(57)【要約】【課題】簡単な構成にも拘わらず、光の損失を抑制し、光の配向の制御を容易に行うことのできる照明装置を提供する。【解決手段】光源と、前記光源の光出射方向に配置され前記光源からの光の配向を制御する第１フレネルレンズと、を有する照明装置であって、前記光源の光出射面に近接配置され、前記光源からの光の配向を制御する第２フレネルレンズが配置されている。第２フレネルレンズは、この第２フレネルレンズが無い場合よりも前記光源から出射された光の配向が狭くなるように構成されている。第２フレネルレンズは、前記光源の光出射面と対向するレンズ部と、前記レンズ部の周縁が前記基板側に延在して前記基板に立設される脚部と、を有して形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源の光出射方向に配置され前記光源からの光の配向を制御する第１フレネルレンズと、を有する照明装置であって、
前記光源の光出射面に近接配置され、前記光源からの光の配向を制御する第２フレネルレンズが配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第２フレネルレンズは、前記第２フレネルレンズが無い場合よりも前記光源から出射された光の配向が狭くなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源は基板に搭載され、
前記第２フレネルレンズは、前記光源の光出射面と対向するレンズ部と、前記レンズ部の周縁が前記基板側に延在して前記基板に立設される脚部と、を有して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第２フレネルレンズは、その脚部において前記基板に着脱可能に取付けられていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第２フレネルレンズは、耐熱性材料により形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記第２フレネルレンズは、前記光源側の面にフレネルレンズが形成され、前記第１フレネルレンズ側の面に凸状レンズが形成されていることを特徴とする請求項１ないし５の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】
本発明は照明装置に係り、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の照明装置としては、たとえば、発光ダイオード（たとえば白色ＬＥＤ）とフレネルレンズとを組み合わせ、これにより薄型化、軽量化、および低コスト化を図ったものが知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、照明装置の設置環境によって、該照明装置の小型化、ひいてはフレネルレンズの小径化が要求される場合がある。そこで、フレネルレンズを小径にすると、発光ダイオードからの光は光軸を中心にして放射状に広がりながら（広い配向角で）出射されることから、フレネルレンズに入射されない光が生じ、光の利用効率が低下してしまう不都合が生じる。
【０００４】
このような不都合を解消する照明装置として、たとえば、下記特許文献２には、発光ダイオードおよびフレネルレンズを保持する筐体の側面に反射面を形成し、該発光ダイオードからの光のうちフレネルレンズに入射されない光を前記反射面に反射させることによってフレネルレンズに導くように構成したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１７１０８６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５１２１８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、特許文献２に記載の照明装置は、光の利用効率を大きくしようとする場合に、反射面の光反射率を大きくする必要があり、高価になってしまうという不都合を有する。
【０００７】
また、発光ダイオードからフレネルレンズに入射する光は、直接にフレネルレンズに入射する光と反射面を介してフレネルレンズに入射する光の２系統の光を生じさせることになり、それらの光のフレネルレンズに入射する角度の相違によって、該フレネルレンズから出射する光の配向分布を精密に制御するのが困難になるという不都合を有する。
【０００８】
そして、照明装置は、そのフレネルレンズの小径化とともに、設置環境に合わせた多様な光の配向分布が要求される場合がある。
【０００９】
それ故、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成にも拘わらず、フレネルレンズの小径化にともなう光の損失を抑制し、光の配向の制御を容易に行うことのできる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の照明装置は、光源と、前記光源の光出射方向に配置され前記光源からの光の配向を制御する第１フレネルレンズと、を有する照明装置であって、前記光源の光出射面に近接配置され、前記光源からの光の配向を制御する第２フレネルレンズが配置されていることを特徴とする。
（２）本発明の照明装置は、（１）の構成において、前記第２フレネルレンズは、前記第２フレネルレンズが無い場合よりも前記光源から出射された光の配向が狭くなるように構成されていることを特徴とする。
