JP2005196983A - 発光ダイオードを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】１個の発光ダイオードにより比較的広い照射面を所望の照度で照明することが可能であり且つ灯具本体の大型化を防止することが可能な発光ダイオードを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】発光ダイオード１と、発光ダイオード１を実装した基板２と、発光ダイオード１の前方に配置された複数（２つ）のフレネルレンズ３とを備える。発光ダイオード１は、発光ダイオードチップ１１が砲弾形のモールド部１２により覆われ、モールド部１２の前端部が、発光ダイオードチップ１１から放射された光を所定の指向角で前方へ放射させるレンズ機能を有する。各フレネルレンズ３は、発光ダイオード１の光軸から傾いた複数の照射方向それぞれを光軸方向とし照射面へ所望の照度の配光パターンＦを形成するレンズであり、発光ダイオード１の前方側で発光ダイオード１を囲むように配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源として発光ダイオードを用いた照明器具に関するものである。

従来から、図３に示すようにプリント基板からなる基板２に実装した発光ダイオード１を照明器具の光源として用いることが考えられている。図３に示した発光ダイオード１は、面発光型の発光ダイオードチップ１１が砲弾形のモールド部１２により覆われており、モールド部１２の前端部が、発光ダイオードチップ１１から放射された光を所定の指向角で前方へ放射させるレンズ機能を有する半球状に形成されている。なお、発光ダイオードチップ１１は、一対のリード端子（図示せず）の一方のリード端子の前端部に設けられた取り付けられたカップ状のミラーの内底面にダイボンドされ、各リード端子と電気的に接続されている。また、モールド部１２は、発光ダイオードチップ１１から放射される光に対して透明な封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂など）により形成されており、各リード端子の後端部が後面から外部に突出している。

図４および図５は発光ダイオード１から放射された光が所定照度以上となる照明エリアＥを模式的に示した図であり、図４は発光ダイオード１の光軸を含む平面における照明エリアＥを示し、図５は発光ダイオード１の前方において発光ダイオード１の光軸に直交する平面における照明エリアＥを示している。すなわち、発光ダイオード１の光軸を含む平面における照明エリアＥは扇形状であり、発光ダイオード１の前方において発光ダイオード１の光軸に直交する平面における照明エリアＥは円形状である。

また、従来から、発光ダイオードを光源として用いた照明器具として、発光ダイオードチップを砲弾形のモールド部により覆った発光ダイオードの前方に回転放物面状の反射面を有する反射鏡を配置するとともに、発光ダイオードにおけるモールド部の形状を工夫することにより、所望の配光パターンを得るようにした照明器具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２３１０１４号公報（段落番号〔００１３〕−〔００１９〕、〔００２９〕−〔００３７〕、図１、図４参照）

ところで、発光ダイオードは従来から照明器具の光源として用いられている蛍光灯などに比べて放射される光量が少ないので、図３に示した発光ダイオード１を用いた照明器具では、指向角が比較的大きくなるようにモールド部１２の前端部の形状を設計してある場合、図６に示すように発光ダイオード１から放射される光が拡がりすぎて、照射面に形成される配光パターンＦ内の照度が所望の照度よりも低くなってしまうことがある。

これに対して、図７に示すように発光ダイオード１の指向角が比較的小さくなるようにモールド部１２の前端部の形状を設計してある場合には、照射面に形成される配光パターンＦの面積が狭くなりすぎてしまうので、比較的広い照明範囲を得るためには発光ダイオード１の数を増やす必要があり、コストが高くなるとともに灯具本体が大きくなってしまう。

また、上記特許文献１に開示された発光ダイオードを用いた照明器具では、発光ダイオードにおけるモールド部の形状および反射鏡の大きさを適宜設計することにより、所望の配光を実現することができるが、発光ダイオードの前方に反射鏡を配置する必要があるので、灯具本体が大型化してしまう。また、上記特許文献１に開示された発光ダイオードを用いた照明器具では、発光ダイオードとして市販のものを利用することができず、モールド部の形状を特別に設計した構造のものを用いる必要があり、コストが高くなってしまう。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、１個の発光ダイオードにより比較的広い照射面を所望の照度で照明することが可能であり且つ灯具本体の大型化を防止することが可能な発光ダイオードを用いた照明器具を提供することにある。

