(57)【要約】【課題】用途に応じた照度分布を相対的に柔軟に実現できるようにした照明装置を提供する。【解決手段】四角い底部開口部４０４を有している略四角錐形状の反射体４０３を備え、反射体４０３内に位置するＬＥＤチップ４０８からの出射光の一部を反射体４０３によって反射させる照明装置を提供する。反射体４０３は、底部開口部４０４を構成する辺に対する直交断面が略アーチ型としている。【選択図】図１
2011060488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角い底部開口部を有している略四角錐形状の反射体を備え、前記反射体内に位置する発光ダイオードからの出射光の一部を当該反射体によって反射させる照明装置であって、
前記反射体は、前記開口部を構成する辺に対する直交断面が略アーチ型である照明装置。
【請求項２】
前記直交断面が、懸垂曲線成分、２次曲線成分、楕円曲線成分、直線成分あるいは放物線成分を形成する、請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記底部開口部は、台形状又は菱形状である、請求項１又は２記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及び照明システムに関し、特に、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する。）を備えた照明装置及び照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの出射光の一部を反射する反射面を有していて略筒状の一部を構成する形状の反射体とを備え、前記反射面は、前記反射体の長手方向の直交断面が略アーチ型であり、前記発光ダイオードからの直接光と当該反射面からの反射光との合成光が照射領域を照射する照明装置であって、前記発光ダイオード及び前記反射体は、前記照射領域が、前記直接光の照度のピークが前記反射体の長手方向に沿って位置する中央部と、前記反射光の照度のピークが当該中央部の両側であって前記反射体の長手方向に沿って帯状に位置する集中帯状領域とを含む態様で選択される照明装置が示されている。
【０００３】
さらに、長手方向と直交する照射面を照度均一にする目的で、上記と同様形態の照明装置の長手方向に伸びる反射板による反射光が、ピークを持たない帯状集中領域を形成することを特徴とする照明装置が提案されている。この照射装置は、本発明者兼本出願人が発明したものである。
【０００４】
【特許文献１】特許第４０１７６５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に示される発明は、共に長手方向に直交する照度分布を均一に改善し、この分布形状を、相似形で保持したまま、長手方向に連続させていくことを特徴とするものである。したがって、単一光源による長手方向の照度分布を規定することは困難である。
【０００６】
また、特許文献１に説明されるように、反射光の集中帯状領域は、反射板の長手方向に沿って照射面の遠方に延びていく特徴がある。
【０００７】
図１３は、特許文献１の照明装置における照射面の説明図である。特許文献１の発明は、長手方向の照射を活かそうとすると、図１３に示すように、長手方向に光が洩れ広がり、長手方向の照射端の境界１０１は遠方に暗くなる。このため、明瞭で照度均一な長方形の照射面を形成することが困難である。また、仮に、反射板Ａ，Ｂの短手方向の両端面に光を遮るための遮断板などを設置しても、長手方向の照度分布を規定することは困難である。
【０００８】
つまり、典型的には、例えば絵画のように略四角形状の照明対象に対して、均一にまた照射効率よく照明しようとする場合、あるいは照射面の四辺を限定したいような照明に利用することには、特許文献１のような照明装置は不向きであることを意味する。
【０００９】
そこで、本発明は、特許文献１に示される照明技術による照明領域上の問題点、あるいは四角形状を照明する従来技術の問題点を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の照明装置は、
四角い底部開口部を有している略四角錐形状の反射体を備え、前記反射体内に位置する発光ダイオードからの出射光の一部を当該反射体によって反射させる照明装置であって、
前記反射体は、前記開口部を構成する辺に対する直交断面が略アーチ型である照明装置である。
【００１１】
