(57)【要約】【課題】本発明は点光源に近いＬＥＤ光源からの光を光学系を介して面光源に変換すると共に、ＬＥＤ光源の点灯時には意外性に富んだ照明効果を演出し、光源の消灯時には美観を損なわず見栄えが良好なＬＥＤ照明灯具を提供することである。【解決手段】ＬＥＤ照明灯具を、ＬＥＤ光源１と、光入射面１４、光出射面１８、第1反射面１５、第２反射面１６、および第３反射面１７を有する導光レンズ２と、第４反射面１９を有し遮光性を持つリフレクタ３とで構成した。そして、ＬＥＤ光源１から光入射面１４を介して導光レンズ２内に入射した光は順次第1反射面１５、第２反射面１６および第３反射面１７で反射されて光出射面１８から外部に出射し、出射光がリフレクタ３の第４反射面１９で反射されてＬＥＤ照明灯具の照射光となる。【選択図】図１
2008034124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個のＬＥＤチップを実装したＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の主光出射方向の上方に位置し、透光性を有する材料からなり、少なくとも光入射面、光出射面、第１反射面、第２反射面および第３反射面を有する導光レンズと、
前記導光レンズの、ＬＥＤ光源と対向する面の反対側の面の面上または上方に位置し、遮光性および反射性を有する材料からなり、少なくとも第４反射面を有するリフレクタ、または、少なくとも前記透光レンズに対向する面の反対側の面全面に遮光性の金属反射層が形成され、該金属反射層が少なくとも第４反射面となるリフレクタとを備え、
前記ＬＥＤ光源から発せられて前記光入射面を介して前記導光レンズ内に入射した光が該導光レンズ内を導光されて順次前記第１反射面、前記第２反射面および前記第３反射面で反射されて前記光出射面を介して外部に出射され、該出射光が前記リフレクタの前記第４反射面で反射されて照射光となることを特徴とするＬＥＤ照明灯具。
【請求項２】
前記第１反射面は前記ＬＥＤ光源の光軸上の前記ＬＥＤチップの主光出射面の位置近傍を仮想焦点とし、該仮想焦点を通り前記光軸に直交する線を主軸とする放物線を、前記光軸の周囲に回転させて得られる回転放物面の一部で形成され、前記第１反射面で反射された光は略平行光となって前記導光レンズ内を導光されて前記光出射面を介して略平行光として外部に出射されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯具。
【請求項３】
前記第２反射面および前記第３反射面は夫々全反射面からなり、且つプリズムを構成してい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ＬＥＤ照明灯具。
【請求項４】
前記ＬＥＤ光源には夫々発光色の異なる複数種のＬＥＤチップが実装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ＬＥＤ照明灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光を光入射面を介して導光体内に導入し、導光体内を導光された光を光出射面を介して外部に出射するという構成で、且つ光源の光出射面の面積に対して導光体の光出射面の面積が著しく大きい照明パネルとして、図７に示すようなものが提案されている。
【０００３】
提案された照明パネルは導光材料によって一体に形成された導光体５１であり、導光体５１の一方の面側には光反射面５２、５３、５４を有する内部反射体５５が設けられていると共に、他方の面には夫々第１の反射手段５６となる複数の第１の反射面５７が備えられている。
【０００４】
このような構成の照明パネルにおいて、光源５８から導光体５１の面に直角に進んだ光５９は導光体５１に入射し、導光体５１内を導光されて光反射面５３、５４に至り、光反射面５３、５４で反射されて光反射面５３、５４から離れる。光反射面５３、５４から離れた光６０は導光体５１内を該導光体５１の面に平行に導光されて第１の反射手段５６となる複数の第１の反射面５７に至る。各第１の反射面５７に至った光は夫々第１の反射面５７で反射されて第１の反射面５７から離れる。第１の反射面５７から離れた光６１は導光体５１の光出射面６２に向かい、導光体５１内を導光されて光出射面６２から外部に出射される。
【０００５】
