LED照明器具
【課題】被照射面を均一に照明することが可能であり、照明性能が良好なLED照明器具を提供する。
【解決手段】複数のLED11a・・11aが一方向に沿って配列されたLEDユニット11と、そのLEDユニット11に対して被照射面とは反対側に配置された反射板3とを備え、各LED11aから出射した光を反射板3にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射する。このような構成により、光源の眩しさがなくなるとともに、被照射面を均一に照明することができる。また、反射板3を用いた間接照明であるので、LED11aのドットが目立つという問題も解消することができる。
【解決手段】複数のLED11a・・11aが一方向に沿って配列されたLEDユニット11と、そのLEDユニット11に対して被照射面とは反対側に配置された反射板3とを備え、各LED11aから出射した光を反射板3にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射する。このような構成により、光源の眩しさがなくなるとともに、被照射面を均一に照明することができる。また、反射板3を用いた間接照明であるので、LED11aのドットが目立つという問題も解消することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、室内照明や鉄道車輌の車内照明などの各種照明に用いられる照明器具に関し、さらに詳しくは、LED(発光ダイオード:Light−Emitting Diode)を光源とするLED照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
室内照明や鉄道車輌の車内照明などに用いられる照明器具としては、従来、白熱電球や蛍光灯などを光源とする照明器具が一般に使用されている。また、近年では、白熱電球や蛍光灯などに替えて、LEDを光源とするLED照明器具も実用化されている(例えば、特許文献1〜3参照)。その一例として、複数のLEDを基板上に実装したLEDユニット及びLED駆動回路などを器具本体に設け、そのLEDユニットの各LEDからの出射光を被照射面に照射することにより室内照明などを行う照明器具がある。このようなLEDを用いた照明器具によれば、低消費電力化、長寿命化、軽量化などを達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011−054351号公報
【特許文献2】特開2009−016095号公報
【特許文献3】特開2003−124528号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来のLED照明器具にあっては、LEDユニットの発光面(LEDの発光面)を被照射面側(天井付けの場合は下側)に向け、各LEDからの光を被照射面に直接照射する方式の照明器具が一般的である。ここで、LEDは出射光の指向性が強いため、LEDを光源とするLED照明器具(直接照明方式)では、光源を眩しく感じる(グレア)場合があり、また、LEDのドットが目立つ場合がある。さらに、従来のLED照明器具では、被照射面を均一に照明することが難しいという課題がある。
【0005】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、被照射面を均一に照明することが可能であり、照明性能が良好なLED照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の照明器具は、光源としてLEDを用いるLED照明器具であって、被照射面とは反対側に光を出射する複数のLEDが一方向に沿って配列されたLEDユニットと、前記LEDユニットに対して被照射面とは反対側に配置され、前記複数のLEDから出射した光を被照射面に向けて反射する反射部材(反射板)とを備えている。
【0007】
そして、前記反射部材は、反射面が前記複数のLEDの配列方向に沿って一様断面で延びる部材であって、その幅方向の中央部に対向するように前記LEDユニットが配置されている。さらに、前記反射部材は、幅方向の中央部に前記LEDユニット側が凹の中央部反射面が形成され、その中央部反射面の両側に、それぞれ、前記各LEDから出射した光を外側に向けて反射する内側反射面と、前記各LEDから出射した光を当該照明器具の中央側(短手方向(幅方向)の中央側)に向けて反射する外側反射面とが形成されており、前記各LEDから出射した光を相互に異なる方向に反射するように構成されていることを特徴としている。より具体的には、前記内側反射面は、前記LEDユニット側が凸の凸曲面状の反射面(例えば、円筒凸面)であり、前記外側反射面は、前記LEDユニット側が凹の凹曲面状の反射面(例えば、円筒凹面)であることを特徴とする。
【0008】
本発明のLED照明器具によれば、各LEDの出射光を反射部材にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射する構造であるので、光源の眩しさ(グレア)がなくなるとともに、被照射面を均一に照明することができる。また、反射部材を用いた間接照明であるので、LEDのドットが目立つという問題も解消することができる。
【0009】
さらに、従来のLED照明器具(直接照明方式)においては、照射された物体の影が複数見えてしまうという問題があったが、本発明のLED照明器具では、各LEDの出射光を反射部材にて相互に異なる方向に反射して被照射面に照射するので、そのような問題が解消され、物体の影を1つにすることが可能である。
【0010】
以上のように、本発明のLED照明器具によれば、配光性などの照明特性の向上を図ることができ、蛍光灯を光源とする照明器具に近い違和感のない照明を実現することができる。
【0011】
