JP2020191241A - 発光装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】色むらの抑制を図りつつ、挟角の配光特性を実現する。【解決手段】発光装置１は、光源色が可変である光源モジュール２０と、光源モジュール２０から放射される光の配光を制御する配光制御部材３とを備える。光源モジュール２０は、互いの光源色が異なる複数種類の発光素子第１ＬＥＤ２１Ａ、第２ＬＥＤ２１Ｂを有する。配光制御部材３は、光に対して透過性を有するベース板３０と、ベース板３０の第１表面３０１に形成されたレンズ３１と、ベース板３０の第２表面３０２に形成された拡散部３２とを有する。レンズ３１は、光を集光する集光レンズを含む。ベース板３０の第２表面３０２は、拡散部３２が形成される第１領域Ｓ１と、拡散部３２が形成されない第２領域Ｓ２とを有する。第１領域Ｓ１は、複数種類の発光素子がレンズ３１の光軸Ｘ１に沿って第２表面３０２に投影される投影領域Ｓ３と重なる。【選択図】 図６

Description

本開示は、発光装置及び照明器具に関し、より詳細には、複数の発光ダイオードを有する発光装置、及び当該発光装置を備える照明器具に関する。

従来例として特許文献１記載の照明装置を例示する。特許文献１記載の照明装置（以下、従来例という）は、照明器具の器具本体に着脱可能に取り付けられる。従来例は、面発光又は線発光する発光部を有する長尺状の発光装置、及び、発光装置の長手方向の両端部のそれぞれに配置された接続部材を有する。発光部は、それぞれが複数の発光素子を含む、１以上の発光素子列と、当該１以上の発光素子列を覆うように設けられ、当該１以上の発光素子列からの光を透過させ、かつ、拡散するカバー部材とを有する。接続部材は、発光装置の長手方向の両端部の一方に配置された第一接続部材と、当該両端部の他方に配置された第二接続部材を含む。第一接続部材及び第二接続部材は、発光装置を、長手方向の軸を中心とする回動が可能な状態で、器具本体と接続する。これにより、従来例は、発光装置の器具本体に対する姿勢の変更を許容し、発光装置からの照射方向を、第一接続部材及び第二接続部材を通る軸回りに変更することができる。

特開２０１６−１０３４４８号公報

ところで、市場においては、いわゆる挟角配光形の発光装置及び照明器具が要望される場合がある。挟角配光形の発光装置は、例えば、発光素子列から広角に放射される光をレンズによって集光するように構成される。しかしながら、光源色の異なる複数種類の発光素子（例えば、昼白色の発光素子と電球色の発光素子など）が一つの発光素子列に含まれている場合、各発光素子の光軸とレンズの光軸のずれに起因した色むらが生じるおそれがある。なお、色むらを改善するための一般的な方法として、各発光素子の光を拡散させる方法があるが、当該方法では挟角配光形の発光装置の実現が困難になる。

本開示の目的は、色むらの抑制を図った挟角配光形の発光装置及び照明器具を提供することである。

本開示の一態様に係る発光装置は、光源色が可変である光源モジュールと、前記光源モジュールから放射される光の配光を制御する配光制御部材とを備える。前記光源モジュールは、互いの光源色が異なる複数種類の発光素子と、前記複数種類の発光素子が表面に実装された基板とを有する。前記配光制御部材は、前記光に対して透過性を有するベース板と、前記ベース板の第１表面に形成されたレンズと、前記ベース板の第２表面に形成された拡散部とを有する。前記レンズは、前記光を集光する集光レンズを含む。前記ベース板の前記第２表面は、前記拡散部が形成される第１領域と、前記拡散部が形成されない第２領域とを有する。前記第１領域は、前記複数種類の発光素子が前記レンズの光軸に沿って前記第２表面に投影される投影領域と重なる。

