特許第6861538号(P6861538)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】6861538
(24)【登録日】2021年4月1日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】光源装置
(51)【国際特許分類】
   F21S 8/04 20060101AFI20210412BHJP
   F21S 8/02 20060101ALI20210412BHJP
   F21V 5/00 20180101ALI20210412BHJP
   F21V 5/02 20060101ALI20210412BHJP
   F21Y 115/10 20160101ALN20210412BHJP
【FI】
   F21S8/04 100
   F21S8/02 410
   F21V5/00 320
   F21V5/02 100
   F21Y115:10 300
【請求項の数】9
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2017-40813(P2017-40813)
(22)【出願日】2017年3月3日
(65)【公開番号】特開2018-6320(P2018-6320A)
(43)【公開日】2018年1月11日
【審査請求日】2019年11月18日
(31)【優先権主張番号】特願2016-123736(P2016-123736)
(32)【優先日】2016年6月22日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(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】110001461
【氏名又は名称】特許業務法人きさ特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】石井 健吾
(72)【発明者】
【氏名】前田 哲志
(72)【発明者】
【氏名】笹川 智広
【審査官】 飯塚 向日子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2013−137890(JP,A)
【文献】 国際公開第2015/133233(WO,A1)
【文献】 特開2013−137985(JP,A)
【文献】 国際公開第2012/033180(WO,A1)
【文献】 特開2015−191838(JP,A)
【文献】 実公昭39−000677(JP,Y1)
【文献】 特開2013−092717(JP,A)
【文献】 特開2014−086232(JP,A)
【文献】 特開2013−135141(JP,A)
【文献】 特開2008−098068(JP,A)
【文献】 特開2015−141826(JP,A)
【文献】 特開2011−199576(JP,A)
【文献】 特開2015−159028(JP,A)
【文献】 特表2015−507817(JP,A)
【文献】 特開2009−193902(JP,A)
【文献】 特開2009−205873(JP,A)
【文献】 特開2012−151017(JP,A)
【文献】 特開2016−075833(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21S 8/04
F21S 8/02
F21V 5/00
F21V 5/02
F21Y 115/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、
表面に前記光源が実装されている実装部材と、
前記光源から出射される光の光軸上に配設され、前記光源から出射される光の進行方向を制御する配光制御部材とを備え、
前記配光制御部材は、
前記光源に対向しかつ前記光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光が進行する媒質部と、前記媒質部と外部との境界面であって前記光が出射する出射面とを有し、
前記入射面は、前記光源へ向かって凸形状に傾斜している第1入射面と、
前記第1入射面の端部から前記光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら前記光軸から離れるよう傾斜している第2入射面とを有し、
前記出射面は、前記媒質部を挟んで前記第1入射面と対向し、連続的な曲面を形成しながら前記光源へ向かって凹形状に傾斜している第1出射面と、前記第1出射面の端部から前記光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら前記光軸に近づくよう傾斜している第2出射面とを有し、
前記光源から出射され前記第1入射面に入射する光は、前記第1入射面で屈折し、前記第1出射面から外部に出射し、前記光源から出射され、前記第2入射面に入射する光のうち、前記第1入射面の端部側に入射した光は、前記第1出射面で全反射し前記第2出射面から外部に出射し、前記光源から出射され、前記第2入射面に入射する光のうち、前記光源側に入射した光は、前記第2出射面で全反射し、前記第1出射面から外部に出射するよう、前記配光制御部材が構成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項2】
前記配光制御部材の前記第1入射面に複数の略円弧状の凹みが連続的に形成されており、前記光軸から離れるに従って、前記凹みの曲率が小さくなることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
【請求項3】
前記配光制御部材の前記第1入射面に複数の山折り部と複数の谷折り部とが連続して繰り返される蛇腹状の凹凸部が形成されており、前記谷折り部を構成する一対の斜面は、それぞれ直線状斜面であることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
