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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】6239309
(24)【登録日】2017年11月10日
(45)【発行日】2017年11月29日
(54)【発明の名称】照明ユニットおよびこれを用いた照明装置
(51)【国際特許分類】
F21S 8/00 20060101AFI20171120BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20171120BHJP
F21V 5/00 20150101ALI20171120BHJP
F21V 7/00 20060101ALI20171120BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20171120BHJP
【ＦＩ】
F21S8/00 100
F21S2/00 231
F21V5/00 510
F21V7/00 510
F21Y115:10
【請求項の数】5
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2013-166731(P2013-166731)
(22)【出願日】2013年8月9日
(65)【公開番号】特開2015-35384(P2015-35384A)
(43)【公開日】2015年2月19日
【審査請求日】2016年6月8日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】横田 昌広
(72)【発明者】
【氏名】高橋 健
(72)【発明者】
【氏名】小野 修
(72)【発明者】
【氏名】太田 英男
【審査官】
下原 浩嗣
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１１−０７００１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１２５７１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１２７９２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−２３４９０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−１７５６４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−１９２３８８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ２１Ｓ ８／００
Ｆ２１Ｓ ２／００
Ｆ２１Ｖ ５／００
Ｆ２１Ｖ ７／００
Ｆ２１Ｙ １１５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
指向性を有し線状に配置された光源列と、
前記光源列に沿って長手方向に引き延ばされた形状を有し、前記光源例に１対１に対応して覆うカバーと、を備え、
前記カバーは、幅方向の端部に設けられ前記光源列に沿って延在し、前記光源列の光軸に垂直な面に対して前記光源列の背面側に傾斜した反射面を有し、入射した光を前記反射面により反射して主たる光量を前記光源列の指向性方向に対して９０度以上異なる背面方向に照射するプリズム領域と、幅方向の中央領域に前記光源列に沿って延在し光を集光する集光部と、を有している照明ユニット。
前記光源列に沿って長手方向に引き延ばされた形状を有し、前記光源例に１対１に対応して覆うカバーと、を備え、
前記カバーは、幅方向の端部に設けられ前記光源列に沿って延在し、前記光源列の光軸に垂直な面に対して前記光源列の背面側に傾斜した反射面を有し、入射した光を前記反射面により反射して主たる光量を前記光源列の指向性方向に対して９０度以上異なる背面方向に照射するプリズム領域と、幅方向の中央領域に前記光源列に沿って延在し光を集光する集光部と、を有している照明ユニット。
【請求項2】
前記カバーは、前記プリズム領域の外側に設けられ、光を側面方向に照射する側面照射部を更に備えている請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項3】
前記集光部は、前記光源列の光軸に対して、前記プリズム領域と反対側に傾斜した方向に主たる光を集光する集光部である請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載の照明ユニットと、
前記照明ユニットを支持する支持体と、
を備える照明装置。
