JP2010153044A

JP2010153044A - 光源ユニット及び照明器具

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Publication number: JP2010153044A
Application number: JP2008326677A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Watanabe; 博明渡邉; Keiichi Shimizu; 恵一清水; Akimichi Takahashi; 章道高橋; Kozo Ogawa; 光三小川; Erika Takenaka; 絵梨果竹中; Shinji Nogi; 新治野木; Shinichi Kamishiro; 真一神代
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】光源の所定の光量を確保しつつ、グレアを抑制できる照明器具を提供すること目的とする。
【解決手段】本発明は、発光面を構成する基板３１と、この基板３１に実装され、発光面の中央部に配設された発光素子３２ａ及び、この発光素子３２ａの周囲部に配設され、当該発光素子３２ａに対して相対的に輝度が低い複数の発光素子３２ｂとを備え、光源の所定の光量を確保しつつ、グレアを抑制できる光源ユニット３及び照明器具である。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源としてＬＥＤ等の発光素子を用いる光源ユニット及び照明器具に関する。

近年、光源としてＬＥＤ等の発光素子を基板に複数配設して所定の光量を得るようにする照明器具が開発されている。また、従来、基体に複数のＬＥＤを配置した照明基板を取付けて蛍光灯型ＬＥＤランプを構成し、この蛍光灯型ＬＥＤランプを取付けてなる蛍光灯型照明器具が提案されている（特許文献１参照）。さらに、基板に多数の高輝度ＬＥＤを列設した蛍光灯互換タイプのＬＥＤ蛍光灯が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００７−１２２９３３号公報特開２００８−１３０５３５号公報

しかしながら、これら従来のものにおいて、光源の光量をさらに増やす場合には、ＬＥＤ素子の数を増加したり、ＬＥＤ素子に流れる電流値を増加させたりする方法が採られるが、前者では、コストアップの要因となり、また、後者では、グレアが生じ易いという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、光源の所定の光量を確保しつつ、グレアを抑制できる光源ユニット及び照明器具を提供すること目的とする。

請求項１に記載の光源ユニットは、発光面を構成する基板と；この基板に実装され、発光面の中央部に配設された発光素子及び、この発光素子の周囲部に配設され、当該発光素子に対して相対的に輝度が低い複数の発光素子と；を具備することを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。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、チップ・オン・ボード方式や表面実装方式によって配設されたものが好ましいが、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。発光素子の実装個数には特段制限はない。中央部、周囲部は、画一的なものではない。基板や発光素子の配置形態等により把握される相対的概念である。また、発光素子の輝度の高低も相対的なものであるに他ならない。

請求項２に記載の光源ユニットは、請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記発光面の中央部に配設された発光素子と、この発光素子の周囲部に配設された発光素子とは、光軸方向に偏倚して配置されていることを特徴とする。光軸方向に偏倚して配置とは、例えば、中央部に配設された発光素子が光軸方向に突出又は没入して周囲部に配設された発光素子と配置がずれている場合等をいう。

請求項３に記載の照明器具は、器具本体と；この器具本体に組込まれた請求項１又は請求項２に記載の光源ユニットと；前記発光面の中央部に配設された発光素子に対する遮光角が周囲部に配設された発光素子に対する遮光角より大きくなるように設定された遮光手段と；を具備することを特徴とする。遮光手段としては、反射体や遮光カバー等が適用できるが、格別これらに限定されるものではなく、遮光角を設定する部材であればよい。

請求項１に記載の発明によれば、所定の光量を確保することができるとともに、違和感やグレアを軽減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、所望の配光特性が得やすい光源ユニットを提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、グレアを軽減することが可能となる。

以下、本発明の第１の実施形態に係る光源ユニット及び照明器具について図１乃至図３を参照して説明する。図１は、照明器具を示す斜視図、図２は、照明器具を示す底面図、図３は、図２のＹ−Ｙ線に沿って切断して示す断面図である。

