ＬＥＤ照明装置
【課題】構造が簡単で、コンパクトなＬＥＤ照明装置を提供すること。
【解決手段】略長方形の基板２；該基板の少なくとも一方の面上、長手方向に配設された複数のＬＥＤ素子２０；および該ＬＥＤ素子の光を発散または集光させるレンズ部３１を有し、前記基板のＬＥＤ素子配設側の面全体を覆うカバーレンズ３；を備えたＬＥＤ照明装置１。
【解決手段】略長方形の基板２；該基板の少なくとも一方の面上、長手方向に配設された複数のＬＥＤ素子２０；および該ＬＥＤ素子の光を発散または集光させるレンズ部３１を有し、前記基板のＬＥＤ素子配設側の面全体を覆うカバーレンズ３；を備えたＬＥＤ照明装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
店舗や住宅等での間接照明、工場等での作業用手元照明には、従来より蛍光管が用いられているが、近年では、小型で消費電力の少ない光源としてＬＥＤ素子を用いたＬＥＤ照明装置が注目されており、種々のＬＥＤ照明装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤ素子は点状に発光し、複数個で使用され、当該複数のＬＥＤからの光はレンズにより発散または集光させる必要があるため、従来のＬＥＤ照明装置はレンズやカバー等の部品の点数が比較的多く、また構造が複雑であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５９３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、構造が簡単で、コンパクトなＬＥＤ照明装置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】
本発明は、長方形の基板；該基板の少なくとも一方の面上、長手方向に配設された複数のＬＥＤ素子；および該ＬＥＤ素子の光を発散または集光させるレンズ部を有し、かつ、前記基板のＬＥＤ素子配設側の面全体を覆うカバーレンズ；を備えたＬＥＤ照明装置に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のＬＥＤ照明装置は、カバーレンズがカバー機能とレンズ機能とを兼ね備え、部品点数の低減が可能なため、構造が簡単で、コンパクトである。その結果として、ＬＥＤ照明装置の製造および組み立ての工程が簡略化できる。
カバーレンズを押出成形法で製造することにより、カバーレンズの断面形状の自由度が向上する、カバーレンズの長手方向長さに制限がない、要求性能に合わせて樹脂を選択できる、射出成形法と比較して安価に製造できる、などの利点がある。さらにカバーレンズを共押出成形法で製造することにより、任意の機能層を同時に形成できる。
ＬＥＤ照明装置は、カバーレンズにおける支柱部の溝と基板の短手方向両端とを嵌合により結合させることにより、予めＬＥＤ素子が配設された基板にカバーレンズをスライドさせて取り付けるだけで製造できるので、製造が容易である。
基板の材料もしくは構造または支柱部の材料を選択するだけで、簡単に、背面からの放熱を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例の概略見取り図である。
【図１Ｂ】本発明に係るＬＥＤ照明装置におけるＬＥＤ素子付き基板の一例の概略見取り図である。
【図２】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（基板の変形例）の概略垂直断面図である。
【図３】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図４】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図５Ａ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図５Ｂ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図５Ｃ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図６】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図７Ａ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図７Ｂ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図７Ｃ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図８】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（支柱部の変形例）の概略垂直断面図である。
【図９】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（支柱部の変形例）の概略垂直断面図である。
【図１０Ａ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（機能層の形成例）の概略垂直断面図である。
【図１０Ｂ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（機能層の形成例）の概略垂直断面図である。
【図１１】本発明に係るＬＥＤ照明装置の取付例を示す概略垂直断面図である。
【図１２】実施例１で製造したＬＥＤ照明装置の概略垂直断面図である。
【図１３】実施例２で製造したＬＥＤ照明装置の概略垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係るＬＥＤ照明装置は、基板、複数のＬＥＤ素子、およびカバーレンズを備えたものであり、例えば図１Ａに示すように、長手方向ＬＤにおいて長尺形状を有するものである。図１Ａは本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例の概略見取り図であり、１がＬＥＤ照明装置、２が基板、２０がＬＥＤ素子、３がカバーレンズを示す。以下、本発明に係るＬＥＤ照明装置を図面を用いて詳しく説明する。全ての図面中、共通する符号は同様の部材を示すものとする。
【００１０】
基板２は略長方形形状を有するものであり、例えば、図１Ａおよび図１Ｂ中、ＬＤが長手方向を示し、ＳＤが短手方向を示し、ＴＤが厚み方向を示す。基板２の寸法は特に制限されず、必要な明るさに応じて決定されるＬＥＤ素子の数や用途に応じて適宜決定されればよい。基板２は、アルミニウム、銅等の金属板が、強度面と放熱性の点で最適であるが、熱伝導性樹脂板を用いることもできる。熱伝導性樹脂は、銅粉やアルミ粉などの金属粉や、酸化亜鉛、アルミナ、グラファイト等の熱伝導性フィラーを、後述の透明または半透明の熱可塑性樹脂を含む一般的な熱可塑性樹脂等の合成樹脂に分散させてなり、これを押出成形して基板を作ることができる。金属板の場合、前方へ光を反射させることができ、表面に凹凸をつけると光を拡散することもできる。基板２の厚みは通常、０．４〜３．２ｍｍである。
【００１１】
基板２の少なくとも一方の面上には、複数のＬＥＤ素子２０が長手方向ＬＤに配設される。通常は図１Ｂに示すように、複数のＬＥＤ素子２０は電気回路部２１を介して基板２上に配設される。電気回路部２１は、電源（図示せず）から配線２３を経て印加された電圧をＬＥＤ素子２０に供給して発光させる回路である。電気回路部２１は図１Ａおよび図１Ｂ中、板形状で示されているが、配線２３を経て印加された電圧をＬＥＤ素子２０に供給できる限り、その形状は特に制限されるものではない。配線２３は通常、電気回路部２１の長手方向の両端部に接続される。電源が例えば、交流電源（１００Ｖ）の場合、通常、電圧は直流変換器（図示せず）と配線２３を経て電気回路部２１に印加される。
【００１２】
基板２は、図２に示すように、裏面にフィン２５を設けた基板２を用いると、放熱をより促進することができる。裏面とは、ＬＥＤ素子を配設した面とは反対側の面のことである。フィン２５は、基板２の長手方向において連続的に形成される。フィンの構成材料として、基板と同様の材料が例示できる。図２の照明装置は、基板の裏面にフィンを設けたこと以外、図１Ａの照明装置と同様である。基板が熱伝導性樹脂からなる場合、フィンを有する基板は後述する押出成形法によって製造できる。
【００１３】
ＬＥＤ素子２０は図１Ａおよび図１Ｂ中、基板長手方向ＬＤに一列かつ複数個で所定の間隔にて配設されているが、これに制限されるものではなく、例えば、長手方向ＬＤに複数の列で、かつ複数個で配設されていてもよい。ＬＥＤ素子の長手方向の数、間隔および列の数および間隔は、必要な明るさに応じて適宜決定されればよい。
【００１４】
電気回路部２１は、ＬＥＤに電圧を供給するための配線回路であり、一般的なプリント基板やフレキシブルプリント基板を用いることができる。電気回路部２１の厚みは特に制限されず、例えば、０．１〜３ｍｍである。
