JP6840926B2

JP6840926B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6840926B2
Application number: JP2015204593A
Authority: JP
Inventors: 大樹岩崎
Original assignee: Koha Co Ltd
Current assignee: Koha Co Ltd
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2035-10-16
Also published as: WO2017064977A1; JP2017076577A

Description

本発明は、照明装置に関する。

従来の技術として、パイプ内に発光ダイオード（ＬＥＤ）を両面実装した回路基板を収容する照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された照明装置は、光を拡散する拡散剤を含むパイプと、パイプ内に収容される回路基板とを有し、回路基板の両面にはＬＥＤが実装され基板はパイプ内壁の凹部に支持される。ＬＥＤは回路基板表面及び裏面から双方向に発光するため、パイプ長手方向に直交する断面において回路基板をパイプ中心に配置するようにパイプ内周の凹部は互いに最も離れた位置に設けられる。

特開２０１２−２２６７６４号公報

上記した特許文献１の照明装置は、回路基板をパイプの中心に配置するが、パイプ内周の凹部は互いに最も離れた位置に設けられるため回路基板の幅はパイプ内周の直径と略同一となり、パイプ中心に配置しない場合に比べて回路基板の幅が必要以上に増加してコスト増となる、という問題がある。

従って、本発明の目的は、回路基板がパイプ中心に配置する場合であっても、回路基板の幅をパイプ内周の直径より狭くすることができる照明装置を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の照明装置を提供する。

［１］ｍ個の発光素子と、
前記ｍ個の発光素子を実装するとともに、前記ｍ個の発光素子を点灯するための配線パターンが形成された回路基板と、
前記ｍ個の発光素子から出射される光の配光特性を変更するｎ個のレンズ、前記回路基板を支持する基板接触面及び支持突起を備え、前記基板接触面を前記回路基板に接触させて互いに間隔を有して配置されたｍ／ｎ個の支持部材と、
前記ｍ／ｎ個の支持部材の前記支持突起を支持する支持部を内周面に有して、前記ｍ個の発光素子を実装した前記回路基板及び前記支持部材を収容する光透過性管状部材とを有し、
前記ｍ個の発光素子の並び方向は、前記光透過性管状部材の長手方向であり、
前記支持部材の前記ｎ個のレンズは、前記ｍ個の発光素子のうちｎ個の発光素子ごとに対応して設けられ、前記ｍ個の発光素子の前記並び方向に垂直な面内に前記発光素子の光軸の方向と異なる方向に最大強度の方向を有し、前記発光素子の光が入射する光入射面が前記並び方向の面内に前記発光素子に向く凹部を設けて形成された照明装置。
［２］前記支持部材の数は、２個の前記レンズを備えたｍ／２個である前記［１］に記載の照明装置。
［３］前記回路基板は、第１の面及び前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第１の面及び前記第２の面に前記複数の発光素子を実装し、
前記ｎ個の支持部材は、前記回路基板の前記第１の面側及び前記第２の面側にそれぞれ配置され、１つの前記支持部材は、前記回路基板の幅方向にそれぞれ突出する複数の前記支持突起を備え、前記第１の面側に配置された前記支持部材の前記複数の支持突起と前記第２の面側に配置された前記支持部材の前記複数の支持突起は、平面視で互いに重ならない位置に設けられ、側面視で前記回路基板に取り付けた状態において同一平面となるように形成された前記［１］又は［２］に記載の照明装置。

請求項１、２に係る発明によれば、回路基板がパイプ中心に配置する場合であっても、回路基板の幅をパイプ内周の直径より狭くすることができ、複数の発光素子の並び方向に垂直な面内に発光素子の光軸の方向と異なる方向に最大強度の方向を有することができる。
請求項３に係る発明によれば、回路基板は、第１の面及び前記第１の面と反対側の第２の面を有し、第１の面及び前記第２の面に複数の発光素子を実装することができる。

