JP2006004862A - Led式スポットライト - Google Patents
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Abstract
【課題】 中央部の光度が増大した最適な配光が得られ、集光レンズの移動を伴わずに配光制御が行えるLED式スポットライトを提供することである。
【解決手段】 複数個のLED13a〜13eが取り付けられたLED配列部14の中央部に位置するLED13b、13c、13dの光は集光レンズ15の縁部に、LED配列部14の縁部に位置するLED13a、13eの光は集光レンズ15の中央部にそれぞれ導かれるように、複数個の光ファイバ17a〜17eの先端部をスポットライト本体12に配置する。
【選択図】 図1
【解決手段】 複数個のLED13a〜13eが取り付けられたLED配列部14の中央部に位置するLED13b、13c、13dの光は集光レンズ15の縁部に、LED配列部14の縁部に位置するLED13a、13eの光は集光レンズ15の中央部にそれぞれ導かれるように、複数個の光ファイバ17a〜17eの先端部をスポットライト本体12に配置する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、発光ダイオードLEDを用いたLED式スポットライトに関する。
一般に、劇場やテレビスタジオ等の照明用に使用されるスポットライトの光源には、ハロゲン電球や放電ランプが使用されている。これは、光源の発光部分がレンズに対して十分小さく、レンズが光源の光を充分に取り込むことができ効率よく照射できるからである。ハロゲン電球や放電ランプを用いたスポットライトでは、フィラメントをできるだけ高温に熱して光を発生させるので、可視光だけでなく多くの熱線を放射する。従って、光源を収納する筐体には熱に耐える金属板が使用され、またレンズも耐熱性のガラスが使用されるので、スポットライトが重くなりスポットライトの移動に労力を要している。
そこで、近年のLEDの高光度化に伴い、また省電力化や低発熱の要望もありスポットライトの光源としてLEDが注目されている。発光ダイオード(LED)を用いたLED式スポットライトは、多数のLEDを光源として配置し、各LEDの照射ビームを一点に集光させて仮想の単一点光源ユニットを構成し、この光源ユニットとレンズとの位置関係を可変にして被照射面の照度及び照度分布を変化させるようにしたスポットライトが開発されている(例えば、特許文献1参照)。また、LEDの光を光ファイバに伝達させながら光ファイバの一端から光を放射させ、長寿命化を図った照明装置がある(例えば、特許文献2参照)。
特開2001−307502号公報(図2、図3)
特開2003−308717号公報(図3b)
しかしながら、現状のLEDの発光量では、現行スポットライトと同等の明るさを得るためには、複数個のLEDをLED配列部に取り付ける必要があり、複数個のLEDを取り付けた場合、LED配列部の中央部のLED温度は周囲のLEDの熱を受けるため発光効率が下がる。
発光効率が下がったLEDの出力光をそのままスポットライトの集光レンズに照射した場合、スポットライトからの照射光は中心部の明るさが落ちる。一般にスポットライトの配光はフラットな配光が好まれるが、上記現象により配光の中心部が落ち込む傾向がある。
また、スポットライトは集光レンズの移動もしくは光源の移動により配光制御を行う。集光レンズは、集光レンズの下面を移動機構に固定して行われるが、平たく大きな集光レンズを下面のみの固定で移動させると、集光レンズに対する振動が大きくなり固定ネジの緩み等が発生し好ましくない。一方、光源の移動も同様で、LEDのような電子部品に対して移動による振動を与えることは好ましくない。従って、振動を与えない移動機構が要請されるので、集光レンズの移動機構や光源であるLED配列部の移動機構は複雑となりコスト高の原因ともなっている。
本発明の目的は、中央部の光度が増大した最適な配光が得られ、集光レンズの移動を伴わずに配光制御が行えるLED式スポットライトを提供することである。
