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JP2011077002A - 照明器具 - Google Patents

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Shinya Shinoda
伸哉 篠田
Masaichi Ichimura
正一 市村
Hisao Uehara
久夫 上原
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Abstract

【課題】広い配光特性を有するLEDライン光源を用いた照明器具を提供する。
【解決手段】LEDライン光源10の前面を覆うように配光調整用レンズ20が配置される。配光調整用レンズ20は、LEDモジュール11の発光面111からの光を、LED光軸面292を挟んで両側に拡散させ、LED光軸面292とLED発光面291とに垂直な平面内において、LEDモジュール11の光軸とのなす角が小さな方向よりも大きな方向において相対光束を増加させる配光特性を有する。具体的には、光入射面として機能する内周面(凹曲面)23、および光放射面として機能する外周面(凸曲面)24を有する略半円筒状であり、内周面23は、LED光軸面292と垂直な断面内において、内周面23は二次曲面形状を有し、外周面24は、頂部27になだらかな傾きの略平坦部28を有する高次非球面形状である。
【選択図】図1

Description

本発明は、LEDライン光源を用いた照明器具に関する。
表面実装型(Surface Mounted Device Type)LEDモジュールは、発光効率が高く、かつ高出力であり、照明用途に利用可能なLED光源として期待されている。
図8(A)は、一般的な表面実装型LEDモジュール60の正面図であり、図8(B)は、図8(A)に示す表面実装型LEDモジュール60のF−F断面図である。
図示するように、表面実装型LEDモジュール60は、逆円錐台状の凹部62が形成された台座61と、凹部62の底面中央に配置された青色LED63と、凹部62の側面に形成されたリフレクタ64と、凹部62に充填された黄色蛍光体分散樹脂65と、を有する。このような構成において、青色LED63から出力された青色光は、その一部が黄色蛍光体分散樹脂65中の黄色蛍光体に当たって黄色光に波長変換される。青色LED63からの青色光と、このような黄色光とが、混色されて白色光となり、直接あるいはリフレクタ64で反射した後、凹部62(以下、凹部62の縁に囲まれた面領域Sを発光面と呼ぶ)から、表面実装型LEDモジュール60の前方へ放出される。
ところで、表面実装型LEDモジュール60の配光角は、一般に120度程度であり、蛍光灯等に比べて狭い。このため、例えば棚下照明器具のライン光源として、蛍光灯の代わりに、複数の表面実装型LEDモジュール60がライン状に配列されて構成されたLEDライン光源を用いた場合、棚下照明器具の設置位置あるいは陳列品の陳列位置によっては、陳列品に光を十分に当てることができない。
これに対し、特許文献1には、LEDモジュールを用いた照明器具の集光点可変機構が開示されている。この集光点可変機構は、複数のLEDモジュールを搭載する基板に固定されたフレキシブルワイヤーを有する。この集光点可変機構によれば、フレキシブルワイヤーを捩じることにより、複数のLEDモジュールの照射方向を一括して変更することができる。したがって、LEDライン光源を用いた棚下照明器具に、特許文献1に記載の集光点可変機構を適用することにより、簡単な操作で、陳列品に光が十分に当たるように照射方向を調節することができる。
特開2003−45223号公報
しかしながら、LEDライン光源を用いた棚下照明器具に、特許文献1に記載の集光点可変機構を適用した場合、つぎのような問題が生ずる。すなわち、例えば棚前方の陳列品に光が十分に当たるようにLEDライン光源の照射方向を調節すると、棚の奥行きによっては棚後方に光が届かなくなり、棚全体を明るく保つことができなくなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、より広い配光特性を有するLEDライン光源を用いた照明器具を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、LEDライン光源の前面を覆うように配光調整用レンズを配置する。この配光調整用レンズは、長手方向に対して垂直な面内において、より広い配光角となるようにLEDモジュールからの光を拡散させる。
例えば、本発明は、複数のLEDモジュールがライン状に配列されて構成されたLEDライン光源を備えた照明器具であって、
前記LEDライン光源の前面を覆うように配置された配光調整用レンズを有し、
前記配光調整用レンズは、
前記LEDモジュールからの光を、前記配光調整用レンズの長手方向に対して垂直な平面内において、当該LEDモジュールの光軸方向とのなす角が小さな方向よりも大きな方向において相対光束が多くなる配光特性を有する。
