(57)【要約】【課題】半導体光源の仕様によらずに同等の配光パターンを実現できる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１は、半導体光源３と半導体光源３から出射される光の出射領域を囲む光源囲み部材１０とを有する。光源囲み部材１０は、半導体光源３から出射される光を繰り返し反射させる反射面Ｒを備えた反射部２０と、レンズ部３０を有する。少なくとも反射面Ｒの一部に、半導体光源３から出射された光の少なくとも一部が反射面Ｒで繰り返し反射されて到達される位置に光取出開口Ｈが設けられている。レンズ部３０は、光取出開口Ｈを通過して入射した光をその外部へ出射させるように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光源と、
前記半導体光源から出射される光の出射領域を囲む光源囲み部材と、を有し、
前記光源囲み部材は、
前記半導体光源から出射される光を繰り返し反射させる反射面を備えた反射部と、
前記反射部で反射された光が入射するレンズ部と、を有し、
少なくとも前記反射面の一部に、前記半導体光源から出射された光の少なくとも一部が前記反射面で繰り返し反射されて到達される位置に光取出開口が設けられ、
前記レンズ部は、前記光取出開口を通過して入射した光を前記レンズ部の外部へ出射させるように配置されている、照明装置。
【請求項２】
前記反射面は光を拡散反射させる拡散反射面である、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記レンズ部は、前記光取出開口と対向する位置に凹部を備えている、請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記半導体光源は、搭載基板に搭載されており、
前記搭載基板の表面が補助反射面とされており、前記補助反射面は入射した光を前記反射面に向かって反射させる、請求項１から３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
複数の前記半導体光源が、前記反射面に向けて光を出射するように設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
複数の前記半導体光源は互いに波長の異なる光を出射する、請求項５に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの半導体光源を有する照明装置が、特許文献１などにより知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１８４７０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなＬＥＤを有する照明装置において、モデル変更などにより、ＬＥＤの仕様が変更になることがある。このとき、ＬＥＤごとにパッケージサイズやダイの個数や高さが異なり、ニアフィールド配光も異なってしまうため、新しい仕様のＬＥＤに合わせて照明装置のレンズ部の再設計が必要になっていた。
【０００５】
そこで本発明は、半導体光源の仕様によらずに同等の配光パターンを実現できる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】
【０００６】
本発明にかかる照明装置は、
半導体光源と、
前記半導体光源から出射される光の出射領域を囲む光源囲み部材と、を有し、
前記光源囲み部材は、
前記半導体光源から出射される光を繰り返し反射させる反射面を備えた反射部と、
前記反射部で反射された光が入射するレンズ部と、を有し、
少なくとも前記反射面の一部に、前記半導体光源から出射された光の少なくとも一部が前記反射面で繰り返し反射されて到達される位置に光取出開口が設けられ、
前記レンズ部は、前記光取出開口を通過して入射した光を前記レンズ部の外部へ出射させるように配置されている。
【０００７】
