JP3087723U - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 点光源に近いＬＥＤを使用して、広い角度範
囲を照射できるＬＥＤ照明装置を提供する。 【解決手段】 透光性材料からなる棒状の導光体１の少
なくとも一方の端面側に位置し、この導光体の内部にそ
の軸方向に延びる光軸に沿って光を放射するように配置
されたＬＥＤ素子２とを備え、この導光体は、その外側
面に、適当間隔で配置され、かつ光軸に対して適当角度
で交差する方向に相互に平行に延びる複数の溝１１を有
していることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ＬＥＤを光源とする、発光面積の広いＬＥＤ照明装置に関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

ＬＥＤ素子は、その特性上、光が拡散せずにスポット（点）で光る。そのため 、従来は、ＬＥＤ素子が使われる用途として、表示器やパイロットランプなど、 ＬＥＤ自体の点灯で何かを表示し、その意味を認識させるという使い方が主であ った。 ＬＥＤ素子の他の利用形態として、特開平９−１６３０８０号公報に記載され ているように、ファクシミリの原稿読取り、あるいはＰＰＣ複写機における感光 ドラム上の潜像の消去のような線光源装置に組み込まれて使用されることもある 。この公知の線光源装置では、一端に光源光取込部が、他端に反射面が設けられ た円筒状の透明部材に、二等辺三角形状のローレットカットによりレンズを形成 した構造を有する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記公報に記載された光源装置は、所定の一方向に幅が広くこ れと直交する方向には幅が狭い略線状の照射光を生じるものであって、その利用 形態は、ファクシミリの原稿読取り等の特殊なものに限られ、通常のランプのよ うな照明効果を得るのには不向きである。 本考案は、ＬＥＤ素子を光源とする従来の光源装置とは異なり、広い範囲に光 を照射することができるように改良したＬＥＤ照明装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載の考案は、透光性材料からなる棒状の導光体と、この導光体の 少なくとも一方の端面側に位置し、前記導光体の内部にその長さ方向に延びる光 軸に沿って光を放射するように配置されたＬＥＤ素子とを備え、前記導光体は、 その外側面に、前適当間隔で配置され、かつ前記光軸に対して適当角度で交差す る方向に相互に平行に延びる複数の溝を有していることを特徴とする。 このような構成を有する本考案のＬＥＤ照明装置において、透光性材料からな る棒状の導光体中に放射されたＬＥＤ素子からの光は、導光体の外側面に設けら れた複数の溝の側面で光軸とは異なる反射し、これにより導光体の内部から外部 に向けて放射される。この結果、導光体の長さ方向のほぼ全体に亘ってその外部 に光が照射され、ＬＥＤ素子の点光源は面光源に効果的に変換される。 請求項２に記載の考案は、前記溝が、前記光軸に対して第１の角度で交差する 複数の第１の群と、この第１の群の溝と交差する第２の角度で相互に平行に延び る第２の群とからなることを特徴とする。 請求項３に記載の考案は、前記溝が、前記光軸に対して適当角度で傾斜する反 射面を形成する、三角形または四角形の横断面を有するものであることを特徴と する。 請求項４に記載の考案は、ＬＥＤ素子が、同一方向に光を照射する複数のＬＥ Ｄを有しているものであることを特徴とする。

【０００５】

【考案の実施の形態】

本考案の一実施の形態について図面を参照して説明する。 図１および図２において、符号１は棒状の導光体、２は導光体１の両端面に接 して設けられたＬＥＤ素子を示す。このＬＥＤ素子２は、発光ダイオードを透明 な樹脂でモールドし、発光ダイオードの２本のリード線２１を外部に引き出した 構造を有する、通常のＬＥＤ素子である。各ＬＥＤ素子２は、その発光光軸が棒 状の導光体１の軸心と一致するように配置され、図示しない保持機構によってそ の位置に固定されている。 ＬＥＤ素子２としては、ガリウム‐リンＧａＰ系の緑色ないし赤色ＬＥＤ、ガ リウム‐ヒ素‐リンＧａＡｓ_ＸＰ_１−Ｘ系の赤色ＬＥＤ等の任意のＬＥＤを用い た素子を使用できる。この実施の形態において使用されたＬＥＤ素子２は、直径 ５mmの超高輝度白色ＬＥＤである。