ここで、前記配光調整用レンズは、光入射面として機能する内周面、および光放射面として機能する外周面を有する略半円筒状であり、
前記内周面は、前記配光調整用レンズの長手方向に対して垂直な断面において頂部から離れるほど傾きが大きくなる第一の非球面形状であり、
前記外周面は、前記断面において頂部から離れるほど傾きが大きくなり、かつ当該頂部が、前記内周面の頂部よりも傾きの変化が少ない略平坦な第二の非球面形状であってもよい。
本発明によれば、より広い配光特性を有するLEDライン光源を用いた照明器具を提供することができる。
図1(A)は、本発明の一実施の形態に係る棚下照明器具1の概略正面図であり、図1(B)は、図1(A)に示す棚下照明器具1のA−A断面図である。 図2(A)は、LEDライン光源10の概略正面図であり、図2(B)は、図2(A)に示すLEDライン光源10のB−B断面図である。 図3(A)は、配光調整用レンズ20の概略正面図であり、図3(B)は図3(A)に示す配光調整用レンズ20のC−C断面図である。 図4(A)は、配光調整用レンズ20の2次元配光分布を説明するための図であり、図4(B)は、図4(A)のYZ面内における配光特性を説明するための図である。 図5(A)は、筺体40の概略正面図であり、図5(B)は、図5(A)に示す筺体40のD−D断面図である。 図6(A)は、配光調整用レンズ20が配置されたLEDライン光源10の配光特性を説明するための図であり、図6(B)は、棚下照明器具1の配光特性を説明するための図である。 図7(A)は、本発明の他の実施の形態に係る看板照明器具2の概略正面図であり、図7(B)は、図7(A)に示す看板照明器具2のE−E断面図である。 図8(A)は、一般的な表面実装型LEDモジュール60の正面図であり、図8(B)は、図8(A)に示す表面実装型LEDモジュール60のF−F断面図である。 図9(A)は、図1に示す棚下照明器具1の変形例1aの概略正面図であり、図9(B)は、図9(A)に示す棚下照明器具1aのG−G断面図である。
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
図1(A)は、本発明の一実施の形態に係る棚下照明器具1の概略正面図であり、図1(B)は、図1(A)に示す棚下照明器具1のA−A断面図である。
図示するように、棚下照明器具1は、LEDライン光源10と、LEDライン光源10の前面を覆うように配置された配光調整用レンズ20と、例えばマイクロ発泡PET(MCPET(登録商標))シート等のリフレクタ30と、LEDライン光源10、配光調整用レンズ20、およびリフレクタ30を保持する筺体40と、を有する。ここで、符号291は、LEDライン光源10に搭載された後述のLEDモジュール11各々の発光面を含む面(以下、LED発光面と呼ぶ)、符号292は、LEDモジュール11各々の光軸を含む面(以下、LED光軸面と呼ぶ)を示す。
図2(A)は、LEDライン光源10の概略正面図であり、図2(B)は、図2(A)に示すLEDライン光源10のB−B断面図である。
図示するように、LEDライン光源10は、複数のLEDモジュール11と、これらのLEDモジュール11が搭載された基板12と、を有する。複数のLEDモジュール11は、基板12の長手方向に沿って所定の間隔でライン状に配列される。基板12両側の側端部(基板12の長手方向に沿った端部)13は、筺体40にLEDライン光源10を保持させるための被保持部として機能する。なお、LEDモジュール11には、例えば、図8に示す表面実装型LEDモジュール60を用いることができる。
図3(A)は、配光調整用レンズ20の概略正面図であり、図3(B)は図3(A)に示す配光調整用レンズ20のC−C断面図である。
図示するように、配光調整用レンズ20は、例えばポリカーボネートで形成された略半円筒形状のレンズブロック21が複数連結されて構成される。レンズブロック21の他のレンズブロック21との接合面には、入射光を拡散するための光拡散面22が形成されている。この光拡散面22は、図示するように、連結対象のレンズブロック21の光拡散面22と互いに噛み合うギザギザ形状でもよいし、あるいは微細な凹凸が形成されたものでもよい。
また、レンズブロック21は、LEDライン光源10から放出された光の入射面として機能する内周面(LEDモジュール11の配列を囲む凹曲面)23と、内周面23に入射した光の放射面として機能する外周面(凸曲面)24と、長手方向に沿った両側の端部に形成された、筺体40に配光調整用レンズ20を保持させるための被保持部25と、を有する。
内周面23は、レンズブロック21の長手方向に対して垂直な断面において、頂部(内周面23とLED光軸面292との交差ライン)26から離れるほど傾き(LED発光面291と平行な面とのなす角α1)が大きくなり、LED発光面291で終端する非球面形状である。例えば、内周面23は、レンズブロック21の長手方向に対して垂直な断面において、以下の非球面形状公式(1)で表わされる二次曲面形状を有する。
