JP2014222679A - Led照明器具およびled - Google Patents
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【解決手段】複数のLED9と、前記LED9を臨ませる開口33を備えた放物反射面11を前記LED9ごとに有する反射ユニット5とを備え、前記LED9は、リフレクタの中心部に複数のLED素子を配置し、これらLED素子を取り囲む大きさを有した1つの発光点として光学設計上取り扱われるように構成し、前記反射ユニット5は、前記放物反射面を互いに平行に設け、前記放物反射面のそれぞれから放射した光が所定距離離れた照射野で重なるピッチで前記LED9及び前記放物反射面11を配置した。
【選択図】図2
Description
すなわち、HIDランプを光源とする照明器具においては、配光制御を反射鏡で行っており、器具効率を高めるためにHIDランプの放射光を可能な限り反射する大きさの反射鏡を用いる必要があるから器具が大型、重量化する。これに対し、LEDを光源とする照明器具においては、LEDが、その放射面から光を放射する構造であることから当該放射面にレンズを配して配光制御する構成が一般的である。この構成によれば、LEDの放射光の全てを小型・軽量のレンズで制御することができることから、器具の小型、軽量化が可能になる(例えば、特許文献1参照)。
この問題を解決するに、配光制御に反射鏡を用いることが考え得るが、反射鏡を単純に用いた場合、レンズに比べて光源の放射光の全てを制御できないため軸光度が低下し、遠方で所望の明るさが確保できない。HIDランプを光源に採用した従来の照明器具では、当該HIDランプ自体が比較的大きいため、反射鏡で反射仕切れない光に起因した軸光度不足が顕著になるものの、HIDランプを高出力化し光軸上の光束を増やすことで軸光度不足を補っていた。しかしながら、LEDにおいては、出力を高めたとしてもHIDランプ程の光束増加は望めないため、そのままでは所望の軸光度が得られない。
また、本発明は、前記LEDは、前記リフレクタの光軸の中心部に一つのLED素子を配置し、このLED素子を取り囲んで複数のLED素子を配置してもよい。
また、前記反射ユニットはユニット本体が熱伝導性を有する素材により成形され、前記ユニット本体は側面視形状が前記放物反射面に沿った略放物線形状を成し、前記放物反射面を長軸に沿って互いに同一形状に分割して成る分割放物反射面のそれぞれに反射膜を形成し、それぞれの分割放物反射面を合わせて前記放物反射面を構成してもよい。
前記リフレクタには各LED素子を覆う封入樹脂が充填されていてもよい。
また、本発明は、リフレクタの中心部に複数のLED素子を配置し、これらLED素子はそれぞれ略中央に発光点を有し、これらLED素子を密接配置することで、これらLED素子を取り囲む大きさを有した1つの発光点として光学設計上取り扱われるように構成した、ことを特徴とする。
前記リフレクタの光軸の中心部に一つのLED素子を配置し、このLED素子を取り囲んで複数のLED素子を配置してもよい。
<第1実施形態>
図1は、本実施形態に係るLED照明器具1の外観構成を示す斜視図である。また、図2はLED照明器具1の構成を示す図であり、図2(A)は正面図、図2(B)は図2(A)のI−I線における断面視図である。
LED照明器具1は、数十メートル〜百数十メートル離れた遠方の対象物のライトアップに用いて好適な器具(投光器)であり、図1及び図2に示すように、LEDユニット3(図2)と、反射ユニット5と、これらを納めた灯体ケース7とを備えている。LEDユニット3は、複数個(図示例では5個)のLED9を一列に配列して構成されている。また、反射ユニット5には、それぞれのLED9に対応して放物反射面11が設けられている。そして各放物反射面11でLED9の放射光が平行光化されて出射される。
以下、各部をより詳細に説明する。
LEDユニット3は、同図に示すように、横長に延びる一枚の回路基板13に、5個のLED9を一定のピッチP(後に詳述)で一列に配置して構成され、当該回路基板13の裏面側には各LED9の点灯回路が実装されている。本実施形態では、約20W(ワット)の出力のLED9を5個用いることで約100W(ワット)の出力のLEDユニット3を構成している。
