JP2013004386A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】光源基台に対する光学基台の位置ずれを防止した照明器具において、光源基台や光学基台の破損及び湾曲を防ぐ。
【解決手段】照明器具１は、複数のＬＥＤ２２を有する光源基台２と、各ＬＥＤ２２に対向した複数のレンズ３２を有する光学基台３と、光源基台２と光学基台３とを収容する筐体４と、を備える。光源基台２及び光学基台３は、それぞれ両基台２、３の位置決めに用いられる被ガイド部２３、３４を有する。被ガイド部２３、３４は、共に筐体４のガイド部４１に係合する。このとき、被ガイド部２３はガイド部４１の当たり部４２に当たることなく通過するのに対し、被ガイド部３４は当たり部４２に当接される。これにより、光源基台２と光学基台３とを互いに接触させずに筐体４を介して配置できるので、両基台２、３が接触することで引き起こされ得る両基台２、３の破損や湾曲を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light emitting diode）等の固体発光素子と光学部材とを組み合わせた照明器具に関する。

従来からＬＥＤとレンズ等の光学部材とを組み合わせた照明器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような照明器具は、図１０に示されるように、ＬＥＤ１０を有する光源基台２０と、ＬＥＤ１０に対向して設けられたレンズ３０を有する光学基台４０と、を備える。光源基台２０は、そのＬＥＤ１０実装面に複数の凹部５０を有する。各々の凹部５０には、光学基台４０の光入射面側に設けられた凸部６０がそれぞれ嵌合する。これにより、光源基台２０に対する光学基台４０の位置ずれが防止される。

特開２００９−２３０９８４号公報

しかしながら、上述したような照明器具では、光源基台２０の凹部５０に光学基台４０の凸部６０が直接に嵌合するので、その際の摩擦や圧力により光源基台２０及び光学基台４０が破損したり湾曲したりし易い。また、光源基台２０を構成する材料の熱膨張率と光学基台４０を構成する材料の熱膨張率とに差がある場合には、ＬＥＤ１０の発光に伴って生じた熱による熱膨張により、光源基台２０や光学基台４０が破損したり湾曲したりする虞がある。

本発明は、上記課題を解決するものであって、光源基台に対する光学基台の位置ずれの防止を図った照明器具において、光源基台や光学基台の破損や湾曲を軽減することができる照明器具を提供することを目的とする。

本発明の照明器具は、複数の光源を有する光源基台と、前記複数の光源の各々に対向して設けられた複数の光学部材を有する光学基台と、前記光源基台と光学基台とを収容する筐体と、を備え、前記光源基台及び光学基台は、それぞれ該基台の位置決めに用いられる被ガイド部を有し、前記筐体は、前記被ガイド部と係合するガイド部を有し、前記ガイド部は、前記光源基台と光学基台とが接触しないようにするための当たり部を有し、前記光学基台の被ガイド部は、前記当たり部に当接される被当たり部を有することを特徴とする。

前記光源基台の被ガイド部と前記光学基台の被ガイド部は、前記ガイド部を共有することが好ましい。

前記ガイド部は、３つ以上設けられていることが好ましい。

前記ガイド部は凹形状の溝から成り、前記被ガイド部は該溝に係合する凸形状とされることが好ましい。

前記当たり部はガイド部に設けられた段から成り、前記被当たり部は光学基台の被ガイド部の一部から成ることが好ましい。

本照明器具は、前記光学基台を移動させることで該光学基台と前記光源基台との距離を変えて配光を可変とすることが好ましい。

本発明によれば、光源基台及び光学基台を筐体に収容したとき、両基台の位置精度を低下させることなく両基台を互いに接触させずに配置できるので、両基台の破損や湾曲を軽減することができる。

本発明の実施形態に係る照明器具の分解斜視図。 上記照明器具の斜視図。 図２のＩ−Ｉ線断面図。 上記照明器具の上面図。 （ａ）は上記照明器具を構成する光源基台の上面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図。 （ａ）は上記照明器具を構成する筐体の上面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図。 上記照明器具を構成する光学基台を斜め下方から見た図。 上記光学基台を構成するレンズの断面図。 （ａ）は上記レンズと光源とを近接させた状態における照明器具の断面図、（ｂ）は（ａ）の状態において同光源から出射された光の光路を示す図。 従来の照明器具の斜視図。

