JP2007220465A - Ｌｅｄ照明灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、照明とインテリアの両方の機能を兼ね備えたＬＥＤ照明灯具を実現することにある。
【解決手段】ヒートシンク３上に、複数個のＬＥＤチップ１が実装された配線基板２と、透明または半透明の樹脂材料で形成され、一方の端部が閉口部７となる略円筒形状のレンズホルダ５とがヒートシンク３上に取り付けられており、前記レンズホルダ５の閉口部７には下方に位置するＬＥＤチップ１の光軸Ｘを中心軸とし、配線基板２の上方に向けて外側に傾斜した内周面８を有する複数のレンズ嵌合孔９が設けられている。そして、夫々のレンズ嵌合孔９には下側にＬＥＤチップ１を覆うように凹部１１が形成された集光レンズ１０が嵌合され、透明または半透明の樹脂材料で形成され、レンズホルダ５に固定された化粧板１４によって係止されている。
【選択図】図２

Description

本発明はＬＥＤ照明灯具に関するものであり、詳しくは、照明とインテリアの両方の機能を兼ね備えたＬＥＤ照明灯具に関する。

従来、ＬＥＤを光源とする照明灯具には図８に示すようなものが提案されている。それは、ＬＥＤチップ５０が載設され、且つ該ＬＥＤチップ５０の上方に波長変換部材５１が配置されたＬＥＤパッケージ５２が配線基板５３上に実装されている。

更に、屈曲部５４、ガイド部５５、湾曲部５６および爪５７からなるレンズ保持具５８が、ガイド部５５をＬＥＤパッケージ５２の外郭に嵌合した状態で配線基板５３上に接着・固定されている。レンズ保持具５８はアルミ、銅等の金属、又はアクリル、ポリカーボネート等の樹脂で構成されている。

そして、配線基板５３の上方に向かって外側に開いた湾曲部５６の内部にはＬＥＤと光軸Ａを略一致させると共に、波長変換部材５１が配置された位置を略焦点とするハイブリッドレンズ（複合非球面レンズ）５９が保持され、突起状の爪５７によって固定されている（例えば、特許文献１参照。）。

そこで、ＬＥＤ照明灯具をこのような構成にすることによって、配線基板５３をレンズ保持具５８の湾曲部５６の最大径よりも小さくできると共に、配線基板５３に実装する電子部品６０をレンズ保持具５８の湾曲部５６の下方に位置させることができるため、灯具の小型化が実現できるというものである。

また、保持したハイブリッドレンズ５９の側面と対向するレンズ保持具５８の湾曲部５６の内面を鏡面とすることによって、ＬＥＤ光源から発せられてハイブリッドレンズ５９の側面に至った光のうち、該側面で全反射されずに透過した漏光をレンズ保持具５８の湾曲部５６の鏡面で正反射させてハイブリッドレンズ５９内に再入射させて照明光として利用できるため、ＬＥＤ光源から発せられた光の照明に対する利用効率を向上させることができるというものである。
特開２００５−１５８９６３号公報

ところで、近年、ＬＥＤ照明灯具は照明としての機能と共にインテリアとしての機能も兼ね備えることが求められてきている。灯具にインテリアとしての装飾性を持たせるためには、照明に寄与しない光の見え方を考慮した配光のデザインが重要なポイントとなるが、その点、上記従来のＬＥＤ照明灯具は、照明に対する光の利用効率の向上のみを追求しているために照明設計にインテリアとしての要素が欠けている。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、照明とインテリアの両方の機能を兼ね備えたＬＥＤ照明灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、所定の間隔で複数のＬＥＤチップが実装された基板と、
透明または半透明の樹脂部材で形成され、前記基板のＬＥＤチップ実装側の基板面上または基板上方に位置する部分に前記夫々のＬＥＤチップの光軸を略中心軸とするレンズ嵌合孔が設けられているレンズホルダと、
透明または半透明の樹脂部材で形成され、前記レンズホルダの少なくとも一部を覆うように配設されていると共に、前記夫々のＬＥＤチップの光軸を略中心軸とする窓孔部が設けられている化粧板と、
前記夫々のレンズ嵌合孔に嵌合されたレンズと、を備えていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記レンズ嵌合孔は、前記基板の上方に向けて延びる略円柱形状または、前記基板の上方に向けて外側に傾斜した内周面を有する略円錐台形状であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記レンズは、前記基板の上方に向けて外側に傾斜した外周面を有する略円錐台形状であり、前記ＬＥＤチップと対向する面側に凹部を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記レンズは、外周面の一部にシボ加工、サンドブラスト加工、プリズムカット加工等のいずれかによる光散乱面が形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記化粧板は、着色樹脂で形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれか１項において、前記化粧板は、前記レンズホルダにフックを介して着脱自在に嵌合されていることを特徴とするものである。

