JP6531960B2

JP6531960B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP6531960B2
Application number: JP2017231843A
Authority: JP
Inventors: 孝洋栗原
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: JP2018032645A

Description

本発明の実施形態は、照明器具に関する。

従来、例えばＬＥＤシーリングライトなどの照明器具では、中央に器具取付部を設け、その周囲に点灯装置が配置されているとともに、点灯装置を囲むように器具本体の周辺部に複数のＬＥＤ発光素子を実装した基板が配設されている。

このように、ＬＥＤを実装した基板の内側には、発光しない領域を有するため透光性カバー中央領域が周囲に比べてやや暗いイメージとなる虞があった。また、複数の基板間を電気的に接続する接続部材による部分的な暗部の発生なども懸念されていた。

しかし、基板の内側には点灯装置、取付部が配設されていることから、基板の面積を大きくすることが難しく、さらに電気的な接続部の暗部発生を抑制するために、接続部を発光素子から離間する必要があり充分な発光素子実装スペースを確保することが制限されるなどの課題もあった。

特開２０１２−２５２８９９号公報

本発明の実施形態は、基板におけるＬＥＤ発光素子の実装に有効な実装面積を確保し、電気的接続による暗部を抑制することで透光性カバーの発光面における光の均一化を図ることができる照明器具を提供する。

器具取付面に取り付けられる器具本体と；
複数の発光素子を実装し、前記器具本体に配設された環状に配設された複数の基板と；
配線器具を介して交流電源を受け、直流出力を生成する器具本体に配設された点灯装置と；
前記点灯装置から前記基板に電気的に接続される正負極一対の出力線は、複数の基板の前面でかつ前記基板に実装された発光素子が実装される環状の領域から径方向にずれた領域に電気接続され、直流出力を発光素子に供給する電源供給接続部と；
前記複数の発光素子に対応するレンズ部およびレンズ部をつなぐ平坦部により環状の領域が形成されているとともに、この環状の領域から径方向にずれた前記電源供給接続部に対応した領域に照射方向側および前記径方向側に突出する凸部が一体に形成され、前記基板の前面側から全面を覆う保護部材と；
を具備しており、前記基板上の前記電源供給接続部は、前記複数の基板の隣接する基板分割縁部近傍に、互いの離間距離が小さくなるようにかつ、一対の正負極の出力線を隣接する異なる基板に接続していることを特徴とする照明器具。

本発明の実施形態によれば、発光面における光の均一化を図ることができる照明器具が提供される。

実施形態にかかる照明器具を表す模式的分解図である。図２は、実施形態にかかる照明器具を表す模式的平面図である。図３は、図２の電源供給接続部の拡大模式的平面図である。図４は、図２の配線接続部の拡大模式的平面図である。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。

図１は、実施形態にかかる照明器具１００を表す模式的分解図である。

実施形態にかかる照明器具１００は、器具取付面に設置された配線器具としての引掛けシーリングボディに取付けられて使用される一般家庭用のものである。実施形態にかかる照明器具１００は、基板に実装された複数の発光素子１３３を有する光源部１３０から放射される光によって室内の照明を行うものである。

図１〜図４に表したように、実施形態にかかる照明器具１００は、電源部１１０と、器具本体１２０と、光源部１３０と、配光制御部１４０と、カバー１５０と、を備える。

カバー１５０は、例えば、乳白色のアクリル樹脂成形体であり、光透過性を有する。カバー１５０の下面１５０ａは、発光面を形成する。

図１〜図４に表した照明器具１００の外形は円形であるが、これに限定されるわけではない。例えば、照明器具１００の外形は、楕円または方形であってもよい。

電源部１１０は、冷間圧延鋼板等の金属材料の平板から成形されたシャーシを有する。電源部１１０のシャーシは、環状に組み合せられている。電源部１１０のシャーシの内部には、制御部１１５を含む回路部品１１６が設けられている。図１に表したように、電源部１１０は、上面の中央に嵌合部を有する。嵌合部は、例えば、住宅の天井に設けられた接続器具（配線器具）としての引掛けシーリングボディに嵌合し、器具本体１２０を天井に固定する。嵌合部には、引掛けシーリングボディを案内するアダプタガイド１１３が取り付けられている。