ここで、本発明のLED照明器具において、LEDユニットの被照射面側(LED発光面の反対側)に、LEDの配列方向に沿って延びる放熱フィンを設けておいてもよい。このような放熱フィンを設けておくと、LEDユニットの各LEDの放熱効果に加えて、放熱フィンが補強リブとしても機能するので、長尺体であるLEDユニットの変形を抑制することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明のLED照明器具によれば、LEDの出射光を反射部材にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射するように構成しているので、被照射面を均一に照明することが可能となり、照明性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明のLED照明器具の一例を示す斜視図である。なお、図1はLED照明器具を斜め下方から見た図である。
【図2】本発明のLED照明器具の一例を示す斜視図である。なお、図2はLED照明器具を斜め上方から見た図である。
【図3】図1及び図2に示すLED照明器具の底面図である。
【図4】図1及び図2に示すLED照明器具の側面図である。
【図5】図1のA−A断面図である。
【図6】図5の部分拡大図である。
【図7】図1及び図2に示すLED照明器具の部分拡大斜視図である。なお、図7において天板の図示は省略している。
【図8】図1及び図2に示すLED照明器具に用いるLEDユニット及び反射板の各部の寸法を示す図である。
【図9】図1及び図2に示すLED照明器具に用いる反射板にて反射された反射光の光路を示す図である。
【図10】本発明のLED照明器具の他の例を示す断面図である。
【図11】本発明のLED照明器具の別の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1〜図7は本発明のLED照明機器の一例を示す図である。
【0016】
この例のLED照明器具100は、例えば、鉄道車輌の車内照明に用いられる照明器具であって、光源部1、器具本体2、反射板3、及び、駆動回路ユニット4などを備えている。
【0017】
光源部1は、光源保持部材10、LEDユニット11、及び、前面透明板12などによって構成されている。
【0018】
LEDユニット11は、複数のLED11a・・11a及び基板11bなどを備え、その基板11b上に複数のLED11a・・11aが一方向に沿って実装されている。この例では、LED11a・・11aを2列に配列している。その2列のLED群におけるLED11aの配列ピッチは同じであるが、一方のLED列のLED11aの位置(LED配列方向の位置)と他方のLED列のLED11aの位置とが相互に1/2ピッチだけずれるように各LED11aが配置(千鳥配置)されている。
【0019】
基板11bは、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等の基材の表面に所定の導体パターンが形成された一般的なプリント配線基板やアルミニウム基材の配線基板である。光源であるLED11aは表面実装型の白色LEDであって、上記基板11b上に表面実装にて実装されている。白色LEDとしては、例えば、青色LEDと、その青色LED素子の出力光(青色)によって黄色に発光する黄色蛍光体(例えばYAG蛍光体)などを組み合わせたものであってもよいし、青色LED素子、緑色LED素子及び赤色LED素子が樹脂で一体的にモールドされ、それら青色・緑色・赤色の3色を混色して白色の光を発光する、いわゆる3in1タイプのマルチチップLEDであってもよい。
【0020】
光源保持部材10は、一方向(LED配列方向)に沿って一様断面で延びる長尺状の部材(例えば、アルミニウム製の部材)であって、上方が開口した収容凹部10aが設けられており、この収容凹部10aの内部に上記LEDユニット11が収容されている。LEDユニット11は、各LED11aの発光面を上側(被照射面とは反対側)に向けた状態で収容凹部10aに収容されている。LEDユニット11の上方には板状の前面透明板(例えば樹脂やガラス製)12が配置されている。前面透明板12は、LEDユニット11(LED11a・・11a)の前面側をカバーするものであって、光源保持部材10の収容凹部10aの内面に形成された支持溝10fに嵌め込まれている。
【0021】
上記光源保持部材10におけるLEDユニット11の下方側は、中実構造のヒートシンク部(放熱部)10bとなっており、LEDユニット11の各LED11aで発生した熱を吸収して放熱することができる。ヒートシンク部10bには、放熱効率を高めるために複数本(5本)の放熱フィン10c,10d,10eが一体形成されている。各放熱フィン10c,10d,10eは、LEDユニット11の長手方向(LED11a・・11aの配列方向)に沿って延びるリブ状の部材である。
【0022】
一方、器具本体2は、例えば金属製の部材であって、一対の側板21,21、2枚の天板22,22、左右一対のサイドブラケット23,23、支持板24、及び、電気機器収容部25などを備えている。
【0023】
一対の側板21,21は、一方向(LED11a・・11aの配列方向)に沿って延びる部材であって、互いに対向して配置されている。一対の側板21,21の下端部には、後述する反射板3が一体的に設けられている。各側板21,21の外面には、それぞれ、各側板21,21の長手方向(LED11a・・11aの配列方向)に沿って断面半円形状で延びる複数本(5本)の補強リブ21b・・21bが形成されている。
【0024】
各側板21,21の内面には、互いに対向する位置に支持枠21a,21aが一体的に設けられており、これら支持枠21a,21aに支持板24が嵌め込まれている。支持板24は、器具本体2の長手方向の全長に亘って延びており、その中央部の上面に電気機器収容部25が取り付けられている。電気機器収容部25には駆動回路ユニット4が収容されている。駆動回路ユニット4には、LED駆動回路及び調光回路などが組み込まれている。
