JP2013251080A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の光を均質に照射することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、基材２と、基材上に設けられ、可視光線を放出する指向性のある光源４と、光源の少なくとも前面を覆い、前記光源から放出された光を外部に放出する透光領域を有する透光カバー５と、を備えている。透光カバーは、複数の異なる方向を向いた面を有し、透過領域は、散乱フィラを含有した材料で形成され、透過率が７０％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような指向性の高い光源を用いた照明装置に関する。

照明装置としては、直管型の蛍光灯や電球といった照明装置が広く使われている。直管型の蛍光灯としては、直線状あるいはサークル状の蛍光灯が、電球型の照明装置としては、フィラメントの熱による発光を利用した白熱電球や、蛍光灯を曲げて電球内に収めた蛍光灯型電球が広く用いられてきたが、短寿命、赤外線放出（紫外線放出）、水銀使用問題、発光効率などの問題を抱えていた。
近年、これらの問題を解消する技術として、ＬＥＤ光源やＥＬ光源が開発され、特にＬＥＤ光源は直管型の照明装置への利用が加速度的に広がっている。

しかしながら、一般的な表面実装タイプのＬＥＤ光源は、実装基板の法線方向に強く光を放出し、実装基板の法線方向となす角度をθとするとき、ｃｏｓθに比例して光度が減衰する指向性を有している。これは、一般的なＬＥＤ光源の構造が、１次光線を放出するＬＥＤチップを、１次光線から２次光線に変換する蛍光体を含んだ保護層で面状に覆った構成としているためである。このため、実装基板の側方から背面方向にかけては光がほとんど出ない光度分布となる。従って、正面から背面までほぼ均一な光度分布をもつ従来の直管型蛍光灯をＬＥＤに置き換えた場合、天井や壁の明るさが著しく変わってしまい、違った照度空間となってしまう。さらに、ＬＥＤを輝点とした点光源となるため、非常に眩しい不快な光源となってしまう。

このようなＬＥＤを用いた直管型照明装置を、下側に商品を置き上手前側に商品札があるショーケースに使用する場合、通常、商品札を照射する直管型照明装置と、商品を照射する直管型照明装置をそれぞれの方向に向けてショーケース上方に配置する。このような構成とすることで、商品札及び商品各々を明るく照らすことができる。

特許第４０７６３２９号公報 特許第４２９０８８７号公報 特開２０１０−２７２８２号公報 特開２００５−０５５４６号公報

しかしながら、上述したＬＥＤ特有の指向性により、ＬＥＤ照明装置に比較的近い位置にある商品札では、ＬＥＤの輝度ムラが映り込み粒々としたムラが発生する。さらに、ショーケース内に置かれた商品にも同様にＬＥＤの粒々としたムラが映り込み、商品札および商品の見栄を損ねるという問題が生じる。また、照明装置の構成として、直線上に配置されたＬＥＤが２部品必要となり、構造が複雑になるとういう問題も合わせ持っている。

また、指向性の強い既存のＬＥＤ蛍光灯を店舗の天井照明に用いた場合、天井や側面方向に放射される光が弱く、店舗が暗い印象になる問題がある。

この発明は以上の点を鑑みてなされたもので、その課題は、簡単な構造で光源の光を均質に照射したり、特定の異なる方向に向けて照射することが可能な照明装置を提供することにある。

実施形態によれば、照明装置は、基材と、可視光線を放出する指向性のある光源と、光源の少なくとも前面を覆い、光源から放出された光を外部に放出する透光領域を有する透光カバーと、を備え、透光カバーは複数の異なる方向を向いた面を有し、透過領域は、散乱フィラを含有した材料で形成され、透過率が７０％以下である構成とする。