【０００６】 一方、この実施の形態における導光体１は、良好な透光性を有する合成樹脂、 例えば硬質アクリル樹脂で構成された円柱体の形態を有するものである。そして その周面には、その円周のほぼ半分に相当する表面において、多数の溝１１が形 成されている。また、ＬＥＤ素子２に対面する端面は、この面での光の乱反射あ るいは屈折を防止するために、できるだけ平滑に仕上げられていることが望まし い。 この溝１１は、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、適当な横断面形状 、この例では方形の横断面を有し、導光体１の軸心に垂直な平面に沿って、その 周面の約１／２に亘って延びている。このような形状の溝１１は、レーザー加工 によって容易に形成することが可能である。

【０００７】 ここで重要なことは、導光体１の周面に形成された溝１１の長さ方向に平行な 直線Ｙが、導光体１の軸芯と平行な光軸Ｘに対して９０°未満の適当な角度で交 差しているということである。具体的には、溝１１の長さ方向と平行な直線Ｙは 、光軸Ｘに対して０°以上９０°未満の適当な角度で交差している。この交差角 度αは、使用された導光体１の光学的な性質、あるいはＬＥＤ素子２の発光光量 および波長等の条件に応じて、さらにはＬＥＤ照明装置の用途等に応じて任意に 選択される。図３に示した例では、この角度αは約４５°である。

【０００８】 導光体１に設けられる溝１１は、全て同じ向きであってもよいが、図４の例に 示すように、第１の角度で相互に平行に設けられた複数の第１の溝１１ａと、こ の第１の溝１１ａと任意の角度で交差する方向に延びる複数の第２の溝１１ｂと を設けることができる。

【０００９】 このように構成されたＬＥＤ照明装置において、各ＬＥＤ素子２が直流電流の 供給を受けて発光している間、ＬＥＤ素子２から出た光は、導光体１の端面から その内部に入り、光軸Ｘに沿って導光体１の対向端に向けて進行するが、その一 部は溝１１の側面に当たって反射もしくは屈折し、導光体１の外部に放射される 。 溝１１は、導光体１の光軸Ｘに対して交差する方向に延びているので、溝１１ が形成されている領域では、複数の溝１１からの光が外部に放射されることにな る。この結果、導光体１の溝１１が形成されている領域では、ＬＥＤ素子２から の光は、導光体１の光軸Ｘに交差する、向きおよび角度の異なる多数の方向に分 散されることになり、広い照明範囲が得られる。

【００１０】 図４は、本考案の他の実施の形態を示す。この例では、ＬＥＤ素子２は導光体 １の一方の端部のみに設けられ、導光体１の周面に形成された溝１１も、ＬＥＤ 素子２が設けられている側の端部のみから適当な範囲に設けられているだけであ る。この構成のＬＥＤ照明装置は、照明すべき範囲が比較的狭い用途に適してい る。

【００１１】 図５（Ａ）および（Ｂ）は、本考案の第２の実施の形態によるＬＥＤ照明装置 を示す。基本的な構成要素は、図１〜図３に示した例と同じであるので、同一も しくは同等の要素は同じ参照符号で示し、その詳細な説明は省略する。この例の ＬＥＤ照明装置においても、導光体１は、棒状導光体１は、図５（Ｂ）に明らか なように、良好な透光性を有する合成樹脂、例えば、硬質アクリル樹脂で構成さ れた棒状のもので、ＬＥＤ素子２からの光の進行方向に対して比較的小さい角度 で傾斜した平面に沿って切り取られた傾斜面を有し、この結果、棒状導光体１の 横断面形状は、一方の端部では円形であるが、他方の端部では円の一部をこれと 交差する直線で裁り取ったドーム状となっている。そして、この傾斜した平面に 、ＬＥＤ素子２からの光の進行方向と直交する方向に延びる多数の溝１１が形成 されている。

