(57)【要約】【課題】透光性カバーを通してＬＥＤの光を出射する発光モジュールにおいて、前方から横方向にかけて出射される光の照度を高め、照射方向の光の広がりを拡大する。【解決手段】発光モジュール１は、配線基板２上に搭載されたＬＥＤ３と、ＬＥＤ３を覆う透光性カバー４とを備え、透光性カバー４はＬＥＤ３の発光面３０に対向する平板部４１と、平板部４１の周縁からＬＥＤ３側に配線基板２まで垂下する側板部４２とを有する。側板部４２にはＬＥＤ３から側板部４２を通って出射される光を集光し得る外方に膨らんだ台形状の突部４３が形成されている。透光性カバー４を通過するＬＥＤ３からの光のうち、突部４３の膨らみが側板部４２沿いに平板部４１に向けて増加していく部分の傾斜面６３を通過した光は、前方又は平板部４１に平行な横方向に向けて屈折される。これにより、前方から横方向にかけて出射される光の照度を高め、照射方向の光の拡がりを拡大できる。【選択図】図４
2010147438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に搭載された発光ダイオードと、前記発光ダイオードを覆う透光性カバーとを備え、前記透光性カバーを通して前記発光ダイオードの光を出射する発光モジュールであって、
前記透光性カバーは、前記発光ダイオードの発光面に対向すると共に、該発光ダイオードから離間する平板部と、前記平板部の周縁から前記発光ダイオード側に前記基板まで垂下する側板部とを有し、前記側板部には、前記発光ダイオードから該側板部を通って出射される光を集光し得る外方に膨らんだ突部が形成されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の発光モジュールと、前記発光モジュールからの光を前方に向けて反射する反射部とを備える照明器具であって、
前記反射部は、少なくとも前記側板部の突部の周辺側方にあって、該突部から出射される光を前方に反射させる反射面を有していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を透光性カバーで覆った発光モジュールとそれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、この種の発光モジュールの一例を図８に示す。図８において、発光モジュール１００は、ＬＥＤ１０１を搭載したプリント基板１０２をＬＥＤ保護用の透光性カバー１０３で覆って、ＬＥＤ１０１からの光を透光性カバー１０３を通して出射する。ＬＥＤ１０２への電源供給部１０５は裏面ケース１０４に内蔵されている。透光性カバー１０３は、屈折率ｎは１より大きく、透明のアクリル樹脂部材等で形成される。
【０００３】
この発光モジュール１００において、透光性カバー１０３を通って前方（図では上方）へ出射される光は、透光性カバー１０３上面を通って出射される光１２０と、透光性カバー１０３側面を通って出射される光１２１とが存在する。この光１２１は、ＬＥＤ１０１からの光がカバー上面の裏面で全反射されてカバー側面に入射する光１２２と、カバー側面に直接入射する光１２３がある。その中で、カバー上面で全反射された光１２２はカバー側面を通過後もカバー上面から下方に進み、照射方向とは反対方向に進むので、カバー上面を前方としたとき、前方や横方向に対する照度への寄与が少なく、照射方向の光は、光１２０によるカバー上面に正対する方向への偏った照射となり、照射方向における光の拡がりが狭い。
【０００４】
ところで、ＬＥＤの保護用のカバーを備えず、発光モジュールからの光を反射鏡部材で反射して照射する照明器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この発光モジュールは、配線基板上にＬＥＤを直接実装しただけであり、ＬＥＤ保護用のカバーを備えていないので、屋外使用等においては自然環境の影響を受け易く、信頼性が低い。
