(57)【要約】【課題】目的外の漏れ光を抑制して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた照明装置を提供する。【解決手段】光源ユニットＬｕは、光の照射方向に向かって拡開し、曲線を回転させた回転曲面の少なくとも一部によって形成された反射面３１を備えている。この反射面３１の焦点Ｆに対して光軸方向にずれているとともに、光軸と略直交する方向に配置された基板２１と、この基板２１に実装された発光素子２２とを有する光源部２を備えている。【選択図】図４
2013114916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射方向に向かって拡開し、曲線を回転させた回転曲面の少なくとも一部によって形成された反射面と；
この反射面の焦点に対して光軸方向にずれているとともに、光軸と略直交する方向に配置された基板と、この基板に実装された発光素子とを備えた光源部と；
を具備することを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
装置本体と；
この装置本体に配設された請求項１に記載の光源ユニットを具備す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】
本発明の実施形態は、夜の景観を美しく演出するライトアップや競技場等における照明を行うのに適する光源ユニット及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、投光器等の照明装置において、光源から放射される光を反射する反射面の形状を放物線を回転させた回転放物面とし、この回転放物面の焦点に光源の光中心を配置するものが知られている。これによって、反射面で反射された光は、略平行光となって集光されて対象物に照射される。したがって、対象物にスポットをあてて照明を行い、効果的に演出するには、光源の光中心を反射面の焦点に配置することが好適となる。
【０００３】
また、近時、光源として長寿命や省電力が期待できるＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子が用いられるようになってきている。この場合、その光出力を増加するため、基板を大きくして基板に複数の発光素子を実装し、発光面の面積を増大することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１７５５８号公報
【特許文献２】国際公開２０１１／０１６２３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、略平行光を照射するため、上記のような発光素子が実装された基板を反射面の焦点に配置すると、発光素子から出射される光のうち、反射面に反射されない直接光が反射面の照射方向端部（開口端部）から照射され、目的外の漏れ光として増加する傾向となる。この漏れ光は、例えば、対象物へ有効に作用することなく、目的外の方向へ不必要に拡散したりする。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、目的外の漏れ光を抑制して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態による光源ユニットは、光の照射方向に向かって拡開し、曲線を回転させた回転曲面の少なくとも一部によって形成された反射面を備えている。また、この反射面の焦点に対して光軸方向にずれているとともに、光軸と略直交する方向に配置された基板と、この基板に実装された発光素子とを備えた光源部を具備している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、目的外の漏れ光を抑制して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。
【図２】同照明装置を示す正面図である。
【図３】同照明装置を示す側面図である。
【図４】図２中、Ｙ−Ｙ線に沿って切断して示す断面図である。
【図５】図３中、Ｘ−Ｘ線に沿って切断して示す断面図である。
【図６】同照明装置における反射体を示す斜視図である。
【図７】同照明装置における光源部を示す斜視図である。
【図８】同照明装置における反射面の焦点と光源部との配置関係を模式的に示す断面図であり、（ａ）は実施形態を示し、（ｂ）は比較例を示している。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。