本発明のＬＥＤ照明灯具は、
ＬＥＤチップ実装基板と、
透明または半透明の樹脂部材で形成され、前記基板のＬＥＤチップ実装側の基板面上または基板上方に位置する部分のＬＥＤチップに対応する位置にレンズ嵌合孔が設けられたレンズホルダと、
透明または半透明の樹脂部材で形成され、前記レンズホルダの少なくとも一部を覆うように配設されていると共に、前記ＬＥＤチップに対応する位置に窓孔部が設けられた化粧板と、
前記レンズ嵌合孔に嵌合されたレンズと、を備えている。

そのため、ＬＥＤ光源から発せられた光のうち、レンズの光出射面から外部に出射する光以外の光（照明に寄与しない漏光）は、透明または半透明のレンズホルダ内および化粧板内を導光されて外部に出射されることになる。

そこで、ＬＥＤ照明灯具の点灯時の見え方は、レンズの光出射面のみならず灯具全体が光って見えることになり、照明機能と共にインテリア的な雰囲気を醸し出すものとなる。
という優れた効果を奏するものである。

照明とインテリアの両方の機能を兼ね備えたＬＥＤ照明灯具を実現する目的を、ＬＥＤ光源を透明または半透明の樹脂材料からなるレンズホルダおよび化粧板で囲むことにより可能にした。

図１は本発明のＬＥＤ照明灯具に係わる実施例１の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

複数個のＬＥＤチップ１が、絶縁基材の一方の面又は両面に配線パターンが形成された配線基板２に所定の間隔を保って実装されている。ここで使用されるＬＥＤチップ１は、下側にダイボンディング用電極、上側にワイヤボンディング用電極を設けたベアチップ、又は下側に金属バンプを形成したフリップチップのどちらでもよい。

配線基板２は熱の良導体であるアルミニウム、銅等の金属ブロックからなるヒートシンク３にネジ４を介して取り付けられている。

ヒートシンク３の上記配線基板２が取り付けられた面にはさらに、一方が開口部６、他方が閉口部７である略円筒形状のレンズホルダ５が取り付けられている。レンズホルダ５は透明または半透明の樹脂材料で形成されており、閉口部７には下方に位置する夫々のＬＥＤチップ１の光軸Ｘを略中心軸とし、配線基板２の上方に向けて外側に傾斜した内周面８を有する複数のレンズ嵌合孔９が設けられ、開口端部の端面１８がヒートシンク３にネジ４を介して固定されている。

レンズホルダ５に設けられた夫々のレンズ嵌合孔９には、集光レンズ１０が嵌合されている。集光レンズ１０は下側にＬＥＤチップ１を覆うように凹部１１が形成され、外周面１２は下方に位置するＬＥＤチップ１の光軸Ｘを略中心軸とし、凹部１１開口縁部から配線基板２の上方に向けて外側に傾斜しており、レンズホルダ５のレンズ嵌合孔９の内周面８と略同一の形状・寸法を有している。集光レンズ１０の上側外周面１２には半径方向外側に延びたフランジ部１３が形成されている。

更に、レンズホルダ５に該レンズホルダ５と同様に透明または半透明の樹脂材料で形成された化粧板１４が嵌合され、ネジを介して固定されている。このとき、集光レンズ１０はフランジ部１３の上面が化粧板１４によって係止されている。

また、化粧板１４には下方に位置する夫々のＬＥＤチップ１の光軸Ｘを略中心軸とする複数の窓孔部２７が設けられている。

このような構成のＬＥＤ照明灯具は、ＬＥＤ光源から発せられた光の大部分は上方に位置する集光レンズ１０の凹部１１の内底面１５および内周面１６から集光レンズ１０内に入射する。但し、ＬＥＤ光源から発せられた光の約４％は凹部１１の内底面１５および内周面１６の表面反射によってＬＥＤ側に戻り、照明に寄与しない光となる。

光源から発せられて集光レンズ１０内に入射した光は、該集光レンズ１０内を導光されて直接集光レンズ１０の光出射面１７に至るものと、集光レンズ１０内を導光中に集光レンズ１０の外周面１２で全反射されて間接的に集光レンズ１０の光出射面１２に至るものがある。

