JP2014511007A - Ｌｅｄ投影照明装置 - Google Patents

Abstract

本発明は照明装置ホルダーを含むＬＥＤ投影照明装置を開示し、前記ＬＥＤ投影照明装置はさらに幾つかの光混合ユニットを含み、各前記光混合ユニットはレンズユニットと幾つかのＬＥＤを有し、かつ前記照明装置ホルダーの表面に分散して固定され、前記ホルダーの表面における各箇所の空間角はいずれも異なっている。本発明は、光混合ユニットを照明装置ホルダーにおける傾斜角度が異なる各固定面に固定し、各光混合ユニットを互いに分散して配列することで、異なる画素効果を実現する。白色光ＬＥＤとカラー光ＬＥＤを同時に協調して用いることで、十分な照度の提供を前提に、さらに各画素点に対してフルカラー調節機能を実現可能であり、かつ、単色ＬＥＤと白色光ＬＥＤの光混合作用によって、演色性が９０％以上まで高められる。

Description

本発明はＬＥＤ半導体照明分野に関し、特に、画素機能を実現可能なＬＥＤ投影照明装置に関する。

周知のように、ＬＥＤは新世代の緑色照明光源として、高発光効率、長寿命、安全性、省エネルギー、環境保護および鮮明な色彩など様々な利点を備え、室内外の照明、バックライト、医療、交通等の分野に広く応用されている。

しかしながら、ＬＥＤ光源は使用寿命が長く、エネルギー消耗が低い一方で、略点光源であることから半空間にしか光線を発することができず、かつ照度分布にむらがあり、光エネルギーとしては中間は明るいが周辺が暗い分布となってしまう。また、ＬＥＤ光源は強いグレア（ｇｌａｒｅ）があり視覚の快適性に乏しいため、２度の光学設計、さらには複数回の光学設計を施した光学装置をＬＥＤ光源に追加することで、ＬＥＤ光源の照度の均一性、光度の均一性およびグレアの除去を実現し、視覚の快適性を高める必要がある。

上記の課題に対し、従来技術では導光板を用いて光線を屈折させることで、照明の均一化やグレアの減少といった効果を得ている。しかし、それにより、可能なのは単一の白色光効果のみであって、フルカラー照明については不可能であり、さらには画素表示効果を実現することはできない。そのほか、従来技術ではさらに複数種類の単色ＬＥＤを密集して配列することでカラー光の混合を実現し、フルカラー照明を得ているが、この方法ではフルカラーを任意に調節することができず、かつ画素効果がない。

ＬＥＤ光源の運用に伴い、照明効果に対する要求はますます厳しくなっている。豊富で多彩な色彩調節、画素効果の調節、および光線の均一性と柔らかさは、いずれもＬＥＤ投影照明装置にとって重要な課題である。

したがって、フルカラー照明と画素効果を兼ね備えたＬＥＤ投影照明装置の開発には、重要かつ積極的な意義がある。

本発明が解決すべき技術的課題は、フルカラー照明と画素効果を実現不可能であるとの従来技術における欠点を克服し、ＬＥＤ投影照明装置を提供することである。

本発明は、以下の技術方案によって上記の技術的課題を解決する。照明装置ホルダーを含むＬＥＤ投影照明装置であって、前記ＬＥＤ投影照明装置は幾つかの光混合ユニットを含み、各前記光混合ユニットはレンズユニットと幾つかのＬＥＤを含み、かつ前記照明装置ホルダーの表面に分散して固定され、前記ホルダーの表面における各箇所の空間角はいずれも異なっていることを特徴とする。

うち、ＬＥＤを例えば貼り付けで前記ホルダーの表面沿いに固定すると、前記ホルダーの表面は異なる空間角を備えるため、ＬＥＤ照明光の分離が実現し、異なる画素点が構成される。同じ原理で、光混合ユニットは１つの画素光点を構成する。

好ましくは、各前記光混合ユニットは、さらにアルミニウム基板を含み、前記幾つかのＬＥＤは前記アルミニウム基板に固定され、前記レンズユニットは上方から前記幾つかのＬＥＤを覆い、且つ前記アルミニウム基板に固定される。

好ましくは、前記アルミニウム基板の周には少なくとも２つの位置決め孔が設けられ、前記レンズユニットの周には少なくとも２つの位置決め角が設けられ、前記位置決め角は前記位置決め孔に対応して係合される。

