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発明の名称 照明器具
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2004−103380(P2004−103380A)
公開日 平成16年4月2日(2004.4.2)
出願番号 特願2002−263323(P2002−263323)
出願日 平成14年9月9日(2002.9.9)
代理人
発明者 木村 進吾
要約 課題
LED素子から放出される光をより均一にできる照明器具を供給することにある。

解決手段
複数のLED素子が実装されたLED実装基板と、このLED実装基板を収納しLED素子からの光を外部に放出する開口部を有する灯具本体と、前記LED素子に所定の直流電圧を出力する直流電源回路と、を備えた照明器具において、前記開口部にLED素子からの光を透過させ得る透光板を設け、この透光板にLED素子からの光が広がることを抑制する中央が凸状をなした集光部を個々のLED素子に対応して設けるとともに、透光板の側縁に側縁から出る光を拡散させる拡散部を灯具本体より突出させて設けたことを特徴とする照明器具。
特許請求の範囲
【請求項1】
複数のLED素子が実装されたLED実装基板と、このLED実装基板を収納しLED素子からの光を外部に放出する開口部を有する灯具本体と、前記LED素子に所定の直流電圧を出力する直流電源回路と、を備えた照明器具において、前記開口部にLED素子からの光を透過させ得る透光板を設け、この透光板にLED素子からの光が広がることを抑制する中央が凸状をなした集光部を個々のLED素子に対応して設けるとともに、透光板の側縁に側縁から出る光を拡散させる拡散部を灯具本体より突出させて設けたことを特徴とする照明器具。
【請求項2】
前記集光部の周辺にLED素子からの光を集光部側に屈折させる凸凹をなした屈折部を設けたことを特徴とする請求項1記載の照明器具。
【請求項3】
前記拡散部は、透光板の側縁に設けられたリブの外側の面を凸凹の形状としたものであることを特徴とする請求項1又は2記載の照明器具。
【請求項4】
前記LED実装基板に白色のLED素子と白色のLED素子よりも数の少ない暖色系のLED素子を実装し、白色のLED素子のならびの中に暖色系のLED素子を散在させたことを特徴とする請求項1乃至3記載の照明器具。
【請求項5】
前記暖色系のLED素子に対応して設けられた暖色系用集光部は、前記白色のLED素子に対応して設けられた白色用集光部よりも、光の集光度合いに広がりを持たせたことを特徴とする請求項4記載の照明器具。
【請求項6】
前記暖色系のLED素子に対応して設けられた暖色系用集光部は、凸状をなした面の反対側の面に凹状部分を有することにより光の集光度合いに広がりを持たせたものであることを特徴とする請求項5記載の照明器具。
【請求項7】
前記暖色系のLED素子を前記透光板の中間部分に散在させたことを特徴とする請求項4乃至6記載の照明器具。
【請求項8】
前記LED実装基板を長尺の形状とし、このLED実装基板に前記複数のLED素子を線状に配設するとともに、灯具本体を長い細い形状としたことを特徴とする請求項1乃至7記載の照明器具。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、LED素子を光源として使用した照明器具に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の照明器具としては、特開2001−325811に開示されたものがあり、図8はその一部を切り欠いた側面図である。この照明器具は、複数のLED素子1aが実装されたLED実装基板1と、このLED実装基板1を収納しLED素子1aからの光を外部に放出する開口部2aを有する灯具本体2と、LED実装基板1の端部に実装された接続部5と、接続部5より外部に引き出されその先端に固定基部7を介してUSB端子が接続された導線6と、導線6の外側に同心状におおい被せられ、灯具本体2と固定基部7との間に設けられたフレキシブルチューブ8と、灯具本体2の端部であって、その上側に設けられたスイッチ9と、を備えて構成されている。
【0003】
LED実装基板1は、長方形をなし、その一面には光の方向を灯具本体2の開口部2aに向けたLED素子1aが実装されている。このLED素子1aは、通常、砲弾型と呼ばれるもので、LEDチップとこれを保持するベースとLEDチップを覆うように設けられたレンズとLEDチップの電極とLED実装基板の導体とを電気的に接続するリード線と、を備えて構成されている。
【0004】
灯具本体2は、略筒状をなし、内部にLED実装基板1と接続部5とを収納し、その端部は、フレキシブルチューブ8に取付けられている。
接続部5は、LED実装基板1と導線6とを電気的に接続するものである。また、導線6は、先端に接続されたUSB端子より電力を得て、この電力を接続部5やスイッチ9を介してLED実装基板1に供給するものである。