【００１５】
電気回路部２１と基板２とは接着剤で固定するか、ネジ等で固定して一体とする。電気回路部２１と基板２との間には通常は、電気絶縁層（図示せず）を設けるが、電気回路部２１裏面に既に電気絶縁層があれば、さらに電気絶縁層を設ける必要はない。また、放熱促進の観点から、熱を有効に伝導する熱伝導シートを用いてもよい。熱伝導シートとしては、例えば酸化亜鉛、アルミナ、グラファイト等の熱伝導性フィラーを充填したゲルやエラストマーのシートが使用できる。
【００１６】
基板２および電気回路部２１の長手方向ＬＤの長さは、設置目的や設置場所の必要に応じて適宜決定される。
【００１７】
ＬＥＤ素子２０とは、点状に発光する発光ダイオード（light emitting diode）であり、市販のものが使用できる。ＬＥＤ素子の市販品として、例えば、表面実装型ＬＥＤ（日亜化学工業社製）、表面実装型ＬＥＤ（豊田合成社製）、チップＬＥＤ（ローム社製）等が挙げられる。
【００１８】
カバーレンズ３は、ＬＥＤ素子２０の光を発散または集光させるレンズ部３１を有しながらも、基板２のＬＥＤ素子配設側の面全体を覆うものである。
【００１９】
レンズ部３１は、カバーレンズ３におけるＬＥＤ素子２０の少なくとも正面部（対向部）において、ＬＥＤ素子側の面および外側の面として、少なくとも一方の面が平面ではない２つの面で構成される。このため、レンズ部３１はＬＥＤ素子２０の光を発散または集光させ得る。レンズ部を構成するＬＥＤ素子側の面および外側の面の両面が平面であると、当該レンズ部はＬＥＤ素子の光を発散させることも、集光させることもできず、レンズ機能を発揮しないため、別部材としてレンズを使用する必要が生じ、部品点数を低減できない。
【００２０】
カバーレンズ３は、具体的には、基板２の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、レンズ部３１の両端を支持する２つの支柱部３２をさらに有し、当該支柱部３２で基板の短手方向両端と結合している。その結果、支柱部３２は、基板２の長手方向に対する垂直断面上、レンズ部３１の両端を支持しながらも、基板の両端と結合する。カバーレンズ３においてレンズ部３１と支柱部３２との境界は厳密に規定できるものではなく、ここでは、ＬＥＤ照明装置１を基板２のＬＥＤ素子２０側から見たとき、カバーレンズ３の前面部分をレンズ部３１とし、カバーレンズ３において基板２を支持する残りの部分を支柱部３２とする。特に図１Ａ中では、便宜上、それらのおおよその境界を破線で示す。本明細書中、垂直断面とは、特記しない限り、基板２の長手方向ＬＤに対する垂直断面を意味するものとする。
【００２１】
支柱部３２と基板２との結合方法は特に制限されるものではなく、例えば、公知の接着剤により結合する方法を採用してもよいが、ＬＥＤ照明装置の組み立て容易性の観点から、物理的結合方法を採用することが好ましい。物理的結合方法とは、接着剤等の化学薬品を用いることなく、凹部と凸部との嵌合等によって結合を物理的に達成する方法である。具体的には、例えば、支柱部３２が、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子２０側の面に溝３２０を有し、当該溝３２０に基板２の短手方向端部を嵌合させることによって基板２の短手方向両端を支持する。
【００２２】
カバーレンズ３はレンズ部３１および支柱部３２を備えた押出成形体である。基板２の長手方向ＬＤが押出方向であるので、カバーレンズ３は基板の長手方向ＬＤにおいて同じ垂直断面形状を有する。
【００２３】
押出成形法とは、カバーレンズ３（レンズ部３１および支柱部３２）が有する所定の垂直断面形状を押出口として備えたダイから成形材料を押出成形することによって、レンズ部と支柱部とが一体化されて得られる成形方法であり、そのよう方法で形成されたものを押出成形体という。押出成形法でカバーレンズ３を製造することにより、自由な長さの長尺品としてカバーレンズ３を製造できる。
【００２４】
レンズ部３１および支柱部３２を構成する材料は通常、同じ材料であり、詳しくは少なくとも透明または半透明の熱可塑性樹脂を含む。透明または半透明の熱可塑性樹脂の具体例として、例えば、ポリメチルメタクリレート等のアクリル酸エステル樹脂；ポリカーボネート；アクリルニトリル・スチレン共重合樹脂、ポリスチレン、メチルメタクリレート・スチレン共重合樹脂、透明アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂等のスチレン系樹脂；シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等のシクロオレフィン系樹脂等を用いることができる。
【００２５】
レンズ部３１および支柱部３２には、上記樹脂以外に、光拡散剤等の添加剤を含有してもよい。
光拡散剤は、透過する光を拡散させ得る材料であり、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム等の無機微粒子、ポリメチルメタアクリル酸エステル、ポリカーボネート、ポリスチレン等の有機微粒子等が挙げられる。光拡散剤の平均一次粒径は０．１〜１００μｍが好適である。
【００２６】
レンズ部３１および支柱部３２は長手方向ＬＤの長さが基板２等と略同等である。
【００２７】
レンズ部３１のレンズ形状に応じて、ＬＥＤ素子の光を発散または／および集光させることができる。
例えば、レンズ部３１が凹レンズ形状を有する場合、ＬＥＤ素子の光を発散させる。本明細書中、凹レンズ形状とは、レンズ部を垂直断面形状で表したとき、基板短手方向の中央部の厚みが端部よりも薄くなっている形状であって、そのような垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。レンズ部３１が有する凹レンズ形状の具体例として、例えば、図１Ａ、図３および図４に示す形状が挙げられる。なお、これらの形状もまた所定の垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。図３および図４の照明装置１はいずれも、本発明の照明装置の一例の概略断面図であり、カバーレンズ３の形状が異なること以外、図１Ａの照明装置１と同様である。
【００２８】
図１Ａのレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が凹面であって、外側の面が平面である平凹レンズ形状を有するものである。
図３のレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が凹面であって、外側の面が凸面であり、中央部が端部よりも厚みが薄い、凹メニスカスレンズ形状を有するものである。
図４のレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が平面であって、外側の面が凹面である平凹レンズ形状を有するものである。
【００２９】
また例えば、レンズ部３１が凸レンズ形状を有する場合、ＬＥＤ素子の光を集光させる。本明細書中、凸レンズ形状とは、レンズ部を垂直断面形状で表したとき、基板短手方向の中央部の厚みが端部よりも厚くなっている形状であって、そのような垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。レンズ部３１が有する凸レンズ形状の具体例として、例えば、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示す形状が挙げられる。なお、これらの形状もまた所定の垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃの照明装置１はいずれも、本発明の照明装置の一例の概略断面図であり、カバーレンズ３の形状が異なること以外、図１Ａの照明装置１と同様である。
【００３０】
図５Ａのレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が平面であって、外側の面が凸面である平凸レンズ形状を有するものである。
図５Ｂおよび図５Ｃのレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が凸面であって、外側の面が平面である平凸レンズ形状を有するものである。
【００３１】
特に図５Ｃに示す平凸レンズ形状のレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の凸部３１１が、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側に凸の三角形状において、ＬＥＤ素子側の先端に溝部３５が形成されてなる形状を有する。このとき、基板２はＬＥＤ素子２０が当該溝部３５内に収容されるように配置される。溝部３５は、基板の長手方向において連続的に形成される。図５Ｃに示す照明装置１では、ＬＥＤ素子２０からの光が、凸部３１１の傾斜面３１０で内部反射するため、絞られた光となって前方に投射される。溝部３５の長手方向ＬＤの長さは基板２等の長手方向ＬＤの長さと略同等である。
