JP2006093089A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一種類のレンズで発光素子からの光を任意の度合いで拡散させることができるようにした照明装置を提供する。
【解決手段】 光の入射面(20A)が平面状、光の出射面(20B)が半真球面状をなす透明なレンズ(20)と、該レンズの入射面の背後に上記レンズと同一の光軸上に配置される発光素子(30)と、該発光素子を上記レンズの入射面に対して進退可能に取付ける取付け基部(32)とで照明装置を構成する。発光素子をレンズに対して進退させることによって該レンズからの光の拡散の度合いを設定して光を前方に照射する。発光素子はレンズの入射面に対して光を拡散する距離又は光を収束させる距離に取付けるようにしてもよい。
【選択図】 図２

Description

この発明は照明装置に関し、特に一種類のレンズで光を所望の度合いで拡散できるようにした装置に関する。

例えば、屋外や室内における照明には蛍光灯や電球が広く用いられているが、蛍光灯や電球の場合にはいわゆる球切れが発生するので、保守点検（メンテナンス）を必要とする。他方、ＬＥＤ（発光ダイオード）は輝度が低いものの、消費電力が少なくて寿命が長く、省エネルギーやメンテナンスにおける利点は大きい。

最近、高輝度のパワーＬＥＤが開発され、照明装置にＬＥＤを用いることが提案されているが（特許文献１、特許文献２、特許文献３）、ＬＥＤは蛍光灯や電球に比して点光源であるので、例えば広い範囲を照明する場合にはＬＥＤからの光をレンズを用いて大きく拡散させる一方、スポット照明をする場合にはＬＥＤからの光をレンズを用いてそれほど拡散させないで前方に照射することが行われている。

特開２００４−２２２５７号公報 特開２００３−２８１９２５項公報 特開２００３−２０４０８３項公報

しかし、上記特許文献記載の照明装置では例えば大きく拡散させていた光を小さく拡散させる場合、あるいは小さく拡散させていた光を大きく拡散させる場合にはレンズを交換する必要があり、用途に応じたレンズを準備する必要があった。

本発明はかかる問題点に鑑み、一種類のレンズで光を任意の度合いで拡散させることのできるようにした照明装置を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る照明装置は、発光素子をレンズに対して進退させることによって該レンズからの光の拡散の度合いを設定して光を前方に照射するようにした照明装置であって、光の入射面が平面状、光の出射面が半真球面状をなす透明なレンズと、該レンズの入射面の背後に上記レンズと同一の光軸上に配置される発光素子と、該発光素子を上記レンズの入射面に対して進退可能に取付ける取付け基部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つは光の出射面が半真球面状をなすレンズの背後に発光素子を配置し、発光素子をレンズの入射面に対して進退させ、その位置に保持し得るようにした点にある。

これにより、光を大きく拡散させる場合には発光素子をレンズの入射面に近づければよく、光を小さく拡散させる場合には発光素子をレンズの入射面から離せばよく、このように１種類のレンズによって任意の度合いで拡散させることができる。

その結果、一種類の照明装置を、広い範囲を照明する必要のある防犯灯や街灯にも、狭い範囲を照明するスポットライトにも利用できる。

取付け基部は発光素子を進退させて取付けることができればどのような構造でもよく、例えば発光素子を取付け基部に固定し、取付け基部をレンズに対して螺進退又はスライドさせるようにしてもよく、又取付け基部をレンズに対して固定し、発光素子を取付け基部に対して螺進退又はスライドさせるようにしてもよい。

上記では発光素子を進退可能としたが、例えば防犯灯や街灯、あるいはスポットライト等、用途が予め決まっている場合には発光素子を光が所望の度合いで拡散する距離に固定するようにしてもよい。

即ち、本発明に係る照明装置は、発光素子からの光をレンズによって光の拡散の設定された度合いでもって前方に照射するようにした照明装置であって、光の入射面が平面状、光の出射面が半真球面状をなす透明なレンズと、該レンズの入射面の背後に上記レンズと同一の光軸上に配置される発光素子と、該発光素子を上記レンズの入射面に対して光の拡散が所望の度合いとなる距離に取付ける取付け基部と、を備えたことを特徴とする。

