JP5314482B2 - Ｌｅｄ光源素子及びそれを用いたｌｅｄ照明器具 - Google Patents
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Description
本発明は、発光色の異なる複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を混色させて用いるＬＥＤ光源素子及びそれを用いたＬＥＤ照明器具に関する。
ＬＥＤは、省エネルギーや長寿命などの利点があり、照明用への応用が広がっている。照明用にＬＥＤの光をレンズや反射板などを用いて集光することが行われている。そして、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）等の複数のＬＥＤからの光を混色させて白色光にする場合、ＬＥＤの配置に起因した色むらが照射面に発生する問題があった。
従来の、ＬＥＤ光源素子の一例を図５に示す。ＬＥＤ光源素子２１は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のＬＥＤ２２ｒ、２２ｇ、２２ｂと、これらから照射される光を集光するレンズ２３と、を備える。
上記ＬＥＤの配置と、照射光を図６に示す。各ＬＥＤから照射される光が、レンズ２３による集光によって混色されることで、白色光を含む照射光を照射する。しかし、照射光の中心付近ではＲ＋Ｇ＋Ｂの３色が混色して白色となっているが、その周囲ではＲ＋Ｇ等の２色の混色やＲ等の単色となっているために、色むらが発生する。
このような色むら問題に対応するために、ロッドレンズを用いて複数のＬＥＤから照射された光を混色してから集光することにより、色むらを軽減することが知られている（例えば、引用文献１参照）。
しかし、この色むら対応は、ロッドレンズと、ロッドレンズに光を集光して入射させるためのレンズとが必要となるので、構造が複雑となり、製造コストの上昇や製品サイズの大型化を招く。さらに、集光してロッドレンズに光を入射させる際に光のロスが発生して、効率が低下する虞れがある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、色の異なる複数のＬＥＤから照射された光を集光して照射する際に、簡単な構造で、照射効率を低下させることなく、色むらを軽減することができるＬＥＤ光源素子及びそれを用いたＬＥＤ照明器具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項１の発明は、異なる波長分布の光を照射するｎ個（ｎは整数）のＬＥＤと、これらｎ個のＬＥＤの光を集光して照射する集光手段と、を１組としたユニットをｎ組備え、前記ユニットの各組において、ｎ個のＬＥＤは、ｎ角形の所定位置に配置され、前記各組のＬＥＤが配置されたｎ角形の向きがｎ組とも同じとされ、前記ユニットの各組の互いに対応する位置にあるＬＥＤは、異なる波長分布の光を照射するものとされ、かつ、前記集光手段の形状を調整することにより又は前記ユニットの設置角度を調整することにより前記ユニットの各組から照射される光の中心が重なるように構成されているものである。
請求項２の発明は、請求項１に記載のＬＥＤ光源素子を用いたものである。
請求項１及び請求項２の発明によれば、ＬＥＤの配置を調整して、ユニットから照射される光を混色させるので、光のロスが低減されると共に、照射効率を低下させずに色むらを軽減させることができる。また、ＬＥＤと集光手段を組み合わせた構成によって光を混色させる簡易な構造であるので、製造コストを低減し、製品サイズの小型化を図ることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ光源素子１（以下、光源素子という）を用いたＬＥＤ照明器具２を示す。ＬＥＤ照明器具２は、光源素子１と、光源素子１を保持する筐体３と、を備える。光源素子１は、光を照射する複数組、本例では３組のユニット１１、１２、１３を有する。ＬＥＤ照明器具２は、建物の天井面４に取付部５により設置される。光源素子１は、複数個備えられてもよい。光源素子１は、建物の壁面、床面又は机などに設置されても構わない。
図２及び図３は、本実施形態に係る光源素子１の各ユニット１１、１２、１３を示す。各ユニット１１〜１３は、複数種類、本例では赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３種類の異なる波長分布の光を照射するＬＥＤ６ｒ、６ｇ、６ｂと、レンズ７とを１組として備える。各ユニット１１〜１３において、ＬＥＤ６ｒ〜６ｂとレンズ７は保持部９に保持され、この保持部９には制御回路１０が設けられている。各ユニット１１〜１３は、ＬＥＤ６ｒ〜６ｂとレンズ７を組み合わせた構成によって光を混色させる簡易な構造であり、製造コストの低減、製品サイズの小型化を図ることができる。
レンズ７は、ユニット１１〜１３における各ＬＥＤ６ｒ〜６ｂの光を集光して照射し、例えば、アクリル等の透明樹脂を成型して作製される。なお、レンズ７は、集光手段であればよく、酸化チタン等の白色顔料を添加した樹脂を成型して作製される反射板、又は成型した樹脂にＡｌやＡｇの膜を形成して作製される反射板などであってもよい。制御回路１０は、商用電源又は電池からＬＥＤ６ｒ〜６ｂに電力を供給するものであり、一般的な回路を用いることができる。
