JP4735333B2

JP4735333B2 - Ｌｅｄ照明器具

Info

Publication number: JP4735333B2
Application number: JP2006055839A
Authority: JP
Inventors: 博志栗原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: JP2006286615A

Description

本発明は、照明器具に属し、ＬＥＤから放出される光を反射鏡、非球面レンズ、光学特性を持ったレンズカバーの組み合わせで任意の距離に任意の照射パターンが形成することができる高効率かつ照射パターンの自由度の高い照明器具に関するものである。

近年の照明器具は光源が電球から光の変換効率が良く、断線の心配が不要なＬＥＤを採用したものに大きく変わりつつある。一般的にはＬＥＤは発光部の前方に樹脂製のレンズを備えて例えば図４のような指向特性を与えている製品がある。その指向角に合わせて凸レンズ等の集光レンズを備えた商品もある。

この指向特性のグラフからも解るように、仮にＬＥＤの半値角１２に集光レンズの半径を合わせたとしても集光レンズでは拾いきれない横方向に漏れた光が多く存在しており、そのままでは効率的にＬＥＤの光を前方へ照射することはできない。効率を上げるにはレンズの有効径を大きくする方法もあるが、サイズも大きくなり、コストも同時に高くなってくるので現実的でない。

その対策としてＬＥＤの周りを反射鏡で取り囲み、ＬＥＤの半値角から漏れた光を放物面反射鏡で反射させて前方に平行光をし、レンズと反射鏡の相乗効果でＬＥＤの光を効率的に前方へ照射させていた（例えば特許文献１参照）。
特表２００４−５０７０３８号公報

しかしながら、ＬＥＤから漏れた光を放物面反射鏡にて反射して平行光にしただけでは、光軸に対して平行光が前方に照射されるだけであり、例えば任意の距離における前方の光軸上に照度を向上させたい場合には効果的に反射された光を利用しているとはいえない。

また、放物面鏡は単焦点であり、ＬＥＤの樹脂部から放出されている光はかならずしも１箇所で無いので、焦点以外の光を効率よく反射しているとは言えない。

また、レンズを固定しているので、たとえば凸レンズであれば集光特性しかレンズに機能を持たせることが出来ない。レンズとＬＥＤの距離を変化させることによって得られる集光、結像、拡散といったレンズ特性を活かせることができない。

本発明が目的とするところは、ＬＥＤから放出される光を反射鏡、非球面レンズ、光学特性を持ったレンズカバーの組み合わせで任意の距離に任意の照射パターンが形成することができる高効率かつ照射パターンの自由度の高い照明器具に関するものである。

上記課題を解決するために、本発明は光源であるＬＥＤと、ＬＥＤを取り囲んでＬＥＤの光を前方に反射する反射鏡で構成されている本体ケースと、非球面レンズとプリズムレンズが取り付けられ、本体ケース内のＬＥＤの光軸に対し前後移動することが可能な、本体ケースの一端に設けられた前ベースとで構成され、プリズムレンズにより非球面レンズ及び反射鏡からの光の一部をカットあるいは照度を低下させるとともに、非球面レンズとプリズムレンズが同時に移動することにより、照射図形を集光、結像、散光させるというものである。

本発明の照明器具にて、ＬＥＤを光源として、前記ＬＥＤを取り囲んで、前記ＬＥＤの光を前方に反射する反射鏡と前記ＬＥＤの前方に配置して、光を前方に照射する非球面レンズと前記非球面レンズ前方に配置して、前記非球面レンズ及び前記反射鏡からの光を任意の方向に変化させるレンズカバーを用いることにより、ＬＥＤから放出される光を効率的に前方に照射させ、その照射図形が集光、散光、結像、または任意の照射パターンに照射させる事ができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながらに説明する。

図１は実施形態に係るＬＥＤ照明器具の断面図を示すものである。ＬＥＤ４とＬＥＤ４の発熱を放熱させる放熱板６と反射鏡３と非球面レンズ２とレンズカバー１と前ベース７と本体８から構成されている。

ＬＥＤ４と放熱板６は固定され、放熱効率を上げるために接触部にはシリコングリス等が塗布してある。反射鏡３は放熱板６に固定されている。非球面レンズ２はレンズホルダー１０に超音波溶着等で固定されており、前ベース７に取り付けられる。レンズカバー１も超音波溶着等で前ベース７に固定される。前ベース７と本体８はネジ構造によって勘合されており、前ベース７を回転させると非球面レンズ２がＬＥＤ４に対して前後することができる。前ベース７にはゴムパッキン９が取り付けられており、本体８との隙間を埋めることで内部に容易に埃、雨などが侵入しない構造としている。