請求項１の発明は、発光ダイオードを光源として備えた照明器具であって、発光ダイオードの光軸から傾いた複数の照射方向それぞれを光軸方向とし照射面へ所望の照度の配光パターンを形成する複数のレンズを、発光ダイオードを囲むように配置してなることを特徴とする。

この発明によれば、１個の発光ダイオードにより比較的広い照射面を所望の照度で照明することが可能であり且つ灯具本体の大型化を防止することが可能である。また、光源として１個の発光ダイオードしか備えていないにも関わらず、複数の照明範囲を照明することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記発光ダイオードは、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップを覆い且つ外部へ放射する光の指向角を規定するレンズ機能を有したモールド部とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、指向角が比較的大きくなるようにモールド部が設計されている発光ダイオードを用いれば、より広範囲を照明することができる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記発光ダイオードと前記各レンズとからなる光学系は前記照射面に対して正対するように配置されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記発光ダイオードから放射された光の利用効率を高めることができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記レンズが所望の照明箇所の数に対応する数だけ設けられてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記発光ダイオードから放射される光の利用効率を高めることができる。

請求項５の発明は、前記レンズがフレネルレンズからなることを特徴とする。

この発明によれば、前記レンズとしてフレネルレンズを用いることにより、前記レンズとして魚眼レンズのような比較的厚いレンズを用いる場合に比べてレンズを薄くすることができるので、灯具本体が大きくなるのを防止することができて、灯具本体の大型化による外観デザインへの悪影響が生じるのを防止できる。

請求項１の発明では、１個の発光ダイオードにより比較的広い照射面を所望の照度で照明することが可能であり且つ灯具本体の大型化を防止することが可能であるという効果がある。

本実施形態の照明器具は、図１および図２に示すように、光源としての発光ダイオード１と、発光ダイオード１を実装したプリント基板からなる基板２と、発光ダイオード１の前方に配置された複数（図示例では、２つ）のフレネルレンズ３とを備えている。なお、発光ダイオード１は図示しない点灯回路により点灯される。

発光ダイオード１は、面発光型の発光ダイオードチップ１１が砲弾形のモールド部１２により覆われており、モールド部１２の前端部（図１における下端部）が、発光ダイオードチップ１１から放射された光を図３に示した例と同様に比較的大きな所定の指向角で前方へ放射させるレンズ機能を有する形状に形成されている。なお、モールド部１２は、発光ダイオードチップ１１から放射される光に対して透明な封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）により形成されている。ここにおいて、発光ダイオード１としては、市販されているいわゆる砲弾形発光ダイオード（砲弾形ＬＥＤ）を用いてもよいし、発光ダイオードチップ１１を基板２にベアチップ実装してから発光ダイオードチップ１１を覆うモールド部１２となるカバーを設けるようにしてもよい。

ところで、上述の各フレネルレンズ３は、発光ダイオード１の光軸から傾いた複数の照射方向（図１では左斜め下方向、右斜め下方向）それぞれを光軸方向とし照射面へ所望の照度の配光パターンＦを形成するレンズであり、発光ダイオード１の前方側（発光ダイオードチップ１１の光取り出し面側）で発光ダイオード１を囲むように配置してある。すなわち、図１では、各フレネルレンズ３の光軸が発光ダイオード１の光軸に対して傾いており、２つのフレネルレンズ３それぞれの光軸が上記各照射方向それぞれに沿った直線上に位置し、２つのフレネルレンズ３が発光ダイオード１の光軸を含む平面において、ヘの字状になるように配置されている。このように発光ダイオード１と各フレネルレンズ３との位置関係を規定しておくことにより、発光ダイオード１の光軸に直交する平面において発光ダイオード１の直下から側方に離れた位置に楕円形状の配光パターンＦが形成される。ここにおいて、発光ダイオード１から放射された光の大部分はフレネルレンズ３で集光され、発光ダイオード１から放射されフレネルレンズ３を通して出射される光の指向角はフレネルレンズ３へ入射する光の指向角に比べて小さくなっている（つまり、フレネルレンズ３の通過前後で放射角が変化し、フレネルレンズ３を通った後の放射角の方がフレネルレンズ３を通る前の放射角よりも小さくなっている）。

