照明装置
【課題】照射面での照度むら及び色むらを抑制できる照明装置を提供することにある。
【解決手段】ダウンライト（照明装置）１は、装置本体５と、ＬＥＤ（光源）１３を備えて装置本体５に配設された光源装置１１と、光源装置１１の投光側に配設された反射体１５を具備する。ＬＥＤ１３は、ＬＥＤチップ（半導体発光素子）、及びこのチップを封止して設けられた透光性の封止部材を有し、封止部材にはＬＥＤチップが発した光で励起されて所定波長の光を放射する蛍光体が混ぜられている。反射体１５は、ＬＥＤ１３に対向する出射開口１３ｃ２、及び鏡面で形成されてＬＥＤ１３から入射した光を反射して出射開口１３ｃ２から出射させる反射面１７を有する。この反射面１７を、出射開口１３ｃ２から出射された光の配光が逆ハート状の配光曲線となるように形成したことを特徴としている。
【解決手段】ダウンライト（照明装置）１は、装置本体５と、ＬＥＤ（光源）１３を備えて装置本体５に配設された光源装置１１と、光源装置１１の投光側に配設された反射体１５を具備する。ＬＥＤ１３は、ＬＥＤチップ（半導体発光素子）、及びこのチップを封止して設けられた透光性の封止部材を有し、封止部材にはＬＥＤチップが発した光で励起されて所定波長の光を放射する蛍光体が混ぜられている。反射体１５は、ＬＥＤ１３に対向する出射開口１３ｃ２、及び鏡面で形成されてＬＥＤ１３から入射した光を反射して出射開口１３ｃ２から出射させる反射面１７を有する。この反射面１７を、出射開口１３ｃ２から出射された光の配光が逆ハート状の配光曲線となるように形成したことを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光素子を有した光源を備えて、例えば天井等に埋め込み設置して使用されるダウンライト等の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般の白熱電球に代替する照明装置として、口金と反射笠が設けられたケースにおいて口金と対向する側に設けられた開口部に、ＬＥＤ光源を配置し、このＬＥＤ光源が発した光を反射笠で前方に反射させる照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この照明装置のＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤベアチップをプリント基板上に縦横に整列させて二次元の配置で実装するとともに、プリント基板上にＬＥＤベアチップを個々に収容する孔を複数有した反射板を積層し、更に、この反射板上に透光性の封止樹脂を積層して形成されている。そして、ＬＥＤベアチップには青色光乃至紫外光を発するものが使用され、封止樹脂には青色光を白色光に変換する黄色系の蛍光体が混入されている。又、特許文献１には、複数個のＬＥＤベアチップを一括して封止樹脂で封止することに代えて、ＬＥＤベアチップ毎に個別に封止樹脂で封止したＬＥＤ光源についても記載されている。
【特許文献１】特開2004-193357号公報（段落0012-0030、図１−図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の白熱電球に代替する照明装置では、その反射笠で前方に反射された光で照射される照射面に照度むら及び色むらを生じ易い。これは、ＬＥＤ光源の構成に起因している。
【０００５】
すなわち、ＬＥＤ光源のＬＥＤベアチップが点光源であるのに対して、蛍光体が混ぜられた封止樹脂は二次的に発光する面光源をなしていて、この面光源の発光面積は点光源に比較して大きい。一方、所定の配光曲線を得る反射笠の反射面は、鏡面で形成される場合がある。
【０００６】
鏡面からなる反射面で配光を制御する構成は、レンズを用いて配光を制御する場合に比較して、照明装置を製造する上で機種毎に適合したレンズ設計をする煩雑さ等がないので、コスト的に有利である点で好ましい。これとともに、ビームの開きを狭めて光を制御するのに好適であることにより、目標とするエリアの照射面での平均照度を高くする場合に適している。更に、鏡面で配光を制御する構成は、製造上での再現性が高く照明装置の配光品質を安定できる点でも好ましい。ちなみに、鏡面ではなく拡散反射面により配光を制御することは、製造上、成形型により反射面に凹凸を付して拡散反射面とする場合、その成形型の製造が難しいだけではなく、成形型がメンテナンスされる度に凹凸の状態が変化するので、安定した照明装置の配光品質を安定して維持することが難しい。
【０００７】
ＬＥＤベアチップからなる点光源が発した光の強度は大きい。このため、格別の工夫を施さない反射笠の鏡面からなる反射面で配光を制御すると、配光曲線の下部形状が略円錐状となり、この円錐形状が収斂する点で表される配光曲線の最大光度が、光軸上に位置される。このような配光曲線であると、照明領域の中央部での輝度が高く目視されるので、照射面での照度むらが目立ち易いとともに、ＬＥＤベアチップの光源色である青色が照明領域の中央部においてその周囲よりも強く目視されるので、照射面に色むらも生じ易い。
【０００８】
更に、鏡面からなる反射面を有した反射笠の任意の箇所では、そこにＬＥＤ光源から入射した光、つまり、点光源の大きさに従い光束の断面積が小さく光強度が大きい光と、面光源の大きさに従い光束の断面積が大きく光強度が小さい光とが入射して、それらを入射角に応じて反射する。それにより、照射面に色むらを生じる。
【０００９】
具体的には、光束の断面積が小さい点光源からの光は、青色の波長成分が強い青白い色の光として照射される。又、光束の断面積が大きい面光源からの光は、黄色の波長成分が強く、かつ、前記青白い色の光が照射された領域を囲む黄色系の光として照射されるとともに、更に、この黄色系の光が照射された領域を囲む白色系の光として照射される。そのため、青白い色の光が重複する照射箇所では更に青みがかった光色が隣接する照射箇所より強く発現される。したがって、照射面に色むらを生じるものであり、しかも、それに基づく照度むらも発生する。
【００１０】
本発明の目的は、照射面での照度むら及び色むらを抑制できる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、装置本体と；光源を備えて前記装置本体に配設された光源装置であって、前記光源が、半導体発光素子、及びこの半導体発光素子を封止して設けられるとともに、前記半導体発光素子が発した光で励起されて所定波長の光を放射する蛍光体が混ぜられている透光性の封止部材を有してなる前記光源装置と；この光源装置の投光側に配設された反射体であって、前記光源に対向する出射開口、及び鏡面で形成されて前記光源から入射した光を反射して前記出射開口から出射させる反射面を有し、かつ、前記出射開口から出射された光の配光が逆ハート状の配光曲線となるように前記反射面が作られている前記反射体と；を具備したことを特徴としている。
【００１２】
請求項１の発明の照明装置は、例えば一般の白熱電球に代替する照明装置として、或いは装置本体を天井等の被設置部に設けた埋め込み孔に挿入して設置されるダウンライト等の照明装置として用いることができる。請求項１の発明の照明装置の光源は少なくとも一個あればよく、複数個の光源を用いたマルチ光源とする場合には、偶数個の光源を使用することが配光のバランスを確保し易い点で好ましい。一個の光源が有する半導体発光素子の数も少なくとも一個あればよいので、複数個の半導体発光素子を用いたマルチチップの光源とすることもできる。
【００１３】
請求項１の発明の照明装置の光源が有した半導体発光素子には、例えばＬＥＤチップや有機ＥＬ素子等を用いることができる。半導体発光素子がＬＥＤチップである場合、このＬＥＤチップには、例えば青色発光する青色ＬＥＤチップ、紫外光を発する紫外ＬＥＤチップ等を好適に用いることができるが、青色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップのうちの少なくとも二種のＬＥＤチップを組み合わせて用いることも可能である。そして、例えば発光源に青色ＬＥＤチップを用いて白色発光をする照明装置とする場合には、青色の光で励起されて主として黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた封止部材を用いればよく、或いは、紫外光により励起されて主として赤色の光を放射する蛍光体、紫外光により励起されて主として緑色の光を放射する蛍光体、及び紫外光により励起されて主として黄色の光を放射する蛍光体が夫々混ぜられた封止部材を用いればよい。
