JP2004179048A - Ｌｅｄ照明ユニット及びｌｅｄ照明器具 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＬＥＤ素子から出射される光の利用効率を高め、照明光として利用できるようにする。
【解決手段】ＬＥＤ照明ユニット１１は、一つのＬＥＤ素子１２と、このＬＥＤ素子１２が実装された基板１３と、ＬＥＤ素子１２の発光領域の全域を囲繞するように基板に一体に実装された投光レンズ１４とを具備する。したがって、投光レンズ１４の屈折率を利用してＬＥＤ素子１２からの光の配光特性を制御することで、ＬＥＤ素子１２を小電力で駆動し、光利用効率を高くすることが可能となる。これに伴い、ＬＥＤ照明器具の小型化、薄型化に寄与することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ照明ユニット及びＬＥＤ照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な照明器具は光源としてランプを用い、このランプからの光をリフレクタにより所望の方向に向けて反射する構造である（特許文献１参照）。また、近来は、光源としてＬＥＤ素子を用いた照明器具も提案されている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５０８７８６号公報
【特許文献２】
特開２００２−３０４９０４公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特許文献１に記載された照明器具は、最適な配光特性を得るためには、光源の形状の関係でリフレクタの反射面を大きくしなければならない。したがって、薄型化をすることに限界がある。
【０００５】
ＬＥＤ素子を光源として用いた照明器具は薄型化することが可能であると思われる。しかしながら、ＬＥＤ素子は小電力で駆動されるので、一般的には表示灯などのように補助的な照明器具には利用できるが照度の高い照明器具には不向きとされている。特許文献２に記載された照明器具は、多数のＬＥＤ素子を用いているので、照度を高めることができるが消費電力が高くなる。これに伴い、停電などの非常時の照明を目的として電源用の電池を搭載する場合を想定すると、消費電力が高い分だけ大きな電池を必要とするため、照明器具の小型化にも限度がある。
【０００６】
本発明の目的は、ＬＥＤ素子から出射される光の利用効率を高めることにより、照明に適したＬＥＤ照明ユニットを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、小型化、薄型化を満足した上で光の利用効率を高め得るＬＥＤ照明器具を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のＬＥＤ照明ユニットは、一つのＬＥＤ素子と；前記ＬＥＤ素子が実装された基板と；前記ＬＥＤ素子の発光領域の全域を囲繞するように前記基板に一体に実装された投光レンズと；を具備する。
【０００９】
ここで、ＬＥＤ素子は、光を広い角度の範囲に出射する広角型のＬＥＤ素子、又は一次レンズを具備しその一次レンズにより光を狭い角度の範囲に出射する狭角型のＬＥＤ素子の何れであってもよい。
【００１０】
したがって、投光レンズの屈折率を利用してＬＥＤ素子からの光の配光特性を制御することが可能となる。広角型のＬＥＤ素子を用いた場合には、ＬＥＤ素子から広範囲に出射された光を投光レンズにより逃がすことなく照明光として有効に利用することが可能となる。狭角型のＬＥＤ素子を用いた場合は、ＬＥＤ素子から出射された光を投光レンズにより所望の方向に向けて照明光として有効に利用することが可能となる。
【００１１】
請求項２記載のＬＥＤ照明器具は、請求項１記載のＬＥＤ照明ユニットと；前記ＬＥＤ照明ユニットが具備する前記ＬＥＤ素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと；前記ＬＥＤ素子に商用電源を供給する点灯回路と；非常時に前記ＬＥＤ素子に電力を供給する電池と；前記ＬＥＤ照明ユニットと前記ヒートシンクと前記点灯回路と前記電池とを収容する器具本体と；を具備する。
【００１２】
ここで、基板は放熱性の高い材料により形成されてヒートシンクの機能を具備するものを含む。
【００１３】
したがって、ヒートシンクによりＬＥＤ素子から発生する熱を放熱することが可能となる。さらに、非常時には電池によりＬＥＤ素子を駆動することが可能となる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のＬＥＤ照明器具において、前記ＬＥＤ素子からの出射光を反射する反射面を有し、前記ＬＥＤ照明ユニットが具備する前記基板の周縁を囲繞するように配設された反射板をさらに具備する。