固定基部7は、断面が略L字をなした挟持部71を有し、この挟持部71と固定基部の垂直面7bとにより、机などを挟持することにより、この照明器具を取付けるものである。
【0005】
この照明器具を点灯させるとLED素子1aが光を放射し、灯具本体2の開口部2aを介して、照射面を照らす。このときLED素子1aは、LEDチップから放出した光を個々のレンズにより所定の方向に集光したうえで、光を放射することになり、これにより照射したい面に所定の照度が得られる。
【0006】
このように構成された照明器具は、白熱灯や蛍光灯を光源としたものと比べ、効率のよいものとなり、さらに光源の寿命も長いものとなるので、今後さらに普及が期待できるものである。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−325811号公報(第2−3項、図8)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した照明器具は、照明器具から略直下に照射される光の分布に図9に示すようなムラが生じる可能性があった。このムラは、個々のLED素子1aより放出された光が重なり合うことにより生じるものであった。さらに、上記した照明器具は、灯具本体2の開口部2aから略水平方向に装飾的な光、つまり照明器具の点灯状態を見た目に美しいものとする光を出すことは、難しく、通常は、略水平方向には光が放出されなかったり、あるいは、放出されてもLED素子1aが点在していることがわかるような明部と暗部が生じたものとなり、美観的な観点より改善の余地があった。
【0009】
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、放出される光をより均一にできる照明器具を供給することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、複数のLED素子が実装されたLED実装基板と、このLED実装基板を収納しLED素子からの光を外部に放出する開口部を有する灯具本体と、前記LED素子に所定の直流電圧を出力する直流電源回路と、を備えた照明器具において、前記開口部にLED素子からの光を透過させ得る透光板を設け、この透光板にLED素子からの光が広がることを抑制する中央が凸状をなした集光部を個々のLED素子に対応して設けるとともに、透光板の側縁に側縁から出る光を拡散させる拡散部を灯具本体より突出させて設けたことを特徴とする。
【0011】
請求項2に係る発明の照明器具は、請求項1において、前記集光部の周辺にLED素子からの光を集光部側に屈折させる凸凹をなした屈折部を設けたことを特徴とする。
【0012】
請求項3に係る発明の照明器具は、請求項1又は2において、前記拡散部は、透光板の側縁に設けられたリブの外側の面を凸凹の形状としたものであることを特徴とする。
【0013】
請求項4に係る発明の照明器具は、請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記LED実装基板に白色のLED素子と白色のLED素子よりも数の少ない暖色系のLED素子を実装し、白色のLED素子のならびの中に暖色系のLED素子を散在させたことを特徴とする。
【0014】
請求項5に係る発明の照明器具は、請求項4において、前記暖色系のLED素子に対応して設けられた暖色系用集光部は、前記白色のLED素子に対応して設けられた白色用集光部よりも、光の集光度合いに広がりを持たせたことを特徴とする。
【0015】
請求項6に係る発明の照明器具は、請求項5において、前記暖色系のLED素子に対応して設けられた暖色系用集光部は、凸状をなした面の反対側の面に凹状部分を有することにより光の集光度合いに広がりを持たせたものであることを特徴とする。
【0016】
請求項7に係る発明の照明器具は、請求項4乃至6のいずれかにおいて、前記暖色系のLED素子に対応して設けられた暖色系用集光部は、凸状をなした面の反対側の面に凹状部分を有することにより光の集光度合いに広がりを持たせたものであることを特徴とする。
【0017】
請求項8に係る発明の照明器具は、請求項1乃至7のいずれかにおいて、前記LED実装基板を長尺の形状とし、このLED実装基板に前記複数のLED素子を線状に配設するとともに、灯具本体を長い細い形状としたことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1〜図3を用いて説明する。図1は照明器具の図で、図1(a)は正面から見た断面図、図1(b)は側面からみたA−A´断面図、図2は図1(b)を拡大したもので要部を説明するための断面図、図3は照明器具の下面図である。
【0019】
