JP6188611B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関する。

従来の照明装置として、発光素子を有する光源ユニットと、光源ユニットが内側に配設された筒状透光部材と、を備えたものがある。発光素子は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）と、光の波長を変換する蛍光材料と、によって、擬似的な白色光を出射するものである。そのような照明装置は、蛍光灯、白熱電球等が用いられた照明装置と比較して、小型であり、また、高効率であり、また、長寿命である。そして、近年の、発光素子の発光効率の向上、光束の改善等に伴って、そのような照明装置は、ますます普及している。

蛍光灯、白熱電球等が用いられた照明装置では、筒状透光部材として、ガラスが用いられていた。しかし、上述の従来の照明装置では、発光ダイオードの発熱が少なく、また、発光原理が異なることに起因して、多くの場合、筒状透光部材として、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等の樹脂製品が用いられる。また、発光ダイオードが点光源であるため、点灯時に生じる輝点が、眩しさ、不快感等の原因となる。そのため、光拡散粒子が分散された筒状透光部材が用いられることによって、光が拡散される（例えば、特許文献１を参照）。また、内壁面に、光拡散粒子が分散された透光性無機材である樹脂膜が塗布された筒状透光部材が用いられることによって、光が拡散される（例えば、特許文献２を参照）。

そして、更に、上述の従来の照明装置では、蛍光灯、白熱電球等が用いられた照明装置と異なり、筒状透光部材の内側に、発光素子、基板、放熱部材等の反射率が比較的に低い部材が収納されるため、発光素子から出射されて筒状透光部材で反射した光が、これらの部材に吸収されることとなって、光の取り出し効率が低下する。そのため、筒状透光部材の、発光素子の発光面と対向する領域に、突部を形成して、その領域に入射する光を入射方向と異なる方向に反射させ、また、発光素子の周囲に反射シートを配設して、光が発光素子に向かって戻ることで生じる吸収ロスを抑制させることによって、光の取り出し効率を向上させている。（例えば、特許文献３を参照）。

特許第４９３８９９３号公報（段落［０００２］） 特開２０１２−１５５８８０号公報（段落［００３０］） 特開２０１２−１８５９５５号公報（段落［００２２］、段落［００２５］）

上述の従来の照明装置では、発光素子から筒状透光部材に照射された光を、効率的に反射シートに反射させるために、筒状透光部材の、発光素子の発光面と対向する領域に、半球に近い形状の突部が形成される。そのため、発光素子と筒状透光部材との距離が短くなって、輝点が見えやすくなってしまうという問題点があった。また、反射シートに高反射材が用いられる場合でも、４〜６％程度の吸収ロスが生じてしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、光の取り出し効率が高く、且つ、輝点が見えにくい照明装置を得ることを目的とする。

本発明に係る照明装置は、発光素子を有する光源ユニットと、前記光源ユニットが内側に配設された筒状透光部材と、を備え、前記筒状透光部材の、前記発光素子によって光が照射される領域の少なくとも一部に、該発光素子に近い箇所ほど拡散性が高くなる領域が形成され、前記筒状透光部材は、該筒状透光部材の内周面及び外周面の少なくともいずれか一方に塗布された、拡散膜を有し、前記発光素子に近い箇所ほど拡散性が高くなる領域では、前記発光素子に近い箇所ほど前記拡散膜の膜厚が厚くなるものである。

本発明に係る照明装置は、筒状透光部材の、発光素子によって光が照射される領域の少なくとも一部に、発光素子に近い箇所ほど拡散性が高くなる領域が形成されたものである。そのため、発光素子からの距離が短い箇所、すなわち発光素子の輝点が見えやすい箇所において、拡散性が向上されて、輝点が見えにくくなるとともに、発光素子からの距離が長い箇所、すなわち輝点が見えにくい箇所において、拡散性が低減されて、光の取り出し効率が向上されることとなるため、光の取り出し効率が高く、且つ、輝点が見えにくい照明装置を得ることができる。

実施の形態１に係る照明装置の、斜視図である。 実施の形態１に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。 実施の形態１に係る照明装置の、図１におけるＢ−Ｂ線での断面図である。 実施の形態２に係る照明装置の、図１におけるＢ−Ｂ線に相当する線での断面図である。 実施の形態３に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線に相当する線での断面図である。 実施の形態４に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線に相当する線での断面図である。 実施の形態５に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線に相当する線での断面図である。 実施の形態６に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線に相当する線での断面図である。