【００１５】
ここで、反射板はヒートシンクの機能を具備するもの、別部材のヒートシンクを設けたものを含む。この場合、ヒートシンクの機能を具備する反射板や、反射板に設けるヒートシンクの材料としては、放熱性の優れた合成樹脂、アルミニウムなどの金属材が挙げられる。
【００１６】
したがって、反射面により配光特性をさらに向上させることが可能となる。反射板にヒートシンクの機能をもたせた場合、ヒートシンクを設けた反射板を用いた場合には、ＬＥＤの発熱をさらに抑制することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はＬＥＤ照明ユニットが搭載されたＬＥＤ照明器具の概略構造を示す縦断側面図、図２はＬＥＤ照明器具の平面図、図３はＬＥＤ照明器具の底面図である。
【００１８】
ＬＥＤ照明器具１の一構成部品である板金製の器具本体２は天井３の開口部４に装着し得るように下面が開口された筒状の形状に形成されている。この器具本体２には天井３の開口部４の周縁に当接される化粧枠５が着脱可能に設けられ、また、外周面にはこの器具本体２を天井３に固定するための複数の板ばね６が取り付けられている。これらの板ばね６は、図１において仮想線で示すように内方に撓まされた状態で器具本体２とともに天井３の開口部４に挿入され、その挿入後は自らの弾性により外側に復帰して開口部４の内面を圧接し、その圧接力により器具本体２を天井３に固定するように構成されている。
【００１９】
器具本体２の内部には、端子台８と、点灯回路９と、電池１０と、ＬＥＤ照明ユニット１１とが組み込まれている。
【００２０】
ＬＥＤ照明ユニット１１は、一つのＬＥＤ素子１２と、このＬＥＤ素子１２が実装された基板１３と、ＬＥＤ素子１２の発光領域の全域を囲繞するように基板１３に一体に実装された投光レンズ１４とを具備する。
【００２１】
投光レンズ１４はアクリル樹脂などのように光学特性に優れた樹脂により形成され、円柱形状の円柱部１４ａと、この円柱部１４ａに連続する球面部１４ｂとを有し、円柱部１４ａにはＬＥＤ素子１２を囲繞するように半球状の空間１４ｃが形成されている。また、配光の関係で、球面部１４ｂの頂部には球面状の窪み１４ｄが形成されている。なお、ＬＥＤ素子１２には、光を広い角度の範囲に出射する広角型のＬＥＤ素子１２と、一次レンズ（図示せず）を具備しその一次レンズにより光を狭い角度の範囲に出射する狭角型のＬＥＤ素子１２とがあるが、何れを選択するかはＬＥＤ照明器具１の使用目的に応じた設計仕様によって選択されるものである。
【００２２】
前述した化粧枠５は、ＬＥＤ照明ユニット１１とその上部空間との間を遮蔽する遮光板を兼ねた反射板５ａと、この反射板５ａの裏面に配設された複数のフィン５ｂとを一体に有し、放熱性の優れた合成樹脂やアルミニウムなどの金属材により形成され、上面が基板１３に接合されている。前述した基板１３もアルミニウムなどの放熱性の高い材料によって形成されている。すなわち、背面にフィン５ｂが一体に形成された反射板５ａ及び基板１３は、ＬＥＤ素子１２が発熱する熱が伝導されたときに、その熱を放熱するヒートシンクとしての機能を具備する。この反射板５ａの一面には、投光レンズ１４から放射される光を器具本体２の開口面側に向けて反射する反射面５ｃが形成されている。この反射面５ｃの外周縁は、ＬＥＤ素子１２の中心と、円柱部１４ａの球面部１４ｂ側の端部とを結ぶ仮想直線Ａ上まで延出されている。
【００２３】
このような構成において、一般には、ＬＥＤ素子１２に定格電流以上の電流を流すとＬＥＤ素子１２の温度が高くなり光強度が低下するが、本実施の形態のように投光レンズ１４を具備することにより、投光レンズ１４の屈折率を利用してＬＥＤ素子１２が出射する光の配光特性を制御することができる。広角型のＬＥＤ素子１２を用いた場合には、それに対応した配光特性の投光レンズ１４を実装することにより、ＬＥＤ素子１２から拡散する光を逃がすことなく照明光として有効に利用することができる。
【００２４】
同様に、狭角型のＬＥＤ素子１２を用いた場合には、それに対応した配光特性の投光レンズ１４を実装することにより、ＬＥＤ素子１２からの光を所望の方向に向けて照明光として有効に利用することができる。
【００２５】
