JP6272161B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光体を用いた照明装置に関するものである。

導光板を用いた照明装置としては特許文献１のようなものがある。

特開２０１４−７８４５９号公報

特許文献１は、面光源装置のため、外向きの出射光については考えておらず、照明装置の側部方向を明るく照明できない恐れがある。

本願は、照明装置全体から光が出射し、床方向から側部方向および天井方向までを明るくする照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、光を出射する出射面を有する光源と、該光源の出射面から出射された光が入る入射面を有する導光体と、を備える照明装置において、当該照明装置が主に光を出射する方向を前面方向、該前面方向と反対方向で天井がある方向を背面方向、該前面方向と略垂直であり当該照明装置の中心から外側に向かう方向を外側方向、前記前面方向と略垂直であり当該照明装置の外側から当該照明装置の中心に向かう方向を内側方向とした場合に、前記導光体は、前記照明装置の最外周に沿って配置された前記光源に対応して配置された前記入射面及び曲がる部分である伝播方向変換部と、前記伝播方向変換部に続き、前記内側方向と略同一方向へ至る部分である面出射部と、を有し、前記伝播方向変換部は、前記導光体内を伝播した光を、前記導光体から少なくとも前記外側方向と前記前面方向を原点として前面方向から９０度以上の前記背面方向側と略同一方向に出射する第２の光取出し部を有し、前記面出射部は、前記導光体内を伝播した光を、前記導光体から前記前面方向と略同一方向に出射する第１の光取出し部を有し、前記第１の光取出し部は、前記導光体の中心を中心とした環状に一周した構成を複数有する構成であることを特徴とする

または、本発明は、上記課題を解決するために、光を出射する出射面を有する光源と、該光源から出射された光が入る入射面を有する導光体と、を備える照明装置において、当該照明装置が主に光を出射する方向を前面方向、該前面方向と反対方向で天井がある方向を背面方向、該前面方向と略垂直であり当該照明装置の中心から外側に向かう方向を外側方向、前記前面方向と略垂直であり当該照明装置の外側から当該照明装置の中心に向かう方向を内側方向とした場合に、前記導光体は、前記照明装置の最外周に沿って配置された前記光源に対応して配置された前記入射面及び曲がる部分である伝播方向変換部と、前記伝播方向変換部に続き、前記内側方向と略同一方向へ至る部分である面出射部と、を有し、前記伝播方向変換部は、前記導光体内を伝播した光を、前記導光体から少なくとも前記外側方向と前記前面方向を原点として前面方向から９０度以上の前記背面方向側と略同一方向に出射する第２の光取出し部を有し、前記面出射部は、前記導光体内を伝播した光を、前記導光体から前記前面方向と略同一方向に出射する第１の光取出し部を有し、前記第１の光取出し部は、前記導光体の中心を中心とした渦巻状の構成であることを特徴とする。

本発明によれば、照明装置全体から光が出射し、床方向から側部方向および天井方向までを明るくする照明装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成を説明するための正面図 図１（ａ）から導光体２、外カバー８を外した状態の正面図。 図１のＡ−Ａ’の断面図 図２の左半面を拡大した図 本発明の別実施形態に係る照明装置の構成を説明するための正面図。

《第１の実施形態》
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成を説明するための正面図である。図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成を説明するための正面図であって、説明のため導光体２と外カバー８をとり、ＬＥＤ光源４（４Ｌ，４Ｄ）の配置に着目した図である。図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ’の断面図である。図２に矢印で示すように方向を定義する。前面方向ＦＤは、照明装置１が主に光を照射する方向である。照明装置１が主に光を照射する方向とは、天井５０に設置、または天井５０から吊るして室内（周囲）を照明するタイプの照明装置であれば、天井５０から床に向かう方向（照明装置１から床に向かう方向、照明装置１の直下方向）である。

背面方向ＢＤは、前面方向ＦＤと反対方向で天井５０がある方向である。外側方向ＯＤは、前面方向ＦＤと略垂直方向であって、照明装置１の中心から外側に向かう方向である。前面方向ＦＤと略垂直であり照明装置１の外側から照明装置１の中心に向かう方向を内側方向とする。

図１は、ＬＥＤを有する光源であるＬＥＤ光源４を実装する基板５の法線方向（つまり、前面方向ＦＤ）から見た正面図である。ＬＥＤを有する光源とは、単体または複数のＬＥＤを有しても良く、単体または複数のＬＥＤを、蛍光体を含む樹脂等で封止した光源でも良い。例えば、発光波長が４５０ｎｍ付近にピークを持つ青色に発光する青色ＬＥＤを、1種または多種の蛍光体を含む樹脂等で封止した光源などである。この場合、光源からは、青色ＬＥＤの光と蛍光体で波長変換された光が出射する。それゆえ、蛍光体の量、種類、封止する樹脂に入れる蛍光体種類の数などを変えることで光源から出射（発光）する色や光束を調整することが可能である。封止は樹脂で行うこともあればガラスなどを用いる場合もある。また、ＬＥＤと蛍光体は分離して配置する構成としても良い。

また、ＬＥＤを基板５に直接実装し、それを樹脂等で封止しても良い。当該樹脂には蛍光体を含んでも良く、含まなくても良い。また、ＬＥＤをリードフレームなどに実装して封止し、パッケージ化した光源を基板５に実装しても良い。このとき、封止する樹脂に蛍光体を混ぜても良い。所謂、表面実装型ＬＥＤを基板５に実装しても良い。ＬＥＤを有すれば、光源として機能するので、光源としての様々な組み合わせが可能である。