【請求項4】
前記蛇腹状の凹凸部の前記複数の谷折り部のうち、前記光軸上の前記谷折り部の前記一対の斜面を前記光軸と直交する面に投影した長さが同一であり、
前記光軸から離れるに従って、前記谷折り部の前記一対の斜面のうち前記光軸に近い側の斜面である第1斜面を前記光軸と直交する面に投影した長さは小さくなり、前記谷折り部の前記一対の斜面のうち前記光軸から遠い側の斜面である第2斜面を前記光軸と直交する面に投影した長さは大きくなることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。
【請求項5】
前記第2斜面の前記光軸と直交する方向に対する角度は、前記光軸から離れるに従って小さくなることを特徴とする請求項4に記載の光源装置。
【請求項6】
前記光源から出射される光の配光領域は、
前記第2入射面に入射し、前記第2出射面で全反射し、前記第1出射面から外部に出射する光で形成される第1の配光領域と、
前記第2入射面に入射し、前記第1出射面で全反射し、前記第2出射面から外部に出射する光で形成される第2の配光領域と、
前記第1入射面に入射し、前記第1出射面から外部に出射する光で形成される第3の配光領域とにより形成され、
前記第1の配光領域と前記第3の配光領域は連続的に形成され、前記第2の配光領域は、鉛直角90度以上の領域に形成され、前記第1の配光領域および前記第3の配光領域と、前記第2の配光領域との間は、非配光領域が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項7】
前記光源と前記配光制御部材の間に拡散部材が設けられており、前記拡散部材は、透過性を有し、前記光源から出射された光を拡散させる拡散板と、前記光源から出射された光を反射する反射板とを有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項8】
前記実装部材および前記配光制御部材は、前記光軸を中心として回転対称の形状を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光源装置。
【請求項9】
前記配光制御部材において前記第2入射面および前記第2出射面の延長上に形成されている端部が天井板に形成された穴の縁部に隣接するよう、前記天井板に埋め込まれて設置されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、照明器具として適用可能な光源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、低消費電力且つ長寿命という利点から、LED(Light Emiiting Diode、発光ダイオード)を光源とする照明器具が急速に普及してきている。しかしながら、LED光源は、従来の蛍光ランプや白熱ランプ等の光源に比べて光の指向性が強く、グレアが生じやすい。また、LED光源を備えた照明器具が天井に設置された場合、照明器具本体の直下のみが照射され、壁に設置された場合、照明器具本体の前方のみが照射され、天井や壁が照射されず、照明空間の明るさ感が得られ難い場合がある。
【0003】
特許文献1には、LED光源を備え、天井に埋設配設される照明器具が記載されている。特許文献1の照明器具は、LED光源を配置する器具本体と、LED光源の光出射方向において器具本体の前方に配設される配光制御部材とを備えている。この配光制御部材は、光源の取り出し面から出射される光の配光を制御する部材であり、取り出し面と対向し、LED光源からの光が入射する入射面と、入射面から入射した光が進行する媒質部と、入射光が出射する出射面と、入射光を媒質部に全反射する反射面とを有している。そして、入射面は光源の取り出し面と平行な平坦面とし、出射面は媒質部を挟んで入射面と対向する第1出射面と、第1出射面と反射面を囲む筒状の第2出射面とを有し、反射面は第1出射面の周縁から第2出射面の前端に向かって傾斜する傾斜面からなっている。配光制御部材の各面をこのように構成することにより、単一のLED光源で床面と天井面の双方に必要十分な光を照射させている。
【0004】
また、特許文献2には、光を出射する光源と、光源から出射された光が入射する入射面、および入射面に対向する出射面を備え、光源から出射された光の進行方向を変える回転対称のレンズとを有する光源装置を用いた照明装置が記載されている。回転対称のレンズは、入射面の側に設けられ、入射された光を拡散する第1の凹部と、第1の凹部の外周に設けられ、入射された光を出射面の側に導光する第2の凹部と、出射面の側に設けられ、第1の凹部と対向して光を拡散する対向面と、対向面の外周に設けられ、入射された光を入射面の側に全反射する周囲面とを有している。そして、レンズから出射される光の配光領域は、対向面において形成される第1の配光領域と、周囲面において形成され、入射面よりも光源側に設けられる第2の配光領域と有し、さらに、第1の配光領域と第2の配光領域との間には非配光領域が形成されている。特許文献2の光源装置は、第1の配光領域と第2の配光領域との間に非配光領域を形成することにより、グレアと感じる領域に光が照射されることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2015−191838号公報
【特許文献2】特開2015−170604号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載の照明器具は、天井面を照らす光の光路が、反射板、反射面、および空隙において複雑に存在し、天井面の照度にリング状のムラが生じやすいという問題がある。
【0007】
