JP2004281352A - Shadowless lamp - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を照明域へ集光するようにした無影灯に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の無影灯としては、複数のLEDを集めることで1つの大きな光源を形成し、その光源の後方に反射ミラーを配し、LEDからの光を反射ミラーで反射させてから、LEDの前方の照明域に集光させるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
光源にLEDを用いることで、光源が高温にならないために高温対策を採る必要がなく、また、光源の寿命が長くなり、さらに、無影灯を軽量かつ薄型にすることができるという利点がある。
【0003】
また、各LEDに対してLEDからの配光を個別に制御するレンズ部を1つずつ設けておき、各LEDからの光をレンズ部によって所定の照射距離の領域に集光させるようにしたものがある(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
さらに、特許文献3には、赤色、緑色、青色の各LEDの点灯個数の割合を変更し、各LEDからの光を混光することで、所望の照明色を得るようにした技術も開示されている。
【0005】
【特許文献1】
実用新案登録第3084178号公報
【特許文献2】
特開2001−106356号公報
【特許文献3】
特開2002−352968号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような特許文献1に係る技術においては、LEDからの光を反射ミラーで反射させてから、照明域に集光させるようにしているため、光量損失が少なからず生じ、十分な光量を得るには多くのLEDを必要とするので、コストが嵩み、また、光源が大きいので、照明域に集光させ難いという問題点があった。
【0007】
また、前記特許文献2に係る技術では、LEDが広い範囲に配されている場合は、広い範囲に配された各LEDからの光を各レンズ部によって所定の領域にそれぞれ集光させるために、様々な形状のレンズ部を用意し、そのレンズ部をそれぞれ所定位置に固定する必要があって、レンズ部の製造コストや組立コストが嵩むという問題点があった。
さらに、前記特許文献3に係る技術では、所定の照明色を変更するために、各LEDの点灯個数を変更すると、照度も変化してしまうおそれがあって、使い勝手がよくないという問題点もあった。
【0008】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、複数のLEDを基板の表面に沿って広がるように配し、光学系によって各LEDからの光を照明域全体へ個々に集光させるようにして、少数のLEDであっても十分な光量を得るようにして、コストを低減することができ、また、光源を小さくして、光源からの光を照明域に集光させ易くすることができる無影灯を提供することを目的としている。また、集光レンズの製造コストや組立コストを低減することができ、使い勝手がよい無影灯を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
[1]光源からの光を照明域(S1)へ集光させるようにしたものであり、基板(20)と光学系(30)とを備えた無影灯において、
前記光源は、複数のLED(40)を含み、
前記基板(20)は、該基板(20)の表面(21)を前記照明域(S1)に対向させるように配され、
前記複数のLED(40)は、前記基板(20)の表面(21)に沿って広がるように配され、
前記光学系(30)は、各LED(40)からの光を前記照明域(S1)全体へ個々に集光させるように配されていることを特徴とする無影灯。
【0010】
[2]前記複数のLED(40)を正面から覆うための正面カバー(31)を備え、
前記光学系(30)は、複数の集光レンズ(32)を含み、
前記複数の集光レンズ(32)は、各LED(40)に対応してそれぞれ配され、
さらに、複数の集光レンズ(32)は、前記正面カバー(31)と一体的に形成されていることを特徴とする無影灯。
【0011】
[3]前記集光レンズ(32)は、前記LED(40)からの光を前記照明域(S1)の手前で1点に集めるように配されていることを特徴とする[2]に記載の無影灯。
【0012】
[4]前記光学系(30)は、複数の反射鏡(35)を含み、
前記複数の反射鏡(35)は、各LED(40)に対応してそれぞれ配され、さらに、前記複数の反射鏡(35)は、前記照明域(S1)全体へ個々に前記各LED(40)からの光を反射して集光させるように形成されていることを特徴とする[1]または[2]に記載の無影灯。
【0013】
[5]前記反射鏡(35)は、前記LED(40)からの光を反射して前記照明域(S1)の手前で1点に集めるように形成されていることを特徴とする[4]に記載の無影灯。
【0014】
[6]前記基板(20)の表面(21)は、前記照明域(S1)とは反対の方向へ凹入した曲面(22)を備え、
前記曲面(22)は、該曲面(22)に配置されるLED(40)の光軸の方向を前記照明域(S1)の中央部に向けるように形成されていることを特徴とする[1]または[2]に記載の無影灯。
【0015】
[7]前記正面カバー(31)は、前記照明域(S1)とは反対の方向へ凹入した凹入面(31a)を備え、
前記凹入面(31a)は、前記照明カバーに一体的に形成される集光レンズ(32)の光軸の方向を前記照明域(S1)の中央部に向けるように形成されていることを特徴とする[2]に記載の無影灯。
【0016】
[8]光源からの光を照明域(S1)へ集光させるようにしたものであり、基板(20)と光学系(30)とを備えた無影灯において、
前記光源は、複数のLED(40)を含み、
前記複数のLED(40)は、前記基板(20)の表面(21)に沿って広がるように配され、
前記基板(20)の表面(21)は、前記照明域(S1)とは反対の方向へ凹入した曲面(22)を備え、
前記曲面(22)は、該曲面(22)に配置されるLED(40)の光軸(L2)の方向を前記照明域(S1)に向けるように形成され、
前記光学系(30)は、前記基板(20)の表面(21)に沿うようにそれぞれ配された複数の集光レンズ(32)と、該複数の集光レンズ(32)を前記複数のLED(40)にそれぞれ対応するようにして支持するためのレンズ支持部材(33)とを備え、
前記レンズ支持部材(33)は、前記複数の集光レンズ(32)の各光軸(L2)を前記複数のLED(40)の各光軸(L2)にそれぞれ一致させるように形成されていることを特徴とする無影灯。
【0017】
[9]前記複数のLED(40)は、2以上のグループ(G11、G12)に分けられ、
前記照明域(S1)は、前記グループ(G11、G12)に受け持たれる領域である受け持ち領域(S11、S12)を含み、
前記集光レンズ(32)は、前記グループ(G11、G12)に係るLED(40)からの光を前記受け持ち領域(S11、S12)に集光させるように配されていることを特徴とする[8]に記載の無影灯。
【0018】
[10]前記複数のLED(40)は、マトリクス状に並べられ、
前記集光レンズ(32)は、集光レンズ(32)の正面から前方に突出している前方凸レンズ部(32b)と、集光レンズ(32)の背面から後方に突出している後方凸レンズ部(32c)とを含み、
前記前方凸レンズ部(32b)の複数は、前記LED(40)の並べられている各行または各列の一方に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成され、
前記後方凸レンズ部(32c)の複数は、前記各行または各列の他方に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成されていることを特徴とする[1]〜[9]の何れかに記載の無影灯。
【0019】
[11]前記前方凸レンズ部(32b)および前記後方凸レンズ部(32c)の各々は、互いに異なる曲率で前方および後方にそれぞれ突出していて、LED(40)からの光を前記照明域(S1)あるいは前記受け持ち領域(S11、S12)に集光させるように形成されていることを特徴とする[1]〜[10]の何れかに記載の無影灯。
【0020】
[12]前記複数のLED(40)は、赤、緑、青の各色を発光するRGBの各LED(40)を含み、
前記RGBの各LED(40)をそれぞれ点灯制御して、該RGBの各LED(40)からの光束の総量を一定のままにし、前記RGBの各LED(40)からの光束の比率を変えることで、色温度を調整するようにしたLED(40)制御手段を備えていることを特徴とする[1]〜[11]の何れかに記載の無影灯。
【0021】
[13]前記複数のLED(40)は、2以上の白色LED(40w)を集めて成るLEDモジュール(40M)の複数と、1または2以上の赤色LED(40r)とを含むことを特徴とする[1]〜[11]の何れかに記載の無影灯。
【0022】
[14]前記複数のLED(40)は、色調が赤系、緑系、青系である各系統の白色LED(40w)を含み、
前記各系統の白色LED(40w)は、同じ系統で1箇所に集まらないように配されていることを特徴とする[1]〜[11]の何れかに記載の無影灯。
【0023】
[15]前記無影灯の裏面(15)側には、前記光源からの熱を無影灯の外へ放出するための放熱部材(50)が配されていることを特徴とする[1]〜[14]の何れかに記載の無影灯。
【0024】
[16]前記無影灯の裏面(15)は、金属材によって平らな面に形成されていることを特徴とする[1]〜[14]の何れかに記載の無影灯。
【0025】
[17]前記無影灯の裏面(15)は、金属材によって鏡面に形成され、
前記無影灯の背後を照明するための補助照明灯(60)を備えていることを特徴とする[1]〜[14]の何れかに記載の無影灯。
【0026】
[18]前記LED(40)は、前記照明域(S1)あるいは前記受け持ち領域(S11、S12)のいずれか1つの形状に対応する形に前記LED(40)の発光分布がなるように形成されていることを特徴とする[1]〜[17]の何れかに記載の無影灯。
【0027】
[19]前記集光レンズ(32)は、LED(40)からの光を略正方形の領域に照射するように形成され、
前記集光レンズ(32)の2以上は、互いに集まることでレンズモジュール(32M)を構成し、
前記レンズモジュール(32M)は、前記照明域(S1)あるいは前記受け持ち領域(S11、S12)のいずれか1つの形状に対応する形状に形成されていることを特徴とする[1]〜[18]の何れかに記載の無影灯。
【0028】
[20]前記集光レンズ(32)は、前記LED(40)からの放射エネルギーの高い光を前記照明域(S1)あるいは前記受け持ち領域(S11、S12)の周縁部(S14)に集光させる一方、放射エネルギーの低い光を前記照明域(S1)あるいは前記受け持ち領域(S11、S12)の中央部(S13)に集光させるように形成されていることを特徴とする[1]〜[19]の何れかに記載の無影灯。
【0029】
[21]前記レンズ支持部材(33)と前記集光レンズ(32)とは一体的に形成され、
前記レンズ支持部材(33)の正面側または背面側の少なくとも一方には、遮光材(36)が塗布されていることを特徴とする[1]〜[20]の何れかに記載の無影灯。
【0030】
[22]前記レンズ支持部材(33)と前記LED(40)との間には、該LEDからの熱を放出するための放熱用の隙間(SL1)が形成され、
前記集光レンズ(32)は、前記レンズ支持部材(33)から前記LED(40)の方へ突出して該LED(40)に近接することで、該LED(40)からの光のほぼ全部を前記集光レンズ(32)に入射させるように配されていることを特徴とする[1]〜[21]の何れかに記載の無影灯。
【0031】
次に本発明の作用を説明する。
複数のLED(40)が基板(20)の表面(21)に沿って広がるように配されているものでは、基板(20)の表面(21)に複数のLED(40)をほぼ均一に分散するように並べてもよく、基板(20)の表面(21)に複数のLED(40)を縦横各々所定個のマトリクス状に配列してもよい。複数のLED(40)を並べたり、配列したりすることで、複数のLED(40)が嵩張らず、LED(40)の基板(20)を小さくでき、無影灯の小型化が図れる。一般的に、複数のLED(40)は、照明域(S1)の形状に対応して配される。例えば、照明域(S1)が矩形状、円形状であれば、複数のLED(40)は矩形状、円形状になるように配される。
【0032】
光学系(30)は各LED(40)からの光を照明域(S1)全体へ個々に集光させる。各LED(40)からの光を照明域(S1)に集光させることで、十分な光量を得ることができる。また、LED(40)の各々は小さい光源であるから、光学系(30)によってLED(40)からの光を照明域(S1)に集光させ易くなる。光学系(30)には集光レンズ(32)および反射鏡(35)が含まれる。
【0033】
複数のLED(40)を正面から覆うための正面カバー(31)を備え、光学系(30)が複数の集光レンズ(32)を含み、複数の集光レンズ(32)が各LED(40)に対応してそれぞれ配され、正面カバー(31)と一体的に形成されているものでは、複数の集光レンズ(32)と正面カバー(31)とは、具体的には、透光性を有する樹脂材を用いて成形型により、一体的に形成される。
例えば、集光レンズ(32)は正面カバー(31)の何れの位置に形成されても、集光レンズ(32)の光軸が照明域(S1)の中央部を通るようにするためには、集光レンズ(32)の形成される位置によって、集光レンズ(32)の向きを変える必要があるから、正面カバー(31)が平面である場合、その平面に沿って配される複数の集光レンズ(32)の各形状は異なるものになる。
【0034】
集光レンズ(32)がLED(40)からの光を照明域(S1)の手前で1点に集めるように配されているものでは、焦点距離の短い、外径の小さな集光レンズ(32)を用いることで、LED(40)からの光は照明域(S1)の手前で1点に集まってから照明域(S1)全体に向かって広がるようになる。外径の小さな集光レンズ(32)を用いることができるので、隣接する集光レンズ(32)間の距離が短くなって、隣接するLED(40)間の距離が短くなって、無影灯を小型にすることができる。
【0035】
光学系(30)が複数の反射鏡(35)を含み、複数の反射鏡(35)が各LED(40)に対応してそれぞれ配されるものでは、集光レンズ(32)に代えて反射鏡(35)を用いるようにしてもよく、集光レンズ(32)と共に反射鏡(35)を用いるようにしてもよい。
【0036】
集光レンズ(32)に代えて反射鏡(35)を用いる場合には、照明域(S1)外に向かって出射するLED(40)からの光を反射して、照明域(S1)内に向けるように反射鏡(35)を形成する。反射鏡(35)を集光レンズ(32)と共に用いる場合には、集光レンズ(32)の外に向かって出射するLED(40)からの光を反射して、集光レンズ(32)へ向けるように反射鏡(35)を形成する。それにより、LED(40)からの光がほぼ全て照明域(S1)に集光することになり、十分の光量を得ることができる。例えば、反射鏡(35)が凹面鏡に類似したものであるとき、反射鏡(35)の鏡軸が照明域(S1)の中央部を通るように、各反射鏡(35)を配置する。
【0037】
反射鏡(35)がLED(40)からの光を反射して照明域(S1)の手前で1点に集めるように形成されているものでは、例えば、反射鏡(35)が凹面鏡に類似したものであるとき、焦点距離の短い、外径の小さな反射鏡(35)を用いることで、LED(40)からの光は照明域(S1)の手前で1点に集まってから照明域(S1)全体に向かって広がるようになる。外径の小さな反射鏡(35)を用いることで、隣接する反射鏡(35)間の距離が短くなって、隣接するLED(40)間の距離が短くなって、無影灯を小型にすることができる。
【0038】
基板(20)の表面(21)が照明域(S1)とは反対の方向へ凹入した曲面(22)を備え、曲面(22)が、その曲面(22)に配置されるLED(40)の光軸の方向を照明域(S1)の中央部に向けるように形成されているものでは、基板(20)の表面(21)に沿ってLED(40)を配する場合、例えば、LED(40)を基板(20)の表面(21)に実装するだけで、LED(40)の光軸の方向が照明域(S1)の中央部を向くようになる。また、このとき、LED(40)の光軸と集光レンズ(32)の光軸や反射鏡(35)の光軸とを合わせるようにすればよい。
【0039】
また、正面カバー(31)が照明域(S1)とは反対の方向へ凹入した凹入面(31a)を備え、凹入面(31a)が、照明カバーに一体的に形成される集光レンズ(32)の光軸の方向を照明域(S1)の中央部に向けるように形成されているものでは、前述したように、集光レンズ(32)の形成される位置によって、集光レンズ(32)の向きを変える必要があるが、正面カバー(31)が凹入面(31a)になっているから、各集光レンズ(32)の向きを積極的に変えなくても、集光レンズ(32)を正面カバー(31)の凹入面(31a)に沿って配すれば、その集光レンズ(32)の光軸の方向が照明域(S1)の中央部を向くようになり、複数の集光レンズ(32)の各形状を異ならせる必要がなく、正面カバー(31)と一体的に形成される集光レンズ(32)を同一形状のものにすることができる。
【0040】
光学系(30)は、基板(20)の表面(21)に沿うようにそれぞれ配された複数の集光レンズ(32)と、複数の集光レンズ(32)を複数のLED(40)にそれぞれ対応するようにして支持するためのレンズ支持部材(33)とを含み、レンズ支持部材(33)は、複数の集光レンズ(32)の各光軸(L2)を複数のLED(40)の各光軸(L2)にそれぞれ一致させるように形成されているものでは、集光レンズ(32)をレンズ支持部材(33)に装着すれば、集光レンズ(32)の光軸(L2)とLED(40)の光軸(L2)とが一致するように、例えば、レンズ支持部材(33)全体を基板(20)の表面(21)と同じように曲面(22)に形成したり、また、例えば、集光レンズ(32)を装着するための装着孔を形成したりすればよいので、LED(40)の配される位置に対応させて様々な形状の集光レンズ(32)を用意する必要がなく、複数の集光レンズ(32)に同一のものを用いることができ、集光レンズ(32)の製造コストや組立コストを低減することができる。