請求項1の発明に係わるLED式スポットライトは、複数個のLEDが取り付けられたLED配列部と;前記LED配列部の複数個のLEDからの光を集光して光照射部から外部に照射する集光レンズを収納するスポットライト本体と;前記LED配列部の中央部に位置するLEDの光は前記集光レンズの縁部に、前記LED配列部の縁部に位置するLEDの光は前記集光レンズの中央部にそれぞれ導く複数個の光ファイバと:を備えたことを特徴とする。
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下による。LED式スポットライトは、舞台やテレビスタジオ等の照明用に使用されるスポットライトとして使用される照明装置であり、光源として複数のLED(発光ダイオード)が使用され、被写体に対して集光レンズで集光した光を照射する。
スポットライト本体は、例えば金属製の箱体で形成され、内部に複数個のLEDから出射される出射光を集光する集光レンズを収納する。なお、外部に光を照射する光照射部からの照射光の照射範囲を調節するバンドアを付設してもよい。
LED配列部は例えば絶縁材料で椀状に形成され、複数個のLEDは椀状の凹面に密接して配置され、複数個のLEDからの光ビームが所定位置に向くように並んで配置される。そして、スポットライト本体内部または外付けでスポットライト本体外部に設置される。LED配列部のLEDはいわゆるパワー型LED及び砲弾型LEDの双方を含み、パワー型LEDのみが配置される場合、砲弾型LEDのみが配置される場合、パワー型LED及び砲弾型LEDの双方が配置される場合の双方を含む。パワー型LEDは高ワット型であり光出力が大きく発熱量も砲弾型LEDに比べて大きいものである。
集光レンズは、複数個のLEDから離間してスポットライト本体内に配設され、複数個のLEDから出射される出射光を集光して光照射部から外部に照射するものであり、球面レンズや平坦状レンズを含む。また、1個または2個以上のレンズを利用した2群構成のレンズを有する場合も含む。
さらに、複数個の光ファイバがLED配列部の複数個のLEDと集光レンズとの間に設けられ、複数個の光ファイバは、LED配列部の中央部に位置するLEDの光を集光レンズの縁部に導き、LED配列部の縁部に位置するLEDの光を集光レンズの中央部に導く。複数個の光ファイバはLED毎に設けられる。
本発明によれば、発光効率が低いLED配列部の中央部に位置するLEDの光を集光レンズの縁部に導き、発光効率が高いLED配列部の縁部に位置するLEDの光を集光レンズの中央部に導くので、LED式スポットライトからの照射光は中心部の明るさが向上し最適な配光が得られる。また、LED配列部のLEDからの光を光ファイバで集光レンズに導くので、LED配列部がスポットライト本体の外部に設置された場合であっても、LED配列部のLEDからの光を光ファイバで集光レンズに導くことができる。
請求項2の発明に係わるLED式スポットライトは、複数個のLEDが取り付けられたLED配列部と;光照射部から外部に光を照射するスポットライト本体と;前記LED配列部の複数個のLEDの光を前記スポットライト本体の前記光照射部に導く複数個の光ファイバと;前記光照射部に向く前記光ファイバの先端部の位置を前記光照射部の出射面中央部から前記光照射部の出射面縁部の間で移動可能とし前記光照射部から照射される光の集光や拡散を行うための光ファイバ可動調整部と;を備えたことを特徴とする。
LED配列部は例えば絶縁材料で形成され、スポットライト本体内部または外付けでスポットライト本体外部に設置される。光ファイバは、LED配列部の複数個のLEDの光をスポットライト本体の光照射部に導くものでありLED毎に設けられる。
光ファイバ可動調整部は、スポットライト本体の光照射部に向く光ファイバ先端部の位置を可変させるものである。すなわち、光ファイバ先端部の位置を光照射部の出射面中央部から光照射部の出射面縁部の間で移動させる。光ファイバ先端部の位置を光照射部の出射面中央部に移動させたときは、光照射部から外部に照射される照射光は集光となり、逆に、光ファイバ先端部の位置を光照射部の出射面縁部に移動させたときは光照射部から外部に照射される照射光は拡散となる。
本発明によれば、光ファイバ先端部の位置を光照射部の出射面中央部から光照射部の出射面縁部の間で移動させることができるので、集光レンズを必要とすることなく配光制御が可能となる。