この反射体は、典型的には、半筒形状のものを、相互に直交する態様で重ね合わせたときに重なり合う空間領域の外縁によって形成されるものである。半筒形状の反射体は、その長手方向に直交する断面の形状が、懸垂曲線、あるいは放物線、またはそれらの一部、或いは、径が相対的に大きな円や楕円などの曲線の一部、又は、上記各曲線を複合させてできる曲線やそれらと部分直線を複合して形成することができ、特許文献１に示される反射光の集中帯状領域を形成する条件を満たすものとしてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態の照明装置の概要説明図である。図１には、四角い底部開口部４０４を有している略四角錐形状の反射体４０３と、反射体４０３内の上部に位置している模式的なＬＥＤチップ４０８とを示している。ＬＥＤチップ４０８からの出射光の一部は、反射体４０３によって反射され、反射体４０３の底部開口部４０４を経て、反射体４０３の外部へ向かう。
【００１３】
図２は、図１に示す照明装置の具体的な構成例を示す図である。図２には、図１の反射体４０３に対して、その頂部を除くことで上部開口部４０５を形成した反射体４０３を示している。したがって、実際の照明装置は、図２に示すように、上部と底部とに各々、四角い上部開口部４０５及び底部開口部４０４を有することになる。
【００１４】
一方、ＬＥＤチップ４０８は、ＬＥＤチップ４０８の点灯用の配線と給電機構とが設けられているＬＥＤ搭載基板４０６に搭載されている。ＬＥＤ搭載基板４０６は、典型的には、上部開口部４０５の中央に、ＬＥＤチップ４０８が位置するように位置合わせされた状態で接続される。
【００１５】
ＬＥＤ搭載基板４０６と反射体４０３との接続は、特段限定されるものではなく、接着剤を用いて接着してもよいし、ＬＥＤ搭載基板４０６に反射体４０３を固定するためのシロを設け、ここを介してネジ止めなどで接続してもよい。
【００１６】
なお、ＬＥＤチップ４０８は、既知のように、その出射部から前方に対してのみ光を出射するため、上部開口部４０５を形成し、更には、ＬＥＤ搭載基板４０６に搭載しても、照明対象への集光には悪影響を及ぼさない。
【００１７】
図３は、図１に示す反射体４０３の構成説明図である。図３には、その長手方向に直交する断面の形状が、懸垂曲線の成分あるいは放物線の成分を含む、半筒形状の反射板４０３ａ，４０３ｂを示している。
【００１８】
図４は、図３に示した反射板４０３ａ，４０３ｂを相互に直交させる態様で重ね合わせた状態を示す図である。図４に示す反射体４０３は、反射板４０３ａ，４０３ｂを相互に直交させる態様で重ね合わせたときに重なり合う空間領域の外縁によって形成される。図４では、実線の太線部分が反射体４０３の外縁を示す。このように、反射体４０３は、略四角錐形状となる。また、図３，図４から明らかなように、底部開口部４０４を構成する辺に対する直交断面は略アーチ型となる。
【００１９】
なお、反射板４０３ａ，４０３ｂは、その長手方向に直交する断面の形状が、径が相対的に大きな円や楕円などの曲線の一部、又は、上記各曲線を複合させてできる曲線やそれらと部分直線を複合して形成してもよい。
【００２０】
このような形状の反射板４０３ａ或いは反射板４０３ｂを用いた照明装置は、反射体４０３を用いた場合と異なり、特許文献１で説明済みのように、長手方向に延びる略長方形状の照明領域を形成する。さらにこの略長方形状の照明領域の境界は、反射板４０３ａ或いは反射板４０３ｂに開放端が存在しているため、遠方に帯状に伸びていく。
【００２１】
したがって、反射板４０３ａ，４０３ｂの開放端を反射板４０３ｂ，４０３ａによって相互に覆うように構成した反射体４０３を用いた照明装置は、照明領域が帯状とならず、底部開口部４０４に対して相似形となる。しかも、照明領域は、両方の曲面に直交する方向に照度均一性が優れているため、照射される全平面の隅々に渡って、照度均一性が優れていて、集光効率もよい。
【００２２】
図５は、図３の変形例を示す図である。図５には、反射板４０３ａに代えて、反射板４０３ｃを示している。反射板４０３ｃは、ここでは図面奥側に向かって先細となるテーパ状とされている。
【００２３】
さらに、上記の先細となるテーパ状反射体の各位置による断面は特許文献１に示される、集中帯状反射領域を形成する曲面が形成されている反射板として実現されているため、反射板４０３ｃの断面方向の照度分布の均一性は優れている。
【００２４】
図６は、図５に示した反射板４０３ｂ，４０３ｃを相互に直交させる態様で重ね合わせた状態を示す図である。図６の実線の太線部分が反射体４０３の外縁を示す。図６に示すように、反射体４０３’は、略四角錐形状となる。もっとも、反射体４０３’の底部開口部は、四角形状ではあるものの、反射板４０３ｃがテーパ状であるため、台形状となる。
【００２５】