また、特許文献2に記載の照明装置においては、天井面を照らす光の光路として、メインルートおよびサブルートの2つのルートが存在している。メインルートは、入射面より入射した光がレンズ媒質内を進み反射面である周囲面で全反射し、出射面から出射されるルートである。サブルートは、入射面より入射した光が空隙でレンズ媒質内から一旦出た後、レンズ媒質内に再入光して、また周囲面で全反射し、出射面から出射されるルートである。そのため、天井面の照度にリング状のムラが生じる可能性がある。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、天井面を照度のムラを生ずる事無く明るくし、照明空間の明るさ感の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る光源装置は、光源と、表面に前記光源が実装されている実装部材と、前記光源から出射される光の光軸上に配設され、前記光源から出射される光の進行方向を制御する配光制御部材とを備え、前記配光制御部材は、前記光源に対向しかつ前記光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光が進行する媒質部と、前記媒質部と外部との境界面であって前記光が出射する出射面とを有し、前記入射面は、前記光源へ向かって凸形状に傾斜している第1入射面と、前記第1入射面の端部から前記光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら前記光軸から離れるよう傾斜している第2入射面とを有し、前記出射面は、前記媒質部を挟んで前記第1入射面と対向し、連続的な曲面を形成しながら前記光源へ向かって凹形状に傾斜している第1出射面と、前記第1出射面の端部から前記光源が位置する側へ向かって延び、連続的な曲面を形成しながら前記光軸に近づくよう傾斜している第2出射面とを有し、前記光源から出射され前記第1入射面に入射する光は、前記第1入射面で屈折し、前記第1出射面から外部に出射し、前記光源から出射され、前記第2入射面に入射する光のうち、前記第1入射面の端部側に入射した光は、前記第1出射面で全反射し前記第2出射面から外部に出射し、前記光源から出射され、前記第2入射面に入射する光のうち、前記光源側に入射した光は、前記第2出射面で全反射し、前記第1出射面から外部に出射するよう、前記配光制御部材が構成されているものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明の光源装置が天井に取り付けられた場合、複数の光源が位置する方向へ向かって延び、連続した曲面を形成しながら光軸に近づくよう傾斜している第2出射面から出射する光によって、天井面が照射される。そして、本発明によれば、第2出射面から出射する光の光路は、複数の光源から出射され、第2入射面に入射し、第1出射面で全反射し、第2出射面から外部に出射する光路のみである。従って、天井面の照度にムラが生じることが防止され、照明空間の明るさ感の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の実施の形態1における光源装置の斜視図である。
図2】実施の形態1における光源装置の分解斜視図である。
図3図1の線A−A矢視断面図である。
図4】実施の形態1に係る光源装置の光の経路を示す図である。
図5】実施の形態1に係る光源装置の光の経路を示す図である。
図6】実施の形態1における光源装置の配光曲線図である。
図7】実施の形態1の光源装置を天井に取り付けた状態を示す図である。
図8】本発明の実施の形態2における光源装置の斜視図である。
図9】実施の形態2における光源装置の断面図である。
図10】本発明の実施の形態3における光源装置の配光制御部材の断面図である。
図11】実施の形態3に係る光源装置の光の経路を示す図である。
図12】実施の形態3に係る光源装置の光の経路を示す図である。
図13】実施の形態3に係る光源装置の配光曲線図である。
図14】実施の形態1に係る光源装置の配光曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。以下の実施の形態の説明中で「上」、「下」、「左」、「右」といった用語を使用して方向を説明するが、これらの用語は本実施の形態に係る装置、器具、および部品等における相対的な配置関係および相対的な方向を説明するための便宜上のものである。また、本発明は図面に記載した具体的な形状、構造等のみに限定されるものではない。
【0013】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における光源装置の斜視図である。図2は、実施の形態1における光源装置の分解斜視図である。図3は、図1の線A−A矢視断面図である。光源装置100は長尺部材であり、光源110と、基板120と、筐体130と、係止部材170と、配光制御部材140と、端板150とを備えている。なお、以降の説明において、矢印Xは光源装置100の長手方向、矢印Xと直交する矢印Yは光源装置100の短手方向、矢印Xおよび矢印Yと直交する矢印Zは光源110の光軸OPの方向である。光源110は、合成光として白色光を得る光源としてもよく、具体的には波長440nm〜480nm程度の青色光を発する光源チップと青色光を黄色光に波長変換する蛍光体を樹脂パッケージ内に配した発光素子であってもよい。
【0014】
基板120は、長方形の薄板状の部材であり、一方の表面に光源110が複数個、実装されている。複数の光源110は、基板120の長辺に沿って直線状に並べて配置されている。複数の光源110のそれぞれは、基板120の表面において基板120の短辺と平行な方向の略中央に位置している。また、基板120にはダイオードなどの回路素子およびコネクタ等の端子(いずれも図示せず)も実装されている。なお、基板120の表面に白色レジストを塗布し、光の反射率を高めても良い。光源110が実装されている基板120の光の反射率を高めることで、光源装置100の発光効率を上げることができる。
【0015】
