JP2005347280A

JP2005347280A - 照明器具

Info

Publication number: JP2005347280A
Application number: JP2005214985A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Goto; 芳朗後藤; Hiroyuki Sako; 浩行迫; 一宏 ▲高▼村; Kazuhiro Takamura
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】照射面に照射する光の配光、色温度或いは周波数分布を変化させることができる照明器具を提供する。
【解決手段】照明器具は、複数のＬＥＤ素子１１と、各ＬＥＤ素子１１の発光面と対向して配置され、各ＬＥＤ素子１１が発光した光の配光を制御するレンズ体２０と、レンズ体２０とＬＥＤ素子１１との間に配置された光学フィルタ２８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具、特に発光ダイオードを用いた照明器具に関するものである。

この種の照明器具としては、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子５１を樹脂モールドして砲弾型のレンズ５２を一体に形成した光源５０を有するものが従来より提供されている（例えば特許文献１参照）。

この照明器具では、ＬＥＤ素子５１の光をレンズ５２で集光し、さらに一面を梨地処理した透明な樹脂板からなる拡散板５３で拡散させることによって、配光を制御している。
特開２０００−１８８００２号公報

上記構成の照明器具では、光源５０としてＬＥＤ素子５１を樹脂モールドして砲弾型のレンズ５２を一体に形成したものを使用しているため、照明器具からの光の配光、色温度或いは周波数分布が使用する光源５０によって決定されてしまうという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、照射面に照射する光の配光、色温度或いは周波数分布を変化させることができる照明器具を提供するにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の発光ダイオード素子と、各発光ダイオード素子の発光面と対向して配置され、各発光ダイオード素子が発光した光の配光を制御するレンズ体と、レンズ体と上記発光ダイオード素子との間に配置された光学フィルタとを備えて成ることを特徴とする。

この発明によれば、発光ダイオード素子とは別体にレンズ体が設けられているので、レンズ体を別部品として取り扱うことができ、レンズ体のみを交換したり、発光ダイオード素子のみを交換することができるから、レンズ体の交換や発光ダイオード素子の交換にも容易に対応でき、しかもレンズ体を交換することによって配光パターンを変化させることができるから、配光制御の自由度が向上する。そのうえ、光学フィルタのフィルタ特性により照射面に照射される光の配光パターンを変化させたり、色温度や周波数分布を変化させることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記光学フィルタは、それぞれ異なるフィルタ特性を有するフィルタ機能部を複数種類有し、上記レンズ体に対して移動自在に取り付けられており、上記光学フィルタを移動させることによって、各発光ダイオード素子からの光が入射するフィルタ機能部の種類が切り替わることを特徴とする。

この発明によれば、光学フィルタを移動させることによって発光ダイオード素子からの光が入射するフィルタ機能部の種類を切り替え、光学フィルタのフィルタ特性を変化させることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、上記レンズ体と上記発光ダイオード素子との間の距離を変化させる手段を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、レンズ体と発光ダイオード素子との間の距離を変化させることによって、発光ダイオード素子の位置をレンズ体の焦点位置に合わせたり、ずらせたりすることができ、配光パターンを変化させることができる。

本発明によれば、発光ダイオード素子とは別体にレンズ体が設けられているので、レンズ体を別部品として取り扱うことができ、レンズ体のみを交換したり、発光ダイオード素子のみを交換することができるから、レンズ体の交換や発光ダイオード素子の交換にも容易に対応でき、しかもレンズ体を交換することによって配光パターンを変化させることができるから、配光制御の自由度が向上するという効果があり、且つ、光学フィルタのフィルタ特性により照射面に照射される光の配光パターンを変化させたり、色温度や周波数分布を変化させることができるという効果がある。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（基本構成）
先ず、本発明に係る照明器具の基本構成を図５乃至図８を参照して説明する。この照明器具の下側から見た分解斜視図を図６に、上側から見た分解斜視図を図７にそれぞれ示す。

