JP2012109140A - Led lighting module and lighting fixture equipped with led lighting module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED照明モジュール及びそのLED照明モジュールを備えた照明器具に関する。 The present invention relates to an LED lighting module and a lighting fixture including the LED lighting module.
近年、消費電力が少なく長寿命な光源として発光ダイオード素子(以下、LED素子という)が用いられた照明器具が広く普及してきている。このような照明器具に用いられるLED素子としては、チップが矩形状からなり、LED素子が放つ光をそのまま壁面にあてると光が矩形状に照射されるタイプのものがよく知られている。この場合、照明器具として照らす照射範囲を略円形とするためには、以下のような問題がある。 In recent years, lighting fixtures using light-emitting diode elements (hereinafter referred to as LED elements) as light sources with low power consumption and long life have been widely used. As an LED element used in such a lighting apparatus, a type in which a chip has a rectangular shape and light is emitted in a rectangular shape when light emitted from the LED element is directly applied to a wall surface is well known. In this case, there are the following problems in order to make the irradiation range illuminated as a lighting fixture substantially circular.
図5(a)は、LED素子が並列に且つそのそれぞれが平行に設けられたLED照明モジュールを示している。図5(b)は、そのLED照明モジュールが放つ光の照射状態を模式的に示した図である。
図5(a)に示すLED照明モジュール100は、計7個のLED素子300が略円板状の基板200の上に等間隔に配設されている。
この場合、上述したようにそれぞれのLED素子300が放つ光の照射範囲が同じ矩形状となるため、複数のLED素子300が放つ光が重なりあい、壁面に照射されるときには、図5(b)に示すような矩形状の光が放たれる。
FIG. 5A shows an LED lighting module in which LED elements are provided in parallel and each in parallel. FIG.5 (b) is the figure which showed typically the irradiation state of the light which the LED illumination module emits.
In the
In this case, as described above, since the irradiation range of the light emitted from each
従って、これを略円形の光を照射するLED照明モジュール100とするためには、LED素子300の前方に設置されるLEDレンズ(不図示)として特殊なものを用いるか、円形状に光が出射されるように構成されたフィルタ等を用いる必要があった。
また図6(a)は、基板200にひとつのLED素子を中心に設けるとともに、その他のLED素子を放射状に設けたLED照明モジュールを示している。図6(b)は、そのLED照明モジュールが放つ光の照射状態を模式的に示した図である。
図6(a)に示すLED照明モジュール100によれば、略円板状の基板200の上に放射状に且つ同心円状に等間隔にLED素子300が並んでいるので、図6(b)に示すように図5(b)に比べると略円形に近い光を得ることができる。
Therefore, in order to make the
FIG. 6A shows an LED illumination module in which one LED element is provided at the center of the
According to the
しかしながらこの場合でもLED素子300が放つ光が重なりあう箇所があり、そこが強い光となって光ムラが生じてしまう。
そこで、この場合はLEDレンズ(不図示)の光出射面を粗面化する加工等を行い、光を拡散させ光ムラを抑制させる必要があった。
However, even in this case, there are places where the light emitted from the
Therefore, in this case, it has been necessary to process the surface of the LED lens (not shown) to roughen the light exit surface to diffuse the light and suppress the light unevenness.
上述のようなLED素子が用いられ光の照射範囲を略円形にする照明器具を提案した例としては、下記特許文献1が挙げられる。
ここに開示されている照明器具は、複数のLED素子を略円形の領域内に配設し、複数のLED素子の内、少なくとも一部のLED素子は、隣接して配設される発光ダイオード素子に対して発光分布(照射範囲)の縦横が互い違いになるように配設されている。
The following
The lighting fixture disclosed herein includes a plurality of LED elements disposed in a substantially circular region, and at least some of the LED elements are disposed adjacent to each other. Are arranged so that the vertical and horizontal directions of the light emission distribution (irradiation range) are staggered.
