JP5591971B1 - Led照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】LED照明装置による被照射面の色むら、照度むらを減衰させることができるLED照明装置を提供する。
【解決手段】LED照明装置は、光源となるLEDユニット部材42と、それを点灯させる電源装置と、LEDユニット部材42と前記電源装置とが取付けられる本体を備えている。LEDユニット部材42のLED照射光を配光する反射開口部4dの少なくとも周縁部4iに光拡散面を形成している。光拡散面を、反射開口部4dを除くLEDユニット部材の表面全面に形成することもできる。反射開口部4dの開口部の周縁部を多角形状としてもよい。
【選択図】図8
【解決手段】LED照明装置は、光源となるLEDユニット部材42と、それを点灯させる電源装置と、LEDユニット部材42と前記電源装置とが取付けられる本体を備えている。LEDユニット部材42のLED照射光を配光する反射開口部4dの少なくとも周縁部4iに光拡散面を形成している。光拡散面を、反射開口部4dを除くLEDユニット部材の表面全面に形成することもできる。反射開口部4dの開口部の周縁部を多角形状としてもよい。
【選択図】図8
Description
本発明は、LED照明装置に関し、特に駐車場等の屋外で使用するLED照明装置に関するものである。
近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたLED素子を光源に使用したLED照明装置が盛んに用いられるようになってきた。特に最近は、駐車場灯、道路灯、高天井灯などに使用されている水銀灯等の高輝度放電ランプ(HIDランプ)の代替としても使用できるLED照明装置が求められている。
例えば特許文献1には、筐体と、その一端部を覆うアウタレンズによって形成される空間内に、LEDが実装されたLED基板、LEDを駆動する点灯装置、LEDから出射される光を配光制御するリフレクタを収容してなるLED照明灯が開示されている。
このLED照明灯によれば、LED照射光がリフレクタにより配光され、アウタレンズを透過して遠方に照射されるが、LED照射光の光成分の波長の違いにより、一部の光成分がリフレクタ周縁部で分光し発色する現象が生じることがある。例えば青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせて白色光を照射するLED発光体にあっては、波長の長い黄色の光成分がリフレクタ周縁部で発色する現象が生じることがあり、外観上の見栄えが悪いばかりでなく、アウタレンズで増幅されて被照射面の色むら、照度むら、の原因ともなる。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、LED照明装置による被照射面の色むら、照度むらを減衰させることができるLED照明装置を提供するものである。
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明にあっては、光源となる複数のLEDユニット部材から構成されるLEDユニットと、それを点灯させる電源装置とが取り付けられる上面カバーとなる本体と、
前記本体の下部に固定され、前記LEDユニットと前記電源装置を覆う透光性の保護カバーと、を備え、
前記LEDユニット部材は、
複数のLED素子を実装したLED基板と、
該LED基板を支持し前記本体に固定される基板支持体と、
前記LED基板の前面側に配置され、LED照射方向の前面部が略平面状であり、かつ前記LED基板のLED素子に対応して該LED素子が露出する放物曲線の凹湾曲状の複数の反射開口部が形成された反射部材と、を有しており、
前記反射部材の前記反射開口部の周縁部を含む前記略平面状の前面部に光拡散面を形成したことを特徴とする。
前記本体の下部に固定され、前記LEDユニットと前記電源装置を覆う透光性の保護カバーと、を備え、
前記LEDユニット部材は、
複数のLED素子を実装したLED基板と、
該LED基板を支持し前記本体に固定される基板支持体と、
前記LED基板の前面側に配置され、LED照射方向の前面部が略平面状であり、かつ前記LED基板のLED素子に対応して該LED素子が露出する放物曲線の凹湾曲状の複数の反射開口部が形成された反射部材と、を有しており、
