JP6516211B2

JP6516211B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6516211B2
Application number: JP2014233347A
Authority: JP
Inventors: 恭平中村; 尚紀友田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: JP2016100055A

Description

本発明は、ＬＥＤを光源とする照明装置に関する。

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わる光源として注目されている。このようなＬＥＤを光源とする照明装置として、ＬＥＤと、ＬＥＤを覆うように設けられた透光性のカバーと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。カバーは、例えば、光を拡散する拡散材を内含することで乳白色に着色されている。

特開２０１３−２０６８４９号公報

上述したような照明装置では、ＬＥＤからの光が拡散材により拡散されてから外部に出射するので、グレアの発生を抑制することができる。しかしながら、拡散材により拡散されることで照明装置から外部に出射しない光が多くあり、照射光の照度が低い。

本発明は、上記課題を解決するものであって、ＬＥＤを覆う透光性のカバーを備えた照明装置において、グレアの発生を抑制しつつ、照射光の照度を高めることができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、長尺状に形成された光源部と、前記光源部を覆うように設けられ該光源部からの光を透過させるカバーと、を備えた照明装置であって、前記カバーは、所定の拡散性を持つ第１の光学部と、透明な第２の光学部と、を有し、前記第１の光学部及び前記第２の光学部は、共に前記カバーの長手方向に亘って設けられ、押出成形によって互いに一体に形成され、前記光源部は、光源として複数のＬＥＤを有し、前記複数のＬＥＤは、互いの光軸を揃えて列状に配置され、前記第１の光学部及び前記第２の光学部は、前記光軸方向において互いに積層され、前記第２の光学部の板厚を少なくとも１ｍｍとして前記カバーに機械的強度及び難燃性を付与することで、前記第１の光学部の板厚を小さくして前記第１の光学部の拡散率を５％以下としたことを特徴とする。

本発明によれば、グレアの発生を抑制したい箇所に第１の光学部を配置し、照度の高い光を照射したい箇所に第２の光学部を配置することで、グレアの発生を抑制しつつ、照射光の照度を高めることができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置の斜視図。図１のＩ−Ｉ線断面図。上記照明装置を構成するＬＥＤから出射された光の光路を示す図。第１の従来例に係る照明装置の断面図。第２の従来例に係る照明装置の断面図。本発明の第２の実施形態に係る照明装置の断面図。第３の従来例に係る照明装置の断面図。上記第２の実施形態の変形例に係る照明装置の断面図。

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。図１に示すように、照明装置１ａは、光源部２と、光源部２からの光を透過させるカバー３と、光源部２及びカバー３を保持する筐体４と、を備える。

光源部２は、複数のＬＥＤ２１と、これらＬＥＤ２１を実装する配線基板２２と、ＬＥＤ２１への給電を制御する回路部２３と、を有する。複数のＬＥＤ２１は、互いの光軸Ａｘを所定の向き（図例では上向き）に揃えた状態で、所定間隔毎に一列に配置されている。ＬＥＤ２１は、例えば、青色光を出射するＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止する封止材と、この封止材中に分散され青色光を黄色光に変換する蛍光体と、を有し、青色光と黄色光とを互いに混色させることで白色光を出射する白色ＬＥＤにより構成される。

配線基板２２は、ＬＥＤ２１が並ぶ方向Ｌに沿って長尺となった矩形状に形成され、その一面（図例では上面）にＬＥＤ２１を実装している。配線基板２２は、各々のＬＥＤ２１と接続された配線パターン（不図示）を有し、これら配線パターンは、回路部２３と接続されている。回路部２３は、配線基板２２においてＬＥＤ２１を実装した面とは反対側の面に配置され、商用電源からＬＥＤ２１への給電を制御する種々の回路素子（不図示）を有する。

カバー３は、方向Ｌに沿って長尺となった樋状に形成され、その湾曲面の頂部３１が光軸Ａｘと交差した状態で複数のＬＥＤ２１を一括して覆っている。筐体４は、図例では、カバー３の短手方向Ｓにおける両端部の各々において（長手）方向Ｌに亘って設けられた一対のレール４１を有する。レール４１は、照明装置１ａを天井面や壁面等の施工面に取り付けるための取付構造（不図示）を有する。

図２に示すように、カバー３の短手方向Ｓにおける断面において、カバー３は、所定の拡散性を持つ第１の光学部５と、透明材料により構成され拡散性を持たない第２の光学部６と、を有する。第１の光学部５は、図例では、カバー３の短手方向Ｓにおける両端部にそれぞれ設けられた第１の光学部５ａ、５ｂにより構成されている。第１の光学部５ａ、５ｂは、カバー３の長手方向Ｌ（紙面の手前側から奥側に伸びる方向）に亘って設けられている。第２の光学部６は、第１の光学部５ａ、５ｂに連続して第１の光学部５ａ、５ｂによって挟まれた領域に設けられている。第２の光学部６は、長手方向Ｌに亘って設けられ、ＬＥＤ２１の光軸Ａｘと交差している。

