JP2008016412A - 照明装置用のリフレクタ及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光ダイオードと、発光ダイオードからの光を出射させるリフレクタ4とを具備してなり、リフレクタ4には、回転放物面が二分割されてなる一対の半回転放物面42aと、一対の半回転放物面42aの間に配置された放物柱面42bと、を少なくとも有する反射面42が備えられ、反射面42にそれぞれ、複数の発光ダイオードが備えられていることを特徴とする照明装置1を採用する。
【選択図】図1
Description
従来の照明装置は、光源としての発光ダイオードと、発光ダイオードからの光を集光して効率良く出射させるリフレクタとから概略構成されている。ところで発光ダイオードは、従来の電球型の光源と比べて小型で占有体積が小さいことから、1つのリフレクタに複数の発光ダイオードを配設させることが可能とされている。そこで、照明装置の出力向上を目的として、1つのリフレクタに複数の発光ダイオードを配設させた照明装置が検討されている。
[1]回転放物面が二分割されてなる一対の半回転放物面と、前記一対の半回転放物面の間に配置された放物柱面と、を少なくとも有する反射面が備えられていることを特徴とする照明装置用のリフレクタ。
[2]前記一対の半回転放物面と前記放物柱面とが相互に連続していることを特徴とする前項1に記載の照明装置用のリフレクタ。
[3]前記反射面が複数備えられていることを特徴とする前項1または前項2に記載の照明装置用のリフレクタ。
[4]複数の発光ダイオードと、前記の各発光ダイオードからの光を出射させるリフレクタとを具備してなり、前記リフレクタには、回転放物面が二分割されてなる一対の半回転放物面と、前記一対の半回転放物面の間に配置された放物柱面と、を少なくとも有する反射面が備えられていることを特徴とする照明装置。
[5]発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を出射させるリフレクタとを具備してなり、前記リフレクタには、回転放物面が二分割されてなる一対の半回転放物面と、前記一対の半回転放物面の間に配置された放物柱面と、を少なくとも有する反射面が複数備えられ、前記の各反射面にそれぞれ、複数の発光ダイオードが備えられていることを特徴とする照明装置。
[6]前記一対の半回転放物面と前記放物柱面とが相互に連続していることを特徴とする前項4または前項5に記載の照明装置。
[7]前記の各発光ダイオードが、前記一対の半回転放物面の焦点同士を結ぶ直線上に配置されていることを特徴とする前項4ないし前項6のいずれかに記載の照明装置。
[8]前記の各発光ダイオードが、等間隔に配置されていることを特徴とする前項4ないし前項7のいずれかに記載の照明装置。
[9]前記の各発光ダイオードが、前記一対の半回転放物面の各焦点と、前記放物柱面の焦点とにそれぞれ配置されていることを特徴とする前項4ないし前項8のいずれかに記載の照明装置。
[10]前記の各発光ダイオードを覆う蛍光体含有透明樹脂が備えられていることを特徴とする前項4ないし前項9のいずれかに記載の照明装置。
[11]前記の各発光ダイオードが相互に並列に接続されていることを特徴とする前項4ないし前項10のいずれかに記載の照明装置。
また、本発明によれば、光量が大きく、しかも各発光ダイオードからそれぞれ出射された光を効率良く集光して出射することが可能な照明装置を提供できる。
図1には、本実施形態の照明装置の一例を斜視図で示し、図2には図1に示す照明装置の平面模式図を示し、図3には図2のA−A’線に対応する断面模式図を示す。また、図4には図2のA−A’線に対応する拡大断面模式図を示し、図5には図2のB−B’線に対応する拡大断面模式図を示す。更に図6には、図1〜図5の照明装置に備えられたリフレクタの平面模式図を示し、図7には、図6のC−C’線に対応する断面模式図を示し、図8には、図7のD−D’線に対応する断面模式図を示す。
