JP6276617B2 - Ｌｅｄ電球 - Google Patents

Description

本発明はグローブ内の空間にＬＥＤとレンズを配し広配光化したＬＥＤ電球に関する。

ＬＥＤを光源とする電球型の照明装置（以下ＬＥＤ電球と呼ぶ）が普及している。ＬＥＤ電球では、ＬＥＤの指向性が強いため、単にＬＥＤをグローブ内に配置しただけでは口金方向に配光分布のない偏った照明装置になってしまう。そこで白熱電球に似た広い配光分布を実現するため様々な手法が提案されている。例えば、ＬＥＤを透明基板に実装し、この基板をグローブの中心に配置し、ＬＥＤ裏面から発し透明基板を透過する光線により口金方向に配光分布を持たせたり、グローブ内の空間に多数のＬＥＤを立体的に配置し、様々な方向に配光分布を持たせたり、グローブ内に反射レンズを設け、ＬＥＤの発光の一部を口金方向に反射させたりしている。

グローブ内に反射レンズを設けたＬＥＤ電球の例として、特許文献１の図６を図５に再掲示し、その構造と作用を説明する。図５はグローブカバー１１（グローブ）内の部材の配置を示す模式図である。図５に示す照明装置（電球型ＬＥＤ）では、グローブカバー１１内の空間に配光レンズ１２（レンズ）、ＬＥＤモジュール１４（ＬＥＤ光源）、放熱シート部材１５、及び保持部材２２が配置されている。配光レンズ１２は上部に光配光面１２２と底部に光入射面１２１を備えている。保持部材２２は、突状部３１、実装部３２及び周縁部３３を有し、上側を反射部材１３で覆われている。実装部３２上には、反射部材１３に加え、放熱シート部材１５、ＬＥＤモジュール１４及び配光レンズ１２が積層している。

図５において光Ａ（光線）は配光レンズ１２を通過し上方に向う。光Ｂ、Ｃは光配光面１２２で反射し口金方向に向う。このとき光配光面１２２を透過する光Ｂ´、Ｃ´も存在する。またグローブカバー１１に対して、屈折する光Ｅ、透過する光Ｄ、反射する光Ｆがある。さらに反射部材１３に対し反射する光Ｇ、Ｈもある。

特開２０１３−２３９４６７号公報 （図６）

特許文献１の段落００８７の記載によれば、発光点（光配光面１２２等）がグローブカバー１１に近づくとグローブカバー１１に縞状の模様が映し出され非常に目障りなものとなるため、図５に示したＬＥＤ電球（照明装置）では配光レンズ１２とグローブカバー１１とが必要以上に近づかないようにしている。しかしながらＬＥＤ電球を明るくするためＬＥＤ光源が大きくなれば配光分布を広げるためのレンズも大型化せざるを得ない。このとき特許文献１に示されたようなレンズ（配光レンズ１２）ではグローブ表面の輝度分布が不均一になり縞状の模様が目立ってしまう。

そこで本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、ＬＥＤ光源の大型化にともないグローブ内に設置した配光分布拡大用のレンズが大型化してもグローブ表面の輝度の均一性が損なわれないＬＥＤ電球を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明のＬＥＤ電球は、上部にグローブと、下部に口金を固定保持する筐体とを備え、前記グローブ内の空間にＬＥＤ光源とレンズが配置されたＬＥＤ電球において、前記ＬＥＤ光源は、発光領域が円形であり、前記レンズは、円環状であって、その断面が三角形状であり、前記ＬＥＤ光源と前記レンズとは、中心軸を共有し、前
記ＬＥＤ光源の上部に前記レンズが配置され、前記レンズの外側の側面を前記口金方向に延長したとき、その延長部が前記ＬＥＤ光源の発光領域と交差し、前記レンズの前記断面に含まれる前記三角形状は、下側に頂点を有する不等辺三角形であり、前記頂点を挟んで前記中心軸に近い辺が前記中心軸から遠い辺より短く、前記近い辺は、上側に向って前記中心軸に近づく斜辺であり、前記遠い辺は、上側に向って前記中心軸から離れる斜辺であり、前記ＬＥＤ光源の発光領域は、平面視したとき前記頂点が囲む領域の内側に存在することを特徴とする。

本発明のＬＥＤ電球では、ＬＥＤ光源の上部に、中央部が開口した円環状のレンズが配置されている。このレンズは断面が略三角形でその頂点が下を向いている。ＬＥＤ光源を発しレンズ上面で反射した光線は口金方向に向う。レンズ上面を透過した光線及びレンズの開口を通った光線は斜め上方から上方にかけて進行する。ＬＥＤ光源の端部を発しレンズの下方を進行する光線の一部は、レンズの外側の側面に沿って進み、グローブの影を目立たなくする。