【図１０】同照明装置における反射面の焦点と光源部との配置関係を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る照明装置において、反射面の焦点と光源部との配置関係を模式的に示す断面図であり、（ａ）は実施形態を示し、（ｂ）は比較例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図８を参照して説明する。図１乃至図５は、照明装置を示し、図６は、反射体を示し、図７は、光源部を示している。さらに、図８は、反射体の反射面における焦点と光源部との配置関係を説明するため模式的に示している。
【００１１】
図１に代表して示すように、照明装置として投光器が示されている。この投光器は、装置本体としての略箱状の筐体１と、この筐体１に配設された光源部２と、この光源部２から出射される光を反射して目的とする方向に照射する反射体３とを備えている。また、光源部２に電力を供給する電源ユニット４と、筐体１を支持するアーム５とを備えている。
【００１２】
筐体１は、図１乃至図５に示すように、アルミニウム合金製のダイカストで作られていて、光の照射方向側、すなわち、前面側が開口して、光源部２及び反射体３が収容される収容空間１１が形成されている。
【００１３】
詳しくは、前面側の開口は、一対の８角形が隣接して一辺で繋ぎ合わされたような形状をなしており、開口から背面側へ向かって各８角形の筒状を形成する内側部分には、複数の光源部２と反射体３とからなる一対の光源装置Ｌｄが配設されている。この８角形の対辺間の距離は、４００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。また、筐体１の背面側であってその外面には、板状の放熱フィン１２が複数突設して形成されている。各放熱フィン１２は、互いに略平行状態となっている。
【００１４】
光源部２は、図７に代表して示すように、ＣＯＢ（chip on board）型のものであって、基板２１と、この基板２１に複数実装された発光素子２２であるＬＥＤチップと、封止部材２３とを備えている。
【００１５】
基板２１は、例えば、白色系の酸化アルミニウム、窒化アルミニウムや窒化ケイ素等のセラミックス材料の平板で一辺が２０ｍｍ〜４０ｍｍの略四角形状に形成されている。表面側には銅箔で形成された配線パターン層が形成されている。また、その上には適宜レジスト層が積層されるようになっている。
【００１６】
さらに、基板２１の一端部側には、配線パターン層に接続された一対の給電端子２４が設けられている。加えて、基板２１の各角部の近傍には、取付け用のねじ貫通孔２５が形成されている。
【００１７】
なお、基板２１の材料には、絶縁材である例えば、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ−４）等の材料又は各発光素子２２の放熱性を高めるうえで、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用することができ、格別その材料が限定されるものではない。
【００１８】
複数の発光素子２２は、ＬＥＤのベアチップからなる。ＬＥＤのベアチップには、例えば、白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するものが用いられている。このＬＥＤのベアチップは、シリコーン樹脂系の絶縁性接着剤を用いて基板２１上にマトリクス状に配置されて接着され、ボンディングワイヤによって配線パターン層に電気的に接続されている。
【００１９】
封止部材２３は、蛍光体層であり、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂にＹＡＧ：Ｃｅ等の蛍光体を適量含有している。封止部材２３は、発光素子２２及び配線パターン層を被覆して略四角形状に形成されている。蛍光体は、発光素子２２が発する光で励起されて、発光素子２２が発する光の色とは異なる色の光を放射する。発光素子２２が青色光を発する本実施形態では、白色光を出射できるようにするために、蛍光体には青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。
【００２０】
なお、発光素子としては、表面実装型のＬＥＤパッケージを用いてもよい。また、砲弾型のＬＥＤを実装するようにしてもよく、実装方式や形式は、格別限定されるものではない。
【００２１】
このような光源部２は、図１、図２、図４及び図５に示すように、筐体１の収容空間１１における背面側（底部）に複数個、具体的には、一つの光源装置Ｌｄあたり４個が９０°回転対称に配設されるようになっている（主として図２参照）。また、基板２１は、その裏面側が筐体１の底部に面接触して熱的に結合され、図示しない取付ねじによって取付けられている。
【００２２】
反射体３は、図６に代表して示すように、アルミニウム等の材料により作られていて、光の照射方向に向かって拡開するように凹面状に形成され、内面側は鏡面仕上げされて反射面３１が形成されている。なお、反射面３１は、鏡面仕上げや白色塗装等が施され、反射率が高くなるように構成される。
【００２３】
