JP2013093196A

JP2013093196A - Ｌｅｄ照明装置

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Publication number: JP2013093196A
Application number: JP2011234253A
Authority: JP
Inventors: Kimisato Kurihara; 公郷栗原
Original assignee: Kurihara Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kurihara Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: JP5565775B2

Abstract

【課題】組み立て及びメンテナンスが容易であるとともに、照射する対象物の高さ等に応じた焦点を作ることができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数のＬＥＤが実装された基板と、該ＬＥＤからの入射光を導光体の出光面から出光させるＬＥＤ照明装置において、前記導光体と、前記基板と、前記基板と同一形状の放熱板とが順に積層され、前記導光体は、前記ＬＥＤからの入射光を前記導光体内へ入射させる入射部と、入射光を混光させて出光させる混光部とを有し、前記入射部への前記入射光の光軸と前記混光部からの出光する光軸とが異なることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置に関し、特に、組み立て及びメンテナンスが容易であり、照射する対象物に応じて焦点を作ることができるＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤは、白熱電球及び蛍光灯とは異なり、発光に指向性があること、また、ＬＥＤから高輝度の光が発せられることによりグレアが発生するといった問題がある。さらに、ＬＥＤには、光量及び光色のばらつきがあり、複数のＬＥＤを用いる場合には、不均一な光が生じるといった問題がある。従って、反射板等を用いずに光を直接照射すると、光の不均一性が目立つという問題があった。

このような問題から、グレアを低減させると共に光量及び光色のばらつきを緩和して均一な光を得るために、ＬＥＤが発する光を直接照射せずに、反射板にて反射させて間接照射させる構成が求められる。

そこで、特許文献１には、グレアを低減すると共に光量及び光色のばらつきを緩和して均一な光を得るために、ＬＥＤが発する光を直接照射せずに、反射板にて反射させて間接照射する構成が開示されている。

特許第４６５９１５５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された目視検査用ライトは、環状のカバー体の内側内周面に沿ってＬＥＤが実装された基板を設置している。つまり、環状のカバー体の曲率に合わせて基板を湾曲させて取り付ける必要があり組立作業が困難である。
また、複数あるうちの１つのＬＥＤが破損した場合には、破損したＬＥＤが実装された基板をカバー体から取り外す必要があり、メンテナンスが煩雑になってしまう。

また、ＬＥＤからの光を導光体で混光させることで検査体へ均一な照射をすることができるが、導光体からの出光は単に下面を照射するだけであり、検査体に対して単一の焦点しか作ることができず、様々な検査体に対応することが困難となる。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、組み立て及びメンテナンスが容易であるとともに、照射する対象物の高さ等に応じた焦点を作ることができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤが実装された基板と、該ＬＥＤからの入射光を導光体の出光面から出光させるＬＥＤ照明装置において、前記導光体と、前記基板と、前記基板と同一形状の放熱板とが順に積層され、前記導光体は、前記ＬＥＤからの入射光を前記導光体内へ入射させる入射部と、該入射部から入射された入射光を混光させて出光させる混光部とを有し、前記入射部への前記入射光の光軸と前記混光部からの出光する光軸とが異なることを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤ照明装置は、前記導光体は、凸状の前記入射部と略球形状の前記混光部とが一体となって形成されていることを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤ照明装置は、前記入射部は、前記ＬＥＤからの入射光を前記混光部へ反射させる第１の反射面を有することを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤ照明装置は、前記入射部が有する前記第１の反射面は、前記入射光の光軸に対して傾斜していることを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤ照明装置は、前記混光部は、前記第１の反射面に反射した光を反射させる第２の反射面を有することを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤ照明装置は、前記混光部が有する前記第２の反射面は、該混光部を形成する略球形状の上面及び／又は側面に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、導光体と、基板と、放熱板とが順に積層して組み立てることができるＬＥＤ照明装置であることから、組み立て及びメンテナンスが容易である。また、導光体内でＬＥＤからの入射光が混光されるために、ＬＥＤ照明装置からの照度にムラがなく、対象物へ均一に照射することができる。さらに、第１の反射面の傾斜角度によって導光体からの出光の角度を変えることができるため複数の焦点を作ることができる。よって、対象物に合った焦点を自在に作ることができる。