図１は、第１の実施形態に係る直管型のＬＥＤ照明装置を示す断面図。 図２は、前記照明装置が設置されたショーケースを示す断面図。 図３は、前記照明装置の配光分布を示す図。 図４は、透光カバーのカバー面を曲面で形成した比較例に係る照明装置の断面図。 図５は、透光カバーのカバー面の作用を説明するための照明装置の断面図。 図６は、透光カバーのカバー面を左右対称の縦長楕円で形成した比較例に係る照明装置の断面図。 図７は、図４に示す照明装置の配光分布を示す図。 図８は、図４に示す照明装置の配光分布を示す図。 図９は、第１の変形例に係る照明装置を示す断面図。 図１０は、第２の変形例に係る照明装置を示す断面図。 図１１は、第２の実施形態に係る直管型のＬＥＤ照明装置を示す断面図。 図１２は、第３の実施形態に係る直管型のＬＥＤ照明装置を示す断面図。 図１３は、第４の実施形態に係る電球型のＬＥＤ照明装置を示す斜視図。 図１４は、第４の実施形態に係る電球型のＬＥＤ照明装置の断面図。

以下、図面を参照しながら、種々の実施形態に係る照明装置について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る直管型のＬＥＤ照明装置の断面図である。ＬＥＤ照明装置１は、図示の断面構造を直線状に引き伸ばした棒状の立体形状を有している。直管型のＬＥＤ照明装置１は、基材として、縦長状の平板である底板２と、前面に平坦な実装面を有し底板２上に配置された実装基板３と、実装基板３上に直線状に並んで複数個実装されたＬＥＤからなる光源４と、光源４から放出された光を外部に照射する透光カバー５と、を備えている。光源４としてのＬＥＤは、このＬＥＤから放出される光の光度が、発光面の法線方向で強く、背面側で零となる指向性を有している。透光カバー５は底板２上に支持され、光源４を覆っている。なお、ＬＥＤ照明装置１は、別に設けられた駆動回路（図示せず）により電力が供給され、光源４が発光する仕組みとなっている。

透光カバー５は、例えば、厚さ１．５ｍｍの薄板を略への字状に折り曲げられた形状を有し、右前方を向いた第１カバー面５ａおよび左側方を向いた第２カバー面５ｂで形成されている。ここでは、第１および第２カバー面５ａ、５ｂは、概ね平坦な緩い湾曲面に形成されている。第１カバー面５ａと第２カバー面５ｂとが成す頂角θ１は、例えば、ほぼ８０度に形成されている。透光カバー５の開口側の両下端は、底板２の側縁部上に固定されている。第１カバー面５ａおよび第２カバー面５ｂは、ライン状に並んで配置された複数の光源４の列に沿って延びる細長い矩形状に形成されている。これにより、透光カバー５は、光源４の前面側および側面側を覆っている。面積の大きい第１カバー面５ａは、底板２と角度θ２（ほぼ３０度）を成し、面積の小さい第２カバー面５ｂは、底板２と角度θ３（ほぼ８０度）を成している。θ１とθ２とθ３の合計が１９０度となっているが、これは第１、２カバー面５ａ，５ｂが若干湾曲しているためである。

透光カバー５は、光源４から放出された光を外部に放出する透光領域を有している。本実施形態において、透光カバー５は、その全域が光を透過可能な透光領域を形成している。透光カバー５は、拡散フィラが含有された乳白樹脂で形成され、透過率が５０％と低くなるように厚さと散乱フィラの濃度を設計している。

このように透光カバー５の透過率を大きく下げると、図１に矢印で示すように、透光カバー５に入射する光源４からの光を迷走させ、入射方向によらず透光カバー５の法線方向に対してｃｏｓ分布を持つ光度分布が形成される。具体的には、透光カバー５の透過率が略７０％より低くなると、光源４から透光カバー５に入射する光の方向とは殆ど無関係に透光カバー５の表面の法線方向に強い出射特性を示すようになる。これは、光源には拠らず、透光カバー５があたかも均質な面光源のように振舞うことであり、照明装置としての配光分布は、この透光カバー５の面の方向のみに依存するようになる。すなわち、透光カバー５の透過率を低くするとともに、透光カバーの第１カバー面５ａおよび第２カバー面５ｂを互いに異なる方向に向けることで、１列に並んで配置された複数の光源４からなる点光源を、異なる２方向を照射する面光源に変えることを可能としている。

