(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源を設けるための構造体と、それらを覆うカバーと、配光を広げるためのレンズを有する照明装置において、カバーは透光性を持ち、前記構造体は、円錐台または、円柱、あるいはそれらを組み合わせた形状であり、
前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記構造体から前記光源までの高さの比率は０.０３以上０.１５以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記カバーの高さの比率は１.５以上１.８３以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記カバーの最大径の比率は１.８３以上２.１６以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記構造体の高さの比率は０.３３以上０.５以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記レンズの高さの比率は０.１６以上０.３７以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記レンズの外径の比率は０.５３以上０.９７以内の範囲にあるように構成され、前記カバーの最大径を通る平面が、前記レンズの一部を横切るように配置されており、
前記レンズは、ドーナツ状であり、光源の一部を覆い、前記光源の一部からの光を入射する第１０面と、入射した光を反射させる第１１面と、出射面となる第１２面を有し、第１０面は前記光源の一部の発光面と対向する位置にある曲面であり、第１１面は光源の側方に向かって弓なり型にふくらむ曲面であり、第１０面の端は第１１面の端と繋がっており、第１１面の端は第１２面の端とつながっており、前記光源の一部からの光の多くは第１０面から当該レンズ内に入射し、第１１面で反射され、第１２面で屈折されて前記光源の前方から後方に出射され、
前記光源のレンズに覆われていない他部からの光は、直接前記カバーに至ることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関し、特に光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子を備えた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の防止のために省エネルギ化が進められており、照明分野においては、従来の白熱電球の代替としてＬＥＤを用いたランプの研究・開発が行われている。既存の白熱電球と比べて、ＬＥＤを用いたランプは高いエネルギ効率を持つためである。ＬＥＤを用いたランプの用途拡大を考える場合、既存の白熱電球の口金をそのまま利用ができることが求められ、従来の白熱電球と同等に用いられることが望ましい。また、白熱電球は発光部に対して口金方向を後方とした時に、前方から後方まで略球面状に光が均等に出射されるため、ＬＥＤを用いたランプには、白熱電球を照明器具に取り付けた場合と同等の光の照射を演出することが求められている。ただし、ＬＥＤは出射光の直進性が強いため、従来の白熱電球と同等に用いる場合には、ＬＥＤからの出射光の照射範囲（配光）を輝度むらなく広げる必要がある。特にＬＥＤの出射面から１８０°を超えた方向（ＬＥＤの出射面の後方）に向けて照射範囲を広げる必要がある。
【０００３】
光の配光を広げる手段の一例として、特許文献１に記載されているように、平面の基板状にＬＥＤを配置した後、当該基板を折り曲げることによりＬＥＤを立体的に実装し、更に基板を覆う透光性のカバーを設けることにより、配光を広げる方法がある。
【０００４】
そのほかに、透光性のカバーを高い散乱機能を有するものに置き換えて、配光を広げる方法が非特許文献１で示されている。
【０００５】
そのほかに、ＬＥＤを円錐台状の台に設置し、該台の側面に反射体を用い、更に光拡散性を有する材料で形成した透光性カバーを設けることで、配光を広げる先行技術について、特許文献２で開示されている。
【０００６】
また、ＬＥＤモジュールの上に前方に出射される光の量を減らしてその分だけ側方に出射される光の量を増加させるレンズを設置し、ＬＥＤモジュールの側部には導光部材を設け、導光部材の上部に反射材を設け、レンズにより導光部材に入射する光の量を増加させ、導光部材上部の反射材により後方に出射される光の量を増加させる方法について、特許文献３で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−９６５９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０５５５３号公報（図７参照）
