JP2010146857A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子から放射される光を導光する導光部材の光軸方向に進退する配光制御手段を設け、発光素子から放射される光の配光を可変制御できる照明装置を提供すること目的とする。
【解決手段】本発明は、発光素子１０が実装された基板１１と、この基板１１と熱的に結合された放熱部材１２と、前記発光素子１０から放射される光の入射面２１及び出射面２２を有し、入射面２１から入射された光を出射面２２へ導光する導光部材２０と、この導光部材２０の光軸方向に進退して、導光部材２０の出射光の配光を可変制御する配光制御手段３０、５０とを備える照明装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源としてＬＥＤ等の発光素子を用い、この発光素子から放射される光の配光を可変制御する照明装置に関する。

例えば、放送局等で使用するビデオカメラでの撮影や夜間の現場検証等において、携帯型の照明装置が用いられている。この照明装置は、被照射物を狭角配光状態で局部的に照射したり、また、広角配光状態で全体的に照明する必要性がある。

従来、このような可変配光機能に対応するものとして、光源であるランプに対して反射体を前後に移動して広い範囲に均一に照射するフラット照明の状態と、スポット照明の状態とに配光パターンを変えるようにした撮影用照明器が提案されている（特許文献１参照）。

ところで、照明装置において、長寿命化、小形化、省エネ等に適する光源としてＬＥＤ等の発光素子を用いることが検討されており、この種の照明装置への応用も期待されている。
特開平６−７６６０２号公報

しかしながら、ＬＥＤ等の発光素子は、その温度が上昇するに従い、光出力の低下とともに寿命にも影響を与える。このため、ＬＥＤ等の固体発光素子を光源とする照明装置では、寿命、効率の諸特性を改善するために発光素子の温度上昇を抑制する必要があり、一般的には、発光素子が実装された基板の背面側に放熱部材を熱的に結合させた構造が採られている。したがって、例えば、発光素子と対向して反射体を設け、この反射体を前後に移動させて配光パターンを変えようとすると、前記構造のため、必要な移動のストロークがとれず、配光パターンを変えるのが困難となるものであった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、発光素子から放射される光を導光する導光部材の光軸方向に進退する配光制御手段を設け、発光素子から放射される光の配光を可変制御できる照明装置を提供すること目的とする。

請求項１に記載の照明装置は、発光素子が実装された基板と；この基板と熱的に結合された放熱部材と；前記発光素子から放射される光の入射面及び出射面を有し、入射面から入射された光を出射面へ導光する導光部材と；この導光部材の光軸方向に進退して、導光部材の出射光の配光を可変制御する配光制御手段と；を具備することを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。発光素子とは、ＬＥＤ等の固体発光素子である。発光素子の実装は、チップ・オン・ボード方式や表面実装方式によって配設されたものが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されるものではない。発光素子の実装個数には特段制限はない。基板と放熱部材との熱的結合は、両者が直接的に接触して結合される場合、また、他の部材を介して間接的に結合される場合を含む。

さらには、基板と放熱部材とが部分的に接触する場合が含まれる。放熱部材には、いわゆるヒートシンク、装置の本体、ケースあるいはカバー等と指称されるものが含まれる。要は、放熱部材は、基板と熱的に結合される熱伝導性を有する手段を意味する。配光制御手段としては、例えば、反射体やコリメータ等が適用可能であるが、これらに限定されるものではない。発光素子から放射される光の配光を可変できる手段であればよい。

請求項２に記載の照明装置は、請求項１に記載の照明装置において、前記基板には、複数の発光素子が実装されており、各発光素子に対向して前記導光部材及び配光制御手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の照明装置は、請求項１又は請求項２に記載の照明装置において、照明装置本体は、前記基板、放熱部材、導光部材及び配光制御手段を収納するケースと、このケースに設けられた把手とを備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、放熱部材によって放熱される発光素子を用いた照明装置であっても発光素子の放射光を可変的に配光制御することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、光出力が大きな照明装置を提供できる。

請求項３に記載の発明によれば、上記各請求項に記載の発明の効果に加え、操作者が把持して被照射物を照明することが可能な照明装置を提供できる。

以下、本発明の第１の実施形態に係る照明装置について図１乃至図５を参照して説明する。図１は、照明装置の集光配光状態を示す断面図、図２は、照明装置を示す正面図、図３は、図２のＸ−Ｘ線に沿って切断して示す断面図、図４は、照明装置の拡散配光状態を示す断面図、図５は、照明装置の使用態様例を示す正面図である。

図１乃至図３において、照明装置として可搬式の照明装置を示しており、この照明装置は、照明装置本体１と、この照明装置本体１に接続されたバッテリ２とを備えている（図１以降は、バッテリ２の図示を省略している。）。照明装置本体１は、前端面に照射開口部３を有する略筒状直方体の合成樹脂製のケース４を有し、このケース４の後方側には、把持可能な寸法形状で形成された把手５が取付けられている。なお、把手５は、ケース４と一体的に形成されていてもよい。

