JP5820967B2 - Ｌｅｄ照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤを光源としたＬＥＤ照明器具に関する。

従来より、ＬＥＤを配置した基板と、この基板の光源側に配置されて少なくとも２種類以上の配光を制御するレンズとを備えたＬＥＤ照明器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のＬＥＤ照明装置は、レンズを可動とすることにより配光を切替え可能である。

特開２００４−１９９８９１号公報（図１、請求項１）

しかし、特許文献１に記載のＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤ基板上のＬＥＤチップとレンズとの間に比較的大きな空間の隙間を有する。
従って、特許文献１に記載のＬＥＤ照明器具は、隙間を介してＬＥＤチップからの光成分に光もれが生じて狙った配光を取得できない。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光もれがなく、選択されたレンズにのみ光を入射させて効率を向上できるＬＥＤ照明器具を提供することにある。

本発明に係るＬＥＤ照明器具は、複数のＬＥＤチップが実装されるＬＥＤ基板と、レンズ基板部に設けられる複数のレンズ部を備え、前記複数のレンズ部は、第１の配光特性をもつ第１の種類のレンズ部と、前記第１の配光特性とは異なる第２の配光特性を有する第２の種類のレンズ部と、を有し、前記ＬＥＤ基板の前方に配置されると共に、前記ＬＥＤ基板に対して移動自在であり、前記移動によって、前記複数のレンズ部の、前記第１の種類のレンズ部または前記第２の種類のレンズ部のいずれかが、前記複数のＬＥＤチップの各々に選択的に対応されるレンズと、前記レンズと前記ＬＥＤ基板との間に配置され、光を遮断する材料からなり、複数の貫通孔または導光部材を有し、前記複数の貫通孔または導光部材は、前記ＬＥＤ基板の前方に、前記ＬＥＤ基板との間隔によって生じる空間を介して、前記複数のＬＥＤチップの各々に対応する位置に配置され、前記各ＬＥＤチップからの直接光が、前記ＬＥＤ基板との間隔によって生じる空間を介して、前記各ＬＥＤチップに対応する位置の前記貫通孔または前記導光部材に集中的に入光され、かつ前記直接光の、前記各ＬＥＤチップに対応しない位置の前記レンズ部への入光を遮断し、前記レンズの移動にかかわらず前記ＬＥＤ基板との相対的位置関係が変化しないマスク板と、を備える。

本発明に係るＬＥＤ照明器具は、前記第１の種類のレンズ部または前記第２の種類のレンズ部が選択されると、前記マスク板が、前記ＬＥＤ基板に対して移動不能に固定される。

本発明に係るＬＥＤ照明器具によれば、光もれがなく、選択されたレンズにのみ光を入射させて効率を向上できるという効果を奏する。

本発明に係る第１実施形態のＬＥＤ照明器具の側面図 本発明に係る第１実施形態のＬＥＤ照明器具の底面図 本発明に係る第１実施形態のＬＥＤ照明器具のマスク板の底面図 本発明に係る第１実施形態のＬＥＤ照明器具のレンズの移動後の側面図 本発明に係る第１実施形態のＬＥＤ照明器具のレンズの移動後の底面図 本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ照明器具の側面図 本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ照明器具の底面図 本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ照明器具のマスク板の底面図 本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ照明器具のレンズの回動後の側面図 本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ照明器具のレンズの回動後の底面図

以下、本発明に係る複数の実施形態のＬＥＤ照明器具について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態のＬＥＤ照明器具１０は、複数のＬＥＤチップ１２が実装されるＬＥＤ基板１１と、レンズ基板部１４とレンズ基板部１４に形成される複数のレンズ部１５とを有し、複数のレンズ部１５のうちの少なくとも一つがＬＥＤチップ１２に選択的に対応されるように、ＬＥＤ基板１１の前方にＬＥＤ基板１１に移動自在に配置されるレンズ１３と、レンズ１３とＬＥＤ基板１１との間においてＬＥＤチップ１２に選択的に対応されたレンズ部１５を除いた箇所からの照射光を遮断するためのマスク板１６とを備える。

