JP6448604B2 - Led照明装置、および導光部材 - Google Patents
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Description
図4には、一実施形態にかかるLED照明装置の配光分布を示す。図4においては、横軸は配光角(deg.)であり、縦軸は光度(normalized)である。この図より、光度が半分になる配光角は約145°であり、1/2配光角(光度がピークの半分になる配光角の2倍とする)は290°となる。このことから、1/2配光角290°が達成されていることがわかる。
また、このようにLED光源11と光散乱部材13とを離した場合には、光散乱部材13がLED光源に近接する場合と比較して低温になる。これによって、光散乱部材13に含有される蛍光体の劣化を防ぐことができる(例えば、N. Narendran, “Improved Perfomance White LED”, Fifth International Conference on Solid State Lighting, Proceedings of SPIE 5941, 45-50, 2005参照)。
また、半分以上の光が光散乱部材13で吸収されるという条件は、下記式(7)で表わすことができる。
このとき、上面の端部の曲線は、下記式(11)で表わされる関係を満たす。
to Nonimaging Optics”, CRC Press, 2008に基づいて導かれる。
[1]
面積Cの発光面を有し、この発光面に実質的に直交する配光対称軸のまわりに実質的に対称な配光分布をもつLED光源と、
前記LED光源の発光面を覆って設けられ、前記LED光源の前記配光対称軸に実質的に一致する第1の対称軸を有し、この第1の対称軸に対して対称である可視光に対して透明な軸対称透明部材と、
前記LED光源から離間して前記軸対称透明部材の内部に配置され、前記LED光源の前記配光対称軸に実質的に一致する第2の対称軸を有し、前記発光面に対向する底面の直径d1および前記第2の対称軸に沿った長さL1をもって前記第2の対称軸に対して対称である軸対称光散乱部材と、を具備するLED照明装置であって、
前記LED光源と前記軸対称光散乱部材との間の最近接距離L2と、前記LED光源の前記発光面の面積Cとは、下記式(1)で表わされる関係を満たし、
[2]
前記軸対称透明部材は円柱状である[1]に記載のLED照明装置。
[3]
下記式(4)の関係を満たす[2]に記載のLED照明装置。
[4]
前記軸対称光散乱部材は円柱状である[1]乃至[3]のいずれかに記載のLED照明装置。
[5]
前記軸対称光散乱部材の底面に接する軸対称空気層をさらに具備し、
前記軸対称空気層は、
前記LED光源の前記配光対称軸に実質的に一致する第3の対称軸を有し、
前記第3の対称軸に対して対称である、
[1]乃至[4]のいずれかに記載のLED照明装置。
[6]
前記軸対称光散乱部材は、底面の直径が最小であり、前記直径が上方に向けて増加する部分を有する[1]または[2]に記載のLED照明装置。
[7]
前記軸対称透明部材は、上面の直径が最小であり、前記直径が下方に向けて増加する部分を有する[1]、[4]乃至[6]のいずれかに記載のLED照明装置。
[8]
面積Cの発光面と、この発光面に実質的に直交する配光対称軸とを有し、この配光対称軸まわりに実質的に対称な配光分布をもつLED光源と、
前記LED光源を覆って設けられ、前記LED光源の前記配光対称軸に実質的に一致する第1の対称軸を有し、この第1の対称軸に対して対称の形状である可視光に対して透明な軸対称透明部材と、
前記LED光源から離間して前記軸対称透明部材の内部に配置され、前記LED光源からの光を一部吸収して、前記LED光源からの光より長波長側の可視領域の第1の光を発し、前記LED光源の前記配光対称軸に実質的に一致する第2の対称軸を有し、面積S1の上面をもって前記第2の対称軸に対して対称である第1の軸対称蛍光層と、
前記第1の軸対称蛍光層の上方に離間して前記軸対称透明部材の内部に配置され、前記LED光源からの光を一部吸収して、前記LED光源からの光より長波長で前記第1の光より短波長の第2の光を発し、前記LED光源の前記配光対称軸に実質的に一致する第3の対称軸を有する第2の軸対称蛍光層と、を具備するLED照明装置であって、
前記LED光源と前記第1の軸対称蛍光層との間の最近接距離L2と前記LED光源の前記発光面の面積Cとは、下記式(1)で表わされる関係を満たし、
前記LED光源は、ピーク波長が390〜460nmの単色光を照射する[1]乃至[8]のいずれかに記載のLED照明装置。
[10]
前記LED光源が載置され、可視光を拡散反射する載置面を有する基板をさらに具備する[1]乃至[9]のいずれかに記載のLED照明装置。
[11]
前記LED光源が載置され、可視光に対して透明な載置面を有する基板をさらに具備する[1]乃至[9]のいずれかに記載のLED照明装置。
[12]
前記軸対称透明部材は、底面の端部に下記式(12)および式(13)で表わされる曲面を有する[2]乃至[11]のいずれかに記載のLED照明装置。
ρrおよびρhは、それぞれz軸に対称な円柱座標における半径および高さであり、
z軸は、前記配光対称軸と前記発光面との交点を原点として、上方が正方向であり、
Cは、前記LED光源の前記発光面の面積であり、
Θは媒介変数(0<Θ<π/2)の区間である。)
[13]