【特許文献３】特開２０１０−４０３６４号公報（図６参照）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】東芝ライテック（株）  プレスリリース  ２０１１年３月７日  http://www.tlt.co.jp/tlt/topix/press/p110307a/p110307a_2.htm
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の技術では、ＬＥＤを立体的に実装する必要があり、製造工程が複雑となり、製造コストが高くなるという恐れがある。
【００１０】
また、非特許文献１や特許文献２に記載の技術では、透光性カバーにより散乱あるいは拡散させるため光の損失が大きくなり、必要な明るさを得るためには、ＬＥＤにより大きなエネルギを入れる必要があり、省エネというＬＥＤを用いたランプの特徴を備えなくなる恐れがある。
【００１１】
また、特許文献３で示されている構造では、導光部材の上に反射材があることにより、反射材上方に配光が広がらず光の出射の輝度むらが生じる恐れがある。
【００１２】
本発明は、ＬＥＤの実装およびカバーの製作が簡易で、かつ光の出射の輝度むらを防止して略球面状に均一な光を出射させるレンズ及びそれを用いた照明装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、光源と、前記光源を設けるための構造体と、それらを覆うカバーと、配光を広げるためのレンズを有する照明装置において、カバーは透光性を持ち、前記構造体は、円錐台または、円柱、あるいはそれらを組み合わせた形状であり、
前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記構造体から前記光源までの高さの比率は０.０３以上０.１５以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記カバーの高さの比率は１.５以上１.８３以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記カバーの最大径の比率は１.８３以上２.１６以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記構造体の高さの比率は０.３３以上０.５以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記レンズの高さの比率は０.１６以上０.３７以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記レンズの外径の比率は０.５３以上０.９７以内の範囲にあるように構成され、前記カバーの最大径を通る平面が、前記レンズの一部を横切るように配置されており、前記レンズは、ドーナツ状であり、光源の一部を覆い、前記光源の一部からの光を入射する第１０面と、入射した光を反射させる第１１面と、出射面となる第１２面を有し、第１０面は光源の一部発光面と対向する位置にある曲面であり、第１１面は光源の側方に向かって弓なり型にふくらむ曲面であり、第１０面の端は第１１面の端と繋がっており、第１１面の端は第１２面の端とつながっており、前記光源の一部からの光は第１０面から当該レンズ内に入射し、第１１面で反射され、第１２面で屈折されて前記光源の前方から後方に出射され、
前記光源のレンズに覆われていない他部からの光は、直接前記カバーに至ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レンズを用いることにより、後方（口金方向）への光の出射を増加させることができ、球面状に均一に光を出射することができる。
【００１８】
また、光源の位置をカバー開口部よりも高い位置に設けることにより、レンズからの出射光が遮られることを抑制することができる。
【００１９】
また、光源を配置する構造体の側面を反射面とすることにより、カバーで散乱されて戻ってきた光を反射し、光の均一性を増加させる。
【００２０】
本発明によれば、光源と、光源を搭載するための構造体と、それらを覆うカバーと、配光を広げるためのレンズを有する照明装置において、前記構造体側面を反射面にし、前記カバー最大径の中心近傍に前記レンズを配置したことにより、ＬＥＤの実装およびカバーの製作が簡易で、かつ光の出射の輝度むらを防止して球面状に均一に光を出射させる照明装置を実現させることができる。
【００２１】