図１は、ＬＥＤ照明灯の構成を示す斜視図である。図２は、パイプ部材からＬＥＤ回路基板を取り出した場合のレンズ兼支持部材の構成を示す斜視図である。図３は、ＬＥＤ照明灯のソケットを除きパイプ部材の端部側からパイプ部材長手方向にパイプ部材の内部を見た場合の側面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ断面におけるＬＥＤ照明灯の構成を示す断面図である。図５は、ＬＥＤ回路基板に対してレンズ兼支持部材を組付ける際のそれぞれの位置関係を示した斜視図である。図６（ａ）―（ｄ）は、レンズ兼支持部材の構成を示す平面図、裏面図、正面図、側面図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ断面及びＤ−Ｄ断面におけるレンズ兼支持部材の断面図である。図８は、レンズ部の配光特性を示すグラフ図である。図９（ａ）―（ｄ）は、レンズの構成の変形例を示す平面図、裏面図、正面図、側面図である。図１０（ａ）及び（ｂ）は、図９（ａ）のＥ−Ｅ断面及びＦ−Ｆ断面におけるレンズの断面図である。

［実施の形態］
図１は、ＬＥＤ照明灯の構成を示す斜視図である。図２は、パイプ部材からＬＥＤ回路基板を取り出した場合のレンズ兼支持部材の構成を示す斜視図である。図３は、ＬＥＤ照明灯のソケットを除きパイプ部材の端部側からパイプ部材長手方向にパイプ部材の内部を見た場合の側面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ断面におけるＬＥＤ照明灯の構成を示す断面図である。

（照明装置の全体構成）
図１において、符号１は蛍光灯型ＬＥＤランプ（以下、ＬＥＤ照明灯という。）の一構成例を模式的に示している。このＬＥＤ照明灯１の基本構成は、円筒パイプからなる光透過性管状部材としてのパイプ部材１０と、パイプ部材１０の両端を閉蓋するキャップ状の第１及び第２のソケット１１と、パイプ部材１０の内部に収容され発光する照明部２とにより構成される。

照明部２は、複数の発光素子であるＬＥＤ素子（以下、ＬＥＤともいう。）２１と、ＬＥＤ素子２１を実装するための図示しない配線パターンが形成されたＬＥＤ回路基板２０と、ＬＥＤ素子２１から出射する光の配光特性を変更するレンズ及びＬＥＤ回路基板２０を支持するための支持部材を一体化したレンズ兼支持部材２２とを有する。なお、ＬＥＤ素子２１はＬＥＤ回路基板２０の両面（第１の面及び第２の面）に備えられている。また、ＬＥＤ回路基板２０は、レンズ兼支持部材２２によってパイプ部材１０の内壁に設けられた凹部１００に支持される。

（パイプ部材の構成）
ＬＥＤ照明灯１のパイプ部材１０は、例えばアクリル樹脂あるいはポリカーボネート樹脂などの透明又は拡散剤を含む光透過性管状部材からなる。パイプ部材１０は、既存の直管蛍光灯とほぼ同一の大きさ、寸法、及び外郭形態を有している。パイプ部材１０は、内周面から径方向に突出し、内周面の長手方向に沿って平行に延びる一対の係合受部である凹部１００が形成されている。

図３に示すように、この凹部１００にはレンズ兼支持部材２２の支持突起２２１が係合支持されている。図示例によれば、パイプ部材１０の凹部１００は、内周面の長手方向に沿って延びるレール状の凹凸部となっているが、これに限定されるものではなく、例えばパイプ部材１０の内周面から径方向に窪んでおり、内周面の長手方向に沿って延びる溝状に凹設してもよい。

（ソケットの構成）
ＬＥＤ照明灯１の第１及び第２のソケット１１は同一構造を有している。ソケット１１の端部の材質としては、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などの材料の他、ポリブチレンテレフタレート樹脂やポリカーボネート樹脂などの材料を用いることができる。このソケット１１のそれぞれは、図示しない蛍光灯ソケット部の端子に接続させるための２本一対の第１〜第４のソケット端子１１０を、端部にアルミニウム又はアルミニウム合金を用いる場合は、ベークライトにより絶縁的に支持している。また、端部にＰＢＴ樹脂やポリカーボネート樹脂などの材料を用いる場合は、ソケット端子１１０をこれらの材料によりかしめて支持している。これらのソケット端子１１０の突出端は蛍光灯ソケット部の端子に電気的に接続される。ソケット端子１１０の突出端とは反対側の他端は、ＬＥＤ回路基板２０上に設けられたパッドと電気的に接続されている。ソケット１１には内周面から径方向に突出する一対の係止凸部が対向して形成されている。なお、ソケット端子１１０を用いる他、電気的に接続できるものであれば、リード線やリード線の先端にコネクタを設けたものを用いてもよい。

