JP2006155956A

JP2006155956A - 照明装置

Info

Publication number: JP2006155956A
Application number: JP2004341175A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Arai; 敏之新井
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】小型且つ簡単な構成で均一な所望色温度の白色光を得ることのできる照明装置を提供する。
【解決手段】白色ＬＥＤ１２と黄色ＬＥＤ１３とを光源として光源ユニット１０を構成する。光源ユニット１０に冠設するレンズ光学系ユニット２０にフライアイレンズ２３を設ける。フライアイレンズ２３は、各ＬＥＤ１２，１３からの出射光を、各レンズ部２３ｂで入射して特定の照射領域に重畳させて出射する。これにより、被照射面上で色ムラなく均一に混光された所定色温度の白色光が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の発光ダイオードを光源として用いた照明装置に関する。

近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称す）においては、白色系の光を発光する白色ＬＥＤが広く普及している。この白色ＬＥＤは、例えば青色系の発光体に蛍光体を付加することで容易に実現でき、しかも高出力なことから、読書灯や車載のマップランプ等の照明装置への適用が期待されている。その一方で、一般に、この種の白色ＬＥＤから出射する光の色温度は比較的高いため、当該白色ＬＥＤのみを光源として照明装置を構成するとユーザに疲労感を与える場合がある。

これに対処し、例えば特許文献１には、白色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤとを基板上に複数実装し、各々のＬＥＤから放射された光を拡散板で混光することで温白色等の光源色を得る技術が開示されている。
特開２００２−２７０８９９公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術において、各色のＬＥＤから出射する光を、拡散板でムラなく均一に混光するためには、ＬＥＤから拡散板までの距離を十分に確保する必要があり装置の大型化を招く。しかも、各色のＬＥＤから出射する光を均一に混光するためには、各色のＬＥＤを所定パターンで交互に配置する必要があるあるため、基板上での回路構成が複雑化する。

本発明は、小型且つ簡単な構成で均一な所望色温度の白色光を得ることのできる照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、白色系の光を発光する白色発光ダイオードと、黄色系の光を発光する黄色発光ダイオードとを有する光源ユニットと、前記光源ユニットの各発光ダイオードから出射する光をそれぞれ入射して特定の照射領域に重畳させて出射する複数のレンズ部を有するフライアイレンズと、を具備したことを特徴とする。

本発明の照明装置によれば、小型且つ簡単な構成で均一な所望色温度の白色光を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は照明装置の要部断面図、図２は照明装置の分解斜視図、図３は発光ダイオードを基板上に実装する際の配線の一例を示す回路図、図４は設定照射領域と各レンズ部の照射領域との関係を示す説明図、図５はｘｙ色度図、図６は図５の拡大図である。

図１において、符号１は、例えば車載のマップランプ等に好適な照明装置を示す。この照明装置１は、光源ユニット１０と、この光源ユニット１０に冠設するレンズ光学系ユニット２０とを有する。

図１，２に示すように、光源ユニット１０は基板としてのＬＥＤ基板１１を有し、ＬＥＤ基板１１は、白色系の光を発光する複数（例えば６個）の白色発光ダイオード（以下、白色ＬＥＤと称す）１２と、黄色系の光を発光する複数（例えば３個）の黄色発光ダイオード（以下、黄色ＬＥＤと称す）１３とを光源として実装する。

ここで、本実施形態において、各ＬＥＤ１２，１３は、発光体１２ａ，１３ａから出射する光の指向特性を所定角度（例えば、２０°）に規定するためのレンズ部１２ｂ，１３ｂを一体に備えたいわゆる砲弾型のＬＥＤである。また、白色ＬＥＤ１２には色温度が４６００Ｋ以上の光を出射するものを好適に採用することが可能であり、本実施形態の白色ＬＥＤ１２には、例えば、色度図（図５，６参照）上の座標が（ｘ，ｙ）＝（０．３１０，０．３２０）のものを採用している。また、黄色ＬＥＤ１３には波長が５５０ｎｍ〜５９５ｎｍの光を出射するものを好適に採用することが可能であり、本実施形態の黄色ＬＥＤ１３には、例えば、色度図上の座標が（ｘ，ｙ）＝（０．４７０，０．５１０）のものを採用している。

