JP2007088377A - Lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の範囲に仮想的に広い範囲から発光する光を均一な明るさで照射し、対象物に影を生じさせない状態で観視するのに適する、例えば、精密作業などを行うときの照明に適する照明装置の構成に係るものである。 The present invention irradiates light emitted from a virtually wide range to a predetermined range with uniform brightness, and is suitable for viewing in a state where no shadow is generated on an object, for example, when performing precision work, etc. The present invention relates to a configuration of an illumination device suitable for the illumination.
従来の、この種の照明装置90の構成としては、図7、及び、図8に示すように、複数のLED素子91を、例えば縦横のマトリクス状に基板92上に整列させて取付けると共に、それぞれのLED素子91に対応させて、凸レンズ93(フレネルレンズでも可)を設け、各LED素子91からの光が、平行光線、若しくは、適度の拡がりを有する光線として投射されるようにする。
As a configuration of a
従って、前記凸レンズ93も一枚のレンズ基板93a上に全てが配置されるものとなり、前記LED素子91の全てを点灯すると、上記したレンズ基板93aも全面が発光するものとなる。このようにすることで、それぞれのLED素子91からの光は、ほぼレンズ基板93aの発光面積を有する平行光線を照射するのもとなり、この発光面積以内では、ほぼ無影の照明が行われるものとなる。
Accordingly, all the
なお、上記に使用するLED素子91は、青色発光を行うLED素子91を、前記LED素子91からの光を受けて黄色発光する蛍光体を添加したエポキシ樹脂でモールディングを行い白色化したものでも良く、或いは、より紫外線寄りの発光を行うLED素子91にR(赤)、G(緑)、B(青)三色の蛍光体を添加した樹脂でモールディングを行ったものでも良い。更には、例えば、ブラウン管、液晶表示器のように、LED素子91自体がR、G、Bの発光を行うものを組合わせ、混色により白色が得られるようにしても良い。
しかしながら、上記した従来の構成の照明装置90の場合、光源であるLED素子91からの光を、白熱電球のフィラメントと、回転放物面とした反射鏡とを組合せたときのように、照度が均一で、形状も所望のものに近いスポットを得ることが困難であり、得られる配光が、いわゆる切れの悪いものと成りやすく、例えば、歯科医用の無影灯として使用する場合、配光が口腔の部分のみに収まらず患者の視野にも達するものとなって眩惑を生じさせ、不快感を与えるものとなる配光的な問題点を生じるものとなる。
However, in the case of the
また、LED素子91は構造的に反射鏡と組合わせるのが困難であり、レンズなどと組合わせたときの光量の捕捉率が低く、LED素子91自体が発光している光量の全てを有効に利用することが困難であり、従って、同じ明るさの照明装置90を得るためにも、LED素子91の数が増えるなど、構成が煩雑化する問題点も生じている。
In addition, the
本発明は、上記した従来の課題を解決するための手段として、白色、若しくは、三原色の発光色を有する複数のLEDランプと、前記LEDランプからの光をこれらLEDランプの各々に設けられ、指向性の制御、混色、明るさの均一化、照射形状の設定、の少なくとも1つ以上の機能を持つ形状に形成したライトガイド内に導入し透過させた光を対物レンズで所望の位置に集合させ、これら、ライトガイド、及び、対物レンズからの光の総合で所望の位置への結像により所望の形状の配光を形成することを特徴とする照明装置を提供することで、課題を解決するものである。 According to the present invention, as means for solving the above-described conventional problems, a plurality of LED lamps having white or three primary colors are provided, and light from the LED lamps is provided in each of these LED lamps. The light introduced into and transmitted through a light guide formed into a shape having at least one function of control of color, color mixing, uniformity of brightness, and setting of irradiation shape is collected at a desired position by an objective lens. The present invention solves the problems by providing an illumination device characterized by forming a light distribution of a desired shape by forming an image at a desired position by combining the light from the light guide and the objective lens. Is.
本発明により、LEDランプの上面(発光面)に、ほぼ密着する状態で、断面が所望する配光特性の形状としたライトガイドを取付けると共に、このライトガイドをLEDランプとレンズとの間で、レンズで投影するのに適する面積に徐変することで、レンズに入射する光の損失を少なくすると共に、前記レンズによる投影像を切れの良いものとして、所望の配光特性が得られるものとする利点がある。 According to the present invention, a light guide having a desired light distribution characteristic in cross section is attached to the upper surface (light emitting surface) of the LED lamp, and the light guide is attached between the LED lamp and the lens. By gradually changing to an area suitable for projection with a lens, loss of light incident on the lens is reduced, and the projected image by the lens is sharp, and desired light distribution characteristics are obtained. There are advantages.
