JP2012022963A - Led照明装置及びそのレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】指向性の強いLEDを用いても天井や壁面を照明できる配光特性を有し、これにより同じルクスの照明光を人間が浴びた場合でも、より明るく感じるLED照明装置及びそのレンズを提供する。
【解決手段】LED照明装置10から出射された第1のピークPK1にかかる照明光LT1は、壁面WL及び直下の床面FRを照明する。一方、LED照明装置10から出射された第2のピークPK2にかかる照明光LT2は、天井CG及び部屋の中央を照明する。これにより、部屋内が明るく感じられるように照明できる。
【選択図】図3
【解決手段】LED照明装置10から出射された第1のピークPK1にかかる照明光LT1は、壁面WL及び直下の床面FRを照明する。一方、LED照明装置10から出射された第2のピークPK2にかかる照明光LT2は、天井CG及び部屋の中央を照明する。これにより、部屋内が明るく感じられるように照明できる。
【選択図】図3
Description
本発明は、LED照明装置及びそのレンズに関し、特に屋内照明に用いられると好適なLED照明装置及びそのレンズに関する。
従来から、LED光源(発光ダイオード)とLED光源から照射される光を配光するためのレンズを有するLED照明装置が知られている。ところで、LED光源は一般的に指向性が強いので、屋内用の照明装置に用いる場合、ダウンライトやスポットライトなどの光源としては適しているが、屋内一般照明用の光源には適していないことが多い。その理由を説明する。
照明器具によって照らされる屋内等の照明空間を全体として明るく感じるかどうかを数値化して表す場合、「Feu値」を用いることができる。即ち、「Feu値」とは、照明空間を観察したときに、当該空間に対して感じられる明るさの総合評価である明るさ感覚指標の単位であり、この明るさ感覚指標は、照明認識視空間の概念における色モード境界輝度に基づいて算出され、この値が大きいほど照明空間の明るさ感が高くなり、明るく感じられる(特許文献1参照)。
この「Feu値」に従う場合、人間が照明空間を明るいと感じるためには、照明光の強度のみならず、その配光特性が大きく影響する。例えば、天井や壁面が明るく照明されると、「Feu値」は増大する傾向にあるが、逆に天井や壁面が暗い場合、人間が浴びる照明光が同じルクスでも「Feu値」は減少する。しかしながら、一般照明の他に、天井や壁面を照明するための専用の照明装置を設けるとコストが増大し、配線が複雑となる。
これに対し特許文献2には、複数方向に配光のピークを持つ照明装置が開示されている。しかしながら、特許文献2の照明装置は、床面の明るさを均一に照らす事を目的としており、照明装置を天井に設置した場合、その直下の床面と離れた床面を同じ明るさに照らすものであり、天井や壁面を照明するのに適していない。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、天井や壁面を照明する配光特性を有し、これにより同じルクスの照明光を人間が浴びた場合でも、より明るく感じることが出来、且つ指向性を残しスポットライトの機能を有し、照らしたい範囲を効率よく照らす事が出来るLED照明装置及びそのレンズを提供することを目的とする。
請求項1に記載のLED照明装置は、
LED光源と、
前記LED光源の少なくとも光放出側に配置されたレンズと、を有する屋内用のLED照明装置であって、
前記LED光源の出射面に直交する垂線を含む面において、110度の相対角度範囲内に、前記LED光源から前記レンズを介して出射される出射光の配光における最も光強度が高い第1ピークと、前記第1ピークの次に光強度が高い第2ピークが形成されることを特徴とする。
LED光源と、
前記LED光源の少なくとも光放出側に配置されたレンズと、を有する屋内用のLED照明装置であって、
前記LED光源の出射面に直交する垂線を含む面において、110度の相対角度範囲内に、前記LED光源から前記レンズを介して出射される出射光の配光における最も光強度が高い第1ピークと、前記第1ピークの次に光強度が高い第2ピークが形成されることを特徴とする。
本発明によれば、前記LED光源の出射面に直交する垂線を含む面において、110度の相対角度範囲内に、前記LED光源から前記レンズを介して出射される出射光の配光における最も光強度が高い第1ピークと、前記第1ピークの次に光強度が高い第2ピークが形成されるので、例えば前記第1ピークの照明光を用いて壁面又は天井を照明し、また前記第2ピークの照明光を用いて床面を照明することができる(または、第1ピークの照明光で床面を照明し、第2ピークの照明光で壁面又は天井を照明できる)から、同じルクスの照明光を人間が浴びた場合でも、実際により明るく感じるようになる。従って、LED照明装置の数を減少し、配線を簡略化することができる。
請求項2に記載のLED照明装置は、請求項1に記載の発明であって、前記垂線を含む面において、前記垂線の角度を0度としたときに、前記第1ピークは、−20度〜+20度の範囲に形成され、前記第2ピークは、+60度〜+80度の範囲に形成されることを特徴とする。これにより前記照明装置を壁面上部に取り付けたとき、前記第1ピークの照明光を用いて壁面及び直下を有効に照明し、また前記第2ピークの照明光を用いて天井及び斜方の床面を有効に照明することができる。