うち、アルミニウム基板は良好な放熱効果を有するため、ＬＥＤ照明装置の過熱を回避することができる。

好ましくは、前記ホルダーの表面はアーチ状、多面体または傘型である。

好ましくは、前記ホルダーの表面には幾つかの固定面が分散して配置され、各前記光混合ユニットは各前記固定面に対応して固定される。

好ましくは、前記固定面の中央には貫通孔が開設されている。

ここで、前記貫通孔はＬＥＤコードの配線に用いられ、コードの整然とした配置に資する。

好ましくは、前記アルミニウム基板、前記レンズユニットおよび前記固定面は互いに整合する。

好ましくは、前記アルミニウム基板と前記ホルダーの表面との間の固定方式として、貼り付け、リベット締め、螺合または一体成形を用いる。

好ましくは、前記光混合ユニットは環状配列、多角形配列あるいはマトリックス配列で前記ホルダーの表面に配置される。

うち、異なる配列方式は異なる空間角を形成可能であるため、これにより、異なる画素効果が実現される。

好ましくは、前記照明装置ホルダーの下方には放熱リブが設けられる。

うち、放熱リブは放熱性をさらに高めることが可能であり、良好な放熱効果を保証する。

好ましくは、前記レンズユニットの材料はアクリルまたはＰＣ材質である。

好ましくは、前記幾つかのＬＥＤは白色光ＬＥＤとカラー光ＬＥＤを含む。

うち、カラーＬＥＤ光線は白色光ＬＥＤ光線と調和することでフルカラーの調節を実現可能であり、さらに、画素光点ごとの光混合機能の実現、画素光点ごとの色温度の調節および演色評価数の調節を実現することができる。

本発明における積極的な進歩的効果は以下である。
１．光混合ユニットを照明装置ホルダーにおける傾斜角度が異なる各固定面に固定し、各光混合ユニットを互いに分散して配列することにより、異なる画素効果を実現する。
２．白色光ＬＥＤとカラー光ＬＥＤを同時に協調して用いることにより、十分な照度の提供を前提に、さらに各画素点に対してフルカラー調節機能を実現可能であり、かつ、単色ＬＥＤと白色光ＬＥＤの光混合作用によって、演色性が９０％以上まで高められる。
３．ＬＥＤ照明装置本来の特性を十分に発揮し、蛍光灯と比較して省電力（電気消費量は蛍光灯の約１０分の１）であり、衝撃に強く容易に破損せず、使用寿命が長い（白熱灯と蛍光灯の約２０倍）。
４．放熱性能がよく、環境に優しく汚染が生じず、ちらつきがなく起動速度が速い。

図１は、本発明の好ましい実施例における照明装置ホルダーを示す模式図である。 図２は、本発明の好ましい実施例におけるレンズユニットを示す模式図である。 図３は、本発明の好ましい実施例におけるレンズユニットの側面図である。 図４は、本発明の好ましい実施例における全体構造を示す模式図である。

以下に、図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を示し、本発明の技術方案を詳細に説明する。

図１〜図４を参照して、本実施例のＬＥＤ投影照明装置のソケットは１つのアーチ状ホルダー１を備え、アーチ状ホルダー１の外観形状は円盤に類似した形状のアルミニウム合金製放熱体であり、上面に幾つかのアーチ面または多折面である固定面１１を備えている。各固定面１１の中心には貫通孔１２が設けられ、各固定面１１にはその表面形状に整合するアルミニウム基板２を配置可能である。

なお、アーチ状ホルダー１は単体構造であっても分離式構造であってもよい。いうまでもなく、ホルダー１は多面体または傘型であってもよい。このほかにも、異なる空間角を備える他の形状を用いてもよく、いずれであっても画素効果の実現といった目的を達成可能である。

アルミニウム基板２の位置と角度は、１つの位置決め角によって決定される。アルミニウム基板２には複数の単色ＬＥＤ、例えば４つの単色ＬＥＤ（図４参照）が固定されている。ＬＥＤの色としては、例えば赤、緑、青および白等の任意の単一原色を用いることができる。ＬＥＤのコードは固定面１１内の貫通孔１２から導出され、基盤下部の制御回路との接続に用いられる。

アルミニウム基板２には、複数のリフレクター３１からなる１つのレンズユニット３、例えば４つのリフレクター３１からなるレンズユニット（図１参照）が固定されている。レンズユニット３は上方から幾つかのＬＥＤ光源２１を覆い、且つアルミニウム基板２に固定される。アルミニウム基板２の周には少なくとも２つの位置決め孔が設けられ、レンズユニット３の周には少なくとも２つの位置決め角３２が設けられている。これにより、位置決め角３２が位置決め孔に対応して係合されることで、１つの画素光点が精確に位置決めして形成される。レンズユニット３は、４つの単色ＬＥＤが発した光を精確に混合し、フルカラー照明効果を実現するために用いられる。レンズによる光線反射効果を保証するために、レンズユニットの材料としてはアクリルまたはＰＣ材質を用いる。