前記LED光源は、前記基板上に複数載置され、かつ前記配光対称軸からそれぞれのLED光源の発光面の中心までは等距離RRであり、
前記軸対称光散乱部材の内部および前記軸対称透明部材の内部を同時に貫通する軸対称な伝熱部材をさらに具備し、
前記伝熱部材は、前記RR以下の最大径を有し、前記LED光源または前記基板に熱的に接合されている、
[10]、[11]、又は[11]に従属した[12]のうちいずれかに記載のLED照明装置。
10''''''…LED照明装置; 11,11’…LED光源
12,12’,12''…軸対称透明部材; 12a…高屈折率透明部材
12b…低屈折率透明部材; 13,13’…軸対称光散乱部材; 14…基板
15…空気層; 20…光線; 21…第1の軸対称蛍光層
22…第2の軸対称蛍光層; ax…配光対称軸; 31…放熱匡体
32…電源回路; 33…配線; L0…軸対称透明部材の対称軸に沿った長さ
L1…軸対称光散乱部材の対称軸に沿った長さ
L2…軸対称光散乱部材とLED光源との最近接距離; L3…LED光源の厚さ
L4…第1の軸対称蛍光層と第2の軸対称蛍光層との最近接距離
d0…軸対称透明部材の直径; d1…軸対称光散乱部材の直径。
Claims (15)
- 面積Cの発光面を有し、前記発光面に交差する配光対称軸のまわりに略対称な配光分布をもつLED光源と、
前記LED光源の前記発光面を覆って設けられ、前記LED光源の前記配光対称軸に対して略対称である透明部材と、
前記透明部材の内部に配置され、前記発光面に対向する底面の直径d1および前記配光対称軸に沿った長さL1をもって前記配光対称軸に対して略対称である光散乱部材と、を具備するLED照明装置であって、
前記LED光源と前記光散乱部材との間の距離L2と、前記LED光源の前記発光面の面積Cとは、下記式(1)で表わされる関係を満たし、
- 前記透明部材は円柱状である請求項1に記載のLED照明装置。
- 下記式(4)の関係を満たす請求項2に記載のLED照明装置。
- 前記光散乱部材は円柱状である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のLED照明装置。
- 前記光散乱部材の底面に接する軸対称空気層をさらに具備し、
前記軸対称空気層は、前記配光対称軸に対して略対称である、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のLED照明装置。 - 前記光散乱部材は、底面の直径が最小であり、前記直径が上方に向けて増加する部分を有する請求項1または2に記載のLED照明装置。
- 前記透明部材は、上面の直径が最小であり、前記直径が下方に向けて増加する部分を有する請求項1、4乃至6のいずれか1項に記載のLED照明装置。
- 前記LED光源が載置され、可視光を拡散反射する載置面を有する基板をさらに具備する請求項1乃至7のいずれか1項に記載のLED照明装置。
- 前記LED光源が載置され、可視光に対して透明な載置面を有する基板をさらに具備する請求項1乃至7のいずれか1項に記載のLED照明装置。
- 前記透明部材は、底面の端部に下記式(12)および式(13)で表わされる曲面を有する請求項2乃至9のいずれか1項に記載のLED照明装置。
ρrおよびρhは、それぞれz軸に対称な円柱座標における半径および高さであり、
z軸は、前記配光対称軸と前記発光面との交点を原点として、上方が正方向であり、
Cは、前記LED光源の前記発光面の面積であり、
Θは媒介変数(0<Θ<π/2)の区間である。) - 前記LED光源は、前記基板上に複数載置され、かつ前記配光対称軸からそれぞれのLED光源の発光面の中心までは等距離RRであり、
前記光散乱部材の内部および前記透明部材の内部を同時に貫通する軸対称な伝熱部材をさらに具備し、
前記伝熱部材は、前記RR以下の最大径を有し、前記LED光源または前記基板に熱的に接合されている、
請求項8又は請求項9に記載のLED照明装置。 - 面積Cの発光面を有し、前記発光面に交差する配光対称軸のまわりに略対称な配光分布をもつLED光源の前記発光面を覆って設けられ、前記LED光源の前記配光対称軸に対して略対称である透明部材と、
前記透明部材の内部に配置され、前記発光面に対向する底面の直径d1および前記配光対称軸に沿った長さL1をもって前記配光対称軸に対して略対称である光散乱部材と、を具備する導光部材であって、
前記LED光源と前記光散乱部材との間の距離L2と、前記LED光源の前記発光面の面積Cとは、下記式(1)で表わされる関係を満たし、
- 光が入射する入射面、および前記入射面の外周縁から前記入射面と交差する方向に延びた外周面を有する中実な透明部材と、
前記透明部材の内部に配置され、前記入射面を介して前記透明部材に入射した光を散乱させる光散乱部材と、を有し、
前記透明部材の前記外周面が、前記入射面側の円筒状の側面、および前記円筒状の側面に連続して前記入射面から遠ざかるに従い内側に傾斜された傾斜面を含み、前記外周面の前記光散乱部材を取り囲む領域が前記傾斜面を含む導光部材。 - 前記光散乱部材は、前記透明部材との間に、前記入射面と交差する方向に延びた界面を有する、請求項13に記載の導光部材。
- 前記透明部材の前記傾斜面は、前記入射面に近い第1傾斜面、および前記第1傾斜面の前記入射面から遠い側に連続して前記第1傾斜面よりさらに内側に傾斜した第2傾斜面を含む、請求項13または請求項14に記載の導光部材。
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