JP2008226702A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置に関するものであり、詳しくは、LEDを光源とする一般照明用あるいは装飾照明用の照明装置に関する。 The present invention relates to an illuminating device, and more particularly to an illuminating device for general illumination or decorative illumination using an LED as a light source.
LEDを光源とする照明装置において、該照明装置の構成上、LED光の照射方向をLEDの光軸を中心とし前記光軸に垂直な放射状とするような必要がある場合、図14に示すような従来のLEDの使用が考えられる。 In a lighting device using an LED as a light source, when it is necessary to make the irradiation direction of the LED light radially about the optical axis of the LED and perpendicular to the optical axis, as shown in FIG. The use of conventional LEDs is conceivable.
それは、LEDチップ50を透光性樹脂51で樹脂封止し、LEDチップ50の略上方には該LEDチップ50を焦点とする放物線Eの一部をLEDチップ50を通る垂直軸(光軸)Vの周りに回転させた形状の反射レンズ部51aが形成され、LEDチップ50の略側方には該LEDチップ50を焦点とする凸曲線DをLEDチップ50を通る垂直軸(光軸)Vの周りに回転させた形状の屈折レンズ部51bが形成されている。
That is, the
そして、LEDチップ50から出射して放物線Eに至った光は、放物線Eで反射して光軸に垂直な水平軸H方向に放射状に平行光となって照射される。また、LEDチップ50から出射して凸曲線Dに至った光は、凸曲線Dで屈折して光軸に垂直な水平軸H方向に放射状に平行光となって照射される。
Then, the light emitted from the
このとき、上記反射レンズ部51aと屈折レンズ部51bは密接して設けられており、LEDチップ50から出射した光はこの反射レンズ部51aと屈折レンズ部51bによって放射状に切れ目なく連続する平行光をとして照射される、というものである。(例えば、特許文献1参照。)。
上記LEDはLEDチップから出射した光の照射方向を制御するレンズ部がLEDの封止樹脂で形成されており、LEDチップとレンズ部が一体に形成されている。 In the LED, a lens portion for controlling the irradiation direction of light emitted from the LED chip is formed of an LED sealing resin, and the LED chip and the lens portion are integrally formed.
ところで、LEDを光源とする照明装置は多種多様にあり、照明装置のそれぞれに個別に対応できるように、上記LEDチップとレンズ部が一体化されてなるLED光源を設計・製造することは、コスト面から好ましい方法とは言い難い。 By the way, there are a wide variety of lighting devices using LEDs as light sources, and designing and manufacturing an LED light source in which the LED chip and the lens unit are integrated so that each of the lighting devices can be individually handled is costly. It is hard to say that the method is preferable from the aspect.
また、樹脂封止の大きさにも限界があり、照明装置に対して必ずしも光学的に満足できるものが実現できるかは疑問である。 In addition, there is a limit to the size of resin sealing, and it is doubtful whether a lighting device that is optically satisfactory can be realized.
そこで提案されるのが、汎用LEDを光源とし、照明装置のそれぞれに個別に対応するレンズを設計・製造し、汎用LEDとレンズの組み合わせによってコストの上昇を抑制すると共に、所望する配光を得ようとするものである。 Therefore, it is proposed that a general-purpose LED is used as a light source, and lenses corresponding to each of the lighting devices are individually designed and manufactured. The combination of the general-purpose LED and the lens suppresses the increase in cost and obtains the desired light distribution. It is something to try.
但し、この場合でも、レンズは取付け構造等による形状の制約が生じ、必ずしも光学的に完全なものが実現できるとは限らない。 However, even in this case, the shape of the lens is limited due to the mounting structure and the like, and an optically perfect lens cannot always be realized.
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、汎用LEDとレンズとで配光制御された光を光学反射部で反射して外部に放出する構成の照明装置において、レンズの光学的に異質な部分を光学反射部で補完することによって配光の良好な照明装置を提供することにある。 Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and the object of the present invention is illumination having a configuration in which light distributed by a general-purpose LED and a lens is reflected by an optical reflecting portion and emitted to the outside. An object of the present invention is to provide an illumination device with good light distribution by complementing an optically different portion of a lens with an optical reflecting portion.
