JP2017076492A - Led照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
LED径xLEDNA=光ファイバ径x光ファイバNA
の関係が成り立つ。
LED径=光ファイバ径x光ファイバNA
となる。したがって、例えば、直径1mmのLEDの全光束を直径1.67mm、NA0.6の光ファイバに入射することができる。
光ファイバ入力/LED出力=光ファイバNA2=0.62=0.36
となる。
LED1の直径:dLEDが4mm、光ファイバ8の直径:dfiberが3mm、光ファイバNA:NAfiberが0.6であり、LED1と光ファイバ8の間隔は十分小さく、LED1の法線と光ファイバ8の光軸は一致して配置されている。
光ファイバ8で導光される光量/LED1の出力光量
=(dfiber/dLED)^2xNAfiber^2
=(3/4)^2x0.6^2=0.203
となる。
sinθ=sin(tan-1dLED/2t)≦NAfiber
ここで、tはLED1と半球ミラー3の中心との間隔である。
この条件ではLED1の上端から光ファイバ8の下端に入射した光線61の入射NAは光ファイバNAより大きくなり導光されない。逆にLED1の上端から出射し、光ファイバ8の上端に入射した光線51は光ファイバ8のNAによる導光制限に十分余裕がある。LED1から出射する全ての光線について高い入射効率を得るには、
sin(tan-1dLED/2t)≒NAfiber
であることが望ましい。
nsinθ=nsin(tan-1dLED/2t)≦NAfiber
ここで、nはレンズの屈折率、tはLED1と反射面の中心との距離である。また、LED及び光ファイバと平凸レンズミラーの間隔はtに比べて十分小さいものとする。
nsin(tan-1dLED/2t)≒NAfiber
であることが望ましい
sin(tan-1dLED/2t)=sin(tan-14/(2x3)
=0.55≒0.6=NAfiber設計値目標
≒0.62=10%NA計算値
が成り立つ。
nsin(tan-1dLED/2t)=1.516xsin(tan-14/(2x4.7)
=0.59≒0.6=NAfiber設計値目標
≒0.6=10%NA計算値
が成り立つ。
nsin(tan-1dLED/2t)=1.516xsin(tan-14/(2x9.4)
=0.315≒0.339=10%NA計算値
が成り立つ。LED及びミラーの反射率を0.95とした場合、ミラー開口部の輝度はLEDの輝度の6倍、反射率0.9でも4倍の画期的な輝度になる。
3 半球ミラー
3a 反射面
3b 開口部
7 平凸レンズミラー
7a 反射面
7b 開口部
8 光ファイバ
Claims (3)
- LEDと半球ミラーとを備えるLED照明装置であって、
前記LEDは、その発光部が平面且つ点対称形状を有し、発光角度分布がランベルト分布で、発光面が拡散面であり、
前記半球ミラーは、その内面が反射面を形成し、中心に開口部があり、該反射面が前記LEDに向けて配置され、
前記LEDの法線と前記半球ミラーの光軸が一致し、
前記LEDと前記半球ミラーの間隔は前記半球ミラーの曲率半径以下であり、
前記半球ミラーの前記開口部の寸法が照射寸法にほぼ等しく、
前記LED寸法をdLED、前記LEDと前記半球ミラーとの間隔をt、照射NAをNAobjectとした時に、
sin(tan-1dLED/2t)≒NAobject
が成り立つことを特徴とするLED照明装置。 - LEDと平凸レンズミラーとを備えるLED照明装置であって、
前記LEDは、その発光部が平面且つ点対称形状を有し、発光角度分布はランベルト分布で、発光面が拡散面であり、
前記平凸レンズミラーは、その凸面内面周辺が反射面を形成し、中心に該反射面の開口部があり、前記LEDと前記平凸レンズミラーの平面側が向かい合って平行に間隔を置いて配置され、
前記LEDの法線と前記平凸レンズミラーの光軸が一致し、
前記LEDと前記平凸レンズミラーの球面との間隔は該平凸レンズミラーの曲率半径以下であり、
前記平凸ミラーの前記開口部の寸法が照射寸法にほぼ等しく、
前記LED寸法をdLED、前記LEDと前記平凸レンズミラーの反射面との間隔をt、前記平凸レンズミラーの屈折率をn、照射NAをNAobjectとした時に、
nsin(tan-1dLED/2t)≒NAobject
が成り立つことを特徴とするLED照明装置。 - 前記ミラー開口部の位置に光ファイバを配置し、前記照射NAが光ファイバNAにほぼ等しいことを特徴とする請求項1又は2に記載のLED照明装置。
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