【0025】
天板22,22は、図2に示すように、一対の側板21,21の上部に取り付けられており、上記電気機器収容部25を除く部分(側板21,21、サイドブラケット23、及び支持板14等によって囲われる空間)を上方から覆っている。
【0026】
サイドブラケット23,23は、器具本体2の各端部に取り付けられている。各サイドブラケット23は、器具本体2の各端部を覆うとともに、上記光源保持部材10の両端部を支持する部材である。
【0027】
各サイドブラケット23には、図5及び図6に示すように、支持凹部23aが設けられている。この支持凹部23aの略上半分は半円形状の凹部203aであり、略下半分は、光源保持部材10の縦断面形状(放熱フィン10c,10d,10eの断面形状)に対応する形状に加工された凹部203bである。そして、各サイドブラケット23の支持凹部23aに光源保持部材10の各端部を嵌め込みながら、各サイドブラケット23を器具本体2の各端部(一対の側板21,21の各端部)に取り付けることにより、器具本体2の中央部の下方位置に光源保持部材10(LEDユニット11)を保持することができる。この保持状態で、図5、図6及び図8に示すように、LEDユニット11の2列のLED列のLED11aと11aとの中心位置が、LED照明器具100の中心線(器具中心線)CLに一致するようになっている。
【0028】
なお、以上の構成のLED照明器具100において、上記天板22,22及びサイドブラケット23,23は、それぞれ、側板21,21に小ねじ等によるねじ止めによって組み付けられる。
【0029】
また、LEDユニット11と、電気機器収容部25に収容する駆動回路ユニット4との配線接続は、例えば、LEDユニット11の電線コードを、サイドブラケット23に設けた配線穴・配線溝(図示せず)、支持板24の端部に設けた切欠き(図示せず)、並びに、器具本体2の内部(支持板24と天板22との間の空間)を通じて電気機器収容部25に導いて、駆動回路ユニット4に接続するという方法で行えばよい。また、電気機器収容部25(駆動回路ユニット4)側から配線接続を行う場合、電線コードを同様な経路でLEDユニット11に導いて接続すればよい。
【0030】
そして、この例のLED照明器具100は、図5に示すように、例えば、鉄道車輌の車内の天井板200に器具本体2を取り付けた状態(天井板直付け状態)で使用される。なお、LED照明器具100を取り付けるにあたり、鉄道車両の天井板200には、上記電気機器収容部25の貫通用の穴を設けておき、その電気機器収容部25を天井板200の裏側に配置する。
【0031】
−反射板−
次に、反射板3の詳細について図5及び図7〜図9を参照して説明する。
【0032】
この例のLED照明器具100において、反射板3は、LEDユニット11に対して被照射面とは反対側に配置されており、LEDユニット11の各LED11aの出力光を被照射面側(下方側)に向けて反射する。
【0033】
反射板3は、LED11a・・11aの配列方向に沿って一様断面で延びる部材であって、上述したように、器具本体2の側板21,21の下端部に一体的に設けられている。反射板3の断面形状(反射面の断面形状)は、器具中心線CL(図8参照)に対して左右対称の形状となっている。反射板3は、中央部反射面31、内側反射面32,32、及び、外側反射面33,33を有する。
【0034】
中央部反射面31は、反射板3の幅方向(短手方向)の中央部に設けられている。中央部反射面31は、器具中心線CLに対して左右対称形状の凹面であって、LEDユニット11側(下方側)が凹の一対の凹曲面(円筒凹面)31a,31aによって構成されている。この中央部反射面31の両側(外側)にそれぞれ内側反射面32が形成されている。各内側反射面32,32は、LEDユニット11側が凸の円筒反射面(凸曲面状の反射面)である。この各内側反射面32,32の外側にそれぞれ外側反射面33が形成されている。各外側反射凹曲面33,33は、LEDユニット11側が凹の円筒反射面(凹曲面状の反射面)である。
【0035】
このような構成の反射板3によれば、図9に示すように、中央部反射面31の一対の凹曲面31a,31aによって各LED11aからの光の一部(器具中心線CLに沿う方向に進行する光)を外側(LED照明器具100の側方両側)に向けて反射することができる。また、各内側反射面32,32に入射する光(LED出力光)を外側(LED照明器具100の側方両側)に向けて反射することができる。さらに、各外側反射凹曲面33,33に入射する光(LED出力光)を内側(LED照明器具100の中心側(器具中心線CL側))に向けて反射することができる。
【0036】
なお、反射板3の反射面(反射面31,32,33)の色は、各LED11aの出力光を効率よく反射できる色、例えば白色とすることが好ましい。
【0037】
そして、この例のLED照明器具100では、図8に示す下記の各部の寸法
(1)2列のLED11aの中心間距離d
(2)LED11aに対する反射板3の中央部の高さ(境界部S1の高さ)H1
(3)中央部反射面31の一対の凹曲面31a,31aの曲率半径(円筒凹面の曲率半径)
(4)中央部反射面31の高さ(深さ)H2
(5)LED11aに対する外側反射面33の下端部S3の高さH3
(6)中央部反射面31と内側反射面32との境界部S1間の距離L1(器具中心線CLに対する各境界部S1の距離[L1/2])
(7)内側反射面32,32の曲率半径(円筒凸面の曲率半径)
(8)内側反射面32と外側反射面33との境界部S2間の距離L2(器具中心線CLに対する各境界部S2の距離[L2/2])
(9)外側反射面33の曲率半径(円筒凹面の曲率半径)
(10)2つの外側反射面33の下端部S3間の距離L3(器具中心線CLに対する各下端部S3の距離[L3/2])
