JP2006261049A - 多点光源ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、少なくとも寿命の短い蛍光体または蛍光体ユニットのみの交換が可能となり経済的で、しかも、散板等を配置することなく、演色性を向上させることができ、簡単な駆動回路により発光色を容易に変化させることができることを課題とする。
【解決手段】発光素子３は、全て同じ発光波長のものが使用され、蛍光体４は異なる種類のものが使用され、各発光素子３は、それぞれ複数の発光波長の異なる照明光を外部に照射する。そして、少なくとも前記蛍光体４が基板部２に着脱自在に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主として医療用照明器具、一般照明器具、液晶モニター、液晶ＴＶのバックライト用光源に使用することができるＬＥＤ等の発光素子を光源とした多点光源ユニットに関する。

近年、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする照明装置は、各種の分野で使用されている。かかる照明装置として、紫外線を放射するＬＥＤと、その紫外線を吸収して白色光を放出する蛍光体と有する光源ユニットを備えたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

また、他の照明装置として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）にそれぞれ発光するＬＥＤを複数個集積することより構成され、これらのＬＥＤの混光による白色照明具としたものもある（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−１５６５２６号公報 特開２００３−１００１０８号公報

前記特許文献１に記載の照明装置は、蛍光体が光源ユニットに一体的に構成されたものである。通常、蛍光体の寿命は、他の構成部品よりも短いのが一般的である。かかる照明装置は、蛍光体が不良となった場合に、光源ユニット全体を交換する必要があり、経済的ではない。

また、前記特許文献２に記載の光源ユニットは、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれが急峻な３波長スペクトルであるため、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの光色が色相分離してしまい、そのままでは色が混ざり難く均一性が劣ると共に、演色性も劣る。この結果、この均一性を向上させるために、ＬＥＤの前方に拡散板等を配置する必要があった。また、Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの駆動電圧が異なるため、駆動回路が複雑になる問題がある。

本発明は、少なくとも寿命の短い蛍光体または蛍光体ユニットのみの交換が可能となり経済的で、しかも、散板等を配置することなく、均一性を向上させることができ、また、演色性も向上し、簡単な駆動回路により発光色を容易に変化させることができることを課題とする。

本発明の多点光源ユニットは、前記課題を解決するためになされたもので、複数の基板部と、各基板部に設けられたＬＥＤ等の発光素子と、該発光素子の光が透過するように、各発光素子の前方に配置された蛍光体とを備え、前記発光素子は同一の発光波長を有し、前記蛍光体は、前記発光素子の光を所定発光波長に変換可能で、しかも、前記蛍光体は、基板部に着脱自在に設けられていることにある。

また、本発明の多点光源ユニットは、基板部と、該基板部に設けられたＬＥＤ等の複数の発光素子と、該発光素子の光が透過するように、発光素子の前方に配置された複数の蛍光部を有する蛍光体ユニットとを備え、前記発光素子は同一発光波長を有し、前記蛍光体ユニットは、前記発光素子の光を複数の所定発光波長に変換可能で、しかも、前記蛍光体ユニットは、基板部に着脱自在に設けられていることにある。

しかも、前記発光素子は、前記基板部に着脱自在に設けられているのが好ましい。

また、前記発光素子は、紫外線を照射するＬＥＤからなり、しかも、前記蛍光体または蛍光部は、照明光を白色化するように、異なる波長に変換する複数種類のものからなる。

本発明の多点光源ユニットの発光素子は全て同じ発光波長のものであり、簡単な駆動回路により複数の発光波長の異なる照明光を外部に照射することが可能である。また、前記蛍光体または蛍光体ユニットは、基板部に着脱自在に設けられていることから、少なくとも寿命の短い蛍光体等の交換が可能となり経済的である。

本発明は、不良品となった蛍光体または蛍光体ユニットのみの交換が可能となるため、経済的となる。しかも、散板等を配置することなく、均一性を向上させるころができ、また、演色性も向上し、簡単な駆動回路により発光色を容易に変化させることができる。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明に係る実施の形態１を示し、図１は、光源ユニットの全体分解斜視図図、図２光源の断面図である。

