特許第5985002号(P5985002)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5985002
(24)【登録日】2016年8月12日
(45)【発行日】2016年9月6日
(54)【発明の名称】照明装置
(51)【国際特許分類】
   F21V 8/00 20060101AFI20160823BHJP
   F21K 9/232 20160101ALI20160823BHJP
   F21K 9/61 20160101ALI20160823BHJP
   F21V 17/00 20060101ALI20160823BHJP
   F21V 17/10 20060101ALI20160823BHJP
   F21V 17/12 20060101ALI20160823BHJP
   F21V 19/00 20060101ALI20160823BHJP
   F21V 23/00 20150101ALI20160823BHJP
   H01L 33/00 20100101ALI20160823BHJP
   F21Y 115/10 20160101ALN20160823BHJP
【FI】
   F21V8/00 360
   F21K9/232
   F21K9/61
   F21V8/00 310
   F21V17/00 402
   F21V17/00 401
   F21V17/10 350
   F21V17/12
   F21V19/00 150
   F21V19/00 170
   F21V23/00 150
   H01L33/00 L
   F21Y115:10
【請求項の数】7
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2015-87855(P2015-87855)
(22)【出願日】2015年4月22日
(62)【分割の表示】特願2011-166984(P2011-166984)の分割
【原出願日】2011年7月29日
(65)【公開番号】特開2015-164136(P2015-164136A)
(43)【公開日】2015年9月10日
【審査請求日】2015年4月22日
(73)【特許権者】
【識別番号】390014546
【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099461
【弁理士】
【氏名又は名称】溝井 章司
(74)【代理人】
【識別番号】100187300
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 靖子
(72)【発明者】
【氏名】高光 太郎
【審査官】 柿崎 拓
(56)【参考文献】
【文献】 特開2007−194132(JP,A)
【文献】 特開2008−271009(JP,A)
【文献】 国際公開第2009/135620(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21V 8/00
F21S 2/00
F21K 9/00−9/90
F21V 17/00
F21V 17/10
F21V 17/12
F21V 19/00
F21V 23/00
H01L 33/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源が実装された基板と、
前記光源を点灯する点灯回路基板と、
前記光源を覆うように前記基板に取り付けられ導光体であって、前記光源の幅以上の一定の厚みを残して中身がくりぬかれた状態であり、下端面の前記光源に対応する位置に切り欠き部が形成された導光体と
を備え、
前記切り欠き部には、前記光源が配置されており、
前記光源から発せられる光は前記下端面に形成された前記切り欠き部から前記導光体の内部へ導光されている照明装置。
【請求項2】
前記導光体は、
環状の前記下端面を有し、
前記切り欠き部は、
前記下端面に環状に並んで形成された請求項1に記載の照明装置。
【請求項3】
前記導光体は、
前記光源の周囲に塗布された接着剤によって前記基板に取り付けられ請求項1又は2に記載の照明装置。
【請求項4】
前記導光体は、
前記基板における前記光源の周囲にネジ止めされることによって前記基板に取り付けられ請求項1又は2に記載の照明装置。
【請求項5】
前記導光体は、ドーム状である請求項1からのいずれか1項に記載の照明装置。
【請求項6】
前記照明装置は、さらに、前記光源を覆う透光性のグローブを備えた請求項1からのいずれか1項に記載の照明装置。
【請求項7】
前記光源は発光ダイオードである請求項1からのいずれか1項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、発光ダイオード素子を用いる照明装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
白熱電球に近い広い配光のLED電球を実現するためにいろいろな改良がされてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2001−243807号公報
【特許文献2】特開2009−4130号公報
【特許文献3】特開2004−296245号公報
【特許文献4】特開2008−103112号公報
【特許文献5】特開2010−129300号公報
【特許文献6】特開2008−077900号公報
【特許文献7】特開2005−514752号公報
【特許文献8】登録実用新案第3168673号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この発明は、発光ダイオード素子を用いて、広い配光の照明装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る照明装置は、光源が実装された基板と、前記光源を点灯する点灯回路基板と、前記光源を覆うように前記基板に取り付けられる導光体とを備え、前記導光体は、前記光源の幅以上の厚みを残して中身がくりぬかれた状態であり、前記光源から発せられる光は前記導光体の下端面から前記導光体の内部へ導光される。
【発明の効果】
【0006】
この発明によれば、光源を覆うように基板に取り付けられる導光体であって光源の幅以上の厚みを残してくりぬかれた状態の導光体が、光源から発せられる光を下端面から内部へ導光するので、光源から発せられる光をもれなく導光体へ導光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】実施の形態1の照明装置の構造図。
図2】実施の形態2の照明装置の構造図。
図3】実施の形態1,2,3の照明装置の構造図。
図4】実施の形態4の照明装置の構造図。
図5】実施の形態5の照明装置の構造図。
図6】実施の形態5の照明装置の構造図。
図7】実施の形態6の照明装置の構造図。
図8】実施の形態6の照明装置の構造図。
図9】実施の形態1の照明装置の光路の概略図。
図10】実施の形態2の照明装置の光路の概略図。
図11】実施の形態6の照明装置の光路の概略図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
実施の形態1.
