JP5266879B2 - 面照明装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性の高い面照明装置を提供することを目的とする。
[第1実施形態]
図1は、本実施形態に係る面照明装置1の正面、背面、平面、底面、及び左側面を示す図である。この図に示すように、面照明装置1は、箱形の筐体3を有し、その上面には発光部5、底面には多数のファン吸気口7、左右側面には把手9、正面には入力スイッチ11及び排気口13、そして、背面には入力端子台15及び通信コネクタ17が設けられている。
この発光部5は、多数の発光ユニット20を備え、これらの発光ユニット20が同一平面内に格子状に配設されて構成されている。
発光ユニット20は、一列に配列された複数(本実施形態では3個)のLED素子21と、LED素子21ごとに設けられた反射鏡23と、これらLED素子21及び反射鏡23を納めるユニットケース体25とを備えている。
さらに、この発光ユニット20にあっては、波形整形フィルタ27が発光ユニット20の発光面を覆うべく反射鏡23のそれぞれの開口23Aを覆って配置され、発光ユニット20の発光量を制御すべく当該発光量を検出するための受光素子29が上記LED素子21の列内に設けられ、この受光素子29の検出値に基づいてLED素子21の各々の発光を制御するLED制御ユニット31がユニットケース体25の底面側に設けられている。
基板33には、図4に示すように、その面内に、LED素子21の配置間隔Aに合わせて、表裏に貫通した取付孔37が設けられており、各取付孔37にLED素子21が半田付けされる。この半田付けにより熱伝導性部材たる半田39が取付孔37に充填されて基板33の裏面に半田39が露出することで、LED素子21の発熱が基板33の裏面に伝導される構成となっている。
また基板33には、隣り合うLED素子21の略中間点(LED素子21からA/2の点)に受光素子29が実装される。この受光素子29を実装するための取付孔41も、LED素子21の取付孔37と同様に基板33に予め設けられており、受光素子29の発熱が半田39を介して基板33の裏面に伝導される。
なお、半田39には、LED素子21の発熱を裏面に伝導できる材質であれば、任意の材質のものを用いることができる。
また、図2に示すように、それぞれの反射鏡23の開口23Aは、その一部がオーバーラップするように形成されることで、各反射鏡23の間が切り落とされて切欠部49が形成され、切欠部49を通じて、それぞれの反射鏡23が連通する構成とされている。
係る構成により、図5に示すように、LED素子21から放射された光は、当該LED素子21を囲む反射鏡23の正面だけでなく、切欠部49を介してLED素子21の配列方向に進む成分H1も生じることから、LED素子21のそれぞれの光が配列方向で分離されることが無く、配列方向における輝度むらが抑えられる。
LED素子21から波形整形フィルタ27に入射する光には、LED素子21から直接入射する成分J1と(例えば図5のH1)、このLED素子21を囲む反射鏡23で反射された(配光制御された)成分J2とがある。これらの成分J1、J2の光が波形整形フィルタ27に入射すると、この波形整形フィルタ27の透過率に応じた光量の光が透過すると共に(例えば図5のH2)、この波形整形フィルタ27の反射率に応じた光量の光が反射される(例えば図5のH3)。このようにして反射された光のうち、受光素子29に直接入射する成分J3、及び受光素子29を囲む反射鏡23によって集光された成分J4の光が受光素子29によって受光され、これにより、発光ユニット20の発光量が受光素子29によって検出されることとなる。
特に、上記の通り、反射鏡23の各々が切欠部49を介して連通し、LED素子21から放射された光がLED素子21の配列方向に広く分布する構成となっている。この構成により、波形整形フィルタ27を各LED素子21からの離間距離を大きくせずとも、発光ユニット20が備える各LED素子21の光成分が受光されるから、各LED素子21に基づく発光ユニット20の発光量が正確に検出されることとなる。
そこで、受光素子29での検出の安定性と、輝度低下の抑制とを図るため、受光素子29の周囲を反射鏡23で囲む構成とし、波形整形フィルタ27で反射した光を受光素子29に集めるようにしている。これにより、受光素子29に集まる光量が高められるから、安定した検出が可能となり、また、波形整形フィルタ27として透過率の高いものを使用することが可能となり、波形整形フィルタ27による輝度の低下が抑えられる。
