JP4883648B2 - Ｌｅｄ照明装置およびその配光特性変更方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたＬＥＤ照明装置に関し、詳細には、照射光の配光特性を簡単に変更できるようにするための構造の改良に関する。

発光ダイオードを光源として用いたＬＥＤ照明装置として、本件出願人により、特許第３１６５３８８号公報に示すようなものが提案されている。このＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ発光素子を含むＬＥＤユニットと、その上方に配置されたプリズムシートおよび拡散板等とから構成されている。

この場合、ＬＥＤユニットから出射した光が、プリズムシートで分散されるとともに拡散板で拡散されており、これにより、装置の表示面全面から均一な光として出射されている。
特許第３１６５３８８号公報（図２参照）

前記従来のＬＥＤ照明装置は、出射される光を均一にして光量ムラや色ムラが生じるのを防止することを主眼にしており、このため、照射光の配光特性を変更することまでは考慮されていない。

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、照射光の配光特性を簡単に変更できるＬＥＤ照明装置を提供することにある。また、本発明は、ＬＥＤと光学部材との距離を可変にすることにより、照射光の配光特性を変更しようとしている。さらに、本発明は、ＬＥＤの光軸に対して光学部材の傾きを変更することにより、照射光の配光特性を変更しようとしている。

請求項１の発明に係るＬＥＤ照明装置は、上面に窓孔を有するとともに、上面から下方に設けられた垂設部に折曲部を有する蓋体と、蓋体の上面が配置される上部開口を有する筺体本体とからなり、蓋体の折曲部が、筺体本体の開口部とは逆側に配置されたネジの締付けにより下方に付勢されることによって、蓋体が筺体本体に固着される筺体と、筺体本体に収容され、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を直線状にかつ均等間隔で配列してなる光源と、光を集める作用を有し、筺体本体において窓孔の下方に設けられるとともに、各発光ダイオードに対応して各発光ダイオードの上方に設けられる複数の光学部材とを備えており、各光学部材が、対応する各発光ダイオードの上に着脱自在に設けられている。

請求項１の発明によれば、光学部材が発光ダイオードの上に着脱自在に設けられているので、光学部材を配光特性の異なる光学部材に変更したり、また複数の光学部材のうちのいずれかの光学部材を取り去ったりすることが可能であり、これらのような変更により、発光ダイオードからの出射光を、配光特性の異なる光学部材に入射させることで、光学部材から出射される光の配光特性を簡単に変更することができる。なお、光学部材としてレンズを用いる場合において、レンズによる配光特性を変えるには、レンズの曲率半径を変えたり、レンズの光軸を傾けて配置したり、またはレンズ体の材質を変えたりすることにより、レンズの屈折作用を変えるようにすればよい。

請求項２の発明では、請求項１において、複数の光学部材が直線状に配列されている。

請求項３の発明では、請求項２において、各光学部材が均等間隔で配置されている。

請求項４の発明では、請求項１において、各光学部材が、配光特性の異なる光学部材に変更可能である。

この場合には、光学部材を配光特性の異なる光学部材に変更することにより、発光ダイオードからの出射光を、配光特性の異なる光学部材に入射させることで、光学部材から出射される光の配光特性を簡単に変更することができる。なお、光学部材としてレンズを用いる場合において、レンズによる配光特性を変えるには、レンズの曲率半径を変えたり、レンズの光軸を傾けて配置したり、またはレンズ体の材質を変えたりすることにより、レンズの屈折作用を変えるようにすればよい。

請求項５の発明では、請求項１において、各発光ダイオードが基板上に搭載されており、各光学部材が基板に着脱自在に設けられている。

請求項６の発明では、請求項５において、各光学部材が、基板に形成された取付孔にそれぞれ着脱自在に係合し得る脚部を有している。

請求項７の発明では、請求項１において、各光学部材が、対応する各発光ダイオードの上方に間隔を隔てて配置された底板部に設けられている。

請求項８の発明では、請求項７において、各光学部材がレンズである。

請求項９の発明では、請求項８において、レンズおよび底板部が樹脂成形品である。

請求項１０の発明では、請求項１において、各光学部材が、当該ＬＥＤ照明装置の内部に弾性保持されている。

請求項１１の発明では、請求項１において、各光学部材が、相互に連結するための嵌合部を有している。

この場合には、嵌合部を介して複数の光学部材を一体に連結できるので、装置の組立性を向上できる。

請求項１２の発明では、請求項１において、窓孔には透光性プレートが設けられている。

請求項１３の発明では、請求項１において、各光学部材を有しかつ光源から出射された光の配光特性を変更する配光特性変更手段をさらに備えている。

この場合には、発光ダイオードから出射した光が配光特性変更手段に入射されることで、出射光の配光特性を簡単に変更することができる。これにより、所望の部位に所望の照度を得ることが簡単に行えるようになる。

