(57)【要約】【課題】所定の角度方向における収束を抑制して配光抑制することが可能なレンズおよびそれを用いたＬＥＤ照明器具を提供する。【解決手段】レンズ２は、一表面２ａａ側に複数の突条部２ａ１を平行に備えた第１レンズ部位２ａと、一表面２ａａ側とは反対の他表面２ａｂ側に光を収束可能な第２レンズ部位２ｂとを備えている。第１レンズ部位２ａは、突条部２ａ１の長手方向と直交する方向に沿った断面視において、複数の突条部２ａ１のうち、突条部２ａ１の一部が他の突条部２ａ１よりも突出しており、且つ三角形状である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面側に複数の突条部を平行に備えた第１レンズ部位と、前記一表面側とは反対の他表面側に光を収束可能な第２レンズ部位とを備えたレンズであって、
前記第１レンズ部位は、前記突条部の長手方向と直交する方向に沿った断面視において、複数の前記突条部のうち、前記突条部の一部が他の前記突条部よりも突出しており、且つ三角形状であることを特徴とするレンズ。
【請求項２】
前記突条部の前記一部は、前記第１レンズ部位の中心から偏った位置に設けていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項３】
前記第２レンズ部位は、前記他表面側に複数のレンズ面を有し該レンズ面それぞれにおける光軸がレンズ厚さ方向に対して斜交するフレネルレンズであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ。
【請求項４】
ＬＥＤを有し可視光を発光するＬＥＤ光源部と、該ＬＥＤ光源部の前方に配置して前記ＬＥＤ光源部からの可視光を屈折させる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレンズとを備え、前記レンズは、前記ＬＥＤ光源部からの可視光を入射する光入射面側に前記第１レンズ部位を配置し、前記光入射面側とは反対であって前記ＬＥＤ光源部からの可視光を出射する光出射面側に前記第２レンズ部位を配置することを特徴とするＬＥＤ照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズおよびそれを用いたＬＥＤ照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（以下、ＬＥＤともいう）を有するＬＥＤ光源部と、ＬＥＤ光源部からの可視光を配光制御するレンズとを備えたＬＥＤ照明器具が利用されている。
【０００３】
この種のＬＥＤ照明器具として、図２０に示す、ＬＥＤ１０２と対向する面の所定領域に複数の凸条を平行にならべたプリズム１０６を有し外側表面にフレネルレンズ１０８を形成するレンズ１０５を備えた照明装置が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００４】
特許文献１の照明装置は、ＬＥＤ光源部として、ＬＥＤ１０２と、ＬＥＤ１０２が搭載された基板１０１と、ＬＥＤ１０２上に配置された蛍光体樹脂層１０３とを有している。照明装置は、レンズ１０５と蛍光体樹脂層１０３との間に空気層１１１が介在している。
【０００５】
特許文献１の照明装置は、ＬＥＤ１０２から出射されプリズム１０６により二極化した光の一部およびプリズム１０６を通過していない光を、フレネルレンズ１０８により正面方向（軸上方向）に立ち上げて、ＬＥＤ１０２からの光の配光制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−４４６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＬＥＤ光源部のＬＥＤ１０２は、白熱電球や蛍光灯と比較して小さく、点状に発光する点状光源である。また、ＬＥＤ１０２は、光の指向性が強く、ＬＥＤ１０２の発光効率の向上に伴いＬＥＤ１０２特有の眩しさ感（グレア）が強くなる場合がある。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の角度方向における収束を抑制して配光制御することが可能なレンズおよびそれを用いたＬＥＤ照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレンズは、一表面側に複数の突条部を平行に備えた第１レンズ部位と、上記一表面側とは反対の他表面側に光を収束可能な第２レンズ部位とを備えたレンズであって、上記第１レンズ部位は、上記突条部の長手方向と直交する方向に沿った断面視において、複数の上記突条部のうち、上記突条部の一部が他の上記突条部よりも突出しており、且つ三角形状であることを特徴とする。
【００１０】
このレンズにおいて、上記突条部の上記一部は、上記第１レンズ部位の中心から偏った位置に設けていることが好ましい。
【００１１】
このレンズにおいて、上記第２レンズ部位は、上記他表面側に複数のレンズ面を有し該レンズ面それぞれにおける光軸がレンズ厚さ方向に対して斜交するフレネルレンズであることが好ましい。
【００１２】
