照明装置
【課題】側面あるいは背面方向まで光を照射させることができるとともに、製造が容易で、かつ、放熱機能が高い照明装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、照明装置は、基材２と、前記基材の前面部に配置された光源６と、前記光源の少なくとも一部を覆って設けられ、前記光源から前方に放出される光の少なくとも一部を導光する導光体７と、を備え、前記導光体は、当該装置の外部に直接的に露出し前記導光体により導光した光を前記光源の側方あるいは背面方向に出射する光出射面を有している。
【解決手段】実施形態によれば、照明装置は、基材２と、前記基材の前面部に配置された光源６と、前記光源の少なくとも一部を覆って設けられ、前記光源から前方に放出される光の少なくとも一部を導光する導光体７と、を備え、前記導光体は、当該装置の外部に直接的に露出し前記導光体により導光した光を前記光源の側方あるいは背面方向に出射する光出射面を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）のように平面実装された狭い配光分布を持つ光源を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が広く用いられてきたが、短い寿命、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（エレクトロルミネッセンス）光源が開発され、特にＬＥＤ光源は一般の照明装置への利用が加速度的に広がっている。
【０００３】
一般に、ＬＥＤ電球は、金属製の基材に取り付けられた口金と半球状の透光カバーとで外形を構成し、透光カバーの球中心にあたる位置にＬＥＤの光源を実装した実装基板を基材に取り付けている。光源は、口金から供給された電力により、基材に内蔵された駆動回路を介して発光される。
【０００４】
実装基板に実装された光源の光は、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のなす角度を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、電球や蛍光灯にＬＥＤ光源を用いた照明装置は、実装基板の法線方向の光が強く、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白熱電球あるいは蛍光灯と、ＬＥＤ光源を用いた照明装置とを置き換えた場合、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。
【０００５】
この狭い配光分布の問題を解決する技術としては、光源を構成するＬＥＤを立体的に側面や背面方向を向けて配置する技術が提案されている。また、別の技術としては、ＬＥＤ光源の光により励起する蛍光体を透光カバーの内面に塗布し、透光カバー自体が光るようにする技術がある。更に別の技術としては、球状の透光カバーの下端に光源を配置する技術が提案されている。更に別の技術としては、ＬＥＤ光源の近傍に導光体を設置する技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０７６３２９号公報
【特許文献２】特許第４２９０８８７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７２８２号公報
【特許文献４】特開２００５−０５５４６号公報
【特許文献５】特許第４１３５４８５号公報
【特許文献６】特開２００４−３４２４１１号公報
【特許文献７】特開２００９−２８９６９７号公報
【特許文献８】特開２０１０−４０３６４号公報
【特許文献９】特開２０１１−１４５１５号公報
【特許文献１０】特開２００７−１９４１３２号公報
【特許文献１１】特開２０１０−１５７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＥＤ光源を立体的に実装した場合、照明装置の製造組立が煩雑になるとともに、機械強度や放熱性の設計困難さが増大してしまう問題がある。また、透光カバーに蛍光体を塗布した場合も、同様に照明装置の製造組立が煩雑になる問題がある。球状の透光カバーの下端に光源を配置した場合、照明装置全体の長さ制約より基材を短くする小さくすることになり放熱が劣化してしまい大きな光量を得られない。また、導光体を設置した場合、従来の技術では十分な配光制御機能や自然なデザインが得られなかった。
【０００８】
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、側面あるいは背面方向まで光を照射させることができるとともに、製造が容易で、かつ、放熱機能が高い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】
【０００９】
実施形態によれば、照明装置は、基材と、前記基材の前面部に配置された光源と、前記光源の少なくとも一部を覆って設けられ、前記光源から前方に放出される光の少なくとも一部を導光する導光体と、を備え、前記導光体は、当該装置の外部に直接的に露出し前記導光体により導光した光を前記光源の側方あるいは背面方向に出射する光出射面を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図２】図２は、第１変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図３】図３は、第２変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図４】図４は、第３変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図５】図５は、第４変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図６】図６は、第５変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図７】図７は、第６変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図８】図８は、第７変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図９】図９は、第８変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１０】図１０は、第９変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１１】図１１は、第１０変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１２】図１２は、第１１変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１３】図１３は、第１２変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１４】図１４は、第１３変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１５】図１５は、第１４変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１６】図１６は、図１５の線Ａ−Ａに沿ったＬＥＤ電球の断面図。
【図１７】図１７は、第１５変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１８】図１８は、第１６変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１９】図１９は、第１７変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図２０】図２０は、第２の実施形態に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図２１】図２１は、第２の実施形態に係るＬＥＤ電球における導光体と光源との位置関係を示す平面図。
【図２２】図２２は、第２の実施形態に係るＬＥＤ電球における導光体と光源との他の位置関係を示す平面図。
【図２３】図２３は、第２の実施形態の変形例に係るＬＥＤ電球を示す平面図。
【図２４】図２４は、第３の実施形態に係る蛍光灯型の照明装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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の実施形態に係る電球型の照明装置としてＬＥＤ電球１を示す断面図である。ＬＥＤ電球１は、中心軸に対して回転対象の形状を有している。
【００１２】
ＬＥＤ電球１は、基材２と、ＬＥＤから成る複数の光源６と、略半球状の乳白部材からなる透光カバー４と、略リング状の透明部材からなり基材２と透光カバー４の間に光を出射する光体出射部をもつ導光体７と、口金３とを備えている。
【００１３】
基材２は、金属製の筐体かつ放熱部材であり、平坦な上面部（前面部）を有している。この上面部に光源６が実装されている。光源６が実装されている基材２の上面（前面）は、光を吸収損失しないように白色塗料が塗られている。基材２の内部には駆動回路１２が収納され、その周囲は光源６や駆動回路で発生した熱を放熱する機能を有している。
