(57)【要約】【課題】汎用ＬＥＤとレンズとで配光制御された光を光学反射部で反射して外部に放出する構成の照明装置において、レンズの光学的に異質な部分を光学反射部で補完することによって配光の良好な照明装置を提供することにある。【解決手段】ＬＥＤ２の光軸Ｘを中心とする、係止突部挿通孔２１と同一円上の等角度の位置に段差下面１９である段差延長部２０を設けることにより、係止突部１７で生じる暗点と類似した光学状態をＬＥＤ２の光軸Ｘを対象軸とする点対称の位置に設けた。その結果、照明装置から出射される照明光が偏りなく略点対称の配光を形成するため、見栄えがよく美観に優れた照明灯具となるものである。【選択図】図１０
2008226702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源となるＬＥＤを実装した基板と、
前記ＬＥＤから放出された光を導入して光路を制御するレンズと、
前記ＬＥＤから放出されて前記レンズ内を導光されて該レンズから出射した光を照射方向に向ける複数の直立反射柱を有する光学反射部を備えた照明装置であって、
前記レンズと前記光学反射部の間に部分的に光の伝播を制約する伝播制約物が存在することによって前記レンズから出射されて前記光学反射部に到達する光の光量が部分的に低減されて該光学反射部に到達光量低減部が形成される場合、前記光学反射部の規則的な位置に受光光量低減手段を設けることによって前記光学反射部の前記到達光量低減部と類似した光学状態を該光学反射部の規則的な位置に設けることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記伝播制約物は前記レンズから延長されて該レンズを前記光学反射部に係止する係止突出部であ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】
前記受光光量低減手段は前記光学反射部の前記レンズに対向する面に設けられた端面であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項４】
前記直立反射柱は、前記レンズに対向する面が上方に行くにつれて前記レンズとは反対方向に湾曲していると共に、少なくとも前記レンズから出射した光を受ける面にアルミニウム、銀、クロムのいずれかの金属膜が形成されて反射面とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明灯具。
【請求項５】
前記光学反射部には、前記光学反射部を収容するハウジングとの接合部に少なくとも４箇所の非接合部からなる照明装置内部空間連結部を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関するものであり、詳しくは、ＬＥＤを光源とする一般照明用あるいは装飾照明用の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤを光源とする照明装置において、該照明装置の構成上、ＬＥＤ光の照射方向をＬＥＤの光軸を中心とし前記光軸に垂直な放射状とするような必要がある場合、図１４に示すような従来のＬＥＤの使用が考えられる。
【０００３】
それは、ＬＥＤチップ５０を透光性樹脂５１で樹脂封止し、ＬＥＤチップ５０の略上方には該ＬＥＤチップ５０を焦点とする放物線Ｅの一部をＬＥＤチップ５０を通る垂直軸（光軸）Ｖの周りに回転させた形状の反射レンズ部５１ａが形成され、ＬＥＤチップ５０の略側方には該ＬＥＤチップ５０を焦点とする凸曲線ＤをＬＥＤチップ５０を通る垂直軸（光軸）Ｖの周りに回転させた形状の屈折レンズ部５１ｂが形成されている。
【０００４】
そして、ＬＥＤチップ５０から出射して放物線Ｅに至った光は、放物線Ｅで反射して光軸に垂直な水平軸Ｈ方向に放射状に平行光となって照射される。また、ＬＥＤチップ５０から出射して凸曲線Ｄに至った光は、凸曲線Ｄで屈折して光軸に垂直な水平軸Ｈ方向に放射状に平行光となって照射される。
【０００５】
このとき、上記反射レンズ部５１ａと屈折レンズ部５１ｂは密接して設けられており、ＬＥＤチップ５０から出射した光はこの反射レンズ部５１ａと屈折レンズ部５１ｂによって放射状に切れ目なく連続する平行光をとして照射される、というものである。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実開平６−１１３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ＬＥＤはＬＥＤチップから出射した光の照射方向を制御するレンズ部がＬＥＤの封止樹脂で形成されており、ＬＥＤチップとレンズ部が一体に形成されている。
【０００７】
ところで、ＬＥＤを光源とする照明装置は多種多様にあり、照明装置のそれぞれに個別に対応できるように、上記ＬＥＤチップとレンズ部が一体化されてなるＬＥＤ光源を設計・製造することは、コスト面から好ましい方法とは言い難い。
【０００８】
また、樹脂封止の大きさにも限界があり、照明装置に対して必ずしも光学的に満足できるものが実現できるかは疑問である。
【０００９】
そこで提案されるのが、汎用ＬＥＤを光源とし、照明装置のそれぞれに個別に対応するレンズを設計・製造し、汎用ＬＥＤとレンズの組み合わせによってコストの上昇を抑制すると共に、所望する配光を得ようとするものである。