筐体130は、筐体正面131と一対の筐体側面132とを有している。筐体正面131は、長方形の薄板状の部材であり、長辺の長さは基板120の長辺の長さよりわずかに長く、短辺の長さは基板120の短辺の長さよりわずかに長い。一対の筐体側面132は、筐体正面131の長辺の端部のそれぞれから同一方向に向けて立設されている。すなわち、筐体130の横断面形状は略U字型を有している。基板120は、光源110が実装されていない表面を、筐体正面131の筐体側面132が延びている側と反対側を向いている面に接着剤などにより接着させることにより取り付けられている。筐体130は基板120を保持することに加え、光源110から発生する熱を放熱する放熱板もしくはヒートシンクの役割も兼ねている。
【0016】
係止部材170は長尺部材であり、保持部171と拡散部172とを有している。筐体130は、筐体正面131に基板120が取り付けられた状態で、保持部171内に保持されている。拡散部172は、拡散板173と一対の反射板174とを有する。拡散板173は光の透過性を有しており、短手方向の中央部が光源110から離れるよう凸状に湾曲している。基板120に実装されている光源110が出射した光は、拡散板173により拡散される。これにより光源110の輝度が緩和される。また、本実施の形態1では、複数の光源110が基板120の長辺に沿って直線状に並べて配置されているが、このような配置による明暗むらも拡散板173により軽減される。一対の反射板174は、略長方形状の薄板であり、それぞれ短手方向の中央部において拡散板173の端部に接続されている。一対の反射板174は、光源110に近づくにつれ光軸OPに近づき、光源110から遠くなるにつれ光軸OPから離れるよう傾斜している。光源110から出射される光のうち光軸OPから外れる光は反射板174で反射され、拡散板173に導かれる。係止部材170は、光軸OPを中心として左右対称の形状を呈している。
【0017】
配光制御部材140は長尺部材であり、光源110の光軸OPを中心として左右対称の形状を呈している。配光制御部材140は、光源110に対向し、かつ光源110から出射される光が入射される入射面142と、入射面142から入射した光が進行する媒質部141と、媒質部141の外部との境界面であって光が出射する出射面145とを有している。入射面142は、空気と媒質部141との境界面であり、第1入射面143と第2入射面144とを有している。第1入射面143は、光源110と対向し基板120に沿って延びており、短手方向の中央部が最も光源110へ近づくよう、光源110へ向かって緩やかに凸形状に傾斜している。第2入射面144は、第1入射面143の長手方向に延びる端部から上方向へ、すなわち光源110の位置する側へ向かって延びており、連続的な曲面を形成しながら光軸OPから離れるよう傾斜している。出射面145は、第1出射面146と第2出射面147とを有している。第1出射面146は、媒質部141を挟んで第1入射面143と対向し、短手方向の中央部が最も光源110へ近づくよう、連続的な曲面を形成しながら光源110へ向かって凹形状に傾斜している。第2出射面147は、第1出射面146の端部から上方向へ、すなわち光源110の位置する側へ向かって延びており、連続的な曲面を形成しながら光軸OPに近づくよう傾斜している。
【0018】
第1入射面143の中央部143aの表面には、略円弧状の複数の凹みが連続的に形成されている。複数の凹みのそれぞれの曲率は、第1入射面143の短手方向の中央部に近い凹みの曲率ほど大きく、中央部から離れた凹みの曲率ほど小さくなっている。換言すると、光軸OPから離れるに従って、凹みの曲率は次第に小さくなっている。
【0019】
配光制御部材140において、第2入射面144および第2出射面147の延長上には、光軸OPから離れる方向に延びる係止部148が形成されている。係止部材170の拡散部172の長手方向の両端部には、断面形状が鉤型のフランジ172Aが形成されている。係止部148は、フランジ172Aに挿入されて係合しており、これにより配光制御部材140は係止部材170に支持されている。
【0020】
配光制御部材140は、押し出し成形にて一体的に形成してもよく、射出成形により形成された各部材を接着などによる貼り付け作業にて一体的に形成しても良い。図1および図2に示すように、光源装置100の長手方向の両端部において、係止部材170の拡散部172と配光制御部材140とで形成されている開口部には、端板150が接着剤により取り付けられており、各開口部は端板150により塞がれている。
【0021】
次に、本実施の形態1に係る光源装置100の光の経路について説明する。図4は、実施の形態1に係る光源装置の光の経路を示す図である。図4では、光の経路を明示するため、各部材の断面のハッチングは省略されている。光の経路は、光源110における光軸OPの中心から出射された光のY−Z平面における経路を示すものである。そして、光軸OPの方向(矢印Z方向)の線を基準線、すなわち鉛直角0度の線として、その基準線からの角度がそれぞれ異なって出射された光の経路について説明する。なお、水平方向は、基準線から90度の角度で延びる方向である。
【0022】
先ず、基準線からの角度が最も大きい角度光L1の経路について説明する。図4に示すように、角度光L1は、光源110から第2入射面144に向けて出射された光のうち、一部の光に該当するものである。この角度光L1は、第2入射面144で屈折され、媒質部141内を進み第2出射面147で全反射され、第1出射面146から、光軸OPを跨いで反対側、すなわち、図4において左斜め下方向に出射する。
【0023】
次に、基準線からの角度が中程度の角度光L2の経路について説明する。図4に示すように、角度光L2は、光源110から第2入射面144に向けて出射された光のうち、一部の光に該当するものである。この角度光L2は、第2入射面144で屈折され、媒質部141内を進み第1出射面146で全反射され、第2出射面147から水平方向の角度90°よりも大きい角度、すなわち、図4において右斜め上方向に出射する。