本願明細書においては、説明の便宜上、電源部１１０からみてカバー１５０の側を「下方」とし、カバー１５０からみて電源部１１０の側を「上方」とする。これは、他の構成要素においても同様である。

器具本体１２０は、例えば、冷間圧延鋼板等の金属材料の平板を成形したシャーシである。器具本体１２０の略中央部には、アダプタガイド１１３を通す穴１２１が形成されている。

光源部１３０は、基板１３１と、複数の発光素子１３３と、を有し、基板１３１の内周側には、電源供給接続部１３１ｃが設けられている。この電源供給接続部１３１ｃは、後述する電源部１１０から導出される出力線１３１ｂの先端に設けられたコネクタ１３１ｄが挿入接続され、基板１３１の配線パターンを介して複数の発光素子１３３に電力が供給されるようになっている。発光素子１３３は、基板１３１の実装面１３１ａに設けられる。基板１３１は、所定の幅寸法を有した略円弧状の２枚の基板が繋ぎ合わされた構造を有し、全体として略環状に形成されている。つまり、全体として略環状に形成された基板１３１は、２枚の分割された基板を有する。複数の分割された基板１３１は、基板１３１の内側においてリード線１３５の先端に設けられたコネクタ１３７ａを配線接続部１３７ｂに挿入接続することにより電気的に接続されている。なお、基板１３１上の電源供給接続部１３１ｃおよび配線接続部１３７ｂとしてのコネクタ１３１ｄ、１３７ａは複数の基板１３１の隣接する基板１３１分割縁部近傍に、互いの離間距離が小さくなるように設けられている。また、コネクタ１３１ｄ、１３７ａは器具本体１２０の中央部側から挿入する方向に接続部材１３１ｃ、１３７ｂの挿入側を向けて基板１３１に配設されている。

このような基板１３１は、器具本体１２０の下面１２０ａに取付られる。なお、基板１３１は、４枚の分割された基板を有していてもよい。分割された基板を用いることにより、基板１３１の分割部で熱的収縮を吸収して基板１３１の変形を抑制することができる。なお、複数に分割された基板を用いることが好ましいが、略環状状に一体的に形成された一枚の基板が用いられてもよい。

基板１３１の発光素子の実装面１３１ａには、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂の平板からなり、表面側に銅箔によって配線パターンが形成されている。また、配線パターンの上、つまり基板１３１の表面には、反射層として作用する白色のレジスト層が施されている。すなわち、基板１３１は、反射部材により隠された配線を有し、複数の発光素子１３３を電気的に接続する。なお、基板１３１の材料は、絶縁材とする場合には、セラミックス材料又は合成樹脂材料を適用できる。さらに、金属製とする場合には、アルミニウムなどの熱伝導性が良好で放熱性に優れたベース板の一面に絶縁層が積層された金属製のベース基板を適用できる。

発光素子１３３は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。発光素子１３３は、表面実装型のＬＥＤパッケージである。図３および図４に表したように、ＬＥＤパッケージは、複数のサークル状の基板１３１の周方向に沿って実装されている。また、ＬＥＤパッケージは、半径の異なる略同心円の周上に複数列に亘って実装されている。つまり、ＬＥＤパッケージは、内周側の列（第１の列）、外周側の列（第２の列）、および内周側の列と外周側の列との間の中間の列（第３の列）に亘って実装されている。

ＬＥＤパッケージは、概略的にはセラミックスや合成樹脂で形成されたキャビティに配設されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂と、を有する。

内周側の列に実装されているＬＥＤパッケージには、発光色が電球色（Ｌ）の発光素子１３３Ｌ（第１の発光素子）と、発光色が昼光色（Ｄ）の発光素子１３３Ｄ（第２の発光素子）と、が用いられている。昼光色（Ｄ）の光の色温度は、電球色（Ｌ）の光の色温度よりも高い。つまり、発光素子１３３Ｄは、電球色（Ｌ）の光の色温度よりも高い色温度の光を放射する。発光素子１３３Ｌおよび発光素子１３３Ｄは、円周上に略等間隔を空けて交互に並べられて配設されている。ＬＥＤチップは、青色光を放射するＬＥＤチップである。透光性樹脂には、蛍光体が混入されている。電球色（Ｌ）および昼光色（Ｄ）の昼光色系の光を放射できるようにするために、蛍光体として、主として青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体や赤み成分を補うため赤色蛍光体が用いられている。外周側の列のＬＥＤパッケージ（第２の白色光源）の実装形態は、内周側の列のＬＥＤパッケージの実装形態と同様である。

