JP7382563B2

JP7382563B2 - 照明器具

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Publication number: JP7382563B2
Application number: JP2019096701A
Authority: JP
Inventors: 広行関井; ヒョジェベ
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2023-11-17
Anticipated expiration: 2039-05-23
Also published as: JP2020191256A; TW202045859A

Description

本開示は、照明器具に関し、より詳しくは導光板を備えた照明器具に関する。

従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源と、光源の光を光出射面に沿った方向に導く導光板とを備えた照明器具が広く知られている。例えば、特許文献１には、光源を収容する凹部を含む導光板を備えた照明器具が開示されている。特許文献１の導光板には、導光板の凹部に対応する位置に、円錐形の窪み、または二等辺三角形断面を有するＶ字状の溝が形成され、円錐形の窪みは光源の光を放射状に反射し、Ｖ字形の溝は光源の光を溝の左右に反射する。

特開２００６－３５１３７５号公報

ところで、導光板を備えた照明器具において、輝度ムラのない均一な光を照射可能とすることは重要な課題である。また、導光板の特定の方向に光源の光を効率良く分配することが求められる場合がある。

本開示の目的は、光源の光を目的とする特定の方向に効率良く分配でき、輝度ムラの発生を抑制することが可能な照明器具を提供することである。

本開示の一態様である照明器具は、光が主に出射する第１主面、前記第１主面と反対側の第２主面、前記第１主面と前記第２主面に交差する第１端面、および前記第１端面と反対側の第２端面を含む板状部材であって、前記第２主面に形成された凹部を有する導光板と、前記凹部に収容された光源とを備える。前記凹部は、前記第１端面から離れた前記第２端面寄りに形成され、前記導光板は、少なくとも前記光源よりも前記第２端面側において、前記第１主面から導光方向に対して交差する方向に延び、前記光源の光を前記第１端面の方向に反射させる反射面を有する。

本開示の一態様によれば、光源の光を目的とする特定の方向に効率良く分配でき、輝度ムラの発生を抑制することが可能な照明器具を提供できる。

実施形態の一例である照明器具の平面図である。図１中のＡＡ線断面図である。実施形態の他の一例である照明器具の平面図である。実施形態の一例である導光板の断面図である。実施形態の他の一例である導光板の断面図である。実施形態の他の一例である導光板の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の照明器具の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、以下で説明する複数の実施形態の各構成要素を選択的に組み合わせることは当初から想定されている。本明細書において、「略～」との記載は、直交を例に挙げて説明すると、完全に直交する状態および実質的に直交する状態を含む意図である。

図１は、実施形態の一例である照明器具１０の平面図であって、導光板２０の光出射面である第１主面２１側から見た図である（拡散カバー１３および反射部材２８の図示省略）。図２は、図１中のＡＡ線断面図である。

図１および図２に例示するように、照明器具１０は、凹部２５を有する導光板２０と、凹部２５に収容された光源１１とを備える。導光板２０は、光が主に出射する第１主面２１、第１主面２１と反対側の第２主面２２、第１主面２１と第２主面２２に交差する第１端面２３、および第１端面２３と反対側の第２端面２４を含む板状部材であって、第１主面２１に沿った方向に光源１１の光を導く。

詳しくは後述するが、導光板２０の凹部２５は、第２主面２２において、第１端面２３から離れた第２端面２４寄りに形成されている。また、導光板２０は、少なくとも光源１１よりも第２端面２４側において、第１主面２１から導光方向に対して交差する方向に延び、光源１１の光を第１端面２３の方向に反射させる反射面２９を有する。本明細書において、導光板２０の導光方向とは、光出射面である第１主面２１に沿った方向であって、特に第１端面２３と第２端面２４が並ぶ方向を意味する。