本発明は、光源や光源の実装方法に限定されず、様々な光源を用いることが可能である。以下の説明は、ＬＥＤを有する光源を代表的な光源として説明する。なお、簡単のため、ＬＥＤを有する光源をＬＥＤ光源４と呼ぶことにする。

基板５において、ＬＥＤ光源４が実装されている面を実装面と呼ぶことにする。図１（ａ）は、導光体２、基板５、外カバー８、内カバー９、導光体２に付与されている第１の光取出し部３Ａと第２の光取出し部３Ｂの概略を説明するための正面図であるため、説明に主に関係する箇所のみ記載している。図１（ｂ）は上述したとおり、ＬＥＤ光源４（４Ｌ，４Ｄ）の配置に着目した図であるため、基板５、ＬＥＤ光源４（４Ｌ，４Ｄ）、内カバー９のみ記載している。図２の断面は、ＬＥＤ光源４が実装されている基板５の法線と平行な面における断面図である。図２においても、主要な部材のみ記載している。

照明装置１は、正面から見た場合に略円形状である。照明装置１は、導光体２と、ＬＥＤ光源４と、基板５と、反射シート６と、フレーム７と、外カバー８と、内カバー９と、電源回路１０と、反射キャップ１１と、固定具５１などから構成されている。なお、課題を解決するためには、照明装置１は、少なくとも、導光体２と、ＬＥＤ光源４と、基板５と、電源回路１０とを有していれば良い。更に、照明装置１として、照明装置１の配光特性を概ねランバート配光とするか、それよりも広い配光特性として、より適正な配光特性となる照明装置１を提供するためには、反射部材としての反射シート６なども有すると良い。

基板５は、正面から見た場合に略円形の輪状の形状をしている。ＬＥＤ光源４は、照明装置１の最外周に１列で、照明装置１の外周に沿って基板５に配置されている。当該構成は、できるだけ多くのＬＥＤ光源４を、導光体２において一続きの平面からなる入射面２Ａに対応して配置できる構成である。それゆえ、大光量であり、薄型であり、且つ、等方的に、床や、部屋の壁、天井５０などの照明装置１の周囲を照明するという効果を奏する構成である。多数のＬＥＤ光源４を配置することができるため、ＬＥＤ光源４の性能にもよるが、本構成における照明装置１は、照明装置１の最大外形を４５０ｍｍφ〜７００ｍｍφとした場合に、６０００ｌｍ以上の光束を照明装置１から出射可能である。

ＬＥＤ光源４は、光を出射する出射面４Ａと、基板５に実装するための基板実装面と、を備えている。本実施形態において、図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ光源４は２色のＬＥＤ光源（４Ｌ，４Ｄ）が互い違いになるよう基板５に配置されている。当該２色のＬＥＤ光源４は、色温度が２５００ｋから３５００ｋ程度の暖色のＬＥＤ光源４Ｌと、６０００ｋから７０００ｋ程度の白色のＬＥＤ光源４Ｄである。両者の電流値を電源回路１０で制御することで照明装置１から出射する光の色を、ＬＥＤ光源４Ｌの色温度からＬＥＤ光源４Ｄの色温度の範囲で変化させる調色機能を実現する。なお、本発明は、２色のＬＥＤ光源に限定されず、より多色であっても単色であっても良い。また、本発明における各色の色温度は限定されない。代表的な例で説明する。

基板５が一続きの一枚の基板である場合、全てのＬＥＤ光源４は等間隔で配置することが容易に可能であり、本例では全てのＬＥＤ光源４は等間隔で配置されている。ＬＥＤ光源４から発光した光は、ＬＥＤ光源４において光を出射する出射面４Ａに対応して配置される導光体２の入射面２Ａから導光体２に入射する。

なお、ＬＥＤ光源４の色の数、配置などは上記に限るものではない。

図２に示すように、導光体２の断面形状は、曲がる部分である伝播方向変換部２Ｂと、伝播方向変換部２Ｂに続き、内側方向と略同一方向へ至る部分である面出射部２Ｃと、を有する形状である。面出射部２Ｃは、略平行でおおよそ平らな２つの面（２ＣＩと２ＣＯ）から構成される。

面出射部２Ｃを構成する面２ＣＩと２ＣＯは、伝播方向変換部２Ｂを構成する面２ＢＩ、２ＢＯよりも、前面方向ＦＤと垂直な面との成す角度が小さく、前記前面方向ＦＤと垂直な面と平行に近い面である。完全に平面としても良いが、本例では射出成形にて形状がばらつか無いようにするために、面２ＣＩと２ＣＯの断面形状は略円弧形状であって、当該円弧の長さ（外側の端部から照明装置１の中心までの距離）が３００ｍｍ程度であるのに対して、曲率半径が約５０００ｍｍよりも大きい断面形状を持つ、おおよそ平面に近い面である。本実施形態では断面形状を円弧としたが、これに限定されず、円弧とは異なる曲線でも良く、折れ線でも良く、直線または折れ線と曲線が混ざっていても良く、言うまでも無く直線でも良い。

また、本実施形態の伝播方向変換部２Ｂを構成する面２ＢＩ、２ＢＯの断面形状は、曲率半径が1０ｍｍから４０ｍｍ程度の中心角が概ね９０度の略円弧形状である。なお、本実施形態では円弧としたが、光の伝播方向を変換する機能があれば良く、そのために曲がる部分があれば良い。光の伝播方向を少なくとも概ね４５度以上変更する機能を有すれば良い（断面形状が略円弧の場合は、中心角が概ね４５以上ということである。）。当該曲がる部分は、円弧とは異なる曲線でも良く、直線または折れ線と円弧で構成されていても良く、直線または折れ線と円弧以外の曲線で構成されていても良く、折れ線でも良い。