本開示の一態様に係る照明器具は、前記発光装置と、前記発光装置を支持する器具本体とを備える。

本開示は、色むらの抑制を図った挟角配光形の発光装置及び照明器具を提供することができる。

図１は、本開示の実施形態に係る照明器具の斜視図である。 図２は、同上の照明器具の分解斜視図である。 図３は、同上の照明器具の横断面図である。 図４は、同上の照明器具の縦断面図である。 図５Ａは、本開示の実施形態に係る発光装置における配光制御部材の正面図である。図５Ｂは、同上の配光制御部材の右側面図である。 図６は、同上の発光装置の模式図である。 図７は、同上の発光装置の変形例の模式図である。

以下、本開示の実施形態に係る発光装置１及び照明器具５について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

実施形態に係る照明器具５（以下、照明器具５という。）は、図１−図４に示すように、実施形態に係る発光装置１（以下、発光装置１という。）と、器具本体５０とを備える。なお、以下の説明においては、特に断りのない限り、図１に前後、上下及び左右のそれぞれの矢印で示す方向を、発光装置１及び照明器具５の前後、上下及び左右の各方向と規定する。

器具本体５０は、左右方向を長手方向とする長尺の直方体状に形成されている（図１及び図２参照）。器具本体５０は、長方形状の後壁５１及び前壁５２と、長方形状であり、後壁５１の上端と前壁５２の上端をつなぐ上側壁５３と、長方形状であり、後壁５１の下端と前壁５２の下端をつなぐ下側壁５４とを有する。器具本体５０は、さらに、正方形状であり、後壁５１、前壁５２、上側壁５３及び下側壁５４のそれぞれの左端につながった左側壁５５と、正方形状であり、後壁５１、前壁５２、上側壁５３及び下側壁５４のそれぞれの右端につながった右側壁５６とを有する。ただし、前壁５２には長方形状の開口部５２０が設けられている。なお、器具本体５０は、金属板によって構成されることが好ましい。

発光装置１は、光源モジュール２０と配光制御部材３を備える（図３−図４参照）。発光装置１は、光源モジュール２０を点灯させる電源ユニット４、光源モジュール２０及び電源ユニット４を内部に収容する筐体２３、筐体２３に設けられた窓２３３を塞ぐカバー２４を更に備える。ただし、以下の説明においては、光源モジュール２０、電源ユニット４、筐体２３及びカバー２４で構成されるユニットを光源ユニット２と呼ぶ。つまり、発光装置１は、光源ユニット２と配光制御部材３を備えている（図２参照）。

光源モジュール２０は、互いの光源色が異なる複数種類の発光素子と、これらの発光素子を表面（前面）に実装した基板２２とを有する。互いの光源色が異なる複数種類の発光素子は、例えば、電球色の照明用白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる第１ＬＥＤ２１Ａ、及び昼白色の照明用白色ＬＥＤからなる第２ＬＥＤ２１Ｂである。ただし、互いの光源色が異なる複数種類の発光素子は、赤色、緑色及び青色などの白色（電球色及び昼白色を含む。）以外の光源色のＬＥＤであってもよい。さらに、発光素子はＬＥＤに限定されず、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子及び半導体レーザダイオードなどの発光素子であっても構わない。

基板２２は、長尺の長方形状に形成されている（図３−図４参照）。複数の第１ＬＥＤ２１Ａ及び複数の第２ＬＥＤ２１Ｂは、基板２２の表面（前面）において、基板２２の中心線（基板２２の外形である長方形の対称の軸）上に一列に並ぶように実装されている。

電源ユニット４は、プリント配線板４０に複数の電子部品４１が実装されたプリント回路を有する（図３参照）。プリント回路は、複数の第１ＬＥＤ２１Ａに直流電流を供給して点灯させる第１点灯回路と、複数の第２ＬＥＤ２１Ｂに直流電流を供給して点灯させる第２点灯回路と、第１点灯回路及び第２点灯回路を制御する制御回路とを有する。制御回路は、照明器具５の外部から与えられる制御信号に応じて、第１点灯回路の出力電流（直流電流）及び第２点灯回路の出力電流（直流電流）を各別に調整し、光源モジュール２０から放射される光を調光及び調色するように構成される。