請求項１４の発明では、請求項１３において、配光特性変更手段が、各光学部材と各発光ダイオードとの距離を可変にする距離可変機構を有している。

この場合には、距離可変機構により、光学部材と発光ダイオードとの距離を変えることによって、発光ダイオードの位置を光学部材の焦点位置、またはその内側、外側のいずれの位置に配置するかにより、光学部材から出射される光の配光特性を簡単に変更することができる。

請求項１５の発明では、請求項１３において、配光特性変更手段が、各発光ダイオードの光軸に対して各光学部材の光軸が傾斜するように各光学部材を傾斜させる傾斜機構を有している。

この場合には、傾斜機構により、光学部材を発光ダイオードの光軸に対して傾斜させることによって、光学部材に入射する光の入射角が変化し、これにより、光学部材から出射される光の配光特性を簡単に変更することができる。

請求項１６の発明に係るＬＥＤ照明装置の配光特性変更方法においては、ＬＥＤ照明装置が、上面に窓孔を有するとともに上面から下方に設けられた垂設部に折曲部を有する蓋体と、蓋体の上面が配置される上部開口を有する筺体本体とからなり、蓋体の折曲部が、筺体本体の開口部とは逆側に配置されたネジの締付けにより下方に付勢されることによって、蓋体が筺体本体に固着される筺体と、筺体に収容され、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を直線状にかつ均等間隔で配列してなる光源と、各発光ダイオードに対応して各発光ダイオードの上方かつ窓孔の下方に着脱自在に設けられ、光を集める作用を有する複数の光学部材とを備えている。そして、当該配光特性変更方法では、複数の光学部材のうちのいずれかの光学部材を取り去ることにより、または複数の光学部材のうちのいずれかまたはすべての光学部材をこれらと異なる配光特性を有する別の光学部材に交換することにより、ＬＥＤ照明装置の配光特性を変更している。

請求項１７の発明に係るＬＥＤ照明装置の配光特性変更方法においては、ＬＥＤ照明装置が、上面に窓孔を有するとともに、上面から下方に設けられた垂設部に折曲部を有する蓋体と、蓋体の上面が配置される上部開口を有する筺体本体とからなり、蓋体の折曲部が、筺体本体の開口部とは逆側に配置されたネジの締付けにより下方に付勢されることにより、蓋体が筺体本体に固着される筺体と、筺体に収容され、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を直線状にかつ均等間隔で配列してなる光源と、各発光ダイオードに対応して各発光ダイオードの上方かつ記窓孔の下方に着脱自在に設けられ、光を集める作用を有する複数の光学部材とを備えている。そして、当該配光特性変更方法では、各光学部材と各発光ダイオードとの距離を変えることにより、または、各発光ダイオードの光軸に対して各光学部材の光軸を傾斜させることにより、ＬＥＤ照明装置の配光特性を変更している。

以上のように、本発明の第１の発明に係るＬＥＤ照明装置によれば、光学部材が発光ダイオードの上に着脱自在に設けられているので、光学部材を配光特性の異なる光学部材に変更可能であり、このような変更により、発光ダイオードからの出射光を配光特性の異なる光学部材に入射させることで、光学部材から出射される光の配光特性を簡単に変更することができる

また、本発明の第２の発明に係るＬＥＤ照明装置によれば、発光ダイオードの上に、光学部材を含む配光特性変更手段を設けるようにしたので、発光ダイオードから出射した光が光学部材を通して配光特性変更手段に入射されることで、出射光の配光特性を簡単に変更することができる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図７は、本発明の一実施例によるＬＥＤ照明装置の配光構造を説明するための図であって、図１は本発明の一実施例による配光構造を採用するＬＥＤ照明装置の正面図、図２はその側面図、図３は図１のIII-III線断面図、図４は図３のIV-IV線断面図、図５は当該配光構造を構成するレンズユニットの全体斜視図、図６の（ａ）はレンズユニットの正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は端面図、図７の（ａ）〜（ｅ）は各種レンズユニットによる出射光の配光特性を説明するための図である。なお、図３では、図示の便宜上、ハッチングを省略して示している。また、各図中、図１ないし図３の左右方向を装置の長手方向とし、図１の上下方向を幅方向とし、図２および図３の上下方向を上下方向とする。

図１ないし図３に示すように、ＬＥＤ照明装置１は、上方に開口するとともに光源を収容する箱状の筺体１０と、筺体１０の上部開口を閉塞する蓋体１１とを備えている。筺体１０および蓋体１１はいずれも長手方向に延設されている。

筺体１０の内部には、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）２が長手方向に所定の均等な間隔で配設されている。これらのＬＥＤ２により、本照明装置の光源が構成されている。また、各ＬＥＤ２は、例えば基板上に搭載されている。各ＬＥＤ２の上には、ＬＥＤ２から出射された光を配向するためのレンズユニット３がそれぞれ設けられている。各レンズユニット３は、各ＬＥＤ２にそれぞれ対応して設けられた凸状のレンズ（レンズ体）３０を有している。各レンズ３０は、各ＬＥＤ２に対応して長手方向に所定の均等な間隔で配設されている。蓋体１１には、当該蓋体１１を上下に貫通しつつ長手方向に延びる窓孔１１ａが形成されている。窓孔１１ａの下方には、透光性のプレート１２が配設されている。