【００３２】
集光機能を有する上記レンズ部形状において厚みを薄くしたフレネルレンズ形状も採用できる。例えば、図６に示す照明装置１は、図５Ｂのレンズ部３１をフレネルレンズ形状にしたこと以外、図５Ｂの照明装置と同様である。なお、レンズ部３１が当該フレネルレンズ形状を有する場合であっても、当該レンズ３１は基板の長手方向において同じ断面形状を有する。図６もまた、本発明の照明装置の一例の概略断面図である。
【００３３】
ＬＥＤ素子の光を発散および集光させ得るレンズ部３１の形状の具体例として、例えば、図７Ａ〜図７Ｃに示す形状が挙げられる。なお、これらの形状もまた所定の垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。図７Ａ〜図７Ｃの照明装置１はいずれも、本発明の照明装置の一例の概略断面図であり、カバーレンズ３の形状が異なること以外、図１Ａの照明装置１と同様である。
【００３４】
図７Ａ〜図７Ｃに示すレンズ部３１は、垂直断面形状で表したとき、厚みが基板短手方向で規則的に変化する。これらの図では断面形状を粗く描いているが、形状を細かくすることにより、ＬＥＤ素子の光を拡散した光にする。
図７Ａのレンズ部３１は、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の複数の半円が基板短手方向に連続的に並んだ曲線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−筏面レンズ形状を有するものである。
図７Ｂのレンズ部３１は、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の半円と凹の半円が基板短手方向に交互に並んだ曲線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−円波形面レンズ形状を有するものである。
図７Ｃのレンズ部３１は、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の複数の三角形が基板短手方向に連続的に並んだ折れ線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−三角波形面レンズ形状を有するものである。
【００３５】
支柱部３２を、図８に示すように、垂直断面形状で表したとき、基板２の裏面まで伸びた形状とすることによって、ＬＥＤ素子の光を基板２の裏側まで誘導することができる。ＬＥＤ素子２０の光がレンズ部３１および支柱部３２中、内部反射し、基板２の裏面の支柱部まで到達するためである。
【００３６】
このとき基板２の基板短手方向長さを比較的短くすることによってＬＥＤ素子の光を基板の裏側まで有効に到達させることができる。具体的には、垂直断面形状で表したとき、図８に示すように、支柱部３２における基板２の短手方向両端との結合部位を、基板２側に突き出た突出部３２１を有する形状とし、当該突出部３２１に、基板の短手方向両端との嵌合のための溝３２０を設ける。これによって、基板２の基板短手方向長さを比較的短くすることができるので、ＬＥＤ素子の光を基板の裏面まで有効に到達させることができる。図８の照明装置１は、支柱部３２の形状が異なること以外、図５Ａの照明装置と同様である。
【００３７】
支柱部３２は基板２との接触部分を前記熱伝導性樹脂で形成させることによって、放熱を促進させることができる。例えば、図９において、支柱部３２における基板２との接触部分３２２を熱伝導性樹脂で形成させる。熱伝導性樹脂で形成された接触部分３２２に後述する光遮蔽層としての機能を持たせることもできる。図９の照明装置１は、支柱部３２における基板２との接触部分３２２を熱伝導性樹脂で形成させたこと以外、図５Ａの照明装置と同様である。
【００３８】
そのような接触部分３２２は、当該接触部分３２２を有する支柱部３２およびレンズ部３１と同時に、共押出成形法によって製造できる。
共押出成形法とは、材料の異なる部材を同時にかつ一体化して押出成形する方法である。詳しくは異なる材料を別個に溶融・押出すると同時に、それらの溶融物を、所定の垂直断面形状を押出口として備えたダイ内で一体化し、成形する方法である。
【００３９】
本発明のＬＥＤ照明装置１は、カバーレンズ３の外側表面および／または内側表面の一部または全面に機能層を有することができる。詳しくは、レンズ部３１および／または支柱部３２の外側表面および／または内側表面の一部または全面に機能層を有することができる。例えば、図１０ＡのＬＥＤ照明装置１において、機能層５は、レンズ部３１および支柱部３２の外側表面の一部に形成されている。また例えば、図１０ＢのＬＥＤ照明装置１において、機能層５は、レンズ部３１の内側表面の全面と、レンズ部３１の外側表面の一部と、支柱部３２の外側表面の一部に形成されている。図１０Ａの照明装置１は、機能層５を設けたこと以外、図５Ａの照明装置と同様である。図１０Ｂの照明装置１は、機能層５を設けたこと以外、図１Ａの照明装置と同様である。
【００４０】
機能層とは、光拡散層（フロスト層）、光遮蔽層、加飾層からなる群から選択される１以上の層であり、形成される面によって適宜選択される。また機能層は２層以上で積層されて形成されてもよい。
【００４１】
光拡散層とは、光の拡散を促進する機能を有する樹脂層であり、樹脂中に前記光拡散剤が分散されてなるものである）。光拡散層は、レンズ部３１および／または支柱部３２の外側表面および／または内側表面の一部または全面に形成できる。光拡散層を設けることにより、ＬＥＤ素子の点状光がぼやけて見えるようになるので、ＬＥＤ照明装置を直視したときの眩しさが低減される他、複数のＬＥＤにより生じる複数の影を分散、軽減されて好ましい。
【００４２】
光遮蔽層とは、光を遮蔽する機能を有する樹脂層であり、樹脂中に不透明着色剤が分散されてなるものである。光遮蔽層に含有される着色剤としては、樹脂用の一般的な着色剤が使用できる。光遮蔽層は、レンズ部３１および／または支柱部３２の外側表面および／または内側表面の一部に形成できる。
【００４３】
加飾層とは、ＬＥＤ照明装置の外観性の向上を目的として形成される樹脂層であり、例えば、木目模様等種々の色柄を持った層、単なる着色層等が挙げられる。加飾層は、レンズ部３１および／または支柱部３２の外側表面の一部または全面に形成される。
【００４４】
機能層５は、接着剤等によって貼り付けてもよいが、カバーレンズ３（支柱部３２およびレンズ部３１）と同時に、共押出成形法によって製造されることが好ましい。共押出成形法によって、カバーレンズ３および当該カバーレンズ３に一体化された機能層５が同時に製造できる。
【００４５】
本発明のＬＥＤ照明装置１の組み立て（製造）および設置は例えば、以下の方法によって達成できる。
まず、ＬＥＤ素子２０が配設された基板２を予め目的場所にネジで固定・設置する。次いで、当該基板２の垂直断面における両端部に対してカバーレンズ３の溝３２０を嵌合させながら、カバーレンズ３をスライド挿入することによって組み立てを達成できる。
【００４６】
別法として、取付金具を用いる。まず、取付金具を予め目的場所に固定する。一方で、ＬＥＤ素子２０が配設された基板２の垂直断面における両端部に対してカバーレンズ３の溝３２０を嵌合させながら、カバーレンズ３をスライド挿入することによってＬＥＤ照明装置１を組み立てる。次いで、固定された取付金具に対して、ＬＥＤ照明装置１をネジで固定・設置する。この場合、図１１に示すように、外側に開いた折り返し部５１を先端に設けて取付金具５０を弾性的に幅方向内側にしなる形状にしておくこと、および支柱部３２におけるレンズ部３１とは反対側の端部を、垂直断面上、延伸させて当該取付金具５０の折り返し部５１が引っ掛かる突起部３２３を設けた形状としておくことにより、ＬＥＤ照明装置１を取付金具の前から弾性的にはめ込み固定することができる。図１１の照明装置１は、支柱部３２におけるレンズ部３１とは反対側の端部を取付金具５０の折り返し部５１が引っ掛かる形状としたこと以外、図１Ａの照明装置と同様である。図１１において、取付金具５０は基板２と同等の長手方向長さを有さなければならないというわけではなく、照明装置１は長手方向について少なくとも２箇所で取付金具５０を用いて固定されればよい。
【００４７】
本発明のＬＥＤ照明装置１の長手方向の端面は、別の端部カバー（図なし）により被うか、照明装置を設置場所に埋め込んで被う。
【００４８】
本発明のＬＥＤ照明装置１は、構造面から幅（基板短手方向ＳＤの長さ）や奥行き（厚み）の小さい照明装置とすることができる。本発明のＬＥＤ照明装置１は、店舗や住宅の間接照明、工場等の作業用手元照明に有用であり、特に、商品陳列棚の棚下照明、廊下、階段、その他の場所での足下照明、などにも有用である。
【００４９】
