(57)【要約】【課題】眩しさを低減しつつ、所望の範囲内のみを容易に照明できる発光ユニット及び照明器具を提供する。【解決手段】発光ユニット22は、発光部31と、拡散カバー32と、反射体33とを備える。発光部31は、ＬＥＤ素子31aを備える。拡散カバー32は、発光部31からの光を拡散させる。反射体33は、拡散カバー32により拡散された光の配光を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体発光素子を備えた発光部と；
この発光部からの光を拡散させる第１光学系と；
この第１光学系により拡散された光の配光を制御する第２光学系と；
を具備していることを特徴とする発光ユニット。
【請求項２】
固体発光素子を備えた発光部と；
この発光部からの光を広角配光する第１光学系と；
この第１光学系により広角配光された光を集光して照射する第２光学系と；
を具備していることを特徴とする発光ユニット。
【請求項３】
第１光学系は、光軸方向に最大光度を有さず、かつ、１／２ビーム角が１２０°より大きい配光分布を有し、
第２光学系は、１／２ビーム角が１２０°より小さくなるように光を集光して照射する
ことを特徴とする請求項２記載の発光ユニット。
【請求項４】
発光部は、発光波長が互いに異なる少なくとも２種類が設定されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の発光ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか一記載の発光ユニットと；
この発光ユニットが配置される器具本体と；
を具備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】
本発明の実施形態は、例えば投光器として用いられる発光ユニット及びこれを備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば看板などを照明したり、建物を演出照明したりするための投光器、あるいはスポットライトなどとして用いられる、高出力の照明器具がある。そして、このような照明器具として、近年、高寿命化、省エネルギー化、軽量化、あるいは小型化などを目的として、固体発光素子としてのＬＥＤ(発光ダイオード)を発光体として備えるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤを発光体として用いる場合、輝度が高く、眩しさ(グレア)を与えやすい。そこで、出射開口部に拡散板を配置することで輝度を低減し、眩しさの緩和を図ることが考えられる。しかしながら、このように拡散板を用いる場合、拡散される光の配光を設計によって制御することが容易でないため、所望の範囲外にまで光が届いてしまうことが避けられない。したがって、例えば照明器具の直下から照明器具を見た場合の眩しさの低減が期待できる一方で、照明器具を見る位置によっては、拡散板を用いないほうが眩しくないという場合が生じ得る。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、眩しさを低減しつつ、所望の範囲内のみを容易に照明できる発光ユニット及びこれを備えた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】
【０００６】
実施形態の発光ユニットは、発光部と、第１光学系と、第２光学系とを備える。発光部は、固体発光素子を備える。第１光学系は、発光部からの光を拡散させる。第２光学系は、第１光学系により拡散された光の配光を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１光学系により発光部からの光を拡散させることで、照射方向に平行な方向に強い光が飛ばないようにして眩しさを低減しつつ、この拡散させた光の配光を第２光学系により制御することで、所望の範囲内のみを容易に照明できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の発光ユニットの一部を模式的に示す断面図である。
【図２】同上発光ユニットを備えた照明器具の斜視図である。
【図３】同上発光ユニットの第１光学系による配光分布図である。
【図４】(a)は同上発光ユニットの配光分布図、(b)は第１光学系に代えて拡散板を第２光学系の中腹に配置した比較例の配光分布図である。
【図５】(a)は同上発光ユニットの輝度分布図、(b)は第１光学系を備えない比較例の発光ユニットの輝度分布図である。
【図６】第２の実施形態の発光ユニットの発光部を模式的に示す平面図である。
【図７】(a)は同上発光ユニットの配光分布図、(b)は第１光学系を備えない比較例の発光ユニットの配光分布図である。