（３）本発明の照明装置は、（１）の構成において、前記光源は基板に搭載され、前記第２フレネルレンズは、前記光源の光出射面と対向するレンズ部と、前記レンズ部の周縁が前記基板側に延在して前記基板に立設される脚部と、を有して形成されていることを特徴とする。
（４）本発明の照明装置は、（３）の構成において、前記第２フレネルレンズは、その脚部において前記基板に着脱可能に取付けられていることを特徴とする。
（５）本発明の照明装置は、（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記第２フレネルレンズは、耐熱性材料により形成されていることを特徴とする。
（６）本発明の照明装置は、（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記第２フレネルレンズは、前記光源側の面にフレネルレンズが形成され、前記第１フレネルレンズ側の面に凸状レンズが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成された照明装置は、簡単な構成にも拘わらず、光の損失を抑制し、光の配向の制御を容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の照明装置の実施形態１の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の照明装置において光源からの光の放射角を示した説明図である。
【図３】本発明の照明装置の絶縁基板、発光ダイオード、および第２のフレネルレンズを示す斜視図である。
【図４】図１に示した照明装置において、光源の照度角（放射角）に対する輝度の関係を示したグラフである。
【図５】本発明の照明装置の実施形態２の構成を示す断面図である。
【図６】図５の照明装置において、光源の照度角に対する輝度の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
（実施形態１）
図１は、本発明の照明装置の実施形態１の構成を示す断面図である。
【００１４】
図１に示す照明装置１０において、たとえばセラミックからなる絶縁基板（基板）１１の一方の面（表面）に、図示しない複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを樹脂で封止してなるＬＥＤ光源（光源）１２が形成されている。ＬＥＤ光源１２は、いわゆるＣＯＢ（Chip-on-Board）と称される構成となっている。また、ＬＥＤ光源１２は、たとえば白色光を出射させるようになっている。
【００１５】
図３（ａ）は、ＬＥＤ光源１２が形成された絶縁基板１１を示した斜視図で、ＬＥＤ光源１２はたとえば円形をなして形成されている。なお、図３（ａ）は、後述する第２のフレネルレンズをも併せて描画している。
【００１６】
図１に戻り、照明装置１０は、絶縁基板１１の表面に形成された図示しない一対の電極に電流を流すことにより、ＬＥＤ光源１２が発光し、その光は該ＬＥＤ光源１２の表面（光出射面）の中心を通り該光出射面に垂直な光軸Ｏに沿って放射されて出射されるようになっている。
【００１７】
図２（ａ）は、絶縁基板１１にＬＥＤ光源１２を形成し、該ＬＥＤ光源１２を発光させた場合に、該ＬＥＤ光源１２から出射される光Ｌの状態を示した図である。該光Ｌは該ＬＥＤ光源１２の光軸Ｏに対して角度αの放射角で放射されるようになっている。
【００１８】
図１に戻り、ＬＥＤ光源１２の光出射面に近接して第２フレネルレンズ２０（第１フレネルレンズについては後述する）が配置されている。この第２フレネルレンズ２０は、ＬＥＤ光源１２の光出射面と近接して対向するレンズ部２０Ａと、該レンズ部２０Ａの周縁が絶縁基板１１側へ延在し該絶縁基板１１に立設される脚部２０Ｂを備えている。これにより、第２のフレネルレンズ２０の全体の形状はたとえば低背の有蓋円筒形状となっている。
【００１９】
図３（ｂ）は、有蓋円筒形状からなる第２フレネルレンズ２０を開口側から観た斜視図である。該有蓋円筒形状の内径はＬＥＤ光源１２の外径とほぼ同じかあるいは若干大きく形成されている。
【００２０】
第２フレネルレンズ２０のレンズ部２０Ａは、図１に示すように、その出射面側（ＬＥＤ光源１２と反対側の面）にフレネルレンズ２１が形成され、ＬＥＤ光源１２から放射状に出射した光の配向を（第２フレネルレンズ２０が無い場合よりも）狭くする（制御する）ようにすなわち、光軸Ｏの方向に集光するように構成されている。
【００２１】
図２（ｂ）は、ＬＥＤ光源１２の光出射面に近接して第２フレネルレンズ２０を配置させ、ＬＥＤ光源１２を発光させた場合に、第２フレネルレンズ２０から出射される光Ｌ’の状態を示した図である。該光Ｌ’は該ＬＥＤ光源１２の光軸Ｏに対して角度β（＜α）の放射角で放射されるようになっている。
【００２２】
図１に戻り、第２フレネルレンズ２０の脚部２０Ｂは、絶縁基板１１に固定されている。この場合、脚部２０Ｂを絶縁基板１１に対して脱着可能に固定してもよい。また、脚部２０Ｂには、有蓋円筒形状をなす第２のフレネルレンズ２０の内外を連通させる通気孔（図示せず）を設けるようにしてもよい。
【００２３】
なお、第２のフレネルレンズ２０は、ＬＥＤ光源１２が発生する熱が伝達され易いことから、その材料として、耐熱性に優れたシリコーンやガラス（耐熱性材料）で形成することが好ましい。
【００２４】
また、第２フレネルレンズ２０から離間され、該第２フレネルレンズ２０に対向するようにして第１フレネルレンズ３０が配置されている。第１フレネルレンズ３０は、たとえば、その面がＬＥＤ光源１２の光軸Ｏに対して直交するように配置されている。