以下、本発明に係る照明装置について、図面を用いて説明する。
なお、以下で説明する構成、製造方法等は、一例であり、本発明に係る照明装置は、そのような構成、製造方法等である場合に限定されない。

実施の形態１．
実施の形態１に係る照明装置について、図１〜図３を用いて説明する。
図１は、実施の形態１に係る照明装置の、斜視図である。図２は、実施の形態１に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。図３は、実施の形態１に係る照明装置の、図１におけるＢ−Ｂ線での断面図である。なお、図１では、筒状透光部材２０が切断された仮想の状態を示している。また、図１では、放熱部材１３の図示が省略されている。また、図３では、口金３０の図示が省略されている。

図１〜図３に示されるように、照明装置１は、光源ユニット１０と、筒状透光部材２０と、口金３０と、を備える。光源ユニット１０は、発光素子１１と、基板１２と、放熱部材１３と、を有する。

発光素子１１は、複数であり、基板１２に実装される。発光素子１１は、発光ダイオードと、光の波長を変換する蛍光材料と、によって、擬似的な白色光を出射するものである。発光素子１１は、発光面の輝度が見る方向によらず略一定の、ランバート配光を行うものであるとよい。なお、発光素子１１を基板１２に接合する接合材（図示省略）、基板１２に形成された、発光素子１１と電気的に接続される回路パターン（図示省略）等は、どのようなものであってもよい。

基板１２は、例えば、ガラスエポキシ樹脂である。基板１２は、どのような材質であってもよい。基板１２の表面の、発光素子１１と電気的に接続される部分以外が、高反射性の樹脂で覆われるとよい。また、基板１２は、熱伝導性が高い放熱部材１３上に接合される。放熱部材１３は、略円筒状で、且つ、光拡散性を有する筒状透光部材２０の内周面に接着される。シリコーン系の接着剤によって接着されるとよいが、他の接着剤によって接着されてもよい。

筒状透光部材２０は、光拡散材が分散された樹脂管である。光拡散材として、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ微粒子等の無機材、アクリル、スチレン等の有機材、シリコーンパウダー等の光拡散微粒子、等が挙げられる。光拡散材は、可視光帯域における反射率が高いものであれば、他の光拡散材であってもよい。また、樹脂管として、アクリル、ポリカーボネート、等が挙げられる。樹脂管は、透明性が高いものであれば、他の樹脂管であってもよい。また、光拡散材は、濃度分布が生じないように、均一に分散されていることとする。また、筒状透光部材２０は、押出成形によって製造されるとよいが、他の製造方法によって製造されてもよい。

従来の直管形の照明装置では、筒状透光部材２０の拡散性が周方向に亘って均一であるため、輝点が見えやすい箇所と輝点が見えにくい箇所とが生じてしまうという問題点があった。また、輝点が見えやすい箇所に合わせて全体的に拡散性を強めてしまうと、輝点が見えにくい箇所において透過ロスが生じてしまうという問題点があった。

一方、照明装置１では、図２に示されるように、筒状透光部材２０の肉厚が、周方向に分布を有しており、照射面側の発光素子１１からの距離が最も短いａ点において、最も厚く、発光素子１１の光軸上に位置するｂ点において、最も薄い。つまり、筒状透光部材２０の、発光素子１１によって光が照射される領域の少なくとも一部に、発光素子１１に近い箇所ほど肉厚が厚くなる領域が形成される。また、図３に示されるように、筒状透光部材２０の肉厚は、その長手方向において一定である。また、筒状透光部材２０は、０．５ｍｍ〜４ｍｍ程度の肉厚であるとよいが、他の肉厚であってもよい。

発光素子１１からの距離が短いａ点では、発光素子１１からの距離が長いｂ点と比較して、輝点が見えやすくなる。また、発光素子１１がランバート配光を行うものである場合では、発光素子１１からａ点に向かう方向の輝度が小さくなり、発光素子１１からｂ点に向かう方向の輝度が最も大きくなる。そのため、照射面側では、ａ点において最も輝点が見えやすくなり、ｂ点において最も輝点が見えにくくなる。そして、照明装置１では、上述のとおり、筒状透光部材２０の肉厚が、ａ点において最も厚く、ｂ点において最も薄いため、輝点が見えやすいａ点での拡散性が向上されて、輝点が見えにくくなる。また、併せて、輝点が見えやすい箇所に合わせて全体的に拡散性を強める場合と比較して、輝点が見えにくいｂ点において、光の取り出し効率が高くなる。そのため、光の取り出し効率が高く、且つ、輝点が見えにくい照明装置１を得ることができる。なお、照射面側の反対側である背面側は、直接目視されることがなく、器具等で反射した光が使用者の目に届くため、背面側における筒状透光部材２０の拡散性は、どのような状態であってもよい。

