(57)【要約】【課題】  見栄えと効率に優れたＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】  照明装置１は、前方に向かって光を出射する光源としてのＬＥＤ２ａ〜２ｆと、光源の前方に配置され、第１の主面３ａと第１の主面３ａに対向する第２の主面３ｂを有する光学部材３と、を備え、光学部材３の第１の主面３ａには、第１の光学素子３１が設けられ、光学部材３の第２の主面３ｂには、第２の光学素子３２が設けられ、第１の光学素子３１と第２の光学素子３２とは、互いに形状が異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方に向かって光を出射する光源と、
前記光源の前方に配置され、第１の主面と該第１の主面に対向する第２の主面を有する光学部材と、を備える照明装置であって、
前記光学部材の前記第１の主面には、第１の光学素子が設けられ、
前記光学部材の前記第２の主面には、第２の光学素子が設けられ、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは、互いに形状が異なることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子のうち、一方は光軸に対して曲面を有し、他方は光軸に対して傾斜する傾斜平面を有す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】
前記曲面を有する光学素子は、ドーム状に形成され、
前記傾斜平面を有する光学素子は、ピラミッド状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とが、それぞれ格子状に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源を複数有し、一つの光源を中心として残りの光源が回転対称に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
【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】
指向性の強いＬＥＤを光源に用いたダウンライトなどの照明装置では、装置を見込んだ際のグレア感（眩しさ）や粒々感（「ホットスポット」とも呼ばれるＬＥＤの輝き）を軽減して見栄えを良くするために、一般的にはＬＥＤの前面側に拡散板を配置させている。
しかしながら、ホットスポットをより確実に抑制するために、拡散板の拡散性を大きくすると、拡散板を透過する光量が低下する（装置の効率が低下する）という問題が発生する。このような問題を解決するために、例えば、特許文献１の照明装置では、円筒状または球面状の微細構造部が両面に形成された板状の光学部材をＬＥＤの前面側に配置させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６４５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の照明装置のように、微細構造部を形成するのみではホットスポットを十分に抑制できない場合があり、更なる改善が求められている。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みて行われたものであり、見栄えと効率に優れたＬＥＤ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】
本発明者は、上記課題を解決するために、ＬＥＤの前面側に配置させる光学部材の表裏両面に形成する光学素子（微細構造部）の形態を種々検討したところ、表裏両面に互いに異なる光学素子をそれぞれ設けることにより、ホットスポットが効果的に抑制できるという知見を得るに至り、本発明を完成させた。
【０００７】
（１）本発明の照明装置は、前方に向かって光を出射する光源と、前記光源の前方に配置され、第１の主面と該第１の主面に対向する第２の主面を有する光学部材と、を備える照明装置であって、前記光学部材の前記第１の主面には、第１の光学素子が設けられ、前記光学部材の前記第２の主面には、第２の光学素子が設けられ、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは、互いに形状が異なる。
【０００８】
（２）上記（１）において、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子のうち、一方は光軸に対して曲面を有し、他方は光軸に対して傾斜する傾斜平面を有する。
（３）上記（２）において、前記曲面を有する光学素子は、ドーム状に形成され、前記傾斜平面を有する光学素子は、ピラミッド状に形成されている。
【０００９】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１において、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とが、それぞれ格子状に設けられている。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１において、前記光源を複数有し、一つの光源を中心として残りの光源が回転対称に配置されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、見栄えと効率に優れたＬＥＤ照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る照明装置の正面図であって、点状光源を透かして示した図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ断面図である。
【図２】第１の光学素子を説明する図である。
【図３】第２の光学素子を説明する図である
【図４】第２の光学素子３２の変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る照明装置１の輝度分布を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る照明装置のメカニズムについて説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る照明装置のメカニズムについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００１３】
（全体構成）
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る照明装置の正面図であって、点状光源を透かして示した図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ断面図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る照明装置１は、前方に向かって光を出射する点状光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）２ａ〜２ｆと、ＬＥＤ２ａ〜２ｆの前方に所定の距離（例えば、２０ｍｍ）を置いて配置される円板状（例えば、６０ｍｍφ）の光学部材３と、ＬＥＤ２ａ〜２ｆと光学部材３を一体に保持する筺体４と、を備えている。図１（ａ）において光学部材３は透かして示している。ＬＥＤの数は、本実施形態では６個（複数）であり、図に示したように、中心に配置される１つのＬＥＤ２ａと、その外周側に等間隔（回転対称）に配置される５つのＬＥＤ２ｂ〜２ｆとから構成されている。