筐体２３は、筒状の本体部２３０と、本体部２３０の長手方向（軸方向）の両端に取り付けられる側部（第１側部２３１及び第２側部２３２）とを有する。

本体部２３０は、例えば、アルミ又はアルミ合金の押出成形材によって中空の筒状に形成されている（図３参照）。本体部２３０の前面には長方形状の窓２３３が開口している。また、本体部２３０の内側面における前端に溝２３４が一つずつ設けられている（図３参照）。これら一対の溝２３４に基板２２の長手方向に沿った両端（上端及び下端）がはめ込まれることにより、光源モジュール２０が本体部２３０に支持される。なお、光源モジュール２０は、基板２２の前面を本体部２３０の窓２３３に対向させるように本体部２３０に支持される。また、本体部２３０の内部の後端に電源ユニット４が収容される。

第１側部２３１及び第２側部２３２は、それぞれアルミ又はアルミ合金によって平板状に形成されている（図２参照）。第１側部２３１は、本体部２３０の長手方向の一端（左端）にねじ止めされる。第２側部２３２は、本体部２３０の長手方向の他端（右端）にねじ止めされる。つまり、本体部２３０の長手方向の両端が第１側部２３１及び第２側部２３２によって閉じられる。

カバー２４は、可視光に対して透過性を有する材料（例えば、石英ガラスなどの無機ガラス、又はアクリル樹脂若しくはポリカーボネート樹脂などの有機ガラス）により、円筒の軸方向に沿って当該円筒の一部を切り取った形状に形成されている（図２−図３参照）。カバー２４は、窓２３３を塞ぐように筐体２３に取り付けられる。しかして、光源モジュール２０から放射される光は、カバー２４を透過して筐体２３の外に出射する。なお、第１ＬＥＤ２１Ａ及び第２ＬＥＤ２１Ｂは広角配光形のＬＥＤであるから、光源モジュール２０から放射される光は、カバー２４の表面（前面）のほぼ全体から出射する。

光源ユニット２は、カバー２４を前壁５２の開口部５２０と対向させるようにして器具本体５０の内部に収容される(図３参照)。ここで、光源ユニット２の筐体２３の上面及び下面のそれぞれに凹部２３５が設けられている。一方、器具本体５０の左側壁５５の右側面及び右側壁５６の左側面のそれぞれに一対の突部５７が設けられている。そして、左側壁５５及び右側壁５６のそれぞれに設けられた一対の突部５７が、筐体２３の上面及び下面のそれぞれの凹部２３５にはまることにより、器具本体５０に対して筐体２３が位置決めされている（図２−図３参照）。

配光制御部材３は、ベース板３０と、レンズ３１と、拡散部３２とを有する（図５Ａ及び図５Ｂ参照）。ベース板３０は、光源モジュール２０から放射される光に対して透過性を有して長方形の平板状に形成されている。ベース板３０は、例えば、石英ガラスなどの無機ガラス、又はアクリル樹脂若しくはポリカーボネート樹脂などの有機ガラスで形成される。

レンズ３１は、ベース板３０の第１表面（後面）３０１に形成されている（図３及び図５参照）。レンズ３１は、集光レンズ、具体的にはリニアフレネルレンズである。ただし、レンズ３１は、集光レンズ（リニアフレネルレンズ）以外のレンズを含んでいても構わない。また、レンズ３１は、リニアフレネルレンズ以外の集光レンズを含んでいても構わない。なお、レンズ３１の光軸Ｘ１は、ベース板３０の短手方向（上下方向）の中心を通り、かつ、ベース板３０の第１表面３０１と直交する（図３参照）。