(1)第1の形態(図1図3(a)(b)、図9):
LED素子8(発光ダイオード素子)が実装されたLED基板3が、LEDの発光面31を覆うポリカーボネート製の透光性グローブ1と外郭部6と口金7よりなる筐体内に設置されている。LEDを点灯する点灯回路基板(図示せず)は筐体を形成する外郭部6の内部に設置されている。
【0009】
外郭部6の透光性グローブ1側の面にある本体平面板51はアルミニウム製で、LED素子8が実装されたLED基板3は本体平面板51の上に設けられる。照明装置本体5は、点灯回路基板と外郭部6と口金7と本体平面板51などから構成されている。
【0010】
透光性グローブ1は、半球形状であり、上方(光の照射方向)(図1参照)に張り出した張出部が設けられている。また、透光性グローブ1には、光が拡散する拡散剤が添加されている。透光性グローブ1には光拡散剤を添加した樹脂が使われているが、樹脂自体をフロスト加工する、あるいは、内部に光を拡散・反射する酸化チタンを塗布する等、透光性グローブ1が光を透過しかつその一部が反射、拡散する方法であれば何を用いても構わない。
【0011】
LED基板3の面をz方向とし、照明装置100の中心軸をx方向とする。
x方向:LED基板3面垂直(照明装置軸)方向
z方向:LED基板3面水平方向
【0012】
LED基板3はアルミニウム製で、LED基板3の片面(発光面31)にLED素子8が4つ配置されておりその上に2本のU字型の導光体9(図3の(a))が端部を下にして並列に、それぞれの2つの端部がそれぞれ2つのLED素子8の上に積載されている(図3の(a))。
【0013】
導光体9は、U字型のライトパイプであり、U字型の両側の端部(基部)は、光を通過させる端面91となっている(図1参照)。図3の(a)に示すように、発光面31には、1対のLED素子8aと、1対のLED素子8bとが配置される。そして、導光体9aは、両側の端面91の下部のそれぞれに、1対のLED素子8aのそれぞれが配置されるように取り付けられる。導光体9bは、両側の端面91の下部のそれぞれに、1対のLED素子8bのそれぞれが配置されるように取り付けられる。導光体9aと導光体9bとは、並列に配置される。
【0014】
導光体9は、U字型の端部(端面91)をLED素子8に被せるようにしてLED基板3の発光面31に取り付けられる。導光体9は、U字型の両側の端面91の下方に配置されたLED素子8が発する光を、U字型の端部(端面91)からライトパイプ内部に取り込み、ライトパイプ内部の中央水平部分に導光する。図1に示すように、U字型の導光体9の中央水平部分は、光を拡散する拡散部10であり、光拡散剤が添加されている。
【0015】
本実施の形態に係る導光体9は、例えば、ガラスなどの透明な物質で円柱を形成してU字型に加工したロッドタイプのライトパイプであるが、内部を中空にして側面をミラー加工で構成したライトトンネルタイプのライトパイプでもよい。
【0016】
LED素子8の周囲にシリコン接着剤を塗布して、LED素子8に導光体9の端部を接着することにより、U字型の導光体9の端面は、LED素子8の表面に積載され、固定される。LED素子8より導光体9の下部端面への光の透過が遮られなければ他の接着剤を用いてもよい。また、導光体9の下部端面にLED素子8が嵌合する凹部を設け、LED素子8の凹部以外の端面をLED基板3にネジ止めするなどの方法を用いて、導光体9を固定しても良い。
【0017】