【００１２】 図５の例において、導光体１に形成された溝１の横断面形状は、図３（Ｂ）に 示したような長方形もしくは正方形であってもよいが、図６（Ａ）に示すような 三角形であってもよい。 ＬＥＤ素子２は、このような形状を有する棒状導光体１の、横断面積の最も大 きい側の端部のみに設けられている。

【００１３】 図６（Ａ）図６（Ｂ）は、この棒状導光体１に形成される溝１１横断面形状の 一例を、図６（Ｂ）は、この溝ＬＥＤ２からの光を外部に向ける様相を図式的に 示している。なお、作図の都合上、溝１１が形成される平面の、棒状導光体１の 軸心に対する角度はかなり誇張されている。 図６（Ａ）および図６（Ｂ）に見られるように、導光体１に形成されている溝 １１は、ＬＥＤ素子２に近い側の側面が、ＬＥＤ素子２からの光の進行方向に対 して適当な角度、例えば４５°もしくはその前後の角度で交差するように傾斜し ている。この傾斜した側面は、ＬＥＤ素子２からの光をその進行方向とは異なる 方向に反射させるための反射面１１ａとして機能し、そのためできるだけ平滑に 仕上げられていることが望ましい。

【００１４】 図７（Ａ）は、導光体１に形成される他の形態の溝１１を示している。この例 では、各溝１１の横断面は、適当な間隔で向き合うほぼ平行な側面と、ＬＥＤ素 子２からの光の進行方向に対して４５°前後の角度で傾斜する底面とを有するも ので、この底面が、ＬＥＤからの光をその進行方向とは異なる方向に反射させる ための反射面１１ａとして機能する。 なお、上に述べたような種々の形状の溝は、レーザー加工や、射出成形などの 技術を適用することにより容易に得ることが可能である。

【００１５】 上に述べた例の各々において、相互に隣接する溝１１の間の間隔は、棒状導光 体１の長手方向に関して一定であってもよく、あるいは異なっていてもよい。間 隔が異なる場合には、ＬＥＤ素子２に近い側から、その反対側に向かうにしたが って漸次小さくなるように設定することができる。これは、棒状導光体１の長さ 方向に関して、棒状導光体から得られる照度の差を小さくするのに有効である。 このように構成されたＬＥＤ発光装置において、ＬＥＤ素子２が駆動電流の供 給を受けて発光すると、ＬＥＤ素子２から出た光は、導光体１の端面からその内 部に入り、対向端面に向けて進行するが、その一部は溝１１底部の反射面１１ａ に当たって反射し、導光体１の円周面を介して外部に放射される。溝１１は、棒 状導光体１の長さ方向において、適当な長さの範囲に亘って形成されているので 、この領域では、複数の溝１１の反射面１１ａからの光がて外部に放射されるこ とになる。

【００１６】 棒状導光体１の長さ方向における照度は、導光体１に形成された溝１１の形状 、深さ、および横断面形状等の条件に依存するので、これらの条件は、照明され るべき対象物に応じて適切に設定されるべきであるが、好ましい条件は、簡単な 実験により容易に見いだすことが可能である。 図８は、より大きい照度を得る目的で、複数のＬＥＤ素子２を一つのケース内 に収容し、共通のリード線２２を設けたＬＥＤユニット２１を使用した例を示し ている。