図４に示すように、蓋体１１は、その幅方向両端縁から下方に垂設する垂設部１５と、垂設部１５の下端から筺体１０の内方に折り曲げられた折曲部１６とを有している。垂設部１５および折曲部１６は長手方向に延びている。一方、筺体１０は、長手方向に延びる一対の凹溝１０ａを幅方向の両外側面に有しており、凹溝１０ａが蓋体１０の折曲部１６を受け入れている。また、筺体１０の底面側からネジ１３のネジ部が凹溝１０ａ内に延びており、当該ネジ部が折曲部１６に螺合している。筺体１０の上部開口部には、パッキン１４が設けられており、プレート１２の外周縁部は、パッキン１４により挟持されている。ネジ１３の締付けにより、折曲部１６および垂設部１５を介して蓋体１１が筺体１０の側に移動し、これにより、パッキン１４を介して、蓋体１１が筺体１０に固着されるようになっている。

レンズユニット３は、例えば樹脂成形品であって、図５および図６に示すように、底板部３１と、その両側部において底板部３１と直交する上下方向に配設された一対の側板部３２とを有しており、底板部３１には２つのレンズ３０が設けられている。なお、ここでは、各レンズユニット３にレンズ３０が２個ずつ設けられた例を示しているが、本発明の適用はこれに限定されず、各レンズユニット３は、図５Ａに示すように、１個のレンズ３０のみを有していてもよく、または３個以上のレンズ３０を有していてもよい。

レンズユニット３の各側板部３２には、長手方向に延びる長孔３２ａが貫通形成されている。また、各側板部３２の上面には、上方に突出する一つまたは複数の突出部３２ｂが形成されており、各側板部３２の底面には、下方に突出する一つまたは複数の脚部３２ｃが形成されている。

レンズユニット３を筺体１０内部に収容したとき、レンズユニット３の脚部３２ｃは、例えば、ＬＥＤ２が搭載された基板に設けられた取付孔（図示せず）に挿入されることにより、筺体１０内に取り付けられるようになっている。また、レンズユニット３を筺体１０内部に収容して蓋体１１を装着し、ネジ１３を締め付けたとき、レンズユニット３の各側板部３２の各突出部３２ｂは、プレート１２の下面で押圧される（図４参照）。すると、各側板部３２の長孔３２ａが上下方向に圧縮されて弾性変形し、これにより、レンズユニット３が、筺体１０の内部空間に弾性保持されるようになっている。このようにして、レンズユニット３のガタツキを防止できるとともに、レンズ３０とＬＥＤ２との相対的な位置決めを精度よく行なえるようになる。

上述のように構成されるＬＥＤ照明装置１においては、ＬＥＤ２とは別個にレンズユニット３が設けられるので、レンズユニット３の一部またはすべてを、屈折作用の異なるレンズ３０を有する別のレンズユニットに交換することにより、ＬＥＤ照明装置の配光特性を簡単に変更できる。すなわち、この場合には、レンズユニット３自体がＬＥＤ照明装置１の配光特性変更手段を構成している。

図７（ａ）〜（ｅ）は、各種レンズユニット３によるＬＥＤ照明装置１の配光特性を示している。各図中、左側の図が各ＬＥＤ照明装置１からの出射光Ｌによる照度を表しており、右側の図がＬＥＤ照明装置１を構成するＬＥＤ２およびレンズユニット３の概略構成を示している。レンズ３０’は、レンズ３０よりも厚みの厚い凸状レンズであって、レンズ３０よりも集束作用が強く、焦点距離が短くなっている。このため、レンズ３０’の配光特性はレンズ３０の配光特性と異なっている。

図７（ａ）に示す例では、レンズユニット３が同一種類のレンズ３０のみから構成されている。この場合、各ＬＥＤ２からの出射光がレンズユニット３の各レンズ３０により均等に屈折作用を受けることにより、レンズユニット３からは、中央部の照度が最も高く、周辺部に向かうにしたがい徐々に照度が低下する出射光Ｌが得られているが、周辺部の照度の低下が小さくなっている。つまり、周辺部もある程度明るい出射光が得られている。

図７（ｂ）に示す例では、同図（ａ）と同様に、レンズユニット３が同一種類のレンズ３０’のみから構成されているので、各ＬＥＤ２からの出射光はレンズユニット３の各レンズ３０’により均等に屈折作用を受けて、レンズユニット３からは中央部の照度が最も高く、周辺部に向かうにしたがい徐々に照度が低下する出射光Ｌが得られているが、この場合、レンズ３０’の方がレンズ３０よりも集束作用が強くなっているため、中央部の照度は、図７（ａ）の場合よりも高くなっている。また、周辺部の照度の低下は、図７（ａ）の場合よりも顕著になっている。