【特許文献１】特開２００８−１４００００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、発光ダイオードの光が透光性カバーを通して出射される発光モジュールにおいて、透光性カバー前面を前方としたとき、前方から横方向にかけて出射される光の照度を高め、透光性カバーに正対する方向への偏った照射を避け、照射方向における光の広がりの拡大を図ることができる発光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、基板上に搭載された発光ダイオードと、前記発光ダイオードを覆う透光性カバーとを備え、前記透光性カバーを通して前記発光ダイオードの光を出射する発光モジュールであって、前記透光性カバーは、前記発光ダイオードの発光面に対向すると共に、該発光ダイオードから離間する平板部と、前記平板部の周縁から前記発光ダイオード側に前記基板まで垂下する側板部とを有し、前記側板部には、前記発光ダイオードから該側板部を通って出射される光を集光し得る外方に膨らんだ突部が形成されているものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発光モジュールと、前記発光モジュールからの光を前方に向けて反射する反射部とを備える照明器具であって、前記反射部は、少なくとも前記側板部の突部の周辺側方にあって、該突部から出射される光を前方に反射させる反射面を有しているものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、平板部の位置する方向を前方としたとき、発光ダイオードからの光が側板部を通る際、突部の膨らみが側板部沿いに平板部側に向けて増加していく部分を通過した光は、前方又は平板部と略平行な横方向に向けて屈折される。これにより、前方から横方向にかけて出射される光の照度が高まり、平板部に正対する方向への照射の偏りを低減でき、照射方向の光の広がりを拡大できる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、発光モジュールの突部を通って出射された光は、突部がない場合の発光モジュールの側板部から出射する光と比較して、反射部の発光ダイオードの光軸からより離れた反射面上で前方に反射されるので、反射光の広がりが増える。これにより、発光モジュールと正対する被照射範囲のみが明るくなる偏った照射を避けることができ、より広い照射範囲で、より均一な照明ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の第１の実施形態に係る発光モジュール１について、図面を参照して説明する。図１及び図２は本実施形態の発光モジュール１の構成を示し、図３は発光モジュール１における透光性カバー４から出射される光の状態を、図４は入射角の異なる光が透光性カバー４の側板部４２を通った後の進行方向を示す。
【００１１】
図１及び図２に示すように、発光モジュール１は、配線基板２（基板）上に搭載されたＬＥＤ３と、ＬＥＤ３を含め配線基板２を覆う透光性カバー４と、配線基板２を裏面側から支える裏面ケース５と、裏面ケース５に収納され、ＬＥＤ３に電源供給する電源部６とを備える。透光性カバー４と裏面ケース５は共に一面開口の矩形の中空筺体を成し、配線基板２を表裏から挟むように合わせて一体化される。なお、発光モジュール１の形状は、矩形以外に、円筒形、楕円筒形、多角柱など各種立体形状で構成することができる。
【００１２】
配線基板２は、例えば回路パターンが形成されたガラスエポキシや紙フェノール等のプリント基板で構成される。なお、配線基板２はセラミック基板に回路パターンを形成してもよい。配線基板２の回路パターンは、電源ケーブル７により裏面ケース５内の電源部６と電気的に接続される。
【００１３】
ＬＥＤ３は、配線基板２の略中央付近に、その発光面３０が透光性カバー４の上面を向くように配設され、配線基板２の回路パターンを通じて電源が供給される。なお、ＬＥＤ３は、外部からの制御信号により電源が制御されて、点灯制御されることが可能となっている。
【００１４】
透光性カバー４は、例えばアクリル樹脂等の透光性部材からなり、成形加工等により形成される。透光性カバー４は、ＬＥＤ３の発光面３０に対向すると共に、ＬＥＤ３から離間する平板部４１と、平板部４１の周縁からＬＥＤ３側に配線基板２まで垂下する側板部４２とを有する。また、透光性カバー４は、その長手方向に直交する断面形状がＬＥＤ３の光軸に対して略対称になるように構成されている。平板部４１と側板部４２は、それらの内側の内平面４５及び内側面４６からそれぞれＬＥＤ３の光が入射される。側板部４２には、側板部４２を通って出射される光を集光し得る外方に膨らんだ突部４３を有する。