複数のＬＥＤチップ１２は、単一で四角形に形成されたＬＥＤ基板１１の下面に実装される。複数のＬＥＤチップ１２は、ＬＥＤ基板１１に有する不図示のプリント回路に直流電流が供給されることによりＬＥＤ基板１１の下方へ向けて光を出射する。

図２に示すように、レンズ１３は、透明な樹脂製であって、四角形の板形状に形成されてＬＥＤ基板１１に平行に配置されるレンズ基板部１４を有し、このレンズ基板部１４の下面に半球形状に形成されたレンズ部１５を有する。
レンズ部１５は、レンズ基板部１４において、図２中の横列および縦列に複数個が配列されている。レンズ部１５は、図２中のいちばん左側の列から右側に向けて、予め定められた第１配光特性が設定された第１配光レンズ部１７と第１配光特性とは異なるものとして予め定められた第２配光特性が設定された第２配光レンズ部１８とが順次に等間隔に配列されている。隣り合う第１配光レンズ部１７は間隔寸法Ｌ１を有する。隣り合う第２配光レンズ部１８は隣り合う第１配光レンズ部１７と同一の間隔寸法Ｌ１を有する。
レンズ１３は、不図示の移動機構に連結されており、移動機構が駆動されることにより、隣り合う第１配光レンズ部１７および隣り合う第２配光レンズ部１８の間隔寸法Ｌ１の１／２のストロークで第１位置Ａ１から第２位置Ａ２にＬＥＤ基板１１およびマスク板１６に対して平行に移動される（図４参照）。

図３に示すように、ＬＥＤチップ１２は、ＬＥＤ基板１１上に、横列および縦列に複数個配列されている。
マスク板１６は、単純な金属製板部材や樹脂製板部材等によりＬＥＤ基板１１と同一の四角形に形成されており、ＬＥＤ基板１１に対して同位相に取り付けられる。マスク板１６は、透光性がなく遮蔽機能を有する本体１９に複数の貫通孔２０が形成されている。貫通孔２０は、ＬＥＤチップ１２と同位置に形成される。隣り合う貫通孔２０および隣り合うＬＥＤチップ１２のそれぞれの間隔寸法Ｌ２は、隣り合う第１配光レンズ部１７および隣り合う第２配光レンズ部１８の間隔寸法Ｌ１に一致する。
従って、ＬＥＤ基板１１に対してマスク板１６が移動不能に固定されるために、ＬＥＤ基板１１に実装されるＬＥＤチップ１２とマスク板１６との間の位相の狂いを防止できる。
なお、貫通孔２０は、開口に代えて導光部材を適用することもできる。

次に、ＬＥＤ照明装置１０の光学的な特性について説明する。
図１に戻り、レンズ１３が第１位置Ａ１にある際に、ＬＥＤ基板１１に直流電流が供給されることによりＬＥＤチップ１２から光が出射される。このとき、レンズ１３が第１位置Ａ１にあるために、第２配光特性が設定された第２配光レンズ部１８がＬＥＤチップ１２に対応して配置されており、ＬＥＤチップ１２から出射された光がマスク板１６の貫通孔２０を通じて第２配光レンズ部１８により第２配光特性による配光で制御されて出射される。ここで、第１配光レンズ部１７は、ＬＥＤチップ１２に対応していないために、ＬＥＤチップ１２から出射された光は第１配光特性により配光を制御されない。
ＬＥＤチップ１２は、その構造上、光の指向性が高く、高輝度であって低立体角の光源であるために強く細い光を発光するために、ＬＥＤチップ１２からの光成分は、単一の貫通孔２０にのみ入光されて第２配光レンズ部１８を照射し、選択されていない第１配光レンズ部１７を照射しない。このとき、ＬＥＤチップ１２の照射方向に空間を介してマスク板１６の貫通孔２０が配置されていても、ＬＥＤチップ１２からの直射光が貫通孔２０に集中して入光されるために、空間に伴う光もれは無視できるほど少ない。