前記反射部材の前記反射開口部の周縁部を含む前記略平面状の前面部に光拡散面を形成したことを特徴とする。
また請求項2に係る発明にあっては、光源となる複数のLEDユニット部材から構成されるLEDユニットと、それを点灯させる電源装置とが取り付けられる上面カバーとなる本体と、
前記本体の下部に固定され、前記LEDユニットと前記電源装置とを覆う透光性の保護カバーと、を備え、
前記LEDユニット部材は、
複数のLED素子を実装したLED基板と、
該LED基板を支持し前記本体に固定される基板支持体と、
前記LED基板の前面側に配置され、LED照射方向の前面部が略平面状であり、かつ前記LED基板のLED素子に対応して該LED素子が露出する放物曲線の凹湾曲状の複数の反射開口部が形成された反射部材と、を有しており、
前記反射部材の前記反射開口部の周縁部を多角形状とするとともに、前記反射開口部の周縁部を含む前記略平面状の前面部に光拡散面を形成したことを特徴とする。
前記本体の下部に固定され、前記LEDユニットと前記電源装置とを覆う透光性の保護カバーと、を備え、
前記LEDユニット部材は、
複数のLED素子を実装したLED基板と、
該LED基板を支持し前記本体に固定される基板支持体と、
前記LED基板の前面側に配置され、LED照射方向の前面部が略平面状であり、かつ前記LED基板のLED素子に対応して該LED素子が露出する放物曲線の凹湾曲状の複数の反射開口部が形成された反射部材と、を有しており、
前記反射部材の前記反射開口部の周縁部を多角形状とするとともに、前記反射開口部の周縁部を含む前記略平面状の前面部に光拡散面を形成したことを特徴とする。
請求項1及び請求項2に係る発明のLED照明装置によれば、反射開口部から配光されたLED照射光の一部の光成分が反射開口部の周縁部で発色しても、その発色が拡散ないし分散されるため、被照射面の照度むら、色むらを減衰させることができる等の効果が得られる。
以下、本発明に係るLED照明装置を駐車場灯に適用した場合の実施形態を説明する。図1は本発明に係るLED照明装置(駐車場灯)の全体斜視図、図2はその組立分解図である。
図1及び図2に示すように、本発明のLED照明装置100は、上面カバーとなる本体1と、その本体1の下部に固定された保護カバー2と、本体1と保護カバー2(カバー部材)の内部に収納されるLEDユニット4と、このLEDユニット4の下端部(図示しない配線部分)を覆うためのインナーカバー3をと有している。本体1の内部には電源装置5と点灯制御装置6が設けられている。保護カバー2は本体1にネジ止め等により固定され、前記電源装置5と点灯制御装置6を含めて本体1内部に固定されたLEDユニット4とインナーカバー3を覆っている。なお、本体1は金属や合成樹脂を使用して概略半円盤形状に成形されている。
前記LEDユニット4は、本体1の側面部の内周面に沿って配設される複数のLEDユニット部材41〜45から構成され、本体1内部の略中央部には別のLEDユニット部材46が配設されている(ここでは便宜上、LEDユニット部材41〜45をLEDユニット4としているが、LEDユニット部材46をLEDユニット4から除外するものではない)。なお、LEDユニット部材41が本体1の正面位置に配設されており、符号は省略しているが、このLEDユニット部材41を中心面としてLEDユニット部材41〜45と同じ組み合わせが本体1の内周面方向に対称に配置(図2の奥方向にも配置)されている。
これらLEDユニット部材41〜46の基本的な部品構成を、LEDユニット部材43を例にとって説明する。図3に示すように、LEDユニット部材43は、複数のLED素子4aが実装されたLED基板4bと、このLED基板4bを支持する基板支持体4cと、LED基板4bのLED素子4aに対応して複数の反射開口部4dが形成された反射部材4eから構成されている。この反射開口部4dは、LED素子4aの照射光を配光するものであり、LED基板4bに実装されたLED素子4aの発光部が露出するような凹状湾曲面となっている。反射部材4eはLED基板4aを覆うように配置されており、LED基板4aとともに基板支持体4cにネジ止め等により密接に固定され、一体化されている。反射部材4eの前面部、すなわちLED照射方向の面は図3〜図9に示すように略平面状となっている。なお、LED基板4bには配線コネクタ4fが設けられている。