などの寸法を適合することにより、各LED11aから出射した光を反射板3にて相互に異なる方向に反射するように、つまり、図9に示すように反射板3にて反射した反射光の光路分布が均一になるように構成した点に特徴がある。
【0038】
以上のように、この例のLED照明器具100によれば、各LED11aの出射光を反射板3にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射する構造であるので、光源の眩しさ(グレア)がなくなるとともに、被照射面を均一に照明することができる。また、反射板3を用いた間接照明であるので、LED11aのドットが目立つという問題も解消することができる。
【0039】
さらに、従来のLED照明器具(直接照明方式)においては、照射された物体の影が複数見えてしまうという問題があったが、この例のLED照明器具100では、各LED11aの出射光を反射板3にて相互に異なる方向に反射して被照射面に照射するので、そのような問題が解消され、物体の影を1つにすることが可能である。しかも、図9に示すように、各LED11aの出力光の一部が室内の天井面に向かうので、天井面を照らすことも可能になる。
【0040】
このように、この例のLED照明器具100によれば、配光性等の照明特性の向上を図ることができ、蛍光灯を光源とする照明器具に近い違和感のない照明を実現することができる。
【0041】
また、この例のLED照明器具100では、反射板3の中央部つまりLEDユニット11の各LED11aが対向する部分に中央部反射面(凹面)31を設けているので、図9に示すように、反射板3で反射された反射光の光路角度(反射光の光軸角度)を広げることが可能となり、照明領域を拡大することができる。
【0042】
さらに、この例のLED照明器具100では、LEDユニット11を保持する光源保持部材10に、LEDユニット11の長手方向に沿って延びる複数の放熱フィン10c,10d,10eを設けているので、LEDユニット11の各LED11aが発生する熱を効率よく放熱することができる。しかも、このような放熱効果に加えて、放熱フィン10c,10d,10eが補強リブとしても機能するので、長尺体であるLEDユニット11(光源保持部材10)の変形を抑制することができる。
【0043】
なお、以上の構成のLED照明器具100において、長尺体である光源保持部材10(LEDユニット11)の剛性を高めるために、器具本体2の中央部などに、光源保持部材10を支持板24に支持する支持ステーを設けておいてもよい。
【0044】
−他の実施形態−
以上の例では、天井面直付けタイプのLED照明器具について説明したが、本発明はこれに限定されない。
【0045】
例えば、図10に示すように、反射板3を天井板200に直付けする構造(天井埋込み型)のLED照明器具であってもよい。また、図11に示すように、天井板300自体に反射板3を一体形成した構造(天井板一体型)のLED照明器具であってもよい。なお、図10及び図11に示すLED照明器具において、反射板10の反射面(中央部反射面31、内側反射面32,32及び外側反射面33,33)、及び、光源部1(光源保持部材10)等については上記した実施形態と基本的に同じ構造のものを用いる。
【0046】
以上の例では、LEDユニット11を構成するLED群の列数を2列としているが、これに限られることなく、LED群の列数は1列または3列以上であってもよい。
【0047】
以上の例では、表面実装型のLEDを用いたLED照明器具について説明したが、本発明はこれに限られることなく、例えば、リードフレームに配置された発光素子をガラスや樹脂などの被覆部材でモールドして形成された砲弾型のLEDを用いてLED照明器具を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明は、室内照明や鉄道車輌の車内照明などの各種照明に用いられる照明器具に利用可能であり、さらに詳しくは、LEDを光源とするLED照明器具に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【0049】
100 LED照明器具
1 光源部
10 光源保持部材
10b ヒートシンク部
10c,10d,10e 放熱フィン
11 LEDユニット
11a LED
11b 基板
12 前面ガラス
2 器具本体
21 側板
22 天板
23 サイドブラケット
23a 支持凹部
24 支持板
3 反射板
31 中央部反射面
31a 凹曲面
32 内側反射面
33 外側反射面
【技術分野】
【0001】
本発明は、室内照明や鉄道車輌の車内照明などの各種照明に用いられる照明器具に関し、さらに詳しくは、LED(発光ダイオード:Light−Emitting Diode)を光源とするLED照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
室内照明や鉄道車輌の車内照明などに用いられる照明器具としては、従来、白熱電球や蛍光灯などを光源とする照明器具が一般に使用されている。また、近年では、白熱電球や蛍光灯などに替えて、LEDを光源とするLED照明器具も実用化されている(例えば、特許文献1〜3参照)。その一例として、複数のLEDを基板上に実装したLEDユニット及びLED駆動回路などを器具本体に設け、そのLEDユニットの各LEDからの出射光を被照射面に照射することにより室内照明などを行う照明器具がある。このようなLEDを用いた照明器具によれば、低消費電力化、長寿命化、軽量化などを達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011−054351号公報
【特許文献2】特開2009−016095号公報