図は、天井埋込み形の照明器具を示し、器具本体１は、略直方体形状をなしている。器具本体１は、一面が開口した直方体形状の筐体２と、この筐体２内に収納された光源ユニット３、放熱部材４、点灯回路５及び遮光手段としての反射体６と、筐体２の開口を覆う透光性のカバー７とを備えている。筺体２は、板金製であり開口縁には、天井Ｃの埋込み穴に係止されるフランジ２１が形成されている。なお、透光性のカバー７は、白色、半透明又は拡散性を有するものであってもよい。

光源ユニット３は、基板３１と、この基板３１に実装された複数の発光素子としてのＬＥＤ３２とを備えている。基板３１は、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂の略長方形状の平板からなり、表面側には銅箔で形成された配線パターンが施されている。また、適宜レジスト層が施されるようになっている。なお、基板３１の材料は、絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。また、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を適用するのが好ましい。

ＬＥＤ３２は、表面実装型のＬＥＤパッケージであり、概略的にはセラミックスで形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。なお、ＬＥＤは、チップ・オン・ボード方式で直接基板３１に実装するようにしてもよく、実装方式は、格別限定されるものではない。ここで、ＬＥＤ３２は、基板３１の長手方向に沿って複数列、具体的には、３列のブロックで形成され３列×１０個＝３０個が実装されている。そして、中央部の列には、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａが配設され、その両側の列、すなわち、周囲部には、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａより輝度の低いＬＥＤ３２ｂが配設されており、基板３１の表面側は発光面として構成されている。なお、ＬＥＤ３２の実装個数は、格別限定されるものではなく、また、ＬＥＤ３２ａとＬＥＤ３２ｂとの輝度の高低は、相対的なものであるに他ならない。さらに、基板３１は、例えば、各ＬＥＤ３２のブロックごと、つまり、各列ごとの３枚に分割されていてもよく、この場合は、分割された３枚の基板で１つの発光面が形成される。

基板３１の裏面側には、この基板３１と密着するように放熱部材４が配設されている。放熱部材４は、例えば、アルミダイカスト等の熱伝導性を有する金属製であり、基板３１が取付けられる接合面とは反対側の面には、放熱表面積を増大するため、多数の放熱フィン４１が形成されている。また、放熱部材４の両側の放熱フィン４１は、筺体２の厚さ方向に延出して筐体２の内壁と接触するようになっている。

さらに、放熱部材４の背面側には、点灯回路５が設けられている。点灯回路５は、ＬＥＤ３２を点灯制御するものであり、回路基板には、コンデンサやスイッチング素子としてのトランジスタ等の部品が実装されている。また、この点灯回路５からは、図示しないリード線が導出されており、ＬＥＤ３２が実装された基板３１や商用電源と電気的に接続されている。

次に、各ＬＥＤ３２のブロックごとに長手方向に沿って、断面が放物線状をなす反射体６が設けられている。反射体６は、ＬＥＤ３２から放射される光を効率的に配光制御する機能を有し、また、遮光手段としての機能を有している。そして、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａに対応する反射体６ａは、遮光角θ1が大きくなるように形成されており、ＬＥＤ３２ｂに対応する反射体６ｂは、遮光角θ2が小さくなるように形成されている。つまり、反射体６ａと６ｂとの遮光角は、θ1＞θ2の関係となるように設定されている。

このように構成された照明器具の作用を説明する。まず、商用電源から点灯回路５に通電されると、点灯回路５が動作して基板３１に電力が供給され、ＬＥＤ３２が発光する。ＬＥＤ３２から放射された光は、主として筺体２の開口から透光性のカバー７を透過して直接外部に放射され、一部の光は、反射体６の反射面に反射されて透光性のカバー７を透過して外部に放射される。

