JP4627239B2

JP4627239B2 - lighting equipment

Info

Publication number: JP4627239B2
Application number: JP2005291226A
Authority: JP
Inventors: 嘉史川口; 勝美小日向
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-10-04
Also published as: JP2007103160A

Description

本発明は照明器具に関するものであり、詳細には、白色ＬＥＤを光源とする照明灯具の構成に係る。 The present invention relates to a lighting fixture, and in particular, relates to a configuration of an illumination lamp using a white LED as a light source.

従来の白色発光のＬＥＤ（以下、白色ＬＥＤ）を光源として採用した照明器具９０の構成の例を示すものが図１０、図１１であり、まず、ハウジング９１の側に所望の明るさが得られる必要数の白色ＬＥＤ９２が、例えばマトリックス状に配列され、配線が行われた状態で回路基板９３を取付け、その白色ＬＥＤ９２の発光方向を適宜に拡散させる、例えば乳白色などとしたカバーレンズ９４で覆うものである。 FIGS. 10 and 11 show examples of the configuration of a lighting fixture 90 that employs a conventional white light emitting LED (hereinafter, white LED) as a light source. First, a desired brightness is obtained on the housing 91 side. A necessary number of white LEDs 92 are arranged in a matrix, for example, and a circuit board 93 is mounted in a wired state, and the light emitting direction of the white LEDs 92 is appropriately diffused, for example, covered with a cover lens 94 such as milky white It is.

ここで、前記白色ＬＥＤ９２は、青色発光のＬＥＤチップを覆うエポキシ樹脂ケース内に、前記した青色発光を受けて黄色に発光する蛍光体を添加しておき、ＬＥＤチップからの青色と、蛍光体からの黄色の混合色で白色を得るものであり、よって、個々の白色ＬＥＤ９２を仔細に観察すると、中心部は青みが強く、周縁部は黄色味が強い発光状態が観察され易いものとなっている。 Here, in the white LED 92, a phosphor that receives the blue light emission and emits yellow light is added to an epoxy resin case that covers the blue light emitting LED chip, and the blue LED and the phosphor from the LED chip are added. Therefore, when the individual white LEDs 92 are closely observed, it is easy to observe a light emitting state in which the central portion is strongly bluish and the peripheral portion is strongly yellowish. .

従って、前記したように、色ムラのない照明灯具９０を得るためには、複数の白色ＬＥＤ９２からの光を混合させ、色消しを行う手段が無難であり、よって、図１１に配光特性Ｈで示すように広い範囲を照射する用途の照明灯具９０に適すると考えられていた。
特開２００４−２００１３４号公報 Therefore, as described above, in order to obtain the illumination lamp 90 having no color unevenness, it is safe to use a means for mixing the light from the plurality of white LEDs 92 and achromatizing. It was thought that it was suitable for the illumination lamp 90 of the use which irradiates a wide range as shown by.
JP 2004-200134 A

しかしながら、照明灯具には上記した広い範囲を照明するものと、スポットライトなどのように、狭い範囲を重点的に照明するものとの２種類が要求されるのが通常である。これを、車両用灯具の例で示せば、広い範囲を照明する灯具としては、例えば、テールライト、ストップライトなどがあり、狭い範囲を照明する灯具としては、ヘッドライト、フォグライトなどがある。 However, two types of illumination lamps are usually required: one that illuminates a wide range as described above and one that illuminates a narrow range such as a spotlight. As an example of a vehicular lamp, examples of a lamp that illuminates a wide range include a taillight and a stoplight, and examples of a lamp that illuminates a narrow range include a headlight and a foglight.

ここで、スポットライト系の灯具を形成するための好ましい条件としては、１個の光源で有ることが望ましく、この１個の光源からの光を反射鏡、若しくは、レンズで所望の照射角に制限して投射するのが、通常に行われている手段であり、これは、家庭用、車両用とも基本的には同様である。 Here, as a preferable condition for forming a spotlight-type lamp, it is desirable to have one light source, and the light from this one light source is limited to a desired irradiation angle by a reflecting mirror or lens. Thus, the projection is usually performed, and this is basically the same for home use and vehicle use.