しかしながら、上記特許文献1に記載のものは、縦と横とで同じ向きに設けられたLED素子が複数存在し同じ照射範囲を照射するので、光が重なりあう箇所がみられ、重なりあう光が強い光となって、やはり光ムラが生じてしまうと考えられる。
However, in the device described in
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、光ムラの低減を図ることができるLED照明モジュール及びそのLED照明モジュールを備えた照明器具を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and aims at providing the lighting fixture provided with the LED lighting module which can aim at reduction of light nonuniformity, and the LED lighting module.
本発明に係るLED照明モジュールは、基板の上に、4個以上の発光ダイオード素子が配設されるLED照明モジュールであって、前記発光ダイオード素子から照射される光の照射範囲が略正方形状からなり、前記発光ダイオード素子のそれぞれは、下記数式(1)によって導かれる回転角θnに基づいて異なる角度で配設されていることを特徴とする。
本発明において、基板が、略円板状に形成され、隣り合う前記発光ダイオード素子同士が前記基板上にほぼ等間隔になるように設けられているものとしてもよい。
この場合は、LEDレンズとして特殊なものを用いたり、LEDレンズの出射面に粗面化処理など加工処理を行わなくても、光ムラのない光を取り出すことができるとともに、光の照射範囲を略円形にすることができる。
In the present invention, the substrate may be formed in a substantially disc shape, and the adjacent light emitting diode elements may be provided on the substrate so as to be substantially equidistant.
In this case, it is possible to take out light without unevenness of light without using a special LED lens or performing a processing process such as a roughening process on the exit surface of the LED lens. It can be made substantially circular.
また本発明において、複数の前記発光ダイオード素子のそれぞれに対応するように配設されたLED配光レンズを備えたものとしてもよい。
さらに本発明において、本発明の照明器具は、先述のLED照明モジュールを備えたものとすることができる。
Moreover, in this invention, it is good also as what was equipped with the LED light distribution lens arrange | positioned so as to respond | correspond to each of the said some light emitting diode element.
Furthermore, in this invention, the lighting fixture of this invention shall be equipped with the above-mentioned LED lighting module.
本発明によれば、照射される光の強さが均一化され、光ムラの低減を図ることができる。 According to the present invention, the intensity of irradiated light is made uniform, and light unevenness can be reduced.
以下に本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まずは、図1〜図3及び表1、表2を参照しながら、本発明の第1実施形態に係るLED照明モジュール1及び照明器具10について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the
本実施形態におけるLED照明モジュール1は、基板2の上に、4個以上のLED素子3が配設され、LED素子3から照射される光の照射範囲が略正方形状からなり、LED素子3のそれぞれは、下記数式(1)によって導かれる回転角θnに基づいて異なる角度で配設されている。
LED照明モジュール1は、基板2とレンズモジュール4とを備えており、LED照明モジュール1はこれらを組み合わせた状態で照明器具10のフード12内に組み付けられている。
図1(a)に示す照明器具10は、天井面等に取り付けられ、スポットライト等として使用されるものであり、本体部11と、照明取付部14と、アーム15とを備えている。本体部11は、略円筒形状に形成されており、LED照明モジュール1を覆うフード12と、LED照明モジュール1が発する熱を放熱する放熱フィンが複数形成されたヒートシンク13とを備えている。本体部11は照明取付部14に取り付けられたアーム15に支持されており、アーム15に支持された状態で本体部11の取り付け角度が変えられるよう構成されている。従って、本体部11を動かせば照射角度を容易に変えることができる。またLED照明モジュール1を可動式にしてLED照明モジュール1を動かすことにより、照射角度を変えられる構成してもよい。