【特許文献3】特開2003−124528号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来のLED照明器具にあっては、LEDユニットの発光面(LEDの発光面)を被照射面側(天井付けの場合は下側)に向け、各LEDからの光を被照射面に直接照射する方式の照明器具が一般的である。ここで、LEDは出射光の指向性が強いため、LEDを光源とするLED照明器具(直接照明方式)では、光源を眩しく感じる(グレア)場合があり、また、LEDのドットが目立つ場合がある。さらに、従来のLED照明器具では、被照射面を均一に照明することが難しいという課題がある。
【0005】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、被照射面を均一に照明することが可能であり、照明性能が良好なLED照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の照明器具は、光源としてLEDを用いるLED照明器具であって、被照射面とは反対側に光を出射する複数のLEDが一方向に沿って配列されたLEDユニットと、前記LEDユニットに対して被照射面とは反対側に配置され、前記複数のLEDから出射した光を被照射面に向けて反射する反射部材(反射板)とを備えている。
【0007】
そして、前記反射部材は、反射面が前記複数のLEDの配列方向に沿って一様断面で延びる部材であって、その幅方向の中央部に対向するように前記LEDユニットが配置されている。さらに、前記反射部材は、幅方向の中央部に前記LEDユニット側が凹の中央部反射面が形成され、その中央部反射面の両側に、それぞれ、前記各LEDから出射した光を外側に向けて反射する内側反射面と、前記各LEDから出射した光を当該照明器具の中央側(短手方向(幅方向)の中央側)に向けて反射する外側反射面とが形成されており、前記各LEDから出射した光を相互に異なる方向に反射するように構成されていることを特徴としている。より具体的には、前記内側反射面は、前記LEDユニット側が凸の凸曲面状の反射面(例えば、円筒凸面)であり、前記外側反射面は、前記LEDユニット側が凹の凹曲面状の反射面(例えば、円筒凹面)であることを特徴とする。
【0008】
本発明のLED照明器具によれば、各LEDの出射光を反射部材にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射する構造であるので、光源の眩しさ(グレア)がなくなるとともに、被照射面を均一に照明することができる。また、反射部材を用いた間接照明であるので、LEDのドットが目立つという問題も解消することができる。
【0009】
さらに、従来のLED照明器具(直接照明方式)においては、照射された物体の影が複数見えてしまうという問題があったが、本発明のLED照明器具では、各LEDの出射光を反射部材にて相互に異なる方向に反射して被照射面に照射するので、そのような問題が解消され、物体の影を1つにすることが可能である。
【0010】
以上のように、本発明のLED照明器具によれば、配光性などの照明特性の向上を図ることができ、蛍光灯を光源とする照明器具に近い違和感のない照明を実現することができる。
【0011】
ここで、本発明のLED照明器具において、LEDユニットの被照射面側(LED発光面の反対側)に、LEDの配列方向に沿って延びる放熱フィンを設けておいてもよい。このような放熱フィンを設けておくと、LEDユニットの各LEDの放熱効果に加えて、放熱フィンが補強リブとしても機能するので、長尺体であるLEDユニットの変形を抑制することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明のLED照明器具によれば、LEDの出射光を反射部材にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射するように構成しているので、被照射面を均一に照明することが可能となり、照明性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明のLED照明器具の一例を示す斜視図である。なお、図1はLED照明器具を斜め下方から見た図である。
【図2】本発明のLED照明器具の一例を示す斜視図である。なお、図2はLED照明器具を斜め上方から見た図である。
【図3】図1及び図2に示すLED照明器具の底面図である。
【図4】図1及び図2に示すLED照明器具の側面図である。
【図5】図1のA−A断面図である。
【図6】図5の部分拡大図である。
【図7】図1及び図2に示すLED照明器具の部分拡大斜視図である。なお、図7において天板の図示は省略している。
【図8】図1及び図2に示すLED照明器具に用いるLEDユニット及び反射板の各部の寸法を示す図である。
【図9】図1及び図2に示すLED照明器具に用いる反射板にて反射された反射光の光路を示す図である。
【図10】本発明のLED照明器具の他の例を示す断面図である。
【図11】本発明のLED照明器具の別の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1〜図7は本発明のLED照明機器の一例を示す図である。
【0016】
この例のLED照明器具100は、例えば、鉄道車輌の車内照明に用いられる照明器具であって、光源部1、器具本体2、反射板3、及び、駆動回路ユニット4などを備えている。
【0017】
光源部1は、光源保持部材10、LEDユニット11、及び、前面透明板12などによって構成されている。
【0018】
LEDユニット11は、複数のLED11a・・11a及び基板11bなどを備え、その基板11b上に複数のLED11a・・11aが一方向に沿って実装されている。この例では、LED11a・・11aを2列に配列している。その2列のLED群におけるLED11aの配列ピッチは同じであるが、一方のLED列のLED11aの位置(LED配列方向の位置)と他方のLED列のLED11aの位置とが相互に1/2ピッチだけずれるように各LED11aが配置(千鳥配置)されている。
【0019】
