(57)【要約】【課題】直下照度の低下を抑えつつ、できるだけ横方向への光を出射させ、かつ不快グレアを抑えることができる照明器具を提供する。【解決手段】照明器具１０は、光源となるＬＥＤチップ１１１と、ＬＥＤチップ１１１の前方に配置された凸レンズ部１３１と、凸レンズ部１３１の周囲を囲う反射板１４２とを備えている。照明器具１０は、最も輝度が高くなるＬＥＤチップ１１１の中心を基準とした反射板１４２の開口縁部１４２ａの開口度合いが、光軸Ａを含む仮想平面において、第１の仮想直線Ｌ１と、第２の仮想直線Ｌ２に挟まれた領域Ｓに、反射板１４２の開口縁部１４２ａが位置している。第１の仮想直線Ｌ１は、光源中心からの光が凸レンズ部１３１を通過して反射板１４２の内側を進行する最も外側の光路を示す直線である。第２の仮想直線Ｌ２は、凸レンズ部１３１の接線であり、光軸Ａと直交する方向との成す角度が最小遮光角θ2以上となる直線である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源の前方に配置された凸レンズ部と、前記凸レンズ部の周囲を囲う反射板とを備えた照明器具において、
前記光源の光軸を含む仮想平面にて、前記光源の中心から出射した光が前記凸レンズ部を通過して前記反射板の内側を進行する最も外側の光路を示す第１の仮想直線と、前記凸レンズ部の接線を示す第２の仮想直線であって、前記光源の光軸と直交する方向との成す角度が最小遮光角以上となる第２の仮想直線とに挟まれた領域に、前記反射板の開口縁部が位置していることを特徴とする照明器具。
【請求項２】
前記最小遮光角θは、下記条件ａから条件ｄに示される角度である請求項１記載の照明器具。
条件ａ：輝度２０，０００ｃｄ／ｍ2未満の時  θ＝１０°
条件ｂ：輝度２０，０００ｃｄ／ｍ2以上、５０，０００ｃｄ／ｍ2の時  θ＝１５°
条件ｃ：輝度５０，０００ｃｄ／ｍ2以上、５００，０００ｃｄ／ｍ2の時  θ＝２０°
条件ｄ：輝度５００，０００ｃｄ／ｍ2以上の時  θ＝３０°
【請求項３】
前記凸レンズ部の出射面は、粗面に形成されている請求項１または２記載の照明器具。
【請求項４】
前記反射板の反射面に、光拡散反射処理が施されている請求項１から３のいずれかの項に記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダウンライトやペンダントライトとして使用され、反射板を有する照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射板を有する照明器具として特許文献１に記載されたものが知られている。
特許文献１に記載の「照明器具」は、略椀形状の反射板と、反射板の内部に突出する略ドーム形状の拡散カバーとにより所定のグレアカット角に設定されると共に、ＬＥＤチップから出射された光が、拡散カバーの凹凸により拡散されて横方向に出射されることで、光の損失およびグレアの発生を抑制しながら、少ないエネルギーで空間の明るさ感を増加させる広範囲な光を付与することができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２９４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の「照明器具」では、拡散ドームの拡散光と、反射板の反射光によって、横方向への光を得ているが、横方向への光は不快グレアとなり易い。グレアとは視野内に高輝度部が入ると生じる不快な視覚であり、照明器具はこれをカットすることが望ましいとされている。
横方向への光を遮るには、反射板の開口度合いを小さくすればよい。例えば、特許文献１に記載の「照明器具」であれば、グレアカット角を大きく設定するような反射板とすることが考えられるが、光源からの光が多く反射板に反射してしまい、直下を照らす光の量は減るので、直下照度が落ちてしまう。
【０００５】
そこで本発明は、直下照度の低下を抑えつつ、できるだけ横方向への光を出射させ、かつ不快グレアを抑えることができる照明器具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】