同図を用いて、ＬＥＤ４から放出される光を効率的に前方に照射させ、その照射図形が集光、散光、結像、または任意の照射パターン照射に至る構造に詳細に説明する。

ＬＥＤ４の前方に非球面レンズ２が配置してある。非球面レンズ２の焦点をＬＥＤ発光部５に合わせると集光した状態になる。非球面レンズ２を前方に移動させていくとＬＥＤ４のレンズ外径断面を投影した照射範囲内の照度がほぼ均一となる結像照射状態を得ることができる。さらに前方に移動させると焦点が合わなくなるので光は拡散して前方の照度は暗くなっていくが、広い範囲を照射することが可能となる。

反射鏡３は非球面レンズ２に対して位置は固定である。前記反射鏡３は、円の一部を任意に切り取った部分円弧に対し、この部分円弧に交わらないような軸を設定し、前記軸を中心に前記部分円弧を回転させてできる回転球面鏡である。このとき回転球面の半径は、反射鏡の所望の集光距離が得られるように設定される。反射鏡３の深さはＬＥＤ４から放出されて、反射鏡３に反射された光が非球面レンズ２にほぼ入射しないように設定されている。こうすることにより非球面レンズ２から出射されることを防止し、前方の照射図形に不要なムラを発生させることを防ぐことができる。

また、反射鏡３の底部にはＬＥＤ４を囲むように反射鏡３からの乱反射を防ぐ乱反射防止用マスク１１を設置することが望ましい。マスクは黒色で反射しないように表面がサンドブラスト処理してあるものが望ましい。こうすることで結像照射した時により均一な光を照射することが可能となる。

また、この照明装置を自転車用前照灯と採用した場合、光軸に対して、同心円上に照射されてしまうのであれば、歩行者、自動車に対して上部の光が眩しく感じられるので、その上部の光をカット、あるいは眩しくない程度まで照度を低下させるのが望ましい。そこでレンズカバー１の上部から照射される光を下方に向けるようにレンズカバー１の上部に任意の照射角度に合わせて設定されたプリズム形状のレンズを構成することで、図２のような上部の光がカットされた照射図形を得ることができる。

そのレンズカバー１に設置されるプリズム形状は図３のようにのこぎり形状を用いても良い。この形状であれば、同じ効果でありながら、レンズカバー１の厚みを薄くすることが出来るのでコスト的に有利になる。

上記において、本発明の実施の形態について説明をしたが、上記に開示された本発明の実施の形態はあくまでも例であり、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されるものではない。

本発明のＬＥＤ照明器具を用いることにより、コンパクトでありながらＬＥＤから放出される光を効率的に前方に照射させ、その照射図形が集光、結像、散光またはレンズカバーに設置された光学機能によって、任意の照射パターンに照射させる事できることができ、かつＬＥＤが省電力であるので、携帯懐中電灯、強力ライト、ヘッドランプ、自転車用前照灯等として有効である。

本発明のＬＥＤ照明器具の断面図同器具のレンズカバーにプリズム形状を模した時の照射パターンを示す図同器具のレンズカバーのプリズム形状をのこぎり形状にした時の断面図ＬＥＤの指向特性図

符号の説明

１レンズカバー
２非球面レンズ
３反射鏡
４ＬＥＤ
５ＬＥＤ発光部
６放熱板
７前ベース
８本体
９ゴムパッキン
１０レンズホルダー
１１反射防止用マスク
１２半値角

Claims

光源であるＬＥＤと、前記ＬＥＤを取り囲んで前記ＬＥＤの光を前方に反射する反射鏡で構成されている本体ケースと、非球面レンズとプリズムレンズが取り付けられ、前記本体ケース内の前記ＬＥＤの光軸に対し前後移動することが可能な、前記本体ケースの一端に設けられた前ベースとで構成され、前記プリズムレンズにより前記非球面レンズ及び前記反射鏡からの光の一部をカットあるいは照度を低下させるとともに、非球面レンズとプリズムレンズが同時に移動することにより、照射図形を集光、結像、散光させることを特徴とする自転車用のＬＥＤ照明器具。
前記反射鏡が非放物面鏡である請求項１に記載の自転車用のＬＥＤ照明器具。
前記反射鏡が部分円弧をこの部分円弧と交わらない回転軸を中心に回転させて構成した回転球面鏡である請求項２に記載の自転車用のＬＥＤ照明器具。