また、ＬＥＤ基板１１上に各ＬＥＤ１２，１３を実装するに際し、生産性向上等の観点から、各ＬＥＤ１２，１３をマトリクス状に配置することが望ましく、さらに、同種のＬＥＤ毎にそれぞれ近接させてＬＥＤ基板１１上に配置することが好ましい。このため、本実施形態においては、例えば、図２，３に示すように、各ＬＥＤ１２，１３は、それぞれ３個の白色ＬＥＤ１２で第１列目及び第２列目のＬＥＤ列を構成し、３個の黄色ＬＥＤ１３で第３列目のＬＥＤ列を構成する配置となっている。

そして、ＬＥＤ基板１１は、各ＬＥＤ１２，１３を半田付け等によって保持し、さらに、保持した各ＬＥＤ１２，１３を図示しない電源と電気的に接続する。この場合、具体的には、例えば、図３に示すように、ＬＥＤ基板１１に形成した配線１４によって、電源端子１５，１６間に、抵抗１７と第１列目の各白色ＬＥＤ１２とを直列接続し、抵抗１７と第２列目の各白色ＬＥＤ１２とを直列接続し、さらに、抵抗１８と第３列目の各黄色ＬＥＤ１３とを直列接続する。ここで、各抵抗１７，１８の抵抗値は、照明光に要求する白色光の色温度に応じて適宜設定されるものである。

なお、図１，２において、符号１９はＬＥＤ基板１１の熱を放熱して各ＬＥＤ１２，１３の発光効率を向上するための放熱フィンであり、この放熱フィン１９はＬＥＤ基板１１の裏面に固着している。

図１，２に示すように、レンズ光学系ユニット２０は、レンズ筐体２１と、このレンズ筐体２１内に収容保持されるコリメーションレンズ２２、及び、フライアイレンズ２３を有する。

図２に示すように、本実施形態において、レンズ筐体２１は、略角筒形状をなし、その光軸方向の一端にＬＥＤ挿入口３０が開口している。また、レンズ筐体２１の光軸方向の他端には、ＬＥＤ挿入口３０に対向する位置に、照明光の出射口３１が開口している。そして、図１に示すように、レンズ筐体２１は、光源ユニット１０に冠設した際に、ＬＥＤ挿入口３０を通じて各ＬＥＤ１２，１３を内部に露呈させ、各レンズ部１２ｂ，１３ｂを出射口３１に対向させる。

また、レンズ筐体２１は、一側に開口するレンズ挿入口３３を有し、このレンズ挿入口３３に隣接する各側壁の内面に、ＬＥＤ挿入口３０側から順に、互いに対向するコリメーションレンズ保持溝３５、及び、フライアイレンズ保持溝３６を有する。さらに、コリメーションレンズ保持溝３５よりもＬＥＤ挿入口３０側において、レンズ筐体２１は、内部をＬＥＤ挿入口３０側と出射口３１側とに区画する遮光板３８を有し、この遮光板３８には、各ＬＥＤ１２，１３にぞれぞれ対応する開口部３８ａがマトリクス状に開口している。

コリメーションレンズ２２は、例えば、コリメーションレンズ保持溝３５に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板２２ａの出射側に、遮光板３８の各開口部３８ａにそれぞれ対応するレンズ部２２ｂが一体形成されたレンズ部材である。そして、コリメーションレンズ２２は、各開口部３８ａを通じて各ＬＥＤ１２，１３から入射する光を、各レンズ部２２ｂでそれぞれ略平行光に変換して出射する。

