JP2013004288A

JP2013004288A - Ｌｅｄライト

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Publication number: JP2013004288A
Application number: JP2011133746A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Yoshida; 直博吉田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2013-01-07
Anticipated expiration: 2031-06-15
Also published as: JP5738083B2

Abstract

【課題】ＬＥＤによる照度を増すためにＬＥＤ光源を大きくする必要があり、光源を大きくすると発熱量が大きくなり、そのためにＬＥＤ取り付け部の放熱構造が極めて大きくなり、全体の構造が巨大化するという問題がある。
【解決手段】レンズを組み合わせたＬＥＤチップを複数取り付けて９０°以上の広配光角を有するＬＥＤ光源モジュールを構成し、多角錐台形の内面が鏡面による多面体で、多角錐台形の下側（狭い口側）の長さ（直径）と上側（広い口側）の長さ（直径）の差より長い寸法の高さとしたリフレクターを構成し、そのリフレクターの各鏡面の各面の下端付け根部にＬＥＤ光源モジュールの光の全景がそれぞれ写ることができる位置にＬＥＤ光源モジュールを配置したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、工場、倉庫、大型商店、展示場、体育館等における高天井、街灯、工事現場その他一般の照明に適応可能なＬＥＤライトに関する。

白熱灯や蛍光灯において、照度をあげるために傘形のリフレクターを用いることは一般的である。

ＬＥＤは直進性があり、光の拡散が狭いためにリフレクターを用いてもその拡散効果が少ないという問題がある。

しかし、近時、ＬＥＤチップとレンズを一体に組み合わせた１２０°の配光角を有するＬＥＤモジュールが開発され、このＬＥＤを複数並べて光源となるＬＥＤ光源モジュールが供給されるようになった（特許文献１）。

このような配光角が大きいＬＥＤ光源モジュールによると使用に際してより照度をあげるためにリフレクターを用いることが有効となる。

そこで、一般的な円錐台形のリフレクターを用いて高さ６ｍでのテストを行ったところ約２倍程度の照度を得ることができた。

特開２０１０−２８３３４４公報

しかしながら、２倍程度の照度では照度向上には不足がある。さらに照度を増すためにはＬＥＤによる光源をハイパワーにする必要があるが、光源をハイパワーにすると発熱量が大きくなり、そのためにＬＥＤ取り付け部の放熱構造が極めて大きくなって全体の構造が巨大化するという問題がある。

このような問題点を解決するために、さらなる照度の倍率を得るためのリフレクターの実験を重ねることにした。

そこで本発明は、レンズを組み合わせたＬＥＤチップを複数取り付けて９０°以上の広配光角を有するＬＥＤ光源モジュールを、多角錐台形の内面が鏡面による多面体とし、その多角錐台形の下側（狭い口側）の長さ（直径）と上側（広い口側）の長さ（直径）の差より長い寸法の高さとしたリフレクターを構成し、そのリフレクターの各鏡面の下端付け根部にＬＥＤ光源モジュールの光の全景がそれぞれ写ることができる位置にＬＥＤ光源モジュールを配置するようにしたことを特徴とする。

本発明によると、上記多角面体のリフレクターに上記条件によりＬＥＤ光源モジュールを使用した実験の結果、リフレクターを使用しない場合の照度より数倍大きな照度を得ることができた。

実施例１を示す斜視図断面説明図原理の一例を示す説明図ＬＥＤ光源モジュールの一例を示す説明図リフレクターに光源の光が写った状態の説明図レンズ拡散板を取り付けた実施例２の断面説明図照明状態の説明図

以下、図面を参照して本発明による実施例を説明する。

図１は実施例１を示す斜視図、図２は断面説明図、図３は原理の一例を示す説明図である。

図において、１は、傘型のリフレクターであり、鏡面２が８面ある８角錐台形の八面体である。

本実施例では、図３に示す如く、このリフレクターの傘型の角度が片側で２０°、両側で４０°の角度とした。この角度は、実験の結果、この数値より大きすぎても小さすぎても照度が下がる傾向がみられ、±１°変わっても照度の低下がみられた。本実施例では図３に示す４０°の角度が良好な照度が得られた。

また、リフレクター１の高さは、８角錐台形の下側（狭い口側）の鏡面２が対向する長さ（直径）と上側（広い口側）の鏡面２が対向する長さ（直径）の差より長い寸法の高さとする。本実施例では、図３に示す如く、下側の長さが１６０ｍｍ、上側の長さが３０５ｍｍ、高さ１６５ｍｍである。なお、上記角度による角錐台形は、下側の長さを小さくすると上側の長さも当然小さくなり、高さの寸法も含めてどれかの値を定めることにより上記の寸法と同じ割合で各寸法は決定される。

なお、リフレクターの高さも最高の照度を得る必要がない場合には上記の条件より低い値としてもよく、その値を小さくした量だけうすいリフレクターとすることができ、現場への設置条件の制限を少なくすることができる。

このリフレクターは上記では８角錐台形としたが、６角錐台形から１６角錐台形の間ならどの角数でも所望する範囲の照度の向上はあるが、実験によると、８角錐台形が光の品質を含め最良の結果が得られた。

その理由は、照明は、明るさだけでなく光の質も要求されるもので、角錐台形のリフレクターによる反射光においては、角錐の内角（入り隅）の線が縞模様となって反射光に現れるもので、角数が増えると照度は大きくなるが、その内角の線の縞が多くなり、照明光全体の光の品質が低下することになる。また、角数が少なくなると照度の倍率は小さくなる。