回路基板2は、アルミニウムからなる基板本体21と、基板本体21上に積層された絶縁層22と、絶縁層22上に形成されたCu等の導体からなる配線パターン23とから概略構成されている。また、この回路基板2は、その一辺2a側がリフレクタ4から突き出されており、これにより回路基板2の表面の一部が露出されている。
また、配線パターン23は、一対の取出電極パターン23a、23aと、各取出電極パターン23aの一端側から回路基板2のほぼ中央に向かって延在する6本の端子電極パターン23bとから構成されている。各端子電極パターン23bには、3つの発光ダイオード3がそれぞれ接続されており、これにより各発光ダイオード3が相互に並列に接続されている。また、各取出電極パターン23aの他端側は、回路基板2の一辺2a側に延在して露出しており、この露出部分が外部端子23cになっている。
また、発光ダイオード3は、モールド成型された蛍光体含有透明樹脂体5(蛍光体含有透明樹脂)によって完全に被覆されており、発光ダイオード3から出射された光が全て蛍光体含有透明樹脂体5に入射するように構成されている。この構成によりたとえば、発光ダイオード3として青色発光ダイオードを用い、蛍光体含有透明樹脂に含まれる蛍光体として黄色蛍光体を用いることで、白色光を出射できるようになっている。発光ダイオード3の配置に関する詳細な説明は後述する。
ここで半回転放物面42aとは、いわゆる回転放物面が、その回転中心軸を含む平面によって二分割されてなる面である。また、この半回転放物面42aは、図7に示すように、y=ax2の式(ただしaは1/10〜1の範囲であり、より好ましくは1/3である)で表される放物曲線L1に沿って形成された面である。
また、放物柱面42bは、図8に示すように、y=bx2の式(ただしbはaと同じ値であって1/10〜1の範囲であり、より好ましくは1/3である)で表される放物曲線L2に沿って形成された略帯状の面である。放物柱面42bの幅wは、発光ダイオード3のサイズ及び発光ダイオード3同士の間隔によって適宜設定されるが、例えば1mm角のサイズの発光ダイオードを使用した場合は1.0mm〜2.5mmの範囲に設定することが好ましい。
次に、放物柱面42bに対応する焦点F3が存在する。この焦点F3は、他の2つの焦点F1、F2を結ぶ線分(直線)L3の中点に位置している。
以上のように、各発光ダイオード3は、一対の半回転放物面42aの焦点F1、F2同士を結ぶ直線L3上に等間隔に配置されており、3つのうち2つの発光ダイオードが半回転放物面42aの各焦点F1、F2に配置され、残りの1つが放物柱面42bの焦点F3に配置される。
各発光ダイオード3の間隔は、発光ダイオード3のサイズによって適宜設定されるが、例えば1mm角のサイズの発光ダイオードを使用した場合の各ダイオードの間隔は0.5mm〜1.5mmの範囲に設定することが好ましい。
また、一対の半回転放物面42aと放物柱面42bとが相互に連続しているので、半回転放物面42aと放物柱面42bとの境界で光が乱反射することがなく、光を効率良く出射させることができる。
更に、各発光ダイオード3が、半回転放物面42aの焦点F1、F2同士を結ぶ直線L3上に配置されているので、発光ダイオード3の位置決めを容易に行うことができる。
更にまた、各発光ダイオード3が等間隔に配置されているので、発光ダイオード3の位置決めをより容易に行うことができる。
更に、各発光ダイオード3を覆う蛍光体含有透明樹脂が備えられているので、発光ダイオードの発光色と蛍光体の色との組合せによって、様々な色の光を発光させることができる。
更にまた、各発光ダイオード3が相互に並列に接続されているので、1つの発光ダイオードが不具合を起こして消灯したとしても、他の発光ダイオードには何ら影響を与えることなく、照明装置1自体の点灯状態を維持することができる。
図9には、本実施形態の照明装置の別の例を斜視図で示し、図10に、図9に示す照明装置の平面模式図を示し、図11には、図10のE−E’線に対応する断面模式図を示し、図12には、図10のF−F’線に対応する断面模式図を示す。