【図８】(a)は同上発光ユニットにより１０００ｍｍ先平面の擬似カラー表示をグレースケールで示す説明図、(b)は第１光学系を備えない比較例の発光ユニットにより１０００ｍｍ先平面の擬似カラー表示をグレースケールで示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、第１の実施形態の構成を図１ないし図５を参照して説明する。
【００１０】
図１及び図２において、11は照明器具としての投光器を示し、この投光器11は、例えば各種看板、あるいは建物などの照射対象物に対して光を照射するものである。なお、以下、前後方向は光軸方向(照射方向)を基準として設定するものとする。
【００１１】
そして、この投光器11は、器具本体としての筐体21と、この筐体21に配置された発光ユニット22と、筐体21を構造物などの図示しない被取付部に取り付ける取付部材としての取付アーム23と、発光部31に電源を供給する電源部24と、筐体21に取り付けられたカバー部25とを備えている。
【００１２】
筐体21は、例えばアルミニウム、あるいはアルミダイキャストなどの、放熱性に優れた軽量の部材によって例えば有底六角形筒状に形成された放熱体である。また、この筐体21の底面部の背面側には、放熱部としての放熱フィン21aが多数突設されている。さらに、この筐体21の前端部は、光が出射する出射開口21bとなっており、この出射開口21bがカバー部25により覆われている。そして、この筐体21の前端部の周縁部には、カバー部25を取り付け固定するための図示しない複数の取付座部が突設されている。これら取付座部には、カバー部25を固定する図示しない固定体であるねじなどをねじ止め固定するためのねじ孔がそれぞれ開口されている。
【００１３】
また、各放熱フィン21aは、筐体21の底面部全体の背面に例えば上下方向、すなわち光軸方向と交差(直交)する方向に沿ってそれぞれ長手状に連続して形成されており、互いに幅方向に所定間隔(例えば６〜１０ｍｍ程度の間隔)に離間されている。
【００１４】
また、発光ユニット22は、発光部31と、この発光部31を覆って筐体21に着脱可能に取り付けられる第１光学系としての拡散カバー32と、発光部31及び拡散カバー32を覆って筐体21に取り付けられる第２光学系としての反射体(リフレクタ)33とを備えている。
【００１５】
発光部31には、光源として例えば固体発光素子(半導体発光素子)としてのＬＥＤ素子31aが用いられている。本実施形態では、円形状の基板31b上に複数のＬＥＤ素子31aを実装するＣＯＢ(Chip On Board)方式が採用されている。すなわち、発光部31は、基板31b上に実装された複数のＬＥＤ素子31aがワイヤボンディングによって直列に電気的に接続され、蛍光体を混入した例えばシリコーン樹脂などの透明樹脂である蛍光体層で複数のＬＥＤ素子31aが一体に覆われて封止されている。本実施形態では、発光部31は、例えば青色を発光するＬＥＤ素子31aを、黄色の蛍光体を混入した蛍光体層によって覆うことにより、白色光を発光するように構成されている。
【００１６】
また、拡散カバー32は、発光部31からの光を拡散、すなわち広角配光する拡散材であり、発光部31を覆って反射体33の内部に着脱可能に配置されている。したがって、この拡散カバー32は、反射体33よりも小型に形成されている。この拡散カバー32は、透光性及び拡散性を有する合成樹脂などの部材によって例えば有蓋円筒状に形成されており、発光部31側である後側から前側へと徐々に縮径する形状となっている。すなわち、この拡散カバー32は、光軸方向に対して側方から見て、略台形状となっている。さらに、この拡散カバー32は、中心軸が発光部31の中心部と一致するように配置されている。そして、この拡散カバー32は、配光分布が、拡散カバー32の高さすなわち前後方向(軸方向)寸法、径寸法、及び、肉厚によって制御されており、例えば１．０ｍｍの肉厚に設定され、光軸方向(０°方向)に最大光度を有さず、換言すれば光軸方向と異なる方向(本実施形態では例えば±５０°方向)に最大光度を有し、かつ、１／２ビーム角が１２０°より大きい、本実施形態では例えば約２２０°の１／２ビーム角に設定された配光分布を有している(図３)。
【００１７】
また、反射体33は、前後両端が開口した円筒状であるとともに、後側から前側へと徐々に拡径する放物面状に形成されており、内面すなわち反射面が鏡面状となっている。さらに、この反射体33は、例えばねじ止めなどによって、底面部の面方向に対して略直交する方向に沿って光軸を有するように筐体21に固定される。そして、この反射体33は、拡散カバー32によって拡散(広角配光)された光を、１／２ビーム角が１２０°より小さくなるように、本実施形態では例えば約３０°となるように集光(制御)して出射開口21bから(カバー部25を介して)照射するようになっている(図４(a))。また、この反射体33の焦点近傍に、拡散カバー32の前端部32aの中央部が位置している。