前記照明ユニットを支持する支持体と、
を備える照明装置。
【請求項5】
前記照明ユニットの前記プリズム領域から照射される光に対向して設けられたセードを備えている請求項４に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明の実施形態は、照明ユニットおよびこれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
照明装置に用いられる照明ユニットとしては、広く蛍光灯が用いられてきた。しかし、近年では蛍光灯よりも環境負荷の少ない発光ダイオード（ＬＥＤ）による照明ユニットを用いた照明装置が出始めている。また、有機ＥＬなど新たな照明ユニットも開発が進んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１１−１４５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ＬＥＤに代表されるような新たな照明ユニットでは照射する方向性が決まっており、蛍光灯のような全方位に照射することができない。これは、ＬＥＤの場合、発光する領域が平面であり、この平面の法線方向を中心とする正面方向にしか照射できないことによる。
【0005】
このような片側だけの照射は、照明装置によってはむしろ好都合であることもあるが、殆どの場合は蛍光灯との置換えに対して違和感のある照度空間になってしまう。特に、主照射方向の反対側にも照射が必要な照明装置においては、ＬＥＤに代表される照明ユニットでは反対側へは全く照射することが出来ず、極めて重要な問題となる。
【0006】
この発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、その課題は、主照射方向の反対側にも照射することのできる照明ユニット、およびこれを用いた照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態によれば、照明ユニットは、指向性を有し線状に配置された光源列と、前記光源列に沿って長手方向に引き延ばされた形状を有し、前記光源例に１対１に対応して覆うカバーと、を備え、前記カバーは、幅方向の端部に設けられ前記光源列に沿って延在し、設けられ前記光源列に沿って延在し、前記光源列の光軸に垂直な面に対して前記光源列の背面側に傾斜した反射面を有し、入射した光を前記反射面により反射して主たる光量を前記前記光源列の指向性方向に対して９０度以上異なる背面方向に照射するプリズム領域と、幅方向の中央領域に前記光源列に沿って延在し光を集光する集光部と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る照明装置について詳細に説明する。 （第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る照明ユニットとこれを用いた照明装置を示す斜視図、図２は、本実施形態に係る照明装置、比較例１、２に係る照明装置の照射エリアを比較して示す側面図である。
【0010】
図１に示すように、照明装置１０はＬＥＤからなる照明ユニット１を備え、壁面１２に設置する壁面設置型の照明装置として構成されている。照明装置１０は、上方壁面および天井を照射するとともに、照明装置１０のセード１１を照射するものである。照明装置１０は、例えば、水平方向に引き延ばされ長さ１．３ｍ程度に形成されている。図１では、照明装置１０の内部構造がわかるように側面板を省略して示している。
【0011】
照明ユニット１は、断面がほぼＵ字形状の金属製の筐体２と、筐体２に固定された細長い基板３と、この基板３上に線状に実装されたＬＥＤからなる光源４と、光源４を覆い光源４の配光を制御する機能を備えたカバー５と、を備えている。光源４は、例えば、基板３の法線方向に指向性を有している。カバー５は、細長く、長手方向に引き延ばされた形状を有している。
【0012】
照明装置１０は、壁面１２に固定される設置面を有するほぼＬ字形状の支持体１４と、支持体と隙間を置いてほぼ平行に対向する遮光壁１６と、支持体１４と遮光壁１６との間に設けられた矩形板状のセード１１と、を備えている。セード１１は、例えば、半透明の乳白樹脂で形成されている。支持体１４にブラケット１８が固定され、このブラケット上に照明ユニット１の筐体２が載置されている。これにより、照明ユニット１は、支持体１４と遮光壁１６との間に位置し、遮光壁およびセード１１と平行に延在している。
【0013】
図２（ａ）は、第１の実施形態に係る照明装置１０の照明エリアを示し、図２（ｂ）は、比較例１に係る、光源として蛍光灯を用いた照明ユニットを備えた照明装置の照射エリア、図２（ｃ）は、比較例２に係る、光源としてＬＥＤを用い、かつ、カバーを持たない照明ユニットを備えた照明装置の照明アリアをそれぞれ示している。
