JP2014011118A

JP2014011118A - Ｌｅｄ投光器

Info

Publication number: JP2014011118A
Application number: JP2012148771A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Isaka; 守井坂; Hiroshi Sato; 宏志佐藤; Eiji Hamashima; 英治浜島; Fumio Watanabe; 文夫渡邉; Nagayo Kobayashi; 永世小林
Original assignee: JAPAN SHIP MACHINERY QUALITY CONTROL ASS; JAPAN SHIP-MACHINERY QUALITY CONTROL ASSOCIATION; SHONAN KOSAKUSHO KK
Current assignee: JAPAN SHIP MACHINERY QUALITY CONTROL ASS; JAPAN SHIP-MACHINERY QUALITY CONTROL ASSOCIATION; SHONAN KOSAKUSHO KK
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-01-20

Abstract

【課題】
本発明の目的は、複数のＬＥＤの各々で、ＬＥＤの発する光を効率良く高い光度で照射できる投光器を提供することにある。
【解決手段】
ＬＥＤの光を入射し他端面で照射する光導体を用い、光導体の入射端面の大きさをＬＥＤの発光素子の全てが入るのに十分で最小の大きさにすることと、ＬＥＤと光導体の入射端面との間で光が漏れずに集められる構造にすることで達成する。さらに複数のＬＥＤの光を取込んだ複数の光導体の照射端面を１ヶ所のロッドレンズ端面に集中させるとともに密着する構造にして達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明機器に係わり、特に光を所要の方向に照射する照明装置に関する。

従来のＬＥＤ投光器は、複数のＬＥＤを一平面上に並べて平行に照射するものがほとんどであった。

従来例として図２で説明する。
平面に並べられた複数のＬＥＤ１の各々から発する広範囲に広がった光を、この場合は各ＬＥＤ１に取付けられた反射鏡６とレンズ５で集め、前方に所要の広がりをもつ照射光として照射するものであった。

例えば、特開２００３−２８１９０９号にあるように、透明材で外周形状を回転放物面又はその近似曲面を形成しておき、内部に取込んだＬＥＤの光を透明体内部で全反射させ、反射鏡と同様の効果をもたせて用いるものもあった。

また別の例で、特開２０００−１４９６０８号にあるように、ＬＥＤの光を所要の方向へ導くために、光ファイバーに類する光導体とＬＥＤとを透明体で接続する方法もあった。

特開２００３−２８１９０９号ＬＥＤランプ用反射器、ＬＥＤランプ用レンズ及びスポット投光器特開２０００−１４９６０８号ＬＥＤ及びこれを用いた照明装置

ＬＥＤ投光器として、ひとつのＬＥＤに反射鏡やレンズなどと組み合せたものを、所要の光度を得るために必要な数を並べていたが、ＬＥＤの光は広がりが大きく拡散するので、十分な光度が得られないという欠点があった。例えば反射鏡で前方に集めようとする場合、ＬＥＤの発する光のうち、周囲の光は反射面に反射され前方に照射されるが、それ以外の反射面に反射されない中央部の光は、ＬＥＤから広がったままで拡散してしまうという欠点があった。そこで反射鏡に反射されずに広がった中央の光を集めるために例えば凸レンズを使うと、反射鏡に反射されて前方に集められた方の光が、この凸レンズのために投光器から近い位置で集中しそれから先で拡散してしまう等で、十分な光度が得られない欠点もあった。

そこで、光ファイバーに類する光導体の入射端面にＬＥＤの光を入射し、他端の照射端面から照射する方法があるが、光導体の入射端面の小面積の中にＬＥＤの広がりを持った光のほとんどを取込むことは、入射端面をＬＥＤにできるだけ近づけた場合でも十分に取込むことができないという欠点があった。ここで光を集中させるための光学系をＬＥＤと光導体との間に設けることが考えられるが、この間隔は狭く単数及び複数の光学系は短焦点のものとなるので、面で発光するＬＥＤでは収差が大きくなる傾向があり、同様に十分に取込むことができないという欠点もあった。

本発明の目的は、複数のＬＥＤの各々で、ＬＥＤの発する光を効率良く高い光度で照射できる投光器を提供することにある。

ＬＥＤの光を入射し他端面で照射する光導体を用い、光導体の入射端面の大きさをＬＥＤの発光素子の全てが入るのに十分で最小の大きさにすることと、ＬＥＤと光導体の入射端面との間で光が漏れずに集められる構造にすることで達成する。さらに複数のＬＥＤの光を取込んだ複数の光導体の照射端面を１ヶ所のロッドレンズ端面に集中させるとともに密着する構造にして達成する。

本発明のＬＥＤ投光器は、光源とするＬＥＤが発する光のほとんどを光導体の入射端面に取込めることと、連結シリンダによりＬＥＤと光導体の入射端面の間でも外部に漏れずに集められる構造で、十分な光度を得られる利点をもつ。それにより所要の光量を得るのに必要なＬＥＤの数が、従来よりも少ない数で可能となる利点をもつことで安価で省電力のＬＥＤ投光器とすることができる利点をもつ。