このときに、上記にも説明したように、白色ＬＥＤにおいては、中心部が青色で、周縁部が黄色の発光をしている傾向があり、この状態の白色ＬＥＤからの光を、反射鏡、レンズなどで照射方向の投射すると、投射が行われた後の状態でも、上記の傾向が維持され、中心部が青色成分が強く、周縁部が黄色成分が強いスポット状配光が得られるものとなり、照明品質が低下するという問題点を生じるものとなっていた。 At this time, as described above, in the white LED, the central portion tends to emit blue light, and the peripheral portion tends to emit yellow light. When projecting in the irradiation direction with a lens, etc., the above tendency is maintained even after the projection is performed, and a spot-like light distribution with a strong blue component at the center and a strong yellow component at the periphery is obtained. As a result, the lighting quality deteriorates.

本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、白色ＬＥＤを光源とし、この白色ＬＥＤに上拡がりの集光レンズ部を設けて成る照明器具において、前記白色ＬＥＤには、透明部材で形成され形状を略柱形状とし、入光端部が前記白色ＬＥＤの発光面と同面積の平面状であり、少なくとも前記白色ＬＥＤの発光面の直径と同等以上の長さとし、前記集光レンズと一体として設けられているロッドレンズが取付けられ、該ロッドレンズを透過した光をもって前記集光レンズ部により配光形成を行うことを特徴とする照明器具を提供することで、課題を解決するものである。 The present invention, as a specific means for solving the conventional problems described above, a white LED as a light source, the lighting fixture comprising a condensing lens portion of the upper expansion provided in the white LED, the white LED, the formed transparent member shaped as a Ryakubashira shape, a light entering end planar having the same area as the light emitting surface of the white LED, at least the white LED light-emitting surface of the diameter equal to or longer Satoshi, the current A rod lens provided integrally with an optical lens is attached, and a light distribution is formed by the condensing lens portion with light transmitted through the rod lens. To do.

本発明により白色ＬＥＤの発光面に、所定の長さのロッドレンズを取付けることで、該ロッドレンズ内で複数回の内面反射を行わせて、白色ＬＥＤの各部から放射される光を混合させ、より一層の青色と黄色との混色を促進させて、部分的に生じていた色ムラをなくし、白色のスポット光が得られるようにして、照明品質を向上させるという優れた効果を奏する。 By attaching a rod lens of a predetermined length to the light emitting surface of the white LED according to the present invention, the inner surface is reflected multiple times in the rod lens, and the light emitted from each part of the white LED is mixed, Further, the color mixture of blue and yellow is further promoted to eliminate the color unevenness that has partially occurred, so that white spot light can be obtained, and the illumination quality is improved.

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の基本原理を示すものであり、図中に符号１で示すものは白色ＬＥＤであり、この白色ＬＥＤ１は基板２上にマウントされた青色発光のＬＥＤチップ３（ここでの図示は省略する、図２参照）と、前記ＬＥＤチップ３が発光する青色光に励起され黄色発光を行う蛍光体が添加された樹脂ケース４とが組合わされて、両色の合成で白色発光を行うものである。 Below, this invention is demonstrated in detail based on embodiment shown in a figure. FIG. 1 shows the basic principle of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a white LED. The white LED 1 is a blue light emitting LED chip 3 mounted on a substrate 2 (here, 2) and a resin case 4 to which a phosphor that emits yellow light by being excited by blue light emitted from the LED chip 3 is combined to emit white light by combining both colors. Is what you do.

ここで、本発明では、前記樹脂ケース４の、光が射出される方向に、例えば、円柱状としたロッドレンズ５を取付けるものであり、図２の断面図に示すように、前記ＬＥＤチップ３、及び、蛍光体４ａから放出される光は、前記樹脂ケース４の光を外部に放出する面である発光面４ｂと同面積とするなどして、可能な限り多くが前記ロッドレンズ５内に導入される構成としておくことが好ましい。 Here, in the present invention, for example, a cylindrical rod lens 5 is attached in the resin case 4 in the direction in which light is emitted. As shown in the sectional view of FIG. The light emitted from the phosphor 4a is as much as possible in the rod lens 5 by setting it to the same area as the light emitting surface 4b that is a surface for emitting the light of the resin case 4 to the outside. It is preferable that the configuration be introduced.