前記グローブは拡散性を有していると良い。

以上のように本発明のＬＥＤ電球は、レンズにより配光分布を広げようとするとき、レンズの外側の側面に沿って斜め上方に進みグローブの影を目立たなくする光線が存在するため、ＬＥＤ光源の大型化にともないグローブ内に設置した配光分布拡大用のレンズが大型化しても、グローブ表面の輝度の均一性が損なわれない。

本発明の実施形態として示すＬＥＤ電球の説明図である。 図１に示すＬＥＤ電球の要部断面図である。 図１に示すＬＥＤ電球の要部断面図である。 図１に示すＬＥＤ光源とレンズ側面との関係の説明図である。 従来のＬＥＤ電球におけるグローブ内の部材配置を示す模式図である。

以下、添付図１〜４を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。

まず図１により本発明の実施形態として示すＬＥＤ電球２０の外観について説明する。図１（ａ）はＬＥＤ電球２０の正面図であり、図１（ｂ）は中心軸を含むようにＬＥＤ電球２０に含まれるレンズを切断し、斜め上方から眺めた斜視図である。

図１（ａ）に示したようにＬＥＤ電球２０の筐体２１は、上部にグローブ２３が固定保持され、下部に口金２４が固定保持されている。グローブ２３の内側に設けられた空間には、ＬＥＤ光源２５とレンズ２６とが配置されている。レンズ２６は下部に支持部２６ｄがあり、支持部２６ｄが透明であるため支持部２６ｄにとり囲まれたＬＥＤ光源２５も観
察される。なお図１（ａ）ではＬＥＤ電球２０を簡略化して描いているので、実際にはＬＥＤ光源２５の発光領域２５ａが支持部２６ｄに囲まれている（図２参照）。またグローブ２３の内部が透視できるように透明であるように描いているが、ＬＥＤ光源２５の発光が直接的に感知されないようにするにはグローブ２３が拡散性を有していると良い。

図１（ｂ）に示すようにレンズ２６は円環状であり、その断面には頂点が下側を向いた略三角形をした部分があり、その下側の頂点付近に円筒状の支持部２６ｄが接続している。レンズ２６の上面は平面であり、外側の側面２６ｂと内側の側面２６ｃがある。

ＬＥＤ光源２５は配光分布が軸対象になるよう円形の発光領域２５ａ(図２参照)を有する。ＬＥＤ光源２５は、表面を絶縁処理した金属や白色のセラミックからなる矩形の実装基板２５ｂ（図２参照）上に円形のダム材を形成し、その内部に多数のＬＥＤダイを配置し、蛍光樹脂でＬＥＤダイを被覆したものであり、筐体２１の上面に配置される。なおＬＥＤ電球の発光領域は円形以外に正方形や正多角形など対称性の高いものであっても良いが、ＬＥＤ電球２０のように発光領域２５ａが円形である場合がもっとも好ましい。

レンズ２６は、透明な樹脂からなり、前述のように中央部が開口した円環である。断面が三角形となる部分がレンズ２６の主要部であり、この主要部はＬＥＤ光源２５の上部に所定の間隔をあけて配置されている。またレンズ２６とＬＥＤ光源２５は中心軸を共通にしている。なお レンズ２６の支持部２６ｄは中空の円筒形であるが、複数の柱状体からなるものであっても良い。

次に図２によりＬＥＤ電球２０の構造をさらに詳しく説明する。図２は図１に示したＬＥＤ電球２０の要部について光軸（中心軸）を含むようにして描いた断面図である。なお支持部２６ｄ（図１参照）は図示していない。前述のようにＬＥＤ光源２５では実装基板２５ｂ上に発光領域２５ａが形成されており、ＬＥＤ光源２５は筐体２１上に配置されている。レンズ２６の断面２６ａは上部が水平な不等辺三角形であり、図中の内側の側面２６ｃが外側の側面２６ｂより短い。

図２に示すようにＬＥＤ電球２０において、レンズ２６の開口は上部が実装基板２５ｂ上に設けられたＬＥＤ光源２５の発光領域２５ａよりも小さく、下部が発光領域２５ａよりも大きい。発光領域２５ａがレンズ２６の開口より大きくても小さくても本発明の効果は得られるが、開口の上部が発光領域２５ａより大きいとレンズ２６に入射する光線が減るため配光分布の均一性が低下し、開口の下部が発光領域２５ａより小さい場合は発光領域２５ａの周辺部の発光のうち上方に向おうとする光線がレンズ２６の外側の側面２６ｂに当たるためグローブ２３の頂部方向の輝度向上に寄与しにくくなる。これに対しＬＥＤ電球２０のようにレンズ２６の開口の上部がＬＥＤ光源２５の発光領域２５ａより小さく、下部が発光領域２５ａより大きければ、配光分布が良好な状態でグローブ２３の頂部方向を明るくできる。