本実施の形態のように、円柱部１４ａと球面部１４ｂとを有する投光レンズ１４を用いた場合、直径が円柱部１４ａと同じの素材を加工することにより投光レンズ１４を形成することができる。特に出射領域の広い広角型のＬＥＤ素子１２を用いる場合には、イメージとしては図１において、球面部１４ｂの範囲を基板１３との接合面まで延長させたような外形形状が半球状の投光レンズを用い、その平坦な接合面を基板１３に接合することにより、広角型のＬＥＤ素子１２から拡散する全ての光の有効利用を図ることができる。要は、ＬＥＤ照明器具１として実装するＬＥＤ素子１２のタイプに応じ、さらに、照明の用途に応じた配光特性の投光レンズを用いることであり、投光レンズの外形形状は図１に示す形状に限定されるものではない。
【００２６】
このように、本実施の形態におけるＬＥＤ照明ユニット１１は、ＬＥＤ素子１２の光の利用効率を投光レンズ１４により高めることができるので、ＬＥＤ素子１２の形状を生かしてＬＥＤ照明器具１の小型化、薄型化に寄与することができる。
【００２７】
さらに、ＬＥＤ素子１２に発生する熱を、それぞれヒートシンクとして機能する基板１３及び反射板５ａに伝導させて放熱させることができ、また、反射板５ａに伝導された熱を化粧枠５から板金製の器具本体２に伝導させて面積の大きな器具本体２からも放熱させることができるので、ＬＥＤ素子１２の発熱を危惧することなく定格電流を通電し、所望の照明効果を満足することができる。
【００２８】
さらに、停電などの非常時には電池１０によりＬＥＤ素子１２を駆動することができる。この場合、ＬＥＤ素子１２は小電力で駆動することができるため、小型の電池１０を用い、さらなるＬＥＤ照明器具１の小型化、薄型化を図ることができる。さらに、反射板５ａは、ＬＥＤ素子１２からの出射光を反射する反射面５ｃを有するので、配光特性をさらに向上させることができる。
【００２９】
【発明の効果】請求項１記載のＬＥＤ照明ユニットは、一つのＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子が実装された基板と、ＬＥＤ素子の発光領域の全域を囲繞するように基板に一体に実装された投光レンズとを具備するので、投光レンズの屈折率を利用してＬＥＤ光の配光特性を制御することができ、これにより、ＬＥＤ素子を小電力で駆動することができ、したがって、光利用効率を高くすることができる。これに伴い、ＬＥＤ照明器具の小型化、薄型化に寄与することができる。
【００３０】
請求項２記載のＬＥＤ照明器具は、請求項１記載のＬＥＤ照明ユニットと、このＬＥＤ照明ユニットが具備するＬＥＤ素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと、ＬＥＤ素子に商用電源を供給する点灯回路と、非常時にＬＥＤ素子に電力を供給する電池と、器具本体とを具備するので、ヒートシンクによりＬＥＤ素子から発生する熱を放熱することができる。さらに、停電などの非常時には小型の電池を用いてＬＥＤ素子を駆動することができるため、ＬＥＤ照明器具の小型化、薄型化を図ることができる。
【００３１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のＬＥＤ照明器具において、ＬＥＤ素子からの出射光を反射する反射面を有し、ＬＥＤ照明ユニットが具備する基板の周縁を囲繞するように配設された反射板をさらに具備するので、反射面により配光特性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＥＤ照明ユニットが搭載されたＬＥＤ照明器具の概略構造を示す縦断側面図である。
【図２】ＬＥＤ照明器具の平面図である。
【図３】ＬＥＤ照明器具の平面図である。
【符号の説明】
２：器具本体、９：点灯回路、１０：電池、５ａ：反射板、ヒートシンク、５ｃ：反射面、１１：ＬＥＤ照明ユニット、１２：ＬＥＤ素子、１３：基板

Claims (3)

  1. 一つのＬＥＤ素子と；
    前記ＬＥＤ素子が実装された基板と；
    前記ＬＥＤ素子の発光領域の全域を囲繞するように前記基板に一体に実装された投光レンズと；
    を具備するＬＥＤ照明ユニット。
  2. 請求項１記載のＬＥＤ照明ユニットと；
    前記ＬＥＤ照明ユニットが具備する前記ＬＥＤ素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと；
    前記ＬＥＤ素子に商用電源を供給する点灯回路と；
    非常時に前記ＬＥＤ素子に電力を供給する電池と；
    前記ＬＥＤ照明ユニットと前記ヒートシンクと前記点灯回路と前記電池とを収容する器具本体と；
    を具備するＬＥＤ照明器具。
  3. 前記ＬＥＤ素子からの出射光を反射する反射面を有し、前記ＬＥＤ照明ユニットが具備する前記基板の周縁を囲繞するように配設された反射板をさらに具備する請求項２記載のＬＥＤ照明器具。
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