(57)【要約】【課題】透光性カバーの全面側への光の出射効率が高く、透光性カバー面を均一に光らせることができる照明器具を提供すること。【解決手段】照明器具10は、器具本体11を備え、この器具本体11の下面側に半導体発光素子が実装される基板12、配光制御体41および透光性カバー14が取り付けられ、器具本体11の上面側に枠体15および回路ケース16が取り付けられる。回路ケース16には器具取付部としてのアダプタガイド17および点灯回路18などが取り付けられている。また配光制御体41に形成される面散乱特性面は、６０°〜８０°の範囲で拡散特性が得られるよう形成されている。【選択図】図１
2014067595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
器具取付面に設置された配線器具に取付けられる取付部を有する本体と；
器具本体の一面に周方向に沿って配置される半導体発光素子と；
前記半導体発光素子を点灯させる点灯装置と；
複数の半導体発光素子を連続して覆っているとともに半導体発光素子と対向する突条部が形成されているとともに、突条部の一部に面散乱特性を有する配光制御部材と；
半導体発光素子を被覆し、器具本体に取付けられる透光性カバーと；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【請求項２】
半導体発光素子発光面に垂直方向領域を除いた領域にのみ面散乱特性を有していることを特徴とする請求項１記載の照明器具。
【請求項３】
半導体発光素子発光面中心と、配光制御部材の突条部中心を結ぶ仮想線と半導体発光素子発光面に垂直な仮想線からなる角度をθｍａｘ、半導体発光面中心と配光制御部材の突条部の任意の点を結んだ仮想線が、前記垂直な仮想線となす角度をθとしたとき、６０°＜θ＜θｍａｘの範囲に面散乱特性を有することを特徴とする請求項１または２記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子を用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばシーリングライトなどの照明器具では、器具本体の下面に複数のＬＥＤ発光素子が配置され、この器具本体の下面側をセードで覆っている。
【０００３】
ところで、ＬＥＤ発光素子は光の出射方向の指向性が強く、ＬＥＤ発光素子に対向する透光性カバーの明るさにむらが生じる。
【０００４】
そこで、ＬＥＤ発光素子に対向する透光性カバーの部分に光を拡散する拡散部を設けたり、光を制光するレンズを設けることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３４６８４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、ＬＥＤ発光素子に対向する透明カバーの部分に光を拡散する拡散部を設けると、透光カバーの全面側への光の効率が低下する問題がある。また、レンズの場合には、製造が複雑になって高価になるとともにＬＥＤ発光素子との位置制度をとるのが難しい。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、透光性カバーの全面側への光の出射効率が高く、透光性カバー面を均一に光らせることができる照明器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の照明器具は、器具取付面に設置された配線器具に取付けられる取付部を有する本体と；器具本体の一面に周方向に沿って配置される半導体発光素子と；前記半導体発光素子を点灯させる点灯装置と；複数の半導体発光素子を連続して覆っているとともに半導体発光素子と対向する突条部が形成されているとともに、突条部の一部に面散乱特性を有する配光制御部材と；半導体発光素子を被覆し、器具本体に取付けられる透光性カバーと；を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、透光性カバー全面を均一に発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施形態である器具本体からの突出部の突出高さが異なる照明器具を示す断面図である。
【図２】同上照明器具の分解状態の斜視図である。
【図３】器具本体と配光制御体および透光性制御体を示す断面図。
【図４】同上照明器具の面散乱特性面に光を入射したときの透過効率を示すグラフ。
【図５】同上配光制御体による配光図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、第一実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。
【００１２】
図１および図２に示すように、照明器具10は、天井面に設置されている引掛シーリングにアダプタを介して取り付けられる円形のシーリングライトである。なお、照明器具10から光を照射する方向を前面側、前面側に対して反対側を背面側と呼び、これら前面側および背面側は設置状態の照明器具10の下面側および上面側に対応する。