The
A
基板2は、複数の略円形状からなる板体を組み合わせてひとつの基板2として構成され、複数のLEDレンズ5が設けられたレンズモジュール4とビス止め等によって一体とされLED照明モジュール1を構成する。基板2の所定位置には、ビス孔や切欠孔が複数形成されている。
基板2は、照明器具10の照明取付部14内に設けられた電源部(不図示)から電圧を供給するよう構成され、電源部と電気的に接続されている。
The board |
The board |
具体的には、図例の基板2は、LED基板2Aと、放熱シート2Bと、取付板2Cとを備え、取付板2Cには、LED基板2Aに給電するための給電線用穴部20が設けられている。給電線用穴20は、電源部からアーム15を経て本体部11内に引き込まれた給電線(不図示)と電気的に接続され、これにより、LED基板2Aに電圧を適宜供給できるよう構成されている。
Specifically, the
LED基板2Aの前方には、複数のLEDレンズ5を備えたレンズモジュール4が設けられる。LEDレンズ5は、透明のアクリル樹脂材などからなり、略円錐台形状の底面を上面にしたすり鉢形状に形成されており、レンズモジュール4と一体成型されるものとしてもよいし、レンズモジュール4とは別体に形成されているものとしてもよい。
A
LEDレンズ5の底部の中央部分には、LED凹所(不図示)が加工形成されており、ひとつのLEDレンズ5にひとつのLED素子3が配設され、LEDレンズ5はLED素子3が点灯した際に放つ光が前方に出射されるように設けられている。
LEDレンズ5の上面は、平面視において略円形状からなる光出射面50(図1(b)参照)とされ、この光出射面50からLED素子3の光が出射される。光出射面50の略中央には、底部側に向かって形成された穴部51が設けられている。
An LED recess (not shown) is processed and formed in the central portion of the bottom of the
The upper surface of the
光出射面50の表面形状は、LED素子3が発する光を拡散させるためにハニカム形状のセルが複数構成された形状、断面波型形状、梨地状等としてもよいし、光出射面50に粗面加工を施したものとしてもよいが、本実施形態によれば、後記するように光出射面50に特殊な加工を施さなくても光出射面50から出射される光の強さが均一化され、光ムラを低減することができるので、平坦面としてもよい。
The surface shape of the
LED基板2Aの前面には、複数のLED素子3が設けられ、このLED素子3は、上記の数式(1)によって導かれる回転角θnに基づいてそれぞれが異なる角度で配設されている。
LED素子3は、略長方形状のチップで構成され、LED素子3が放つ光の照射範囲は略長方形状となるものが用いられる。具体的には例えば図1(b)等に示すようにLED素子3は、レンズ付きの表面実装タイプのものを用いてもよく、図中、30は略方形状のパッケージ基板、31は平面視して略円形状のレンズ体を示している。
A plurality of
The
図2(a)は、図1(b)に示すLED基板2Aの模式的平面図である。
FIG. 2A is a schematic plan view of the
ここでは説明のため、それぞれのLED素子3の近傍に「1」〜「12」の番号を付しているが、これは実際にLED基板2A上に記載されているものではなく、表1に対応して説明のために付された番号である。従って、例えば表1に記載された「1」は図2(a)の「1」に対応し、表1に記載された「2」は図2(a)の「2」に対応する。また図2(a)には、それぞれの回転角θnが書き込まれているが、これも説明のために付されたものである。
Here, for the sake of explanation, the numbers “1” to “12” are attached in the vicinity of the
図例では、LED素子3が計12個設けられた例を示しており、隣り合うLED素子3同士がLED基板2A上にほぼ等間隔になるように設けられている。
具体的には、LED基板2A上に配設されたLED素子3は、計3個がLED基板2Aの中心を軸として同心円上にほぼ等間隔で配列され、その外周には計9個のLED素子3がやはりLED基板2Aの中心を軸として同心円上にほぼ等間隔で配列されている。内方に配設されたLED素子3とその外周側に配設されたLED素子3とは近接するもの同士それぞれがほぼ等間隔に配列されている。
In the illustrated example, a total of twelve
Specifically, a total of three
表1は、上記数式(1)によって算出された回転角θnの値と、数式(1)に代入して計算されるn、mの数値を表にしたものである。表1における「1」〜「12」の番号は、上述したように図2(a)の「1」〜「12」に相当する。 Table 1 shows the values of the rotation angle θn calculated by the above formula (1) and the numerical values of n and m calculated by substituting into the formula (1). The numbers “1” to “12” in Table 1 correspond to “1” to “12” in FIG.