照明器具１０は、一般的に、筐体１２と、筐体１２に取り付けられる拡散カバー１３とを有する。図１に示す例では、平面視円環状の導光板２０が、平面視円形状の筐体１２に固定されている。導光板２０の径方向中央部には、後述するコネクタ、点灯装置等との干渉を避けるための貫通孔２７が形成されている。導光板２０は、その中心Ｘ（貫通孔２７の中心）が筐体１２の底面部１２Ａの中心に位置し、第２主面２２を底面部１２Ａ側に向けた状態で配置される。

照明器具１０は、筐体１２と拡散カバー１３で囲まれた空間に導光板２０等が収容された構造を有する。筐体１２は、有底円筒形状を有し、開口部を鉛直下方に向けた状態で天井に取り付けられる。拡散カバー１３は、導光板２０等を隠すと共に、導光板２０の第１主面２１から出射される光をさらに拡散する機能を有する。拡散カバー１３には、一般的に、乳白色の透光性部材が用いられる。なお、筐体１２および拡散カバー１３の形状、大きさ等は特に限定されず、例えば、円盤状の筐体１２にドーム状の拡散カバー１３が取り付けられていてもよい。

照明器具１０は、シーリングライトであって、天井に設置された配線器具である引掛シーリングに取り付けられる。筐体１２の底面部１２Ａの中央部には、一般的に、引掛シーリングが挿し込まれる図示しない凹部または開口部が形成される。また、底面部１２Ａの中央部には、コネクタ、点灯装置、リモコン受信部等が設けられてもよい。点灯装置は、例えば、光源１１に供給する電力を生成する電源回路、およびリモコン等の操作信号に基づいて光源１１に供給する電力を制御する制御回路を含む。

光源１１は、拡散カバー１３が取り付けられる筐体１２の開口部の方向に光が出射し、光軸方向が筐体１２の軸方向と平行になるように底面部１２Ａに設置される。光源１１は、蛍光灯であってもよいが、好ましくはＬＥＤである。ＬＥＤは、例えばＳＭＤ（Surface Mount Device）型のＬＥＤであって、回路基板上に実装される。なお、光源１１の光軸方向は、回路基板の法線方向として定義される。

光源１１は、１つであってもよいが、好ましくは複数設けられる。図１に示す例では、円環状の導光板２０の中心Ｘを円心とする同一円周上に、複数の光源１１が等間隔に１列に並んで配置されている。また、２つの光源１１が導光板２０の中心Ｘを挟んで導光板２０の径方向に並んでいるが、各光源１１は導光板２０の径方向に並ばないように配置されてもよい。

光源１１は、例えば、筐体１２の底面部１２Ａの中心（導光板２０の中心Ｘ）から離れた側面部１２Ｂ寄りに配置される。すなわち、複数の光源１１は導光板２０の外周側に配置される。放熱性等の観点から、複数の光源１１は互いに所定の間隔をあけて配置されるが、複数の光源１１を１つの円周上に配置する場合、導光板２０の内周側よりも外周側に配置する方が多くの光源１１を設置でき、照明器具１０の光量を増やすことができる。

なお、光源１１の数、配置等は特に限定されず、例えば、同心円上に光源１１がそれぞれ複数配置され、導光板２０の円周方向に沿った光源１１の列が複数設けられてもよい。また、光源１１の光軸方向は筐体１２の軸方向と平行でなくてもよく、例えば、光軸方向が筐体１２の内側を向くように光源１１を配置してもよい。

図１に示す例では、光源１１を収容する凹部２５が、導光板２０の円周方向に沿って形成されている。凹部２５は、第２端面２４の近傍において導光板２０の円周方向に沿って円環状に形成される。また、導光板２０の光源１１よりも第２端面２４側には、導光板２０の導光方向である径方向に対して略直交する方向に延びた反射面２９が形成されている。反射面２９は、凹部２５と同様に、導光板２０の円周方向に沿って円環状に形成される。また、反射面２９は凹部２５と略平行に形成される。