本発明のＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤを有し可視光を発光するＬＥＤ光源部と、該ＬＥＤ光源部の前方に配置して上記ＬＥＤ光源部からの可視光を屈折させる上述のレンズとを備え、上記レンズは、上記ＬＥＤ光源部からの可視光を入射する光入射面側に上記第１レンズ部位を配置し、上記光入射面側とは反対であって上記ＬＥＤ光源部からの可視光を出射する光出射面側に上記第２レンズ部位を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のレンズは、所定の角度方向における収束を抑制して配光制御することが可能になるという効果がある。
【００１４】
本発明のＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤから照射される可視光の所定の角度方向における眩しさが低減されるように配光制御することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１のレンズを用いたＬＥＤ照明器具の略断面図である。
【図２】実施形態１のレンズを用いたＬＥＤ照明器具を示す分解説明図である。
【図３】実施形態１のレンズを示す背面図である。
【図４】実施形態１のレンズを示し、図３のＡＡ断面図である。
【図５】実施形態１のレンズを示す斜視断面図である。
【図６】実施形態１のレンズを用いたＬＥＤ照明器具における光線経路を説明する説明図である。
【図７】実施形態１のレンズを用いたＬＥＤ照明器具の照射面における照度分布図である。
【図８】実施形態１のレンズを用いたＬＥＤ照明器具の配光特性を説明する説明図である。
【図９】実施形態１と比較のためのレンズを示す背面図である。
【図１０】実施形態１と比較のためのレンズを示し、図９のＡＡ断面図である。
【図１１】実施形態１と比較のためのレンズを示す斜視図である。
【図１２】比較例１のＬＥＤ照明器具における光線経路を説明する説明図である。
【図１３】比較例１のＬＥＤ照明器具の照射面における照度分布図である。
【図１４】比較例１のＬＥＤ照明器具の配光特性を説明する説明図である。
【図１５】比較例２のＬＥＤ照明器具における光線経路を説明する説明図である。
【図１６】比較例２のＬＥＤ照明器具の配光特性を説明する説明図である。
【図１７】比較例３のＬＥＤ照明器具における光線経路を説明する説明図である。
【図１８】比較例３のＬＥＤ照明器具の配光特性を説明する説明図である。
【図１９】実施形態２のＬＥＤ照明器具の略断面図である。
【図２０】従来の照明器具の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
以下、本実施形態のレンズ２を用いた照明器具１０を図１および図２に基づいて説明し、本実施形態のレンズ２の詳細を図３ないし図５に基づいて説明する。なお、図中において同じ部材に対しては、同じ番号を付している。
【００１７】
本実施形態のレンズ２は、図３ないし図５に示すように、一表面２ａａ側に複数の突条部２ａ１を平行に備えた第１レンズ部位２ａと、一表面２ａａ側とは反対の他表面２ａｂ側に光を集光可能な第２レンズ部位２ｂとを備えている。第１レンズ部位２ａは、突条部２ａ１の長手方向（図３の紙面の上下方向）と直交する方向に沿った断面視において、複数の突条部２ａ１のうち、突条部２ａ１の一部（以下、第１突条部２ａ１ｂともいう）が他の突条部２ａ１（以下、第２突条部２ａ１ａともいう）よりも突出しており、且つ三角形状である。
【００１８】
これにより本実施形態のレンズ２は、所定の角度方向における収束を抑制して配光制御することが可能になるという効果がある。なお、所定の角度方向とは、レンズ２の光軸に対する角度をいう。
【００１９】
以下、本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０を、図１および図２に示す。
【００２０】
本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ１ａを有し可視光を発光するＬＥＤ光源部１を備えている。ＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ光源部１からの可視光を屈折させるため、ＬＥＤ光源部１の前方にレンズ２を配置している。レンズ２は、ＬＥＤ光源部１からの可視光を入射する光入射面側に第１レンズ部位２ａを配置し、光入射面側とは反対であってＬＥＤ光源部１からの可視光を出射する光出射面側に第２レンズ部位２ｂを配置させている。
【００２１】
これにより本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ１ａから照射される可視光の所定の角度方向における眩しさが低減されるように配光制御することが可能になるという効果がある。
【００２２】
より具体的には、スポットライトなどとして利用することができる図１および図２に示すＬＥＤ照明器具１０は、有底円筒状の筐体４を備えている。筐体４は、円筒状の筒状部４ａと、筒状部４ａの端部を閉塞する底部４ｂとを備えている。筐体４は、複数（ここでは、７個）の平行なフィン４ｃを底部４ｂから突出して設けている。フィン４ｃは、平板状の外形形状をしており、筒状部４ａ内に配置している。筐体４は、フィン４ｃと反対側の底部４ｂから突出する複数（ここでは、３個）の突周部４ｄを備えている。複数個の突周部４ｄは、全体として円環状であって、各突周部４ｄは、円環の一部を構成している（図２を参照）。筐体４は、複数個の突周部４ｄで囲まれた底部４ｂにＬＥＤ光源部１を配置している。ＬＥＤ光源部１は、矩形平板状の実装基板３を備えている。ＬＥＤ光源部１は、複数個のＬＥＤ１ａを実装基板３の一表面３ａａ上に備えている。複数個のＬＥＤ１ａは、実装基板３の一表面３ａａにおいて、仮想の円形の範囲内に配置している。