【００１７】 以上のように本考案のＬＥＤ照明装置は、熱の発生がなく、しかも低電圧、低 電流で比較的高い照度が得られるので、下記のような用途に有利に使用できる。 看板・道路標識などの屋外照明に利用すれば、電球交換も必要ないので、設 置するだけであとのメンテナンスも必要ない商品を実現できる。またソーラーパ ネルと組み合わせれば電源が不要であり、省電力照明として地球環境に配慮した 照明となるとともに、電源の無い林道などの照明としても活用できる。 熱を発生しないので、冷蔵庫、冷凍庫の中の光源として利用できる。また冷 陰極管のように温度が下がると暗くなるということもない。 ディスプレイ用飲食店のカウンターなどに埋め込み、ディスプレイ用として 使用する。電球交換などの必要が無いため、自由にどこへでも埋め込むことがで きる。この場合は、赤、緑、青など他の色との併用でもよい。 施設用照明フットライトや階段などの誘導灯や、非常灯などに利用すれば停 電時などでも予備電源で長時間の点灯が可能である。 長寿命でメンテナンスが必要ないため、建造物などに埋め込むこともできる 。 学習用電気スタンドなどに応用すれば、螢光灯のようなちらつきが無いため 、目にやさしく、近視になりにくい。 小型・軽量などの特長を生かし、例えばダイビング機材に組み込んでナイト ダイビング時の認識用、あるいは夜間ジョギング用の認識灯などへの応用が可能 である。

【００１８】

【考案の効果】

以上に説明したように本考案のＬＥＤ照明装置は、周面の適当な箇所に溝を設 けた棒状の導光体の少なくとも一方の端面に対向してＬＥＤ素子を設けたので、 点光源に近いＬＥＤ素子からの光を、導光体の軸方向の複数の箇所で反射屈折さ せ、これを所望の角度範囲内に放射させることが可能である。これにより、他の 光源に対してＬＥＤ素子が有している優位性を最大限に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施の形態によるＬＥＤ照明装置を
示す斜視図である。

【図２】図１に示したＬＥＤ照明装置の側面図である。

【図３】図１に示したＬＥＤ照明装置の導光体を示し、
（Ａ）は部分平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線にお
ける断面図である。

【図４】本考案の他の実施の形態によるＬＥＤ照明装置
に適用された導光体を示す部分平面図である。

【図５】本考案の他の実施の形態によるＬＥＤ照明装置
を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’線
における断面図である。

【図６】（Ａ）は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示したＬＥＤ
照明装置の導光体に形成された溝の部分を拡大して示す
断面図、（Ｂ）はその溝における光の反射の様子を示す
説明図である。

【図７】（Ａ）は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示したＬＥＤ
照明装置の他の形態の導光体に形成された溝の部分を拡
大して示す断面図、（Ｂ）はその溝における光の反射の
様子を示す説明図である。

【図８】本考案のさらに他の実施の形態によるＬＥＤ照
明装置を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 導光体 ２ ＬＥＤ素子 １１、１１ａ、１１ｂ 溝 １２、２１、２２ リード線

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【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月２日（２００２．４．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性材料からなる棒状の導光体と、こ
   の導光体の少なくとも一方の端面側に位置し、前記導光
   体の内部にその長さ方向に延びる光軸に沿って光を放射
   するように配置されたＬＥＤ素子とを備え、前記導光体
   は、その外側面に、適当間隔で配置され、かつ前記光軸
   に対して適当角度で交差する方向に相互に平行に延びる
   複数の溝を有していることを特徴とするＬＥＤ照明装
   置。
2. 【請求項２】 前記溝が、前記光軸に対して第１の角度
   で交差する複数の第１の群と、この第１の群の溝と交差
   する第２の角度で相互に平行に延びる第２の群とからな
   ることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
3. 【請求項３】 前記溝が、前記光軸に対して適当角度で
   傾斜する反射面を形成する、三角形または四角形の横断
   面を有するものであることを特徴とする請求項１または
   ２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 【請求項４】 前記ＬＥＤ素子が、同一方向に光を照射
   する複数のＬＥＤを有しているものであることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装
   置。