基板11bは、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等の基材の表面に所定の導体パターンが形成された一般的なプリント配線基板やアルミニウム基材の配線基板である。光源であるLED11aは表面実装型の白色LEDであって、上記基板11b上に表面実装にて実装されている。白色LEDとしては、例えば、青色LEDと、その青色LED素子の出力光(青色)によって黄色に発光する黄色蛍光体(例えばYAG蛍光体)などを組み合わせたものであってもよいし、青色LED素子、緑色LED素子及び赤色LED素子が樹脂で一体的にモールドされ、それら青色・緑色・赤色の3色を混色して白色の光を発光する、いわゆる3in1タイプのマルチチップLEDであってもよい。
【0020】
光源保持部材10は、一方向(LED配列方向)に沿って一様断面で延びる長尺状の部材(例えば、アルミニウム製の部材)であって、上方が開口した収容凹部10aが設けられており、この収容凹部10aの内部に上記LEDユニット11が収容されている。LEDユニット11は、各LED11aの発光面を上側(被照射面とは反対側)に向けた状態で収容凹部10aに収容されている。LEDユニット11の上方には板状の前面透明板(例えば樹脂やガラス製)12が配置されている。前面透明板12は、LEDユニット11(LED11a・・11a)の前面側をカバーするものであって、光源保持部材10の収容凹部10aの内面に形成された支持溝10fに嵌め込まれている。
【0021】
上記光源保持部材10におけるLEDユニット11の下方側は、中実構造のヒートシンク部(放熱部)10bとなっており、LEDユニット11の各LED11aで発生した熱を吸収して放熱することができる。ヒートシンク部10bには、放熱効率を高めるために複数本(5本)の放熱フィン10c,10d,10eが一体形成されている。各放熱フィン10c,10d,10eは、LEDユニット11の長手方向(LED11a・・11aの配列方向)に沿って延びるリブ状の部材である。
【0022】
一方、器具本体2は、例えば金属製の部材であって、一対の側板21,21、2枚の天板22,22、左右一対のサイドブラケット23,23、支持板24、及び、電気機器収容部25などを備えている。
【0023】
一対の側板21,21は、一方向(LED11a・・11aの配列方向)に沿って延びる部材であって、互いに対向して配置されている。一対の側板21,21の下端部には、後述する反射板3が一体的に設けられている。各側板21,21の外面には、それぞれ、各側板21,21の長手方向(LED11a・・11aの配列方向)に沿って断面半円形状で延びる複数本(5本)の補強リブ21b・・21bが形成されている。
【0024】
各側板21,21の内面には、互いに対向する位置に支持枠21a,21aが一体的に設けられており、これら支持枠21a,21aに支持板24が嵌め込まれている。支持板24は、器具本体2の長手方向の全長に亘って延びており、その中央部の上面に電気機器収容部25が取り付けられている。電気機器収容部25には駆動回路ユニット4が収容されている。駆動回路ユニット4には、LED駆動回路及び調光回路などが組み込まれている。
【0025】
天板22,22は、図2に示すように、一対の側板21,21の上部に取り付けられており、上記電気機器収容部25を除く部分(側板21,21、サイドブラケット23、及び支持板14等によって囲われる空間)を上方から覆っている。
【0026】
サイドブラケット23,23は、器具本体2の各端部に取り付けられている。各サイドブラケット23は、器具本体2の各端部を覆うとともに、上記光源保持部材10の両端部を支持する部材である。
【0027】
各サイドブラケット23には、図5及び図6に示すように、支持凹部23aが設けられている。この支持凹部23aの略上半分は半円形状の凹部203aであり、略下半分は、光源保持部材10の縦断面形状(放熱フィン10c,10d,10eの断面形状)に対応する形状に加工された凹部203bである。そして、各サイドブラケット23の支持凹部23aに光源保持部材10の各端部を嵌め込みながら、各サイドブラケット23を器具本体2の各端部(一対の側板21,21の各端部)に取り付けることにより、器具本体2の中央部の下方位置に光源保持部材10(LEDユニット11)を保持することができる。この保持状態で、図5、図6及び図8に示すように、LEDユニット11の2列のLED列のLED11aと11aとの中心位置が、LED照明器具100の中心線(器具中心線)CLに一致するようになっている。
【0028】
なお、以上の構成のLED照明器具100において、上記天板22,22及びサイドブラケット23,23は、それぞれ、側板21,21に小ねじ等によるねじ止めによって組み付けられる。
【0029】
また、LEDユニット11と、電気機器収容部25に収容する駆動回路ユニット4との配線接続は、例えば、LEDユニット11の電線コードを、サイドブラケット23に設けた配線穴・配線溝(図示せず)、支持板24の端部に設けた切欠き(図示せず)、並びに、器具本体2の内部(支持板24と天板22との間の空間)を通じて電気機器収容部25に導いて、駆動回路ユニット4に接続するという方法で行えばよい。また、電気機器収容部25(駆動回路ユニット4)側から配線接続を行う場合、電線コードを同様な経路でLEDユニット11に導いて接続すればよい。
【0030】
そして、この例のLED照明器具100は、図5に示すように、例えば、鉄道車輌の車内の天井板200に器具本体2を取り付けた状態(天井板直付け状態)で使用される。なお、LED照明器具100を取り付けるにあたり、鉄道車両の天井板200には、上記電気機器収容部25の貫通用の穴を設けておき、その電気機器収容部25を天井板200の裏側に配置する。
【0031】
−反射板−
次に、反射板3の詳細について図5及び図7〜図9を参照して説明する。
【0032】