【００２３】
ＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ光源部１を筐体４側に固定する固定板３ａを備えている。固定板３ａは、外形形状がＣ字状であり、Ｃ字状の内側にＬＥＤ光源部１の実装基板３を収容可能に構成している。固定板３ａは、ＬＥＤ光源部１の実装基板３を収容した状態で、実装基板３を筐体４側に当接可能に構成している。固定板３ａは、固定螺子３ｂにより筐体４の螺子孔（図示していない）に螺子合いして固定している。
【００２４】
ＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ光源部１の実装基板３上に複数個のＬＥＤ１ａを備えている。ＬＥＤ１ａは、青色光が発光可能な窒化ガリウム系化合物半導体を備えた青色ＬＥＤチップを用いている。ＬＥＤ光源部１は、青色ＬＥＤチップを被覆する透光性のシリコーン樹脂を有している。ＬＥＤ光源部１は、青色ＬＥＤチップを被覆する透光性のシリコーン樹脂中に、青色ＬＥＤチップからの青色光を吸収し波長変換した黄色の蛍光を放出する粒子状の蛍光体を含有している。蛍光体は、たとえば、Ｅｕで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４を用いることができる。ＬＥＤ光源部１は、青色ＬＥＤチップからの光と、蛍光体からの蛍光との混色光である白色光を発光する。言い換えれば、ＬＥＤ光源部１は、ＬＥＤ１ａと、ＬＥＤ１ａからの光を吸収し波長変換した蛍光を放出する蛍光体とを有している。ＬＥＤ光源部１は、ＬＥＤ１ａからの光と蛍光体からの蛍光との混色光である可視光を発光する。
【００２５】
ＬＥＤ光源部１は、実装基板３の一表面３ａａと反対の他表面３ａｂ側を筐体４の底部４ｂに当接している。筐体４は、筐体４の材料として、たとえば、アルミニウム材料を用いて形成することができる。筐体４は、ＬＥＤ光源部１の点灯時に生ずるＬＥＤ光源部１側からの熱を、複数のフィン４ｃによりＬＥＤ照明器具１０の外部に放熱できるように構成している。
【００２６】
ＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ光源部１を覆うように、有底円筒状のホルダ５を備えている。ホルダ５は、筒状部位５ａと、筒状部位５ａの端部を閉塞するように設けられる底部位５ｂとを備えている。ホルダ５は、ＬＥＤ光源部１からの可視光を外部に出射する開口部位５ｂａを底部位５ｂに備えている。ホルダ５は、筐体４の底部４ｂから突出する突周部４ｄの外周面より、筒状部位５ａの内周面を若干大きくしている。
【００２７】
ＬＥＤ照明器具１０は、筐体４側とホルダ５側との間に、ＬＥＤ光源部１から照射される可視光を反射する円筒状の反射部６を設けている。反射部６は、筐体４側からホルダ５側に向かって開口径が広がる筒形状としている。反射部６は、筐体４とは反対の反射部６における一開口端側に透光性の円板６ａを備えている。なお、図２中において、ＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ光源部１の外観を把握できるように、反射部６を除いて図示している。
【００２８】
ホルダ５は、反射部６の一開口端側を保持可能な円環状の保持枠５ｃを備えている。保持枠５ｃは、断面視において、Ｅ字状形状としている。ホルダ５は、筒状部位５ａを貫通する螺子５ｄにより、保持枠５ｃを押圧して反射部６の一開口端側を保持枠５ｃとともに保持している。ＬＥＤ照明器具１０は、ホルダ５の開口部位５ｂａを覆うようにレンズ２をホルダ５と反射部６との間に備えている。
【００２９】
レンズ２は、レンズ２の外形形状を円盤状に形成しており、外周部に鍔部２ｃを有している。レンズ２は、レンズ２の材料として、たとえば、透光性のアクリル樹脂材料で形成することができる。レンズ２は、ＬＥＤ光源部１の前方に配置されている。ＬＥＤ照明器具１０は、ホルダ５の底部位５ｂと、保持枠５ｃとで、レンズ２の鍔部２ｃを保持している。レンズ２は、ＬＥＤ光源部１と対向しＬＥＤ光源部１からの可視光を入射する一表面２ａａ側に、複数（ここでは、１１個）の突条部２ａ１を平行に備えている。レンズ２は、複数の突条部２ａ１により、一表面２ａａの表面を全体として波状に構成している。レンズ２は、一表面２ａａ側において、第１突条部２ａ１ｂおよび第２突条部２ａ１ａを含む第１レンズ部位２ａ全体の中心Ｏ（図３を参照）から一方の端部側（図３および図４の紙面の右側）にかけて、一表面２ａａの表面が滑らかな波状の曲面を構成している。レンズ２は、第１レンズ部位２ａの中心Ｏより他方の端部側（図３および図４の紙面の左側）にかけて、一表面２ａａ側がのこぎり歯状の突出した表面を構成している。のこぎり歯状に突出した表面の第１突条部２ａ１ｂは、第１レンズ部位２ａの中心Ｏから偏った位置に設けている。さらに、第２レンズ部位２ｂは、他表面２ａｂ側に複数のレンズ面を有し該レンズ面それぞれにおける光軸がレンズ２厚さ方向（図１の紙面の上下方向）に対して斜交するフレネルレンズとしている。フレネルレンズは、複数（ここでは、３個）の輪帯状のレンズ部位を備えており、同じ焦点距離の凸レンズを備えたものと比較して、レンズ２全体の厚みを薄くすることが可能となる。