図２は、上述した直管型のＬＥＤ照明装置１を設置したショーケースの断面図である。ショーケース１０は、断面がコの字状の箱型の本体１１と、本体１１の正面開口上部に配置された商品札１２と、商品札１２の後方に配置されたＬＥＤ照明装置１と、を備えている。本体１１の底面上には図示しない商品が載置される。ＬＥＤ照明装置１は、透光カバー５の第１カバー面５ａが下方および商品に向かうように、また、透光カバーの第２カバー面５ｂが商品札１２の裏面側を向くように、配置されている。

このように構成されたショーケース１０においては、ＬＥＤ照明装置１の第２カバー面５ｂからやや下に傾斜した左側面向きの光線が出射され、これにより商品札１２が照明され、第１カバー面５ａから右下方向きの光線が出射され、これによりショーケース１０内部、すなわち商品が照らされる。いずれも面光源化された光源により照らされるため、従来発生していた粒々状のムラがなくなり、見栄えの優れた商品展示が可能となる。

さらに、本実施例によれば、第１カバー面５ａおよび第２カバー面５ｂの面積が互いに異なり、第１カバー面５ａの方が第２カバー面５ｂに比べ大きな面積を有している。これにより、第１カバー面５ａから出射される光束量が第２カバー面５ｂから出射される光束量よりも大きくなるため、面積が大きいショーケース１０内部を十分な明るさで照らすことができる。すなわち、本実施形態では、透光カバー５の断面構造をこのように非対称な構造とすることで、必要な方向に必要な量の光を照射することを可能とし、更に、面光源で照射しているため、粒々感のない均質な照射を可能としている。

図３は、図１のＬＥＤ照明装置１が放出する配光分布を実測したものである。
図３に示すように、配光分布は第１カバー面５ａが向いた方向に強い光を照射するとともに、第２カバー面５ｂが向いた方向に弱めに光を照射し、それ以外には無駄に照射しないようにしている。これにより、図２に示したようなショーケースを明るく無駄なく照射することができる。

従来は、異なる方向に向けた２つのライン状の光源が必要であったが、上記ＬＥＤ照明装置１では、１つライン状の光源で済むため、照明装置を安価で小型化することが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、小型でかつ高性能な照明装置を安価に提供することができる。また、本実施形態によれば、光源４は底板２のほぼ中央に配置されているが、特にこの構造にこだわるものではなく、光源４を底板２のどちらか一方の側縁側に寄せた配置としてもよい。但し、光源４を寄せた側のカバー面から出射する光束量が増えるため、光源４の配設位置については使用環境に応じて適宜選択すればよい。光源４をあまり底板２の端に寄せ過ぎると、透光カバー５と光源４との間隔が狭まり、透光カバー５からの反射による光源４への光の再入射が発生し、効率劣化や色変化といった不具合を生じてしまう。透光カバー５の形状にもよるが、一般的には、底板２の幅を１とすると、光源４は、底板２の幅の１／４〜３／４だけ底板の側縁から離れた位置に配置することが好ましい。

また、図３に示した配光分布では、第１、２カバー面５ａ，５ｂの中間部に当たる方向で極端に光を弱めているが、この領域もなだらかな配光分布とする場合は、第１、２カバー面５ａ，５ｂの間を丸みを帯びてつなぐことで任意のなだらかさで配光分布を制御することができる。

図４は、第１カバー面５ａ、第２カバー面５ｂをなだらかにつないだ第１変形例に係る照明装置を示している。このような構成とすることで図３に示したような極端な配光分布のクビレ（光度の弱い方向）を無くし、なだらかな配光分布とすることもできる。また、意匠面や突起による怪我防止としてもなめらかにする必要があるので、実質的には図１ではなく図４に示すような丸みを帯びた形態で異なる方向を向いた主面をつなぐ構成が望ましい。

