JP6892627B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、発光モジュールを用いる照明装置に関する。

従来、例えば劇場の天井等の高所に設置される照明装置では、光の広がりを抑制し、直下照度を向上させることが求められる。

光の広がりを抑制するには、照明装置の光出射側の外周囲を遮光板で覆い、広がる光を遮光することが考えられる。

しかし、照明装置の光出射側の外周囲を覆う遮光板では、光の広がりを効果的に抑制できず、直下照度が低下しやすいことがある。

特開２０１５−２２８３１８号公報

本発明が解決しようとする課題は、直下照度を確保しつつ、光の広がりを効果的に抑制できる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、灯体、レンズおよび遮光筒を備える。灯体は、器具本体と、器具本体に配設される発光モジュールと、発光モジュールからの光を出射する出射開口を有する反射体と、反射体の出射開口側に配設され光拡散性を有する透光カバーとを有する。レンズは、透光カバーを透過した光を集光する。遮光筒は、反射体の出射開口よりも小径で両端が開口する筒状に設けられ、一端が透光カバーを通じて発光モジュールに対向されるとともに他端がレンズに対向され、かつ透光カバーとの間に空間をあけて配置される。

本発明によれば、直下照度を確保しつつ、光の広がりを効果的に抑制することが期待できる。

一実施形態を示す照明装置の断面図である。 同上照明装置の分解状態の下方から見た斜視図である。 同上照明装置の分解状態の上方から見た斜視図である。 同上照明装置を下方から見た斜視図である。 同上照明装置の発光モジュールの正面図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図５を参照して説明する。

図４に示すように、照明装置10は、例えば劇場の天井板に設けられた設置孔に埋め込み設置されるダウンライトである。照明装置10は、器具ユニット11、この器具ユニット11を天井構造物に設置する設置ユニット12、および器具ユニット11に点灯電源を供給する図示しない電源ユニットを備えている。

図１ないし図５に示すように、器具ユニット11は、灯体20、およびこの灯体20に着脱可能に取り付けられる制光ユニット21を備えている。

そして、灯体20は、器具本体23を備えるとともに、この器具本体23の下面側にそれぞれ配設される発光モジュール24、反射体25、透光カバー26および外側反射体27等を備えている。

器具本体23は、例えばアルミダイカスト等の金属製である。器具本体23の下面側には円筒状の突部29が突設され、この突部29の内側に下方へ開口する凹部30が形成されている。凹部30内に臨む器具本体23の下面に発光モジュール24が取り付けられている。また、器具本体23の上部側には、外側反射体27を取り付けるための複数の取付部31が設けられている。これら取付部31は、器具本体23の中心軸線を中心に対称位置となる２箇所に配設され、下方に対向するように器具本体23の側面から側方に突出されている。さらに、突部29の外周面および器具本体23の上面側には複数の放熱フィン32が突設されている。

また、図５に示すように、発光モジュール24は、基板34、この基板34の表面に形成された発光部35を備えている。

基板34は、四角形状に形成されている。基板34は、絶縁材料、または金属材料によって形成されている。絶縁材料としては例えばセラミックスである。金属材料の場合には表面が白色の絶縁材で被覆される。基板34の表面には、高色温度用配線パターンと低色温度用配線パターンとの２系統の配線パターンが形成されている。基板34の表面には、発光部35から離れた位置に、各配線パターンにそれぞれ電気的に接続される一対の高色温度用コネクタ36と一対の低色温度用コネクタ37とが実装されている。

発光部35は、四角形状で、好ましくは正方形状に形成されている。発光部35は、色温度の異なる光を発光する複数の高色温度発光部38および複数の低色温度発光部39を有している。発光部35の一辺と反対側の辺との亘る第１の方向Ａに沿って高色温度発光部38と低色温度発光部39とが交互に配列されている。高色温度発光部38は３列、低色温度発光部39は２列で、合計５列で構成されている。高色温度発光部38は第１の方向Ａの中央および第１の方向Ａの両端にそれぞれ配列され、低色温度発光部39は３列の高色温度発光部38の間にそれぞれ配列されている。

基板34の表面には、発光部35の周囲および各発光部38，39間に壁部40が突出形成されている。壁部40は、例えばシリコーン樹脂で形成されている。壁部40は各発光部38，39の領域の周囲をそれぞれ囲むように配置され、壁部40によって各発光部38，39を個別に仕切っている。

高色温度発光部38および低色温度発光部39は、基板34に実装された複数の発光素子41を備えている。発光素子41としてはＬＥＤチップである。さらに、高色温度発光部38および低色温度発光部39は、それぞれ複数の発光素子41を覆う高色温度蛍光体層42および低色温度蛍光体層43をそれぞれ備えている。

