(57)【要約】【課題】            反射鏡やレンズなどを使用せずに照射面の照度の均一化を図ることができる照明装置を提供する。【解決手段】        照射面から基準位置を通るように伸ばした垂線と光源の光軸方向との角度をθとしたとき、θが２種以上となるように複数の光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを基台１２の下面１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ配置し、θの小さい光源よりθの大きい光源の明るさを大きくする。照射範囲の広いθの大きい光源の明るさを大きくしたので、照射面の照度の均一化を図ることができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置に対し略等距離となるように、照射面から基準位置を通るように伸ばした垂線と
光源の光軸方向との角度をθとし、前記θが２種以上となるように複数の光源を有した照明装置であって、前記θに合わせて、前記θの大きい光源の明るさを、前記θの小さい光源の明るさより大きくしたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記複数の光源の明るさは、前記θに対して１／ｃｏｓ２θの関係に略等しくなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記θの大きい光源は、前記θの小さい光源よりも単位面積あたりのＬＥＤ素子数を増やしたことを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記θは、０°＜θ≦６０°であることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記θの大きい光源は、前記θの小さい光源よりも、点灯時の電流値が大きいことを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）や有機ＥＬなどの発光素子を光源として用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ光源は、ＬＥＤの高効率化、高出力化に伴い、白熱電球の代替や車両用の光源として普及してきている。また屋外用の照明としても普及が進んでいるが、特に道路灯などの用途においては、目的とする照射面の照度を均一にしたいという要望がある。
特許文献１では、この照射面の照度を均一にするという要望に応えるために、支持体上に設けられたＬＥＤに対して、ＬＥＤの直上に接近して配置されるものほど面積が大きく、焦点距離が長くなるように設計された小片鏡を有する照明装置が提案されている。
また特許文献２は液晶表示装置に関する発明であるが、表示画面（照射面）の輝度分布を高均一にするために、複数個の発光ダイオードにレンズ体を設け、レンズ体によりそれぞれ異なる所望の方向へ導光されている照明装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０３３２８３号公報
【特許文献２】特開２００８−３００１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの照明装置においては、照射面の照度を均一にするために、反射鏡やレンズを使用している。このため、照射面やＬＥＤ光源の特性、配置等を考慮した照明設計が必要であり、この設計を満足するような複雑な形状の反射鏡やレンズを必要とする。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、複雑な形状の反射鏡やレンズを使用することなく照射面の照度を均一にすることが可能なＬＥＤ光源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】
【０００５】
本発明に係る照明装置は、基準位置に対し略等距離となるように、照射面から基準位置を通るように伸ばした垂線と光源の光軸方向との角度をθとし、前記θが２種以上となるように複数の光源を有した照明装置であって、前記θに合わせて前記θの大きい光源の明るさを、前記θの小さい光源の明るさより大きくしたことを特徴とする。
更に、上記照明装置では、前記複数の光源の明るさは前記θに対して、１／ｃｏｓ２θの関係に略等しくしてもよい。
更に、上記照明装置では、前記θの大きい光源は、前記θの小さい光源よりも、単位面積あたりのＬＥＤ素子数を増やしてもよい。
更に、上記照明装置では、前記θは０°＜θ≦６０°であってもよい。
更に、上記照明装置では、前記θの大きい光源は、前記θの小さい光源よりも、点灯時の電流値が大きくしてもよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、基準位置に対し略等距離となるように複数の光源を配置しているので、複数の光源を密集して配置するため、照明装置全体の小型化を図ることができる。
また、照射面から基準位置を通るように伸ばした垂線と光源の光軸方向との角度をθとしたとき、θが２種以上となるように複数の光源を有しているので、広い照射範囲を確保できるとともに、θの大きい光源の明るさをθの小さい光源の明るさより大きくしたことにより反射鏡やレンズを使用することなく照射面の照度の均一化を図ることができる。
さらに、上記複数の光源の明るさをθに対して、１／ｃｏｓ２θの関係に略等しくすることにより、照射面の照度をより均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る照明装置を説明する図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る照明装置を説明する側面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る照明装置の配光分布を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る照明装置を説明する図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る照明装置を説明する側面図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る照明装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図中の同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の第一実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
図１に示すように、照明装置１は、断面台形状の基台１２を有し、基台１２の下面１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの各面にＬＥＤ光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが設置されている。