以上に説明したＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤ素子が基板の一方の面上に配設されたものであるが、複数のＬＥＤ素子が基板の両方の面上に配設されたものであってもよい。すなわち、本発明は、複数のＬＥＤ素子が基板の一方の面上に配設され、当該基板のＬＥＤ素子配設側の一方の面全体をカバーレンズで覆うＬＥＤ照明装置だけでなく、複数のＬＥＤ素子が基板の両方の面上に配設され、当該基板の両方の面全体をカバーレンズで覆うＬＥＤ照明装置も包含するものである。基板の両方の面全体をカバーレンズで覆う場合、カバーレンズは、基板の一方の面を覆うものと、他方の面を覆うものとで、２つのカバーレンズが使用されてもよいし、それらのカバーレンズが一体化されたものが使用されてもよい。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
図１２に示す垂直断面形状を有するレンズ部３１および支柱部３２からなるカバーレンズを、共押出成形法により、機能層５とともに一体的に製造した。機能層５はレンズ部３１における内側表面の全面に形成した。各部材の構成材料は以下の通りであった。カバーレンズにおける全ての部材の長手方向長さは１０００ｍｍであった。
レンズ部３１および支柱部３２；ポリメチルメタクリレート１００重量％。
機能層５；光拡散層；ポリメチルメタクリレート９５重量％＋シリカ微粒子（平均一次粒径５μｍ）５重量％。厚み０．５ｍｍ。
【００５１】
図１２に示すように、基板２上に電気回路板２１を接着剤で固定し、当該電気回路板の上に複数のＬＥＤ素子（表面実装型ＬＥＤ；日亜化学工業社製）を一列で配設した。基板２と電気回路板２１をエポキシ樹脂接着剤で固定した。ＬＥＤ素子の間隔は１５ｍｍであった。各部材の構成材料は以下の通りであった。基板２、電気絶縁層、および電気回路板２１の長手方向長さは１０００ｍｍであった。
基板２；アルミニウム板。厚み１．５ｍｍ。
電気回路板２１；厚み０．５ｍｍ。電気回路板２１の長手方向の両端部に配線（図示せず）を電気的に連結した。
【００５２】
カバーレンズ（３１，３２）の溝３２０に、ＬＥＤ素子付き基板の両端部を嵌合させながら、カバーレンズ３をスライド挿入して、図１２に示すＬＥＤ照明装置１を得た。電圧を配線間にＡＣ１００Ｖ電源から直流変換器を経て印加した。ＬＥＤ照明装置１をカバーレンズ３側から観察したところ、ＬＥＤ素子の点状光はぼやけて見えたので、ＬＥＤ照明装置を直視したときの眩しさは全く感じられなかった。
【００５３】
（実施例２）
図１３に示す垂直断面形状を有するレンズ部３１および支柱部３２からなるカバーレンズを、共押出成形法により、機能層５とともに一体的に製造した。機能層５は溝３５における内側表面の全面に形成した。各部材の構成材料は以下の通りであった。カバーレンズにおける全ての部材の長手方向長さは１０００ｍｍであった。
レンズ部３１および支柱部３２；ポリメチルメタクリレート１００重量％。
機能層５；光拡散層；ポリメチルメタクリレート９５重量％＋シリカ微粒子（平均一次粒径５μｍ）５重量％。厚み０．５ｍｍ。
【００５４】
実施例１と同様の方法でＬＥＤ素子付き基板２を得た。
【００５５】
カバーレンズ（３１，３２）の溝３２０に、ＬＥＤ素子付き基板の両端部を嵌合させながら、カバーレンズ３をスライド挿入して、図１３に示すＬＥＤ照明装置１を得た。電圧を配線間にＡＣ１００Ｖ電源から直流変換器を経て印加した。ＬＥＤ照明装置１をカバーレンズ３側から観察したところ、レンズ部は集光機能を有していた。一方で、ＬＥＤ素子の点状光はぼやけて見えたので、ＬＥＤ照明装置を直視したときの眩しさはほとんど感じられなかった。
【符号の説明】
【００５６】
１：ＬＥＤ照明装置
２：基板
３：カバーレンズ
５：機能層
２０：ＬＥＤ素子
２１：電気回路部
２３：配線
２５：フィン
３１：レンズ部
３２：支柱部
５０：取付金具
５１：折り返し部
３２０：溝
３２１：突出部
３２２：支柱部における基板との接触部分
３２３：突起部
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
店舗や住宅等での間接照明、工場等での作業用手元照明には、従来より蛍光管が用いられているが、近年では、小型で消費電力の少ない光源としてＬＥＤ素子を用いたＬＥＤ照明装置が注目されており、種々のＬＥＤ照明装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤ素子は点状に発光し、複数個で使用され、当該複数のＬＥＤからの光はレンズにより発散または集光させる必要があるため、従来のＬＥＤ照明装置はレンズやカバー等の部品の点数が比較的多く、また構造が複雑であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５９３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、構造が簡単で、コンパクトなＬＥＤ照明装置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】
本発明は、長方形の基板；該基板の少なくとも一方の面上、長手方向に配設された複数のＬＥＤ素子；および該ＬＥＤ素子の光を発散または集光させるレンズ部を有し、かつ、前記基板のＬＥＤ素子配設側の面全体を覆うカバーレンズ；を備えたＬＥＤ照明装置に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のＬＥＤ照明装置は、カバーレンズがカバー機能とレンズ機能とを兼ね備え、部品点数の低減が可能なため、構造が簡単で、コンパクトである。その結果として、ＬＥＤ照明装置の製造および組み立ての工程が簡略化できる。
カバーレンズを押出成形法で製造することにより、カバーレンズの断面形状の自由度が向上する、カバーレンズの長手方向長さに制限がない、要求性能に合わせて樹脂を選択できる、射出成形法と比較して安価に製造できる、などの利点がある。さらにカバーレンズを共押出成形法で製造することにより、任意の機能層を同時に形成できる。
ＬＥＤ照明装置は、カバーレンズにおける支柱部の溝と基板の短手方向両端とを嵌合により結合させることにより、予めＬＥＤ素子が配設された基板にカバーレンズをスライドさせて取り付けるだけで製造できるので、製造が容易である。
基板の材料もしくは構造または支柱部の材料を選択するだけで、簡単に、背面からの放熱を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例の概略見取り図である。
【図１Ｂ】本発明に係るＬＥＤ照明装置におけるＬＥＤ素子付き基板の一例の概略見取り図である。
【図２】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（基板の変形例）の概略垂直断面図である。
【図３】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図４】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図５Ａ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図５Ｂ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図５Ｃ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図６】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図７Ａ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図７Ｂ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図７Ｃ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（カバーレンズの変形例）の概略垂直断面図である。
【図８】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（支柱部の変形例）の概略垂直断面図である。
【図９】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（支柱部の変形例）の概略垂直断面図である。
【図１０Ａ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（機能層の形成例）の概略垂直断面図である。
【図１０Ｂ】本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例（機能層の形成例）の概略垂直断面図である。
【図１１】本発明に係るＬＥＤ照明装置の取付例を示す概略垂直断面図である。
【図１２】実施例１で製造したＬＥＤ照明装置の概略垂直断面図である。