本来、半導体光源の種類や形状により、半導体光源はそれぞれ特有の配光特性を有する。そのため、本発明に係る照明装置とは異なり、半導体光源とレンズ部の位置関係やレンズ部の形状によって、所望の配光パターンを得る照明装置においては、半導体光源の形状、大きさ、種類などが変わると、同じレンズ部を用いても、レンズ部から出射される光の配光パターンが変わってしまう。また、半導体光源の搭載位置がずれた場合でも、レンズ部から出射される光の配光パターンが変わってしまう。
ところが、本発明に係る照明装置によれば、半導体光源から出射された光の少なくとも一部を反射面で繰り返し反射させることにより、光取出開口に到達するまでに光の指向性が小さくなる。このため、半導体光源の仕様にかかわらず、この光取出開口を点光源としてみなしてレンズ部の位置や形状を設定し、光取出開口を通過して入射した光をその外部に向けて出射するようにレンズ部を配置することにより、所望の配光パターンを得ることができる。これにより、異なる仕様の半導体光源を用いても、レンズ部から同じような配光パターンを有する光を出射させることができる。
【０００８】
また、本発明に係る照明装置によれば、半導体光源から出射した光が繰り返し反射されて光取出開口に到達する間に、該光の出発点である半導体光源の位置による光取出開口における光の指向性に与える影響が、小さくなる。このため、半導体光源の搭載位置が目的位置からずれていても、レンズ部の位置を調整することなく所望の配光パターンが得られる。そこで、半導体光源の搭載位置の位置決め精度を緩和して製品の歩留まりを高められる。
【０００９】
上述した本発明に係る照明装置において、
前記反射面は光を拡散反射させる拡散反射面であってもよい。
半導体光源から出射させた光を拡散反射面で拡散反射させることにより、光取出開口から指向性のより少ない光を出射させることができる。
【００１０】
上述した本発明に係る照明装置において、
前記レンズ部の前記光取出開口と対向する位置に凹部が設けられていてもよい。
光取出開口から出射した光を、凹部によって左右方向に大きく屈折させることができ、広い範囲を照らす配光パターンを薄いレンズ部で形成しやすい。
【００１１】
上述した本発明に係る照明装置において、
前記半導体光源は、搭載基板に搭載されており、
前記搭載基板の表面が補助反射面とされており、前記補助反射面は入射した光を前記反射面に向かって反射させてもよい。
搭載基板の補助反射面が、入射した光を反射面に向かって反射させることにより、光の利用効率を高められる。
【００１２】
上述した本発明に係る照明装置において、
複数の前記半導体光源が、前記反射面に向けて光を出射するように設けられていてもよい。
本発明に係る照明装置によれば、複数の半導体光源から出射され反射面により繰り返し反射されて光取出開口に到達する光は、複数の半導体光源の個々の搭載位置に基づく指向性を持たない。このため、複数の半導体光源を設けても、それぞれの搭載位置によらずに、光取出開口から指向性の少ない光を出射させることができる。
例えば、複数の半導体光源を段階的にオフにすることにより、光量を段階的に調整可能な照明装置を提供できる。
【００１３】
上述した本発明に係る照明装置において、
複数の前記半導体光源は互いに波長の異なる光を出射してもよい。
本発明に係る照明装置によれば、光取出開口から出射される光は、半導体光源の搭載位置に基づく指向性を持たない。このため、それぞれ波長の異なる光を出射するそれぞれの半導体光源から出射した光は、光取出開口に到達する間に、他の波長の光と混在することになる。このため、光取出開口から出射される光は、指向性を持たず、かつ、色むらのない光となる。
例えば、波長の異なる個々の半導体光源のオン／オフを制御することで、調光や色調を変化可能な照明装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体光源の仕様によらずに同等の配光パターンを実現できる照明装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る照明装置の断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明の変形例に係る照明装置を示す図である。