【００１４】
複数の光源６は、基材２の中心からｒだけ偏芯した位置に環状、例えば、サークル状あるいは多角形状に配列されている。これにより光源６の法線方向に出射した強い光が透光カバー４に到達した際に斜め入射するようにして、配光が拡散するように構成している。このｒの設定については、対向する透光カバー４の法線方向と光源法線方向のなす角度θが約１０度以上となるように偏芯させることが望ましい。
【００１５】
導光体７は、例えば、透明ポリカーボネートからなるリング状の部材で、光源６の少なくとも一部を覆って設けられる環状の光入射部７ａと、この光入射部から径方向外方に延出する光出射部７ｂと、基材２に固定される固定部７ｃと、を一体に有している。光出射部７ｂは、ＬＥＤ電球１の外部に直接的に露出する光出射面を有し、この光出射面は、透光カバー４と基材２との間に位置しているとともに、光源６の側方および背面側を向いている。また、光出射面は、透光カバー４の外面に連続し、透光カバーとともにＬＥＤ電球１の光出射面を構成している。
【００１６】
導光体７は、光源６の上面を部分的に覆う光入射部７ａから前方方向に向かう光を取り込み、導光体７内部で湾曲させるとともに、光出射部７ｂの光出射面から背面方向あるいは側面方向に光を放出させている。光出射部７ｂの光出射面は、背面方向への出射が容易となるようその法線方向が背面側へ向くように傾斜している。導光体７の光出射部７ｂおよび固定部７ｃは、光出射部７ｂの光出射面と透光カバー４あるいは基材２がなめらかな連続曲線を描くように、透光カバー４および基材２に隣接させ、各々を密閉固定させている。
【００１７】
カバー部材として機能する透光カバー４は、例えば、乳白ポリカーボネートからなる半球状の部材で、光源６および導光体７を覆って配置され、その下端は、導光体７の光出射部７ｂを間に挟んで基材２に固定されている。透光カバー４の透過率は６０％と低めに設定している。これは、導光体５に覆われていない光源６から前方に放出される光を透光カバー４で十分に拡散させて外部に放出するためのもので、上述した光源６の偏芯とあわせて、配光分布を拡大させるとともに、透光カバー４全体を光らせて光源６を透けさせないことでグレア感を緩和させている。
【００１８】
上記のように構成されたＬＥＤ電球１では、配光制御、放熱制御、コンパクト化、量産性の面で利点が得られる。
まず、配光制御では、光源６から前方に放出される光の一部を導光体７で背面方向へ出射するため、容易に広配光化を実現することができる。また、導光体７の導光ではフレネル反射を用いているため、損失が極めて小さく、高い効率を維持することができる。特に、内側の光入射部７ａから外側の光出射部７ｂへと導光しているため、背面側あるいは側面側に絞った配光での出射が容易となり、従来の導光技術では実現できなかった広配光制御を可能としている。この実施形態では、真後ろでも光度が平均光度の５０％以上を維持し、ほぼ白熱電球と同等の広配光となっている。
【００１９】
次に、放熱制御では、光出射部７ｂは縦幅４ｍｍと非常に薄いため、基材２をコンパクト化させる必要がほとんど生じない。このため、略半球状の透光カバー４および導光体７以外は基材２の体積に使うことができ、ヒートシンク機構やラジエータ機構を設けるスペースが確保され、放熱面で負担を強いることがない。これにより、同時にＬＥＤ電球１のコンパクト化も実現される。実施形態では、ＬＥＤ電球１は、高さ７５ｍｍ、幅３６ｍｍであり、従来のミニクリプトン型白熱電球の外径をほぼ踏襲するとともに、上述したように配光分布も踏襲している。
【００２０】
量産面では、導光体７が部品追加となるものの、従来の白色ＬＥＤや部品を使うことができ、特別なプロセスも不要である。導光体７は射出成型プロセスにて高い量産性で製造することが可能である。
【００２１】
なお、本実施形態では、導光体７の表面にシボ処理を施すことで導光体７を通して内部が透けてしまうことを防止するとともに、透光カバー４との質感差を緩和している。導光体７の表面処理については、内面に拡散材を塗布あるいは２色成型することで光を取り出すようにしてもよいし、透明材料自体に若干の拡散フィラを入れて透け防止や配光拡大を行ってもよい。
【００２２】
図２は、第１の実施形態における第１変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
この変形例では、導光体７は、光入射部７ａから内側および上方に延出する内面光出射部７ｄと、光出射部７ｂの中途部から斜め上方に延出する補助光出射部７ｅとを更に備えている。光入射部７ａは、複数の光源６の前方出射部全てを覆う構成としている。
【００２３】
内面光出射部７ｄは、透光カバー４に向かう光を傾斜拡散させ、これにより透光カバー４の透過率を７５％まで上げても輝度ムラが出なくなり、透光カバー４の透過率上昇による効率改善を達成している。補助光出射部７ｅは、導光体７の影となって輝度が低下する透光カバー４の導光体７隣接部分に補助的に光を放出するものである。これにより、透光カバー４全体の輝度均一化を図っている。
【００２４】
図３は、第１の実施形態における第２変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
ここでは、光源６は、基材２の中心軸上に配置されている。導光体７は、基材２の上面部全域を覆う円盤状とし、導光体の外周部は背面および側面方向に偏重した配光の光を出射する光出射部７ｂとしている。また、導光体７は前面方向に光を出射する前面側の光出射部７ｂも有している。前面側へもバランスよく光を放出する必要があるため、導光体７内部に若干の拡散フィラを混ぜており（図示せず）、これにより導光体７全域で光が前方へも放出されるように構成している。
【００２５】
また、前面側は、導光体５から出射される光が偏重した配光となるため、見た目を向上させるために乳白の扁平半球状の透光カバー４を設置している。これにより、導光体７から出た光を拡散させ、見る角度に寄らず透光カバー４全域が輝く構成としている。
【００２６】
図４は、第１の実施形態における第３変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
第３変形例では、効率を追求するため、乳白の透光カバー４を削除し、導光体７が光源保護カバーとしての透光カバー４を兼ねる構成とした。放熱機能を向上させるために、導光体７は扁平な円盤形状とし、基材２の上面部全体を覆っている。電球の体積の大部分を基材２に与えるとともに、豊富な基材２空間を用いて放熱フィン１１を設けてラジエータ機能を向上させている。本変形例では、６０Ｗクラスの明るさで効率９４％の全方位配光電球を実現している。
【００２７】
図５は、第１の実施形態における第４変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、前述した第３変形例において、複数の光源６を、基材２の上面部に環状、例えば、サークル状に配置した構成としている。この場合、導光体７の光入射部７ａは、複数の光源６を覆うように環状に形成されている。
【００２８】
図６は、第１の実施形態における第５変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、前述した第３変形例において、導光体７の光出射部７ｂを背面側へ延長し、発光する面積を増やして白熱電球の見た目に近づけるようにしている。また、導光体７の密閉固定部７ｃより背面側で、光出射部７ｂと基材２の間に空気が対流できる放熱空間２４を設け、発光面積の拡大とともに放熱機能の向上を実現している。
【００２９】
図７は、第１の実施形態における第６変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、図６で示した第５変形例に係るＬＥＤ電球１に更に透光カバー４を加えた構成としている。透光カバー４は、導光体７よりも透過率の低い乳白部材であり、これにより輝度均一性を向上させるとともに、外観を電球らしく見せる効果がある。
【００３０】
図８は、第１の実施形態における第７変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、前述した第６変形例に係るＬＥＤ電球１の透光カバー４を２色射出成型により導光体７と一体に成形した構成としている。透光カバーと導光体７を一体成形しても、透光カバー４は導光体７より透過率が低いため、適度に導光する機能が残り、前述したような導光効果が得られる。
【００３１】
図９は、第１の実施形態における第８変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例によれば、基材２の外周面に複数の放熱フィン１１が設けられている。放熱フィン１１は、基材２から放射状の延びているとともに、円周方向に所定の間隔を置いて配置されている。導光体７の光出射部７ｂは、基材２の上面部から導光体の固定部７ｃより背面側に延出し、放熱フィン１１の外側に延びている。この光出射部７ｂは、基材２の中心軸と同芯の環状に形成され、放熱フィン１１との間に放熱空間２４をおいて、かつ、放熱フィン１１の外側に位置している。これにより、放熱機能と発光面積拡大を両立している。また、透光カバー４を用いることで輝度均一性も向上させている。
【００３２】
図１０は、第１の実施形態における第９変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