【0041】
複数のLED(40)が2以上のグループ(G11、G12)に分けられ、照明域(S1)はグループ(G11、G12)に受け持たれる領域である受け持ち領域(S11、S12)を含むものでは、グループ(G11、G12)に係るLED(40)からの光は、集光レンズ(32)によって受け持ち領域(S11、S12)にそれぞれ集光する。隣接する受け持ち領域(S11、S12)同士は互いに重なり合うようになっていてもよく、互いに重ならないようになっていてもよい。
【0042】
例えば、受け持ち領域(S11、S12)の中央部(S13)の照度よりその中央部(S13)の周囲である周縁部(S14)の照度が低くなるような場合に、隣り合う受け持ち領域(S11、S12)において、受け持ち領域(S11、S12)の周縁部(S14)同士を重なり合うようにして照度を上げるようにすれば、照明域(S1)全体の均整度を上げることができる。
【0043】
集光レンズ(32)は、集光レンズ(32)の正面から前方に突出している前方凸レンズ部(32b)と、集光レンズ(32)の背面から後方に突出している後方凸レンズ部(32c)とを含むものでは、前方凸レンズ部(32b)の複数がLED(40)の並べられている各行または各列の一方に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成され、後方凸レンズ部(32c)の複数が各行または各列の他方に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成されているので、複数の集光レンズ(32)を個々に形成し、個々に組み立てることなく、一体的に形成し、一度にまとめて組み立てることができる。
【0044】
前方凸レンズ部(32b)および後方凸レンズ部(32c)の各々は、互いに異なる曲率で前方および後方にそれぞれ突出していて、LED(40)からの光を照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)に集光させるように形成されているものでは、例えば、照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)が矩形状である場合に、LED(40)からの光を後方凸レンズ部(32c)で一方向(例えば、照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)の短手方向)に集光させ、さらに、前方レンズ部で他方向(例えば、照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)の長手方向)に集光させるようにすれば、各LED(40)からの光を照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)に集光させることができる。
【0045】
複数のLED(40)が赤、緑、青の各色を発光するRGBの各LED(40)を含むものでは、LED(40)制御手段は、RGBの各LED(40)をそれぞれ点灯制御して、RGBの各LED(40)からの光束の総量を一定のままにし、RGBの各LED(40)からの光束の比率を変えることで、色温度を調整するようにしたものでは、照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)の照度を変えることなく、利用者の好みの色温度に変えることができる。
【0046】
複数のLED(40)は、2以上の白色LED(40w)を集めて成るLEDモジュール(40M)の複数と、1または2以上の赤色LED(40r)を含むものでは、例えば、白色LED(40w)を点灯しただけでは赤色の成分が不足していることから、赤い物体が黄色っぽく見える場合に、赤色LED(40r)を点灯させることで、赤色の物体を本来の色に見せることができ、演色性が高まる。
【0047】
複数のLED(40)は、色調が赤系、緑系、青系である各系統の白色LED(40w)を含み、各系統の白色LED(40w)は、同じ系統で1箇所に集まらないように配されているものでは、各系統の白色LED(40w)を点灯制御することで、照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)の照度を変えることなく、利用者の好みの色温度に変えることができる。各系統の白色LED(40w)への電流を制御することで、色温度を変えるようにしてもよい。
【0048】
無影灯の裏面(15)側に光源からの熱を無影灯の外へ放出するための放熱部材(50)が配されているものでは、光源であるLED(40)からの赤外光は少なく、LED(40)から生じる熱量は少なめであるが、放熱部材(50)によって、無影灯の裏面(15)側から放熱することで、LED(40)の耐久性を上げることができる。無影灯の裏面(15)が金属材によって平らな面に形成されているものでは、例えば、アルミニウム材によって平らな裏面(15)を形成すれば、無影灯の裏面(15)側からの放熱効果を高めることができ、放熱部材(50)をわざわざ設けないで済む。
【0049】
無影灯の裏面(15)が金属材によって鏡面に形成され、無影灯の背後を照明するための補助照明灯(60)を備えているものでは、無影灯を裏表逆にすることで、鏡として用いることができる。このとき、補助照明灯(60)を点灯することで、鏡に写る対象を照らすことができる。
【0050】
LED(40)は、照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)のいずれか1つの形状に対応する形にLED(40)の発光分布がなるように形成されているものでは、LED(40)からの光を単に集光させるだけで、照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)に照射させることができ、特殊なレンズを使う必要がない。
【0051】
集光レンズ(32)がLED(40)からの光を略正方形の領域(S15)に照射するように形成され、集光レンズ(32)の2以上は、互いに集まることでレンズモジュール(32M)を構成し、レンズモジュール(32M)が照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)のいずれか1つの形状に対応する形状に形成されているものでは、集光レンズ(32)を集めて適当な形のレンズモジュール(32M)にするだけで、レンズモジュール(32M)の形に対応した照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)にLED(40)からの光を集光させることができる。また、レンズモジュール(32M)の複数を集めて、適当な形にすることで、その形に対応した照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)にLED(40)からの光を集光させることもできる。
【0052】
集光レンズ(32)は、LED(40)からの放射エネルギーの高い光を照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)の周縁部(S14)に集光させる一方、放射エネルギーの低い光を照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)の中央部(S13)に集光させるように形成されているものでは、照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)の中央部(S13)および周縁部(S14)の各照度がほぼ同じになり、照明域(S1)あるいは受け持ち領域(S11、S12)の均整度を上げることができる。
【0053】
集光レンズ(32)とレンズ支持部材(33)とを一体的に形成し、レンズ支持部材(33)の背面あるいは表面に遮光材(36)を塗布したものでは、集光レンズ(32)とレンズ支持部材(33)とは、透光性を有する材料によって一体成形され、その後に、レンズ支持部材(33)の背面あるいは表面側に遮光材(36)が塗布される。集光レンズ(32)とレンズ支持部材(33)とを一体成形することで、それらを別々に製造して組み立てる必要がない。
【0054】
集光レンズ(32)とLED(40)との間にLED(40)からの熱を放出するための放熱用の隙間(SL)を形成し、集光レンズ(32)をレンズ支持部材(33)からLED(40)の方へ突出してLED(40)に近接させたものでは、LED(40)からの熱を放熱用の隙間(SL)に放出させて、LED(40)を過熱させないようにしている。LEDの耐久性を高めLED(40)からの光のほぼ全部を集光レンズ(40)に入射させるようにし、LED(40)からの光を無駄に拡散させないようにしている。
【0055】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の第1実施の形態を示す無影灯の平面図であって、中央のLEDからの光を照明域全体に集光させた様子を示す図、図2は無影灯の側面図、図3は同じく無影灯の平面図であって、各LEDからの光を照明領域全体に個々に集光させた様子を示す図、図4は無影灯の側面図であって、各LEDからの光を照明領域全体に個々に集光させた様子を示す図、図5は無影灯の正面図、図6は無影灯の部分拡大平面図であって、光学系として集光レンズを示した図である。
【0056】
図1〜図6に示すように、本発明の第1実施の形態に係る無影灯は、光源からの光を照明域S1へ集光させるようにしたものであり、基板20と光学系30とを備えている。無影灯は図示しないアームにより支持される。光源は複数のLED40を含んでいる。基板20の表面21を照明域S1に対向させるように基板20が配されている。複数のLED40は、基板20の表面21に沿って広がるように配されている。基板20は無影灯の本体10の正面板に成っている。複数のLED40の広がった形状は照明域S1の形状に対応している。第1実施の形態では、矩形状の照明域S1に合わせて、複数のLED40も基板20の表面21に沿って矩形状に広がるようになっている。LED40には、例えば、紫外光LEDのパッケージに蛍光材を被せた白色LEDが用いられている。
【0057】
本実施の形態では、LED40は基板20に縦横5×7のマトリクス状に配列されている。光学系30は、各LED40からの光を照明域S1全体へ個々に集光させるように配されている。基板20には、LED40のリードを基板20の表側から裏側へ通すためのザグリ孔(図示省略)が形成されている。基板20の背面側には、白色LED駆動のためのドライバ、電源およびADコンバータ(共に図示省略)が配されている。各LED40は電源に直列に接続されている。ドライバは電流調整することで輝度制御する機能を備えている。
【0058】
複数のLED40を正面から覆うための正面カバー31を備えている。正面カバー31は無影灯の本体10に嵌着されることで、所定位置に位置決め固定されている。光学系30は、複数の集光レンズ32を含んでいる。複数の集光レンズ32は、各LED40に対応してそれぞれ配されている。さらに、複数の集光レンズ32は、正面カバー31と一体的に形成されている。集光レンズ32は正面側が平らな片凸レンズである。図1および図2に示すように、集光レンズ32は、LED40からの光を照明域S1全体に集光させるものである。すなわち、LED40からの光の光通路L1は集光レンズ32によって照明域S1全体の幅に徐々に広くなっていく。同じく、その他の集光レンズ32も、図3および図4に示すように、各LED40からの光を照明域S1全体に個々に集光させるものである。
【0059】
複数の集光レンズ32と正面カバー31とは樹脂成形型により、一体的に形成される。素材としては、透光性を有する樹脂材が用いられている。各集光レンズ32はその光軸の方向が照明域S1の中央部を向くように形成される。したがって、集光レンズ32の形成される位置によって集光レンズ32の形状は異なっている。例えば、基板20の中央部に形成される集光レンズ32の形状と、基板20の端部に形成される集光レンズ32の形状とは異なるものになる。
【0060】
次に、第1実施の形態の作用を説明する。
基板20の表面21に複数のLED40を縦横各々所定個のマトリクス状に配列することで、複数のLED40が嵩張らず、LED40の基板20を小さくでき、無影灯の小型化を図ることができる。基板20の各位置に配され、基板20の正面側に出射された各LED40からの光は、集光レンズ32によって照明域S1全体へ個々に集光するので、光量損失が少なく、十分な光量を得ることができる。また、LED40の各々は光源が小さく、集光レンズ32は、LED32からの光を照明域S1に集光させ易くなる。さらに、各集光レンズ32は各LED40からの光を照明域S1全体に個々に集光させるから、LED40の光通路L1内に遮光物が侵入していても照明域S1に影像が発生することはない。
【0061】
図7は無影灯の部分拡大平面図であって、光学系として集光レンズを示し、LEDからの光を照明域の手前で1点に集めるようにした図である。図7に示すように、LED40からの光は照明域S1の手前で1点に集まってから照明域S1全体に向かって広がるようになる。LED40からの光を照明域S1の手前で1点に集めるために、集光レンズ32は、焦点距離の短い、外径の小さなものが用いられる。外径の小さな集光レンズ32を用いることで、隣接する集光レンズ32間の距離が短くなって、隣接するLED40間の距離が短くなって、基板20が小さくて済み、無影灯を小型にすることができる。
【0062】
図8は無影灯の正面図、図9は無影灯の正面図であって、集光レンズに矩形状断面形状のものを示した図である。前述したように、集光レンズ32は片凸レンズであるが、図8に示すように、集光レンズ32は円形断面形状の片凸レンズであってもよく、図9に示すように、矩形状断面形状の片凸レンズであってもよい。集光レンズ32の矩形状断面形状は、照明域S1の形状に対応している。
【0063】
図10は、本発明の第2実施の形態を示す無影灯の部分平面図であって、光学系としてフレネルレンズを示した図、図11は同じく本発明の第2実施の形態を示す無影灯の正面図、図12は同じく本発明の第2実施の形態を示す無影灯の正面図である。
【0064】
図10に示すように、光学系30としてフレネルレンズ32aが用いられ、フレネルレンズ32aと正面カバー31とが一体的に形成されている。図11に示すように、フレネルレンズ32aは、円形断面形状の凸レンズの曲率だけを平面上に並べたものであってもよく、図12に示すように、矩形状の照明域S1の形状に合わせて、断面矩形状の凸レンズの曲率だけを平面上に並べたものであってもよい。
【0065】
図13は本発明の第3実施の形態を示す無影灯の平面図、図14は同じく本発明の第3実施の形態を示す無影灯の側面図である。図13および図14に示すように、基板20の表面21は、照明域S1とは反対の方向へ凹入した曲面22を備えている。曲面22は、それに配置されるLED40の光軸の方向を照明域S1の中央部に向けるように形成されている。曲面22としては、回転放物面、双曲面、回転楕円面、球面などが含まれる。
【0066】
また、正面カバー31は、照明域S1とは反対の方向へ凹入した凹入面31aを備えている。凹入面31aは、照明カバーに一体的に形成される集光レンズ32の光軸の方向を照明域S1の中央部に向けるように形成されている。凹入面31aも同じく、回転放物面、双曲面、回転楕円面、球面などが含まれる。
【0067】
この基板20の曲面22においても、LED40のリードを通すためのザグリ孔(図示省略)が形成されており、基板20の曲面22に沿ってLED40を配する場合、例えば、LED40のリードを基板20のザグリ孔に通して、LED40を曲面22の所定位置に実装するだけで、そのLED40の光軸の方向が照明域S1の中央部を向くようになる。それによって、LED40を基板20に実装するときに、LED40の光軸合わせを特別に行う必要がない。
【0068】
前記第1実施の形態において述べたように、集光レンズ32の形成される位置によって、集光レンズ32の向きを変える必要があるが、正面カバー31が凹入面31aになっているから、同一形状の各集光レンズ32を正面カバー31の凹入面31aに沿って配するように形成するだけで、その集光レンズ32の光軸の方向が照明域S1の中央部を向くようになり、集光レンズ32の形成される位置によって、各集光レンズ32の形状を異ならせる必要がない。それによって、正面カバー31と集光レンズ32との一体形状を簡単にすることができ、製作し易くなる。
【0069】
図15は本発明の第4実施の形態を示す無影灯の部分平面図であって、光学系として反射鏡を示した図、図16は同じく無影灯の部分平面図であって、反射鏡で反射させたLEDからの光を照明域の手前で1点に集めるようにした図である。
【0070】
図15に示すように、光学系30は、複数の反射鏡35を含んでいる。複数の反射鏡35は、各LED40に対応してそれぞれ配されている。複数の反射鏡35は、集光レンズ32に代えて用いられていて、照明域S1全体へ個々に各LED40からの光を反射して集光させるように形成されている。反射鏡35は、LED40から照明域S1外に出射した光を照明域S1内に向けて反射させることで、LED40からの光がほぼ全て照明域S1に集光することになり、光量損失を少なくして、十分な光量を得ることができるものである。また、反射鏡35が凹面鏡に類似したものであるとき、反射鏡35の鏡軸が照明域S1の中央部を通るように、各反射鏡35が配置される。
【0071】
図16に示すように、LED40からの光を反射して照明域S1の手前で1点に集めるように反射鏡35を形成してもよい。例えば、反射鏡35が凹面鏡に類似したものであるとき、焦点距離の短い、外径の小さな反射鏡35を用いることで、LED40からの光は照明域S1の手前で1点に集まってから照明域S1全体に向かって広がるようになる。外径の小さな反射鏡35を用いることで、隣接する反射鏡35間の距離が短くなって、隣接するLED40間の距離が短くなって、基板20の狭い範囲内に所定の複数のLED40を配することができ、無影灯を小型にすることができる。
【0072】