【0014】
図２（ｂ）に示すように、蛍光灯９を用いた比較例１の照明装置では、装置内部では蛍光灯９から全方位に光が照射され、照明装置により上方照射およびセード１１以外を遮光して上述の照射を実現している。図２（ｃ）に示すように、ＬＥＤからなる光源４を用いる照明ユニットを上向きで設置した場合、壁面１２は照射できるが、反対側となるセード１１を照射することができない。 図２（ａ）に示すように、本実施形態では、カバー５の配光制御作用により、ほぼ相反する２方向への光の照射を実現している。
【0015】
以下、第１の実施形態に係る照明ユニット１の配光制御作用について説明する。 図３は、本実施形態に係る照明装置の照明ユニットの断面図、図４は、照明ユニットの光線軌道を示す図、図５は照明ユニットの配光分布を示す図である。
【0016】
図３に示すように、照明ユニット１では、アルミニウム製の筐体２に搭載された基板３にＬＥＤからなる光源４が、例えば、水平方向に沿って１列に配列され、この光源４を例えば、ポリカーボネート等で形成された透明樹脂製のカバー５が覆っている。
【0017】
カバー５には、断面がほぼドーム状に形成され、光源４を覆っているとともに、その両端部が筐体２に支持されている。カバー５の幅方向の一端部近傍、ここでは、壁面１２と反対側の端部、つまり、セード１１側の端部近傍に、背面照射プリズム６が形成され、更に、カバー５の幅方向の中央部に、天井方向および壁面１２方向に光を集光する集光用のプリズム７あるいはレンズ（集光部）が形成されている。背面照射プリズム６および集光用のプリズム７は、カバー５の長手方向ほぼ全長に亘って延在している。
【0018】
図３および図４に示すように、背面照射プリズム６は、光源４からカバー５に入射した光線を全反射させ、基板３より背面側に方向を変えて出射し、照明装置１０のセード１１に向けて照射されるように調整する。すなわち、背面照射プリズム６は、光源４の指向性方向（基板３の法線方向）に対して９０度以上異なる反対側方向に光を全反射して照射する。また、カバー５の右半面（壁面１２側の半面）は緩く集光させた凸レンズを形成しているが、カバー５の左半面は、背面照射プリズム６を除く領域は、集光用のプリズム７を設けて出射する光線が壁面１２上方を照射するように調整している。
【0019】
照明ユニット１から照射される光は、背面照射プリズム６により、光源４から直接照射することのできない、基板３より背面側を照射するとともに、壁面１２に向けては壁面と平行な角度になるほど強い光度で照射する。これにより、照明ユニット１は、集光分布として蛍光灯で照射するより大きな壁面領域を均一に照射できるようにしている。
【0020】
このように、背面照射プリズム６を備えたカバー５を持つ照明ユニット１を用いることで、ＬＥＤのような指向性のある光源４を用いても正面側と背面側の相反する２つの方向を同時に照射することができる。
【0021】
次に、他の実施形態に係る照明ユニットおよび照明装置について説明する。後述する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に詳細に説明する。
【0023】
本実施形態によれば、ＬＥＤからなる光源４がそれぞれ線状に２列に並んで配置されている。カバー５は、２列の光源４を覆って設けられているとともに、背面照射プリズム６を一体に有して形成されている。
【0024】
光量を増やす等により光源４が２列構成になった場合でも、背面照射プリズム６を用いることで、照明装置により基板３よりも背面側を照射することができる。
【0025】
（第３の実施形態） 図９は第３の実施形態に係る照明装置および照射エリアを示す断面図、図１０は照明ユニットの断面図、図１１は照明ユニットの光線軌道を示す図、図１２は照明ユニットの配光分布を示す図である。
【0026】
照明装置１０は、床１３の近傍で壁面１２に設置され、壁面１２を照射するとともに床面１３を照射する。照明装置１０の照明ユニット１において、ＬＥＤからなる光源４がそれぞれ線状に２列に並んで配置されている。カバー５は、２列の光源４を覆って設けられているとともに、幅方向の両端部に背面照射プリズム６を一体に有している。
【0027】
光源４から出射した光の一部は、カバー５の両端部に設けられた背面照射プリズム６により床面１３側に照射される。また、背面照射プリズム６を除くカバー５の領域に設けられた集光レンズおよびプリズムは、光源４からの光の一部を集光し、壁面１２側に照射する。
【0028】
なお、照明ユニット１は汎用性を増すために左右対称に形成されている。そのため、照明ユニット１の長手方向をひっくり返して設置した場合でも全く同じ配光分布となる。
