JP2007294197A

JP2007294197A - 照明装置

Info

Publication number: JP2007294197A
Application number: JP2006119769A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Matsuba; 慶暁松葉; Yuji Azuma; 祐二我妻
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】照明光の均斉度を損なうことなく簡単な構成で高いユニット効率を実現し光軸方向のサイズを小型化でき、設計の自由度を向上することができる照明装置を提供する。
【解決手段】発光素子１７からの出射光を反射面１５で反射して平行光を生成する反射型のＬＥＤ１２を光源としてもちい、このＬＥＤ１２で生成された平行光をフライアイレンズ２２の各レンズ部２２ｂに入射させる。これにより、コリメーションレンズ等を用いることのない簡単な構成で、照明光の均斉度を損なうことなく照明装置１の光軸方向のサイズを小型化できる。しかも、反射面１５の作用によってＬＥＤ１２自体が平行光を生成するため、ＬＥＤ基板１１上におけるＬＥＤ１２の実装位置は、フライアイレンズ２２の入射側に正対する位置であれば特段の制約を受けず、設計の自由度を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マップランプやステップランプ等の車載用照明、或いは、ダウンライトや看板照明等の各種照明のように特定の照射領域を均一に照明する照明装置に関する。

一般に、特定の照射領域に光を照射する照明装置においては、照射領域に均一照度の光を照射することが要求される。このような均一照度の光を得るための技術として、例えば、特許文献１には、点光源として扱うことが可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用い、ＬＥＤから出射される光をコリメーションレンズで平行光に変換してフライアイレンズの各レンズ部に入射させ、各レンズ部に入射させた光を互いに重畳する位置に出射させることで、均一照度の照明光を生成する技術が開示されている。
２００５−２５９６５３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、ＬＥＤからの出射光をコリメーションレンズで平行光に変換するためには、ＬＥＤとコリメーションレンズとを適切な光軸距離で精度よく離間させる必要があり、構造が複雑化する。しかも、このようにＬＥＤからコリメーションレンズまでの間に所定距離を必要とする上述の技術では、ＬＥＤから出射される光線の一部しかレンズに入射されないためユニット効率が低く、照明装置のサイズを光軸方向に小型化させるには限界がある。また、上述の技術では、ＬＥＤとコリメーションレンズのレンズ部とを１対１で対応させる必要があるため、設計の自由度が小さく、ＬＥＤの配置等が大きく制限される。

本発明は、照明光の均斉度を損なうことなく簡単な構成で高いユニット効率を実現し、光軸方向のサイズを小型化でき、しかも、設計の自由度を向上することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、発光素子と当該発光素子に対向する反射面とを有し、前記発光素子からの出射光を前記反射面で反射して平行光を生成する反射型発光ダイオードと、マトリクス状に配列する複数のレンズ部を有し、前記反射型発光ダイオードで生成された平行光を前記各レンズ部で入射して互いに重畳する位置に出射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、照明光の均斉度を損なうことなく簡単な構成で高いユニット効率を実現し、光軸方向のサイズを小型化でき、しかも、設計の自由度を向上することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１，２は本発明の第１の実施形態に係わり、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である。

図１，２に示す照明装置１は、例えば、車載のマップランプ等に好適な照明装置であり、この照明装置１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を光源とする光源ユニット１０と、この光源ユニット１０に冠設する筐体２０とを有する。

光源ユニット１０は、ＬＥＤ基板１１を有する。ＬＥＤ基板１１は、例えば、平面略矩形形状をなし、その略中央部に半田付け等によって、ＬＥＤ１２を保持する。さらに、ＬＥＤ基板１１には、ＬＥＤ１２を図示しない電源回路と電気的に接続するためのコネクタ１３が固設されている。なお、ＬＥＤ１２の発光効率を向上するため、ＬＥＤ基板１１は、例えば、熱伝導性の高いアルミ基板等で構成されている。

ここで、ＬＥＤ１２は、発光素子１７に反射面１５が対向配置された反射型発光ダイオードで構成されている。具体的に説明すると、本実施形態において、ＬＥＤ１２は、反射枠体１４を有し、この反射枠体１４には、例えば、回転放物線形状をなす反射面１５が凹設されている。また、反射枠体１４には、互いに対向する側壁に沿って、一対のリードフレーム１６ａ，１６ｂが配設されている。各リードフレーム１６ａ，１６ｂの中途は反射枠体１４の上部で内側に折曲され、これにより、各リードフレーム１６ａ，１６ｂの端部が反射面１５に臨まされている。これらリードフレーム１６ａ，１６ｂのうち、一方のリードフレーム１６ａは、その端部が反射面１５の焦点位置まで延設され、このリードフレーム１６ａの端部には、反射面１５に対向する面上に、発光素子１７がマウントされている。また、他方のリードフレーム１６ｂの端部は、リード線１６ｃを介して、発光素子１７に接続されている。これにより、発光素子１７のアノード及びカソードは、リードフレーム１６ａ，１６ｂを介してＬＥＤ基板１１にそれぞれ電気的に接続され、発光素子１７は、通電時に、反射面１５に向けて光を発光する。そして、反射面１５は、発光素子１７から発光された光を反射することにより、平行光を生成する。

