JP7827675B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、照明器具に関し、特に、広範囲に配光することが可能な照明器具に関する。

照明器具としては、狭い範囲を明るく照射するために配光角が狭い（狭角の）照明器具と、広い範囲をまんべんなく照らすために配光角が広い（広角の）照明器具がある。

特許文献１に記載の照明器具は、ＬＥＤモジュールを発した光が、四角錐台形状の凹みからなる多数のプリズムが設けられた配光パネルを通ることにより照明光となるが、配光パネルが照明光を集光することにより、不快グレアの抑制を図ることができるとされている。

特許文献２に記載の照明器具も、微小突起を多数有する照明カバーを備え、その照明カバーにより、角度θが６０～９０度の範囲の光を低減し、グレアを大幅に低減することができるとされている。

特許文献２には、照明カバー越しに光源を見た場合の光源の輝度分散性、つまり点光源のパターンが見えてしまう問題が改善していることが示されている。ただし特許文献２の図７（ｆ）を見る限り、点光源のパターンはまだ少し見えているようである。

一方、特許文献３に記載の照明器具は、長手方向に延在する複数のプリズム部が設けられたプリズム部を備えることにより、左右方向に広がるような配光（バッドウイング状の配光）が実現できるとされている。

特開２０１７－５９５１８号公報 特開２０１５－０３２４７４号公報 特開２０１７－１９１７４７号公報

本発明者は、広範囲においてほぼ均一な照度が得られる照明器具を目指している。

本発明は、光源と、マルチレンズ板を備えた照明器具であって、
前記マルチレンズ板は、仮想光入射面又は仮想光出射面に複数のレンズ部が配置されたものであり、
前記レンズ部は、前記レンズ部の中心を取り囲む斜面を備え、
前記斜面のうち最も急峻な斜面において、前記仮想光入射面又は前記仮想光出射面の法線に対する角度が、３５°以上６０°以下であり、
前記マルチレンズ板を出射した光は、光軸方向に直交するｘ方向及びｙ方向のそれぞれの断面において、光軸方向から斜めの方向において光度の最大値が得られる。

本発明において、前記斜面が、前記レンズ部の中心付近に位置する第１斜面、前記第１斜面を取り囲む第２斜面及び前記第２斜面を取り囲む第３斜面を含み、
前記仮想光入射面又は前記仮想光出射面の法線に対する前記第２斜面の角度が、前記第１斜面及び前記第２斜面の角度よりも急峻であってもよい。

本発明において、前記レンズ部が凹レンズ部であり、前記凹レンズ部間の境界が稜線であってもよい。

本発明において、前記レンズ部が凸レンズ部であり、前記凸レンズ部間の境界が谷であってもよい。

本発明は、光源と、拡散パネルと、マルチレンズ板を備えた照明器具であって、
前記拡散パネルは、光拡散性を有する板であり、
前記マルチレンズ板は、前記光源側の仮想光入射面に複数のレンズ部が配置されたものであり、
前記光源と前記拡散パネルの前記光源側の面との距離をＤ_Ｚとして、前記拡散パネルの前記マルチレンズ板側の面と、前記マルチレンズ板の前記拡散パネル側の面との距離が、Ｄ_Ｚの１／１０以下である。

本発明において、前記光源は複数あり、複数の前記光源が列状に配置されていてもよい。

本発明において、前記光源はランバーシアン配光特性を有し、前記照明器具の１／２ビーム角が１２５°以上１６０°以下であってもよい。

本発明に係る照明器具は、広範囲においてほぼ均一な照度が得られるため、照明器具の設置台数の削減を図ることが可能となる。

照明器具が取り付けられたシステム天井を下から見上げた図 照明器具の断面図 光源ユニットの断面図 基板の平面図 凹レンズ部集積型のマルチレンズ板の断面拡大図 凹レンズ部集積型のマルチレンズ板の平面拡大図 マルチレンズ板の光出射面の形状の説明図 凹レンズ部集積型のマルチレンズ板の断面のさらなる拡大図 実施形態１の照明器具の配光特性及び照度特性 実施形態１の他の例の照明器具の配光特性及び照度特性 実施形態１の照明器具及び比較例の照度分布 凸レンズ部集積型のマルチレンズ板の断面拡大図 凸レンズ部集積型のマルチレンズ板の平面図 凸レンズ部集積型のマルチレンズ板の断面のさらなる拡大図 実施形態２の照明器具の斜視図 実施形態２の照明器具の一部側面・一部断面図 実施形態２の光源の平面図 実施形態２の照明器具の配光特性及び照度特性 実施形態３の照明器具の斜視図 器具本体と光源ユニットの断面図 光源ユニットの別方向からの断面図 実施形態４の照明器具の正面図・断面図及び平面図

＜実施形態１＞
＜概要＞
図１に、本実施形態に係る照明器具１００が取り付けられたシステム天井１９９を下から見上げた図を示す。システム天井にはＴバー１９５が格子間隔Ｌ_Ｇ（例えば６００ｍｍ）で格子状に取り付けられており、Ｔバーで区切られた区画内に、照明器具１００、空調機器１８０、天井板１９０、各種機器（点検口、スピーカー、無線機器（無線中継器など））が備え付けられた天井板１９１などが取り付けられている。Ｔバー１９５はスラブ（上階の床を兼ねた鉄筋コンクリート製天井）に吊ボルトで取り付けられており、照明器具１００、空調機器１８０などの重量物がＴバー１９５に取り付けられることにより、これらの重量物が地震などの時に落下しないようになっている。なお、図１では説明のためにＴバー１９５を図示しているが、通常は下から見てＴバー１９５が隠されるように施工されている。

照明器具１００は、器具本体１１０と光源ユニット１２０からなる。この断面図を図２に示す。器具本体１１０は、下面に光源ユニット１２０を取り付ける凹部１１２が設けられており、上面に電源１１４が取り付けられている。電源１１４には照明制御用の通信器であるワイヤレスモジュール１１５が取り付けられており、照明制御装置１７０の無線通信部１７２と通信が可能である。電源１１４から光源駆動線が光源ユニット１２０に接続されている。