【0029】
このように構成されたな照明ユニット１を用いることにより、正反対となる２方向を同時に照射することが可能な照明装置が得られる。
【0030】
（第４の実施形態） 図１３は第４の実施形態に係る照明装置および照射エリアを示す断面図、図１４は照明ユニットの断面図、図１５は照明ユニットの光線軌道を示す図、図１６は照明ユニットの配光分布を示す図である。
【0031】
照明装置１０は、第３の実施形態と同様に、床１３の近傍で壁面１２に設置され、壁面１２を照射するとともに床面１３を照射する。照明装置１０の照明ユニット１において、ＬＥＤからなる光源４がそれぞれ線状に２列に並んで配置されている。カバー５は、２列の光源４を覆って設けられているとともに、幅方向の両端部に背面照射プリズム６を一体に有している。カバー５は、背面照射プリズム６の更に外側に、側面照射部８を備えている。これにより、照明装置１０は、側面方向であるセード１１に向けても照射可能としている。また、照明装置１０自体も発光して見えるように、カバー５は、透光性の乳白材料で構成され、装置自体がセード１１となっている。
【0032】
このような照明ユニット１を用いることにより、正反対となる２方向に加えて側面方向にも同時に照射することができる。
【0033】
なお、上述した実施形態では、照明装置は、主照射方向に光を集光させているが、必ずしも集光は必要ではなく、照明装置１０によっては、背面照射プリズム６により背面側への照射ができれば、正面方向へは集光なくてもよい。また、上述した実施形態は、光源を除く、すべての構成部材を押出成形による直線抜き製造することが可能であり、これにより、射出成型等では型抜きできない貼り出した形状の背面照射プリズムを備えたカバーを実現することができる。
【0035】
照明装置１０は、照明ユニット１と、この照明ユニットを覆うセード１１と、を備えている。照明ユニット１は、円柱形状の筐体（本体）２と、筐体の下面上に載置された環状の基板３と、この基板上に円環状に配列して実装された複数のＬＥＤからなる光源４と、光源４を覆うカバー５と、筐体内に設けられた図示しない駆動回路に接続され、筐体２から上方に延出した電源コード１５と、を備えている。セード１１は、両端が閉塞した円筒形状に形成され、筐体２に取り付けられて照明ユニット１全体を覆っている。照明装置１０は、図示の断面を中心軸Ｃの周りで回転させた形状を有している。
【0036】
筐体２は、円筒形状を成した金属製であり、中央部分がくりぬかれた中空構造となっている。中空部には駆動回路（図示せず）を収納している。筐体２は、光源４で発生した熱を外部に放熱する機能も有している。
【0037】
光源４は、基板３上に実装配置され、基板３の外径と内径のほぼ中間部に円環状に並んで、かつ、互いにほぼ等間隔をおいて配置されている。光源４は、基板３の法線方向に強い光を照射し、法線方向からの角度をθとするとき、ｃｏｓθに比例して側面方向への光度が弱くなっていく指向性を有している。基板３は、ドーナッツ型の平板形状を成した金属製であり、光源４で発生した熱を外部に放熱すると共に、筐体２へ伝導する機能も有している。
【0038】
図１７および図２０に示すように、光源４を覆うカバー５は、ポリカーボネートやアクリル等の透明樹脂によりほぼ環状に形成され、筐体２あるいは基板３に固定されている。カバー５は、外周側に形成され基板３から天井方向（基板３の背面方向）に向かって湾曲して延びる導光レンズ部（導光射出部）５ａと、内周側に形成され光を集光する集光レンズ部５ｂと、を有している。カバー５の後述するレンズ作用により、光源４が指向性のある光源であるにも関わらず、蛍光灯のような全方位照射が可能となっている。
【0039】
セード１１は、半透明の乳白樹脂で形成され、筐体２、光源４、基板３、カバー５で構成された照明ユニット１を覆っている。電源コード１５は、一端が筐体２に、他端が天井（図示せず）に固定されており、電源コード１５を通じて通電され駆動回路（図示せず）により発生した駆動電力により、基板３を介して光源４を点灯する。
【0040】
図２１は、比較例１として、光源に蛍光灯９を用いた照明装置のセード１１への照射度合いを示し、図２２は、比較例２として、光源４にＬＥＤを用い、かつ、カバー５を持たない照明装置のセード１１への照射度合いを示している。
【0041】
図２１に示すように、光源として蛍光灯９を用いた場合、照明装置内部では蛍光灯９から全方位に光が照射され、セード１１全体の照射を実現している。一方、図２２に示すように、カバー５がなく光源４のみの場合には、ＬＥＤからなる光源４の指光性により、セード１１の上面と側面上部に光を照射することができていない。
