(57)【要約】【課題】色ムラのある白色光が出射されるＬＥＤ光源を用い、多様な発光面形状を形成可能としつつ発光面での色ムラを抑制する。【解決手段】灯具１は、光軸Ａｘを中心に色ムラのある白色光を出射するＬＥＤ光源２と導光体３とを備える。導光体３は、ＬＥＤ光源２からの光を光軸Ａｘ方向へ屈折させつつ入射させる第１入射面３０１と、第１入射面３０１よりも側方へ向かうＬＥＤ光源２からの光を入射させる第２入射面３０２と、第２入射面３０２の先端から光軸Ａｘ方向に向かって外側へ広がるように傾斜し、第２入射面３０２からの光を光軸Ａｘ方向へ反射させる第１反射面３０３と、第１入射面３０１及び第１反射面３０３からの光をＸ方向へ反射させる第２反射面３０４と、第２反射面３０４からの光を光軸Ａｘ方向へ反射させる第３反射面３１１と、第３反射面３１１からの光を拡散させつつ出射させる出射面３１２とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射方向に応じた色ムラのある白色光を、前方への光軸を中心に略放射状に出射するＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の前方に配置された導光体と、
を備える灯具において、
前記導光体は、
前記ＬＥＤ光源と対向する凸面状に形成され、前記ＬＥＤ光源から出射された白色光を前記光軸に沿った光軸方向へ屈折させつつ当該導光体内へ入射させる第１入射面と、
前記第１入射面の周縁部に前記ＬＥＤ光源側へ立設され、前記ＬＥＤ光源から出射されて前記第１入射面よりも側方へ向かう白色光を当該導光体内へ入射させる第２入射面と、
前記第２入射面の先端から前記光軸方向に向かって外側へ広がるように傾斜した形状に形成され、前記第２入射面から当該導光体内へ入射した白色光を前記光軸方向へ内部反射させる第１反射面と、
前記第１入射面及び前記第１反射面の前記光軸方向に配置され、前記第１入射面及び前記第１反射面から前記光軸方向へ進む白色光を前記光軸に直交する光軸直交方向へ内部反射させる第２反射面と、
前記第２反射面の前記光軸直交方向に配置され、前記第２反射面で内部反射された白色光を前記光軸方向へ内部反射させる第３反射面と、
前記第３反射面の前記光軸方向に配置されるとともに、白色光を拡散させるレンズカットが形成され、前記第３反射面で内部反射された白色光を拡散させつつ当該導光体内から出射させる出射面と、
を有することを特徴とする灯具。
【請求項２】
前記第２反射面は、複数形成されて互いに連結されるとともに、前記光軸上の点を基点として前記光軸に対し４５度の角度で互いに異なる複数の前記光軸直交方向へ傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般照明などに用いられる灯具として、白色光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）光源が広く用いられている。
【０００３】
図５は、一般的なＬＥＤ光源５０の断面図である。
この図に示すように、ＬＥＤ光源５０は、凹部５１ａが形成された基体５１と、凹部５１ａの底面に配設されたＬＥＤ素子５２と、凹部５１ａ内に充填された樹脂５３と、樹脂５３内に混入された蛍光体５４とを備えている。ここで、ＬＥＤ素子５２は、例えば青色光を出射し、蛍光体５４は、当該青色光によって励起されて例えば青色の補色である黄色光を発する。
【０００４】
このようなＬＥＤ光源５０によれば、ＬＥＤ素子５２から出射された青色光と、当該青色光の一部によって励起された蛍光体５４から発される黄色光とが混合されることにより、白色光を得ることができる。
【０００５】