発光素子41は、基板34上の高色温度発光部38および低色温度発光部39の各領域において、第１の方向Ａとこの第１の方向Ａに対して直交する第２の方向Ｂとにそれぞれ複数列ずつ、マトリクス状に実装されている。高色温度発光部38および低色温度発光部39の各領域には高色温度用配線パターンおよび低色温度用配線パターンがそれぞれ形成されており、発光素子41が各配線パターンにそれぞれ直列または直並列に電気的に接続されている。したがって、発光モジュール24は、高色温度発光部38の発光素子41に高色温度用コネクタ36および高色温度用配線パターンを通じて給電可能とするとともに、低色温度発光部39の発光素子41に低色温度用コネクタ37および低色温度用配線パターンを通じて給電可能としている。

高色温度発光部38は、青色光を発光する発光素子41と、青色光を吸収し、黄色光に変換して放出する黄色蛍光体を含む高色温度蛍光体層42とを用い、青色光と黄色光との混合色として白色光を放出する。また、低色温度発光部39は、青色光を発光する発光素子41と、黄色蛍光体とともに、青色光を吸収し、赤色光に変換して放出する赤色蛍光体等の電球色発光用蛍光体を含む低色温度蛍光体層43とを用い、青色光と黄色光と赤色光等との混合色として電球色の光を放出する。そして、高色温度発光部38の光の色温度は例えば３６００Ｋ、低色温度発光部39の光色温度は例えば１８００Ｋである。

そして、図１に示すように、発光モジュール24は、発光部35の中心の垂直な方向を光軸ｚとし、この光軸ｚが器具本体23（灯体20）の中心軸線と一致するように、器具本体23の下面に配設されている。

また、反射体25は、例えば金属や樹脂等で形成されている。反射体25は、上下方向に開口するとともに下方に向けて拡径する円筒状に形成されている。反射体25の上部には、発光部35に対向する円形の入射開口45が形成されている。反射体25の下部には、円形の出射開口46が形成されている。反射体25の内面は反射面であり、この反射面は例えば白色の完全拡散面に形成されている。反射体25の下端には外側方に突出する環状のフランジ47が形成されている。

また、透光カバー26は、例えば透光性および拡散性を有するガラスや樹脂にて円板状に形成されている。本実施形態では、拡散ガラスが用いられる。

透光カバー26の周辺部にはパッキング49が装着されている。パッキング49には反射体25のフランジ47も装着されている。そして、パッキング49は、反射体25および透光カバー26を一体的に保持し、器具本体23の突部29の内側に嵌め込まれている。さらに、パッキング49は、器具本体23の下面に環状の押え板50を介してねじ止めされる環状の取付部材51によって、器具本体23の突部29との間に挟み込まれて保持されている。取付部材51の周辺部には下方へ折曲された遮光縁部52が形成されている。そして、パッキング49によって器具本体23に取り付けられた反射体25は、器具本体23に取り付けられている発光モジュール24の発光部35と所定の位置関係となるように位置決めされる。

また、外側反射体27は、上下方向に開口するとともに下方へ向けて拡径する円筒状に形成されている。外側反射体27の上部および下部には、それぞれ円形の開口部54，55が形成されている。上部の開口部54は透光カバー26の光透過領域（パッキング49の内径側）に対向されている。外側反射体27の内面は反射面であり、この反射面は例えば白色の完全拡散面に形成されている。外側反射体27の下端には外側方に突出する環状のフランジ56が形成されている。

外側反射体27のフランジ56は、外側反射体27の周囲を覆う化粧枠58に取り付けられている。化粧枠58は、円筒状で、下端から内径側に折曲された前面枠部59を有している。そして、前面枠部59の上面に外側反射体27のフランジ56が配置され、化粧枠58の内側に挿入される複数の化粧枠押え60の下端が外側反射体27のフランジ56の上面に当接されている。化粧枠58の前面枠部59と各化粧枠押え60と間で外側反射体27のフランジ56を挟持した状態で、化粧枠58に各化粧枠押え60がリベット61によって固定されている。化粧枠押え60の上端は、器具本体23の取付部31にねじ止めされている。そして、器具本体23に取り付けられた外側反射体27および化粧枠58は、器具本体23に取り付けられている発光モジュール24の発光部35と所定の位置関係となるように位置決めされる。

次に、図１ないし図３に示すように、制光ユニット21は、透光カバー26の下方に対向配置されるレンズ65、このレンズ65と透光カバー26との間に配置される遮光筒66、これらレンズ65および遮光筒66を支持して周囲を覆う枠体67、およびこの枠体67に遮光筒66を支持するする支持体68を備えている。なお、図２はレンズ65を透過した状態を図示している。

レンズ65は、透光カバー26よりも大径の円板状に形成されている。レンズ65は、透光カバー26を透過した光を集光するもので、レンズ65の上面側から入射する光を光軸ｚと平行となるようにレンズ65の下面側から出射する。レンズ65の焦点距離は、レンズ65と発光モジュール24の発光部35との間の距離よりも短い関係にある。