図３に例示するように、照明器具１０は、平面視長方形状を有していてもよい。図３に示す例では、平面視長方形状の導光板２０が、平面視長方形状の筐体１２に固定されている。筐体１２の長手方向中央部には、コネクタ、点灯装置等が設けられる。このため、筐体１２の長手方向中央部を避けて、その両側に２枚の導光板２０が配置される。２枚の導光板２０は、互いに同じ形状、大きさを有し、筐体１２の長手方向中央に対して左右対称に配置される。また、各導光板２０は、その長手方向が筐体１２の短手方向に、その短手方向が筐体１２の長手方向に、それぞれ沿うように配置される。

図３に示す例では、筐体１２の短手方向に沿って等間隔で複数の光源１１が配置されている。複数の光源１１が直線状に並んで形成された列は、筐体１２の長手方向両端近傍にそれぞれ設けられる。光源１１の各列は、各導光板２０の凹部２５にそれぞれ収容される。また、筐体１２の長手方向に２つの光源１１が並んでいるが、各光源１１は筐体１２の長手方向に並ばないように配置されてもよい。

図３に示す例では、光源１１を収容する凹部２５が、導光板２０の長手方向全長にわたって直線状に形成されている。また、導光板２０の光源１１よりも第２端面２４側には、導光板２０の導光方向である短手方向（２枚の導光板２０が並ぶ方向）に対して略直交する方向に延びた反射面２９が形成されている。反射面２９は、凹部２５と略平行に、導光板２０の長手方向全長にわたって直線状に形成される。なお、図３に例示する形態の導光方向に沿った断面形状は、図１に例示する形態の導光方向に沿った断面形状（図２参照）と同様である。

照明器具１０（筐体１２および導光板２０）の平面視形状は、図１に例示する真円形状、および図３に例示する長方形状に限定されず、例えば楕円形状、四角形以外の多角形状等であってもよい。

以下、図４～図６をさらに参照しながら、導光板２０の構成について詳説する。図４～図６は、導光方向に沿った導光板２０の断面図である。

図４に例示するように、導光板２０の第２主面２２には、光源１１を収容する凹部２５と、複数のプリズム２６が形成されている。上述のように、第２主面２２は第１主面２１と反対側の主面であって、第１主面２１は光源１１の光が主に出射する導光板２０の光出射面である。例えば、光源１１の光のうち、５０％を超える光、または８０％を超える光が第１主面２１から出射する。導光板２０は、例えばポリカーボネート、アクリル樹脂等の透明性の高い樹脂で構成される。

導光板２０の第２主面２２と筐体１２の底面部１２Ａとの間には、反射シート１４が介在し、第２主面２２から漏れた光は反射シート１４によって導光板２０内に戻される。反射シート１４は、筐体１２よりも光源１１の光に対する反射率が高いシートである。反射シート１４の一例としては、アルミニウム等を主成分とする金属製シート、銀、アルミニウム等の金属蒸着膜が形成された樹脂製シートなどが挙げられる。

凹部２５は、プリズム２６よりも大きな窪みであって、光源１１を収容可能な大きさで形成される。凹部２５は、例えば、互いに交わる一対の斜面２５Ａによって断面視略三角形状に形成される。本実施形態では、複数の光源１１が並ぶ方向に沿って溝状の凹部２５が形成される。凹部２５の三角形の頂点は、導光板２０の厚み方向において光源１１と重なる位置にあることが好ましい。この場合、光源１１の光軸方向に真っ直ぐに進む光の量を低減でき、光の利用効率が向上する。

図４に示す例では、一対の斜面２５Ａが途中で屈曲し、第１主面２１側よりも第２主面２２側で導光板２０の厚み方向に対する傾斜角度が大きくなっている。照明器具１０の製造工程では、例えば、筐体１２の底面部１２Ａに光源１１を取り付けた後、光源１１が凹部２５に収まるように導光板２０を配置する。このため、第２主面２２側で斜面２５Ａの傾斜角度を大きくして凹部２５の入口を広げることにより、光源１１の配置が多少ばらついたとしても、組み立て時に導光板２０が光源１１と接触して光源１１が破損することを抑制できる。