【図４】本発明の変形例に係る照明装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る照明装置の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る照明装置１の断面図である。なお、以降の説明において、図１における下方を前方、図１における上方を後方と呼ぶ。図１に示すように、照明装置１は、前方に光を投影する装置である。照明装置１は、ランプボディ２と、半導体光源３と、光源囲み部材１０反射部２０と、回路基板４とを有している。ランプボディ２と光源囲み部材１０とにより、照明装置１の内部に灯室が形成されている。
【００１８】
半導体光源３は搭載基板５の前面に搭載されている。光源囲み部材１０は、半導体光源３を覆う姿勢で、搭載基板５の前面に搭載されている。半導体光源３は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や有機ＥＬなどを用いることができる。
【００１９】
搭載基板５の背面には、ヒートシンク６が取り付けられている。ヒートシンク６には、回路基板４が取り付けられている。回路基板４は、半導体光源３へ電力を供給する。ヒートシンク６は、多数のフィンを有する放熱部７を有している。放熱部７は、半導体光源３および回路基板４で生じた熱を、ランプボディ２との接触部（図示しない）を介して灯室外に放熱している。
【００２０】
図２は、図１の一部を拡大して示す拡大図である。図２に示すように、光源囲み部材１０は、半導体光源３から出射される光の出射領域を囲む部材である。光源囲み部材１０は、反射部２０と、反射部２０より前方に設けられたレンズ部３０とを有している。レンズ部３０と搭載基板５との間に反射部２０が設けられている。
【００２１】
反射部２０の搭載基板５と向かい合う面には、搭載基板５との間に略円錐状の空間Ｓを形成する凹部２１が設けられている。
【００２２】
この凹部２１の半導体光源３と向かい合う面には反射面Ｒが設けられている。この反射面Ｒは、半導体光源３から出射される光を、反射部２０の内部（円錐状の空間Ｓ）で繰り返し反射させる。この反射面Ｒは、入射した光を拡散させながら反射する拡散反射面であると好ましい。例えば、表面粗さＲａが７μｍ〜１００μｍの乳白板により拡散反射面を形成することができる。あるいは、該反射面Ｒを、白色シルク（白色塗料）で反射面処理してもよい。
【００２３】
反射面Ｒには、半導体光源３から出射された光の少なくとも一部が反射面Ｒと後述する補助反射面Ｒ１により繰り返し反射されて到達される位置に光取出開口Ｈが設けられている。なお、半導体光源３から出射された光の他の一部が、直接光取出開口Ｈに到達するように、構成されていてもよい。光取出開口Ｈは、反射面Ｒに設けられた開口である。本実施形態においては、凹部２１の前端（円錐状の空間Ｓの頂点）の位置に光取出開口Ｈが設けられている。
【００２４】
光源囲み部材１０のうち、光取出開口Ｈより前方の部位は、投影レンズとして機能するレンズ部３０である。レンズ部３０には、反射部２０で反射された光が入射する。レンズ部３０は、光取出開口Ｈを通過した光が入射され、入射された光をレンズ部３０の外部へ出射させるように配置されている。本実施形態では、レンズ部３０は光取出開口Ｈを覆うように光源囲み部材１０に設けられている。本実施形態においては、レンズ部３０は、その焦点が光取出開口Ｈに位置するように設けられている。
【００２５】
＜効果＞
本実施形態に係る照明装置１によれば、半導体光源３から出射された光の少なくとも一部が反射面Ｒと補助反射面Ｒ１により繰り返し反射され、光取出開口Ｈに到達するまでに光の指向性が小さくなる。このため、異なる半導体光源３を用いても、光取出開口Ｈからは指向性の少ない同じような特性の光を取り出すことができる。
このため、半導体光源３の仕様にかかわらず、この光取出開口Ｈを点光源としてみなしてレンズ部３０の位置や形状を設定し、光取出開口Ｈを通過した光を外部に向けて出射するようにレンズ部３０を配置して、所望の配光パターンを得ることができる。これにより、異なる仕様の半導体光源３を用いても、レンズ部３０から同じような配光パターンを有する光を出射させることができる。
【００２６】