反射部材4eは高反射率の添加材が配合された合成樹脂で一体成形、または、耐熱性の良好な合成樹脂で一体成形された後、アルミ蒸着メッキなどのメッキ加工を施し反射率を高められる(反射面となっている)。また、基板支持体4cは熱伝導率の高いアルミニウム等で造られており、平板面の下端部を略「く」字状に屈曲して本体1との固定部4gが形成されている。
他のLEDユニット部材41,42及び44〜46も、LED基板4bのLED素子4aの配列及びこれに対応した反射部材4eの反射開口部4dの配列を除いて構成部品は同じである。
これらLEDユニット部材41〜46は、前述した反射部材4eの反射開口部4dの全部又は一部が、LED素子4aの主光軸(配光曲線で最大光度を示す角度に沿った直線)に対して傾いた放物曲線の凹湾曲状反射面となっている。即ち、反射開口部4dは、下端部に小径開口部が形成され、上端部に大径開口部が形成された拡口形の湾曲形状となっており、LED素子4aの発光部が小径開口部から露出するように配置されている。
反射開口部4dをLED素子4aの主光軸に対して傾けて形成する場合、その傾角が0度から20度であれば、LED素子4aの配光角をほぼ一定にしたまま照射角度を変えることができるので、この角度範囲内で照射角度を調整した反射開口部4dを形成することができる。反射開口部4dの傾け方向は任意であり、左右方向ないし上下方向に傾けて被照射面が所定照度以上となるように調整する。その代表例としてLEDユニット部材41について説明する。
図4及び図5に示すように、LEDユニット部材41の反射部材4eは、上部横列と中央部横列に3個の反射開口部41a〜41c及び41d〜41fが形成され、下部横列に2個の反射開口部41g〜41hが形成されている。また図5〜図7に示すように、LED基板4bには、反射開口部41a〜41hに対応した位置に、LED素子41A〜41Hが配置されている。このLED素子41A〜41Hは、LED基板4bの上面に対して主光軸Xが垂直となるように配置されている。
下部横列の反射開口部41g,41hは、図6に示すように、一方の反射開口部41gがLED素子41Gの主光軸Xに対して左側に所定角度傾いた放物曲線の凹湾曲面となっており、他方の反射開口部41hがLED素子41Hの主光軸Xに対して右側に所定角度傾いた放物曲線の凹湾曲面となっている。
また、上部横列の反射開口部41a〜41cは、図7に示すように、左側の反射開口部41aがLED素子41Aの主光軸Xに対して左側に所定角度傾いた放物曲線の凹湾曲面となっており、右側の反射開口部41cと中央部の反射開口部41bが、各LED素子41B,41Cの主光軸Xに対して右側に所定角度傾いた放物曲線の凹湾曲面となっている。なお、中央部横列の3個の反射開口部41d〜41fも図5に示すようにLED素子41D〜41Fの主光軸Xに対して左右方向に所定角度傾いた放物曲線の凹湾曲面となっている。
以上はLEDユニット部材41を例にとって説明したが、その他のLEDユニット部材42〜46の反射開口部4dも所定方向に傾けて形成されている。ただし、本体1の中央部に配置されるLEDユニット部材46は、主としてLED照明装置100の底面方向を照射するものであり照射むらが少ない場合は、反射開口部4dはLED素子4aの主光軸と一致した放物曲腺の凹湾曲面(反射開口部4dの主光軸に対する傾角が0度)とすることができる。
また、例えばLEDユニット部材43のように、奇数列の反射開口部が形成されている場合、中央列を中心にして左右列の反射開口部の傾きが対称となるようにしてもよい。具体的には、中央縦列の3個の反射開口部4dを傾けずにLED素子4aの主光軸と一致した放物曲線の凹湾曲面(反射開口部4dの主光軸に対する傾角が0度)とし、左右の縦列の3個の反射開口部4dを、一方を主光軸に対して所定角度左側に傾け、他方を右側に傾けるようにすることができる。このようにすれば、ひとつのLEDユニット部材で広範囲のエリアを均一に照射することができる。