【0042】
本実施形態によれば、カバー５のレンズ作用により配光を制御することで、蛍光灯９と同じように、セード１１全体の照射を実現している。以下にその作用効果について説明する。
【0043】
図２３は、カバー５のレンズの作用を示し、図２４はカバーの光線軌道を示し、図２５はカバーの光度分布を示している。上述したように、カバー５の外周部には導光レンズ部５ａが形成されている。図２３ないし図２５に示すように、導光レンズ部５ａは、光源４から外側に放出された光を取り込み、一部の光を出射しながら光を側方および天井方向に導光する。この作用により、セード１１の側面および天面を均一に照射している。
【0044】
一方、カバー５の内周部には、集光レンズ部５ｂが形成されている。この集光レンズ部５ｂは、光源４から比較的直下方向（法線方向）に入射した光をそのまま直下方向に出射し、また、光源４から比較的水平方向に入射した光を内周側壁面部で全反射し直下方向に、出射する。すなわち、光源４から内側に向けて放出された光は、集光レンズ部５ｂにより直下方向に集光され、出射する。
【0045】
図２６は、本実施形態に係る照明装置１０をペンダントライトとして使用した場合の住空間の照射環境を模式的に示している。通常、このような住空間の場合には、主光源用の主照明装置３０が部屋中央の天井面３１に設置され、例えば、食卓などのテーブル３２の真上にペンダントライトが設置される。このような住空間において、ペンダントライトは、セード１１自体が光ると共にテーブル３２を集中的に照らす役割が必要とされ、それ以外の部分を照射する役割は主照明装置３０が担っている。そのため、ペンダントライトとしては、セード１１およびテーブル３２を照明する以外は、不要な照射となる。
【0046】
図２４および図２５に示したように、本実施形態に係る照明装置１０によれば、カバー５により、セード１１の側面および天面がほぼ均一に照射されること、直下のテーブルが集中的に照射されること、ペンダントライトとしては不要な照射となる斜め方向への出射が少なく、効率的に光を利用していること、がわかる。すなわち、カバー５により、良質な住空間を得ることが可能となる。
【0047】
以上のように、本実施形態によれば、導光レンズ部および集光レンズ部を有するカバー５を備える照明ユニット１を用いることで、ＬＥＤのような指向性のある光源４を用いても直下方向と天井面側の相反する２つの方向へ同時に光を照射することが可能な照明装置を得ることができる。
【0048】
なお、第５の実施形態では、セード１１が、筐体２、光源４、基板３、カバー５を有する照明ユニット１を覆う構成としているが、照明装置はセード１１がない構成としてもよい。この場合、カバー５自体が蛍光灯と同様な光り方をしていることには変わりがないため、特にセード１１の有無にこだわる必要はなく、照明ユニットのみの構成としても良い。
【0049】
また、第５の実施形態では、カバー５の内周部には集光レンズ部５ｂを形成したが、例えば、本照明装置１０を主照明として用いる場合には、直下のみを集中して照射するよりも、部屋の床面全体を均一に照射する方が好ましい。この場合、カバー５の内側には、特にレンズなどを形成する必要はない。例えば、図２７に示すように、カバー５の内周部については、レンズ作用のない均一厚の形状とすることが好ましい。すなわち、カバー５の内周側形状については、照明装置１０の使用環境により、適宜、最適な形状を選択すればよい。
【0050】
（第６の実施形態）図２８は、第６の実施形態に係る照明装置の断面図である。本実施形態によれば、第５の実施形態とセード１１の形状が異なっている。セード１１は、断面が円錐台形状に形成され、いわゆる傘状に形成されている。そして、セード１１は、筐体２に取付けられ、照明ユニット１の周囲を覆い、かつ、カバー５の下方を開放している。照明装置１０の他の構成は、第５の実施形態と同様である。
【0051】
第６の実施形態によれば、カバー５は第５の実施形態と同様の構成を成しているため、そのレンズ作用は変わらない。よって、上述した第５の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、照明装置１０の作用効果は、セード１１の形状に依存しない。そのため、セード１１は、例えば、多面体のような回転対称でない形状でもよく、ニーズに合わせ、適宜、形状を選択すればよい。
【0052】
本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0053】
１…照明ユニット、２…筐体、３…基板、４…光源、５…カバー、５ａ…導光レンズ部、５ｂ…集光レンズ部、６…背面照射プリズム、
７…集光プリズム、８…側面照射部、１０…照明装置、１１…セード