また、本実施形態に係る照明装置１によれば、半導体光源３から出射した光が多重反射されて光取出開口Ｈに到達する間に、該光の出発点である半導体光源３の位置による光取出開口Ｈにおける光の指向性に与える影響が、小さくなる。つまり、半導体光源３の位置によらずに、光取出開口Ｈからは指向性の少ない同じような特性の光を取り出すことができる。
このため、半導体光源３の搭載位置が目的位置からずれていても、レンズ部３０の位置を調整することなく所望の配光パターンが得られる。そこで、半導体光源３の搭載位置の位置決め精度を緩和して製品の歩留まりを高められる。
【００２７】
なお、反射面Ｒは、上述したように、光を拡散反射させる拡散反射面であることが好ましい。半導体光源３から出射された光を拡散反射面で拡散反射させることにより、光取出開口Ｈから指向性のより少ない光を出射させることができる。
なお、反射面Ｒとして、光源囲み部材１０に乳白板を張り付けてもよいし、白色シルクにより反射面処理をしてもよい。あるいは、光源囲み部材１０や搭載基板５に蒸着により金属の反射面Ｒを形成してもよい。
【００２８】
本実施形態に係る照明装置１において、搭載基板５の前面に半導体光源３が搭載されている。搭載基板５の前面は補助反射面Ｒ１とされている。この補助反射面Ｒ１は、入射した光を反射面Ｒに向かって反射させる。これにより、半導体光源３から出射された光は反射面Ｒと補助反射面Ｒ１により繰り返し反射される。搭載基板５の前面も入射した光を効率よく反射させることにより、光の利用効率が高められている。
【００２９】
ところで、光取出開口Ｈに到達する光は、多様な方向から入射する。
本実施形態とは異なり、光が光取出開口からレンズ部に入射する際の入射面が平坦面であると、光取出開口Ｈに到達しようとする光の一部がレンズ部３０に浅い角度で入射し、該平坦面が全反射面として機能してしまい、レンズ部３０に入射できなくなるおそれがある。
そこで、本実施形態に係る照明装置１においては、レンズ部３０は、光取出開口Ｈと対応する位置に穴部３１を有している。穴部３１は、前方に向かって凹んだ半球状の形状をしている。この穴部３１により、光取出開口Ｈに到達した光の全反射が生じにくく、該光をレンズ部３０に入射させやすい。
また、穴部３１は、光取出開口Ｈに到達した光を左右方向に大きく屈折させることができる。これにより、左右方向に広い範囲を照らす配光パターンを薄いレンズ部３０で形成しやすい。
もっとも、半導体光源３から出射される光が全反射を起こさずにレンズ部３０に入射することができれば、レンズ部３０に穴部３１を設けなくてもよい。
【００３０】
また、本実施形態に係る照明装置１においては、反射部２０とレンズ部３０が一体化された光源囲み部材１０とされている。これにより、部品点数が削減されている。また、レンズ部３０と光取出開口Ｈとを一部品に作りこむことにより、レンズ部３０の焦点の位置と光取出開口Ｈとの位置決め精度が高められている。
【００３１】
＜変形例＞
次に、本発明の各種変形例に係る照明装置１Ａ〜１Ｆを図３および図４を用いて説明する。図３および図４は、本発明の変形例に係る照明装置１Ａ〜１Ｆの図２と同様の部分拡大図である。
【００３２】
上述した実施形態では、反射部２０とレンズ部３０とが光源囲み部材１０として一体的に形成された例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図３の（ａ）に示すように、反射部２０Ａとレンズ部３０Ａとが別体であってもよい。不透明の樹脂や金属により反射部２０Ａを形成し、その前部に透明な樹脂製のレンズ部３０Ａを取り付けるように構成してもよい。
【００３３】
あるいは、図３の（ｄ）に示すように、半導体光源３を搭載する搭載基板５Ｄと反射部２０Ｄとが一体化されていてもよい。図３の（ｄ）に示した例においては、反射部２０Ｄの前面に反射面Ｒ、レンズ部３０Ｄの背面に補助反射面Ｒ１が設けられている。
【００３４】
図１，２に示した実施形態では、凹部２１が略円錐状の空間Ｓを形成する例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図３の（ｂ）に示すように、凹部２１がドーム状の空間を形成してもよい。または、図３の（ｃ）に示すように、反射面Ｒや補助反射面Ｒ１は、複数の平面の組み合わせで構成することができる。あるいは図示しないが、反射面Ｒや補助反射面Ｒ１は、複数の曲面や、複数の平面と曲面の組み合わせで構成してもよい。