【００３０】
レンズ２は、一表面２ａａ側における複数の平行な突条部２ａ１が、突条部２ａ１の長手方向と垂直な方向（図１の紙面の左右方向）に沿ってＬＥＤ光源部１からの可視光を広げることができるスプレッドレンズとして機能する。また、レンズ２は、第１レンズ部位２ａにより広がった可視光を集光する集光レンズとして機能する第２レンズ部位２ｂをレンズ２の一表面２ａａ側とは反対の他表面２ａｂ側に備えている。
【００３１】
ＬＥＤ照明器具１０は、ホルダ５がレンズ２と反射部６を保持した状態で、筐体４とホルダ５とを、螺子７により固定している。筐体４は、筐体４の筒状部４ａから外方へ突出する外鍔部４ｅを有している。筐体４は、外鍔部４ｅを切り欠いた切欠部４ｅ１を有している。また、ホルダ５は、ホルダ５の筒状部位５ａにおける筐体４側に螺子孔５ａ１を設けている。ＬＥＤ照明器具１０は、筐体４の切欠部４ｅ１に挿通して、ホルダ５の螺子孔５ａ１に螺子７を螺子合いしている。
【００３２】
ＬＥＤ照明器具１０は、図示していないが外部の電源（たとえば、商用電源）と電気的に接続された点灯回路部を備えている。ＬＥＤ照明器具１０は、点灯回路部と、ＬＥＤ光源部１のＬＥＤ１ａとを電気的に接続している。ＬＥＤ光源部１は、ＬＥＤ１ａ側へ給電するためのプラグ８ａを有している。また、筐体４は、点灯回路部側と電気的に接続するコネクタ８ｂとを有している。コネクタ８ｂは、プラグ８ａを挿抜自在に差し込みして接続することが可能に構成している。ＬＥＤ照明器具１０は、プラグ８ａをコネクタ８ｂに差し込むことで、プラグ８ａとコネクタ８ｂとを接続し外部の電源から給電を受けることにより、点灯回路部がＬＥＤ光源部１の点灯を制御可能としている。なお、点灯回路部は、たとえば、外部の電源から供給される交流電流を整流した後に、平滑化して直流電流を出力する整流平滑部と、整流平滑部からの直流電流を一定の電流としてＬＥＤ１ａ側に供給する定電流電源部とを有する構成とすることができる。
【００３３】
次に、本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０と、本実施形態と比較するレンズ２０を用いた比較例１、比較例２および比較例３のＬＥＤ照明器具とを比べて説明する。本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０を、図６から図８を用いて説明する。また、本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０と比較する、比較例１、比較例２および比較例３のＬＥＤ照明器具１１，１２，１３を、図１２から図１６を用いて説明する。
【００３４】
比較例１のＬＥＤ照明器具１１は、図３に示すレンズ２の代わりに、図９ないし図１１に示すレンズ２０を用いた以外は本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０と同様の構成としている。レンズ２０は、レンズ２０の外形形状を円盤状に形成しており、外周部に鍔部２０ｃを備えている。レンズ２０は、ＬＥＤ光源部１と対向しＬＥＤ光源部１からの可視光が入射する光入射面となる一表面２０ａａ側にスプレッドレンズとして機能する第１レンズ部位２０ａを備えている。レンズ２０は、一表面２０ａａ側とは反対の光出射面となる他表面２０ａｂ側に、可視光を集光する第２レンズ部位２０ｂを備えている。第１レンズ部位２０ａは、複数（ここでは、１１個）の突条部２０ａ１を平行に備えている（図９および図１０を参照）。第２レンズ部位２０ｂは、フレネルレンズを構成している（図１０および図１１を参照）。
【００３５】
比較例１のＬＥＤ照明器具１１は、ＬＥＤ光源部１からの可視光（図１２の破線の矢印を参照）をレンズ２０により屈折などさせて、ＬＥＤ照明器具１１の照射面側に可視光を照射する。比較例１のＬＥＤ照明器具１１は、図１３に示すように、ＬＥＤ照明器具１１から照射される可視光が照射面の中心から外側に向かって楕円状に徐々に暗くなる楕円配光を得ることができる。
【００３６】
比較例１のＬＥＤ照明器具１１は、たとえば、ＬＥＤ照明器具１１を天井材Ｃに設置した場合、図１４に示すように、ＬＥＤ光源部１から直接照射された可視光Ｌ１１により照度の高い領域Ｒ１１が生ずる。比較例１のＬＥＤ照明器具１１は、たとえば、病院で使用する処置灯などに利用する場合、人Ｈが眩しさ感を強く感じる傾向にある。すなわち、比較例１のＬＥＤ照明器具１１では、ベッドＢに横たわった人Ｈの腹部の領域Ｒ１１ｂに一定の照度を確保しようとすると、必然に顔部分の領域Ｒ１１ａにも強い可視光Ｌ１１が照射される。
【００３７】
次に、ＬＥＤ光源部１からの可視光を遮光して、人ＨにＬＥＤ光源部１からの直接的な可視光が照射されることによる直接グレアを抑制する方法を考える。図１５および図１６に示す比較例２のＬＥＤ照明器具１２は、比較例１のレンズ２０の光出射面となる他表面２０ａｂ側に円筒状のコーン部分２１を設けた以外は同様にして構成している。コーン部分２１は、反射部６で反射されたＬＥＤ光源部１からの可視光を反射可能な副反射板として機能する。コーン部分２１は、たとえば、アルミニウム板を円筒状に加工して形成することができる。比較例２のＬＥＤ照明器具１２は、円筒状のコーン部分２１を備えることで、人Ｈにおける腹部の領域Ｒ１２ｂに一定の照度を確保しつつ、顔部分の領域Ｒ１２ａにＬＥＤ光源部１からの直接的な可視光Ｌ１２が照射されないようにすることができる。