また、本実施形態の導光体２は、入射面２Ａの幅（厚み）が導光体２の中央付近よりも厚い構成となっている。別の言い方をすれば、伝播方向変換部２Ｂの方が、面出射部２Ｃの中央付近よりも厚い部分を有する構成となっている。それは、ＬＥＤ光源４からの光をできるだけ導光体２に入射面２Ａより入射させ、かつ、面出射部２Ｃまで、伝播方向変換部２Ｂにおいて第２の光取出し部３Ｂ以外の位置で光が漏れないように伝播させるために、所定の以上の厚さ（４ｍｍ以上、本実施形態では５ｍｍ）とし、面出射部２Ｃは厚くすると重くなるので導光体２の軽量化を鑑みて面出射部２Ｃの中央付近に向けて緩やかに薄くなっている。したがって、面２ＣＩと２ＣＯの断面形状の円弧は、原点と曲率半径の異なる円弧となっている。

また、導光体２は透明な材料で形成された部材であって、その材料は、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、または、それらの複合材等の樹脂である。但し、本発明は導光体２が光を導光できる程度に透明であれば、これらの材料に限定されない。例えば、形状を作製できれば、ガラス等を用いても良い。

本実施形態における導光体２の断面形状は、入射面２Ａから、ＬＥＤ光源４の略主発光方向（ＬＥＤ光源４の発光光度の角度分布が最も強い方向）であり、また、ＬＥＤ光源４の出射面４Ａの法線方向と略同方向（つまり、前面方向ＦＤ）に立ち上がっている。入射面２Ａ付近の断面形状を当該形状とすることで、ＬＥＤ光源４の発光光を効率よく入射させ、入射光を導光体２から漏れないように前面方向に導くという効果を奏する。

この際、入射面２Ａから面２ＢＩ、２ＢＯの立ち上がり角度２Ａｇ（図３に図示）は、０．５度以上、好ましくは５度以上１０度未満である。この角度範囲は次の理由による。導光体２を射出成形したあとで、金型から取り出す際に、取り出せるようにするためには角度２Ａｇは最低０．５度以上必要で５度以上が好ましいという点と、角度２Ａｇを１０度よりも大きくすると、光が伝播方向変換部２Ｂを伝播せずに漏れるという現象を鑑みて設定した角度範囲である。とりわけ、５度程度が伝播方向変換部２Ｂで光がほとんど漏れず、成形の観点からも十分に大きな角度であって、最適な角度である。なお、射出成形で金型から取り出せ、大半の光が伝播方向変換部２Ｂを伝播せずに漏れることが無ければ、上記立ち上がり角度に限るものではない。また、射出成形以外の方法で成形する場合も上記立ち上がり角度に限るものではない。

図３に、図２の左半面を拡大した図を示す。中心線ＣＬは、照明装置１の中心を通り、前面方向ＦＤと平行な直線である。図３には光線追跡例としてＲＡＹ３１〜ＲＡＹ３４を示す。

入射面２Ａに入射した光は、導光体２の断面形状に沿って、伝播方向変換部２Ｂで伝播方向が変更され、面出射部２Ｃを伝播する。なお、導光体２中の光の導光に関しては、光が導光体２の内部において、導光体２を構成する面に当たったときに、当該面の法線と光のなす角度が全反射角度以上の場合に全反射され、この全反射を繰り返すことで導光体２の中を光が導光する。全反射角度以上の角度で導光体２を構成する面に入射して導光する光の条件を導光条件と呼ぶことにする。導光条件が崩れた光は何れ導光体２から出射する。

光取出し部３の役割は、光取出し部３に入射する光であって、全反射を繰り返している光の一部または全部を、光取出し部３にて透過により導光体２の外に出射するか、当該部位での反射光が別の部位で全反射せず透過して導光体２の外に出射するように反射することである。

面出射部２Ｃには、第１の光取出し部３Ａを有する。本実施形態では第１の光取出し部３Ａは、面出射部２Ｃの背面方向側の面である面２ＣＩに配置している。図３中の光線ＲＡＹ３１は、伝播方向変換部２Ｂを伝播し、面出射部２Ｃの第１の光取出し部３Ａで反射して出射面２ＣＯから前面方向側に出射した例である。ここで、前面方向側とは、前面方向ＦＤを原点として前面方向ＦＤからの角度が±９０度以内の方向のことである。

図３中の光線ＲＡＹ３２は、伝播方向変換部２Ｂを伝播し、面出射部２Ｃの第１の光取出し部３Ａにて透過して（屈折して）、反射部材である反射シート６に到達し、当該反射シート６で散乱反射して、面２ＣＩを透過して出射面２ＣＯから前面方向に出射した例である。

本実施形態における反射シート６は白色散乱反射部材であり、導光体２の面出射部２Ｃよりも背面方向側に配置され、導光体２からの入射光を前面方向側に反射する。本実施形態において、反射部材を導光体２の内側に配置することは、照明装置１からの出射角度分布の適正化（照明装置１の配光特性を概ねランバート配光とするか、それよりも広い配光特性とする）において重要である。本実施形態における反射部材は、基板５、フレーム７の中心付近の平面を覆う反射シート６とＬＥＤ光源４付近に位置する反射シート６、フレーム７の一部である前面方向側のフレーム７Ａ、外カバー８および内カバー９である。