フライアイレンズ２３は、フライアイレンズ保持溝３６に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板２３ａ上に、例えば下方に突出する入射面と上方に突出する出射面とを備えた複数（例えば、５×５個）のレンズ部２３ｂがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。そして、フライアイレンズ２３は、コリメーションレンズ２２から各レンズ部２３ｂにそれぞれ入射する光を、被照射面上の特定の照射領域Ａｌ（図４参照）で互いに重畳させる。この場合、光源ユニット１０は白色ＬＥＤ１２と黄色ＬＥＤ１３とを有するため、フライアイレンズ２３の各レンズ部２３ｂに入射する光は当該レンズ部２３ｂの配設位置に応じて異なるが、各レンズ部２３ｂから出射する光束ｌは、照射領域Ａｌ上で互いに重畳して均一に混光するので、色ムラのない均一照度の照明光となる。

ここで、図中符号４０は側板であり、この側板４０は、各レンズ２２，２３をレンズ筐体２１内に収容後に、例えば粘着テープ等による貼着によって、レンズ筐体２１のレンズ挿入口３３を閉塞する。

このような実施形態によれば、光源ユニット１０の光源として白色ＬＥＤ１２と黄色ＬＥＤ１３とを用い、これら各ＬＥＤ１２，１３から出射する光を、フライアイレンズ２３を用いて混光することにより、小型且つ簡単な構成で、色ムラなく均一に混光された所望色温度の白色光を得ることができる。

すなわち、フライアイレンズ２３は、各レンズ部２３ｂから出射した光束ｌを照射領域Ａｌで互いに重畳させることで光の混光を実現するので、例えば拡散板上で光を混光する構成等に比べ、均一な照明光を得るために各ＬＥＤ１２，１３との間に特段大きな距離を必要とせず、照明装置１を小型化することができる。

また、フライアイレンズ２３は、各レンズ部２３ｂから出射した光束ｌを照射領域Ａｌで互いに重畳させることで光の混光を実現するので、光源ユニット１０から出射する光のパターン（すなわち、各ＬＥＤ１２，１３の配置パターン）に左右されることなく、色ムラのない均一な照明光を得ることができる。従って、各ＬＥＤ１２，１３を同種のもの毎にそれぞれ近接させてＬＥＤ基板１１上に配置することができ、このような配置とすれば、光源ユニット１０の簡素化等を実現できる。例えば図３に示した回路構成とすれば、ＬＥＤ基板１１に単層の導電パターンで配線１４を構成することができ、しかも、各ＬＥＤ１２，１３の方向を一致させることができるので、光源ユニット１０の構造の簡素化や生産性の向上等を実現することができる。

さらに、光源として用いるＬＥＤは、白色ＬＥＤと黄色ＬＥＤの２種類であるため、照明装置１の構成をより簡素化することができる。

なお、上述の実施形態においては、光源として、いわゆる砲弾型のＬＥＤを用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、面実装型のＬＥＤを用いてもよい。

また、各ＬＥＤの配置や個数、或いは、ＬＥＤ基板上での各ＬＥＤの電気的な接続関係等は、上述のものに限定されないことは勿論である。

照明装置の要部断面図照明装置の分解斜視図発光ダイオードを基板上に実装する際の配線の一例を示す回路図設定照射領域と各レンズ部の照射領域との関係を示す説明図ｘｙ色度図図５の拡大図

符号の説明

１…照明装置、１０…光源ユニット、１１…ＬＥＤ基板（基板）、１２…白色発光ダイオード、１３…黄色発光ダイオード、２３…フライアイレンズ、２３ｂ…レンズ部
代理人弁理士伊藤進

Claims

白色系の光を発光する白色発光ダイオードと、黄色系の光を発光する黄色発光ダイオードとを有する光源ユニットと、
前記光源ユニットの各発光ダイオードから出射する光をそれぞれ入射して特定の照射領域に重畳させて出射する複数のレンズ部を有するフライアイレンズと、
を具備したことを特徴とする照明装置。
前記光源ユニットは、前記白色発光ダイオードと前記黄色発光ダイオードとを複数有し、
これら各発光ダイオードを同種のもの毎にそれぞれ近接させて基板上に実装したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。