【００２５】
第１フレネルレンズ３０は、たとえばＴＩＲフレネルレンズと称され、光軸Ｏを中心として同心的に配置される断面が三角形の複数のプリズムを有し、内周側の領域において屈折プリズムが、外周側の領域において反射プリズムがそれぞれ形成されている。しかし、第１フレネルレンズ３０としては、このような構成のものに限定されないことはもちろんである。
【００２６】
第１フレネルレンズ３０は、その半径がＲとなっており、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｏに対し第２のフレネルレンズ２０からの放射角がβである光のほとんどが第１フレネルレンズ３０に入射できる程度の充分な大きさとなっている。
【００２７】
なお、第１のフレネルレンズ３０は、たとえばポリカーボネートからなる樹脂の成形によって構成されている。
【００２８】
このように構成された照明装置１０は、ＬＥＤ光源１２の光出射面に近接させて第２のフレネルレンズ２０を形成し、ＬＥＤ光源１２から出射された光の配向を狭くするようにしたものである。これにより、ＬＥＤ光源１２から出射された光の多くを第１のフレネルレンズ３０に入射させることができる。
【００２９】
したがって、ＬＥＤ光源１２から出射された多くの光は、従来技術で示したように筺体の反射面に入射させることなく、小径な第１のフレネルレンズ３０に入射させることができ、光反射の損失を生じさせることなく、光の利用効率を向上させることができる。
【００３０】
また、ＬＥＤ光源１２から出射された多くの光は、第１のフレネルレンズ３０に入射する前に第２のフレネルレンズ３０を経由させているので、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｏ上で光の配向が制御されるので（従来のように２系統ではなく）、該制御を精密かつ容易に行うことができるようになる。
【００３１】
図４は、図１に示した（第２フレネルレンズを有する）照明装置１０において、光源の照度角（°）に対する輝度の関係を曲線Ａで示したグラフである。また、図４では、比較のため、第２フレネルレンズ２０を有しない場合の輝度（曲線Ｂ）と比較して示している。
【００３２】
図４から明らかになるように、図１に示した照明装置１０では、ＬＥＤ光源１２の光軸（照度角０°）上において高い輝度を有し、照度角が大きくなるにつれ比較的大きな勾配で輝度が小さくなることが確かめられる。これに対し、第２フレネルレンズ２０を有しない場合、ＬＥＤ光源１２の光軸（照度角０°）上において輝度が低く、照度角が大きくなるにつれ小さな勾配で輝度が小さくなっていることが判る。これにより、第２フレネルレンズ２０を設けることにより、集光効果が充分に得られることが確認できる。
【００３３】
このように構成した照明装置１０によれば、簡単な構成にも拘わらず、光の損失を抑制し、光の配向の制御を容易に行うことができるようになる。
（実施形態２）
図５は、本発明の照明装置の実施形態２の構成を示す断面図である。図５は図１と対応づけて描画した図となっている。ただし、第１フレネルレンズ３０を省略して示している。
【００３４】
図５において、図１の場合と比較して異なる構成は、第２フレネルレンズ２０’にあり、第２フレネルレンズ２０’は、ＬＥＤ光源１２側の面にフレネルレンズ２１が形成され、図示しない第１フレネルレンズ３０（図１参照）側の面に凸状レンズ２２が形成されるようにして構成されている。
【００３５】
このような照明装置１０’は、第２フレネルレンズ２０’と第１フレネルレンズ３０（図１参照）の間に比較的広いスペースが形成されるのが通常であり、該スペースを有効活用すべく、第２フレネルレンズ２０’の第１フレネルレンズ３０（図１参照）側の面に比較的大きい厚みを要する凸状レンズ２２を形成するようにしたものである。
【００３６】
このように構成した照明装置１０’は、上述した凸状レンズ２２を設けることにより、第２フレネルレンズ２０’のフレネルレンズ２１で制御された光の配向を凸状レンズ２２でさらに制御でき、これにより、多様な配向制御ができるようになる。
【００３７】
図６は、図５に示した（第２フレネルレンズ２０’を有する）照明装置１０’において、ＬＥＤ光源の照度角（°）に対する輝度の関係を曲線Ｃで示したグラフである。また、図６では、比較のため、第２フレネルレンズ２０’を有しない場合の輝度（曲線Ｄ）と比較して示している。
【００３８】
図６に示すように、第２フレネルレンズ２０’を設けることによって、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｏの方向（照度角：０°）を中心に双峰形状の輝度分布となるように制御することができるようになる。この場合は、被照射面（床面）上での照度分布を向上させる（均一な照度の範囲を広くする）ことができるようになる。
【００３９】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４０】
１０……照明装置、１１……絶縁基板、１２……ＬＥＤ光源、２０、２０’……第２フレネルレンズ、２０Ａ……レンズ部、２０Ｂ……脚部、２１……フレネルレンズ、２２……凸状レンズ、３０……第１フレネルレンズ、Ｌ、Ｌ’……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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