請求項3に記載のLED照明装置は、請求項2に記載の発明であって、前記出射光の配光における第3ピークが、−60度〜−80度の範囲に形成されることを特徴とする。これにより、前記照明装置を屋内中央の天井に取り付けたとき、前記第1ピークの照明光を用いて直下を有効に照明し、また前記第2ピーク及び前記第3ピークの照明光を用いて天井や壁面を有効に照明することができる。
請求項4に記載のLED照明装置は、請求項1〜3の何れかに記載の発明であって、前記レンズはプラスチック製であり、前記レンズの出射面は凸形状であることを特徴とする。本発明者は、凸形状のような単純な出射面の形状でも、複数の配光ピークを持たせることが可能であることを見出した。このような単純な出射面の形状で、複数の配光ピークを持たせることにより成形性に優れたレンズとなり、また配光を調整するための設計変更も容易となる。さらに、出射面に凹部等を設けない単純な形状とできるため、前記出射面に塵埃などの付着が防止され、長期間にわたって綺麗な状態を維持できる。
請求項5に記載のLED照明装置のレンズは、LED光源と、前記LED光源の少なくとも光放出側に配置されたレンズと、を有する屋内用のLED照明装置のレンズであって、
前記LED光源の出射面に直交する垂線を含む面において、110度の相対角度範囲内に、前記LED光源から前記レンズを介して出射される出射光の配光における最も光強度が高い第1ピークと、前記第1ピークの次に光強度が高い第2ピークが形成されることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項1にかかる発明と同様である。
前記LED光源の出射面に直交する垂線を含む面において、110度の相対角度範囲内に、前記LED光源から前記レンズを介して出射される出射光の配光における最も光強度が高い第1ピークと、前記第1ピークの次に光強度が高い第2ピークが形成されることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項1にかかる発明と同様である。
請求項6に記載のLED照明装置のレンズは、請求項5に記載の発明において、前記垂線を含む面において、前記垂線の角度を0度としたときに、前記第1ピークは、−20度〜+20度の範囲に形成され、前記第2ピークは、+60度〜+80度の範囲に形成されることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項2にかかる発明と同様である。
請求項7に記載のLED照明装置のレンズは、請求項6に記載の発明において、前記出射光の配光における第3ピークが、−60度〜−80度の範囲に形成されることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項3にかかる発明と同様である。
請求項8に記載のLED照明装置のレンズは、請求項5〜7に記載の発明において、前記レンズはプラスチック製であり、前記レンズの出射面は凸形状であることを特徴とする。本発明の作用効果は、請求項4にかかる発明と同様である。
本発明に係るLED(Light Emitting Diode)照明装置は、LED光源と、レンズと、を有するものである。
LED光源は、単数のLEDを用いても、複数のLEDを用いてもよい。LEDとしては、白色LEDが好ましいが、照明の用途に応じてこれに限られない。
複数のLEDを用いる場合、各々のLEDを、レンズの光軸に対して対称に配置しても良いし、非対称に配置しても良い。
LED光源は、高出力LED光源であることが好ましい。ここで、高出力LED光源としては、出力が0.5ワット以上のLEDにより構成することができる。
レンズは、LED光源の少なくとも光放出側に配置されており、LED光源からの発光光を外部に出射する出射面を有する。また、レンズとLED光源は接触しているが、非接触でも良い。
レンズは、LED光源の出射面に直交する垂線を含む面において、110度の相対角度範囲内に、LED光源から前記レンズを介して出射される出射光の配光における最も光強度が高い第1ピークと、第1ピークの次に光強度が高い第2ピークが形成されるような形状を有する。110度の相対角度範囲内に、第1ピークと第2ピークよりも光強度が低いピークは存在しても良い。第1ピークは、−20度〜+20度の範囲に形成され、第2ピークは、+60度〜+80度の範囲に形成されると望ましい(このような2つのピークを有するLED照明装置は、壁と斜方の床面、天井とを照明できるため、壁に近い天井に設けることが好ましい)。例えば、それ以外の角度範囲に出射される光の強度を抑えることで、光の指向性を高めて効率的な照明を行える。このような配光特性は、レンズの出射面を、光軸に非点対称の形状とすることで得られる。また、角度の+、−の符号は、あくまでも相対的なものであり、何れを+の方向とし、何れを−の方向とするかは、任意に選択できる。
更に、110度の相対角度範囲外において、出射光の配光における第3ピークが存在すると好ましい。より好ましくは、第3ピークが−60度〜−80度の範囲に形成されることである(このような3つのピークを有するLED照明装置は、天井と床面を広く照明できるため、壁から離れた天井に設けることが好ましい)。第3ピークを形成する場合には、第1ピークを挟んで対称位置の第2ピークと同じレベルの光強度であるのが良く、好ましくはレンズの出射面を光軸に点対称の形状とすることで、光軸回りに一様な光強度の第2ピーク=第3ピークを得ることができ、それにより均等な照明を行える。但し、これに限らず第3ピークは、第1ピーク及び第2ピークより低くしても良いが、その場合でも、少なくとも第1ピーク及び第2ピーク以外では、最も光強度が高くすることが望ましい。