なお、図３の（ｂ）に示したように、半導体光源３から出射される光がレンズ部３０に入射することができれば、レンズ部３０に穴部３１を設けなくてもよい。
【００３５】
図１，２に示した実施形態では、単一の半導体光源３が設けられた例を説明したが、本発明はこれに限られない。図３の（ｂ）および（ｃ）に示すように、複数の半導体光源３を設けてもよい。
複数の半導体光源３から出射され反射面Ｒおよび補助反射面Ｒ１により繰り返し反射され光取出開口Ｈを通過する光は、複数の半導体光源３の個々の搭載位置に基づく指向性を持たない。このため、複数の半導体光源３を設けても、それぞれの搭載位置によらずに、光取出開口Ｈから指向性の少ない光を出射させることができる。
例えば、複数の半導体光源３を回路基板４（図１参照）により段階的にオン／オフを制御することにより、光量を段階的に調整可能な照明装置１Ｂ，１Ｃを提供できる。
また、図示しないが、複数の半導体光源３に対応する数だけ光取出開口Ｈを設けてもよい。あるいは、半導体光源３の個数と、光取出開口Ｈの個数が一致していなくてもよい。
【００３６】
図３の（ｂ）および（ｃ）に示したように、複数の半導体光源３を設けた場合に、複数の半導体光源３は互いに波長の異なる光を出射するように構成してもよい。
光取出開口Ｈを通過した光は、半導体光源３の搭載位置に基づく指向性を持たない。このため、それぞれ波長の異なる光を出射するそれぞれの半導体光源３から出射した光は、光取出開口Ｈを通過するまでの間に、他の波長の光と混在することになる。このため、光取出開口Ｈを通過した光は、指向性を持たず、かつ、色むらのない光となる。
例えば、波長の異なる個々の半導体光源３のオン／オフを回路基板４で制御することで、調光や色調を変化可能な照明装置１を提供できる。
【００３７】
複数の半導体光源３は、搭載基板５Ｂ，５Ｃにおいて、図３の（ｂ）に示したように共通の面の上に搭載されていても、図３の（ｃ）に示したように段違いの面の上にそれぞれ搭載されていてもよい。上述したように、光取出開口Ｈから出射される光は、半導体光源３の搭載位置に基づく指向性を持たない。このため、半導体光源３の搭載位置を揃えなくても、複数の半導体光源３から出射された光を均一な光として光取出開口Ｈから出射させることができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、半導体光源３の発光面の法線方向の延長線上にレンズ部３０を設けた例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図４に示すように、半導体光源３の発光面の法線方向Ｘと、レンズ部３０Ｅの光軸方向Ｙとが交差するように設けてもよい。
【００３９】
なお、上述した実施形態および変形例において、単一の光取出開口Ｈを設けた例を説明したが、本発明はこれに限られない。複数の光取出開口と、それぞれの光取出開口を覆うように複数のレンズ部を設けてもよい。
【００４０】
なお、上述した実施形態および変形例において、レンズ部３０は、その焦点が光取出開口Ｈと一致するように設けた例を説明したが、本発明はこれに限られない。照明装置の用途に合わせて、投影レンズの焦点が光取出開口からずれた点に位置するように、レンズ部を設けてもよい。あるいは、本発明に用いることのできるレンズ部の種類は、投影レンズに限られない。例えば、凹レンズ、凸レンズ、球面レンズ、非球面レンズ、半球レンズ、シリンドリカルレンズ、などを挙げることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１：照明装置
２：ランプボディ
３：半導体光源
４：回路基板
５：搭載基板
６：ヒートシンク
７：放熱部
１０：光源囲み部材
２０：反射部
２１：凹部
３０：レンズ部
Ｓ：多重反射空間
Ｈ：光取出開口
Ｒ：反射面
Ｒ１：補助反射面
【図１】
2016162638.tif 000003
【図２】
2016162638.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016162638.tif 000006