以下説明するように、反射体４０３’は、壁に飾られた絵画を照射対象とする場合に好適に用いることができる。なお、反射板４０３ｂに係るテーパの角度は、照明領域とＬＥＤチップ４０８との距離、照明領域の大きさなどによって適宜決定すればよい。
【００２６】
図７は、図６に示す反射体４０３’を備える照明装置の使用例を示す図である。図７には、反射体４０３’を備える照明装置と、照明装置からの光３０４と、照明装置を壁面３０３に取り付けるアーム４０２と、アーム４０２の下方であって壁面３０３に飾られている照明対象である絵画３０２とを示している。
【００２７】
図８は、図７の絵画３０２の正面方向から見た図である。図８に示すように、本実施形態の照明装置の場合には、結論を先に述べると、絵画３０２に対して、それと相似的に照明領域３０４が確保できる。
【００２８】
既述のように、図６に示す反射体４０３’は、底部開口部が台形状であるため、仮に底部開口部と平行な平面部分を照明した際には、その照明領域は台形状となる。しかし、図７に示すように、壁面３０３に対して、照明装置の底部開口部は平行でないので、照明装置から遠方になるほど光の照射角の影響により、照明領域が拡大しやすい。
【００２９】
図９は、従来の照明装置を図７に示す態様で用いた場合の照明領域と絵画との関係を示す図である。上記のように、照明装置から遠方になるほど光の照射角の影響により、照明領域が拡大しやすい。
【００３０】
このため、従来の照明装置を図７に示す態様で用いる場合には、絵画３０２の上側をきちんと照明しようとすると、絵画３０２の下側では水平方向に対して照明領域が拡大することになる。係る場合、集光効率は良いとは言えず、絵画３０２の下側では無駄な照射領域が生じてしまうため、照度均一性も劣る。
【００３１】
一方、本実施形態の照明装置の場合には、反射体４０３’の底部開口部は台形状であるため、その長辺側が上側となる態様で設置すれば、図８に示すように、照明領域３０４は、絵画３０２と同等或いはそれよりもやや広く、絵画３０２と相似形のものとすることができる。係る場合、集光効率は良く、絵画３０２の下側に無駄な照射領域が生じてしまうこともなく、優れた照度均一性を実現することが可能となる。
【００３２】
図１０（ａ）は、図６に示す反射体４０３’の変形例を示す図である。図７，図８に示すような位置関係で、絵画３０２の上方に照明装置を取り付けることが困難である場合には、図１０（ａ）に示すような反射板４０３ｃを相互に直交する態様で重ね合わせたときに重なり合う空間領域の外縁によって形成される反射体を備える照明装置を用いることもできる。
【００３３】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す反射板４０３ｃを相互に直交する態様で重ね合わせたときに重なり合う空間領域の外縁によって形成される反射体の照明領域３０４’を示す図である。
【００３４】
係る場合には、照明領域３０４’は四角形であるものの、それは台形ではなく、例えば菱形に近い形状となる。したがって、この種の反射体を備える照明装置の場合には、画３０２の斜め上方に照明装置を取り付けることが可能となる。
【００３５】
さらに、反射板４０３ａ，４０３ｂを重ね合わせる場合であっても、これらを相互に直交する態様で重ね合わせたときに重なり合う空間領域の外縁が反射体４０３を規定するようにするのではなく、これらを直交する態様ではなく、ずらした態様で、つまり斜めに重ね合わせたときに重なり合う空間領域の外縁が反射体４０３を規定するようにすることによっても実現することができる。
【００３６】
図１１（ａ）は、図３の反射板４０３ａの典型的な設計原理の概念図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の反射板４０３ａの拡大図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の変形例を示す図である。なお、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）を用いた説明は、反射板４０３ｂ，４０３ｃの場合にも同様に当てはまる。
【００３７】
図１１（ａ），図１１（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ４０８からの出射光は、反射板４０３ａの端部の近傍で反射板４０３ａの端点ｇを含むＸ線上にある点Ｒと反射板４０３ａの各点ａ〜点ｇとを結ぶ法線に対して、入射角と出射角とが等しくなる。したがって、照明領域３０２における反射光の所望の照射領域に応じて、反射板４０３ａの曲面条件を適宜設定すればよいことがわかる。