また、本発明によれば、光源と、光源を設けるための構造体と、それらを覆うカバーを有する照明装置において、カバーは透光性を持ち、前記構造体は、円錐台または円柱、あるいはそれらを組み合わせた形状であり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記構造体の上面から光源の発光面までの高さの比率は０.０３以上０.１５以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記カバーの高さの比率は１.５以上１.８３以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記カバーの最大径の比率は１.８３以上２.１６以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記構造体の高さの比率は０.３３以上０.５以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記レンズの高さの比率は０.２以上０.４以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記レンズの外径の比率は０.６７以上０.９３以内の範囲で構成され、カバーの最大径を通る平面が、前記レンズの一部を横切るように配置されていることにより、ＬＥＤの実装およびカバーの製作が簡易で、かつ光の出射の輝度むらを防止して球面状に均一に光を出射させる照明装置を実現させることができる。
【００２２】
また、本発明によれば、光源と、該光源を設けるための構造体と、前記光源上に設けられたレンズと、前記光源と前記レンズとを覆うカバーと、を有する照明装置において、前記カバーは開口部を有する略球形状をしており、前記カバーの最大径を通る平面が、前記レンズの一部を横切るように当該レンズは配置され、前記レンズの上端と、前記カバーの開口部と、を結んだ線の内側に前記構造体が位置することにより、ＬＥＤの実装およびカバーの製作が簡易で、かつ光の出射の輝度むらを防止して球面状に均一に光を出射させる照明装置を実現させることができる。
【００２３】
また、本発明によれば、複数の光源と、前記光源を設けるための構造体と、それらを覆うカバーを有する照明装置において、カバーは透光性を持ち、前記構造体は、円錐台または、円柱、あるいはそれらを組み合わせた形状であり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記構造体から前記光源までの高さの比率は０.０３以上０.１５以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記カバーの高さの比率は１.５以上１.８３以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記カバーの最大径の比率は１.８３以上２.１６以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記構造体の高さの比率は０.３３以上０.５以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記レンズの高さの比率は０.２以上０.４以内の範囲にあり、前記構造体の光源が設けられている部分の直径に対する前記レンズの外径の比率は０.６７以上０.９３以内の範囲にあるように構成され、前記カバーの最大径を通る平面が、前記レンズの一部を横切るように配置されていることにより、ＬＥＤの実装およびカバーの製作が簡易で、かつ光の出射の輝度むらを防止して球面状に均一に光を出射させる照明装置を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１を、白熱電球の代替品照明装置として利用した場合の断面図である。
【図２】本発明の実施例１の外観の等角投影図である。
【図３】本発明の実施例１のカバー１を取り外した状態の等角投影図である。
【図４】本発明の実施例２を、白熱電球の代替品照明装置として利用した場合の断面図である。
【図５】本発明の実施例２のカバー１を取り外した状態の等角投影図である。
【図６】本発明の実施例３を、白熱電球の代替品照明装置として利用した場合の断面図である。
【図７】本発明のドーナツ状のレンズＢ２０とＬＥＤモジュールの等角投影図である。
【図８】本発明の実施例１におけるレンズＡ２の断面図である。
【図９】本発明の実施例３におけるドーナツ状のレンズＢ２０の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、実施例１から３について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２６】