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。まず、図1〜図2は、照明装置1において、1つのLEDランプ12に対して、各1個のライトガイド13と、対物レンズ14を使用する構成について説明する。なお、本発明では、以下にも説明するように、前記LEDランプ12とライトガイド13との入射面13aとを相似とし、面積もほぼ同一とするために、LEDランプ12としては1体のケースに複数のLEDチップが封止され、総合の発光面積を略2mm×5mmとしたものが採用されている。
Below, this invention is demonstrated in detail based on embodiment shown in a figure. First, FIGS. 1 to 2 illustrate a configuration in which one
図1及び図2に符号10で示すものは、本発明に係る照明装置1の発光ユニットを示すものであり、この発光ユニット10は、ガラスエポキシ回路基板など基板11上に取付けが行われたLEDランプ12と、該LEDランプ12の表面と入射面13aを対峙させ、反対側に射出面13bが設けられたライトガイド13と、このライトガイドの射出面13bを適宜な倍率として投影する対物レンズ14とからで構成されている。
1 and 2 indicate a light emitting unit of the lighting device 1 according to the present invention. The
なお、図1では構成を明確化するために光学的な構成についてのみ示してあるが、実際の実施に当たっては、図2に示すように、対物レンズ14とライトガイド13、及び、LEDランプ12などを所定の位置に保持するための、LEDランプ12と、ライトガイド13とを保持するための光源ホルダ16、この光源ホルダ16を所定位置に取付けるベース17、前記ベース17と対物レンズ14とを接続し、前記射出面13bと対物レンズ14とを所定の間隔に保つ支柱18なども設けられている。
In FIG. 1, only the optical configuration is shown to clarify the configuration. However, in actual implementation, as shown in FIG. 2, the
なお、本発明では、前記LEDランプ12は原則として高効率の白色LEDを光源として考えているが、これはR、G、B三原色のLEDランプからの光の混色でも良く、或いは、白色LEDと例えば赤色のLEDランプとの混色でも良く、要は観視する物体の形状、色彩などの見え方を明確とする光の色であれば良い。
In the present invention, the
ここで、発明者は前記ライトガイド13を設けてLEDランプ12からの光を一方向に向かわせ、効率良く対物レンズ14に入射させると共に、前記ライトガイド13の出射面13bの形状を所望の配光特性の形状に類似させておき、この形状を照射面に投影することで、いわゆる切れが良く、必要な部分のみが照射される配光形状の照明装置が得られると考え、その条件を得るために、前記ライトガイド13に対する検討を行った。
Here, the inventor provides the
歯科用無影灯を想定した場合、配光パターンHは照射面積が220mm×80mmの矩形である。そして、このときには医師などの作業スペースとして前記照明装置1から照射面(患者の口腔)までの空間として約700mmが必要とされている。よって、上記の照射面積と、ライトガイド13の出射面13bの面積との大きさの比から、前記対物レンズ14による投影倍率を設定することができる。
Assuming a dental surgical light, the light distribution pattern H is a rectangle having an irradiation area of 220 mm × 80 mm. At this time, about 700 mm is required as a space from the illumination device 1 to the irradiation surface (oral cavity of the patient) as a work space for a doctor or the like. Therefore, the projection magnification by the
ここで、前記LEDランプ12に、蛍光体により白色発光を行うものを採用した場合、発明者の検討の結果によると、発光が行われた時点で光に拡散成分を多く含んでおり、図3に示すライトガイド13の長さLを長くすることで内部反射により光の均一性は向上し、入射面13aにおいて光ムラ、色ムラなどを生じていたとしても、出射面13bから射出される光には光ムラ、色ムラなどを生じないものとすることができる。
Here, when the
しかしながら、前記した内面反射は平行する二辺間で行われるものとなるので、光の方向性は変わることはなく、かなり、広い範囲に拡散し、一部の光は対物レンズ14に入射せず、すり抜けるものを生じる。即ち、対物レンズ14の光束捕捉率が低下し、配光が暗くなると共に、配光形状も切れが悪くなる。
However, since the above-mentioned inner surface reflection is performed between two parallel sides, the directionality of light does not change, it is diffused over a wide range, and part of the light does not enter the
そこで、発明者は前記ライトガイド13に対し、(入射面13aの面積)<(出射面13bの面積)となる形状を与えた。現実には、入射面13aの寸法(面積)は、2.5mm×5.9mm(14.7mm2)であるのに対して、出射面13bの寸法(面積)は、4.9mm×12.6mm(61.7mm2)と約4.2倍としてある。
Therefore, the inventor provided the
このようにすることで、前記ライトガイド13内で内面反射する光は、光の進行方向に広がる面で内面反射を行うときには、前記内面が広がっている角度の半分の角度だけ中心方向に進行方向を変えるものとなり、即ち、収束する。但し、その収束の度合いは内面反射の回数により異なるので、好ましい収束度が得られる回数の内面反射を生じる長さLを定めることが必要となる。
By doing in this way, when the light reflected on the inner surface in the
このときに、上記の説明でも明らかなように内面反射の回数は、前記ライトガイド13の長さLのみにより定まるものでなく、前記入射面13aから出射面13bに到る傾斜(拡がり)によっても影響を受けるものとなるので、双方を調整することで、最適条件が得られる傾斜、及び、長さLを求めれば良い。
At this time, as apparent from the above description, the number of internal reflections is not determined only by the length L of the