本実施の形態による導光体9による光路の概略図を図9に示す。LED素子8から発せられる光は、導光体9により拡散部10に導光され、拡散部10により、例えば、K1、L1、M1、・・・の光に拡散される。
【0018】
そして、導光体9の拡散部10から発せられる光K1は、透光性グローブ1を通過する際に透光性グローブ1の光拡散作用により、例えば、K11,K12,K13の光に拡散される。また、導光体9の拡散部10から発せられる光L1は、透光性グローブ1を通過する際に透光性グローブ1の光拡散作用により、例えば、L11,L12,L13,・・・の光に拡散される。導光体9の拡散部10から発せられる光M1も、同様に、例えば、M11,M12,M13,・・・の光に拡散される。
【0019】
このように、LED素子8から発せられる光は、まず、拡散部10により、例えば、K1,L1,M1,・・・の光に拡散され、透光性グローブ1によりさらに拡散される。つまり、K1,L1,M1,・・・の光は、K11,K12,K13,・・・,L11,L12,L13,・・・,M11,M12,M13,・・・に拡散され照明装置100から照射される。
【0020】
以上のように、LED素子8の光は導光体9及び透光性グローブ1により図9の実線矢印及び点線矢印のような光路となり、180°以上の配光を実現するとともに、例えば、z方向により多くの光を配光することが出来る。
【0021】
図3(b)に示すように、3本のU字型の導光体9を用いてもよい。図3(b)では、LED基板3の発光面31には6つのLED素子8が実装される。図3の(a)に加えて、発光面31には、1対のLED素子8cが配置される。そして、導光体9cは、両側の端面91の下部のそれぞれに、1対のLED素子8cのそれぞれが配置されるように取り付けられる。導光体9aと導光体9bと導光体9cとは、並列に配置される。導光体9aと導光体9bと導光体9cとは、等間隔となるように配置されるのが好ましい。
【0022】
本実施の形態の照明装置100は、光源(LED素子8)が実装された基板(LED基板3)と、前記光源を点灯する点灯回路基板からなり、前記光源上にU字型の導光体9を複数個配置した照明装置100において、前記光源は、前記導光体9の2つの基部の下面(U字型の端部(端面91))に、実装されたことを特徴とする。
【0023】
この実施の形態1の照明装置100は、複数のU字型の導光体9により導光体9の2つの基部の下面に実装された光源の光が照明装置100の中心部近くに導かれ、かつ光源の基板面の垂直及び水平方向も含め、より広範囲に拡散するため、広い配光を得ることができる。
【0024】
また、この実施の形態1の照明装置100では、前記複数個配置されたU字型の導光体9が、並列に配置されていることを特徴とする。
【0025】
この実施の形態1の照明装置100では、導光体9が並列に配置されているため配光範囲が広くなり、配光範囲を更に拡大することが出来る。
【0026】
さらに、この実施の形態1の照明装置100は、U字型の導光体9が、パイプの水平部(拡散部10)に、光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されていることを特徴とする。
【0027】
この実施の形態1の照明装置100は、導光体9が、パイプの水平部(拡散部10)に光を拡散する加工(フロスト加工)または光を拡散する材料が添加されているため、より拡散効果が大きく、配光範囲を更に拡大することが出来る。
【0028】
実施の形態2.