図17は本発明の第5実施の形態を示す無影灯の部分平面図であって、光学系として集光レンズおよび反射鏡を示した図である。図17に示すように、集光レンズ32と共に反射鏡35が用いられている。LED40と反射鏡35とは、互いの光軸を合わせるように配されている。反射鏡35を集光レンズ32と共に用いる場合には、集光レンズ32の外に向かって出射するLED40からの光を反射して、集光レンズ32へ向けるように反射鏡35を形成する。それにより、LED40からの光がほぼ全て集光レンズ32を通って照明域S1に集光することになり、光量損失を少なくして、十分な光量を得ることができる。
【0073】
図18は本発明の第6実施の形態に係る無影灯を概念的に示した部分平面図であって、LEDからの光を集光レンズによって照明域全体に集光させた図、図19は、同じく部分平面図であって、LEDからの光を集光レンズによって集光させた領域をLED毎に異ならせるようにした図、図20は、同じく部分平面図であって、複数のLEDは2つのグループに分けられ、各グループにかかるLEDからの光を集光レンズにより受け持ち領域に集光させた図である。
【0074】
図18に示すように、光学系30は、基板20の表面21に沿うようにそれぞれ配された複数の集光レンズ32と、複数の集光レンズ32を支持するためのレンズ支持部材33とを備えている。レンズ支持部材33の装着面33aは、基板20の表面21に沿うように曲面に形成されている。複数の集光レンズ32は、片凸レンズ状に形成され、その装着面33aに沿って配されている。レンズ支持部材33は、複数の集光レンズ32を複数のLED40にそれぞれ対応させるようにして支持している。
【0075】
また、レンズ支持部材33は、複数の集光レンズ32の各光軸L2を複数のLED40の各光軸L2にそれぞれ一致させるように形成されている。レンズ支持部材33には、各LED40の光軸L2に対しその中心軸を一致させるようにして装着孔33bがそれぞれ穿設されている。それによって、同一の集光レンズ40を各装着孔33bに嵌め込めば、各集光レンズ32の光軸L2と各LED40の光軸L2とが一致するようになり、集光レンズ32の組立が容易になる。
【0076】
図18においては、LED40からの光を集光レンズ32で照明域S1全体に集光させたものを示したが、図19に示すように、LED40からの光を集光レンズ32で照明域S1内の受け持ち領域S11、S12にそれぞれ集光させるようにしてもよい。隣り合う受け持ち領域S1、S2において、受け持ち領域S11、S12の周縁部S14同士を重ね合わせるようにすれば、周縁部S14同士の照度が上がって、受け持ち領域S1、S2の中央部S13の照度とほぼ等しくなり、照明域S1の均整度を上げることができる。
【0077】
また、図20に示すように、複数のLED40は、2つのグループG11、G12に分けられている。照明域S1は、グループG11、G12に受け持たれる領域である受け持ち領域S11、S12を含んでいて、集光レンズ40は、グループG11、G12に係るLED40からの光を受け持ち領域G11、G12に集光させるように配されている。これに限らず、複数のLED40を二以上のグループG11、G12、…に分け、各グループG11、G12、…に係るLED40からの光を二以上の受け持ち領域S11、S12、…に集光させるようにしてもよい。
【0078】
図21は、本発明の第7実施の形態に係る無影灯の集光レンズを主に示す部分斜視図、図22は、図21のXXII矢視図、図23は、図21のXXIII矢視図である。
【0079】
図21〜図23に示すように、集光レンズ32は、複数の前方凸レンズ部32bと複数の後方凸レンズ部32cとを一体形成して成る。前方凸レンズ部32bは、集光レンズ32の正面から前方に突出していて、後方凸レンズ部32cは、集光レンズ32の背面から後方に突出している。複数の前方凸レンズ部32bは、LED40の並べられている行に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成されている。また、複数の後方凸レンズ部32cは、LED40の並べられている列に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成されている。複数の前方凸レンズ部32bと複数の後方凸レンズ部32cとが一体形成されているので、複数の集光レンズ32を個々に形成し、個々に組み立てる必要がない。
【0080】
前方凸レンズ部32bと後方凸レンズ部32cとの一対によって、各LED40からの光が照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12に集光するように成っている。前方凸レンズ部32bおよび後方凸レンズ部32cの各々は、互いに異なる曲率で前方および後方にそれぞれ突出していて、LED40からの光を照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12に集光させるように形成されている。例えば、照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12が略矩形状である場合に、LED40からの光を後方凸レンズ部32cで照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12の短手方向に集光させ、透過した光をさらに、前方レンズ部32bで照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12の長手方向に集光させるようになっている。
【0081】
図24は、本発明の第8実施の形態を示す無影灯の説明図である。図24に示すように、複数のLED40は、赤、緑、青の各色を発光するRGBの各LED40を含んでいて、赤色LED40rからの光束の量の比率をその円グラフの「R」の面積で示し、緑色LED40gからの光束の量の比率をその円グラフの「G」の面積で示し、青色LED40bからの光束の量の比率をその円グラフの「B」の面積で示している。図24aでは、RGBの各LED40からの光束の量の比率はそれぞれ1/3であって、標準的な白色光となる。また、図24bでは、RGBの各LED40からの光束の量の比率はそれぞれ1/2、1/4、1/4であって、赤が強い白色光となる。さらに、図24cでは、RGBの各LED40からの光束の量の比率はそれぞれ1/4、1/2、1/4であって、緑が強い白色光となる。さらに、図24dでは、RGBの各LED40からの光束の量の比率はそれぞれ1/4、1/4、1/2であって、青が強い白色光となる。
【0082】
図外のLED制御手段は、RGBの各LED40からの光束の総量を一定のままにして、例えば、図24a〜dに示すように、RGBの各LED40からの光束の比率を変えることで、色温度を調整するものである。LED制御手段が各LED40をパルス制御することで、点灯電圧を一定のままで調光することができる。
【0083】
図25は、本発明の第9実施の形態を示す無影灯の説明図であって、(a)は、複数の白色LEDの中に赤色LEDを含ませたことを示す説明図、(b)は、色調が赤系、緑系、青系である各系統の白色LEDが、同じ系統で1箇所に集まらないように配されていることを示す説明図である。
【0084】
図25aに示すように、複数のLED40は、2以上の白色LED40wを集めて成るLEDモジュール40Mの複数と、1または2以上の赤色LED40rとを含んでいる。本第9実施の形態では、LEDモジュール40Mは白色LED40wを10個集めたものであって、基板20の表面21上に6個配されている。隣り合うLED40の間の隙間あるいは、各LEDモジュール40Mの周りには白色LED40wがそれぞれ配されている。赤色LED40rを点灯させることで、白色LED40wの点灯だけでは黄色っぽく見える赤色の物体を本来の色に見せることができ、演色性が高まる。
【0085】
図25bに示すように、複数のLED40は、色調が赤系、緑系、青系である各系統の白色LED40wを含んでいて、各系統の白色LED40wは、同じ系統で1箇所に集まらないように配されている。図25bでは、赤系の白色LED40wを「A」で示し、緑系の白色LED40wを「B」で示し、青系の白色LED40wを「C」で示している。図外のLED制御手段によって、各系統の白色LED40wを点灯制御することで、照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12の照度を変えることなく、利用者の好みの色温度に変えることができる。
【0086】
図25bに示すように、左端から1列目の白色LED40wの並び「AABBCC」、また、左端から2列目の白色LED40wの並び「CCAABB」、さらに、左端から3列目の白色LED40wの並び「BBCCAA」をそれぞれ1つのモジュールとしてもよい。
【0087】
図26は、本発明の第10実施の形態を示す無影灯において、正面カバーを破断して示す部分断面図、図27は、同じく、無影灯の正面図である。
【0088】
図26に示すように、無影灯の裏面15側には、光源であるLED40からの熱を無影灯の外へ放出するための放熱部材50が配されている。放熱部材50は、ベース51に多数個のリブ52を形成したものである。リブの代わりにピンを多数個を形成してもよい。放熱部材50のベース51は無影灯の裏面15になっている。ベース51の両側縁にはハンドル70が取付られている。LED40からの熱は、ベース51からリブ52に伝わり、さらにリブ52から放熱される。
それにより、LED40が適正な温度に保たれ、LED40の耐久性を向上させることができる。
【0089】
図28は、本発明の第11実施の形態を示す無影灯であって、無影灯の裏面が金属材によって平らな面に形成されていることを示す部分断面図である。
【0090】
無影灯の裏面15は、熱伝導に優れた例えばアルミニウム材などの金属材によって平らな面に形成されている。本実施の形態では、無影灯の裏面15は、金属材によって鏡面に形成され、無影灯の背後を照明するための補助照明灯60を備えている。無影灯を裏表逆にすることで、鏡として用いることができる。無影灯の裏面15を鏡面メッキによって形成してもよい。
【0091】
図29は、本発明の第12実施の形態を示す無影灯の部分斜視図である。図29に示すように、照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12のいずれか1つの形状に対応する形に発光分布がなるようにLED40が形成されている。
【0092】
例えば、照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12が矩形状である場合に、照明域S1等の長手方向にLED40の発光分布の長手方向が対応するようにLED40が配されている。それによって、LED40の発光分布の形が照明域S1等の形状に対応するようになり、LED40からの光を簡単な集光レンズで集光させるだけで、照明域S1等に照射させることができる。
【0093】
図30は、本発明の第13実施の形態を示す無影灯のレンズモジュールの斜視図、図31は、同じく無影灯の斜視図である。
【0094】
図30に示すように、集光レンズ32は、LEDからの光を略正方形の領域15に照射するように形成されている。集光レンズ32の2以上は、互いに集まることでレンズモジュール32Mを構成している。本第13実施の形態では、10個の集光レンズ32によって1つのレンズモジュール32Mが構成されている。
【0095】
図31に示すように、基板20には9個のレンズモジュール32Mが装着されている。本第13実施の形態では、レンズモジュール32Mは、照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12のいずれか1つの形状に対応する形状に形成されている。このように、2以上の集光レンズ32を所定の形状に集めたレンズモジュール32Mによって、そのレンズモジュール32Mの形状に対応する照明域S1等にLED40からの光を集光させることができ、レンズモジュール32Mの製作が容易になる。
【0096】
図32は、本発明の第14実施の形態を示す無影灯の概念図である。図32aに示すように、LEDの放射(発光)エネルギーの分布は、山形形状であって、光軸L2の方向に放射する光の放射エネルギーが最高値となり、光軸L2の方向に対して放射する光の方向が大きくなるほど、光の放射エネルギーが低くなっていく。
【0097】
図32bに示すように、集光レンズ32によって、LED40からの放射エネルギーの高い光を照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12の周縁部S14に集光させる一方、放射エネルギーの低い光を照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12の中央部S13に集光させるようにした。それによって、照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12の中央部S13および周縁部S14の各照度がほぼ同じになり、照明域S1あるいは受け持ち領域S11、S12の均整度を上げることができる。
【0098】
図33〜図36は、本発明の第15実施の形態を示す無影灯であって、図33は、集光レンズとレンズ支持部材とを一体的に形成し、レンズ支持部材の背面に遮光材を塗布した図、図34は、同じく、集光レンズとレンズ支持部材とを一体的に形成し、レンズ支持部材の表面に遮光材を塗布した図、図35は、集光レンズとLEDとの間の隙間をできるだけ小さくする一方、レンズ支持部材とLEDとの間の隙間をできるだけ大きくしたものであり、レンズ支持部材の背面に遮光材を塗布した図、図36は、集光レンズとLEDとの間の隙間をできるだけ小さくする一方、レンズ支持部材とLEDとの間の隙間をできるだけ大きくしたものであり、レンズ支持部材の表面に遮光材を塗布した図である。
【0099】
図33に示すように、集光レンズ32とレンズ支持部材33とは、透光性を有する材料によって一体成形され、その後に、集光レンズ32の表面と背面とが磨かれ、レンズ支持部材33の背面側に遮光材36が塗布される。集光レンズ32とレンズ支持部材33とを一体成形したことで、それらを別々に製造して組み立てる必要がない。また、図34に示すように、レンズ支持部材33の表面側に遮光材36を塗布するようにしてもよい。
【0100】
図35に示すように、レンズ支持部材33とLED40との間に広めの放熱用の隙間SLが形成され、放熱用の隙間SLに、LED40から熱を放出するようになっている。また、集光レンズ32の背面37をレンズ支持部材33からLED40の方(背後の方)に突出させることで、集光レンズ32の背面37側をLED40に近接させるようにしてもよい。
【0101】
また、図35においても、図33、図34と同様に、集光レンズ32とレンズ支持部材33とは、透光性を有する材料によって一体成形され、その後に、集光レンズ32の表面と背面とが磨かれ、レンズ支持部材33の背面側に遮光材36が塗布される。また、図36に示すように、レンズ支持部材33の表面側に遮光材36を塗布するようにしてもよい。
【0102】
図37および図38は、本発明の第16実施の形態を示す無影灯であって、図37は、集光レンズをレンズ支持部材にマトリクス状に並べて、集光レンズとレンズ支持部材とを一体的に形成したものであり、(a)は正面図、(b)は(a)のb−b線断面図、図38は、同じく、集光レンズとレンズ支持部材とを一体的に形成したものであって、レンズ支持部材に遮光材を塗布したものであり、(a)は正面図、(b)は底面図である。
【0103】
図37に示すように、集光レンズ32は、略半円球形状に形成され、平板状のレンズ支持部材33にマトリクス状に配列されていて、複数の集光レンズ32とレンズ支持部材33とが透光性を有する材料によって一体成形されている。また、図38に示すように、レンズ支持部材33の表面側には遮光材36が塗布され、LED40からの光のほぼ全部を集光レンズ32に入射させるようにして、光の無駄な拡散を防止している。図38に示すものに限らず、レンズ支持部材33の裏面側に遮光材36を塗布してもよい。
【0104】
なお、前記実施の形態においては、複数のLED40を基板20の表面21にマトリクス状に配列したものを示したが、基板20の表面21にほぼ均一に分散するように並べるようにしてもよい。
【0105】
また、前記実施の形態においては、基板20の曲面22および正面カバー31の凹入面31aを回転放物面、双曲面、回転楕円面、球面に形成した例を示したが、完全な回転放物面等でなくてもよく、これに近似した曲面であってもよい。
【0106】
さらに、実施の形態においては、基板20の曲面22や正面カバー31の凹入面31aが1つの滑らかな曲面であるとして説明したが、基板20や正面カバー31を複数の領域にそれぞれ分割し、それぞれの領域が所定の各曲面で形成されているようなものであってもよい。
【0107】
さらに、前記実施の形態では、前方凸レンズ部32bは、LED40の並べられている行に沿ってシリンダー状に延びていて、後方凸レンズ部32cは、LED40の並べられている列に沿ってシリンダー状に延びているものを示したが、逆の態様、すなわち、前方凸レンズ部32bは、LED40の並べられている列に沿って延びていて、後方凸レンズ部32cは、LED40の並べられている行に沿ってシリンダー状に延びているものであってもよい。
【0108】
【発明の効果】
本発明に係る無影灯によれば、複数のLEDが基板の表面に沿って広がるように配され、光学系が各LEDからの光を照明域全体へ個々に集光させるように配されているので、LEDの光量損失が少ない構成になり、少数のLEDであっても十分な光量を得るようにして、コストを低減することができる。また、ボートに配される各LEDは小さな光源であるから、光源からの光を照明域に集光させ易くすることができる。また、複数の集光レンズを正面カバーと一体的に形成したので、部品点数が大幅に減少して、製作コストや組立コストを低減することができる。さらに、LEDの光通路内に遮光物が侵入していても照明域に影像が発生せず、無影度を向上させることができる。
【0109】
さらに、集光レンズがLEDからの光を照明域の手前で1点に集めるように配されているので、外径の小さな集光レンズを用いるようにすればよく、隣接する集光レンズ間の距離が短くなることから、無影灯を小型にすることができる。さらに、複数の反射鏡が照明域全体へ個々に各LEDからの光を反射して集光させるように形成されているので、各LEDからの光を照明域に集光させることができ、光量損失の少ない構成になり、十分の光量を得ることができる。