本発明の一実施例であるＬＥＤ投光器の概略断面図従来例のＬＥＤ投光器の外観図本発明の一実施例のＬＥＤと光導体入射面部の拡大断面図

本発明のＬＥＤ投光器は、光源とするＬＥＤと光を所要の方向に照射するための光導体とを、連結シリンダにより一体に連結された構造とすることが望ましい。連結シリンダの内径と光導体の外径は、ＬＥＤの発光素子の全てが入るのに十分で最小の径にすることが望ましく、光導体の全面と連結シリンダ内筒面は研磨しておくことが望ましい。この組合せを、必要とする光度を得るのに十分な数で、例えば灯器内側の円周上に配置し、その中心にロッドレンズを設け、周囲に配置した全ての光導体の照射端面が中央のロッドレンズの片端面に集められて密着する形状にしておくことが望ましく、そのロッドレンズ端面の径も、全ての光導体の照射端面を密着集中させた場合に十分で最小の径にすることが望ましい。

以下に本発明の一実施例を図１及び図３を用いて説明する。
本発明の一実施例であるＬＥＤ投光器を図１に示す。光源となるＬＥＤ１を、灯器７の内側の円周上に中心に向けて、この場合は４ヶ所配置したもので、ＬＥＤ１の直近に連結シリンダ３があり、連結シリンダ３の内筒の中心軸上にＬＥＤ１と光導体２が配置されている。光導体２は、入射端面２ａから取込まれたＬＥＤ１の光が内部で全反射させることが可能な最小の半径以上の曲線及び直線で形成され、中央のロッドレンズ４の片端面に照射端面２ｂが密着する形状となっている。この構造を持つＬＥＤ１と光導体２の組合せがこの場合４組あり、各々ロッドレンズ４に集められ、その片端面に取付けられている。この様にしてＬＥＤ１の光をロッドレンズ４に集め、その他端面から照射する構造である。そして所要の光柱角を有する照射光が得られるよう、レンズ５の焦点距離を決め、ロッドレンズ４の端面からのレンズ５の位置はレンズ５の焦点距離と同じ長さに配置してある。また、この場合のレンズ５はフレネルレンズを使用している。全ＬＥＤ１の光は灯器７の中央にあるロッドレンズ４に集められて照射されるので、擬似的にひとつの光源の照射光とすることができる。それとともに、レンズ５でロッドレンズ４の断面形状を拡大照射するのに近似しており、ロッドレンズ４の断面形状を円形にすることで、中央に最高光度があり周囲に円形に広がる照射パターンを得ることができる。

次に、ＬＥＤ１と光導体２と連結シリンダ３の構造を図３に示す。
ＬＥＤ１の光のほとんどを取込む必要から、連結シリンダ３の内径と光導体２の外径は、ＬＥＤの発光素子１ａの全てが入るのに十分で最小の径としてある。これでＬＥＤ１の光を最大限に光導体２の入射端面２ａに取込むことができる。さらに、連結シリンダ内筒面３ａを研磨しておくことで、光導体２の入射端面２ａに直接入りきれないＬＥＤ１の光をも、可能な限り入射端面２ａに入射できるようにしてある。また、連結シリンダ３は光導体２をＬＥＤ１の直近に固定するものでもある。光導体２は、入射端面２ａから入射したＬＥＤ１の光を内部で全反射を繰り返して照射端面２ｂで照射するが、このとき光導体２を連結シリンダ３で固定すると、光導体２と連結シリンダ３の内筒面３ａが密着する部分が生じる。この部分では光は全反射せず光導体２から漏れて出てしまうので、その外側にある内筒面３ａの方を研磨して反射率を高くしておくことで、光の損失を極力抑えて、再び光導体２の内部に戻すのである。内筒面３ａを、例えば反射率を８０％以上にするとか、研磨した部分を長期間安定的に保つために、例えば金めっき等で表面の腐食対策を施すことも有効であると考えられる。

本発明によれば、ＬＥＤの発する光の全てを光導体に入射できるので光度を高くすることができ、所要の光度を得るのに必要なＬＥＤの数が少なくでき、従来のＬＥＤ投光器に比べ、安価でより省電力のＬＥＤ投光器にできるとともに、全てのＬＥＤの光が中央に集められ照射される構造で、従来の照明装置と同様な照射パターンを得られるため、一般の照明装置となんら遜色のない照明装置として利用が期待できる。

１ＬＥＤ
１ａＬＥＤの発光素子
２光導体
２ａ入射端面
２ｂ照射端面
３連結シリンダ
３ａ内筒面
４ロッドレンズ
５レンズ
６反射鏡
７灯器

Claims

複数のＬＥＤを光源とする照明装置において、複数の前記ＬＥＤの各々に前記ＬＥＤの光を取込む入射端面と他端で光を発する照射端面を有する光導体と、前記ＬＥＤと前記光導体を一体に連結する連結シリンダと、前記光導体の照射端面の全てをロッドレンズ端面に集中させた構造で成ることを特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項１にかかげるＬＥＤ投光器において、複数ある前記光導体と前記連結シリンダの全てで、前記光導体の外径と前記連結シリンダの内径が、前記ＬＥＤの発光素子の全てが入るのに十分で最小の径であるとともに、前記光導体の全面と前記連結シリンダの内筒面が研磨されていることを特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項１にかかげるＬＥＤ投光器において、複数の前記光導体の照射端面の全てが入るのに十分で最小の径の断面を有する前記ロッドレンズで成ることを特徴とするＬＥＤ投光器。