レンズの出射面としては、正の屈折力を有するレンズ面により構成されていることが好ましい。また、レンズの出射面の形状を球面又は非球面形状としても良い。さらに、レンズの出射面の形状としては、レンズに入射した光の一部を全反射してレンズの先端側に光を導く形状としても良い。尚、製造の容易性、設計の容易性、更には、塵埃等の付着防止やデザイン上の観点から、出射面は変曲点を有しないことが望ましい。尚、このようにシンプルな形状を有し、第1ピーク及び第2ピークを有するレンズ形状、又は、第1ピーク、第2ピーク及び第3ピークを有するレンズ形状は、必要な仕様を入力することで、照明シミュレーションソフト(例えば「Lighttools」)により任意に設計できる。
レンズは、プラスチックで構成されていると好ましい。レンズを構成するプラスチックとしては、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート等の熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、光硬化性プラスチック、UV硬化性プラスチックなどを用いることができる。環状ポリオレフィンやポリカーボネート等の熱可塑性プラスチックを用いる場合、射出成形により製造でき、製造コストを大幅に低減させることができるため、より好ましく用いることができる。特に、ポリカーボネートをより好ましく用いることができる。
本発明によれば、指向性の強いLEDを用いても天井や壁面を照明できる配光特性を有し、これにより同じルクスの照明光を人間が浴びた場合でも、より明るく感じるLED照明装置及びそのレンズを提供することができる。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。図1は、本実施の形態にかかるLED照明装置10を、垂線VX(これが、LED光源の出射面に直交する垂線である)を含む断面で切断して示す断面図である。本実施の形態にかかるLED照明装置10は、レンズ1とLED光源2を有している。但し、垂線VXは、LED光源2の出射面2aに直交している。
LED光源2は、基板3に取り付けられた白色LED(又は青色LED及び該青色LEDの光で励起して黄色蛍光を発する蛍光材の組み合わせ)を1つ有しており、例えばインサート成形などによりレンズ1に密着する形で形成されている。但し、LED光源2は完全にレンズ1内に内挿されていても良い。また、LED光源2を構成するLEDの出力は0.5ワット以上となっている。
レンズ1は、プラスチックで構成されており、本実施の形態では、プラスチックとしてポリカーボネートを用いている。又レンズ1は、LED光源2の出射面2a側に配置されており、LED光源2からの発光光が出射する出射面5を有している。出射面5の形状は、変曲点を有さない非球面凸形状であるが、後述するような配光特性を有する形状となっている。
図2は、レンズ1の配光特性を示す図である。図2において、原点はレンズ1の位置であり、0度の角度方向が垂線VXと一致し、それから+90度までの範囲の配光特性を実線で示している。即ち、図2における0度の角度方向が、LED光源の出射面に直交する垂線である。尚、半径方向の長さは、光の強度である。図2の配光特性によれば、レンズ1の配光は垂線VXに非対称であり、具体的には0度方向に第1のピークPK1を有し、+70度方向に第2のピークPK2を有する。第1のピークPK1の光強度を100とすると、第2のピークPK2の光強度は56であるが、光強度の大小は逆でも良い。尚、図示していないが、これ以外にも第1のピークPK1、第2のピークPK2よりも小さい強度の光は発生する。
本実施の形態によれば、LED光源2から出射した光は、レンズ1内を進行し、さらに凸形状の出射面5で屈折して集光された光となり、レンズ1の外部に出射されることとなる。
図3は、図2の配光特性を有するレンズ1を備えたLED照明装置10を、部屋の壁面WLの上部の天井CGに取り付けた状態を示す図である。LED照明装置10から出射された第1のピークPK1にかかる照明光LT1は、壁面WL及び直下の床面FRを照明する。一方、LED照明装置10から出射された第2のピークPK2にかかる照明光LT2は、天井CG及び部屋の中央を照明する。これにより、部屋内が明るく感じられるように照明できる。
図4は、変形例にかかるレンズ1の配光特性を示す図である。図4において、原点はレンズ1の位置であり、0度の角度方向が垂線VXと一致し、それを挟んで−90度から+90度までの範囲の配光特性を実線で示している。図4の配光特性によれば、レンズ1の配光は垂線VXに対称であり、具体的には0度方向に第1のピークPK1を有し、+70度方向に第2のピークPK2を有し、−70度方向に第3のピークPK3を有する。第1のピークPK1の光強度を100とすると、第2のピークPK2及び第3のピークPK3の光強度は56である。