この例のLED照明器具100において、反射板3は、LEDユニット11に対して被照射面とは反対側に配置されており、LEDユニット11の各LED11aの出力光を被照射面側(下方側)に向けて反射する。
【0033】
反射板3は、LED11a・・11aの配列方向に沿って一様断面で延びる部材であって、上述したように、器具本体2の側板21,21の下端部に一体的に設けられている。反射板3の断面形状(反射面の断面形状)は、器具中心線CL(図8参照)に対して左右対称の形状となっている。反射板3は、中央部反射面31、内側反射面32,32、及び、外側反射面33,33を有する。
【0034】
中央部反射面31は、反射板3の幅方向(短手方向)の中央部に設けられている。中央部反射面31は、器具中心線CLに対して左右対称形状の凹面であって、LEDユニット11側(下方側)が凹の一対の凹曲面(円筒凹面)31a,31aによって構成されている。この中央部反射面31の両側(外側)にそれぞれ内側反射面32が形成されている。各内側反射面32,32は、LEDユニット11側が凸の円筒反射面(凸曲面状の反射面)である。この各内側反射面32,32の外側にそれぞれ外側反射面33が形成されている。各外側反射凹曲面33,33は、LEDユニット11側が凹の円筒反射面(凹曲面状の反射面)である。
【0035】
このような構成の反射板3によれば、図9に示すように、中央部反射面31の一対の凹曲面31a,31aによって各LED11aからの光の一部(器具中心線CLに沿う方向に進行する光)を外側(LED照明器具100の側方両側)に向けて反射することができる。また、各内側反射面32,32に入射する光(LED出力光)を外側(LED照明器具100の側方両側)に向けて反射することができる。さらに、各外側反射凹曲面33,33に入射する光(LED出力光)を内側(LED照明器具100の中心側(器具中心線CL側))に向けて反射することができる。
【0036】
なお、反射板3の反射面(反射面31,32,33)の色は、各LED11aの出力光を効率よく反射できる色、例えば白色とすることが好ましい。
【0037】
そして、この例のLED照明器具100では、図8に示す下記の各部の寸法
(1)2列のLED11aの中心間距離d
(2)LED11aに対する反射板3の中央部の高さ(境界部S1の高さ)H1
(3)中央部反射面31の一対の凹曲面31a,31aの曲率半径(円筒凹面の曲率半径)
(4)中央部反射面31の高さ(深さ)H2
(5)LED11aに対する外側反射面33の下端部S3の高さH3
(6)中央部反射面31と内側反射面32との境界部S1間の距離L1(器具中心線CLに対する各境界部S1の距離[L1/2])
(7)内側反射面32,32の曲率半径(円筒凸面の曲率半径)
(8)内側反射面32と外側反射面33との境界部S2間の距離L2(器具中心線CLに対する各境界部S2の距離[L2/2])
(9)外側反射面33の曲率半径(円筒凹面の曲率半径)
(10)2つの外側反射面33の下端部S3間の距離L3(器具中心線CLに対する各下端部S3の距離[L3/2])
などの寸法を適合することにより、各LED11aから出射した光を反射板3にて相互に異なる方向に反射するように、つまり、図9に示すように反射板3にて反射した反射光の光路分布が均一になるように構成した点に特徴がある。
【0038】
以上のように、この例のLED照明器具100によれば、各LED11aの出射光を反射板3にて相互に異なる方向に反射して間接的に被照射面に照射する構造であるので、光源の眩しさ(グレア)がなくなるとともに、被照射面を均一に照明することができる。また、反射板3を用いた間接照明であるので、LED11aのドットが目立つという問題も解消することができる。
【0039】
さらに、従来のLED照明器具(直接照明方式)においては、照射された物体の影が複数見えてしまうという問題があったが、この例のLED照明器具100では、各LED11aの出射光を反射板3にて相互に異なる方向に反射して被照射面に照射するので、そのような問題が解消され、物体の影を1つにすることが可能である。しかも、図9に示すように、各LED11aの出力光の一部が室内の天井面に向かうので、天井面を照らすことも可能になる。
【0040】
このように、この例のLED照明器具100によれば、配光性等の照明特性の向上を図ることができ、蛍光灯を光源とする照明器具に近い違和感のない照明を実現することができる。
【0041】
また、この例のLED照明器具100では、反射板3の中央部つまりLEDユニット11の各LED11aが対向する部分に中央部反射面(凹面)31を設けているので、図9に示すように、反射板3で反射された反射光の光路角度(反射光の光軸角度)を広げることが可能となり、照明領域を拡大することができる。
【0042】
さらに、この例のLED照明器具100では、LEDユニット11を保持する光源保持部材10に、LEDユニット11の長手方向に沿って延びる複数の放熱フィン10c,10d,10eを設けているので、LEDユニット11の各LED11aが発生する熱を効率よく放熱することができる。しかも、このような放熱効果に加えて、放熱フィン10c,10d,10eが補強リブとしても機能するので、長尺体であるLEDユニット11(光源保持部材10)の変形を抑制することができる。
【0043】
なお、以上の構成のLED照明器具100において、長尺体である光源保持部材10(LEDユニット11)の剛性を高めるために、器具本体2の中央部などに、光源保持部材10を支持板24に支持する支持ステーを設けておいてもよい。
【0044】
−他の実施形態−
以上の例では、天井面直付けタイプのLED照明器具について説明したが、本発明はこれに限定されない。
【0045】