このような光路を経て集光レンズ１０の光出射面１７に至った光の大部分は、光出射面１７から外部に出射される。但し、光出射面１７に至った光の約４％は光出射面１７の表面反射によって集光レンズ１０内に戻り、集光レンズ１０内で全反射を何度か繰り返して光出射面１７以外の面から外部に出射され、照明に寄与しない光となる。

このように、ＬＥＤ光源から発せられた光のうち、集光レンズ１０の光出射面１７から外部に出射する光以外の光（照明に寄与しない漏光）は、透明または半透明のレンズホルダ５内および化粧板１４内を導光されて外部に出射されることになる。

そこで、上記ＬＥＤ照明灯具の点灯時の見え方は、集光レンズ１０の光出射面１７のみならず灯具全体が光って見えることになり、照明機能と共にインテリア的な雰囲気を醸し出すものとなる。

図３は本発明のＬＥＤ照明灯具に係わる実施例２の断面図である。

実施例２において、ＬＥＤチップ１を実装した配線基板２がレンズホルダ５の開口端部の端面１８まで延びており、配線基板２とレンズホルダ５がネジ４を介してヒートシンク３に共締めされている点、およびレンズホルダ５の閉口部７の上側外周面には半径方向外側に延びた係合部１９が形成され、化粧板１４の外縁部には下方に延びる断面略コ字状のフック部２０が形成されており、レンズホルダ５の係合部１９に化粧板１４のフック部２０を係合することによってレンズホルダ５と化粧板１４とを一体化している点、以外は構成および光学系に関して上記実施例１と同様である。よって、ここでは説明を省略する。

但し、この場合、化粧板１４はレンズホルダ５にフック部２０を介して着脱自在に嵌合されており、化粧板１４の交換が容易に行なえるようになっている。

図４は本発明のＬＥＤ照明灯具に係わる実施例３の断面図である。

複数個のＬＥＤチップ１が、絶縁基材の一方の面又は両面に配線パターンが形成された配線基板２に所定の間隔を保って実装されている。ここで使用されるＬＥＤチップ１は、下側にダイボンディング用電極、上側にワイヤボンディング用電極を設けたベアチップ、又は下側に金属バンプを形成したフリップチップのどちらでもよい。

配線基板２は熱の良導体であるアルミニウム、銅等の金属ブロックからなるヒートシンク３にネジ４を介して取り付けられている。

ヒートシンク３の上記配線基板２が取り付けられた面にはさらに、両端部を開口とする略円筒状の複数のレンズホルダ２１が取り付けられている。レンズホルダ２１は透明または半透明の樹脂材料で形成され、夫々のＬＥＤチップ１の光軸Ｘを略中心軸とする略円柱状のレンズ嵌合孔２８が設けられており、夫々のレンズ嵌合孔２８はＬＥＤチップ１を包囲していると共に、上側端部の内側円周方向にフランジ部嵌合溝２２が設けられている。

レンズホルダ２１の夫々のレンズ嵌合孔２８内には、集光レンズ１０がフランジ部嵌合溝２２に該集光レンズ１０の上側外周面１２に形成された半径方向外側に延びるフランジ部１３が嵌合された状態で支持されている。集光レンズ１０はまた、下側にＬＥＤチップ１を覆うように凹部１１が形成され、外周面１２は下方に位置するＬＥＤチップ１の光軸Ｘを略中心軸とし、凹部１１開口縁部から配線基板２の上方に向けて外側に傾斜している。

更に、配線基板２と透明または半透明の樹脂材料で形成された化粧板１４がネジ４を介してヒートシンク３に共締めされており、レンズホルダ２１が化粧板１４によって係止されている。

また、化粧板１４には下方に位置する夫々のＬＥＤチップ１の光軸Ｘを略中心軸とする複数の窓孔部２７が設けられている。

このような構成のＬＥＤ照明灯具においても、集光レンズ１０の光出射面１７から外部に出射される照明光と、光出射面１７以外の部分から外部に出射される漏光とが存在することになり、ＬＥＤ照明灯具の点灯時の見え方は、上記実施例１および実施例２と同様に、集光レンズ１０の光出射面１７のみならず灯具全体が光って見えることになり、照明機能と共にインテリア的な雰囲気を醸し出すものとなる。

なお、実施例１〜実施例３を構成する集光レンズ１０を、図５に示すように集光レンズ１０の外周面１２の下側（ＬＥＤチップ側）にシボ加工、サンドブラスト加工等の粗面処理を施したもの、またはプリズムカット面を形成したものとした。その結果、このような光散乱面を設けることにより、照射光の光量低下はあるものの意図的に漏光を多くしてＬＥＤ照明灯具をよりインテリア性の高いものにすることができる。