ところが、このＬＥＤ光源５０では、ＬＥＤ素子５２から光軸Ａｘに沿って出射された青色光Ｌ１と、光軸Ａｘに対して斜めに出射された青色光Ｌ２とで、蛍光体５４が混入された樹脂５３内での光路長が異なるため、得られる白色光に色ムラが生じてしまうという問題があった。具体的には、光軸Ａｘに沿った方向へは青みがかった白色光が出射され、出射方向が光軸Ａｘから離れるに連れ、より黄みがかった白色光が出射されていた。また、このような色ムラを抑制可能なＬＥＤ光源も種々提案されてはいるものの、一般的なＬＥＤ光源５０よりも高価なものとなるため、適用が好ましくなかった。
【０００６】
そこで、図６に示すように、例えば特許文献１に記載の灯具１００では、ＬＥＤ光源５０の光軸Ａｘと一致した光軸を有する略円柱状のレンズ６０によって、上述の色ムラを抑制可能としている。このレンズ６０は、ＬＥＤ光源５０の出射面と対向する凸面６１と、凸面６１の周囲に立設された立壁部６２と、ＬＥＤ光源５０とは反対側の中央部に形成された凸部６３と、凸部６３の周囲に形成された平面６４とを有している。また、凸部６３には、中央の平面６３ａ及びその周囲の回転楕円面６３ｂが形成されている。
【０００７】
この灯具１００では、ＬＥＤ光源５０の中央部から出射された青みがかった白色光Ｂのうちレンズ６０の凸面６１へ向かうものが、当該凸面６１で屈折されつつレンズ６０内に入射した後に凸部６３の平面６３ａから出射する。一方、ＬＥＤ光源５０の周辺部から出射された黄みがかった白色光Ｙのうち同様にレンズ６０の凸面６１へ向かうものは、当該凸面６１で屈折されつつレンズ６０内に入射した後に、凸部６３の回転楕円面６３ｂで中央部上方に向かって屈折されつつ当該回転楕円面６３ｂから出射する。この結果、凸部６３の上方では、これら青みがかった白色光Ｂと黄みがかった白色光Ｙとが混合される。
また、ＬＥＤ光源５０の中央部から出射された青みがかった白色光Ｂのうちレンズ６０の立壁部６２へ向かうものが、当該立壁部６２の内周面６２ａからレンズ６０内に入射して断面放物線状の外側面６２ｂで全反射された後に平面６４から出射する。一方、ＬＥＤ光源５０の周辺部から出射された黄みがかった白色光Ｙのうち同様にレンズ６０の立壁部６２へ向かうものは、青みがかった白色光Ｂとほぼ同じ光路を辿って平面６４から出射する。この結果、凸部６３の周辺部上方では、平面６４から出射した青みがかった白色光Ｂと黄みがかった白色光Ｙとが混合される。
このように、灯具１００によれば、青みがかった白色光Ｂと黄みがかった白色光Ｙとを出射面上方で混合させることにより、色ムラが解消された白色光を得ることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１４２１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の灯具１００では、レンズ６０によって単純に光を屈折或いは反射させて交錯させているだけなので、ＬＥＤ光源５０から出射された全ての白色光を有効利用しようとすると、当該レンズ６０の形状がＬＥＤ光源５０の出射面形状に対応したもの（例えば平面視円形状）に限定され、ひいては発光面の形状が限定されてしまう。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、出射方向に応じた色ムラのある白色光が出射されるＬＥＤ光源を用いた場合であっても、多様な発光面形状を形成可能としつつ、発光面での色ムラを抑制することのできる灯具の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
出射方向に応じた色ムラのある白色光を、前方への光軸を中心に略放射状に出射するＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の前方に配置された導光体と、
を備える灯具において、
前記導光体は、
前記ＬＥＤ光源と対向する凸面状に形成され、前記ＬＥＤ光源から出射された白色光を前記光軸に沿った光軸方向へ屈折させつつ当該導光体内へ入射させる第１入射面と、