第１の光学部５及び第２の光学部６は、互いに同じ材料を基材として構成され、押出成形によって互いに一体に形成される。第１の光学部５は、例えば、透明なポリカーボネート樹脂を基材として、拡散材７を含むことで乳白色に着色されている。第２の光学部６は、拡散材７を含まず、例えば、透明なポリカーボネート樹脂により構成される。このように、第１の光学部５及び第２の光学部６を互いに同じ基材を用いて構成することで、第１の光学部５と第２の光学部６との間の結合が強固になる。また、第１の光学部５と第２の光学部６との間の屈折率差は、０．０５よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、第１の光学部５と第２の光学部６との間の界面における光の全反射を抑制することができる。

第１の光学部５及び第２の光学部６は、それぞれ配光を制御するためのプリズム５１、６１を有する。これらプリズム５１、６１は、ＬＥＤ２１からの光を光軸Ａｘ方向（装置正面方向）に屈折する。プリズム５１、６１は、それぞれ第１の光学部５及び第２の光学部６の光出射面（外面）に設けられている。

図３に示すように、上記のように構成された照明装置１ａを天井面Ｃに筐体４を介して設置した場合、ＬＥＤ２１から光軸Ａｘ方向に出射した光（一点鎖線矢印で示す）は、第２の光学部６を拡散することなく透過した後、プリズム６１により屈折されて装置正面方向（床面方向）に照射される。一方、ＬＥＤ２１から装置側方に出射された光（二点鎖線矢印で示す）は、第１の光学部５において拡散材７によって拡散された後、プリズム５１により屈折されて装置正面方向に照射される。

上記のように、照明装置１ａによれば、カバー３においてＬＥＤ２１の光軸Ａｘと交差する領域に透明な第２の光学部６が設けられ、それ以外の領域には拡散材７を含んだ第１の光学部５が設けられている。そのため、照明装置１ａを天井面Ｃに設置した場合に、第１の光学部５によって光を拡散してグレアの発生を抑制しつつ、第２の光学部６を透過した光によって効率良く床面を照明して高い床面照度を与えることができる。なお、カバー３における第１の光学部５及び第２の光学部６の占める割合は、照明装置１ａの取付高さ等を考慮して決定すればよい。また、床面照度を高くしたい場合には、カバー３における第２の光学部６の占める割合を大きくすればよい。

一方、図４に示すように、カバー３０全体が透明材料（＝第２の光学部６）により構成された照明装置１０ａが、従来から知られている。このような照明装置１０ａを天井面Ｃに設置した場合には、ＬＥＤ２０から出射した光が十分に拡散されずにグレアとなったり、また、プリズム６０により屈折された光同士の干渉によって筋ムラが発生したりする虞がある。

また、図５に示すように、カバー３０全体が乳白色材料（＝第１の光学部５）により構成された照明装置１０ｂが、従来から知られている。このような照明装置１０ｂを天井面Ｃに設置した場合には、ＬＥＤ２０から出射した光が、拡散材７０によって装置正面方向（床面方向）以外の方向にも拡散される。そのため、照明装置１０ｂでは、高い床面照度を与えることができない。

ところで、カバー３のように同一断面が連続した形状のカバーは、通常、押出成形により形成される。このような押出成形によりカバーを成形する場合、カバーの自重による破損を防いだり、また、カバーに難燃性を付与したりするために、カバーの板厚を少なくとも１〜２ｍｍに設定する必要がある。

また、カバーの拡散率は、カバーに添加される拡散材の量によって決定されるが、量産時においてカバーの板厚１ｍｍ当たりの拡散率が５％以下となるように安定して拡散材を添加することは技術的に難しい。このような技術的な制限と、上述した押出成形により形成されるカバーの板厚は少なくとも１〜２ｍｍ必要であるということから、カバーの拡散率を５％以下とすることは困難である。

そこで、本発明の第２の実施形態に係る照明装置では、押出成形により形成されたカバーにおいて拡散率を５％以下とすることを目的としている。図６に示すように、本実施形態に係る照明装置１ｂでは、第１の光学部５及び第２の光学部６が、光軸Ａｘ方向において互いに積層されており、図例では、第２の光学部６が、光出射面側（外側）に配置されている。プリズム６１は、第２の光学部６の光出射面の全域に設けられている。プリズム５１は、第１の光学部５に設けられていない。第１の光学部５の板厚は、第２の光学部６の板厚よりも薄く構成され、例えば、第１の光学部５の板厚は０．２ｍｍ程度とされ、第２の光学部６の板厚は１ｍｍ程度とされる。