(2)第2の形態(図2図3(e)(f)、図10):
図2図3(e)に示すように、2本のU字型を交差点11で十字状に交差させた形状の導光体95の下部端面951を、正方形の頂点に配置させた4つのLED素子8上に配置する。それ以外は実施の形態1と同じであるので、実施の形態1において説明した構成と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0029】
図3(e)に示すように、本実施の形態に係る導光体95は、2本のU字型を交差点11で十字状に交差させた形状である。導光体95は、内部も十字状に連通している。導光体95の十字状の水平部分は、拡散部10となっている。
【0030】
導光体95は、4つの端部(端面951)(図2参照)を4つのLED素子8にそれぞれ被せるようにしてLED基板3の発光面31に取り付けられる。導光体95は、端面951の下部に配置されたLED素子8が発する光を、端面951からライトパイプ内部に取り込み、ライトパイプ内部の中央水平部分(拡散部10)に導光する。拡散部10には、光拡散剤が添加されている。
【0031】
本実施の形態による導光体95による光路の概略図を図10に示す。図10に示す光拡散方式は、実施の形態1の図9において説明した方式と同様である。LED素子8の光は導光体95により図10のような光路となり、180°以上の配光を実現するとともに、z方向に、より多くの光を配光することが出来る。
【0032】
図3の(f)に示すように、3本のU字型を交差点11で交差させた形状の導光体95aを用いてもよい。図3の(f)に示す導光体95aは、図3の(e)に示す導光体95よりも、拡散部10がより周方向に広がる形状となる。したがって、LED基板3の垂直方向及び水平方向に改善された配光を、照明装置100の全周方向で得ることが出来る。
【0033】
実施の形態2に係る照明装置101では、前記複数個配置されたU字型の導光体9が、互いに交差していることを特徴とする。また、前記互いに交差したU字型の導光体9が、交差点11において互いに交わっていることを特徴とする。前記互いに交差したU字型の導光体9が交差点11において互いに交わって、1つの導光体95aを形成している。
【0034】
この実施の形態2の照明装置101では、導光体9が、互いに交差しているため、光が照明装置の全周にわたり、LED基板3の発光面31の垂直方向及び水平方向に改善された配光を照明装置101の全周方向で得ることが出来る。
【0035】
実施の形態3.
(3)第3の形態(図3(c)(d)):
本実施の形態では、高さの異なる2本のU字型の導光体9d,9eを用いて照明装置を構成する方式について説明する。
【0036】
図3(c)に示すとおり、本実施の形態では、2本の導光体9d,9eが交わらないように、高さの異なるU字型の導光体9d,9eを十字状に交差させる。図3(c)に示すように、導光体9dの2つの端面91dを、正方形の頂点に配置させた4つのLED素子8のうち対角線上の2つのLED素子8上にそれぞれ配置する。また、導光体9eの2つの端面91eを、残りの2つのLED素子8上にそれぞれ配置する。その他の構成は、実施の形態1で説明したものと同じであるため、その説明を省略する。
【0037】
高さの異なるU字型の導光体9d,9eを十字状に交差させることにより、導光体9dの拡散部10dと導光体9eの拡散部10eとが十字状に交差する。これにより、拡散部10(10d,10e)が、より周方向に広がる形状となる。
【0038】
本実施の形態によれば、高さの異なる2つのU字型の導光体9を組み合わせており、導光体を十字状に交わった形状に形成していないので、導光体9の加工・製造が容易である。
【0039】
図3(d)に示すように、3本の導光体9(9d,9e,9f)が交わらないように、高さの異なる3本のU字型の導光体9d,9e,9fを用いてもよい。
【0040】
この実施の形態3の照明装置では、前記互いに交差したU字型の導光体9が、各々の導光体9の高さが異なり、交差点11において交わらないことを特徴とする。
【0041】
この実施の形態3の照明装置では、互いに交差している導光体9が、互いの高さが異なり、交差点11で交わっていないため、複雑な形状のU字型の導光体9を必要とせず、加工費が抑えられる。
【0042】
実施の形態4.