前記第１入射面の周縁部に前記ＬＥＤ光源側へ立設され、前記ＬＥＤ光源から出射されて前記第１入射面よりも側方へ向かう白色光を当該導光体内へ入射させる第２入射面と、
前記第２入射面の先端から前記光軸方向に向かって外側へ広がるように傾斜した形状に形成され、前記第２入射面から当該導光体内へ入射した白色光を前記光軸方向へ内部反射させる第１反射面と、
前記第１入射面及び前記第１反射面の前記光軸方向に配置され、前記第１入射面及び前記第１反射面から前記光軸方向へ進む白色光を前記光軸に直交する光軸直交方向へ内部反射させる第２反射面と、
前記第２反射面の前記光軸直交方向に配置され、前記第２反射面で内部反射された白色光を前記光軸方向へ内部反射させる第３反射面と、
前記第３反射面の前記光軸方向に配置されるとともに、白色光を拡散させるレンズカットが形成され、前記第３反射面で内部反射された白色光を拡散させつつ当該導光体内から出射させる出射面と、
を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の灯具において、
前記第２反射面は、複数形成されて互いに連結されるとともに、前記光軸上の点を基点として前記光軸に対し４５度の角度で互いに異なる複数の前記光軸直交方向へ傾斜していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る灯具では、ＬＥＤ光源から出射された白色光のうち第１入射面から導光体内へ入射したものが、当該第１入射面で光軸方向へ屈折され、第２反射面で光軸直交方向へ内部反射された後に、第３反射面で光軸方向へ更に内部反射されて出射面から出射される。一方、ＬＥＤ光源から出射された白色光のうち、第１入射面よりも光軸直交方向の側方へ出射されたものは、第２入射面から導光体内へ入射して第１反射面で光軸方向へ内部反射されてから、第２反射面で光軸直交方向へ内部反射された後に、第３反射面で光軸方向へ更に内部反射されて出射面から出射される。したがって、第１入射面から入射した白色光と、第２入射面から入射した白色光とは、出射面のうち光軸直交方向に異なる部分から個別に出射される。
【００１４】
このとき、第１入射面から入射した白色光は、第２反射面及び第３反射面を通じてそれぞれ直角に内部反射された後に出射面から出射されるので、第１入射面のうち光軸から光軸直交方向の一方へ遠い部分を通じて入射したものほど、言い換えれば、光軸から光軸直交方向の一方へより傾斜して第１入射面から入射したものほど、当該白色光が出射される出射面部分のうち光軸から光軸直交方向の一方へ遠い部分を通じて出射される。
一方、第２入射面から入射した白色光は、第２入射面の先端から光軸方向に向かって外側へ広がるように傾斜した第１反射面によって光軸方向へ内部反射された後に、第２反射面及び第３反射面によってそれぞれ直角に内部反射されて出射面から出射されるので、光軸から光軸直交方向の一方へより傾斜して第２入射面から入射したものほど、当該白色光が出射される出射面部分のうち光軸から光軸直交方向の一方に近い部分を通じて出射される。
【００１５】
このように、第１入射面から入射した白色光と第２入射面から入射した白色光とは、出射面のうち光軸直交方向に異なる部分から個別に出射されるとともに、これらが出射される２つの出射面部分では、光軸直交方向へより傾斜してＬＥＤ光源から出射された白色光が、光軸直交方向の異なる方向にシフトした部分から出射される。つまり、当該２つの出射面部分では、ＬＥＤ光源からの出射方向に応じた色ムラの変化する方向が互いに光軸直交方向で逆向きとなるように、白色光が出射される。これにより、出射面全体としては、ＬＥＤ光源に起因する色ムラが抑制された白色光が出射されることとなる。
したがって、出射方向に応じた色ムラのある白色光が出射される一般的なＬＥＤ光源を用いた場合であっても、出射面（発光面）での色ムラを抑制することができる。また、出射面には白色光を拡散させるレンズカットが形成されているので、当該出射面での色ムラを更に抑制することができる。