しかして、本実施形態の照明器具では、発光ダイオード１の光軸から傾いた複数の照射方向それぞれを光軸方向とし照射面へ所望の照度の配光パターンＦを形成する複数のフレネルレンズ３を備えているので、１個の発光ダイオード１により比較的広い照射面を所望の照度で照明することが可能であり且つ灯具本体の大型化を防止することが可能である。また、光源として１個の発光ダイオード１しか備えていないにも関わらず、複数の照明範囲を照明することができる。また、発光ダイオード１としては、指向角が比較的大きくなるようにモールド部１２が設計されている発光ダイオードを用いているので、より広範囲を照明することができる。

ところで、フレネルレンズ３を１つだけしか備えていない場合には発光ダイオード１から放射された光のうち利用しない分が増えて発光ダイオード１から放射された光の利用効率が低下し、また、フレネルレンズ３を互いに正対して平行に配置した場合にも発光ダイオード１から放射された光のうち利用しない分が増えて発光ダイオード１から放射された光の利用効率が低下する。これに対して、本実施形態の照明器具では、上述のように２つのフレネルレンズ３が発光ダイオード１の光軸を含む平面においてヘの字状になるように配置されており、発光ダイオード１と複数（ここでは、２つ）のフレネルレンズ３とからなる光学系を照射面に対して正対するように配置するので、発光ダイオード１から放射される光の利用効率を高めることができて、照射面に形成される配光パターンＦ内の照度を高めることができる。

また、本実施形態では、発光ダイオード１の光軸から傾いた複数の照射方向それぞれを光軸方向とし照射面へ所望の照度の配光パターンＦを形成する複数のレンズとしてそれぞれフレネルレンズ３を用いているので、レンズとして魚眼レンズのような比較的厚いレンズを用いる場合に比べてレンズを薄くすることができ、灯具本体が大きくなるのを防止することができて、灯具本体の大型化による外観デザインへの悪影響が生じるのを防止できる。

なお、本実施形態の照明器具は、例えば屋外用の照明器具として用いるものであり、発光ダイオード１および各フレネルレンズ３などを正面から見えないように隠して植物だけを照らすようにすることも可能である。

実施形態における要部説明図である。 同上により形成される配光パターンの説明図である。 従来例の要部概略構成図である。 同上の照明エリアの説明図である。 同上の照明エリアの説明図である。 同上による配光パターンの説明図である。 同上の他の構成例における配光パターンの説明図である。

符号の説明

１ 発光ダイオード
２ 基板
３ フレネルレンズ
１１ 発光ダイオードチップ
１２ モールド部
Ｅ 照明エリア

Claims (5)

1. 発光ダイオードを光源として備えた照明器具であって、発光ダイオードの光軸から傾いた複数の照射方向それぞれを光軸方向とし照射面へ所望の照度の配光パターンを形成する複数のレンズを、発光ダイオードを囲むように配置してなることを特徴とする発光ダイオードを用いた照明器具。
2. 前記発光ダイオードは、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップを覆い且つ外部へ放射する光の指向角を規定するレンズ機能を有したモールド部とを備えることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードを用いた照明器具。
3. 前記発光ダイオードと前記各レンズとからなる光学系は前記照射面に対して正対するように配置されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光ダイオードを用いた照明器具。
4. 前記レンズが所望の照明箇所の数に対応する数だけ設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光ダイオードを用いた照明器具。
5. 前記レンズがフレネルレンズからなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光ダイオードを用いた照明器具。

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