図４および図５に示すように、移動機構が駆動されることにより、レンズ１３が第１位置Ａ１から第２位置Ａ２にＬＥＤ基板１１に対して平行に移動される。レンズ１３が第２位置Ａ２に到達されることにより、第１配光特性が設定された第１配光レンズ部１７がＬＥＤチップ１２に対応して配置され、ＬＥＤチップ１２から出射された光がマスク板１６の貫通孔２０を通じて第１配光レンズ部１７により第１配光特性による配光で制御されて出射される。ここで、第２配光レンズ部１８は、ＬＥＤチップ１２に対応していないために、ＬＥＤチップ１２から出射された光は第２配光特性により配光を制御されない。
従って、ＬＥＤチップ１２からの光成分が、マスク板１６の貫通孔２０により選択的に対応されたレンズ部１５における第１配光レンズ部１７または第２配光レンズ部１８にのみ照射されるために、光もれがなく、選択された第１配光レンズ部１７または第２配光レンズ部１８にのみ光成分を入射させて効率を向上できる。

移動機構が戻り方向に駆動されることにより、レンズ１３が第２位置Ａ２から第１位置Ａ１にＬＥＤ基板１１に対して平行に戻り移動される。レンズ１３が第１位置Ａ１に復帰されるために、第２配光特性が設定された第２配光レンズ部１８がＬＥＤチップ１２に対応して配置され、ＬＥＤチップ１２から出射された光がマスク板１６の貫通孔２０を通じて第２配光レンズ部１８により第２配光特性による配光で制御されて出射される。

以上、説明したように第１実施形態のＬＥＤ照明器具１０によれば、ＬＥＤチップ１２からの光成分が、マスク板１６の貫通孔２０により選択的に対応されたレンズ部１５における第１配光レンズ部１７または第２配光レンズ部１８にのみ照射されるために、光もれがなく、選択された第１配光レンズ部１７または第２配光レンズ部１８にのみ光成分を入射させて効率を向上できる。また、第１実施形態のＬＥＤ照明器具１０によれば、複数の配光特性による可変な配光の制御ができる。

第１実施形態のＬＥＤ照明器具１０によれば、ＬＥＤ基板１１に対してマスク板１６が移動不能に固定されるために、ＬＥＤ基板１１に実装されるＬＥＤチップ１２とマスク板１６の貫通孔２０との間の位相の狂いを防止できる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ照明器具について説明する。
なお、以下の第２実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図６に示すように、本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ照明器具３０は、単一で円形に形成されたＬＥＤ基板３１と、円形の板形状に形成されたレンズ基板部３３および半球形状のレンズ部３４を有するレンズ３２と、ＬＥＤ基板３１と同一形状であってＬＥＤ基板３１に同位相に取り付けられ、透光性がなく遮蔽機能を有する本体３６にＬＥＤチップ１２と同位置に形成される複数の貫通孔３７を有するマスク板３５とを備える。

図７に示すように、レンズ３２は、レンズ部３４に、予め定められた第１配光特性が設定された第１配光レンズ部３８と第１配光特性とは異なるものとして予め定められた第２配光特性が設定された第２配光レンズ部３９とが円周方向に順次に等間隔に配列されている。隣り合う第１配光レンズ部３８は円周方向の間隔角度θ１を有し、隣り合う第２配光レンズ部３９は隣り合う第１配光レンズ部３８と同一の円周方向の間隔角度θ１を有する。
レンズ３２は、不図示の回動機構により、第１位置Ｂ１から第２位置Ｂ２にＬＥＤ基板３１およびマスク板３５に対して平行に回動される（図１０参照）。

図８に示すように、ＬＥＤ基板３１の下面に実装された隣り合うＬＥＤチップ１２および隣り合う貫通孔３７のそれぞれの円周方向の間隔角度θ２は、隣り合う第１配光レンズ部３８および隣り合う第２配光レンズ部３９の円周方向の間隔角度θ１に一致する。