【００１６】
また、導光体内に入射した白色光を第１入射面又は第１反射面によって光軸方向へ向けた後に、第２反射面及び第３反射面によってそれぞれ直角に内部反射させて出射面から出射させているので、導光体（レンズ）によって単純に光を屈折或いは反射させて交錯させていた従来の灯具と異なり、光軸直交方向への形状を自在に変化させた多様な形状の出射面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態における灯具の斜視図である。
【図２】実施形態における灯具の正面図である。
【図３】図２のIII−III線での断面図である。
【図４】実施形態における灯具内での光線軌跡を示す図である。
【図５】従来の一般的なＬＥＤ光源の断面図である。
【図６】従来の灯具の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、本実施形態における灯具１の斜視図であり、図２は、灯具１の正面図であり、図３は、図２のIII−III線での断面図である。
これらの図に示すように、灯具１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）光源２と、ＬＥＤ光源２の前方に配置された導光体３とを備えている。
【００２０】
このうち、ＬＥＤ光源２は、前方への光軸Ａｘを有しており、当該光軸Ａｘを中心に前方へ略放射状に白色光を出射する。このＬＥＤ光源２は、上述した一般的なＬＥＤ光源であり、出射する白色光が出射方向に応じた色ムラを有している。具体的には、ＬＥＤ光源２は、光軸Ａｘに沿った前方へ青みがかった白色光を出射するとともに、出射方向が光軸Ａｘから傾斜するに連れてより黄みがかった白色光を出射する。
【００２１】
導光体３は、ＬＥＤ光源２からの白色光を導光しつつ当該白色光によって発光する無色の透光部材である。この導光体３は、光軸Ａｘ上に配置された正面視円形状の中央部３０と、光軸Ａｘを中心として当該光軸Ａｘに直交する均等間隔の６つのＸ方向へ向けて中央部３０の前部から突設された６つの突設部３１，…とから構成されている。
【００２２】
中央部３０の後部は、光軸Ａｘを回転対称軸として後方へ突出する裁頭円錐状に形成されており、その後端には、後方へ開口する凹部３０ａが形成されている。
凹部３０ａの底部には、後方へ膨出する凸面状（非球面）の第１入射面３０１が、光軸Ａｘを回転対称軸としてＬＥＤ光源２と対向するように形成されている。この第１入射面３０１は、その焦点にＬＥＤ光源２が位置するように配設されており、ＬＥＤ光源２から出射された白色光を光軸Ａｘに沿った方向（以下、光軸Ａｘ方向という）へ屈折させつつ導光体３内へ入射させる。
凹部３０ａの内周面は、第１入射面３０１の周縁部に配設された第２入射面３０２を構成している。この第２入射面３０２は、ＬＥＤ光源２の周囲を囲うように後方へ立設された円錐面であり、ＬＥＤ光源２から出射された白色光のうち第１入射面３０１よりも側方へ向かう白色光を導光体３内へ入射させる。
中央部３０の後部の外周面は、第１反射面３０３を構成している。この第１反射面３０３は、第２入射面３０２の後端から前方に向かって外側（光軸Ａｘから遠い側）へ広がるように傾斜する円錐面となっており、第２入射面３０２から導光体３内へ入射した白色光を光軸Ａｘ方向へ内部反射させる。
【００２３】
中央部３０の前面は、６つの第２反射面３０４，…が連結された面となっている。この第２反射面３０４，…は、突設部３１，…と対応しており、光軸Ａｘ上の交点３０６を基点として、突設部３１，…が突設された６つのＸ方向へ向けて光軸Ａｘに対し４５度の角度で上側が傾斜した平面状に形成されている。当該第２反射面３０４，…は、第１入射面３０１及び第１反射面３０３の光軸Ａｘ方向に位置しており、第１入射面３０１及び第１反射面３０３から光軸Ａｘ方向へ進む白色光を、光軸Ａｘを境に６つのＸ方向へ分岐させつつ内部反射させる。