【００１４】
請求項１の発明で、半導体発光素子を外気及び湿気から遮断してこの素子の寿命低下を防ぐ透光性の封止部材には、透光性の合成樹脂、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる他、樹脂以外の封止部材として透明な低融点ガラスを用いることもできる。
【００１５】
請求項１の発明で、反射体の反射面を形成する鏡面は、例えば蒸着された金属膜によって好適に設けることができる。請求項１の発明で、逆ハート状の配光曲線を反射体により形成するためには、例えば請求項２の発明のように、前記出射開口から出射された光の配光曲線のビーム角が５０度〜６０度となるとともに、鉛直角が０度〜５度の範囲に入射する光束の割合が全光束の７％〜１０％となるように前記反射面を設計することが望ましい。
【００１６】
請求項１，２の発明では、半導体発光素子及びこれを封止した蛍光体入りの封止部材を有した光源から発して反射体の鏡面からなる反射面に入射した光は、その入射角度に応じて照射面に向けて反射され出射開口から出射される。こうして反射された光と、光源から反射面に入射することなく照射面に向かった光とで照射面が照明される。
【００１７】
この照明において、反射体による配光制御で配光曲線が逆ハート状となるようにしているので、照射領域の中央部での光強度が弱められるとともに、その周りでの光強度が強められる。これにより、照射領域の中央部での輝度が目立たないようになるので、照射面での照度むらが抑制されるとともに、それに伴い光源が有した半導体発光素子の発光色が照射領域の中央部で目立たないようになるので、照射面での色むらも抑制される。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記光源が偶数個でかつ光軸を中心とする点対称に配設されているとともに、偶数の前記光源の夫々に個別に対向して前記反射体に設けられた偶数の前記反射面が前記光軸を中心とする点対称に配設されていることを特徴としている。
【００１９】
この請求項３の発明では、マルチ光源を有する照明装置にあって、光軸を通る鉛直面で反射体での配光制御により形成される配光を切ったと仮定したときの仮想断面が、任意の仮想断面において略同じとなるので、配光のアンバランスがない均斉度の高い配光を得ることができる。そのため、配光のアンバランスを原因とする照射面での照度むら及び色むらを抑制できる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１から３の内のいずれかにおいて、前記反射体の光出射側にこの反射体を被って透過率８０％〜９０％の光拡散板を配設したことを特徴としている。
【００２１】
この請求項４の発明では、反射面で反射された光が光拡散板で拡散されて照射面に照射される。この光拡散により、反射体の反射面で反射された光同士、及び光源から反射面に入射することなく照射面に向かった光と反射体の反射面で反射された光も混じる。したがって、光拡散板を透過した光の配光は、反射体により形成された逆ハート状の配光ではなくなるが、照射面での照度むらを更に改善できだけではなく、照射面での色むらを有効に改善できる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、入射口とこれに対向した出射口を有した枠体を前記反射体の光出射側に配設するとともに、前記出射口に対し奥まって位置されている前記入射口側に前記光拡散板が配設されていることを特徴としている。
【００２３】
この請求項５の発明によれば、互いの高さ位置が異なっている枠体の出射口と光拡散板とを通る直線によって規定される遮光角を照明装置に与えることができる。それにより、点灯された光源の高い輝度によって光拡散板が明るく輝くにも拘らず、この光拡散板の直視を遮光角の範囲で妨げて、光拡散板のまぶしさが目視されることを抑制できる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１から４の発明の照明装置によれば、照射面での照度むら及び色むらを抑制できる、という効果がある。
【００２５】
請求項５の発明の照明装置によれば、請求項４の発明において、更に、光拡散板のまぶしさが目視されることを抑制できる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１〜図６を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００２７】
図１及び図２中符号１は照明装置例えばダウンライトを示している。ダウンライト１は、被設置部例えば建物の室内の天井２に埋め込み設置されるものであり、図２中符号３は天井２に開けられた埋め込み孔を示している。
【００２８】
ダウンライト１は、装置本体５と、電源装置８と、端子台９と、光源装置１１と、反射体１５と、光拡散板２１と、枠体２５と、一対の取付けばね３１を具備している。
【００２９】
図１に示すように装置本体５は、後述するＬＥＤ（光源）が発する熱を外部に放出する放熱部材を兼ねるために金属製例えばアルミニウム又はその合金製であって、本体主部６に天板７をねじ止めして形成されている。図２に示すように本体主部６は、略円形の底壁６ａを境に図２において上側に電源収容部６ｂを有し、同じく図２において底壁６ａの下側に光源収容部６ｃを有しているとともに、外周に複数の放熱フィン６ｄを有している。光源収容部６ｃは下端が開口された短い略円筒形状をなしており、その外側に図１及び図３に示すように連結部６ｅが複数の形成されている。天板７は電源収容部６ｂの上端開口を閉じている。
【００３０】
装置本体５に電源装置８と端子台９が取付けられている。電源装置８は電源収容部６ｂに収容されている。この電源装置８は、電源基板に図示しない各種の電気部品を実装して形成されている。端子台９は天板７の本体主部６の側面に取付けられている。電源装置８は、後述するＬＥＤの点灯電流を制御する機能を有しており、端子台９は電源装置８に商用交流電源を供給するものである。
【００３１】
図２に示すように光源装置１１は、光源基板１２の表面に光源例えばＬＥＤ１３を、複数でかつ偶数具体的には６個実装して形成されている。これら６個のＬＥＤ１３は、光源基板１２と直交して光源装置１１の中心を通る軸線(図示しない)、言い換えれば、光源装置１１の光軸を中心とする点対称に配設されている。そのため、各ＬＥＤ１３は、光源基板１２の中心部の周りに一定間隔毎すなわち６０度間隔で配置されている。この配置を図３に示す。
【００３２】
光源基板１２は、略円形であって、ＬＥＤ１３が実装されていない裏面を底壁６ａの下面に密に面接触させて光源収容部６ｃに配置されている。したがって、この面接触により、後述するＬＥＤチップ１３ａの発光に伴い生じる熱が、装置本体５に伝導されて、ＬＥＤチップ１３ａの温度過昇が抑制されるようになっている。なお、光源基板１２はその周部に図示しない溝等の係合部を複数有している。そして、これら係合部を、光源収容部６ｃの内面に複数設けた図示しないリブ等の位置決め部に凹凸係合させることによって、光源装置１１が光源収容部６ｃに対して位置決めされている。
【００３３】
各ＬＥＤ１３は、図５（Ａ）〜（Ｃ）に例示するように半導体発光素子例えばＬＥＤチップ１３ａと、リフレクタ１３ｂと、透光性の封止部材１３ｃを有して形成されている。ＬＥＤチップ１３ａは、１個のＬＥＤ１３について複数例えば六個使用されていて、図５（Ｃ）に示すように、三個を一列に配置するとともに、残りの三個を一列に配置し、かつ、これら両列を平行に並べてリフレクタ１３ｂの内側に配設されている。そして、これら六個のＬＥＤ１３は、既述の点対称の配置において、ＬＥＤチップ１３ａがなした列の夫々が、光源基板１２の中心に対する放射方向に沿って延びるように向きを定めて配設されている。
【００３４】