【００１８】
また、取付アーム23は、投光器11を所定の取付位置に所定の角度で取り付け固定するためのもので、例えば金属などの剛性を有する部材により一体形成され、筐体21の両側に回動可能に接続された一対の腕部23a，23aと、これら腕部23a，23a間を連結し取付位置に対して回動可能に取り付けられる連結部23bとを備えた、Ｕ字状となっている。そして、この取付アーム23に対して、筐体21が上下方向に回動可能に軸支されるとともに、この取付アーム23が取付位置に対して左右方向に回動可能に取り付けられることで、投光器11が上下方向及び左右方向に回動可能となっている。
【００１９】
また、電源部24は、例えば四角形状のケース体24aに複数の図示しない電源がマトリクス状に配置されてユニット状に構成されており、発光部31に対して所定の直流電源を供給するようになっている。
【００２０】
また、カバー部25は、透光性を有するガラスなどの部材により例えば六角形板状に形成されたカバー部本体としてのカバー25aと、このカバー25aの外縁部を保持する六角形枠状の枠体25bとを備えている。カバー25aは、筐体21の前端部を覆って取り付けられる。また、枠体25bは、カバー25aの外縁部を額縁状に覆って筐体21の前端部に嵌合されるもので、各辺部25cの中央部から側方へとフランジ状に突出する取付片部25dとを備えている。これら取付片部25dには、筐体21の取付座部のねじ孔と位置合わせされてねじなどが挿入される通孔25eが開口されている。
【００２１】
そして、投光器11は、取付アーム23を、取付位置にボルトなどによって取り付けるとともに、照射対象物と取付位置との位置関係に対応して上下方向及び左右方向の回動角度を調整して固定する。
【００２２】
この状態で、電源部24から電源が供給された発光部31が発光すると、この発光部31からの配光が拡散カバー32により拡散(広角配光)された後、反射体33の内面で反射されて集光制御され、カバー25aを透過して出射し、照射対象物を照明する。
【００２３】
このように、第１の実施形態によれば、拡散カバー32により発光部31からの光を拡散させる(広角配光する)ことで、照射方向に平行な方向に強い光が飛ばないようにして眩しさを低減しつつ、この拡散させた光の配光を反射体33により制御する(広角配光された光を反射体33により集光して照射する)ことで、所望の範囲内のみを容易に照明できる。すなわち、出射する光を拡散板によって拡散させている場合、配光を設計によって確実に制御することが容易でないので、本実施形態では、拡散カバー32によって一旦拡散(広角配光)して眩しさを低減した光を反射体33によって制御(集光)することで、眩しさを低減した光の照射範囲を容易に制御できる。
【００２４】
さらに、拡散カバー32が、光軸方向に最大光度を有さず、かつ、１／２ビーム角が１２０°より大きい配光分布を有し、反射体33が、１／２ビーム角が１２０°より小さくなるように光を集光して照射することで、眩しさをより確実に低減しつつ、所望の範囲内のみをより確実に照明できる。
【００２５】
具体的に、本実施形態の投光器11から出射した光の配光分布(図４(a))は、例えば反射体33の前後両端間(中腹)に拡散板を配置した比較例の配光分布(図４(b))と比較して、光線が絞られており、所望の範囲内を照らすことが容易であることがわかる。
【００２６】
また、本実施形態と略等しい全光束及び配光分布を有し拡散カバー32を備えない比較例の輝度分布(図５(b))では、輝度の絶対値が大きく、均斉度が取れていないのに対して、本実施形態の輝度分布(図５(a))は、輝度の均斉度が比較的高く、かつ、絶対値が低いため、眩しさが低減されていることがわかる。
【００２７】
次に、第２の実施形態を図６ないし図８を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
この第２の実施形態の投光器11は、発光部31として、発光波長が互いに異なる少なくとも２種類の発光部、本実施形態では、２種類の(第１及び第２の)発光部41，42が設定されているものである。
【００２９】
発光部41は、白色光を発光するものであり、例えば青色を発光する複数のＬＥＤ素子41aが円形状の基板41b上に実装されてワイヤボンディングによって直列に電気的に接続され、黄色の蛍光体を混入した例えばシリコーン樹脂などの透明樹脂である蛍光体層で複数のＬＥＤ素子41aが一体に覆われて封止されている。
【００３０】
また、発光部42は、赤色光を発光し、投光器11からの発光の演色性を高めるために用いるもので、具体的には６００〜６５０ｎｍの波長領域に最大強度を示す発光スペクトル分布を有している。そして、この発光部42は、例えば赤色を発光する複数のＬＥＤ素子42aが円形状の基板42b上に実装されてワイヤボンディングによって直列に電気的に接続されている。