図７（ｃ）に示す例では、同図（ａ）に示す例において、中央部に配置されるレンズユニット３のレンズ３０をレンズ３０’で置き換えている。この場合には、図７（ａ）および（ｂ）の双方の長所を有する出射光が得られている。すなわち、出射光Ｌは、レンズ３０、３０’で異なる屈折作用を受けることにより、中央部の照度が高く、周辺部の照度もある程度高くなっている。

図７（ｄ）に示す例では、同図（ａ）に示す例において、一方の端部の側に配置されるレンズユニット３の複数のレンズ３０を複数のレンズ３０’で置き換えている。この場合には、照度の高い領域が一方の周辺部側に移動している。

図７（ｅ）に示す例では、複数のレンズ３０’を一方の端部の側にのみ設けている。この場合には、照度の高い領域が一方の周辺部側に配置されるが、図７（ｄ）の場合と比べると、照度のピーク値は低く、また周辺部の照度も低くなっている。

このように、屈折作用の異なるレンズを含むレンズユニットを用意して、元のレンズユニットの一部またはすべてを交換することにより、配光特性の異なる光学部材に変更されることになるので、ＬＥＤ照明装置の配光特性を簡単に変更できるようになる。

なお、前記実施例では、ＬＥＤ２とレンズユニット３との距離が一定の場合を例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。

図８ないし図１０は、ＬＥＤ２とレンズユニット３との距離を可変にするための距離可変機構を示している。前記実施例では、それぞれ２つのレンズ３０を有するレンズユニット３を長手方向に複数個配設した例を示したが、ここでは、レンズユニット３を長手方向に延びる単一の部材から構成している。すなわち、この場合、レンズユニット３は、長手方向に延びる帯状の底板部３１と、その上に所定間隔で配設された複数の凸状のレンズ３０とから構成されている。

図８に示す例では、底板部３１の長手方向両端において、底板部３１の下方にアクチュエータ（距離可変機構）４が設けられている。アクチュエータ４は、底板部３１の長手方向端部において幅方向の略中央位置に配置されている。アクチュエータ４のプランジャ４ａの先端は、底板部３１の下面に当接している。なお、アクチュエータ４としては、例えばソレノイドやシリンダ等が用いられる。

図９に示す例では、底板部３１の長手方向両端において、底板部３１の下方にアクチュエータ４、４’（距離可変機構）が設けられている。アクチュエータ４、４’は、底板部３１の長手方向端部において幅方向の端部に間隔を隔てて配置されている。アクチュエータのプランジャ４ａ、４’ａの先端は、底板部３１の下面に当接している。なお、アクチュエータ４’としても、同様に、例えばソレノイドやシリンダ等が用いられる。

図１０に示す例では、底板部３１の長手方向両端において、底板部３１の下方にステッピングモータまたはサーボモータ４０が設けられている。ステッピングモータ４０の出力軸にはピニオン４１が取り付けられている。また、ピニオン４１の側方には、上下方向に延びるラック４２が配設されており、ラック４２の上端は、底板部３１の下面に固着されている。ラック４２のラック歯は、ピニオン４１の歯と噛み合っている。この場合には、モータ４０、ピニオン４１およびラック４２により、距離可変機構が構成されている。また、ラック４２の側方には、ラック４２の上下動をガイドするガイド４３が設けられている。

図８および図９の例においては、アクチュエータ４（および４’）を駆動してプラジャ４ａ（および４’ａ）の突出量を変えることにより、また図１０の例においては、モータ４０を駆動してラック４２を昇降させることにより、底板部３１のＬＥＤ２からの距離が変化する（図８ないし図１０一点鎖線参照）。これにより、図１１（ａ）の上側の図に示すように、レンズ３０がＬＥＤ２に接近して配置されている場合と、同図（ｂ）の上側の図に示すように、レンズ３０がＬＥＤ２から離れて配置されている場合とでは、ＬＥＤ２からの出射光のレンズ３０による集束の仕方が変化して、各レンズ３０からの出射光Ｌの集束の仕方が変化し、その結果、各図の下側の図に示すように、出射光Ｌの照度が変化する。

このように、距離可変機構を用いて、ＬＥＤ２とレンズユニット３との距離を変化させることにより、ＬＥＤ照明装置の配光特性を簡単に変更できるようになる。

前記実施例および図８ないし図１０の例においては、レンズユニット３をＬＥＤ２に対して平行に移動させる例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。

図１２ないし図１５は、レンズユニット３をＬＥＤ２の光軸に対して傾斜させる傾斜機構を示している。この場合においても、図８ないし図１０の例と同様に、レンズユニット３が、長手方向に延びる帯状の底板部３１と、その上に所定間隔で配設された複数の凸状のレンズ３０とから構成されている。