光源素子１は、例えば、ユニット１１〜１３の各レンズ７の形状を調整することによって、ユニット１１〜１３の各組から照射される光（以下、照射光という）の中心Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（後述の図４参照）が重なるように構成される。なお、ＬＥＤ照明器具２は、ユニット１１〜１３を筐体３に設置する角度を調整することによって、照射光の中心Ｃ１〜Ｃ３が重なるように構成されても構わない。また、ユニット１１〜１３は、本実施形態では３組有することから、照射方向平面視で図３に示されるように、その中心が正三角形の頂点に位置するように配置されている。これにより、照射光の中心Ｃ１〜Ｃ３が重なり易くなり、色むらをより軽減させることができる。なお、ユニット１１〜１３は、単なる三角形の頂点、或いは所定の位置、又は直線状に並ぶように配置されても構わない。
さらには、ユニット１１〜１３の各組において、各ＬＥＤ６ｒ〜６ｂは、図３に示されるように、三角形１１ａ、１２ａ、１３ａの所定位置、ここでは頂点に配置されると共に、三角形１１ａ〜１３ａの向きが三組とも同じとされる。また、ユニット１１〜１３の各組の互いに対応する位置にあるＬＥＤ６ｒ〜６ｂは、異なる波長分布の光を照射する。例えば、ユニット１１における赤色で発光するＬＥＤ６ｒと、ユニット１２における青色で発光するＬＥＤ６ｂと、ユニット１３における緑色で発光するＬＥＤ６ｇとが、それぞれ互いに対応する位置にある。
なお、光源素子１は、異なる波長分布の光を照射するｎ個（ｎは整数）のＬＥＤと、レンズ７とを１組としたユニットをｎ組備えていればよいので、赤色、緑色、青色、緑色の４個のＬＥＤと、レンズ７とを１組としたユニットを４組備えてもよい。その場合、ユニットの各組において、４個のＬＥＤは平面視で四角形の所定位置に配置される。また、光源素子１は、赤色、緑色、青色、緑色、水色の５個のＬＥＤと、レンズ７とを１組としたユニットを５組備えてもよい。その場合、ユニットの各組において、５個のＬＥＤは平面視で五角形の所定位置に配置される。
図４は、図３のように配置された各ユニット１１〜１３の各ＬＥＤ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）によるそれぞれの照射光、及びそれらを組み合わせたときの照射光を示す。ユニット１１〜１３からの照射光は、中心付近がＲ＋Ｇ＋Ｂの３色が混色した白色で、その周囲がＲ＋Ｇ等の２色の混色又はＲ等の単色である。各ユニット１１〜１３の照射光は、その中心Ｃ１〜Ｃ３を重ねることで１つの照射光となる。この重ねられた照射光は、中心付近だけでなく、その周囲もＲ＋Ｇ＋Ｂが同じ割合で混色されるので、全体がまんべんなく白色となる。そのため、光源素子１とＬＥＤ照明器具２は、ＬＥＤ６ｒ〜６ｂの配置を調整してユニット１１〜１３からの照射光を混色させるので、光のロスが低減されると共に、照射効率を低下させずに色むらを軽減させることができる。
また、光源素子１は、三角形１１ａ〜１３ａがいずれも同じ大きさの正三角形であり、ＬＥＤ６ｒ〜６ｂが配置される所定位置が三角形１１ａ〜１３ａの頂点であるので、各照射光の３色が混色した部分の面積が広くなり、色むらをより軽減させることができる。なお、三角形１１ａ〜１３ａが異なる大きさの単なる三角形であっても構わず、また、ＬＥＤ６ｒ〜６ｂが配置される所定位置が、三角形１１ａ〜１３ａの辺であっても構わない。各ユニット１１〜１３が直線状に配置されたものでも、各ユニット１１〜１３からの照射光が重なるようにすることで、図４に示したものと同様の照射状態が得られる。
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ユニットをｎ組備えるものを示したが、ユニットをｎ×α組（αは整数）備えるものであっても構わない。この場合は、ＬＥＤの配置が同じであるユニットがα組ずつできることになる。
１ 光源素子（ＬＥＤ光源素子）
２ ＬＥＤ照明器具
６ｒ、６ｇ、６ｂ ＬＥＤ
７ レンズ（集光手段）
１１、１２、１３ ユニット
１１ａ、１２ａ、１３ａ 三角形（ｎ角形）
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 中心
２ ＬＥＤ照明器具
６ｒ、６ｇ、６ｂ ＬＥＤ
７ レンズ（集光手段）
１１、１２、１３ ユニット
１１ａ、１２ａ、１３ａ 三角形（ｎ角形）
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 中心
Claims (2)
- 異なる波長分布の光を照射するｎ個（ｎは整数）のＬＥＤと、これらｎ個のＬＥＤの光を集光して照射する集光手段と、を１組としたユニットをｎ組備え、
前記ユニットの各組において、ｎ個のＬＥＤは、ｎ角形の所定位置に配置され、前記各組のＬＥＤが配置されたｎ角形の向きがｎ組とも同じとされ、
前記ユニットの各組の互いに対応する位置にあるＬＥＤは、異なる波長分布の光を照射するものとされ、かつ、前記集光手段の形状を調整することにより又は前記ユニットの設置角度を調整することにより前記ユニットの各組から照射される光の中心が重なるように構成されていることを特徴とするＬＥＤ光源素子。 - 請求項１に記載のＬＥＤ光源素子を用いたことを特徴とするＬＥＤ照明器具。
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