ソケット１１のパイプ部材１０と接続される接続部の材質は、例えばポリブチレンテレフタレート樹脂あるいはポリカーボネートからなる。ソケット１１の接続部の内周面はパイプ部材１０の一端側の外周を覆い、内周側で互いに設けられた係止凸部と係止凹部とを係合して取り付けられている。

図示例にあっては、ソケット１１にソケット端子１１０を突設した構成を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばソケット端子１１０をソケット１１の側面に突設した構成であってもよい。ソケット端子１１０としては、例えばインサート成形したり、ピン挿通孔に圧入固定したり、あるいは螺合固定したりすることで突設すればよい。

（照明部２の構成）
ＬＥＤ回路基板２０の両面には、任意のピッチで配置されたＬＥＤ素子２１が実装される。そのＬＥＤ素子２１のピッチ（配置個数）は必要な明るさや照明効果などを考慮して設定される。ＬＥＤ素子２１のピッチ（配置個数）は、図示例に限定されるものではなく、ＬＥＤ素子２１の配置個数を任意に設定することができることは勿論である。

ＬＥＤ回路基板２０は、材質として、例えばガラス基材（例えば、ＦＲ−４等）又はエポキシ系・ポリエステル系コンポジット基材（例えば、ＣＥＭ−３等）の材料を用いることができる。

ＬＥＤ照明灯１としては、チップタイプのＬＥＤ素子２１を使用するが、これに限定されるものではない。ＬＥＤ素子２１の他の一例としては、例えば青色ＬＥＤを蛍光体により波長変換して白色を発光可能に構成されていてもよく、それぞれ互いに異なる色光を発する３種類の赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子を有するＬＥＤ素子からなっていてもよい。ＬＥＤ素子２１の更に他の一例としては、例えば赤色光、緑色光あるいは青色光のいずれかの単色光のうち、２種類の単色光を混合して組み合わせた色光を、あるいは３種類の単色光を混合して組み合わせた白色光をそれぞれ発光可能に構成したＬＥＤ素子を使用することができる。

図示例にあっては、１枚の回路基板からなるＬＥＤ回路基板２０に複数個のＬＥＤ素子２１を並列接続した構成を例示したが、これに限定されるものではない。ＬＥＤ回路基板２０としては、例えば２枚以上の回路基板を並列接続した構成であってもよく、複数個のＬＥＤ素子２１を直列接続した構成であってもよい。

レンズ兼支持部材２２は、ＬＥＤ素子２１の出射する光の配光特性を変更するレンズ部２２０と、レンズ部２２０と一体形成される支持突起２２１とを有する。レンズ兼支持部材２２は、２枚１組で用いられてＬＥＤ回路基板２０の両面を覆うように取り付けられる。詳しくは以下において、図５を用いて説明する。

（レンズ兼支持部材２２の構成）
図５は、ＬＥＤ回路基板２０に対してレンズ兼支持部材２２を組付ける際のそれぞれの位置関係を示した斜視図である。図６（ａ）―（ｄ）は、レンズ兼支持部材２２の構成を示す平面図、裏面図、正面図、側面図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ断面及びＤ−Ｄ断面におけるレンズ兼支持部材２２の断面図である。

ＬＥＤ回路基板２０は、ＬＥＤ回路基板２０の第１の面側（図面上部側）からレンズ兼支持部材２２ｕを、第２の面側（図面下部側）からレンズ兼支持部材２２ｌを取り付けて、第１の面にレンズ兼支持部材２２ｕの基板接触面２２４を接触させ、第２の面にレンズ兼支持部材２２ｌの基板接触面２２４を接触させることで支持される。