＜照明制御装置＞
図１における照明制御装置１７０は、タブレット、スマートホン、ＰＣなどからなり、表示部兼入力部であるタッチパネル１７１、無線通信部１７２を備え、照明制御プログラム１７３（図示せず）がインストールされている。ユーザーは、照明制御プログラム１７３を操作して、無線通信部１７２が送受信する無線信号により照明器具１００と無線通信し、照明条件を変えることができる。照明条件としては、色合い（調色）、明るさ（調光）、点灯・消灯があり、これらを適宜マニュアル制御するためのインターフェースを備える。また、あらかじめ登録された時刻と照明条件に従って、設定時間に自動的に照明条件を変えるスケジュール運転を行うことができる。

なお、照明制御装置１７０は必須ではなく、照明制御装置１７０を備えない場合であっても、電灯線のスイッチのＯＮ／ＯＦＦにより照明器具１００のＯＮ／ＯＦＦを行うことができる。照明制御装置はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）調光や位相調光など、有線で制御するものであってもよい。

＜光源ユニット＞
光源ユニット１２０の断面図を図３に示す。光源ユニット１２０は、基板１２２、拡散パネル１２５、マルチレンズ板１２７、枠１３０を備えている。以下、光軸方向をｚ方向、図３においてｚ方向に直交する方向をｘ方向、ｚ方向及びｙ方向に直交する方向（図３の奥行方向）をｙ方向とする。

＜基板・光源＞
基板１２２は、図３に示すように、長尺状のプリント基板の上に、表面実装型ＬＥＤからなる複数の光源１２３が長手方向に間隔を空けて列状に配されたものである。光源１２３を配置する列数は、図３に示すように４列としているが、基板１２２の幅に応じて１列でもよいし、３列以上としてもよい。

光源１２３である表面実装型ＬＥＤは、例えば３ｍｍ角のパッケージに、ＩｎＧａＮ発光層を備える青色ＬＥＤチップを、蛍光体含有封止樹脂で封止したものである。発光色は蛍光体の種類及び量により調整することができる。

光源１２３は、ほぼランバーシアン配光特性と呼ばれるｃｏｓθ則の配光を示し、軸上光度に対する光度が１／２になる配光角（１／２ビーム角）は約１２０°である。ただし実際のＬＥＤの配光角は１１４～１１８°程度になる。なお、１／２ビーム角として光軸から片側の角度とする場合もあり、その場合の片側１／２ビーム角の理論値は６０°、実測値は例えば５８°程度となる。なお、本発明においては、ランバーシアン配光とは、１／２ビーム角が１１０°～１２２°のものとする。

光源１２３としては、例えば１つの発光色のＬＥＤだけを用いてもよい。また、２つの発光色（例えば昼白色（色温度６５００Ｋ）と電球色（色温度２７００Ｋ））のＬＥＤを交互に配置してもよい。この２つのＬＥＤを用いることにより、ほぼ黒体放射線に沿った色の変更（調色）が可能となる。

さらに、光源として、３つの発光色のＬＥＤを色が混合するように配置してもよい。ただし、２色あるいは３色のＬＥＤを用いる場合、輝度ムラ（光源のパターンが見えるために生じる輝度不均一性であり、粒々感などとも言われる）に加え、色ムラも生じやすくなるため、照明器具の表面である光出射面において、輝度ムラと色ムラをなくすのがより難しくなる。

３つの発光色の光源の例として、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のＬＥＤを用いることにより、非常に広い範囲の発光色が得られる。

３つの発光色の光源の他の例として、下記の赤色ＬＥＤ、黄白色ＬＥＤ、青白色ＬＥＤを組み合わせたものであってもよい。

赤色ＬＥＤ（Ｒ）は、ＣＩＥ１９３１色度座標において、（０．６６，０．２３）、（０．４２３，０．３５５）、（０．５，０．５）、（０．７３６，０．２６４）で囲まれる範囲の色度で発光し、一例として（０．６０，０．３８）である。

黄白色ＬＥＤ（Ｙｗ）は、ＣＩＥ１９３１色度座標において、（０．５，０．５）、（０．４２３，０．３５５）、（０．３４２，０．３１２）、（０．３５２，０．４４）、（０．３７，０．６３）及び色度境界線で囲まれる範囲の色度で発光し、一例として（０．４４，０．４７）である。

青白色ＬＥＤ（Ｂｗ）は、ＣＩＥ１９３１色度座標において、（０．３３６，０．２４）、（０．３５２，０．４４）、（０．１５，０．２）、（０．２，０．１）で囲まれる範囲の色度で発光し、一例として（０．２３，０．２６）である。

単色に近いスペクトルを有するＢ（青色）の光に比べ、比視感度の高い他のスペクトルの光が混合されたＢｗ（青白色）の光の方が視感度が高いなどの理由により、Ｒ・Ｙｗ・Ｂｗの三色の発光素子を用いた場合は、Ｒ・Ｇ・Ｂの三原色の発光素子を用いる場合に比べて、電力光束変換効率（ｌｍ／Ｗ）を比較的良好にできるという利点を有する。

光源１２３としては、表面実装型ＬＥＤとして説明してきたが、基板に青色ＬＥＤチップを実装し蛍光体含有樹脂を封止したＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型ＬＥＤや、蛍光体含有樹脂を封止した青色ＬＥＤチップを複数集積したＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型ＬＥＤを用いてもよい。

基板１２２におけるＬＥＤの配置を説明するための平面図を図４に示す。３色のＬＥＤ光源を用いる場合、それぞれ発光色の異なる光源１２３Ａ、光源１２３Ｂ、光源１２３Ｃが図４に示すように一つの光源群１２３Ｇとなるように、光源群間隔Ｌ_Yの１／３よりも近接して配置することにより、色ムラを低減することができる。また、輝度ムラ防止の観点から、横方向の光源群間隔Ｌ_Ｘと縦方向の光源群間隔Ｌ_Ｙがほぼ等しいことが好ましい。