また、遮光筒66は、両端が開口する円筒状に形成されている。すなわち、遮光筒66の一端である上端に透光カバー26を透過した光が入射する入射開口70が形成され、遮光筒66の他端である下端に出射する出射開口71が形成されている。遮光筒66の内径は、反射体25の出射開口46よりも小径であるとともに、発光モジュール24の発光部35の両側辺間の幅寸法よりも大きい寸法に形成されている。遮光筒66は、上端の入射開口70から下端の出射開口71に亘って同一径に形成されているが、上端側から下端側に向けて小径または大径となるテーパ状に形成されていてもよい。

遮光筒66は、透光カバー26とレンズ65との間で、遮光筒66の中心軸線が発光モジュール24の光軸ｚと一致するように、枠体67に支持されている。遮光筒66の一端である上端は、透光カバー26を通じて発光モジュール24の発光部35に対向されるとともに透光カバー26との間に所定の空間をあけて配置され、また、遮光筒66の他端である下端も、レンズ65との間に所定の空間をあけて配置されている。

遮光筒66の内周面および外周面は、黒色の光吸収面、または白色の完全拡散面のいずれか、あるいは黒色と白色との間の範囲の色に形成されている。また、レンズ65に対向する遮光筒66の下端の端面は、遮光筒66の内周面および外周面の色にかかわらず、白色の完全拡散面であることが好ましい。

なお、本実施形態では、レンズ65の直径が１４５ｍｍ、遮光筒66の直径（内径）が５０ｍｍ、遮光筒66の軸方向の長さが６０ｍｍに構成されている。

また、枠体67は、円筒状に形成され、下端から内径側に折曲された環状の前面枠部73を有している。この前面枠部73の中央側に照射開口74が形成されている。前面枠部73の上面側にパッキング75を介してレンズ65の周辺部が配置されている。枠体67の内側には、前面枠部73との間にレンズ65の周辺部を挟持する複数のレンズ押え76がねじ止めによって取り付けられている。そして、枠体67の上部側は、化粧枠58の外側に配置され、枠体67の外側から内側に挿通されるねじ78とそのねじ78に螺着されるナット79とで、化粧枠58に取り付けられている。したがって、制光ユニット21は、灯体20側に着脱可能に取り付けられている。

また、支持体68は、枠体67の内側に遮光筒66を支持する複数のロッド81を有している。ロッド81は、一端に雄ねじ部82を有し、他端に雌ねじ部83を有している。雄ねじ部82が遮光筒66を外側から内側に貫通され、その雄ねじ部82の先端側にナット84が螺着されることにより、ロッド81が遮光筒66に固定されている。枠体67の外側から挿通されるねじ85がロッド81の雌ねじ部83に螺着されることにより、ロット81が枠体67に固定されている。本実施形態では、４本のロッド81が用いられ、遮光筒66を中心として放射状に配設されている。ロッド81の本数は、４本に限らず、複数本あるいは１本でもよく、少なくとも２本以上の複数本であれば遮光筒66を安定して支持することができる。

そして、器具本体23側に取り付けられた制光ユニット21のレンズ65および遮光筒66は、器具本体23に取り付けられている発光モジュール24の発光部35と所定の位置関係となるように位置決めされる。遮光筒66については、遮光筒66の中心軸線が発光モジュール24の光軸ｚと一致するように位置決めされる。

次に、図４に示すように、設置ユニット12は、天井板の設置孔に配置されるベース枠90、このベース枠90上に取り付けられ器具ユニット11を支持する支持枠91、およびこの支持枠91に設けられ天井構造物に設置される設置部92を備えている。

ベース枠90の中央には、器具ユニット11の下面側が対向する円形の開口部93が形成されている。

支持枠91は、天井板が傾斜していても、器具ユニット11（発光モジュール24）の光軸ｚが直下方向に向くように、器具ユニット11を角度調整可能に支持している。

次に、照明装置10の動作を説明する。

図１に示すように、照明装置10の点灯時には、電源ユニットから発光モジュール24に点灯電源を供給することにより、発光モジュール24の発光部35が発光する。発光部35からの光は、反射体25内に入り、透光カバー26を透過し、さらに、制光ユニット21内に入り、レンズ65を透過して照明空間に出射する。

そして、透光カバー26を透過する発光モジュール24からの光のうち、光軸ｚを中心とした所定の角度αの範囲内の光は制光ユニット21の遮光筒66内に入る。

遮光筒66内に入る光のうち、光軸ｚに近い狭角度βの範囲内の光は、遮光筒66の内面に入射せず、遮光筒66の出射開口71から出てレンズ65に直接入射し、このレンズ65で光軸ｚと平行な方向（直下方向）とされて照明空間に出射する。