本実施形態では、基板５は実装面が白色散乱反射膜で覆われている。基板５はＬＥＤ光源４の近くに位置するため、入射面２Ａでの反射光（フレネルの式で表される反射率に基づく反射）や他の反射部材からの反射光が、基板５に入射するので、実装面は塗装、反射膜、反射シート６の配置などにより反射率を高くして吸収を低減することが望ましい。本実施形態では、フレーム７Ａは白色で塗装されており、白色散乱反射する。

これらの反射部材の内、とりわけ、導光体２に対向して（導光体２の内側に）配置されている反射部材である反射シート６とフレーム７Ａが照明装置１からの出射角度分布の適正化において重要である。その理由に関しては後述する。

伝播方向変換部２Ｂでは、外側方向側にも光を出射する第２の光取出し部３Ｂを有する。ここで、外側方向側とは、外側方向ＯＤを原点として外側方向ＯＤからの角度が±９０度以内の方向のことである。また、第２の光取出し部３Ｂは、前面方向ＦＤを原点として前面方向ＦＤから９０度以上の背面方向側、つまり、天井に向けても光を出射する部位でもある。図３中の光線ＲＡＹ３３は、第２の光取出し部３Ｂで反射して背面方向ＢＤに導光体２から出射した例である。本実施形態の光取出し部３の表面には、微細な凹凸が付与されており、ＲＡＹ３３は散乱反射された光線例でもある。図３中の光線ＲＡＹ３４は、第２の光取出し部３Ｂで散乱透過してフレーム７Ａの斜面に到達し、当該斜面で散乱反射して、再度導光体２の面２ＢＩに入射して、出射面２ＢＯから背面方向ＢＤに出射した例である。導光体２の内側に配置された反射部材により、外側方向側に散乱反射されて、天井５０を直接照明するという効果を奏している例である。

伝播方向変換部２Ｂが照明装置１の最外周に沿って配置されているため、面２ＢＯから出射した光は、照明装置１の他の部品に遮られることなく、背面方向ＢＤに出射し、天井５０を直接照明することが可能となっている。

これら光取出し部３の詳細については後述する。本実施形態では、照明装置１における一部または全部の前面方向ＦＤおよび一部の外側方向ＯＤの最外部は導光体２としてあり、さらに、光取出し部３を溝（凹形状）として、伝播角度変換部２Ｂおよび面出射部２Ｃでは、それぞれ内側の面２ＢＩ、２ＣＩに付与している。この光取出し部３で角度変換された光は、反射・透過を経て、外側の面２ＢＯ、２ＣＯから、直接、床や、部屋の壁、天井５０など照明装置１の周囲に向かって出射し、周囲全体を照らすという効果を奏する。

ここで、伝播角度変換部２Ｂおよび面出射部２Ｃにおける光取出し部３は、内側の面２ＢＩ、２ＣＩであっても、外側の面２ＢＯ、２ＣＯであっても良いし、内側と外側の両側にあっても良いし、一方は内側、他方は外側であっても良い。但し、導光体２からの光で周囲を直接照明する構成（照明装置１における一部または全部の前面方向ＦＤおよび一部の外側方向ＯＤの最外部は導光体２）の場合、両方とも内側にある方が、光取出し部３に埃や汚れが付着しないという利点がある。とりわけ、光取出し部３が溝などの凹形状や散乱するための微小な凹凸がある場合に、光取出し部３を内側にすることで、凹形状や微小な凹凸に詰まる埃や汚れを防止する効果が高くなる。

従来、一般の照明装置、とりわけ個人の家に設置する住宅用照明装置においては、平面の板形状の導光板の前面に、導光板から出射した光を散乱するための散乱カバー部材が配置され、導光板から出射した光を散乱透過して、床や、部屋の壁など照明装置の周囲を照明する。導光板から出射した光で、直接、周囲を照明する場合、壁や天井方向への光が少なくなる。とりわけ、天井への光がほとんど無くなる。それゆえ、天井で反射して周囲を照明する間接光がなくなってしまうという課題があり、それらを解決するために、導光板の前面に、導光板から出射した光を散乱するための散乱カバー部材が配置されている。

本実施形態の構成の場合、ＬＥＤ光源４が照明装置１の最外周に沿って配置されており、さらに、そのＬＥＤ光源４に対応して、入射面２Ａおよび伝播角度変換部２Ｂが最外周に配置されている。その上で、外側方向ＯＤに法線が向いた（前面方向ＦＤから法線が傾いた）面２ＢＩがあり、そこに第２の光取出し部３Ｂがあるので、第２の光取出し部３Ｂで角度変換された光が面２ＢＯから出射し、その出射光が、照明装置１における一部または全部の前面方向ＦＤおよび一部の外側方向ＯＤの最外部は導光体２となっているため、他の部品に遮られることなく、外側方向ＯＤおよび背面方向ＢＤを照射することが可能である。それゆえ、第１の光取出し部３Ａからの光と合わせて、本実施形態の構成により、床や、部屋の壁、天井５０など照明装置１の周囲全体を照らすという効果を奏する。

本実施形態の構成の重要な特徴を別の言葉で言えば、ＬＥＤ光源４からの光を、最外周から中心に向けて伝播させて、所定の位置の光取出し部３で取り出して出射させている点と、導光体２が単なる平面の板形状ではなく立体的な形状であるという点である。本特徴により、本照明装置１は、大光量、薄型、等方出射、照明装置１の周囲全体を照明するなどの効果を得ている。