拡散部３２は、ベース板３０の第２表面（前面）３０２に形成されている。拡散部３２は、例えば、ベース板３０の第２表面３０２に形成された細かな凹凸（しぼ）によって構成されている。ただし、拡散部３２は、第２表面３０２の一部のみに形成されている。例えば、図２に示すように、第２表面３０２における短手方向（上下方向）の両端を除く中央の帯状の部分（以下、第１領域Ｓ１と呼ぶ。）に拡散部３２が形成されている。一方、第２表面３０２における第１領域Ｓ１以外の部分（以下、第２領域Ｓ２と呼ぶ。）には拡散部３２が形成されていない。

配光制御部材３は、器具本体５０の内部に収容される。配光制御部材３は、第１表面３０１を光源ユニット２に対向させ、かつ、開口部５２０をベース板３０で塞ぐように前壁５２の後面に取り付けられる（図３参照）。なお、配光制御部材３は、レンズ３１の光軸Ｘ１を、光源モジュール２０の複数のＬＥＤ（第１ＬＥＤ２１Ａ及び第２ＬＥＤ２１Ｂ）の光軸（発光部の中心）に一致させるように器具本体５０に固定されている。

発光装置１は、光源モジュール２０から広角に放射される光を配光制御部材３のレンズ３１で集光することによって挟角の配光特性を実現している。さらに、発光装置１において、拡散部３２が形成される第２表面３０２の第１領域Ｓ１は、第１ＬＥＤ２１Ａ及び第２ＬＥＤ２１Ｂがレンズ３１の光軸Ｘ１に沿って第２表面３０２に投影される投影領域Ｓ３と重なっている（図３及び図６参照）。

ここで、配光制御部材３のベース板３０の第２表面３０２に拡散部３２が形成されない場合、レンズ３１で集光されることにより、第１ＬＥＤ２１Ａから放射される光と第２ＬＥＤ２１Ｂから放射される光が混ざりにくくなるために色むらが生じやすい。

これに対して配光制御部材３のベース板３０の第２表面３０２に拡散部３２が形成される場合、レンズ３１で集光されても、第１ＬＥＤ２１Ａから放射される光と第２ＬＥＤ２１Ｂから放射される光が混ざりやすくなるために色むらの低減を図ることができる。さらに、発光装置１では、配光制御部材３のベース板３０の第２表面３０２に、拡散部３２が形成されない領域（第２領域Ｓ２）が存在している。そのため、第２表面３０２全体に拡散部３２が形成される場合に比べて、配光角の広がりを抑制することができる。ただし、レンズ３１で集光した光を拡散部３２で拡散させると、拡散部３２で拡散させない場合に比べて、レンズ３１の光軸Ｘ１に沿った光束が減少してしまう。

一方、パッケージタイプのＬＥＤのなかには、パッケージの中心とＬＥＤチップの光軸が一致していない品種がある。例えば、第２ＬＥＤ２１Ｂが二つのＬＥＤチップを備えている場合、第２ＬＥＤ２１Ｂのパッケージの中心と配光制御部材３のレンズ３１の光軸Ｘ１がずれるため、第１ＬＥＤ２１Ａから放射される光と第２ＬＥＤ２１Ｂから放射される光が混ざりにくくなる。

そこで、発光装置１の変形例において、拡散部３２が形成される第１領域Ｓ１は、第２ＬＥＤ２１Ｂがレンズ３１の光軸Ｘ１に沿って第２表面３０２に投影される投影領域Ｓ３と重なることが好ましい（図７参照）。つまり、変形例において、第１領域Ｓ１は、第２ＬＥＤ２１Ｂの投影領域Ｓ３と重なるが、第１ＬＥＤ２１Ａの投影領域とは重ならない。

したがって、発光装置１の変形例では、拡散部３２が形成される第１領域Ｓ１を、第２ＬＥＤ２１Ｂの投影領域Ｓ３のみに限定することによって、色むらの抑制を図りつつ、レンズ３１の光軸Ｘ１に沿った光束の減少を抑えることができる。