請求項3の発明に係わるLED式スポットライトは、複数個のLEDが取り付けられたLED配列部と;前記LED配列部の複数個のLEDからの光を集光して光照射部から外部に照射する集光レンズを収納するスポットライト本体と;前記LED配列部の複数個のLEDの光を前記スポットライト本体の前記集光レンズに導く複数個の光ファイバと;前記集光レンズに向く複数個の光ファイバの先端部を保持しその光ファイバの先端部の位置を前記集光レンズ方向に移動可能とし前記光ファイバ先端部と前記集光レンズまでの距離を調整するための光ファイバ移動機構部と;を備えたことを特徴とする。
LED配列部は例えば絶縁材料で形成され、スポットライト本体内部または外付けでスポットライト本体外部に設置される。光ファイバは、LED配列部の複数個のLEDの光をスポットライト本体の集光レンズに導くものでありLED毎に設けられる。
光ファイバ移動機構部は、集光レンズに向く複数個の光ファイバの先端部を保持し、その光ファイバの先端部の位置を可変させるものである。すなわち、光ファイバの先端部の位置を集光レンズ方向に前後に移動させ、光ファイバ先端部から集光レンズまでの距離を調整する。光ファイバの先端部の位置を集光レンズに近づけたときは、光照射部から外部に照射される照射光は集光となり、逆に、光ファイバの先端部の位置を集光レンズから遠ざけたときは、光照射部から外部に照射される照射光は拡散となる。
本発明によれば、集光レンズに向く複数個の光ファイバの先端部の位置を可変させることができるので、集光レンズを固定したままで配光制御が可能となる。従って、LEDのような電子部品に対して移動による振動を与えることがなく配光制御を行うことができる。
請求項1の発明によれば、発光効率が低いLED配列部の中央部に位置するLEDの光を集光レンズの縁部に導き、発光効率が高いLED配列部の縁部に位置するLEDの光を集光レンズの中央部に導くので、LED式スポットライトからの照射光は中心部の明るさが向上し最適な配光が得られる。また、LED配列部のLEDからの光を光ファイバで集光レンズに導くので、LED配列部がスポットライト本体の外部に設置された場合であっても、LED配列部のLEDからの光を光ファイバで集光レンズに導くことができる。
請求項2の発明によれば、光ファイバ先端部の位置を光照射部の出射面中央部から光照射部の出射面縁部の間で移動させることができるので、集光レンズを必要とすることなく配光制御が可能となる。
請求項3の発明によれば、集光レンズに向く複数個の光ファイバの先端部の位置を可変させることができるので、集光レンズを固定したままで配光制御が可能となる。従って、LEDのような電子部品に対して移動による振動を与えることがなく配光制御を行うことができる。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係わるLED式スポットライトの構成図、図2はその正面図である。LED式スポットライト11のスポットライト本体12には、複数のLED13a〜13eを配列したLED配列部14が収納されるとともに、LED配列部14の複数のLED13a〜13eから出射された出射光を集光して外部に照射する集光レンズ15が収納されている。LED配列部14に装着される複数のLED13a〜13eは、図1では5個のLED13a〜13eを図示しているが、実際には円形状の平面上または椀状の凹面に密接して配置されるので5個以上となる。以下の説明では、説明を簡単にするために5個のLED13a〜13eとして説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態に係わるLED式スポットライトの構成図、図2はその正面図である。LED式スポットライト11のスポットライト本体12には、複数のLED13a〜13eを配列したLED配列部14が収納されるとともに、LED配列部14の複数のLED13a〜13eから出射された出射光を集光して外部に照射する集光レンズ15が収納されている。LED配列部14に装着される複数のLED13a〜13eは、図1では5個のLED13a〜13eを図示しているが、実際には円形状の平面上または椀状の凹面に密接して配置されるので5個以上となる。以下の説明では、説明を簡単にするために5個のLED13a〜13eとして説明する。