レンズ及び発光素子は１組で用いるようにしてもよく、又は複数組を並べて用いるようにしてもよい。即ち、複数のレンズを支持部材に支持し、複数の各レンズに発光素子を設けるようにすることもできる。

複数のレンズは支持部材の任意の位置に取付けるようにしてもよいが、広い範囲を照明することがあることを考慮すると、複数のレンズは同一平面に配列して取付け基部に取付けるのがよい。

このように構成した場合、複数組のレンズ及び発光素子を用いる場合には複数組のうち、いくつかをスポットライトとして用い、残りについては光を拡散させるようにすると、広い面積の全体を明るくし、必要な箇所のみをスポットライトで照明するという、今までにない照明を行うことができる。

また、レンズと照射面との間の距離を調整し、複数のレンズの光を相互に重なり合うようにすると、広い範囲にわたって均一な明るさで照明することができる。

さらに、複数のレンズを異なる色に着色しあるいは青、緑、赤などの光を発射するＬＥＤを用いるなど、複数のレンズから波長の異なる光を照射させることにより、異なる色の光が相互に混色され、均等な色の照明をすることができる。例えば、植物に光を照射して育成する場合、赤色の波長の光が好ましいが、本発明に係る照明装置ではレンズの色や発光素子の光の色を適宜選択することにより赤色の波長の光を広い範囲にわたって均等に照射することができる。

支持部材の形状や構造は特に限定されないが、複数のレンズを同一平面に配列する場合には支持部材をプレート状に構成するのがよい。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図３は本発明に係る照明装置の好ましい実施形態を示す。図において、支持プレート（支持部材）１０には複数の取付け穴１１が形成され、複数の各取付け穴１１にはレンズ２０の基部２０Ｃが挿通され、取付けキャップ（取付け基部）２２と螺合されることによって複数の各レンズ２０は同一平面上に並べて支持プレート１０に支持されている。

レンズ２０は透明な材料、例えば合成樹脂材料やガラス材料を用いて製作され、レンズ２０の基部２０Ｃは円筒状をなし、その外周面に雄ねじが刻設され、基部２０Ｃ内にはレンズ２０の入射面２０Ａが設けられ、該入射面２０Ａは平面状に形成され、レンズ２０の出射面２０Ｂは半真球面状に形成されている。

取付けキャップ２２は合成樹脂材料を用いて有底円筒状に製作され、内周面にはレンズ２０の雄ねじと螺合する雌ねじ２２Ａが刻設され、又取付けキャップ２２の底面中央には雌ねじ部２２Ｂが形成され、この雌ねじ部２２ＢにはＬＥＤ（発光素子）３０のホルダー３２が螺合され、これによってＬＥＤ３０はレンズ２０の入射面２０Ａの背後にレンズ２０と同一の光軸ａ上に配置されるとともに、ホルダー３２を螺進退させることによってＬＥＤ３０をレンズ２０の入射面２０Ａに対して進退できるように設けられている。

例えば、ＬＥＤ３０からの光ｂを大きく拡散させて前方に照射する場合、図３の(a)に示されるようにＬＥＤ３０をレンズ２０の入射面２０Ａに近づける。すると、レンズ２０の入射面２０Ａが平面状、出射面２０Ｂが半真球状をなしているので、出射光ｃは出射面２０Ｂから大きく拡散して前方に放射される。

次に、図３の(b)に示されるように、ＬＥＤ３０をレンズ２０の入射面２０Ａから離していくと、出射光ｃの出射面２０Ｂからの拡散の度合いは小さくなり、ＬＥＤ３０をレンズ２０の入射面２０Ａからさらに離すと、図３の(c)に示されるように、出射光ｃはほとんど拡散されずに平行な光として前方に放射される。

したがって、街灯や防犯灯等、広く照明を行う場合にはＬＥＤ３０がレンズ２０の入射面２０Ａに対して図３の(a)又は(b)に示される距離になるようにホルダー３２を螺進退させればよい。