非球面形状公式(1):
z=c×y/(1+sqrt(1−(1+K)×c×y))
ここで、cは曲率(1/mm)、Kは負のコーニック係数、yは、LED光軸面292から内周面23上の点までの距離、zは、内周面23の頂部26に接する面から内周面23上の点までの距離(ザグ量)である。
一方、外周面24は、レンズブロック21の長手方向に対して垂直な断面において、頂部(外周面24とLED光軸面292との交差ライン)27になだらかな傾きを持つ略平坦部28を有し、頂部27から離れるほど傾き(LED発光面291と平行な面とのなす角α2)が大きくなり、LED発光面291の近傍(被保持部25)で終端する非球面形状である。例えば、外周面24は、レンズブロック21の長手方向に対して垂直な断面において、以下の非球面形状公式(2)により表わされる高次の非球面形状を有する。
非球面形状公式(2):
z=c×y/(1+sqrt(1−(1+K)×c×y))+A×y+B×y
ここで、cは曲率(1/mm)、Kは正のコーニック係数、Aは4次係数、Bは6次係数、yは、LED光軸面292から外周面24上の点までの距離、zは、外周面24の頂部27に接する面から外周面24上の点までの距離(ザグ量)である。そして、外周面24が内周面23よりもフラットな形状となるように、外周面24を表わす非球面形状公式(2)の曲率cは、内周面23を表わす非球面形状公式(1)の曲率cよりも絶対値が小さな値に設定している。
図4(A)は、配光調整用レンズ20の2次元配光分布を説明するための図であり、図4(B)は、図4(A)のYZ面内における配光特性を説明するための図である。ここで、LEDライン光源10上の任意のLEDモジュール11の光軸をZ軸と定義し、LEDライン光源10に対して適切な位置に配置された配光調整用レンズ20の長手方向(LEDモジュール11の配列方向)に沿ってX軸、および幅方向(長手方向に直交する方向)に沿ってY軸をLED発光面291内に定義している。なお、符号111は、LEDモジュール11の発光面、符号112は、原点を通る光放射方向とZ軸とのなす角を示す。
図示するように、配光調整用レンズ20は、LEDモジュール11の発光面111からの光をY軸方向に拡散させ、ZY平面内において、Z軸となす角112が小さな方向よりも大きな方向(例えば、約50度から約90度の方向)において相対光束を増加させる配光特性を有する。このため、例えば、図8に示す表面実装型LEDモジュール60をLEDライン光源10のLEDモジュール11として用いた場合、図6(A)に示すように、LED光軸面292を中心とする配光角を約120度から約180度にまで広げることができる。
図5(A)は、筺体40の概略正面図であり、図5(B)は、図5(A)に示す筺体40のD−D断面図である。
図示するように、筺体40は、LEDライン光源10の側端部13を保持するための保持部41と、配光調整用レンズ20の被保持部25を保持するための保持部42と、リフレクタ30両側の側端部(リフレクタ30の長手方向に沿った端部)を保持するための保持部43と、電源およびLEDライン光源10への配線等を収容するための収容部44と、を有する。
図1に示すように、保持部41は、棚下への取り付け面(背面)45に対して、LED光軸面292が収容部44側に傾くように、LEDライン光源10を保持する。また、保持部42は、LEDモジュール11からの光が内周面23の一方の縁部から他方の縁部にかけて照射されるように(図6(A)参照)、保持部41に保持されたLEDライン光源10に対して適正な位置に配光調整用レンズ20を固定する。具体的には、内周面23の頂部26および外周面24の頂部27が複数のLEDモジュール11上に配置され、内周面23の縁部とLED発光面291との間隔が所定の寸法以下となるように、配光調整用レンズ20が位置付けられる。
そして、保持部43は、リフレクタ30の長手方向がLEDライン光源10の長手方向に沿うように、LEDライン光源10と収容部44との間にリフレクタ30を固定する。ここで、リフレクタ30の反射面は、背面45に対して、LED光軸面292の傾斜角度よりも若干小さな所定の角で傾斜する。
このようにすることで、例えば、図8に示す表面実装型LEDモジュール60をLEDライン光源10のLEDモジュール11として用いた場合、図6(B)に示すように、表面実装型LEDモジュール60から照射され、配光調整用レンズ20を介して、LED光軸面292に対して両側に約50度〜90度の方向に向かう相対光束の多い光L1、L2のうち、一方の光L1は、遮断されることなく筺体40の外部に放射され、他方の光L2は、リフレクタ30の反射面で反射し、一方の光L1の照射領域側を照射するように筺体40の外部に放射される。
以上、本発明の一実施の形態を説明した。