なお、２色のＬＥＤを用いる場合も同様に、光源１２３Ａと光源１２３Ｂを一つの光源群１２３Ｇとなるように、光源群間隔Ｌ_Yの１／２よりも近接して配置することが好ましい。１色のＬＥＤを用いる場合には、光源群とはならないが、横方向の光源間隔Ｌ_Ｘと縦方向の光源間隔Ｌ_Ｙがほぼ同じとなるように配置することが好ましい。

＜マルチレンズ板１２７＞
図５に凹レンズ部集積型のマルチレンズ板１２７のｚ・ｘ軸を含む断面拡大図、図６にｘ・ｙ軸を含む平面拡大図を示す。マルチレンズ板１２７は、光が入射する側において、凹レンズ部１２８がないとして想定される仮想光入射面１２７Ｆに複数の凹レンズ部１２８が設けられ、光が出射する側の光出射面１２７Ｂを備えたものである。仮想光入射面は、例えば後述する稜線頂点１２９Ｐを結んだ平面である。凹レンズ部１２８により、例えば入射光線Ｂ１が内部光線Ｂ２、出射光線Ｂ３と、図５における斜めｘ方向に屈折することにより、前方（ｚ方向）の配光を減少させるとともに、斜めｘ方向及び斜めｙ方向の配光を増大させる機能を有する。また、図５において入射光線Ｃ１、内部光線Ｃ２、内部反射光線Ｃ３として示すように、マルチレンズ板１２７において全反射され入射側に戻ってくる内部反射光線Ｃ３もある。仮想光入射面１２７Ｆの法線であるｚ軸に対する凹レンズ部１２８の斜面の角度θ_０が大きいほど、斜めｘ方向へ配光される光成分が大きくなる反面、内部反射光の割合も大きくなり光取出効率が低下する傾向がある。

マルチレンズ板１２７において凹レンズ部を光が入射する側において設けているため、入射光線Ｂ１が第１回目の屈折により内部光線Ｂ２となり、内部光線Ｂ２が第１回目の屈折により出射光線Ｂ３となる。そのため斜め横方向への出射光成分が増えるという利点がある。

図６にマルチレンズ板１２７の平面図を示す。凹レンズ部１２８は、ｘ方向及びｘ方向から６０度斜めの方向に繰り返し２次元的に配置されている。このようにハニカム状の平面配置となるよう、境界の形状が六角形となっている。凹レンズ部１２８の内部は、図５に示す断面図と図６に示す等高線１２８Ｃ１、１２８Ｃ２に示す同心円状の形状を有している。凹レンズ部１２８の境界である稜線１２９が連なることにより、厚さが厚い部分が連続することになり、マルチレンズ板１２７の強度を保つことができる。なお、稜線１２９は、３つの凹レンズ部１２８の境界にあたる稜線頂点１２９Ｐと、稜線１２９のうち一番低い部分である稜線鞍部１２９Ｂを結んだものになっている（鞍部（あんぶ）は乗馬用語が転じたもので、幾何学において「周囲より高い稜線の中で低い部分」の名称に用いられる）。稜線鞍部１２９Ｂは稜線頂点１２９Ｐに比べてやや低い。つまりその部分におけるマルチレンズ板１２７の光出射面までの距離が短い。

稜線１２９を、稜線頂点１２９Ｐと稜線鞍部１２９Ｂを有する形状とすることにより、境界の平面形状が六角形の凹レンズ部１２８の内部全体において、同心円状の斜面を有することができるため、等方的な光の配光を実現することができる。

凹レンズ部１２８のｘ方向の間隔ｐ１、ｙ方向の間隔ｐ２はそれぞれ１．０ｍｍ、０．８９ｍｍ、ｚ方向の深さｄは０．７ｍｍである。なお、３つの凹レンズ部１２８は正三角形の頂点にそれぞれ配置されており、間隔ｐ１は正三角形の底辺の長さ、間隔ｐ２は正三角形の底辺の中心からもう一つの頂点までの高さに相当する。深さｄが小さい方がマルチレンズ板１２７の厚さを薄くできるため、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。間隔ｐ１は、光源のパターンが見えにくくなるという観点から、ｘ方向の光源間隔（光源群間隔）Ｌ_Ｘの１／３以下であることが好ましく、１／１０以下であることがより好ましい（ｙ方向とＬ_Ｙについても同様）。一方、間隔ｐ１があまり小さくなると、製作が困難になることに加え、光の回折効果が無視できなくなるため、光の波長を０．５μｍとしてその１０倍以上である０．００５ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることがより好ましい（間隔ｐ２についても同様）。

光出射面１２７Ｂは図５（ａ）では平面としたが、例えばマルチレンズ板の光出射面の形状の斜視図である図７（ａ）及び断面図である図７（ｂ）に示すように、光散乱構造を備えた光出射面１２７ＢＲとしてもよい。光出射面１２７ＢＲはここでは凹レンズ部１２８と同じピッチの凹凸構造としたが、それに限られるものではない。

図８に、マルチレンズ板１２７の、稜線鞍部１２９Ｂを結ぶｚ・ｘ軸を含む断面における、更なる断面拡大図を示す。凹レンズ部１２８の斜面の断面形状は連続的な曲線となっているが、説明のため、第１斜面１２８Ｐ、第２斜面１２８Ｑ、第３斜面１２８Ｒからなるものとする。

第１斜面１２８Ｐは、凹レンズ部１２８の中心付近に位置する斜面であり、第２斜面１２８Ｑよりｚ軸とのなす角が大きい領域である。第１斜面１２８Ｐの底部には、入射光線Ｄ１よりもｚ軸方向に近い角度の光線が入射するため、第１斜面１２８Ｐへの入射光量は限られている。

第２斜面１２８Ｑは、凹レンズ部１２８の中心あるいは第１斜面１２８Ｐを取り囲む領域であり、ｚ軸と接線１２８Ｓとのなす角度が最も急峻な（小さい）角度θ_０となる部分を含む領域であり、角度θ_０により入射光線が屈折されて、マルチレンズ板１２７の斜め配光に寄与する。