各ＬＥＤ１３のＬＥＤチップ１３ａには例えば青色発光をするＬＥＤチップが用いられ、これらは光源基板１２の図示しない導体パターンが形成された一面に例えばフリップチップ実装により実装されている。なお、各ＬＥＤチップ１３ａと導体パターンとの電気的接続はワイヤボンディングで行うこともできる。各ＬＥＤ１３が有した複数のＬＥＤチップ１３ａは直列に接続されているとともに、各ＬＥＤ１３同士も直列に接続されている。したがって、光源基板１２に実装された各ＬＥＤチップ１３ａは、互いに直列接続されていて電源装置８を介して給電されることにより一斉に点灯されるようになっている。
【００３５】
リフレクタ１３ｂは例えば白色の合成樹脂により枠状に形成されて各ＬＥＤチップ１３ａを囲んで光源基板１２に接着剤により取付けられている。このリフレクタ１３ｂの内周面は、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように光源基板１２から離れるに従って次第に大径となるテーパ面で形成されている。このテーパ面は、光の利用方向、つまり、天井２を基準とした場合にその下方向へ光を反射する光反射面として機能する。
【００３６】
封止部材１３ｃは例えば透光性樹脂具体的には透明シリコーン樹脂製であり、この封止部材１３ｃには蛍光体が混ぜられている。封止部材１３ｃはリフレクタ１３ｂ内に充填されてＬＥＤチップ１３ａを埋めた状態に封止している。この封止部材１３ｃに混入された蛍光体には、ＬＥＤチップ１３ａが発した青色の光によって励起されて、所定波長の光を放射する蛍光体、例えば、青色の光に対して補色の関係にある黄色の光を主として放射する蛍光体が用いられている。したがって、ＬＥＤチップ１３ａを点状の一次光源とした各ＬＥＤ１３は、面状の二次光源となる封止部材１３ｃから白色の光を投射する。
【００３７】
なお、ＬＥＤ１３はリフレクタ１３ｂを省略したものであっても良い。この場合、封止部材１３ｃは、光源基板１２上にポッテングすることによって設けられ、それによって、ＬＥＤチップ１３ａを埋めて封止できる。
【００３８】
反射体１５は、ＬＥＤ１３が発した光の配光を制御する第１の配光制御部材として機能するもので、光源収容部６ｃにおいてＬＥＤ１３の投光側、つまり、図２においてはＬＥＤ１３の下側に配置されている。
【００３９】
反射体１５は電気絶縁性の合成樹脂製成形体１６に鏡面からなる反射面１７を設けて形成されている。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように反射体１５の成形体１６は、正面壁１６ａ、周壁１６ｂ、複数の反射筒部１６ｃ、ねじ受け部１６ｄ、及びリブ１６ｅを有している。
【００４０】
詳しくは、正面壁１６ａは光源基板１２と略同じ大きさの円形に作られている。この正面壁１６ａは周部に段差を有している。周壁１６ｂは、正面壁１６ａの周縁からこの正面壁１６ａの裏側に折れ曲がって設けられている。この周壁１６ｂは複数の溝１６ｆを有している。これらの溝１６ｆは、光源収容部６ｃの内面に複数設けられた既述の位置決め部（図示しない）に凹凸係合されるものである。この係合によって、反射体１５が光源収容部６ｃに位置決めされるに伴い、反射体１５は光源装置１１に対しても位置決めされるようになっている。
【００４１】
複数の反射筒部１６ｃは、周壁１６ｂの内側であって正面壁１６ａの裏側に設けられていて、それらの数は光源をなすＬＥＤ１３と数と同じく偶数であるとともに、その配置は光源をなすＬＥＤ１３と同じ配置である。したがって、６個の反射筒部１６ｃは、光源装置１１の光軸を中心とする点対称に配設されていて、具体的には、成形体１６の中心周りに６０度間隔で等配されている。これらの反射筒部１６ｃは、その突出先端に開放された入射開口１６ｃ１と、正面壁１６ａに開放された出射開口１６ｃ２を有している。入射開口１６ｃ１はＬＥＤ１３より大きい。入射開口１６ｃ１とこれより大径の出射開口１６ｃ２は正対している。反射筒部１６ｃの内面、つまり、入射開口１６ｃ１と出射開口１６ｃ２にわたる面は所定のカーブで形成されている。
【００４２】
ねじ受け部１６ｄは正面壁１６ａの裏側中央部に突設されている。リブ１６ｅは、ねじ受け部１６ｄを中心として放射状に設けられていて、ねじ受け部１６ｄと反射筒部１６ｃを接続しているとともに、反射筒部１６ｃと周壁１６ｂを接続している。なお、図２及び図４（Ｂ）中符号１６ｇは入射開口１６ｃ１に連続して反射筒部１６ｃに形成された逃げ溝を示しており、これら逃げ溝１６ｇは、入射開口１６ｃ１及びＬＥＤ１３より大きく、ＬＥＤ１３を逃げるために設けられている。
【００４３】
反射面１７は各反射筒部１６ｃの内面に夫々被着された金属反射膜で作られている。これらの反射面１７は、例えばアルミニウムを蒸着することによって設けられている。この場合、蒸着金属は、反射筒部１６ｃの内面だけではなく、正面壁１６ａの表面にもこの正面壁１６ａの段差をなす周部を除いて反射筒部１６ｃの内面に連続して被着されている。
【００４４】
前記構成の反射体１５は、光源装置１１の投光側、すなわち、光源基板１２の光源実装面に重ねて光源収容部６ｃ内に配置されている。この反射体１５は、電源収容部６ｂから光源収容部６ｃに向けて前記底壁６ａの中心部に通されて、ねじ受け部１６ｄにねじ込まれたねじ１８(図２参照)によって、装置本体５に固定されている。
【００４５】
この固定によって、反射体１５と底壁６ａとの間に光源基板１２が挟持されている。こうして固定された反射体１５の各反射筒部１６ｃの入射開口１６ｃ１の夫々に、前記位置決めに伴い光源装置１１の各ＬＥＤ１３が個別に臨んでいる。したがって、ＬＥＤ１３と出射開口１６ｃ２とは対向している。
【００４６】
前記反射筒部１６ｃの内面のカーブで規定される各反射面１７の反射特性は、反射体１５により形成される配光曲線が図６中実線で描かれた逆ハート状となるようにしてある。そのために、出射開口１６ｃ２から出射された光のビーム角αが５０度〜６０度となるとともに、鉛直角βが０度〜５度の範囲に入射する光束の割合が全光束の７％〜１０％となるように、反射面１７が設計されている。ここに、鉛直角βは、図６中０°を通る鉛直線、つまり光軸を中心とし、かつ、この鉛直線と図６中９０°を通る水平線との交点に向けて収斂する立体角を指している。
【００４７】
更に、反射体１５により形成される配光曲線が逆ハート状であるとは、図６に実線で示した配光曲線Ａの下端部が、最大光度を示すリング状をなす下向きのピークＢ及びこのピークＢで囲まれる上向きの凹みＣを有しているとともに、この凹みＣが配光曲線Ａにおいて０°を通る鉛直線（光軸）上に位置されていて、この凹みＣと前記光軸から外れて位置したピークＢとは連続した形状となっており、かつ、配光曲線Ａの上部が、配光曲線Ａにおいて９０°を通る水平線と前記鉛直線との交点に収斂した形状を指している。
【００４８】
光拡散板２１は、ＬＥＤ１３が発した光の配光を制御する第２に配光制御部材として機能するものであって、図２に示すように反射体１５の光出射側にこの反射体１５を被って配設されている。光拡散板２１は、電気絶縁性の透明材料例えば透明なアクリル樹脂の成形粉末に所定粒径の光拡散粒子を混ぜた原料を成形して、前記正面壁１６ａと略同じ大きさの円板に作られている。そのため、光源装置１１の各ＬＥＤ１３は、その光出射側から光拡散板２１で電気的に絶縁されている。光拡散板２１に入射された光は、光拡散板２１の内部に分散されている光拡散粒子に当たって拡散されて、光拡散板２１を透過する。
【００４９】
光拡散板２１の透過率は、８０％〜９０％、好適には８５％である。このような透過率によって、適正な拡散作用を得て、光の利用率の大きな低下を伴うことなく照射面での色むら及び照度むら適正に抑制できる。なお、透過率が９０％を超えることは、拡散過少となって照射面に色むら及び照度むらを生じる傾向が高くなる点で好ましくなく、又、透過率が８０％を下回ることは、拡散過多となって光に利用率が大きく低下する点で好ましくない。
【００５０】
枠体２５は、ＬＥＤ１３が発した光の配光を制御する第３の配光制御部材として機能するもので、例えば白色で光拡散性の合成樹脂の成形体からなる。図２に示すように枠体２５は、入射口２５ａとこれに対向した出射口２５ｂを有している。出射口２５ｂは入射口２５ａより大きいとともに、入射口２５ａから出射口２５ｂに至る内周面は例えば曲面の一部からなるテーパ状反射面をなしている。
