形成された入射面と、該入射面とは反対側に位置する出射面と、前記入射面から入射した光を平行光とする反射面と、を有し、
   前記樋状凹部は、前記光源部に対向し前記光源部からの光を屈折させて平行光とする凹部底面と、前記凹部底面の両側に設けられ前記光源部からの光を屈折させて前記反射面へ導く凹部側面と、から成り、
   前記入射面及び前記出射面は、長手方向の両端部において、前記発光部の最端部のものを覆うように湾曲した湾曲面を持ち、
   これら湾曲面は、前記入射面及び前記出射面の曲率が連続するように構成されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記光源部を２つ備え、該光源部が、前記反射部を挟んで互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記湾曲面は、前記発光部の最端部のものを中心として、一定の曲率を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。