JP6675021B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光源にＬＥＤを用いた照明装置に関するものであり、より詳細には器具本体とカバーユニットとで構成され天井面に設置される照明装置に関する。
ＬＥＤを光源とする、天井面に取り付けられた照明器具は、主にベースとなる器具本体と発光部となるカバーユニットとで構成され、カバーユニットにはＬＥＤ実装基板が内蔵される。下記の特許文献１には、複数のＬＥＤチップが搭載されたＬＥＤユニット（カバーユニットに相当）と、ＬＥＤユニットを保持するマウント（器具本体に相当）によって構成されるＬＥＤ照明装置が開示されている。
光源であるＬＥＤは指向性が強いため、天井面に設置された直付け型の照明器具ではＬＥＤから照射された光が蛍光灯と比較して照明器具の側面や天井面に届く光量が少なく、暗く見えるという問題がある。
特許文献２では、カバー部の工夫により光源から放射される光の一部が器具本体の側面や天井面に当たるようにした照明器具が開示されている。
発光面の輝度分布を均斉度の高いものにし、エネルギー効率を向上させ、かつ天井面が暗くならないようにするためには、透過・拡散性と高反射性とを有する部材を組み合わせる必要がある。カバーユニットにおいて外観を形成する部分（表カバー部）は光を透過・拡散する性質の材料を用い、ＬＥＤ実装基板が固定されるカバーユニットの外観からは見えない部分（裏カバー部）においては高反射性を有する材料を用いるとよい。
表カバー部と裏カバー部の間には所定の空間が設けられる。その所定の空間内で光源から出射した光は、表カバー部で透過・拡散性（と若干の反射・拡散性）を有し、裏カバー部で拡散反射をすることで、カバーユニット内で複雑な光路を経て最終的に均斉度の高い輝度分布の発光面が得られ、かつ照明器具のエネルギー効率が向上するように工夫されている。
上記のような透過・拡散性と反射性を有する部材はそれぞれ別の部品として組み立てられるため、組み立ての手間のほか、従来の高反射材は粘着テープを用いて接着するため、経年劣化による剥がれの心配がある。
また、透過・拡散性を有する部分と高反射性を有する部分の境界ができるため、光漏れによる光束のロス等のリスクがあり発光面の輝度分布の均斉度が低下する、という問題がある。また、ＬＥＤ実装基板にはかなりの熱が発生し、この熱がＬＥＤ実装基板やその周辺の部材に歪みを生じさせ、ハンダ部にクラックを発生させたり、照明装置全体の発光効率を低下させたりするという問題がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、輝度分布の均斉度が高い発光面が得られ、かつエネルギー効率を向上させるとともに、実装基板に発生する熱による部材の歪みが少なく、長期間の使用に耐え得る照明装置を提供することを、その課題とする。
本発明は、
照明光を発光する照明光源と、該照明光源を内蔵したカバーユニットと、取り付けのための本体と、前記カバーユニットを前記本体に係止させるための係止部材とを備えた照明装置であって、
前記カバーユニットが、照明光源からの照明光を透過・拡散・反射させる表カバー部と、該表カバー部で一部反射された照明光を再度表カバー部に向けて反射・拡散する裏カバー部とから構成され、
前記裏カバー部に形成された爪部が、前記係止部材に固定されることを特徴とする。
照明光を発光する照明光源と、該照明光源を内蔵したカバーユニットと、取り付けのための本体と、前記カバーユニットを前記本体に係止させるための係止部材とを備えた照明装置であって、
前記カバーユニットが、照明光源からの照明光を透過・拡散・反射させる表カバー部と、該表カバー部で一部反射された照明光を再度表カバー部に向けて反射・拡散する裏カバー部とから構成され、
前記裏カバー部に形成された爪部が、前記係止部材に固定されることを特徴とする。