【００２４】
突設部３１，…は、対応する第２反射面３０４，…の最大幅と等しい幅でＸ方向へ延在しつつ、先端が尖っている。
この突設部３１，…の後面は、複数の第３反射面３１１，…と段面３１ａ，…とがＸ方向へ交互に連なった階段状の面となっている。各段面３１ａは、光軸Ａｘに直交するとともに光軸Ａｘから離れるに連れて段階的に前方に位置するように形成されている。第３反射面３１１，…は、対応する第２反射面３０４と平行に形成されるとともに当該第２反射面３０４のＸ方向に位置しており、第２反射面３０４で光軸Ａｘに直交するＸ方向へ内部反射された白色光を、光軸Ａｘ方向へ個別に内部反射させる。
【００２５】
突設部３１，…の前面は、導光体３内から白色光を出射させる出射面３１２となっている。出射面３１２には、白色光を拡散させるレンズカットが形成されている。この出射面３１２は、第３反射面３１１，…を含む突設部３１の後面の光軸Ａｘ方向に位置しており、第３反射面３１１，…で光軸Ａｘ方向へ内部反射された白色光をレンズカットで拡散させつつ導光体３内から出射させる。
【００２６】
次に、灯具１の発光態様について説明する。
図４は、灯具１内での光線軌跡を示す図である。
この図に示すように、灯具１では、ＬＥＤ光源２から出射される白色光のうち、第１入射面３０１へ出射された白色光が、当該第１入射面３０１により光軸Ａｘ方向へ屈折されつつ導光体３内へ入射した後、第２反射面３０４，…により光軸Ａｘを境に６つのＸ方向へ分岐されつつ内部反射される。分岐されて各突設部３１へ進入した白色光は、Ｘ方向へ断続的に分布する第３反射面３１１，…によってＸ方向に分散されつつ光軸Ａｘ方向へ個別に内部反射された後、出射面３１２から前方へ拡散されつつ出射される。
このとき、第１入射面３０１から導光体３内へ入射した白色光は、当該第１入射面３０１の光軸Ａｘ方向に対向して位置する第２反射面３０４の後側部分３０４ａで内部反射された後、当該後側部分３０４ａのＸ方向に位置する第３反射面３１１，…のうちの内側（光軸Ａｘに近い側）のもので更に内部反射される。したがって、第１入射面３０１を通じて導光体３内へ入射した白色光は、出射面３１２のうちの内側部分３１２ａから前方へ出射され、当該出射面３１２の内側部分３１２ａを発光させる。
【００２７】
一方、ＬＥＤ光源２から出射される白色光のうち、第１入射面３０１よりも側方へ出射された白色光は、第２入射面３０２から導光体３内へ入射して第１反射面３０３により光軸Ａｘ方向へ内部反射された後、第２反射面３０４，…により光軸Ａｘを境に６つのＸ方向へ分岐されつつ内部反射される。分岐されて各突設部３１へ進入した白色光は、Ｘ方向へ断続的に分布する第３反射面３１１，…によってＸ方向に分散されつつ光軸Ａｘ方向へ個別に内部反射された後、出射面３１２から前方へ拡散されつつ出射される。
このとき、第２入射面３０２から導光体３内へ入射した白色光は、当該第２入射面３０２の光軸Ａｘ方向に対向して位置する第２反射面３０４の前側部分３０４ｂで内部反射された後、当該前側部分３０４ｂのＸ方向に位置する第３反射面３１１，…のうちの外側（光軸Ａｘから遠い側）のもので更に内部反射される。したがって、第２入射面３０２を通じて導光体３内へ入射した白色光は、出射面３１２のうちの外側部分３１２ｂから前方へ出射され、当該出射面３１２の外側部分３１２ｂを発光させる。
【００２８】
ここで、第１入射面３０１から入射して出射面３１２の内側部分３１２ａから出射される白色光は、第１入射面３０１のうち光軸Ａｘから遠い部分を通じて入射したものほど、つまり、より大きな傾斜角でＬＥＤ光源２から出射されたものほど、内側部分３１２ａのうちの外側から出射する。そのため、ＬＥＤ光源２から光軸Ａｘにほぼ沿って出射される青みがかった白色光Ｂ１が、出射面３１２の内側部分３１２ａのうちの内側から出射され、ＬＥＤ光源２から斜め前方に出射される黄みがかった白色光Ｙ１が、出射面３１２の内側部分３１２ａのうちの外側から出射される。したがって、出射面３１２の内側部分３１２ａは、内側から外側へ向かって青みがかった白色から黄みがかった白色へのグラデーションがかかった白色に発光する。