第３斜面１２８Ｒは、凹レンズ部１２８の中心、第１斜面１２８Ｐあるいは第２斜面１２８Ｑを取り囲む領域であり、第２斜面よりもｚ軸とのなす角度が大きい領域である。そのため、図８に示す、第３斜面１２８Ｒに向かう入射光線Ｅ１が内部光線Ｅ２としてマルチレンズ板１２７の斜め配光に寄与する。つまり内部光線Ｅ２が隣の凹レンズ部１２８の斜面に当たって全反射する割合が少なくなる。

なお、凹レンズ部１２８は、第３斜面１２８Ｒを備えず、第１斜面１２８Ｐ及び第２斜面１２８Ｑのみで構成されていてもよく、第２斜面１２８Ｑのみで構成されていてもよい。

＜拡散パネル＞
拡散パネル１２５の下面は、光源１２３の上面からＤ_Ｚ離れた位置（光源・拡散パネル間距離Ｄ_Ｚ）に設けられている。拡散パネル１２５は、両面が平面であり、拡散材を混入することにより均一な光拡散性を有する板である。材質としては例えばポリカーボネートあるいはアクリルが好適である。なお、表面を粗面とすることにより、均一な光拡散性を持たせることもできる。

本発明の設計思想として、拡散パネル１２５は、光源１２３の光を輝度ムラ・色ムラの少ない平面光源に変換する役割を有している。そのためには、光源間隔Ｌ_Ｘ（光源群間隔Ｌ_Ｘ）に対するＤ_Ｚの比率Ｄ_Ｚ／Ｌ_Ｘを例えば１以上と大きくすればよい。一方、実験によれば、Ｄ_Ｚ／Ｌ_Ｘを大きくすると光取り出し効率が低下するため、その両者を勘案して、最適なＤ_Ｚ／Ｌ_Ｘを求める検討を行っており、０．６以上で光源のパターンがほとんどない設計が得られている。また、器具本体を薄型とするため、拡散パネル１２５はマルチレンズ板の近くに設置することが望ましく、接触していてもよい。近くとは、Ｄ_Ｚの１／１０以下程度の距離であればよい。

また、図５において入射光線Ｃ１、内部光線Ｃ２、内部反射光線Ｃ３として示すように、マルチレンズ板１２７において全反射され入射側に戻ってくる内部反射光線Ｃ３がある。拡散パネル１２５は、このような光線を再びマルチレンズ板１２７に向かわせる働きもあり、そのためにはマルチレンズ板１２７の近くに設置することが好ましい。

なお、マルチレンズ板１２７の材質は、アクリル（ＰＭＭＡ、ポリメチルメタアクリレート）とし、屈折率１．４８５として計算を行っているが、マルチレンズ板１２７の材質は透明材料であれば特に限定されず、ＰＣ（ポリカーボネート）やガラスであってもよい。

＜枠＞
図３に図示する枠１３０は、下面が基板１２２を支持する働きを有するとともに、側面が拡散パネル１２５、マルチレンズ板１２７を支持する働きを有する。

＜配光特性及び照度分布＞
図９（ａ）及び図９（ｂ）に、最も急峻な斜面の角度θ_０を３９．３度としたマルチレンズ板１２７を用いた場合の配光特性及び照度特性を示す。１／２ビーム角（両側）はｘ方向１３４°・ｙ方向１４０°となる。また１／２照度角（片側）はｘ方向７９°・ｙ方向８２°となる。照度曲線が、一般的な円形でなく、下側がフラットに近い形、つまりほぼ一定の照度となる範囲が広い点が特徴である。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に、最も急峻な斜面の角度θ_０を４７．２度としたマルチレンズ板１２７を用いた場合の配光特性及び照度特性を示す。１／２ビーム角（両側）はｘ方向１２６°・ｙ方向１３１°となる。また１／２照度角（片側）はｘ方向７５°・ｙ方向７６°となる。この場合も、照度曲線が一般的な円形でなく、下側がフラットに近い形、つまりほぼ一定の照度となる範囲が広い点が特徴である。

本発明のような構造を用いない場合、配光角は例えば１２０°程度となり、光度が最大となる方向は０°方向になるのに比べて、最も急峻な斜面の角度θ_０を３９．３度としたマルチレンズ板１２７を用いた場合、図９（ａ）に示す通り光度が最大になるのはｘ方向・ｙ方向共に３０～３２°となる。また、最も急峻な斜面の角度θ_０を４７．２度としたマルチレンズ板１２７を用いた場合、図１０（ａ）に示す通り光度が最大になるのはｘ方向・ｙ方向共に１８～２３°となる。

このように斜め方向に光度の最大値があることが、比較的均一な照度特性が得られる理由になっている。照明器具の直下から離れた床面においては光が角度θで斜め入射するために照度が１／ｃｏｓθとなることに加え、距離が１／ｃｏｓθの２乗となることによる照度の低下があるが、斜め方向において光度の最大値があると、そのような照度の低下を補うことができるためである。

そのため、光度が最大値となる角度は、１０°以上４５°以下が好ましく、２０°以上４０°以下がより好ましく、２５°以上３５°以下が更に好ましい。

その点と対応して、最も急峻な斜面の角度θ_０は３５度以上が好ましく、４５度以上がより好ましく、５０度以上が更に好ましい。一方、光の利用効率の観点からは、斜面の角度θ_０は６０度以下が好ましく、５５度以下がより好ましいことがわかった。

本発明の照明器具を光源及び１／２ビーム角から規定すると、光源がランバーシアン光源であり、１／２ビーム角がそれよりも大きい１２５°以上であることが好ましく、１２８°以上であることがさらに好ましい。一方、配光角を広げることにより生じる全反射による効率低下を勘案すると、配光角は１６０°以下であることが好ましく、１５０°以下であることがさらに好ましい。