【図１３】実施例２で製造したＬＥＤ照明装置の概略垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係るＬＥＤ照明装置は、基板、複数のＬＥＤ素子、およびカバーレンズを備えたものであり、例えば図１Ａに示すように、長手方向ＬＤにおいて長尺形状を有するものである。図１Ａは本発明に係るＬＥＤ照明装置の一例の概略見取り図であり、１がＬＥＤ照明装置、２が基板、２０がＬＥＤ素子、３がカバーレンズを示す。以下、本発明に係るＬＥＤ照明装置を図面を用いて詳しく説明する。全ての図面中、共通する符号は同様の部材を示すものとする。
【００１０】
基板２は略長方形形状を有するものであり、例えば、図１Ａおよび図１Ｂ中、ＬＤが長手方向を示し、ＳＤが短手方向を示し、ＴＤが厚み方向を示す。基板２の寸法は特に制限されず、必要な明るさに応じて決定されるＬＥＤ素子の数や用途に応じて適宜決定されればよい。基板２は、アルミニウム、銅等の金属板が、強度面と放熱性の点で最適であるが、熱伝導性樹脂板を用いることもできる。熱伝導性樹脂は、銅粉やアルミ粉などの金属粉や、酸化亜鉛、アルミナ、グラファイト等の熱伝導性フィラーを、後述の透明または半透明の熱可塑性樹脂を含む一般的な熱可塑性樹脂等の合成樹脂に分散させてなり、これを押出成形して基板を作ることができる。金属板の場合、前方へ光を反射させることができ、表面に凹凸をつけると光を拡散することもできる。基板２の厚みは通常、０．４〜３．２ｍｍである。
【００１１】
基板２の少なくとも一方の面上には、複数のＬＥＤ素子２０が長手方向ＬＤに配設される。通常は図１Ｂに示すように、複数のＬＥＤ素子２０は電気回路部２１を介して基板２上に配設される。電気回路部２１は、電源（図示せず）から配線２３を経て印加された電圧をＬＥＤ素子２０に供給して発光させる回路である。電気回路部２１は図１Ａおよび図１Ｂ中、板形状で示されているが、配線２３を経て印加された電圧をＬＥＤ素子２０に供給できる限り、その形状は特に制限されるものではない。配線２３は通常、電気回路部２１の長手方向の両端部に接続される。電源が例えば、交流電源（１００Ｖ）の場合、通常、電圧は直流変換器（図示せず）と配線２３を経て電気回路部２１に印加される。
【００１２】
基板２は、図２に示すように、裏面にフィン２５を設けた基板２を用いると、放熱をより促進することができる。裏面とは、ＬＥＤ素子を配設した面とは反対側の面のことである。フィン２５は、基板２の長手方向において連続的に形成される。フィンの構成材料として、基板と同様の材料が例示できる。図２の照明装置は、基板の裏面にフィンを設けたこと以外、図１Ａの照明装置と同様である。基板が熱伝導性樹脂からなる場合、フィンを有する基板は後述する押出成形法によって製造できる。
【００１３】
ＬＥＤ素子２０は図１Ａおよび図１Ｂ中、基板長手方向ＬＤに一列かつ複数個で所定の間隔にて配設されているが、これに制限されるものではなく、例えば、長手方向ＬＤに複数の列で、かつ複数個で配設されていてもよい。ＬＥＤ素子の長手方向の数、間隔および列の数および間隔は、必要な明るさに応じて適宜決定されればよい。
【００１４】
電気回路部２１は、ＬＥＤに電圧を供給するための配線回路であり、一般的なプリント基板やフレキシブルプリント基板を用いることができる。電気回路部２１の厚みは特に制限されず、例えば、０．１〜３ｍｍである。
【００１５】
電気回路部２１と基板２とは接着剤で固定するか、ネジ等で固定して一体とする。電気回路部２１と基板２との間には通常は、電気絶縁層（図示せず）を設けるが、電気回路部２１裏面に既に電気絶縁層があれば、さらに電気絶縁層を設ける必要はない。また、放熱促進の観点から、熱を有効に伝導する熱伝導シートを用いてもよい。熱伝導シートとしては、例えば酸化亜鉛、アルミナ、グラファイト等の熱伝導性フィラーを充填したゲルやエラストマーのシートが使用できる。
【００１６】
基板２および電気回路部２１の長手方向ＬＤの長さは、設置目的や設置場所の必要に応じて適宜決定される。
【００１７】
ＬＥＤ素子２０とは、点状に発光する発光ダイオード（light emitting diode）であり、市販のものが使用できる。ＬＥＤ素子の市販品として、例えば、表面実装型ＬＥＤ（日亜化学工業社製）、表面実装型ＬＥＤ（豊田合成社製）、チップＬＥＤ（ローム社製）等が挙げられる。
【００１８】
カバーレンズ３は、ＬＥＤ素子２０の光を発散または集光させるレンズ部３１を有しながらも、基板２のＬＥＤ素子配設側の面全体を覆うものである。
【００１９】
レンズ部３１は、カバーレンズ３におけるＬＥＤ素子２０の少なくとも正面部（対向部）において、ＬＥＤ素子側の面および外側の面として、少なくとも一方の面が平面ではない２つの面で構成される。このため、レンズ部３１はＬＥＤ素子２０の光を発散または集光させ得る。レンズ部を構成するＬＥＤ素子側の面および外側の面の両面が平面であると、当該レンズ部はＬＥＤ素子の光を発散させることも、集光させることもできず、レンズ機能を発揮しないため、別部材としてレンズを使用する必要が生じ、部品点数を低減できない。
【００２０】
カバーレンズ３は、具体的には、基板２の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、レンズ部３１の両端を支持する２つの支柱部３２をさらに有し、当該支柱部３２で基板の短手方向両端と結合している。その結果、支柱部３２は、基板２の長手方向に対する垂直断面上、レンズ部３１の両端を支持しながらも、基板の両端と結合する。カバーレンズ３においてレンズ部３１と支柱部３２との境界は厳密に規定できるものではなく、ここでは、ＬＥＤ照明装置１を基板２のＬＥＤ素子２０側から見たとき、カバーレンズ３の前面部分をレンズ部３１とし、カバーレンズ３において基板２を支持する残りの部分を支柱部３２とする。特に図１Ａ中では、便宜上、それらのおおよその境界を破線で示す。本明細書中、垂直断面とは、特記しない限り、基板２の長手方向ＬＤに対する垂直断面を意味するものとする。
【００２１】
支柱部３２と基板２との結合方法は特に制限されるものではなく、例えば、公知の接着剤により結合する方法を採用してもよいが、ＬＥＤ照明装置の組み立て容易性の観点から、物理的結合方法を採用することが好ましい。物理的結合方法とは、接着剤等の化学薬品を用いることなく、凹部と凸部との嵌合等によって結合を物理的に達成する方法である。具体的には、例えば、支柱部３２が、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子２０側の面に溝３２０を有し、当該溝３２０に基板２の短手方向端部を嵌合させることによって基板２の短手方向両端を支持する。
【００２２】
カバーレンズ３はレンズ部３１および支柱部３２を備えた押出成形体である。基板２の長手方向ＬＤが押出方向であるので、カバーレンズ３は基板の長手方向ＬＤにおいて同じ垂直断面形状を有する。
【００２３】
押出成形法とは、カバーレンズ３（レンズ部３１および支柱部３２）が有する所定の垂直断面形状を押出口として備えたダイから成形材料を押出成形することによって、レンズ部と支柱部とが一体化されて得られる成形方法であり、そのよう方法で形成されたものを押出成形体という。押出成形法でカバーレンズ３を製造することにより、自由な長さの長尺品としてカバーレンズ３を製造できる。
【００２４】
レンズ部３１および支柱部３２を構成する材料は通常、同じ材料であり、詳しくは少なくとも透明または半透明の熱可塑性樹脂を含む。透明または半透明の熱可塑性樹脂の具体例として、例えば、ポリメチルメタクリレート等のアクリル酸エステル樹脂；ポリカーボネート；アクリルニトリル・スチレン共重合樹脂、ポリスチレン、メチルメタクリレート・スチレン共重合樹脂、透明アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂等のスチレン系樹脂；シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等のシクロオレフィン系樹脂等を用いることができる。
【００２５】
レンズ部３１および支柱部３２には、上記樹脂以外に、光拡散剤等の添加剤を含有してもよい。
光拡散剤は、透過する光を拡散させ得る材料であり、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム等の無機微粒子、ポリメチルメタアクリル酸エステル、ポリカーボネート、ポリスチレン等の有機微粒子等が挙げられる。光拡散剤の平均一次粒径は０．１〜１００μｍが好適である。
【００２６】
レンズ部３１および支柱部３２は長手方向ＬＤの長さが基板２等と略同等である。
【００２７】
レンズ部３１のレンズ形状に応じて、ＬＥＤ素子の光を発散または／および集光させることができる。