本実施形態において、透光カバー５は、押し出し成形、射出成形により製造可能であり、あるいは、２枚の平板を貼り合わせることでも製造可能である。透光カバーの製造方法は、用途や生産数量などに応じて適宜選択すればよい。

透光カバー５の透過率は、上述したように略７０％程度から効果が出始め、更に低くすることで効果が増していくが、略３０％以下の場合にはその効果は飽和し、単に効率の劣化を招くだけとなる。そのため、透光カバー５の透過率は概ね３０％以上、７０％以下の範囲内で設定することが望ましい。但し、透光カバー５の透過率が６０％から７０％程度であると、第１および第２カバー面５ａ、５ｂに光源４の粒々状のムラが残る可能性がある。透光カバー５の透過率を６０％以下とすることで、光源４の粒々状のムラをほぼ解消することができるため、ムラが生じる場合には透光カバー５の透過率をさらに下げればよい。

上述したように、ＬＥＤ照明装置１は、底板２の法線を中心軸とした非対称構造としているが、特に、非対称な構造に限定されることはない。透光カバーの実質的な平面が異なる方向を向いていれば、上記と同様な効果作用を得ることができる。

図５は、透光カバー５の第１および第２カバー面を平面で形成した照明装置の断面図、図６は、透光カバーのカバー面を曲面で形成した照明装置の断面図である。上述したように、透光カバー５に入射した光は、入射方向に拠らず透光カバー５の表面の法線方向に対してｃｏｓ分布の光度を有するように変化する。従って、図５に示すように、透光カバー５を複数の平面で構成した場合、例えば、第１カバー面５ａから出射される光線はどの位置でも同じ向きを持つ光度分布を有することとなる。一方、図６に示すように、透光カバー５を略楕円状に形成した場合、底板２に近い部分では横方向に強い光度分布が形成され、頂上部に近い部分では正面方向に強い光度分布が形成される。

図７（ａ）、（ｂ）は、図６に示した照明装置による配光分布を実測したものである。２つの配光分布は楕円状の透光カバー５の高さの違いであり、高くすると正面光度が相対的に低下した側面主体の配光分布となる。

このような左右対称で広い範囲を照射可能な照明装置は、前述のショーケースでは不適な場合があるが、店舗の天井照明では天井や壁面あるいは店舗外へ向けて強い照射を行えるため明るい店舗印象を与えることができる。

図９は、変形例に係る照明装置を示し、第１カバー面５ａの板厚が頂点から離れる程厚くなるよう形成している。通常、板厚が厚い部分の透過率は板厚が薄い部分の透過率に比べ相対的に小さくなる。従って、このような構成とすることで、第１カバー面５ａから出射する光束の分布を変えることが出来るため、ショーケース１０の奥行き方向の照度分布の制御が可能となる。

なお、本実施例によれば、板厚が頂点から離れる程厚くなるような構成としているが、逆の場合でも良く、ショーケース１０の奥行きや形状などにより適宜選択すればよい。さらに、カバー面５１にも同様に適用できることは言うまでもない。

図１０は、第２カバー面５ｂの拡散フィラの密度が第１カバー面５ａよりも大きくなっており、第２カバー面５ｂの透過率が第１カバー面５ａの透過率に比べ低くなるように構成されている。

このような構成とすることで、第２カバー面５ｂから出射する光束量を小さくすることが出来るため、小さい商品札１２の場合には有効である。

なお、本実施例によれば、第２カバー面５ｂの透過率を第１カバー面５ａの透過率に比べ低くするような構成としているが、逆の場合でも良く、さらに、部分的に透過率を変えるなどしても良く、ショーケース１０や商品札１２の形状や大きさにより適宜選択すればよい。

透光カバー５の第１カバー面と第２カバー面とのなす角度θ１は、本実施形態に限定されるものではなく、商品札の位置や大きさ、ショーケースの大きさや形状により適宜最適な方向に向ければよい。但し、角度θ１が１２０度よりも大きくなると、光の分離効果が弱まり、前述した実施形態の効果が発揮できない。よって、通常、角度θ１は、は１２０度以下に設定することが好ましい。なお、光源４は、一列に限らず、複数列、直線状に並んで配置してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、直線上に配置された光源により、商品札、商品等の物品を均質に照射することが可能な照明装置を提供することができる。