尚、実際に実施に当たっては、前記ロッドレンズ５は円柱状以外の形状、例えば、四角柱状、五角柱状、六角柱状などであっても良く、要は、前記樹脂ケース４と組合わせたときに、両者の間での光モレが少なくできる形状であれば良く、仮に、前記樹脂ケース４が光の放出方向から見るときに、四角形であれば、それに合わせた四角柱状としても良いものである。 In practice, the rod lens 5 may have a shape other than a cylindrical shape, for example, a quadrangular prism shape, a pentagonal prism shape, a hexagonal prism shape, or the like. In short, when combined with the resin case 4, Any shape can be used as long as the light leakage between the two can be reduced. If the resin case 4 is a quadrangle when viewed from the light emission direction, a rectangular column shape corresponding to the resin case 4 may be used.

次いで、上記の構成とした白色ＬＥＤ１とロッドレンズ５とによる作用、効果について説明を行う。発明者による実験、及び、計算によると、ロッドレンズ５の長さが短いときには、樹脂ケース４の中心部（ＬＥＤチップ近傍）から放射された光は、前記ロッドレンズ５の内径に達しない状態で、ロッドレンズ５の出力側の端部に達するものとなり、これにより、中心部が青みが優る傾向は依然として残余する。 Next, the operation and effect of the white LED 1 and the rod lens 5 configured as described above will be described. According to the experiment and calculation by the inventors, when the length of the rod lens 5 is short, the light emitted from the central portion (near the LED chip) of the resin case 4 does not reach the inner diameter of the rod lens 5. The end of the rod lens 5 reaches the end of the output side, so that the tendency that the central portion is more bluish remains.

このとき、前記樹脂ケース４の外周寄りから放出された光は、比較的に樹脂ケース４に近い位置でロッドレンズ５の内径に達し、内面全反射を行いロッドレンズ５の中心方向に向かうものとなるが、この時点では、前記ロッドレンズ５の中心までは達せず、未だ、中心部には青みが残る。 At this time, the light emitted from the vicinity of the outer periphery of the resin case 4 reaches the inner diameter of the rod lens 5 at a position relatively close to the resin case 4, undergoes total internal reflection, and travels toward the center of the rod lens 5. However, at this point, the center of the rod lens 5 has not been reached, and the central portion still remains bluish.

そして、更に、前記ロッドレンズ５の長さを、例えば前記ロッドレンズ５の径、言い換えれば樹脂ケース４の径と同等程度まで延長すると、中心部からの光もロッドレンズ５の内径に達し、全反射して折り返し外周寄りの光と混合して、ロッドレンズ５の放射側の端面は均一な白色光となり、色ムラは解消する。尚、それ以上に長さを長くしても色の均一性は影響を受けないので、本発明ではロッドレンズ５の長さを白色ＬＥＤ１の発光面の径と同等以上と定めた。 Further, when the length of the rod lens 5 is extended to, for example, the diameter of the rod lens 5, in other words, about the same as the diameter of the resin case 4, the light from the center reaches the inner diameter of the rod lens 5, Reflected and mixed with the light near the outer periphery, the end surface on the radiation side of the rod lens 5 becomes uniform white light, and the color unevenness is eliminated. Since the color uniformity is not affected even if the length is further increased, the length of the rod lens 5 is determined to be equal to or greater than the diameter of the light emitting surface of the white LED 1 in the present invention.

よって、本発明によれば、ロッドレンズ５の長さを、上記説明のように設定することで、ロッドレンズ５の放射側の端面を均一な白色光とすることができることが確認されたので、この放射側の端面を、反射鏡、レンズなどで適宜な倍率として投射することで、均一な白色のスポットライトが白色ＬＥＤ１を光源とするときにも実現可能であることが確認されたのである。 Therefore, according to the present invention, it was confirmed that the end face on the radiation side of the rod lens 5 can be made uniform white light by setting the length of the rod lens 5 as described above. It was confirmed that a uniform white spotlight can be realized even when the white LED 1 is used as a light source by projecting the end face on the radiation side with an appropriate magnification using a reflecting mirror, a lens or the like.