本実施の形態では、LEDライン光源10の前面を覆うように配光調整用レンズ20が配置される。配光調整用レンズ20は、LEDモジュール11の配列方向に垂直な平面(図4(A)のZY平面)内において、LEDモジュール11の光軸(図4(A)のZ軸)を挟んで両側にLEDモジュール11からの光を拡散させ、LEDモジュール11の光軸とのなす角が大きな方向において相対光束を増加させる配光特性を有する。具体的には、配光調整用レンズ20は、光入射面として機能する内周面(凹曲面)23、および光放射面として機能する外周面(凸曲面)24を有する略半円筒状であり、内周面23は、LED光軸面292と垂直な断面において頂部26から離れるほど傾きα1が大きくなる第一の非球面形状であり、外周面24は、上記の断面において頂部27から離れるほど傾きα2が大きくなり、かつ頂部27になだらかな傾きの略平坦部28を有する第二の非球面形状である。
このようにすることで、図6(A)に示すように、より広い配光特性を有するLEDライン光源10を用いた照明器具を実現することができる。
また、本実施の形態において、配光調整用レンズ20は、略半円筒形状のレンズブロック21が複数連結されて構成されている。そして、レンズブロック21は、他のレンズブロック21との接合面に光拡散面22が形成されている。このようにすることで、LEDライン光源10を点灯させた場合に、レンズブロック21間の接合部に暗部が形成されるのを防止できる。
また、本実施の形態において、LEDライン光源10は、LED光軸面292が、筺体40の棚下取付け面(背面)45に対して収容部44側に傾くように保持され、リフレクタ30は、その反射面が、筺体40の背面45に対して、LED光軸面292の傾斜角度よりも若干小さな所定の角で傾斜するよう保持される。
このようにすることで、図6(B)に示すように、配光調整用レンズ20を介して、LED光軸面292に対して両側に約50度〜90度の方向に向かう相対光束の多い光L1、L2のうち、一方の光L1は、遮断されることなく筺体40の外部を照射し、他方の光L2は、リフレクタ30の反射面で一方の光L1の照射方向側に反射して、一方の光L1の照射領域とは異なる領域を照射する。
したがって、本実施の形態の棚下照明器具1を、収容部44を棚前方(あるいはショーケース前方)に向けて棚下(あるいはショーケースの上面前方)に取り付けることにより、一段下の棚(あるいはショーケースの陳列台)の手前側の陳列品に光L2を十分に当てることができ、かつ棚後方(あるいはショーケースの背面)にまで光L1を届かせることができる。このため、棚全体(あるいはショーケース全体)を明るく保つことができる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記の実施の形態では、レンズブロック21を複数連結することで配光調整用レンズ20を構成している。これは、LEDライン光源10の長さによっては、この前面を覆うのに必要な長さのレンズブロック21を射出成型で形成することが技術的に困難なためである。しかし、LEDライン光源10の長さが短い場合、あるいは、充分な長さのレンズブロック21を成型可能な押出成型を利用可能な場合は、一つのレンズブロック21で配光調整用レンズ20を構成するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態では、本発明を棚下照明器具1に適用した場合を例にとり説明したが、本発明は、比較的広範囲への光の照射が必要とされる様々な照明器具に利用可能である。例えば、看板照明器具、ビューワーなどの平面光源(面光源)にも適用可能である。
図7(A)は、本発明の他の実施の形態に係る看板照明器具2の概略正面図であり、図7(B)は、図7(A)に示す看板照明器具2のE−E断面図である。ここで、図1に示す棚下照明器具1と同じ機能を有する構成には、図1で用いた符号と同じ符号を付している。
図示するように、看板照明器具2は、LEDライン光源10と、LEDライン光源10の前面を覆うように配置された配光調整用レンズ20と、LEDライン光源10および配光調整用レンズ20を収容する透明あるいは半透明の筺体50と、を有する。ここで、LEDライン光源10および配光調整用レンズ20は、筺体50内部を照らすように、筺体50内部の背面52に取り付けられる。
上述したように、LEDライン光源10の前面を覆うように配光調整用レンズ20を配置することによって、より広い配光特性を実現できるので、一つのLEDライン光源10だけでも筺体50の前面51のみならず両側面53、54からも光を放射することができる。
また、上記の実施の形態では、筺体40に保持されるリフレクタ30の傾きを固定とした場合について説明したが、この傾きを調整できるようにしてもよい。図9(A)は、図1に示す棚下照明器具1の変形例1aの概略正面図であり、図9(B)は、図9(A)に示す棚下照明器具1aのG−G断面図である。ここで、図1に示す棚下照明器具1と同じ機能を有する構成には、図1で用いた符号と同じ符号を付している。