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、
光源となるLEDを実装した基板と、
前記LEDから放出された光を導入して光路を制御するレンズと、
前記LEDから放出されて前記レンズ内を導光されて該レンズから出射した光を照射方向に向ける複数の直立反射柱を有する光学反射部を備えた照明装置であって、
前記レンズと前記光学反射部の間に部分的に光の伝播を制約する伝播制約物が存在することによって前記レンズから出射されて前記光学反射部に到達する光の光量が部分的に低減されて該光学反射部に到達光量低減部が形成される場合、前記光学反射部の規則的な位置に受光光量低減手段を設けることによって前記光学反射部の前記到達光量低減部と類似した光学状態を該光学反射部の規則的な位置に設けることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 of the present invention is:
A substrate on which an LED serving as a light source is mounted;
A lens for introducing light emitted from the LED to control the optical path;
An illumination device including an optical reflecting portion having a plurality of upright reflecting columns that emit light emitted from the LEDs and guided through the lens and emitted from the lens in an irradiation direction,
The presence of a propagation restriction that partially restricts the propagation of light between the lens and the optical reflecting portion partially reduces the amount of light emitted from the lens and reaching the optical reflecting portion. When the reaching light amount reducing unit is formed in the optical reflecting unit, an optical state similar to the reaching light amount reducing unit of the optical reflecting unit is provided by providing a received light amount reducing unit at a regular position of the optical reflecting unit. It is provided at a regular position of the optical reflecting portion.
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、前記伝播制約物は前記レンズから延長されて該レンズを前記光学反射部に係止する係止突出部であることを特徴とするものである。
The invention described in
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、前記受光光量低減手段は前記光学反射部の前記レンズに対向する面に設けられた端面であることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in any one of the first or second aspect, the received light amount reducing means is an end surface provided on a surface of the optical reflecting portion facing the lens. It is characterized by being.
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、前記直立反射柱は、前記レンズに対向する面が上方に行くにつれて前記レンズとは反対方向に湾曲していると共に、少なくとも前記レンズから出射した光を受ける面にアルミニウム、銀、クロムのいずれかの金属膜が形成されて反射面とされていることを特徴とするものである。 Moreover, the invention described in claim 4 of the present invention is that, in any one of claims 1 to 3, the upright reflecting column is in a direction opposite to the lens as the surface facing the lens goes upward. In addition, a metal film of any one of aluminum, silver, and chrome is formed on at least a surface that receives light emitted from the lens and is used as a reflection surface.
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、前記光学反射部には、前記光学反射部を収容するハウジングとの接合部に少なくとも4箇所の非接合部からなる照明装置内部空間連結部を備えていることを特徴とするものである。
Moreover, the invention described in
本発明の照明装置は、レンズと光学反射部の間に部分的に光の伝播を制約する伝播制約物が存在することによってレンズから出射されて光学反射部に到達する光の光量が部分的に低減されて該光学反射部に到達光量低減部が形成される場合、前記光学反射部の規則的な位置に受光光量低減手段を設けることによって光学反射部の到達光量低減部と類似した光学状態を該光学反射部の規則的な位置に設けるようにした。 In the illumination device of the present invention, the amount of light emitted from the lens and reaching the optical reflecting portion is partially due to the presence of a propagation restriction that partially restricts the propagation of light between the lens and the optical reflecting portion. In the case where the reaching light amount reducing unit is formed in the optical reflecting unit, the optical state similar to the reaching light amount reducing unit of the optical reflecting unit is obtained by providing a received light amount reducing unit at a regular position of the optical reflecting unit. The optical reflection portion is provided at a regular position.
その結果、レンズの光学的に異質な部分を光学反射部で補完することによって配光の良好な照明装置を提供することができるようになった。 As a result, it is possible to provide an illumination device with good light distribution by complementing the optically different portion of the lens with an optical reflecting portion.
以下、この発明の好適な実施形態を図1から図13を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 13 (the same reference numerals are given to the same parts). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.
