JP2013257982A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光色が異なる複数種のＬＥＤチップを実装したＬＥＤ光源とリフレクタを備えた照明装置において、各ＬＥＤチップからの発光光の加法混色によって得られた照射光が良好な混色性を有するものとなるように構成する。
【解決手段】１つの焦点（Ｆ）及び一本の軸（Ｘ）を共有し開き方向を同一方向とする複数の回転放物反射面５、６、７を想定して夫々を碁盤目状に分割し、分割された各回転放物反射面５、６、７の分割片を繋ぎ合わせてマルチリフレクタ１０を形成した。このマルチリフレクタ１０に対し、発光色が異なる複数種のＬＥＤチップ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを直線状に配列実装してなるＬＥＤ１をＬＥＤチップのうち１つが前記焦点（Ｆ）の位置に位置すると共にＬＥＤチップの配列方向が軸（Ｘ）に沿った方向となるように配置した。
【選択図】図６

Description

本発明は、照明装置に関するものであり、詳しくは、ＬＥＤを光源とする照明装置に関する。

従来、この種の照明装置としては、例えば「特開２０１０−１５３２６９号公報（特許文献１）」に車両用灯具として示されたものが知られている。

それは、図９に示すように、光源部８０を３つのＬＥＤチップ８１、８２、８３で構成し、軸８４に沿って配置された３つのＬＥＤチップ８１、８２、８３からなる光源部８０のうち中央のＬＥＤチップ８２の位置を焦点位置とする複数の仮想放物面８５ａ〜ｉの一部を繋ぎ合わせた形状のマルチリフレクタ８６を有するものである。

そして、ＬＥＤチップ８１、８２、８３の夫々からの出射光をマルチリフレクタ８６によって所定方向に反射することにより、反射光を所望の光度分布を有する照射光として車両前方に向けて照射するものである。

特開２０１０−１５３２６９号公報

ところで、上記特許文献１の車両用灯具において、光源部８０を構成する３つのＬＥＤチップ８１、８２、８３を夫々発光色が異なるＬＥＤチップ（例えば、赤色光を発光する赤色ＬＥＤチップ、緑色光を発光する緑色ＬＥＤチップ及び青色光を発光する青色ＬＥＤチップ）とし、各ＬＥＤチップからの発光光の加法混色によって得られた混色光（例えば、白色光）を照射光とする場合、照射光の混色性が問題となる。

具体的には、同図にあるように、各ＬＥＤチップからの発光光はマルチリフレクタによる反射によって拡散され、拡散された反射光（Ｙ）は照射方向によって色調の異なる光を照射するものとなる。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、発光色が異なる複数種のＬＥＤチップを実装したＬＥＤ光源とリフレクタを備えた照明装置において、各ＬＥＤチップからの発光光の加法混色によって得られた照射光が良好な混色性を有するものとなるような構成を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、１つの焦点及び一本の軸を共有し開き方向を同一方向とする複数の回転放物反射面を想定し、前記複数の回転放物反射面の夫々を前記軸を含む平面で該軸を中心として放射状に所定の角度で分割すると共に前記軸に垂直な平面で該軸に沿って所定の間隔で分割して碁盤目状に分割し、前記分割された各回転放物反射面の分割片を所定の順序で繋ぎ合わせてマルチリフレクタ構造としたリフレクタと、発光色が異なる複数種のＬＥＤチップを直線状に配列実装してなるＬＥＤ光源を有し、前記ＬＥＤ光源は、前記複数種のＬＥＤチップの光出射面を前記リフレクタ側に向けた状態で前記複数種のＬＥＤチップのうち１つが前記焦点の位置に位置すると共に、前記複数種のＬＥＤチップの配列方向を前記軸に沿った方向としていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記リフレクタは、互いに隣り合う分割片同士が異なる回転放物反射面による分割片からなっていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２において、前記ＬＥＤ光源を構成する前記複数種のＬＥＤチップは、赤色光を発光する赤色ＬＥＤチップ、緑色光を発光する緑色ＬＥＤチップ及び青色光を発光する青色ＬＥＤチップであることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項３において、前記ＬＥＤ光源は、１つのパッケージに前記赤色ＬＥＤチップ、前記緑色ＬＥＤチップ及び前記青色ＬＥＤチップが実装されてなる３in１タイプであることを特徴とするものである。

本発明の照明装置は、１つの焦点及び一本の軸を共有し開き方向を同一方向とする複数の回転放物反射面を想定して該複数の回転放物反射面の夫々を碁盤目状に分割し、分割された各回転放物反射面の分割片を繋ぎ合わせてマルチリフレクタを形成した。このマルチリフレクタに対し、発光色が異なる複数種のＬＥＤチップを直線状に配列実装してなるＬＥＤ光源をＬＥＤチップのうち１つが前記焦点の位置に位置すると共にＬＥＤチップの配列方向が軸に沿った方向となるように配置した。