また、同様に実施例１〜実施例３を構成する化粧板を、赤、青、緑等の着色樹脂で形成することにより、白色光を発するＬＥＤを光源とした場合に、漏光をぼんやりとした様々な色調に見せることができる。

図６および図７は、本発明のＬＥＤ照明灯具を建物の天井に取り付けてダウンライトとして使用した状態を示すものである。

図６で示す取り付け方法は、両端部が開口された略円筒形状の一方の開口端部から半径方向外側に延びた鍔部２３と、前記鍔部２３と所定の間隔を隔てた位置に半径方向外側に延びた複数の押えバネ２４を有するベーゼル２５の、該ベーゼル２５内にＬＥＤ照明灯具２６を挿入し、ネジ４を介して固定する。

そして、天板をベーゼル２５の鍔部２３と押えバネ２４とで挟み込むことによってＬＥＤ照明灯具を天井に取り付けることができる。

このとき、ベーゼル２５に対してＬＥＤ照明灯具２６の位置を調整する場合は、ベーゼル２５にＬＥＤ照明灯具２６をネジ止めするときのベーゼル２５のネジ孔は長孔になっており、緩めたネジを長孔内をスライドさせ、ＬＥＤ照明灯具２６が所望する位置になったところでネジ締めすることによってＬＥＤ照明灯具２６の位置決めおよび固定がなされる。

図７は、本発明のＬＥＤ照明灯具を建物の天井に取り付けてダウンライトとして使用した他の状態を示すものである。

この取り付け方法は、図６で示した取り付け方法で使用されていたベーゼルの替わりに、レンズホルダ５に鍔部２３を設けたものであり、天板をレンズホルダ５の鍔部２３と押えバネ２４とで挟み込むことによってＬＥＤ照明灯具２６を天井に取り付けるようにしたものである。この場合、ＬＥＤ照明灯具２６の位置は調整することができないが、ベーゼルが不要な分、部品点数が削減できて取り付けコストを抑制することができる。

本発明のＬＥＤ照明灯具に係わる実施例１の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明のＬＥＤ照明灯具に係わる実施例２の断面図である。 本発明のＬＥＤ照明灯具に係わる実施例３の平面図である。 本発明のＬＥＤ照明灯具の実施例を構成する集光レンズの断面図である。 本発明のＬＥＤ照明灯具の取り付け方法を示す断面図である。 本発明のＬＥＤ照明灯具の他の取り付け方法を示す断面図である。 従来例を示す断面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤチップ
２ 配線基板
３ ヒートシンク
４ ネジ
５ レンズホルダ
６ 開口部
７ 閉口部
８ 内周面
９ レンズ嵌合孔
１０ 集光レンズ
１１ 凹部
１２ 外周面
１３ フランジ部
１４ 化粧板
１５ 内底面
１６ 内周面
１７ 光出射面
１８ 端面
１９ 係合部
２０ フック部
２１ レンズホルダ
２２ フランジ部嵌合溝
２３ 鍔部
２４ 押えバネ
２５ ベーゼル
２６ ＬＥＤ照明灯具
２７ 窓孔部
２８ レンズ嵌合孔

Claims (6)

1. 所定の間隔で複数のＬＥＤチップが実装された基板と、
   透明または半透明の樹脂部材で形成され、前記基板のＬＥＤチップ実装側の基板面上または基板上方に位置する部分に前記夫々のＬＥＤチップの光軸を略中心軸とするレンズ嵌合孔が設けられているレンズホルダと、
   透明または半透明の樹脂部材で形成され、前記レンズホルダの少なくとも一部を覆うように配設されていると共に、前記夫々のＬＥＤチップの光軸を略中心軸とする窓孔部が設けられている化粧板と、
   前記夫々のレンズ嵌合孔に嵌合されたレンズと、を備えていることを特徴とするＬＥＤ照明灯具。
2. 前記レンズ嵌合孔は、前記基板の上方に向けて延びる略円柱形状または、前記基板の上方に向けて外側に傾斜した内周面を有する略円錐台形状であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯具。
3. 前記レンズは、前記基板の上方に向けて外側に傾斜した外周面を有する略円錐台形状であり、前記ＬＥＤチップと対向する面側に凹部を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明灯具。
4. 前記レンズは、外周面の一部にシボ加工、サンドブラスト加工、プリズムカット加工等のいずれかによる光散乱面が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明灯具。
5. 前記化粧板は、着色樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明灯具。
6. 前記化粧板は、前記レンズホルダにフックを介して着脱自在に嵌合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明灯具。

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