この構成により、本実施形態では、LED素子21の光に対して90%〜95%という高い透過率を有する波形整形フィルタ27を用いつつ、少なくとも受光素子29が検出可能な程度の光量が受光素子29に導かれるようにしている。
なお、受光素子29を囲む反射鏡23は、受光素子29に光を集める機能を有すれば良く、LED素子21を囲む反射鏡23と同一形状でなくとも良いし、また、反射鏡23の代わりに、他の集光素子を用いても良い。
具体的には、発光ユニット20のユニットケース体25の正面側には、図2に示すように、配線用開口51が形成され、この配線用開口51を通じて配線を延ばすことで受光素子29とLED制御ユニット31、及びLED素子21とLED制御ユニット31が電気的に接続される。このLED制御ユニット31は、受光素子29の検出結果に基づいて、発光ユニット20内のLED素子21の発光量を所定の目標値に維持するためのフィードバック制御をする機能を備える。
そして、面照明装置1においては、フィードバック制御により発光部5を構成する発光ユニット20の各々の発光量が所定の目標値に維持されるため、個々の発光ユニット20の発光量を均一化し、輝度むらが抑えられる。
なお、LED制御ユニット31は、LED素子21を保護するための過電流保護回路69や、受光素子29の受光量の検出値を筐体3に設けられた、図示せぬ主制御回路などに出力するためのインタフェースとして機能する光モニタ用回路70とを備えている。
図7は、面照明装置1の発光部5の一部を拡大して模式的に示す図である。
この図に示すように、発光部5においては、隣接する発光ユニット20の間で、LED素子21の配置間隔Aが維持されるように、発光ユニット20の横方向の離間距離Bと、縦方向の離間距離Cとが規定されている。これにより、発光部5においては、LED素子21が配置間隔Aで格子状に配列されるため、LED素子21の配置むらによる輝度むらが生じることがない。
また、発光部5の縦方向においては、各発光ユニット20が備える受光素子29が千鳥状に散在する構成としている。これにより、発光部5の発光面内において、発光量の検出点が散在することになるから、受光素子29の数を抑えつつ、検出点に偏りが生じないように検出することができ、発光部5の全体的な輝度むらが抑制される。なお、横方向においては、各列において受光素子29が一定の間隔Dで配列されるようにしている。
この図に示すように、面照明装置1の筐体3には、発光部5を設けるための設置開口90が形成されており、この設置開口90に、発光ユニット20を個別に取付け可能な複数の取付け開口91を有したフレーム92を取付けて発光部5を構成している。このフレーム92には、上記離間距離B及びCで格子状に発光ユニット20を配置可能に各取付け開口が形成されている。さらに、各取付け開口には、電力線としてのコネクタ付ケーブル93Aが例えば筐体3の床面4に配設された電源基板95から引き回して配設されており、また、信号線としてのコネクタ付ケーブル93Bも引き回されている。発光ユニット20を取付け開口に取付ける際には、発光ユニット20の上記プリント基板53に設けたコネクタ端子57にコネクタ付ケーブル93A、93Bを接続することで、発光ユニット20の結線が完了する。
このような構成により、発光部5を構成する複数の発光ユニット20が筐体3内に設けたフレーム92に個別に着脱自在となり、また、その配線接続も容易となるから、生産性の向上が図られるとともに、寿命を迎えた発光素子を含む発光ユニット20だけを交換することが可能となり、メンテナンス性を高めることができる。
また、発光ユニット20が取付け開口91を閉塞することで、フレーム92が該フレーム92の背面側(筐体3の底面側)を密閉するように構成されている。このフレーム92の背面側には、空冷ファン96が装置の横方向に複数配置され、また、正面側には、排気口13(図1参照)が設けられており、この空冷ファン96の運転により、フレーム92に密閉された背面側で排気口13に向かう気流が形成され、この気流によってフレーム92が全体的に冷却される。これにより、フレーム92の冷却を通じて当該フレーム92に取付けられた各発光ユニット20が一斉に効率良く冷却される。
さらに、LED素子21と受光素子29とを備えて各発光ユニット20を構成したため、例えばLED素子21の一部又は受光素子29が寿命に達した場合でも、その素子を含む発光ユニット20だけを交換すれば良いから、メンテナンス性に優れた面照明装置1が提供される。