ケース４内には、光源である発光素子としてのＬＥＤ１０が実装された基板１１が配設されている。ＬＥＤ１０は、表面実装型のＬＥＤパッケージであり、概略的にはセラミックスで形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。なお、ＬＥＤは、チップ・オン・ボード方式で直接基板１１に実装するようにしてもよく、実装方式は、格別限定されるものではない。

基板１１は、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂の略四角形状の平板からなり、表面側には銅箔で形成された配線パターンが施されている。また、適宜レジスト層が施されるようになっている。なお、基板１１の材料は、絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。また、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を適用するのが好ましい。

また、基板１１の裏面側には、この基板１１と密着するように放熱部材１２が配設されている。放熱部材１２は、例えば、アルミダイカスト等の熱伝導性を有する金属製であり、基板１１が取付けられる接合面とは反対側の面には、放熱表面積を増大するため、多数の放熱フィン１２ｆが形成されている。

次に、ＬＥＤ１０に対向するように円筒状の導光部材２０が支持部材２３に支持されて配設されている。導光部材２０は、アクリルやポリカーボネートのような透明樹脂、あるいはガラス等から形成されており、円筒状の一端側をＬＥＤ１０から放射される光の入射面２１とし、他端側を出射面２２として構成されている。そして、入射面２１は、ＬＥＤ１０の主たる光の放射部分と近接するように配置されている。なお、支持部材２３は、導光部材２０を所定の位置に保持し固定するもので、ケース４の内壁に取付けられるようになっている。

配光制御手段としての反射体３０は、導光部材２０の光軸に沿って移動可能となっている。反射体３０は、例えば、アルミニウムの一体成形品からなり、ベース部３１と反射部３２とから構成されている。ベース部３１は、略四角形状をなし、図３に示すように、両側には、ケース４に形成された所定長のスリット４１を介してケース４の外面に突出するスライド操作摘み３３が設けられている。このスライド操作摘み３３を図示矢印で示すようにスライド操作することによって、反射体３０を導光部材２０の光軸に沿って進退させ、導光部材２０の出射面２２から出射される光の配光状態を可変することができる。反射部３２は、内面側に反射面が形成され、ベース部３１側に導光部材２０が貫通可能な開口部３４を有するとともに、ベース部３１側から照射開口部３にわたって拡開し、椀状に形成されている。なお、反射体３０の材料は、アルミニウムに限らず、他の金属材料又は樹脂材料等を用いることができる。

また、ケース４の照射開口部３には、この開口部３を覆う透光性のカバー６が環状の取付けフランジ７によって取付けられている。一方、ケース４内の後端側には、点灯回路８が収納されている。点灯回路８は、ＬＥＤ１０を点灯制御するものであり、回路基板には、コンデンサやスイッチング素子としてのトランジスタ等の部品が実装されている。また、この点灯回路８からは、図示しないリード線が導出されており、ＬＥＤ１０が実装された基板１１やバッテリ２等と電気的に接続されている。

さらに、把手５の背面側には、ＬＥＤ１０を点灯及び消灯させるタンブラスイッチ９が配設されており、把手５の下部からはバッテリ２と接続するケーブルが導出されている。

このように構成された照明装置の動作を説明する。まず、図１に代表して示すように、照明装置は集光配光状態にある。タンブラスイッチ９を操作してＬＥＤ１０を点灯させると、ＬＥＤ１０から放射された光は、導光部材２０の入射面２１に入射し、導光部材２０内を全反射しながら出射面２２へと導光され、出射面２２から出射される。出射面２２から出射される出射光は、主として照射開口部３から透光性のカバー６を透過して直接外部に放射され、一部の拡散する光は、反射体３０の反射面に反射され集光されて透光性のカバー６を透過して外部に放射される。

この状態から図３に示すスライド操作摘み３３をスリット４１を案内として後方にスライド操作して反射体３０を後方に移動させると、図４に示すように、照明装置は拡散配光状態となる。反射体３０が導光部材２０の入射面２１側に移動し、すなわち、出射光の多くは反射体３０の反射面に影響されないような状態となる。したがって、出射光の多くは反射体３０の反射面に反射されないで、照射開口部３から透光性のカバー６を透過して直接外部に拡散して放射される。

一方、これに伴いＬＥＤ１０から発生する熱は、主として、基板１１の裏面のほぼ全面から放熱部材１２へ伝わり、放熱フィン１２ｆを介して放熱され基板１１の温度上昇を抑制することができる。

なお、スライド操作摘み３３の移動量をスリット４１の長さの範囲で連続的に変化、つまり、反射体３０の移動量を集光配光状態と拡散配光状態との間で連続的に変化させることにより、所望の配光状態とすることが可能となる。さらに、スライド操作摘み３３は、節度感をもって段階的にスライド移動できるようにしてもよい。