本発明は、光源と、光源の前方に配置された凸レンズ部と、前記凸レンズ部の周囲を囲う反射板とを備えた照明器具において、前記光源の光軸を含む仮想平面にて、前記光源の中心から出射した光が前記凸レンズ部を通過して前記反射板の内側を進行する最も外側の光路を示す第１の仮想直線と、前記凸レンズ部の接線を示す第２の仮想直線であって、前記光源の光軸と直交する方向との成す角度が最小遮光角以上となる第２の仮想直線とに挟まれた領域に、前記反射板の開口縁部が位置していることを特徴とする。
【０００７】
本発明の照明器具によれば、第１の仮想直線が光源の中心から出射した光が凸レンズ部を通過して反射板の内側を進行する最も外側の光路を示すことで、反射板の開口度合いの角度がこれ以上であれば、凸レンズ部から出射した光が反射板に到達しないことを示している。従って、光源からの光が反射板に反射して直下方向とは異なる方向へ進行して直下を照らす光の量が減少することを抑えることができる。また、凸レンズ部の接線を示す第２の仮想直線が、光源の光軸と直交する方向との成す角度として、最小遮光角以上であれば、不快グレアを抑えることができる。
【０００８】
前記最小遮光角θは、下記条件ａから条件ｄに示される角度であるのが望ましい。
条件ａ：輝度２０，０００ｃｄ／ｍ2未満の時  θ＝１０°
条件ｂ：輝度２０，０００ｃｄ／ｍ2以上、５０，０００ｃｄ／ｍ2の時  θ＝１５°
条件ｃ：輝度５０，０００ｃｄ／ｍ2以上、５００，０００ｃｄ／ｍ2の時  θ＝２０°
条件ｄ：輝度５００，０００ｃｄ／ｍ2以上の時  θ＝３０°
不快グレアと感じ始める最小遮光角は輝度によって変わる。この最小遮光角は条件ａ〜条件ｄとすることができる。従って、第２の仮想直線を、この条件ａ〜条件ｄを満たす反射板の開口縁部とすることで、最小遮光角θを確保することができる。
【０００９】
前記凸レンズ部の出射面は、粗面に形成されているのが望ましい。光源からの光を凸レンズ部にてより角度をつけて屈折させると、色収差により出射面にオレンジ色のリングができることがある。出射面が粗面であると、この色収差を緩和させることができ、出射面にできるオレンジ色のリングを消すことができる。
【００１０】
前記反射板の反射面に、光拡散反射処理が施されているのが望ましい。光源中心からの光は第１の仮想直線より内側を進行するが、光源中心から外れた光は第１の仮想直線の外側を進行することがある。また、凸レンズ部の出射面を粗面とすると、出射面により拡散された光は、第１の仮想直線の外側を進行することがある。第１の仮想直線の外側を進行することにより、反射板に到達した光は、反射面に光拡散反射処理を施しているため、反射面にて反射して前方に出射できるので、効率のよい照明器具とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、光源からの光が反射板に反射して直下方向とは異なる方向へ進行して直下を照らす光の量が減少することを抑えることができ、かつ反射板は最小遮光角を確保することができるので、直下照度の低下を抑えつつ、できるだけ横方向への光を出射させ、かつ不快グレアを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態１に係る照明器具を示す断面図である。
【図２】図１に示す照明器具の反射板について説明するための断面図である。
【図３】図１に示す照明器具の最小遮光角を説明するための断面図である。
【図４】図１に示す照明器具の凸レンズ部の出射面の拡散と反射板の反射面の拡散反射を説明するための断面図である。
【図５】図１に示す照明器具の凸レンズ部への白色光の入射がスペクトル分解して、虹色の出射光となることを説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る照明器具を図面に基づいて説明する。なお、本明細書では、方向について、光源からの出射方向を前方、その反対方向を後方と称す。また、光軸と直角に交差する方向で、光軸から離れる方向を外側方向、その反対方向を内側方向と称する。