また、本実施形態では、導光体２から出射した光を散乱するための散乱カバー部材などが無く、導光体２から出射した光で照明装置１の周囲を直接照明する。導光体２から出射した光で照明装置１の周囲を直接照明することで、少なくても、次に述べる利点がある。

第１の利点は次の通りである。導光体２の前面に散乱カバー部材が配置されている場合は、前記散乱カバー部材は、一部の光を透過し、また、反射する。それゆえ、反射光が照明装置の内部に戻り、一部の光が照明装置内の光を吸収する部材で吸収され損失する恐れがある。本実施形態のように、導光体２からの光で照明装置１の周囲を直接照明する場合は、これらの損失が低減し、照明装置１の光利用効率が向上するという効果を奏する。

第２の利点は次の通りである。前述のとおり、導光体２の前面に散乱カバー部材が配置されている場合は、前記散乱カバー部材は、一部の光を透過し、また、反射する。反射光の一部は、照明装置内の部材で再度反射するが、一般に該部材での光反射率は全ての光の波長で一定ではないので、該部材での再反射光のある波長の光は他の波長の光より反射光束が小さくなる恐れがある。つまり、該部材で光を再度反射すると色が変わる恐れがあるということである。この場合、例えば、ＬＥＤ光源４から出射する光の色温度を６５００ｋとした場合、散乱カバー部材が配置されている照明装置から出射する光は６２００Ｋになったりすることがある。しかしながら、本実施形態のように、導光体２からの光で照明装置１の周囲を直接照明する場合は、導光体２の前面の散乱カバー部材で反射される光が無いので、色の変化が、導光体２の前面に散乱カバー部材がある場合に比べて少ないという効果を奏する。損失率が低減するということは、照明装置１内の部材での反射回数が低減するということであり、つまり、反射回数が少ない分だけ、色の変化も低減するということである。

第３の利点は次の通りである。ＬＥＤ光源４から出射された光が、略透明な導光体２を導光して、第１の光取出し部３Ａと第２の光取出し部３Ｂから出射する照明装置１は、導光体２の透明感と光取出し部３でのきらめく発光（光の出射）により、照明している様が美しいという効果を奏する。

第４の利点は次の通りである。導光体２の前面に散乱カバー部材がないので、廃棄時に当該散乱カバー部材の産業廃棄物の低減となる。また、該散乱カバー部材の作製プロセスが無い分、省エネで照明装置を作製できるという効果を奏する。

なお、前記散乱カバー部材が有する機能である、導光板から出射した光を散乱透過して、床や、部屋の壁など照明装置の周囲を照明するという機能を、本照明装置１では、上述した導光体２の立体的な形状および光取出し部３の位置や光取出し部３への散乱特性の付与や、反射シート６などの反射部材の組み合わせにより実現している。

ここで、当該反射部材の役割について言及する。従来は、前記散乱カバーの透過散乱により、照明装置からの出射光の角度分布（配光特性）は概ねランバート配光となった。しかしながら、本実施形態の場合のように、照明装置１における一部または全部の前面方向ＦＤおよび一部の外側方向ＯＤの最外部は導光体２となっていて、導光体２からの光で、床や、部屋の壁、天井５０を直接照らすという構成の場合、出射面２ＢＯ、２ＣＯから出射する光の和の配光特性が概ね照明装置１の配光特性になるので、導光体２の当該面から出射する光の和が概ねランバート配光となる必要があり、導光体２は光が導光できる程度に透明であるので、導光体２だけでは前記散乱カバーの透過散乱程度の散乱効果を得ることは難しい。

そこで、本実施形態では、詳細は後述するが光取出し部３に散乱特性を付与したり、当該反射部材を配置することで、照明装置１の配光特性を概ねランバート配光とするか、それよりも広い配光特性として、適正な配光特性となる照明装置１を提供する。

当該反射部材の効果については、再度、図３中の光線ＲＡＹ３２、ＲＡＹ３４を用いて説明する。本実施形態では、導光体２の表面に凹形状を作ることで光取出し部３を設けている。導光体２の表面形状を変更しているので、光取出し部３も透明であり、光取出し部３への入射光は、光取出し部３を透過することも反射することもある。透過光と反射光の割合は光取出し部３の形状による。それゆえ、当該光取出し部３は、光線ＲＡＹ３１、ＲＡＹ３２のように、導光体２内を伝播した光を、導光体２から当該反射部材に向かう方向（ＲＡＹ３２）と、導光体２から前面方向ＦＤと略同一方向（ＲＡＹ３１）に出射することが可能となる。なお、ＲＡＹ３１に示すように、本実施形態の第１の光取出し部３Ａの場合、当該光取出し部３Ａ前面方向ＦＤへも出射するが、前面方向ＦＤから伝播方向（図３では内側方向）に傾いた方向の光度が大きくなることがある。前面方向側を概ね前面方向ＦＤと略同一方向と呼んでいる。

光線ＲＡＹ３２は、反射部材（反射シート６）で散乱され、前面方向ＦＤ方向に伝播しているが、これに限らず、若干の指向性はあるものの、外側方向、内側方向にも散乱光が伝播する。反射部材である反射シート６や白色塗装したフレーム７Ａの散乱効果、つまり、広い角度範囲へ反射散乱する効果は、前述の前記散乱カバーの透過散乱程度の散乱効果と同程度以上である。それゆえ、面出射部２Ｃからは、反射部材での散乱光が導光体２を透過する光と第１の光取出し部３Ａで反射して導光条件が崩れて出射する光とが出射するので、概ねランバート配光となる。また、図３に示すように、導光体２と当該反射部材の間に空隙がある構成の場合は、当該空隙を伝播中に光は広がるので、その構成の場合は、さらなる出射位置分布（照度分布）均一性の効果を得ることが可能となる。