【００１３】
照明器具10は、器具本体11を備え、この器具本体11の下面側に半導体発光素子が実装される基板12、配光制御体41および透光性カバー14が取り付けられ、器具本体11の上面側に枠体15および回路ケース16が取り付けられる。回路ケース16には器具取付部としてのアダプタガイド17および点灯回路18などが取り付けられている。
【００１４】
そして、器具本体11は、金属製で円盤状に形成されている。器具本体11の一面である下面には、中央域に円形の突出部21が一体に突出され、突出部21の周囲に環状の半導体発光素子配置部としての基板配置部22が形成され、基板配置部22と周辺部のフランジ部23との間に環状の凹部24が形成されている。
【００１５】
突出部21に囲まれた中央領域にはアダプタガイド17が嵌り込む開口部25が形成され、開口部25の側部に窓孔26が形成され、周辺部には被取付部として周方向に長い長孔状の複数の爪挿通孔27およびねじ止め用の１つの取付孔28が形成されている。
【００１６】
基板配置部22には、回路ケース16を取り付けるための環状の台部29が器具本体11の上面側に突出形成されている。基板配置部22の周辺部には、半球状の複数の凸部30が突設されているとともに周方向に長い長孔状の複数の爪挿通孔27が形成されている。
【００１７】
凹部24には、透光性カバー14を器具本体11に対して回動させることによって透光性カバー14を着脱可能に取り付ける複数の透光性カバー取付金具31が取り付けられている。透光性カバー取付金具31は、基板配置部22から突出せず、凹部24内に収容されている。
【００１８】
また、半導体発光素子を実装する基板12は、半環状に形成されており、一対の基板12が器具本体11の基板配置部22に配置されることによって一対の基板12が環状に組み合わされる。基板12は、例えば金属、セラミックスおよび樹脂などの材料で形成されている。基板12の周辺部には、各凸部30と凹凸嵌合する複数の嵌合孔34が形成されている。
【００１９】
基板12の前面には、配線パターンが形成され、この配線パターンに接続されて例えばＬＥＤ素子や有機ＥＬなどを含む複数の半導体発光素子が同心円上に複数列実装されている。実施形態では、半導体発光素子として、面実装タイプのＳＭＤパッケージ式のＬＥＤ素子35が用いられ、これら複数のＬＥＤ素子35が基板12に円周方向に沿って等間隔に配列されているとともに同心円上に２列配置されている。ＬＥＤ素子35の発光部は基板12に対して反対方向であって照明器具10の設置状態で直下方向に向けられる。さらに、基板12の前面には、配線パターンを覆って高反射率特性を有する反射面36が形成されている。
【００２０】
また、配光制御体41は、光透過性および導光性を有する透明な樹脂製、例えばポリカーボネートやアクリル樹脂等の絶縁性を有する透明合成樹脂からなり、強化絶縁性を有している。そして、中央に開口部39が開口する環状に形成されている。配光制御体41は、基板12を器具本体11との間に覆うことが可能な大きさに形成された環状で平板状のカバー部40を有している。
【００２１】
このカバー部40には、同心円上に２列に配列されるＬＥＤ素子35にそれぞれ対向してＬＥＤ素子35が発する光の配光を制御する配光制御部材としての環状の配光制御体41が同心円上に２列形成されている。
【００２２】
図３に示すように、配光制御体41は、ＬＥＤ素子35を収容する凹部を有する山形に形成され、凹部に面してＬＥＤ素子35からの光を入射する入射面が形成され、外面に配光制御体41内に入射した光を出射する出射面が形成されている。
【００２３】
配光制御体41は、基準軸43を中心として器具本体11の中央側方向と反対の外側方向とに略軸対称の断面形状に形成されているとともに、基準軸43がＬＥＤ素子35の発光部の中心35aに位置されている。
【００２４】
また、配光制御体41の基準軸43より内周側の入射面および出射面の少なくともいずれか一方には、例えば凹凸パターンにより面散乱特性領域としての面散乱特性面42が形成されている。さらに、その面散乱特性面42による拡散特性は、器具本体11の中央側方向に向かうにしたがって徐々に拡散度が増すように形成されている。
【００２５】
図２に示すように、配光制御体41の背面側で内周側および外周側には、器具本体11の各爪挿通孔27に挿通可能とする複数の爪部44が一体に突出形成されている。これら複数の爪部44は、配光制御体41の周方向の一方である装着回動方向へ向けて略Ｌ字形に形成されている。そして、各爪部44を器具本体11の各爪挿通孔27に挿通して配光制御体41を装着回動方向に回動させることにより、各爪部44の先端が器具本体11の背面側に乗り上げて配光制御体41を器具本体11に向けて引き寄せるとともに、各爪部44が器具本体11の背面側に引っ掛かって器具本体11と配光制御体41との間に基板12を挟持した状態で器具本体11と配光制御体41とが固定される。
【００２６】
配光制御体41の内周部の１箇所には、ねじ挿通孔46が設けられている。ねじをねじ挿通孔46を通じて器具本体11の取付孔28にねじ込むことにより、配光制御体41が装着回動方向に対して反対の取外し回動方向に回動するのが規制される。