一方、第２入射面３０２から入射して出射面３１２の外側部分３１２ｂから出射される白色光は、より大きな傾斜角でＬＥＤ光源２から出射されたものほど、第１反射面３０３の後側で内部反射される結果、外側部分３１２ｂのうちの内側から出射する。そのため、第２入射面３０２から入射する白色光のうち、より小さな傾斜角で出射されるより青みがかった白色光Ｂ２が、出射面３１２の外側部分３１２ｂのうちの外側から出射され、より大きな傾斜角で出射されるより黄みがかった白色光Ｙ２が、出射面３１２の外側部分３１２ｂのうちの内側から出射される。したがって、出射面３１２の外側部分３１２ｂは、内側部分３１２ａと異なり、外側から内側に向かって青みがかった白色から黄みがかった白色へのグラデーションがかかった白色に発光する。
このように、各出射面３１２は、内側部分３１２ａと外側部分３１２ｂとでグラデーションの向きを逆向きとしているので、全体として青みがかった白色と黄みがかった白色とが混色される結果、色ムラが抑制された白色光で発光する。また、出射面３１２は、この白色光を拡散させているので、更に色ムラが抑制された白色光で発光する。
【００２９】
以上の灯具１によれば、各出射面３１２の内側部分３１２ａと外側部分３１２ｂとでＬＥＤ光源２に起因する色ムラのグラデーションの向きを逆向きとしているので、当該出射面３１２全体としては、この色ムラが抑制された白色光が出射されることとなる。したがって、出射方向に応じた色ムラのある白色光が出射される一般的なＬＥＤ光源２を用いた場合であっても、出射面３１２（発光面）での色ムラを抑制することができる。また、出射面３１２には白色光を拡散させるレンズカットが形成されているので、当該出射面３１２での色ムラを更に抑制することができる。
【００３０】
また、導光体３内に入射した白色光を第１入射面３０１又は第１反射面３０３によって光軸Ａｘ方向へ向けた後に、第２反射面３０４及び第３反射面３１１，…によってそれぞれ直角に内部反射させて出射面３１２から出射させているので、導光体（レンズ）によって単純に光を屈折或いは反射させて交錯させていた従来の灯具と異なり、光軸Ａｘに直交する方向への形状を自在に変化させた多様な形状の出射面を形成することができる。
【００３１】
また、複数の第２反射面３０４，…によって白色光を複数のＸ方向へ分岐させているので、複数の出射面３１２からなる大きな面積の発光面を発光させることができる。これにより、輝度を低減させて目にやさしい発光態様とすることができる。
【００３２】
また、出射面３１２を通る白色光が光軸Ａｘ方向に沿った平行光となっているので、当該出射面３１２に形成されるレンズカットを自由度の高い形状のものとすることができる。
【００３３】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１        灯具
２        ＬＥＤ光源
３        導光体
３０      中央部
３１      突設部
３０１    第１入射面
３０２    第２入射面
３０３    第１反射面
３０４    第２反射面
３０４ａ  後側部分
３０４ｂ  前側部分
３１１    第３反射面
３１２    出射面
３１２ａ  内側部分
３１２ｂ  外側部分
Ａｘ      光軸
【図１】
2012119251.tif 000003
【図２】
2012119251.tif 000004
【図３】
2012119251.tif 000005
【図４】
2012119251.tif 000006
【図５】
2012119251.tif 000007
【図６】
2012119251.tif 000008