本願明細書においては、説明の便宜上、発光色が電球色（Ｌ）の発光素子１３３Ｌおよび発光色が昼光色（Ｄ）の発光素子１３３Ｄの少なくともいずれかを「白色光源」あるいは「主光源」と称する。言い換えれば、「白色光源」および「主光源」とは、相関色温度の定義域内に色度座標を有する光源をいう。

中間の列に実装されているＬＥＤパッケージには、発光色が赤色（Ｒ）の発光素子１３３Ｒ（第３の発光素子）と、発光色が緑色（Ｇ）の発光素子１３３Ｇ（第４の発光素子）と、発光色が青色（Ｂ）の発光素子１３３Ｂ（第５の発光素子）と、が用いられている。

発光素子１３３ＲのＬＥＤチップは、赤色光を放射するＬＥＤチップである。発光素子１３３ＧのＬＥＤチップは、緑色光を放射するＬＥＤチップである。発光素子１３３ＢのＬＥＤチップは、青色光を放射するＬＥＤチップである。これらのＬＥＤチップが、モールド用の透光性樹脂によって封止されている。

発光素子１３３Ｒ、発光素子１３３Ｇ、および発光素子１３３Ｂは、略円周上に順次、発光素子１３３Ｒ、発光素子１３３Ｇ、および発光素子１３３Ｂと連続的に略等間隔を空けて配置されている。

なお、発光素子１３３Ｒ、発光素子１３３Ｇ、および発光素子１３３Ｂの配列は、特定されず順不同でもよく、例えば、発光素子１３３Ｇ、発光素子１３３Ｒ、発光素子１３３Ｂの順に配列してもよい。また、隣り合う発光素子は、互いに異なる色の光を放射することが好ましいが、格別限定されるものではない。一例としては、発光素子１３３Ｒ、発光素子１３３Ｒ、発光素子１３３Ｇ、発光素子１３３Ｇ、発光素子１３３Ｂ、および発光素子１３３Ｂのように同色の光を放射する発光素子を２個ずつ連続的に配置することも可能である。

実施形態によれば、発光色が互いに異なる複数の発光素子１３３、すなわち、電球色（Ｌ）の光を放射する発光素子１３３Ｌ、昼光色（Ｄ）の光を放射する発光素子１３３Ｄ、赤色（Ｒ）の光を放射する発光素子１３３Ｒ、緑色（Ｇ）の光を放射する発光素子１３３Ｇ、および青色（Ｂ）の光を放射する発光素子１３３Ｂが配置されている。これにより、各色の光を混合することで表現可能な光色の範囲を広くすることができる。また、各発光素子から放射される光の出力を個別に制御することで光色を適切に調色することができる。本願明細書においては、説明の便宜上、各色の光が所定の比率で混合された光を「混光」と称する。

配光制御部１４０は、発光素子１３３の配光を制御するとともに、基板１３１上の発光素子１３３および電気的な充電部を基板前面から覆う保護部材としても作用を有している。

配光制御部１４０は、器具本体１２０に固定され、発光素子１３３、並びに、分割された複数の基板１３１の間の電気接続部および電源供給部を覆う。配光制御部１４０の材料は、例えば樹脂を含む。配光制御部１４０は、光源部（充電部）１３０の全体を覆う。そのため、配光制御部１４０は、光源部１３０を保護する機能を有する。なお、配光制御部１４０の内周側には基板１３１の電気接続部および電源供給部に対応した凸部１４５が形成されている。凸部１４５は、環状方向である周方向にコネクタ寸法よりも長い寸法に形成されている。すなわち、配光制御部１４０は、回動させることによって器具本体１２０に着脱する構造であるため、配光制御部１４０の回動の際に電気接続部ＣＮおよび電線１３１ｂ、１３５と干渉しないように周方向にコネクタ寸法よりも長い凸部１４５を有する。

配光制御部１４０の外周側の列の発光素子１３３および内周側の列の発光素子１３３を非点灯とし、中間の列の発光素子１３３だけを点灯させた場合に、レンズ部１４１の形状によってはカバー１５０の下面１５０ａにおいて輝線が生ずることがある。