この照明器具の器体１は合成樹脂製のボディ２とカバー３とを結合して構成される。ボディ２は、略円板状の主部４と、主部４の全周縁から下方に突出する側壁５とを一体に形成して下面が開口した筒状としてある。そして、主部４の下面には後述する基板１０に給電するためのコネクタ部８が設けられており、このコネクタ部８は給電線９を介して外部に設けた点灯回路（図示せず）に電気的に接続されている。一方、カバー３は、中央に丸孔状の窓孔６ａが開口する底板６と、底板６の外周縁から上方に突出する側壁７とを一体に形成した円筒形としてある。ここで、ボディ２の側壁５の外周面には、カバー３の側壁７の内周面に設けたねじ部７ａと螺合するねじ部５ａが形成されており、ねじ部５ａ，７ａを螺合させることによってボディ２とカバー３とが結合される。また、ボディ２の主部４には、ボディ２を天井面や壁面などの施工面又は器具本体などの被取付部にねじ止めする際に用いる固定ねじを挿通するための挿通孔４ａ，４ａが設けられている。

この器体１の内部には、複数の発光ダイオード素子（以下、ＬＥＤ素子と言う。）１１が実装された基板１０と、複数のＬＥＤ素子１１に対向配置され各ＬＥＤ素子１１から放射された光の配光を制御するレンズ体２０とが納装される。

基板１０は略円板状であって、カバー３側の面（下面）には複数のＬＥＤ素子１１が実装され、ボディ２側の面（上面）にはボディ２に設けたコネクタ部８に着脱自在に接続されるコネクタ部１２が設けられている。また、基板１０には位置決め用の貫通孔１０ｃ，１０ｃが基板１０の中心に対して対称な位置に形成されている。

一方、レンズ体２０は透光性を有する材料により、略円板状の主部２１と、主部２１の全周縁から上方に突出する側壁２２とを一体に形成した有底円筒状としてあり、主部２１には各ＬＥＤ素子１１と対向する部位に各ＬＥＤ素子１１の配光を個別に制御するフレネルレンズよりなるレンズ部２３が形成されている。また、側壁２２の内周面には段部２２ａが形成され、主部２１の上面には基板１０の貫通孔１０ｃ，１０ｃ内にそれぞれ挿入される円柱状の突起２１ａ，２１ａが突設されている。ここで、図８に示すように、１つのＬＥＤ素子１１に対応して１つのレンズ部２３が設けられており、それぞれのレンズ部２３は対応する１つのＬＥＤ素子１１からの光の配光を制御している。尚、この照明器具では基板１０の中心を中心とする同心円上に複数のＬＥＤ素子１１を二重に配置するとともに、各ＬＥＤ素子１１と対向するレンズ体２０の部位にレンズ部２３を形成しており、ＬＥＤ素子１１からの光は略円形の範囲に照射される。

ここで、この照明器具を組み立てる際には、先ずＬＥＤ素子１１が実装された面を主部２１の上面側にし、貫通孔１０ｃと突起２１ａとの位置を合わせて、レンズ体２０の上側から基板１０を挿入すると、突起２１ａが貫通孔１０ｃ内に挿入されて、基板１０がレンズ体２０に対して位置決めされる。そして、基板１０をボディ２側にして、基板１０を保持したレンズ体２０をボディ２内に挿入し、ボディ２のねじ部５ａとカバー３のねじ部７ａとを螺合させてボディ２にカバー３を結合すると、基板１０に設けたコネクタ部１２とボディ２に設けたコネクタ部８とが電気的に接続され、外部の点灯回路からＬＥＤ素子１１に動作電源が供給される。この時、レンズ体２０に設けたレンズ部２３がカバー３の窓孔３ａから外部に露出し、レンズ部２３により集光された光が窓孔３ａから外部に照射される。

このようにして照明器具を組み立てると、複数のＬＥＤ素子１１に対してレンズ体２０に設けた複数のレンズ部２３が１：１に対応し、各レンズ部２３が対応するＬＥＤ素子１１の配光を個別に制御して、集光させることができる。したがって、複数のＬＥＤ素子１１の配光を個別に制御することにより、全体として照射面の照度を均一にしたり、照射範囲の調整を行うことができる。また、各ＬＥＤ素子１１の配光を制御するレンズ体２０がＬＥＤ素子１１と別体に設けられているので、レンズ体２０を容易に交換することができ、また配光のパターンを変更したい場合にはレンズ体２０を交換することによって容易に対応できるから、配光制御の自由度が高いという利点がある。また、複数のレンズ部２３は一体に形成されているので、各レンズ部２３により対応するＬＥＤ素子１１の光の配光を制御しながら、それらの光を複合した光を１つの光源の光として配光することができる。また、レンズ体２０は基板１０の形状や寸法に合わせて形成することができ、基板１０を覆うようにして取り付けられているので、レンズ体２０によって基板１０を絶縁することができ、また基板１０をレンズ体２０に保持させた状態で１つの部品（光源）として取り扱うことができるから、基板１０単体で取り扱う場合に比べて作業性が良い。