本実施例では、ＬＥＤの実装およびカバーの製作が簡易で、かつ光の出射の輝度むらを防止する照明装置の例を説明する。図１は本発明の実施例１を、白熱電球の代替品照明装置として利用した場合の断面図である。照明装置１００は、カバー１、レンズＡ２、ＬＥＤモジュールＡ３、円柱状の反射体４、筐体５、電気回路６、口金７、基板１４０を有する。以下、図中の照明装置１００において、筐体５を基準としてカバー１のある方向を前方、口金７のある方向を後方とする。前方、後方にあたらない方向を側方と呼ぶこととする。チップオンボード型のＬＥＤモジュールＡ３が、円柱状の反射体４の上に搭載されている。ＬＥＤモジュールＡ３の発光面の上部に、配光を広げるためのレンズが設置される。円柱状の反射体４とＬＥＤモジュールＡ３とレンズＡ２とを覆う透光性のカバー１が有る。カバー１は、略円球状をしており、一部に開口部を有している。カバー１の開口部は空洞の筐体５と接続される。筐体５は、円錐台形状をしており、２つの円状部分にそれぞれ開口部を有している。筐体５のそれぞれの開口部は連通しており、筐体５は内部が空洞となっている。カバー１の開口部は筐体５の一方の開口部と接続される。筐体５の内部に電気回路６が備わっており、従来の白熱電球のソケットと接続するための口金７がある。上記構成により、照明装置１００をソケットに取り付けた場合、ソケットから口金７は電源を受け取り、図示しないリード線により口金７から電気回路６に電気が通じ、電気回路６からＬＥＤモジュールＡ３に電気が通じ、ＬＥＤモジュールＡ３が発光する。ＬＥＤモジュールＡ３から出射した光は、レンズＡ２に入射し、レンズＡ２からの光はレンズＡ２の前方、側方、後方まで広がり出射される。本実施例の照明装置１００の外観図を図２に、本実施例の照明装置１００からカバーを取り除いた状態の等角投影図を図３に示す。図３では、レンズの取り付け構造や配線などは省略して表示している。白熱電球の形状だけを模擬するのではなく、レンズで配光を広げ、かつ円柱状の反射体４上にＬＥＤモジュールＡ３をおき白熱電球と同じ位置に発光の中心をおき、白熱電球に配光を近づけることにより、白熱電球と同様の配光を実現することができるという効果を奏する。また、カバー１は、ブロー成型などの製作を行うことにより工程の短縮と簡略化を図っている。
【００２７】
反射体を円柱状にすることにより、レンズＡ２から後方へ出射される光が遮られることを抑制できる。光が遮られることを少なくするために、円柱状の反射体４の直径は、レンズＡ２の上端９の外径以下であることが望ましい。また、円柱状の反射体４の側面を反射面にすることにより、カバー１で散乱されてカバー１の内側に戻ってきた光を再び反射し、光の均一性を増すことができる。
【００２８】
レンズＡ２の断面図を図８に示す。ＬＥＤモジュールＡ３を覆うように設置されている。本実施例において、レンズＡ２は平坦部ａ（第５の面）とじょうご型の凹面ｂ（第４の面）と屈折面ｃ（第３の面）とおわん型の曲面ｄ（第２の面）と曲面ｅ（第１の面）と円錐状の凹部ｆと取っ掛かり部６０とから構成される。レンズＡ２において、曲面ｅは、ＬＥＤモジュールＡ３と対向する面である。曲面ｅは、平面である基板１４０の一方の面に配置されたＬＥＤモジュールＡ３を覆うような半球状をしている。曲面ｅには円錐状の凹部ｆが形成されている。ＬＥＤモジュールＡ３から照射される光の中で代表的な光線を光軸５００とすると、光軸５００と曲面ｅとが交差する部分に円錐状の凹部ｆが形成されている。円錐状の凹部ｆはレンズＡ２の内側に凹むように設けられている。円錐状の凹部ｆは円錐状の凹みである。ＬＥＤモジュールＡ３からの光は曲面ｅと円錐状の凹部ｆとに向かい、曲面ｅと円錐状の凹部ｆからレンズＡ２内に入射する。レンズＡ２における光の出射面は平坦部ａとじょうご型の凹面ｂと屈折面ｃとおわん型の曲面ｄとからなる。平坦部ａとじょうご型の凹面ｂとはレンズＡ２の上部に位置し、屈折面ｃとおわん型の曲面ｄとはレンズＡ２の側部に位置する。じょうご型の凹面ｂは、平坦部ａからじょうご型の凹面ｂと屈折面ｃとが接する部分に向かってレンズＡ２の上方向に膨らむような傾斜を有している。平坦部ａとじょうご型の凹面ｂと屈折面ｃにより略じょうご型が形成されている。
屈折面ｃはじょうご型の凹面ｂの側方から後方にかけて位置する。じょうご型の凹面ｂで囲まれた底面には平坦部ａが設けられている。じょうご型の凹面ｂは、曲面ｅや円錐状の凹部ｆからレンズＡ２内に入射した光をレンズＡ２の側方や後方にあたる屈折面ｃの方向へと反射する面としての機能と、屈折面ｃで反射された光を透過させレンズＡ２の前方に出射させる機能とを持つ。平坦部ａは、曲面ｅや円錐状の凹部ｆからレンズＡ２内に入射した光を照明装置前方へと透過させる機能を持つ。平坦部ａにより、照明装置の前方への光の出射量を増やしている。また、屈折面ｃはじょうご型の凹面ｂで反射された光を屈折させて、レンズＡ２から照明装置の側方や後方に出射させる機能と、曲面ｅから入射した光をじょうご型の凹面ｂ方向へと反射させる機能を持つ。おわん型の曲面ｄは曲面ｅからレンズＡ２内に入射した光を屈折させてレンズＡ２から出射する機能を持つ。