例えば、レンズ部３１が凹レンズ形状を有する場合、ＬＥＤ素子の光を発散させる。本明細書中、凹レンズ形状とは、レンズ部を垂直断面形状で表したとき、基板短手方向の中央部の厚みが端部よりも薄くなっている形状であって、そのような垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。レンズ部３１が有する凹レンズ形状の具体例として、例えば、図１Ａ、図３および図４に示す形状が挙げられる。なお、これらの形状もまた所定の垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。図３および図４の照明装置１はいずれも、本発明の照明装置の一例の概略断面図であり、カバーレンズ３の形状が異なること以外、図１Ａの照明装置１と同様である。
【００２８】
図１Ａのレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が凹面であって、外側の面が平面である平凹レンズ形状を有するものである。
図３のレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が凹面であって、外側の面が凸面であり、中央部が端部よりも厚みが薄い、凹メニスカスレンズ形状を有するものである。
図４のレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が平面であって、外側の面が凹面である平凹レンズ形状を有するものである。
【００２９】
また例えば、レンズ部３１が凸レンズ形状を有する場合、ＬＥＤ素子の光を集光させる。本明細書中、凸レンズ形状とは、レンズ部を垂直断面形状で表したとき、基板短手方向の中央部の厚みが端部よりも厚くなっている形状であって、そのような垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。レンズ部３１が有する凸レンズ形状の具体例として、例えば、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示す形状が挙げられる。なお、これらの形状もまた所定の垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃの照明装置１はいずれも、本発明の照明装置の一例の概略断面図であり、カバーレンズ３の形状が異なること以外、図１Ａの照明装置１と同様である。
【００３０】
図５Ａのレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が平面であって、外側の面が凸面である平凸レンズ形状を有するものである。
図５Ｂおよび図５Ｃのレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の面が凸面であって、外側の面が平面である平凸レンズ形状を有するものである。
【００３１】
特に図５Ｃに示す平凸レンズ形状のレンズ部３１は、ＬＥＤ素子側の凸部３１１が、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側に凸の三角形状において、ＬＥＤ素子側の先端に溝部３５が形成されてなる形状を有する。このとき、基板２はＬＥＤ素子２０が当該溝部３５内に収容されるように配置される。溝部３５は、基板の長手方向において連続的に形成される。図５Ｃに示す照明装置１では、ＬＥＤ素子２０からの光が、凸部３１１の傾斜面３１０で内部反射するため、絞られた光となって前方に投射される。溝部３５の長手方向ＬＤの長さは基板２等の長手方向ＬＤの長さと略同等である。
【００３２】
集光機能を有する上記レンズ部形状において厚みを薄くしたフレネルレンズ形状も採用できる。例えば、図６に示す照明装置１は、図５Ｂのレンズ部３１をフレネルレンズ形状にしたこと以外、図５Ｂの照明装置と同様である。なお、レンズ部３１が当該フレネルレンズ形状を有する場合であっても、当該レンズ３１は基板の長手方向において同じ断面形状を有する。図６もまた、本発明の照明装置の一例の概略断面図である。
【００３３】
ＬＥＤ素子の光を発散および集光させ得るレンズ部３１の形状の具体例として、例えば、図７Ａ〜図７Ｃに示す形状が挙げられる。なお、これらの形状もまた所定の垂直断面形状が基板の長手方向において維持される形状である。図７Ａ〜図７Ｃの照明装置１はいずれも、本発明の照明装置の一例の概略断面図であり、カバーレンズ３の形状が異なること以外、図１Ａの照明装置１と同様である。
【００３４】
図７Ａ〜図７Ｃに示すレンズ部３１は、垂直断面形状で表したとき、厚みが基板短手方向で規則的に変化する。これらの図では断面形状を粗く描いているが、形状を細かくすることにより、ＬＥＤ素子の光を拡散した光にする。
図７Ａのレンズ部３１は、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の複数の半円が基板短手方向に連続的に並んだ曲線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−筏面レンズ形状を有するものである。
図７Ｂのレンズ部３１は、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の半円と凹の半円が基板短手方向に交互に並んだ曲線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−円波形面レンズ形状を有するものである。
図７Ｃのレンズ部３１は、垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の複数の三角形が基板短手方向に連続的に並んだ折れ線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−三角波形面レンズ形状を有するものである。
【００３５】
支柱部３２を、図８に示すように、垂直断面形状で表したとき、基板２の裏面まで伸びた形状とすることによって、ＬＥＤ素子の光を基板２の裏側まで誘導することができる。ＬＥＤ素子２０の光がレンズ部３１および支柱部３２中、内部反射し、基板２の裏面の支柱部まで到達するためである。
【００３６】
このとき基板２の基板短手方向長さを比較的短くすることによってＬＥＤ素子の光を基板の裏側まで有効に到達させることができる。具体的には、垂直断面形状で表したとき、図８に示すように、支柱部３２における基板２の短手方向両端との結合部位を、基板２側に突き出た突出部３２１を有する形状とし、当該突出部３２１に、基板の短手方向両端との嵌合のための溝３２０を設ける。これによって、基板２の基板短手方向長さを比較的短くすることができるので、ＬＥＤ素子の光を基板の裏面まで有効に到達させることができる。図８の照明装置１は、支柱部３２の形状が異なること以外、図５Ａの照明装置と同様である。
【００３７】
支柱部３２は基板２との接触部分を前記熱伝導性樹脂で形成させることによって、放熱を促進させることができる。例えば、図９において、支柱部３２における基板２との接触部分３２２を熱伝導性樹脂で形成させる。熱伝導性樹脂で形成された接触部分３２２に後述する光遮蔽層としての機能を持たせることもできる。図９の照明装置１は、支柱部３２における基板２との接触部分３２２を熱伝導性樹脂で形成させたこと以外、図５Ａの照明装置と同様である。
【００３８】
そのような接触部分３２２は、当該接触部分３２２を有する支柱部３２およびレンズ部３１と同時に、共押出成形法によって製造できる。
共押出成形法とは、材料の異なる部材を同時にかつ一体化して押出成形する方法である。詳しくは異なる材料を別個に溶融・押出すると同時に、それらの溶融物を、所定の垂直断面形状を押出口として備えたダイ内で一体化し、成形する方法である。
【００３９】
本発明のＬＥＤ照明装置１は、カバーレンズ３の外側表面および／または内側表面の一部または全面に機能層を有することができる。詳しくは、レンズ部３１および／または支柱部３２の外側表面および／または内側表面の一部または全面に機能層を有することができる。例えば、図１０ＡのＬＥＤ照明装置１において、機能層５は、レンズ部３１および支柱部３２の外側表面の一部に形成されている。また例えば、図１０ＢのＬＥＤ照明装置１において、機能層５は、レンズ部３１の内側表面の全面と、レンズ部３１の外側表面の一部と、支柱部３２の外側表面の一部に形成されている。図１０Ａの照明装置１は、機能層５を設けたこと以外、図５Ａの照明装置と同様である。図１０Ｂの照明装置１は、機能層５を設けたこと以外、図１Ａの照明装置と同様である。
【００４０】
機能層とは、光拡散層（フロスト層）、光遮蔽層、加飾層からなる群から選択される１以上の層であり、形成される面によって適宜選択される。また機能層は２層以上で積層されて形成されてもよい。
【００４１】
光拡散層とは、光の拡散を促進する機能を有する樹脂層であり、樹脂中に前記光拡散剤が分散されてなるものである）。光拡散層は、レンズ部３１および／または支柱部３２の外側表面および／または内側表面の一部または全面に形成できる。光拡散層を設けることにより、ＬＥＤ素子の点状光がぼやけて見えるようになるので、ＬＥＤ照明装置を直視したときの眩しさが低減される他、複数のＬＥＤにより生じる複数の影を分散、軽減されて好ましい。
【００４２】