また、本発明では、前記照明光源を実装した実装基板を固定する基板ホルダーを設けてもよい。また、前記基板ホルダーを裏カバー部の前記爪部に係合させて固定してもよい。また、前記基板ホルダーの前記実装基板が接している面とは反対側の面が前記裏カバー部に覆われていなくてもよい。また、前記爪部が、前記基板ホルダーと前記係止部材とに挟まれて固定されてもよい。また、前記基板ホルダーの付勢力により実装基板を裏カバー部に押圧させて固定してもよい。また、前記爪部が前記係止部材にねじで固定されてもよい。また、前記表カバー部と前記裏カバー部が一体成形されてカバーユニットが構成されてもよい。また、本発明では、表カバー部に黄色の色素が含まれてもよい。
本発明では、裏カバー部に形成された爪部を係止部材に固定することにより、係止部材を介して本体にカバーユニットが取り付けられるため、カバーユニットが本体から容易に外れることを防止する。また、基板ホルダーと係止部材とによって爪部を挟んで固定する、あるいは爪部を係止部材にねじで固定することにより、カバーユニットが本体から外れることをより確実に防止することができる。照明光源からの照明光を透過・拡散させる表カバー部と、該表カバー部で一部反射された照明光を再度表カバー部に向けて反射する裏カバー部が一体成形されて構成されるので、組み立て性が向上するほか、従来のように、粘着テープや接着剤などによって表カバー部と裏カバー部を接着することがないため、両部材が経年劣化によって剥がれてしまうという恐れがない。また、表カバー部と裏カバー部が一体成形されていて、透過・拡散性を有する部分と高反射性を有する部分との境界ができないため、光束のロスがなく、また発光面の輝度分布の均斉度が向上し、照明器具の側面や取り付け面（天井面）が暗くなってしまうという問題がなくなる。
また本発明では、裏カバー部と基板ホルダーによって実装基板の端部全辺が固定されるので、基板ホルダーの放熱効果により実装基板やその周辺の部材に発生する熱による歪みの発生を抑制できるという効果が得られる。基板ホルダーの実装基板が接している面とは反対側の面が裏カバー部に覆われていないよう構成することにより、基板ホルダーの放熱効果がより高まる。
また表カバー部に、例えば黄色の色素を含ませ、黄色く着色することもできるので、白色光源の発光スペクトルから５００ｎｍ以下の波長の光束をカットすることができ、高感度の感光材料を使用する半導体工場のクリーンルームで効果的に使用することができる照明装置が得られる。
以下に、添付した図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図１には、本実施例の照明装置の要部の構成が斜視図として、また図２には断面図として図示されている。照明装置１は、天井面への取り付け構造を有する器具本体１０と、光源として用いる複数のＬＥＤ２１を実装した実装基板２０を内蔵するカバーユニット３０を備えている。
図１では、カバーユニット３０は、実装基板２０を見せるために、左方部が除去されて図示されている。
器具本体１０は、幅方向に見て左右が傾斜部１０ａ、１０ｂを形成し、左右に垂直部１０ｅ、１０ｆ、天井側が水平部１０ｇとなった断面がコ字状に長さ方向に伸延する部材である。器具本体１０は一枚の金属板により作製される。器具本体１０は、その水平部１０ｇに開けられた穴から木ねじで固定したり、または天井からのアンカーボルト（不図示）にナット（不図示）を螺合することによって器具本体１０を天井に固定させることができる。また、器具本体１０の垂直部１０ｅ、１０ｆ並びに水平部１０ｇで形成される空間には、ＬＥＤ２１を実装した実装基板２０に電力を供給する電源ユニット（不図示）や係止部材３４、コイルばね４０が収納される。実装基板２０には、複数のＬＥＤ２１が２列になって長さ方向に等間隔に実装されている。
カバーユニット３０は、透過・拡散性と若干の反射・拡散性を有する表カバー部３１と高反射性と拡散性を有する裏カバー部３２とからなるプラスチックにより一体に成形された部材で、器具本体１０とほぼ同じに長さ方向に伸延している。表カバー部３１は幅方向の両端が傾斜して傾斜部３１ａ、３１ｂを形成し、中央が平らな平坦部３１ｃとなっている。表カバー部３１の傾斜部３１ａ、３１ｂはそれぞれ器具本体１０の傾斜部１０ａ、１０ｂと同じ傾斜角度となっている。そのため、カバーユニット３０を器具本体１０に取り付けたとき、表カバー部３１の傾斜部３１ａ、３１ｂは器具本体１０の傾斜部１０ａ、１０ｂと同じ傾斜角度で連続するので、照明装置全体の断面形状はほぼ逆台形の形状となる。