また、照明装置１では、図２に示されるように、発光素子１１と筒状透光部材２０との距離をＬ１、筒状透光部材２０の内周面の長径をＬ２とした場合に、発光素子１１は、Ｌ１／Ｌ２＜０．５となる位置に配設される。つまり、発光素子１１の光軸と直角で、且つ、発光素子１１を通る面ｐ１は、面ｐ１と平行で、且つ、筒状透光部材２０内を横断する距離が最大である面ｐ２を基準として、筒状透光部材２０の発光素子１１の発光面と対向する領域から遠い側（つまり裏面側）に位置する。更に、Ｌ１／Ｌ２＝０．２５程度となる位置に配設されるとよい。また、発光素子１１は、その光軸が筒状透光部材２０の内周面の長軸と重なるように配設される。つまり、筒状透光部材２０の中心軸と直交し、且つ、発光素子１１を通る断面において、筒状透光部材２０が、発光素子１１の光軸と平行な直線ｌ１を対称軸とする線対称の形状である場合において、発光素子１１は、直線ｌ１に均等に配設される。そのように構成されることで、発光素子１１から筒状透光部材２０に至るまでの距離が、特に、輝点が見えやすい、発光素子１１の光軸との角度が大きい方向での距離が、短くなって、発光素子１１から出射された光が、広がりが不十分なまま、筒状透光部材２０を通過してしまって、輝点が見えやすくなることが抑制される。

なお、以上では、発光素子１１が一列で配設される場合を説明したが、発光素子１１が複数列で配設されていてもよい。そのような場合であっても、同様の構成によって、光の取り出し効率が高く、且つ、輝点が見えにくい照明装置１を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る照明装置について、図４を用いて説明する。
なお、以下では、実施の形態１と重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
図４は、実施の形態２に係る照明装置の、図１におけるＢ−Ｂ線に相当する線での断面図である。なお、図４では、口金３０の図示が省略されている。

照明装置１では、図４に示されるように、筒状透光部材２０の肉厚が、長手方向に分布を有しており、発光素子１１の光軸上に位置するｃ点において、最も厚く、発光素子１１からの距離が長いｄ点において、最も薄い。つまり、筒状透光部材２０の、発光素子１１によって光が照射される領域の少なくとも一部に、発光素子１１に近い箇所ほど肉厚が厚くなる領域が形成される。

発光素子１１からの距離が短いｃ点では、発光素子１１からの距離が長いｄ点と比較して、輝点が見えやすくなる。そして、照明装置１では、上述のとおり、筒状透光部材２０の肉厚が、ｃ点において最も厚く、ｄ点において最も薄いため、輝点が見えやすいｃ点での拡散性が向上されて、輝点が見えにくくなる。また、併せて、輝点が見えやすい箇所に合わせて全体的に拡散性を強める場合と比較して、輝点が見えにくいｄ点において、光の取り出し効率が高くなる。そのため、光の取り出し効率が高く、且つ、輝点が見えにくい照明装置１を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る照明装置について、図５を用いて説明する。
なお、以下では、実施の形態１及び実施の形態２と重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
図５は、実施の形態３に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線に相当する線での断面図である。

照明装置１では、基板１２としてフレキシブル基板等が用いられ、基板１２が、放熱部材１３に接合されるのではなく、図５に示されるように、筒状透光部材２０の内周面に直接接着される。接着剤は、熱伝導性が高いシリコーン接着剤等であるとよい。

実施の形態１において説明したように、光の吸収ロスを抑制しつつ、光の拡散性を向上するためには、発光素子１１と筒状透光部材２０との距離を長くすることが効果的である。そのため、上述のとおり、放熱部材１３が省かれて、発光素子１１が実装された基板１２が筒状透光部材２０に直接接着されることで、発光素子１１と筒状透光部材２０との距離が長くなり、光の吸収ロスが抑制されつつ、光の拡散性が向上されることとなる。そのため、光の取り出し効率が高く、且つ、輝点が見えにくい照明装置１を得ることができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る照明装置について、図６を用いて説明する。
なお、以下では、実施の形態１〜実施の形態３と重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
図６は、実施の形態４に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線に相当する線での断面図である。