＜照度分布＞
比較例である図１１（ａ）は、長さ２８．８ｍ四方の部屋において、従来の照明器具を１８０ｃｍ間隔縦１６台・横１６台設置した場合の照度分布（単位ｌｘ）、実施例である図１１（ｂ）は、長さ２８．８ｍ四方の部屋において、本実施形態の照明器具１００を２４０ｃｍ間隔で縦１２台・横１２台設置した場合の照度分布の計算結果である。なお、照明器具の設置条件として、机上で７５０ｌｘ以上が得られることとした。机の高さは７０ｃｍ、天井の高さは３．５ｍを想定し、天井から机の上までの高さ２．８ｍの場合の照度分布となる。

比較例においては、各照明器具の消費電力は２２．４Ｗであり、全消費電力は５７３４Ｗである。一方、照明器具１００を用いた場合、各照明器具１００の消費電力は３０．４Ｗであり、全消費電力は４３７８Ｗである。この値は比較例の約７６％となり、大幅な消費電力の低減が実現されている。また、設置台数は比較例の５６％であり、設置費用の大幅な削減も図ることができる。

＜マルチレンズ板１３７＞
本実施形態において、凹レンズ部集積型のマルチレンズ板１２７に代えて、凸レンズ部集積型のマルチレンズ板１３７を用いることができる。図１２にマルチレンズ板１３７の断面拡大図を示す。マルチレンズ板１３７は、光が入射する側において、凸レンズ部１３９がないとして想定される仮想光入射面１３７Ｆに複数の凸レンズ部１３９が設けられ、光が出射する側の光出射面１３７Ｂを備えたものである。仮想光入射面は、例えば凸レンズ部１３９の頂点を結んだ平面である。光出射面１３７Ｂは図１２では平面としたが、光散乱形状を設けてもよい。凸レンズ部１３９により、例えば入射光線Ｂ３１が内部光線Ｂ３２、出射光線Ｂ３３と図１２の斜めｘ方向に屈折することにより、ｚ方向（図下方向）の配光を減少させるとともに、斜めｘ方向の配光を増大させる機能を有する。また、図１２において入射光線Ｃ３１、内部光線Ｃ３２、内部反射光線Ｃ３３として示すように、マルチレンズ板１３７において全反射され入射側に戻ってくる内部反射光線Ｃ３３もある。仮想光入射面１３７Ｆの法線であるｚ軸に対する凸レンズ部１３９の斜面の角度θ_０が大きいほど、横方向へ配光される光成分が大きくなる反面、内部反射光の割合も大きくなり光取出効率が低下する傾向がある。凹レンズ部集積型のマルチレンズ板１２７の断面図である図５と、凸レンズ部集積型のマルチレンズ板１３７の断面図である図１２が酷似していることより、配光特性の角度θ_０依存性についても同様の傾向が認められることがわかる。

図１３にマルチレンズ板１３７の平面図を示す。凸レンズ部１３９は、ｘ方向及びｘ方向から６０度斜めの方向に繰り返し２次元的に配置されている。このようにハニカム状の平面配置となるよう、凸レンズ部１３９の境界である谷１３８の平面形状が六角形となっている。凸レンズ部１３９は、図１３に示す等高線１３８Ｃ１、１３８Ｃ２に示す同心円状の形状を有している。谷１３８は、３つの凸レンズ部１３９の境界にあたる谷深部１３８Ｄと、２つの凸レンズ部１３９の境界にあたる谷浅部１３８Ｂを結んだものになっている。

谷１３８を、谷浅部１３８Ｂとそれより深い谷深部１３８Ｄとを連ねた形状とすることにより、境界の平面形状が六角形の凸レンズ部１３９において、同心円状の斜面を有することができるため、等方的な光の配光を実現することができる。

凸レンズ部１３９のｘ方向の間隔ｐ３１、ｙ方向の間隔ｐ３２はそれぞれ１．０ｍｍ、０．８９ｍｍ、ｚ方向の深さｄ１は０．７ｍｍである。深さｄ１が小さい方がマルチレンズ板１３７の厚さを薄くできるため、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。間隔ｐ３１は、光源のパターンが見えにくくなるという観点から、光源間隔（光源群間隔）Ｌ_Ｘの１／３以下であることが好ましく、１／１０以下であることがより好ましい。一方、間隔ｐ１があまり小さくなると、製作が困難になることに加え、光の回折効果が無視できなくなるため、光の波長を０．５μｍとしてその１０倍以上である０．００５ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることがより好ましい。

図１４に、マルチレンズ板１３７の、谷浅部１３８Ｂを結ぶ断面における、更なる断面拡大図を示す。凸レンズ部１３９の斜面の断面形状は連続的な曲線となっているが、説明のため、第１斜面１３９Ｐ、第２斜面１３９Ｑ、第３斜面１３９Ｒからなるものとする。

第１斜面１３９Ｐは、凸レンズ部１３９の境界付近に位置する斜面であり、第２斜面１３９Ｑよりｚ軸とのなす角が大きい領域である。

第２斜面１３９Ｑは、凸レンズ部１３９の境界あるいは第１斜面１３９Ｐを取り囲む領域であり、ｚ軸と接線１３９Ｓとのなす角度が最も急峻な（小さい）角度θ_０となる部分を含む領域であり、角度θ_０により入射光線が屈折されて、マルチレンズ板１３７の斜め配光に寄与する。

第３斜面１３９Ｒは、凸レンズ部１３９の境界、第１斜面１３９Ｐあるいは第２斜面１３９Ｑを取り囲む領域であり、第２斜面よりもｚ軸とのなす角度が大きい領域である。

なお、凸レンズ部１３９は、第３斜面１３９Ｒを備えず、第１斜面１３９Ｐ及び第２斜面１３９Ｑのみで構成されていてもよく、第２斜面１３９Ｑのみで構成されていてもよい。

＜変形例１＞
実施形態１の構成として、光源１２３からの光を拡散パネル１２５に入れて、その後でマルチレンズ板１２７（あるいはマルチレンズ板１３７）を介して出射する構造の照明器具１００を説明したが、拡散パネル１２５を省略してもよい。その場合、輝度不均一性が生じやすくなるが、光源１２３とマルチレンズ板１２７との距離Ｄ_Ｚを光源間隔Ｌ_Ｘに比べて大きくすることにより、輝度不均一性を低減することができる。