【0110】
さらに、反射鏡がLEDからの光を反射して照明域の手前で1点に集めるように形成されているので、外径の小さな反射鏡を用いればよいから、隣接する反射鏡間の距離が短くなり、無影灯を小型にすることができる。さらに、基板の表面が照明域とは反対の方向へ凹入した曲面を備え、その曲面に配置されるLEDの光軸の方向を照明域の中央部に向けるようにその曲面を形成したので、例えば、LEDを基板の表面に実装するだけで、自動的にLEDの光軸の方向が照明域の中央部を向くようになるから、LEDの位置合わせを容易に行うことができる。
【0111】
正面カバーが照明域とは反対の方向へ凹入した凹入面を備え、照明カバーに一体的に形成される集光レンズの光軸の方向を照明域の中央部に向けるように凹入面を形成したので、正面カバーと一体的に形成される複数の集光レンズを同一形状のものにすることができ、正面カバーの製作が容易になる。
【0112】
複数の集光レンズが基板の表面に沿うようにそれぞれ配され、レンズ支持部材が複数の集光レンズを複数のLEDにそれぞれ対応するようにして支持し、複数の集光レンズの各光軸を複数のLEDの各光軸にそれぞれ一致させるようにしたので、例えば、レンズ支持部材全体を基板の表面と同じように曲面に形成したり、また、例えば、集光レンズを装着するための装着孔を形成したりすれば、集光レンズの各光軸を複数のLEDの各光軸に一致させることができ、LEDの配される位置に対応させて様々な形状の集光レンズを用意する必要がなく、複数の集光レンズに同一のものを用いることができ、集光レンズの製造コストや組立コストを低減することができる。
【0113】
グループに係るLEDからの光が集光レンズによって受け持ち領域にそれぞれ集光するようにしたので、例えば、受け持ち領域の中央部の照度よりその中央部の周囲である周縁部の照度が低くなるような場合に、隣り合う受け持ち領域において、受け持ち領域の周縁部同士を重なり合うようにして照度を上げるようにすれば、照明域の均整度が上がり、照明域の隅々まで均一な明るさを実現することができる。
【0114】
集光レンズは、集光レンズの正面から前方に突出している前方凸レンズ部と、集光レンズの背面から後方に突出している後方凸レンズ部とを含み、前方凸レンズ部の複数がLEDの並べられている各行または各列の一方に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成され、後方凸レンズ部の複数が各行または各列の他方に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成されているので、複数の集光レンズを個々に形成し、個々に組み立てることなく、集光レンズの製造コストおよび組立コストを低減することができる。
【0115】
前方凸レンズ部および後方凸レンズ部の各々が互いに異なる曲率で前方および後方にそれぞれ突出していて、LEDからの光を照明域あるいは受け持ち領域に集光させるように形成されているので、LEDからの光を後方凸レンズ部で一方向に集光させ、さらに、前方凸レンズ部で他方向に集光させることで、各LEDからの光を照明域あるいは受け持ち領域に集光させることができる。
【0116】
複数のLEDが赤、緑、青の各色を発光するRGBの各LEDを含み、LED制御手段がRGBの各LEDをそれぞれ点灯制御するようにしたので、RGBの各LEDからの光束の総量を一定のままにし、照明域あるいは受け持ち領域の照度を変えることなく、RGBの各LEDからの光束の比率を変えて、利用者の好みの色温度に変えることができ、使い勝手を良くすることができる。
【0117】
2以上の白色LEDを集めて成るLEDモジュールの複数に、1または2以上の赤色LEDを含ませたので、例えば、白色LEDを点灯しただけでは赤色の成分の不足で黄色っぽく見える赤い物体が、赤色LEDを点灯させることで、本来の色に見せることができ、演色性を高めることができる。
【0118】
色調が赤系、緑系、青系である各系統の白色LEDを含み、各系統の白色LEDが同じ系統で1箇所に集まらないように配されているので、各系統の白色LEDを点灯制御することで、照明域あるいは受け持ち領域の照度を変えることなく、利用者の好みの色温度に変えることができる。
【0119】
無影灯の裏面側に放熱部材を配したので、放熱部材によって、無影灯の裏面側から放熱することで、無影灯内が熱せられず、LEDの耐久性を上げることができる。また、無影灯の裏面が金属材によって平らな面に形成されているので、無影灯の裏面側からの放熱効果を高めることができる。さらに、無影灯の裏面が金属材によって鏡面に形成され、無影灯の背後を照明するための補助照明灯を備えたので、無影灯を裏表逆にすることで、鏡として用いることができるとともに、補助照明灯を点灯することで、鏡に写る対象を照らすことができる。
【0120】
LEDが照明域あるいは受け持ち領域のいずれか1つの形状に対応する形にLEDの発光分布がなるように形成されているので、LEDからの光を単に集光させるだけで、照明域あるいは受け持ち領域を照射するようになり、特殊なレンズを使う必要がなく、集光レンズの製造コストを低減することができる。
【0121】
集光レンズがLEDからの光を略正方形の領域に照射するように形成され、集光レンズの2以上は、互いに集まることでレンズモジュールを構成し、レンズモジュールが照明域あるいは受け持ち領域のいずれか1つの形状に対応する形状に形成されているので、集光レンズを集めて適当な形のレンズモジュールにするだけで、レンズモジュールの形に対応した照明域あるいは受け持ち領域にLEDからの光を集光させることができ、集光レンズの設計が容易にできる。
【0122】
LEDからの放射エネルギーの高い光を照明域あるいは受け持ち領域の周縁部に集光させる一方、放射エネルギーの低い光を照明域あるいは受け持ち領域の中央部に集光させるように集光レンズを形成したので、照明域あるいは受け持ち領域の中央部および周縁部の各照度がほぼ同じになって、照明域あるいは受け持ち領域の均整度が上がり、照明域あるいは受け持ち領域の隅々まで均一な明るさを実現することができる。
【0123】
レンズ支持部材と集光レンズとを一体的に形成し、レンズ支持部材の正面側または背面側の少なくとも一方に遮光材を塗布したので、レンズ支持部材と集光レンズとを別々に製造して組み立てる必要がなく、製造コストおよび組立コストを低減することができる。
【0124】
レンズ支持部材とLEDとの間にLEDからの熱を放出するための放熱用の隙間を形成したので、LEDからの熱を放熱用の隙間に放出させ、LEDからの熱を効率よく放出して、LEDを過熱させないようにしたから、LEDの耐久性が高まり、一方、レンズ支持部材からLEDの方へ集光レンズを突出してLEDに近接させることで、LEDからの光のほぼ全部を集光レンズに入射させるようにしたので、LEDからの光の拡散を抑え、LEDからの光を集光レンズによって無駄なく照明域に集光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態を示す無影灯の平面図であって、中央のLEDからの光を照明域全体に集光させた様子を示す図である。
【図2】同じく無影灯の側面図であって、中央のLEDからの光を照明域全体に集光させた様子を示す図である。
【図3】同じく無影灯の平面図であって、各LEDからの光を照明領域全体に個々に集光させた様子を示す図である。
【図4】同じく無影灯の側面図であって、各LEDからの光を照明領域全体に個々に集光させた様子を示す図である。
【図5】同じく無影灯の正面図である。
【図6】同じく無影灯の部分拡大平面図であって、光学系として集光レンズを示した図である。
【図7】同じく無影灯の部分拡大平面図であって、光学系として集光レンズを示し、LEDからの光を照明域の手前で1点に集めるようにした図である。
【図8】同じく無影灯の正面図である。
【図9】同じく無影灯の正面図であって、集光レンズに矩形状断面形状のものを示した図である。
【図10】本発明の第2実施の形態を示す無影灯の部分平面図であって、光学系としてフレネルレンズを示した図である。
【図11】本発明の第2実施の形態を示す無影灯の正面図である。
【図12】本発明の第2実施の形態を示す無影灯の正面図である。
【図13】本発明の第3実施の形態を示す無影灯の平面図である。
【図14】本発明の第3実施の形態を示す無影灯の側面図である。
【図15】本発明の第4実施の形態を示す無影灯の部分平面図であって、光学系として反射鏡を示した図である。
【図16】本発明の第4実施の形態を示す無影灯の部分平面図であって、反射鏡で反射させたLEDからの光を照明域の手前で1点に集めるようにした図である。
【図17】本発明の第5実施の形態を示す無影灯の部分平面図であって、光学系として集光レンズおよび反射鏡を示した図である。
【図18】本発明の第6実施の形態係る無影灯を概念的に示した部分平面図であって、各LEDおよび各集光レンズを共に凹入した曲面に沿って配し、LEDと集光レンズとの各光軸とを一致させ、LEDからの光を集光レンズにより照射域全体に集光させた図である。
【図19】同じく無影灯を概念的に示した部分平面図であって、LEDと集光レンズとの各光軸とを一致させ、LEDからの光を集光レンズによって集光させた領域をLED毎に異ならせるようにした図である。
【図20】同じく無影灯を概念的に示した部分平面図であって、LEDと集光レンズとの各光軸とを一致させ、複数のLEDは2つのグループに分けられ、各グループにかかるLEDからの光を集光レンズにより受け持ち領域に集光させた図である。
【図21】本発明の第7実施の形態に係る無影灯の集光レンズを主に示す部分斜視図である。
【図22】図21のXXII矢視図である。
【図23】図21のXXIII矢視図である。
【図24】本発明の第8実施の形態を示す無影灯の説明図であって、RGBの各LEDからの光束の総量を一定のままにして、RGBの各LEDからの光束の比率を変えることで、色温度を調整することを示す図である。
【図25】本発明の第9実施の形態を示す無影灯の説明図であって、(a)は、複数の白色LEDの中に赤色LEDを含ませたことを示す説明図、(b)は、色調が赤系、緑系、青系である各系統の白色LEDが、同じ系統で1箇所に集まらないように配されていることを示す説明図である。
【図26】本発明の第10実施の形態を示す無影灯において、正面カバーを破断して示す部分断面図である。
【図27】同じく、無影灯の正面図である。
【図28】本発明の第11実施の形態を示す無影灯であって、無影灯の裏面が金属材によって平らな面に形成されていることを示す部分断面図である。
【図29】本発明の第12実施の形態を示す無影灯であって、照明域あるいは受け持ち領域のいずれか1つの形状に対応する形に発光分布がなるように形成されたLEDを示す図である。
【図30】本発明の第13実施の形態に係る無影灯のレンズモジュールの斜視図である。
【図31】同じく無影灯の斜視図であって、照明域あるいは受け持ち領域のいずれか1つの形状に対応する形に形成されたレンズモジュールを複数組み込んだものを示す図である。
【図32】本発明の第14実施の形態を示す無影灯であって、(a)は、LEDの放射(発光)エネルギーの分布を示す図、(b)は、集光レンズによって、LEDからの放射エネルギーの高い光を照明域あるいは受け持ち領域の周縁部に集光させる一方、放射エネルギーの低い光を照明域あるいは受け持ち領域の中央部に集光させるようしたことを示す図である。
【図33】本発明の第15実施の形態を示す無影灯であって、集光レンズとレンズ支持部材とを一体的に形成し、レンズ支持部材の背面に遮光材を塗布した図である。
【図34】同じく、第15実施の形態を示す無影灯であって、集光レンズとレンズ支持部材とを一体的に形成し、レンズ支持部材の表面に遮光材を塗布した図である。
【図35】同じく、第15実施の形態を示す無影灯であって、集光レンズとLEDとの間の隙間をできるだけ小さくする一方、レンズ支持部材とLEDとの間の隙間をできるだけ大きくしたものであり、レンズ支持部材の背面に遮光材を塗布した図である。
【図36】同じく、第15実施の形態を示す無影灯であって、集光レンズとLEDとの間の隙間をできるだけ小さくする一方、レンズ支持部材とLEDとの間の隙間をできるだけ大きくしたものであり、レンズ支持部材の表面に遮光材を塗布した図である。
【図37】本発明の第16実施の形態を示す無影灯であって、集光レンズをレンズ支持部材にマトリクス状に並べて、集光レンズとレンズ支持部材とを一体的に形成したものであり、(a)は正面図、(b)は(a)のb−b線断面図である。
【図38】同じく、集光レンズとレンズ支持部材とを一体的に形成したものであって、レンズ支持部材に遮光材を塗布したものであり、(a)は正面図、(b)は底面図である。
【符号の説明】
G11、G12…グループ
L1…光通路
L2…光軸
S1…照明域
S11、S12…受け持ち領域
S13…中央部
S14…周縁部
S15…略正方形の領域
SL…放熱用の隙間
10…本体
15…裏面
20…基板
21…表面
22…曲面
30…光学系
31…正面カバー
31a…凹入面
32…集光レンズ
32a…フレネルレンズ
32b…前方凸レンズ部
32c…後方凸レンズ部
32s…レンズ面
32M…レンズモジュール
33…レンズ支持部材
33a…装着面
33b…装着孔
35…反射鏡
36…遮光材
37…集光レンズの背面
40…LED
40b…青色LED
40g…緑色LED
40r…赤色LED
40w…白色LED
40M…LEDモジュール
41…発光部
50…放熱部材
51…ベース
52…リブ
60…補助照明灯
70…ハンドル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surgical light that focuses light from a light source on an illumination area.
[0002]
[Prior art]
As a conventional surgical light, one large light source is formed by collecting a plurality of LEDs, a reflecting mirror is arranged behind the light source, and the light from the LED is reflected by the reflecting mirror. (For example, see Patent Document 1).
By using an LED as a light source, there is an advantage that it is not necessary to take high-temperature measures because the light source does not become hot, and that the life of the light source is prolonged, and that the operating light can be made lightweight and thin. .
[0003]
In addition, one lens unit for individually controlling the light distribution from the LED is provided for each LED, and the light from each LED is condensed to an area of a predetermined irradiation distance by the lens unit. (For example, see Patent Document 2).
[0004]
Furthermore,
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Registration No. 3084178
[Patent Document 2]
JP 2001-106356 A
[Patent Document 3]
JP-A-2002-352968
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique according to
[0007]
Further, in the technology according to
Furthermore, in the technique according to
[0008]
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. A plurality of LEDs are arranged so as to spread along the surface of a substrate, and light from each LED is individually collected over the entire illumination area by an optical system. In this case, a sufficient amount of light can be obtained even with a small number of LEDs so that the cost can be reduced. In addition, the light source can be made small so that the light from the light source can be easily condensed in the illumination area. It is intended to provide an operating light that can be operated. It is another object of the present invention to provide an easy-to-use surgical light that can reduce the manufacturing cost and the assembly cost of the condenser lens.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention to achieve this object lies in the inventions in the following items.
