JP2008218184A

JP2008218184A - 光源ユニット

Info

Publication number: JP2008218184A
Application number: JP2007053741A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Osawa; 滋大澤; Toshiya Tanaka; 敏也田中; Kozo Ogawa; 光三小川; Aiko Takahashi; 愛子高橋
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】複数個の固体発光素子を用いて照度を上げることができる光源ユニットを提供することである。
【解決手段】
中心軸１５から偏心した位置に集光レンズの中心軸１４を含む分割体１２Ａが中心軸１５を中心とした回転対称状に複数配設されるように形成された複合レンズ１２と、固体発光素子１６が集光レンズ分割体１２Ａの中心光軸にほぼ対向するように配列された光源部１３とを備える。これにより、複数個の固体発光素子１６からの光を集光して外部に出射でき照度を上げることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体発光素子を光源とする光源ユニットに関する。

固体発光素子、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光効率の向上により、一般照明用あるいは装飾用の光源としてＬＥＤを採用する電球形ランプ、点灯ユニット、照明器具が商品化されてきている。特に、電球代替えを目的とした電球口金付きで内部に点灯回路を設けた一体型の電球形ＬＥＤランプの開発が行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３１３７１７号公報

しかし、電球代替えを狙った電球形ランプの場合、光源として例えば複数のパワーＬＥＤを使用しても数Ｗ程度であり、まだ電球の明るさを確保するのが難しいレベルであり、主としてＬＥＤ電球形ランプは装飾用途として製品化されてきている。一方、ＬＥＤは指向性が強くスポットライトなどの用途としては電球代替光源として適しているが、一般電球のような配光を得て照度も保つためには複数のＬＥＤを採用し、ランプ全体を光らせる必要がある。そうした場合には、ＬＥＤの使用数が増え高価となり、また電流の配光を得るための拡散部を通すので光の効率が悪くなる。
本発明の目的は、複数個の固体発光素子を用いて照度を上げることができる光源ユニットを提供することである。

請求項１の発明に係わる光源ユニットは、中心軸から偏心した位置に集光レンズの中心軸を含む分割体が前記中心軸を中心とした回転対称状に複数配設されるように形成された複合レンズと；固体発光素子が前記集光レンズの分割体の中心光軸にほぼ対向するように配列された光源部と；を備えたことを特徴とする。

複合レンズとは、中心軸から偏心した位置を回転軸として回転させて形成される集光レンズの分割体であり、この複合レンズの集合レンズ分割体の中心軸は、回転軸の中心から偏心した位置を半径とする円周上に形成される。また、固体発光素子は、発光ダイオードＬＥＤ、有機ＥＬ(electroluminescence)、無機ＥＬ等である。

固体発光素子が集光レンズの分割体の中心光軸にほぼ対向するとは、固体発光素子の光軸が集光レンズ分割体の中心軸の近傍となるように固体発光素子を面配列することをいう。集光レンズ分割体の中心軸は、回転軸の中心からの偏心した位置を半径とする円周上に形成されるので円周上の線位置である。従って、この線位置に複数個の固体発光素子を面配列する。また、固体発光素子の数をさらに増やす場合には、円周上の線位置の近傍に固体発光素子を面配列する。

複合レンズの集光レンズ分割体の表面は、少なくとも固体発光素子側に形成されていればよく、反対側（光出射方向）は集光レンズ分割体表面の集合体であってもよく、集光レンズ分割体とは別の単レンズまたは複合レンズの表面であってもよい。

請求項２の発明に係わる光源ユニットは、請求項１の発明において、前記集光レンズ分割体にファセットが形成されるように各分割体の表面を区画する溝が形成されていることを特徴とする。

ファセットとは回転曲面体である集光レンズ分割体の中心から半径方向に切り込み状の溝を設けること等によって集光レンズ分割体を溝によって区画されることによって形成された曲面状の分割面である。これにより、集光レンズ分割体の少なくとも固体発光素子側の表面は複数個の曲面部の多面体構造となる。

請求項１の発明によれば、固体発光素子の光軸が集光レンズ分割体のレンズの中心軸にほぼ一致するように複数個の固体発光素子を配列するので、複数個の固体発光素子からの光を集光して外部に出射でき照度を上げることができる。