【００１５】
突部４３は、透光性カバー４の長手方向に沿ってカバー表面に近い側板部４２の端部に形成され、その断面が二等辺の台形状を成し、側板部４２から所定高さの上底面６１と、上底面６１の上下両端からそれぞれ側板部４２の上下方向に向かって傾斜する上傾斜面６２及び下傾斜面６３とを有する。
【００１６】
突部４３は、このような上傾斜面６２により側板部４２から上底面６１に向けて膨らみが増え、下傾斜面６３により側板部４２から上底面６１に向けて膨らみが増え、凸レンズ作用を持つものとなる。また、突部４３における台形状の底辺の幅ｄ２は、平板部４１の厚みｄ１より長くなっている。突部４３の各傾斜面は面取りで形成してもよい。また、突部４３は、台形状に限らず、他の多角形状にしてもよい。
【００１７】
裏面ケース５は、不透光性樹脂部材等で形成される。なお、放熱を兼ねた金属部材で構成してもよい。裏面ケース５内の電源部６には、裏面ケース５を貫通する電源ケーブ（不図示）を介して外部電源が供給される。
【００１８】
裏面ケース５と、透光性カバー４とは、配線基板２を両者の開口端面により上下から挟んで保持する。このとき、配線基板２は透光性カバー４の開口端面の内周端部に設けられた周縁溝に、その裏面が透光性カバー４の開口端面と略面一となるように嵌め込まれるようになっている。なお、配線基板２と透光性カバー４とは接着剤等により配線基板２を密封するように接合される。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態の発光モジュール１は、透光性カバー４を通してＬＥＤ３からの光を出射する。このとき、透光性カバー４から出射する光には、平板部４１を通って前方に出射する光線３１と、側板部４２を通って出射する光線３２が存在する。光線３１は、ＬＥＤ３からの光のうち、平板部４１の内平面４５で全反射されずに平板部４１を通過する光である。
【００２０】
また、光線３２は、ＬＥＤ３からの光が直接的に、又は平板部４１の内平面４５で全反射されて間接的に側板部４２の内側面４６に入射される。このとき、突部４３における台形状の底辺の幅ｄ２は、平板部４１の厚みｄ１より長くなっているので、少なくとも側板部４２に直接的又は間接的に入射された光の一部は突部４３を通過する。ここでは、側板部４２に入射した光は、側板部４２の内側面４６への入射角により、突部４３の上底面６１から出射する光線３２ａと、下傾斜面６３から出射する光線３２ｂと、突部４３を通過しない光線３２ｃとなってそれぞれ進行する。なお、これら各光線３１、３２は、ＬＥＤ３の光軸に対して左右対称に存在するが、ここでは、図面の右側の光線例のみを表示している。
【００２１】
ここで、図４を参照して、上記透光性カバー４から出射する光線３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）と光線３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）について詳細に説明する。光線３１においては、光線３１ａは内平面４５に直角に入射してそのまま屈折されずに、前方に出射される。光線３１ｂ、３１ｃは、内平面４５における臨界角θｒ（例えば、透光性カバーの屈折率が１．４９の場合は、θｒは略４２°）より小さい入射角θを持って入射される光であり、空気の屈折率ｎ０（ｎ０＝１）と透光性カバーの屈折率ｎの差に基づいて屈折されて出射される。光線３１ｃは臨界角θｒに近い入射角θを持つ光線である。
【００２２】
光線３２においては、平板部４１に平行な方向に対して右肩上がりの傾斜を正傾斜としたとき、光線３２ａ（点線）と光線３２ｂ（実線）は、ＬＥＤ３からの光が正傾斜を持って直接的に側板部４２に入射され、それぞれ突部４３の上底面６１及び下傾斜面６３から出射される光である。光線３２ｃ（太い実線）と光線３２ｄ（細かい点線）は、ＬＥＤ３からの光が一旦、平板部４１の内平面４５で全反射され、平板部４１から下方方向に進む負傾斜を成して側板部４２に入り、それぞれ突部４３の下傾斜面６３を通り、又は突部４３を通らずに出射される光である。なお、内平面４５と内側面４６とは略直交しているので、内平面４５で全反射された光は、内側面４６では全反射されず、側板部４２内に入射する。