この照明器具は、複数のLED素子1aが実装されたLED実装基板1と、このLED実装基板1を収納しLED素子1aからの光を外部に放出する開口部2aを有する灯具本体2と、商用電源を受けてLED素子1aに所定の直流電圧を出力する直流電源回路3と、灯具本体2の基端より外部に引き出された電源コード4と、を備えて構成されている。
【0020】
LED実装基板1は、紙フェノール基板やガラスエポキシ基板などのプリント配線板を長細い板状に加工したもの、又は、これらのプリント配線板の一部にアルミ放熱板を貼り合わせることにより放熱性をよくした基板で、その一面には、20ケのLED素子1aが略等間隔に直線状に実装されおり、反対側の面には、LED素子1aを点灯させるための電子部品20が実装されている。LED素子1aは、LED実装基板1に実装された、所謂、チップ部品からなる白色発光ダイオードや、アノードとカソードの電極を備えたチップ素子からLED実装基板1に直接ワイヤーボンディングにより接続され発光部分に蛍光体を設けた白色発光ダイオードなどが用いられる。
【0021】
灯具本体2は、合成樹脂により形成され、断面が略逆U字状をなした細長い形状の上側灯具本体21と、LED素子1aからの光を外部に放出する略スリット状の開口部2aを有した下側灯具本体22と、を備えて構成されている。上側灯具本体21には、LED実装基板1がLED素子1aが下側になるように、長手方向の両端部分で取付けネジ10により取付けられている。さらに、この上側灯具本体21の下側には、LED実装基板1を塞ぐようにして、下側灯具本体22が取り付けネジ11により上側灯具本体21に取り付けられている。
【0022】
直流電源3は、LED実装基板1の基端部分、すなわち電源コード4の引出し側に設けられ、灯具本体2に収納されている。
電源コード4は、一端がLED実装基板1に接続されており、他端は、上側灯具本体21と下側灯具本体22とで形成された灯具本体2の端部開口より外部に引き出され、その先端には、商用コンセントに挿入可能なUキャップが備えられている。
【0023】
ここで重要なことは、灯具本体2の開口部2aにLED素子1aからの光を透過させ得る透光板5を設け、この透光板5にLED素子1aからの光が広がることを抑制するための中央が凸状をなした集光部5aを個々のLED素子1aに対応して設けるとともに、透光板5の側縁に側縁から出る光を拡散させる拡散部5bを灯具本体2より突出させて設けたことである。具体的には、透光板5は、透光性の合成樹脂、例えばアクリル樹脂を略平板状に加工したもので、その周縁を上側灯具本体21と下側灯具本体22とで挟みこむように取付けられている。そして、透光板5に設けられた集光部5aは、所謂、凸レンズであり、図2に示すように、LED素子1aの略直下に配設されいる。さらに、拡散部5bは、透光板の側縁に設けられた、集光部5aよりさらに下側に突出したリブ51の外側の面に凸凹の表面処理を施したものであり、例えば、エンボス加工などを行ったものである。
【0024】
さらに、この透光板5には、集光部5aの周辺にLED素子からの光を集光部5a側に屈折させる凸凹をなした屈折部5cを設けている。この屈折部5cは、集光部5aの周辺に同心円状に複数の凸凹を有して設けられ、その断面は、図2のように鋸の歯の形状をなしていおり、その凹凸の大きさは、ほぼ集光部5aの凹凸と同じ程度になっている。そして、屈折部5cは、隣り合う屈折部5cと連続的に設けられている。
【0025】
このように構成した照明器具を点灯させると、LED素子1aが光を放射し、灯具本体2の開口部2aに設けられた透光板5を介して、照射面を照らす。このときLED素子1aから放射された光は、透光板5に設けられた集光部5aと屈折部5cにより所定の広がりの範囲で集光される。さらに、透光板5の側縁から出る光については、拡散部5bにより、内部に戻される光と、外部に放出される光とに分かれ、このうち外部に放出される光については、拡散によりぼやけた和らぎのある光となる。なお、屈折部5cを通る光は、前記した形状としたことにより、集光部5aを通る光よりも、屈折率が大きいものとなり、LED素子1aからの光が広い範囲に広がることなく、所定の範囲に集光したものとなる。
【0026】
この実施の形態によると、灯具本体2の開口部2aにLED素子1aからの光を透過させ得る透光板5を設け、この透光板5にLED素子1aからの光が広がることを抑制する中央が凸状をなした集光部5aを個々のLED素子1aに対応して設けるとともに、透光板5の側縁に側縁から出る光を拡散させる拡散部5bを灯具本体より突出させて設けたことにより、LED素子1aから放出された光は、所定の広がりの範囲で集光されたものとなる。特にこのものは、透光板5に一体に設けられた集光部5aにより光を集光するので、砲弾形のLED素子1aを使用したものと比べ、その取付けにおいてレンズ面が個々に微妙に傾くことはなく、卓上などを照射したときの照射面に生じるムラは少ないものとなる。さらに、透光板5の側縁から出る光は、拡散部5bによりぼやけた和らぎのある光となり、LED素子1aが点在していることがわかりにくいものとなる。従って、この照明器具では、放出される光をより均一にすることができる。