第９変形例も、図９の第８変形例と同様に発光面積拡大を狙ったものであるが、導光体７の光出射部７ｂは、部分的に背面側に延出し、放熱フィン１１の間に入れる構成として発光面積を拡大している。ここでも、導光体７の固定部７ｃより背面側に、基材２と光出射部７ｂとの間に空気が対流できる放熱空間２５を設け、放熱機能と発光面積拡大を両立している。また、透光カバー４を用いることで輝度均一性も向上させている。
【００３３】
図１１は、第１の実施形態における第１０変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、乳白の透光カバー４は用いず、導光体７を若干の拡散フィラを混ぜた材料で構成している。また、導光体７は、ほぼ球状に形成され、前方中央に光源６に対向する窪み部２６を形成するように光入射部７ａを有している。この窪み部２６を覆うように、導光体７と同じ材料で形成されたダミー導光体２７を導光体７に溶着している。これにより、滑らかな外観を保ったまま、配光拡大を実現している。
【００３４】
図１２は、第１の実施形態における第１１変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
ここでは、基材２を長く設定して、光源６を前方に設置するとともに、ヒートシンクとしての体積と駆動回路１２の収納空間を十分に確保している。導光体７は、光源６の少なくとも一部、例えば、各光源の上面半分に対向する光入射部７ａと、光入射部から基材２の外周に沿って光源位置よりも背面側へ口金３近くまで延びる光出射部７ｂとを有している。光出射部７ｂは、外周部分が球面を形成するように形成されている。導光体７、特に、光出射部７ｂの内面は、隣接する基材２にシリコーン接着剤２０で接着され、基材２に接触している。これにより、基材２で発生した熱を効率よく導光体７に伝熱させ、導光体７を介して外部に放熱する。
【００３５】
導光体７は、内部空間が膨らんだ形状であり一体部品では射出成型が難しいため、実際には、導光体７を縦に２枚ないし３枚に分割して組立てている。勿論、厚くなることによる量産性低下を許容すれば、内部空間を膨らませずに寸胴とすることで一体部品で導光体を形成してもよい。
【００３６】
透光カバー４は、導光体７の上部を覆って、概観が球面になるように形成されている。
【００３７】
これにより、高い放熱機能を確保しつつ、白熱電球のように球体全域を発光させることができる。
【００３８】
図１３は、第１の実施形態における第１２変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例によれば、基材２は、その上面周縁部から前方へ突出する環状の突出部３０を一体に備えている。基材２の上面には、導光体７により側面あるいは背面側へ光を放出するための複数の光源６が基材２と同軸のサークル状に並んで設けられ、更に、光源６の内側に、正面方向に光を照射するための複数の光源６ｂが新たに設けられている。
【００３９】
導光体７は、基材２の突出部を３０を乗り越えるようにして設けられている。すなわち、導光体７は、導光体７は、環状の部材で、光源６の少なくとも一部を覆って設けられる環状の光入射部７ａと、この光入射部から突出部３０を乗り越えて径方向外方に延出する光出射部７ｂと、基材２に固定される固定部７ｃと、を一体に有している。また、導光体７の光出射部７ｂの内側は、外側に開いた逆湾曲導光部７ｆが形成されている。これにより、光源６から導光体７に入射して背面側に湾曲導光された光を更に逆側に湾曲導光して側面から背面にかけて広い範囲で出射するように構成している。
【００４０】
基材２の突出部３０は、空気へ放熱するための基材２の表面積を拡大して、大きな電力が投入されても基材の熱が上がらないようにするものである。突出部３０は、導光体７の内側に隣接する形態をとるため、導光体７から内側に漏れる光を反射する機能も備えている。
【００４１】
サークル状に配列した光源６の内側に正面方向照射専用の光源６ｂを設けることで、正面方向の光量を任意に制御できる構成としている。サークル状に配列した光源６は、湾曲導光して側面あるいは背面側に向ける光を出射するための専用光源とすることができる。
【００４２】
第１２変形例では、発光面積を拡大するために、基材２の突出部３０の外側を導光体７の光出射部７ｂが覆う構成としたが、図１４に示す第１３変形例のように、光出射部７ｂは最小面積に抑制した構成としてもよい。
【００４３】
図１５および図１６は、第１の実施形態における第１４変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。第１４変形例によれば、導光体７の光出射部７ｂを光源６より背面側となる位置まで背面側に延ばし、見た目の発光面積が大きく見栄えするように構成している。基材２は、その周縁部から前方へ突出し環状の前方突出部３０ａと、周縁部から平面方向に突出した環状の背面突出部３０ｂと、を一体に有している。前方突出部３０ａは、導光体７の内側に位置し、基材２の放熱機能を高める。光出射部７ｂは、前方突出部３０ａを乗り越え、前方突出部３０ａおよび背面突出部３０ｂの外側まで延びている。
【００４４】
背面突出部３０ｂの内側の空いた空間は、空気が対流できる窪み部３２を形成しているとともに、この窪み部３２に、電球外観を整える機能もかねて、放射状に延びる複数の放熱フィン３４が配置されている。
【００４５】
導光体７は、光出射部７ｂの輝度分布が一様で出射する光の配光が拡がるように、光出射部７ｂの内側に逆湾曲導光部７ｆを有している。これにより、背面方向に湾曲導光された光を逆湾曲導光部７ｆにより逆向きに湾曲導光して側面から背面にかけて広い範囲に向けて出射できるようにしている。
【００４６】
環状の導光体７に対向してサークル状に配列した光源６の内側に、正面方向に向けて光を照射する光源６ａが設けられている。正面方向に向けた光源６ａについては、図１７に示す第１５変形例のように、導光体７に、光源６ａと対向する正面拡散導光部３８を設け、強すぎる正面方向の光を側面方向に拡散させ、透光カバー４が均一に光るようにしてもよい。
【００４７】
図１８は、第１の実施形態における第１６変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。第１６変形例によれば、前述した導光体７に重ねて第２導光体４０が重ねて設けられている。すなわち、側面背面照射用光源に対向する導光体を、２体の導光体７、４０を重ねた構成としている。第２導光体４０は、導光体７と同様に、光源６の一部に対向する光入射部４０ａと、この光入射部から突出部３０を乗り越えて径方向外方に延出する光出射部４０ｂと、を有している。光出射部４０ｂの出射面は、電極１の外面に露出している。
【００４８】
重ねた導光体７ａおよび第２導光体４０の界面が、光源６からの光を背面側に導く屈折界面として増えることによって、更に正面に光を漏らさずに光出射部７ｂ、４０ｂに導光することができる。本変形例のように、導体体７および第２導光体４０の光出射面の両方を外面に露出させることにより、効率向上や背面側光量の増加をより行い易い。
【００４９】
図１９に示す第１７の変形例のように、第２導光体４０の光出射部４０ｂは、外部に露出することなく、透光カバー４の内側に留めてもよい。この場合、導光体７と第２導光体との界面が外部に露出ことがなく、電球１の外観を向上することができる。
【００５０】
上述した第１の実施形態および種々の変形例において、例えば、導光体からの光取出し構造については特に言及しなかったが、シボや拡散部材の接合で取出し構造を設けてもよい。光源の数は、必要に応じて増減可能である。透光カバーは、球状あるいは楕円状に限らず、他の形状としてもよい。また、ＬＥＤ電球として説明したが、指向性のある光源と同光源を略球状に囲う透光カバーの組み合わせであれば、街路灯照明についても適用できるし、ＥＬ光源を用いてもよい。
なお、第２ないし第１５変形例において、第１の実施形態と同一の部分、あるいは、他の変形例と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略した。
【００５１】
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。
【００５２】
（第２の実施形態）
図２０は、第２の実施形態に係るＬＥＤ電球１を示す断面図、図２１は、導光体と光源との位置関係を示す平面図、図２２は、導光体と光源との他の位置関係を示す平面図である。ＬＥＤ電球１の基本的な構成は第１の実施形態と同じである。
【００５３】
図２０および図２１に示すように、第２の実施形態では、導光体７の光入射部７ａは部分的に切り欠かれ、円周方向に等間隔で隙間を置いて並んだ複数の光入射部を構成している。また、導光体７は、基材２に対して、中心軸の回りで回動可能に取り付けられている。そして、導光体７を回動することにより、光入射部７ａと光源６との相対位置を変位することが可能となっている。本実施形態において、光源６の数と光入射部７ａとの数は、一致し、円周方向の配置間隔も一致している。
【００５４】
図２１に示す回動位置において、導光体７の各光出射部７ｂは、対応する光源６に重なって位置している。この回動位置においては、光源６から出た光の大部分は、導光体７により導光され、導光体７の光出射面からＬＥＤ電球１の側面方向および背面方向に出射され、上向き電球スタンドなど背面側配光が主体となる照明器具に適した配光分布となる。