このとき、図3(B)の例では、発光点Qの中心部OにLED素子15の発光点Xが無いことから、これらを1つの発光点Qとして光学設計した際に、照射野の輪郭が不鮮明になり、また、中心部Oが光軸となるので軸光度も低下する。そこで、図3(C)の例に示すように、リフレクタ19の中心部OにLED素子15の発光点Xを配し、このLED素子15の周囲に他のLED素子15を配して発光点Qを構成したLED9Aとすることで照射野の輪郭が鮮明になり、また、軸光度の向上も得られる。
そこで本実施形態では、1個のLED9で光源を構成するのではなく、複数(本実施形態では5個)のLED9を用いて1個のLEDユニット3を構成している。この構成によれば、個々のLED9の出力を低くできるので、発光点Qを小さくでき、より正確な配光制御が実現できるとともに放物反射面11の大型化を招くことがない。
反射ユニット5は、ユニット本体30に、LED9のピッチPに合わせて放物反射面11が横並びに設けて構成されている。このユニット本体30は、図4(B)に示すように、側面視形状が上記放物反射面11に沿った略放物線形状を成し、図2(B)に示すように、ユニット本体30の底部31がLEDユニット3の回路基板13上に位置するように灯体ケース7に支持される。また、反射ユニット5は、図4に示すように、それぞれの放物反射面11の長軸Kを通る面で互いに同一形状になるように2分割して成る分割放物反射面ユニット30A、30Bを備え、これらがネジで締結して構成されている。
分割放物反射面ユニット30Aは、例えばアルミニウム等の高熱伝導性を有する素材から鋳造により成形され、同図に示すように、長軸Kに沿って縦に2分割された放物反射面11を露出した面を有する。この面には、鋳造後に、放物反射面11の反射率を高めるためのアルミ蒸着が施され、その後、分割放物反射面ユニット30A、30Bを接合して上記反射ユニット5が構成される。かかる構成によれば、放物反射面11が深い場合であっても、その表面全体にアルミ蒸着膜を均一に形成することができ、効率の良い反射鏡が簡単に得られる。
ただし、単に平行光化して出射するだけでは、照射対象物までの距離が遠くなったときの光量不足を解消することはできず、軸光度を如何に高めることが重要となる。そこで、本実施形態では、それぞれの放物反射面11での軸光度を高めるために、各放物反射面11の形状を次ぎのようにしている。
これにより、放物反射面11の終端開口35の開きである径D1が軸長Lに対して従来よりも非常に小さな形状となり、また、カットオフ角θ(図5)も約13.03度と小さくなることから、従来のものよりも平行光線が放物反射面11の長軸Kに集められ軸光度を向上させることができる。さらに、1/2ビーム角が5〜7度と小さいことから遠方での照射野の拡がりが抑えられ、遠方での照度が高められる。
このとき、各放物反射面11の長軸Kを互いに平行とすることで、所定距離離れた照射野で集光することもなく、高い軸光度を長距離に亘って維持することができる。
この構成によれば、従来のものよりも平行光線が放物反射面11の長軸Kに集められ軸光度を向上させることができる。さらに、1/2ビーム角が小さいため遠方での照射野の拡がりが抑えられ十分な照度を維持することができる。これにより、約100W(ワット)の出力のLEDユニット3を光源として、100メートル離れた対象物を十分な明るさで照らすことができるLED照明器具1が得られる。
この構成により、1つのLED9を無理に高出力化せずとも所定距離離れた照射野で十分な照度が得られる。また、各放物反射面11が互いに平行であるため、所定距離離れた照射野で集光することもなく、高い軸光度を長距離に亘って維持することができる。
図6〜図9は、本発明の第2実施形態に係るLED照明器具100の構成を示す図であり、図6は正面からみた斜視図、図7は正面図、図8は側面図、及び図9は背面からみた斜視図である。なお、これらの図において、第1実施形態で説明した部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。