集光レンズ15は、LED配列部14から離間して配設され、LED配列部14の複数のLED13a〜13eから出射される出射光を集光するものであり、球面レンズや平坦状レンズで形成される。図1では1個のフレネルレンズを用いた場合を示している。また、スポットライト本体12の集光レンズ15側にはバンドア16が設けられており、このバンドア16の開閉角度を調節することにより、スポットライト本体12からの光の照射範囲を調節する。
さらに、複数個の光ファイバ17a〜17eがLED配列部14の複数個の各々のLED13a〜13eに対応してそれぞれ設けられ、各々のLED13a〜13eからの光を集光レンズ15に導くように構成されている。
LED配列部14の中央部に位置するLED13b、13c、13dの光ファイバ17b、17c、17dは、LED13b、13c、13dの光を集光レンズ15の縁部に導く。また、LED配列部14の縁部に位置するLED13a、13eの光ファイバ17a、17eは、LED13a、13eの光を集光レンズ15の中央部に導く。そして、集光レンズ15で集光された光は光照射部18からバンドル16で調整されて外部に照射される。
このように、LED配列部14に取り付けられた複数個のLED13a〜13eのうち、周囲のLEDの熱を受け発光効率が下がる中央部のLED13b、13c、13dの光を集光レンズ15の縁部に導き、周囲のLEDの熱の影響をほとんど受けずに発光効率の低下が少ないLED配列部14の縁部のLED13a、13eの光を集光レンズ15の縁部に導くので、LED式スポットライト11からの照射光は中心部の明るさが向上し最適な配光が得られる。
このように、LED配列部14に取り付けられた複数個のLED13a〜13eのうち、周囲のLEDの熱を受け発光効率が下がる中央部のLED13b、13c、13dの光を集光レンズ15の縁部に導き、周囲のLEDの熱の影響をほとんど受けずに発光効率の低下が少ないLED配列部14の縁部のLED13a、13eの光を集光レンズ15の縁部に導くので、LED式スポットライト11からの照射光は中心部の明るさが向上し最適な配光が得られる。
図3は本発明の第1の実施の形態に係わるLED式スポットライトの他の一例を示す構成図である。この図3に示した一例は、図1に示した一例に対し、LED配列部14をスポットライト本体12の外付けとしたものである。
多数のLED13a〜13eを使用する場合にはLED13a〜13eの発熱が大きくなるので、スポットライト本体12にLED配列部14を収納することが困難となる場合がある。そこで、LED配列部14をスポットライト本体12の外付けとし、光ファイバ17a〜17eによりスポットライト本体の集光レンズ15に光を導くようにする。この場合においても、LED配列部14の中央部に位置するLED13b、13c、13dの光を集光レンズ15の縁部に導き、LED配列部14の縁部に位置するLED13a、13eの光を集光レンズ15の中央部に導く。これにより、LED式スポットライト11からの照射光は中心部の明るさが向上し最適な配光が得られる。
第1の実施の形態によれば、発光効率が低いLED配列部14の中央部に位置するLED13b、13c、13dの光を集光レンズ15の縁部に導き、発光効率が高いLED配列部14の縁部に位置するLED13a、13eの光を集光レンズ15の中央部に導くので、LED式スポットライト11からの照射光は中心部の明るさが向上し最適な配光が得られる。また、LED配列部14のLED13a〜13eからの光を光ファイバ17a〜17eで集光レンズ15に導くので、LED配列部14がスポットライト本体12の外部に設置された場合であっても、LED配列部14のLEDからの光を光ファイバ13で集光レンズ15に導くことができる。
(第2の実施の形態)
図4は本発明の第2の実施の形態に係わるLED式スポットライトの構成図であり、LED式スポットライトが集光状態であるときを示している。この第2の実施の形態は、集光レンズ15を省略し、光照射部18に向く光ファイバ17a、17bの先端部の位置を光照射部18の出射面中央部から光照射部18の出射面縁部の間で移動させるための光ファイバ可動調整部19を設けたものである。光ファイバ可動調整部19はファイバ開閉部19aとファイバ調節棒19bとから構成されている。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