上記数式(1)のnは、1〜12までの整数とされ、mは、ここではすべて0として計算している。なお、mは、すべて0に限定されるわけではなく、0〜3の任意の整数とすることができ、種々数値を変えた例は図3及び表2を示しながら後に説明する。上記数式(1)のRは、LED素子3の設置総個数が代入される。よってこの例では、LED素子3の設置総個数が12個であるため、12が代入される。
In the above formula (1), n is an integer from 1 to 12, and m is calculated as 0 here. Note that m is not limited to 0, and can be any integer from 0 to 3. Examples in which various numerical values are changed will be described later with reference to FIG. The total number of
ここで基準となる回転角θnの0°は、任意のひとつのLED素子3が選択され、それを基準とする。基準とするLED素子3は、LED基板2A上にあるLED素子3であれば、どれでもよい。図例では、「1」がn=1とされ、基準の0°とされる。その他のLED素子3は、n=2〜12までを当てはめて計算されたθnの値に基づいて所定の値の回転角θnに基づいて配設する。
Here, the reference rotation angle θn of 0 ° is based on an arbitrary one of the
以上に基づいて配設されたLED素子3を発光させると図2(b)に示す照射状態となる。具体的には、図2(b)に示すように「1」の基準となる回転角0°の照射状態は略正方形の光が傾きのない状態(0°)で照射される。そして「2」〜「12」まで7.5°ずつ角度が加算された異なる略正方形の光が照射される。
When the
例えば「7」は上記数式(1)によれば、回転角45°が算出される。この場合、「7」のLED素子3は、「1」の基準となるLED素子3に対して45°傾いた状態で配設される。従って、そこから放たれる光の照射状態は、略正方形の光が、「1」に対して45°傾いた状態の光を照射される(図2(b)の「7」参照)。
また「12」は上記数式(1)によれば、回転角82.5°が算出される。この場合、「12」のLED素子3は「1」の基準となるLED素子3に対して82.5°傾いた状態で配設される。従って、そこから放たれる光の照射状態は、略正方形の光が、「1」に対して82.5°傾いた状態の光を照射される(図2(b)の「12」参照)。
なお、基準となるLED素子3に対して何度傾いた状態の光が照射されるかについては、表1の回転角θnを示した欄の右側に記載した。
For example, “7” is calculated as a rotation angle of 45 ° according to the above equation (1). In this case, the
Further, “12” is calculated as a rotation angle of 82.5 ° according to the above formula (1). In this case, the
The number of times the light in the inclined state is irradiated with respect to the
このようにLED基板2Aに配設されるLED素子3は、数式(1)によって導き出される回転角θnで配設されるので、重なって同じ角度の照射範囲を放つ光源がなく、12個のLED素子3から12通りの発光パターンの光が放たれることになる。
すなわち、従来例として示した図5(a)の場合は、7個のLED素子3すべてが同じ角度で配列されているので、同じ角度の略正方形の光が放たれ、7個のLED素子3の照射範囲が重なって照射されることになる。その状態を示した図が図5(b)である。
また従来例として示した図6(a)の場合は、7個のLED素子3は、3種類の照射パターンとなる。すなわち、基板200の中央に設けられたLED素子300を基準の0°とすると、その他は、この基準となるLED素子300に対して回転角90°のものが2個、回転角30°と60°のものが計4個となり、回転角30°と回転角60°に配設されたLED素子300が放つ光の照射範囲は同じ角度の略正方形の光が放たれることになる。その状態を示した図が図6(b)である。よって厳密にみれば、図6(b)において、30°(見方によっては60°)に傾いて照射された略正方形の光は4個のLED素子300が放つ光が重なっているので、他の光よりも強く光ることになる。
Thus, the
That is, in the case of FIG. 5A shown as a conventional example, since all the seven
In the case of FIG. 6A shown as a conventional example, the seven
図2(a)及び(b)に示す例によれば、従来例(図5、図6)のように照射範囲が一致して重なりあうものがなく、あくまで異なる角度の照射パターンが重なりあって略円形の光を放つので、照射面にあたったときには、光の強さのコントラストが均一化され、光ムラの低減を図ることができる。
なお、図2(b)では、略円形部分のまわりに略正方形の角部が複数見える状態に描かれているが、これは説明のためであって、実際の光としてみたときには、このような角部はほとんど視認することができない程、丸く照射される。
According to the example shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), there is no overlapping of the irradiation ranges as in the conventional example (FIGS. 5 and 6), and irradiation patterns of different angles are overlapped to the last. Since substantially circular light is emitted, when it hits the irradiated surface, the contrast of the light intensity is made uniform, and light unevenness can be reduced.