また、基板接触面２２４には、係合突起２２２と、係合孔２２３と、位置合わせ突起２２５とが設けられる。係合突起２２２は、ＬＥＤ回路基板２０上に設けられた孔２００に挿通され、対向するレンズ兼支持部材２２の係合孔２２３に嵌め込まれて位置合わせがなされるとともにレンズ兼支持部材２２の取付方向を規定する。また、位置合わせ突起２２５は、ＬＥＤ回路基板２０上に設けられた孔２０１に嵌め込まれて位置合わせがなされる。

レンズ兼支持部材２２の支持突起２２１は、対向するレンズ兼支持部材２２の支持突起２２１と、平面視で互いに重ならない位置に設けられ、側面視でＬＥＤ回路基板２０に取り付けた状態において同一平面となるように設計される。

レンズ兼支持部材２２のレンズ部２２０は、ＬＥＤ素子２１の光が入射する光入射面２２０_ｉｎと、光入射面２２０_ｉｎに入射した光を出射する光出射面２２０_ｏｕｔとを有する。光入射面２２０_ｉｎは、ＬＥＤ回路基板２０に接する基板接触面２２４に凹部を設けて形成される。なお、レンズ部２２０のピッチはＬＥＤ素子２１が実装されたピッチに合わせるものとする。

レンズ兼支持部材２２は、材質として、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の材料を用いることができる。

なお、１つのレンズ兼支持部材２２に２つのレンズ部２２０を設けたが、１つのレンズ部２２０を設けるものであってもよいし、３つ以上のレンズ部２２０を設けるものであってもよい。

図８は、レンズ部２２０の配光特性を示すグラフ図である。

レンズ兼支持部材２２のレンズ部２２０のそれぞれから出射される光は、一例として、図８に示すような配光特性を有し、ＬＥＤ素子２１の光軸と異なる方向に最大強度の方向を有している。この例では複数のＬＥＤ照明灯１を並べて内照看板用の照明灯として用いる場合を想定している。なお、外照看板用の照明灯、商品のディスプレイ照明等に使用してもよいし、使用用途に合わせてレンズ部２２０の配光特性を変更してもよい。また、当該配光特性は、図３に示したように側面視において、鉛直方向を０°としたときの角度を示しているものとし、最大光度を１とした場合の各角度の光度を示している。

なお、図８に示す発光特性は、側面視によるものであり複数のＬＥＤ素子２１の並び方向に垂直な面内におけるものである。つまり、複数のＬＥＤ素子２１の並び方向には一定の広がりを持つものの広角配光とはせず、隣り合うＬＥＤ素子２１のピッチは、照度ムラが生じない程度に互いに補い合うよう定められることが望ましいが、これに限定されるものではない。

（実施の形態の効果）
この実施の形態に係るＬＥＤ照明灯１によると、次の効果が得られる。レンズ兼支持部材２２を用いてパイプ部材１０に対してＬＥＤ回路基板２０を支持するようにしたため、ＬＥＤ回路基板２０をパイプ中心に配置する場合であっても、ＬＥＤ回路基板２０の幅をパイプ部材１０内周の直径より狭くすることができる。これにより、ＬＥＤ回路基板２０についてコスト軽減が図れる。

また、レンズ部２２０を採用したため、ＬＥＤ素子２１の視野角に合わせて任意の配光特性を実現し、パイプ部材１０の所望の範囲に光を照射することができる

[変形例]
上記した実施の形態では、図８に示すような配光特性を有するレンズ部２２０を用いたが、これに限らず任意の配光特性を有するレンズ部を採用してよい。

図９（ａ）―（ｄ）は、レンズの構成の変形例を示す平面図、裏面図、正面図、側面図である。図１０（ａ）及び（ｂ）は、図９（ａ）のＥ−Ｅ断面及びＦ−Ｆ断面におけるレンズの断面図である。なお、上記実施の形態で示した孔２００、孔２０１、支持突起２２１、係合突起２２２、係合孔２２３、位置合わせ突起２２５については記載を省略している。

レンズ兼支持部材２３のレンズ部２３０は、ＬＥＤ素子２１の光が入射する光入射面２３０_ｉｎと、光入射面２３０_ｉｎに入射した光を出射する光出射面２３０_ｏｕｔとを有する。光入射面２３０_ｉｎは、ＬＥＤ回路基板２０に接する基板接触面２２４に凹部を設けて形成される。