図4は本発明の第2の実施の形態に係わるLED式スポットライトの構成図であり、LED式スポットライトが集光状態であるときを示している。この第2の実施の形態は、集光レンズ15を省略し、光照射部18に向く光ファイバ17a、17bの先端部の位置を光照射部18の出射面中央部から光照射部18の出射面縁部の間で移動させるための光ファイバ可動調整部19を設けたものである。光ファイバ可動調整部19はファイバ開閉部19aとファイバ調節棒19bとから構成されている。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
図4に示すように、LED配列部14は、図3に示した第1の実施の形態の一例と同様にスポットライト本体12の外部に外付けで配置され、LED配列部14には複数個のLED13a、13bが装着されている。図4では、2個のLED13a、13bが装着された場合を示しているが、実際には2個以上のLED13が装着される。
光ファイバ17a、17bは各々のLED13a、13b毎に設けられ、スポットライト本体12のファイバ係止部20a、20bで固定されている。光ファイバ17a、17bはぞれそれのLED13a、13bからの光をスポットライト本体12の光照射部18に導き、光出射部18から外部に照射する。
光ファイバ可動調整部19は、一対の光ファイバ17a、17bの先端部を図4の上下方向、すなわち、光照射部18の出射面中央部から光照射部18の出射面縁部の間で移動させるためのファイバ開閉部19aと、ファイバ開閉部19aの開閉位置を調節するためのファイバ調整棒19bとから構成される。
ファイバ調整棒19bを図4の左右方向に移動させたときは、ファイバ開閉器19aが図4の上下方向に移動し、光ファイバ17a、17bの先端部が図4の上下方向に移動する。この場合、スポットライト本体12のファイバ係止部20a、20bが光ファイバ17a、17bの支点として作用する。
図4では、光ファイバ17a、17bの先端部の位置を光照射部18の出射面中央部に移動させた状態を示しており、この状態では、光照射部18から外部に照射される照射光は集光となる。一方、ファイバ調整棒19bを図4の左方向に押し込むと、図5に示すように、光ファイバ17a、17bの先端部の位置が光照射部18の出射面縁部に移動する。この状態の時は、光照射部18から外部に照射される照射光は拡散となる。
このように、スポットライト本体12の光照射部18に向く光ファイバ17a、17bの先端部の位置を可変させ、光ファイバ17a、17bの先端部の位置を光照射部18の出射面中央部から光照射部の出射面縁部の間で移動させるので、光照射部18から外部に照射される照射光の集光や拡散が容易に行える。従って、集光レンズ15を必要としない。
以上の説明では、LED配列部14をスポットライト本体12の外付けとしたが、LED配列部14をスポットライト本体12内部に設けるようにしてもよい。この場合は、スポットライト本体12内部で光ファイバ17a、17bの一部を固定し支点とする。また、一対の光ファイバ17a、17bを光ファイバ可動調整部19で移動させる場合について説明したが、ファイバ開閉器19aの両端にそれぞれ複数個の光ファイバ17を取り付けるようにしてもよい。また、複数個の光ファイバ17を群に区分けし、群単位毎に光ファイバ可動調整部19を設けるようにしてもよい。
第2の実施の形態によれば、光ファイバ17の先端部の位置を光照射部18の出射面中央部から光照射部の出射面縁部の間で移動させることができるので、集光レンズ15を必要とすることなく配光制御が可能となる。
(第3の実施の形態)
図6は本発明の第3の実施の形態に係わるLED式スポットライトの構成図である。この第3の実施の形態は、集光レンズ15に向く複数個の光ファイバ17a〜17eの先端部の位置を集光レンズ方向に移動させるための光ファイバ移動機構部21を設けたものである。光ファイバ移動機構部21はファイバ可動棒21aと操作部21bとから構成されている。
図6は本発明の第3の実施の形態に係わるLED式スポットライトの構成図である。この第3の実施の形態は、集光レンズ15に向く複数個の光ファイバ17a〜17eの先端部の位置を集光レンズ方向に移動させるための光ファイバ移動機構部21を設けたものである。光ファイバ移動機構部21はファイバ可動棒21aと操作部21bとから構成されている。