また、実施形態及び変形例に係る発光装置１では、光源モジュール２０を筐体２３の内部に収容し、かつ、光源モジュール２０の光を取り出すために筐体２３に設けられた窓２３３を、透光性を有するカバー２４で覆っている。そのため、発光装置１は、光源モジュール２０を筐体２３の内部に収容しない場合に比べて、光源モジュール２０を筐体２３及びカバー２４で保護しつつ取扱いの容易化を図ることができる。

さらに、実施形態及び変形例に係る発光装置１では、配光制御部材３とカバー２４が別体に形成されている。そのため、発光装置１は、光源モジュール２０の仕様に合わせて配光制御部材３を容易に変更することができる。ただし、配光制御部材３は、カバー２４と一体に形成されても構わない。発光装置１は、配光制御部材３がカバー２４と一体に形成されることにより、部品点数の削減を図ることができる。

ところで、実施形態に係る照明器具５では、器具本体５０の内部に光源モジュール２０（光源ユニット２）及び配光制御部材３が各々一つずつ収容されているが、二つ以上の光源モジュール２０及び配光制御部材３が器具本体５０の内部に収容されても構わない。二つ以上の光源モジュール２０（光源ユニット２）が器具本体５０の内部に収容される場合、二つ以上の光源モジュール２０の各々が１種類のＬＥＤのみを有していても構わない。例えば、昼白色の第１ＬＥＤ２１Ａのみを有する光源モジュール２０と、電球色の第２ＬＥＤ２１Ｂのみを有する光源モジュール２０とが別々の筐体２３の内部に収容されていても構わない。

上述のように第１の態様に係る発光装置（１）は、光源色が可変である光源モジュール（２０）と、光源モジュール（２０）から放射される光の配光を制御する配光制御部材（３）とを備える。光源モジュール（２０）は、互いの光源色が異なる複数種類の発光素子（第１ＬＥＤ２１Ａ、第２ＬＥＤ２１Ｂ）と、複数種類の発光素子が表面に実装された基板（２２）とを有する。配光制御部材（３）は、光に対して透過性を有するベース板（３０）と、ベース板（３０）の第１表面（３０１）に形成されたレンズ（３１）と、ベース板（３０）の第２表面（３０２）に形成された拡散部（３２）とを有する。レンズ（３１）は、光を集光する集光レンズを含む。ベース板（３０）の第２表面（３０２）は、拡散部（３２）が形成される第１領域（Ｓ１）と、拡散部（３２）が形成されない第２領域（Ｓ２）とを有する。第１領域（Ｓ１）は、複数種類の発光素子がレンズ（３１）の光軸（Ｘ１）に沿って第２表面（３０２）に投影される投影領域（Ｓ３）と重なる。

第１の態様に係る発光装置（１）は、拡散部（３２）が形成される第１領域（Ｓ１）を投影領域（Ｓ３）と重なる領域に限定しているため、複数種類の発光素子の光を混ざりやすくして色むらの抑制を図りつつ、挟角の配光特性を実現することができる。

第２の態様に係る発光装置（１）は、第１の態様との組合せにより実現され得る。第２の態様に係る発光装置（１）において、第１領域（Ｓ１）は、複数種類の発光素子のうちの一部の種類の発光素子がレンズ（３１）の光軸（Ｘ１）に沿って第２表面（３０２）に投影される投影領域（Ｓ３）と重なることが好ましい。

第２の態様に係る発光装置（１）は、第１領域（Ｓ１）を一部の種類の発光素子（第２ＬＥＤ２１Ｂ）の投影領域（Ｓ３）のみに限定することによって、色むらの抑制を図りつつ、レンズ（３１）の光軸（Ｘ１）に沿った光束の減少を抑えることができる。