発明者の、試作、検討の結果では、前記ライトガイド13の側面の傾斜角は20°以下の範囲に設定するときが好結果が得られやすく、また、長さLは、出射面13bの径、若しくは、断面が長方形である場合はその長辺の長さMの0.5倍以上となる長さとする範囲で組合せを設定するときが好結果を得られる可能性が高いものであった。
As a result of the inventor's trial manufacture and examination, good results are easily obtained when the inclination angle of the side surface of the
また、当然であるが、前記ライトガイド13の入射面13aと、この入射面13aに光を入射させるLEDランプ12の発光部形状とは、例えば、入射面13aの形状が長方形であれば、LEDランプ12の形状も長方形であるときが、LEDランプ12からのからの光が効率良くライトガイド13に取り込めるものとなり、光の利用効率が向上する。
Of course, the
図4は、上記説明のようにして構成した照明装置1の全体構成の例であり、ここでは、発光ユニット10は8個が使用され、照明装置1は歯科医用の無影灯として使用される時の例で示してある。なお、実際には、発光ユニット10を保持するためのケース2、或いは、図示は省略するが照明装置1の照射方向を自在に調整するジョイントなどが設けられている。
FIG. 4 is an example of the overall configuration of the illumination device 1 configured as described above. Here, eight
そして、この実施形態における照明装置1では、各発光ユニット10からの光は、全てが所定の配光パターンHの全面に光を配布するようにされているが、これは、それぞれの発光ユニット10がほぼ平行光線を発し、総合として配光パターンHを形成する方式としても良いものである。
And in the illuminating device 1 in this embodiment, all the light from each
以上のようにして、構成した照明装置1の測定結果を示すとLEDランプ12(発光面積10mm2)光束を約120lm(4.5W)、照射面積を220mm×80mm程度とした場合、6個の発光ユニット10の組合わせ(消費電力27W)で、55Wのハロゲンランプを光源とした無影灯と同等の照度が得られ約50%の省電力が可能であることが明らかとなった。(図4は8個の発光ユニット10を使用した例が示してある)。
The measurement result of the illumination device 1 configured as described above is shown. When the LED lamp 12 (
よって、本願発明によれば、効率の良い発光ユニット10の必要数で所望の明るさの照明装置1が構成できるので、全体的に小型軽量化が可能となり、また、フィラメントのように直接に大量の赤外線を放出する光源を使用しないので、赤外線透過型反射鏡など患者側に達する赤外線を減量させる装置も不要であり、構成も単純化する。
Therefore, according to the present invention, the illuminating device 1 having a desired brightness can be configured with the required number of efficient light-emitting
更には、本発明ではライトガイド13の出射面13bに形成された形状が、前記対物レンズ14で投影され、配光形状が形成されるものであるので、前記出射面13bの形状を変化させることで、例えば、円形、楕円系など自在なるので、照明装置1としては、配光形状に対して自由度が高いものが得られる。
Furthermore, in the present invention, since the shape formed on the
図5に示すものは、本発明に係る照明装置1の別の実施形態であり、前の実施形態では、それぞれのライトガイド13に対応して対物レンズ14を設けるものであったが、この第二実施形態では複数のライトガイド13に対して1個の対物レンズを組合わせたものである。
FIG. 5 shows another embodiment of the illumination device 1 according to the present invention. In the previous embodiment, the
この第二実施形態においては、図5、図6にも示すようにライトガイド13Aは、シリンドリカル対物レンズ15の円筒中心軸Zに沿いの複数が1列に整列された形状とされている。このように構成することで、前記円筒中心軸Zを水平に設置したときの配光特性の形成は、前記ライトガイド13A側で左右方向の拡がりを設定すれば良く、シリンドリカル対物レンズ15で上下方向の拡がりを設定すれば良く、正面から見た形状を前の実施形態以上に薄型化、小型化した照明装置1の形成が可能となる。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the
図6は、平面図であり、前の実施形態では、各発光ユニット10からの光が配光パターンHで重なるように、それぞれの発光ユニット10を、左右方向と上下方向とに微調整する必要があったが、この別の実施形態では、ライトガイド13Aを中心に向けるのみで良く、例えば、ライトガイド13Aを取付ければそれぞれが自動的に必要な方向を向くように機構的に設計することも可能であり、製造コストの低減も期待できるものとなる。
FIG. 6 is a plan view, and in the previous embodiment, it is necessary to finely adjust each
なお、この第二実施形態における照明装置では、発光ユニット10を8個使用することで、55Wのハロゲンランプを光源とした無影灯と同等の照度が得られ、このときの消費電力は36Wであり、依然としてハロゲンランプよりも省電力であり、また、発熱も少なく、患者などに対する不快感も少なくできる。
In addition, in the illuminating device in this 2nd embodiment, the illumination intensity equivalent to the operating light which used the 55W halogen lamp as a light source is obtained by using eight
なお、この第二実施形態においては、図6にも示したようにライトガイド13Aの出射面13bの長辺側を円弧状とすることで、左右方向の照射幅を狭めると共に、明暗の差、いわゆる、配光の切れも向上させることができる。また、前記円筒中心軸Zと直交方向は、上述のようにシリンドリカル対物レンズ15側で制御するので、同一板厚であっても良く形成も簡易である。
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the long side of the