筐体２０は、ＬＥＤ１２の光軸Ｏ方向に沿う筒状形状をなし、ＬＥＤ１２からの出射光を均一照度の照明光に調光するためのレンズ光学系２１を内部に収容する。本実施形態において、筐体２０は、略円筒形状をなし、先端部に内向フランジ２０ａが設けられている。また、筐体２０の基端部には、光源ユニット１０のＬＥＤ基板１１が当接する外向フランジ２０ｂが設けられている。

レンズ光学系２１は、入射面側がＬＥＤ１２に対向するフライアイレンズ２２と、このフライアイレンズ２２とＬＥＤ基板１１との間に介在するスペーサ２３とを具備する。

フライアイレンズ２２は、例えば、筐体２０の内周に外周が摺接する環状のフランジ部２２ａの内側に、複数のレンズ部２２ｂがマトリクス状に一体形成された光透過性の樹脂成型品で構成されている。

また、スペーサ２３は、例えば、筐体２０の内周に外周が摺接する略円筒形状をなす樹脂成型品で構成されている。このスペーサ２３は、先端面がフライアイレンズ２２の入射側でフランジ部２２ａに当接されることにより、フライアイレンズ２２をＬＥＤ１２から光軸Ｏ方向に所定距離離間させる。

これらレンズ光学系２１の各構成部材２２，２３は、例えば、図１に示すように、フライアイレンズ２２、スペーサ２３の順に、筐体２０の基部側の開口部２０ｃを通じて筐体２０内に収容される。そして、各構成部材２２，２３の収容後に、筐体２０の外向フランジ２０ｂには、光源ユニット１０のＬＥＤ基板１１がネジ止め等によって固設される。

これにより、筐体２０の基部側の開口部２０ｃが閉塞されると共に、ＬＥＤ１２が筐体２０内に露呈される。また、基端面がＬＥＤ基板１１に当接するスペーサ２３と、筐体２０の内向フランジ２０ａとの間に、フライアイレンズ２２が挟持される。そして、フライアイレンズ２２の各レンズ部２２ｂは、ＬＥＤ１２から入射する平行光を互いに重畳する位置に出射することにより、特定の照射領域を均一に照射する。

なお、外向フランジ２０ｂに対するＬＥＤ基板１１の固定は、ネジ止めに限定されるものではなく、例えば、プッシュナット、熱溶着、或いは接着等によって行われてもよい。

このような実施形態によれば、発光素子１７からの出射光を反射面１５で反射して平行光を生成する反射型のＬＥＤ１２を光源として用い、このＬＥＤ１２で生成された平行光をフライアイレンズ２２の各レンズ部２２ｂに入射させることにより、コリメーションレンズ等を用いることのない簡単な構成で、照明光の均斉度を損なうことなく照明装置１の光軸方向のサイズを小型化できる。しかも、反射面１５の作用によってＬＥＤ１２自体が平行光を生成するため、発光素子１７からの出射光のほとんどをフライアイレンズ２２に入射させることができ、ユニット効率を向上することができる。さらに、反射面１５の作用によってＬＥＤ１２自体が平行光を生成するため、ＬＥＤ基板１１上におけるＬＥＤ１２の実装位置は、フライアイレンズ２２の入射側に正対する位置であれば特段の制約を受けず、設計の自由度を向上させることができる。

次に、図３，４は本発明の第２の実施形態に係わり、図３は照明装置の要部断面図、図２は照明装置の分解斜視図である。なお、本実施形態においては、フライアイレンズ２２の入射側に遮光マスクを一体的に保持させた点が上述の第１の実施形態と主として異なる。その他、同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。

図３に示すように、フライアイレンズ２２において、少なくとも、フランジ２２ａの入射側のフランジ面は、その光軸Ｏ方向の高さが、各レンズ部２２ｂの入射側の高さと略一致する高さで形成されている。すなわち、フランジ２２ａの入射側のフランジ面は、各レンズ部２２ｂの入射側の頂部と略同等の突出量でＬＥＤ基板１１側に突設されている。そして、この入射側のフランジ面が、フライアイレンズ２２に遮光マスク３０を一体的に保持するための遮光マスク保持面２２ｃとして設定されている。

図３，４に示すように、遮光マスク３０は遮光性を有するフィルム材で構成され、このフィルム面上には、フライアイレンズ２２の各レンズ部２２ｂにそれぞれ対応した所定模様の透光部３０ａが開口されている。

ここで、遮光マスク保持面２２ｃ上には、光軸Ｏを中心とする非対称位置に、複数（例えば３本）のピン２２ｄが突設されており、遮光マスク３０は、これらのピン２２ｄを介して遮光マスク保持面２２ｃ上に保持される。