なお、場合によっては導光体５１の、光源５８からの光５９の光入射面、および光入射面に対向する光出射面６２以外の面に蒸着層６３を設けて表面の保護を図ると共に、反射体５５に真空蒸着を施して光反射面５２、５３、５４による内部反射率を向上させることによって光出射面６２を介して出射される導光体５１からの出射光の高輝度化を図ることも行なわれる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】米国特許第５１９７７９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の照明パネルにおいて、導光体５１の表面に蒸着層を設けない場合は、導光体５１の下方に位置するものが導光体５１を通して丸見えとなり、特に光源５８の消灯時の美観を損なうという問題を生じる。また導光体５１の両面の夫々に部分的に蒸着層６３を設ける場合は、蒸着層６３が同一面上の全面に亘って形成されるわけではないため、下方に位置するものを見えなくすることができたとしても蒸着層６３が一体的には見えず、美観の点で満足できるものではない。
【０００７】
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、点光源に近いＬＥＤ光源からの光を光学系を介して面光源に変換すると共に、ＬＥＤ光源の点灯時には意外性に富んだ照明効果を演出し、光源の消灯時には美観を損なわず見栄えが良好なＬＥＤ照明灯具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
少なくとも１個のＬＥＤチップを実装したＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の主光出射方向の上方に位置し、透光性を有する材料からなり、少なくとも光入射面、光出射面、第１反射面、第２反射面および第３反射面を有する導光レンズと、
前記導光レンズの、ＬＥＤ光源と対向する面の反対側の面の面上または上方に位置し、遮光性および反射性を有する材料からなり、少なくとも第４反射面を有するリフレクタ、または、少なくとも前記透光レンズに対向する面の反対側の面全面に遮光性の金属反射層が形成され、該金属反射層が少なくとも第４反射面となるリフレクタとを備え、
前記ＬＥＤ光源から発せられて前記光入射面を介して前記導光レンズ内に入射した光が該導光レンズ内を導光されて順次前記第１反射面、前記第２反射面および前記第３反射面で反射されて前記光出射面を介して外部に出射され、該出射光が前記リフレクタの前記第４反射面で反射されて照射光となることを特徴とするものである。
【０００９】
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、前記第１反射面は前記ＬＥＤ光源の光軸上の前記ＬＥＤチップの主光出射面の位置近傍を仮想焦点とし、該仮想焦点を通り前記光軸に直交する線を主軸とする放物線を、前記光軸の周囲に回転させて得られる回転放物面の一部で形成され、前記第１反射面で反射された光は略平行光となって前記導光レンズ内を導光されて前記光出射面を介して略平行光として外部に出射されることを特徴とするものである。
【００１０】
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、前記第２反射面および前記第３反射面は夫々全反射面からなり、且つプリズムを構成していることを特徴とするものである。
【００１１】
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ＬＥＤ光源には夫々発光色の異なる複数種のＬＥＤチップが実装されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、ＬＥＤ光源からの光が導光レンズ内に入射し、導光レンズ内を導光されて外部に出射した光が導光レンズ上に位置された、遮光性を有するリフレクタで反射されて照射光となる。そのため、点光源に近いＬＥＤ光源からの光を光学系を介して面光源に変換すると共に、ＬＥＤ光源の点灯時には意外性に富んだ照明効果を演出し、光源の消灯時には下方に位置する配線基板や電子部品等が見えないために美観を損なわず見栄えが良好なＬＥＤ照明灯具となる利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図６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、これらの態様に限られるものではない。
【００１４】
図１は本発明のＬＥＤ照明灯具の実施形態を示す上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＡ部拡大図である。本実施形態はＬＥＤ光源１、導光レンズ２およびリフレクタ３を備えている。
【００１５】