例えば、図10に示すように、反射板3を天井板200に直付けする構造(天井埋込み型)のLED照明器具であってもよい。また、図11に示すように、天井板300自体に反射板3を一体形成した構造(天井板一体型)のLED照明器具であってもよい。なお、図10及び図11に示すLED照明器具において、反射板10の反射面(中央部反射面31、内側反射面32,32及び外側反射面33,33)、及び、光源部1(光源保持部材10)等については上記した実施形態と基本的に同じ構造のものを用いる。
【0046】
以上の例では、LEDユニット11を構成するLED群の列数を2列としているが、これに限られることなく、LED群の列数は1列または3列以上であってもよい。
【0047】
以上の例では、表面実装型のLEDを用いたLED照明器具について説明したが、本発明はこれに限られることなく、例えば、リードフレームに配置された発光素子をガラスや樹脂などの被覆部材でモールドして形成された砲弾型のLEDを用いてLED照明器具を構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明は、室内照明や鉄道車輌の車内照明などの各種照明に用いられる照明器具に利用可能であり、さらに詳しくは、LEDを光源とするLED照明器具に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【0049】
100 LED照明器具
1 光源部
10 光源保持部材
10b ヒートシンク部
10c,10d,10e 放熱フィン
11 LEDユニット
11a LED
11b 基板
12 前面ガラス
2 器具本体
21 側板
22 天板
23 サイドブラケット
23a 支持凹部
24 支持板
3 反射板
31 中央部反射面
31a 凹曲面
32 内側反射面
33 外側反射面
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源としてLEDを用いる照明器具であって、
被照射面とは反対側に光を出射する複数のLEDが一方向に沿って配列されたLEDユニットと、前記LEDユニットに対して被照射面とは反対側に配置され、前記複数のLEDから出射した光を被照射面に向けて反射する反射部材とを備え、
前記反射部材は、反射面が前記複数のLEDの配列方向に沿って一様断面で延びる部材であって、その幅方向の中央部に対向するように前記LEDユニットが配置されているとともに、前記反射部材は、幅方向の中央部に前記LEDユニット側が凹の中央部反射面が形成され、その中央部反射面の両側に、それぞれ、前記各LEDから出射した光を外側に向けて反射する内側反射面と、前記各LEDから出射した光を当該照明器具の中央側に向けて反射する外側反射面とが形成されており、前記各LEDから出射した光を相互に異なる方向に反射するように構成されていることを特徴とするLED照明器具。
【請求項2】
請求項1記載のLED照明器具において、
前記内側反射面は、前記LEDユニット側が凸の凸曲面状の反射面であり、前記外側反射面は、前記LEDユニット側が凹の凹曲面状の反射面であることを特徴とするLED照明器具。
【請求項3】
請求項1または2記載のLED照明器具において、
前記LEDユニットの被照射面側に、前記複数のLEDの配列方向に沿って延びる放熱フィンが設けられていることを特徴とするLED照明器具。
【請求項1】
光源としてLEDを用いる照明器具であって、
被照射面とは反対側に光を出射する複数のLEDが一方向に沿って配列されたLEDユニットと、前記LEDユニットに対して被照射面とは反対側に配置され、前記複数のLEDから出射した光を被照射面に向けて反射する反射部材とを備え、
前記反射部材は、反射面が前記複数のLEDの配列方向に沿って一様断面で延びる部材であって、その幅方向の中央部に対向するように前記LEDユニットが配置されているとともに、前記反射部材は、幅方向の中央部に前記LEDユニット側が凹の中央部反射面が形成され、その中央部反射面の両側に、それぞれ、前記各LEDから出射した光を外側に向けて反射する内側反射面と、前記各LEDから出射した光を当該照明器具の中央側に向けて反射する外側反射面とが形成されており、前記各LEDから出射した光を相互に異なる方向に反射するように構成されていることを特徴とするLED照明器具。
【請求項2】
請求項1記載のLED照明器具において、
前記内側反射面は、前記LEDユニット側が凸の凸曲面状の反射面であり、前記外側反射面は、前記LEDユニット側が凹の凹曲面状の反射面であることを特徴とするLED照明器具。
【請求項3】
請求項1または2記載のLED照明器具において、
前記LEDユニットの被照射面側に、前記複数のLEDの配列方向に沿って延びる放熱フィンが設けられていることを特徴とするLED照明器具。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2012−256570(P2012−256570A)
【公開日】平成24年12月27日(2012.12.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−130017(P2011−130017)
【出願日】平成23年6月10日(2011.6.10)
【出願人】(511141009)川重車両テクノ株式会社 (1)
【出願人】(000143813)株式会社砂▲崎▼製作所 (1)
【出願人】(000195029)星和電機株式会社 (143)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年12月27日(2012.12.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年6月10日(2011.6.10)
【出願人】(511141009)川重車両テクノ株式会社 (1)
【出願人】(000143813)株式会社砂▲崎▼製作所 (1)
【出願人】(000195029)星和電機株式会社 (143)
【Fターム(参考)】
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