その結果、ＬＥＤ光源を構成する各ＬＥＤチップから発せられてマルチリクレクタを構成する各分割片で反射された反射光は、碁盤目状に配置された各分割片に対応する領域に略同心円状に照射パターンを形成し、照明装置からは混色性の良好な色むらの低減された照射光が照射される。

光源部の上面説明図である。 同じく、光源部の側面説明図である。 リフレクタの軸（Ｘ）を含む縦断面説明図である。 同じく、リフレクタの軸（Ｘ）に垂直な縦断面説明図である。 照明装置の斜視説明図である。 同じく、照明装置の軸（Ｘ）を含む縦断面説明図である。 同じく、照明装置の光線追跡の説明図である。 照射光の照射パターンの説明図である。 従来例の説明図である。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図８を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

図１及び図２は光源部の説明図であり、そのうち図１は上面図、図２は側面図である。

ＬＥＤ１は、赤色光を発光する赤色ＬＥＤチップ１Ｒと緑色光を発光する緑色ＬＥＤチップ１Ｇと青色光を発光する青色ＬＥＤチップ１Ｂの夫々発光色が異なる３種類のＬＥＤチップが１つのパッケージ２に直線状に実装されている。このＬＥＤ１の構造は、所謂３in１タイプと称されるものである。

３種類のＬＥＤチップ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの配置は、中央部に緑色ＬＥＤチップ１Ｇが位置し、その両側に緑色ＬＥＤチップ１Ｇを挟むように赤色ＬＥＤチップ１Ｒと青色ＬＥＤチップ１Ｂが位置している。

そして、基板３上にＬＥＤ１が実装されて光源部４が構成されている。

図３は回転放物面状のリフレクタの軸（Ｘ）を含む縦断面説明図、図４は同じくリフレクタの軸（Ｘ）に垂直な縦断面説明図である。

リフレクタの基本構成は、１つの焦点（Ｆ）及び一本の軸（Ｘ）を共有し開き方向を同一方向とする複数の回転放物面を想定し、想定した複数の回転放物面の夫々を軸（Ｘ）を含む平面で軸（Ｘ）を中心として放射状に所定の角度で分割すると共に軸（Ｘ）に垂直な平面で軸（Ｘ）に沿って所定の間隔で分割し、それにより碁盤目状に分割された各回転放物面の分割片を所定の順序で繋ぎ合わせてマルチリフレクタを構成するものである。

したがって、マルチリフレクタを構成するすべての分割片は、１つの焦点（Ｆ）を共有するように配置されている。また、マルチリフレクタを構成する各分割片は、互いに隣り合う分割片同士が異なる回転放物面による分割片からなっている。

本実施形態においては、１つの焦点（Ｆ）対して焦点（Ｆ）と頂点（Ｐ１）との距離が最も短い回転放物面（第１回転放物面）５、焦点（Ｆ）と頂点（Ｐ２）との距離が第１回転放物面５よりも長い回転放物面（第２回転放物面）６及び焦点（Ｆ）と頂点（Ｐ３）との距離が第２回転放物面６よりも長い回転放物面（第３回転放物面）７の３つの回転放物面５、６、７を想定している。

そして、各回転放物面５、６、７は夫々、軸（Ｘ）を含む平面で軸（Ｘ）を中心として放射状に所定の角度で３分割されると共に軸（Ｘ）に垂直な平面で軸（Ｘ）に沿って所定の間隔で８分割されており、分割後の各回転放物面５、６、７の碁盤目状の分割片５ａ、６ａ、７ａを所定の順序で繋ぎ合わせることによりマルチリフレクタ１０が形成されている。

図５はリフレクタ１０に光源部４を取り付けた状態の照明装置を示す斜視説明図、図６は同じく照明装置の軸（Ｘ）を含む縦断面説明図、図７は照明装置の斜視図に基づく光線追跡の説明図である。

図５及び図６より、光源部４は、直線状に配列された３種類のＬＥＤチップ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの配置方向を、中央部に位置する緑色ＬＥＤチップ１Ｇの位置を軸（Ｘ）上の焦点（Ｆ）の位置とすると共に軸（Ｘ）に沿った方向に３種類のＬＥＤチップ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを直線状に配置している。

そして、この光源部４と碁盤目状の分割片５ａ、６ａ、７ａを所定の順序で繋ぎ合わせてなるマルチリフレクタ１０により構成された３組の光学系が、リフレクタ１０を軸（Ｘ）と略垂直な方向に繋げて並設した状態で照明装置を形成している。