In FIG. 2 (b), a plurality of substantially square corners can be seen around a substantially circular portion. However, this is for the purpose of explanation, and when viewed as actual light, The corners are so rounded that they are hardly visible.
続いて図3及び表2に示す上述の例の変形例について説明する。
上述の例と同様の箇所には同じ符号を付し、主に異なる点を説明し、同様の箇所の説明は省略する。
ここでは、数式(1)に代入するmの値を0〜3まで任意に代入した例を説明する。
下記表2に示すようにLED素子3の「1」〜「3」はm=0、「4」〜「6」はm=1、「7」〜「9」はm=2、「10」〜「12」はm=3が代入される。
Subsequently, a modification of the above-described example shown in FIG. 3 and Table 2 will be described.
The same parts as those in the above-mentioned example are denoted by the same reference numerals, mainly different points will be described, and description of the same parts will be omitted.
Here, an example will be described in which the value of m to be substituted into Equation (1) is arbitrarily substituted from 0 to 3.
As shown in Table 2 below, “1” to “3” of
以上に基づいて配設されたLED素子3を発光させると、図3(b)に示す照射状態となり、12種類の照射パターンで光が発せられる。具体的には、「1」の基準となる回転角0°の照射状態は略正方形の光が傾きのない状態(0°)で照射される。そして「2」〜「12」まで結果的に7.5°ずつ角度が加算された異なる略正方形の光が照射される。ここで結果的というのは、「90×m」という式の存在により、mに代入される数値によって、回転角の値は異なるが、辺の長さが等しい略正方形の光が照射されるため、実際に照射される光の照射状態は、図2(b)も図3(b)も同じ照射状態のものとなるのである。
When the
例えば「7」は上記数式(1)によれば、回転角225°が算出される。この場合、「7」のLED素子3は、「1」の基準となるLED素子3に対して225°傾いた状態で配設される。従って、そこから放たれる光の照射状態は、略正方形の光が、「1」に対して225°傾いた状態の光を照射される(図3(b)の「7」参照)。ここでこの「1」に対して225°傾いた状態の光は、45°傾いた状態の光とみることもでき、この例の「7」のLED素子3は、図2(b)の「7」と同じ傾きの照射範囲を照らすことになる。
For example, “7” is calculated as a rotation angle of 225 ° according to the above equation (1). In this case, the
また「12」は上記数式(1)によれば、回転角352.5°が算出される。この場合、「12」のLED素子3は「1」の基準となるLED素子3に対して352.5°傾いた状態で配設される。従って、そこから放たれる光の照射状態は、略正方形の光が、「1」に対して352.5°傾いた状態の光を照射される(図3(b)の「12」参照)。ここでこの「1」に対して352.5°傾いた状態の光は、82.5°傾いた光とみることもでき、この例の「12」のLED素子3は、図2(b)の「12」と同じ傾きの照射範囲を照らすことになる。
In addition, “12” is calculated as 352.5 ° according to Equation (1). In this case, the
次に図4及び表3を参照しながら、本発明の第2実施形態に係るLED照明モジュール1について説明する。
ここにおいても、第1実施形態と共通する説明はなるべく省略し、主に異なるところを説明する。なお、LED基板2Aの構成は第1実施形態で説明したものとは形状が異なるが構成は同じなので、説明は割愛する。
Next, an
Here, the description common to the first embodiment is omitted as much as possible, and different points are mainly described. The configuration of the