【００１４】
図１に示す照明器具１０は、ＣＯＢ（Chip on Board）タイプのＬＥＤモジュール１１と、ＬＥＤモジュール１１を保持するＬＥＤホルダー１２と、ＬＥＤモジュール１１の光を配向制御するレンズ１３と、器具本体１４とを備えている。
ＬＥＤモジュール１１は、青色光を発光するＬＥＤチップ１１１が、基板１１２に複数配置され、青色光に励起され波長変換した光を発光する黄色蛍光体が塗布され、ＬＥＤチップ１１１を封止するものである。
【００１５】
ＬＥＤホルダー１２は、リング状に形成され、器具本体１４の筐体部の前面の凹部に図示しないねじにより固定されることで、ＬＥＤモジュール１１を凹部内に配置して、保持するものである。ＬＥＤモジュール１１からの大部分の光は、ＬＥＤホルダー１２の中央部の空洞を通過させるが、ＬＥＤモジュール１１から横方向に出射した一部の光を、ＬＥＤホルダー１２の内壁面で反射させて拡散させるために、ＬＥＤホルダー１２は拡散反射の性質を持った白色樹脂により形成されている。
【００１６】
レンズ１３は、照明器具１０の中心軸に光軸Ａが合わせられた凸レンズ部１３１と、器具本体１４に嵌め込むための台座部１３２とを備えている。レンズ１３は、ポリカーボネート、アクリルといった透明樹脂を成形したものである。
凸レンズ部１３１は、略半球状に形成され、光源であるＬＥＤチップ１１１の前方に配置されている。凸レンズ部１３１は、無色透明部材により形成されて、表面は凹凸がない平滑面に形成されている。従って、凸レンズ部１３１から出射した光は拡散せずに進行する。
台座部１３２は、凸レンズ部１３１の周縁から外側方向に鍔部１３２ａが拡がると共に、鍔部の周縁から立壁部１３２ｂが立設されている。立壁部１３２ｂが、器具本体１４に嵌め込まれている。
【００１７】
器具本体１４は、円筒形状に形成された筐体部１４１と、凸レンズ部１３１の周囲を囲う反射板１４２とを備えている。
筐体部１４１は、ＬＥＤモジュール１１に電流を供給する電源部が内蔵されている。反射板１４２は、光の出射方向に向かうに従って円形状の開口面積が徐々に広くなる傾斜面に形成されている。反射板１４２の内側面は、拡散反射処理が施された反射面１４２ｂである。
【００１８】
ここで、照明器具１０の凸レンズ部１３１と反射板１４２とについて、図面に基づいて説明する。
図２に示すように、最も輝度が高くなる複数のＬＥＤチップ１１１の中心（以下、光源中心と称す。）を基準とした反射板１４２の開口縁部１４２ａの開口度合いは、光軸Ａを含む仮想平面において、第１の仮想直線Ｌ１と、第２の仮想直線Ｌ２とから決定される。
この仮想平面が光軸Ａを含むことにより、第１の仮想直線Ｌ１と、第２の仮想直線Ｌ２とは、図２に示す照明器具１０の断面図上の直線として示すことができる。
【００１９】
第１の仮想直線Ｌ１は、ＬＥＤ１１１の中央部から出射した光のうち、凸レンズ部１３１の最も外側を通った光の進行を示すものである。
凸レンズ部１３１の入射面１３１ａのうち、最も外側に入射する光は、光軸Ａに対して角度θ0となるが、凸レンズ部１３１の屈折率が「１」より大きいため、内側に屈折し、更に出射面１３１ｂでも内側に屈折し、光軸Ａに対して角度θ1（ここでθ0＞θ1である）の出射光となる。この出射光が、光源中心からの出射光の中で光軸Ａに対して最も外側に向かう光となる。この光路を示したものが第１の仮想直線Ｌ１である。
【００２０】
次に、第２の仮想直線Ｌ２について説明する。視野内に高輝度部が入ると生じる不快な視覚がグレアと称され、照明器具はこのグレアを遮光することが望ましいとされている。
図３に示すように、照明器具１０の斜め下方に位置する観察者から見て、凸レンズ部１３１が反射板１４２によって遮蔽され観察できなければ眩しさがない状態である。しかし、反射板１４２の開口度合いが大きく、観察者から凸レンズ部１３１が観察できれば眩しいと感じる。
【００２１】