照明装置１では、図６に示されるように、筒状透光部材２０の外周面の表面粗さが、周方向に分布を有しており、照射面側の発光素子１１からの距離が最も短いａ点において、最も表面粗さが大きく、発光素子１１の光軸上に位置するｂ点において、最も表面粗さが小さい。つまり、筒状透光部材２０の、発光素子１１によって光が照射される領域の少なくとも一部に、発光素子１１に近い箇所ほど表面粗さが大きくなる領域が形成される。また、表面粗さの分布を生じさせる方法として、研磨紙を用いた研磨、ウェットブラスト、サンドブラスト等の機械的処理、筒状透光部材２０を押出成形する際に用いられる型の表面に表面粗さの分布を生じさせること、等が挙げられる。表面粗さの分布を生じさせる方法は、他の方法であってもよい。

発光素子１１からの距離が短いａ点では、発光素子１１からの距離が長いｂ点と比較して、輝点が見えやすくなる。また、発光素子１１がランバート配光を行うものである場合では、発光素子１１からａ点に向かう方向の輝度が小さくなり、発光素子１１からｂ点に向かう方向の輝度が最も大きくなる。そのため、照射面側では、ａ点において最も輝点が見えやすくなり、ｂ点において最も輝点が見えにくくなる。そして、照明装置１では、上述のとおり、筒状透光部材２０の表面粗さが、ａ点において最も大きく、ｂ点において最も小さいため、実施の形態１と同様に、輝点が見えやすいａ点での拡散性が向上されて、輝点が見えにくくなる。また、併せて、輝点が見えやすい箇所に合わせて全体的に拡散性を強める場合と比較して、輝点が見えにくいｂ点において、光の取り出し効率が高くなる。そのため、光の取り出し効率が高く、且つ、輝点が見えにくい照明装置１を得ることができる。

なお、以上では、筒状透光部材２０の外周面に表面粗さの分布を生じさせる場合を説明したが、筒状透光部材２０の内周面、又は、筒状透光部材２０の外周面と内周面との両方に、表面粗さの分布を生じさせてもよい。また、実施の形態２と同様に、筒状透光部材２０の外周面の表面粗さが、長手方向に分布を有していてもよい。

実施の形態５．
実施の形態５に係る照明装置について、図７を用いて説明する。
なお、以下では、実施の形態１〜実施の形態４と重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
図７は、実施の形態５に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線に相当する線での断面図である。

照明装置１では、図７に示されるように、筒状透光部材２０の内周面に拡散膜２０ａが塗布され、その拡散膜２０ａの膜厚が、周方向に分布を有しており、照射面側の発光素子１１からの距離が最も短いａ点において、最も膜厚が厚く、発光素子１１の光軸上に位置するｂ点において、最も膜厚が薄い。つまり、筒状透光部材２０の、発光素子１１によって光が照射される領域の少なくとも一部に、発光素子１１に近い箇所ほど拡散膜２０ａの膜厚が厚くなる領域が形成される。また、筒状透光部材２０は、ガラスであるとよい。筒状透光部材２０の材質は、透明性が高いものであれば、他の材質であってもよい。また、拡散膜２０ａは、アクリル樹脂等の高い透明性を有する樹脂をバインダーとして、可視光帯域における反射率が高い拡散材が分散されたものであるとよい。バインダーは、透明性が高ければよく、他のものであってもよい。光拡散材として、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ粒子等の無機材、アクリルパウダー等の有機材、シリコーンパウダー、等が挙げられる。光拡散材は、可視光帯域における反射率が高ければ、他のものであってもよい。また、拡散膜２０ａは、１０μｍ〜４０μｍ程度の膜厚であるとよい。そして、拡散材の粒子径は、その膜厚と比較して小さい必要がある。また、拡散膜２０ａは、塗布時に流動性を有するものであり、加熱によって硬化するものであり、硬化前の状態が液状又は粉体状のものであるとよい。

発光素子１１からの距離が短いａ点では、発光素子１１からの距離が長いｂ点と比較して、輝点が見えやすくなる。また、発光素子１１がランバート配光を行うものである場合では、発光素子１１からａ点に向かう方向の輝度が小さくなり、発光素子１１からｂ点に向かう方向の輝度が最も大きくなる。そのため、照射面側では、ａ点において最も輝点が見えやすくなり、ｂ点において最も輝点が見えにくくなる。そして、照明装置１では、上述のとおり、筒状透光部材２０の拡散膜２０ａの膜厚が、ａ点において最も厚く、ｂ点において最も薄いため、実施の形態１と同様に、輝点が見えやすいａ点での拡散性が向上されて、輝点が見えにくくなる。また、併せて、輝点が見えやすい箇所に合わせて全体的に拡散性を強める場合と比較して、輝点が見えにくいｂ点において、光の取り出し効率が高くなる。そのため、光の取り出し効率が高く、且つ、輝点が見えにくい照明装置１を得ることができる。