おわん型の曲面ｄからは照明装置の前方から側方にかけて光が出射される。曲面ｅに円錐状の凹部ｆを形成することにより、じょうご型の凹面ｂへ当たる光の量を増やすことができる。じょうご型の凹面ｂへ当たる光の量を増やすことでじょうご型の凹面ｂからの光の反射量を増やすことができるので、電球の前方・側方・後方へと光を照射することができるようになり輝度むらを防止することができる。円錐状の凹部ｆから入射した光はじょうご型の凹面ｂで反射され、単に曲面ｅだけが設けられた場合に比べ照明装置の側方から後方への光の出射を増加させることになる。照明装置の側方から後方への光の出射を増加させることで、照明装置全体の輝度むらを減少させる機能を持つ。
【００２９】
光軸５００と、円錐状の凹部ｆがなす角度θ１は、じょうご型の凹面ｂへの光の当たり方を考慮すると２０〜６０°前後が望ましい。例えば、θ１の角度が４８°である時、平坦部ａの長さを０.６mm、じょうご型の凹面ｂの大きさを半径６mm×１２mmの楕円形状の１／４がなす弧であることが望ましい。しかし、θ１の角度や平坦部ａの大きさが変化すれば、じょうご型の凹面ｂの大きさも変化する。また、曲面ｅの円錐状の凹部ｆの開口部を円錐状の凹部ｆの底面と呼ぶことにすると、円錐状の凹部ｆの底面の大きさは、ＬＥＤモジュールＡ３の発光面の大きさよりも小さいことが望ましい。円錐状の凹部ｆを経由してじょうご型の凹面ｂで反射される光と、曲面ｅを経由してじょうご型の凹面ｂで反射される光の２種類ができることにより、側方から後方への出射光を輝度むらを防止して広げることができる。また、θ１の角度が４８°である時、平坦部ａの長さが０.６mm、じょうご型の凹面ｂの大きさは半径６×１２mmの楕円形状の１／４が成す弧、じょうご型の凹面ｂと屈折面ｃが成す角度は５５°、おわん型の曲面ｄと曲面ｅの垂直底面は１mm、おわん型の曲面ｄは半径９mm×１２mmの楕円形状の一部の弧、曲面ｅは半径３mm×８mmの楕円形状の一部の弧、レンズ１中心部の厚さは０.５mmであることが望ましい。ただし、じょうご型の凹面ｂの曲率を調整し、後方への光の出射量を調整するならば、その他の比率でも良い。
【００３０】
レンズＡ２の外形は略じょうご型と略おわん型とをそれぞれの面積が小さい部分が向かい合うように組み合わせた形状をしている。レンズＡ２を側面から見ると略砂時計形状である。略じょうご型の外周側面は本実施例でいうところの屈折面ｃであり、略じょうご型の内周側面は本実施例でいうところのじょうご型の凹面ｂである。略じょうご型の内周側面で囲まれた部分は本実施例でいうところの平坦部ａである。略おわん形の外周側面は本実施例でいうところのおわん型の曲面ｄであり、略おわん形の円錐台の内周側面は本実施例でいうところの曲面ｅである。曲面ｅの一部には凹部が設けられている。曲面ｅの一部に設けられている凹部は本実施例でいうところの円錐状の凹部ｆである。本実施例において円錐状の凹部ｆの形状は円錐状である。おわん型の曲面ｄの一端は曲面ｅの端とつながっており、屈折面ｃの一端とおわん型の曲面ｄの他端はつながっている。じょうご型の凹面ｂの一端と屈折面ｃの他端はつながっており、平坦部ａはじょうご型の凹面ｂの他端とつながっている。本実施例において、略じょうご型、略おわん型を表現したが、この限りでない。それぞれの面の機能を達する形状であればレンズＡ２の外形はこれに限るものではない。例えば、円錐状の凹部ｆの形状は、前方への光の出射量を調整するために、円錐台状としても良い。
【００３１】
レンズＡ２は曲面ｅによりＬＥＤモジュールＡ３を覆うように設けられている。ＬＥＤモジュールＡ３の発光面３からの光は曲面ｅや円錐状の凹部ｆに入射する。曲面ｅに入射した光は曲面ｅの曲率とレンズＡ２の屈折率に従い屈折する。直進性が強いＬＥＤモジュールＡ３からの光は曲面ｅにより前方への配光が広がる。また、円錐状の凹部ｆに入射した光も屈折する。曲面ｅを通過した光は、平坦部ａ，じょうご型の凹面ｂ，屈折面ｃ，おわん型の曲面ｄへと至る。円錐状の凹部ｆを通過した光はじょうご型の凹面ｂへと至る。
平坦部ａに至った光は前方へと光を出射する。じょうご型の凹面ｂへと至った光のうち、一部の光はじょうご型の凹面ｂから前方へと光を出射し、他の光は再びレンズ１内へと光を反射させる。曲面ｅやじょうご型の凹面ｂから屈折面ｃやおわん型の曲面ｄに至った光は屈折し、前方や側方や後方へと光を出射する。曲面ｅはＬＥＤモジュールＡ３からの光の配向を広げるために設けられる。じょうご型の凹面ｂは光を前方に透過したりレンズＡ２内に反射するために設けられる。平坦部ａは光をレンズＡ２の前方に透過するために設けられる。屈折面ｃは光をレンズＡ２の側方や後方に向けるために設けられる。おわん型の曲面ｄは光を前方や側方に向けるために設けられる。
【００３２】