本発明は、光学部材３に特徴があるため、以下では光学部材３について説明する。
【００１４】
（光学部材３）
光学部材３は、透明な部材（樹脂材料）を用いて成形され、ＬＥＤ２ａ〜２ｆと対向する入射面（第１の主面）３ａの略全域に複数の「第１の光学素子（後述の３１）」が形成され、入射面と対向する出射面（第２の主面）３ｂの略全域に複数の「第２の光学素子（後述の３２）」が形成されている。第１の光学素子３１と第２の光学素子３２とは、互いに形状が異なるように形成されているため、入射した光の進行方向が互いに異なるよう制御できる。
【００１５】
（第１の光学素子（「ディンプル」）３１）
図２は第１の光学素子を説明する図である。
第１の光学素子３１の各々は、光軸に対して曲面を外形面に有する凸状のディンプル（ドーム形状の凸部）である。また、複数の第１の光学素子３１は、千鳥格子状に配置され、全体としてフライアイレンズを構成している。第１の光学素子３１におけるＸ方向のピッチ、Ｙ方向のピッチ、バイトＲ、最大深さ及び接触角の一例を表１に示す。
【表１】
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【００１６】
（第２の光学素子（「ピラミッド」）３２）
図３は第２の光学素子３２を説明する図、図４は第２の光学素子３２の変形例を示す図である。図３に示すように、第２の光学素子３２の各々は、光軸に対して傾斜する傾斜平面を有し、回転対称に配置された４つの傾斜面を外形面に有するピラミッド（尖頭四角錐）形状をなし、凹状に形成されている。なお、図３には接頭四角錐の例を示しているが、図４に示すように尖頭四角錐のものを適用することもできる。また、複数の第２の光学素子３２は、格子状に配置されている。第２の光学素子３２における三角形の角度、底面幅及び高さの例を表２に示す。
【表２】
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【００１７】
図５は、本発明の実施形態に係る照明装置１の輝度分布を説明する図である。図５では、いずれも出射面（第２の面）３ｂにおける正面方向（光軸方向）の輝度分布を解析した結果であり、輝度の大きさを色表示したものである。本発明の実施形態の照明装置１（図５（ｃ））は、両面にディンプルを設けた参考例１（図５（ａ））および両面にピラミッドを設けた参考例２（図５（ｃ））と比較すると、ホットスポットがほとんど認められないレベルまで出射面の全域にわたって光が均一に分散されていることが分かる。そのレベルは、従来例１（透過率が６５％の、内部に拡散材が分散された拡散板を使用した場合）と略同様である。なお、参考例１と参考例２は、両面に同一の光学素子を設けた例である。
【００１８】
次に、効率（光学部材から出射される光束／ＬＥＤから出射される光束×１００）を比較すると、本実施形態の照明装置の値８６％は、参考例１の値９０％および参考例２の値８５％と略同様であり、従来例１の値６５％よりも明らかに大きいことが分かる。
これらの解析結果から、本実施形態に係る照明装置１は、効率を低下させることなくホットスポットを抑制できることが示されたことになる。
【００１９】
図６及び図７は、本発明の実施形態に係る照明装置のメカニズムについて説明する図である。図６（ａ）は光学部材を配置しない場合（検討１）の、仮想的な出射面における正面方向の輝度分布を示し、同図（ｂ）は、（出射面にピラミッドを設けずに）入射面にディンプルを形成した場合（検討２）の正面方向の輝度分布を示し、同図（ｃ）は、（入射面にディンプルを設けずに）出射面にピラミッドを形成した場合（検討３）の正面方向の輝度分布を示している。
【００２０】
まず、検討１の輝度分布と検討２の輝度分布を比較すると、入射面にディンプルが設けられた光学部材をＬＥＤの前方に配置することにより、各ＬＥＤの光軸を中心として周囲に光が均等に拡散されることが分かる（図７（ａ）参照）。
【００２１】
次に、検討１の輝度分布と検討３の輝度分布を比較すると、出射面にピラミッドが設けられた光学部材をＬＥＤの前方に配置することにより、各ＬＥＤの光軸を基準として光が周囲に拡散さているが、光軸近傍には殆ど光が認められず、各ＬＥＤの光軸を中心とする所定の径の円周上の４等分割された各位置に光が分散されていることが分かる。このような輝度分布は、ピラミッドの外形面に含まれる４つ傾斜面のそれぞれに入射する光線の入射角度に応じた屈折・反射作用によって生じているものと考えられる（図７（ｂ）参照）。
【００２２】
次に、第２の輝度分布と第３の輝度分布を比較すると、互いに相補的な領域から光が出射される関係にあることが分かる。このことから、検討２の構成と検討３の構成を有する本発明に係る光学部材を用いた場合には、第１の光学素子と第２の光学素子の偏向・拡散作用が適度に組み合わされた結果として、正面方向の輝度分布が出射面の全域にわたって均一化されたと考えることができる。
【００２３】
なお、出射面における輝度分布は、ＬＥＤの配置や、ＬＥＤと光学部材の距離、各ＬＥＤの指向特性、各光学素子の形状等によって制御することができる。また、各光学素子の形状としては、光学素子がドーム形状の場合には最大接線角度、光学素子が角錐形状の場合には傾斜面の傾斜角度や、傾斜面の数、（接頭多角錐の場合には）傾斜面と平坦面の面積比が、輝度分布を調整する上での主な要素として挙げられる。
【００２４】
次に本発明の実施形態に係る照明装置の変形例について説明する。
第１の光学素子３１を第２の面３ｂに設け、第２の光学素子３２を第１の面３ａに設けるようにしてもよい。このように構成することによって、光学素子から出射する光の配向分布が広がる傾向にある（ビーム角として、８０°→９０°）。拡散型のダウンライトを組み立てる場合には有利な構成となる。
【００２５】
第２の光学素子３２は、４角錐に代えて、三角錐等の他の多角錐状としてもよい。第１の光学素子３１についても、第２の光学素子３２との間で相補的な輝度分布となるものであればよく、例えば、複数の平面から構成されたものでもよい。第２の光学素子３２については、平坦面を必要とする場合には、接頭ではなく、隣接する第１の光学素子３１間に平坦面を設けるようにしてもよい。第１の光学素子３１および第２の光学素子３２は、凹でも凸でもよい。光学部材３の平面形状は、円形に代えて、矩形など他の形状であってもよい。当然ながら、光学部材３の形状に応じて、複数のＬＥＤを適宜配置させることができる。
【００２６】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００２７】
１  照明装置
２ａ〜２ｆ  ＬＥＤ
３  光学部材
３ａ  入射面（第１の主面）
３ｂ  出射面（第２の主面）
３１  第１の光学素子
３２  第２の光学素子
４  筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図５】
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【図６】
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