【００５５】
また、図２２に示すように、導光体７を所定角度回動することにより、各光出射部７ｂは、光源６からずれ、隣合う２つの光源間に位置する。この回動位置においては、光源６から放出される光の大部分は前面側へそのまま放出され、スポットライトのように前方の特定の領域だけを照射する照明器具に適した配光分布となる。
【００５６】
このように、図２１および図２２に示す回動位置を両極端の回動位置として、これらの回動位置間で導光体７の回動位置、すなわち、導光体と光源との相対位置、を無段階に調整することで、ユーザーが各照明器具にあわせてＬＥＤ電球１の配光分布を調整することができる。
【００５７】
なお、第２の実施形態において、光源６の数は光入射部７ａの数と同一としたが、これに限らず、図２３に示すように、光源６の数を光入射部７ａの数よりも多くし、例えば、倍としてもよい。この場合、導光体７のいずれの回動位置においても、光入射部７ａの少なくとも一部が光源６に重なり、同時に、光源の少なくとも一部が光入射部７ａからずれて位置している。これにより、どの回動位置でも、導光体７による側面および背面方向の光照射および光源から直接出射される前面方向の光照射が得られる。
【００５８】
（第３の実施形態）
図２４は、第３の実施形態に係る照明装置を示す断面図である。
本実施形態では、電球型ではなく蛍光灯型の照明装置を構成している。
蛍光灯１００は、直線状の細長い基材２と、この基材２の上面部に直線状に間隔を置いて実装された複数のＬＥＤからなる光源６と、光源６を覆うように基材２上に設けられた導光体７と、導光体７を覆うように設けられた断面がほぼ球状の透光カバー４と、を備えている。これら、基材２、導光体７、透光カバー４は、全体の断面形状が円形となるよう、すなわち、外観が既存の蛍光灯と同じようになるように形成されている。
【００５９】
導光体７は、光源６と対向して位置する光入射部７ａと、この光入射部から側面方向両側に延出する光出射部７ｂと、を有し、光出射部７ｂは、蛍光灯１００の外面に直接的に露出する光出射面を有している。この光出射面は、その法線が背面方向を向くように湾曲している。導光体７は、光源６から前方へ照射される光の一部を湾曲導光し、光出射部７ｂの光出射面より背面方向あるいは側面方向へ強く変調された光を放出する。
【００６０】
これにより、従来のＬＥＤ蛍光灯では実現できなかった広配光を実現することができる。なお、本実施形態は、上述した第１、第２の実施形態の各要素を組み合わせてもよい。
【００６１】
上述した第２および第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様に、側面あるいは背面方向まで光を照射させることができるとともに、製造が容易で、かつ、放熱機能が高い照明装置を提供することができる。
【００６２】
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。
例えば、導光体からの光取出し構造については特に言及していないが、シボや拡散部材の接合で取出し構造を設けてもよいし、導光体を構成する材料自体に若干の散乱フィラを混入して散乱させて取り出してもよい。光源の数や種類も特に規定するものではなく、前方に強い指向性のある光源であれば本発明の作用を適用することができる。また、導光体の固定についても、実施形態では基材に固定したが、透光カバーに固定させてもよい。
【００６３】
また、実施形態はＬＥＤ電球として説明したが、指向性のある光源と同光源を略球状に囲う透光カバーの組み合わせであれば、街路灯照明についても適用できるし、ＥＬ光源として用いてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…ＬＥＤ電球、２…基材、３…口金、４…透光カバー、６…光源、
７…導光体、７ａ…光入射部、７ｂ…光出射部、７ｃ…固定部、７ｄ…前面光出射部、
７ｅ…補助光出射部、１１…放熱フィン、１２…駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）のように平面実装された狭い配光分布を持つ光源を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が広く用いられてきたが、短い寿命、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（エレクトロルミネッセンス）光源が開発され、特にＬＥＤ光源は一般の照明装置への利用が加速度的に広がっている。
【０００３】
一般に、ＬＥＤ電球は、金属製の基材に取り付けられた口金と半球状の透光カバーとで外形を構成し、透光カバーの球中心にあたる位置にＬＥＤの光源を実装した実装基板を基材に取り付けている。光源は、口金から供給された電力により、基材に内蔵された駆動回路を介して発光される。
【０００４】
実装基板に実装された光源の光は、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のなす角度を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、電球や蛍光灯にＬＥＤ光源を用いた照明装置は、実装基板の法線方向の光が強く、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白熱電球あるいは蛍光灯と、ＬＥＤ光源を用いた照明装置とを置き換えた場合、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。
【０００５】
この狭い配光分布の問題を解決する技術としては、光源を構成するＬＥＤを立体的に側面や背面方向を向けて配置する技術が提案されている。また、別の技術としては、ＬＥＤ光源の光により励起する蛍光体を透光カバーの内面に塗布し、透光カバー自体が光るようにする技術がある。更に別の技術としては、球状の透光カバーの下端に光源を配置する技術が提案されている。更に別の技術としては、ＬＥＤ光源の近傍に導光体を設置する技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０７６３２９号公報
【特許文献２】特許第４２９０８８７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７２８２号公報
【特許文献４】特開２００５−０５５４６号公報
【特許文献５】特許第４１３５４８５号公報
【特許文献６】特開２００４−３４２４１１号公報
【特許文献７】特開２００９−２８９６９７号公報
【特許文献８】特開２０１０−４０３６４号公報
【特許文献９】特開２０１１−１４５１５号公報
【特許文献１０】特開２００７−１９４１３２号公報
【特許文献１１】特開２０１０−１５７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＥＤ光源を立体的に実装した場合、照明装置の製造組立が煩雑になるとともに、機械強度や放熱性の設計困難さが増大してしまう問題がある。また、透光カバーに蛍光体を塗布した場合も、同様に照明装置の製造組立が煩雑になる問題がある。球状の透光カバーの下端に光源を配置した場合、照明装置全体の長さ制約より基材を短くする小さくすることになり放熱が劣化してしまい大きな光量を得られない。また、導光体を設置した場合、従来の技術では十分な配光制御機能や自然なデザインが得られなかった。
【０００８】
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、側面あるいは背面方向まで光を照射させることができるとともに、製造が容易で、かつ、放熱機能が高い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】
【０００９】
実施形態によれば、照明装置は、基材と、前記基材の前面部に配置された光源と、前記光源の少なくとも一部を覆って設けられ、前記光源から前方に放出される光の少なくとも一部を導光する導光体と、を備え、前記導光体は、当該装置の外部に直接的に露出し前記導光体により導光した光を前記光源の側方あるいは背面方向に出射する光出射面を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図２】図２は、第１変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図３】図３は、第２変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図４】図４は、第３変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図５】図５は、第４変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図６】図６は、第５変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図７】図７は、第６変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図８】図８は、第７変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図９】図９は、第８変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１０】図１０は、第９変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１１】図１１は、第１０変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１２】図１２は、第１１変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１３】図１３は、第１２変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１４】図１４は、第１３変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１５】図１５は、第１４変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１６】図１６は、図１５の線Ａ−Ａに沿ったＬＥＤ電球の断面図。