【0024】
そして、基準線からの角度が最も小さい角度光L3の経路について説明する。図4に示すように、角度光L3は、光源110から第1入射面143に向けて出射された光に該当するものである。この角度光L3は、第1入射面143で屈折され、その後、第1出射面146で屈折し、外部に、すなわち図4において下方向に出射される。図5は、実施の形態1に係る光源装置の光の経路を示す図である。図5では、実施の形態1に係る光源装置の光のうち基準線からの角度が最も小さい角度光の経路が示されている。図5に示すように、第1入射面143の中央部143aには上述の略円弧状の凹みが連続的に形成され、中心から周囲部になるにつれ、すなわち光軸OPから離れるに従って、円弧の曲率が小さくなっている。この凹みには、光を散乱する効果があるが、中心部から徐々にこの曲率を小さくすることで、直下方向に出射される光の量と輝度を抑えることができる。
【0025】
以上のように、本実施の形態1において、光源110から出射され第2入射面144に入射する光の光路は、角度光L1に代表されるように、第2入射面144で屈折され、媒質部141内を進み第2出射面147で全反射され、第1出射面146から、左斜め下方向に出射する光路と、角度光L2に代表されるように、第2入射面144で屈折され、媒質部141内を進み第1出射面146で全反射され、水平方向の角度90°よりも大きい角度で、右斜め上方向に出射する光路とを含んでいる。
【0026】
次に、本実施の形態1に係る光源装置100の作用について説明する。図6は、実施の形態1における光源装置の配光曲線図である。図6は、図1の線A−A矢視断面、すなわちY−Z平面における配光曲線を示している。図6(a)は、実施の形態1に係る光源装置100の光の照射領域を示す配光分布である。さらに、図6(b)は、光源装置100から出射される光の配光領域の内、第1の配光領域1、第2の配光領域2、および第3の配光領域3に分解し、示した図である。ここで、第1の配光領域1とは、第2入射面144に入光し、第2出射面147で全反射し、第1出射面146から外部に出射する光で形成される配光領域である。第2の配光領域2とは、第2入射面144に入光し、第1出射面146で全反射し、第2出射面147から外部に出射する光で形成される配光領域である。第3の配光領域3とは、第1入射面143に入光し、第1出射面146から外部に出射する光で形成される配光領域である。第1の配光領域1は、前述の角度光L1に代表される光、第2の配光領域2は、前述の角度光L2に代表される光、第3の配光領域3は、前述の角度光L3に代表される光を示している。
【0027】
第1入射面143の中央部143aに略円弧状の凹みが連続的に形成され、光軸OPから離れるに従って、円弧の曲率は小さくなっている。この凹みには光を散乱する効果があり、第1の配光領域1を広げることができる。従って、図6(b)に示すように、第1の配光領域1と第3の配光領域3は連続的に形成されている。また、第2の配光領域2は、鉛直角90度以上の領域に形成され、第1の配光領域1および第3の配光領域3と、第2の配光領域2との間の範囲γには、光が出射されていない。すなわち、範囲γは非配光領域4である。この範囲γにて出射される光は、グレアを引き起こす光である。このように、本実施の形態1によれば、1個の光源110で上方照射および下方照射が可能であり、かつY−Z平面においてグレアを感じる領域に光が照射されることを抑制することができる。
【0028】
なお、図6(a)および図6(b)における上半球の配光と、下半球の配光との割合は、第2入射面144の形状、又は第1出射面146および第2出射面147の形状を適宜設定することによって、変更することができる。
【0029】
図7は、実施の形態1の光源装置を天井に取り付けた状態を示す図である。天井板180に形成された穴の段部に係止部材170の拡散部172のフランジ172Aが嵌合している。すなわち、光源装置100は、拡散部172の端部が天井板180に形成された穴の縁部に隣接するよう、天井板180に取り付けられている。これにより、光源装置100は室内および天井面を照らす照明器具として機能する。
【0030】
なお、本実施の形態1では、係止部材170に拡散板173を設けているがこれに限るものではない。光源110に、例えば有機EL(Electro Luminescence)光源のように面発光するものを用いれば、拡散板173を設けなくてもよい。
【0031】
本実施の形態1によれば、光源装置100において水平方向の角度90°よりも大きい角度で、図4において右斜め上方向に出射するのは角度光L2のみである。換言すると、第2出射面147から出射する光により形成される第2の配光領域2のみが光源装置100により天井面が照射される領域である。そして、第2出射面147は連続的な曲面を形成している。従って、光源装置100が天井板180に取り付けられた状態において、天井面の照度にムラが生じることが防止され、照明空間の明るさ感の向上が図られる。
【0032】
本実施の形態1によれば、第1の配光領域1と第3の配光領域3は連続的に形成されている。従って、光源装置100が天井板180に取り付けられた状態において、室内の照度にムラが生じることが防止される。
【0033】
本実施の形態1によれば、第1入射面143の中央部143aに略円弧状の凹みにより、第1の配光領域1を広げることができる。従って、天井板180に取り付けられている光源装置100を下方から見上げたとき、不快な眩しさを抑えることができる。
【0034】
本実施の形態1によれば、Y−Z平面において、第1の配光領域1および第3の配光領域3と、第2の配光領域2との間の範囲γには、光が出射されず、グレアを引き起こすことがない。従って、天井板180に取り付けられている光源装置100を下方から見上げたとき、不快なまぶしさを与えることがない。
【0035】
実施の形態2.