[1] Light from a light source is condensed on an illumination area (S1), and in an operation lamp including a substrate (20) and an optical system (30),
The light source includes a plurality of LEDs (40);
The substrate (20) is arranged so that a surface (21) of the substrate (20) faces the illumination area (S1),
The plurality of LEDs (40) are arranged to extend along a surface (21) of the substrate (20);
The operating light is characterized in that the optical system (30) is arranged to individually condense light from each LED (40) to the entire illumination area (S1).
[0010]
[2] a front cover (31) for covering the plurality of LEDs (40) from the front,
The optical system (30) includes a plurality of condenser lenses (32),
The plurality of condenser lenses (32) are respectively arranged corresponding to the respective LEDs (40),
Furthermore, the operating light is characterized in that a plurality of condenser lenses (32) are formed integrally with the front cover (31).
[0011]
[3] The condensing lens (32) is arranged so that the light from the LED (40) is collected at one point before the illumination area (S1). Surgical light.
[0012]
[4] The optical system (30) includes a plurality of reflecting mirrors (35),
The plurality of reflecting mirrors (35) are respectively arranged corresponding to the respective LEDs (40), and the plurality of reflecting mirrors (35) are individually provided to the entire illumination area (S1). The operating light according to [1] or [2], wherein the operating light is formed so as to reflect and condense the light from (1).
[0013]
[5] The reflecting mirror (35) is formed so as to reflect light from the LED (40) and collect the light at one point before the illumination area (S1) [4]. Operating light as described in.
[0014]
[6] The surface (21) of the substrate (20) includes a curved surface (22) recessed in a direction opposite to the illumination area (S1),
The curved surface (22) is formed so that the direction of the optical axis of the LED (40) disposed on the curved surface (22) is directed to the center of the illumination area (S1) [1]. ] Or the surgical light according to [2].
[0015]
[7] The front cover (31) includes a recessed surface (31a) recessed in a direction opposite to the illumination area (S1),
The concave surface (31a) is formed so that the direction of the optical axis of the condenser lens (32) formed integrally with the illumination cover is directed toward the center of the illumination area (S1). The surgical light according to [2], which is characterized by the following.
[0016]
[8] A surgical lamp including a substrate (20) and an optical system (30), wherein light from a light source is focused on an illumination area (S1).
The light source includes a plurality of LEDs (40);
The plurality of LEDs (40) are arranged to extend along a surface (21) of the substrate (20);
A surface (21) of the substrate (20) includes a curved surface (22) recessed in a direction opposite to the illumination area (S1);
The curved surface (22) is formed so as to direct the direction of the optical axis (L2) of the LED (40) disposed on the curved surface (22) toward the illumination area (S1),
The optical system (30) includes a plurality of condenser lenses (32) arranged along a surface (21) of the substrate (20), and the plurality of condenser lenses (32). (40) a lens support member (33) for supporting the lens in a corresponding manner.
The lens support member (33) is formed such that each optical axis (L2) of the plurality of condenser lenses (32) matches each optical axis (L2) of the plurality of LEDs (40). An operating light characterized by the following.
[0017]
[9] The plurality of LEDs (40) are divided into two or more groups (G11, G12),
The illumination area (S1) includes a coverage area (S11, S12) that is an area covered by the group (G11, G12),
The condensing lens (32) is arranged so as to condense light from the LEDs (40) related to the groups (G11, G12) to the coverage areas (S11, S12) [ 8] The operating light according to [1].
[0018]
[10] The plurality of LEDs (40) are arranged in a matrix,
The condenser lens (32) includes a front convex lens part (32b) protruding forward from the front of the condenser lens (32) and a rear convex lens part (32c) protruding rear from the back of the condenser lens (32). ) And
The plurality of front convex lens portions (32b) extend in a cylindrical shape along one of each row or each column of the LEDs (40), and are formed to be continuous with each other;
A plurality of the rear convex lens portions (32c) each extend in a cylindrical shape along the other of each of the rows or columns and are formed so as to be continuous with each other [1] to [9]. The surgical light according to any one of the above.
[0019]
[11] Each of the front convex lens portion (32b) and the rear convex lens portion (32c) protrudes forward and backward with different curvatures, respectively, and emits light from the LED (40) to the illumination area (S1) or The surgical light according to any one of [1] to [10], wherein the operating light is formed so as to converge light on the responsible area (S11, S12).
[0020]
[12] The plurality of LEDs (40) include RGB LEDs (40) that emit red, green, and blue colors, respectively.
Controlling the lighting of each of the RGB LEDs (40) to keep the total amount of luminous flux from each of the RGB LEDs (40) constant and changing the ratio of the luminous flux from each of the RGB LEDs (40); The operating light according to any one of [1] to [11], further comprising an LED (40) control means for adjusting a color temperature.
[0021]
[13] The plurality of LEDs (40) include a plurality of LED modules (40M) formed by collecting two or more white LEDs (40w) and one or more red LEDs (40r). The surgical light according to any one of [1] to [11].
[0022]
[14] The plurality of LEDs (40) include a white LED (40w) of each system having a color tone of red, green, and blue,
The operating light according to any one of [1] to [11], wherein the white LEDs (40w) of the respective systems are arranged so as not to be gathered at one place in the same system.
[0023]
[15] A heat radiating member (50) for radiating heat from the light source to the outside of the surgical light is disposed on a back surface (15) side of the surgical light [1]. -The surgical light according to any one of [14] to [14].
[0024]
[16] The surgical light according to any one of [1] to [14], wherein the back surface (15) of the surgical light is formed of a flat surface made of a metal material.
[0025]
[17] The back surface (15) of the operating light is formed in a mirror surface by a metal material,
The surgical light according to any one of [1] to [14], further comprising: an auxiliary light (60) for illuminating the rear of the surgical light.
[0026]
[18] The LED (40) is formed such that the light emission distribution of the LED (40) is in a shape corresponding to any one of the illumination area (S1) and the responsible area (S11, S12). The operating lamp according to any one of [1] to [17], wherein:
[0027]
[19] The condenser lens (32) is formed so as to irradiate light from the LED (40) to a substantially square area,
Two or more of the condenser lenses (32) form a lens module (32M) by converging with each other,
The lens module (32M) is formed in a shape corresponding to any one of the illumination area (S1) and the responsible area (S11, S12) [1] to [18]. The surgical light according to any one of the above.
[0028]
[20] The condensing lens (32) condenses the light having high radiation energy from the LED (40) on the periphery (S14) of the illumination area (S1) or the responsible area (S11, S12). On the other hand, it is characterized in that it is formed so that light with low radiant energy is focused on the central part (S13) of the illumination area (S1) or the responsible area (S11, S12) [1] to [19]. ] The surgical light according to any one of [1] to [10].