【0027】
さらに、集光部5aの周辺に凸凹をなした屈折部5cを設けたことにより、集光部5aを通る光よりも、屈折率が大きいものとなり、LED素子1aからの光が広い範囲に広がることなく、所定の範囲に集光できる。これを集光部5aのみで光が同じように広がるものとするためには、屈折部5cよりも大きな面積を持つ集光部5aが必要となってしまう。従って、屈折部5cを設けることにより小さな面積(直径方向)での集光が可能となる。
【0028】
従って、集光部5aのみで形成したものと比べ、集光部全体の大きさ(直径方向)が小さなものとできる。さらに、集光部5cは凸凹を複数設けていることにより、集光した光は、スポットライトのように集光した部分とその他の部分で光の輪郭がはっきりと生じるようなものとはならず、その輪郭がぼやけたものとできる。
【0029】
なお、この実施の形態においては、LED素子1aを1列の直線状に配設したもので説明しているが、2列やそれ以上にして、照明器具の光出力を上げたものでもよく、さらに、直線ではなく、例えば、矩形波や正弦波のような線状に点在して設けることにより、光の照射範囲に幅を持たせたものでもよい。また、集光部5a又は屈折部5cは、LED素子1aと必ずしも1対1で設ける必要はなく、適宜、間引いたものでもよい。さらに、開口部2aに、集光部5aと拡散部5bとを備えた透光板5、並びに、集光部5aと拡散部5bと屈折部5cとを備えた透光板5を、複数並べたものでもよい。このものは灯具本体2の開口部2bの形状が複雑な場合において、透光板5の取り付けが行いやすくできるものとなる。
【0030】
次に、この実施の形態の応用例を説明する。図4、図5は応用例を示す図で、図4は照明器具を正面から見た断面図、図5はLED実装基板1の上面図である。この応用例は、前述した、複数のLED素子1aと投光板5の構成を変えたものである。図において、1awは白色のLED素子、1arは暖色系のLED素子であり、ここではLED実装基板1の上に線上に、かつ、白色のLED素子1awのならびの中に暖色系のLED素子1arを散在させて実装している。
【0031】
具体的には、LED素子1aは、16個の白色のLED素子1awと、4個のオレンジ色をした暖色系のLED素子1arで構成されている。そして、暖色系のLED素子1arを透光板5の中間部分に配設し、暖色系のLED素子1arと暖色系のLED素子1arの間に2個の白色のLED素子1awを挟み込んで散在させている。さらに、暖色系のLED素子1arに対応して設けられた暖色系用集光部5arは、白色のLED素子1awに対応して設けられた白色用集光部5awよりも、光の集光度合いに広がりを持たせている。具体的には暖色系用集光部5arの凸状をなした面の反対側の面に凹状部分を設けることにより、光の集光度合いに広がりを持たせている。その他の実施の形態と同一の構成部材には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【0032】
この応用例によると、白色のLED素子1awのならびの中に暖色系のLED素子1arを散在させたことにより、見た目にやわらぎを感じる光となる。さらに、暖色系のLED素子1arに対応して設けられた暖色系用集光部5arは、白色のLED素子1awに対応して設けられた白色用集光部5awよりも、光の集光度合いに広がりを持たせたことにより、各々の光が混色しやすく、白色のLED素子1awと暖色系のLED素子1arとの色のムラを軽減することができる。
【0033】
また、図6〜図7は、この照明器具をスタンドなどに用いた用途例で、図6は照明器具の側面図である。このものは、灯具本体2に他の物体を挟持することにより灯具本体2を保持し得るクリップ部30を設け、このクリップ部30と他の物体との間に着脱自在なパッキン30aを挟み込んで挟持する構成のものとなっている。このものでは例えば、図6のようにラップトップパソコンのモニターの上部をクリップ部30により挟持することで照明器具を取付けることができ、さらに、着脱自在なパッキン30aを適宜使用することにより、ラップトップパソコンのモニターへ、傷つけにくく、かつ、より適切な保持力での取付けが可能となる。
【0034】
図7は照明器具をスタンドに用いた側面図である。このものは、照明器具を支持する支柱40と、この支柱を斜め方向に支持し得るベース50と、電源コード4を支柱40に保持し得るコードクリップ4aと、電源コード4の所定の位置に設けられた中間スイッチ60と、を備えて構成されている。このものは、コードクリップ4aにより、電源コード4が引っ張られても、その作用点をスタンドの上部ではなく、下部であるクリップ50の位置にすることができるのでスタンドを倒れにくいものとすることができる。さらに、中間スイッチ60により照明器具や支柱40、ベース50、に応力を加えないで中間スイッチ60のON/OFFができるので、一旦、位置決めを行った照明器具の位置がスイッチのON/OFFによりずれることが少なくできる。さらに、支柱を斜め方向に支持し得るベース50を設けたことにより、照明器具の発光部分である透光板5の真下に、キーボードなどの照射したいものを位置させることができる。