＜変形例２＞
また、光源１２３からの光をマルチレンズ板１２７（あるいはマルチレンズ板１３７）に入れ、その後で拡散パネル１２５を介して光を出射する構造としてもよい。その場合、マルチレンズ板１２７により広配光となった光が拡散パネル１２５により等方的に拡散されるため、「広配光」という効果は減少するが、距離Ｄ_Ｚを小さくしても輝度不均一性の少ない「薄型」に適した構造になる。

＜変形例３＞
マルチレンズ板１２７において、光が出射する側である仮想光出射面に凹レンズ部を設けてもよい。その場合、マルチレンズ板１２７を裏返して用いるだけで、出射光が最大となる角度を変えることが可能になる。また、マルチレンズ板の仮想光入射面と仮想光出射面の両方にレンズ部（凹レンズ部又は後述する凸レンズ部）を設けてもよい。

＜実施形態２＞
＜構成＞
本実施形態の照明器具２００の斜視図を図１５に示す。照明器具２００は、配線ダクト２８０に取り付けが可能なスポットライト型照明器具であり、照明制御装置１７０により制御可能である。

以下の説明では図１５におけるｚ軸を基準に、前であるｚ方向（ｚ軸）、ｚ軸に直交し上向きの方向であるｙ方向、ｚ軸に直交する２軸のうち、ｚ・ｙ方向に対して直交する方向をｘ方向と記載することがある。

図１５において、照明器具２００は灯体２１０を備え、灯体２１０の側面に回転可能に取付けられたアーム２７０、アーム２７０の他端にあり、配線ダクト２８０に取り付けられる取付部２７８を備える。アーム２７０の内部には、配線ダクト２８０に供給された商用電力を電源２２５に伝えるための電灯線２３８がある。

照明器具２００の光軸であるｚ軸は、取付部２７８に対するアーム２７０のΦ方向の回転により、水平方向に回すことができる。また、アーム２７０に対する灯体２１０のθ方向の回転により、下向きから上向きの適当な方向に向きを変えることができる。

図１６は照明器具２００のｚ軸を含む一部側面・一部断面図である。照明器具２００の内部には、ヒートシンク２２１、ＣＯＢ型ＬＥＤである光源２２３、反射板２２８、マルチレンズ板２２７、電源２２５、ワイヤレスモジュール２２６を備える。ワイヤレスモジュール２２６は電源２２５に接続されたソケットに対して着脱可能である。マルチレンズ板２２７は実施形態１の凹レンズ部集積型のマルチレンズ板１２７と同じ構造であり、灯体２１０に入るようにサイズのみ変更したものである。

図１７は光源２２３の平面図である。縦２．８ｍｍ・横３．５ｍｍの表面実装型ＬＥＤパッケージ２２３Ａ（赤色）、２２３Ｂ（黄白色）、２２３Ｃ（青白色）を、それぞれ１６個、基板２２２上に実装している。調光率を例えば３％程度にした場合には、マルチレンズ板２２７に個別のＬＥＤのイメージが見えるが、調光率を通常の値にすると輝度が高くなり、マルチレンズ板２２７を直接見ることができなくなる結果、個別のＬＥＤイメージが見えて色ムラが生じる問題は起こらない。

図１８（ａ）に照明器具２００の配光特性（角度θ方向に対する光度（ｃｄ）の分布）を示す。照明器具２００においては、光源２２３を発した光がマルチレンズ板２２７によって斜め横方向に曲がるため、図１８（ａ）より１／２ビーム角１０２°という、スポットレンズとしては広い配光特性が得られた。図１８（ａ）に示す通り光度が最大になるのは２５～３０°である。なお、実施形態１と同じ凹レンズ部集積型のマルチレンズ板２２７を用いているが、実施形態１と光源の配置が異なることと、実施形態１で用いた拡散パネルを用いていないため、配光特性は若干異なる。

図１８（ｂ）に照明器具２００による照度特性（光源からの距離を縦軸、光軸に対する距離を横軸とする５００、２００、１００、５０、２０ｌｘの等照度曲線）を示す。光源の全光束は１０００ｌｍと仮定している。図１８（ａ）を見るとｚ軸方向において光度が小さくなっているが、図１８（ｂ）によればｘ・ｙ方向について１／２照度角７９°であり、比較的均一な照度分布が得られた。この理由は、斜め方向では光源からの距離が長くなり照度が減少することに加え、光が斜め入射となることによる照度の減少もあるが、斜め方向における光度の増大がその照度の減少を補うためである。

＜実施形態３＞
＜概要＞
本実施形態に係る照明器具３００の斜視図を図１９に示す。照明器具３００は、天井に直付けされた器具本体３１０と、器具本体３１０に取り付けられた光源ユニット３２０からなる。器具本体３１０と光源ユニット３２０が分離可能であるため、器具本体３１０を天井に取り付けるためのネジまたは吊ボルトを光源ユニット３２０によって隠すことができる。照明装置の幅は一例として２ｃｍ、長さは一例として１２０ｃｍであり、照明器具１００に比べて短手方向の幅が狭く、デザイン性が考慮された器具形状になっている。

器具本体３１０と光源ユニット３２０の断面図を図２０（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。

＜器具本体＞
器具本体３１０は、下面が開口した箱状の筐体３１５、バネ係止部３１１及びコネクタ３１２を備える。

＜光源ユニット＞
光源ユニット３２０は、取付板３２１、基板３２２、光源３２３、カバー３２４、電源３２５、ワイヤレスモジュール３２６、取付バネ３２７、コネクタ３２８、及び図２１を用いて説明する拡散パネル３３１、マルチレンズ板３３３を備え、カバー３２４は、カバー端面（カバー左端面３２４Ｌ及びカバー右端面３２４ｒ）を備える。複数の光源ユニット３２０をカバー端面同士が向き合うように並べて、複数の光源ユニット３２０全体を、連続した長い光源とすることができる。

基板３２２は、長尺状のプリント基板であって、表面実装型ＬＥＤからなる複数の光源３２３が長手方向に間隔を空けて列状に配されてなる。光源３２３の列数は１列としている。