光入射面２３０_ｉｎを図１０（ａ）に示すＥ−Ｅ断面において左右それぞれを凸形状とし、図１０（ｂ）に示すＦ−Ｆ断面において光入射面２３０_ｉｎ及び光出射面２３０_ｏｕｔを平坦な形状としたため、実施の形態に比べて図１０（ａ）つまりＥ−Ｅ断面においてより狭角な配光特性を得ることができ、図１０（ｂ）つまりＦ−Ｆ断面においてより広角な配光特性を得ることができる。

また、レンズ兼支持部材２３は、材質として、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の材料を用いることができる。

以上の説明からも明らかなように、本発明は、上記各実施の形態及び図示例に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。例えば、ＬＥＤ素子２１及びレンズ部２２０は、ＬＥＤ回路基板２０の片面側にのみ設けてもよい。また、この場合、レンズ兼支持部材２２をＬＥＤ回路基板２０の片面側だけに設けるものとしてもよく、ＬＥＤ回路基板２０を支持するために係合突起２２２が孔２００に直接係合するような形状を有するようにする。

ＬＥＤ照明灯１は、例えば、店舗毎にサイズの異なるチェーン店のファサード看板に好適に用いることができる。ファサード看板の縦のサイズが全て又はほとんどの店舗で共通しており、横のサイズが店舗毎に異なるような場合、ＬＥＤ照明灯１を縦置きとして、横方向のサイズに合わせて予め定めたピッチで配置することであらゆる横サイズのファサード看板に対応することができる。

１ＬＥＤ照明灯
１０パイプ部材
１１ソケット
２０ＬＥＤ回路基板
２１ＬＥＤ素子
２２レンズ兼支持部材
２３レンズ兼支持部材
１００凹部
１１０ソケット端子
２００孔
２０１孔
２２０レンズ部
２２０_ｉｎ光入射面
２２０_ｏｕｔ光出射面
２２１支持突起
２２２係合突起
２２３係合孔
２２４基板接触面
２２５位置合わせ突起
２３０レンズ部
２３０_ｉｎ光入射面
２３０_ｏｕｔ光出射面

Claims

ｍ個の発光素子と、
前記ｍ個の発光素子を実装するとともに、前記ｍ個の発光素子を点灯するための配線パターンが形成された回路基板と、
前記ｍ個の発光素子から出射される光の配光特性を変更するｎ個のレンズ、前記回路基板を支持する基板接触面及び支持突起を備え、前記基板接触面を前記回路基板に接触させて互いに間隔を有して配置されたｍ／ｎ個の支持部材と、
前記ｍ／ｎ個の支持部材の前記支持突起を支持する支持部を内周面に有して、前記ｍ個の発光素子を実装した前記回路基板及び前記支持部材を収容する光透過性管状部材とを有し、
前記ｍ個の発光素子の並び方向は、前記光透過性管状部材の長手方向であり、
前記支持部材の前記ｎ個のレンズは、前記ｍ個の発光素子のうちｎ個の発光素子ごとに対応して設けられ、前記ｍ個の発光素子の前記並び方向に垂直な面内に前記発光素子の光軸の方向と異なる方向に最大強度の方向を有し、前記発光素子の光が入射する光入射面が前記並び方向の面内に前記発光素子に向く凹部を設けて形成された照明装置。
前記支持部材の数は、２個の前記レンズを備えたｍ／２個である請求項１に記載の照明装置。
前記回路基板は、第１の面及び前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第１の面及び前記第２の面に前記複数の発光素子を実装し、
前記ｎ個の支持部材は、前記回路基板の前記第１の面側及び前記第２の面側にそれぞれ配置され、１つの前記支持部材は、前記回路基板の幅方向にそれぞれ突出する複数の前記支持突起を備え、前記第１の面側に配置された前記支持部材の前記複数の支持突起と前記第２の面側に配置された前記支持部材の前記複数の支持突起は、平面視で互いに重ならない位置に設けられ、側面視で前記回路基板に取り付けた状態において同一平面となるように形成された請求項１又は２に記載の照明装置。