第３の態様に係る発光装置（１）は、第１又は第２の態様との組合せにより実現され得る。第３の態様に係る発光装置（１）は、光源モジュール（２０）を内部に収容し、かつ、光源モジュール（２０）から放射される光を通過させる窓（２３３）を一面に有する筐体（２３）を備えることが好ましい。第３の態様に係る発光装置（１）は、光に対して透過性を有し、筐体（２３）の窓（２３３）を塞ぐカバー（２４）を更に備えることが好ましい。

第３の態様に係る発光装置（１）は、光源モジュール（２０）を筐体（２３）の内部に収容しない場合に比べて、光源モジュール（２０）を筐体（２３）及びカバー（２４）で保護しつつ取扱いの容易化を図ることができる。

第４の態様に係る発光装置（１）は、第３の態様との組合せにより実現され得る。第４の態様に係る発光装置（１）において、配光制御部材（３）は、カバー（２４）と別体に形成されることが好ましい。

第４の態様に係る発光装置（１）は、光源モジュール（２０）の仕様に合わせて配光制御部材（３）を容易に変更することができる。

第５の態様に係る発光装置（１）は、第３の態様との組合せにより実現され得る。第５の内容に係る発光装置（１）において、配光制御部材（３）は、カバー（２４）と一体に形成されることが好ましい。

第５の態様に係る発光装置（１）は、配光制御部材（３）がカバー（２４）と一体に形成されることにより、部品点数の削減を図ることができる。

第６の態様に係る照明器具（５）は、第１〜５のいずれかの発光装置（１）と、発光装置（１）を支持する器具本体（５０）とを備える。

第６の態様に係る照明器具（５）は、複数種類の発光素子の光を混ざりやすくして色むらの抑制を図りつつ、挟角の配光特性を実現することができる。

１ 発光装置
３ 配光制御部材
５ 照明器具
２０ 光源モジュール
２１Ａ 第１ＬＥＤ（発光素子）
２１Ｂ 第２ＬＥＤ（発光素子）
２２ 基板
２３ 筐体
２４ カバー
３０ ベース板
３１ レンズ
３２ 拡散部
５０ 器具本体
２３３ 窓
３０１ 第１表面
３０２ 第２表面
Ｓ１ 第１領域
Ｓ２ 第２領域
Ｓ３ 投影領域
Ｘ１ レンズの光軸

Claims (6)

1. 光源色が可変である光源モジュールと、
   前記光源モジュールから放射される光の配光を制御する配光制御部材と、
   を備え、
   前記光源モジュールは、
   互いの光源色が異なる複数種類の発光素子と、
   前記複数種類の発光素子が表面に実装された基板と、
   を有し、
   前記配光制御部材は、
   前記光に対して透過性を有するベース板と、
   前記ベース板の第１表面に形成されたレンズと、
   前記ベース板の第２表面に形成された拡散部と、
   を有し、
   前記レンズは、前記光を集光する集光レンズを含み、
   前記ベース板の前記第２表面は、前記拡散部が形成される第１領域と、前記拡散部が形成されない第２領域とを有し、
   前記第１領域は、前記複数種類の発光素子が前記レンズの光軸に沿って前記第２表面に投影される投影領域と重なる、
   発光装置。
2. 前記第１領域は、前記複数種類の発光素子のうちの一部の種類の発光素子が前記レンズの光軸に沿って前記第２表面に投影される投影領域と重なる、
   請求項１記載の発光装置。
3. 前記光源モジュールを内部に収容し、かつ、前記光源モジュールから放射される前記光を通過させる窓を一面に有する筐体と、
   前記光に対して透過性を有し、前記筐体の前記窓を塞ぐカバーと、
   を備える、
   請求項１又は２記載の発光装置。
4. 前記配光制御部材は、前記カバーと別体に形成される、
   請求項３記載の発光装置。
5. 前記配光制御部材は、前記カバーと一体に形成される、
   請求項３記載の発光装置。
6. 請求項１〜５のいずれかの発光装置と、
   前記発光装置を支持する器具本体と、
   を備える、
   照明器具。

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