図３及び図４は上記の実験結果を示したもので、まず、図３は、発光径が３mmの白色ＬＥＤ１に、長さ１．５mmのロッドレンズ５を取付けた状況を示すもので、向かって左側は各色ＬＥＤ１の中心部からの光（青色寄り）の分布状態であり、右側は周縁部（黄色寄り）の分布状態を示す。 3 and 4 show the above experimental results. First, FIG. 3 shows a situation in which a rod lens 5 having a length of 1.5 mm is attached to a white LED 1 having a light emission diameter of 3 mm. The left side shows the distribution state of light (blue) near the center of each color LED 1, and the right side shows the distribution of the peripheral edge (yellow).

このときには、未だ、中心部からの光はロッドレンズ５の内面の全面に拡がりきれず、明らかに周縁部からの光と混合していない。従って、ロッドレンズ５から放射される光は中心部は青色が優り、周縁部は黄色が優る、いわゆる、色ムラを生じているものとなっていることが明確に判断できる。 At this time, the light from the central portion has not yet spread over the entire inner surface of the rod lens 5 and is clearly not mixed with the light from the peripheral portion. Accordingly, it can be clearly determined that the light emitted from the rod lens 5 has a so-called color unevenness in which blue is superior in the central portion and yellow is superior in the peripheral portion.

次いで、図４は、長さ３mmのロッドレンズ５を取付けた状況を示すものであり、同様に左側は中心から、右側は周縁部からの光の分布を示している。そして、この長さ３mmの状態では、中心部からの光も、周縁部からの光も、ロッドレンズ５の内面の全面に均一に拡がっており、即ち、均一に混合し、色ムラを生じていないことが明らかである。 Next, FIG. 4 shows a situation where a rod lens 5 having a length of 3 mm is attached. Similarly, the left side shows the distribution of light from the center and the right side shows the distribution of light from the peripheral portion. In this state of 3 mm in length, the light from the central part and the light from the peripheral part spread uniformly over the entire inner surface of the rod lens 5, that is, they are uniformly mixed to cause color unevenness. Obviously not.

尚、前記ロッドレンズ５については、光の放出側の端部で、上記したように均一な白色光が得られるものとすることができれば良いものであるので、例えば、図５に示すように上拡がりの円筒形として形成するなどは自由であり、また、形状、特性に併せてより長さＬを変えるなども自由である。 The rod lens 5 only needs to be able to obtain uniform white light at the end of the light emission side as described above. For example, as shown in FIG. It is free to form as an expanded cylindrical shape, and it is also free to change the length L in accordance with the shape and characteristics.

次いで、本発明に係る照明器具１０の構成について説明を行う。 Next, the configuration of the lighting fixture 10 according to the present invention will be described.

図６に示すものは、上記白色ＬＥＤ１にロッドレンズ５を取付けたものに、別に形成した集光レンズ１１を組付け、スポットライト、ダウンライトなどを形成したものである。この場合、集光レンズ１１の形状は自由であり、よって、何種類かの集光レンズ１１を用意しておくことで、様々な形状、特性の照明器具１０が得られるものとなる。 FIG. 6 shows a spotlight, a downlight, and the like formed by assembling a condensing lens 11 separately formed on the white LED 1 to which the rod lens 5 is attached. In this case, the shape of the condensing lens 11 is arbitrary. Therefore, by preparing several kinds of condensing lenses 11, the lighting fixture 10 having various shapes and characteristics can be obtained.

そして、図７に示すものは、集光レンズ１２の側にロッドレンズ５と同等な作用を有する導光部１２ａを設けた照明器具１３である。 And what is shown in FIG. 7 is the lighting fixture 13 which provided the light guide part 12a which has the effect | action equivalent to the rod lens 5 in the condensing lens 12 side.

図７に示すものは、図６に示したのと同型とした集光レンズ１２と、一体化してロッドレンズ１２ａを形成した照明器具１３であり、上記のように集光レンズ１１の交換により自在な形状の照明器具１３が形成できる利点は失われるが、同じ形状の照明器具１３を大量に形成するときなどには、部品点数の低減と、組立工数の低減とが共に可能となり、コストダウンが可能となる。 7 shows a condensing lens 12 of the same type as that shown in FIG. 6 and a lighting fixture 13 which is integrated to form a rod lens 12a, and can be freely changed by exchanging the condensing lens 11 as described above. The advantage of being able to form a lighting fixture 13 having a different shape is lost, but when a large number of lighting fixtures 13 having the same shape are formed, it is possible to reduce both the number of parts and the number of assembly steps, thereby reducing costs. It becomes possible.