【００３８】
比較例２のＬＥＤ照明器具１２は、コーン部分２１により人Ｈに直接グレアが生ずることを抑制することができる。しかしながら、比較例２のＬＥＤ照明器具１２では、人Ｈに対するＬＥＤ光源部１から直接照射される可視光Ｌ１２の照射角が狭くなりすぎるという問題がある。また、比較例２のＬＥＤ照明器具１２では、コーン部分２１によりＬＥＤ照明器具１２全体の意匠が制約される恐れがある。
【００３９】
次に、図１７および図１８に示す比較例３のＬＥＤ照明器具１３は、比較例１のレンズ２０の他表面２０ａｂ側に所定の角度方向における光出射を抑制する遮光板２２を設けた以外は同様にして構成している。なお、遮光板２２は、たとえば、平板状のアルミニウム板をＬＥＤ照明器具１３に固定して構成することができる。比較例３のＬＥＤ照明器具１３は、たとえば、遮光板２２を設けることにより、人Ｈにおける腹部の領域Ｒ１３ｂに一定の照度を確保しつつ、顔部分の領域Ｒ１３ａにＬＥＤ光源部１からの直接的な可視光Ｌ１３が照射されないようにすることができる。これにより比較例３のＬＥＤ照明器具１３は、遮光板２２により、人Ｈに直接グレアが生ずることを抑制することができる。しかしながら、比較例３のＬＥＤ照明器具１３では、人Ｈにおける顔部分の領域Ｒ１３ａの照度が周囲の照度と比較して低くなりすぎる傾向にある。
【００４０】
そのため、ＬＥＤ照明器具１２，１３では、単純に、コーン部分２１や遮光板２２を設けて直接グレアを抑制する構成とするだけでは、十分ではない。
【００４１】
これに対し、本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ光源部１からの可視光（図６の破線の矢印を参照）をレンズ２により屈折などさせて、ＬＥＤ照明器具１０の照射面側に可視光を照射する。レンズ２を備えたＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ照明器具１０から照射される可視光が照射面の中心Ｃから外側に向かって楕円状に徐々に暗くなる楕円配光を得ることができる（図７の紙面における右側の楕円を参照）。また、ＬＥＤ照明器具１０は、照射面の中心Ｃから偏った位置に中心Ｃ側の楕円状に明るい部分が一度暗くなった領域から、再び楕円状に明るくなる楕円配光も得ることができる（図７の紙面における左側の楕円を参照）。
【００４２】
本実施形態におけるＬＥＤ照明器具１０は、たとえば、ＬＥＤ照明器具１０を天井材Ｃに設置した場合、図８に示すように、ベッドＢに横たわった人Ｈの腹部の領域Ｒ１０ｂに一定の照度を確保しながら、顔部分の領域Ｒ１０ａに領域Ｒ１０ｂと同等の強い可視光Ｌ１０が照射されることを抑制することができる。本実施形態におけるＬＥＤ照明器具１０は、レンズ２による断面が三角形状の第２突条部２ａ１ａの配置や形状を適宜に設定することにより、ＬＥＤ光源部１からの直接的な可視光を壁面Ｗに反射などさせて間接照明として利用することもできる。すなわち、本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ１ａから照射される可視光の所定の角度方向における眩しさを低減できる配光制御が可能となる。
【００４３】
以下、ＬＥＤ照明器具１０の各構成について、より具体的に詳述する。
【００４４】
ＬＥＤ光源部１は、ＬＥＤ１ａを少なくとも備えるものである。ＬＥＤ光源部１は、複数個のＬＥＤ１ａを備えてもよいし、１個でもよい。ＬＥＤ光源部１は、配線パターン(図示していない)を有する実装基板３の一表面３ａａ側にＬＥＤ１ａを好適に備えて構成することができる。ＬＥＤ光源部１は、実装基板３の一表面３ａａに実装される複数個のＬＥＤ１ａと、蛍光体が含有された透光性材料により複数個のＬＥＤ１ａを各別に封止する封止部材とを備えて構成することができる。ＬＥＤ１ａは、矩形平板の実装基板３における一表面３ａａ上の中央部に仮想の円形の範囲内に略等間隔で並べればよい。ＬＥＤ光源部１は、ＬＥＤ１ａから放射される光が蛍光体で波長変換され、波長変換された蛍光を放射することができる。
【００４５】
ＬＥＤ１ａは、給電により光を放射することが可能な半導体発光素子である。ＬＥＤ１ａは、たとえば、発光層に青色光が放射可能なＩｎＧａＮなどの窒化ガリウム系化合物半導体を用いた青色ＬＥＤチップを用いることができる。ＬＥＤ光源部１の封止部材は、たとえば、青色光を吸収して補色となる黄色光などを放射する蛍光体を用いることができる。蛍光体は、希土類でドープされた珪酸塩系の蛍光体であるＥｕで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４だけに限られない。蛍光体は、希土類でドープされたアルミネート系の蛍光体であるＣｅで付活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２やＣｅで付活されたＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２などを用いることもできる。封止部材は、蛍光体を含有可能なシリコーン樹脂、エポキシ樹脂やガラスなどの透光性材料を用いることができる。これにより、ＬＥＤ光源部１は、たとえば、ＬＥＤ１ａからの青色光と、封止部材に含有された蛍光体からの黄色光との混色により、白色光などを放射させることができる。なお、ＬＥＤ１ａは、青色光を放射するものだけに限られず、たとえば、紫外線を放射するものでもよい。この場合、蛍光体は、青色光を吸収して黄色光を放射するものの代わりに、紫外線を吸収し、たとえば、青色光を放射する青色蛍光体、緑色光を放射する緑色蛍光体および赤色光を放射する赤色蛍光体を用いることができる。