具体的に説明すると、各ピン２２ｄは先細りの円柱形状をなすピンで構成されている。一方、遮光マスク３０には、各ピン２２ｄに対応する位置にピン穴３０ｂが開口されている。本実施形態において、各ピン２２ｄの基部側の径は、各ピン穴３０ｂの開口径と略一致するように設定されており、各ピン２２ｄの基部に各ピン穴３０ｂが圧入することによって、遮光マスク３０は遮光マスク保持面２２ｃ上に保持されている。すなわち、本実施形態において、遮光マスク３０は、遮光マスク保持面２２ｃから突設する複数のピン２２ｄで貫通支持されることにより、各レンズ部２２ｂと各透光部３０ａとが精度よく対応付けられた状態で、遮光マスク保持面２２ｃ上に保持されるようになっている。その際、各ピン２２ｄの配設位置が光軸Ｏを中心とする非対称位置に設定されることにより、遮光マスク３０の誤組が的確に防止されるようになっている。なお、図３に示すように、スペーサ２３の先端面には、各ピン２２ｄに対応する逃げ穴２３ａが開口されている。

このような実施形態によれば、上述の実施形態で得られる効果に加え、各レンズ部２２ｂに対応して遮光マスク３０に開口する透光部３０ａを任意の模様形状に形成することにより、照明光で任意の模様を形成できるという効果を奏する。

次に、図５乃至図７は本発明の第３の実施形態に係わり、図５は照明装置の要部断面図、図６は照明装置の分解斜視図、図７は光源ユニットの変形例を示す斜視図である。なお、本実施形態においては、光源として複数のＬＥＤ１２をＬＥＤ基板１１に実装した点が上述の各実施形態と異なる。その他、同様の構成については同符号を付して説明を省略する。

図５，６に示すように、本実施形態の光源ユニット１０は、ＬＥＤ基板１１上に、例えば、４個のＬＥＤ１２が実装されて要部が構成されている。これら各ＬＥＤ１２は、例えば、各々がフライアイレンズ２２の入射面に対して正対された状態で所定の間隔毎隔ててＬＥＤ基板１１上に配列され、各レンズ部２２ｂに平行光を供給する。

このような実施形態によれば、上述の実施形態で得られる効果に加え、複数のＬＥＤ１２をＬＥＤ基板１１上に実装することにより、照明光の光量アップを容易に実現できるという効果を奏する。この場合、特に、個々のＬＥＤ１２が平行光を生成する構成であり、しかも、フライアイレンズ２２は各レンズ部２２ｂの作用によって入射光の輝度ムラを分散させる機能を有するため、光源ユニット１０に要求される形状やサイズ等に応じて、ＬＥＤ１２をＬＥＤ基板１１上の任意の位置に実装させることができ、照明光の光量アップを効率よく実現できる。

ここで、ＬＥＤ１２の実装効率を向上させるため、例えば、図７に示すように、反射枠体１４の光軸Ｏ方向からの平面視形状を正六角形に形成し、各ＬＥＤ１２をハニカム状に配列させてフライアイレンズ２２に対向することも可能である。

本発明の第１の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図同上、照明装置の分解斜視図本発明の第２の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図同上、照明装置の分解斜視図本発明の第３の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図同上、照明装置の分解斜視図同上、光源ユニットの変形例を示す斜視図

符号の説明

１…照明装置、１０…光源ユニット、１１…ＬＥＤ基板、１２…発光ダイオード（反射型発光ダイオード）、１４…反射枠体、１５…反射面、１６ａ，１６ｂ…リードフレーム、１６ｃ…リード線、１７…発光素子、２１…レンズ光学系、２２…フライアイレンズ、２２ａ…フランジ部、２２ｂ…レンズ部、２２ｃ…遮光マスク保持面、２２ｄ…ピン、３０…遮光マスク、３０ａ…透光部、３０ｂ…ピン穴、Ｏ…光軸

Claims

発光素子と当該発光素子に対向する反射面とを有し、前記発光素子からの出射光を前記反射面で反射して平行光を生成する反射型発光ダイオードと、
マトリクス状に配列する複数のレンズ部を有し、前記反射型発光ダイオードで生成された平行光を前記各レンズ部で入射して互いに重畳する位置に出射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。
前記フライアイレンズに対し、複数の前記反射型発光ダイオードを対向させたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記各反射型発光ダイオードの前記反射面が凹設する反射枠体の光軸方向からの平面視形状を正六角形に形成し、
前記各反射型発光ダイオードをハニカム状に配列させて前記フライアイレンズに対向させたことを特徴とする請求項２記載の照明装置。
前記反射型発光ダイオードと前記フライアイレンズとの間に介装され、前記フライアイレンズの各レンズ部に入射する光を制限する遮光手段を具備したことを特徴とする請求項１請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の照明装置。