請求項２の発明よれば、固体発光素子からの光は各々のファセット間に形成された溝を通って出射される際に集光された固体発光素子の出射光が混ざり合うので、固体発光素子のバラツキによる色むらを防止でき、照射面輝度の均斉度を向上させることができる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係わる光源ユニット１１の説明図であり、図１（ａ）は光源ユニット１１の断面図、図１（ｂ）は光源ユニット１１の光源部の平面図、図２は本発明の第１の実施の形態に係わる光源ユニット１１の正面図である。

図１（ａ）に示すように、光源ユニット１１は複合レンズ１２と光源部１３とから構成される。複合レンズ１２は、集光レンズ（例えば凸レンズ）の中心軸１４から偏心した位置、例えば複合レンズ１２の中心軸１５を回転軸として回転させて形成された回転曲面体である。この複合レンズ１２に形成される集光レンズ分割体１２Ａの中心軸１４は、図１（ｂ）に示すように、回転軸である複合レンズ１２の中心軸１５からの偏心した位置を半径とする円周上に形成される。光源部１３は平面状に形成され、複数個の固体発光素子１６が複合レンズ１２に形成される集光レンズ分割体１２Ａの中心軸１４上に面配列されて光源部１３は構成される。固体発光素子１６は、発光ダイオードＬＥＤ、有機ＥＬ(electroluminescence)、無機ＥＬ等である。

すなわち、複数個の固体発光素子１６は、平面状に形成された光源部１３の集光レンズ分割体１２Ａの中心軸１４（複合レンズ１２の中心軸１５からのずれ位置を半径とする円周上）に配列され、さらに固体発光素子１６の配列個数を増やす場合には、集光レンズ分割体１２Ａの中心軸１４の近傍に複数列で固体発光素子１６を面配列することになる。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係わる光源ユニット１１が搭載される電球形ランプ１７の説明図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は断面図である。図３（ａ）に示すように、電球形ランプ１７は、外観形状は通常の電球と同じ形状をしており、口金１８の上部に外郭部材１９が設けられ、外郭部材１９の上部に光源ユニット１１が取り付けられて構成されている。

図３（ｂ）に示すように、電球形ランプ１７には点灯回路２０が内蔵されている。また、点灯回路２０は、光源部１３の光源である固体発光素子１６を点灯するものであり、外郭部材１９の凹部に絶縁部材２１を介して収納されている。光源ユニット１１は外郭部材１９に取付けられ、光源ユニット１１の光源部１３の固体発光素子１６からの光は、光源ユニット１１の複合レンズ１２の集光レンズ分割体１２Ａで集光され、その集光性の光が外部に出射される。口金１８は外郭部材１３の凹部の開口縁部側に配設され、点灯回路１６に接続されている。

次に、図４は複合レンズ１２の説明図であり、図４（ａ）は複合レンズ１２の元となる集光レンズ２２の断面図、図４（ｂ）は複合レンズ１２の断面図、図４（ｃ）は複合レンズ１２の平面図である。

複合レンズ１２は、図４（ａ）に示す集光レンズ（例えば凸レンズ）２２の中心軸１４から偏心した位置を回転軸２３として回転させる。この回転により図４（ｂ）に示すような回転曲面体が形成される。この図４（ｂ）に示す回転曲面体が複合レンズ１２である。すなわち、集光レンズ２２の中心軸１４から偏心した位置の回転軸２３が複合レンズ１２の中心軸１５となり、図４（ｃ）に示すように、複合レンズ１２に形成される集光レンズ分割体１２Ａの中心軸１４は、回転軸２３である複合レンズ１２の中心軸１５から偏心した位置を半径とする円周上に形成される。

前述したように、平面上に形成された光源部１３には、複合レンズ１２に形成される集光レンズ分割体１２Ａの中心軸１４上またはその近傍に、複数個の固体発光素子１６が面配列される。これにより、光源部１３の固体発光素子１６からの光は、光源ユニット１１の複合レンズ１２で集光され、その集光性の光が外部に出射される。

以上の説明では、光源ユニット１１は複合レンズ１２と光源部１３とから構成される場合について説明したが、複合レンズ１２の側面部に、固体発光素子１６からの光を拡散して出射する拡散部を設けるようにしてもよい。

図５は複合レンズ１２の側面部に拡散部２６を設けた場合の光源ユニット１１の説明図であり、図５（ａ）はその場合の光源ユニット１１の断面図、図５（ｂ）はその場合の光源ユニット１１の正面図である。