これに対して、実施形態のレンズ部１４１面には、拡散処理が設けられている。例えば、レンズ部１４１の表面には、ドット状の散乱体、いわゆるシボパターンが形成されている。また、発光素子１３３からレンズ部１４１に入射した光のうちの一部の光であって、出射面で反射してレンズ部１４１の背面側の平坦部に向かう光は、配光制御部１４０の平坦部１４２の領域に向かう。仮に光拡散処理がされていない場合には、配光制御部１４０の平坦部１４２で光が反射し、反射した光がレンズ部１４１から出射される。これにより、輝線が発生し、この輝線がカバー１５０に映り込むことでカバー１５０の輝度ムラが生じる。これに対して、配光制御部１４０の平坦部１４２に光拡散処理がされることにより、平坦部１４２に向かった光が光拡散処理されることで拡散される。そのため、レンズ部１４１からの光度の強い輝線は発生せず、カバー１５０の輝度ムラの発生を抑制することができる。

また、レンズ部１４１から出射する光の一部は配光制御部内に拡散するため、平坦部や凸部１４５にも導光するため、レンズ部以外の領域でも光ることになる。もちろん、レンズ部１４１により、照明器具１００の中央領域および外周領域へと光を照射するような設計となっていることは言うまでもない。

なお、基板１３１および配光制御部１４０は、器具本体１２０の下面１２０ａに固定される。

制御部１１５は、図示しない回路基板と、この回路基板に実装された制御用ＩＣ、トランス、コンデンサなどの回路部品を備えている。回路基板は、取付部の周囲を囲むように略円弧状に形成されていて、アダプタ側が電気的に接続され、アダプタを介して商用交流電源に接続されている。したがって、制御部１１５は、この交流電源を受けて直流出力を生成し、出力線から電源供給接続部１３１ｃを経てその直流出力を光源部１３０に供給し、光源部１３０を点灯制御するようになっている。

なお、制御部１１５には、ＰＷＭ制御回路と、スイッチング制御回路と、が設けられており、光源部１３０と、間接光光源部１６０と、を独立して制御可能である。また、発光色ごとの調光制御（個別制御）が可能となっている。したがって、光源部１３０については、発光色ごとの調光比を調整して発光色ごとの光出力を可変し、電球色（Ｌ）と、昼光色（Ｄ）と、赤色（Ｒ）と、緑色（Ｇ）と、青色（Ｂ）と、の発光色を混色して所望の発光色を表現することができる。

以上のように特定の基板１３１の前面側に設けられた電源供給接続部１３１ｃおよび隣接する基板１３１間を電気的に接続する配線接続部１３７ｂを、基板１３１分割部近傍の縁部に器具中央部側からコネクタ１３１ｄ、１３７ａを挿入する方向に接続部材１３１ｃ、１３７ｂの挿入側を向けて配設することで、コネクタ１３１ｄ、１３７ａを取付け取り外しする作業を容易にすることができる。さらに、接続部１３１ｃ、１３７ｂを隣接する分割基板１３１の分割部近傍であり、基板１３１内側に配設しているのでコネクタに接続された出力線１３１ｂおよびリード線１３５を発光素子１３３よりも中央領域の非発光領域側に配設することとなるため、発光素子１３３が照射する光を遮断することを抑制でき、部分的な暗部の発生を抑制できる。

また、器具中央側からそれぞれのコネクタ１３１ｃ、１３７ａを挿入することで、コネクタ１３１ｃ，１３７ａの挿入方向が向かい合う場合にコネクタ分の長さを考慮する必要があり、分割基板間の近傍に接続部材１３１ｃ、１３７ｄを実装することが困難となる。

このように、基板上１３３に接続される接続部材１３１ｃ、１３７ｂのコネクタ１３１ｄ、１３７ａ挿入側を器具中央側に向けて配設することで、部分的な暗部を抑制できるとともに、接続作用が容易となる。さらに、接続部材１３１ｃ、１３７ｂを基板の内周側に実装しているので、発光素子１３３を周方向に均一に実装できるので、カバー１５０の発光面を均一に発光することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００照明器具、１１０電源部、１３アダプタガイド、１１５制御部、１１６回路部品、１２０器具本体、１３０光源部、１３１基板、１３３発光素子、１４１レンズ部、１４５凸部、１５０カバー