尚、この照明器具ではレンズ部２３をフレネルレンズにより構成しており、レンズ部２３を凸レンズとした場合に比べて薄型に形成でき、レンズ体２０の厚みを薄くすることができるが、レンズ部２３をフレネルレンズに限定する趣旨のものではなく、ＬＥＤ素子１１の配光を制御するのであれば、凸レンズなどのレンズを用いても良いことは勿論のことである。

また、この照明器具では、個々のＬＥＤ素子１１に対してレンズ部２３を１：１に対応させて設けているが、図９に示すように複数（例えば２個）のＬＥＤ素子１１毎にレンズ部２３を１個設け、複数（２個）のＬＥＤ素子１１を１つの光源として取り扱い、１個のレンズ部２３で２個のＬＥＤ素子１１の配光を纏めて制御するようにしても良く、１個のレンズ部２３に２個のＬＥＤ素子１１の光を入射させることによって、２個のＬＥＤ素子１１の光を混光することができ、しかもＬＥＤ素子１１の数に比べてレンズ部２３の数を少なくできるから、レンズ体１０を小型化することができる。また、図１０に示すように１個のＬＥＤ素子１１に対して複数（例えば２個）のレンズ部２３を設け、１個のＬＥＤ素子１１からの光を複数のレンズ部２３で別々に集光して、その配光を制御するようにしても良く、１個のＬＥＤ素子１１の光を複数のレンズ部２３に入射させることによって、配光の範囲を広げることができ、またレンズ部２３毎に透過率を変化させるなどして、照射面に照射される光にアクセントをつけることもできる。

ところで、この照明器具では基板１０とレンズ体２０との間隔を一定にしているが、図１１に示す照明器具では、側壁２２の内周面にねじ（図示せず）を形成し、レンズ体２０を回転させることによって基板１０をねじ溝に沿って前後方向（図１１中に矢印で示す方向）へ移動させ、基板１０とレンズ体２０との間の距離を変化させている。尚、基板１０とレンズ体２０との間の距離を変化させる点以外は図５〜図８に示す照明器具と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、図示及び説明は省略する。

上述のように図１１に示す照明器具では基板１０とレンズ体２０との間の距離を変化させているので、各ＬＥＤ素子１１の位置をレンズ部２３の焦点に合わせたり、ずらせたりすることによって、配光を変化させることができる。例えばＬＥＤ素子１１の位置をレンズ部２３の焦点に合わせると、各レンズ部２３により集光された光がくっきりとして、照射面の最大照度を高くすることができ、ＬＥＤ素子１１の位置をレンズ部２３の焦点からずらすと、照射範囲が広がり、照射範囲内で光のムラが少なく、最大照度の差が少ないように配光することができる。

尚、基板１０とレンズ体２０との間の距離を変化させる手段としては上述の機構以外にも例えばカメラの絞り機構のように、レンズ体２０を枠体（図示せず）に係止させ、枠体を回転させることによってレンズ体を前後方向に移動させ、基板１０とレンズ体２０との間の距離を変化させるようにしても良いし、またレンズ体２０は固定とし、基板１０を前後方向に移動させるような機構を設けても良い。

（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１を図１及び図２を参照して説明する。本実施形態では、基本構成で説明した照明器具において、レンズ体２０の主部２１上面に、ＬＥＤ素子１１からの光の色温度を変換する光学フィルタ２８を取り付けている。尚、光学フィルタ２８以外の構成は基本構成の照明器具と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、図示及び説明は省略する。

光学フィルタ２８は略円板状に形成され、外周部に切欠２８ａ，２８ａが形成されている。一方、レンズ体２０の側壁２２には切欠２８ａ，２８ａに対応する部位に切欠２８ａ，２８ａ内に挿入される突片２２ｂ，２２ｂが突設されている。而して、光学フィルタ２８をレンズ体２０に取り付ける際は、光学フィルタ２８の切欠２８ａとレンズ体２０の突片２２ｂとの位置を合わせて、光学フィルタ２８をレンズ体２０内に挿入した後、光学フィルタ２８を回転させると、突片２２ｂと光学フィルタ２８の外周縁とが係止して、光学フィルタ２８の浮き上がりが防止される。一方、光学フィルタ２８を取り外す際は、光学フィルタ２８の切欠２８ａとレンズ体２０の突片２２ｂの位置が一致するまで光学フィルタ２８を回転させると、突片２２ｂと光学フィルタ２８の外周縁との係止状態が外れるので、光学フィルタ２８をレンズ体２０から容易に取り外すことができ、光学フィルタ２８の交換作業を容易に行うことができる。

