JP4705132B2 - レフレクタ及びレンズを有する照明装置 - Google Patents
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Description
断面は、好適には、光軸の少なくとも一部に沿って非円形であり、好適には、光軸の全長に沿って多角形である。方形及び八角形断面は、種々の色からの光を混合するのに用いられる。最も特筆すべきことは、周壁は、入射孔から出射孔まで広がり、出射孔が入射孔より大きくなっている。光軸から見た周壁は、凸形状及び外側から出射孔に向うフレアを有する。すなわち、壁の湾曲の半径は出射孔に向かって減少し、レフレクタが幾分ホーン形状となっている。そのような構造は、一般にフレア形状を有するために「ホーン」照明装置と称される。ホーン照明装置は、入射孔内の所定の位置に配置されたLEDの平面アレイを有し、種々の色からの出射光は、凹形状の壁部から複数の反射によって混合される。一般に、ホーン照明装置の大抵の実施の形態において、光がホーンの主反射壁に入射する前に約2×60°の最初のコーンにLED光を直接入れる必要がある。ホーン照明装置は、PARランプの所望の形態を提供し、かつ、独立した色温度及び調光制御を行い、PARランプに比べて高い発光効率となる。さらに、ホーン照明装置は、赤色LED、緑色LED及び青色LEDのセットを使用して、ビームを調整するよう比較的狭い一様な白色光を形成する。
本発明の他の目的は、個々のLEDに近接した「主光軸」を設けることなくLED素子のアレイの全2×90°放出を許容することができるレフレクタ本体を具える光源を提供することである。
好適な実施の形態における本発明は、赤色LED、緑色LED及び青色LEDを用いた一般的な照明及び特定の発光に対する白色すなわち色制御されたスポットライト、特に光源としてのLEDチップを提供する。
経済的に実行可能な製品に対して、高光出力、放出パターン全体に亘る良好な制御、小型サイズ、高効率、及び近視野と遠視野の両方における良好な色混合の要求に適合する必要があり、これらの要求は、本発明の光源によって適合される。
本発明によれば、経済的に実行可能な要求に適合する赤色LEDチップ、緑色LEDチップ及び青色LEDチップを用いた一般的な照明及び特別な発光に対する白色すなわち色制御されたスポットライトが光源として設けられる。LEDパッケージすなわちLED用の主パッケージ及び照明装置すなわち光学素子である第1例としての向上したレフレクタが、光軸に垂直にとった多角形断面、好適には六角形又は八角形断面を有し、周辺本体(すなわち、レフレクタ壁)の少なくとも一部は、台形平面セグメントを具え、すなわち、それによって規定される。
本発明は、複数の色の各々を発光する複数の色の各々において少なくとも1個のLEDを具える発光ダイオード(LED)素子のアレイと、
入射孔と、出射孔と、これらの孔の間に延在する反射管状周壁を有するレフレクタ本体部と、前記孔の間で前記壁の中心に延在する光軸とを有するレフレクタ管とを具え、
LED素子のアレイを前記入射孔に配置し、前記レフレクタ本体部の周壁を、前記LED素子のアレイからの光を反射し及び混合するよう配置し、
前記レフレクタ本体部の周壁の少なくとも一部が、光軸に垂直にとった多角形断面を有し、前記光軸に平行にとった断面の少なくとも一部が、前記LED素子からの光を前記出射孔に反射するよう複数の面を形成するために順次結合した曲線の線形区分を有し、
前記レフレクタ管を、透明誘電材料を少なくとも部分的に充填した中空管状構造とし、
各ソースカラー分布が、光軸から同一平均半径距離を有し、
赤色LEDの個数が青色LEDの個数と等しく、緑色LEDの個数が赤色LEDの個数の2倍より多い、光源を提供する。
また、本発明は、複数の色の各々を発光する複数の色の各々において少なくとも1個のLEDを具える発光ダイオード(LED)素子のアレイと、
入射孔と、出射孔と、これらの孔の間に延在する反射管状周壁を有するレフレクタ本体部と、前記孔の間で前記壁の中心に延在する光軸とを有するレフレクタ管とを具え、
LED素子のアレイを前記入射孔に配置し、前記レフレクタ本体部の周壁を、前記LED素子のアレイからの光を反射し及び混合するよう配置し、
前記レフレクタ本体部の周壁の少なくとも一部が、光軸に垂直にとった多角形断面を有し、前記光軸に平行にとった断面の少なくとも一部が、前記LED素子からの光を前記出射孔に反射するよう複数の面を形成するために順次結合した曲線の線形区分を有し、
前記レフレクタ管を、透明誘電材料を少なくとも部分的に充填した中空管状構造とし、
各ソースカラー分布が、光軸から同一平均半径距離を有し、
少なくとも1つのLEDアレイは、緑色LEDの外側リングと、交互に配置された赤色LEDと青色LEDの内側リングとからなる、光源を提供する。
向上したレフレクタは、LEDアレイから全180°の放出を許容し、出力ビームの設計の柔軟性が向上する。
チップは、好適には、x−y平面に見えるような以下の特性を有するパターンに配置される。各ソースカラー分布(R,G及びB)は光軸に重心を有し、各ソースカラー分布は、光軸から同一平均半径距離を有する。