光線ＲＡＹ３４は、反射部材であるフレーム７Ａの斜面で反射する例であるが、フレーム７Ａが、前述の前記散乱カバーの透過散乱程度の散乱効果と同程度以上の散乱特性を有するために、同様に面２ＢＯからの出射光は、特定の方向のみを明るくするのではなく、広い範囲に光が出射する。

また、外側方向を明るくするためには、反射部材を導光体２の内側に配置する場合には、前記反射部材（反射シート６）を面出射部２Ｃに対向する位置であるフレーム７の中心付近の平面を覆うだけでなく、伝播角度変換部２Ｂ付近であって、伝播角度変換部２Ｂに対向する位置でもあるＬＥＤ光源４付近にも前記反射部材（反射シート６）を配置し、さらに、フレーム７の中心付近の平面を覆う反射シート６とＬＥＤ光源４付近に配置される反射シート６との間も、フレーム７Ａを白色塗装して反射部材とすることが望ましい。なぜならば、第２の光取出し部３Ｂからの光を反射する反射部材が離れた位置に有る場合、空気中伝播時の拡散により伝播角度変換部２Ｂに戻ってくる反射光が少なり、伝播角度変換部２Ｂから出射する光の量が少なくなるためである。

第２の光取出し部３Ｂにおいても、光線ＲＡＹ３４のように、導光体２内を伝播した光を、導光体２から当該反射部材に向かう方向にも出射可能とすることで、当該反射部材からの反射光により、伝播角度変換部２Ｂからの出射光も適当な角度で広がる光となり、さらに、外側方向への伝播角度変換部２Ｂからの出射光量を増やすことが可能となる。

総じて、光取出し部３を反射・透過、何れも可能な構成として、反射部材を面出射部２Ｃよりも背面方向側に配置するという構成は、配光特性を良好な特性へ改善するという効果を奏する。

本実施形態の構成によれば、導光体２は、白い反射部材から反射した光が、導光体２全体から出射し、光取出し部３からはより明るい光が出射する。それゆえ、導光体２の透明感と、導光体２を通して見える白さ、光取出し部３でのきらめく発光（光の出射）により、照明している様が美しいという効果を奏する。

導光体２から出射した光のみで照明装置１の周囲を直接照明する場合は、上述した壁や天井方向への光が少なくなってしまうなどの配光特性に関係する課題以外にも様々な課題があり、それらを解決する方法については、課題と同時に順次詳述する。

基板５が一続きの一枚の基板であり、全てのＬＥＤ光源４は等間隔で配置されている場合を前述した。ＬＥＤ光源４が等間隔で配置されていない場合には、ＬＥＤ光源４の距離が離れている場所が、当該距離が近い場所に比べて暗くなる光のムラが発生する恐れがある。さらに、本実施形態のように、２色のＬＥＤ光源４（４Ｌ，４Ｄ）を用いている場合は、光のムラに加えて色のムラが発生して見た目が著しく損なわれる恐れがある。したがって、ＬＥＤ光源４はおおよそ等間隔で配置することが望ましい。さらに、隣り合うＬＥＤ光源４間の隙間が１０ｍｍ未満となるように設置することが望ましい。隣り合うＬＥＤ光源４間の隙間を１０ｍｍ以上とすると、隣り合うＬＥＤ光源４間の隙間に対応して暗くなるムラが発生することを実験にて確認した。また、隣り合う２色のＬＥＤ光源４（４Ｌ，４Ｄ）間の隙間を１０ｍｍ以上とすると、色が混色せず、見た目が著しく損なわれる。これらのムラは、導光体２からの光で照明装置１の周囲を直接照明する場合に、照明装置１における外観である導光体２が人間からも直接見えるために、課題となる。

なお、基板５は、一続きの基板としても良いが、４等分、６等分、８等分など等分割した基板を組み合わせて略円形の輪状の形状を作った方が、産業廃棄物低減の観点からは良い。以下、理由を述べる。基板は、通常、矩形の板材に銅箔パターン等を形成し、必要な部位を切り出して作製される。元となる基板から一続きの略円形の輪状の基板を切り出すよりも、小さい面積の等分割した基板を切り出すほうが、廃棄する部位が少なくなる。つまり、等分割した基板を組み合わせて円形の輪状の形状を作った方が、元となる一枚の基板から取れる、略円形の輪状の形状を構成する基板一式の数が多くなるからである。

等分割した基板を組み合わせて略円形の輪状の形状を作る場合の課題は、基板が分割されている端部において、異なる基板間で隣り合うＬＥＤ光源４間の距離が、同一の基板内で隣り合うＬＥＤ光源４間の距離よりも大きくなる点である。しかしながら、この場合も、できるだけＬＥＤ光源４は等間隔に配置することが望ましい。また、隣り合うＬＥＤ光源４間の隙間を１０ｍｍ未満とすることが好ましい。なお、同一の基板内で隣り合うＬＥＤ光源４間の距離を１．５から３ｍｍ程度とすると、異なる基板間で隣り合うＬＥＤ光源４間の距離も同程度とすることが可能であり、ムラが発生しないことを確認済みである。

本実施形態では、ＬＥＤ光源４から導光体２に入射しない光を散乱反射するために、ＬＥＤ光源４の周囲には反射部材としての外カバー８と内カバー９を配置している。両カバーともに樹脂材料である。これらに関しては後述する。