凸レンズ部１３１の出射面１３１ｂにおいては、グレア（眩しさ）がないようにするために、ＪＩＳ  Ｚ９１２５「屋内作業場の照明基準」に、光源の輝度に応じて、以下の条件ａ〜ｄが定義されている。ここで、図２に示す角度θ2は、凸レンズ部１３１の出射面１３１ｂの接線となる第２の仮想直線Ｌ２と、光軸Ａと直交する方向との成す角度である。この角度θ2は、グレアカット角または最小遮光角とも称されている。ＪＩＳ  Ｚ９１２５では、最小遮光角はこの角度θ2の値を下回ってはならない旨が規定されている。
【００２２】
条件ａ：輝度２０，０００ｃｄ／ｍ2未満の時  θ2＝１０°
条件ｂ：輝度２０，０００ｃｄ／ｍ2以上、５０，０００ｃｄ／ｍ2の時  θ2＝１５°
条件ｃ：輝度５０，０００ｃｄ／ｍ2以上、５００，０００ｃｄ／ｍ2の時  θ2＝２０°
条件ｄ：輝度５００，０００ｃｄ／ｍ2以上の時  θ2＝３０°
【００２３】
凸レンズ部１３１の出射面１３１ｂである球面において、角度θ2の接線を第２の仮想直線Ｌ２とする。例えば、ＬＥＤモジュール１１の輝度が５００，０００ｃｄ／ｍ2以上であればθ2は３０°である。第１の仮想直線Ｌ１と第２の仮想直線Ｌ２との交点は点Ｐである。
点Ｐを頂点として、第１の仮想直線Ｌ１と第２の仮想直線Ｌ２とによる挟まれた領域Ｓに、反射板１４２の開口縁部１４２ａ（点Ｑ）が位置するように、反射板１４２の開口度合いが形成されている。
【００２４】
点Ｑが示す反射板１４２の開口縁部１４２ａの位置が領域Ｓ内であれば、点Ｑが第２の仮想直線Ｌ２より前方に位置している。従って、点Ｑを通る凸レンズ部１３１の出射面１３１ｂへの接線となる第３の仮想直線Ｌ３と、光軸Ａと直交する方向との成す角度θ3は、角度θ2より大きいので、角度θ3は、最小遮光角である角度θ2以上を確保することができる。
従って、反射板１４２の開口度合いが最小遮光角を確保することができるため、観察者への眩しさを抑えることができる。
【００２５】
また、反射板１４２の開口縁部１４２ａを示す点Ｑが第１の仮想直線Ｌ１の後方側に位置するため、光源中心から凸レンズ部１３１を通過して出射面１３１ｂからの出射光は、反射板１４２に到達しない。従って、開口縁部１４２ａが領域Ｓ内に位置するように反射板１４２を形成すると、凸レンズ部１３１からの光は、反射板１４２に反射せずに、直接、反射板１４２の直下方向を照らすので、照明器具１０の直下照度の低下を防止することができる。
【００２６】
このように、照明器具１０は、反射板１４２の開口縁部１４２ａが、点Ｐを頂点とする第１の仮想直線Ｌ１と第２の仮想直線Ｌ２に挟まれた領域Ｓに位置しているため、直下照度の低下を抑えつつ、できるだけ横方向への光を出射させ、かつ不快グレアを抑えることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態１では、最も輝度が高い光源中心からの光に基づいて第１の仮想直線Ｌ１を決定しているため、凸レンズ部１３１からの出射光が反射板１４２に到達していないが、光源中心から外れた周囲から出射した光や、ＬＥＤホルダー１２により拡散反射された光には、第１の仮想直線Ｌ１より外側を進行する光も存在し、その光が反射板１４２に到達することがある。
しかし、ＬＥＤモジュール１１の大部分の光が反射板１４２に到達しないので反射板１４２の反射率に影響を受けないため、効率のよい照明器具１０とすることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る照明器具を図面に基づいて説明する。なお、図４においては、図１，図２と同じ構成のものは同符号を付けて説明を省略する。
図４に示す照明器具１０ｘは、器具本体１４の反射板１４２は、図２に示す実施の形態１に係る照明器具１０の反射板１４２と同様であり、図４に示す開口縁部１４２ａは、図２に示す領域Ｓに位置するように形成されている。
本実施の形態２に係る照明器具１０ｘでは、凸レンズ部１３１ｘの出射面１３１ｂが粗面に形成され、反射板１４２ｘの反射面１４２ｂに白色塗装が施されていることを特徴とするものである。