本発明の実施形態に係る照明器具について、図１乃至図９を参照して説明する。図１乃至図６に示されるように、照明器具１は、光源基台２と、光源基台２の発光面側に設けられ照明器具１の軸線方向に移動可能な光学基台３と、光源基台２と光学基台３とを収容する筐体４と、光源基台２で生じた熱を放熱する放熱部５と、を備える。

光源基台２は、円盤形状の配線基板２１と、配線基板２１上に実装された光源となる複数のＬＥＤ２２と、を有する。ＬＥＤ２２には、例えば、白色光を発する白色ＬＥＤが用いられる。各々のＬＥＤ２２の光軸は、それぞれ軸線に対して平行となっている。また、光源基台２は、その外周に自身の位置決めに用いられる複数の被ガイド部２３を有する。各々の被ガイド部２３は、軸線と直交する方向に突出した凸形状とされ、９０度ずつ角度を隔てて配設されている。被ガイド部２３は、筐体４に設けられたガイド部４１（詳細後述）に係合する。なお、配線基板２１上に実装されるＬＥＤ２２の数及び配線基板２１上におけるＬＥＤ２２の配置は、図例のものに限定されない。また、被ガイド部２３の数は、本実施形態のものに限定されず任意の数設けられればよいが、円盤形状の光源基台２を安定に保持するために少なくとも３つ以上設けられる。

配線基板２１は、高い熱伝導率を有する材料、例えば、アルミニウム等の金属、ガラスエポキシ等の樹脂、又はセラミック等の無機材料を母材として構成される。配線基板２１は、そのＬＥＤ２２実装面に高い光反射率を有する光反射部材を有する。光反射部材は、例えば、銀やアルミニウムにより構成される。また、配線基板２１は、ＬＥＤ２２への給電を担う配線パターンを有する。この配線パターンは、配電線を介してスイッチやマイコン等を備えた調光装置に接続されている。調光装置は、商用電源からＬＥＤ２２への電力供給を調節することによりＬＥＤ２２をオン／オフ制御及び調光制御する。

光学基台３は、円盤形状とされ、ＬＥＤ２２からの光が入射する面にレンズアレイ３１（図１においてドットで示す）を有する。レンズアレイ３１は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、又はガラス等の透光性材料により構成され、各々のＬＥＤ２２に対向して設けられた複数のレンズ３２と、レンズ３２間に位置する平坦部と、から成る。各々のレンズ３２の光軸は、それぞれ対向するＬＥＤ２２の光軸と一致している。また、光学基台３は、レンズアレイ３１を保持する円筒形状のレンズホルダ３３と、レンズホルダ３３の外周に設けられ光学基台３の位置決めに用いられる複数の被ガイド部３４と、を有する。レンズホルダ３３及び被ガイド部３４は共に、例えば、アルミニウム等の金属やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂により構成される。各々の被ガイド部３４は、それぞれ軸線と平行に伸びる凸形状とされ、光源基台２の被ガイド部２３に対応する位置に設けられている。被ガイド部３４は、筐体４のガイド部４１に係合される。被ガイド部３４の下端部は、ガイド部４１の一部に設けられた当たり部４２（詳細後述）と当接する被当たり部３５を有する。なお、光学基台３は、全体が透光性材料により一体成型されてもよい。

筐体４は、有底筒状とされ、熱伝導率が高い材料、例えば、アルミニウムにより構成される。筐体４は、その内周に光出射面側の端部から軸線と平行に伸びる凹形状の直線溝から成る複数のガイド部４１を有する。各々のガイド部４１は、９０度ずつ角度を隔てて配設されている。ガイド部４１は、その筐体４の底面側の端部に、段から成り光源基台２と光学基台３とが接触しないようにするための当たり部４２を有する。当たり部４２は、光源基台２の被ガイド部２３とは当接しない位置関係に構成されている。従って、被ガイド部２３をガイド部４１に係合させて光源基台２を筐体４に収容したとき、光源基台２は、当たり部４２に当たることなく通過して筐体４の底面に配置される。これに対し、光学基台３の被ガイド部３４は被当たり部３５を介して当たり部４２に当接されるので、被ガイド部３４をガイド部４１に係合させて光学基台３を筐体４に収容したとき、光学基台３は、当たり部４２よりも筐体４の底面側に達し得ない。また、筐体４は、その側壁の一部を筐体４の中心部に向かって貫通したネジ溝４３と、ネジ溝４３に螺合するネジ４４と、を有する。ネジ４４は、ネジ締めすることで筐体４に収容された光学基台３を筐体４に固定する。なお、当たり部４２は、段に限定されず、光源基台２の被ガイド部２３とは当接しないが光学基台３の被ガイド部３４とは当接する構成とされていればよい。また、ネジ溝４３及びネジ４４は、本実施形態においては筐体４の１カ所に設けられているが、筐体４の複数箇所に設けられてもよい。