【００２３】
ここでは、直接光の光線３２ａは、傾斜のない上底面６１を通過するので、側板部４２への入射角と側板部４２からの出射角とは略同じとなり、これら入射光と出射光とは略平行な光線となる。同様に、光線３２ｄは傾斜のない一定厚みの側板部４２を通過するだけなのでその入射光と出射光とは略平行な光線となる。
【００２４】
これに対して、突部４３の下傾斜面６３から出射される光線３２ｂ及び光線３２ｃは、突部４３の凸レンズ作用により下傾斜面６３に近付くように屈折される。このとき、突部４３が存在しない場合に比較して、光線３２ｂは正傾斜の傾きがより大きくなり、平板部４１の位置する方向を前方としたとき、より前方に近づくように屈折される。また、光線３２ｃは平板部４１と平行な方向に近付くように屈折されるので、平板部４１に対する負傾斜がより小さくなり、平板部４１と平行な方向を横方向としたとき、横方向に近づくように進行される。
【００２５】
このように、本実施形態の発光モジュール１によれば、側板部４２に外方に膨らんだ台形状の突部４３を形成したことにより、平板部４１の位置する方向を前方としたとき、下傾斜面６３を通過した光が前方又は平板部４１と略平行な横方向に向けて屈折される。これにより、透光性カバー４の前方を照射方向としたとき、ＬＥＤ３からの光が側板部４２を通って出射される光の中で、前方から横方向にかけて出射される光の照度が高まり、平板部４１に正対する方向への照射の偏りを低減でき、照射方向への光の広がりを拡大することができる。また、突部４３を追加するだけの簡単な構成で実現でき、低廉価にできる。
【００２６】
なお、側板部４２内で突部４３の部分の屈折率のみ大きくすること、又は突部４３を側板部４２の屈折率より大きい別部材で形成することにより、突部４３から出射される光の屈折をより大きくすることができるので、前方又は横方向に向かう光をさらに増やすことができる。
【００２７】
次に、上記実施形態の変形例について、図５を参照して説明する。本変形例においては、図５に示すように、側板部４２の突部４３ａをその断面が半楕円形を成すようにしたものである。ここでは、半楕円の長軸の長さをｄ３とし、この長軸ｄ３が平板部４１の厚さｄ１より長くなるようにして、少なくとも側板部４２に入射した光の一部が突部４３ａを通過するようにしている。
【００２８】
このように、突部４３ａの断面を半楕円形にしたことにより、突部４３ａをより凸レンズ形状に近づけることができ、突部４３ａへの入射光がより屈折され易くなると共に、突部４３ａの半楕円面の全体において連続して屈折することができる。従って、突部４３ａを通過した光をより均一に集光し易くなり、前方から横方向にかけての照度分布の変化がより一様になるようにできる。なお、突部４３ａの断面は半円形状にしてもよい。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態における照明器具について、図６及び図７を参照して説明する。本実施形態の照明器具２０は、前記実施形態の発光モジュール１を用い、発光モジュール１からの光を反射部２１により前方に向けて反射して照明するものである。図６は本実施形態の照明器具２０の構成を示し、図７は発光モジュール１から出射される光の反射状態を示す。
【００３０】
図６に示すように、照明器具２０は、発光モジュール１と、発光モジュール１における透光性カバー４の平板部４１の位置を前方としたとき、発光モジュール１からの光を前方に向けて反射する反射部２１と、発光モジュール１の透光性カバー４の面に略正対して反射部２１を覆う前面パネル２２とを備えている。また、照明器具２０は、複数の発光モジュール１が略直線状に配設された縦長状を成し、また、全周囲方向に光照射できるように、本実施形態では、前後左右に発光モジュール１が設けられている。この照明器具２０の照射光は、発光モジュール１からの光が直接又は反射部２１で一旦、反射されてからそれぞれ前面パネル２２を通過する。
【００３１】