これに加え本実施形態によれば、各発光ユニット20の受光素子29が同一平面内に千鳥状に散在するように、発光ユニット20を配列して発光部5を構成したため、発光部5の発光面内の各点の発光量を、受光素子29の数を抑えつつ、検出点に偏りが生じないように検出することができる。
この構成により、フレーム92の冷却を通じて当該フレーム92に取付けられた各発光ユニット20を一斉に効率良く冷却することができる。
特に、本実施形態によれば、発光ユニット20においては、熱伝導部材たる半田39を介してLED素子21の発熱が放熱板45に伝導し、発光ユニット20の取付け時には、この放熱板45がフレーム92に面で接触するため、発光ユニット20からフレーム92への熱移動が促進されることから、空冷ファン96による空冷に伴ってLED素子21の冷却が効率良く行われる。
図9は本実施形態に係る面照明装置の発光部105の構成を模式的に示す図、図10は発光ユニットの発光及び受光を説明するための図である。
なお、これらの図において、第1実施形態で説明したものについては同一の符号を付して、その説明を省略する。
これらの図に示すように、本実施形態においては、面照明装置の発光部105には、格子状に配列された各発光ユニット20を覆う透過部材としての拡散板80が、各発光ユニット20の発光面から離間距離Lだけ離間した位置に配置されている点で、第1実施形態と大きく構成を異にする。この拡散板80には、例えば422白色アクリル板が用いられている。この拡散板80を発光部105に備えることで、発光部105の輝度分布の均一化がより一層図られる。
すなわち、各発光ユニット20は、自身の発光量と、近隣の発光ユニット20の発光量との両方に基づいてフィードバック制御を行うから、輝度むらを無くすように、これらの発光ユニット20の発光量がバランスされる。
なお、拡散板80の離間距離Lを大きくするほど、多くの発光ユニット20からの光が一の発光ユニット20の受光素子29で検出可能となるが、少なくとも、隣接する発光ユニット20の光が検出可能な程度の離間距離Lであれば良い。
例えば、発光素子の一例としてLED素子を例示したが、例えばOLED素子でも良い。
3 筐体
5、105 発光部
5A 発光面
20 発光ユニット
21 LED素子(発光素子)
23 反射鏡
27 波形整形フィルタ(透過部材)
29 受光素子
31 LED制御ユニット
80 拡散板(透過部材)
91 取付け開口
92 フレーム
96 空冷ファン
93A、93B コネクタ付ケーブル
Claims (3)
- 筐体内の同一平面内に発光素子を有した複数の発光ユニットを配設し、前記各発光ユニットの発光面側には、前記発光素子の光を透過する透過部材を配置して発光部を構成し、
前記筐体内に、前記発光ユニットを個別に取付け可能な複数の取付け開口を有したフレームを配置し、このフレームの背面側に配線を引き回し、この配線用のコネクタと前記発光ユニット用のコネクタを、前記取付け開口を通じて接続可能に構成すると共に、前記発光ユニットを前記フレームに個別に着脱自在とし、
前記各発光ユニットは、前記発光素子の発光を制御する制御ユニットと、放熱板とを有し、
前記取付け開口は、前記制御ユニットを挿入可能に構成され、
前記制御ユニットを前記取付け開口から前記フレームの背面側に配置し、前記放熱板が前記各取付け開口を閉塞することにより、前記フレームが前記背面側を密閉する構成とし、この背面側にファンおよび排気口を備え、このファンの運転により、前記背面側に排気口に向かう気流を形成して前記フレーム及び前記背面側に配置された制御ユニットを空冷可能としたことを特徴とする面照明装置。 - 前記発光素子が発する熱を熱伝導部材を介して前記放熱板に伝導し、前記ファンの運転により前記放熱板を空冷し、前記発光素子を冷却可能としたことを特徴とする請求項1に記載の面照明装置。
- 前記発光ユニットが前記透過部材で反射した前記発光素子の光を受光する受光素子を備え、前記受光素子の検出に基づいて、この発光ユニット内の発光素子の発光量をフィードバック制御可能に構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の面照明装置。
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