ＬＥＤ照明装置３０は、レンズ３２が第１位置Ｂ１にある際に、ＬＥＤ基板３１に直流電流が供給されることによりＬＥＤチップ１２から光が出射される。このとき、レンズ３２が第１位置Ｂ１にあるために、第２配光特性が設定された第２配光レンズ部３９がＬＥＤチップ１２に対応して配置されており、ＬＥＤチップ１２から出射された光がマスク板３５の貫通孔３７を通じて第２配光レンズ部３９により第２配光特性による配光で制御されて出射される。

図９および図１０に示すように、回動機構が駆動されることにより、レンズ３２が第１位置Ｂ１から第２位置Ｂ２まで、間隔角度θ１および間隔角度θ２の１／２に相当する角度θ３でＬＥＤ基板３１およびマスク板３５に対して時計回転方向に回動される。レンズ３２が第２位置Ｂ２に到達されることにより、第１配光特性が設定された第１配光レンズ部３８がＬＥＤチップ１２に対応して配置され、ＬＥＤチップ１２から出射された光がマスク板３５の貫通孔３７を通じて第１配光レンズ部３８により第１配光特性による配光で制御されて出射される。

回動機構が戻り方向に駆動されるか、あるいは、レンズ３２が第２位置Ｂ２から角度θ３でＬＥＤ基板３１およびマスク板３５に対して時計回転方向にさらに回動されることにより、レンズ３２が第１位置Ｂ１と同じ位相に配置されるために、第２配光特性が設定された第２配光レンズ部３９がＬＥＤチップ１２に対応して配置され、ＬＥＤチップ１２から出射された光がマスク板３５の貫通孔３７を通じて第２配光レンズ部３９により第２配光特性による配光で制御されて出射される。

第２実施形態のＬＥＤ照明器具３０によれば、レンズ３２がＬＥＤ基板３１に対して回動されるために、ＬＥＤチップを直線的に配列してレンズを直線で移動させる場合と比べて、柔らかい可変な配光を制御できる。

なお、本発明のＬＥＤ照明器具は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。

１０，３０ ＬＥＤ照明器具
１１，３１ ＬＥＤ基板
１２ ＬＥＤチップ
１３，３２ レンズ
１４，３３ レンズ基板部
１５，３４ レンズ部
１６，３５ マスク板

Claims (2)

1. 複数のＬＥＤチップが実装されるＬＥＤ基板と、
   レンズ基板部に設けられる複数のレンズ部を備え、前記複数のレンズ部は、第１の配光特性をもつ第１の種類のレンズ部と、前記第１の配光特性とは異なる第２の配光特性を有する第２の種類のレンズ部と、を有し、前記ＬＥＤ基板の前方に配置されると共に、前記ＬＥＤ基板に対して移動自在であり、前記移動によって、前記複数のレンズ部の、前記第１の種類のレンズ部または前記第２の種類のレンズ部のいずれかが、前記複数のＬＥＤチップの各々に選択的に対応されるレンズと、
   前記レンズと前記ＬＥＤ基板との間に配置され、光を遮断する材料からなり、複数の貫通孔または導光部材を有し、前記複数の貫通孔または導光部材は、前記ＬＥＤ基板の前方に、前記ＬＥＤ基板との間隔によって生じる空間を介して、前記複数のＬＥＤチップの各々に対応する位置に配置され、前記各ＬＥＤチップからの直接光が、前記ＬＥＤ基板との間隔によって生じる空間を介して、前記各ＬＥＤチップに対応する位置の前記貫通孔または前記導光部材に集中的に入光され、かつ前記直接光の、前記各ＬＥＤチップに対応しない位置の前記レンズ部への入光を遮断し、前記レンズの移動にかかわらず前記ＬＥＤ基板との相対的位置関係が変化しないマスク板と、
   を備えるＬＥＤ照明器具。
2. 請求項１に記載のＬＥＤ照明器具において、
   前記第１の種類のレンズ部または前記第２の種類のレンズ部が選択されると、前記マスク板が、前記ＬＥＤ基板に対して移動不能に固定されるＬＥＤ照明器具。

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