【００３１】
そして、これら発光部41，42は、例えば同一円周上に互いに周方向に離間されて交互に配置されており、全体として複数ずつ、例えば４つずつ備えられている。
【００３２】
さらに、拡散カバー32及び反射体33は、発光部31に取り付けられている。すなわち、拡散カバー32は、発光部41，42全体を覆うように筐体21に取り付けられ、反射体33は、この拡散カバー32を内包するように筐体21に取り付けられている。
【００３３】
また、反射体33は、拡散カバー32によって拡散(広角配光)された光を、１／２ビーム角が１２０°より小さくなるように、本実施形態では例えば約２０°となるように集光(制御)して出射開口21bから(カバー部25を介して)照射するようになっている(図７(a))。
【００３４】
そして、取付アーム23により所定の回動角度で取付位置に取り付け固定された投光器11は、電源部24から電源が供給された発光部31の各発光部41，42が発光すると、これら発光部41，42からの配光が拡散カバー32により拡散(広角配光)されて混ぜられた(混色された)後、反射体33の内面で反射されて集光制御され、カバー25aを透過して出射し、照射対象物を照明する。
【００３５】
このように、第２の実施形態によれば、拡散カバー32により発光部31からの光を拡散させる(広角配光する)ことで、照射方向に平行な方向に強い光が飛ばないようにして眩しさを低減しつつ、この拡散させた光の配光を反射体33により制御する(広角配光された光を反射体33により集光して照射する)ことで、所望の範囲内のみを容易に照明できる。
【００３６】
また、発光部31として、発光波長が互いに異なる２種類の発光部41，42が設定されている場合、照射面に色むらが生じるおそれがあり、特に高出力の照明器具においてビーム角が比較的狭くなるように反射体を用いる場合、この反射体では色むらの緩和が容易でないものの、本実施形態では、発光部41，42からの発光が拡散カバー32によって拡散(広角配光)される際に混ぜられて、反射体33により配光制御(集光)されるので、所望の範囲内のみを照明しつつ、照射面に色むらを発生しにくくできる。
【００３７】
特に、青色光を発光するＬＥＤ素子41aと、黄色の蛍光体を含む蛍光体層とを組み合わせた発光部41から発光される白色光は演色性が低いものの、発光部42から発光される赤色光を、色むらを生じることなく混色できるので、眩しさを低減しつつ、演色性を向上できる。
【００３８】
具体的に、例えば拡散カバー32を備えない比較例では、配光分布(図７(b))は、本実施形態の投光器11から出射した光の配光分布(図７(a))と同等であるものの、照射面に色むらが顕著に生じている(図８(b))のに対して、本実施形態の投光器11から照射された光は、照射面において混色が充分に実現でき、色むらなく照射されていることがわかる(図８(a))。
【００３９】
なお、上記第２の実施形態において、発光部41，42としては、発光波長が互いに異なる、換言すれば発光色が互いに異なるように構成すれば、白色と赤色との組み合わせに限定されない。
【００４０】
また、発光波長が互いに異なる３つ以上の発光部を用いてもよい。
【００４１】
さらに、上記各実施形態において、発光ユニット22は、投光器11だけでなく、任意の照明器具に適用できる。
【００４２】
また、拡散カバー32は、光軸方向に最大光度を有さず、かつ、１／２ビーム角が１２０°より大きい配光分布を有するように設定すれば、上記の各実施形態の配光分布に限定されない。
【００４３】
同様に、反射体33は、１／２ビーム角が１２０°より小さくなるように光を集光して照射できれば、上記の各実施形態の配光分布に限定されない。
【００４４】
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】
【００４５】
11    照明器具としての投光器
21    器具本体としての筐体
22    発光ユニット
31    発光部
31a   固体発光素子としてのＬＥＤ素子
32    第１光学系としての拡散カバー
33    第２光学系としての反射体
【図１】
2014093129.tif 000003
【図２】
2014093129.tif 000004
【図３】
2014093129.tif 000005
【図４】
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【図６】
2014093129.tif 000007
【図７】
2014093129.tif 000008
【図５】
2014093129.tif 000009
【図８】
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