図１２の例では、底板部３１の幅方向の一端がヒンジ５０により支持されており、底板部３１がヒンジ５０の回りに回動自在になっている。底板部３１の幅方向の他端の下方には、アクチュエータ５が設けられており、アクチュエータ５のプランジャ５ａの先端は、底板部３１の下面に当接している。なお、図１２中、一点鎖線Ａ_ｘはＬＥＤ２の光軸を示し、一点鎖線Ｌ_ｘはレンズ３０の光軸を示している。図１２（ａ）では、レンズ３０の光軸Ｌ_ｘがＬＥＤ２の光軸Ａ_ｘと一致しており、同図（ｂ）では、レンズ３０の光軸Ｌ_ｘがＬＥＤ２の光軸Ａ_ｘに対して傾斜している。

図１３の例では、底板部３１の下方に設けられるアクチュエータがヒンジ型ソレノイド５’から構成されている。ソレノイド５’には、ソレノイド５’の上方に延びる固定プレート５１が固定されている。ソレノイド５’のアーマチュア５’ａの先端は、可動プレート５２に当接しており、可動プレート５２の一端は、固定プレート５１にヒンジ連結されている。可動プレート５２は、底板部３１の下面に固定されている。

図１４の例では、底板部３１の下方にステッピングモータまたはサーボモータ５０が設けられており、モータ５０の出力軸にはウォーム５１が取り付けられている。一方、底板部３１の下面には、ウォーム５１と噛み合うウォームホイール５２の一部が固着されている。

図１５の例では、底板部３１の長手方向両端において、底板部３１の下方にアクチュエータ（傾斜機構）５_１、５_２が設けられている。アクチュエータ５_１は、底板部３１の長手方向の一方の端部に配置され、アクチュエータ５_２は、底板部３１の長手方向の他方の端部に配置されている。アクチュエータ５_１、５_２の各プランジャ５_１ａ、５_２ａの先端は、底板部３１の下面に当接している。なお、アクチュエータ５_１、５_２としては、例えばソレノイドやシリンダ等が用いられる。この例は、上述した図９の例と類似しているが、図９の例では、底板部３１の長手方向両端の各アクチュエータ４、４’の各プランジャ４ａ、４’ａの突出量を同じにして、底板部３１をＬＥＤ２に対して平行に移動させているが、この図１５の例では、底板部３１の長手方向両端の各アクチュエータ５_１、５_２の各プランジャ５_１ａ、５_２ａの突出量を異ならせることにより、底板部３１をＬＥＤ２の光軸に対して長手方向に傾斜させようとしている。

図１２の例においては、アクチュエータ５を駆動してプランジャ５ａを突出させることにより、底板部３１がヒンジ５０の回りを回動して、底板部３１とともにレンズ３０の光軸Ｌ_ＸがＬＥＤ２の光軸Ａ_ｘに対して傾斜する（同図（ｂ）参照）。図１３の例においては、ソレノイド５’を駆動してアーマチュア５’ａを突出させることにより、可動プレート５２が固定プレート５１の回りを回動して、底板部３１（したがってレンズ３０の光軸）がＬＥＤ２の光軸Ａ_ｘに対して傾斜する（同図（ｂ）参照）。図１４の例においては、モータ５０を駆動してウォーム５１を回転させることにより、ウォーム５１と噛み合うウォームホイール５２が回転して、底板部３１が回動し、底板部３１（したがってレンズ３０の光軸）がＬＥＤ２の光軸Ａ_ｘに対して傾斜する（同図一点鎖線参照）。

図１２および図１３の例によれば、レンズ３０が取り付けられたレンズユニット３がＬＥＤ２の光軸Ａ_ｘに対して傾斜するので（図１２（ｂ）および図１３（ｂ）参照）、図１６に示すように、当該ＬＥＤ照明装置１が取付面１００に取り付けられたとき、ＬＥＤ照明装置１からの照射光Ｌは、当該ＬＥＤ照明装置１の真正面の位置から外れた、例えば領域Ｔ_１を照射することができ、照射光の配光特性を変更できる。また、図１４の例によれば、モータ５０の回転方向を変えることにより、底板部３１が揺動して、レンズユニット３がＬＥＤ２の光軸Ａ_ｘに対していずれの側にも傾斜するので（図１４一点鎖線参照）、当該ＬＥＤ照明装置１が取付面１００に取り付けられたとき、ＬＥＤ照明装置１からの照射光Ｌは、当該ＬＥＤ照明装置１の真正面の位置から外れた領域Ｔ_１およびＴ_２の双方を照射することができ、照射光の配光特性を変更できる。

図１５の例においては、一方のアクチュエータ５_１のプランジャ５_１ａの突出量を他方のアクチュエータ５_２のプランジャ５_２ａの突出量よりも大きくすることにより、底板部３１がＬＥＤ２の光軸Ａ_ｘに対して長手方向に傾斜する（同図参照）。図１２ないし図１４では、底板部３１の幅方向の一端の高さを他端の高さよりも高くすることにより、底板部３１を傾斜させるようにした例を示したが、図１５では、底板部３１の長手方向の一端の高さを他端の高さよりも高くすることにより、底板部３１を傾斜させるようにしている。