次に、図8および図9を用いて本実施の形態2に関して説明する。図8は、本発明の実施の形態2における光源装置の斜視図である。図9は、実施の形態2における光源装置の断面図である。本実施の形態2において、光源装置200は、複数のLED210と筐体230とレンズ240とを備えている。図8および図9において、矢印Zは光源装置200の光軸OP’の方向、矢印Xおよび矢印Yはそれぞれ光軸OP’に直交し、かつ互いに直交する方向である。
【0036】
LED210は、COB(Chip on Board)タイプのものを用いてもよい。具体的には、LED210は、セラミック基板上に波長440nm〜480nm程度の青色光を発する、発光素子であるLEDチップを高密度で直接実装し、その上に青色光を黄色光に波長変換する蛍光体を混入したシリコーン樹脂を配したCOBタイプのLEDを用いてもよい。
【0037】
筐体230は、基部231と載置部232とを有しており、好ましくはダイキャスト法で製造されたアルミニウム製の部材である。基部231は円形の底面231Aと、底面231Aの縁部から上方に向けて延びるリング状の壁部231Bとを有しており、略U字型の断面形状を有している。載置部232は円盤状を有しており、基部231の底面231Aにおいて上方向に向けて延びるよう、基部231と一体的に立設されている。壁部231Bと載置部232との間には所定の空隙が周方向の全体にわたって形成されている。壁部231Bの端部の縁部には、周方向の全体にわたって外方にむけて延びるフランジ232Aが形成されている。筐体230は回転対称の形状を有している。
【0038】
LED210は、筐体230の載置部232の表面に実装され、ネジ締結により固定されている。LED210は光軸OP’が、筐体230の軸心と一致するよう、配置されている。また、基部231において載置部232が設けられている面と反対側の面には、フィン233が一体的に形成されており、LED210から発する熱はフィン233を介して放熱される。
【0039】
レンズ240は、全体として略円筒状の部材であり、図4を参照して説明した上述の実施の形態1の配光制御部材140と同様の光学特性を有している。すなわち、レンズ240は、LED210に対向し、かつLED210から出射される光が入射される入射面242と、入射面242から入射した光が進行する媒質部241と、媒質部241の外部との境界面であって光が出射する出射面245とを有している。入射面242は第1入射面243と第2入射面244とを有している。第1入射面243は、LED210と対向し、レンズ240の光軸を中心として円形に広がっている。第2入射面244は、第1入射面243の縁部から下方向へ、すなわちLED210の位置する側へ向かってテーパー状に延びており、レンズ240の光軸から離れるよう傾斜している。出射面245は、第1出射面246と第2出射面247とを有している。第1出射面246は、媒質部241を挟んで第1入射面243と対向し、第1入射面243と同様、レンズ240の光軸を中心として円形に広がっている。第2出射面247は、第1出射面246の縁部から下方向へ、すなわちLED210の位置する側へ向かって延びており、レンズ240の光軸に近づくよう傾斜している。レンズ240において、第2入射面244および第2出射面247の延長上には、下方向に延びる係止部248が形成されている。
【0040】
係止部248は、筐体230の壁部231Bと載置部232との間の空隙に挿入されており、これによりレンズ240は筐体230に支持されている。この状態において、レンズ240の光軸、LED210の光軸OP’、筐体230の軸心が一致するよう、各部材の寸法および各部材間の位置関係は構成されている。すなわち、本実施の形態2において、レンズ240および筐体230は、LED210の光軸OP’を中心に回転対称となっている。従って、LED210から出射される光は、光軸OP’を含む面で切断したすべての断面において、図4で示されている実施の形態1の配光制御部材140による経路と同様の経路で配光される。
【0041】
図9に示すように、天井板280に形成された開口部の縁部に筐体230のフランジ232Aが係止されている。すなわち、光源装置200は、筐体230の壁部231Bの端部が天井板280に形成された穴の縁部に隣接するよう、天井板280に取り付けられている。これにより、光源装置200は室内および天井面を照らす照明器具として機能する。なお、LED210は不図示の電源ボックス内に内蔵されている電源回路に電気的に接続されており、LED210の点灯は、この電源回路を介して制御される。
【0042】
本実施の形態2のレンズ240は、上述の実施の形態1の配光制御部材140と同様の光学特性を有している。従って、光源装置200が天井板280に取り付けられた状態において、天井面の照度にムラが生じることが防止され、照明空間の明るさ感の向上が図られる。また、天井板280に取り付けられている光源装置200を下方から見上げたとき、不快な眩しさを与えることもない。
【0043】
実施の形態3.