これらLEDユニット部材41〜46の各反射開口部4dの傾角は、LED照射装置100を設置する照明エリアが基準以上の照度となるように選択される。ちなみに駐車場灯は、道路10ルクス以上、駐車エリア2ルクス以上の照度基準を満たすようにLEDユニット部材41〜46の各反射開口部4dの数と配列(それに対応したLED基板4bに実装されるLED素子4aの数と配列)を選択し、また各反射開口部4dの傾角を選択する。
LEDユニット部材41〜46の形態は図示したものに限定されるものではなく、光量を増減させるために、LED基板4bに実装されるLED素子4aの数と配列、それに対応した各反射開口部4dの数と配列を選択することができる。すなわち、LEDユニット部材41〜46の数を増減させることなく、個々のLEDユニット部材のLED素子4aの数を増減するだけであるから、設置場所に対応したLED照明装置100の設計が容易となる。
前述のLEDユニット部材41〜46の反射部材4eの前面部には、光拡散面が形成されている。代表例として、図8に示すLEDユニット部材42は、その前面部に光拡散面4hが形成されている。光拡散面とするためには、保護カバー2の所定位置の樹脂面をサンドブラスト処理して微細な凹凸(シボ)を形成する方法、保護カバー2の型枠面の所定位置に微細な凹凸を形成して保護カバー2を成型加工する方法、透光性樹脂に光拡散剤を添加する方法等、任意の方法が選択できる。光拡散面4hは、少なくとも反射部材4eの開口周縁部4iに所定の幅で形成されていればよい。図8では、反射部材4eの前面部の光拡散面4hを薄墨で示し、開口周縁部4iの光拡散面をそれよりも濃い薄墨で示している。
このように、LEDユニット部材41〜46の前面部に光拡散面4hを形成することにより、LED素子4aの照射光が反射開口部4dに反射して所定角度で出射する際に、一部の光成分がその周縁部で分光し発色しても、その発色が光拡散面4hで拡散されることになる。
図9は、LEDユニット部材41〜46の反射開口部4dの別の実施形態を示している。同図に示す反射開口部4dは、開口部の形状が多角形状に形成されている。この場合、円に近い多角形状であることが好ましい。このように反射開口部4dを多角形状とすることにより、LED素子4aの照射光が反射開口部4dに反射して所定角度で出射する際に、光成分が角部において分散し、反射開口部4dの周縁部での一部の光成分の発色が減衰されることになる。この多角形状の反射開口部4dの少なくとも周縁部に、前述した光拡散面4hを形成すると発色減衰効果がさらに向上する。
なお、図1〜図5に示すユニット部材41〜46には、前記光拡散面4hを示していないが、図8と同じような光反射面4hが形成されていることは言うまでもない。
このようなLEDユニット部材41〜45は、図2に示すように、本体1の内面周方向に形成された縦横リブ形状の固定部1aにネジ止め等により固定される。またLEDユニット部材46は、本体1の内面略中央部に形成された縦横リブ形状の固定部1bにネジ止め等により固定される。この中央部のLEDユニット部材46は、所定の角度で下面に向けて設置されている。なお、図示しないが、これら各LEDユニット部材41〜46は、電源装置5と配線コネクタ4fを介して配線により電気的に接続されている。
インナーカバー3は、本体1の形状と対応した概略半円盤形状であり、合成樹脂を使用して一体成形されている。このインナーカバー3は、図2に示すように、底面部3aから立ち上がる周面部3bの下端縁部に折返部3cが形成されている。また、底面部3aには本体1の内部に固定するための複数の凸状固定部3dが形成され、インナーカバー3は、この固定部3dと対応して本体1内部に設けられた複数の固定ボス1cとネジ止め等により固定されている。
インナーカバー3の略中央部には、LEDユニット46と対面する傾斜部3eが形成されており、その傾斜部3eには開口部3fが開口されている。LEDユニット46はその開口部3fを通して照射され、図1で示す支柱等の被取付部材7とは反対方向の下面が照射されるようになっている。