上記の説明は主として歯科医用の無影灯の例で説明したが、LEDを光源として所定の配光特性を形成する灯具としての用途であれば、如何なる灯具であっても適用できる。尚、このときに灯具からの光線は可視光であっても、赤外線など不可視光であって応用可能である。 Although the above description has been mainly described with respect to an example of a dentistless surgical lamp, any lamp can be applied as long as it is used as a lamp that uses a LED as a light source to form a predetermined light distribution characteristic. At this time, the light from the lamp can be visible light or invisible light such as infrared rays.
1…照明装置
2…ケース
10…発光ユニット
11…基板
12…LEDランプ
13、13A…ライトガイド
13a…入射面
13b…出射面
14…対物レンズ
15…シリンドリカル対物レンズ
16…光源ホルダ
17…ベース
18…支柱
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device 2 ...
Claims (7)
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012080981A (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-26 | Takara Belmont Co Ltd | Medical lighting system |
US8292471B2 (en) | 2009-01-09 | 2012-10-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Light source |
JP2013197007A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Stanley Electric Co Ltd | Optical module for led lighting and local lighting fixture using optical module for lighting |
US8556456B2 (en) | 2009-04-02 | 2013-10-15 | Koninklijke Philips N.V. | Light emitting device and luminaire |
KR101334168B1 (en) * | 2012-09-19 | 2013-11-29 | 주식회사 케이피씨 | Measuring and testing apparatus for led astral light |
US8628220B2 (en) | 2009-01-09 | 2014-01-14 | Koninklijke Philips N.V. | Light source |
KR101431208B1 (en) * | 2013-02-19 | 2014-08-19 | 한국광기술원 | Color mixing led module |
CN104075252A (en) * | 2014-04-18 | 2014-10-01 | 友达光电股份有限公司 | Light source modulation device, light source device and backlight module |
RU2592720C2 (en) * | 2010-11-23 | 2016-07-27 | Сварко Футурит Феркерсзигнальзюстеме Гез.М.Б.Х. | Colour mixing collecting optical system |
CN106642017A (en) * | 2017-01-10 | 2017-05-10 | 深圳市大族元亨光电股份有限公司 | Lens of reducing reflected light degree of three-in-one SMD LED lamp |
-
2005
- 2005-09-26 JP JP2005278282A patent/JP2007088377A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8292471B2 (en) | 2009-01-09 | 2012-10-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Light source |
US8628220B2 (en) | 2009-01-09 | 2014-01-14 | Koninklijke Philips N.V. | Light source |
US8556456B2 (en) | 2009-04-02 | 2013-10-15 | Koninklijke Philips N.V. | Light emitting device and luminaire |
JP2012080981A (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-26 | Takara Belmont Co Ltd | Medical lighting system |
RU2592720C2 (en) * | 2010-11-23 | 2016-07-27 | Сварко Футурит Феркерсзигнальзюстеме Гез.М.Б.Х. | Colour mixing collecting optical system |
JP2013197007A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Stanley Electric Co Ltd | Optical module for led lighting and local lighting fixture using optical module for lighting |
KR101334168B1 (en) * | 2012-09-19 | 2013-11-29 | 주식회사 케이피씨 | Measuring and testing apparatus for led astral light |
KR101431208B1 (en) * | 2013-02-19 | 2014-08-19 | 한국광기술원 | Color mixing led module |
CN104075252A (en) * | 2014-04-18 | 2014-10-01 | 友达光电股份有限公司 | Light source modulation device, light source device and backlight module |
CN106642017A (en) * | 2017-01-10 | 2017-05-10 | 深圳市大族元亨光电股份有限公司 | Lens of reducing reflected light degree of three-in-one SMD LED lamp |
CN106642017B (en) * | 2017-01-10 | 2022-12-27 | 深圳市大族元亨光电股份有限公司 | Lens for reducing reflection degree of 3-in-1 surface mounted LED lamp |
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