光源ユニット３２０の取付バネ３２７は器具本体３１０のバネ係止部３１１に取り付けられる。コネクタ３２８は器具本体３１０のコネクタ３１２に接続され、商用電力が電源３２５に供給される。

電源３２５は、商用交流電力を直流に変換し、３色のＬＥＤをそれぞれ駆動するよう、３チャンネルの駆動出力を有しており、各駆動出力は、外部からの制御信号で制御できる。本実施例においては、制御信号は無線で伝送されてワイヤレスモジュール３２６に受信され、ワイヤレスモジュール３２６が制御信号を電源３２５に送り、電源３２５が制御される。制御信号によって３チャンネルの駆動出力が独立に制御されることにより、光源ユニット３２０は３つのＬＥＤの色度で囲まれた任意の色度で発光することができる。

＜光源ユニット＞
光源ユニット３２０は、ｘ・ｚ方向を含む断面図である図２１に示すように、上述の構成要素に加え、拡散パネル３３１、マルチレンズ板３３３を備える。拡散パネル３３１の光入射面は光源３２３の光出射面からＤ_Ｚ＝１．１ｍｍの距離に位置している。

カバー３２４は、比較的透明なカバー前面部３２４Ａ、光拡散性を有するカバー側面部３２４Ｂ、拡散パネル３３１及びマルチレンズ板３３３を固定するための突起３２４Ｃを備える。拡散パネル３３１は拡散パネル１２５と同じ、マルチレンズ板３３３はマルチレンズ板１２７と同じく、仮想光入射面に凹レンズ部がハニカム状に配置された、ほぼ同じ設計のマルチレンズ板であり、外形のサイズだけが異なる。カバー前面部３２４Ａとカバー側面部３２４Ｂは、二色成形法により一体的に押し出し成形される。カバー３２４の材質は樹脂であり、ポリカーボネート又はアクリルが好適に用いられる。なお、マルチレンズ板３３３として、凸レンズ部集積型のマルチレンズ板１３７相当のものを用いてもよい。

拡散パネル３３１の光出射面とマルチレンズ板３３３の仮想光入射面との距離は、接触しているか、０．２ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより照明器具の薄型化が実現できる。

＜配光特性＞
本実施形態においても、真下方向の配光が抑えられる結果として、広がった配光特性が得られるため、光源間隔を従来に比べて広げても、机上面の照度の均一性をある程度維持することができる。

＜実施形態４＞
＜概要＞
本実施形態に係る照明器具５００は、いわゆるシーリングライトであり、ほぼ軸対称な配光特性を有する。

＜構成＞
図２２（ａ）の左側は照明器具５００の正面図、右側は正面方向から見た断面図である。図２２（ｂ）の上側は照明器具５００の平面図（照明器具を天井に設置した状態では下から見た正面図）、下側はセードとも呼ばれるカバー５２４を外した状態における内部の正面図である。

図２２（ａ）に示すように、取付アダプタ５１０は天井に設置された引掛シーリング、あるいはローゼットに取り付け可能な部分であり、照明器具５００の他の部分と分離可能である。カバー５２４は、カバー前面部５２４Ａとカバー側面部５２４Ｂを備える。ベース５２１の上に基板５２２及び電源５２５が取り付けられている。

図２２（ｂ）より、ベース５２１の上に５枚の基板５２２が取り付けられている。基板５２２には３３個の表面実装型ＬＥＤである光源５２３が、４列実装されている。

＜照明器具の天井への取付＞
天井に設けられた引掛シーリング、あるいはローゼットに、取付アダプタ５１０のプラグ兼固定部を回して取り付ける。取付アダプタ５１０に対して、カバー５２４を外した照明器具５００のベース５２１の穴部分を上に向けて入れると、取付アダプタ５１０の突出部５１２（ツメ）がベース５２１と接触して内側に移動し、さらにベース５２１を上に移動させると、取付アダプタ５１０の突出部５１２が元の状態になってベース５２１を支えることにより、ベース５２１が取付アダプタ５１０に取り付けられる。その際、クッション５２８が天井に当たることにより、照明器具５００を天井と平行に設置することができる。そのあとでカバー５２４をベース５２１に取り付ける。

＜マルチレンズ板の設置＞
光源５２３の間隔Ｌ_Ａは、例えば最小２４ｍｍである（間隔Ｌ_Ａは必ずしもｘ方向やｙ方向の距離ではない）。それに対し、マルチレンズ板５２７の光入射面は、光源５２３の表面から間隔Ｌ_Ａと同じ距離Ｄ_Ｚ（２４ｍｍ）だけ離して、マルチレンズ板支持部５２６により設置されている。マルチレンズ板５２７の凹レンズ部間隔ｐ１は前述の通り１ｍｍと、Ｌ_Ａの１／１０よりも小さいため、マルチレンズ板１２７の光出射面においてもほとんど光源のイメージが生じない。そして、図２２（ａ）に示す矢印方向である斜め方向を中心として光が進むため、カバー５２４において光源のイメージが生じない程度に拡散度を小さくする、すなわち透明に近づけることが可能となり、光取り出し効率が向上する。

＜変形例その他＞
以上、本発明に係る照明器具の実施形態を説明したが、例示した照明器具を例えば以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施形態で示した通りの照明器具に限られないことは勿論である。

マルチレンズ板におけるレンズ部の配置として、ハニカム状の配置の例を述べたが、ｘ方向及びｙ方向に繰り返し２次元的に配置されている格子状など、他の２次元的な配置であってもよい。

凹レンズ部集積型のマルチレンズ板における凹レンズ部の間に、稜線頂点及び稜線鞍部を有する稜線がある例を述べたが、稜線の仮想入射面からの距離は特に限定されない。凸レンズ集積型のマルチレンズ板における谷部についても、谷深部及び谷浅部がある例を述べたが、谷の仮想入射面からの距離は特に限定されない。