反射面３１は、曲線を回転させた回転曲面の一部が複数組合わされて形成されている。詳しくは、放物線を回転させた回転放物面の一部３２が４つ組合わされて形成され、光の照射方向側の開口部は、正面視において４つの円弧が連続して繋ぎ合わされた形状をなしており（但し、隣接する反射体３との合わせ目部分においては直線状となっている）、また、光の照射方向側とは反対側、すなわち、背面側の中央部は鋭角状に突出して形成されている。
【００２４】
さらに、反射体３における各回転放物面の一部３２に対応して円形状の入射開口３３が形成されている。入射開口３３は、光源部２から出射される光が入射する開口であり、回転放物面の一部３２における放物線の軸上であって、背面側に形成されている。この入射開口３３には、光源部２が対向するように配置される。
【００２５】
このように構成された反射体３は、図１及び図２に示すように、一対の反射体３が隣接するように筐体１内に配設されている。具体的には、反射体３の開口部における鍔部３４が筐体１の前面側の開口縁に支持されて配設されるようになっている。
【００２６】
なお、反射面３１は、放物線を回転させた回転放物面によって構成するのが好ましいが、これに限定されない。例えば、回転楕円面等の回転曲面によって構成することもできる。
【００２７】
電源ユニット４は、図１、図３乃至図５に示すように、筐体１の背面側に設けられている。電源ユニット４は、各光源装置Ｌｄに対応して一対備えられていて、筐体１の放熱フィン１２に取付けられている。
【００２８】
電源ユニット４は、８角柱の箱状のケース内に回路部品を収容して構成されており、商用交流電源ＡＣに接続されて、この交流電源ＡＣを受けて直流出力を生成するものである。電源ユニット４は、例えば、全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路及び電流検出手段を接続して構成されている。したがって、電源ユニット４は、光源部２に接続されており、その直流出力を発光素子２２に供給し、発光素子２２を点灯制御するようになっている。なお、電源ユニット４は、外部の直流電源ＤＣに接続されて、直流電源ＤＣを受けて、発光素子に直流出力を供給する形態であってもよい。
【００２９】
なお、電源ユニット４の取付け位置は、筐体１の背面側に限らない。筐体１の側面側に取付けるようにしてもよいし、また、アーム５に取付けるようにしてもよい。さらに、電源ユニット４のケースの形状も取付け位置に応じて適宜変更することができる。
【００３０】
アーム５は、図１乃至図３に示すように、略コ字状に形成されており、筐体１を支持するとともに、照射光を目的の方向に向けて照射できるように調整可能となっている。アーム５は、台座部５１と、この台座部５１の両端側から略直角方向に延出する脚部５２とを備えている。
【００３１】
脚部５２は、筐体１の両側を回動可能に支持しており、つまり、筐体１の仰角を変更可能に、光の照射方向を可変できるように支持している。この仰角の変更は、脚部５２に設けられたハンドル５２ａを締め付け、緩める操作を行うことにより可能となっている。
【００３２】
台座部５１は、構造物等に取付けられて投光器を構造物等に固定設置する部分であり、この台座部５１の略中央部には、回転台部５３が形成されている。回転台部５３は、構造物等にボルト締めされて取付けられる。この場合、筐体１を仰角方向と直交する方向（左右方向）に回動させて、照射光を目的の方向に向けて照射できるように調整可能となっている。
【００３３】
このように照射方向の調整は、台座部５１を構造物等に取付ける際に、回転台部５３によって左右方向の調整を行うことができ、脚部５２に設けられたハンドル５２ａを操作することにより仰角方向の調整を行うことができる。
【００３４】
筐体１の前面側の開口には、パッキンを介して開口を密閉的に閉塞して防水性を確保する透光性の前面カバー６が装着されている。この前面カバー６は、ガラスやポリカーボネートの材料によって構成できる。
【００３５】
以上のような照明装置において、光源部２と、この光源部２に対向する反射面３１とのよって光源ユニットＬｕが構成される。具体的には、一つの光源部２と、この光源部２に対向する回転放物面の一部３２とによって光源ユニットＬｕが構成される。したがって、照明装置は、複数の光源ユニットＬｕが集合して構成されていることとなる。
【００３６】
図４及び図５に示すように、光源ユニットＬｕにおいて、放物面の一部３２によって形成された反射面３１には、放物線の軸上に焦点Ｆがある。この焦点Ｆに対して光源部２は、光軸方向にずれて配置されている。つまり、光源部２は、焦点Ｆの位置に配置されていない。
【００３７】
より詳しくは、光源部２は、焦点Ｆより放物面の反射面３１における頂点側に配置されている。また、基板２１は、光軸と略直交する方向に配置されており、発光素子２２が実装された発光面側が反射体３の入射開口３３に対向するように配置されている。
【００３８】