【図１７】図１７は、第１５変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１８】図１８は、第１６変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図１９】図１９は、第１７変形例に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図２０】図２０は、第２の実施形態に係るＬＥＤ電球を示す断面図。
【図２１】図２１は、第２の実施形態に係るＬＥＤ電球における導光体と光源との位置関係を示す平面図。
【図２２】図２２は、第２の実施形態に係るＬＥＤ電球における導光体と光源との他の位置関係を示す平面図。
【図２３】図２３は、第２の実施形態の変形例に係るＬＥＤ電球を示す平面図。
【図２４】図２４は、第３の実施形態に係る蛍光灯型の照明装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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の実施形態に係る電球型の照明装置としてＬＥＤ電球１を示す断面図である。ＬＥＤ電球１は、中心軸に対して回転対象の形状を有している。
【００１２】
ＬＥＤ電球１は、基材２と、ＬＥＤから成る複数の光源６と、略半球状の乳白部材からなる透光カバー４と、略リング状の透明部材からなり基材２と透光カバー４の間に光を出射する光体出射部をもつ導光体７と、口金３とを備えている。
【００１３】
基材２は、金属製の筐体かつ放熱部材であり、平坦な上面部（前面部）を有している。この上面部に光源６が実装されている。光源６が実装されている基材２の上面（前面）は、光を吸収損失しないように白色塗料が塗られている。基材２の内部には駆動回路１２が収納され、その周囲は光源６や駆動回路で発生した熱を放熱する機能を有している。
【００１４】
複数の光源６は、基材２の中心からｒだけ偏芯した位置に環状、例えば、サークル状あるいは多角形状に配列されている。これにより光源６の法線方向に出射した強い光が透光カバー４に到達した際に斜め入射するようにして、配光が拡散するように構成している。このｒの設定については、対向する透光カバー４の法線方向と光源法線方向のなす角度θが約１０度以上となるように偏芯させることが望ましい。
【００１５】
導光体７は、例えば、透明ポリカーボネートからなるリング状の部材で、光源６の少なくとも一部を覆って設けられる環状の光入射部７ａと、この光入射部から径方向外方に延出する光出射部７ｂと、基材２に固定される固定部７ｃと、を一体に有している。光出射部７ｂは、ＬＥＤ電球１の外部に直接的に露出する光出射面を有し、この光出射面は、透光カバー４と基材２との間に位置しているとともに、光源６の側方および背面側を向いている。また、光出射面は、透光カバー４の外面に連続し、透光カバーとともにＬＥＤ電球１の光出射面を構成している。
【００１６】
導光体７は、光源６の上面を部分的に覆う光入射部７ａから前方方向に向かう光を取り込み、導光体７内部で湾曲させるとともに、光出射部７ｂの光出射面から背面方向あるいは側面方向に光を放出させている。光出射部７ｂの光出射面は、背面方向への出射が容易となるようその法線方向が背面側へ向くように傾斜している。導光体７の光出射部７ｂおよび固定部７ｃは、光出射部７ｂの光出射面と透光カバー４あるいは基材２がなめらかな連続曲線を描くように、透光カバー４および基材２に隣接させ、各々を密閉固定させている。
【００１７】
カバー部材として機能する透光カバー４は、例えば、乳白ポリカーボネートからなる半球状の部材で、光源６および導光体７を覆って配置され、その下端は、導光体７の光出射部７ｂを間に挟んで基材２に固定されている。透光カバー４の透過率は６０％と低めに設定している。これは、導光体５に覆われていない光源６から前方に放出される光を透光カバー４で十分に拡散させて外部に放出するためのもので、上述した光源６の偏芯とあわせて、配光分布を拡大させるとともに、透光カバー４全体を光らせて光源６を透けさせないことでグレア感を緩和させている。
【００１８】
上記のように構成されたＬＥＤ電球１では、配光制御、放熱制御、コンパクト化、量産性の面で利点が得られる。
まず、配光制御では、光源６から前方に放出される光の一部を導光体７で背面方向へ出射するため、容易に広配光化を実現することができる。また、導光体７の導光ではフレネル反射を用いているため、損失が極めて小さく、高い効率を維持することができる。特に、内側の光入射部７ａから外側の光出射部７ｂへと導光しているため、背面側あるいは側面側に絞った配光での出射が容易となり、従来の導光技術では実現できなかった広配光制御を可能としている。この実施形態では、真後ろでも光度が平均光度の５０％以上を維持し、ほぼ白熱電球と同等の広配光となっている。
【００１９】
次に、放熱制御では、光出射部７ｂは縦幅４ｍｍと非常に薄いため、基材２をコンパクト化させる必要がほとんど生じない。このため、略半球状の透光カバー４および導光体７以外は基材２の体積に使うことができ、ヒートシンク機構やラジエータ機構を設けるスペースが確保され、放熱面で負担を強いることがない。これにより、同時にＬＥＤ電球１のコンパクト化も実現される。実施形態では、ＬＥＤ電球１は、高さ７５ｍｍ、幅３６ｍｍであり、従来のミニクリプトン型白熱電球の外径をほぼ踏襲するとともに、上述したように配光分布も踏襲している。
【００２０】
量産面では、導光体７が部品追加となるものの、従来の白色ＬＥＤや部品を使うことができ、特別なプロセスも不要である。導光体７は射出成型プロセスにて高い量産性で製造することが可能である。
【００２１】
なお、本実施形態では、導光体７の表面にシボ処理を施すことで導光体７を通して内部が透けてしまうことを防止するとともに、透光カバー４との質感差を緩和している。導光体７の表面処理については、内面に拡散材を塗布あるいは２色成型することで光を取り出すようにしてもよいし、透明材料自体に若干の拡散フィラを入れて透け防止や配光拡大を行ってもよい。
【００２２】
図２は、第１の実施形態における第１変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
この変形例では、導光体７は、光入射部７ａから内側および上方に延出する内面光出射部７ｄと、光出射部７ｂの中途部から斜め上方に延出する補助光出射部７ｅとを更に備えている。光入射部７ａは、複数の光源６の前方出射部全てを覆う構成としている。
【００２３】
内面光出射部７ｄは、透光カバー４に向かう光を傾斜拡散させ、これにより透光カバー４の透過率を７５％まで上げても輝度ムラが出なくなり、透光カバー４の透過率上昇による効率改善を達成している。補助光出射部７ｅは、導光体７の影となって輝度が低下する透光カバー４の導光体７隣接部分に補助的に光を放出するものである。これにより、透光カバー４全体の輝度均一化を図っている。
【００２４】
図３は、第１の実施形態における第２変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
ここでは、光源６は、基材２の中心軸上に配置されている。導光体７は、基材２の上面部全域を覆う円盤状とし、導光体の外周部は背面および側面方向に偏重した配光の光を出射する光出射部７ｂとしている。また、導光体７は前面方向に光を出射する前面側の光出射部７ｂも有している。前面側へもバランスよく光を放出する必要があるため、導光体７内部に若干の拡散フィラを混ぜており（図示せず）、これにより導光体７全域で光が前方へも放出されるように構成している。
【００２５】
また、前面側は、導光体５から出射される光が偏重した配光となるため、見た目を向上させるために乳白の扁平半球状の透光カバー４を設置している。これにより、導光体７から出た光を拡散させ、見る角度に寄らず透光カバー４全域が輝く構成としている。
【００２６】
図４は、第１の実施形態における第３変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
第３変形例では、効率を追求するため、乳白の透光カバー４を削除し、導光体７が光源保護カバーとしての透光カバー４を兼ねる構成とした。放熱機能を向上させるために、導光体７は扁平な円盤形状とし、基材２の上面部全体を覆っている。電球の体積の大部分を基材２に与えるとともに、豊富な基材２空間を用いて放熱フィン１１を設けてラジエータ機能を向上させている。本変形例では、６０Ｗクラスの明るさで効率９４％の全方位配光電球を実現している。