[0029]
[21] The lens support member (33) and the condenser lens (32) are integrally formed,
The surgical light according to any one of [1] to [20], wherein a light-blocking material (36) is applied to at least one of a front side and a rear side of the lens support member (33). .
[0030]
[22] A heat dissipation gap (SL1) for emitting heat from the LED is formed between the lens support member (33) and the LED (40).
The condensing lens (32) projects from the lens support member (33) toward the LED (40) and approaches the LED (40), so that almost all of the light from the LED (40) is transmitted. The surgical light according to any one of [1] to [21], wherein the operating light is arranged to be incident on the condenser lens (32).
[0031]
Next, the operation of the present invention will be described.
In the case where the plurality of LEDs (40) are arranged so as to spread along the surface (21) of the substrate (20), the plurality of LEDs (40) are substantially uniformly dispersed on the surface (21) of the substrate (20). The plurality of LEDs (40) may be arranged on the surface (21) of the substrate (20) in a predetermined number of rows and columns. By arranging or arranging the plurality of LEDs (40), the plurality of LEDs (40) does not become bulky, the substrate (20) of the LEDs (40) can be reduced, and the size of the surgical light can be reduced. Generally, the plurality of LEDs (40) are arranged corresponding to the shape of the illumination area (S1). For example, if the illumination area (S1) is rectangular or circular, the plurality of LEDs (40) are arranged so as to be rectangular or circular.
[0032]
The optical system (30) collects light from each LED (40) individually over the entire illumination area (S1). By condensing the light from each LED (40) in the illumination area (S1), a sufficient amount of light can be obtained. Further, since each of the LEDs (40) is a small light source, the light from the LED (40) can be easily focused on the illumination area (S1) by the optical system (30). The optical system (30) includes a condenser lens (32) and a reflecting mirror (35).
[0033]
A front cover (31) for covering the plurality of LEDs (40) from the front is provided, the optical system (30) includes a plurality of condensing lenses (32), and the plurality of condensing lenses (32) is provided for each LED (40). ), And formed integrally with the front cover (31), the plurality of condenser lenses (32) and the front cover (31) are, specifically, translucent. Are integrally formed by a molding die using a resin material having
For example, no matter where the condenser lens (32) is formed on the front cover (31), in order for the optical axis of the condenser lens (32) to pass through the center of the illumination area (S1). It is necessary to change the direction of the condenser lens (32) depending on the position where the condenser lens (32) is formed. Therefore, when the front cover (31) is a flat surface, a plurality of Each shape of the condenser lens (32) is different.
[0034]
When the condenser lens (32) is arranged to collect the light from the LED (40) at one point before the illumination area (S1), the condenser lens (32) having a short focal length and a small outer diameter. ), The light from the LED (40) gathers at one point before the illumination area (S1) and then spreads toward the entire illumination area (S1). Since the condenser lens (32) having a small outer diameter can be used, the distance between the adjacent condenser lenses (32) is shortened, and the distance between the adjacent LEDs (40) is shortened. Can be reduced in size.
[0035]
When the optical system (30) includes a plurality of reflecting mirrors (35), and the plurality of reflecting mirrors (35) are arranged corresponding to the respective LEDs (40), the light is reflected instead of the condenser lens (32). A mirror (35) may be used, or a reflecting mirror (35) may be used together with the condenser lens (32).
[0036]
When a reflecting mirror (35) is used instead of the condenser lens (32), the light from the LED (40) emitted to the outside of the illumination area (S1) is reflected, and the light is reflected within the illumination area (S1). A reflecting mirror (35) is formed so as to be directed. When the reflecting mirror (35) is used together with the condenser lens (32), the light from the LED (40) emitted to the outside of the condenser lens (32) is reflected to the condenser lens (32). A reflecting mirror (35) is formed so as to be directed. Thereby, almost all the light from the LED (40) is converged on the illumination area (S1), and a sufficient amount of light can be obtained. For example, when the reflecting mirror (35) is similar to a concave mirror, each reflecting mirror (35) is arranged so that the mirror axis of the reflecting mirror (35) passes through the center of the illumination area (S1).
[0037]
In the case where the reflecting mirror (35) is formed so as to reflect the light from the LED (40) and collect it at one point before the illumination area (S1), for example, the reflecting mirror (35) is similar to a concave mirror. In the case of a light source, by using a reflecting mirror (35) having a short focal length and a small outer diameter, light from the LED (40) converges to one point before the illumination area (S1) and then reaches the illumination area (S1). ) Spread towards the whole. By using the reflecting mirror (35) having a small outer diameter, the distance between the adjacent reflecting mirrors (35) is shortened, and the distance between the adjacent LEDs (40) is shortened. be able to.
[0038]
The surface (21) of the substrate (20) has a curved surface (22) recessed in a direction opposite to the illumination area (S1), and the curved surface (22) is disposed on the curved surface (22) by the LED (40). When the LED (40) is arranged along the surface (21) of the substrate (20), the direction of the optical axis of the LED (40) is directed toward the center of the illumination area (S1). Only by mounting the component (40) on the surface (21) of the substrate (20), the direction of the optical axis of the LED (40) is directed toward the center of the illumination area (S1). At this time, the optical axis of the LED (40) may be aligned with the optical axis of the condenser lens (32) or the optical axis of the reflecting mirror (35).
[0039]
Further, the front cover (31) has a concave surface (31a) recessed in the direction opposite to the illumination area (S1), and the concave surface (31a) is formed integrally with the illumination cover. In the case where the direction of the optical axis of the lens (32) is directed to the center of the illumination area (S1), as described above, the condenser lens depends on the position where the condenser lens (32) is formed. Although it is necessary to change the direction of (32), since the front cover (31) has a concave surface (31a), it is possible to collect light without actively changing the direction of each condenser lens (32). If the lens (32) is arranged along the concave surface (31a) of the front cover (31), the direction of the optical axis of the condensing lens (32) is directed to the center of the illumination area (S1). It is not necessary to make each shape of the plurality of condenser lenses (32) different from each other. Body-formed by condensing lens (32) can be of the same shape.
[0040]
The optical system (30) includes a plurality of condenser lenses (32) arranged along the surface (21) of the substrate (20) and a plurality of condenser lenses (32) to a plurality of LEDs (40). A lens support member (33) for supporting each correspondingly, wherein the lens support member (33) is configured to connect each optical axis (L2) of the plurality of condenser lenses (32) to the plurality of LEDs (40). When the condenser lens (32) is mounted on the lens support member (33), the optical axis (L2) of the condenser lens (32) is formed. For example, the entire lens support member (33) may be formed into a curved surface (22) in the same manner as the surface (21) of the substrate (20) so that the optical axis (L2) of the LED (40) coincides with the optical axis (L2) of the LED (40). Also, for example, a mounting hole for mounting the condenser lens (32) It is not necessary to prepare converging lenses (32) of various shapes corresponding to the positions where the LEDs (40) are arranged, and the same condensing lens (32) can be used. Can be used, and the manufacturing cost and the assembly cost of the condenser lens (32) can be reduced.
[0041]
The plurality of LEDs (40) are divided into two or more groups (G11, G12), and the illuminated area (S1) includes areas (S11, S12), which are areas allocated to the groups (G11, G12). The light from the LEDs (40) related to the groups (G11, G12) is condensed on the respective areas (S11, S12) by the condenser lens (32). Adjacent areas (S11, S12) may overlap each other, or may not overlap each other.
[0042]
For example, when the illuminance of the peripheral portion (S14) around the central portion (S13) is lower than the illuminance of the central portion (S13) of the responsible region (S11, S12), the neighboring responsible regions (S11, In S12), if the illuminance is increased by overlapping the peripheral edges (S14) of the coverage areas (S11, S12), the uniformity of the entire illumination area (S1) can be increased.
[0043]
The condenser lens (32) includes a front convex lens part (32b) protruding forward from the front of the condenser lens (32) and a rear convex lens part (32c) protruding rear from the back of the condenser lens (32). And a plurality of front convex lens portions (32b) are each formed in a cylindrical shape along one of the rows or columns in which the LEDs (40) are arranged, and are formed so as to be continuous with each other. Since a plurality of convex lens portions (32c) extend in a cylindrical shape along the other of each row or each column and are formed so as to be continuous with each other, a plurality of condenser lenses (32) are individually formed, Instead of being individually assembled, they can be formed integrally and assembled together at once.
[0044]
Each of the front convex lens portion (32b) and the rear convex lens portion (32c) protrudes forward and backward with different curvatures, respectively, and receives light from the LED (40) in the illumination area (S1) or the area (S11, S12). For example, when the illumination area (S1) or the area (S11, S12) is rectangular, the light from the LED (40) is formed into a rear convex lens portion (32c). ) In one direction (for example, the short direction of the illumination area (S1) or the area (S11, S12)), and the other lens (for example, the illumination area (S1) or the area ( If the light is condensed in the longitudinal direction (S11, S12), the light from each LED (40) is illuminated (S1) or the area (S11, S12). It can be condensed to.
[0045]
When the plurality of LEDs (40) include the RGB LEDs (40) that emit red, green, and blue colors, the LED (40) control means controls the lighting of each of the RGB LEDs (40). , The total amount of luminous flux from each of the RGB LEDs (40) is kept constant, and the color temperature is adjusted by changing the ratio of the luminous flux from each of the RGB LEDs (40). The color temperature can be changed to the color temperature desired by the user without changing the illuminance of S1) or the assigned area (S11, S12).
[0046]
The plurality of LEDs (40) include a plurality of LED modules (40M) formed by collecting two or more white LEDs (40w) and one or more red LEDs (40r). ) Simply turns on the red component (40r) when the red object looks yellowish because the red component is insufficient, so that the red object can be seen in its original color, Color rendering is enhanced.
[0047]
The plurality of LEDs (40) include a white LED (40w) of each system having a color tone of red, green, and blue, and the white LEDs (40w) of each system do not converge at one place in the same system. , By controlling the lighting of the white LED (40w) of each system, the color temperature desired by the user can be changed without changing the illuminance of the illumination area (S1) or the area of responsibility (S11, S12). Can be changed to The color temperature may be changed by controlling the current to the white LED (40w) of each system.
[0048]
In the case where a heat radiating member (50) for radiating heat from the light source to the outside of the surgical light is disposed on the back surface (15) side of the surgical light, infrared light from the LED (40) as a light source is provided. Although the amount of heat generated from the LED (40) is small, the durability of the LED (40) can be increased by radiating heat from the back surface (15) side of the operating light by the heat radiation member (50). . In the case where the back surface (15) of the operating lamp is formed of a flat surface by a metal material, for example, if the flat back surface (15) is formed of an aluminum material, the back surface (15) of the operating lamp from the side (15) side The heat radiation effect can be enhanced, and the heat radiation member (50) need not be provided.
[0049]
In the case where the back surface (15) of the surgical light is formed in a mirror surface by a metal material and the auxiliary light (60) for illuminating the back of the surgical light is provided, the surgical light is turned upside down. , Can be used as a mirror. At this time, by turning on the auxiliary illumination lamp (60), it is possible to illuminate an object to be reflected in a mirror.
[0050]
The LED (40) is formed such that the light emission distribution of the LED (40) is formed in a shape corresponding to any one of the illumination area (S1) and the area (S11, S12). By simply condensing the light from 40), it is possible to irradiate the illumination area (S1) or the area of responsibility (S11, S12) without using a special lens.
[0051]
The condenser lens (32) is formed so as to irradiate the light from the LED (40) to the substantially square area (S15), and two or more of the condenser lenses (32) are gathered together to form a lens module (32M). When the lens module (32M) is formed in a shape corresponding to any one of the illumination area (S1) and the responsible area (S11, S12), the condenser lens (32) is collected. Concentrating light from the LED (40) on the illumination area (S1) or the area (S11, S12) corresponding to the shape of the lens module (32M) simply by making the lens module (32M) of an appropriate shape. Can be. Also, by collecting a plurality of lens modules (32M) and forming an appropriate shape, the light from the LED (40) is condensed on the illumination area (S1) or the area (S11, S12) corresponding to the shape. It can also be done.
[0052]
The condensing lens (32) condenses the light with high radiation energy from the LED (40) to the peripheral area (S14) of the illumination area (S1) or the area (S11, S12), while the light with low radiation energy. Is formed so as to converge the light on the central part (S13) of the illumination area (S1) or the area (S11, S12), the central part (S1) of the illumination area (S1) or the area (S11, S12). The respective illuminances of S13) and the peripheral portion (S14) are substantially the same, and the uniformity of the illumination area (S1) or the area of responsibility (S11, S12) can be increased.
[0053]
In the case where the condenser lens (32) and the lens support member (33) are integrally formed and the light blocking material (36) is applied to the back or the surface of the lens support member (33), the condenser lens (32) The lens supporting member (33) is integrally formed with a material having a light-transmitting property, and thereafter, a light shielding material (36) is applied to the rear surface or the front surface side of the lens supporting member (33). By integrally forming the condenser lens (32) and the lens support member (33), it is not necessary to separately manufacture and assemble them.
[0054]
A heat-dissipating gap (SL) for releasing heat from the LED (40) is formed between the condenser lens (32) and the LED (40), and the condenser lens (32) is connected to the lens support member (33). ) Protrudes from the LED (40) toward the LED (40) and is close to the LED (40), the heat from the LED (40) is released to the gap (SL) for heat radiation so as not to overheat the LED (40). I have to. The durability of the LED is increased so that almost all of the light from the LED (40) is made incident on the condenser lens (40) so that the light from the LED (40) is not unnecessarily diffused.
[0055]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of an operating light according to a first embodiment of the present invention, showing a state in which light from a central LED is focused on the entire illumination area, and FIG. FIG. 3 is a side view of the surgical light, and FIG. 3 is a plan view of the surgical light, showing how light from each LED is individually focused on the entire illumination area. FIG. 5 is a view showing a state in which light from each LED is individually condensed on the entire illumination area, FIG. 5 is a front view of the surgical light, and FIG. 6 is a partially enlarged plan view of the surgical light; FIG. 3 is a diagram illustrating a condenser lens.