そこで図７より、光源部４の赤色ＬＥＤチップ１Ｒ、緑色ＬＥＤチップ１Ｇ及び青色ＬＥＤチップ１Ｂが同時に点灯すると、マルチリフレクタ１０の軸（Ｘ）上の焦点（Ｆ）の位置に位置する緑色ＬＥＤチップ１Ｇから放射されてマルチリフレクタ１０を構成する各分割片５ａ、６ａ、７ａに向かう緑色光（Ｇ）は、夫々の分割片５ａ、６ａ、７ａで反射されて反射光はいずれもリフレクタ１０の軸（Ｘ）に平行に照射方向に向けて照射される。

一方、緑色ＬＥＤチップ１Ｇよりもマルチリフレクタ１０に近い側に位置するＬＥＤチップ（本実施例では青色ＬＥＤチップ１Ｂ）から放射されてマルチリフレクタ１０を構成する各分割片５ａ、６ａ、７ａに向かう青色光（Ｂ）は、夫々の分割片５ａ、６ａ、７ａで反射されて反射光は緑色光（Ｇ）に対してリフレクタ１０から離れる方向（図では下方）に向けて照射される。

更に、緑色ＬＥＤチップ１Ｇよりもマルチリフレクタ１０から遠い側に位置するＬＥＤチップ（本実施例では赤色ＬＥＤチップ１Ｒ）から放射されてマルチリフレクタ１０を構成する各分割片５ａ、６ａ、７ａに向かう赤色光（Ｒ）は、夫々の分割片５ａ、６ａ、７ａで反射されて反射光は緑色光（Ｇ）に対してリフレクタ１０に近づく方向（図では上方）に向けて照射される。

この場合、緑色ＬＥＤチップ１Ｇから各分割片５ａ、６ａ、７ａに向かう緑色光（Ｇ）の光路と青色ＬＥＤチップ１Ｂから各分割片５ａ、６ａ、７ａに向かう青色光（Ｂ）の光路のなす角（α）、及び、緑色ＬＥＤチップ１Ｇから各分割片５ａ、６ａ、７ａに向かう緑色光（Ｇ）の光路と赤色ＬＥＤチップ１Ｒから各分割片５ａ、６ａ、７ａに向かう赤色光（Ｒ）の光路のなす角（β）は、ＬＥＤ１を構成する３種類のＬＥＤチップ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの配置方向がリフレクタ１０の軸（Ｘ）に沿った方向であるため各光（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の光路は各ＬＥＤチップ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの光軸に対して傾いた方向となることから、光軸方向に光路を取る場合よりも小さい角度となる。

したがって、各分割片５ａ、６ａ、７ａで反射された反射光についても、各分割片５ａ、６ａ、７ａで反射されてリフレクタ１０の軸（Ｘ）に平行に照射方向に向かう緑色光（Ｇ）の光路と各分割片５ａ、６ａ、７ａで反射されて緑色光（Ｇ）に対してリフレクタ１０から離れる方向に向かう青色光（Ｂ）のなす角（α）、及び、各分割片５ａ、６ａ、７ａで反射されてリフレクタ１０の軸（Ｘ）に平行に照射方向に向かう緑色光（Ｇ）の光路と各分割片５ａ、６ａ、７ａで反射されて緑色光（Ｇ）に対してリフレクタ１０に近づく方向に向かう赤色光（Ｒ）のなす角（β）も小さい角度となる。

更に、ＬＥＤ１を構成する赤色ＬＥＤチップ１Ｒ、緑色ＬＥＤチップ１Ｇ及び青色ＬＥＤチップ１Ｂの配置間隔は、ＬＥＤ１からリフレクタ１０までの距離に比べて極めて小さく、具体的にはＬＥＤチップの配置間隔が０．６ｍｍ程度であるのに対してＬＥＤ１からリフレクタ１０までの距離は少なくとも２ｍｍ程度以上であり、ＬＥＤ１からリフレクタ１０までの距離はＬＥＤチップの配置間隔の３倍程度以上の距離となる。

そのため、ＬＥＤ１を構成する３種類のＬＥＤチップ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの配置方向をリフレクタ１０の軸（Ｘ）に沿った方向したこと、及び３種類のＬＥＤチップ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの配置間隔がＬＥＤ１からリフレクタ１０までの距離に比べて極めて小さいことから、夫々の分割片５ａ、６ａ、７ａにおいて反射された赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）の光路（照射方向）は実質的にほぼ同一方向となるとみなすことができる。

それと同時に、夫々の分割片５ａ、６ａ、７ａにおいて反射された赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）の広がりは、ＬＥＤチップから夫々の分割片５ａ、６ａ、７ａまでの距離が最も短い青色ＬＥＤチップ１Ｂから放射される青色光（Ｂ）が最も小さく、ＬＥＤチップから夫々の分割片５ａ、６ａ、７ａまでの距離が最も長い赤色ＬＥＤチップ１Ｒから放射される赤色光（Ｒ）が最も大きく、緑色光（Ｇ）がその中間となる。