【００４６】
また、ＬＥＤ光源部１は、蛍光体を含有する封止部材を用いる代わりに、蛍光体を含有しない透光性材料で、赤色光を発光する赤色ＬＥＤチップ、緑色光を発光する緑色ＬＥＤチップおよび青色光を発光する青色ＬＥＤチップを覆う封止部材を用いた構成でもよい。さらに、ＬＥＤ光源部１は、青色ＬＥＤチップから放射され蛍光体を備えていない封止部材を透過した光によって励起され、青色ＬＥＤチップとは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により、ドーム状に形成された色変換部材を備えるものでもよい。
【００４７】
ＬＥＤ１ａは、リフロー半田付けなどにより、実装基板３の一表面３ａａの配線パターンに表面実装するとともに電気的に接続させることができる。ＬＥＤ１ａは、ベアチップとなるＬＥＤチップでもよいし、ＬＥＤチップを合成樹脂などのパッケージで被覆させ外部に給電のためのリード端子が設けられた表面実装型発光ダイオードなどを用いてもよい。ＬＥＤ１ａは、所望に応じて実装基板３の一表面３ａａ上に複数個設けることができ、各ＬＥＤ１ａを実装基板３の一表面３ａａ側の配線パターンを用いて電気的に直列接続、並列接続や直並列接続させてもよい。ＬＥＤ１ａは、平面視において、円形状に配置するものだけに限られず、マトリックス状や千鳥状など適宜に配置させることができる。
【００４８】
レンズ２は、ＬＥＤ光源部１を覆う円盤状に形成している。レンズ２は、平面視の形状が円形のものだけに限られず、楕円形状や矩形形状など適宜の形状とすることができる。レンズ２は、レンズ材料として、たとえば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂などの透光性を有する樹脂材料やガラスにより形成することができる。レンズ２は、樹脂材料を用いて形成する場合、射出成形などにより形成することができる。レンズ２は、ＬＥＤ光源部１と対向する第１レンズ部位２ａを有している。ここで、レンズ２は、ＬＥＤ光源部１と対向するレンズ２の一表面２ａａ側に、複数の突条部２ａ１を有している。また、レンズ２は、レンズ２の他表面２ａｂ側に第２レンズ部位２ｂを有している。集光レンズ部位２ｂは、フレネルレンズだけに限られず、凸レンズで構成してもよい。レンズ２は、たとえば、第１レンズ部位２ａと、第２レンズ部位２ｂと、鍔部２ｃとを備えて円盤状に形成することができる。レンズ２は、第１レンズ部位２ａと、第２レンズ部位２ｂと、鍔部２ｃとを一体成形により形成することができる。
【００４９】
レンズ２は、複数の突条部２ａ１が、ＬＥＤ光源部１と対向するレンズ２の一表面２ａａ側に形成されていることにより、他表面２ａｂに対し突条部２ａ１の長手方向と垂直な方向に沿ってＬＥＤ光源部１からの可視光を広げることができる。また、レンズ２は、レンズ２の他表面２ａｂ側に第２レンズ部位２ｂが形成されていることにより、ＬＥＤ光源部１からの可視光を第２レンズ部位２ｂで集光して放射することができる。これにより、ＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ光源部１からの可視光を照射面において、楕円状に明るくなる楕円配光とすることが可能となる。なお、ＬＥＤ照明器具１０は、レンズ２に形成された突条部２ａ１の数を特に限定するものではなく、ＬＥＤ１ａからの光の指向性を緩和させ、より均一な光を放射できるように適宜に調整すればよい。
【００５０】
レンズ２は、第１レンズ部位２ａの突条部２ａ１を、外側に向かって円弧状に湾曲して形成している（図１、図４および図５を参照）。これにより、レンズ２は、ＬＥＤ光源部１からレンズ２の第１レンズ部位２ａに入射する可視光を、突条部２ａ１の長手方向と垂直方向に沿って屈折させてＬＥＤ照明器具１０から放射させることができる。
【００５１】
本実施形態のレンズ２を用いたＬＥＤ照明器具１０では、突条部２ａ１をレンズ２の鍔部２ｃにまで形成していない。ＬＥＤ照明器具１０は、レンズ２の鍔部２ｃにまで突条部２ａ１を形成させたものと比較して、ＬＥＤ光源部１から放射された可視光が鍔部２ｃで広がることを抑制することができる。ＬＥＤ照明器具１０は、レンズ２の鍔部２ｃにまで突条部２ａ１を形成すると、ＬＥＤ光源部１からの可視光がＬＥＤ照明器具１０の外部に出射しがたくなる傾向にある。本実施形態のＬＥＤ照明器具１０は、レンズ２の特定部位に突条部２ａ１を形成することにより、ＬＥＤ光源部１から放射された可視光が有効に利用されない光の損失を抑制することが可能となる。
【００５２】
レンズ２では、第１レンズ部位２ａは、突条部２ａ１の長手方向に沿って複数の窪み部（図示していない）を有してもよい。窪み部は、平面視において円形であり、突条部２ａ１の表面から窪んだ曲面により構成することができる。言い換えれば、レンズ２は、複数の窪み部を第１レンズ部位２ａ側のレンズ面に有することができる。なお、複数の窪み部は、突条部２ａ１の長手方向に、隣接する窪み部同士を連接して形成することができる。