次に、他の実施形態に係る照明装置について説明する。後述する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る直管型のＬＥＤ照明装置を示す断面図である。ＬＥＤ照明装置１は、図１１に示す断面構造を直線状に引き伸ばした棒状の立体形状を有している。

照明装置１の基本的な構成は第１の実施形態に係る照明装置と同じであるが、第２の実施形態では、透光カバー５の第１カバー面５ａおよび第２カバー面５ｂは、それぞれ光源４に向けて凸となる曲面に形成されている。

このような構成とすることで、第１および第２カバー面５ａ、５ｂから各々の方向に出射される光度分布の分布幅を狭くすることができ、より小さな面積を照射したい場合には有効な構成となる。すなわち、第１および第２カバー面５ａ、５ｂを実質的な平面または光源４方向に凸となる曲面とすることで、その法線方向に集中的に光を照射することが可能となる。
第２の実施形態においても、直線状に並んで配置された複数の光源で均質に照射することが可能な照明装置が得られる。

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係る直管型のＬＥＤ照明装置１の断面を示している。
第３の実施形態において、ＬＥＤ照明装置１の基本的な構成は第１の実施形態と同じであるが、透光カバー５は、第１カバー面５ａと第２カバー面５ｂとの間に位置する反射カバー面６を有している。この反射カバー面６は、底板２とほぼ平行に延び、光源４と対向している。このように透光カバー５に反射カバー面６を設けることにより、第１カバー面５ａと第２カバー面５ｂとの成す角度θを変えることができ、透光カバー５からの光の照射方向を制御することが可能となる。その他、第３の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態に係る電球型のＬＥＤ照明装置７を示す斜視図、図１４は、ＬＥＤ照明装置の断面図である。

図１３および図１４に示すように、第４の実施形態において、ＬＥＤ照明装置７の基本的な構成は第１の実施形態と同じであるが、底板２はほぼ正方形状に形成され、底板２の中央上部には実装基板３が、実装基板３の中央上部にはＬＥＤからなる光源４が配置されている。透光カバー５は、４面のカバー面を有し、底板２を底面とした四角錐形状をなしている。底板２に対するそれぞれのカバー面の角度は略４５度に設定されている。

このような構成とすることで、各々のカバー面からは角度が４５度を成す光線が４方向に向かって出射される。従って、ＬＥＤ照明装置７を例えば四角い部屋の照明などに用いた場合には、４方向全ての壁面を均等に明るく照らすことが可能となる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…ＬＥＤ照明装置、２…底板（基材）、３…実装基板、４…光源（ＬＥＤ）、
５…透光カバー、５ａ…第１カバー面、５ｂ…第２カバー面、６…反射カバー面、
７…ＬＥＤ照明装置

Claims (7)

1. 基材と、
   前記基材上に設けられ、可視光線を放出する指向性のある光源と、
   前記光源の少なくとも前面を覆い、前記光源から放出された光を外部に放出する透光領域を有する透光カバーと、を備え、
   前記透光カバーは、複数の異なる方向を向いた面を有し、前記透過領域は、散乱フィラを含有した材料で形成され、透過率が７０％以下である照明装置。
2. 前記透光カバーの透過領域の透過率は３０％以上である請求項１に記載の照明装置。
3. 前記複数の異なる方向を向いた面は、平面である請求項１に記載の照明装置。
4. 前記複数の異なる方向を向いた面は、光源方向に凸に湾曲した面である請求項１に記載の照明装置。
5. 前記透光カバーは、前記基材の法線に対して非軸対称に形成されている請求項１、３、４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記透光カバーの複数の面のなす角度は１２０度以下である請求項１、３、４、５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記基材上に少なくとも１列に直線状に並んで配設された複数の光源を備え、
   前記透光カバーは前記光源の列に沿った細長い２つのカバー面を有している請求項１記載の照明装置。

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