次に、照明装置は、通常は、把手５を把持して使用されるが、図５に示すように、使用する局面に応じて、床面等に載置した姿勢で使用することも可能である。例えば、図５（ａ）に示すように、ケース４の側面を床面等に載置して使用する場合、図５(ｂ) に示すように、ケース４の上面を床面等に載置して使用する場合等である。本実施形態の照明装置本体１のケース４は、略筒状直方体をなしており、その外周面が略平坦面に形成されており、また、ケース４側と把手５側との重量バランスにおいて、重心をケース４側に偏らせて部品等を配設している。特に、金属製の放熱部材１２をケース４側に設け重心を偏らせている。このため、床面等に載置して使用する場合にも安定した載置状態となり、局面に応じて適切な姿勢で、安定した載置状態での使用が可能となる。

以上のように本実施形態によれば、ＬＥＤ１０から放射される光の配光を可変制御することが可能となる。また、ＬＥＤ１０から発生する熱を放熱部材１２によって放熱することができ基板１１の温度上昇を抑制することができる。さらに、多様な姿勢で安定した状態での使用が可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る照明装置について図６及び図７を参照して説明する。図６は、照明装置の集光配光状態を示す断面図、図７は、照明装置の拡散配光状態を示す断面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。

本実施形態では、配光制御手段として第１に実施形態における反射体３０に替えてコリメータ５０を適用したものである。コリメータ５０は、アクリルの透明樹脂やガラス等で構成されており、導光部材２０が出入する凹溝５４が形成されている。コリメータ５０には、ベース部５１が接続されており、さらに、このベース部５１にスライド操作摘みが設けられており、スライド操作摘みをスライド操作することによって、コリメータ５０を導光部材２０の光軸に沿って進退させ、導光部材２０の出射面２２から出射される出射光の配光状態を可変することができるようになっている。

図６に示す集光配光状態では、ＬＥＤ１０から放射された光は、導光部材２０の入射面２１に入射し、導光部材２０内を全反射しながら出射面２２へと導光され、出射面２２から出射される。出射光は、コリメータ５０を通過する過程で反射、屈折され平行光線となって透光性のカバー６を透過して外部に放射される。

一方、スライド操作摘みをスライド操作してコリメータ５０を後方に移動させると、図７に示すように、照明装置は拡散配光状態となる。コリメータ５０の凹溝５４に導光部材２０が遊嵌する状態となり、出射光はコリメータ５０を通過し多少の屈折を伴いながら透光性のカバー６を透過して外部に拡散して放射される。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、コリメータ５０を用いたので、配光状態を可変するに際し、そのレンズ効果により、コリメータ５０の移動距離を短くすることが可能であり、装置の小形化を図ることができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る照明装置について図８及び図９を参照して説明する。図８は、照明装置を示す断面図、図９は、照明装置を示す正面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。本実施形態では、基板１１にＬＥＤ１０を表面実装方式で複数個、縦２個×横３個＝６個マトリクス状に実装し、各ＬＥＤ１０に対応して導光部材２０及び反射体３０を配設したものである。この場合、反射体３０のベース部３１は一体的に連結されており、スライド操作摘み３３をスライド操作することにより、各反射体３０が同時に進退移動するようになっている。

なお、各ＬＥＤ１０に対応して、それぞれ基板を設けるように構成してもよく、具体的には、６個のＬＥＤ１０に対して、それぞれ合計６枚の基板を設け、全体として基板１１を構成するようにしてもよい。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、基板１１に複数のＬＥＤ１０を配設したので光出力の大きな照明装置を提供することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、配光制御手段は、反射体やコリメータに限るものではない。配光を可変できる制御手段であればよい。配光制御手段を進退させるために操作される操作摘みは、スライド操作に限らず、回動操作等によって配光制御手段を進退させるようにしてもよい。また、照明装置本体への電源の供給は、バッテリによらず、商用電源を用いるようにしてもよい。照明装置としては、撮影用照明装置やハンドライト等の可搬式の照明装置に好適であるが、本発明は、可搬式の照明装置に限るものではない。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置の集光配光状態を示す断面図である。 同正面図である。 図２のＸ−Ｘ線に沿って切断して示す断面図である。 照明装置の拡散配光状態を示す断面図である。 照明装置の使用態様例を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置の集光配光状態を示す断面図である。 同照明装置の拡散配光状態を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る照明装置を示す断面図である。 同照明装置を示す正面図である。

符号の説明

１・・・照明装置本体、１２・・・放熱部材、４・・・ケース、
５・・・把手、１０・・・発光素子（ＬＥＤ）、１１・・・基板、
２０・・・導光部材、２１・・・入射面、２２・・・出射面、
３０、５０・・・配光制御手段（反射体、コリメータ）

Claims (3)

1. 発光素子が実装された基板と；
   この基板と熱的に結合された放熱部材と；
   前記発光素子から放射される光の入射面及び出射面を有し、入射面から入射された光を出射面へ導光する導光部材と；
   この導光部材の光軸方向に進退して、導光部材の出射光の配光を可変制御する配光制御手段と；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 前記基板には、複数の発光素子が実装されており、各発光素子に対向して前記導光部材及び配光制御手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 照明装置本体は、前記基板、放熱部材、導光部材及び配光制御手段を収納するケースと、このケースに設けられた把手とを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。

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