(4)第4の形態(図4):
2つのLED素子8上にスパイラル状の導光体96の2つの下部端面912を積載配置する。スパイラル状の導光体96はスパイラル垂直部910(x軸に沿って立ち上がっている部分)と、スパイラル旋回部911(x軸に沿って螺旋状にねじれている部分)からなる。スパイラル状の導光体96はスパイラル垂直部910を除き、スパイラル旋回部911に光拡散剤が添加されている。それ以外は第1の実施の形態と同じであるので、その説明を省略する。
【0043】
透光性グローブ1の内面には光を拡散・反射する酸化チタンが塗布されて、光反射拡散膜2を形成している。
【0044】
この実施の形態4の照明装置102は、光源(LED素子8)が実装された基板(LED基板3)と、前記光源を点灯する点灯回路基板からなり、前記光源上にスパイラル型の導光体96を配置した照明装置102において、前記光源は、前記導光体96の2つの基部の下面(下部端面912)に、実装されたことを特徴とする。
【0045】
この実施の形態4の照明装置102は、スパイラル形の導光体96により導光体96の2つの基部の下面(下部端面912)に実装された光源の光が、照明装置102の中心部近くに導かれ、かつ基板面(発光面31)の垂直方向及び水平方向も含め、より広範囲に拡散するため、広い配光を得ることができる。
【0046】
また、この実施の形態4の照明装置102は、スパイラル型の導光体96が、パイプの一部または全面に光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されていることを特徴とする。
【0047】
この実施の形態4の照明装置102は、スパイラル形の導光体96が、パイプの一部または全面が光を拡散する加工(フロスト加工)または光を拡散する材料が添加されているため、より拡散効果が大きく、配光範囲を更に拡大することが出来る。
【0048】
実施の形態5.
(5)第5の形態(図5図6):
本実施の形態に係る照明装置103では、LED基板3の発光面31に12個のLED素子8が円状に配置されている(図6参照)。そして、円状に配置されている12個のLED素子8の上に半球状の半球導光体90が積載されている。半球導光体90は、中身がくりぬかれた状態であり、半球導光体90の厚みL2(図6参照)は、LED素子8の幅L1(図6参照)以上あればよい。
【0049】
半球導光体90には光拡散剤を添加した樹脂が使われている。それ以外は第1の実施の形態と同じである。図5図6に示すように、半球導光体90の下端面913は、幅L2の円形状をなす。そして、半球導光体90の下端面913は、円形に配置された12個のLED素子8に被せるように取り付けられる。半球導光体90の取付方法は、実施の形態1で説明した方法と同様である。
【0050】
12個のLED素子8から発せられた光は、半球導光体90の下端面913から、半球導光体90全体へと導光される。下端面913の厚み(幅)L2は、LED素子8の幅L1よりも大きいので、下端面913によりLED素子8を完全に覆うことになり、LED素子8から発せられる光をもれなく半球導光体90内部へ導光させることが出来る。
【0051】
本実施の形態では、半球状の半球導光体90を12個のLED素子8に被せる構成としたが、導光体は半球状でなくてもよい。導光体9は、例えば、ドーム状、釣鐘状、茄子状、瓢箪状、山状、こぶ状、半卵状、電球状でもよい。
【0052】
本実施の形態の照明装置103は、光源(LED素子8)が実装された基板(LED基板3)と、前記光源を点灯する点灯回路基板と、光源の発光面31を覆う透光性グローブ1とを備える照明装置103において、前記透光性グローブ1と照明装置本体5とを接合する照明装置103の平面上に設けられた基板上に半球型の導光体(半球導光体90)を配置し、前記半球導光体90の円周の底面(下端面913)に、光源が実装されたことを特徴とする。
【0053】
本実施の形態の照明装置103によれば、半球型の導光体(半球導光体90)を配置し、導光体(半球導光体90)の円周の底面に、光源が実装されたことにより、半球型の導光体(半球導光体90)全体が発光するため、透光性グローブ1の垂直方向並びに周方向の全域にわたって配光することが出来る。
【0054】
実施の形態6.
