JP2007073306A - 照明ユニット及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 放物面25aからなる第1反射部25と、第1反射部25のさらに光出射側に、平板状の反射面27aを有する第2反射部27とを備え、発光ダイオード17からの第2反射部表面における光束とその陰影との境界線を第1の境界線とし、隣接する他の発光ダイオード17からの光束とその陰影との境界線を第2の境界線としたときに、第2反射部27の光出射側に突出する高さを、第1の境界線と第2の境界線が最初に公差する第2反射部表面上の点よりも高く設定した。
【選択図】図7
Description
しかしながら、第2反射部83bの表面には、第1反射部83aから出射された発光ダイオード81からの光束とその陰影との境界線87が現れる。この境界線87は、隣接する他の発光ダイオード81からの光束とその陰影とによっても同様に現れる。これら境界線87同士に挟まれる領域は、公差点88を頂角とした略三角形状の陰影(反射部からの照射光が少ない領域部)89を形成する。この陰影89が第2反射部83bを越えて光出射側に落ちると(伝搬すると)、被照射対象物に照明光の色ムラS1や影S2が発生し、この結果、高品質な均一照明の妨げとなった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、高効率でLEDの光を集光させると共に、近接して照明する場合であっても照射領域内に色ムラ及び影を生じさせることなく均質な照明光が得られる照明ユニット及び照明装置を提供することを目的としている。
(1) 発光ダイオードを光源とした照明ユニットであって、複数の発光ダイオードを基台に配設した発光部と、前記発光部の光出射側に前記複数の発光ダイオードそれぞれに対応して設けられ、前記発光ダイオードの発光面が焦点位置となる放物面からなる第1反射部と、前記第1反射部のさらに光出射側に、前記発光ダイオードからの光を光出射側に向けて反射する平板状の反射面を有する第2反射部と、を備え、前記第2反射部表面における前記第1反射部から出射された前記発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第1の境界線とし、前記第2反射部表面における前記発光ダイオードに隣接する他の発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第2の境界線としたときに、前記第2反射部の前記光出射側に突出する高さが、前記第1の境界線と前記第2の境界線が最初に公差する前記第2反射部表面上の点よりも高く設定されていることを特徴とする照明ユニット。
図1は本発明に係る照明装置の第1実施形態を示す全体構成図である。
本発明に係る第1実施形態の照明装置200は、照明ユニット100と、駆動部11とを有して構成されている。
駆動部11は、照明ユニット100に発光駆動電力を供給するものであり、例えばフルレンジトランス等を用いることができる。駆動部11は商用電源に接続し、商用電源からの例えばAC110V〜220V、50Hz〜60Hz等の電力を、DC12V(DC6VやDC24V等の任意の電圧、或いは交流であってもよい)の駆動電圧に変換して照明ユニット100に供給する。
照明ユニット100は、図2(a)に示すように、反射鏡部材23に後板15を組み付けた状態で高さHを有する。高さHは、本実施形態においては概ね20mm程度であり、発熱電球や蛍光灯等を光源として用いた場合と比較して大幅に薄型化されている。なお、高さHは、小さすぎると反射鏡部材23の偏向特性が損なわれ、大きすぎると設置スペースを要して本照明ユニット100の配置自由度が高められない。そのため、高さHは15〜30mm程度、特に20〜23mm程度にすることが望ましい。
図4は図2に示す照明ユニットのA−A断面図である。
照明ユニット100の反射鏡部材23は、第1反射部25と第2反射部27とが連続して形成されており、第1反射部25の基端部には、LED17の発光面を放物面鏡25aの焦点位置に配置させるための開口41が設けてある。第1反射部25の放物面鏡25aは、LED17の発光面を焦点位置とする放物面からなる反射面を有しており、LED17からの光を光出射側に向けて巨視的には略平行化して反射する。
図5は照明ユニットによる照度分布を示すグラフを示した。
図5に示すように、LED17から直接的に照射される光成分と、第1反射部25、第2反射部27による反射を伴って到達した光成分からなる範囲W1における光量は、他の領域と比較して、その境界が明瞭に現れている。これは、範囲W1内に集光されて、かつ光束が略平行光とされ、放射照度が高い状態になっているためである。