【００５１】
この枠体２５は、出射口２５ｂに連続して外向きに張り出した環状フランジ２６を有している。環状フランジ２６は、天井２の埋め込み孔３より大径であり、ダウンライト１が天井２に埋め込み設置された状態で埋め込み孔３の周囲に下方から引っ掛かるようになっている。枠体２５は、そのテーパ状反射面の裏側に、嵌合筒部２７、例えば環状の押え部２８と、複数の連結部２９(図１に一個のみ図示する。)を有している。
【００５２】
枠体２５はその嵌合筒部２７を光源収容部６ｃの外側に嵌合させた状態で、本体主部６の連結部６ｅを通って連結部２９にねじ込まれた連結ねじ（図示しない）により、装置本体５に連結されている。この連結に伴って押え部２８が光拡散板２１の周部に当たるので、光拡散板２１の周部が反射体１５と押え部２８とで挟持され、それにより、光拡散板２１が反射体１５を被って固定されている。これとともに、枠体２５が反射体１５の光出射側に配置されることにより、出射口２５ｂに対して奥まって位置された入射口２５ａが、反射体１５側から光拡散板２１で閉じられている。
【００５３】
図２に示すように枠体２５の外周部には１８０度離れてばね取付け部２５ｃが形成されている。これら一対のばね取付け部２５ｃの夫々に取付けばね３１が取付けられている。枠体２５の径方向に対応して配置された一対の取付けばね３１の取付け部以外の部位は、装置本体５に対して斜めに配置される第１の位置と、装置本体５の外側面に沿うように配置される第２の位置とにわたって移動可能である。
【００５４】
前記構成のダウンライト１は、その一対の取付けばね３１を弾性変形させて第２の位置に配置させた状態で、天井２の埋め込み孔３に挿入し、環状フランジ２６が天井２に当たるまで押上げることによって、天井２に埋め込み設置される。この場合、ダウンライト１が押上げられるに伴い、拘束を解除された一対の取付けばね３１が第１の位置に向けて次第に斜めとなるように開くに伴って、これら取付けばね３１の根元部と環状フランジ２６とが、埋め込み孔３の縁を挟持して、ダウンライト１の埋め込み状態が維持される。
【００５５】
ダウンライト１によるその下方への照明は、ＬＥＤ１３が発した光の内で、反射されることなく下方に出射された光、反射体１５の各反射面１７で反射されて下方に出射された光によって行われる。
【００５６】
この照明において、反射体１５による配光制御で配光曲線Ａが図６中実線で示すように逆ハート状となるようにしている。しかも、既述のように偶数個のＬＥＤ１３が光軸を中心とする点対称に配設されているとともに、各ＬＥＤ１３の夫々に個別に対向する反射体１５の反射面１７も光軸を中心とする点対称に配設されているため、光軸を通る鉛直面で反射体１５での配光制御により形成される配光を切ったと仮定したときの仮想断面を、任意の仮想断面において略同じとできる。言い換えれば、配光にアンバランスを生じないようになっている。
【００５７】
このように均斉の採れた配光で、その配光曲線Ａに上向きの凹部Ｃがあることは、照射領域の中央部での光強度が弱められていることを意味している。これとともに、配光曲線Ａにおいて、上向きに凹部Ｃの周りに下向きのピークＢがあることは、照射領域の中央部周りでの光強度が強められていることを意味している。
【００５８】
これにより、光拡散板２１がない状態で、照射領域の中央部での輝度が目立たないようになるので、照射面での照度むらが抑制される。これとともに、ＬＥＤ１３が有したＬＥＤチップ１３ａが発光する青い色が照射領域の中央部で目立たないようになるので、照射面での色むらも抑制される。しかも、配光のアンバランスを原因とする照射面での照度むら及び色むらも抑制できる。
【００５９】
加えて、本実施形態では、反射体１５によって既述のように制御された均斉度の高い配光を、反射体１５直下で光拡散板２１に透過させるので、この光拡散板２１での光拡散作用により、反射体１５の反射面１７で反射された光同士が混じるとともに、ＬＥＤ１３から反射面１７に入射することなく照射面に向かった光と反射面１７で反射された反射光とが混じる。
【００６０】
したがって、光拡散板２１を透過した照射面に照射される光の配光は、反射体１５により形成された逆ハート状の配光ではなくなり、図６中点線で描かれた配光曲線Ｄとなる。
【００６１】
そのため、更に、照射面での照度むらを改善できるとともに、照射面での色むらを有効に改善できる。
【００６２】
又、ダウンライト１は、枠体２５を備えていて、この枠体２５の奥まった位置に光拡散板２１を配設した構成であるので、天井２に装着された状態で、この光拡散板２１が天井２に対して略面一となるように配置されることがない。光拡散板２１は、発光したＬＥＤ１３の高い輝度によって明るく輝くので、それが既述のように略面一に配置された場合には、光拡散板２１のまぶしさが目立ってしまう。
【００６３】
しかし、天井２より上側に光拡散板２１を配置したので、図２中符号θで示す遮光角を与えることができる。この遮光角θは、互い位置が上下に異なっている出射口２５ｂと光拡散板２１とを通る直線によって規定される。したがって、光拡散板２１が明るく輝くにも拘らず、この光拡散板２１の直視を遮光角θの範囲で妨げて、光拡散板２１のまぶしさが目視されることを抑制できる。
【００６４】
更に、枠体２５が有するテーパ状反射面は、そこに入射した光を拡散反射させるので、光を周囲に広げて照射面を照明できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係るダウンライトを示す斜視図。
【図２】図１のダウンライトを一部切欠いて示す側面図。
【図３】図１のダウンライトをその光拡散板及び枠体を外した状態で示す正面図。
【図４】(Ａ）は図１のダウンライトの反射体が有した成形体を表側から見て示す斜視図。（Ｂ）は同成形体を裏側から見て示す斜視図。
【図５】（Ａ）は図１のダウンライトが備える光源を示す正面図。（Ｂ）は図５(Ａ）中Ｆ５Ｂ−Ｆ５Ｂ線に沿う断面図。（Ｃ）は図５(Ａ）中Ｆ５Ｃ−Ｆ５Ｃ線に沿う断面図。
【図６】図１のダウンライトの配光曲線を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
１…ダウンライト(照明装置)、５…装置本体、１１…光源装置、１３…ＬＥＤ（光源）１３ａ…ＬＥＤチップ(半導体発光素子)、１３ｃ…封止部材、１５…反射体、１６…反射筒部、１６ｃ１…入射開口、１６ｃ２…出射開口、１７…反射面、２１…光拡散板、２５…枠体、２５ａ…入射口、２５ｂ…出射口、α…ビーム角、β…鉛直角、Ａ…配光曲線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光素子を有した光源を備えて、例えば天井等に埋め込み設置して使用されるダウンライト等の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般の白熱電球に代替する照明装置として、口金と反射笠が設けられたケースにおいて口金と対向する側に設けられた開口部に、ＬＥＤ光源を配置し、このＬＥＤ光源が発した光を反射笠で前方に反射させる照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この照明装置のＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤベアチップをプリント基板上に縦横に整列させて二次元の配置で実装するとともに、プリント基板上にＬＥＤベアチップを個々に収容する孔を複数有した反射板を積層し、更に、この反射板上に透光性の封止樹脂を積層して形成されている。そして、ＬＥＤベアチップには青色光乃至紫外光を発するものが使用され、封止樹脂には青色光を白色光に変換する黄色系の蛍光体が混入されている。又、特許文献１には、複数個のＬＥＤベアチップを一括して封止樹脂で封止することに代えて、ＬＥＤベアチップ毎に個別に封止樹脂で封止したＬＥＤ光源についても記載されている。