フレーム７は大まかには２枚の金属フレーム７Ａ、７Ｂで構成され、天井に近い側のフレーム７Ｂに電源回路１０が設置され、フレーム７Ａに、導光体２、基板５、反射シート６、外カバー８、内カバー９などの光学部品が設置される。フレーム７における導光体２側の部材であるフレーム７Ａは、ＬＥＤ光源４および導光体２からの光を反射するために、白色の塗装をすることが好ましい。さらに、塗装よりも反射率の高い反射シート６で、フレーム７Ａを覆うことがさらに望ましい。平面の反射シート６を使うと、正面から見た場合の照明装置１の形状が円形の場合、フレーム７Ａの斜面に貼ることが困難であるが、光反射板などの反射部材に成形加工等を施すことで立体的な反射部材にして、フレーム７Ａ全体を覆うことが好ましい。フレーム７Ａまたはそれを覆う物は反射部材として活用できるように様々な加工や部材の追加をすることが好ましく、上記反射部材は白色の散乱部材であることが好ましい。

照明装置１の中央には、天井５０と照明装置１を接続するための機構がある。天井５０には、照明装置１を設置するための器具が設置されている。一般には、天井５０には、照明装置１を固定すると同時に電力を供給する引っ掛けシーリング５２が設置されている。

照明装置１の固定は、最初に、固定具５１を引っ掛けシーリング５２に取り付ける。固定具５１には、固定具５１の中心方向に押せば、固定具５１の中に引っ込むことが可能な出っ張り部５１Ａがある。出っ張り部５１Ａの断面は略三角形であり、照明装置１を前面方向ＦＤから天井に近づけると、フレーム７Ｂの端部７ＢＥで押されて、出っ張り部５１Ａが固定具５１の中に引っ込む。フレーム７Ｂの端部７ＢＥが出っ張り部５１Ａよりも天井に近づくと、固定具５１の中に引っ込んでいた出っ張り部５１Ａが元の位置まで戻り、図２に示す状態となり、照明装置１が天井５０に固定される。なお、本発明は固定具の形状（構造）に限定されるものではない。固定具は、照明装置１を天井等の所定の位置に、固定するための機能を有していれば良い。

引っ掛けシーリング５２から固定具５１に電力が供給され、その電力は固定具５１から配線５１Ｂと配線１０Ａを介して電源回路１０に供給される。配線５１Ｂと１０Ａはコネクタで接続されている。これら固定具５１と配線およびコネクタを収納する空間に光が入ることを抑制するために、反射キャップ１１が固定具５１と対向して配置されている。反射キャップ１１は、光を反射する部材であり、一般に散乱反射する白色の部材である。安全性向上のために反射キャップ１１は難燃性の樹脂であることが好ましい。反射キャップ１１の表面に反射シート６を貼るとさらに良い。

光取出し部３の成形方法に関しては、導光体２は立体形状であるため、白色インクのスクリーン印刷は困難である。それゆえ、射出成形で成形できる構造であることが好ましい。また、レーザ加工で表面に凹凸をつけても良いが、射出成形の凹凸形状の方が光学的な制御がし易い。導光体２に散乱剤を含有し、散乱剤にて導光体２からの光取り出しを制御する方式もあるが、この方式は浅い角度でしか導光体２から光が出射しないために角度を変化するために、本実施形態で説明した同様の光取出し部３や光学シートが更に必要となる。それゆえ、射出成形で表面に溝などの凹凸をアンダーカット形状が無いように成形する方法が最も良い。その際、導光体２の内部に散乱剤が入っていても良い。但し、作製方法は射出成形に限定するものではなく、上記、レーザ加工やアクリル等の樹脂等の液滴をたらしてＵＶ硬化また熱硬化等をすることで凸の光取り出し部３を成形する方法にて作製しても良い。この場合、伝播方向変換部２Ｂに樹脂等の液滴をたらして光取出し部３を成形するには、液滴をたらした後で、すぐに液滴が硬化する材料を用いると良い。斜面に印刷する装置があれば、白色インクのスクリーン印刷をしても良い。また、例えば平面に近い形状である面出射部２Ｃの第１の光取出し部３Ａは、白色インクのスクリーン印刷などで作製し、伝播方向変換部２Ｂは別の方法で作製しても良い。

但し、白色インクは、インク濃度を濃くすると透過しなくなる。それゆえ、光が透過する程度のインク濃度で印刷すると、上述した光取出し部３を反射・透過、何れも可能な構成として、反射部材を面出射部２Ｃよりも背面方向側に配置するという構成により、配光特性を良好な特性へ改善するという効果も奏するので、光が透過する白色インクによる光取出し部３を形成することが好ましい。

次に、光取出し部３（３Ａ，３Ｂ）を正面から見たときの特徴について図１を用いて説明する。ＬＥＤ光源４は、照明装置１の最外周に１列（図１（ｂ）参照）で、照明装置１の外周に沿って基板５に配置されており、照明装置１において一回りのＬＥＤ光源４がリング状に囲んでいる構成である。導光体２も正面視で円形であり、中心は照明装置１の中心に一致する。さらに、導光体２の中心を中心として、第１の光取出し部３Ａおよび第２の光取出し部３Ｂも同様に、リング状に配置されている。光取出し部３（３Ａ，３Ｂ）の形状は、溝形状に限定されるものでは無いが、本実施形態では溝形状がリング状に配置されている構成である。光取出し部３（３Ａ，３Ｂ）の形状は溝形状または凸形状が最も簡単な形状で綺麗に光を取り出す形状と考えられる。ＬＥＤ光源４、導光体２、第１の光取出し部３Ａ、第２の光取出し部３Ｂを、本実施形態の様に照明装置１の外周に沿って配置することで、照明装置１の周囲を均一に照明できるという効果を奏する。さらに、正面視でＬＥＤ光源４の配置と光取出し部の配置が円形の場合は、照明装置１の周囲を等方的に照明できるという効果を奏する。また、光取出し部３（３Ａ，３Ｂ）が照明装置１（導光体２）の中心を中心として環状に一周した構成であると、光り方が等方的で綺麗であるという効果を奏する。更に、環状に一周した構成を複数有すると、更に光り方が等方的で綺麗であるという効果を奏する。