【0035】
【発明の効果】
請求項1記載の発明にあっては、複数のLED素子が実装されたLED実装基板と、このLED実装基板を収納しLED素子からの光を外部に放出する開口部を有する灯具本体と、前記LED素子に所定の直流電圧を出力する直流電源回路と、を備えた照明器具において、前記開口部にLED素子からの光を透過させ得る透光板を設け、この透光板にLED素子からの光が広がることを抑制する中央が凸状をなした集光部を個々のLED素子に対応して設けるとともに、透光板の側縁に側縁から出る光を拡散させる拡散部を灯具本体より突出させて設けたことにより、LED素子から放出された光は、所定の広がりの範囲で集光され、卓上などを照射したときに照射面に生じるムラが少ないものとなるとともに、透光板の側縁から出る光は、拡散部によりぼやけたものとなり、LED素子が点在していることがわかりにくいものとなる。従って、この照明器具では、放出される光をより均一にすることができる。
【0036】
請求項2記載の発明にあっては、前記集光部の周辺にLED素子からの光を集光部側に屈折させる凸凹をなした屈折部を設けたことにより、請求項1又は2に記載の効果を奏するうえに、屈折部を通る光は、集光部を通る光よりも、屈折率が大きいものとなり、LED素子からの光が広い範囲に広がることなく、所定の範囲に集光できるので、同じ集光度合いとした場合、集光部のみで構成するよりも小さな面積(直径方向)での集光が可能となる。
【0037】
請求項3記載の発明にあっては、前記拡散部は、透光板の側縁に設けられたリブの外側の面を凸凹の形状としたものであることにより、請求項1又は2に記載の効果を奏するうえに、拡散部から出る光は、よりぼやけた光となり、LED素子が点在していることが、よりわかりにくいものとなる。
【0038】
請求項4記載の発明にあっては、前記LED実装基板に白色のLED素子と白色のLED素子よりも数の少ない暖色系のLED素子を実装し、白色のLED素子のならびの中に暖色系のLED素子を散在させたことにより、請求項1乃至請求項3に記載の効果を奏するうえに、見た目にやわらぎを感じる光とすることができる。
【0039】
請求項5記載の発明にあっては、前記暖色系のLED素子に対応して設けられた暖色系用集光部は、前記白色のLED素子に対応して設けられた白色用集光部よりも、光の集光度合いに広がりを持たせたことにより、請求項4に記載した効果を奏するうえに、暖色系のLED素子の光と白色のLED素子の光が混色しやすく、各々のLED素子から出た色のムラを軽減することができる。
【0040】
請求項6記載の発明にあっては、前記暖色系のLED素子に対応して設けられた暖色系用集光部は、凸状をなした面の反対側の面に凹状部分を有することにより光の集光度合いに広がりを持たせたものであることにより、透光板の厚みを大きくすることなく請求項5に記載した効果を奏することができる。
【0041】
請求項7記載の発明にあっては、前記暖色系のLED素子を前記透光板の中間部分に散在させたことにより、請求項4乃至6に記載した効果をより高めることができる。
【0042】
請求項8記載の発明にあっては、前記LED実装基板を長尺の形状とし、このLED実装基板に前記複数のLED素子を線状に配設するとともに、灯具本体を長い細い形状としたことにより、請求項1乃至7に記載した効果を奏するうえに、よりスリムな照明器具とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る照明器具の断面図で、図1(a)は正面から見た断面図、図1(b)は側面から見たA−A´断面図である。
【図2】同上の照明器具の要部を説明するための断面図である。
【図3】同上の照明器具の下面図である。
【図4】同上の照明器具の応用例を示したもので、照明器具を正面から見た断面図である。
【図5】同上の照明器具の応用例を示したLED実装基板の上面図である。
【図6】同上の照明器具をパソコンのモニターに取り付け可能なものとした照明器具の側面図である。
【図7】同上の照明器具をスタンドに用いた側面図である。
【図8】従来例に係る照明器具の一部を切り欠いた側面図である。
【図9】同上の照明器具から略直下に照射される光の分布を示した図である。
【符号の説明】
1   LED実装基板
1a  LED素子
1aw 白色のLED素子
1ar 暖色系のLED素子
2   灯具本体
3   直流電源回路
5   透光板
5a  集光部
5aw 白色用集光部
5ar 暖色系用集光部
5b  拡散部
5c  屈折部




 

 


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