JP2009245910A - 遠距離到達ｌｅｄ照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤチップから周辺に拡散する光をリフレクタと集光レンズで効率よく集光し、それを遠くにある対象物の大きさに合わせた所望のスポットに所望の照度で収束させるための光学的手段を提供する。
【解決手段】一方の端面が発光方向に指向性を持つ略円錐状に成形されたレンズ（以下レンズ）の頂点に近接させてＬＥＤチップを配置し、円錐の頂角を変えることで、照射対象の距離及び照明スポットの大きさを任意に設定できるようにし、また、レンズの出光側に近接して設けた内部が空洞になっている円筒で、レンズ径以上に拡散しようとする光を封じ込めて遠距離にある対象物に導光し、かつ、レンズを取り囲むようにリフレクタを配し、レンズで集光出来なかった光を補足し、所定の方向に反射屈折させることで、出光効率を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠距離到達照明器具を、ＬＥＤを使用して実現しようとするものである。ＬＥＤは点光源で、対象物の所定の面積を所定の照度にするには、ＬＥＤチップの光を効率よく集光し、対象物に無駄なく収束させる技術が必要で、本発明は、それを実現するためのものである。

従来の遠距離照明器具には、高輝度、大容量のメタルハライドランプ等が主として用いられていが、昨今の喫緊の課題となっているＣＯ_２削減のニーズに対応するためには、消費電力が１／６から１／１０に削減可能なＬＥＤを使用した照明器具の開発が必須となっている。

ＬＥＤを使用して遠距離にある対象物を照明しようとする時、点光源であるＬＥＤチップからの光束を効率よく集光し、遠くにある対象物の大きさに合わせたスポットに収束させるには、従来の単一集光レンズを使用する手法やリフレクタや配光レンズを備えているがＬＥＤチップとの間に何も設置しない構成では、ＬＥＤチップからの光は所望の光路以外にも拡散し、概ね距離の二乗分の１に比例して照度が減少するために遠距離到達照明の実現は不可能だった。
特開２００８−１６３４１ 特開２００７−８０８６６ 特開２００６−２４３８１

本発明は、遠距離到達照明器具を、ＬＥＤを使用して実現しようとするものである。そのためには、ＬＥＤチップ２から周辺に拡散する光を、一方の端面が発光方向に指向性を持つ略円錐状に成形されたレンズ５（以下レンズ）で効率よく集光し、レンズ３の出光側端面に近接し、内部が空洞になっている円筒で、レンズ５で集光され外部に拡散しようとする光を封じ込めて対象物に導光し、かつレンズで補足し切れなかった光は、リフレクタ３で補足し、所定の方向に反射、屈折させるなど、光を効率よく、遠くにある対象物の所望の位置、範囲に収束させるための光学的手段の開発が必要となる。

本発明は、レンズ５（以下レンズ）の頂点に近接させてＬＥＤチップ２を配置し、円錐の頂角を変えることで、照射対象の距離及び照明スポットの大きさを任意に設定できるようにした。

また、レンズ５を取り囲むようにリフレクタ３を配し、レンズ５で補足出来なかった光を補足し、所定の方向に反射屈折させながら出光することで、出光効率を向上させる。

また、レンズ３の出光側の端面に近接し、内部が空洞になっている円筒で、レンズ５で集光され外部に拡散しようとする光を封じ込めて対象物に導光する。

また、レンズ５の出光側の端面に、内部が空洞の円筒（以下円筒）と円筒の外径と概略等しい開口径とリフレクタ３の外形に概略等しい外形を有する透光板４或いはフレネルレンズ４を、リフレクタ３を塞ぐように組み付けることで、ＬＥＤチップ２とレンズ５の位置関係を確定出来るようにした。

また、透光板４或いはフレネルレンズ４およびリフレクタ３に位置決め用の突起或いは凹み（図２）を設けて、両者をかん合させることで、ＬＥＤチップ２とレンズ５の位置関係を補助手段なしで確定することが出来るようにした。