【特許文献１】特開2004-193357号公報（段落0012-0030、図１−図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の白熱電球に代替する照明装置では、その反射笠で前方に反射された光で照射される照射面に照度むら及び色むらを生じ易い。これは、ＬＥＤ光源の構成に起因している。
【０００５】
すなわち、ＬＥＤ光源のＬＥＤベアチップが点光源であるのに対して、蛍光体が混ぜられた封止樹脂は二次的に発光する面光源をなしていて、この面光源の発光面積は点光源に比較して大きい。一方、所定の配光曲線を得る反射笠の反射面は、鏡面で形成される場合がある。
【０００６】
鏡面からなる反射面で配光を制御する構成は、レンズを用いて配光を制御する場合に比較して、照明装置を製造する上で機種毎に適合したレンズ設計をする煩雑さ等がないので、コスト的に有利である点で好ましい。これとともに、ビームの開きを狭めて光を制御するのに好適であることにより、目標とするエリアの照射面での平均照度を高くする場合に適している。更に、鏡面で配光を制御する構成は、製造上での再現性が高く照明装置の配光品質を安定できる点でも好ましい。ちなみに、鏡面ではなく拡散反射面により配光を制御することは、製造上、成形型により反射面に凹凸を付して拡散反射面とする場合、その成形型の製造が難しいだけではなく、成形型がメンテナンスされる度に凹凸の状態が変化するので、安定した照明装置の配光品質を安定して維持することが難しい。
【０００７】
ＬＥＤベアチップからなる点光源が発した光の強度は大きい。このため、格別の工夫を施さない反射笠の鏡面からなる反射面で配光を制御すると、配光曲線の下部形状が略円錐状となり、この円錐形状が収斂する点で表される配光曲線の最大光度が、光軸上に位置される。このような配光曲線であると、照明領域の中央部での輝度が高く目視されるので、照射面での照度むらが目立ち易いとともに、ＬＥＤベアチップの光源色である青色が照明領域の中央部においてその周囲よりも強く目視されるので、照射面に色むらも生じ易い。
【０００８】
更に、鏡面からなる反射面を有した反射笠の任意の箇所では、そこにＬＥＤ光源から入射した光、つまり、点光源の大きさに従い光束の断面積が小さく光強度が大きい光と、面光源の大きさに従い光束の断面積が大きく光強度が小さい光とが入射して、それらを入射角に応じて反射する。それにより、照射面に色むらを生じる。
【０００９】
具体的には、光束の断面積が小さい点光源からの光は、青色の波長成分が強い青白い色の光として照射される。又、光束の断面積が大きい面光源からの光は、黄色の波長成分が強く、かつ、前記青白い色の光が照射された領域を囲む黄色系の光として照射されるとともに、更に、この黄色系の光が照射された領域を囲む白色系の光として照射される。そのため、青白い色の光が重複する照射箇所では更に青みがかった光色が隣接する照射箇所より強く発現される。したがって、照射面に色むらを生じるものであり、しかも、それに基づく照度むらも発生する。
【００１０】
本発明の目的は、照射面での照度むら及び色むらを抑制できる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、装置本体と；光源を備えて前記装置本体に配設された光源装置であって、前記光源が、半導体発光素子、及びこの半導体発光素子を封止して設けられるとともに、前記半導体発光素子が発した光で励起されて所定波長の光を放射する蛍光体が混ぜられている透光性の封止部材を有してなる前記光源装置と；この光源装置の投光側に配設された反射体であって、前記光源に対向する出射開口、及び鏡面で形成されて前記光源から入射した光を反射して前記出射開口から出射させる反射面を有し、かつ、前記出射開口から出射された光の配光が逆ハート状の配光曲線となるように前記反射面が作られている前記反射体と；を具備したことを特徴としている。
【００１２】
請求項１の発明の照明装置は、例えば一般の白熱電球に代替する照明装置として、或いは装置本体を天井等の被設置部に設けた埋め込み孔に挿入して設置されるダウンライト等の照明装置として用いることができる。請求項１の発明の照明装置の光源は少なくとも一個あればよく、複数個の光源を用いたマルチ光源とする場合には、偶数個の光源を使用することが配光のバランスを確保し易い点で好ましい。一個の光源が有する半導体発光素子の数も少なくとも一個あればよいので、複数個の半導体発光素子を用いたマルチチップの光源とすることもできる。
【００１３】
請求項１の発明の照明装置の光源が有した半導体発光素子には、例えばＬＥＤチップや有機ＥＬ素子等を用いることができる。半導体発光素子がＬＥＤチップである場合、このＬＥＤチップには、例えば青色発光する青色ＬＥＤチップ、紫外光を発する紫外ＬＥＤチップ等を好適に用いることができるが、青色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップのうちの少なくとも二種のＬＥＤチップを組み合わせて用いることも可能である。そして、例えば発光源に青色ＬＥＤチップを用いて白色発光をする照明装置とする場合には、青色の光で励起されて主として黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた封止部材を用いればよく、或いは、紫外光により励起されて主として赤色の光を放射する蛍光体、紫外光により励起されて主として緑色の光を放射する蛍光体、及び紫外光により励起されて主として黄色の光を放射する蛍光体が夫々混ぜられた封止部材を用いればよい。
【００１４】
請求項１の発明で、半導体発光素子を外気及び湿気から遮断してこの素子の寿命低下を防ぐ透光性の封止部材には、透光性の合成樹脂、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる他、樹脂以外の封止部材として透明な低融点ガラスを用いることもできる。
【００１５】
請求項１の発明で、反射体の反射面を形成する鏡面は、例えば蒸着された金属膜によって好適に設けることができる。請求項１の発明で、逆ハート状の配光曲線を反射体により形成するためには、例えば請求項２の発明のように、前記出射開口から出射された光の配光曲線のビーム角が５０度〜６０度となるとともに、鉛直角が０度〜５度の範囲に入射する光束の割合が全光束の７％〜１０％となるように前記反射面を設計することが望ましい。
【００１６】
請求項１，２の発明では、半導体発光素子及びこれを封止した蛍光体入りの封止部材を有した光源から発して反射体の鏡面からなる反射面に入射した光は、その入射角度に応じて照射面に向けて反射され出射開口から出射される。こうして反射された光と、光源から反射面に入射することなく照射面に向かった光とで照射面が照明される。
【００１７】
この照明において、反射体による配光制御で配光曲線が逆ハート状となるようにしているので、照射領域の中央部での光強度が弱められるとともに、その周りでの光強度が強められる。これにより、照射領域の中央部での輝度が目立たないようになるので、照射面での照度むらが抑制されるとともに、それに伴い光源が有した半導体発光素子の発光色が照射領域の中央部で目立たないようになるので、照射面での色むらも抑制される。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記光源が偶数個でかつ光軸を中心とする点対称に配設されているとともに、偶数の前記光源の夫々に個別に対向して前記反射体に設けられた偶数の前記反射面が前記光軸を中心とする点対称に配設されていることを特徴としている。
【００１９】
この請求項３の発明では、マルチ光源を有する照明装置にあって、光軸を通る鉛直面で反射体での配光制御により形成される配光を切ったと仮定したときの仮想断面が、任意の仮想断面において略同じとなるので、配光のアンバランスがない均斉度の高い配光を得ることができる。そのため、配光のアンバランスを原因とする照射面での照度むら及び色むらを抑制できる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１から３の内のいずれかにおいて、前記反射体の光出射側にこの反射体を被って透過率８０％〜９０％の光拡散板を配設したことを特徴としている。
【００２１】