[0056]
As shown in FIGS. 1 to 6, the operating light according to the first embodiment of the present invention focuses light from a light source on an illumination area S1, and includes a
[0057]
In the present embodiment, the
[0058]
A
[0059]
The plurality of
[0060]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
By arranging a plurality of
[0061]
FIG. 7 is a partially enlarged plan view of the surgical light, in which a condensing lens is shown as an optical system, and light from an LED is collected at one point before an illumination area. As shown in FIG. 7, the light from the
[0062]
FIG. 8 is a front view of the surgical light, and FIG. 9 is a front view of the surgical light, showing a condenser lens having a rectangular cross-sectional shape. As described above, the condensing
[0063]
FIG. 10 is a partial plan view of an operating light showing a second embodiment of the present invention, in which a Fresnel lens is shown as an optical system, and FIG. 11 is a drawing showing a second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a front view of a shadowless lamp similarly showing a second embodiment of the present invention.
[0064]
As shown in FIG. 10, a
[0065]
FIG. 13 is a plan view of a surgical light showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a side view of the surgical light showing a third embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 13 and 14, the
[0066]
Further, the
[0067]
A counterbore hole (not shown) for passing the lead of the
[0068]
As described in the first embodiment, it is necessary to change the direction of the
[0069]
FIG. 15 is a partial plan view of a surgical light showing a fourth embodiment of the present invention, in which a reflecting mirror is shown as an optical system, and FIG. FIG. 5 is a diagram in which light from an LED reflected by a mirror is collected at one point in front of an illumination area.
[0070]
As shown in FIG. 15, the
[0071]
As shown in FIG. 16, the reflecting
[0072]
FIG. 17 is a partial plan view of a surgical light according to a fifth embodiment of the present invention, showing a condenser lens and a reflecting mirror as an optical system. As shown in FIG. 17, a reflecting
[0073]
FIG. 18 is a partial plan view conceptually showing a surgical light according to a sixth embodiment of the present invention, in which light from an LED is condensed over the entire illumination area by a condenser lens, and FIG. FIG. 20 is a partial plan view in which a region where light from an LED is collected by a condenser lens is made different for each LED, and FIG. 20 is a partial plan view also showing a plurality of LEDs. FIG. 3 is a diagram in which light from the LEDs according to each group is divided into two groups, and is condensed in a region where the light is condensed by a condenser lens.
[0074]
As shown in FIG. 18, the
[0075]
Further, the
[0076]
In FIG. 18, the light from the
[0077]
As shown in FIG. 20, the plurality of
[0078]
FIG. 21 is a partial perspective view mainly showing the condenser lens of the surgical light according to the seventh embodiment of the present invention, FIG. 22 is a view taken along arrow XXII of FIG. 21, and FIG. 23 is an arrow XXIII of FIG. FIG.
[0079]
As shown in FIGS. 21 to 23, the
[0080]
The pair of the front
[0081]
FIG. 24 is an explanatory diagram of a surgical light showing an eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 24, the plurality of
[0082]
The LED control means outside the figure keeps the total amount of luminous flux from each of the
[0083]
FIGS. 25A and 25B are explanatory diagrams of an operating light according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 25A is an explanatory diagram showing that a red LED is included in a plurality of white LEDs, and FIG. () Is an explanatory diagram showing that white LEDs of respective systems having red, green, and blue colors are arranged so as not to be collected at one place in the same system.
[0084]
As shown in FIG. 25A, the plurality of
[0085]
As shown in FIG. 25b, the plurality of
[0086]
As shown in FIG. 25b, the arrangement of
[0087]
FIG. 26 is a partial cross-sectional view of the surgical light according to the tenth embodiment of the present invention, in which the front cover is cut away, and FIG. 27 is a front view of the surgical light similarly.
[0088]
As shown in FIG. 26, on the
Thereby, the
[0089]
FIG. 28 is a partial sectional view showing a surgical light according to an eleventh embodiment of the present invention, in which the back surface of the surgical light is formed of a flat surface by a metal material.
[0090]
The
[0091]
FIG. 29 is a partial perspective view of the surgical light according to the twelfth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 29, the
[0092]
For example, when the illumination area S1 or the areas S11 and S12 are rectangular, the
[0093]
FIG. 30 is a perspective view of a lens module of a surgical light showing a thirteenth embodiment of the present invention, and FIG. 31 is a perspective view of the same.
[0094]
As shown in FIG. 30, the
[0095]
As shown in FIG. 31, nine
[0096]
FIG. 32 is a conceptual diagram of a surgical light showing a fourteenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 32A, the distribution of the radiation (emission) energy of the LED has a mountain shape, and the radiation energy of the light radiated in the direction of the optical axis L2 has the highest value, and is radiated in the direction of the optical axis L2. As the direction of the emitted light increases, the radiant energy of the light decreases.
[0097]
As shown in FIG. 32B, the
[0098]
FIGS. 33 to 36 show an operating lamp according to a fifteenth embodiment of the present invention. FIG. 33 shows a case where a condenser lens and a lens supporting member are integrally formed, and light is shielded on the rear surface of the lens supporting member. FIG. 34 is a diagram in which a condensing lens and a lens support member are integrally formed, and a light-shielding material is applied to the surface of the lens support member. FIG. FIG. 36 is a view in which a gap between the lens support member and the LED is made as large as possible while a gap between the lens support member and the LED is made as large as possible. FIG. 3 is a diagram in which a gap between the lens support member and the LED is made as large as possible while a gap between the lens support member and the LED is made as small as possible, and a light shielding material is applied to the surface of the lens support member.
[0099]
As shown in FIG. 33, the
[0100]
As shown in FIG. 35, a wide heat dissipation gap SL is formed between the
[0101]
Also, in FIG. 35, similarly to FIGS. 33 and 34, the
[0102]
FIGS. 37 and 38 show a surgical light according to a sixteenth embodiment of the present invention. FIG. 37 shows an arrangement in which a condenser lens is arranged in a matrix on a lens support member, and the condenser lens and the lens support member are arranged in a matrix. (A) is a front view, (b) is a cross-sectional view taken along the line bb of (a), and FIG. 38 is similarly formed integrally with a condenser lens and a lens support member. FIG. 3A is a front view and FIG. 3B is a bottom view in which a light-blocking material is applied to a lens supporting member.
[0103]
As shown in FIG. 37, the
[0104]
In the above-described embodiment, the plurality of
[0105]
In the above embodiment, the
[0106]
Further, in the embodiment, the
[0107]
Further, in the above embodiment, the front
[0108]
【The invention's effect】
According to the surgical light according to the present invention, the plurality of LEDs are arranged so as to spread along the surface of the substrate, and the optical system is arranged so as to individually condense light from each LED to the entire illumination area. Therefore, the configuration is such that the light quantity loss of the LED is small, and a sufficient light quantity can be obtained even with a small number of LEDs, so that the cost can be reduced. In addition, since each LED arranged on the boat is a small light source, light from the light source can be easily focused on the illumination area. Further, since the plurality of condenser lenses are formed integrally with the front cover, the number of components is greatly reduced, and the production cost and the assembly cost can be reduced. Further, even if a light-shielding object enters the light path of the LED, no image is generated in the illumination area, and the degree of shadowlessness can be improved.
[0109]
Further, since the condensing lens is arranged to collect the light from the LED at one point before the illumination area, a condensing lens having a small outer diameter may be used, and the condensing lens between the adjacent condensing lenses may be used. Since the distance becomes shorter, the operating light can be made smaller. Further, since a plurality of reflecting mirrors are formed so as to individually reflect and condense the light from each LED to the entire illumination area, the light from each LED can be condensed on the illumination area, The configuration is low in loss, and a sufficient amount of light can be obtained.
[0110]
Furthermore, since the reflecting mirror is formed so as to reflect the light from the LED and collect it at one point before the illumination area, a reflecting mirror having a small outer diameter may be used. It is shorter and the operating light can be made smaller. Furthermore, since the surface of the substrate has a curved surface recessed in the direction opposite to the illumination area, and the curved surface is formed so that the direction of the optical axis of the LED arranged on the curved surface is directed toward the center of the illumination area, For example, simply by mounting the LED on the surface of the substrate, the direction of the optical axis of the LED automatically turns to the center of the illumination area, so that the LED can be easily aligned.
[0111]
The front cover has a concave surface recessed in a direction opposite to the illumination area, and the concave surface is formed so that the direction of the optical axis of the condenser lens formed integrally with the illumination cover is directed toward the center of the illumination area. Is formed, a plurality of condenser lenses integrally formed with the front cover can be made to have the same shape, which facilitates the manufacture of the front cover.
[0112]
A plurality of condenser lenses are respectively arranged along the surface of the substrate, and a lens support member supports the plurality of condenser lenses so as to correspond to the plurality of LEDs, respectively, and aligns each optical axis of the plurality of condenser lenses. Since the respective optical axes of the plurality of LEDs are made to coincide with each other, for example, the entire lens support member is formed into a curved surface like the surface of the substrate, or, for example, a mounting hole for mounting a condenser lens. , It is possible to make each optical axis of the condensing lens coincide with each optical axis of a plurality of LEDs, and it is necessary to prepare various shapes of condensing lenses corresponding to the positions where the LEDs are arranged. Therefore, the same condenser lens can be used for a plurality of condenser lenses, and the manufacturing cost and assembly cost of the condenser lens can be reduced.
[0113]
Since the light from the LEDs related to the group is condensed on the responsible area by the condenser lens, for example, the illuminance at the peripheral part around the central part is lower than the illuminance at the central part of the responsible area. In such a case, in the adjacent receiving area, if the illuminance is increased by overlapping the peripheral portions of the receiving area, the uniformity of the illumination area is increased, and uniform brightness is realized to every corner of the illumination area. Can be.
[0114]
The condenser lens includes a front convex lens part protruding forward from the front of the condenser lens, and a rear convex lens part protruding backward from the back of the condenser lens, and a plurality of front convex lens parts are arranged with LEDs. Each of which has a cylindrical shape extending along one of the rows or columns, and is formed so as to be continuous with each other, and a plurality of rear convex lens portions each extend in a cylindrical shape along the other of each row or each column, and Since it is formed so as to be continuous, it is possible to reduce the manufacturing cost and the assembly cost of the condenser lens without forming a plurality of condenser lenses individually and assembling them individually.
[0115]
Each of the front convex lens portion and the rear convex lens portion protrudes forward and rearward with a different curvature from each other, and is formed so as to condense light from the LED to the illumination area or the responsible area, so that the light from the LED is By condensing light in one direction by the rear convex lens part and further condensing it in the other direction by the front convex lens part, light from each LED can be condensed to the illumination area or the responsible area.
[0116]
The plurality of LEDs include RGB LEDs that emit red, green, and blue colors, and the LED control unit controls the lighting of each of the RGB LEDs, so that the total amount of light flux from each of the RGB LEDs is constant. Without changing the illuminance of the illumination area or the assigned area, the ratio of the luminous flux from each of the RGB LEDs can be changed to change the color temperature desired by the user, thereby improving the usability.
[0117]
Since one or two or more red LEDs are included in a plurality of LED modules each of which collects two or more white LEDs, for example, a red object that looks yellowish due to lack of a red component only by turning on the white LEDs, By turning on the red LED, the original color can be seen, and the color rendering can be enhanced.
[0118]
Includes red LEDs, green LEDs, and white LEDs of each system whose color tone is blue, and the white LEDs of each system are arranged so that they do not converge at one place in the same system. By doing so, the color temperature can be changed to a color temperature desired by the user without changing the illuminance of the illumination area or the assigned area.
[0119]
Since the heat radiating member is arranged on the back side of the operating light, the heat radiating member radiates heat from the back side of the operating light, so that the inside of the operating light is not heated and the durability of the LED can be increased. Further, since the rear surface of the surgical light is formed as a flat surface by a metal material, the heat radiation effect from the rear surface side of the surgical light can be enhanced. Furthermore, since the back surface of the surgical light is formed in a mirror surface by a metal material and an auxiliary lighting for illuminating the back of the surgical light is provided, the surgical light can be used as a mirror by turning the light upside down. By turning on the auxiliary lighting, it is possible to illuminate the object reflected in the mirror.
[0120]
Since the LED is formed such that the light emission distribution of the LED corresponds to any one of the shape of the illumination area and the area of responsibility, the light area from the LED or the area of charge is simply collected by collecting the light from the LED. Since irradiation is performed, there is no need to use a special lens, and the manufacturing cost of the condenser lens can be reduced.
[0121]
A condensing lens is formed so as to irradiate light from the LED onto a substantially square area, and two or more of the condensing lenses form a lens module by converging with each other, and the lens module is provided in either an illumination area or a responsible area. Since it is formed in a shape corresponding to one shape, simply collecting the condensing lenses into a lens module of an appropriate shape collects the light from the LED in an illumination area or an area corresponding to the shape of the lens module. The light can be illuminated, and the condenser lens can be easily designed.
[0122]
The condenser lens was formed so that the light with high radiant energy from the LED was condensed on the periphery of the illumination area or the area where the light was emitted, while the light with low radiant energy was condensed on the center of the illumination area or area where the charge was. The illuminance at the center and the periphery of the illuminated area or area is almost the same, the uniformity of the illuminated area or area is increased, and uniform brightness is achieved at every corner of the illuminated area or area. Can be.
[0123]
Since the lens support member and the condenser lens are integrally formed, and a light-blocking material is applied to at least one of the front side and the back side of the lens support member, the lens support member and the condenser lens are separately manufactured and assembled. There is no need, and manufacturing and assembly costs can be reduced.