この場合、中央部の列には、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａが配設されているので、ＬＥＤの数を増やすことなく発光面における所定の光量を確保することが可能となる。また、中央部に高輝度タイプのＬＥＤ３２ａが配設され、その周囲部に相対的に輝度の低いＬＥＤ３２ｂが配設されているので、中央部から周囲部にかけて輝度が低下するようになり違和感やグレアを軽減することができる。仮に、周囲部に輝度の高いＬＥＤを配設した場合には、中央部が相対的に暗い状態となり、また、輝度の高いＬＥＤの輝度とその背景輝度、例えば、天井面等の輝度との差が大きくなり、視覚的に違和感を受け易い状態となる。さらに、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａに対応する反射体６ａの遮光角θ1は、ＬＥＤ３２ｂに対応する反射体６ｂの遮光角θ2より大きく設定されているので、高輝度のＬＥＤ３２ａからの光によるグレアを軽減することができる。

一方、ＬＥＤ３２から発生する熱は、主として、基板３１の裏面の略全面から放熱部材４へ伝わり、放熱フィン４１を介して放熱され、さらに、放熱部材４の両側の放熱フィン４１から筐体２へ伝導され放熱されて基板３１の温度上昇を抑制することができる。

以上のように本実施形態によれば、中央部に高輝度タイプのＬＥＤ３２ａが配設され、その周囲部に相対的に輝度の低いＬＥＤ３２ｂが配設されているので、所定の光量を確保することができるとともに、違和感やグレアを軽減することができる。さらに、高輝度のＬＥＤ３２ａに対応する反射体６ａの遮光角θ1は、ＬＥＤ３２ｂに対応する反射体６ｂの遮光角θ2より大きく設定されているので、効果的にグレアを軽減することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る光源ユニット及び照明器具について図４乃至図６を参照して説明する。図４は、照明器具を示す底面図（実施例１）、図５は、同底面図（実施例２）、図６は、同底面図（実施例３）である。本実施形態は、発光素子としてのＬＥＤの異なる配設形態を示すものである。なお、各図において、遮光手段としての反射体の図示は省略し、また、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。

（実施例１）図４に示すように、照明器具は、略長方形状の発光面を有しており、中央部に高輝度タイプのＬＥＤ３２ａを配設し、この中央部のＬＥＤ３２ａのブロックの周りを包囲するように周囲部に相対的に輝度の低いＬＥＤ３２ｂを配設したものである。

（実施例２）図５に示すように、照明器具は、略正方形状の発光面を有しており、中央部に高輝度タイプのＬＥＤ３２ａをマトリクス状に配設し、この中央部のＬＥＤ３２ａのブロックの周囲部に相対的に輝度の低いＬＥＤ３２ｂをマトリクス状に配設したものである。

（実施例３）図６に示すように、照明器具は、略円形状の発光面を有しており、中央部に高輝度タイプのＬＥＤ３２ａを配設し、この中央部のＬＥＤ３２ａのブロックの周囲部に相対的に輝度の低いＬＥＤ３２ｂのブロックを配設したものである。なお、例えば、このＬＥＤのブロックを３重に構成し、中央部のブロックから２重目のブロック、３重目のブロックにかけて輝度が低下するようにＬＥＤを配設するようにしてもよい。

以上のように本実施形態の構成によれば、第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る光源ユニット及び照明器具について図７を参照して説明する。図７は、照明器具を示す断面図である（第１の実施形態における図３に相当）。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。

本実施形態では、発光面の中央部に配設されたＬＥＤ３２ａと、このＬＥＤ３２ａの周囲部に配設されたＬＥＤ３２ｂとは、光軸方向に偏倚して、すなわち、図示上、上下方向にずれて配置されているものである。したがって、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａは、相対的に輝度の低いＬＥＤ３２ｂに対し、筺体２の開口から遠ざかる方向に没入して配置されている。