【００１０】
但し、この場合でも、レンズは取付け構造等による形状の制約が生じ、必ずしも光学的に完全なものが実現できるとは限らない。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、汎用ＬＥＤとレンズとで配光制御された光を光学反射部で反射して外部に放出する構成の照明装置において、レンズの光学的に異質な部分を光学反射部で補完することによって配光の良好な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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、
光源となるＬＥＤを実装した基板と、
前記ＬＥＤから放出された光を導入して光路を制御するレンズと、
前記ＬＥＤから放出されて前記レンズ内を導光されて該レンズから出射した光を照射方向に向ける複数の直立反射柱を有する光学反射部を備えた照明装置であって、
前記レンズと前記光学反射部の間に部分的に光の伝播を制約する伝播制約物が存在することによって前記レンズから出射されて前記光学反射部に到達する光の光量が部分的に低減されて該光学反射部に到達光量低減部が形成される場合、前記光学反射部の規則的な位置に受光光量低減手段を設けることによって前記光学反射部の前記到達光量低減部と類似した光学状態を該光学反射部の規則的な位置に設けることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記伝播制約物は前記レンズから延長されて該レンズを前記光学反射部に係止する係止突出部であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記受光光量低減手段は前記光学反射部の前記レンズに対向する面に設けられた端面であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記直立反射柱は、前記レンズに対向する面が上方に行くにつれて前記レンズとは反対方向に湾曲していると共に、少なくとも前記レンズから出射した光を受ける面にアルミニウム、銀、クロムのいずれかの金属膜が形成されて反射面とされていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記光学反射部には、前記光学反射部を収容するハウジングとの接合部に少なくとも４箇所の非接合部からなる照明装置内部空間連結部を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の照明装置は、レンズと光学反射部の間に部分的に光の伝播を制約する伝播制約物が存在することによってレンズから出射されて光学反射部に到達する光の光量が部分的に低減されて該光学反射部に到達光量低減部が形成される場合、前記光学反射部の規則的な位置に受光光量低減手段を設けることによって光学反射部の到達光量低減部と類似した光学状態を該光学反射部の規則的な位置に設けるようにした。
【００１８】
その結果、レンズの光学的に異質な部分を光学反射部で補完することによって配光の良好な照明装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１３を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００２０】
図１は本発明の照明装置の実施形態の分解立体図である。プリント基板１の中央部にＬＥＤ（表面実装型）２が実装され、プリント基板１から該プリント基板１の電極パッド（図示せず）に接続されたリード線３がプリント基板１の下方の位置するガスケット４およびハウジング５を挿通して延長されている。
【００２１】
ガスケット４はハウジング５に設けられたガスケット取付孔６に嵌合されると共に、プリント基板１はハウジング５にタッピングネジ７で固定される。
【００２２】
プリント基板１の上方に、光学反射部８が位置し、光学反射部８の中央部の上面側にレンズ９が取付けられる。光学反射部８はハウジング５上に配設され、その上に順次カバー１０およびリム１１が固定される。
【００２３】
次に、本発明の照明装置の光学系を構成する、プリント基板（実装されたＬＥＤを含む）、光学反射部８およびレンズ９のそれぞれの詳細と、それらで構成される光学系について説明する。
【００２４】
まず、プリント基板１は中央部に表面実装型のＬＥＤ２が実装されている。ＬＥＤ２の発光源となるＬＥＤチップは１個でもよいし、それぞれ互いに異なる色調の光を出射する複数のＬＥＤチップであってもよい。ＬＥＤ２は一般的に使用されている汎用ＬＥＤで十分である。また、プリント基板１に直接ＬＥＤチップを実装して光源とすることも可能である。
【００２５】
図２はレンズ９の上面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。レンズ９は透光性材料、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の射出成形によって形成され、略円柱状を呈しており、図３のように、レンズ９の下面側（後述するＬＥＤ２と対向する側）は中央部に下側に突出した凸部１２が設けられ、凸部１２の中央部に内側に凹んだ球面あるいは非球面からなる凹状湾曲面１３を有している。