インナーカバー3は、本体1の内部に固定された電源装置5と点灯制御装置6を下方から覆うとともに、折返部3cにより各LEDユニット部材41〜46の下部に備えられた配線コネクタ4fと、それに接続された配線を覆っている。インナーカバー3は、図1に示すように、LEDユニット4の下端部を覆っているだけであるから、LEDユニット4からのLED照射を妨げることはない。
保護カバー2は、インナーカバー3、LEDユニット4、電源装置5、点灯制御装置6の全体を覆い、上面カバーとなる本体1とともにこれらの収納部品を、風雨、粉塵等の外部環境から保護している。保護カバー2は、図2に示すように、本体1の形状に対応して略半円筒体のボックス形状となっており、本体1の底面形状に対応した上部開口部2aと、前記インナーカバー3、LEDユニット4、電源装置5、点灯制御装置等の内装部品を収納できる深さの側面部2bと、底面部2cを有している。この保護カバー2は透光性樹脂により一体成形により造られている。
また、図10に示すように、保護カバー2のLEDユニット4と対面する側面部2b−1(保護カバー2の前面部)は、LEDユニット4との間隔が小さくなるようにLEDユニット4側に傾斜した形状となっている。これにより、LED照射光の側面部2b−1への入射角が直角又は直角に近づくため、LED照射光が目標照射面に効率よく到達することになる。さらに側面部2b−1が傾斜面となるため、透光性の阻害要因となる水滴、ゴミ等の付着物除去効果が期待でき、風圧減衰効果も期待できる。
この保護カバー2の全面又は一部には光拡散面(光散乱面)が形成されている。光拡散面を形成する手法は、前述のLEDユニット部材41〜46に形成された光拡散面と同じである。
図11に示す保護カバー2は、LEDユニット4からのLED照射光の透光部2dを除き、保護カバー2の側面部2bと底面部2cの全面に光拡散面20(図中において薄墨で示す)が形成されている。透光部2dは、前述したLEDユニット部材41〜45の反射開口部4dの配列に対応した位置に形成されており、光拡散処理がなされずに素材である透光性樹脂材が露出している。透光部2dは、反射開口部4dの射光側開口形状に対応して円形に形成されている。また、透光部2dの透光性を高めるために金型の透光部2dの対応部を磨き処理を行い、透光部2dを鏡面仕上げにすることもできる。透光部2dからは、LEDユニット4のLED照射光が透過し所定照射角度で遠方の被照射面を照射する。
この透光部2dの形状は、本発明では特に限定されるものではないが、反射開口部4dの開口部と相似する形状であり、透光部2dの領域を反射開口部4dの開口領域よりも小さくするのが好ましい。具体的には、透光部2dの口径を反射開口部4dの周縁部の開口径よりもやや小径の円形とするのが好ましい。これにより、反射開口部4dの周縁部が光拡散面20で覆われることになり、LED素子4aの照射光が反射開口部4dに反射して所定角度で出射する際に、一部の光成分がその周縁部付近で分光し発色しても、その発色が保護カバー2に形成された光反射面20で拡散、減衰されることになる。
なお、反射開口部4dの、周縁部付近での発色減衰を目的とするならば、保護カバー2の全面に光拡散面20を形成する必要はなく、少なくとも反射開口部4dの周縁部を覆う領域に光仮拡散面20を形成すればよい。また、保護カバー20の光拡散面20だけで発色減衰効果が達成できるのであれば、これだけで充分であるが、前述したようなLEDユニット部材41〜46の少なくとも反射開口部4dの周縁部に光拡散面を形成する手法や、反射開口部4dを多角形状にする手法を組み合わせることもできる。
また、保護カバー2の透光部2dを除いた全面を光拡散面20とすることにより、LEDユニット4の各LED素子4aからのLED照射光の一部が保護カバー2に入射し、その光成分が光拡散面20によって保護カバー2の全面に拡散される。このため、特にLED照射装置100の設置場所近辺の照射面の照射むらが解消され均一に照射されることになる。また、保護カバー2への投射光が拡散されることからグレア低減効果も得られる。
また、LEDユニット4の特に下段に配列した各LED素子4aからの照射光の一部も保護カバー底面部2cに入射して該底面部2cに拡散するが、このLEDユニット4からの照射光でLED照明装置100の底面方向の被照射面が基準以上の照度で均一に照射される場合は、前記LEDユニット部材46を省略することができる。この場合、底面方向の被照射面の照度を高くするため、LEDユニット4の下段に配列した各反射開口部4dの全部又は一部を、LED素子4aの主光軸に対して下方に所定角度傾け、光拡散面が形成された底面部2cへの入射光量を増大させてもよい。