【００２７】
また、透光性カバー14は、透光性を有する乳白色の樹脂製で、上面側が開口され、上面側の内周縁部に各透光性カバー取付金具31に取り付けられる取付段部が形成されている。器具本体11に取り付けられる透光性カバー14により、器具本体11の下面、基板12および配光制御体41などが覆われる。
【００２８】
図２に示すように、枠体15は、透光性を有する樹脂製で環状に形成され、内周側縁部が器具本体11の上面側周縁部に取り付けられる。枠体15の下面の１箇所には一対のセンサ用窓孔50が形成されている。
【００２９】
また、回路ケース16は、金属製で、周辺部に下面側に突出する側壁部53が形成され、この側壁部53が器具本体11の台部29上に取り付けられている。回路ケース16内には器具本体11の上面との間にアダプタガイド17や点灯回路18を収容して取り付ける収容空間54を形成している。回路ケース16の上面には、照明器具10を天井面に設置した際に天井面との間で圧縮されて照明器具10のがたつきを防止したり照明器具10が回転するのを防止する複数のクッション材55が取り付けられている。
【００３０】
また、アダプタガイド17は、筒状に形成され、天井面に設置されている引掛シーリングに装着されたアダプタに嵌め込むことにより、アダプタに着脱可能に取り付けられる。アダプタガイド17には、器具本体11の窓孔26から下面側に臨む常夜灯58やリモコン番号切換スイッチ部59などが配置されている。なお、常夜灯58やリモコン番号切換スイッチ部59などは、点灯回路18の基板上に配置してもよい。
【００３１】
また、点灯回路18は、アダプタガイド17の周囲に配置されて回路ケース16側に固定された回路基板62を有し、この回路基板62上に点灯回路18を構成する各種の電子部品が実装されている。点灯回路18の電源入力側にはアダプタおよび引掛シーリングを介して商用交流電源が入力され、点灯回路18の電源出力側は基板12の配線パターンを通じて複数のＬＥＤ素子35に接続されている。そして、点灯回路18は、交流電源を整流平滑し、所定の直流電源に変換してＬＥＤ素子35に供給する。
【００３２】
さらに、点灯回路18は、照度センサ63で照明器具10が設置される照明空間の明るさを検知してＬＥＤ素子35の出力を自動的に調整する機能を有している。
【００３３】
照度センサ63は器具本体11および枠体15の上面に取り付けられるセンサケース65に収容され、枠体15のセンサ用窓孔50に対向して配置される。
【００３４】
次に、照明器具10を組み立てるには、アダプタガイド17および点灯回路18などを取り付けた回路ケース16を器具本体11の上面に取り付ける。さらに、枠体15を器具本体11の上面に取り付け、照度センサ63を点灯回路18に電気的に接続するとともに、照度センサ63を保持しているセンサケース65を器具本体11および枠体15の上面に取り付ける。
【００３５】
器具本体11の基板配置部22が上方に向くように上下を反転させた状態で、基板配置部22上に各基板12を載置し、基板12の各嵌合孔34を基板配置部22の各凸部30に凹凸嵌合させる。これにより、基板12が器具本体11の基板配置部22の面に沿った方向（水平方向）の位置が位置決め保持される。さらに、両基板12間や基板12と点灯回路18との間の配線を行う。
【００３６】
基板12を覆うように配光制御体41を被せながら、配光制御体41の各爪部44を器具本体11の各爪挿通孔27に挿通させ、配光制御体41を装着回動方向に回動させることにより、各爪部44の先端が器具本体11の背面側に乗り上げて配光制御体41を器具本体11に向けて引き寄せる。このとき、配光制御体41が基板12に当接し、基板12を器具本体11に押圧する。そして、各爪部44が器具本体11の背面側に引っ掛かると、器具本体11と配光制御体41との間に基板12を挟持した状態で器具本体11と配光制御体41とが固定される。
【００３７】
ねじを配光制御体41のねじ挿通孔46を通じて器具本体11の取付孔28にねじ込んで固定し、配光制御体41が装着回動方向に対して反対の取外し回動方向に回動するのを規制する。
【００３８】
基板12および配光制御体41などを覆うように透光性カバー14を器具本体11に被せ、所定の装着回動方向に回動させることにより、透光性カバー14を透光性カバー取付金具31に取り付ける。
【００３９】
なお、照明器具10の組立順序は、このような順序に限られるものではない。
【００４０】
そして、照明器具10を設置するには、予め透光性カバー14を外した照明器具10のアダプタガイド17を天井面の引掛シーリングに装着したアダプタに取り付ける。アダプタから導出されている配線を点灯回路18側と接続し、引掛シーリングと点灯回路18とを電気的に接続する。透光性カバー14を器具本体11に装着する。
【００４１】
そして、商用交流電源が点灯回路18に供給されることにより、点灯回路18から複数のＬＥＤ素子35に点灯電力が供給され、複数のＬＥＤ素子35が点灯する。
【００４２】
複数のＬＥＤ素子35が発生する光は、配光制御体41の配光制御体41に形成された面散乱特性面42よって配光が制御されて透光性カバー14の中央部分14aに向けて光を入射し、透光性カバー14を透過して照明空間に照射される。