光遮蔽層とは、光を遮蔽する機能を有する樹脂層であり、樹脂中に不透明着色剤が分散されてなるものである。光遮蔽層に含有される着色剤としては、樹脂用の一般的な着色剤が使用できる。光遮蔽層は、レンズ部３１および／または支柱部３２の外側表面および／または内側表面の一部に形成できる。
【００４３】
加飾層とは、ＬＥＤ照明装置の外観性の向上を目的として形成される樹脂層であり、例えば、木目模様等種々の色柄を持った層、単なる着色層等が挙げられる。加飾層は、レンズ部３１および／または支柱部３２の外側表面の一部または全面に形成される。
【００４４】
機能層５は、接着剤等によって貼り付けてもよいが、カバーレンズ３（支柱部３２およびレンズ部３１）と同時に、共押出成形法によって製造されることが好ましい。共押出成形法によって、カバーレンズ３および当該カバーレンズ３に一体化された機能層５が同時に製造できる。
【００４５】
本発明のＬＥＤ照明装置１の組み立て（製造）および設置は例えば、以下の方法によって達成できる。
まず、ＬＥＤ素子２０が配設された基板２を予め目的場所にネジで固定・設置する。次いで、当該基板２の垂直断面における両端部に対してカバーレンズ３の溝３２０を嵌合させながら、カバーレンズ３をスライド挿入することによって組み立てを達成できる。
【００４６】
別法として、取付金具を用いる。まず、取付金具を予め目的場所に固定する。一方で、ＬＥＤ素子２０が配設された基板２の垂直断面における両端部に対してカバーレンズ３の溝３２０を嵌合させながら、カバーレンズ３をスライド挿入することによってＬＥＤ照明装置１を組み立てる。次いで、固定された取付金具に対して、ＬＥＤ照明装置１をネジで固定・設置する。この場合、図１１に示すように、外側に開いた折り返し部５１を先端に設けて取付金具５０を弾性的に幅方向内側にしなる形状にしておくこと、および支柱部３２におけるレンズ部３１とは反対側の端部を、垂直断面上、延伸させて当該取付金具５０の折り返し部５１が引っ掛かる突起部３２３を設けた形状としておくことにより、ＬＥＤ照明装置１を取付金具の前から弾性的にはめ込み固定することができる。図１１の照明装置１は、支柱部３２におけるレンズ部３１とは反対側の端部を取付金具５０の折り返し部５１が引っ掛かる形状としたこと以外、図１Ａの照明装置と同様である。図１１において、取付金具５０は基板２と同等の長手方向長さを有さなければならないというわけではなく、照明装置１は長手方向について少なくとも２箇所で取付金具５０を用いて固定されればよい。
【００４７】
本発明のＬＥＤ照明装置１の長手方向の端面は、別の端部カバー（図なし）により被うか、照明装置を設置場所に埋め込んで被う。
【００４８】
本発明のＬＥＤ照明装置１は、構造面から幅（基板短手方向ＳＤの長さ）や奥行き（厚み）の小さい照明装置とすることができる。本発明のＬＥＤ照明装置１は、店舗や住宅の間接照明、工場等の作業用手元照明に有用であり、特に、商品陳列棚の棚下照明、廊下、階段、その他の場所での足下照明、などにも有用である。
【００４９】
以上に説明したＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤ素子が基板の一方の面上に配設されたものであるが、複数のＬＥＤ素子が基板の両方の面上に配設されたものであってもよい。すなわち、本発明は、複数のＬＥＤ素子が基板の一方の面上に配設され、当該基板のＬＥＤ素子配設側の一方の面全体をカバーレンズで覆うＬＥＤ照明装置だけでなく、複数のＬＥＤ素子が基板の両方の面上に配設され、当該基板の両方の面全体をカバーレンズで覆うＬＥＤ照明装置も包含するものである。基板の両方の面全体をカバーレンズで覆う場合、カバーレンズは、基板の一方の面を覆うものと、他方の面を覆うものとで、２つのカバーレンズが使用されてもよいし、それらのカバーレンズが一体化されたものが使用されてもよい。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
図１２に示す垂直断面形状を有するレンズ部３１および支柱部３２からなるカバーレンズを、共押出成形法により、機能層５とともに一体的に製造した。機能層５はレンズ部３１における内側表面の全面に形成した。各部材の構成材料は以下の通りであった。カバーレンズにおける全ての部材の長手方向長さは１０００ｍｍであった。
レンズ部３１および支柱部３２；ポリメチルメタクリレート１００重量％。
機能層５；光拡散層；ポリメチルメタクリレート９５重量％＋シリカ微粒子（平均一次粒径５μｍ）５重量％。厚み０．５ｍｍ。
【００５１】
図１２に示すように、基板２上に電気回路板２１を接着剤で固定し、当該電気回路板の上に複数のＬＥＤ素子（表面実装型ＬＥＤ；日亜化学工業社製）を一列で配設した。基板２と電気回路板２１をエポキシ樹脂接着剤で固定した。ＬＥＤ素子の間隔は１５ｍｍであった。各部材の構成材料は以下の通りであった。基板２、電気絶縁層、および電気回路板２１の長手方向長さは１０００ｍｍであった。
基板２；アルミニウム板。厚み１．５ｍｍ。
電気回路板２１；厚み０．５ｍｍ。電気回路板２１の長手方向の両端部に配線（図示せず）を電気的に連結した。
【００５２】
カバーレンズ（３１，３２）の溝３２０に、ＬＥＤ素子付き基板の両端部を嵌合させながら、カバーレンズ３をスライド挿入して、図１２に示すＬＥＤ照明装置１を得た。電圧を配線間にＡＣ１００Ｖ電源から直流変換器を経て印加した。ＬＥＤ照明装置１をカバーレンズ３側から観察したところ、ＬＥＤ素子の点状光はぼやけて見えたので、ＬＥＤ照明装置を直視したときの眩しさは全く感じられなかった。
【００５３】
（実施例２）
図１３に示す垂直断面形状を有するレンズ部３１および支柱部３２からなるカバーレンズを、共押出成形法により、機能層５とともに一体的に製造した。機能層５は溝３５における内側表面の全面に形成した。各部材の構成材料は以下の通りであった。カバーレンズにおける全ての部材の長手方向長さは１０００ｍｍであった。
レンズ部３１および支柱部３２；ポリメチルメタクリレート１００重量％。
機能層５；光拡散層；ポリメチルメタクリレート９５重量％＋シリカ微粒子（平均一次粒径５μｍ）５重量％。厚み０．５ｍｍ。
【００５４】
実施例１と同様の方法でＬＥＤ素子付き基板２を得た。
【００５５】
カバーレンズ（３１，３２）の溝３２０に、ＬＥＤ素子付き基板の両端部を嵌合させながら、カバーレンズ３をスライド挿入して、図１３に示すＬＥＤ照明装置１を得た。電圧を配線間にＡＣ１００Ｖ電源から直流変換器を経て印加した。ＬＥＤ照明装置１をカバーレンズ３側から観察したところ、レンズ部は集光機能を有していた。一方で、ＬＥＤ素子の点状光はぼやけて見えたので、ＬＥＤ照明装置を直視したときの眩しさはほとんど感じられなかった。
【符号の説明】
【００５６】
１：ＬＥＤ照明装置
２：基板
３：カバーレンズ
５：機能層
２０：ＬＥＤ素子
２１：電気回路部
２３：配線
２５：フィン
３１：レンズ部
３２：支柱部
５０：取付金具
５１：折り返し部
３２０：溝
３２１：突出部
３２２：支柱部における基板との接触部分
３２３：突起部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略長方形の基板；
該基板の少なくとも一方の面上、長手方向に配設された複数のＬＥＤ素子；および
該ＬＥＤ素子の光を発散または集光させるレンズ部を有し、かつ、前記基板のＬＥＤ素子配設側の面全体を覆うカバーレンズ；
を備えたＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
カバーレンズが、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、レンズ部の両端を支持する２つの支柱部をさらに有し、該支柱部で基板の短手方向両端と結合する請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
支柱部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面に溝を有し、該溝に基板の端部を嵌合させることによって、支柱部と基板の短手方向両端との結合を達成する請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
支柱部における基板の短手方向両端との結合部位が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、基板側に突き出た突出部を有し、該突出部に、基板の短手方向両端との嵌合のための溝を有する請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
支柱部における基板との接触部分が熱伝導性樹脂で形成される請求項２〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
カバーレンズが押出成形体である請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