したがって、夫々の分割片５ａ、６ａ、７ａでは反射された赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）を照射方向前方に配置したスクリーンに投影すると、図８に示すような、中央部に青色光（Ｂ）による照射パターン（Ｂｐ）が形成され、その周りに照射パターン（Ｂｐ）を包含するように緑色光（Ｇ）による照射パターン（Ｇｐ）が略同心円状に形成され、更にその周りに照射パターン（Ｂｐ）及び照射パターン（Ｇｐ）を包含するように赤色光（Ｒ）による照射パターン（Ｒｐ）が略同心円状に形成される。

そのため、ＬＥＤ１において、赤色ＬＥＤチップ１Ｒ、緑色ＬＥＤチップ１Ｇ及び青色ＬＥＤチップ１Ｂの配置を適宜変えることにより、照射光の混色性の向上を図ると共に色むらを低減することが可能になる。つまり、演色性が良好な色むらの少ない白色光を得ることができる。

図８に示す照射パターンは、すべての分割片５ａ、６ａ、７ａにおいて形成されるものである。したがって、照明装置から照射される照射光による照射パターンは、図８に示す照射パターンが、マルチリフレクタ１０を構成する各分割片５ａ、６ａ、７ａの碁盤目状の配置に対応する領域に形成されることにより全体の照射パターンが形成される。

したがって、照明装置のリフレクタを細かく分割された分割片で構成することにより、赤色ＬＥＤチップ１Ｒ、緑色ＬＥＤチップ１Ｇ及び青色ＬＥＤチップ１Ｂの配置を適宜変えることで、照明装置から照射される照射光全体について混色性の向上を図ることができると共に色むらを低減することが可能となり、演色性が良好な色むらの少ない白色光を得ることができる。

また、同様に、赤色ＬＥＤチップ１Ｒ、緑色ＬＥＤチップ１Ｇ及び青色ＬＥＤチップ１Ｂの配置を適宜変えることにより、必ずしも白色光に限らず、例えば青みがかった光や赤みがかった光などの白色以外の色調の光を得ることも可能である。

また、ＬＥＤ１を夫々発光色が異なる２つのＬＥＤチップ、あるいは発光色が異なる４つ以上のＬＥＤチップで構成することもできる。この場合も、ＬＥＤチップのうち１つがリフレクタの焦点の位置に位置ようにＬＥＤ１を配置する。

なお、上述したマルチリフレクタ１０を構成する回転放物面状の分割片５ａ、６ａ、７ａはいずれも、表面にアルミ蒸着等の反射処理により光反射面が形成されている。

１… ＬＥＤ１
１Ｒ… 赤色ＬＥＤチップ
１Ｇ… 緑色ＬＥＤチップ
１Ｂ… 青色ＬＥＤチップ
２… パッケージ
３… 基板
４… 光源部
５… 第１回転放物面
５ａ… 分割片
６‥ 第２回転放物面
６ａ… 分割片
７… 第３回転放物面
７ａ… 分割片
１０… リフレクタ（マルチリフレクタ）

Claims (4)

1. １つの焦点及び一本の軸を共有し開き方向を同一方向とする複数の回転放物反射面を想定し、前記複数の回転放物反射面の夫々を前記軸を含む平面で該軸を中心として放射状に所定の角度で分割すると共に前記軸に垂直な平面で該軸に沿って所定の間隔で分割して碁盤目状に分割し、前記分割された各回転放物反射面の分割片を所定の順序で繋ぎ合わせてマルチリフレクタ構造としたリフレクタと、
   発光色が異なる複数種のＬＥＤチップを直線状に配列実装してなるＬＥＤ光源を有し、
   前記ＬＥＤ光源は、前記複数種のＬＥＤチップの光出射面を前記リフレクタ側に向けた状態で前記複数種のＬＥＤチップのうち１つが前記焦点の位置に位置すると共に、前記複数種のＬＥＤチップの配列方向を前記軸に沿った方向としていることを特徴とする照明装置。
2. 前記リフレクタは、互いに隣り合う分割片同士が異なる回転放物反射面による分割片からなっていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記ＬＥＤ光源を構成する前記複数種のＬＥＤチップは、赤色光を発光する赤色ＬＥＤチップ、緑色光を発光する緑色ＬＥＤチップ及び青色光を発光する青色ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
4. 前記ＬＥＤ光源は、１つのパッケージに前記赤色ＬＥＤチップ、前記緑色ＬＥＤチップ及び前記青色ＬＥＤチップが実装されてなる３in１タイプであることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。

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