なお、以上では、筒状透光部材２０の内周面に拡散膜２０ａが塗布される場合を説明したが、筒状透光部材２０の外周面、又は、筒状透光部材２０の内周面と外周面との両方に、拡散膜２０ａが塗布されてもよい。また、実施の形態２と同様に、筒状透光部材２０の拡散膜２０ａの膜厚が、長手方向に分布を有していてもよい。

実施の形態６．
実施の形態６に係る照明装置について、図８を用いて説明する。
なお、以下では、実施の形態１〜実施の形態５と重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
図８は、実施の形態６に係る照明装置の、図１におけるＡ−Ａ線に相当する線での断面図である。

照明装置１では、筒状透光部材２０の拡散膜２０ａの膜厚が、点ａにおいて最も薄いのではなく、図８に示されるように、背面側の最も遠い位置であるｅ点において最も薄い。そして、拡散膜２０ａは、筒状透光部材２０が、その長手方向が重力方向と直角になる状態で、保持された状態で、塗布される。

上述のような構成であっても、実施の形態５と同様に、筒状透光部材２０の、発光素子１１によって光が照射される領域の少なくとも一部に、発光素子１１に近い箇所ほど拡散膜２０ａの膜厚が厚くなる領域が形成されることとなる。また、上述のような方法で製造することが可能となって、生産性が向上される。つまり、実施の形態５では、図７に示されるような膜厚の分布を生じさせるために、拡散膜２０ａを少なくとも２回以上塗布する必要がある。一方、実施の形態６では、上述のような方法で、つまり、拡散膜２０ａが塗布時に流動性を有し、硬化時に重力によって自然と膜厚の分布が生じることを利用した方法によって、上述のような構成を得ることができるため、拡散膜２０ａの塗布の回数を低減することができる。そのため、照明装置１の生産性が向上される。

以上、実施の形態１〜実施の形態６について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態の全て又は一部を組み合わせることも可能である。

１ 照明装置、１０ 光源ユニット、１１ 発光素子、１２ 基板、１３ 放熱部材、２０ 筒状透光部材、２０ａ 拡散膜、３０ 口金。

Claims (9)

1. 発光素子を有する光源ユニットと、
   前記光源ユニットが内側に配設された筒状透光部材と、
   を備え、
   前記筒状透光部材の、前記発光素子によって光が照射される領域の少なくとも一部に、該発光素子に近い箇所ほど拡散性が高くなる領域が形成され、
   前記筒状透光部材は、該筒状透光部材の内周面及び外周面の少なくともいずれか一方に塗布された、拡散膜を有し、
   前記発光素子に近い箇所ほど拡散性が高くなる領域では、前記発光素子に近い箇所ほど前記拡散膜の膜厚が厚くなる、
   ことを特徴とする照明装置。
2. 前記拡散膜は、
   前記筒状透光部材が、該筒状透光部材の長手方向が重力方向と直角になる状態で、保持されつつ、塗布された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記発光素子に近い箇所ほど拡散性が高くなる領域では、拡散性の高さが、前記筒状透光部材の周方向に沿って分布する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記発光素子に近い箇所ほど拡散性が高くなる領域では、拡散性の高さが、前記筒状透光部材の長手方向に沿って分布する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記発光素子に近い箇所ほど拡散性が高くなる領域では、前記発光素子に近い箇所ほど前記筒状透光部材の肉厚が厚くなる、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記発光素子に近い箇所ほど拡散性が高くなる領域では、前記発光素子に近い箇所ほど前記筒状透光部材の表面粗さが大きくなる、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記発光素子の光軸と直角で、且つ、該発光素子を通る第一面は、
   前記第一面と平行で、且つ、前記筒状透光部材内を横断する距離が最大である第二面を基準として、該筒状透光部材の前記発光素子の発光面と対向する領域から遠い側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記光源ユニットは、前記発光素子が実装された基板を有し、
   前記基板は、前記筒状透光部材の内周面に固定された、
   ことを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 前記筒状透光部材の中心軸と直交し、且つ、前記発光素子を通る断面において、
   前記筒状透光部材は、前記発光素子の光軸と平行な第一直線を対称軸とする線対称の形状であり、
   前記発光素子は、前記第一直線に均等に配設された、
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。

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