図２より、ＬＥＤ光源１はＬＥＤ照明灯具の光源となるもので、ＬＥＤチップ（図示せず）が、例えばエポキシ樹脂からなる透明パッケージ４で封止されている。パッケージ４内に実装されるＬＥＤチップは、ＬＥＤ照明灯具の照射光に要求される輝度、色調等の光学特性を考慮して１個または複数個で構成される。そのうち、ＬＥＤ光源を発光色が同一あるいは異なる複数個のＬＥＤチップで構成することによって、単色あるいはマルチカラーまたはフルカラーの灯具とすることが可能となる。特に、フルカラー灯具は赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤおよび青色発光ＬＥＤの３種類のＬＥＤチップを実装することによって実現できる。
【００１６】
そして、ＬＥＤ光源１は、例えば配線基板２０に他の電子部品２１等と共に実装されて固定および電気的配線が図られている。
【００１７】
導光レンズ２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、外周円形状で、対向する一方の面側にＬＥＤ光源１を収容するための凹部５が形成されている。凹部５は図３に示すように、ＬＥＤ光源１の様態に基づき、ＬＥＤ光源１を収容したときに該ＬＥＤ光源１の主光出射方向となる光軸Ｘ上のＬＥＤチップ６の主光出射面７の位置Ｘｐを中心とする球面８を有している。
【００１８】
そして、同様に図３より、導光レンズ２の他方の面側（球面８を有する凹部５が形成された側の反対面側）には、前記球面８を有する凹部の中心となる位置Ｘｐを仮想焦点とし、仮想焦点Ｘｐを通り光軸Ｘに直交する線を主軸Ｙとする放物線の一部を光軸Ｘの周囲に回転させて得られる回転放物面９を有する凹部１０が形成されている。
【００１９】
さらに、図２に戻って、導光レンズ２の外周端部には外側方向に膨らんだプリズム部１１が形成されている。なお、導光レンズ２もＬＥＤ光源１および電子部品２１と共に配線基板２０上に配設されている。この導光レンズ２のプリズム部１１は、導光レンズ２の内面全反射を利用した反射面、第２反射面１６と第３反射面１７により形成されている。これら第２反射面１６、第３反射面１７は、前記光軸Ｘを中心とするリング状に設けられ、第1反射面１５からの光を第２反射面１６で受け光軸Ｘ方向に反射し、この光を第３反射面１７で受け光軸Ｘに直交する主軸Ｙ方向の光軸Ｘ側（リフレクタ３方向）に反射するものとしている。なお、第２反射面１６、第３反射面１７は導光レンズ２の外面にアルミ蒸着などの反射処理を施し、反射面としても当然良いものである。
【００２０】
リフレクタ３は上記導光レンズ２よりも径の小さい外周円形状で、導光レンズ２の上面（回転放物面９を有する凹部１０が形成されている側の面）に配設され、導光レンズ２側の面と対向する面側は外周端部から中央部に向かって傾斜面１２と水平面１３が交互にリング状に形成され、外周端部側から中央部側に向かって盛り上った形状を呈している。
【００２１】
なお、水平面１３は上述の放物線の主軸ＹをＬＥＤ光源１の光軸Ｘを中心に回転させて得られる平面に水平な面であり、傾斜面１２はリフレクタ３の外周端部側から中央部側に向かって立ち上がる面である。そして、少なくとも傾斜面１２は反射面であると共に、リフレクタ３は遮光性を有している。
【００２２】
以上が本発明に係わる実施形態の基本構成である。次に光学的な説明を詳細に行なう。
【００２３】
まず、ＬＥＤ光源１から発せられた光は導光レンズ２の凹部５の球面８に至り、該球面８を光入射面１４として導光レンズ２内に入射する。このとき、球面８はＬＥＤ光源１の主光出射方向となる光軸Ｘ上のＬＥＤチップ６の主光出射面７の位置Ｘｐを中心とするため、光入射面１４においては光路が屈折されることなく直進して導光レンズ２内に入射する。
【００２４】
導光レンズ２内に入射した光は導光レンズ２内を導光されてその一部が回転放物面９に至る。回転放物面９はその仮想焦点をＬＥＤ光源１の主光出射方向となる光軸Ｘ上のＬＥＤチップ６の主光出射面７の位置Ｘｐとするため、ＬＥＤ光源１から直進して導光レンズ２の回転放物面９に至った光は回転放物面９を第１反射面１５として反射されて平行光となり、回転放物面９の主軸Ｙに平行にプリズム部１１方向に向かう。
【００２５】
第１反射面１５で反射されてプリズム部１１方向に向かった光（平行光）は導光レンズ２内を導光されてプリズム部１１を構成する第２反射面１６および第３反射面１７で順次反射（全反射）されて平行光のまま主軸Ｙに平行にリフレクタ３方向に向かう。
【００２６】
第３反射面で反射されてリフレクタ３方向に向かった光（平行光）は導光レンズ２内を導光されて導光レンズ２の光出射面１８に至る。光出射面１８は主軸Ｙに略垂直に設けられており、光出射面１８においては光路が屈折されることなく直進して導光レンズ２外に出射される。
【００２７】