プリズム２６は、光源１１の光を拡散反射させる微細な凹凸であって、第２主面２２の広範囲に形成される。光源１１から出た光は、第１主面２１、反射面２９等で全反射され、第１主面２１に沿った導光方向に伝搬するが、その光の一部がプリズム２６で反射されることにより、全反射の臨界角よりも大きな入射角で第１主面２１に入射し、第１主面２１から出射される。プリズム２６は、第１主面２１の略全域が発光するように形成される。なお、プリズム２６の形状、配置等は特に限定されず、従来公知の構成を適用できる。

導光板２０は、上述の通り、主面に交差する端面（第１端面２３および第２端面２４）を含む。図１に例示する形態では、導光板２０の内周縁（貫通孔２７の周縁）に第１端面２３が、導光板２０の外周縁に第２端面２４がそれぞれ形成される。図３に例示する形態では、導光板２０の短手方向一端に第１端面２３が、短手方向他端に第２端面２４がそれぞれ形成される。また、各端面は、複数の光源１１が並ぶ方向に沿って形成される。

第１端面２３および第２端面２４は、各主面に対して直交していてもよいが、好ましくは各主面に対して傾斜している。特に、第２端面２４は、第２主面２２側を向くように傾斜していることが好ましい。すなわち、導光板２０の第２端面２４側の端部では、第１主面２１が第２主面２２よりも導光板２０の外側に張り出し、第２端面２４と第１主面２１がなす角度が鋭角、第２端面２４と第２主面２２がなす角度が鈍角となっている。この場合、第２端面２４に入射する光が第１主面２１側に反射し易くなり、筐体１２等に当たって吸収される光が減少して光の利用効率が向上する。

他方、第１端面２３は、第１主面２１側を向くように傾斜していることが好ましい。すなわち、導光板２０の第１端面２３側の端部では、第２主面２２が第１主面２１よりも導光板２０の外側に張り出し、第１端面２３と第１主面２１がなす角度が鈍角、第１端面２３と第２主面２２がなす角度が鋭角となっている。この場合、照明器具１０の中心方向に光を出射することが容易になるため、導光板２０が存在しない照明器具１０の中心付近の輝度が低下することを抑制できる。第１端面２３と第２端面２４は、互いに略平行であってもよい。

導光板２０は、上述の通り、少なくとも光源１１よりも第２端面２４側において、第１主面２１から導光方向に対して交差する方向に延び、光源１１の光を第１端面２３の方向に反射させる反射面２９を有する。図４に例示する形態では、第１主面２１に、高位領域２１Ａと低位領域２１Ｂを形成する段差３０が存在し、第１主面２１の高位領域２１Ａと低位領域２１Ｂをつなぐように反射面２９が形成されている。この場合、導光板２０の厚みは、低位領域２１Ｂに対応する部分が、高位領域２１Ａに対応する部分と比べて薄くなる。なお、高位領域２１Ａの面積は、低位領域２１Ｂの面積よりも大きい。

照明器具１０では、光源１１が第２端面２４寄りに配置されているため、光源１１から出た光が各端面の方向に等しく伝搬すると、第１主面２１の全体を輝度ムラなく均一に発光させることはできないが、反射面２９を設けることでこの課題を解決できる。反射面２９によって光源１１の光を第１端面２３側、つまり面積が大きな高位領域２１Ａ側に反射させることにより、高位領域２１Ａ側に導く光量を増やし、高位領域２１Ａと低位領域２１Ｂを同様の輝度で発光させることが可能となる。

反射面２９は、例えば、導光板２０の導光方向に略直交する平面である。また、図４に例示する反射面２９は、第１主面２１に略直交する方向、導光板２０の厚み方向、および光源１１の光軸方向に沿った平面である。反射面２９は、第１主面２１と同様に、光源１１の光を全反射させる。このため、第１主面２１および反射面２９は、凹凸のない平滑な面であることが好ましい。なお、段差３０によって形成される第１主面２１の高位領域２１Ａと低位領域２１Ｂはいずれも、第２主面２２と略平行な平面である。