この請求項４の発明では、反射面で反射された光が光拡散板で拡散されて照射面に照射される。この光拡散により、反射体の反射面で反射された光同士、及び光源から反射面に入射することなく照射面に向かった光と反射体の反射面で反射された光も混じる。したがって、光拡散板を透過した光の配光は、反射体により形成された逆ハート状の配光ではなくなるが、照射面での照度むらを更に改善できだけではなく、照射面での色むらを有効に改善できる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、入射口とこれに対向した出射口を有した枠体を前記反射体の光出射側に配設するとともに、前記出射口に対し奥まって位置されている前記入射口側に前記光拡散板が配設されていることを特徴としている。
【００２３】
この請求項５の発明によれば、互いの高さ位置が異なっている枠体の出射口と光拡散板とを通る直線によって規定される遮光角を照明装置に与えることができる。それにより、点灯された光源の高い輝度によって光拡散板が明るく輝くにも拘らず、この光拡散板の直視を遮光角の範囲で妨げて、光拡散板のまぶしさが目視されることを抑制できる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１から４の発明の照明装置によれば、照射面での照度むら及び色むらを抑制できる、という効果がある。
【００２５】
請求項５の発明の照明装置によれば、請求項４の発明において、更に、光拡散板のまぶしさが目視されることを抑制できる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１〜図６を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００２７】
図１及び図２中符号１は照明装置例えばダウンライトを示している。ダウンライト１は、被設置部例えば建物の室内の天井２に埋め込み設置されるものであり、図２中符号３は天井２に開けられた埋め込み孔を示している。
【００２８】
ダウンライト１は、装置本体５と、電源装置８と、端子台９と、光源装置１１と、反射体１５と、光拡散板２１と、枠体２５と、一対の取付けばね３１を具備している。
【００２９】
図１に示すように装置本体５は、後述するＬＥＤ（光源）が発する熱を外部に放出する放熱部材を兼ねるために金属製例えばアルミニウム又はその合金製であって、本体主部６に天板７をねじ止めして形成されている。図２に示すように本体主部６は、略円形の底壁６ａを境に図２において上側に電源収容部６ｂを有し、同じく図２において底壁６ａの下側に光源収容部６ｃを有しているとともに、外周に複数の放熱フィン６ｄを有している。光源収容部６ｃは下端が開口された短い略円筒形状をなしており、その外側に図１及び図３に示すように連結部６ｅが複数の形成されている。天板７は電源収容部６ｂの上端開口を閉じている。
【００３０】
装置本体５に電源装置８と端子台９が取付けられている。電源装置８は電源収容部６ｂに収容されている。この電源装置８は、電源基板に図示しない各種の電気部品を実装して形成されている。端子台９は天板７の本体主部６の側面に取付けられている。電源装置８は、後述するＬＥＤの点灯電流を制御する機能を有しており、端子台９は電源装置８に商用交流電源を供給するものである。
【００３１】
図２に示すように光源装置１１は、光源基板１２の表面に光源例えばＬＥＤ１３を、複数でかつ偶数具体的には６個実装して形成されている。これら６個のＬＥＤ１３は、光源基板１２と直交して光源装置１１の中心を通る軸線(図示しない)、言い換えれば、光源装置１１の光軸を中心とする点対称に配設されている。そのため、各ＬＥＤ１３は、光源基板１２の中心部の周りに一定間隔毎すなわち６０度間隔で配置されている。この配置を図３に示す。
【００３２】
光源基板１２は、略円形であって、ＬＥＤ１３が実装されていない裏面を底壁６ａの下面に密に面接触させて光源収容部６ｃに配置されている。したがって、この面接触により、後述するＬＥＤチップ１３ａの発光に伴い生じる熱が、装置本体５に伝導されて、ＬＥＤチップ１３ａの温度過昇が抑制されるようになっている。なお、光源基板１２はその周部に図示しない溝等の係合部を複数有している。そして、これら係合部を、光源収容部６ｃの内面に複数設けた図示しないリブ等の位置決め部に凹凸係合させることによって、光源装置１１が光源収容部６ｃに対して位置決めされている。
【００３３】
各ＬＥＤ１３は、図５（Ａ）〜（Ｃ）に例示するように半導体発光素子例えばＬＥＤチップ１３ａと、リフレクタ１３ｂと、透光性の封止部材１３ｃを有して形成されている。ＬＥＤチップ１３ａは、１個のＬＥＤ１３について複数例えば六個使用されていて、図５（Ｃ）に示すように、三個を一列に配置するとともに、残りの三個を一列に配置し、かつ、これら両列を平行に並べてリフレクタ１３ｂの内側に配設されている。そして、これら六個のＬＥＤ１３は、既述の点対称の配置において、ＬＥＤチップ１３ａがなした列の夫々が、光源基板１２の中心に対する放射方向に沿って延びるように向きを定めて配設されている。
【００３４】
各ＬＥＤ１３のＬＥＤチップ１３ａには例えば青色発光をするＬＥＤチップが用いられ、これらは光源基板１２の図示しない導体パターンが形成された一面に例えばフリップチップ実装により実装されている。なお、各ＬＥＤチップ１３ａと導体パターンとの電気的接続はワイヤボンディングで行うこともできる。各ＬＥＤ１３が有した複数のＬＥＤチップ１３ａは直列に接続されているとともに、各ＬＥＤ１３同士も直列に接続されている。したがって、光源基板１２に実装された各ＬＥＤチップ１３ａは、互いに直列接続されていて電源装置８を介して給電されることにより一斉に点灯されるようになっている。
【００３５】
リフレクタ１３ｂは例えば白色の合成樹脂により枠状に形成されて各ＬＥＤチップ１３ａを囲んで光源基板１２に接着剤により取付けられている。このリフレクタ１３ｂの内周面は、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように光源基板１２から離れるに従って次第に大径となるテーパ面で形成されている。このテーパ面は、光の利用方向、つまり、天井２を基準とした場合にその下方向へ光を反射する光反射面として機能する。
【００３６】
封止部材１３ｃは例えば透光性樹脂具体的には透明シリコーン樹脂製であり、この封止部材１３ｃには蛍光体が混ぜられている。封止部材１３ｃはリフレクタ１３ｂ内に充填されてＬＥＤチップ１３ａを埋めた状態に封止している。この封止部材１３ｃに混入された蛍光体には、ＬＥＤチップ１３ａが発した青色の光によって励起されて、所定波長の光を放射する蛍光体、例えば、青色の光に対して補色の関係にある黄色の光を主として放射する蛍光体が用いられている。したがって、ＬＥＤチップ１３ａを点状の一次光源とした各ＬＥＤ１３は、面状の二次光源となる封止部材１３ｃから白色の光を投射する。
【００３７】
なお、ＬＥＤ１３はリフレクタ１３ｂを省略したものであっても良い。この場合、封止部材１３ｃは、光源基板１２上にポッテングすることによって設けられ、それによって、ＬＥＤチップ１３ａを埋めて封止できる。
【００３８】
反射体１５は、ＬＥＤ１３が発した光の配光を制御する第１の配光制御部材として機能するもので、光源収容部６ｃにおいてＬＥＤ１３の投光側、つまり、図２においてはＬＥＤ１３の下側に配置されている。
【００３９】
反射体１５は電気絶縁性の合成樹脂製成形体１６に鏡面からなる反射面１７を設けて形成されている。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように反射体１５の成形体１６は、正面壁１６ａ、周壁１６ｂ、複数の反射筒部１６ｃ、ねじ受け部１６ｄ、及びリブ１６ｅを有している。
【００４０】
詳しくは、正面壁１６ａは光源基板１２と略同じ大きさの円形に作られている。この正面壁１６ａは周部に段差を有している。周壁１６ｂは、正面壁１６ａの周縁からこの正面壁１６ａの裏側に折れ曲がって設けられている。この周壁１６ｂは複数の溝１６ｆを有している。これらの溝１６ｆは、光源収容部６ｃの内面に複数設けられた既述の位置決め部（図示しない）に凹凸係合されるものである。この係合によって、反射体１５が光源収容部６ｃに位置決めされるに伴い、反射体１５は光源装置１１に対しても位置決めされるようになっている。