【００５３】
実装基板３は、ＬＥＤ１ａを実装する一表面３ａａ側に、ＬＥＤ１ａに電力を供給する配線パターンを好適に形成することができる。実装基板３は、たとえば、アルミナセラミック基板や窒化アルミニウム基板などのセラミック基板からなる絶縁性基板上に、金属材料（たとえば、Ａｕなど）を用いた配線パターンが形成されたものを用いることができる。実装基板３は、セラミック基板だけでなく、ガラスエポキシ樹脂基板や金属ベース基板などを用いてもよい。実装基板３は、筐体４の底部４ｂ側に保持できればよい。したがって、実装基板３は、平面視において、円形状、楕円形状や多角形状など適宜の形状とすることができる。
【００５４】
実装基板３は、ＬＥＤ１ａを実装基板３の一表面３ａａ上に設けられた配線パターンの一部からなるダイパッド部にＡｕＳｎ、半田や銀ペーストなどの接合材料を用いて、ＬＥＤ１ａを接合することができる。実装基板３は、実装基板３の一表面３ａａ上に配線パターンを電気的や機械的に保護する保護膜を有していてもよい。保護膜は、光拡散材を含有する合成樹脂などにより形成することができる。実装基板３は、光拡散材を含有する保護膜により、ＬＥＤ１ａや蛍光体からの直接光を効率よく反射させることもできる。また、実装基板３は、保護膜により、レンズ２の第１レンズ部位２ａからの反射光をレンズ２側に効率よく反射させることもできる。
【００５５】
筐体４は、金属材料（たとえば、アルミニウムやステンレスなど）や各種の樹脂材料で構成することができる。ＬＥＤ照明器具１０は、筐体４が有底の円筒状に形成しているが、円筒状に限られず、有底の矩形筒状や椀形状であってもよい。筐体４は、ＬＥＤ光源部１側と電気的に接続するためのプラグ８ａを好適に取り付けている。
【００５６】
ホルダ５は、ＬＥＤ光源部１を保持する筐体４と、レンズ２とを、所定の間隔を空けて保持するために好適に用いられる。ホルダ５は、金属材料（たとえば、アルミニウムやステンレスなど）や各種の樹脂材料で構成することができる。ホルダ５は、たとえば、開口部位５ｂａの外周に沿って設けられた底部位５ｂを利用して、レンズ２の鍔部２ｃを保持することができる。ＬＥＤ照明器具１０は、ホルダ５と筐体４とを、螺子７により螺合することで固定することができる。
【００５７】
反射部６は、ＬＥＤ光源部１から側方に放射される光を、レンズ２の第１レンズ部位２ａ側となる前方に反射させるため、好適に備えることができる。反射部６は、ＬＥＤ光源部１に対向する表面側がＬＥＤ１ａや蛍光体から放射される可視光を、効率よくレンズ２側へ反射する反射面を備えていればよい。
【００５８】
（実施形態２）
図１７に示す本実施形態のＬＥＤ照明器具１０は、図１に示す実施形態１におけるスポットライトの構造のＬＥＤ照明器具１０の代わりに、埋込型ダウンライトの構造とする点が主として相違する。実施形態１と同様の部材については同じ番号を付して重複する説明を省略する。
【００５９】
本実施形態のＬＥＤ照明器具１０は、有底円筒状の筐体４を備えている。筐体４は、円筒状の筒状部４ａと、筒状部４ａの内部に設けており筒状部４ａの内部を閉塞する底部４ｂとを備えている。筐体４は、外形が円筒状であって、筐体４の底部４ｂ上にＬＥＤ光源部１を実装可能としている。ＬＥＤ光源部１は、複数個のＬＥＤ１ａを矩形平板状の実装基板３の一表面３ａａに実装するとともに、実装基板３の一表面３ａａと反対の他表面３ａｂ側を筐体４の底部４ｂに当接させている。筐体４は、筒状部４ａ内にあって、底部４ｂにおいて実装基板３とは反対側に複数の平行なフィン４ｃを備えている。ＬＥＤ照明器具１０は、円筒状のホルダ５をＬＥＤ光源部１側の筒状部４ａに設けている。ホルダ５は、ＬＥＤ光源部１からの可視光を外部に出射する開口部位５ｂｂを備えている。ホルダ５は、ホルダ５の開口部位５ｂｂの開口縁から外方へ延設する外鍔部位５ｃを備えている。ホルダ５は、円筒状の筒状部位５ａの内壁面に、ＬＥＤ光源部１から照射される可視光を反射する反射鏡部５ｅを設けている。反射鏡部５ｅは、筐体４側からホルダ５側に向かって開口径が広がる筒形形状としている。
【００６０】
ＬＥＤ照明器具１０は、ホルダ５側と筐体４側との間に、ＬＥＤ光源部１から照射される可視光を反射する反射部６も設けている。反射部６は、筐体４側からホルダ５側に向かって開口径が広がる筒形部６ｂを備えている。反射部６は、筒形部６ｂの一端部から外方に延出する円環部６ｃを備えている。反射部６は、円環部６ｃの端部から筐体４側に延伸し、筐体４と当接する円筒状の支持部６ｄを備えている。支持部６ｄは、筒形部６ｂと円環部６ｃとを支持する。反射部６は、金属材料や樹脂材料などを用いて、筒形部６ｂ、円環部６ｃおよび支持部６ｄを一体として形成することができる。ＬＥＤ照明器具１０は、筒形部６ｂの他端部がＬＥＤ光源部１の実装基板３と接触しないように、反射部６の支持部６ｄと筐体４との位置関係を定めている。
【００６１】
ＬＥＤ照明器具１０は、反射部６の開口部６ａａを覆うように、ＬＥＤ光源部１からの可視光を配光制御するレンズ２を備えている。レンズ２は、レンズ２の外形形状を円盤状に形成しており、ＬＥＤ光源部１の前方に配置している。レンズ２は、鍔部２ｃに沿って筐体４側に向かって延びる円筒状の筒部位２ｇを備えている。ＬＥＤ照明器具１０は、レンズ２の筒部位２ｇを筐体４の筒状部４ａに載置している。