【００２７】
図５は、第１の実施形態における第４変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、前述した第３変形例において、複数の光源６を、基材２の上面部に環状、例えば、サークル状に配置した構成としている。この場合、導光体７の光入射部７ａは、複数の光源６を覆うように環状に形成されている。
【００２８】
図６は、第１の実施形態における第５変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、前述した第３変形例において、導光体７の光出射部７ｂを背面側へ延長し、発光する面積を増やして白熱電球の見た目に近づけるようにしている。また、導光体７の密閉固定部７ｃより背面側で、光出射部７ｂと基材２の間に空気が対流できる放熱空間２４を設け、発光面積の拡大とともに放熱機能の向上を実現している。
【００２９】
図７は、第１の実施形態における第６変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、図６で示した第５変形例に係るＬＥＤ電球１に更に透光カバー４を加えた構成としている。透光カバー４は、導光体７よりも透過率の低い乳白部材であり、これにより輝度均一性を向上させるとともに、外観を電球らしく見せる効果がある。
【００３０】
図８は、第１の実施形態における第７変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、前述した第６変形例に係るＬＥＤ電球１の透光カバー４を２色射出成型により導光体７と一体に成形した構成としている。透光カバーと導光体７を一体成形しても、透光カバー４は導光体７より透過率が低いため、適度に導光する機能が残り、前述したような導光効果が得られる。
【００３１】
図９は、第１の実施形態における第８変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例によれば、基材２の外周面に複数の放熱フィン１１が設けられている。放熱フィン１１は、基材２から放射状の延びているとともに、円周方向に所定の間隔を置いて配置されている。導光体７の光出射部７ｂは、基材２の上面部から導光体の固定部７ｃより背面側に延出し、放熱フィン１１の外側に延びている。この光出射部７ｂは、基材２の中心軸と同芯の環状に形成され、放熱フィン１１との間に放熱空間２４をおいて、かつ、放熱フィン１１の外側に位置している。これにより、放熱機能と発光面積拡大を両立している。また、透光カバー４を用いることで輝度均一性も向上させている。
【００３２】
図１０は、第１の実施形態における第９変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
第９変形例も、図９の第８変形例と同様に発光面積拡大を狙ったものであるが、導光体７の光出射部７ｂは、部分的に背面側に延出し、放熱フィン１１の間に入れる構成として発光面積を拡大している。ここでも、導光体７の固定部７ｃより背面側に、基材２と光出射部７ｂとの間に空気が対流できる放熱空間２５を設け、放熱機能と発光面積拡大を両立している。また、透光カバー４を用いることで輝度均一性も向上させている。
【００３３】
図１１は、第１の実施形態における第１０変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例では、乳白の透光カバー４は用いず、導光体７を若干の拡散フィラを混ぜた材料で構成している。また、導光体７は、ほぼ球状に形成され、前方中央に光源６に対向する窪み部２６を形成するように光入射部７ａを有している。この窪み部２６を覆うように、導光体７と同じ材料で形成されたダミー導光体２７を導光体７に溶着している。これにより、滑らかな外観を保ったまま、配光拡大を実現している。
【００３４】
図１２は、第１の実施形態における第１１変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
ここでは、基材２を長く設定して、光源６を前方に設置するとともに、ヒートシンクとしての体積と駆動回路１２の収納空間を十分に確保している。導光体７は、光源６の少なくとも一部、例えば、各光源の上面半分に対向する光入射部７ａと、光入射部から基材２の外周に沿って光源位置よりも背面側へ口金３近くまで延びる光出射部７ｂとを有している。光出射部７ｂは、外周部分が球面を形成するように形成されている。導光体７、特に、光出射部７ｂの内面は、隣接する基材２にシリコーン接着剤２０で接着され、基材２に接触している。これにより、基材２で発生した熱を効率よく導光体７に伝熱させ、導光体７を介して外部に放熱する。
【００３５】
導光体７は、内部空間が膨らんだ形状であり一体部品では射出成型が難しいため、実際には、導光体７を縦に２枚ないし３枚に分割して組立てている。勿論、厚くなることによる量産性低下を許容すれば、内部空間を膨らませずに寸胴とすることで一体部品で導光体を形成してもよい。
【００３６】
透光カバー４は、導光体７の上部を覆って、概観が球面になるように形成されている。
【００３７】
これにより、高い放熱機能を確保しつつ、白熱電球のように球体全域を発光させることができる。
【００３８】
図１３は、第１の実施形態における第１２変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。
本変形例によれば、基材２は、その上面周縁部から前方へ突出する環状の突出部３０を一体に備えている。基材２の上面には、導光体７により側面あるいは背面側へ光を放出するための複数の光源６が基材２と同軸のサークル状に並んで設けられ、更に、光源６の内側に、正面方向に光を照射するための複数の光源６ｂが新たに設けられている。
【００３９】
導光体７は、基材２の突出部を３０を乗り越えるようにして設けられている。すなわち、導光体７は、導光体７は、環状の部材で、光源６の少なくとも一部を覆って設けられる環状の光入射部７ａと、この光入射部から突出部３０を乗り越えて径方向外方に延出する光出射部７ｂと、基材２に固定される固定部７ｃと、を一体に有している。また、導光体７の光出射部７ｂの内側は、外側に開いた逆湾曲導光部７ｆが形成されている。これにより、光源６から導光体７に入射して背面側に湾曲導光された光を更に逆側に湾曲導光して側面から背面にかけて広い範囲で出射するように構成している。
【００４０】
基材２の突出部３０は、空気へ放熱するための基材２の表面積を拡大して、大きな電力が投入されても基材の熱が上がらないようにするものである。突出部３０は、導光体７の内側に隣接する形態をとるため、導光体７から内側に漏れる光を反射する機能も備えている。
【００４１】
サークル状に配列した光源６の内側に正面方向照射専用の光源６ｂを設けることで、正面方向の光量を任意に制御できる構成としている。サークル状に配列した光源６は、湾曲導光して側面あるいは背面側に向ける光を出射するための専用光源とすることができる。
【００４２】
第１２変形例では、発光面積を拡大するために、基材２の突出部３０の外側を導光体７の光出射部７ｂが覆う構成としたが、図１４に示す第１３変形例のように、光出射部７ｂは最小面積に抑制した構成としてもよい。
【００４３】
図１５および図１６は、第１の実施形態における第１４変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。第１４変形例によれば、導光体７の光出射部７ｂを光源６より背面側となる位置まで背面側に延ばし、見た目の発光面積が大きく見栄えするように構成している。基材２は、その周縁部から前方へ突出し環状の前方突出部３０ａと、周縁部から平面方向に突出した環状の背面突出部３０ｂと、を一体に有している。前方突出部３０ａは、導光体７の内側に位置し、基材２の放熱機能を高める。光出射部７ｂは、前方突出部３０ａを乗り越え、前方突出部３０ａおよび背面突出部３０ｂの外側まで延びている。
【００４４】
背面突出部３０ｂの内側の空いた空間は、空気が対流できる窪み部３２を形成しているとともに、この窪み部３２に、電球外観を整える機能もかねて、放射状に延びる複数の放熱フィン３４が配置されている。
【００４５】
導光体７は、光出射部７ｂの輝度分布が一様で出射する光の配光が拡がるように、光出射部７ｂの内側に逆湾曲導光部７ｆを有している。これにより、背面方向に湾曲導光された光を逆湾曲導光部７ｆにより逆向きに湾曲導光して側面から背面にかけて広い範囲に向けて出射できるようにしている。
【００４６】
環状の導光体７に対向してサークル状に配列した光源６の内側に、正面方向に向けて光を照射する光源６ａが設けられている。正面方向に向けた光源６ａについては、図１７に示す第１５変形例のように、導光体７に、光源６ａと対向する正面拡散導光部３８を設け、強すぎる正面方向の光を側面方向に拡散させ、透光カバー４が均一に光るようにしてもよい。
【００４７】
図１８は、第１の実施形態における第１６変形例に係るＬＥＤ電球１を示している。第１６変形例によれば、前述した導光体７に重ねて第２導光体４０が重ねて設けられている。すなわち、側面背面照射用光源に対向する導光体を、２体の導光体７、４０を重ねた構成としている。第２導光体４０は、導光体７と同様に、光源６の一部に対向する光入射部４０ａと、この光入射部から突出部３０を乗り越えて径方向外方に延出する光出射部４０ｂと、を有している。光出射部４０ｂの出射面は、電極１の外面に露出している。