また、相対分光分布は、450〜480nmの波長領域の光が高強度に得られる他、560nm付近の波長領域の光が得られる。ここで、440nm付近の鋭い発光ピークが青色発光ダイオードからの放射光で、560nm付近にあるブロードなピークが蛍光体からの発光である。また、この分光分布では、昆虫の好む365nm〜410nm間の波長域の光を含まないので、蛾や蚊等の害虫が寄りにくい照明装置200を実現することができる。
図7は第2反射部の光出射側に突出する高さを表す断面図、図8は図7の高さHMに設定された第2反射部を有する照明ユニットによって照射される照射面を表した模式図、図9は(a)に本発明、(b)に比較例の照射光を模式的に表した説明図である。
ところで、照明ユニット100は、第2反射部27の光出射側に突出する高さHMが所定の高さに規定されている。即ち、図7に示すように、高さHMは、第2反射部27の表面(平面板鏡27a)における第1反射部25から出射されたLED17からの光束とその陰影との境界線を第1の境界線45とし、第2反射部27の表面(平面板鏡27a)におけるLED17に隣接する他のLED17からの光束とその陰影との境界線を第2の境界線47としたときに、第2反射部27の光出射側に突出する高さHMが、第1の境界線45と第2の境界線47とが最初に公差する第2反射部27表面上の点49の高さHSよりも高く設定されている。
一方、図9(b)に示すように、第2反射部の高さHMが上記規定範囲を外れたり、図9(c)に示すように第2反射部が存在しない場合には、陰影51が光束53と共に出射することで、照明光の色ムラや網目状の影51aが発生し、その結果、ムラのある不均一な照明光となる。
次に、本発明に係る照明ユニットの第2実施形態について説明する。
図10は反射面をなし地状として構成した照明ユニットの斜視図、図11は図10に示した反射鏡部材の断面図、図12は反射面をなし地状として構成した照明ユニットによる照度分布を表す説明図である。なお、以下の各実施形態において、図1〜図9に示した構成と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施の形態による照明ユニット300は、第1反射部25と第2反射部27の少なくともいずれかの反射面(放物面鏡25b、平面板鏡27b)が、なし地状に形成されている。
次に、本発明に係る照明ユニットの第3実施形態について説明する。
本実施形態においては、広範囲の照明を行うための構成としている。
図13は本実施形態に係る照明ユニットと、この照明ユニットによる照度分布を表す説明図である。
この構成によれば、照明ユニットを複数アレイ化することで、照度が均一となる範囲を拡大することができ、照明する領域を、照度の低下を生じさせることなく広げることができる。なお、照明ユニット100は、第2実施形態の照明ユニット300であってもよく、さらに、照明ユニット100と照明ユニット300とを組み合わせた構成にすることでもよい。これにより、照明光の強度と均一性とを適切に調整することができる。
次に、本発明に係る照明ユニットの第4実施形態について説明する。
本実施形態においては、照明ユニットを円環状に構成している。
図14に円環状の照明ユニットの断面図(a)、下面図(b)を示した。
本実施形態の照明ユニット500は、円環状或いは円板状等に形成された配線基板19上に複数(本実施形態では12個)のLED17が円周方向に沿って配設されており、第1反射部25が、各LED17に対応した数だけそれぞれ個別に配設されている。また、第2反射部27が第1反射部25のさらに光出射側に、内周側と外周側との円環状に形成されて第1反射部25を覆って一体に連続して形成されている。
次に、本発明に係る照明ユニットの第3実施形態について説明する。
図15は発光ダイオードが2列配列された照明ユニットの平面視を(a)、そのB−B断面を(b)に表した説明図である。
本実施の形態による照明ユニット600は、図15(a)に示すように、複数のLED17が複数列状(図例では2列)に配列される。第1反射部25は、それぞれのLED17に応じて設けられ、各列の配置が第1反射部25の配置ピッチの1/2だけ列方向へずらされた千鳥状に配列されている。ここで、図15(b)に示すように、これらLED17及び第1反射部25の隣接する列L1、L2同士は、第1反射部25が互いに最近接あるいは近接する位置になるよう配置され、また、互いに光出射方向に対して段差Gを有して配設されている。
そして、第2反射部27が複数の発光ダイオード列の並び方向両外側で、発光ダイオード列内における発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列されている。
図16は図15に示した照明ユニットを並列させて用いた変形例の平面視を(a)、そのC−C断面を(b)に表した説明図である。
この場合、連結部分の第2反射部27は除去し、第2反射部27は全体を挟む外側に一対のもののみを残す構成とする。