遮光筒66内に入る光のうち、光軸ｚに近い狭角度βよりも広い広角度の範囲内の光は、遮光筒66の内面に入射し、レンズ65に直接入射することはない。このとき、遮光筒66が黒色の光吸収面である場合、遮光筒66に入射した光は吸収されやすく、また、遮光筒66が白色の完全拡散面である場合、遮光筒66に入射した光は拡散反射され、拡散反射された光の一部がレンズ65を透過する。

このように、所定の角度αの範囲内の光のうちの外側に広がる方向に向かう光を遮光筒66で遮光することにより、照明装置10から出る光の広がりを抑制することができる。

しかも、透光カバー26を透過する光のうち、光軸ｚを中心とした所定の角度αの範囲内の光、つまり遮光筒66内に入る光は、光軸ｚを中心とした所定の角度αの範囲よりも外側に向かう光よりも強度が高く、この所定の角度αの範囲内の光のうちの外側に広がる方向に向かう光を遮光筒66で遮光することにより、照明装置10から出る光の広がりを効果的に抑制することができる。

また、透光カバー26を透過する光のうち、光軸ｚを中心とした所定の角度αよりも外側に向かう光は、遮光筒66と外側反射体27との間を通じてレンズ65に入射し、このレンズ65で光軸ｚと平行な方向（直下方向）とされて照明空間に出射する。これにより、照明装置10から出る光を多くし、遮光筒66を用いていても、明るさを確保することができる。

このように、本実施形態の照明装置10によれば、灯体20にレンズ65および遮光筒66を組み合わせることにより、直下照度を確保しつつ、光の広がりを効果的に抑制することができる。

また、レンズ65、遮光筒66、これらレンズ65および遮光筒66を支持する枠体67を有する制光ユニット21を構成し、この制光ユニット21を灯体20側に着脱可能としているため、制光ユニット21の有無を選択することができ、同じ灯体20を用いながら、照明装置10の設置場所に応じた配光特性を選択することができる。

さらに、制光ユニット21を用いる場合でも、遮光筒66の色の種類によって配光特性を選択することができる。例えば、照明装置10の光出力を下げてでも、光の広がりを抑制したい場合には、黒色の光収集面を形成した遮光筒66を用いればよい。また、光の広がりを抑制しながら、照明装置10の光出力も確保したい場合には、白色の完全反射面を形成した遮光筒66を用いればよい。

また、透光筒66のレンズ65に対向する端面は白色の完全拡散面であるため、レンズ65を外側から見た際に、遮光筒66による暗部がレンズ65に現れにくく、外観を良好に保つことができる。

また、発光モジュール24の発光部35は、高色温度発光部38と低色温度発光部39とを備えており、高色温度発光部38と低色温度発光部39との同時発光、高色温度発光部38の単独発光、低色温度発光部39の単独発光が可能となっている。高色温度発光部38と低色温度発光部39との同時発光の場合には、高色温度の光と低色温度の光とが色むらなく混色されることが好ましい。

本実施形態の照明装置10では、発光モジュール24からの光が透過する透光カバー26が拡散性を有するため、色むらを抑制することができる。さらに、レンズ65の焦点距離が、レンズ65と発光モジュール24の発光部35との間の距離よりも短い関係にあるため、色むらの発生を効果的に抑制しながら、集光することができる。そして、これら透光カバー26とレンズ65との相乗作用により、色むらの発生を効果的に抑制することができる。

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。

10 照明装置
20 灯体
21 制光ユニット
23 器具本体
24 発光モジュール
25 反射体
26 透光カバー
35 発光部
46 出射開口
65 レンズ
66 遮光筒
67 枠体

Claims (4)

1. 器具本体と、この器具本体に配設される発光モジュールと、この発光モジュールからの光を出射する出射開口を有する反射体と、この反射体の前記出射開口側に配設され光拡散性を有する透光カバーとを有する灯体と；
   前記透光カバーを透過した光を集光するレンズと；
   前記反射体の前記出射開口よりも小径で両端が開口する筒状に設けられ、一端が前記透光カバーを通じて前記発光モジュールに対向されるとともに他端が前記レンズに対向され、かつ前記透光カバーとの間に空間をあけて配置された遮光筒と；
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記発光モジュールは、異なる色温度の光を発光する発光部を有し、
   前記レンズの焦点距離は、前記レンズと前記発光モジュールとの間の距離よりも短い
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記レンズと、前記遮光筒と、両端が開口されているとともに内側に前記レンズおよび前記遮光筒を支持する枠体とを有し、前記灯体側に着脱可能に取り付けられる制光ユニットを備える
   ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
4. 前記レンズに対向する前記遮光筒の端面は白色である
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の照明装置。

Images