また、表カバー部３１の両端が傾斜していることから、表カバー部３１と裏カバー部３２間には逆台形形状の空間が形成され、後述するように、ＬＥＤから発光する指向性のある照明光はこの空間内で透過する一部の光束を除いて反射、拡散を繰り返す。
カバーユニット３０の裏カバー部３２は、表カバー部３１の平坦部３１ｃと平行に幅方向に延びており、その両端が突出して突起部３２ａ、３２ｂを形成し、その内側に爪部３２ｃ、３２ｄがそれぞれ形成されている。また、裏カバー部３２の中央には、長穴３２ｅが形成されており、この長穴３２ｅに、実装基板２０に実装された２列の照明光源２１がそれぞれ露出するようになっている。
実装基板２０は、両端３３ａ、３３ｂが折り曲げられて裏カバー部３２の爪部３２ｃ、３２ｄにそれぞれ係止する金属製基板ホルダー３３の付勢力により裏カバー部３２に押しつけられそこに固定される。
また、照明装置１には、カバーユニット３０を器具本体１０に係止させるための金属製の係止部材３４が設けられる。係止部材３４は、器具本体１０の垂直部１０ｆに形成された長穴（断面位置の関係で、図２、図３などでは不可視）に係止する爪部３４ａを有し、裏カバー部３２の爪部３２ｃ、３２ｄとねじなどで固定される。係止部材３４の中央部には、係止部３４ｂが形成されており、この係止部３４ｂは器具本体１０に固定されたコイルばね４０の一端４０ａと係止する。
コイルばね４０は、一端４０ａが、図２で見て上方に付勢するように巻かれているので、係止部材３４がコイルばね４０の一端４０ａに上方から係止すると、係止部材３４、並びにこれに固定された裏カバー部３２は上方に持ち上げられ、カバーユニット３０全体が上方に移動する。この移動は、裏カバー部３２の突起部３２ａ、３２ｂが器具本体１０の両側に取り付けられたストッパー４１、４２に当接するまで行われ、それによりカバーユニット３０は器具本体１０に固定的に取り付けられる。
一方、カバーユニット３０を、コイルばね４０の付勢力に抗して下方に引き下げると、カバーユニット３０は、図３に示したように、器具本体１０の垂直部１０ｆに設けた長穴を中心に水平な位置から垂直位置に回動する。
カバーユニット３０の表カバー部３１と裏カバー部３２は、公知のダブルモールド(二色成形)を用いて成形され、カバーユニット３０は、一次側となる表カバー部３１を成形してから同一金型内で二次側となる裏カバー部３２を一次側の表カバー部と一体にして成形させる（一次側を裏カバー部、二次側を表カバー部としてもよい）。表カバー部３１と裏カバー部３２には、例えばポリカーボネート（あるいはアクリル）が用いられる。表カバー部３１が透過・拡散性と若干の反射・拡散性を有し、裏カバー部３２が高反射性と拡散性を有する。
なお、表カバー部３１は色素を混ぜて成形することも可能なので、例えば黄色く着色することもできる。このように、表カバー部３１に、黄色の色素を含ませると、白色光源の発光スペクトルから５００ｎｍ以下の波長の光束をカットすることができるので、高感度の感光材料を使用する半導体工場のクリーンルーム向けに適した、いわゆる「イエローランプ」と呼ばれる高感度の感光材料を感光させない照明装置が得られる。
図４には、ＬＥＤ２１を点灯したときの照明光の経路が摸式的に図示されている。表カバー部３１の傾斜部３１ａ、３１ｂ、あるいは水平部３１ｃに向かう照明光は、主には表カバー部３１を透過して対象物を照明する。また、表カバー部３１は、反射・拡散性も少しあるので、照明光の一部が裏カバー部３２の方向に向かい、そこで反射・拡散されて再び表カバー部３１の方向に向かう。このように、照明光は表カバー部３１と裏カバー部３２間に形成された空間内で透過する一部の光束を除いて反射、拡散を繰り返すので、全面で均一となった発光面が得られる。