図８に示す照明器具１４も集光レンズ１５とロッドレンズ１５ａとが一体化して形成されている。よって、部品点数の低減と、組立工数の低減とが共に可能となる点も上記実施例２の照明器具１３と同様であるが、同時に、集光レンズ１５に対して最適な配光を与えることが可能な長さなどとしたロッドレンズ１５ａを取付けることも可能となる利点も生じる。 The lighting fixture 14 shown in FIG. 8 is also formed by integrating the condenser lens 15 and the rod lens 15a. Therefore, both the reduction in the number of parts and the reduction in the number of assembly steps are the same as in the lighting fixture 13 of the second embodiment, but at the same time, the optimum light distribution is given to the condenser lens 15. There is also an advantage that it is possible to attach the rod lens 15a having such a length as to be possible.

図９に示す照明器具１６も、集光レンズ１７とロッドレンズ１７ａが一体化して形成されているが、集光レンズ１７の前方には、更に別体の集光レンズ１８が取付けられている。よって、集光レンズ１７と投影レンズ１８との度数の組合せにより、種々の投射角のスポットライトの実現が考えられるものとなる。 The luminaire 16 shown in FIG. 9 is also formed by integrating the condensing lens 17 and the rod lens 17a, and a separate condensing lens 18 is attached in front of the condensing lens 17. Therefore, it is possible to realize spotlights with various projection angles by combining the powers of the condenser lens 17 and the projection lens 18.

以上に説明したように、白色ＬＥＤ１に適宜な長さとしたロッドレンズ５を取付けることで、色ムラをなくすことができ、且つ、発光面積も設定できるので、スポットライト状の配光が可能となり、例えば、ヘッドライト、フォグライト、ドライビングライトなど、車両用灯具に応用できる可能性がある。 As described above, by attaching the rod lens 5 having an appropriate length to the white LED 1, color unevenness can be eliminated and the light emission area can also be set, so that a spotlight-like light distribution is possible. For example, it may be applicable to vehicle lamps such as headlights, fog lights, and driving lights.

本発明に係る白色ＬＥＤを示す斜視図である。It is a perspective view which shows white LED which concerns on this invention. 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 長さが不足時のロッドレンズの作用を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect | action of the rod lens when length is insufficient. 長さが適正時のロッドレンズの作用を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an effect | action of the rod lens when length is appropriate. ロッドレンズの別の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another embodiment of a rod lens. 本発明に係る照明器具の第一実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st Example of the lighting fixture which concerns on this invention. 本発明に係る照明器具の第二実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd Example of the lighting fixture which concerns on this invention. 本発明に係る照明器具の第三実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd Example of the lighting fixture which concerns on this invention. 本発明に係る照明器具の第四実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 4th Example of the lighting fixture which concerns on this invention. 従来例の照明器具を分解した状態で示す斜視図である。It is a perspective view shown in the state which decomposed | disassembled the lighting fixture of the prior art example. 従来例の配光特性を示すグラフである。It is a graph which shows the light distribution characteristic of a prior art example.

Explanation of symbols

１…白色ＬＥＤ
２…基板
３…ＬＥＤチップ
３ａ…蛍光体
４…樹脂ケース
４ａ…発光面
５、１２ａ、１５ａ、１７ａ…ロッドレンズ
１０、１３、１４、１６…照明器具
１１、１２、１５、１７、１８…集光レンズ 1 ... White LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Board | substrate 3 ... LED chip 3a ... Phosphor 4 ... Resin case 4a ... Light emission surface 5, 12a, 15a, 17a ... Rod lens 10, 13, 14, 16 ... Lighting fixture 11, 12, 15, 17, 18 ... Collection Optical lens

Claims

A white LED as a light source, the lighting fixture comprising a condensing lens portion of the upper expansion provided in the white LED, the white LED, the formed transparent member shaped as a Ryakubashira shape, light entering end of the white A rod lens having the same area as the light emitting surface of the LED , at least as long as the diameter of the light emitting surface of the white LED, and a rod lens provided integrally with the condenser lens is attached. An illumination fixture, wherein light distribution is formed by the condenser lens portion with transmitted light.