各ＬＥＤ光源は幅２０ｍｍ、長さ１２０ｍｍのベース基板２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ上に、
複数の青色発光するＬＥＤ素子を実装したものであり、このＬＥＤ素子を覆うように、
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの蛍光体層２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが形成されている。
ＬＥＤ素子から放射された青色発光は、蛍光体層２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの蛍光体により黄色に変換され、ＬＥＤ素子の青色と混色され、白色光源として利用される。
各ＬＥＤ光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに搭載されるＬＥＤ素子の数は異なる構成となっているが、これについては後述する。
【００１０】
図２は本発明の第一実施形態に係る照明装置１のＬＥＤ光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの配置について説明する側面図である。
図２に示すように、各ＬＥＤ光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは基準位置１０から、略等距離となるように基準位置１０から見て放射状に配置されている。
このとき、照射面１１から基準位置１０を通るように伸ばした垂線をＬＡ、基準位置１０からＬＥＤ光源２１Ｂの光軸方向に伸ばした線をＬＢ、基準位置１０からＬＥＤ光源２１Ｃの光軸方向に伸ばした線をＬCとする。
またＬＡとＬＢのなす角をθＢ、ＬＡとＬＣのなす角をθＣとし、本実施例においては、θＢとθＣは共に３０°である。
【００１１】
図３は発明の第一実施形態に係る照明装置１のＬＥＤ光源から照射される光の配光を示す図である。
各ＬＥＤ光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、複数のＬＥＤ素子それぞれからの放射光が合わさり、全体としての配光特性は、正面方向となす角をθとしたとき光度分布がｃｏｓθに比例するランバート配光３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを形成している。
このランバート配光３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの中心方向がＬＥＤ光源の光軸３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃであり、本実施例におけるＬＥＤ光源ではベース基板と垂直方向に光軸３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが形成される。
【００１２】
ＬＥＤ光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに実装されているＬＥＤ素子数は、ＬＥＤ光源２１ＡとＬＥＤ光源２１Ｂ、２１Ｃでは異なる。
具体的には、ＬＥＤ光源２１Ａに実装されている蛍光体層２３ＡにおけるＬＥＤ素子数は９０個であり、ＬＥＤ光源２１Ｂ、２１Ｃに実装されている蛍光体層２３Ｂ、２３ＣにおけるＬＥＤ素子数は１２０個である。
蛍光体層２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの面積は１００ｃｍ２であるので、ＬＥＤ光源２１Ａの単位面積あたりのＬＥＤ素子数は９個／ｃｍ２であり、ＬＥＤ光源２１Ｂ、２１Ｃの単位面積あたりのＬＥＤ素子数は１２個／ｃｍ２である。
単位面積あたりの素子数が増加することによりＬＥＤ光源としての明るさも増加するので、ＬＥＤ光源２１ＡよりもＬＥＤ光源２１Ｂ、２１Ｃの単位面積あたりのＬＥＤ素子数を増やしたことにより、ＬＥＤ光源２１Ｂ、２１Ｃの明るさはＬＥＤ光源２１Ａの明るさに対して約１．３３倍（単位面積あたりのＬＥＤ素子数の比：１２／９）になる。
【００１３】
各ＬＥＤ光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃはランバート配光をしているため、ＬＥＤ光源２１Ａのように照射面１１に対して対向させて配置した場合は最も照射面１１での照度が高くなるが、ＬＥＤ光源２１Ｂ、２１Ｃのように照射面１１に対して角度をつけて配置した場合、照射面１１までの距離が長くなり照射範囲が広がるため、照射面１１の照度が低下する。
このため、本実施例のように、照射面１１から基準位置への垂線ＬＡと各ＬＥＤ光源の光軸とのなす角度θに合わせてθの大きい光源の明るさをθの小さい光源の明るさより大きくすることにより、照射面１１の照度の均一化を図っている。
【００１４】
角度とＬＥＤ光源の明るさの最も好ましい関係は、具体的には、複数の光源の明るさが角度θに対して１／ｃｏｓ２θの関係に略等しくなる関係である。
具体的には、照射面に対向するＬＥＤ光源（θ＝０°）の明るさに対して、θ＝３０°では明るさを１．３３倍（１／ｃｏｓ２３０°）、θ＝４５°では２倍（１／ｃｏｓ２４５°）、θ＝６０°では４倍（１／ｃｏｓ２６０°）にすることである。
【００１５】
なお、照射面に対向する光源は必須ではなく、角度θが２種以上となるように異なる角度θを有する複数の光源を備えればよい。
また、各ＬＥＤ光源の明るさを変える手段は単位面積あたりのＬＥＤ素子数を変更する方法だけではなく、各ＬＥＤ光源の点灯電力を変える方法や、各ＬＥＤ光源に流す電流を変える方法などでもよい。
【００１６】
本実施形態に係る照明装置１によれば、各ＬＥＤ光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは基準位置１０から略放射状に密集するように配置されているため、小型化を図ることができる。
また、角度θは６０°以下の範囲が好ましい。この理由は、角度θを６０°より大きくすると照射範囲は広がるが、照射面１１の照度の均一化を図るためには、角度θの大きい光源の明るさを増大させる必要があり、単位面積あたりの素子数を変更させる方法においては、素子の実装が困難になる。
【実施例２】
【００１７】
図４は、本発明の第二実施形態に係る照明装置１００の構成を示す図である。
図４に示すように、基台１１２の５つの下面１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄ、１１３ＥのそれぞれにＬＥＤ光源１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ、１２１Ｅが設置されている。
【００１８】
図５は、本発明の第二実施形態に係る照明装置１００のＬＥＤ光源の配置について説明する側面図である。
ＬＥＤ光源１２１Ａは照射面１１に対向して配置されておりθ＝０°である。
ＬＥＤ光源１２１Ｂ、１２１Ｃは、θ＝３０°となるように配置されている。
また、ＬＥＤ光源１２１Ｄ、１２１Ｅはθ＝６０°となるように配置されている。