【００４３】
また、照度センサ63で照明器具10が設置される照明空間の明るさを検知し、点灯回路18がＬＥＤ素子35の出力を自動的に調整する。
【００４４】
また、ＬＥＤ素子35が発生する熱は、基板12から器具本体11に熱伝導され、器具本体11から効率よく放熱される。一方、点灯回路18が発生する熱は、回路ケース16に伝わり、回路ケース16から効率よく放熱される。そのため、ＬＥＤ素子35が発生する熱と点灯回路18が発生する熱とが干渉し合うことが少なく、それぞれが発生する熱を効率よく放熱することができる。
【００４５】
このように構成された照明器具10は、図３に示すように器具本体11の中央に対向する透光性カバー14の中心から環状に配設された内側のＬＥＤ素子３５をむすんだ角度は８０°となるよう配設されている。
【００４６】
配光制御体41の内側表面が平面の場合と、面散乱特性面に光を入射したときの透過効率を図４に示している。ここで、本実施の形態における透過効率とは、平板に入射した光量に対する入射側に回帰することなく透光性カバー14を透過した光量の比率で定義している。この解析からわかるように、配光制御体41の内側表面が平面で器具中心に対向する透光性カバー14の中心から環状に配設された内側ＬＥＤ素子35との角度が８０°である場合、透光性カバー14に入射した光は約３０％しか透過せず、７０％が反射ないし吸収されていることがわかる。このため８０°方向にピーク角度を向けた配光制御を行ってもその多くは配光制御体41で反射吸収されてしまい効果が低下しまうため、輝度均斉度向上に効率よく光を利用することができない。
【００４７】
一方、配光制御体41の器具中央寄りの内側内周面に面散乱特性領域42を形成した場合、ＬＥＤ素子35と透光性カバー中央までの角度が８０°と大きい場合には、配光制御体41を透過する透過効率は５０％以上であり、透光性カバー14の中央領域まで効率よく照射することができる。
【００４８】
なお、配光制御体41の内面を平面とした場合、器具本体の中央に対向する透光性カバー14の中心から環状に配設された内側ＬＥＤ素子35との角度が６０°よりも角度が大きくなるに従い透過率６０％以下に減少する。したがって、配光制御体41に形成する面散乱特性面は、６０°〜８０°の範囲で拡散特性が得られるよう形成することが有効である。
【００４９】
図５において、０°が直下方向、プラス角度側が器具本体11の中央側方向、マイナス角度側が器具本体11の外側方向である。
【００５０】
図５からわかるように、光度が、器具本体11の中央側方向と方が外側方向を比べるとほぼ一定であることがわかる。これは、ＬＥＤ素子35の発光部と透光性カバー14の中央に対して６０°〜８０°の配光制御体41の内周側に面散乱特性が得られる領域としているので、配光制御体41の内周側から出射する光を効率よく透光性カバー14の中央方向へ出射する光を多くすることができるからである。器具本体11の中央に引掛シーリングへの取付構造を設けたり点灯回路18を収容する突出部21があるため、この突出部21の周囲に配置されるＬＥＤ素子35から透光性カバー14の中央部分14aとの間の距離が離れてしまうが、このような配光特性を有することにより、透光性カバー14の中央部分14aを明るくし、透光性カバー14全体の輝度を均一にできる。
【００５１】
なお、配光制御体41による器具本体11の中央側方向への配光のピークは、上述した交点Ｐに一致されている。そのため、透光性カバー14の中央部分14aを明るくでき、透光性カバー14全体の輝度を均一にできる。
【００５２】
また、配光制御体41の基準軸43より外周側の入射面および出射面の少なくともいずれか一方に面散乱領域を形成することで、透光性カバー14の周辺部の輝度むらを低減し、透光性カバー14全体の輝度を均一にできる。
【００５３】
さらに、その光拡散面による面拡散特性は、器具本体11の中央側方向から外側方向に向かうにしたがって徐々に拡散度が増すように形成されている。また、同心円上の複数列の配光制御体41のうち、内周側の配光制御体41より外周側の配光制御体41の方が、光拡散面の拡散度が大きくなるように形成されている。これにより、拡散特性の有無境界が目立たず、透光性カバー14全体の輝度を均一にできる。
【００５４】
なお、照明器具は、円形のシーリングライトに限らず、四角形や多角形の照明器具にも適用できる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
10・・照明器具、11・・器具本体、14・・透光性カバー、35・・半導体発光素子としてのＬＥＤ素子、41・・配光制御体、42・・面散乱特性領域、43・・基準軸、
【図１】
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【図２】
2014067595.tif 000004
【図３】
2014067595.tif 000005
【図４】
2014067595.tif 000006
【図５】
2014067595.tif 000007