本実施例では、発光面と対向する面とその反対側に内側に凹んだ面を有するレンズの例を示したが、前方（カバー方向）から後方（口金方向）に光を配光できるのならば、その他の形状のレンズでも構わない。また、レンズでの光のロスを少なくするために、レンズは配光を広げる機能を保つ範囲で、小さくすることが望ましい。
【００３３】
白熱電球における発光中心は、カバー最大径の位置ａｂの中心近傍である。円柱状の反射体４の高さを低くすると、光の出射位置をカバー最大径の位置ａｂにするためには、レンズの高さ（厚み）を増す必要がある。レンズの高さ（厚み）を増すと、光のロスが増加する恐れがある。また、円柱状の反射体４の高さをカバー最大径の位置ａｂよりも高くすると、レンズＡ２とカバー１の距離が近づき、カバー表面にレンズの影がうつりこみ、見た目が悪化する恐れがある。これらのことを考慮して、カバー１、円柱状の反射体４、レンズＡ２の相応しい形状の比を考えると、円柱状の反射体４の直径に対する円柱状の反射体４からＬＥＤモジュールＡ３までの高さの比率は０.０３以上０.１５以内の範囲にあり、円柱状の反射体４の直径に対するカバー１の高さの比率は１.５以上１.８３以内の範囲にあり、円柱状の反射体４の直径に対するカバー１の最大径の比率は１.８３以上２.１６以内の範囲にあり、円柱状の反射体４の直径に対する円柱状の反射体４の高さの比率は０.３３以上０.５以内の範囲にあり、円柱状の反射体４の直径に対するレンズの高さの比率は０.２以上０.４以内の範囲にあり、円柱状の反射体４の直径に対するレンズの外径の比率は０.６７以上０.９３以内の範囲にあるように構成されることが望ましい。また、レンズＡ２が発光体となることから、カバー１の最大径の位置ａを通る水平面が、レンズＡ２の一部を横切るように配置されていることが望ましい。レンズＡ２の上面の凹部が光を後方に出射させるための反射面となっているので、カバーの略中心から光を出射させるためには、カバーの最大径の位置ａを通る水平面が、レンズＡ２の上端から高さ方向半分の間の範囲にあると良い。カバーへのレンズＡ２のうつり込みが無いのならば、レンズＡ２の下部で横切るように配置されていても良い。
【００３４】
レンズＡ２は、旋盤、射出成型、光造形及び鋳造などの多数の良く知られた技術を利用して製造することができる。レンズＡ２は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、通称アクリル）やポリカーボネート（ＰＣ、通称ポリカ）などから作られる。ただし、透光性材料であれば良く、これらの材料に限定されないが、レンズでの光のロスが少ない材料のほうが省エネの観点から望ましい。また、複数の材料を用いても良いし、レンズＡ２内部にポリメチルメタクリレートやポリカーボネートなどから成る１０００ｎｍ程度の大きさの微粒子を混合することによって、散乱特性を持たせても良い。レンズＡ２に散乱特性を持たせることにより、散乱によって光のロスは大きくなるが、より均一な輝度むらの少ない光を有することができる。
【００３５】
レンズＡ２の屈折率は、一般的な透明部材が有する１.５４前後であることが好ましいが、使用する材料に基づいて、これより高いか又はより低い屈折率を有することができる。レンズＡ２内の光の屈折や反射角度は、屈折率に依存するため、レンズＡ２で使用する材料の屈折率によって、形状の変更が必要である。
【００３６】
レンズＡ２の取り付け方法は図１では省略したが、図８に示すようにレンズ底面に取っ掛かり部６０を作り、シリコーンなどの接着剤やネジなどを用いて取り付ける。その他の方法で取り付けても良い。
【００３７】
透光性のカバー１は、筺体５と連結される。カバー１の材料はポリメチルメタクリレートやポリカーボネートなどの樹脂でも良いし、ガラスを用いてもよい。樹脂を用いる場合にはブロー成型などを用いて一体で成型する。カバー１は透明でも有色でも構わないが、レンズから出射された光の均一性を増加させるために、二酸化ケイ素やポリカーボネートなどの１０００ｎｍ程度の大きさの微粒子を混合することにより、散乱特性を持たせることが望ましい。また、カバー１の材質にガラスを用いた場合は、カバー内面にＳｉＯ2などの微粒子を塗布することにより、散乱特性を持たせることができる。ろうそくの炎のような、きらめき感を出したい場合には、透光性のカバー１は散乱性を持たなくても良い。
【００３８】
筺体５は、電気回路６の収納と、ＬＥＤモジュールＡ３で発生する熱のヒートシンクも兼ねているため、熱伝導性の高い材料、例えば、アルミニウムやアルミ合金、銅などの金属材料を用いることが望ましいが、その他の材料でも構わない。また筐体５の空洞部は、シリコーンなどの樹脂を充填しても良い。また、表面には、放熱を促進する塗料を塗布しても良い。筐体５と円柱状の反射体４を一体化して作ることで熱伝導性が良くなり、放熱と反射を兼ね備えた塗料を表面に塗布することで、工程を縮小することもできる。筐体５の外側には、放熱効果を高めるためにフィン形状を形成しても良い。放熱効果が高くなると、同じ電力でもＬＥＤモジュールの発光効率が良くなるため明るくなる。従来製品の置換えを考えると、フィンを追加した場合でも、従来の白熱電球の外形寸法に収まるほうが良い。