このように、本実施形態の照明器具ではＬＥＤ素子１１とレンズ部２３との間に光学フィルタ２８を配置しているので、光学フィルタ２８によってＬＥＤ素子１１からの光の色温度を変換させることができる。

尚、本実施形態では光学フィルタ２８として、光の色温度を変換する機能を有する色温度変換フィルタを用いているが、このような色温度変換フィルタの代わりに、所定の波長域の光をカットする機能を有するフィルタをレンズ体２０に取り付けても良く、ある波長域の光をカットすることによって、同色のＬＥＤ素子１１の光のばらつきを低減することができる。

また、本実施形態の照明器具において、ＬＥＤ素子１１として青色の発光ダイオードを用いると共に、光学フィルタ２８の代わりに、青色の発光ダイオードの光によって励起され白色光を発生する蛍光体層（図示せず）を設けても良く、白色発光ダイオードの照明器具として使用できる。尚、蛍光体層はレンズ体２０に蛍光体を塗布したり、充填するなどして形成すれば良い。

（実施形態２）
本発明の実施形態２を図３及び図４を参照して説明する。本実施形態では、実施形態１の照明器具において、光学フィルタ２８をレンズ体２０に対して回転自在に取り付けると共に、光学フィルタ２８を図３に２点鎖線で示す位置に回転させた状態で各レンズ部２３と対向する部位と、上記位置と異なる位置に回転させた状態で各レンズ部２３と対向する部位とに、それぞれ異なるフィルタ特性を有する２種類のフィルタ機能部２８ｂ，２８ｃを設けている。尚、フィルタ機能部２８ｂ，２８ｃ以外の構成は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、図示及び説明は省略する。

上述のように光学フィルタ２８には、それぞれ異なるフィルタ特性を有する２種類のフィルタ機能部２８ｂ，２８ｃが設けられており、光学フィルタ２８をレンズ体２０に対して回転させることによって、何れかのフィルタ機能部２８ｂ，２８ｃがレンズ部２３と対向し、各ＬＥＤ素子１１からの光の色温度や周波数域が変換される。また、光学フィルタ２８を回転させることによって、各レンズ部２３と対向するフィルタ機能部２８ｂ，２８ｃが切り替えられるから、フィルタ機能部２８ｂ，２８ｃとして、例えば光の色温度を変換する機能や、所定の波長域の光をカットする機能について異なる機能を持たせれば、光学フィルタ２８を回転させることによって、照射面に照射される光の色温度や配光を切り替えることができる。

実施形態１の照明器具を示す一部省略せる断面図である。同上の一部省略せる分解斜視図である。実施形態２の照明器具を示し、レンズ体を下側から見た図である。同上に用いる光学フィルタの説明図である。基本構成の照明器具を示し、（ａ）は一部省略せる下面図、（ｂ）は一部省略せる断面図である。同上の下側から見た分解斜視図である。同上の上側から見た分解斜視図である。同上の一部省略せる断面図である。同上の別の照明器具を示す一部省略せる断面図である。同上のまた別の照明器具を示す一部省略せる断面図である。同上のさらに別の照明器具を示す一部省略せる断面図である。従来の照明器具を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部拡大図である。

符号の説明

１１ＬＥＤ素子
２０レンズ体
２８光学フィルタ

Claims

複数の発光ダイオード素子と、各発光ダイオード素子の発光面と対向して配置され、各発光ダイオード素子が発光した光の配光を制御するレンズ体と、レンズ体と上記発光ダイオード素子との間に配置された光学フィルタとを備えて成ることを特徴とする照明器具。
上記光学フィルタは、それぞれ異なるフィルタ特性を有するフィルタ機能部を複数種類有し、上記レンズ体に対して移動自在に取り付けられており、上記光学フィルタを移動させることによって、各発光ダイオード素子からの光が入射するフィルタ機能部の種類が切り替わることを特徴とする請求項１記載の照明器具。
上記レンズ体と上記発光ダイオード素子との間の距離を変化させる手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明器具。