【００６２】
レンズ２は、ＬＥＤ光源部１と対向しＬＥＤ光源部１からの可視光を入射する一表面２ａａ側に第１レンズ部位２ａを備えている。第１レンズ部位２ａは、複数の突条部２ａ１を平行に備えている。レンズ２は、一表面２ａａ側における複数の平行な突条部２ａ１が、ＬＥＤ光源部１からの可視光を突条部２ａ１と垂直な方向に広げることができる。また、レンズ２は、第１レンズ部位２ａにより広がった可視光を集光する第２レンズ部位２ｂをレンズ２の一表面２ａａ側とは反対の他表面２ａｂ側に備えている。第２レンズ部位２ｂは、他表面２ａｂ側に複数のレンズ面を有するフレネルレンズを構成している。
【００６３】
さらに、本実施形態のＬＥＤ照明器具１０では、図１９に示すように、第１レンズ部位２ａは、突条部２ａ１の長手方向と直交する方向に沿った断面視において、複数の突条部２ａ１のうち、第１突条部２ａ１ｂは、第２突条部２ａ１ａよりも突出する高さが高く且つ三角形状をしている。第１突条部２ａ１ｂは、第１レンズ部位２ａの中心Ｏから偏った位置に設けている。
【００６４】
ＬＥＤ照明器具１０は、外部の電源と電気的に接続する点灯回路部１５と、ＬＥＤ光源部１とを電気的に接続している。ＬＥＤ照明器具１０は、外部の電源から電力の供給を受けて、点灯回路部１５がＬＥＤ光源部１の点灯を制御する。点灯回路部１５は、平常時に外部の商用電源（図示していない）から供給される交流電流を整流した後に、平滑化して直流電流を出力する整流平滑部（図示していない）と、該整流平滑部からの直流電流を一定の電流としてＬＥＤ１ａ側に供給する定電流電源部（図示していない）とを備えた構成とすることができる。
【００６５】
ＬＥＤ照明器具１０は、筐体４の筒状部４ａの内部に、外部の電源から電力の供給を受ける電線（図示していない）と電気的に接続可能な端子台１６を好適に備えている。端子台１６は、ＬＥＤ光源部１のＬＥＤ１ａに電力を供給するため、点灯回路部１５を介してＬＥＤ光源部１と電気的に接続している。ＬＥＤ照明器具１０は、点灯回路部１５および端子台１６を覆って筐体４に固定する有底円筒状のカバー部１８を備えている。ＬＥＤ照明器具１０は、外部の電源と電気的に接続された電線を、カバー部１８に貫設された図示しない貫通孔を通して端子台１６に接続させている。
【００６６】
本実施形態のＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ照明器具１０を造営材たる天井材（図示していない）に固定する際に用いられる複数個（ここでは、２個）の板状の取付ばね１７，１７を、ホルダ５の筒状部位５ａに設けている。取付ばね１７は、取付ばね１７を挟持するホルダ５の筒状部位５ａに設けられた挟持部（図示していない）に、外形が外鍔部位５ｃ側に湾曲する取付ばね１７の一端部１７ａ側を係止している。ＬＥＤ照明器具１０は、天井材に貫設された取付孔に挿入し、複数個（ここでは、２個）の取付ばね１７，１７と、ホルダ５の外鍔部位５ｃとにより、天井材を挟持して固定する。
【００６７】
ＬＥＤ照明器具１０は、ＬＥＤ照明器具１０の施工にあたり、端子台１６を上記電線と電気的に接続させた後、ホルダ５の筒状部位５ａに設けられた各取付ばね１７の他端部１７ｂを、筒状部位５ａ側に近づけるように押し倒した状態で、天井材の取付孔に挿入する。ＬＥＤ照明器具１０は、ホルダ５の外鍔部位５ｃが天井材の取付孔の周部に当接するまで取付孔に押し込むと、取付ばね１７，１７がホルダ５の筒状部位５ａから離れる方向に開く。ここで、ＬＥＤ照明器具１０は、取付ばね１７の他端部１７ｂが取付孔の周部に弾接し、取付ばね１７の他端部１７ｂと、ホルダ５の外鍔部位５ｃとで天井材を挟持することにより、天井材に取り付けられる。
【００６８】
本実施形態のＬＥＤ照明器具１０は、実施形態１におけるＬＥＤ照明器具１０と同様に、ＬＥＤ１ａから照射される可視光の所定の角度方向における眩しさが低減されるように配光制御することが可能になる。また、本実施形態のＬＥＤ照明器具１０は、第１レンズ部位２ａの中心Ｏから偏った位置に設けている第１突条部２ａ１ｂにより、第２突条部２ａ１ａと比較して、照射面における特定の領域の照度を下げる配光特性を得ることが可能となる。本実施形態のＬＥＤ照明器具１０は、病院で使用する処置灯、一般の寝室などで使用する照明灯や浴室灯などに利用することが可能となる。
【００６９】
なお、ＬＥＤ照明器具１０は、人の存在の有無を検知するための人体検知センサや周囲の明るさを検知する明るさセンサの出力に基づいてＬＥＤ１ａへの出力を制御してＬＥＤ１ａの点灯を制御する制御回路部を点灯回路部１５に備えた構成としてもよい。制御回路部は、適宜の制御プログラムを搭載したマイクロコンピュータなどで構成すればよい。
【符号の説明】
【００７０】
１  ＬＥＤ光源部
１ａ  ＬＥＤ
２  レンズ
２ａ  第１レンズ部位
２ｂ  第２レンズ部位
２ａａ  一表面
２ａｂ  他表面
２ａ１（２ａ１ａ、２ａ１ｂ）  突条部
１０  ＬＥＤ照明器具
【図１】
2014110119.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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