この実施形態は、上述の実施形態とは、LED素子3の設置総個数が異なる。具体的にはLED素子3が計7個設けられた例を示しており、略円板状のLED基板2Aの中心にLED素子3をひとつ設置し、LED基板2Aの中心を軸として同心円上にほぼ等間隔に中央に配されたLED素子3を取り囲むように計6個のLED素子3を設置する。
This embodiment differs from the above-described embodiment in the total number of
図4(a)、(b)に示す例でもLED基板2Aに設置するLED素子3のそれぞれは、上記数式(1)によって導かれる回転角θnに基づいて異なる角度に配設され、m=0で算出した例を示している。なお、表3には、m=0の他、m=1〜3を代入した場合の値を示しているが、数式(1)に基づいてLED素子3を配設すれば、7個のLED素子3が発する光の照射状態は、mの数値(m=0〜3)にかかわらず図4(b)と同じになる。
Also in the example shown in FIGS. 4A and 4B, each of the
以上に基づいてLED素子3を発光させると、図4(b)に示す照射状態となり、7種類の照射パターンで光が発せられる。具体的には、「1」の基準となる回転角0°から「7」の回転角77.1428°まで、およそ12.85ずつ角度を加算された傾きの異なる略正方形の光が照射される。
When the
この例においても、異なる角度の照射パターンが重なりあって略円形の光を放つので、照射面にあたったときには、光の強さのコントラストが均一化され、光ムラの低減を図ることができる。 Also in this example, the irradiation patterns at different angles are overlapped to emit substantially circular light, so that when the light strikes the irradiation surface, the contrast of the light intensity is made uniform and light unevenness can be reduced.
なお、LED基板2Aに設けられるLED素子3の設置総個数は4個以上であればよく、図例に限定されるものではない。LED素子3の数が多ければ多いほど、真円に近い照射状態とすることができる。またLED基板2A、基板2、レンズモジュール4、LEDレンズ5の形状、構成は、図例に限定されるものではない。例えばLED基板2Aの形状が略矩形のものであってもよい。また照明器具10の構成もこのようなスポットライトに限定されるものではなく、ダウンライトやシーリングライトの光源としても適用可能である。
The total number of the
1 LED照明モジュール
10 照明器具
2 基板
3 LED素子
5 LEDレンズ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記発光ダイオード素子から照射される光の照射範囲が略正方形状からなり、前記発光ダイオード素子のそれぞれは、下記数式(1)によって導かれる回転角θnに基づいて異なる角度で配設されていることを特徴とするLED照明モジュール。
The irradiation range of the light emitted from the light emitting diode element has a substantially square shape, and each of the light emitting diode elements is disposed at different angles based on the rotation angle θn derived by the following formula (1). LED lighting module characterized by the above.
前記基板が、略円板状に形成され、隣り合う前記発光ダイオード素子同士が前記基板上にほぼ等間隔になるように設けられていることを特徴とするLED照明モジュール。 In claim 1,
The LED lighting module, wherein the substrate is formed in a substantially disc shape, and the light emitting diode elements adjacent to each other are provided on the substrate at substantially equal intervals.
複数の前記発光ダイオード素子のそれぞれに対応するように配設されたLED配光レンズを備えたことを特徴とするLED照明モジュール。 In claim 1 or claim 2,
An LED illumination module comprising an LED light distribution lens arranged to correspond to each of the plurality of light emitting diode elements.
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