また、図13には、図9〜図12に示す照明装置に備えられた回路基板の平面模式図を示し、図14には、図13に示す回路基板の一部を拡大平面模式図で示し、図15には、図14のG−G’線に対応する断面模式図を示し、図16には、図14のH−H’線に対応する断面模式図を示し、図17には、回路基板の別の一部を拡大平面模式図で示す。
また、リフレクタ本体141には、一対の切欠部141dが設けられており、この切欠部141dによって回路基板102の一部が露出されている。
半回転放物面及び放物柱面を規定する放物曲線は、先の照明装置1の場合と同様に、y=ax2及びy=bx2(ただしa及びbは1/10〜1の範囲であり、より好ましくは1/3である)で表される。放物柱面の幅は、発光ダイオード103のサイズ及び発光ダイオード103同士の間隔によって適宜設定されるが、例えば1.0mm〜2.5mmの範囲に設定することが好ましい。また、リフレクタ本体141の厚みは、換言すると光の出射方向に沿う反射面142の高さは、発光ダイオード103のサイズ及び発光ダイオード103同士の間隔によって適宜設定されるが、例えば1mm角のサイズの発光ダイオードを使用した場合、5.0mm〜20.0mmの範囲に設定することが好ましい。
また、反射面142の焦点と発光ダイオード103との配置関係についても、先の照明装置1の場合とほぼ同様である。
また、配線パターン123は、一対の取出電極パターン123aと、各取出電極パターン123aから延在する10組の端子電極パターン群123bとから構成されている。各取出電極パターン123aの一端側は、リフレクタ104の切欠部141dに対応する位置に配置されて露出されており、この露出部分が外部端子123cになっている。
端子電極パターン群123bにはそれぞれ、3本の端子電極パターン123b1〜b3が含まれており、端子電極パターン123b1〜b3は相互に平行に延在している。また、一組の端子電極パターン群123bには、発光ダイオードの接続箇所がそれぞれ3カ所設けられている。この接続箇所には端子電極パターン123b1〜b3が端部が位置している、そして、ワイヤボンディング103aを介して各端部と発光ダイオードの正電極及び負電極とが接続されている。以上の構成によって、一組の端子電極パターン群123bには3つの発光ダイオード103が相互に並列接続されるようになっている。
また、図17に示すように、端子電極パターン群123bと一方の取出電極パターン123aとの間には、電流値調整用のチップ抵抗123cが配設されており、このチップ抵抗123cによって3つ一組の発光ダイオード103の出力電力を均等にするように調整されている。
また、発光ダイオード103は、モールド成型された蛍光体含有透明樹脂体105(蛍光体含有透明樹脂)によって完全に被覆されており、発光ダイオード103から出射された光が全て蛍光体含有透明樹脂体105に入射するように構成されている。この構成によりたとえば、発光ダイオード103として青色発光ダイオードを用い、蛍光体含有透明樹脂に含まれる蛍光体として黄色蛍光体を用いることで、白色光を出射できるようになっている。
また、蛍光体を使用しない赤〜緑色を発光するダイオード、例えばGaAlInP系や、GaP等の発光ダイオードでも同様な効果が得られる。
一対の半回転放物面と、各半回転放物面の間に配置された放物柱面とからなる反射面を有するリフレクタを用意し、このリフレクタを、発光ダイオードが備えられた回路基板上に設置することによって、図1に示すような実験例1の照明装置を製造した。
半回転放物面及び放物柱面を区画する放物線はy=(1/3)x2の式で表される曲線とした。また、半回転放物面の拡径側における半径は6mmとし、放物柱面の幅は12mmとし、半回転放物面及び放物柱面の各焦点は各放物面の頂点から各中心軸に沿って0.75mm離間した位置とし、この各焦点に3つの発光ダイオードをそれぞれ配置し、発光ダイオード同士の間隔はダイオードの中心位置を基準にして6.25mmとした。また発光ダイオードは、0.35mm角のチップ型素子であった。
放物柱面の幅を2mmとし、発光ダイオード同士の間隔をダイオードの中心位置を基準にして1mmとしたこと以外は上記実験例1と同様にして、実験例2の照明装置を製造した。