図17は発光ダイオードが3列配列された照明ユニットの平面視を(a)、そのD−D断面を(b)に表した説明図である。この場合、中央に配列される列L2が段差G分低く配置され、両側の列L1、L3は高く配置される。このような構成によっても、上記と同様の作用により陰影51が縮小されることになり、照明光の色ムラや影51aの発生を抑制することができる。なお、LED17の段差Gは、隣接する発光ダイオード列が違いに段差を有していればよいので、各列間における凹凸を凸凹として、出っ張りと引っ込みとが逆になった構成としても構わない。また、発光ダイオード列は、発光ダイオード列の並び方向と同程度の長さにして、第2反射部27が略正方形の枠状になった構成としてもよい。
上記実施の形態の構成で反射面を鏡面で形成した照明ユニット100を実施例1とし、上記実施の形態の構成で反射面をなし地状ツヤ有りで形成した照明ユニット300を実施例2とし、反射面をなし地状ツヤ無しで形成した照明ユニット300を実施例3とした。また、第1反射部25、第2反射部27を備えないLED17のみの照明ユニットを比較例1とした。
・LED数 16個
・反射鏡部材23の外形寸法
縦23.8mm、横264mm、高さ(H)16.25mm
17 LED(発光ダイオード)
21 発光部
25 第1反射部
25a 放物面鏡(放物面)
25b 放物面鏡(なし地)
27 第2反射部
27a 平面板鏡(平板状の反射面)
27b 平面版鏡(なし地)
45 第1の境界線
47 第2の境界線
51 陰影
100,300,400,500,600,600A,600B,600C 照明ユニット
200 照明装置
G 段差
HM 光出射側に突出する高さ
Claims (9)
- 発光ダイオードを光源とした照明ユニットであって、
複数の発光ダイオードを基台に配設した発光部と、
前記発光部の光出射側に前記複数の発光ダイオードそれぞれに対応して設けられ、前記発光ダイオードの発光面が焦点位置となる放物面からなる第1反射部と、
前記第1反射部のさらに光出射側に、前記発光ダイオードからの光を光出射側に向けて反射する平板状の反射面を有する第2反射部と、
を備え、
前記第2反射部表面における前記第1反射部から出射された前記発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第1の境界線とし、
前記第2反射部表面における前記発光ダイオードに隣接する他の発光ダイオードからの光束とその陰影との境界線を第2の境界線としたときに、
前記第2反射部の前記光出射側に突出する高さが、前記第1の境界線と前記第2の境界線が最初に公差する前記第2反射部表面上の点よりも高く設定されていることを特徴とする照明ユニット。 - 前記第2反射部が、前記発光ダイオードを挟んで、前記発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列されたことを特徴とする請求項1記載の照明ユニット。
- 前記複数の発光ダイオードが複数列状に配列され、前記第2反射部が前記複数の発光ダイオード列の並び方向両外側で、前記発光ダイオード列内における発光ダイオードの並び方向に対して平行に一対配列されたことを特徴とする請求項1記載の照明ユニット。
- 前記発光ダイオード列は、該発光ダイオード列内の前記第1反射部の配置ピッチが、隣接する発光ダイオード列間で互いに1/2ピッチだけ列方向にずれた千鳥配置であることを特徴とする請求項3記載の照明ユニット。
- 前記発光ダイオード列とこれに隣接する他の発光ダイオード列との間で、各列間の発光ダイオードが互いに光出射方向に対して段差を有していることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の照明ユニット。
- 前記第1反射部と前記第2反射部の反射面が、蒸着による鏡面のコーティング加工面であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記第1反射部と前記第2反射部の少なくともいずれかの反射面が、なし地状に形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の照明ユニット。
- 前記発光ダイオードが、青色発光ダイオードと、該青色発光ダイオードからの青色光を黄色光に変換する蛍光体と、を有する白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の照明ユニット。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項記載の照明ユニットと、
前記発光ダイオードを発光駆動するための電力を供給する駆動部と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
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