【００３９】
電気回路６は、ＬＥＤモジュールＡ３を駆動するために、交流電源を直流電源に変換する役目を持っている。電気回路６は、トランス、コンデンサなどで構成されるが、利用するＬＥＤモジュールＡ３の仕様によって、電気回路６の構成は異なる。
【００４０】
この形態については、白熱電球用のソケットに取り付ける照明装置を例に説明したが、前述した円柱状の反射体４とレンズＡ２は、このような白熱電球用に限定されず、他タイプの照明装置にも適用可能であり、特許請求の範囲に記載した事項において、様々に変更した形態にて実施可能である。
【００４１】
また、以上の実施形態において、光源としてチップオンボードのＬＥＤモジュールＡ３を用いているが、これに限定されず、他タイプのＬＥＤやその他の発光素子、例えば有機ＥＬ、無機ＥＬなどを用いても良い。
【実施例２】
【００４２】
本実施例２では、実施例１の別方式について説明する。図４は本発明の実施例２を、白熱電球の代替品照明装置として利用した場合の断面図である。図５は実施例２のカバーを取り除いた状態の等角投影図である。図５では、レンズの取り付け構造や配線などは省略して表示している。実施例１と異なる部分は円柱状の反射体４の代わりに円錐台状の反射体４０を用いたことである。そのほかの部分は実施例１と同様であるため説明は省略する。円錐台状の反射体４０を用いることにより、カバー１で散乱されて内側に戻ってきた光を、効率良く反射することができる。また、レンズＡ２から出射される光が遮られることを防止するために、円錐台状の反射体４０の側面は、レンズＡ２の上端９とカバー開口部８を結ぶ線ｃｄよりも内側にあることが望ましい。また、ＬＥＤが載置される部材の側面がレンズＡ２の上端９とカバー開口部８を結ぶ線ｃｄよりも内側にあるならばＬＥＤが載置される部材は円錐台の形状でなくても良く、例えば円錐台と円柱を組み合わせた形状の反射体を用いても良い。また、白熱電球の代替として用いる場合には、白熱電球と同じ位置に光源が存在するほうが見た目の違和感が少ないことから、レンズＡ２の上端または一部が、カバー１の最大径の位置ａｂの水平面を横切ることが望ましい。
【００４３】
この形態においても、白熱電球用のソケットに取り付ける照明装置を例に説明したが、前述した円錐台状の反射体４０とレンズＡ２は、このような白熱電球用に限定されず、他タイプの照明装置にも適用可能であり、特許請求の範囲に記載した事項において、様々に変更した形態にて実施可能である。
【００４４】
また、以上の実施形態において、光源としてチップオンボードのＬＥＤモジュールＡ３を用いているが、これに限定されず、他タイプのＬＥＤやその他の発光素子、例えば有機ＥＬ、無機ＥＬなどを用いても良い。
【実施例３】
【００４５】
本実施例３では、複数の光源を用いた場合について説明する。図６は実施例３を、白熱電球の代替品照明装置として利用した場合の断面図である。図７（ａ）に示すように、表面実装型のＬＥＤモジュールＢ３０を同心円状に配置し、その中心にＬＥＤモジュールＣ３１を配置した。複数の光源を用いることにより、昼白色と電球色などの色の混在を行うことができる。
【００４６】
実施例１と同様に、カバー最大径の位置ａｂの水平面が成す面にドーナツ状のレンズＢ２０があることが望ましい。また、実施例２と同様に、円錐台状の反射体４０の側面の傾斜は、ドーナツ状のレンズＢ２０の上端９０と、カバー開口部８を結ぶ線ｅｆよりも内側にあることが望ましい。また、実施例１と同様にレンズを上にあげるとカバーに近づくため、レンズの影がカバーにうつり、見た目が良くない。
【００４７】
それらのことを考慮すると、相応しい形状は、円錐台上面の直径に対する円柱状の反射体４からＬＥＤモジュールＡ３までの高さの比率は０.０３以上０.１５以内の範囲にあり、円錐台上面の直径に対するカバー１の高さの比率は１.５以上１.８３以内の範囲にあり、円錐台上面の直径に対するカバー１の最大径の比率は１.８３以上２.１６以内の範囲にあり、円錐台上面の直径に対する円柱状の反射体４の高さの比率は０.３３以上０.５以内の範囲にあり、円錐台上面の直径に対するレンズの高さの比率は０.１６以上０.３７以内の範囲にあり、円錐台上面の直径に対するレンズの外径の比率は０.５３以上０.９７以内の範囲にあるように構成されていることが望ましい。
【００４８】