実施形態１、３は、それぞれシステム天井用照明器具、器具本体・光源ユニット分離型照明器具を例として、マルチレンズ板及び拡散パネルを備えた照明器具の構成を説明したが、例えば比較的透明な前面カバー部を有する実施形態３の構成を別の実施形態に適用するなど、適宜実施形態の構成を他の実施形態における照明器具に適用してもよい。

光学部品の拡散性として分散度という指標がある。０度方向の光（通常はレーザ光）を入射したときの、０度方向の透過光量に対する所定の角度の透過光量である拡散分布を求め、０度の透過光量に対して５０％の透過光量になる角度を分散度と定義する。拡散パネルの光拡散性は、分散度が５度以上であることが好ましく、１０度以上が更に好ましい。一方比較的透明なカバーの分散度は４度以下であることが好ましく、２度以下であることが更に好ましい。また、マルチレンズ板の分散度も、４度以下であることが好ましく、２度以下であることが更に好ましい。分散度の他にヘイズ値により拡散性を規定してもよい。

拡散パネルに光拡散性を与えるために、光拡散材が混入されている場合を説明したが、光入射面又は光出射面を粗面とすることによっても光拡散性を与えることができる。光拡散材を混入し、さらに光入射面又は光出射面を粗面としてもよい。

光源は、基板に実装せずに、枠１３０、取付板３２１、ベース５２１などに直接実装してもよい。

各光源に、例えば配光を広げるレンズをそれぞれ搭載してもよい。その場合、レンズによる配光角の増大と、本発明によるマルチレンズ板による配光角の増大の相乗効果により、さらに広い配光角を実現することができる。

基板は、プリント基板に限られず、メタルコア基板（金属板表面に絶縁膜を設け、その上に配線パターンを設けた基板）を用いてもよく、表面に配線パターンを形成したセラミック基板を用いてもよい。このように基板の材料は特に限定されない。また、ＣＯＢ型ＬＥＤのボード部分や表面実装型ＬＥＤのパッケージ部分に基板としての役割を担わせ、プリント基板などを用いなくてもよい。

本発明の各部構成は上記実施形態及び変形例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記照明器具の各部構成は、ＬＥＤに係る照明器具に限定されていない様々な照明器具に適用することが出来る。

上述の実施形態及び各変形例を、部分的に組み合せてもよい。

１００、２００、３００、５００ 照明器具
１１０、３１０ 器具本体
１１２ 凹部
１１４、２２５、３２５、５２５ 電源
１１５、２２６、３２６ ワイヤレスモジュール
１２０、３２０ 光源ユニット
１２２、２２２、３２２、５２２ 基板
１２３、１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、２２３、３２３、５２３ 光源
１２３Ｇ 光源群
１２５、３３１ 拡散パネル
１２７、１３７、２２７、３３３、５２７ マルチレンズ板
１２７Ｆ、１３７Ｆ 仮想光入射面
１２７Ｂ、１２７ＢＲ、１３７Ｂ 光出射面
１２８ 凹レンズ部
１２８Ｐ、１３９Ｐ 第１斜面
１２８Ｑ、１３９Ｑ 第２斜面
１２８Ｒ、１３９Ｒ 第３斜面
１２８Ｓ、１３９Ｓ 接線
１２９ 稜線
１２９Ｂ 稜線鞍部
１２９Ｐ 稜線頂点
１３０ 枠
１３９ 凸レンズ部
１３８ 谷
１３８Ｂ 谷浅部
１３８Ｄ 谷深部
１７０ 照明制御装置
１７１ タッチパネル
１７２ 無線通信部
１７３ 照明制御プログラム
１８０ 空調機器
１９０、１９１ 天井板
１９５ Ｔバー
１９９ システム天井
２１０ 灯体
２３８ 電灯線
２７０ アーム
２７８ 取付部
２８０ 配線ダクト
３１１ バネ係止部
３１２、３２８ コネクタ
３１５ 筐体
３２１ 取付板
３２４、５２４ カバー
３２４Ａ、５２４Ａ カバー前面部
３２４Ｂ、５２４Ｂ カバー側面部
３２４Ｃ 突起
３２７ 取付バネ
５１０ 取付アダプタ
５１２ 突出部
５２１ ベース
５２６ マルチレンズ板支持部
５２８ クッション

Claims (7)

1. 複数の光源と、マルチレンズ板を備えた照明器具であって、
   前記マルチレンズ板は、仮想光入射面又は仮想光出射面に複数のレンズ部が２次元的に配置されたものであり、前記複数のレンズ部の境界の形状は六角形であり、
   前記レンズ部は、前記レンズ部の中心を取り囲む斜面を備え、
   前記斜面のうち最も急峻な斜面において、前記仮想光入射面又は前記仮想光出射面の法線に対する角度が、３５°以上６０°以下であり、
   前記マルチレンズ板を出射した光は、光軸方向に直交するｘ方向及びｙ方向のそれぞれの断面において、前記光軸方向から斜めの方向において光度の最大値が得られ、
   前記レンズ部の中心の間隔は、前記光源の間隔の１／３以下である
   照明器具。
2. 前記レンズ部の中心の間隔は、前記光源の間隔の１／１０以下である
   請求項１記載の照明器具。
3. 前記レンズ部が凹レンズ部であり、凹みの深さは２ｍｍ以下である、
   請求項１又は２記載の照明器具。
4. 前記レンズ部の中心の間隔は、ｘ方向及びｙ方向とで異なる
   請求項１又は２記載の照明器具。
5. 前記照明器具は、さらに、前記光源と前記マルチレンズ板の間に光拡散性を有する板である拡散パネルを備え、
   前記光源と前記拡散パネルの前記光源側の面との距離をＤ_Ｚとして、前記拡散パネルの前記マルチレンズ板側の面と、前記マルチレンズ板の前記拡散パネル側の面との距離が、Ｄ_Ｚの１／１０以下である、
   請求項１又は２記載の照明器具。
6. 前記光源は複数あり、複数の前記光源が列状に配置されている、
   請求項１又は２記載の照明器具。
7. 前記光源はランバーシアン配光特性を有し、前記照明器具の１／２ビーム角が１２５°以上１６０°以下である、
   請求項１又は２記載の照明器具。