(6)第6の形態(図7図8図11):
本実施の形態に係る照明装置104では、図7図8に示すように、LED基板3の周辺部に円状に配置された12個のLED素子8の上に、半球状のグローブ導光体900を積載する。半球状のグローブ導光体900は透光性グローブ1を兼ねている。半球状のグローブ導光体900の内面902から外面901までの厚みL3は、LED素子8の幅L4以上あればよい(図8参照)。
【0055】
グローブ導光体900の下端面921(下端部端面)は、厚み(幅)がL3の円形状である。グローブ導光体900の下端面921には、グローブ導光体900内部に向かって12個の切り欠き部(12個の凹部903)が設けられ、そこにLED素子8が嵌合される。下端面921の厚み(幅)L3は、LED素子8の幅L4以上であるので、下端面921によりLED素子8を完全に覆うことになり、LED素子8から発せられる光をもれなくグローブ導光体900内部へ導光させることが出来る。
【0056】
グローブ導光体900には光拡散剤を添加した樹脂が使われている。それ以外は第1の実施の形態と同じである。
【0057】
LED素子8の光は導光体9により図11のような光路となり、180°以上の配光を実現するとともに、上記z方向により多くの光を配光することが出来る。
【0058】
本実施の形態の照明装置104は、半球型の導光体(グローブ導光体900)が、透光性グローブ1を兼ねることを特徴とする。
【0059】
本実施の形態の照明装置104によれば、半球型の導光体(グローブ導光体900)が透光性グローブ1を兼ねるため、構造が簡単で、かつより広範囲に半球型の導光体(グローブ導光体900)の垂直方向並びに周方向の全域にわたって配光することが出来る。
【0060】
本実施の形態の照明装置104によれば、半球型の導光体(グローブ導光体900)が、その内面902もしくは外面901に光を拡散する加工がなされているかまたは光を拡散する材料が添加されていることを特徴とする。
【0061】
本実施の形態の照明装置104によれば、半球型の導光体(グローブ導光体900)が、その内面902もしくは外面901に光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されているため、より拡散効果が大きく、配光範囲を更に拡大することが出来る。
【0062】
以上、実施の形態1〜6について説明したが、これらの2つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、1つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの2つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
【0063】
上記実施の形態1〜6では、光源が実装された基板と、前記光源を点灯する点灯回路基板とを備え、前記光源上にU字型の導光体を複数個配置した照明装置において、前記光源は、前記導光体の2つの基部の下面に実装され、前記複数個配置されたU字型の導光体は、互いに交差している照明装置の一例を説明した。
【0064】
また、前記互いに交差したU字型の導光体は、交差点において互いに交わっている照明装置の一例を説明した。
【0065】
また、前記互いに交差したU字型の導光体は、各々の導光体の高さが異なり、交差点において交わらない照明装置の一例を説明した。
【0066】
また、前記U字型の導光体は、水平部に、光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されている照明装置の一例を説明した。
【0067】
また、光源が実装された基板と、前記光源を点灯する点灯回路基板とを備え、前記光源上にスパイラル型の導光体を配置した照明装置において、前記光源は、前記導光体の2つの基部の下面に、実装された照明装置の一例を説明した。
【0068】
また、前記スパイラル型の導光体は、パイプの一部または全面に光を拡散する加工がされているかまたは光を拡散する材料が添加されている照明装置の一例を説明した。
【0069】
また、前記光源を覆う透光性のグローブを備える照明装置の一例を説明した。
【0070】
また、前記光源は発光ダイオードである照明装置の一例を説明した。
【符号の説明】
【0071】
1 透光性グローブ、2 光反射拡散膜、3 LED基板、8 LED素子、5 照明装置本体、6 外郭部、7 口金、9 導光体、10 拡散部、11 交差点、31 発光面、51 本体平面板、90 半球導光体、91 端面、95 導光体、95a 導光体、96 導光体、100,101,102,103,104 照明装置、900 グローブ導光体、901 外面、902 内面、903 凹部、910 スパイラル垂直部、911 スパイラル旋回部、912 下部端面、913 下端面、921 下端面、951 端面。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11