図２は、目視検査用ライトの断面図である。図１は、目視検査用ライトの構成を示した斜視図である。図４は、ＬＥＤが実装された基板の下面側を示す斜視図である。図３は、ＬＥＤが実装された基板の上面側を示す斜視図である。図５は、放熱板の構成を示した斜視図である。図６は、導光体の構成を示した図である。図７は、導光体の断面を示した図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、導光体内での光の挙動を示した図である。図９は、導光体４００の変形例を示した図である。図１０は、導光体４００の変形例を示した図である。

次に、図面を参照して本実施形態に係る発明について説明する。
本実施形態におけるＬＥＤ照明装置について、目視検査用ライトを例に挙げて説明する。
図１は、目視検査用ライトの構成を示した図である。

図示するように、目視検査用ライトとして使用するＬＥＤ照明装置１００は、ルーペライトに適用し、検査体に光を照射するとともに拡大鏡で検査体を拡大して見ることができるようにしたものである。このＬＥＤ照明装置１００は、上面及び下面に開口部１０１ａ，１０１ｂを有する金属性のカバー１０１と、カバー１０１の内部に収容されるＬＥＤ２０１が実装された基板２００と、ＬＥＤ２０１から発生する熱を放熱させるための放熱板３００と、透光性を有する素材で形成されたリング状の導光体４００とから構成されている。

図２は、この目視検査用ライトを下方から見た図である。
図示するように、この目視検査用ライトはリング状に構成されるものであり、開口部１０１ａには、拡大鏡（図示せず）が配置される。

図３は、ＬＥＤが実装された基板の上面側を示す斜視図であり、図４は、ＬＥＤが実装された基板の下面側を示す斜視図である。
図３に示すように、基板２００は平板状かつリング状に構成されており、ＬＥＤ２０１は、基板２００の下面側の外周付近に等間隔で外周に沿うようにして実装されている。また、図４に示すように基板２００の外周側には基板２００をカバー１０１に固定するとともに、基板２００の下面側に設置される導光体４００を固定するための金具２０２が設けられている。また、これらＬＥＤ２０１の点灯制御を行う制御基板２０３が基板２００の外周側に設けられている。

ＬＥＤ２０１は、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤとで構成されている。なお、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤが１つのパッケージに集積された３色ＬＥＤであってもよい。

図５は、放熱板の構成を示した斜視図である。
図示するように、放熱板３００は平板状でかつリング状であり、基板２００の外径及び内径と略同一に構成されている。この放熱板３００は、基板２００の上面側に設置され、ＬＥＤ２０１の駆動によって発生する熱を放熱させるためのものである。なお、放熱板３００は、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム等）で形成されている。

図６は、導光体の構成を示した図であり、図７は、導光体の断面を示した図である。
図６に示すように、導光体４００はリング状であって、耐熱性、絶縁性及び光透過性を有する素材で、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等で形成されている。また、導光体４００の一部には、ＬＥＤ２０１による発光の光を反射させるための反射膜が形成されている。
なお、導光体４００はリング状に限らず、アクリル樹脂等で使用態様によって任意の形状に形成することができる。

図７に示すように、導光体４００はその断面において、一部が凸状に突出した略球形状に形成されている。この凸状部分はＬＥＤ２０１からの光を入射させる入射部４０１であり、球形部分は入射した光を混光させる混光部４０２である。

入射部４０１は、基板２００の下面に導光体４００を設置したときに、ＬＥＤ２０１の真下に位置する。入射部４０１は、ＬＥＤ２０１の発光による光を混光部４０２内へ反射させる反射面４０１ａを有する。反射面４０１ａは白色の塗料を塗布して反射膜が形成されており、導光体４００の内径に向かって傾斜している。そして、この反射面の傾斜角度Ｒを３０〜５０°の範囲で変えることで検査体への焦点距離を変えることができる。
なお、この反射面４０１ａは弧状でもよく、照射する対象物によってその形状を変えてもよい。

混光部４０２は、略球形状の上面及び直線状の側面に白色の塗料が塗布されて反射膜が形成された反射面４０２ａ，４０２ｂ及び、混光部４０２内で混光された光を出光させる略球形状の出光面４０２ｃを有する。入射部４０１の反射面４０１ａに反射した光は、混光部４０２の反射面４０２ａ，４０２ｂに繰り返し反射して混光させ、出光面４０２ｃから出光することでＬＥＤ照明装置１００の下面をムラなく照射することができる。また、出光面４０２ｃが、導光体４００の中心軸に向かって光を出光させる構成になっており、出光面４０２ｃの曲率を変更することでＬＥＤ照明装置１００と検査体との距離に応じた焦点を作ることができる。