【００２９】
実施の形態１に係る凸レンズ部１３１は無色透明で出射面１３１ｂが平滑面により形成されているため、一切の拡散要素を含んでいない。このような凸レンズ部１３１の場合、屈折の度合いを強くし、屈折角を大きくすると、照射パターンに不快な色収差を生じることがある。
一般的に照明器具で使用される凸レンズは、例えば、ポリカーボネート、アクリルといった透明樹脂で形成され、その材質固有の屈折率で光が屈折させられる。しかし、この材質固有の屈折率は一定ではなく、入射する光の波長で異なり、分散と称される事象が発生する。
【００３０】
そのため、実際の光路は、図５に示すように、光学設計で設定した光路から、光の波長ごとに僅かにずれ、白色光の入射がスペクトル分解して、虹色の出射光となってしまう。但し、１光路だけであれば虹色に分解するが、照明器具全体では大部分が他の光路の虹色の出射光と混色するので、ほとんどの光が混ざり合って白色に戻る。しかし、凸レンズ部１３１の出射面１３１ｂの一番外側だけは、混ざる光がないため、赤色から黄色の色がついた光のリングが残ってしまうため、出射面にオレンジ色のリングができることがある。
【００３１】
そこで、本実施の形態２に係る照明器具１０ｘは、凸レンズ部１３１ｘの出射面１３１ｂが粗面に形成されている。そうすることで、出射面１３１ｂから出射した色収差によりスペクトル分解した虹色の光が、凸レンズ部１３１ｘの微細凹凸により散乱して白色光が混ざることで、出射面１３１ｂにできるオレンジ色のリングを消すことができ、色収差を目立たなくしている。
【００３２】
この散乱による白色光は凸レンズ部１３１の光学設計の光路より広がってしまう。つまり、この散乱光には、図２に示す第１の仮想直線Ｌ１より外側を進行するものも存在する。従って、第１の仮想直線Ｌ１より外側を進行する光には反射板１４２の反射面１４２ｂに到達するものも存在する。しかし、反射板１４２の反射面１４２ｂには、表面に白色塗装が施されているため、反射板１４２の反射面１４２ｂの白色塗装で拡散反射され、床面、壁面を照射する照明光となる。
【００３３】
この凸レンズ部１３１ｘの出射面の微細凹凸は、あくまで色収差を目立たなくさせる程度のもので、深さがごく浅いものである。従って、出射面１３１ｂの微細凹凸は、出射面１３１ｂからの全ての出射光を拡散で出射幅を広げてしまうのではない。そのため、出射面１３１ｂからの大部分の出射光は、凸レンズ部１３１の光学設計に従い、反射板１４２に到達せず、直接、床面や壁面に照射されることになる。
出射面１３１ｂから出射する大部分の光は、反射板１４２の反射面１４２ｂに到達しないため、反射板１４２の反射率に左右されない。従って、光が反射板１４２にて反射することで減衰することがないので、効率のよい照明器具１０とすることができる。
本実施の形態２では、反射板１４２の反射面１４２ｂに施した光拡散反射処理として、白色塗装を施していただが、ブラスト処理、光拡散反射性塗料の印刷や光拡散反射性シートの貼り付けなどとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、ダウンライトや反射板付きのペンダントライトなどに好適である。
【符号の説明】
【００３５】
１０，１０ｘ  照明器具
１１  ＬＥＤモジュール
１１１  ＬＥＤチップ
１１２  基板
１２  ＬＥＤホルダー
１３，１３ｘ  レンズ
１３１，１３１ｘ  凸レンズ部
１３１ａ  入射面
１３１ｂ  出射面
１３２  台座部
１３２ａ  鍔部
１３２ｂ  立壁部
１４  器具本体
１４１  筐体部
１４２，１４２ｘ  反射板
１４２ａ  開口縁部
１４２ｂ  反射面
ａ〜ｄ  条件
Ａ  光軸
Ｌ１  第１の仮想直線
Ｌ２  第２の仮想直線
Ｌ３  第３の仮想直線
Ｑ  点
Ｓ  領域
θ1〜θ3  角度
【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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