保護カバー2の光拡散面20を形成する位置は、前述した形態に限らず、LEDユニット4の配置、反射開口部4dの配列、保護カバー2の形状、等に応じて必要な位置に形成することができる。
なお、本体1の背面部(被取付部材7側)には、図2に示すように自動点滅ユニット8が設けられており、自動点滅ユニット8内に設けたセンサー出力信号に応じて、電源装置5に接続されている点灯制御装置6が供給電力の遮断、供給の制御を行い、LEDユニット4の消灯、点灯が行われる。
このようなLED照明装置100は、図1に示すように電柱やポール等の被取付部材7に取付アーム8により取り付けられる。この際、照明エリアが所定の照度となるようにLED照明装置100の取り付け位置の高さを調整する。
本発明のLEDユニット部材41〜46は、反射部材4eを一体成形により製造することができるため、各LEDユニット部材41〜46を安価に量産することが可能となり、しかも、上述したようにLEDユニット部材42〜45を、LEDユニット部材41を中心にして左右対称に本体1に固定するだけであるから、組立性も向上する。
LEDユニット部材41〜46の反射開口部4dをLED素子4aの主光軸に対して傾けただけでは所定エリアの照度が不足する場合など、必要に応じてLEDユニット部材の全体を傾斜させてもよい。上述の実施形態では、基板支持体4cを傾斜させることによりそれを実現することができる。
上述した実施形態は本発明の一例を示すものであり、LED照明装置の全体形状や細部の構成は、使用目的、設置場所等に応じて任意に変更することができる。なお、本発明のLED照明装置は、街路灯等の屋外灯、高天井灯等の屋内灯として使用することができる。
1 本体
2 保護カバー
2b 保護カバー側面部
2c 保護カバー底面部
2d 透光部
4d 反射部材
4d 反射開口部
4h 光拡散面
4i 反射開口部周縁部
20 光拡散面
41〜46 LEDユニット部材
2 保護カバー
2b 保護カバー側面部
2c 保護カバー底面部
2d 透光部
4d 反射部材
4d 反射開口部
4h 光拡散面
4i 反射開口部周縁部
20 光拡散面
41〜46 LEDユニット部材
Claims (2)
- 光源となる複数のLEDユニット部材から構成されるLEDユニットと、それを点灯させる電源装置とが取り付けられる上面カバーとなる本体と、
前記本体の下部に固定され、前記LEDユニットと前記電源装置を覆う透光性の保護カバーと、を備え、
前記LEDユニット部材は、
複数のLED素子を実装したLED基板と、
該LED基板を支持し前記本体に固定される基板支持体と、
前記LED基板の前面側に配置され、LED照射方向の前面部が略平面状であり、かつ前記LED基板のLED素子に対応して該LED素子が露出する放物曲線の凹湾曲状の複数の反射開口部が形成された反射部材と、を有しており、
前記反射部材の前記反射開口部の周縁部を含む前記略平面状の前面部に光拡散面を形成したことを特徴とするLED照明装置。 - 光源となる複数のLEDユニット部材から構成されるLEDユニットと、それを点灯させる電源装置とが取り付けられる上面カバーとなる本体と、
前記本体の下部に固定され、前記LEDユニットと前記電源装置とを覆う透光性の保護カバーと、を備え、
前記LEDユニット部材は、
複数のLED素子を実装したLED基板と、
該LED基板を支持し前記本体に固定される基板支持体と、
前記LED基板の前面側に配置され、LED照射方向の前面部が略平面状であり、かつ前記LED基板のLED素子に対応して該LED素子が露出する放物曲線の凹湾曲状の複数の反射開口部が形成された反射部材と、を有しており、
前記反射部材の前記反射開口部の周縁部を多角形状とするとともに、前記反射開口部の周縁部を含む前記略平面状の前面部に光拡散面を形成したことを特徴とするLED照明装置。
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