図10は、本発明の実施の形態3における光源装置の配光制御部材の断面図である。図10は、本実施の形態3の光源装置を図1の線A−Aに相当する位置で切断した断面のうち、配光制御部材の第1入射面と第1出射面とを示す図であり、Y−Z平面における第1入射面と第1出射面の構成を示している。図10に示すように、本実施の形態3の配光制御部材は、第1入射面1000と第1出射面1010と媒質部1020とを有している。第1入射面1000は実施の形態1の第1入射面143に相当し、第1出射面1010は実施の形態1の第1出射面146に相当し、媒質部1020は実施の形態1の媒質部141に相当する。図10においては、第1入射面1000および第1出射面1010の一部、すなわち光軸OPの近傍から配光制御部材の短手方向の両端部のうちの一方の端部までの部分が示されている。尚、本実施の形態3において、他の部材は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
【0044】
第1入射面1000の中央部には、光源装置の短手方向に沿って複数の山折り部と複数の谷折り部とが連続して繰り返される蛇腹状の凹凸部1001が形成されている。蛇腹状の凹凸部1001の中央部、すなわち光軸OPと交差する部分には、谷折り部1021が形成されている。そして、谷折り部1021から、配光制御部材の一方の端部の方向(図10中の左方向)へ向かって、山折り部1031〜1036と谷折り部1022〜1026が交互に連続して形成されている。
【0045】
谷折り部1021を構成する一対の斜面1021Bと1021Cは、それぞれ直線状斜面である。換言すると、斜面1021Bおよび1021Cの光軸OPと直交する面に対する角度は、それぞれの斜面の途中で変化することなく一定である。同様に、谷折り部1022〜1026を構成する一対の斜面のうち光軸OPに近い側の斜面1022C〜1026C(第1斜面)、および谷折り部1022〜1026を構成する一対の斜面のうち光軸OPから遠い側の斜面1022B〜1026B(第2斜面)も、直線状斜面である。これらの直線状斜面は、光軸OPと直交する面に対する角度を維持したまま光源装置の長手方向であるX方向に沿って延びている。
【0046】
斜面1021Bを光軸OPと直交する面へ投影した長さ1Bと、斜面1021Cを光軸OPと直交する面へ投影した長さ1Cとは同一である。谷折り部1022〜1026を構成する一対の斜面のうち光軸OPに近い側の斜面1022C〜1026C(第1斜面)を光軸OPと直交する面へ投影した長さ、換言すると水平方向の長さをそれぞれ2C、3C、4C、5C、6Cとすると、2C>3C>4C>5C>6Cとなっている。また、谷折り部1022〜1026を構成する一対の斜面のうち光軸OPから遠い側の斜面1022B〜1026B(第2斜面)を光軸OPと直交する面へ投影した長さ、換言すると斜面1022B〜1026Bの水平方向の長さをそれぞれ2B、3B、4B、5B、6Bとすると、2B<3B<4B<5B<6Bとなっている。
【0047】
すなわち、谷折り部1022〜1026を構成する一対の斜面のうち光軸OPに近い側の斜面1022C〜1026Cを光軸OPと直交する面へ投影した長さは、光軸OPから離れるに従って小さくなっている。谷折り部1022〜1026を構成する一対の斜面のうち、光軸OPから遠い側の斜面1022B〜1026Bを光軸OPと直交する面へ投影した長さは、光軸OPから離れるに従って大きくなっている。
【0048】
さらに、谷折り部1021の1Bと1Cを足した長さ1A、谷折り部1022の2Bと2Cとを足した長さ2A、谷折り部1023の3Bと3Cとを足した長さ3A、谷折り部1024の4Bと4Cとを足した長さ4A、谷折り部1025の5Bと5Cとを足した長さ5A、および谷折り部1026の6Bと6Cとを足した長さ6Aは同一である。すなわち、本実施の形態3において、谷折り部1021〜1026を光軸OPと直交する面へ投影した長さは同一である。
【0049】
また、谷折り部1021〜1026を構成する一対の斜面のうち光軸OPから遠い側の斜面1021B〜1026Bの光軸OPと直交する方向に対する角度α1〜α6は、光軸OPから離れるに従って小さくなっている。
【0050】
尚、第1入射面1000の第1入射面1000の凹凸部1001は、図10に示す蛇腹状の凹凸形状が光軸OPを中心として線対称に形成された形状を有している。
【0051】
図11は、実施の形態3に係る光源装置の光の経路を示す図である。図11において、実施の形態1の光源装置の配光制御部材と同一の部材には図5の符号と同一の符号が付されている。本実施の形態3における第1入射面1000の中央部には上述した蛇腹状の凹凸部1001が形成されており、谷折り部を構成する一対の斜面は、それぞれ直線状に形成されており、斜面の途中で角度は変化してはいない。従って、図11において符号11Aで示すように、第1入射面1000から入射する光のうち、谷折り部を構成する一対の斜面のうち光軸OPから遠い斜面(第2斜面)から入射する光については、所望の方向に配光制御して第1出射面1010から出射させることができる。本実施の形態3において、第2斜面の角度は、Y−Z平面の配光において、グレアを引き起こす領域には光が照射されない角度に設定されている。尚、X−Z平面の配光については後述する。また、図11において符号11Bで示すように、第1入射面1000から入射する光のうち、谷折り部を構成する一対の斜面のうち光軸OPに近い斜面から入射する光については、下から見たときの見かけの発光部を大きくして第1出射面1010から出射させることができる。
【0052】