これらの図に示すように、LED照明器具100においては、3つのLED9及び放物反射面11を1列に配置した反射ユニット105Aと、2つのLED9及び放物反射面11を1列に配置した反射ユニット105Bと、を上下に2段配置した構成としている。各反射ユニット5の製造方法、及び光学特性については、第1実施形態で説明した通りである。
また本実施形態では、放物反射面11の始端開口33の径D2を、約20.7mmとするとともに、当該始端開口33から終端開口35までの軸長Lを約166mmとし、また、終端開口35の径D1を1/2ビーム角が5〜7度(本実施形態では5度)となる径である約113.6mmとしている。これにより、第1実施形態と同様に、平行光線が放物反射面11の長軸に集められて軸光度が向上し、さらに、1/2ビーム角が5〜7度と小さいことから遠方での照射野の拡がりが抑えられて遠方での照度が高められることとなる。
また、このLED照明器具100においては、図7に示すように、上下の反射ユニット105A、105Bは、全てのLED9及び放物反射面11の離間距離であるピッチPが全て等距離となるように配置されており、照射野での照度ムラ発生を抑制することとしている。
このとき、各列の放物反射面11から放射された光が所定距離離れた照射野で重なりを有するように各列間のピッチPが規定される。これにより、LED照明器具1の更なる高出力化が容易にできる。
さらに、上述した実施形態において、1つのLED9により所定距離離れた照射野で十分な照度が得られる場合には、LED9及び放物反射面11の数をそれぞれ1つとしても良い。
3 LEDユニット
5 反射ユニット
7 灯体ケース
9、9A LED
D1 終端開口の径
D2 始端開口の径
11 放物反射面
15 LED素子
19 リフレクタ
30A、30B 分割放物反射面ユニット
31 底部
33 始端開口
35 終端開口
45 樹脂製透明カバー(前面カバー)
K 長軸
L 軸長
P ピッチ
Claims (7)
- 複数のLEDと、前記LEDを臨ませる開口を備えた放物反射面を前記LEDごとに有する反射ユニットとを備え、
前記LEDは、リフレクタの中心部に複数のLED素子を配置し、これらLED素子を取り囲む大きさを有した1つの発光点として光学設計上取り扱われるように構成し、
前記反射ユニットは、前記放物反射面を互いに平行に設け、前記放物反射面のそれぞれから放射した光が所定距離離れた照射野で重なるピッチで前記LED及び前記放物反射面を配置したことを特徴とするLED照明器具。 - 前記LEDは、前記リフレクタの光軸の中心部に一つのLED素子を配置し、このLED素子を取り囲んで複数のLED素子を配置した、
ことを特徴とする請求項1に記載のLED照明器具。 - 前記LED及び前記放物反射面を納める熱伝導性材から成る灯体ケースを備え、当該灯体ケースの正面から前記放物反射面の終端開口側を突出させ、当該突出させた部位を樹脂製の透明な前面カバーで覆った、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のLED照明器具。 - 前記反射ユニットはユニット本体が熱伝導性を有する素材により成形され、前記ユニット本体は側面視形状が前記放物反射面に沿った略放物線形状を成し、前記放物反射面を長軸に沿って互いに同一形状に分割して成る分割放物反射面のそれぞれに反射膜を形成し、それぞれの分割放物反射面を合わせて前記放物反射面を構成した、
ことを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項に記載のLED照明器具。 - 前記リフレクタには各LED素子を覆う封入樹脂が充填されていることを特徴とする請求項1ないし4の何れか一項に記載のLED照明器具。
- リフレクタの中心部に複数のLED素子を配置し、これらLED素子はそれぞれ略中央に発光点を有し、これらLED素子を密接配置することで、これらLED素子を取り囲む大きさを有した1つの発光点として光学設計上取り扱われるように構成した、
ことを特徴とするLED。 - 前記リフレクタの光軸の中心部に一つのLED素子を配置し、このLED素子を取り囲んで複数のLED素子を配置した、
ことを特徴とする請求項6に記載のLED。
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