反射部２１は、矩形を成す筒状の筺体２３と、筺体２３の長手方向の４コーナに沿って外方に突出して形成された４つの反射板２４（反射部）とを備える。これらの反射板２４は筺体２３の長手方向に直角な断面形状が互いにＸ字状を成すように形成され、それらの隣接する反射面の成す角度が略直交するように配設されている。反射板２４は、例えば、金属アルミ部材等で形成され、発光モジュール１における側板部４２（図７参照）の突部４３の周辺側方にあって、突部４３から出射される光を前方に反射させるための反射面となる。また、各反射板２４とそれらに隣接する２つの前面パネル２２とは、互いに長手方向の端部でビス（不図示）又は接着剤等で接合される。
【００３２】
図７を参照して、反射部２１に取り付けられた発光モジュール１からの光の反射板２４で反射される方向について説明する。なお、本実施形態では、４つの反射板２４により直交する四方に同様な照射ができるようになっており、ここではその中の１方向における照射の例を説明する。発光モジュール１は、発光モジュール１を反射部２１に取り付けるための矩形の取付治具２５に収納され、この取付治具２５の底に設けられ嵌合用凸部を反射部２１の筐体２３に設けられた嵌合溝２６に嵌合することにより、反射部２１に固定される。
【００３３】
ここで、発光モジュール１から出た光は、ＬＥＤ３の光軸に対して互いに略対称に４５°の傾斜を持つ２つの反射板２４により前方に反射される。このとき、ＬＥＤ３からの光が側板部４２の突部４３を通って集光される光線のうち、突部４３の下傾斜面６３を通った光線３２ｂ、３２ｃは、突部４３がない場合の側板部４２から出射する光と比較して、反射板２４のＬＥＤ３の中心における光軸からより離れた反射面上で前方に反射される。
【００３４】
これにより、本実施形態においては、突部４３を通って前方又は平板部４１と略平行な横方向に向けて屈折された発光モジュールからの光は、突部４３がない場合の側板部４２から出射する光と比較して、ＬＥＤ３の光軸からより離れた反射面上の位置から前方に出射されるので、反射板２４による反射光の広がりが増える。従って、前面パネル２２における発光モジュール１と正対する個所のみが明るくなる偏った照射を避けることができ、前面パネル２２が一様に照射されるようになるので、より広い照射範囲で、より均一な照明が可能になる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態において、突部の位置を側板部上の平板部とのコーナに設けたが、側板部に入射した光が突部を通る位置であればどこでもよい。また、突部はその膨らみが側板部沿いに平板部に向けて増加していく部分だけであってもよく、その断面が直角三角形や、４分の１の楕円又は円形であってもよい。また、透光性カバーは矩形の筺体ではなく、円筒形状や多角柱形状に形成してもよい。また、発光モジュール内のＬＥＤをアレイ状に複数個設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光モジュールの一部破断斜視図。
【図２】同モジュールの断面図。
【図３】同モジュールの透光性カバーから出射される光線を示す図。
【図４】同モジュールの透光性カバーの突部から出射される光線の詳細を示す図。
【図５】上記第１の実施形態の変形例に係る発光モジュールの突部を通った光線を示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る照明器具の一部破断斜視図。
【図７】同照明器具の一部破断断面と反射部で反射される光線を示す図。
【図８】従来の発光モジュールの断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１  発光モジュール
２  配線基板（基板）
３  ＬＥＤ（発光ダイオード）
３０  発光面
４  透光性カバー
４１  平板部
４２  側板部
４３  突部
２０  照明器具
２１  反射部
２４  反射板（反射部）
【図１】
2010147438.tif 000003
【図２】
2010147438.tif 000004
【図３】
2010147438.tif 000005
【図４】
2010147438.tif 000006
【図５】
2010147438.tif 000007
【図６】
2010147438.tif 000008
【図７】
2010147438.tif 000009
【図８】
2010147438.tif 000010