導光レンズ２の光出射面１８からリフレクタ３に向かって出射された光（平行光）のうち、各リング状の傾斜面１２に至った光は夫々の傾斜面１２を第４反射面１９として反射され、その反射光がＬＥＤ照明灯具の照射光Ｌとして利用される。
【００２８】
以上説明した構成および光学系の本実施例をＬＥＤ光源を点灯させた状態でリフレクタの上方から観視すると図１に示すように、明るく光って見える箇所（明部２２）と暗い箇所（暗部２３）が交互にリング状に見えることになる。つまり、本発明のＬＥＤ照明灯具は、点光源に近いＬＥＤ光源１によって複数のリング状の面光源を実現するものである。
【００２９】
また、リフレクタ３が遮光性を有しているために下方に位置し、配線基板に実装されたＬＥＤ光源１および電子部品２１が全く見えない。そのため、ＬＥＤ光源１の消灯時にはリフレクタ３の表面がそのまま視認されると共に、ＬＥＤ光源１の点灯時にはあたかもリフレクタ３の表面がリング状の光源であるかのように該リフレクタ３の第４反射面１９から光が発光しているように見える。つまり、何もない所からから突然光が出現するといった意外性に富んだ演出を可能にするものである。
【００３０】
なお、導光レンズ２とリフレクタ３が夫々別個に作成されるものであることを利用し、リフレクタ３を種々の構成とすることによって、それに対応する効果を得ることができる。たとえば、図４のようにリフレクタ３の少なくとも反射面側の表面全面に蒸着等の方法によってＡｌ等の遮光性金属反射膜２４を形成してリフレクタ３に反射および遮光の両機能を持たせたもの、あるいは図５のようにリフレクタ３を、例えばポリカーボネート樹脂等の高反射性樹脂２５で成形したものである。前者の場合、ＬＥＤ光源の消灯時にはリフレクタ３の金属感（メタリック感）および光沢感が得られると共に、ＬＥＤ光源の点灯時にはシャープな光質の照射光を得ることができる。
【００３１】
一方、後者の場合は、ＬＥＤ光源の点灯時にリフレクタ３の第４反射面１９に至った光は、第４反射面１９で反射されたて拡散反射光となる。従って、リフレクタ３の上方から観視したときに明るい領域と暗い領域の境界が意識的にぼやかされ、ソフトな光質の照射光を得ることができる。
【００３２】
更に、図６のようにリフレクタ３の反射面１９の傾斜角度θを適宜変えることによって、照射光を所望する配光に制御することができる。
【００３３】
上記いずれの構成のリフレクタ３を使用しても、下方に位置する配線基板や電子部品等が見えないために、美観を損なわず見栄えが良好なＬＥＤ照明灯具を実現することができる。
【００３４】
さらに、導光レンズ２の外周端部に位置するプリズム部１１を構成する第２反射面１６および第３反射面１７にＡｌ等の金属反射膜を形成することによって反射効率を向上させ、それによって導光レンズ２内の導光損失を低減して高輝度化を図ることができる。
【００３５】
なお、本実施例においては、ＬＥＤ光源１と導光レンズ２を配線基板２０上に配設したが、ＬＥＤ光源１と導光レンズ２が所定の位置関係を確保でき、且つＬＥＤ光源１に電力が供給できれば、必ずしも配線基板を使用することに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のＬＥＤ照明灯具に係わる実施形態を示す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】実施形態を構成するリフレクタの部分断面図である。
【図５】実施形態を構成する他のリフレクタの部分断面図である。
【図６】実施形態を構成する他のリフレクタの部分断面図である。
【図７】従来例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ＬＥＤ光源
２    導光レンズ
３    リフレクタ
４    パッケージ
５    凹部
６    ＬＥＤチップ
７    主光出射面
８    球面
９    放物面
１０    凹部
１１    プリズム部
１２    傾斜面
１３    水平面
１４    光入射面
１５    第１反射面
１６    第２反射面
１７    第３反射面
１８    光出射面
１９    第４反射面
２０    配線基板
２１    電子部品
２２    明部
２３    暗部
２４    遮光性金属反射膜
２５    高反射性樹脂
【図１】
2008034124.tif 000003
【図２】
2008034124.tif 000004
【図３】
2008034124.tif 000005
【図４】
2008034124.tif 000006
【図５】
2008034124.tif 000007
【図６】
2008034124.tif 000008
【図７】
2008034124.tif 000009