図５ａには、ＬＥＤ２１を点灯したときの照明光の経路が、器具本体１０、係止部材３４、コイルばね４０などを取り除いた状態で図示されている。表カバー部３１と裏カバー部３２は一体成形部材であるが、異なる光学特性を有する。そのため、図５ａでは、両部材３１、３２は光学特性が異なることを示すために、異なる角度の斜線で断面図示されている。
図５ｂに従来例として図示したように、カバーユニットを、透過・拡散性を有するカバー３１’のみで構成する場合、カバー３１’と、発光効率を上げるために基板ホルダー３３と実装基板２０に両面粘着テープや接着剤によって貼り付けられた高反射材５０との境界ができるため、カバーユニットからの光漏れによる光束のロス等のリスクがあり発光面の輝度分布の均斉度が低下するという問題がある。また両面粘着テープや接着剤を用いて貼り付けられるため、経年劣化のリスクが生じてしまう。
これに対して、本実施例の照明装置では、照明光源からの照明光を透過・拡散させる表カバー部と、該表カバー部で反射された照明光を表カバー部に向けて反射する裏カバー部が一体成形されてカバーユニットが構成されるので、組み立て性が向上するほか、従来のように、粘着テープや接着剤などを使用することがないため、両部材が経年劣化によって剥がれる恐れがない。また、表カバー部と裏カバー部が一体成形されていて隙間がないため光束のロスがなく、また発光面の輝度分布の均斉度が向上し、照明器具の側面や取り付け面（天井面）が暗くなってしまうという問題がなくなる。
また、本実施例では、カバーユニット３０の裏カバー部３２に設けられた爪部３２ｃ、３０ｄが基板ホルダー３３の折り曲げられた端部３３ａ、３３ｂと係合して固定されることで実装基板２０が裏カバー部３２に付勢されて固定されるため、漏れ光がなく、また基板ホルダー３３が金属製であることから放熱性が向上し、照明光源２１としてのＬＥＤ素子のエネルギー効率が向上し、照明光源２１の寿命を延ばす効果が得られる。
図６、図７は、従来の蛍光灯と同じ形状である、いわゆる直管型の照明装置１００の構成を斜視図並びに断面図として示している。実施例１と同じ部材には、同じ参照符号が付されており、その詳細な説明は省略する。
照明装置１００は、ＬＥＤ２１を内蔵したカバーユニット１３０と、カバーユニット１３０を取り付けるための器具本体１４０を備えている。器具本体１４０は金属製で直方体形状をしており、実施例１の器具本体１０と同様に、木ねじで天井に固定したり、あるいは天井からのアンカーボルト（不図示）にナット（不図示）を螺合することによって天井に固定させることができる。器具本体１４０には、両端部にソケット１４２、１４３を固定した金属製の蓋１４１が取り付けられる。
カバーユニット１３０は、従来の蛍光灯と同様に、外観が円柱状の直管型で断面形状が円形状をしており、また両端にそれぞれ２本の電極ピン（不図示）を備えていて、電極ピンをソケット１４２、１４３に差し込むことにより、カバーユニット１３０を器具本体１４０に取り付けることができる。また、カバーユニット１３０を回転させることにより電極ピンを電源端子に接続させて、内部のＬＥＤ２１を点灯されることができる。
カバーユニット１３０は、下半分が実施例１の表カバー部３１に相当する表カバー部１３１を構成し、また上半分が実施例１の裏カバー部３２に相当する裏カバー部１３２を構成している。裏カバー部１３２は、半円形部１３２ａと、半円形部１３２ａの下方左右両端部で水平方向に延びる水平部１３２ｂ、１３２ｃと、金属製基板ホルダー３３の両端３３ａ、３３ｂを係止する爪部１３２ｄ、１３２ｅを有している。実装基板２０は、基板ホルダー３３の付勢力により裏カバー部１３２の水平部１３２ｂ、１３２ｃに押圧されて実装基板２０の端部全辺が基板ホルダー３３と裏カバー部１３２の水平部１３２ｂ、１３２ｃ間に固定される。
また、表カバー部１３１は、実施例１の表カバー部３１と同様に、透過・拡散性と若干の反射・拡散性を有し、裏カバー部１３２は、実施例１の裏カバー部３２と同様に、反射・拡散性を有し、両カバー部１３１、１３２は、例えばポリカーボネート（あるいはアクリル）を用いて、公知のダブルモールド(二色成形)を用いて一体に成形される。これにより、ＬＥＤ２１からの照明光は、図４に図示した特性で透過・拡散・反射される。また、実施例１と同様に、表カバー部１３１に黄色の色素を含ませ、半導体工場のクリーンルーム等で使用される「イエローランプ」の特性を持たせることもできる。