図示するように、棚下照明器具1aが図1に示す棚下照明器具1と異なる点は、筺体40に代えて筺体40aを用いたことである。筺体40aは、リフレクタ30両側の側端部を保持する保持部43の一方の可動端部43aの移動範囲を規定するストッパ46と、リフレクタ30の長手方向の軸周りに回転可能に筺体40の側面側で保持された回転軸47と、回転軸47に偏心して取り付けられた円板48と、可動端部43aを収容部44側に付勢するバネ、ゴム等の弾性部材49とが、筺体40に追加された構成を有する。このような構成において、回転軸47を回転させると、弾性部材49により可働端部43aが収容部44側へ付勢された状態で、リフレクタ30の背面側の面と円板48の外周面との接触位置が変化する。これにより、ストッパ46により規定される移働範囲内において可動端部43aが移動し、筺体40の背面45に対するリフレクタ30の傾きが変化する。このような構成にすることにより、リフレクタ30の傾きを調整することができる。
なお、回転軸47の回転角度の調整は、回転軸47の一方の端部に、つまみのギアとかみ合うギアを取り付け、これらのギアを介して行うようにしてもよい。このようにすることで、回転軸47の回転角度をより精度よく調整することができる。
1:棚下照明器具、2:看板照明器具、10:LEDライン光源、11:LEDモジュール、12:基板、13:基板両側の側端部、20:配光調整用レンズ、21:レンズブロック、22:光拡散面、23:内周面、24:外周面、25:被保持部、26:頂部、27:頂部、28:略平坦部、30:リフレクタ、40:筺体、41:保持部、42:保持部、43:保持部、44:収容部、45:背面、46:ストッパ、47:回転軸、48:円板、49:弾性部材、50:筺体、51:前面、52:背面、53:側面、54:側面、60:表面実装型LEDモジュール、61:台座、62:凹部、63:青色LED、64:リフレクタ、65:黄色蛍光体分散樹脂

Claims (5)

  1. 複数のLEDモジュールがライン状に配列されて構成されたLEDライン光源を備えた照明器具であって、
    前記LEDライン光源の前面を覆うように配置された配光調整用レンズを有し、
    前記配光調整用レンズは、
    前記LEDモジュールからの光を、前記配光調整用レンズの長手方向に対して垂直な平面内において、当該LEDモジュールの光軸方向とのなす角が小さな方向よりも大きな方向において相対光束が多くなる配光特性を有する
    ことを特徴とする照明器具。
  2. 請求項1に記載の照明器具であって、
    前記配光調整用レンズは、
    光入射面として機能する内周面、および光放射面として機能する外周面を有する略半円筒状であり、
    前記内周面は、
    前記配光調整用レンズの長手方向に対して垂直な断面において頂部から離れるほど傾きが大きくなる第一の非球面形状であり、
    前記外周面は、
    前記断面において頂部から離れるほど傾きが大きくなり、かつ当該頂部が、前記内周面の頂部よりも傾きの変化が少ない略平坦な第二の非球面形状である
    ことを特徴とする照明器具。
  3. 請求項2に記載の照明器具であって、
    前記配光調整用レンズは、
    前記略半円筒形状のレンズブロックが複数連結されて構成されており、
    前記レンズブロックは、
    他の前記レンズブロックとの接合面に光拡散面が形成されている
    ことを特徴とする照明器具。
  4. 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の照明器具であって、
    前記複数のLEDモジュールの光軸を含む面に対して一方の側に向けて照射された光を、当該面に対して他方の側に向けて反射させるリフレクタと、
    前記LEDライン光源、前記配光調整用レンズ、および前記リフレクタを保持する筺体と、をさらに有し、
    前記筺体は、
    前記面に対して一方の側に、前記リフレクタを、前記複数のLEDモジュールの配列に沿って配置されるように保持する
    ことを特徴とする照明器具。
  5. 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の照明器具であって、
    前記LEDライン光源および前記配光調整用レンズを収容し、前記LEDライン光源からの光が透過する筺体をさらに有し、
    前記配光調整用レンズは、
    前記筺体の内側に外周面を向けて、前記筺体の内壁に設置される
    ことを特徴とする照明器具。
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CN104214668A (zh) * 2013-05-31 2014-12-17 海洋王(东莞)照明科技有限公司 透镜及其应用该透镜的led灯具
KR102833345B1 (ko) * 2024-11-15 2025-07-17 (주)아미스퀘어 광 렌즈부가 구비된 광원 구조체 및 이를 구비한 상품 진열장치

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