図6に示すように、LED配列部14は、図3に示した第1の実施の形態の一例と同様にスポットライト本体12の外部に外付けで配置され、LED配列部14には複数個のLED13a〜13eが装着されている。図6では、5個のLED13a〜13eが装着された場合を示しているが、実際には5個以上のLED13が装着される。
光ファイバ17a〜17eは各々のLED13a〜13e毎に設けられ、ぞれそれのLED13a〜13eからの光をスポットライト本体12の集光レンズ15に導き、光出射部18から外部に照射する。
光ファイバ移動機構部21は、集光レンズ15に向く複数個の光ファイバ17a〜17eの先端部をファイバ可動棒21aで保持し、操作部21bを操作することにより、その光ファイバ17a〜17eの先端部の位置を可変させる。すなわち、操作部21bにより、光ファイバ17a〜17eの先端部の位置を集光レンズ15方向の前後に移動させ、光ファイバ17a〜17eの先端部から集光レンズ15までの距離を調整する。
光ファイバ17a〜17eの先端部の位置を集光レンズ15に近づけたときは、光照射部18から外部に照射される照射光は集光となり、逆に、光ファイバ17a〜17eの先端部の位置を集光レンズ15から遠ざけたときは、光照射部18から外部に照射される照射光は拡散となる。従って、従来のように配光制御を行う際に集光レンズ15を移動させる必要がなくなる。
第3の実施の形態によれば、集光レンズ15に向く複数個の光ファイバ17a〜17eの先端部の位置を可変させることができるので、集光レンズ15を固定したままで配光制御が可能となる。従って、集光レンズ15を移動させる場合に発生する振動がなくなり、LED13を含めた電子部品に対して移動による振動を与えることがない。
11…LED式スポットライト、12…スポットライト本体、13…LED、14…LED配列部、15…集光レンズ、16…バンドア、17…光ファイバ、18…光照射部、19…光ファイバ可動調整部、20…ファイバ係止部、21…光ファイバ移動機構部
Claims (3)
- 複数個のLEDが取り付けられたLED配列部と;
前記LED配列部の複数個のLEDからの光を集光して光照射部から外部に照射する集光レンズを収納するスポットライト本体と;
前記LED配列部の中央部に位置するLEDの光は前記集光レンズの縁部に、前記LED配列部の縁部に位置するLEDの光は前記集光レンズの中央部にそれぞれ導く複数個の光ファイバと:
を備えたことを特徴とするLED式スポットライト。 - 複数個のLEDが取り付けられたLED配列部と;
光照射部から外部に光を照射するスポットライト本体と;
前記LED配列部の複数個のLEDの光を前記スポットライト本体の前記光照射部に導く複数個の光ファイバと;
前記光照射部に向く前記光ファイバの先端部の位置を前記光照射部の出射面中央部から前記光照射部の出射面縁部の間で移動可能とし前記光照射部から照射される光の集光や拡散を行うための光ファイバ可動調整部と;
を備えたことを特徴とするLED式スポットライト。 - 複数個のLEDが取り付けられたLED配列部と;
前記LED配列部の複数個のLEDからの光を集光して光照射部から外部に照射する集光レンズを収納するスポットライト本体と;
前記LED配列部の複数個のLEDの光を前記スポットライト本体の前記集光レンズに導く複数個の光ファイバと;
前記集光レンズに向く複数個の光ファイバの先端部を保持しその光ファイバの先端部の位置を前記集光レンズ方向に移動可能とし前記光ファイバ先端部と前記集光レンズまでの距離を調整するための光ファイバ移動機構部と;
を備えたことを特徴とするLED式スポットライト。
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KR101208140B1 (ko) * | 2011-04-21 | 2012-12-04 | 주식회사 덴티스 | 치과용 조명장치 및 이를 포함하는 치과 유니트 체어 |
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- 2004-06-21 JP JP2004182427A patent/JP2006004862A/ja active Pending
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