このような反射面３１の焦点Ｆと、光源部２との配置関係について図８を参照して詳細に説明する。図８は、これらの配置関係を模式的に示す断面図であり、図８（ａ）は、本実施形態を示すものであり、図８（ｂ）は、比較例を示すものである。なお、既述の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付して説明する。
【００３９】
まず、図８（ｂ）の比較例においては、放物面から形成された反射面３１の焦点Ｆに光源部２を配置している。この場合、光源部２の発光素子２２から出射され、反射面３１に反射される光の大部分は平行光となって前面側へ照射される。
【００４０】
しかしながら、光源部２の発光面は、所定の大きさの面積を有しているため、発光素子２２から出射される光のうち、反射面３１に反射されない直接光が最大角度θ２として反射面の開口部から照射され、目的外の漏れ光として拡散されるようになる。
【００４１】
これに対し、図８（ａ）に示すように、本実施形態では、反射面３１の焦点Ｆに対して光軸方向にずらせて、頂点側に光源部２を配置している。このため、発光素子２２から出射される光のうち、反射面３１に反射されない直接光は、最大角度θ１として反射面の開口部から照射され拡散されるようになる。
【００４２】
つまり、漏れ光に関する最大角度θ１＜最大角度θ２の関係となり、本実施形態においては、最大角度θを小さくすることができ、比較例よりも漏れ光を抑制して減少することが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態のように光源部２を反射面３１の焦点Ｆに対してずらせて配置することにより、反射面３１に反射されて前面側へ照射される平行光は、その分減少するが、有効な照射光としての効果には大きな影響を与えないという評価結果が得られている。
【００４４】
次に、本実施形態の作用を説明する。照明装置は、アーム５を例えば、構造物等に取付けて設置し、照射方向を対象物に向けて調整し、電源を投入して使用される。
【００４５】
照明装置の設置状態において、電源ユニット４に電力が供給されると、光源部２における発光素子２２に通電され発光素子２２は発光する。発光素子２２から出射された光は、封止部材２３を透過し、反射体３における入射開口３３を通過して直接又は反射面３１によって反射され前面カバー６を透過して目的とする方向に照射される。この場合、光源部２は、反射面３１の焦点Ｆに対してずれて配置されているので、反射面３１に反射されない漏れ光の拡散を抑制することが可能となる。
【００４６】
また、発光素子２２の発光に伴い熱が発生する。この熱は、基板２１の裏面側から主として筐体１へ伝導され、さらに、複数の放熱フィン１２に伝導されて広い表面積によって効果的に放熱される。これにより発光素子２２の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００４７】
加えて、図４及び図５に示すように、光源部２は、反射面３１における放物面の頂点側をカットするようにして形成された入射開口３３の背面側に位置している。したがって、光源部２が広い面積の発光面を有する場合であっても、この発光面の略全面を入射開口３３に対向させることができ、発光面からの光を利用方向に有効に活用することができる。
【００４８】
さらに、反射体３における入射開口３３の部分と光源部２との間には、間隙Ｇが形成されているため、対流作用が生じ、光源部２の温度上昇を軽減することが可能となる。
【００４９】
以上のように本実施形態によれば、目的外の漏れ光を抑制して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニットＬｕ及びこの光源ユニットＬｕを用いた照明装置を提供することができる。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００５１】
本実施形態の照明装置は、単一の光源装置Ｌｄ及び光源ユニットＬｕによって構成されたものを示している。したがって、光源装置Ｌｄは、光源ユニットＬｕと同一のものであり、光源装置Ｌｄ＝光源ユニットＬｕとなっている。
【００５２】
光源ユニットＬｕは、光源部２と、反射面３１とを備えている。光源部２は、第１の実施形態と同様に、ＣＯＢ（chip on board）型のものであって、基板２１と、この基板２１に複数実装された発光素子２２であるＬＥＤチップと、封止部材２３とを備えている。なお、所望の光出力を実現するため、基板２１の大きさは、第１の実施形態のものよりも若干大きく、発光面の面積が広いものを適用するのが好ましい。
【００５３】
反射体３は、アルミニウム等の材料により作られていて、光の照射方向に向かって拡開するように凹面状に形成され、内面側は鏡面仕上げされて反射面３１が形成されている。
【００５４】
反射面３１は、その略全面が曲線を回転させた回転曲面から形成されている。具体的には、その略全面が放物線を回転させた回転放物面によって形成されている。