【００２６】
レンズ９の上面側は前記凹状湾曲面１３の中心線（後述するＬＥＤ２の光軸でもある）Ｘ上の位置から立ち上がって中心線Ｘに直角な方向を主軸Ｙ方向とする放物線の一部を中心線Ｘの周囲に１８０°回転して得られる回転放物面１４を有している。
【００２７】
また、図４のように、レンズ９の下面側の凸部１２の周囲に位置する、凸部１２から一段下がった段差下面１５からは下方に向かって、先端部に係止爪１６を有する一対の係止突部１７が設けられている。
【００２８】
図５は光学反射部８の上面図、図６は図５のＣ−Ｃ断面図、図７は図５のＤ−Ｄ断面図である。光学反射部８は中央部に、後述するように下方に配置されたＬＥＤ２からの光を通す円状のＬＥＤ光通過孔１８が設けられ、ＬＥＤ光通過孔１８の中心を中心とする半径Ｒ１の円の内側はその外側の面に対して一段下がった段差下面１９を形成している。
【００２９】
また、段差下面１９は、ＬＥＤ光通過孔１８の中心を頂点とする等角度の放射状に所定の幅で前記中心を中心とする半径Ｒ２の位置まで延びる段差延長部２０が形成されている。
【００３０】
ＬＥＤ光通過孔１８の中心を対称点とする点対称の位置の段差延長部２０のあるべき位置に、係止突部が挿通される一対の係止突部挿通孔２１が設けられている。
【００３１】
前記段差下面１９および段差延長部２０に対して一段上がった段差上面２２には複数の直立反射柱２３が配置されており、その配置位置は、ＬＥＤ光通過孔１８の中心を中心とする異なる半径の同心円上の、ＬＥＤ光通過孔１８の中心を頂点とする等角度の位置にある。各同心円上にある直立反射柱２３ａ、２３ｂ、２３ｃはいずれもＬＥＤ光通過孔１８を結ぶ線上に他の直立反射柱が位置しないような位置関係にある。
【００３２】
直立反射柱２３の形状はＬＥＤ光通過孔１８の中心に向かう面を反射面２４ａ、２４ｂ、２４ｃとし、該反射面２４ａ、２４ｂ、２４ｃは上方に行くにつれて外側に湾曲している。
【００３３】
図８は、ＬＥＤ２が実装されたプリント基板１と光学反射部８とレンズ９の位置関係を示したものである。光学反射部８の下方に、光学反射部８に設けられたＬＥＤ光通過孔１８の中心を光軸Ｘが通るようにＬＥＤ２の位置が設定されたプリント基板１が配置され、光学反射部８に設けられた一対の係止突部挿通孔２１にレンズ９の係止突部１７を挿通して係止爪１６によって光学反射部８にレンズ９が係止される。
【００３４】
このとき、ＬＥＤ２から出射した光は光学反射部８に設けられたＬＥＤ光通過孔１８を通ってレンズ９の凹状湾曲面１３に至り、凹状湾曲面１３を光入射面としてレンズ９内に導入される。レンズ９内に導入された光はレンズ９内を導光されて回転放物面１４に至り、回転放物面１４で反射（全反射）されて略平行光となって光学反射部８の段差上面２２に平行に、且つ放射状にレンズ９内を導光され、レンズ９の側面２５を光出射面として外部に放出される。
【００３５】
レンズ９から放出された光は、同心円状に配置された直立反射柱２３ａ、２３ｂ、２３ｃの各反射面２４ａ、２４ｂ、２４ｃに至り、反射面２４ａ、２４ｂ、２４ｃで反射されて上方に位置するカバー１０を通して照明装置外に出射される。
【００３６】
図９のレンズ９の上部反射面は、光源光の全反射を担う形状に形成されているが、光源２、または直立反射柱２３以外の方向から観察された場合、たとえば図中上方から観察された場合、下方の表面を観察することとなる。特に、係止突部１７近傍においては、係止突部１７が光学反射部８を貫通しているため、光学反射部８の裏側が観察されることとなり、裏側は照明されていないことから暗部として観察されることとなる。
【００３７】
例えば、本実施形態では、この係止突部１７を２箇所設けており、このためレンズ９を上方から観察したときに２箇所の暗点が観察されることとなる。正面視で円状のレンズ９に対して、２箇所の暗点が発生することは、観察者に違和感を与え、もって製品の照明品位を低下させる。
【００３８】
本発明においては、この暗点に対して擬似的な暗点を複数備えることで、係止爪の配置により不可避な暗点を、意図した意匠に取り込み、観察者に違和感を与えないものとする。レンズ９下方に、係止突部１７と貫通孔とを含んで一定角間隔で現われる段差部延長部２０で形作られた段差下面１９を形成する。
【００３９】
レンズ９は、主に直立反射柱２３による配光を目的とし、段差上面２２に略平行な配光を行うよう構成されている。ここで、レンズ９の段差下面１９方向への光の配布は、段差上面２２より上側への光の配布と比べ少ないものであるため、適宜な段差を設けることで、段差下面１９と係止突部１７とで同程度の暗点を実現することができる。
【００４０】
つまり、ＬＥＤ２の光軸Ｘを中心とする、係止突部挿通孔２１と同一円上の等角度の位置に、図１０のように段差下面１９である段差延長部２０を設けることにより、係止突部１７で生じる暗点と類似した光学状態をＬＥＤ２の光軸Ｘを対象軸とする点対称の位置に設けた。その結果、照明装置から出射される照明光が偏りなく略点対称の配光を形成するため、見栄えがよく美観に優れた照明灯具となるものである。
【００４１】