図1は本発明の照明装置の実施形態の分解立体図である。プリント基板1の中央部にLED(表面実装型)2が実装され、プリント基板1から該プリント基板1の電極パッド(図示せず)に接続されたリード線3がプリント基板1の下方の位置するガスケット4およびハウジング5を挿通して延長されている。
FIG. 1 is an exploded view of an embodiment of a lighting device according to the present invention. An LED (surface mount type) 2 is mounted at the center of the printed circuit board 1, and a
ガスケット4はハウジング5に設けられたガスケット取付孔6に嵌合されると共に、プリント基板1はハウジング5にタッピングネジ7で固定される。
The gasket 4 is fitted into a gasket mounting hole 6 provided in the
プリント基板1の上方に、光学反射部8が位置し、光学反射部8の中央部の上面側にレンズ9が取付けられる。光学反射部8はハウジング5上に配設され、その上に順次カバー10およびリム11が固定される。
The optical reflecting
次に、本発明の照明装置の光学系を構成する、プリント基板(実装されたLEDを含む)、光学反射部8およびレンズ9のそれぞれの詳細と、それらで構成される光学系について説明する。
Next, details of the printed circuit board (including the mounted LED), the
まず、プリント基板1は中央部に表面実装型のLED2が実装されている。LED2の発光源となるLEDチップは1個でもよいし、それぞれ互いに異なる色調の光を出射する複数のLEDチップであってもよい。LED2は一般的に使用されている汎用LEDで十分である。また、プリント基板1に直接LEDチップを実装して光源とすることも可能である。
First, the printed circuit board 1 has a surface-mounted
図2はレンズ9の上面図、図3は図2のA−A断面図、図4は図2のB−B断面図である。レンズ9は透光性材料、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の射出成形によって形成され、略円柱状を呈しており、図3のように、レンズ9の下面側(後述するLED2と対向する側)は中央部に下側に突出した凸部12が設けられ、凸部12の中央部に内側に凹んだ球面あるいは非球面からなる凹状湾曲面13を有している。
2 is a top view of the
レンズ9の上面側は前記凹状湾曲面13の中心線(後述するLED2の光軸でもある)X上の位置から立ち上がって中心線Xに直角な方向を主軸Y方向とする放物線の一部を中心線Xの周囲に180°回転して得られる回転放物面14を有している。
The upper surface side of the
また、図4のように、レンズ9の下面側の凸部12の周囲に位置する、凸部12から一段下がった段差下面15からは下方に向かって、先端部に係止爪16を有する一対の係止突部17が設けられている。
Further, as shown in FIG. 4, a pair having a
図5は光学反射部8の上面図、図6は図5のC−C断面図、図7は図5のD−D断面図である。光学反射部8は中央部に、後述するように下方に配置されたLED2からの光を通す円状のLED光通過孔18が設けられ、LED光通過孔18の中心を中心とする半径R1の円の内側はその外側の面に対して一段下がった段差下面19を形成している。
5 is a top view of the optical reflecting
また、段差下面19は、LED光通過孔18の中心を頂点とする等角度の放射状に所定の幅で前記中心を中心とする半径R2の位置まで延びる段差延長部20が形成されている。
Further, the step
LED光通過孔18の中心を対称点とする点対称の位置の段差延長部20のあるべき位置に、係止突部が挿通される一対の係止突部挿通孔21が設けられている。
A pair of locking protrusion insertion holes 21 through which the locking protrusions are inserted are provided at positions where the stepped
前記段差下面19および段差延長部20に対して一段上がった段差上面22には複数の直立反射柱23が配置されており、その配置位置は、LED光通過孔18の中心を中心とする異なる半径の同心円上の、LED光通過孔18の中心を頂点とする等角度の位置にある。各同心円上にある直立反射柱23a、23b、23cはいずれもLED光通過孔18を結ぶ線上に他の直立反射柱が位置しないような位置関係にある。
A plurality of
直立反射柱23の形状はLED光通過孔18の中心に向かう面を反射面24a、24b、24cとし、該反射面24a、24b、24cは上方に行くにつれて外側に湾曲している。
As for the shape of the
図8は、LED2が実装されたプリント基板1と光学反射部8とレンズ9の位置関係を示したものである。光学反射部8の下方に、光学反射部8に設けられたLED光通過孔18の中心を光軸Xが通るようにLED2の位置が設定されたプリント基板1が配置され、光学反射部8に設けられた一対の係止突部挿通孔21にレンズ9の係止突部17を挿通して係止爪16によって光学反射部8にレンズ9が係止される。
FIG. 8 shows the positional relationship among the printed circuit board 1 on which the
このとき、LED2から出射した光は光学反射部8に設けられたLED光通過孔18を通ってレンズ9の凹状湾曲面13に至り、凹状湾曲面13を光入射面としてレンズ9内に導入される。レンズ9内に導入された光はレンズ9内を導光されて回転放物面14に至り、回転放物面14で反射(全反射)されて略平行光となって光学反射部8の段差上面22に平行に、且つ放射状にレンズ9内を導光され、レンズ9の側面25を光出射面として外部に放出される。
At this time, the light emitted from the
レンズ9から放出された光は、同心円状に配置された直立反射柱23a、23b、23cの各反射面24a、24b、24cに至り、反射面24a、24b、24cで反射されて上方に位置するカバー10を通して照明装置外に出射される。