中心に配置したＬＥＤモジュールＣ３１からの光が、ドーナツ状のレンズＢ２０に入りロスとなるため、図７（ｂ）のように、中心にはＬＥＤモジュールＣ３１を配置しないほうが良い。しかし、レンズ２０の内径を変更し、中心に配置したＬＥＤモジュールＣ３１からの光の入射を減らせるのであれば、配置しても良い。
【００４９】
ドーナツ状のレンズＢ２０の取り付けについては、レンズ取付け部２１などを作り、シリコーンなどの接着剤などで固定する。点灯時の熱や、経年劣化による樹脂の変形を受けにくい方法で固定することが望ましい。ドーナツ状のレンズＢ２０と、レンズ取付け部２１は、一体成型したほうが製造工程を減らせるが、別に作っても構わない。
【００５０】
ドーナツ状のレンズＢ２０の形状について、断面図９を用いて説明する。ドーナツ状のレンズＢ２０は、ＬＥＤモジュールＢ３０からの光の入射面である曲面状の凸面ｆ２（第１０の面）と弓なり型の凹面ｂ２（第１１の面）と出射面ｃ２（第１２の面）とレンズ取付け部の取付け面ｐと平面ｑとで構成される。また、中心６００がドーナツ状のレンズＢ２０の空洞部の中心となるように配置される。また、電球前方へ光を出射させるために、ＬＥＤモジュールＢ３０の発光面の一部分のみをドーナツ状のレンズＢ２０は覆う。発光面の大きさを１とすると、覆われる領域の大きさは０.２〜０.８程度が良い。覆われる量が少ないと電球前方への光の出射が多くなり、少ないと電球後方への光の出射が少なくなるため、０.６前後が望ましい。ＬＥＤモジュールから出射される光の様子をドーナツ状のレンズＢ２０を通る光線３０１に示す。ドーナツ状のレンズＢ２０を通らずに前方方向へ出射される光と曲面上の凸面ｆ２に入射する光がある。曲面上の凸面ｆ２に入った光は、弓なり型の凹面ｂ２で反射されるが、一部は屈折により前方へ出射される。弓なり型の凹面ｂ２で反射された光は、出射面ｃ２で屈折することにより前方から後方へ出射する。
光のロスを小さくするために、レンズ取付け部の取付け面ｐと平面ｑでは、光の反射や出射はほとんど無いように弓なり型の凹面ｂ２は設計した。ＬＥＤモジュールの発光面の幅を１とすると、弓なり型の凹部の高さは１.５前後で幅は１.４前後であることが望ましい。レンズ取付け部の取付け面ｐと平面ｑは平坦部としたが、形状による光線への影響がほとんど無いため、ややふくらみをもつような曲面としても良い。また、レンズ取付け部２１は平面ｑと接続しても良い。
【００５１】
本実施例では、ドーナツ状の配光を広げるためのドーナツ状のレンズＢ２０を示したが、後方に光を配光できるのならば、その他の形状のレンズでも構わない。また、レンズでの光のロスを少なくするために、レンズは配光を広げる機能を保つ範囲で、小さくすることが望ましい。
【００５２】
この形態においても、白熱電球用のソケットに取り付ける照明装置を例に説明したが、前述した円錐台状の反射体４０とドーナツ状のレンズＢ２０は、このような白熱電球用に限定されず、他タイプの照明装置にも適用可能であり、特許請求の範囲に記載した事項において、様々に変更した形態にて実施可能である。
【００５３】
また、以上の実施形態において、光源として表面実装型のＬＥＤモジュールＢ３０およびＢ３１を用いているが、これに限定されず、他タイプのＬＥＤやその他の発光素子、例えば有機ＥＬ、無機ＥＬなどを用いても良い。また、それらを組み合わせて利用しても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１  カバー
４  円柱状の反射体
５  筐体
６  電気回路
７  口金
８  カバー開口部
９  レンズＡ２の上端
２１  レンズ取付け部
３１  中心に置かれたＬＥＤモジュールＣ
４０  円錐台状の反射体
９０  レンズＢ２０の上端
１００  照明装置
２０１  レンズＡ２を通る光線
３０１  レンズＢ２０を通る光線
５００  光軸
６００  中心
Ａ２  レンズ
Ａ３、Ｂ３０  ＬＥＤモジュール
Ｂ２０  ドーナツ状のレンズ
ａ  平坦部
ｂ  じょうご型の凹面
ｂ２  弓なり型の凹面
ｃ  屈折面
ｃ２  出射面
ｄ  おわん型の曲面
ｅ  曲面
ｆ  円錐状の凹部
ｆ２  曲面状の凸面
ｇ  富士山型の凹面
ｈ  複数の円錐状の凹部
ｐ  レンズ取付け部の取付け面
ｑ  平面
ａｂ  カバー最大径の位置
ｃｄ  レンズＡ２の上端とカバー開口部を結ぶ線
ｅｆ  レンズＢ２０の上端とカバー開口部を結ぶ線
【図１】
0005868106.tif 000002
【図２】
0005868106.tif 000003
【図３】
0005868106.tif 000004
【図４】
0005868106.tif 000005
【図５】
0005868106.tif 000006
【図６】
0005868106.tif 000007
【図７】
0005868106.tif 000008
【図８】
0005868106.tif 000009
【図９】
0005868106.tif 000010