反射面２９は、光源１１と第２端面２４の間において、光源１１の近傍に形成されることが好ましい。すなわち、反射面２９と光源１１の距離は、反射面２９と第２端面２４の距離よりも短い。図４に示す例では、光源１１よりも第２端面２４側のみに反射面２９が形成されている。また、反射面２９は、導光板２０の厚み方向において凹部２５と重なり、かつ凹部２５に収容される光源１１と重ならない範囲において、凹部２５に沿って形成されている。

反射面２９の高さ（導光板２０の厚み方向に沿った長さ）は、光源１１よりも第１端面２３側に位置する第１主面２１の面積（Ａ１）と、光源１１よりも第２端面２４側に位置する第１主面２１の面積（Ａ２）の割合に基づいて決定されてもよい。例えば、Ａ１／Ａ２が大きいほど反射面２９を高くして第１端面２３側に分配される光の量を多くすることができる。導光板２０によれば、反射面２９の高さを変更するという簡便な手段によって、各端面の方向への光の分配比率を容易に調整することが可能である。

図４に例示する形態では、反射面２９の高さは段差３０の高さに依存する。反射面２９（段差３０）の高さは、特に限定されないが、一例としては導光板２０の最も厚い部分の厚みの２０％～８０％、または３０％～７０％、または４０％～６０％である。反射面２９は、第１主面２１の高位領域２１Ａから、凹部２５の頂点（最奥部）に対応する位置を超える高さで形成されてもよい。低位領域２１Ｂに対応する部分の厚みは、例えば、高位領域２１Ａに対応する部分の厚みの４０％～６０％である。

第１主面２１には、導光板２０の厚み方向において光源１１と重なる領域を覆う反射部材２８を設けることが好ましい。反射部材２８によって光軸方向に沿った入射角の大きな光を反射させることができ、光源１１と重なる領域の輝度を抑えることができる。反射部材２８は、接着剤を用いて第１主面２１に貼着されてもよい。反射部材２８には、光源１１の光に対する反射率が高い部材を適用でき、例えば反射シート１４と同様に、アルミニウム等を主成分とする金属製シート、銀、アルミニウム等の金属蒸着膜が形成された樹脂製シートが用いられる。なお、反射部材２８は光源１１の光の一部を透過してもよい。

反射部材２８は、反射面２９の少なくとも一部にわたって設けられることが好ましい。図４に示す例では、反射部材２８が反射面２９の全域を覆っている。反射部材２８は、第１主面２１の高位領域２１Ａから、反射部材２８と低位領域２１Ｂの境界にわたって設けられる。反射面２９を反射部材２８で覆うことにより、反射面２９から漏れる光を導光板２０内に戻すことができる。なお、反射部材２８は低位領域２１Ｂの一部に設けられてもよい。

図５に例示するように、反射面２９は、平面に限定されず、導光板２０の外側に向かって湾曲した曲面であってもよい。反射面２９は、全体が湾曲していてもよく、一部が平面で残りが曲面であってもよい。図５に示す例では、反射面２９の低位領域２１Ｂ側の領域が導光方向に略直交する平面であり、高位領域２１Ａ側の領域が外側に向かって凸となるように湾曲した曲面である。曲面を含む反射面２９によれば、平面のみで構成される反射面２９と比較して、第１端面２３の方向に反射する光の量を増やすことができる。

図５に例示する反射面２９は、光源１１よりも第２端面２４側から、導光板２０の厚み方向に光源１１と重なる領域を超えて、光源１１よりも第１端面２３側に位置する領域にわたって形成されている。この場合も、第１主面２１に、高位領域２１Ａと低位領域２１Ｂを形成する段差３０が存在し、高位領域２１Ａと低位領域２１Ｂをつなぐように反射面２９が形成される。反射部材２８は、反射面２９の少なくとも光源１１と重なる領域を覆い、好ましくは反射面２９の広範囲を覆う。反射部材２８は、反射面２９の全域に設けられてもよい。