【００５５】
また、主として図１０に示すように、反射面３１の焦点Ｆに対して光源部２は、光軸方向にずれて頂点側に配置されている。このため、発光素子２２から出射される光のうち、反射面３１に反射されない直接光は、最大角度θ１として最大角度θが小さくなって反射面３１の開口部から照射され拡散されるようになる。
【００５６】
したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、目的外の漏れ光を抑制して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニットＬｕ及び照明装置を提供することができる。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は、図８に相当する反射面３１の焦点Ｆと、光源部２との配置関係を示している。図１１（ａ）は、本実施形態を示すものであり、図１１（ｂ）は、比較例を示すものである。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００５８】
図１１（ａ）に示すように、本実施形態では、反射面３１の焦点Ｆに対して光軸方向にずらせて、頂点側とは反対側（上側）に光源部２を配置している。この場合、反射面３１は、回転放物面の開きが比較的狭くなるように形成されていて、つまり、湾曲度が大きくなるように形成されている場合を示している。
【００５９】
図１１（ｂ）に示すように、反射面３１における回転放物面の開きが狭く形成されている場合、反射面３１の焦点Ｆは、頂点側に近づくこととなる。このため、仮に、光源部２に発光面の面積が広いものを用い、この光源部２を焦点Ｆに配置しようとすると、反射体３の入射開口３３が小さくなるため、光源部２からの光が有効に利用されないという問題が生じる。
【００６０】
本実施形態によれば、光源部２を反射面３１の焦点Ｆに対して光軸方向にずらせて、上側に配置しているので、入射開口３３を大きく形成することができ、光源部２の発光面を入射開口３３に対向させて光源部２からの光を有効に利用することが可能となる。
【００６１】
なお、この場合、図１１（ｂ）に示す比較例に比し、漏れ光に関する最大角度θ１は、大きくなる。しかしながら、もともと反射面３１における回転放物面の開きが狭く形成されている場合であり、漏れ光の拡散は、回転放物面の開きが狭く形成されていることによって抑制されているものである。
【００６２】
したがって、本実施形態によれば、光源部２の発光面を有効に利用しつつ、目的外の漏れ光を抑制して対象物へ有効に光を照射できる効果を奏することが可能となる。
【００６３】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記各実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
【００６４】
例えば、反射面は、回転放物面に限らず、回転楕円面等の曲面状に形成することができる。また、発光素子とは、ＬＥＤや有機ＥＬ等の固体発光素子である。発光素子の実装は、ＣＯＢ（chip on board）型によるのが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されるものではない。ＳＭＤ（surface mount device）型によって実装されるものであってもよい。
【００６５】
また、発光素子の発光色は、白色に限らず、赤色、緑色や青色の発光色にしたり、これらを混色して所望の発光色にしたり、また、可変色とするように構成してもよい。
さらにまた、照明装置としては、投光器が好適であるが、屋内又は屋外で使用される各種照明器具に適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・装置本体（筐体）、２・・・光源部、
３・・・反射体、４・・・電源ユニット、
５・・・アーム、６・・・前面カバー、
２１・・・基板、２２・・・発光素子（ＬＥＤ）、
２３・・・封止部材、３１・・・反射面、
３２・・・回転放物面の一部、３３・・・入射開口、
Ｌｄ・・・光源装置、Ｌｕ・・・光源ユニット、
Ｆ・・・反射面の焦点
【図１】
2013114916.tif 000003
【図２】
2013114916.tif 000004
【図３】
2013114916.tif 000005
【図４】
2013114916.tif 000006
【図５】
2013114916.tif 000007
【図６】
2013114916.tif 000008
【図７】
2013114916.tif 000009
【図８】
2013114916.tif 000010
【図９】
2013114916.tif 000011
【図１０】
2013114916.tif 000012
【図１１】
2013114916.tif 000013