本実施形態においては、光学反射部８のハウジング５との接触部に４箇所の凹部を設け照明装置内部空間連結部としている。この凹部は、光学反射部８によって大きく２領域に分割される灯具内部空間を相互に接続する。
【００４２】
本灯具は、壁面への設置を主用途として想定するものであるが、灯具を壁面に設置する場合、ＬＥＤ２の発熱により熱せられた灯具内部の空気は上昇し、上方に滞留した後、カバー１０またはハウジング５を通じて放熱し、冷却された空気は下降する。その際、設置環境により、カバー１０またはハウジング５のいずれかがより大きく放熱を行うものとなった場合、４箇所の凹部により光学反射部８によって大きく分割された２つの領域間で暖気および冷気の交換が起こり、効率よく熱循環を行うことができる。
【００４３】
前記凹部は、最上部と最下部に設けることが最も好ましいが、灯具の配光デザインが無指向性として構成されているため、上下の方向性を限定することは施工の面から好ましくない。内部の循環を考慮すると、上半分と下半分で同等の連結を行うことが好ましいため、偶数の凹部を等間隔に配置することが好ましい。また、２つの凹部を備えた場合、２つの凹部が互いに水平関係になるように配置された場合に熱循環が全く機能しなくなるため好ましくない。この条件下で最も簡易に且つ有効に前記連結部を設けるためには、４つの凹を設けることが望ましい。
【００４４】
なお、光学反射部８は、直立反射柱２３ａ、２３ｂ、２３ｃの各反射面２４ａ、２４ｂ、２４ｃにアルミニウム、銀、クロムのいずれかの金属膜が形成されると共に、段差上面２２、段差下面１９、および段差延長部２０等も同様の金属膜で反射面を形成しており、光学反射部８を上方から見たときに光学反射部８の全面が反射面として観視される。
【００４５】
その結果、光の利用効率が高くなると共に、金属光沢を有するメタリック調の外観デザインが良好で魅力的な照明装置となっている。
【００４６】
なお、直立反射柱２３の形状は、図１１の上面図にあるように、ＬＥＤの方向に向く対向面２９を平面とすると共に、両端部をＬＥＤの光軸Ｘに対して所定の角度で傾斜した傾斜面３０としている。これにより、レンズ９から放出されて直立反射柱２３の傾斜面３０に至った光を広角に反射させ、上方に位置するカバー（図示せず）に広範囲に光が届くようにしている。
【００４７】
その他の直立反射柱２３の形状として、図１２の上面図にあるように、ＬＥＤの方向に向く対向面２９を直立反射柱２３側に凹んだ凹状湾曲面としてもよいし、図１３の上面図にあるように、ＬＥＤの方向に向く対向面２９をＬＥＤ側に膨らんだ凸状湾曲面としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の照明装置の実施形態の分解立体図である。
【図２】実施形態に係わるレンズの上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】実施形態に係わる光学反射部の上面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図５のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】本発明の照明装置の実施形態の断面図である。
【図９】本発明の照明装置の実施形態の部分拡大図である。
【図１０】本発明の照明装置の実施形態の部分拡大図である。
【図１１】実施形態に係わる直立反射柱の上面図である。
【図１２】実施形態に係わる他の直立反射柱の上面図である。
【図１３】実施形態に係わる他の直立反射柱の上面図である。
【図１４】従来の照明装置に係わるＬＥＤの断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    プリント基板
２    ＬＥＤ
３    リード線
４    ガスケット
５    ハウジング
６    ガスケット取付孔
７    タッピングネジ
８    光学反射部
９    レンズ
１０    カバー
１１    リム
１２    凸部
１３    凹状湾曲面
１４    回転放物面
１５    段差下面
１６    係止爪
１７    係止突部
１８    ＬＥＤ光通過孔
１９    段差下面
２０    段差延長部
２１    係止突部挿通孔
２２    段差上面
２３    直立反射柱
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ  直立反射柱
２４    反射面
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ  反射面
２５    側面
２７    空間
２９    対向面
３０    傾斜面
【図１】
2008226702.tif 000003
【図２】
2008226702.tif 000004
【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】
2008226702.tif 000013
【図１２】
2008226702.tif 000014
【図１３】
2008226702.tif 000015
【図１４】
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