【００３８】
具体的には、まず、反射板４０３ａの点ａと点ｇとを位置決めする。つぎに、点ａと点ｇとの間を、例えば、反射面がリニアに変化するように各点ｂ〜ｆを設定する。こうすると、反射光の照度にピークが出現することがなくなり、照度均一性を実現することができる。
【００３９】
なお、反射板４０３ａの長手方向の断面を略筒状に形成すれば、特許文献１の場合と同様に、光学現象として帯状集光領域が形成される。
【００４０】
図１１（ｃ）には、半径ｒ１の正円の成分と半径ｒ７の正円の成分との双方を含む反射板４０３を示している。具体的には、点ａ〜点ｃが所要点Ｒ１から半径ｒ１となる位置となるように設定し、かつ、点ｄ〜点ｇが所要点Ｒ７から半径ｒ７となる位置となるように設定している。換言すると、半径ｒ１に対応する円弧と半径ｒ７に対応する円弧とが円滑につながるように所要点Ｒ１と所要点Ｒ７を選択している。このような場合であっても、反射光の照度にピークが出現することがなくなる。
【００４１】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に例示したことから明らかなように、長手方向の断面が、懸垂曲線成分或いは正円曲線成分の反射板のみならず、２次曲線成分、楕円曲線成分の反射板であっても、本発明の照明装置を実現することができることがわかる。
【００４２】
図１２は、図３の反射板４０３ａの説明図である。図１２には、照明装置の長手方向の模式的な断面図を示している。ここでの照明装置の寸法の条件は、厚さ２ｍｍ×幅２０ｍｍの基板（図示省略）を含むＬＥＤチップ４０８の位置をｘｙｚ座標の原点（０，０，０）に配置したと仮定して、Ｇ１点（−１０ｍｍ，０ｍｍ，０ｍｍ）からＧ３点（−２０ｍｍ，−３０ｍｍ，０ｍｍ）までなめらかな曲線形状で結ぶように反射板４０３ａを構成し、かつ、Ｇ２点（１０ｍｍ，０ｍｍ，０ｍｍ）からＧ４点（２０ｍｍ，−３０ｍｍ，０ｍｍ）までなめらかな曲線形状で結ぶように反射板４０３ａを構成している。
【００４３】
このように、反射板４０３ａを構成し、同様に、反射板４０３ｂを構成し、記述のように、これらを相互に直交させる態様で重ね合わせたときに重なり合う空間領域の外縁によって形成される反射体４０３を実現すればよい。
【００４４】
以上、本実施形態では、絵画を照明する場合の適用例をあげて説明したが、通常、平面的な照明対象は、絵画のように、四角いものが多いので、照明装置と照明対象との位置関係などを考慮して反射体を構成すれば、種々の照明対象用の照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態の照明装置の概要説明図である。
【図２】図１に示す照明装置の具体的な構成例を示す図である。
【図３】図１に示す反射体４０３の構成説明図である。
【図４】図３に示した反射板４０３ａ，４０３ｂを相互に直交させる態様で重ね合わせた状態を示す図である。
【図５】図３の変形例を示す図である。
【図６】図５に示した反射板４０３ａ，４０３ｃを相互に直交させる態様で重ね合わせた状態を示す図である。
【図７】図６に示す反射体４０３’を備える照明装置の使用例を示す図である。
【図８】図７の絵画３０２の正面方向から見た図である。
【図９】従来の照明装置を図７に示す態様で用いた場合の照明領域と絵画との関係を示す図である。
【図１０】図６に示す反射体４０３’の変形例を示す図である。
【図１１】図３の反射板４０３ａの典型的な設計原理の概念図である。
【図１２】図３の反射板４０３ａの説明図である。
【図１３】特許文献１の照明装置における照射面の説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
４０３ａ，４０３ｂ  反射板
４０４  出射光
４０５  直接光
４０６  反射光
４０７  目標照射面
４０８  ＬＥＤチップ
【図１】
2011060488.tif 000003
【図２】
2011060488.tif 000004
【図３】
2011060488.tif 000005
【図４】
2011060488.tif 000006
【図５】
2011060488.tif 000007
【図６】
2011060488.tif 000008
【図７】
2011060488.tif 000009
【図８】
2011060488.tif 000010
【図９】
2011060488.tif 000011
【図１０】
2011060488.tif 000012
【図１１】
2011060488.tif 000013
【図１２】
2011060488.tif 000014
【図１３】
2011060488.tif 000015