光源ユニット１は、複数個の光源から構成されており、本実施の形態では、例えば4個の光源１Ａ〜１Ｄから構成されている。各光源１Ａ〜１Ｄは、光源基板部２と、発光素子としての例えば紫外線を照射するＵＶ−ＬＥＤからなる発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）３と、ＬＥＤ３の前方に配置される蛍光体４と、レンズ５とから構成されている。ＬＥＤ３は、全て同一の発光波長のものが採用されている。同一の発光波長とは、発光素子が紫外線を照射するＵＶ−ＬＥＤの場合に、紫外線領域の発光波長をいう。

光源基板部２は、前面視において矩形状を呈しており、その前面には、ＬＥＤ３および蛍光体４を着脱自在に収容するための凹部２１が形成されている。この凹部２１は、ＬＥＤ３を収容する小凹部２１ａと、蛍光体４を収容する大凹部２１ｂとからなる。なお、２２は、光源基板部２から突設されると共に、ＬＥＤ３に接続される電極である。

各蛍光体４は、図２に示すように透明の合成樹脂からなる基板４１と、この基板４１に蛍光体塗料を塗布してなる蛍光部４２からなるものである。蛍光体４は、各ＬＥＤ３に対応して４種類のものが設けられている。例えば、第１蛍光体４Ａは、ＬＥＤ３から紫外線が照射されるとＯ（橙）の波長に変換して照射光を照射する蛍光部４２を備える。第２蛍光体４Ｂは、ＬＥＤ３から紫外線が照射されるとＹ（黄）の波長に変換して照射光を照射する蛍光部４２を備える。第３蛍光体４Ｃは、ＬＥＤ３から紫外線が照射されるとＧ（緑）の波長に変換して照射光を照射する蛍光部４２を備える。第４蛍光体４Ｃは、ＬＥＤ３から紫外線が照射されるとＢ（青）の波長に変換して照射光を照射する蛍光部４２を備える。

各レンズ５は、透明の合成樹脂材料等から成形され、その背面部には、蛍光体４と光源基板部２を収納する収容部５１が形成されている。この収容部５１により蛍光体４と光源基板部２の前面および周面が被覆されている。また、この収容部５１の周縁には、光源基板部２の後部に着脱自在に嵌合する係合部５３が径内方向に突設されている。従って、各レンズ５は、この係合部５３を弾性力に抗して変形させることにより、光源基板部２との係合を解除し光源基板部２から取り外しできるようになっている。このように任意の光源１Ａ〜１Ｄのレンズ５を取り外すことにより、光源基板部２に収容された蛍光体４およびＬＥＤ３を交換することができる。

以上の構成からなる多点光源ユニット１は、図示省略のコントロール部から各光源１Ａ〜１ＤのＬＥＤ３に電流が供給されると、各ＬＥＤ３が点灯する。光源１ＡのＬＥＤ３による照射光は、第１蛍光体４Ａを励起透過し、Ｏの波長に変換される。光源１ＢのＬＥＤ３による照明光は、第２蛍光体４Ｂを励起透過し、Ｙの波長に変換される。光源１ＣのＬＥＤ３による照明光は、第３蛍光体４Ｃを励起透過し、Ｇの波長に変換される。光源１ＤのＬＥＤ３による照明光は、第４蛍光体４Ｄを励起透過し、Ｂの波長に変換される。このよに、四波長の照射光を外部に照射することで、全体の照射光を白色化できる。

図３〜図５に本発明の実施の形態２を示す。本実施の形態２の多点光源ユニット1は、全て同一の発光波長の複数個（本実施の形態では４個）のＬＥＤ３が着脱自在に取り付けられた光源基板部２Ａと、蛍光体ユニット４０と、単体のレンズユニット（レンズ）５Ａとから構成されている。