図１５の例によれば、アクチュエータ５_１の側に配置されたレンズ３０では、例えば図１１（ｂ）の上側の図のように出射光が集束されて、同図下側の図のような照度が得られ、またアクチュエータ５_２の側に配置されたレンズ３０では、同図（ａ）の上側の図のように出射光が集束されて、同図下側の図のような照度が得られることになる。このようにして、照射光の配光特性を変更できる。

図１２ないし図１５の例では、底板部３１が傾斜位置と非傾斜位置の双方を採り得る場合を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。

図１７は、傾斜機構の他の例を示している。同図に示すように、このレンズユニット３は、単一のレンズ３０を有しており、レンズ３０は、傾斜した底板部３１’に取り付けられている。この傾斜底板部３１’は、レンズユニット３の底部の取付面３３に対して傾斜しており、図１７の紙面手前側から奥側に向かうにしたがい、その高さが徐々に高くなっている。

図１８（ａ）ないし（ｄ）は、レンズユニット３をその取付面３３を含む面内で種々の向きに配置した状態を示している。レンズユニット３は、同図（ａ）の状態から（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の各状態に進むにしたがい、反時計回りに略９０度ずつ回転している。これにより、各図に示すように、レンズ３０の光軸Ｘが互いに異なる向きに配置されている。

この場合においても、各レンズユニット３をＬＥＤ２の光軸Ａ_ｘに対して傾斜させることができるので、当該ＬＥＤ照明装置１からの照射光の配光特性を変更できる。しかも、この場合には、駆動機構を別途必要とすることなく、筐体１０内部に対するレンズユニット３の置き方を変えるだけでよいので、製造コストを低減できる。さらに、この場合には、レンズユニット３の置き方を変えるだけで、レンズユニット３を種々の向きに傾斜させることができる。

図１９および図１９Ａは、距離可変機構および傾斜機構の他の例を示している。図１９に示すように、このレンズユニット３’は、単一のレンズ３０を底板部３１の上に有しており、底板部３１の下面には、下方に延びる、例えば４本の脚部３５が設けられている。脚部３５は、上から順に、大径部３５ａ、中間径部３５ｂおよび小径部３５ｃから構成されている。中間径部３５ｂは、大径部３５ａと小径部３５ｃとの間の中間の径を有している。ここでは、脚部３５が段付部付の円柱形状を有している場合を示しているが、脚部３５はその他の任意の形状を有していてよく、いずれの場合でも、脚部３５の上から順に、大形部３５ａ、中間部３５ｂおよび小形部３５ｃが設けられる。なお、中間径部３５ｂは省略してもよく、あるいは、段付部を有する複数の中間径部を設けるようにしてもよい。

一方、レンズユニット３’が取り付けられる筐体１０の内部には、レンズユニット３’の脚部３５が挿入されて係止される係止孔２０が形成されている。係止孔２０は、例えば、図１９Ａに示すように、脚部３５の各中間径部３５ｂに対応する中間径の４つの係止孔２０ｂと、これらの間に配置され、脚部３５の各小径部３５ｃに対応する小径の４つの係止孔２０ｃとを有している。各係止孔２０ｂは、正方形の４つの角部に対応する位置に配置されており、同様に、各係止孔２０ｃも、正方形の４つの角部に対応する位置に配置されている。双方の正方形の中心は一致しており、各係止孔２０ｂ、２０ｃは、当該正方形中心の回りに互いに９０度回転した位置に配置されている。このような各係止孔２０ｂ、２０ｃの組合せが、筐体１０の内部に複数組設けられている。

図２０は、レンズユニット３’の種々の設置の仕方の一例を示している。
同図（ａ）では、レンズユニット３’の各脚部３５の各小径部３５ｃが、筐体１０の側の小径の４つの係止孔２０ｃに挿入されて係止されている。このとき、各脚部３５の高さ位置は、中間部３５ｂの段付部の位置で決められる。この場合には、レンズユニット３’は、ＬＥＤ（図示せず）から最も離れた位置に配置されており、レンズ３０の光軸はＬＥＤの光軸と一致している。

図２０（ｂ）では、レンズユニット３’の各脚部３５の各中間径部３５ｂが筐体１０の側の中間径の４つの係止孔２０ｂに挿入されて係止されている。このとき、各脚部３５の高さ位置は、大径部３５ａの段付部の位置で決められる。この場合には、レンズユニット３’は、ＬＥＤに最も接近した位置に配置されており、レンズ３０の光軸はＬＥＤの光軸と一致している。

図２０（ｃ）では、図１９Ａにおいて、隣り合う２つの係止孔２０ｂがそれぞれ係止孔２０ｃに置き換えられている。レンズユニット３’の２つの脚部３５の各中間径部３５ｂがそれぞれ係止孔２０ｂに挿入されて係止され、レンズユニット３’の残りの脚部３５の各小径部３５ｃがそれぞれ係止孔２０ｃに挿入されて係止されている。このとき、図示左側の各脚部３５の高さ位置は、大径部３５ａの段付部の位置で決められ、図示右側の各脚部３５の高さ位置は、中間径部３５ｂの段付部の位置で決められる。この場合には、レンズユニット３’の底板部３１は、傾斜して配設されており、レンズユニット３’のレンズ３０の光軸はＬＥＤの光軸に対して傾斜している。