図６に例示するように、導光板２０の光源１１よりも第２端面２４側には、段差３０の代わりに、第１主面２１から切り込まれたスリット状の溝３１が形成されていてもよい。この場合、溝３１の側面が反射面２９となる。また、溝３１が形成された部分を除いて導光板２０の厚みは一定である。溝３１は、例えば導光板２０の厚み方向に沿って形成され、導光方向に略直交する反射面２９が形成される。

溝３１および反射面２９は、導光板２０の厚み方向に凹部２５と重なり、かつ凹部２５に収容される光源１１と重ならない範囲において、凹部２５に沿って形成される。溝３１の幅は特に限定されず、５ｍｍ以下、または１ｍｍ以下であってもよい。図６に例示する形態によれば、反射面２９で反射されずに透過した光を第２端面２４側に伝搬させて有効活用できる。図５および図６に例示するように、凹部２５を形成する斜面２５Ａは、導光板２０の厚み方向に対して一定の角度で傾斜していてもよい。

以上のように、上記構成を備えた照明器具１０によれば、反射面２９によって光源１１の光を第１端面２３の方向に効率良く分配できる。上述のように、光源１１は第２端面２４寄りに配置されているため、光源１１の光が各端面の方向に等しく伝搬すると、第１端面２３側と比べて第２端面２４側が高輝度になり易いが、照明器具１０では、反射面２９の機能によりかかる輝度ムラを抑制して第１主面２１の全体を均一に面発光させることが可能である。つまり、照明器具１０によれば、従来の構造では第２端面２４の方向に分配される光の一部を第１端面２３の方向に分配することができ、各方向への導光割合を容易に最適化することが可能である。

１０照明器具、１１光源、１２筐体、１２Ａ底面部、１２Ｂ側面部、１３拡散カバー、１４反射シート、２０導光板、２１第１主面、２１Ａ高位領域、２１Ｂ低位領域、２２第２主面、２３第１端面、２４第２端面、２５凹部、２５Ａ斜面、２６プリズム、２７貫通孔、２８反射部材、２９反射面、３０段差、３１溝、Ｘ導光板の中心

Claims

光が主に出射する第１主面、前記第１主面と反対側の第２主面、前記第１主面と前記第２主面に交差する第１端面、および前記第１端面と反対側の第２端面を含む板状部材であって、前記第２主面に形成された凹部を有する導光板と、
前記凹部に収容された光源と、
を備え、
前記凹部は、前記第１端面から離れた前記第２端面寄りにおいて、互いに交わる一対の斜面により断面視略三角形状に形成され、
前記第１主面は、低位領域と、前記低位領域よりも面積が大きな高位領域と、前記低位領域と前記高位領域を形成する段差とを含み、
前記導光板は、前記第１主面において前記光源と前記第２端面の間に形成された、前記光源の光を前記第１端面の方向に反射させる反射面を有し、
前記反射面は、前記低位領域および前記高位領域に対して略直交する方向に沿って延び、前記凹部の三角形の頂点よりも前記第２端面側に位置する前記段差部分おいて前記低位領域と前記高位領域をつなぐように形成され、
前記第２端面は、前記第２主面側を向くように傾斜し、前記第２端面に入射する光を前記第１主面側に反射する、照明器具。
前記第１主面および前記反射面の少なくとも一方には、前記導光板の厚み方向において前記光源と重なる領域に反射部材が設けられている、請求項１に記載の照明器具。
前記反射部材は、前記第１主面の前記高位領域から前記低位領域の境界にわたって設けられ、前記反射面の全域を覆う、請求項２に記載の照明器具。
前記反射面と前記光源の距離は、前記反射面と前記第２端面の距離よりも短い、請求項１～３のいずれか１項に記載の照明器具。
前記一対の斜面は、前記第１主面側よりも前記第２主面側で前記導光板の厚み方向に対する傾斜角度が大きくなっている、請求項１～４のいずれか１項に記載の照明器具。