【００４１】
複数の反射筒部１６ｃは、周壁１６ｂの内側であって正面壁１６ａの裏側に設けられていて、それらの数は光源をなすＬＥＤ１３と数と同じく偶数であるとともに、その配置は光源をなすＬＥＤ１３と同じ配置である。したがって、６個の反射筒部１６ｃは、光源装置１１の光軸を中心とする点対称に配設されていて、具体的には、成形体１６の中心周りに６０度間隔で等配されている。これらの反射筒部１６ｃは、その突出先端に開放された入射開口１６ｃ１と、正面壁１６ａに開放された出射開口１６ｃ２を有している。入射開口１６ｃ１はＬＥＤ１３より大きい。入射開口１６ｃ１とこれより大径の出射開口１６ｃ２は正対している。反射筒部１６ｃの内面、つまり、入射開口１６ｃ１と出射開口１６ｃ２にわたる面は所定のカーブで形成されている。
【００４２】
ねじ受け部１６ｄは正面壁１６ａの裏側中央部に突設されている。リブ１６ｅは、ねじ受け部１６ｄを中心として放射状に設けられていて、ねじ受け部１６ｄと反射筒部１６ｃを接続しているとともに、反射筒部１６ｃと周壁１６ｂを接続している。なお、図２及び図４（Ｂ）中符号１６ｇは入射開口１６ｃ１に連続して反射筒部１６ｃに形成された逃げ溝を示しており、これら逃げ溝１６ｇは、入射開口１６ｃ１及びＬＥＤ１３より大きく、ＬＥＤ１３を逃げるために設けられている。
【００４３】
反射面１７は各反射筒部１６ｃの内面に夫々被着された金属反射膜で作られている。これらの反射面１７は、例えばアルミニウムを蒸着することによって設けられている。この場合、蒸着金属は、反射筒部１６ｃの内面だけではなく、正面壁１６ａの表面にもこの正面壁１６ａの段差をなす周部を除いて反射筒部１６ｃの内面に連続して被着されている。
【００４４】
前記構成の反射体１５は、光源装置１１の投光側、すなわち、光源基板１２の光源実装面に重ねて光源収容部６ｃ内に配置されている。この反射体１５は、電源収容部６ｂから光源収容部６ｃに向けて前記底壁６ａの中心部に通されて、ねじ受け部１６ｄにねじ込まれたねじ１８(図２参照)によって、装置本体５に固定されている。
【００４５】
この固定によって、反射体１５と底壁６ａとの間に光源基板１２が挟持されている。こうして固定された反射体１５の各反射筒部１６ｃの入射開口１６ｃ１の夫々に、前記位置決めに伴い光源装置１１の各ＬＥＤ１３が個別に臨んでいる。したがって、ＬＥＤ１３と出射開口１６ｃ２とは対向している。
【００４６】
前記反射筒部１６ｃの内面のカーブで規定される各反射面１７の反射特性は、反射体１５により形成される配光曲線が図６中実線で描かれた逆ハート状となるようにしてある。そのために、出射開口１６ｃ２から出射された光のビーム角αが５０度〜６０度となるとともに、鉛直角βが０度〜５度の範囲に入射する光束の割合が全光束の７％〜１０％となるように、反射面１７が設計されている。ここに、鉛直角βは、図６中０°を通る鉛直線、つまり光軸を中心とし、かつ、この鉛直線と図６中９０°を通る水平線との交点に向けて収斂する立体角を指している。
【００４７】
更に、反射体１５により形成される配光曲線が逆ハート状であるとは、図６に実線で示した配光曲線Ａの下端部が、最大光度を示すリング状をなす下向きのピークＢ及びこのピークＢで囲まれる上向きの凹みＣを有しているとともに、この凹みＣが配光曲線Ａにおいて０°を通る鉛直線（光軸）上に位置されていて、この凹みＣと前記光軸から外れて位置したピークＢとは連続した形状となっており、かつ、配光曲線Ａの上部が、配光曲線Ａにおいて９０°を通る水平線と前記鉛直線との交点に収斂した形状を指している。
【００４８】
光拡散板２１は、ＬＥＤ１３が発した光の配光を制御する第２に配光制御部材として機能するものであって、図２に示すように反射体１５の光出射側にこの反射体１５を被って配設されている。光拡散板２１は、電気絶縁性の透明材料例えば透明なアクリル樹脂の成形粉末に所定粒径の光拡散粒子を混ぜた原料を成形して、前記正面壁１６ａと略同じ大きさの円板に作られている。そのため、光源装置１１の各ＬＥＤ１３は、その光出射側から光拡散板２１で電気的に絶縁されている。光拡散板２１に入射された光は、光拡散板２１の内部に分散されている光拡散粒子に当たって拡散されて、光拡散板２１を透過する。
【００４９】
光拡散板２１の透過率は、８０％〜９０％、好適には８５％である。このような透過率によって、適正な拡散作用を得て、光の利用率の大きな低下を伴うことなく照射面での色むら及び照度むら適正に抑制できる。なお、透過率が９０％を超えることは、拡散過少となって照射面に色むら及び照度むらを生じる傾向が高くなる点で好ましくなく、又、透過率が８０％を下回ることは、拡散過多となって光に利用率が大きく低下する点で好ましくない。
【００５０】
枠体２５は、ＬＥＤ１３が発した光の配光を制御する第３の配光制御部材として機能するもので、例えば白色で光拡散性の合成樹脂の成形体からなる。図２に示すように枠体２５は、入射口２５ａとこれに対向した出射口２５ｂを有している。出射口２５ｂは入射口２５ａより大きいとともに、入射口２５ａから出射口２５ｂに至る内周面は例えば曲面の一部からなるテーパ状反射面をなしている。
【００５１】
この枠体２５は、出射口２５ｂに連続して外向きに張り出した環状フランジ２６を有している。環状フランジ２６は、天井２の埋め込み孔３より大径であり、ダウンライト１が天井２に埋め込み設置された状態で埋め込み孔３の周囲に下方から引っ掛かるようになっている。枠体２５は、そのテーパ状反射面の裏側に、嵌合筒部２７、例えば環状の押え部２８と、複数の連結部２９(図１に一個のみ図示する。)を有している。
【００５２】
枠体２５はその嵌合筒部２７を光源収容部６ｃの外側に嵌合させた状態で、本体主部６の連結部６ｅを通って連結部２９にねじ込まれた連結ねじ（図示しない）により、装置本体５に連結されている。この連結に伴って押え部２８が光拡散板２１の周部に当たるので、光拡散板２１の周部が反射体１５と押え部２８とで挟持され、それにより、光拡散板２１が反射体１５を被って固定されている。これとともに、枠体２５が反射体１５の光出射側に配置されることにより、出射口２５ｂに対して奥まって位置された入射口２５ａが、反射体１５側から光拡散板２１で閉じられている。
【００５３】
図２に示すように枠体２５の外周部には１８０度離れてばね取付け部２５ｃが形成されている。これら一対のばね取付け部２５ｃの夫々に取付けばね３１が取付けられている。枠体２５の径方向に対応して配置された一対の取付けばね３１の取付け部以外の部位は、装置本体５に対して斜めに配置される第１の位置と、装置本体５の外側面に沿うように配置される第２の位置とにわたって移動可能である。
【００５４】
前記構成のダウンライト１は、その一対の取付けばね３１を弾性変形させて第２の位置に配置させた状態で、天井２の埋め込み孔３に挿入し、環状フランジ２６が天井２に当たるまで押上げることによって、天井２に埋め込み設置される。この場合、ダウンライト１が押上げられるに伴い、拘束を解除された一対の取付けばね３１が第１の位置に向けて次第に斜めとなるように開くに伴って、これら取付けばね３１の根元部と環状フランジ２６とが、埋め込み孔３の縁を挟持して、ダウンライト１の埋め込み状態が維持される。
【００５５】
ダウンライト１によるその下方への照明は、ＬＥＤ１３が発した光の内で、反射されることなく下方に出射された光、反射体１５の各反射面１７で反射されて下方に出射された光によって行われる。
【００５６】
この照明において、反射体１５による配光制御で配光曲線Ａが図６中実線で示すように逆ハート状となるようにしている。しかも、既述のように偶数個のＬＥＤ１３が光軸を中心とする点対称に配設されているとともに、各ＬＥＤ１３の夫々に個別に対向する反射体１５の反射面１７も光軸を中心とする点対称に配設されているため、光軸を通る鉛直面で反射体１５での配光制御により形成される配光を切ったと仮定したときの仮想断面を、任意の仮想断面において略同じとできる。言い換えれば、配光にアンバランスを生じないようになっている。
【００５７】