放物柱面の幅を1mmとし、発光ダイオード同士の間隔をダイオードの中心位置を基準にして0.5mmとしたこと以外は上記実験例1と同様にして、実験例3の照明装置を製造した。
半回転放物面及び放物柱面を区画する放物線をy=(1/2)x2の式で表される曲線とし、放物柱面の幅を1mmとし、発光ダイオード同士の間隔をダイオードの中心位置を基準にして0.5mmとし、半回転放物面及び放物柱面の焦点が各放物面の頂点から各中心軸に沿って0.5mm離間した位置としたこと以外は上記実験例1と同様にして、実験例4の照明装置を製造した。
回転放物面からなる反射面を有するリフレクタを用意し、このリフレクタを、発光ダイオードが備えられた回路基板上に設置することによって、実験例5の照明装置を製造した。
回転放物面を区画する放物線はy=(1/3)x2の式で表される曲線とした。また、回転放物面の拡径側における半径は6mmとし、回転放物面の焦点は放物面の頂点から中心軸に沿って0.75mm離間した位置とし、発光ダイオードはこの焦点を重心とする正三角形の各頂点に対応する位置に配置し、発光ダイオードと焦点との間隔は1.0mmとし、各発光ダイオード同士の間隔(正三角形の一辺の長さに相当)は√3mm(1.732mm)とした。
また、実験例1〜4では、照射面上における照射光の輝度が照射部分全体でほぼ同じ明るさであったのに対し、実験例5では、照射面上における照射光の輝度が照射部分の中心で暗くなり、光を均一に照射できないことがわかった。
Claims (11)
- 回転放物面が二分割されてなる一対の半回転放物面と、前記一対の半回転放物面の間に配置された放物柱面と、を少なくとも有する反射面が備えられていることを特徴とする照明装置用のリフレクタ。
- 前記一対の半回転放物面と前記放物柱面とが相互に連続していることを特徴とする請求項1に記載の照明装置用のリフレクタ。
- 前記反射面が複数備えられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置用のリフレクタ。
- 複数の発光ダイオードと、前記の各発光ダイオードからの光を出射させるリフレクタとを具備してなり、
前記リフレクタには、回転放物面が二分割されてなる一対の半回転放物面と、前記一対の半回転放物面の間に配置された放物柱面と、を少なくとも有する反射面が備えられていることを特徴とする照明装置。 - 発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を出射させるリフレクタとを具備してなり、
前記リフレクタには、回転放物面が二分割されてなる一対の半回転放物面と、前記一対の半回転放物面の間に配置された放物柱面と、を少なくとも有する反射面が複数備えられ、
前記の各反射面にそれぞれ、複数の発光ダイオードが備えられていることを特徴とする照明装置。 - 前記一対の半回転放物面と前記放物柱面とが相互に連続していることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の照明装置。
- 前記の各発光ダイオードが、前記一対の半回転放物面の焦点同士を結ぶ直線上に配置されていることを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれかに記載の照明装置。
- 前記の各発光ダイオードが、等間隔に配置されていることを特徴とする請求項4ないし請求項7のいずれかに記載の照明装置。
- 前記の各発光ダイオードが、前記一対の半回転放物面の各焦点と、前記放物柱面の焦点とにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項4ないし請求項8のいずれかに記載の照明装置。
- 前記の各発光ダイオードを覆う蛍光体含有透明樹脂が備えられていることを特徴とする請求項4ないし請求項9のいずれかに記載の照明装置。
- 前記の各発光ダイオードが相互に並列に接続されていることを特徴とする請求項4ないし請求項10のいずれかに記載の照明装置。
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