また、位置決め用のガイドプレート６（図３）を用い、単一照明器具を複数並べることで、要求される到達距離、照度、スポットの面積等に適合した照明器具を実現可能とした。

本発明は、レンズ５の頂点に近接させてＬＥＤチップ２を配置し、略円錐の頂角を変えることで、照射対象の距離及び照明スポットの大きさを任意に設定できる。また、レンズ５で補足出来なかった光は、レンズ５を取り囲むように配置したリフレクタ３で補足し、所定の方向に反射屈折させながら出光することで、出光効率が著しく向上する。
レンズ５の出光側の端面に接して、円筒と円筒の外径と概略等しい開口径とリフレクタ３の外形に概略等しい外形を有する透光板４或いはフレネルレンズ４を、リフレクタ３を塞ぐように組み付けるが、透光板４あるいはフレネルレンズ４およびリフレクタ３に位置決め用の突起或いは凹みを設けて両者をかん合させることで、ＬＥＤチップ２とレンズ５との位置関係を補助手段なしで確定させることが出来る。

図１に、本発明の実施例を示す。アルミ基板等の放熱性が良好な基板１に絶縁皮膜を介してＬＥＤチップ２が実装される。ＬＥＤチップ２に近接させて、一方の端面が発光方向に指向性を持つ略円錐状に成形されたレンズ５が配置し、ＬＥＤチップ２とレンズ５との距離、あるいは略円錐の頂角を変えることで、照射対象の距離及び照明スポットの大きさに応じて任意に設定できるようになっている。また、レンズで補足出来なかった光は、レンズを取り囲むように配置したリフレクタ３で補足し、所定の方向に反射屈折させながら出光することで、出光効率が著しく向上する。
ＬＥＤチップ２とレンズの位置関係を確定させるには、レンズ５の出光側に、円筒と円筒の外径と概略等しい開口径とリフレクタ３の外形に概略等しい外形を有する透光板４或いはフレネルレンズ４を、リフレクタ３を塞ぐように組み付ける。その際、図２に示すように、透光板４或いはフレネルレンズ４およびリフレクタ３に位置決め用の突起或いは凹み（拡大図）を設けて両者をかん合させることで、ＬＥＤチップ２とレンズ５との位置関係を補助手段なしで確定させることが出来る。

本発明による遠距離到達ＬＥＤ照明器具の主要部品構成を示す。 本発明による遠距離到達ＬＥＤ照明器具の主要部品組立図を示す。 本発明による複合型遠距離到達ＬＥＤ照明器具の構成を示す。

符号の説明

１ アルミ基板
２ ＬＥＤチップ
３ リフレクタ
４ 透光板或いはフレネルレンズ
５ レンズ
６ ガイドプレート

Claims (10)

1. 一方の端面が発光方向に指向性を持つ略円錐状に成形されたレンズ（以下レンズ）の頂点に近接させてＬＥＤチップを配置したことを特徴とするＬＥＤ照明器具
2. 請求項１のＬＥＤ照明器具において、レンズの出光側の端面が、内部が空洞の円筒（以下円筒）に対して、概ね同心円の位置関係を保持した状態で接していることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
3. 請求項２で、レンズと円筒が一体成形されてなることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
4. 請求項２及び請求項３の照明器具において、ＬＥＤチップ及びレンズ並びに円筒を取り囲むようにリフレクタを配置したことを特徴とするＬＥＤ照明器具
5. 請求項４の照明器具において、リフレクタの反射面が斜面或いは放物面或いは楕円面であることを特徴とするＬＥＤ照明器具
6. 請求項４のリフレクタで、光の出口側の端面に、位置決め用の突起或いは凹みを有することを特徴するＬＥＤ照明器具
7. 請求項２の円筒において、レンズと接する側と反対の端面に、円筒の外径と概略等しい開口径とリフレクタの外形に概略等しい外形を有する透明な平板或いはフレネルレンズを、リフレクタを塞ぐように組み付けてなることを特徴とするＬＥＤ照明器具
8. 請求項７で、円筒と透明な平板あるいはフレネルレンズが一体成形されてなることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
9. 請求項６および請求項７で、透明な平板あるいはフレネルレンズに位置決め用の突起或いは凹みを有することを特徴とするＬＥＤ照明器具。
10. 請求項１から請求項９の照明器具を複数配置したことを特徴とするＬＥＤ照明器具

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