[0124]
Since a heat-dissipating gap for releasing heat from the LED is formed between the lens support member and the LED, the heat from the LED is released to the heat-dissipating gap, and the heat from the LED is efficiently released. By preventing the LED from overheating, the durability of the LED is increased. On the other hand, almost all of the light from the LED is collected by projecting the condenser lens from the lens support member toward the LED and approaching the LED. Since the light is made to enter the lens, the diffusion of light from the LED can be suppressed, and the light from the LED can be condensed to the illumination area without waste by the condenser lens.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an operating light according to a first embodiment of the present invention, showing a state in which light from a central LED is focused on an entire illumination area.
FIG. 2 is a side view of the surgical light, showing a state in which light from a central LED is focused on the entire illumination area.
FIG. 3 is a plan view of the surgical light, showing how light from each LED is individually focused on the entire illumination area.
FIG. 4 is a side view of the surgical light, showing how light from each LED is individually focused on the entire illumination area.
FIG. 5 is a front view of the surgical light.
FIG. 6 is a partially enlarged plan view of the surgical light, showing a condenser lens as an optical system.
FIG. 7 is a partially enlarged plan view of the surgical light, showing a condensing lens as an optical system, and collecting light from an LED at one point before an illumination area.
FIG. 8 is a front view of the surgical light.
FIG. 9 is a front view of the surgical light, showing a condenser lens having a rectangular cross-sectional shape.
FIG. 10 is a partial plan view of a surgical light according to a second embodiment of the present invention, showing a Fresnel lens as an optical system.
FIG. 11 is a front view of a surgical light showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a front view of an operating light showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a plan view of a surgical light according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a side view of an operating light according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a partial plan view of an operating light according to a fourth embodiment of the present invention, showing a reflecting mirror as an optical system.
FIG. 16 is a partial plan view of an operating light showing a fourth embodiment of the present invention, in which light from an LED reflected by a reflector is collected at one point before an illumination area. is there.
FIG. 17 is a partial plan view of an operating light according to a fifth embodiment of the present invention, showing a condenser lens and a reflecting mirror as an optical system.
FIG. 18 is a partial plan view conceptually showing a surgical light according to a sixth embodiment of the present invention, in which each LED and each condenser lens are arranged along a curved surface that is recessed together, and FIG. 4 is a diagram in which light axes from an LED are focused on the entire irradiation area by a focusing lens by aligning each optical axis with a focusing lens.
FIG. 19 is a partial plan view conceptually showing the surgical light, in which the optical axes of the LED and the condensing lens are aligned, and light from the LED is condensed by the condensing lens. Is different for each LED.
FIG. 20 is a partial plan view conceptually showing an operating light, in which the optical axes of an LED and a condenser lens are matched, and a plurality of LEDs are divided into two groups; FIG. 5 is a diagram in which light from such an LED is collected by a condensing lens in a region where the LED is responsible.
FIG. 21 is a partial perspective view mainly showing a condenser lens of an operating light according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a view on arrow XXII of FIG. 21;
FIG. 23 is a view on arrow XXIII of FIG. 21;
FIG. 24 is an explanatory diagram of an operating light according to an eighth embodiment of the present invention, in which the ratio of the luminous flux from each of the RGB LEDs is changed while the total amount of luminous flux from each of the RGB LEDs is kept constant. FIG. 9 is a diagram showing that the color temperature is adjusted by changing the color temperature.
FIGS. 25A and 25B are explanatory diagrams of an operating light according to a ninth embodiment of the present invention, in which FIG. 25A is an explanatory diagram showing that a plurality of white LEDs include a red LED, and FIG. () Is an explanatory diagram showing that white LEDs of respective systems having red, green, and blue colors are arranged so as not to be collected at one place in the same system.
FIG. 26 is a partial cross-sectional view showing the front cover of the surgical light according to the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is also a front view of the surgical light.
FIG. 28 is a partial sectional view showing a surgical light according to an eleventh embodiment of the present invention, in which a back surface of the surgical light is formed as a flat surface by a metal material.
FIG. 29 is a surgical light according to a twelfth embodiment of the present invention, showing an LED formed so as to have a light emission distribution in a shape corresponding to any one of an illumination area and a responsible area. It is.
FIG. 30 is a perspective view of a lens module of an operating light according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a perspective view of the surgical light, in which a plurality of lens modules formed in a shape corresponding to any one of the illumination area and the receiving area are incorporated.
FIGS. 32A and 32B show a surgical light according to a fourteenth embodiment of the present invention, in which FIG. 32A shows a distribution of radiant (emission) energy of the LED, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing that light with high radiant energy from the light source is focused on the periphery of an illumination area or a responsible area, while light with low radiant energy is focused on the center part of the illumination area or the responsible area.
FIG. 33 is a diagram showing a surgical light according to a fifteenth embodiment of the present invention, in which a condenser lens and a lens support member are integrally formed, and a light blocking material is applied to the back surface of the lens support member. .
FIG. 34 is a diagram showing a surgical light according to the fifteenth embodiment, in which a condenser lens and a lens support member are integrally formed, and a light-shielding material is applied to the surface of the lens support member.
FIG. 35 is also a surgical light according to a fifteenth embodiment, wherein the gap between the condenser lens and the LED is made as small as possible, while the gap between the lens support member and the LED is made as large as possible. FIG. 3 is a diagram in which a light blocking material is applied to the back surface of a lens support member.
FIG. 36 is a surgical light according to a fifteenth embodiment, in which the gap between the condenser lens and the LED is made as small as possible, while the gap between the lens support member and the LED is made as large as possible. FIG. 3 is a diagram in which a light shielding material is applied to the surface of a lens support member.
FIG. 37 is a surgical light according to a sixteenth embodiment of the present invention, in which condensing lenses are arranged in a matrix on a lens supporting member, and the condensing lens and the lens supporting member are integrally formed. FIG. 3A is a front view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG.
FIG. 38 is also a diagram in which a condensing lens and a lens supporting member are integrally formed, wherein a light shielding material is applied to the lens supporting member, (a) is a front view, and (b) is a bottom surface. FIG.
[Explanation of symbols]
G11, G12… Group
L1 ... Light path
L2: Optical axis
S1: Lighting area
S11, S12: Responsible area
S13: Central part
S14: Peripheral part
S15: Substantially square area
SL: gap for heat dissipation
10 ... body
15 ... Back side
20 ... substrate
21 ... surface
22 ... Curved surface
30 Optical system
31 Front cover
31a ... concave surface
32 ... Condensing lens
32a ... Fresnel lens
32b ... front convex lens part
32c: rear convex lens part
32s ... Lens surface
32M ... Lens module
33 ... Lens support member
33a: Mounting surface
33b ... Mounting hole
35 ... Reflector
36 ... Shading material
37 ... Back of condenser lens
40 ... LED
40b… Blue LED
40g… green LED
40r red LED
40w ... white LED
40M LED module
41 ... Light-emitting unit
50: heat dissipation member
51 ... Base
52 ... rib
60… Auxiliary lighting
70 ... handle
Claims (22)
前記光源は、複数のLEDを含み、
前記基板は、該基板の表面を前記照明域に対向させるように配され、
前記複数のLEDは、前記基板の表面に沿って広がるように配され、
前記光学系は、各LEDからの光を前記照明域全体へ個々に集光させるように配されていることを特徴とする無影灯。The light from the light source is focused on the illumination area, and in a surgical light having a substrate and an optical system,
The light source includes a plurality of LEDs,
The substrate is arranged so that a surface of the substrate faces the illumination area,
The plurality of LEDs are arranged to extend along a surface of the substrate,
The operating light is characterized in that the optical system is arranged so as to individually condense light from each LED to the entire illumination area.
前記光学系は、複数の集光レンズを含み、
前記複数の集光レンズは、各LEDに対応してそれぞれ配され、
さらに、複数の集光レンズは、前記正面カバーと一体的に形成されていることを特徴とする無影灯。A front cover for covering the plurality of LEDs from the front,
The optical system includes a plurality of condenser lenses,
The plurality of condenser lenses are respectively arranged corresponding to each LED,
Further, a plurality of condenser lenses are formed integrally with the front cover.
前記複数の反射鏡は、各LEDに対応してそれぞれ配され、
さらに、前記複数の反射鏡は、前記照明域全体へ個々に前記各LEDからの光を反射して集光させるように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の無影灯。The optical system includes a plurality of reflecting mirrors,
The plurality of reflecting mirrors are respectively arranged corresponding to each LED,
3. The shadowless mirror according to claim 1, wherein the plurality of reflecting mirrors are formed so as to reflect and collect light from the LEDs individually to the entire illumination area. 4. light.
前記曲面は、該曲面に配置されるLEDの光軸の方向を前記照明域の中央部に向けるように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の無影灯。The surface of the substrate has a curved surface recessed in a direction opposite to the illumination area,
The surgical light according to claim 1, wherein the curved surface is formed so as to direct an optical axis of an LED disposed on the curved surface toward a center of the illumination area.
前記凹入面は、前記照明カバーに一体的に形成される集光レンズの光軸の方向を前記照明域の中央部に向けるように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の無影灯。The front cover has a concave surface that is concave in a direction opposite to the illumination area,
The said recessed surface is formed so that the direction of the optical axis of the condensing lens integrally formed with the said illumination cover may be turned to the center part of the said illumination area, The claim 2 characterized by the above-mentioned. Operating light.
前記光源は、複数のLEDを含み、
前記複数のLEDは、前記基板の表面に沿って広がるように配され、
前記基板の表面は、前記照明域とは反対の方向へ凹入した曲面を備え、
前記曲面は、該曲面に配置されるLEDの光軸の方向を前記照明域に向けるように形成され、
前記光学系は、前記基板の表面に沿うようにそれぞれ配された複数の集光レンズと、該複数の集光レンズを前記複数のLEDにそれぞれ対応するようにして支持するためのレンズ支持部材とを備え、
前記レンズ支持部材は、前記複数の集光レンズの各光軸を前記複数のLEDの各光軸にそれぞれ一致させるように形成されていることを特徴とする無影灯。The light from the light source is focused on the illumination area, and in a surgical light having a substrate and an optical system,
The light source includes a plurality of LEDs,
The plurality of LEDs are arranged to extend along a surface of the substrate,
The surface of the substrate has a curved surface recessed in a direction opposite to the illumination area,
The curved surface is formed so as to direct a direction of an optical axis of an LED arranged on the curved surface to the illumination area,
The optical system, a plurality of condenser lenses respectively arranged along the surface of the substrate, and a lens support member for supporting the plurality of condenser lenses corresponding to the plurality of LEDs, respectively. With
The operating light is characterized in that the lens support member is formed so that each optical axis of the plurality of condenser lenses coincides with each optical axis of the plurality of LEDs.
前記照明域は、前記グループに受け持たれる領域である受け持ち領域を含み、前記集光レンズは、前記グループに係るLEDからの光を前記受け持ち領域に集光させるように配されていることを特徴とする請求項8に記載の無影灯。The plurality of LEDs are divided into two or more groups,
The illuminated area includes a responsible area that is an area assigned to the group, and the condensing lens is arranged to collect light from the LEDs related to the group to the assigned area. The operating lamp according to claim 8, wherein
前記集光レンズは、集光レンズの正面から前方に突出している前方凸レンズ部と、集光レンズの背面から後方に突出している後方凸レンズ部とを含み、
前記前方凸レンズ部の複数は、前記LEDの並べられている各行または各列の一方に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成され、
前記後方凸レンズ部の複数は、前記各行または各列の他方に沿ってシリンダー状にそれぞれ延びていて、互いに連続するように形成されていることを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載の無影灯。The plurality of LEDs are arranged in a matrix,
The condenser lens includes a front convex lens portion that projects forward from the front of the condenser lens, and a rear convex lens portion that projects rearward from the back of the condenser lens,
The plurality of front convex lens portions extend in a cylindrical shape along one of each row or each column where the LEDs are arranged, and are formed so as to be continuous with each other,
The plurality of rear convex lens portions each extend in a cylindrical shape along the other of each row or each column, and are formed so as to be continuous with each other. Surgical light.
前記各系統の白色LEDは、同じ系統で1箇所に集まらないように配されていることを特徴とする請求項1〜11の何れかに記載の無影灯。The plurality of LEDs include a white LED of each system whose color tone is red, green, and blue,
The operating light according to any one of claims 1 to 11, wherein the white LEDs of each system are arranged so as not to be gathered at one place in the same system.
前記無影灯の背後を照明するための補助照明灯を備えていることを特徴とする請求項1〜14の何れかに記載の無影灯。The back surface of the operating light is formed in a mirror surface by a metal material,
The surgical light according to any one of claims 1 to 14, further comprising an auxiliary light for illuminating the rear of the surgical light.
前記集光レンズの2以上は、互いに集まることでレンズモジュールを構成し、前記レンズモジュールは、前記照明域あるいは前記受け持ち領域のいずれか1つの形状に対応する形状に形成されていることを特徴とする請求項1〜18の何れかに記載の無影灯。The condenser lens is formed so as to irradiate light from the LED onto a substantially square area,
Two or more of the condensing lenses form a lens module by converging with each other, and the lens module is formed in a shape corresponding to any one of the illumination area and the responsible area. The surgical light according to any one of claims 1 to 18.
前記レンズ支持部材の正面側または背面側の少なくとも一方には、遮光材が塗布されていることを特徴とする請求項1〜20の何れかに記載の無影灯。The lens support member and the condenser lens are integrally formed,
21. The surgical light according to claim 1, wherein a light-shielding material is applied to at least one of a front side and a rear side of the lens support member.
前記集光レンズは、前記レンズ支持部材から前記LEDの方へ突出して該LEDに近接することで、該LEDからの光のほぼ全部を前記集光レンズに入射させるように配されていることを特徴とする請求項1〜21の何れかに記載の無影灯。Between the lens support member and the LED, a gap for heat radiation for releasing heat from the LED is formed,
The condensing lens is arranged so as to project almost all of the light from the LED to the condensing lens by projecting from the lens support member toward the LED and approaching the LED. The surgical light according to any one of claims 1 to 21, characterized in that:
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