図５に示すように、拡散部２６を設けたことにより、光源ユニット１１は、固体発光素子１６からの光を複合レンズ１２で集光した集光性の光と、拡散部２６で拡散させた拡散性の光とを合体して外部に出射できるので、部分的に照度を保ちつつ広い空間の照明も可能となる。

第１の実施の形態によれば、固体発光素子１６の光軸が複合レンズ１２の集光レンズ分割体１２Ａの中心軸１４にほぼ一致するように、複数個の固体発光素子１６を配列するので、複数個の固体発光素子１６からの光を集光して外部に出射でき照度を上げることができる。

図６は本発明の第２の実施の形態に係わる光源ユニット１１の説明図であり、図６（ａ）は光源ユニット１１の複合レンズ１２の平面図、図６（ｂ）は光源ユニット１１の断面図、図６（ｃ）は光源ユニット１１の正面図である。

この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、複合レンズ１２の集光レンズ分割体１２Ａにファセット２４を形成して多面体構造としたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図６に示すように、回転曲面体である複合レンズ１２の集光レンズ分割体１２Ａの中心から半径方向に溝２５を設けてファセット２４を形成する。ファセット２４は、溝２５で集光レンズ分割体１２Ａの表面を区画された曲面部であり、これにより、集光レンズ分割体１２Ａは複数個の曲面部の多面体構造となる。

ここで、光源である固体発光素子１６がＬＥＤである場合には、個々のＬＥＤのバラツキにより色むらが出ることがある。例えば、白色のＬＥＤである場合には、真ん中は青味がかった白色で周辺は黄味がかった白色となることがある。これは固体発光素子１６であるＬＥＤ内部の光源と蛍光体と関係で発生するものであり、所謂イエローリングと呼ばれる現象である。

第２の実施の形態では、集光レンズ分割体１２に溝２５を設けてファセット２４を形成し多面体構造としたので、固体発光素子１６からの光は、各々のファセット２４に入射された後に溝２５を横切る際に混ざり合い、集光レンズ分割体１２の外表面から外部に出射される。従って、固体発光素子１６からの光に色むらがあっても、光源ユニット１１からの出射光はその色むらを軽減することができる。

図７は複合レンズ１２の側面部に拡散部２６を設けた場合の光源ユニット１１の説明図であり、図７（ａ）はその場合の光源ユニット１１の断面図、図７（ｂ）はその場合の光源ユニット１１の正面図である。図７に示すように、拡散部２６を設けたことにより、光源ユニット１１は、固体発光素子１６からの光を複合レンズの集光レンズ分割体１２Ａで集光した集光性の光と、拡散部２６で拡散させた拡散性の光とを合体して外部に出射できるので、部分的に照度を保ちつつ広い空間の照明も可能となる。

第２の実施の形態によれば、光源ユニット１１からの出射光の色むらを軽減することができ、また、光源ユニット１１を外部から見た場合にも、各々のファセット２４の溝２５により直接的に固体発光素子１６が見えることを軽減できるので、光源ユニット１２の固体発光素子１６が不点灯状態においても美観を保つことができる。

本発明の第１の実施の形態に係わる光源ユニットの説明図。本発明の第１の実施の形態に係わる光源ユニットの正面図。本発明の第１の実施の形態に係わる光源ユニットが搭載される電球形ランプの説明図。本発明の第１の実施の形態における複合レンズの説明図。本発明の第１の実施の形態における複合レンズの側面部に拡散部を設けた場合の光源ユニットの説明図。本発明の第２の実施の形態に係わる光源ユニットの説明図。本発明の第２の実施の形態における複合レンズの側面部に拡散部を設けた場合の光源ユニットの説明図。

符号の説明

１１…光源ユニット、１２…複合レンズ、１２Ａ…集光レンズ分割体、１３…光源部、１４…レンズの中心軸、１５…集光レンズ分割体の中心軸、１６…固体発光素子、１７…電球形ランプ、１８…口金、１９…外郭部材、２０…点灯回路、２１…絶縁部材、２２…集光レンズ、２３…回転軸、２４…ファセット、２５…溝、２６…拡散部

Claims

中心軸から偏心した位置に集光レンズの中心軸を含む分割体が前記中心軸を中心とした回転対称状に複数配設されるように形成された複合レンズと；
固体発光素子が前記集光レンズの分割体の中心光軸にほぼ対向するように配列された光源部と；
を備えたことを特徴とする光源ユニット。
前記集光レンズ分割体にファセットが形成されるように各分割体の表面を区画する溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光源ユニット。