なお、アルミニウム基板２、幾つかのＬＥＤ光源２１およびレンズユニット３で１つの光混合ユニットが形成される。当該光混合ユニットは１つのまとまりとして照明装置のホルダー１の固定面に分散して固定され、環状配列、多角形配列あるいはマトリックス配列で配置することができる。

次に、アルミニウム基板２とＬＥＤレンズユニット３を、液状糊または他の方法でアーチ状ホルダー１の固定面１１内に固定する。各固定面１１はそれぞれ異なる空間角と傾斜方向を有し、各固定面１１は中央から辺縁に向けて傾斜しており、かつ外周に位置する傾斜角度は内層の傾斜角度より大きいため、混合されたフルカラー光点は照明の表面で分離し、画素効果を実現する。

いうまでもなく、各部材間の緊密な固定を保証するために、アルミニウム基板２、レンズユニット３および固定面１１は互いに整合している。これらの間の固定方式としては、貼り付け、リベット締め（ｒｉｖｅｔｉｎｇ）または螺合、あるいはアーチ状ホルダー１との一体形成としてもよい。また、照明装置ホルダー１の下方に放熱リブを設けることで、ＬＥＤ投影照明装置の放熱効果をさらに高めることができる。

また、各光混合ユニットにおける幾つかのＬＥＤは白色光ＬＥＤとカラー光ＬＥＤを含む。カラーＬＥＤは単色光源であり、互いに混合し合うことで異なる色を形成する。そして、白色光ＬＥＤと調和することで異なる色調を実現し、フルカラー表示が実現される。このような方式によれば、各光点のフルカラー表示が実現されるだけでなく、画素光点ごとの光混合機能の実現、画素光点ごとの色温度の調節、および光の演色評価数の調節が可能となる。これらの機能は、いずれも制御回路の制御により設定される。

以上述べたように、本発明のＬＥＤ投影照明装置は画素効果の実現だけでなく、フルカラー表示が可能であり、さらに色を調節することもできる。また、構造が簡単で実施が容易であり、ＬＥＤ投影照明装置の性能を著しく高められる。

以上、本発明の具体的な実施形態について述べたが、これらは一例を挙げて説明したにすぎず、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって限定されると当業者は解釈すべきである。当業者は、本発明の原理と本質から乖離しないことを前提に、これら実施形態について様々な変更あるいは修正が可能であるが、これら変更や修正はいずれも本発明の保護の範囲内である。

Claims (13)

1. 照明装置ホルダーを含むＬＥＤ投影照明装置であって、
   前記ＬＥＤ投影照明装置はさらに幾つかの光混合ユニットを含み、各前記光混合ユニットはレンズユニットと幾つかのＬＥＤを有し、かつ前記照明装置ホルダーの表面に分散して固定され、
   前記ホルダーの表面における各箇所の空間角はいずれも異なっていることを特徴とするＬＥＤ投影照明装置。
2. 各前記光混合ユニットは、さらにアルミニウム基板を含み、前記幾つかのＬＥＤは前記アルミニウム基板に固定され、前記レンズユニットは上方から前記幾つかのＬＥＤを覆い、且つ前記アルミニウム基板に固定されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ投影照明装置。
3. 前記アルミニウム基板の周には少なくとも２つの位置決め孔が設けられ、前記レンズユニットの周には少なくとも２つの位置決め角が設けられ、前記位置決め角は前記位置決め孔に対応して係合されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ投影照明装置。
4. 前記ホルダーの表面はアーチ状、多面体または傘型であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ投影照明装置。
5. 前記ホルダーの表面には幾つかの固定面が分散して配置され、各前記光混合ユニットは各前記固定面に対応して固定されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ投影照明装置。
6. 前記固定面の中央には貫通孔が開設されていることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ投影照明装置。
7. 前記アルミニウム基板、前記レンズユニットおよび前記固定面は互いに整合することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ投影照明装置。
8. 前記アルミニウム基板と前記ホルダーの表面との間の固定方式として、貼り付け、リベット締めまたは螺合、あるいは一体成形を用いることを特徴とする請求項２または３に記載のＬＥＤ投影照明装置。
9. 前記光混合ユニットは環状配列、多角形配列あるいはマトリックス配列で前記ホルダーの表面に配置されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ投影照明装置。
10. 前記照明装置ホルダーの下方には放熱リブが設けられることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ投影照明装置。
11. 前記レンズユニットの材料はアクリルまたはＰＣ材質であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ投影照明装置。
12. 前記幾つかのＬＥＤは白色光ＬＥＤとカラー光ＬＥＤを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ投影照明装置。
13. 前記幾つかの白色光ＬＥＤとカラー光ＬＥＤが組み合わされて照明装置の色温度と演色評価数を調節することを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤ投影照明装置。

Images