【００４８】
重ねた導光体７ａおよび第２導光体４０の界面が、光源６からの光を背面側に導く屈折界面として増えることによって、更に正面に光を漏らさずに光出射部７ｂ、４０ｂに導光することができる。本変形例のように、導体体７および第２導光体４０の光出射面の両方を外面に露出させることにより、効率向上や背面側光量の増加をより行い易い。
【００４９】
図１９に示す第１７の変形例のように、第２導光体４０の光出射部４０ｂは、外部に露出することなく、透光カバー４の内側に留めてもよい。この場合、導光体７と第２導光体との界面が外部に露出ことがなく、電球１の外観を向上することができる。
【００５０】
上述した第１の実施形態および種々の変形例において、例えば、導光体からの光取出し構造については特に言及しなかったが、シボや拡散部材の接合で取出し構造を設けてもよい。光源の数は、必要に応じて増減可能である。透光カバーは、球状あるいは楕円状に限らず、他の形状としてもよい。また、ＬＥＤ電球として説明したが、指向性のある光源と同光源を略球状に囲う透光カバーの組み合わせであれば、街路灯照明についても適用できるし、ＥＬ光源を用いてもよい。
なお、第２ないし第１５変形例において、第１の実施形態と同一の部分、あるいは、他の変形例と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略した。
【００５１】
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。
【００５２】
（第２の実施形態）
図２０は、第２の実施形態に係るＬＥＤ電球１を示す断面図、図２１は、導光体と光源との位置関係を示す平面図、図２２は、導光体と光源との他の位置関係を示す平面図である。ＬＥＤ電球１の基本的な構成は第１の実施形態と同じである。
【００５３】
図２０および図２１に示すように、第２の実施形態では、導光体７の光入射部７ａは部分的に切り欠かれ、円周方向に等間隔で隙間を置いて並んだ複数の光入射部を構成している。また、導光体７は、基材２に対して、中心軸の回りで回動可能に取り付けられている。そして、導光体７を回動することにより、光入射部７ａと光源６との相対位置を変位することが可能となっている。本実施形態において、光源６の数と光入射部７ａとの数は、一致し、円周方向の配置間隔も一致している。
【００５４】
図２１に示す回動位置において、導光体７の各光出射部７ｂは、対応する光源６に重なって位置している。この回動位置においては、光源６から出た光の大部分は、導光体７により導光され、導光体７の光出射面からＬＥＤ電球１の側面方向および背面方向に出射され、上向き電球スタンドなど背面側配光が主体となる照明器具に適した配光分布となる。
【００５５】
また、図２２に示すように、導光体７を所定角度回動することにより、各光出射部７ｂは、光源６からずれ、隣合う２つの光源間に位置する。この回動位置においては、光源６から放出される光の大部分は前面側へそのまま放出され、スポットライトのように前方の特定の領域だけを照射する照明器具に適した配光分布となる。
【００５６】
このように、図２１および図２２に示す回動位置を両極端の回動位置として、これらの回動位置間で導光体７の回動位置、すなわち、導光体と光源との相対位置、を無段階に調整することで、ユーザーが各照明器具にあわせてＬＥＤ電球１の配光分布を調整することができる。
【００５７】
なお、第２の実施形態において、光源６の数は光入射部７ａの数と同一としたが、これに限らず、図２３に示すように、光源６の数を光入射部７ａの数よりも多くし、例えば、倍としてもよい。この場合、導光体７のいずれの回動位置においても、光入射部７ａの少なくとも一部が光源６に重なり、同時に、光源の少なくとも一部が光入射部７ａからずれて位置している。これにより、どの回動位置でも、導光体７による側面および背面方向の光照射および光源から直接出射される前面方向の光照射が得られる。
【００５８】
（第３の実施形態）
図２４は、第３の実施形態に係る照明装置を示す断面図である。
本実施形態では、電球型ではなく蛍光灯型の照明装置を構成している。
蛍光灯１００は、直線状の細長い基材２と、この基材２の上面部に直線状に間隔を置いて実装された複数のＬＥＤからなる光源６と、光源６を覆うように基材２上に設けられた導光体７と、導光体７を覆うように設けられた断面がほぼ球状の透光カバー４と、を備えている。これら、基材２、導光体７、透光カバー４は、全体の断面形状が円形となるよう、すなわち、外観が既存の蛍光灯と同じようになるように形成されている。
【００５９】
導光体７は、光源６と対向して位置する光入射部７ａと、この光入射部から側面方向両側に延出する光出射部７ｂと、を有し、光出射部７ｂは、蛍光灯１００の外面に直接的に露出する光出射面を有している。この光出射面は、その法線が背面方向を向くように湾曲している。導光体７は、光源６から前方へ照射される光の一部を湾曲導光し、光出射部７ｂの光出射面より背面方向あるいは側面方向へ強く変調された光を放出する。
【００６０】
これにより、従来のＬＥＤ蛍光灯では実現できなかった広配光を実現することができる。なお、本実施形態は、上述した第１、第２の実施形態の各要素を組み合わせてもよい。
【００６１】
上述した第２および第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様に、側面あるいは背面方向まで光を照射させることができるとともに、製造が容易で、かつ、放熱機能が高い照明装置を提供することができる。
【００６２】
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。
例えば、導光体からの光取出し構造については特に言及していないが、シボや拡散部材の接合で取出し構造を設けてもよいし、導光体を構成する材料自体に若干の散乱フィラを混入して散乱させて取り出してもよい。光源の数や種類も特に規定するものではなく、前方に強い指向性のある光源であれば本発明の作用を適用することができる。また、導光体の固定についても、実施形態では基材に固定したが、透光カバーに固定させてもよい。
【００６３】
また、実施形態はＬＥＤ電球として説明したが、指向性のある光源と同光源を略球状に囲う透光カバーの組み合わせであれば、街路灯照明についても適用できるし、ＥＬ光源として用いてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…ＬＥＤ電球、２…基材、３…口金、４…透光カバー、６…光源、
７…導光体、７ａ…光入射部、７ｂ…光出射部、７ｃ…固定部、７ｄ…前面光出射部、
７ｅ…補助光出射部、１１…放熱フィン、１２…駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の前面部に配置された光源と、
前記光源の少なくとも一部を覆って設けられ、前記光源から前方に放出される光の少なくとも一部を導光する導光体と、を備え、
前記導光体は、当該装置の外部に直接的に露出し前記導光体により導光した光を前記光源の側方あるいは背面方向に出射する光出射面を有している照明装置。
【請求項２】
複数の光源を備え、これら複数の光源は、サークル状に並んで配置されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数の光源は、サークル状に並んで配置された光源の内側にさらに光源が配置されている請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の光源のうちサークル状に並んで配置された光源から出射される光は、前記導光体に入射して側面から背面方向にかけて出射され、前記サークルの内側に配置された光源から出射された光は主に前方から側面方向にかけて出射される請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記導光体の光出射面は、その法線が背面方向に傾斜した領域を有している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記導光体の前方に設けられたカバー部材を更に備え、