谷折り部1022〜1026を構成する一対の斜面のうち、光軸OPから遠い側の斜面1022B〜1026B(第2斜面)を光軸OPと直交する面へ投影した長さは、光軸OPから離れるに従って大きくなっている。従って、本実施の形態3によれば、所望の方向に配光制御して第1出射面1010から出射させることができる光の割合を増やすことができる。また、谷折り部1022〜1026を構成する一対の斜面のうち、光軸OPに近い側の斜面1022C〜1026C(第1斜面)を光軸OPと直交する面へ投影した長さは、光軸OPから離れるに従って小さくなっている。従って、谷折り部の水平方向の長さを大きくすることなく、第2斜面の水平方向の長さの合計をより大きくすることができると共に、山折り部の高さh(図10参照)を十分確保することができる。その結果、第1入射面1000における蛇腹状の凹凸部1001の形成領域を広くすることができる。
【0053】
ここで、本実施の形態3によるX−Z平面における配光の効果について、上述の実施の形態1の場合と比較しながら説明する。図14は、実施の形態1に係る光源装置の配光曲線図である。図14では、図6に示す実施の形態1に係る光源装置のY−Z平面の配光曲線に加え、X−Z平面の配光領域も示している。図14中、図6(b)に示す配光領域と同一の配光領域には同一の符号が付されている。配光領域13はY−Z平面の第1及び第3の配光領域、配光領域5はX−Z平面の配光領域である。上述したように、実施の形態1によれば、光源装置のY−Z平面においては、配光領域13と第2の配光領域2との間の範囲γには光が出射されず、その結果、グレアの発生が抑制されている。一方、第1入射面143に入光し、第1出射面146から外部に出射する光のX−Z平面における配光領域5は範囲γと一部重なっている。この現象について説明する。
【0054】
図3を参照して説明したように、実施の形態1の第1入射面143の中央部143aには略円弧状の凹みが連続的に形成されている。これら複数の凹みのそれぞれの円弧の形状は、隣接する凹みに最も近い部分の接線の傾きが最も大きく、凹みの底面に近づくにつれ次第に小さくなり、凹みの底面の接線の傾きは0°であり、光軸OPに直交する角度となっている。すなわち、凹みの底面と第1出射面146とは平行となっている。従って、第1入射面143に入射する光のうち、中央部143aの凹みの底面に入射する光は、媒質部141を通過し第1出射面146から出射するとき、第1入射面143の入射の角度と同じ角度で出射する。その結果、光源からX−Z平面において浅い角度である、基準線に対し0°に近い角度で出射された光のうち、中央部143aの凹みの底面若しくは底面近傍に入射する光は、基準線に対し0°に近い角度で第1出射面146から出射され、グレアを感じさせる領域である範囲γに照射されることとなる。図14では、実施の形態1の光源装置100により、X−Z平面においてグレアを感じさせる範囲γに光が照射される領域を網掛けで示している。
【0055】
図12は、実施の形態3に係る光源装置の光の経路を示す図である。図13は、実施の形態3に係る光源装置の配光曲線図である。図12(a)は、X−Z平面における光の経路を示し、図12(b)は、Y−Z平面における光の経路を示している。図12(a)および図12(b)において同一の符号が付されている光線は同一の光線である。図12(b)に示されるように、光線L31、L32、L33、L34は、光源(図12中、省略)から出射された光のうち、基準線に対して小さい角度で第1入射面1000に入射し、媒質部1020を通過して、第1出射面1010から出射する光線である。本実施の形態3においては、谷折り部1021〜1026をそれぞれ構成する斜面1021B〜1026Bは、光源装置の長手方向であるX方向に延びる直線状斜面であり、光軸OPと直交する面に対する角度は、それぞれの斜面の途中で変化することなく一定である。従って、斜面1021B〜1026Bの角度を適宜設定することにより、光源から出射され第1入射面1000に入射する光のX方向への配光を所望の角度に制御することができる。この斜面1021B〜1026Bの角度設定により、図12(a)において示す光線L31〜L34のように、X−Z平面においてもグレアを引き起こす領域への出射を抑制することができる。その結果、図13に示すように、X−Z平面における配光領域5も、グレアを感じさせる領域である範囲γに重なり合うことが抑制される。
【0056】
以上のように、本実施の形態3によれば、Y−Z平面およびX−Z平面において、光源装置から光が照射されるとグレアを引き起こす範囲である範囲γに光が照射されることを抑制することができる。
【符号の説明】
【0057】
1 第1の配光領域、2 第2の配光領域、3 第3の配光領域、4 非配光領域、5 配光領域、13 配光領域、100 光源装置、110 光源、120 基板、130 筐体、131 筐体正面、132 筐体側面、140 配光制御部材、141 媒質部、142 入射面、143 第1入射面、143a 中央部、144 第2入射面、145 出射面、146 第1出射面、147 第2出射面、148 係止部、150 端板、170 係止部材、171 保持部、172 拡散部、172A フランジ、173 拡散板、174 反射板、180 天井板、200 光源装置、210 LED、230 筐体、231 基部、231A 底面、231B 壁部、232 載置部、232A フランジ、233 フィン、240 レンズ、241 媒質部、242 入射面、243 第1入射面、244 第2入射面、245 出射面、246 第1出射面、247 第2出射面、248 係止部、280 天井板、1000 第1入射面、1001 凹凸部、1010 第1出射面、1020 媒質部、1021 谷折り部、1021B :斜面、1021C 斜面、1022 谷折り部、1022B 斜面、1022C 斜面、1023 谷折り部、1023B 斜面、1023C 斜面、1024 谷折り部、1024B 斜面、1024C 斜面、1025 谷折り部、1025B 斜面、1025C 斜面、1026 谷折り部、1026B 斜面、1026C 斜面、1031 山折り部、1032 山折り部、1033 山折り部、1034 山折り部、1035 山折り部、1036 山折り部、L1 角度光、L2 角度光、L3 角度光、L31 光線、L32 光線、L33 光線、L34 光線、OP 光軸、OP' 光軸。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14