カバーレンズが少なくとも透明または半透明の熱可塑性樹脂を含む請求項１〜６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
レンズ部が凹レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
レンズ部が凸レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
レンズ部が、ＬＥＤ素子側の面が凸面であって、外側の面が平面である平凸レンズ形状を有し、ＬＥＤ素子側の凸部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側に凸の三角形状において、ＬＥＤ素子側の先端に溝部が形成されてなる形状を有し、ＬＥＤ素子が該溝部内に収容されるように基板が配置される請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
レンズ部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の複数の半円が基板短手方向に連続的に並んだ曲線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−筏面レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１２】
レンズ部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の半円と凹の半円が基板短手方向に交互に並んだ曲線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−円波形面レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１３】
レンズ部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の複数の三角形が基板短手方向に連続的に並んだ折れ線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−三角波形面レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１４】
カバーレンズが外側表面および／または内側表面の一部または全面に機能層を有する請求項１〜１３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１５】
機能層が、光拡散層、光遮蔽層、加飾層からなる群から選択される１以上の層である請求項１４に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１６】
機能層が、カバーレンズと同時に、共押出成形法によって製造される請求項１４または１５に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１７】
基板が、ＬＥＤ素子を配設した面とは反対側の面にフィンを有する請求項１〜１６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１】
略長方形の基板；
該基板の少なくとも一方の面上、長手方向に配設された複数のＬＥＤ素子；および
該ＬＥＤ素子の光を発散または集光させるレンズ部を有し、かつ、前記基板のＬＥＤ素子配設側の面全体を覆うカバーレンズ；
を備えたＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
カバーレンズが、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、レンズ部の両端を支持する２つの支柱部をさらに有し、該支柱部で基板の短手方向両端と結合する請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
支柱部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面に溝を有し、該溝に基板の端部を嵌合させることによって、支柱部と基板の短手方向両端との結合を達成する請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
支柱部における基板の短手方向両端との結合部位が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、基板側に突き出た突出部を有し、該突出部に、基板の短手方向両端との嵌合のための溝を有する請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
支柱部における基板との接触部分が熱伝導性樹脂で形成される請求項２〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
カバーレンズが押出成形体である請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
カバーレンズが少なくとも透明または半透明の熱可塑性樹脂を含む請求項１〜６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
レンズ部が凹レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
レンズ部が凸レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
レンズ部が、ＬＥＤ素子側の面が凸面であって、外側の面が平面である平凸レンズ形状を有し、ＬＥＤ素子側の凸部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側に凸の三角形状において、ＬＥＤ素子側の先端に溝部が形成されてなる形状を有し、ＬＥＤ素子が該溝部内に収容されるように基板が配置される請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
レンズ部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の複数の半円が基板短手方向に連続的に並んだ曲線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−筏面レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１２】
レンズ部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の半円と凹の半円が基板短手方向に交互に並んだ曲線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−円波形面レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１３】
レンズ部が、基板の長手方向に対する垂直断面形状で表したとき、ＬＥＤ素子側の面が、ＬＥＤ素子側に凸の複数の三角形が基板短手方向に連続的に並んだ折れ線で表され、かつ外側の面が直線で表される、平面−三角波形面レンズ形状を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１４】
カバーレンズが外側表面および／または内側表面の一部または全面に機能層を有する請求項１〜１３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１５】
機能層が、光拡散層、光遮蔽層、加飾層からなる群から選択される１以上の層である請求項１４に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１６】
機能層が、カバーレンズと同時に、共押出成形法によって製造される請求項１４または１５に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１７】
基板が、ＬＥＤ素子を配設した面とは反対側の面にフィンを有する請求項１〜１６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１１９１８５（Ｐ２０１２−１１９１８５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６８３９８（Ｐ２０１０−２６８３９８）
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（０００００１０９６）倉敷紡績株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（０００００１０９６）倉敷紡績株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
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