図5は、図4の配光特性を有するレンズ1を備えたLED照明装置10を、部屋の中央の天井CGに取り付けた状態を示す図である。LED照明装置10から出射された第1のピークPK1にかかる照明光LT1は、直下の床面FRを照明する。一方、LED照明装置10から出射された第2のピークPK2にかかる照明光LT2と、第3のピークPK3にかかる照明光LT3は、天井CG及び部屋の周囲を照明する。これにより、部屋内が明るく感じられるように照明できる。
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、レンズとLED光源とは別体としても良い。
1 レンズ
2 LED光源
3 基板
5 出射面
10 照明装置
CG 天井
FR 床面
LT1 照明光
LT2 照明光
LT3 照明光
PK1 ピーク
PK2 ピーク
PK3 ピーク
VX 垂線
WL 壁面
2 LED光源
3 基板
5 出射面
10 照明装置
CG 天井
FR 床面
LT1 照明光
LT2 照明光
LT3 照明光
PK1 ピーク
PK2 ピーク
PK3 ピーク
VX 垂線
WL 壁面
Claims (8)
- LED光源と、
前記LED光源の少なくとも光放出側に配置されたレンズと、を有する屋内用のLED照明装置であって、
前記LED光源の出射面に直交する垂線を含む面において、110度の相対角度範囲内に、前記LED光源から前記レンズを介して出射される出射光の配光における最も光強度が高い第1ピークと、前記第1ピークの次に光強度が高い第2ピークが形成されることを特徴とするLED照明装置。 - 前記垂線を含む面において、前記垂線の角度を0度としたときに、前記第1ピークは、−20度〜+20度の範囲に形成され、前記第2ピークは、+60度〜+80度の範囲に形成されることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
- 前記出射光の配光における第3ピークが、−60度〜−80度の範囲に形成されることを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
- 前記レンズはプラスチック製であり、前記レンズの出射面は凸形状であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のLED照明装置。
- LED光源と、前記LED光源の少なくとも光放出側に配置されたレンズと、を有する屋内用のLED照明装置のレンズであって、
前記LED光源の出射面に直交する垂線を含む面において、110度の相対角度範囲内に、前記LED光源から前記レンズを介して出射される出射光の配光における最も光強度が高い第1ピークと、前記第1ピークの次に光強度が高い第2ピークが形成されることを特徴とするLED照明装置のレンズ。 - 前記垂線を含む面において、前記垂線の角度を0度としたときに、前記第1ピークは、−20度〜+20度の範囲に形成され、前記第2ピークは、+60度〜+80度の範囲に形成されることを特徴とする請求項5に記載のLED照明装置のレンズ。
- 前記出射光の配光における第3ピークが、−60度〜−80度の範囲に形成されることを特徴とする請求項6に記載のLED照明装置のレンズ。
- 前記レンズはプラスチック製であり、前記レンズの出射面は凸形状であることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載のLED照明装置のレンズ。
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---|---|---|---|
JP2010161477A JP2012022963A (ja) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | Led照明装置及びそのレンズ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010161477A JP2012022963A (ja) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | Led照明装置及びそのレンズ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012022963A true JP2012022963A (ja) | 2012-02-02 |
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ID=45777062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010161477A Withdrawn JP2012022963A (ja) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | Led照明装置及びそのレンズ |
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Country | Link |
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- 2010-07-16 JP JP2010161477A patent/JP2012022963A/ja not_active Withdrawn
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