なお、図１９Ａに示すような、径の異なる複数種類の係止孔２０の組合せに変えて、係止孔２０の内壁に弾性を持たせ、脚部３５の押し込み力の大きさに応じて、係止孔２０が径の小さな係止孔２０ｃから径の大きな係止孔２０ｂに変化するような構成にしてもよい。

この場合には、レンズユニット３’の各脚部３５を挿入係止する係止孔２０の大きさおよび位置を適宜選択して係止孔２０を設けることにより、レンズユニット３’のレンズ３０とＬＥＤとの距離を変化させることができ、さらには、ＬＥＤの光軸に対してレンズ２０を傾斜して配置させることでき、これにより、レンズユニット３’からの出射光の配光特性を簡単に変更できるようになる。

図２１は、本発明の別の実施例によるレンズユニットを示している。同図に示すように、このレンズユニット３”は、側板部３２の側面および端面に突起３６および係止孔３７を有している。係止孔３７は、突起３６が嵌合する大きさに形成されている。一方の側板部３２の側面および端面に設けられる突起３６および係止孔３７は、他方の側板部３２の側面および端面に設けられる突起３６および係止孔３７に対して点対称の位置に配置されている。

この場合には、図２２に示すように、レンズユニット３”の突起３６および係止穴３７を利用して、複数のレンズユニット３”を直線状に相互に連結することが可能である。これにより、直線状に連結されたレンズユニット群の両端のレンズユニット３”のみを据付ネジ６、７等を用いて筐体内部に固定するだけで、レンズユニット群全体を筐体内部に固定することが可能であり、これにより、装置の組立性を向上できる。

また、図示していないが、図２２に示すレンズユニット３”は、平面状に連結することも可能である。この場合には、正面視正方形状や長方形状等の任意の形状のＬＥＤ照明装置を構成できる。

なお、本発明による光学部材としては、上述したレンズの他、全反射ミラー、ハーフミラーまたは導光体等、あるいはこれらの組合せであってもよい。また、前記各実施例では、屈折作用のレンズを示したが、本発明は、回折作用のレンズを用いたものにも適用できる。

本発明の一実施例による配光構造を採用するＬＥＤ照明装置の正面図である。 図１の側面図ある。 図１のIII-III線断面図である。 図３のIV-IV線断面図である。 本実施例による配光構造を構成するレンズユニットの全体斜視図である。 （ａ）はレンズユニット（図５）の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は端面図である。 各種レンズユニットによる出射光の配光特性を説明するための図である。 ＬＥＤとレンズユニットとの距離を可変にするための距離可変機構の例を示している。 ＬＥＤとレンズユニットとの距離を可変にするための距離可変機構の他の例を示している。 ＬＥＤとレンズユニットとの距離を可変にするための距離可変機構のさらに他の例を示している。 図８ないし図１０に示す各例の作用効果を説明するための図である。 レンズユニットをＬＥＤの光軸に対して傾斜させる傾斜機構の例を示している。 レンズユニットをＬＥＤの光軸に対して傾斜させる傾斜機構の他の例を示している。 レンズユニットをＬＥＤの光軸に対して傾斜させる傾斜機構のさらに他の例を示している。 レンズユニットをＬＥＤの光軸に対して傾斜させる傾斜機構の別の例を示している。 傾斜機構を備えたＬＥＤ照明装置（図１２ないし図１４）による照射領域を説明するための図である。 他の傾斜機構を備えたレンズユニットの全体斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は前記レンズユニット（図１７）を種々の向きに配置した状態を示している。 他の距離可変機構および傾斜機構を備えたレンズユニットの全体斜視図である。 レンズユニットの脚部が係止される筐体内部の係止孔の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は前記レンズユニット（図１９）の設置の仕方の一例を示している。 本発明の別の実施例によるレンズユニットの全体斜視図である。 前記レンズユニット（図２１）の作用効果を説明するための図である。

１： ＬＥＤ照明装置

２： ＬＥＤ（発光ダイオード）
２０： 係止孔（距離可変機構、傾斜機構）

３、３’、３”： レンズユニット（配光特性変更手段）
３０、３０’： レンズ（光学部材）
３１’： 傾斜底板部（傾斜機構）
３５： 脚部（距離可変機構、傾斜機構）
３６： 突起（嵌合部）
３７： 係止孔（嵌合部）

４、４’： アクチュエータ（距離可変機構）
４０： モータ（距離可変機構）
４１： ピニオン（距離可変機構）
４２： ラック（距離可変機構）

５： アクチュエータ（傾斜機構）
５’： ヒンジ型ソレノイド（傾斜機構）
５０： モータ（傾斜機構）
５１： ウォーム（傾斜機構）
５２： ウォームホイール（傾斜機構）
５_１： アクチュエータ（傾斜機構）
５_２： アクチュエータ（傾斜機構）