光源基板部２Ａの前面には、単数の大凹部２１ｃが形成され、さらにこの大凹部２１ｃの底面には、ＬＥＤ３に対応する個数の複数の小凹部２１ｄが形成されている。そして、各小凹部２１ｄには、ＬＥＤ３が着脱自在に収容され、大凹部２１ｃには、蛍光体ユニット４０が着脱自在に収容されている。

蛍光体ユニット４０は、透明の合成樹脂からなる基板４１と、この基板４１の前面に塗布された複数の蛍光部４２Ａ〜４２Ｄから構成されている。なお、蛍光部４２Ａ〜４２Ｄは、前記第１実施の形態と同様に、４種類の蛍光塗料が塗布されたものである。第１蛍光部４２Ａは、ＬＥＤ３から紫外線が照射されるとＯの波長に変換する。第２蛍光部４２Ｂは、紫外線が照射されるとＹの波長に変換する。第３蛍光部４２Ｃは、紫外線が照射されるとＧの波長に変換する。第４蛍光部４２Ｄは、紫外線が照射されるとＢの波長に変換する。

前記レンズユニット５Ａは、前記レンズ５と同様に収容部５１および係合部５３を有し、蛍光体ユニット４０を被覆するよに、係合部５３が光源基板部２Ａに着脱自在に嵌合されている。

かかる多点光源ユニット１は図５に示すように、ケーブル７を介してコントロール部８に接続されている。このコントロール部８は、例えば各光源の色を固定して点灯させる場合（図６（ａ）に示すように、各ＬＥＤ３を直列に接続したり、図６（ｂ）に示すように、並列に接続したりする場合）には、ＤＣ−ＤＣコンバータである。そして、コントロール部８から、各光源のＬＥＤ３に電流が供給されると各ＬＥＤ３が点灯する。

ＬＥＤ３からの照明光（紫外線）は、第１蛍光部４２Ａを励起透過し、Ｏの波長に変換される。ＬＥＤ３からの照明光は、第２蛍光部４２Ｂを励起透過し、Ｙの波長に変換される。ＬＥＤ３からの照明光は、第３蛍光部４２Ｃを励起透過し、Ｇの波長に変換される。ＬＥＤ３からの照明光は、第４蛍光部４２Ｄを励起透過し、Ｂの波長に変換される。このよに、四波長の照射光を外部に照射することで、全体の照射光を白色化することができる。

また、コントロール部８は、図６（Ｃ）に示すように、各ＬＥＤ３に流す電流値をそれぞれ制御して、ＲＧＢの混光比を変化することにより、発光色を変化させるコントロラーとすることも可能である。また、コントロラーにより、各ＬＥＤ３に流す電流のパルス幅を制御して、ＲＧＢの混光比を変化することにより、発光色を変化させるようにすることも可能である。

前記蛍光体ユニット４０およびＬＥＤ３を交換する場合には、レンズユニット５Ａを取り外す。そして、破損や寿命等で不良となった蛍光体ユニット４０およびＬＥＤ３を光源基板部２Ａから取り外し、新しい蛍光体ユニット４０等を光源基板部２Ａに収容し、端子を接続する。さらにレンズユニット５Ａを嵌合させることにより、蛍光体ユニット４０等の交換を容易且つ迅速に行え、交換に必要な部品だけを交換できるので、コストも安くなる。

図７は、本実施の形態２の変形例を示す。具体的には、レンズユニット５Ａの一側に出入開口５５が形成され、この出入開口５５から前記蛍光体ユニット４０をレンズユニット５Ａと光源基板部２Ａとの間に出し入れ自在に構成されている。

本実施の形態では、ＲをＯとＹとに分け、ＯＹＧＢの４波長の混色を採用しているが、単体の光源によりＲを照射することも可能である。かかる場合には、３個のＬＥＤで光源ユニットが構成されることになる。