照明装置１ｂによれば、透明な第２の光学部６の板厚を１ｍｍ程度とすることで、第２の光学部６によりカバー３に機械的強度及び難燃性を付与することができる。これにより、光を拡散する第１の光学部５の板厚を０．２ｍｍ程度と小さく構成しても、カバー３の押出成形が可能となる。このように第１の光学部５の板厚を小さくすることで、第１の光学部５の内部を導光され照明装置１ｂ内に閉じ込められる光が減少するので、第１の光学部５によってグレアの発生を抑制しつつ、照明装置１ｂから照射される光の照度を高めることができる。また、第１の光学部５の板厚を０．２ｍｍ程度とすることで、安定した拡散率の下限値が「カバーの板厚１ｍｍ当たり５％」であることから、第１の光学部５（カバー３）の拡散率を１％程度まで低減することができる。更に、プリズム６１を透明に構成することで、照射光の配光を正確に制御することができる。

ここで、第１の光学部５の板厚は、照明装置１ｂの使用用途によって調整すればよい。例えば、照明装置１ｂから照射される光の照度を高くしたい場合には、第１の光学部５の板厚を小さくすることで、第１の光学部５による拡散を起こり難くすればよい。また、ＬＥＤ２１の粒感を目立たなくしたい場合には、第１の光学部５の板厚を大きくすることで、第１の光学部５による拡散を起こり易くすればよい。

なお、照明装置１ｂのような、第１の光学部５の板厚が０．２ｍｍ程度で、且つ第２の光学部６の板厚が１ｍｍ程度となったカバー３は、例えば、第２の光学部６のみを押出成形により形成し、この第２の光学部６にフィルム状の第１の光学部５を貼着することでも形成することができる。しかしながら、このような手法では、第２の光学部６に第１の光学部５を貼着する工程が必要となるので、押出成形のみでカバー３を形成する場合に比べて操作が煩雑となる上、カバー３の製造コストが高くなる。従って、本発明のように、押出成形によって第１の光学部５と第２の光学部６とを互いに一体化してカバー３を形成する手法の方が有利である。

一方、図７に示すように、単層から成るカバー３０を有する従来の照明装置１０ｃでは、押出成形を可能とするために拡散材７０が分散されたカバー３０の板厚を１〜２ｍｍにする必要がある。そうすると、カバー３０の内部を導光する光が増加するので、照明装置１０ｃから照射される光の照度が低くなる。また、このような照明装置１０ｃでは、カバー３０の拡散率を５％以下とすることは難しい。

次に、上記第２の実施形態の変形例に係る照明装置について図８を参照して説明する。照明装置１ｃでは、第１の光学部５が光出射面側（外側）に配置され、また、プリズム５１が第１の光学部５の光出射面の全域に設けられている。プリズム６１は、第２の光学部６に設けられていない。このようにカバー３を構成しても、上述した照明装置１ｂと同様の効果を得ることができる。また、プリズム５１を乳白色に構成することで、ＬＥＤ２１の粒感を感じ難くすることができる。

なお、本発明に係る照明装置は、上記実施形態及びその変形例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、第２の光学部は、必ずしも透明材料により構成される必要はなく、第１の光学部よりも低い拡散性を有する材料により構成されていればよい。また、カバーは、拡散性が互いに異なる３種類以上の材料を適宜に組み合わせて構成されていてもよい。また、プリズムは、カバーの光入射面に設けられていてもよい。

１ａ、１ｂ、１ｃ照明装置
２光源部
２１ＬＥＤ
３カバー
５第１の光学部
５１プリズム
６第２の光学部
６１プリズム
Ａｘ（ＬＥＤの）光軸
Ｌ長手方向
Ｓ短手方向

Claims

長尺状に形成された光源部と、前記光源部を覆うように設けられ該光源部からの光を透過させるカバーと、を備えた照明装置であって、
前記カバーは、所定の拡散性を持つ第１の光学部と、透明な第２の光学部と、を有し、
前記第１の光学部及び前記第２の光学部は、共に前記カバーの長手方向に亘って設けられ、押出成形によって互いに一体に形成され、
前記光源部は、光源として複数のＬＥＤを有し、
前記複数のＬＥＤは、互いの光軸を揃えて列状に配置され、
前記第１の光学部及び前記第２の光学部は、前記光軸方向において互いに積層され、
前記第２の光学部の板厚を少なくとも１ｍｍとして前記カバーに機械的強度及び難燃性を付与することで、前記第１の光学部の板厚を小さくして前記第１の光学部の拡散率を５％以下としたことを特徴とする照明装置。
前記第１の光学部は、乳白色の材料により構成され、
前記第２の光学部は、透明な材料により構成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。
前記第１の光学部及び前記第２の光学部は、互いに同じ材料を基材として構成されてい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。
前記第１の光学部の板厚は、前記第２の光学部の板厚よりも薄いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
前記カバーは、配光を制御するためのプリズムを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
前記プリズムは、前記第１の光学部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
前記プリズムは、前記第２の光学部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。