筐体２内には、基板３１が支持される支持部材８が取付けられている。支持部材８は、中央に凹部８１が形成され、基板３１の発光面が表出する開口８３が形成された枠状をなしている。基板３１は、３分割された構成をなし、凹部８１に対応して中央部に配置された基板３１ａには、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａが実装され、両側に配置された基板３１ｂには、相対的に輝度の低いＬＥＤ３２ｂが実装されている。また、基板３１ａ、３１ｂの裏面側には、支持部材８の形状に沿うように放熱部材４が配設されている。さらに、この放熱部材４には、点灯回路５の回路基板が密着するように熱的に結合されて配設されている。

このような構成において、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａに対応する遮光角θ1は、支持部材８の凹部８１によって制御され、大きく設定されている。一方、ＬＥＤ３２ｂに対応する遮光角θ2は、筐体２の開口縁によって制御され、小さく設定されている。すなわち、ＬＥＤ３２ａに対応する遮光角θ1とＬＥＤ３２ｂに対応する遮光角θ2は、θ1＞θ2の関係となるように設定されている。したがって、この場合、支持部材８の凹部８１及び筐体２の開口縁が遮光手段として機能しており、効果的にグレアを軽減することができる。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａを光軸方向に偏倚させて筺体２の開口から遠ざかる方向に没入して配置するようにしたので、遮光角を大きく設定し易い構成とすることができる。

なお、上記実施形態とは逆に、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａを光軸方向に偏倚させて筺体２の開口に近づく方向に突出して配置するようにしてもよい。具体的には、支持部材８に凹部８１の替わりに凸部を形成し、この凸部に対応して高輝度タイプのＬＥＤを実装した基板を配設する。したがって、この場合には、明るさを強調した照明器具を得ることができる。

よって、発光面の中央部に配設された高輝度タイプのＬＥＤと、周囲部に配設された相対的に輝度の低いＬＥＤとを光軸方向に偏倚して配置することにより、所望の配光特性が得やすい照明器具を提供することができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る光源ユニット及び照明器具について図８を参照して説明する。図８は、照明器具を示す断面図である（第１の実施形態における図３に相当）。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。

本実施形態では、前記第３の実施形態と同様に、発光面の中央部に配設されたＬＥＤ３２ａと、このＬＥＤ３２ａの周囲部に配設されたＬＥＤ３２ｂとを光軸方向に偏倚して配置したものであるが、基板３１をドーム状に形成したものである。また、このドーム状の基板３１の裏面側には、基板３１の形状に沿って放熱部材４が配設されている。なお、基板３１は、複数に分割して構成してもよい。

このような構成においても、高輝度タイプのＬＥＤ３２ａに対応する遮光角θ1は、筐体２の開口縁によって制御されて大きく設定され、一方、ＬＥＤ３２ｂに対応する遮光角θ2は、同様に筐体２の開口縁によって制御されて小さく設定される。したがって、実質的に筐体２の開口縁が遮光手段として機能しており、これによりグレアを軽減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具を示す斜視図である。同底面図である。同断面図である。本発明の第２の実施形態に係る照明器具を示す底面図である（実施例１）。同底面図である（実施例２）。同底面図である（実施例３）。本発明の第３の実施形態に係る照明器具を示す断面図である。本発明の第４の実施形態に係る照明器具を示す断面図である。

符号の説明

１・・・照明器具本体、３・・・光源ユニット、６・・・遮光手段（反射体）、
３１・・・基板、３２・・・発光素子（ＬＥＤ）

Claims

発光面を構成する基板と；
この基板に実装され、発光面の中央部に配設された発光素子及び、この発光素子の周囲部に配設され、当該発光素子に対して相対的に輝度が低い複数の発光素子と；
を具備することを特徴とする光源ユニット。
前記発光面の中央部に配設された発光素子と、この発光素子の周囲部に配設された発光素子とは、光軸方向に偏倚して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
器具本体と；
この器具本体に組込まれた請求項１又は請求項２に記載の光源ユニットと；
前記発光面の中央部に配設された発光素子に対する遮光角が周囲部に配設された発光素子に対する遮光角より大きくなるように設定された遮光手段と；
を具備することを特徴とする照明器具。