チップの全てが光軸(上の重心)からの同一平均半径距離を有するときに最適な結果が得られる。好適には、チップの全ては、光軸に対してできるだけ同一対称を有する。これらの状況の下では、青色チップの個数を赤色チップの個数に等しくするとともに緑色チップの個数を赤色チップの個数の2倍より多くするよう選択することによって、最適な結果が得られる。研究した実施例のうちの幾つかにおいて、チップの個数比R:G:Bをそれぞれ、(a)3:7:3及び(b)4:9:4とする。図1a及び1bを参照すると、(a)のチップセットは、6倍(six-fold)対称で配置され、(b)のチップセットは、8倍(eight-fold)対称で配置される。各ケースにおいて、緑色チップの外側リングと、交互に配置された赤色チップ及び青色チップの内側リングとが存在する。中心の緑色チップは、緑色チップの平均半径距離を赤色チップ及び青色チップの平均半径距離に近づける役割を果たす。製造の際に互いに相違するサイズの緑色チップを使用できる場合、全てのチップの平均半径距離を、中心の緑色チップとして更に大きなものを用いることによって同一にすることができる。これは、好適であるが、十分なパフォーマンスに対して必須ではない。
この半径は、多角形に記した円の半径でもある。上記規定によって、特定のレフレクタ形状が、多角形数n及び関数r(z)によって規定され、zは、0と−hとの間の値を有する。レフレクタの主要かつ好適な形態において、r(z)は、不連続な線形曲線であり、すなわち、線形区分から構成された曲線である。この場合、レフレクタ本体は、図2,4a及び4bで参照番号50を付した連続的な(平面)台形面から構成される。
r(z)が不連続な線形である場合において、関数は、(m+1)個の点(zi,ri)によって特定され、この場合、i∈{0,1,....,m}である。
面z=zi+1及びz=ziによって範囲が設定されたレフレクタ本体の一部である「i番目のセグメント」の概念を導入する。したがって、セグメントは、高さhi=(zi+1−zi)を有し、多角形管を形成する非平行側部に沿って次々と結合されるn個の台形から構成される。各台形は、光軸に対して角度θi=tan-1(ri+1−ri)/(zi+1−zi)だけ傾斜する。したがって、レフレクタの表面は、入射孔半径r0及び2m量(hi,θi)を特定することによって独自に特定される。
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
Claims (4)
- 複数の色の各々を発光する複数の色の各々において少なくとも1個のLEDを具える発光ダイオード(LED)素子のアレイと、
入射孔と、出射孔と、これらの孔の間に延在する反射管状周壁を有するレフレクタ本体部と、前記孔の間で前記壁の中心に延在する光軸とを有するレフレクタ管とを具え、
LED素子のアレイを前記入射孔に配置し、前記レフレクタ本体部の周壁を、前記LED素子のアレイからの光を反射し及び混合するよう配置した光源において、
前記レフレクタ本体部の周壁の少なくとも一部が、光軸に垂直にとった多角形断面を有し、前記光軸に平行にとった断面の少なくとも一部が、前記LED素子からの光を前記出射孔に反射するよう複数の面を形成するために順次結合した曲線の線形区分を有し、
前記レフレクタ管を、透明誘電材料を少なくとも部分的に充填した中空管状構造とし、
各ソースカラー分布が、光軸から同一平均半径距離を有し、
赤色LEDの個数が青色LEDの個数と等しく、緑色LEDの個数が赤色LEDの個数の2倍より多い、
ことを特徴とする光源。 - 複数の色の各々を発光する複数の色の各々において少なくとも1個のLEDを具える発光ダイオード(LED)素子のアレイと、
入射孔と、出射孔と、これらの孔の間に延在する反射管状周壁を有するレフレクタ本体部と、前記孔の間で前記壁の中心に延在する光軸とを有するレフレクタ管とを具え、
LED素子のアレイを前記入射孔に配置し、前記レフレクタ本体部の周壁を、前記LED素子のアレイからの光を反射し及び混合するよう配置した光源において、
前記レフレクタ本体部の周壁の少なくとも一部が、光軸に垂直にとった多角形断面を有し、前記光軸に平行にとった断面の少なくとも一部が、前記LED素子からの光を前記出射孔に反射するよう複数の面を形成するために順次結合した曲線の線形区分を有し、
前記レフレクタ管を、透明誘電材料を少なくとも部分的に充填した中空管状構造とし、
各ソースカラー分布が、光軸から同一平均半径距離を有し、
少なくとも1つのLEDは、緑色LEDの外側リングと、交互に配置された赤色LEDと青色LEDの内側リングを備えている、
ことを特徴とする光源。 - 緑色チップの平均半径距離を小さくして赤色LED及び青色LEDの平均半径距離に近づけるように、光軸上に配置された中心の緑色LEDを更に含む、請求項2に記載の光源。
- 緑色チップの平均半径距離が、赤色LED及び青色LEDの平均半径距離とほぼ等しくなるように、前記中心の緑色LEDの近くに配置された付加的な緑色LEDを更に含む、請求項3に記載の光源。
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