前記導光体の外部に露出した光出射面とカバー部材とで連続した光出射面を形成している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光出射面は、略半球状あるいは扁平な半球状である請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記カバー部材は、前記導光体よりも拡散性の高い乳白材料で形成されている請求項６又は７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記カバー部材と前記導光体は、一部の領域で重ね合わせられている請求項６に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記カバー部材と前記導光体は、隙間なく一体成型されている請求項６に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記導光体は、前記光源の前方へ光を出射する前方光出射部を有している請求項１に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記導光体の光出射面は、前記基材に沿って前記光源位置よりも背面側に延びている請求項１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記基材は、前記導光体の背面側に延びた領域の内側に放熱機構を有している請求項１に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記基材は、光源が設けられている上面部の周縁部から前方へ突出する前方突出部を有している請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記導光体は、前記基材の前方突出部を乗り越えて前記前方突出部の先端よりも背面側に延びた光出射部を有する請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記導光体は、前記光源から入射した光を外向きに湾曲導光して背面方向に偏向させるとともに、前記背面方向に偏向された光を前記湾曲方向とは逆向きに湾曲導光して側面から背面方向にかけて出射する逆湾曲導光部を有する請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記導光体は、複数の導光体を組み合わせて構成されている請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１８】
前記導光体は、複数の導光体を積層して構成されている請求項１７に記載の照明装置。
【請求項１９】
前記導光体は、リング状あるいは円盤状に形成されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２０】
前記導光体は、表面にシボが形成されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２１】
前記導光体は、表面に拡散材が塗布されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２２】
前記導光体は、拡散材が入っている材料で形成されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２３】
前記導光体は、前記光源より外側で前記基材と密閉固定されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２４】
前記導光体と前記光源は、相対位置を変位可能にもうけられている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２５】
前記照明装置は、電球型の照明装置である請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項２６】
前記照明装置は、蛍光灯型の照明装置である請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１】
基材と、
前記基材の前面部に配置された光源と、
前記光源の少なくとも一部を覆って設けられ、前記光源から前方に放出される光の少なくとも一部を導光する導光体と、を備え、
前記導光体は、当該装置の外部に直接的に露出し前記導光体により導光した光を前記光源の側方あるいは背面方向に出射する光出射面を有している照明装置。
【請求項２】
複数の光源を備え、これら複数の光源は、サークル状に並んで配置されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数の光源は、サークル状に並んで配置された光源の内側にさらに光源が配置されている請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の光源のうちサークル状に並んで配置された光源から出射される光は、前記導光体に入射して側面から背面方向にかけて出射され、前記サークルの内側に配置された光源から出射された光は主に前方から側面方向にかけて出射される請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記導光体の光出射面は、その法線が背面方向に傾斜した領域を有している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記導光体の前方に設けられたカバー部材を更に備え、
前記導光体の外部に露出した光出射面とカバー部材とで連続した光出射面を形成している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光出射面は、略半球状あるいは扁平な半球状である請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記カバー部材は、前記導光体よりも拡散性の高い乳白材料で形成されている請求項６又は７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記カバー部材と前記導光体は、一部の領域で重ね合わせられている請求項６に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記カバー部材と前記導光体は、隙間なく一体成型されている請求項６に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記導光体は、前記光源の前方へ光を出射する前方光出射部を有している請求項１に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記導光体の光出射面は、前記基材に沿って前記光源位置よりも背面側に延びている請求項１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記基材は、前記導光体の背面側に延びた領域の内側に放熱機構を有している請求項１に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記基材は、光源が設けられている上面部の周縁部から前方へ突出する前方突出部を有している請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記導光体は、前記基材の前方突出部を乗り越えて前記前方突出部の先端よりも背面側に延びた光出射部を有する請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記導光体は、前記光源から入射した光を外向きに湾曲導光して背面方向に偏向させるとともに、前記背面方向に偏向された光を前記湾曲方向とは逆向きに湾曲導光して側面から背面方向にかけて出射する逆湾曲導光部を有する請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記導光体は、複数の導光体を組み合わせて構成されている請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１８】
前記導光体は、複数の導光体を積層して構成されている請求項１７に記載の照明装置。
【請求項１９】
前記導光体は、リング状あるいは円盤状に形成されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２０】
前記導光体は、表面にシボが形成されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２１】
前記導光体は、表面に拡散材が塗布されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２２】
前記導光体は、拡散材が入っている材料で形成されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２３】
前記導光体は、前記光源より外側で前記基材と密閉固定されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２４】
前記導光体と前記光源は、相対位置を変位可能にもうけられている請求項１に記載の照明装置。
【請求項２５】
前記照明装置は、電球型の照明装置である請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項２６】
前記照明装置は、蛍光灯型の照明装置である請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−８０６９０（Ｐ２０１３−８０６９０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２１６５（Ｐ２０１２−５２１６５）
【出願日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【特許番号】特許第５１７８９３０号（Ｐ５１７８９３０）
【特許公報発行日】平成２５年４月１０日（２０１３．４．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【特許番号】特許第５１７８９３０号（Ｐ５１７８９３０）
【特許公報発行日】平成２５年４月１０日（２０１３．４．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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