The light emitted from the
図9のレンズ9の上部反射面は、光源光の全反射を担う形状に形成されているが、光源2、または直立反射柱23以外の方向から観察された場合、たとえば図中上方から観察された場合、下方の表面を観察することとなる。特に、係止突部17近傍においては、係止突部17が光学反射部8を貫通しているため、光学反射部8の裏側が観察されることとなり、裏側は照明されていないことから暗部として観察されることとなる。
The upper reflection surface of the
例えば、本実施形態では、この係止突部17を2箇所設けており、このためレンズ9を上方から観察したときに2箇所の暗点が観察されることとなる。正面視で円状のレンズ9に対して、2箇所の暗点が発生することは、観察者に違和感を与え、もって製品の照明品位を低下させる。
For example, in the present embodiment, the locking
本発明においては、この暗点に対して擬似的な暗点を複数備えることで、係止爪の配置により不可避な暗点を、意図した意匠に取り込み、観察者に違和感を与えないものとする。レンズ9下方に、係止突部17と貫通孔とを含んで一定角間隔で現われる段差部延長部20で形作られた段差下面19を形成する。
In the present invention, by providing a plurality of pseudo dark spots with respect to this dark spot, the dark spots that are unavoidable due to the arrangement of the locking claws are incorporated into the intended design, and the observer is not discomforted. . Below the
レンズ9は、主に直立反射柱23による配光を目的とし、段差上面22に略平行な配光を行うよう構成されている。ここで、レンズ9の段差下面19方向への光の配布は、段差上面22より上側への光の配布と比べ少ないものであるため、適宜な段差を設けることで、段差下面19と係止突部17とで同程度の暗点を実現することができる。
The
つまり、LED2の光軸Xを中心とする、係止突部挿通孔21と同一円上の等角度の位置に、図10のように段差下面19である段差延長部20を設けることにより、係止突部17で生じる暗点と類似した光学状態をLED2の光軸Xを対象軸とする点対称の位置に設けた。その結果、照明装置から出射される照明光が偏りなく略点対称の配光を形成するため、見栄えがよく美観に優れた照明灯具となるものである。
That is, by providing the
本実施形態においては、光学反射部8のハウジング5との接触部に4箇所の凹部を設け照明装置内部空間連結部としている。この凹部は、光学反射部8によって大きく2領域に分割される灯具内部空間を相互に接続する。
In the present embodiment, four concave portions are provided in the contact portion of the optical reflecting
本灯具は、壁面への設置を主用途として想定するものであるが、灯具を壁面に設置する場合、LED2の発熱により熱せられた灯具内部の空気は上昇し、上方に滞留した後、カバー10またはハウジング5を通じて放熱し、冷却された空気は下降する。その際、設置環境により、カバー10またはハウジング5のいずれかがより大きく放熱を行うものとなった場合、4箇所の凹部により光学反射部8によって大きく分割された2つの領域間で暖気および冷気の交換が起こり、効率よく熱循環を行うことができる。
This lamp is assumed to be installed on the wall as a main application. However, when the lamp is installed on the wall, the air inside the lamp heated by the heat generated by the
前記凹部は、最上部と最下部に設けることが最も好ましいが、灯具の配光デザインが無指向性として構成されているため、上下の方向性を限定することは施工の面から好ましくない。内部の循環を考慮すると、上半分と下半分で同等の連結を行うことが好ましいため、偶数の凹部を等間隔に配置することが好ましい。また、2つの凹部を備えた場合、2つの凹部が互いに水平関係になるように配置された場合に熱循環が全く機能しなくなるため好ましくない。この条件下で最も簡易に且つ有効に前記連結部を設けるためには、4つの凹を設けることが望ましい。 The concave portions are most preferably provided at the uppermost portion and the lowermost portion. However, since the light distribution design of the lamp is configured as non-directional, it is not preferable from the viewpoint of construction to limit the vertical direction. Considering the internal circulation, it is preferable to perform the same connection in the upper half and the lower half, and therefore it is preferable to arrange even-numbered recesses at equal intervals. Moreover, when two recessed parts are provided, heat circulation does not function at all when the two recessed parts are arranged in a horizontal relationship with each other, which is not preferable. In order to provide the connecting portion most simply and effectively under these conditions, it is desirable to provide four recesses.