次に図３によりＬＥＤ電球２０の発光特性をさらに詳しく説明する。図３は図２に示したＬＥＤ電球２０の断面図に代表的な光線を書き加えたものである。図３に示すように光線Ｌ１は、ＬＥＤ光源２５の周辺部から斜め上方に発し、レンズ２６の内側の側面２６ｃからレンズ２６に入射し、レンズ２６の上面で反射し、外側の側面２６ｂから出射し、口金２４（図１参照）方向に向う。光線Ｌ２は、レンズ２６の外側の斜面に沿って斜め上方に向う。光線Ｌ３はレンズ２６の内側の側面２６ｃからレンズ２６に入射し、レンズ２６の上面から出射し斜め上方に向う。光線Ｌ４及び光線Ｌ５はレンズ２６の開口を抜け、斜め上方及び上方に向う。

以上のようにレンズ２６により進路を変えられた光線Ｌ１、Ｌ３等でＬＥＤ電球２０は
広い配光分布を獲得できる。このときレンズ２６の外側の側面２６ｂに沿って進む光線Ｌ２により、グローブ２３上でレンズ２６の影が発生しやすい方向にも配光成分が振り分けられるため、レンズ２６の影が目立たなくなり、グローブ２３の表面輝度の均一性が向上する。また光線Ｌ２は、レンズ２６の外側の側面２６ｂと略平行なので、レンズ２６のサイズの影響を受けにく、ＬＥＤ光源２５の発光領域２５ａ及びレンズ２６が大型化してもレンズ２６の影が目立ちにくい状態を維持できる。

次に図４によりレンズ２６の外側の側面２６ｂの角度設定について説明する。図４（ａ）は側面２６ｂとＬＥＤ光源２５（図２参照）の発光領域２５ａの関係を説明するための斜視図であり、図４（ｂ）は側面２６ｂと発光領域２５ａの関係を説明するための断面図である。

図４（ａ）に示すように側面２６ｂはコーン状になり、側面２６ｂを口金２４（図１参照）方向に延長すると、その延長部２６ｅがＬＥＤ光源２５（図２参照）の発光領域２５ａと交差している。このようにすると図４（ｂ）に示すように、延長部２６ｅと発光領域２５ａの交差部から出射する光線Ｌ２は、側面２６ｂの下面に沿って進みＬＥＤ電球２０（図２等参照）の斜め上方に向う。

なお本実施形態は電球型の照明装置であったが、ＬＥＤ光源やレンズ等を直線状（又は帯状）にし図２等の断面が同等となるようにすれば、直管型蛍光灯のような管状光源でも、天井方向に配光分布を有しながら、カバーに対してレンズの影を目立たなくさせることができる。

２０…ＬＥＤ電球、
２１…筐体、
２３…グローブ、
２４…口金、
２５…ＬＥＤ光源、
２５ａ…発光領域、
２５ｂ…実装基板、
２６…レンズ
２６ａ…断面、
２６ｂ、２６ｃ…側面、
２６ｄ…支持部、
２６ｅ…延長部、
Ｌ１〜５…光線。

Claims (3)

1. 上部にグローブと、下部に口金を固定保持する筐体とを備え、前記グローブ内の空間にＬＥＤ光源とレンズが配置されたＬＥＤ電球において、
   前記ＬＥＤ光源は、発光領域が円形であり、
   前記レンズは、円環状であって、その断面が三角形状であり、
   前記ＬＥＤ光源と前記レンズとは、中心軸を共有し、前記ＬＥＤ光源の上部に前記レンズが配置され、
   前記レンズの外側の側面を前記口金方向に延長したとき、その延長部が前記ＬＥＤ光源の発光領域と交差し、
   前記レンズの前記断面に含まれる前記三角形状は、下側に頂点を有する不等辺三角形であり、前記頂点を挟んで前記中心軸に近い辺が前記中心軸から遠い辺より短く、
   前記近い辺は、上側に向って前記中心軸に近づく斜辺であり、
   前記遠い辺は、上側に向って前記中心軸から離れる斜辺であり、
   前記ＬＥＤ光源の発光領域は、平面視したとき前記頂点が囲む領域の内側に存在する
   ことを特徴とするＬＥＤ電球。
2. 前記レンズの断面に含まれる前記三角形状は、上側の辺が水平であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ電球。
3. 前記グローブは拡散性を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ電球。

Images