ここで、図４は、本発明の別実施形態に係る照明装置の構成を説明するための正面図である。図４に示すように、光取出し部３（３Ａ，３Ｂ）が照明装置１（導光体２）の中心を中心とした渦巻状の構成としても、光り方が綺麗であるという効果を奏する。

また、第１の光取出し部３Ａおよび第２の光取出し部３Ｂが照明装置１の中心を囲む場合に、特定の断面形状で一周しても良いが、ピラミッド、三角錐、凹部、凸部などの個別パターンを所定の間隔で配置して、または、繋げて配置して環状に一周しても良い。

また、図１や図４では、第１の光取出し部３Ａおよび第２の光取出し部３Ｂをそれぞれ、略円形の環状や略円形の渦巻状としたが、この限りでない。略四角形や略三角形の環状や渦巻状などとしても良いし、両者を組み合わせても良い。

なお、以上説明した各実施形態において、光源はＬＥＤ光源４として説明したが、これに限らず、有機発光ダイオードＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）など、別の光源を用いることも可能である。

なお、以上説明した各実施形態は、本発明の説明のために示した具体例であって、これらの各実施形態に本発明を限定するものではない。例えば、以上の各実施形態において図示した各部材の形状および構成は、当該部材が有すべき機能を満足するものであれば、必要に応じ適宜設計等は最適化するべきものである。

１・・・照明装置、２・・・導光体、２Ａ・・・入射面、２Ｂ・・・伝播方向変換部、２Ｃ・・・面出射部、３・・・光取出し部、３Ａ・・・第１の光取出し部、３Ｂ・・・第２の光取出し部、４・・・ＬＥＤ光源、５・・・基板、６・・・反射シート（反射部材）、７・・・フレーム、７Ａ・・・前面側のフレーム（反射部材）、８・・・外カバー（反射部材）、９・・・内カバー（反射部材）、１０・・・電源回路、１１・・・反射キャップ、５０・・・天井、５１・・・固定具、５２・・・引っ掛けシーリング

Claims (6)

1. 光を出射する出射面を有する光源と、該光源の出射面から出射された光が入る入射面を有する導光体と、を備える照明装置において、
   当該照明装置が主に光を出射する方向を前面方向、該前面方向と反対方向で天井がある方向を背面方向、該前面方向と略垂直であり当該照明装置の中心から外側に向かう方向を外側方向、前記前面方向と略垂直であり当該照明装置の外側から当該照明装置の中心に向かう方向を内側方向とした場合に、
   前記導光体は、前記照明装置の最外周に沿って配置された前記光源に対応して配置された前記入射面及び曲がる部分である伝播方向変換部と、前記伝播方向変換部に続き、前記内側方向と略同一方向へ至る部分である面出射部と、を有し、
   前記伝播方向変換部は、前記導光体内を伝播した光を、前記導光体から少なくとも前記外側方向と前記前面方向を原点として前面方向から９０度以上の前記背面方向側と略同一方向に出射する第２の光取出し部を有し、
   前記面出射部は、前記導光体内を伝播した光を、前記導光体から前記前面方向と略同一方向に出射する第１の光取出し部を有し、
   前記第１の光取出し部は、前記導光体の中心を中心とした環状に一周した構成を複数有する構成であることを特徴とする照明装置。
2. 光を出射する出射面を有する光源と、該光源の出射面から出射された光が入る入射面を有する導光体と、を備える照明装置において、
   当該照明装置が主に光を出射する方向を前面方向、該前面方向と反対方向で天井がある方向を背面方向、該前面方向と略垂直であり当該照明装置の中心から外側に向かう方向を外側方向、前記前面方向と略垂直であり当該照明装置の外側から当該照明装置の中心に向かう方向を内側方向とした場合に、
   前記導光体は、前記照明装置の最外周に沿って配置された前記光源に対応して配置された前記入射面及び曲がる部分である伝播方向変換部と、前記伝播方向変換部に続き、前記内側方向と略同一方向へ至る部分である面出射部と、を有し、
   前記伝播方向変換部は、前記導光体内を伝播した光を、前記導光体から少なくとも前記外側方向と前記前面方向を原点として前面方向から９０度以上の前記背面方向側と略同一方向に出射する第２の光取出し部を有し、
   前記面出射部は、前記導光体内を伝播した光を、前記導光体から前記前面方向と略同一方向に出射する第１の光取出し部を有し、
   前記第１の光取出し部は、前記導光体の中心を中心とした渦巻状の構成であることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記第１の光取出し部は、略円形の環状の構成であることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記第１の光取出し部は、略四角形の環状の構成であることを特徴とする照明装置。
5. 請求項２に記載の照明装置において、
   前記第１の光取出し部は、略円形の渦巻状の構成であることを特徴とする照明装置。
6. 請求項２に記載の照明装置において、
   前記第１の光取出し部は、略四角形の渦巻状の構成であることを特徴とする照明装置。