なお、表カバー部１３１と裏カバー部１３２はダブルモードで一体に形成されるが、その光学特性が異なるので、それを識別させるために、表カバー部１３１と裏カバー部１３２は図７（及び以下の図８）では、図５ａと同様に異なる方向の斜線の断面で図示されている。
図７に示す例では、基板ホルダー３３の付勢力により実装基板２０は裏カバー部１３２の水平部１３２ｂ、１３２ｃにその両端が押圧されて固定されるが、図８に示すように、基板ホルダー３３’の下方面に取付溝が形成された取付部３３ｃ’、３３ｄ’を形成し、この取付部３３ｃ’、３３ｄ’に実装基板２０の両端部を取り付けて実装基板２０を基板ホルダー３３’に固定するようにしてもよい。基板ホルダー３３’の両端３３ａ’、３３ｂ’は、図７と同様に、裏カバー部１３２の爪部１３２ｄ、１３２ｅに係合ないし係止されるので、図７に示した例と同様な効果を得ることができる。
１ 照明装置
１０ 器具本体
２０ 実装基板
２１ ＬＥＤ
３０ カバーユニット
３１ 表カバー部
３２ 裏カバー部
３３、３３’ 基板ホルダー
３４ 係止部材
４０ コイルばね
５０ 高反射材
１００ 照明装置
１３０ カバーユニット
１３１ 表カバー部
１３２ 裏カバー部
１４０ 器具本体
１０ 器具本体
２０ 実装基板
２１ ＬＥＤ
３０ カバーユニット
３１ 表カバー部
３２ 裏カバー部
３３、３３’ 基板ホルダー
３４ 係止部材
４０ コイルばね
５０ 高反射材
１００ 照明装置
１３０ カバーユニット
１３１ 表カバー部
１３２ 裏カバー部
１４０ 器具本体
Claims (8)
- 照明光を発光する照明光源と、該照明光源を内蔵したカバーユニットと、取り付けのための本体と、前記カバーユニットを前記本体に係止させるための係止部材とを備えた照明装置であって、
前記カバーユニットが、照明光源からの照明光を透過・拡散・反射させる表カバー部と、該表カバー部で一部反射された照明光を再度表カバー部に向けて反射・拡散する裏カバー部とから構成され、
前記裏カバー部に形成された爪部が、前記係止部材にねじで固定されることを特徴とする照明装置。 - 照明光を発光する照明光源と、該照明光源を内蔵したカバーユニットと、取り付けのための本体と、前記カバーユニットを前記本体に係止させるための係止部材とを備えた照明装置であって、
前記カバーユニットが、照明光源からの照明光を透過・拡散・反射させる表カバー部と、該表カバー部で一部反射された照明光を再度表カバー部に向けて反射・拡散する裏カバー部とが一体成形されて構成され、
前記裏カバー部に形成された爪部が、前記係止部材に固定されることを特徴とする照明装置。 - 前記照明光源を実装した実装基板を固定する基板ホルダーを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
- 前記基板ホルダーを裏カバー部の前記爪部に係合させて固定することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
- 前記基板ホルダーの前記実装基板が接している面とは反対側の面が前記裏カバー部に覆われていないことを特徴とする、請求項３又は４に記載の照明装置。
- 前記爪部が、前記基板ホルダーと前記係止部材とに挟まれて固定されることを特徴とする、請求項３から５のいずれか１項に記載の照明装置。
- 前記基板ホルダーの付勢力により実装基板を裏カバー部に押圧させて固定することを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の照明装置。
- 前記表カバー部に黄色の色素が含まれることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の照明装置。
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