各ＬＥＤ光源１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ、１２１Ｅは実施例１と同じ寸法であり、ベース基板１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ、１２２Ｅは幅２５ｍｍ、長さ１２５ｍｍに形成されており、ＬＥＤ素子が実装された蛍光体層１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄ、１２３Ｅの寸法は幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍに形成されている。
【００１９】
各ＬＥＤ光源１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ、１２１ＥのＬＥＤ素子数および単位面積あたりのＬＥＤ素子数は以下の通りである。
ＬＥＤ光源１２１Ａ（θ＝０°）は、ＬＥＤ素子数９０個であり、単位面積あたりのＬＥＤ素子数は９個／ｃｍ２である。
ＬＥＤ光源１２１Ｂ、１２１Ｃ（θ＝３０°）は、ＬＥＤ素子数１２０個であり、単位面積あたりのＬＥＤ素子数は１２個／ｃｍ２である。
ＬＥＤ光源１２１Ｄ、１２１Ｅ（θ＝６０°）は、ＬＥＤ素子数３６０個であり、単位面積あたりのＬＥＤ素子数は３６個／ｃｍ２である。
【００２０】
本実施例においても、角度θに合わせ１／ｃｏｓ２θに略等しくなるようにＬＥＤ素子数を変え配置しているので、照射面１１の照度の均一化を図ることができる。
なお、実施例１および実施例２において、３面タイプと５面タイプについて説明したが、本発明はこの形態に限らない。照明装置の寸法等の規制がなければ、多くの角度に分け、多数のＬＥＤ光源を配置することにより、より照射面の均一化を図ることができる。
【実施例３】
【００２１】
図６は、本発明の第三実施形態に係る照明装置２００を示す図である。
図６に示すように、基台１２は、正方形の下面２１３Ａと、下面に対して１５０°の角度で配置される４つの台形状の側面２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅから構成されており、下面２１３Ａ及び側面２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３ＥにはそれぞれＬＥＤ光源２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃ、２２１Ｄ、２２１Ｅが設けられている。
ＬＥＤ光源２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃ、２２１Ｄ、２２１Ｅは、一辺が３０ｍｍの正方形のベース基板２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄ、２２２Ｅ上に直径２８ｍｍの蛍光体層２２３Ａ、２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅが形成されている構成となっている。
【００２２】
下面２１３Ａに配置されたＬＥＤ光源２２１Ａには蛍光体層２２３Ａに９０個のＬＥＤ素子が実装されており、単位面積あたりのＬＥＤ素子数は約１０．２個／ｃｍ２である。
また側面２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅに配置されたＬＥＤ光源２２１Ｂ、２２１Ｃ、２２１Ｄ、２２１Ｅには蛍光体層２２３Ａ、２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅに１２０個のＬＥＤ素子が実装され単位面積あたりのＬＥＤ素子数は１３．６個／ｃｍ２である。
下面２１３Ａと各側面２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅのなす角度が１５０°であるので、角度θは３０°である。
各側面２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３ＥのＬＥＤ光源２２１Ｂ、２２１Ｃ、２２１Ｄ、２２１Ｅの単位面積あたりのＬＥＤ素子数は下面２１３ＡのＬＥＤ光源２２１Ａの単位面積あたりのＬＥＤ素子数に対して１．３３倍であり、これは１／ｃｏｓ２３０°に略等しいＬＥＤ素子数であり、照射面の照度の均一化を図ることができる。
【００２３】
以上説明したように、複数の光源を、角度を変えて配置し、角度に合わせ光源の明るさを変えることにより、照射面の照度の均一化を図ることができた。
また、いずれの実施形態においても、照射面の照度を均一にするための反射鏡やレンズは使用しておらず、基準位置に対し略等距離となるように各光源を配置しているので照明装置の小型化を図ることができた。
なお、本発明に係る照明装置を、間隔を空け、複数配置してもよい。複数の照明装置を配置することにより、より広範囲の照射範囲の照度の均一化を図ることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１、１００、２００  照明装置
１０  基準位置
１１  照射面
１２  基台
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ、１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄ、１１３Ｅ、２１３Ａ  下面
２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ  側面
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ、１２１Ｅ、２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃ、２２１Ｄ、２２１Ｅ  ＬＥＤ光源
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ、１２２Ｅ、２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ、２２２Ｄ、２２２Ｅ  ベース基板
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ、２３Ｅ、１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄ、１２３Ｅ、２２３Ａ、２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ  蛍光体層
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ  光軸
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ  配光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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