本発明の多点光源ユニットは、レンズ（レンズユニット）により集光性も良好となり、ＬＥＤによる蛍光体励起のため、従来の複数個のＬＥＤを集積してなるものに比し、レンズを備えているにもかかわらず、色相分離が起こり難く混光が容易であり、その結果、拡散板が不要となる。また、ＵＶ−ＬＥＤによる蛍光体励起は、スペクトルが広範囲な発光をするため、演色性が良好である。

さらに、同一種類のＬＥＤを複数個駆動するため、駆動回路も簡易となり発光色の制御を簡単にできる。また、複数のＬＥＤを別個に制御することにより、白色の色温度可変や、フルカラー可変が容易である。

本発明の多点光源ユニットは、医療用照明器具として採用できる。特に、実施の形態２は光源をユニット化しているので、小型化が可能となる。本発明の多点光源ユニットを内視鏡用光源として使用した場合には、人体の内臓中の赤色の差異や、腫瘍などがはっきり見える。また、外科手術用光源として使用した場合には、前記効果に加え血管の動脈、静脈の違いがはっきり見える。さらに、前記多点光源ユニットを色温度可変器具に使用した場合には、使用者の精神状態に応じて、昼光色、昼白色、温白色などの切り換えができる。

その他、本発明の多点光源ユニットは、演色性・色再現性を求められる一般照明用光源、色を変化させる演出用照明用光源、液晶モニター、色の再現性が良い液晶ＴＶのバックライト用光源（色の再現性が良い）に最適である。

なお、前記蛍光体１１は上記実施形態のものに限定されず、塗設したものではなく板状のもの等を用いてもよい、板状のものと塗設したものの組み合わせ等であってもよい。また、発光素子は、ＵＶ−ＬＥＤ以外にも、紫ＬＥＤや青ＬＥＤ等、蛍光体を励起させることができるものであっても良い。

また、本発明の多点光源ユニットは、レンズ（レンズユニット）は必ずしも備える必要はなく、レンズに換えて透明の保護カバーを着脱自在に設けたものであってもよい。

本発明の実施形態１の全体を示す分解斜視図である。 同光源の断面図である。 本発明の実施形態２の全体を示す分解斜視図である。 同光源ユニットの断面図である。 同使用例を示す側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、光源ユニットの回路図である。 本発明の実施形態２の変形例を示し、（ａ）は蛍光体ユニットを装着した状態の斜視図、（ｂ）は蛍光体ユニットを取り出す状態の斜視図である。

符号の説明

２、２Ａ 光源基板部（基板部）
３ ＵＶ−ＬＥＤ（発光素子）
４ 蛍光体
５ レンズ
５Ａ レンズユニット
４０ 蛍光体ユニット

Claims (4)

1. 複数の基板部と、各基板部に設けられたＬＥＤ等の発光素子と、該発光素子の光が透過するように、各発光素子の前方に配置された蛍光体とを備え、前記発光素子は同一の発光波長を有し、前記蛍光体は、前記発光素子の光を所定発光波長に変換可能で、しかも、前記蛍光体は、基板部に着脱自在に設けられていることを特徴とする多点光源ユニット。
2. 基板部と、該基板部に設けられたＬＥＤ等の複数の発光素子と、該発光素子の光が透過するように、発光素子の前方に配置された複数の蛍光部を有する蛍光体ユニットとを備え、前記発光素子は同一発光波長を有し、前記蛍光体ユニットは、前記発光素子の光を複数の所定発光波長に変換可能で、しかも、前記蛍光体ユニットは、基板部に着脱自在に設けられていることを特徴とする多点光源ユニット。
3. 前記発光素子は、前記基板部に着脱自在に設けられている請求項１または２に記載の多点光源ユニット。
4. 前記発光素子は、紫外線を照射するＬＥＤからなり、しかも、前記蛍光体または前記蛍光部は、照明光を白色化するように、異なる波長に変換する複数種類のものからなる請求項１〜３の何れかに記載の多点光源ユニット。

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