放熱部５は、熱伝導率の高いアルミニウムや銅により構成され、複数の平板状フィン５１を有する。放熱部５は、高い熱伝導率を有する接着剤、例えば、放熱シリコーン接着剤により筐体４の底面に密着して固定されている。

光学基台３を構成するレンズ３２は、図７、図８に示されるように、光入射面側が小径となった逆円錐台形状とされ、その光入射面に凹部３２ａを有する。凹部３２ａは、レンズ３２とＬＥＤ２２とが近接したときにＬＥＤ２２を収容する。凹部３２ａは、ＬＥＤ２２と対向する第１の光入射面３２ｂと、凹部３２ａの側面を構成する第２の光入射面３２ｃと、を有する。また、レンズ３２は、第２の光入射面３２ｃから入射した光を全反射する光反射面３２ｄと、光を出射する光出射面３２ｅと、を有する。

上記のように構成された本実施形態の照明器具１の作用を、上述の図に更に図９（ａ）（ｂ）を加えて説明する。上記図３は、光源基台２と光学基台３との距離Ｄが大きい状態を示す。この状態から距離Ｄを小さくして照射する光の配光を変化させるには、ネジ４４を緩めて光学基台３を軸線方向に移動可能とし、光学基台３を光源基台２側に移動させた後、ネジ４４を締めて光学基台３を筐体４に固定する。これにより、図９（ａ）に示されるように、距離Ｄが小さい状態となる。このとき、光学基台３の光源基台２側への移動は、被当たり部３５が当たり部４２に当接された時点で規制されるので、光学基台３が移動し過ぎて光源基台２と接触することはない。また、光源基台２及び光学基台３は、それぞれの被ガイド部２３、３４が筐体４のガイド部４１に係合しているので、筐体４内において回転しない。そのため、各々のレンズ３２は、各ＬＥＤ２２に対向した状態でＬＥＤ２２に近づき、ＬＥＤ２２と接触することなく凹部３２ａにＬＥＤ２２を収容する。

距離Ｄを小さくした状態では、ＬＥＤ２２の側方にもレンズ３２が配置される。そのため、図９（ｂ）に示されるように、ＬＥＤ２２から出射された光（光路を破線矢印で示す）の殆どはレンズ３２に入射する。このとき、ＬＥＤ２２から出射されて第１の光入射面３２ｂに入射した光は、そこで屈折され、更に光出射面３２ｅにおいて屈折されて出射される。また、ＬＥＤ２２から出射されて第２の光入射面３２ｃに入射した光は、そこで屈折された後、光反射面３２ｄにより全反射され、更に光出射面３２ｅにおいて屈折されて出射される。この場合、レンズ３２から出射される光は、配光角の大きいものとなる。上記と同様の動作で距離Ｄを調整し、レンズ３２の焦点位置にＬＥＤ２２を配置した場合には、レンズ３２から出射される光は配光角の小さいものとなる。

なお、本実施形態においては、光源基台２の被ガイド部２３と光学基台３の被ガイド部３４が筐体４のガイド部４１を共有している構成を示したが、被ガイド部２３、３４が、それぞれ専用のガイド部４１に係合する構成とされてもよい。