なお、光学反射部8は、直立反射柱23a、23b、23cの各反射面24a、24b、24cにアルミニウム、銀、クロムのいずれかの金属膜が形成されると共に、段差上面22、段差下面19、および段差延長部20等も同様の金属膜で反射面を形成しており、光学反射部8を上方から見たときに光学反射部8の全面が反射面として観視される。
In the optical reflecting
その結果、光の利用効率が高くなると共に、金属光沢を有するメタリック調の外観デザインが良好で魅力的な照明装置となっている。 As a result, the use efficiency of light is enhanced, and the metallic appearance having a metallic luster is good and attractive.
なお、直立反射柱23の形状は、図11の上面図にあるように、LEDの方向に向く対向面29を平面とすると共に、両端部をLEDの光軸Xに対して所定の角度で傾斜した傾斜面30としている。これにより、レンズ9から放出されて直立反射柱23の傾斜面30に至った光を広角に反射させ、上方に位置するカバー(図示せず)に広範囲に光が届くようにしている。
As shown in the top view of FIG. 11, the shape of the
その他の直立反射柱23の形状として、図12の上面図にあるように、LEDの方向に向く対向面29を直立反射柱23側に凹んだ凹状湾曲面としてもよいし、図13の上面図にあるように、LEDの方向に向く対向面29をLED側に膨らんだ凸状湾曲面としてもよい。
As another shape of the
1 プリント基板
2 LED
3 リード線
4 ガスケット
5 ハウジング
6 ガスケット取付孔
7 タッピングネジ
8 光学反射部
9 レンズ
10 カバー
11 リム
12 凸部
13 凹状湾曲面
14 回転放物面
15 段差下面
16 係止爪
17 係止突部
18 LED光通過孔
19 段差下面
20 段差延長部
21 係止突部挿通孔
22 段差上面
23 直立反射柱
23a、23b、23c 直立反射柱
24 反射面
24a、24b、24c 反射面
25 側面
27 空間
29 対向面
30 傾斜面
1 Printed
3 Lead wire 4
Claims (5)
前記LEDから放出された光を導入して光路を制御するレンズと、
前記LEDから放出されて前記レンズ内を導光されて該レンズから出射した光を照射方向に向ける複数の直立反射柱を有する光学反射部を備えた照明装置であって、
前記レンズと前記光学反射部の間に部分的に光の伝播を制約する伝播制約物が存在することによって前記レンズから出射されて前記光学反射部に到達する光の光量が部分的に低減されて該光学反射部に到達光量低減部が形成される場合、前記光学反射部の規則的な位置に受光光量低減手段を設けることによって前記光学反射部の前記到達光量低減部と類似した光学状態を該光学反射部の規則的な位置に設けることを特徴とする照明装置。 A substrate on which an LED serving as a light source is mounted;
A lens for introducing light emitted from the LED to control the optical path;
An illumination device including an optical reflecting portion having a plurality of upright reflecting columns that emit light emitted from the LEDs and guided through the lens and emitted from the lens in an irradiation direction,
The presence of a propagation restriction that partially restricts the propagation of light between the lens and the optical reflecting portion partially reduces the amount of light emitted from the lens and reaching the optical reflecting portion. When the reaching light amount reducing unit is formed in the optical reflecting unit, an optical state similar to the reaching light amount reducing unit of the optical reflecting unit is provided by providing a received light amount reducing unit at a regular position of the optical reflecting unit. An illuminating device provided at a regular position of an optical reflecting portion.
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