実験によると、照度（単位Ｌｘ）は、角錐台形の面の数×リフレクター面の反射率であり、本実施例の場合、リフレクター面の反射率は０．９５のものを用いたことにより、８×０．９５＝７．６である。つまり、リフレクターのない場合の７．６倍の照度となった。実験では、６ｍ直下の照度を測定した。

３は、ＬＥＤ光源モジュールであり、図４に示す如く、ＬＥＤチップにレンズを組み合わせた広配光角のＬＥＤ４を複数並べて構成してある。本実施例では台湾、国格金属科技股▲分▼有限公司製の広配光角のＬＥＤを用いたで６０ＷのＬＥＤ光源モジュール（ＫＧ７０Ａ配光角１２０°）を使用した。なお、実験によると配光角は９０°以上のＬＥＤ光源モジュールであると上記リフレクターによる所望照射面積の拡大効果が得られた。

上記ＬＥＤ光源モジュール３を、放熱機能を有するヒートシンク５に取り付ける。このヒートシンク５をリフレクター１の下側（狭い口側）の開口部に設置する。なお、実際の製品では、リフレクター１の外側にカバー６を設け、そのカバー６にリフレクター１およびヒートシンク５を取り付けて全一体とする。なお、このＬＥＤ光源モジュールは各種配光角のものが、ヒートシンクへの取り付け構造の規格を同一にして製造することにより、ヒートシンクへの交換取り付けが可能としてある。

上記ＬＥＤ光源モジュール３のリフレクター１への設置位置は、下側（狭い口側）の開口部であるが、図５に示す如く、ＬＥＤ光源モジュール３の光３Ａが８角錐台形の各面の下端付け根部に光の全景がそれぞれ写ることができる位置に配置する。

以上のＬＥＤライトによると、リフレクターにより、ＬＥＤ光源モジュールの照度の大幅な向上が得られることから、多角錐台形によるリフレクターを用いることにより小さな光源で大きな照度が得られることができ、ＬＥＤ光源の発熱量が大きくなることがなく、小さなＬＥＤ光源装置で大きな照度と広い照射面積を同時に得ることができることになった。

以上の構成のＬＥＤライトで室外灯および室内灯として十分に使用することができるが、上記の如く、リフレクターの反射光に８角錐台形による縞模様が発生する。この縞模様の存在があっても一般的な使用には差し支えないが、光の品質の向上を図るためにその縞模様を消したり薄くしたりしたい場合、さらに、ＬＥＤライトの特性として、照射面の輪郭が明確になってその縁を境に外側が急激に暗くなるが、その輪郭の縁が明確にならないようにする等によって光の品質を高めることが要求される場合がある。

そこで本実施例は、図６に示す如く、リフレクター１の上側（広い口側）の開口全体をレンズ拡散板７で覆った。本実施例ではカバー６の開口端にレンズ拡散板７を取り付けることによって覆った。なお、本実施例ではレンズ拡散板をアクリル板と一体にしてカバー６の開口端に取り付けた。

このレンズ拡散板７は本実施例では、米国、オプチィカルソリューション（ＯｐｕｔｉｃａｌＳｏｌｕｔｉｏｎ）社製のものを用いた。

これにより、光源直下の照度は２０％程低下するが、光がレンズ拡散板によって分散されるために縞模様の発生がなくなり、また、眩しさが軽減することにより違和感のない品質のよい光となる。

さらに、上記のリフレクターとＬＥＤ光源モジュールとの構成により、配光角は約１００度となるが、このレンズ拡散板７を取り付けたことにより、（リフレクターによる配光角）^２＋（レンズ拡散板の拡散角度）^２の平方根が配光角となってレンズ拡散板のない場合よりさらに照明光は広がると共に照射面の輪郭線がなくなり、照射面の縁が明るくなって光の品質が大きく向上した。また、ＬＥＤライト特有のマルチシャドウ（複数の陰影）の発生を消滅させることができた。

これにより、例えば、上記６０ＷのＬＥＤ光源モジュールと８角錐台形のリフレクターを使用した場合、従来の水銀灯４００Ｗと同等以上の照度と配光角を得ることができ、消費電力はその約１／７程度となり、電気エネルギーの節減効果が大きい。

また、配光角が広角になるために、広い面積を照射する場合に設置灯数が少なくてすむことになった（図７参照）。

１リフレクター
２鏡面
３ＬＥＤ光源モジュール
３ＡＬＥＤ光源モジュールの光
４ＬＥＤ
５ヒートシンク
６カバー
７レンズ拡散板

Claims

レンズを組み合わせたＬＥＤチップを複数取り付けて９０°以上の広配光角を有するＬＥＤ光源モジュールを構成し、多角錐台形の内面が鏡面によるリフレクターを構成し、そのリフレクターの各鏡面の下端付け根部にＬＥＤ光源モジュールの光の全景がそれぞれ写ることができる位置にＬＥＤ光源モジュールを配置したことを特徴とするＬＥＤライト。
請求項１において、多角錐台形の内面が鏡面による多面体で、多角錐台形の下側（狭い口側）の長さ（直径）と上側（広い口側）の長さ（直径）の差より長い寸法の高さとしたリフレクターとしたことを特徴とするＬＥＤライト。
請求項１において、多角錐台形を８角錐台形のリフレクターとしたことを特徴とするＬＥＤライト。
請求項１において、多角錐台形を４０°の角度の８角錐台形のリフレクターとしたことを特徴とするＬＥＤライト。
請求項１において、ＬＥＤの配光角を１２０°としたことを特徴とするＬＥＤライト。
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４もしくは請求項５において、リフレクターの上側（広い口側）の開口全体をレンズ拡散板で覆ったことを特徴とするＬＥＤライト。