Claims (17)

1. ＬＥＤ照明装置において、
   上面に窓孔を有するとともに、上面から下方に設けられた垂設部に折曲部を有する蓋体と、前記蓋体の前記上面が配置される上部開口を有する筺体本体とからなり、前記蓋体の前記折曲部が、前記筺体本体の開口部とは逆側に配置されたネジの締付けにより下方に付勢されることによって、前記蓋体が前記筺体本体に固着される筺体と、
   前記筺体本体に収容され、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を直線状にかつ均等間隔で配列してなる光源と、
   光を集める作用を有し、前記筺体本体において前記窓孔の下方に設けられるとともに、前記各発光ダイオードに対応して前記各発光ダイオードの上方に設けられる複数の光学部材とを備え、
   前記各光学部材が、対応する前記各発光ダイオードの上に着脱自在に設けられている、
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 請求項１において、
   前記複数の光学部材が直線状に配列されている、
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
3. 請求項２において、
   前記各光学部材が均等間隔で配置されている、
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
4. 請求項１において、
   前記各光学部材が配光特性の異なる光学部材に変更可能である、
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
5. 請求項１において、
   前記各発光ダイオードが基板上に搭載されており、前記各光学部材が前記基板に着脱自在に設けられている、
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
6. 請求項５において、
   前記各光学部材が、前記基板に形成された取付孔にそれぞれ着脱自在に係合し得る脚部を有している、
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
7. 請求項１において、
   前記各光学部材が、対応する前記各発光ダイオードの上方に間隔を隔てて配置された底板部に設けられている、
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
8. 請求項７において、
   前記各光学部材がレンズである、
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
9. 請求項８において、
   前記レンズおよび底板部が樹脂成形品である、
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
10. 請求項１において、
    前記各光学部材が、当該ＬＥＤ照明装置の内部に弾性保持されている、
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
11. 請求項１において、
    前記各光学部材が、相互に連結するための嵌合部を有している、
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
12. 請求項１において、
    前記窓孔には、透光性プレートが設けられている、
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
13. 請求項１において、
    前記各光学部材を有しかつ前記光源から出射された光の配光特性を変更する配光特性変更手段をさらに備えたＬＥＤ照明装置。
14. 請求項１３において、
    前記配光特性変更手段が、前記各光学部材と前記各発光ダイオードとの距離を可変にする距離可変機構を有している、
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
15. 請求項１３において、
    前記配光特性変更手段が、前記各発光ダイオードの光軸に対して前記各光学部材の光軸が傾斜するように前記各光学部材を傾斜させる傾斜機構を有している、
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
16. ＬＥＤ照明装置の配光特性変更方法であって、
    前記ＬＥＤ照明装置が、
    上面に窓孔を有するとともに、上面から下方に設けられた垂設部に折曲部を有する蓋体と、前記蓋体の前記上面が配置される上部開口を有する筺体本体とからなり、前記蓋体の前記折曲部が、前記筺体本体の開口部とは逆側に配置されたネジの締付けにより下方に付勢されることによって、前記蓋体が前記筺体本体に固着される筺体と、
    前記筺体に収容され、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を直線状にかつ均等間隔で配列してなる光源と、
    前記各発光ダイオードに対応して前記各発光ダイオードの上方かつ前記窓孔の下方に着脱自在に設けられ、光を集める作用を有する複数の光学部材とを備え、
    当該配光特性変更方法が、
    前記複数の光学部材のうちのいずれかの光学部材を取り去ることにより、または前記複数の光学部材のうちのいずれかまたはすべての光学部材をこれらと異なる配光特性を有する別の光学部材に交換することにより、前記ＬＥＤ照明装置の配光特性を変更している、
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置の配光特性変更方法。
17. ＬＥＤ照明装置の配光特性変更方法であって、
    前記ＬＥＤ照明装置が、
    上面に窓孔を有するとともに、上面から下方に設けられた垂設部に折曲部を有する蓋体と、前記蓋体の前記上面が配置される上部開口を有する筺体本体とからなり、前記蓋体の前記折曲部が、前記筺体本体の開口部とは逆側に配置されたネジの締付けにより下方に付勢されることによって、前記蓋体が前記筺体本体に固着される筺体と、
    前記筺体に収容され、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を直線状にかつ均等間隔で配列してなる光源と、
    前記各発光ダイオードに対応して前記各発光ダイオードの上方かつ前記窓孔の下方に着脱自在に設けられ、光を集める作用を有する複数の光学部材とを備え、
    当該配光特性変更方法が、
    前記各光学部材と前記各発光ダイオードとの距離を変えることにより、または、前記各発光ダイオードの光軸に対して前記各光学部材の光軸を傾斜させることにより、前記ＬＥＤ照明装置の配光特性を変更している、
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置の配光特性変更方法。

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