本実施形態のＬＥＤ照明装置１００は、カバー１０１と、基板２００と、放熱板３００と、導光体４００とがそれぞれ別体となっているために、各部品の交換が容易である。例えば、ＬＥＤ２０１の１つが破損した場合でも、基板２００をＬＥＤ照明装置１００から容易に分離することができるためＬＥＤ２０１の交換が容易となる。

次に、図８を参照して導光体４００内での光の挙動について詳細に説明する。
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、導光体内での光の挙動を示した図である。
図示するように、ＬＥＤ２０１が発光による光が入射部４０１内に入射され、反射面４０１ａに反射する（図８（ａ））。反射面４０１ａに反射した光は、混光部４０２内に入り、混光部４０２の上面の反射面４０２ａ又は側面の反射面４０２ｃに反射する（図８（ｂ））。混光部４０２内では、光が反射面４０２ａ，４０２ｂに繰り返し反射して、いわゆるポンピングにより、導光体４００内を光が繰り返し往復し、混光される。そして、混光された光は、出光面４０２ｃから出光し、ＬＥＤ照明装置１００の下面に照射される（図８（ｃ））。この時、出光面４０２ｃが導光体４００の中心軸に集光する構成になっているため、出光はその中心軸に集光して焦点を作ることができる。
さらに、ＬＥＤ２０１の発光による光が導光体４００内で混光されることで、検査体に対して均一に照射することができ、照度ムラをなくすことができる。

次に、導光体４００の変形例を示す。
図９は、導光体４００の変形例を示した図である。
図示するように、入射部４０１の光の入射口４０１ｂがＬＥＤ２０１の大きさよりもやや大きい凹状になっている。この凹状の入射口４０１ｂをＬＥＤ２０１に被せるようにすることで、ＬＥＤ２０１の発光を漏れなく入射部４０１に入射させることができ、発光のロスを低減させることができる。

図１０は、導光体４００の変形例を示した図である。
図示する導光体４００は、ＬＥＤ照明装置１００の照度を上げるために基板２００の外周側及び内周側に実装されたＬＥＤ２０１に対応したものである。
このような場合の導光体４００は、外径側と内径側に入射部４０１を有する構成となっている。それぞれのＬＥＤ２０１の発光による光は、それぞれの入射部４０１に入射し、反射面４０１ａに反射して、混光部４０２に入る。混光部４０２内では、光は上面の反射面４０２ａに反射して、前述したポンピングを繰り返し下面の出光部４０２ｃから出光する。

なお、上記したＬＥＤ照明装置１００は、リング状に形成し、開口部１０１ａに拡大鏡（図示せず）を配置したが、導光体４００の形状はリング状に限定されず、方形状や蛍光灯のような直管型に形成してもよく、使用態様に応じて自由に設計することができる。

１００ＬＥＤ照明装置
１０１カバー
１０１ａ、１０１ｂ開口部
２００基板
２０１ＬＥＤ
２０２金具
３００放熱板
４００導光体
４０１入射部
４０１ａ、４０２ａ、４０２ｂ反射面
４０２混光部
４０２ｃ出光面

Claims

複数のＬＥＤが実装された基板と、該ＬＥＤからの入射光を導光体の出光面から出光させるＬＥＤ照明装置において、
前記導光体と、前記基板と、前記基板と同一形状の放熱板とが順に積層され、
前記導光体は、前記ＬＥＤからの入射光を前記導光体内へ入射させる入射部と、該入射部から入射された入射光を混光させて出光させる混光部とを有し、
前記入射部への前記入射光の光軸と前記混光部からの出光する光軸とが異なることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
前記導光体は、凸状の前記入射部と略球形状の前記混光部とが一体となって形成されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
前記入射部は、前記ＬＥＤからの入射光を前記混光部へ反射させる第１の反射面を有することを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ照明装置。
前記第１の反射面は、前記入射光の光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ照明装置。
前記混光部は、前記第１の反射面に反射した光を反射させる第２の反射面を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
前記第２の反射面は、該混光部を形成する略球形状の上面及び／又は側面に形成されていることを特徴とする請求項５記載のＬＥＤ照明装置。