また、スポットライトとして用いる場合にはＬＥＤ３０がレンズ２０の入射面２０Ａに対して図３の(c)に示される距離になるようにホルダー３２を螺進退させればよい。

さらに、複数のＬＥＤ３０のうち、一部をスポットライトとして照明し、残りを広く照明するようにすることもできる。

図４は第２の実施形態を示し、図において図１及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例ではＬＥＤ３０を取付けキャップ３０の底面中央に固定する一方、取付けキャップ３０と支持プレート１０との間にスペーサ３４を介在させ、スペーサ３４の厚みを選択することによってレンズ２０からの出射光の拡散の度合いを設定できるようにしている。

このように、用途に応じてＬＥＤ３０をレンズ２０の入射面２０Ａに対して光を所望の度合いで拡散する距離に取付けるようにすることもできる。

図５は上記第１又は第２の実施形態における照明装置を照明器具として具体化した例を示し、図１ないし図４と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では器具ケース４０内にプリント基板４２及び照明装置４３が内蔵され、照明装置４３の前方には透明又は半透明なレンズカバー４１が取付けられている。

照明装置４３には複数のレンズ２０とＬＥＤ３０の組合せが支持プレート１０に分散して取付けられ、又プリント基板４２には照明装置４３のＬＥＤ３０への通電を制御する制御回路（図示せず）が搭載されている。

ところで、ＬＥＤ３０には半導体チップにレンズを一体化したものと、半導体チップだけのものとがあり、いずれを用いてもよいが、本例の照明器具ではレンズを一体化していない半導体チップだけのものを用いたところ、光のムラの少ない均一な照明ができることが確認された。

図６ないし図１０は図５に示す照明器具の照度分布の測定結果である。図６は頭具高さ３ｍ、２．５ＷのＬＥＤを用いた場合、図７は頭具高さ４ｍ、２．５ＷのＬＥＤを用いた場合、図８は頭具高さ４ｍ、６．３ＷのＬＥＤを用いた場合、図９は頭具高さ３ｍ、１０ＷのＬＥＤを用いた場合、図１０は頭具高さ４ｍ、１０ＷのＬＥＤを用いた場合の測定結果である。いずれの場合も広い範囲にわたって均一に照明できていることが分かる。

本発明に係る照明装置の好ましい実施形態を示す図である。 上記実施形態における要部拡大断面図である。 上記実施形態の作用を説明するための図である。 第２の実施形態を示す図である。 上記実施形態を具体化した照明器具の例を示す断面図である。 上記照明器具の照度分布の測定結果を示す図である。 上記照明器具の照度分布の測定結果を示す図である。 上記照明器具の照度分布の測定結果を示す図である。 上記照明器具の照度分布の測定結果を示す図である。 上記照明器具の照度分布の測定結果を示す図である。

符号の説明

１０ 支持プレート（支持部材）
１２ 取付け穴
２０ レンズ
２０Ａ 入射面
２０Ｂ 出射面
２２ 取付けキャップ（取付け基部）
３０ ＬＥＤ（発光素子）
３４ スペーサ

Claims (5)

1. 発光素子をレンズに対して進退させることによって該レンズからの光の拡散の度合いを設定して光を前方に照射するようにした照明装置であって、
   光の入射面が平面状、光の出射面が半真球面状となった透明なレンズと、
   該レンズの入射面の背後に上記レンズと同一の光軸上に配置される発光素子と、
   該発光素子を上記レンズの入射面に対して進退可能に取付ける取付け基部と、
   を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 発光素子からの光をレンズによって光の拡散の設定された度合いでもって前方に照射するようにした照明装置であって、
   光の入射面が平面状、光の出射面が半真球面状をなす透明なレンズと、
   該レンズの入射面の背後に上記レンズと同一の光軸上に配置される発光素子と、
   該発光素子を上記レンズの入射面に対して光の拡散が所望の度合いとなる距離に取付ける取付け基部と、
   を備えたことを特徴とする照明装置。
3. 複数の上記レンズが支持部材に支持され、上記複数の各レンズに発光素子が設けられている請求項１又は２記載の照明装置。
4. 上記複数のレンズが同一平面に配列されている請求項３記載の照明装置。
5. 上記複数のレンズから波長の異なる光が照射されるようになした請求項４記載の照明装置。
   

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