上述のように、本実施形態の照明器具１によれば、光源基台２及び光学基台３が筐体４に収容されるとき、筐体４に当たり部４２が設けられているので、両基台２、３が互いに接触しない。そのため、従来のように光源基台２や光学基台３が破損したり湾曲したりすることが軽減される。また、光源基台２及び光学基台３は共に筐体４内において回転しないので、光源基台２に対する光学基台３の位置ずれが防止される。また、光源基台２及び光学基台３をそれぞれ構成する材料の熱膨張率差に起因する破損や湾曲を考慮する必要がなくなるので、従来よりも幅広い材料で両基台２、３を作製することができる。

また、ガイド部４１、被ガイド部２３、３４、当たり部４２及び被当たり部３５が単純な構造から構成されているので、安価かつ簡便に照明器具１を製造することができる。また、距離Ｄを任意に調整することで、照射する光の配光を連続的に変化させることができる。また、配線基板２１、筐体４及び放熱部５が熱伝導率の高い材料から構成されているので、ＬＥＤ２２の発光に伴って生じた熱を効率良く外界へ放熱することができ、異常な温度上昇を防いでＬＥＤ２２の寿命を延ばすことができる。

また、配線基板２１のＬＥＤ２２実装面に光反射部材が設けられているので、レンズ３２の光出射面３２ｅで全反射されて照明器具１の内部方向へ戻ってきた光を、光反射部材により反射して再び照明器具１の外部方向へ向かわせることができる。これにより、照明器具１の光取り出し効率が向上する。

また、光源基台２と光学基台３とが離れている場合、ＬＥＤ２２から出射された光の一部は、レンズ３２に入射せずレンズアレイ３１の平坦部に直接入射することがある。このような光は、レンズ３２によって配光制御されないので、照射むらを引き起こしたりグレアとなる可能性がある。そこで、この平坦部に光を拡散する光拡散材を添加したり、光を拡散する光学処理を施してもよい。これにより、平坦部に入射した光を種々の方向に拡散して、照射むらやグレアの発生を低減することができる。なお、平坦部に成される加工は、上記のものに限定されず、例えば、光を遮光する遮光部材を設けたり、光を遮光する光学処理を施してもよい。

なお、本発明に係る照明器具は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、ガイド部及び被ガイド部の形状は、本実施形態のものに限定されず、例えば、ガイド部が凸形状で被ガイド部が凹形状とされてもよいし、ガイド部が柱で被ガイド部がその柱に嵌る孔とされてもよい。また、光学部材は、凹部を有するレンズに限定されず、例えば、反射板から構成されてもよい。この場合、反射板は、例えば、絞り加工を施したアルミニウム反射板にアルマイト処理を施したものや、成形した樹脂表面にアルミニウム膜等を成膜したものとされる。また、光源は、白色ＬＥＤに限定されず、他色のＬＥＤから構成されてもよいし、有機ＥＬ等から構成されてもよい。また、光学基台を筐体に固定する部材は、ネジに限定されず、例えば、留め金から構成されてもよい。

１ 照明器具
２ 光源基台
２２ ＬＥＤ（光源）
２３ （光源基台の）被ガイド部
３ 光学基台
３２ レンズ（光学部材）
３４ （光学基台の）被ガイド部
３５ 被当たり部
４ 筐体
４１ ガイド部
４２ 当たり部
Ｄ 光学基台と光源基台との距離

Claims (6)

1. 複数の光源を有する光源基台と、
   前記複数の光源の各々に対向して設けられた複数の光学部材を有する光学基台と、
   前記光源基台と光学基台とを収容する筐体と、を備え、
   前記光源基台及び光学基台は、それぞれ該基台の位置決めに用いられる被ガイド部を有し、
   前記筐体は、前記被ガイド部と係合するガイド部を有し、
   前記ガイド部は、前記光源基台と光学基台とが接触しないようにするための当たり部を有し、
   前記光学基台の被ガイド部は、前記当たり部に当接される被当たり部を有することを特徴とする照明器具。
2. 前記光源基台の被ガイド部と前記光学基台の被ガイド部は、前記ガイド部を共有することを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 前記ガイド部は、３つ以上設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明器具。
4. 前記ガイド部は凹形状の溝から成り、前記被ガイド部は該溝に係合する凸形状とされることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明器具。
5. 前記当たり部はガイド部に設けられた段から成り、前記被当たり部は光学基台の被ガイド部の一部から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明器具。
6. 前記光学基台を移動させることで該光学基台と前記光源基台との距離を変えて配光を可変とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明器具。

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