このように均斉の採れた配光で、その配光曲線Ａに上向きの凹部Ｃがあることは、照射領域の中央部での光強度が弱められていることを意味している。これとともに、配光曲線Ａにおいて、上向きに凹部Ｃの周りに下向きのピークＢがあることは、照射領域の中央部周りでの光強度が強められていることを意味している。
【００５８】
これにより、光拡散板２１がない状態で、照射領域の中央部での輝度が目立たないようになるので、照射面での照度むらが抑制される。これとともに、ＬＥＤ１３が有したＬＥＤチップ１３ａが発光する青い色が照射領域の中央部で目立たないようになるので、照射面での色むらも抑制される。しかも、配光のアンバランスを原因とする照射面での照度むら及び色むらも抑制できる。
【００５９】
加えて、本実施形態では、反射体１５によって既述のように制御された均斉度の高い配光を、反射体１５直下で光拡散板２１に透過させるので、この光拡散板２１での光拡散作用により、反射体１５の反射面１７で反射された光同士が混じるとともに、ＬＥＤ１３から反射面１７に入射することなく照射面に向かった光と反射面１７で反射された反射光とが混じる。
【００６０】
したがって、光拡散板２１を透過した照射面に照射される光の配光は、反射体１５により形成された逆ハート状の配光ではなくなり、図６中点線で描かれた配光曲線Ｄとなる。
【００６１】
そのため、更に、照射面での照度むらを改善できるとともに、照射面での色むらを有効に改善できる。
【００６２】
又、ダウンライト１は、枠体２５を備えていて、この枠体２５の奥まった位置に光拡散板２１を配設した構成であるので、天井２に装着された状態で、この光拡散板２１が天井２に対して略面一となるように配置されることがない。光拡散板２１は、発光したＬＥＤ１３の高い輝度によって明るく輝くので、それが既述のように略面一に配置された場合には、光拡散板２１のまぶしさが目立ってしまう。
【００６３】
しかし、天井２より上側に光拡散板２１を配置したので、図２中符号θで示す遮光角を与えることができる。この遮光角θは、互い位置が上下に異なっている出射口２５ｂと光拡散板２１とを通る直線によって規定される。したがって、光拡散板２１が明るく輝くにも拘らず、この光拡散板２１の直視を遮光角θの範囲で妨げて、光拡散板２１のまぶしさが目視されることを抑制できる。
【００６４】
更に、枠体２５が有するテーパ状反射面は、そこに入射した光を拡散反射させるので、光を周囲に広げて照射面を照明できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係るダウンライトを示す斜視図。
【図２】図１のダウンライトを一部切欠いて示す側面図。
【図３】図１のダウンライトをその光拡散板及び枠体を外した状態で示す正面図。
【図４】(Ａ）は図１のダウンライトの反射体が有した成形体を表側から見て示す斜視図。（Ｂ）は同成形体を裏側から見て示す斜視図。
【図５】（Ａ）は図１のダウンライトが備える光源を示す正面図。（Ｂ）は図５(Ａ）中Ｆ５Ｂ−Ｆ５Ｂ線に沿う断面図。（Ｃ）は図５(Ａ）中Ｆ５Ｃ−Ｆ５Ｃ線に沿う断面図。
【図６】図１のダウンライトの配光曲線を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
１…ダウンライト(照明装置)、５…装置本体、１１…光源装置、１３…ＬＥＤ（光源）１３ａ…ＬＥＤチップ(半導体発光素子)、１３ｃ…封止部材、１５…反射体、１６…反射筒部、１６ｃ１…入射開口、１６ｃ２…出射開口、１７…反射面、２１…光拡散板、２５…枠体、２５ａ…入射口、２５ｂ…出射口、α…ビーム角、β…鉛直角、Ａ…配光曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体と；
光源を備えて前記装置本体に配設された光源装置であって、前記光源が、半導体発光素子、及びこの半導体発光素子を封止して設けられるとともに、前記半導体発光素子が発した光で励起されて所定波長の光を放射する蛍光体が混ぜられている透光性の封止部材を有してなる前記光源装置と；
この光源装置の投光側に配設された反射体であって、前記光源に対向する出射開口、及び鏡面で形成されて前記光源から入射した光を反射して前記出射開口から出射させる反射面を有し、かつ、前記出射開口から出射された光の配光が逆ハート状の配光曲線となるように前記反射面が作られている前記反射体と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記出射開口から出射された光の配光曲線のビーム角が５０度〜６０度となるとともに、鉛直角が０度〜５度の範囲に入射する光束の割合が全光束の７％〜１０％となるように前記反射面を設計して、前記反射体により形成される前記配光曲線を逆ハート状としたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源が偶数個でかつ光軸を中心とする点対称に配設されているとともに、偶数の前記光源の夫々に個別に対向して前記反射体に設けられた偶数の前記反射面が前記光軸を中心とする点対称に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記反射体の光出射側にこの反射体を被って透過率８０％〜９０％の光拡散板を配設したことを特徴とする請求項１から３の内のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
入射口とこれに対向した出射口を有した枠体を前記反射体の光出射側に配設するとともに、前記出射口に対し奥まって位置されている前記入射口側に前記光拡散板が配設されていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項１】
装置本体と；
光源を備えて前記装置本体に配設された光源装置であって、前記光源が、半導体発光素子、及びこの半導体発光素子を封止して設けられるとともに、前記半導体発光素子が発した光で励起されて所定波長の光を放射する蛍光体が混ぜられている透光性の封止部材を有してなる前記光源装置と；
この光源装置の投光側に配設された反射体であって、前記光源に対向する出射開口、及び鏡面で形成されて前記光源から入射した光を反射して前記出射開口から出射させる反射面を有し、かつ、前記出射開口から出射された光の配光が逆ハート状の配光曲線となるように前記反射面が作られている前記反射体と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記出射開口から出射された光の配光曲線のビーム角が５０度〜６０度となるとともに、鉛直角が０度〜５度の範囲に入射する光束の割合が全光束の７％〜１０％となるように前記反射面を設計して、前記反射体により形成される前記配光曲線を逆ハート状としたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源が偶数個でかつ光軸を中心とする点対称に配設されているとともに、偶数の前記光源の夫々に個別に対向して前記反射体に設けられた偶数の前記反射面が前記光軸を中心とする点対称に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記反射体の光出射側にこの反射体を被って透過率８０％〜９０％の光拡散板を配設したことを特徴とする請求項１から３の内のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
入射口とこれに対向した出射口を有した枠体を前記反射体の光出射側に配設するとともに、前記出射口に対し奥まって位置されている前記入射口側に前記光拡散板が配設されていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１８７７７３（Ｐ２００９−１８７７７３Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６０８１（Ｐ２００８−２６０８１）
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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