JP5440116B2 - Ｌｅｄユニット及び歯科用ｌｅｄ無影灯 - Google Patents

Description

本発明は、光源にＬＥＤを用いて無影効果を得る照明技術に関する。

歯科治療用の照明装置には、口元を含む照射野に影を生じさせない、いわゆる無影灯が用いられている。かかる無影灯の光源には、患者の目元への照射を防止し、また、口元を広範囲に照射するために、線状のハロゲンランプやクリプトンランプ等の白熱電球光源が採用されている。近年では、白熱電球光源に代えて、ＬＥＤを光源としたものも提案されている。特に、ＬＥＤと反射鏡とを備えて構成した反射型のＬＥＤユニットを光源に採用して無影灯を構成することで、反射鏡による配光制御により照射野の輪郭のぼけが抑えられ、患者の目元への照射をより確実に防止した歯科用ＬＥＤ無影灯が得られる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１５６０７４号公報

しかしながら、従来の歯科用ＬＥＤ無影灯においては、複数のＬＥＤユニットを灯体に内蔵し、これらのＬＥＤユニットの光線がそれぞれ交差して無影効果を生じさせるために、各ＬＥＤユニットを所定の角度だけ傾斜させて灯体に取り付ける構成としている。このため、各ＬＥＤユニットの取付時には角度調整が必要となり、灯具の組立て作業が繁雑になる等の問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、灯具の組立性の改善を図ることができるＬＥＤユニット及び歯科用ＬＥＤ無影灯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、本発明は、ＬＥＤと、当該ＬＥＤに対向して配置され当該ＬＥＤの光を反射する反射鏡とを備え、無影灯のケースの底面に固定されるＬＥＤユニットにおいて、複数の前記ＬＥＤを所定間隔で横並びに配置し、前記反射鏡は、前記ＬＥＤに対向する一面にＬＥＤごとに凹面反射面を連設した略直方体形状を成し、各凹面反射面を所定距離離れた位置で重なり合う所定の照射範囲を照射するように形成し、連設された凹面反射面の両端部に、前記ＬＥＤの光線を前記所定の照射範囲の中央部に指向させる無影用反射面を設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記ＬＥＤユニットにおいて、前記凹面反射面に、前記所定の照射範囲の全範囲を反射光で照射する全範囲照射用反射面と、前記無影用反射面の反射光が照射する範囲の周辺を照射するむら防止用反射面とを設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記ＬＥＤユニットにおいて、前記凹面反射面に、前記ＬＥＤをオーバーハングさせたことを特徴とする。

また本発明は、上記の本発明に係るＬＥＤユニットを光源に備えたことを特徴とする歯科用ＬＥＤ無影灯を提供する。

本発明によれば、ＬＥＤと、当該ＬＥＤに対向して配置され当該ＬＥＤの光を反射する反射鏡とを備えたＬＥＤユニットにおいて、凹面反射面の両端部に、ＬＥＤの光線を所定範囲の中央部に指向させる無影用反射面を設けたため、当該ＬＥＤユニット単体で所定範囲の照射野に無影効果が得られる。これにより、ＬＥＤユニットを傾けて灯体に組み込む必要が無いため、灯具の組み立てが容易となり、組立性の改善を図ることができる。

本発明の実施形態に係る歯科用ＬＥＤ無影灯の構成を示す図であり、（Ａ）は底面からみた図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面視図である。 無影用ＬＥＤユニットの構成とともに照射野を模式的に示す図である。 無影用ＬＥＤユニットの正面、平面及び側面の三面を示す図である。 凹面反射面での反射光の指向方向を模式的に示す図である。 無影用ＬＥＤユニットの特性の一例を示す図である。 本発明の変形例に係る無影用ＬＥＤユニットの構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る歯科用ＬＥＤ無影灯１の構成を示す図であり、図１（Ａ）は底面を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面を示す図である。
歯科用ＬＥＤ無影灯１は、同図に示すように、底面が矩形の照射開口２Ａとして開口した横長のケース体（灯体）２と、ケース体２の照射開口２Ａを覆う例えば樹脂製の透明カバー３とを備えている。ケース体２は、図１（Ｂ）に示すように、有底の中ケース５と、当該中ケース５の上側を覆う上ケース６とを備え、中ケース５及び上ケース６に囲まれてできた空間８には、図示を省略したＬＥＤ駆動回路や電源回路、ヒートシンクなどが内蔵されている。また、中ケース５の底面５Ａには無影用のＬＥＤユニット（以下、「無影用ＬＥＤユニット」と言う）１０が固定されている。

無影用ＬＥＤユニット１０は、単体で照射野に無影効果を生じさせるように構成されている。このため、無影用ＬＥＤユニット１０のケース体２への取付構造においては、図１（Ｂ）に示すように、無影用ＬＥＤユニット１０を傾斜させるための構造を備えていない。これにより、無影用ＬＥＤユニット１０のケース体２への取り付け作業が容易となり、組立性の向上が図れることとなる。
以下、かかる無影用ＬＥＤユニット１０の構造について詳述する。

図２は無影用ＬＥＤユニット１０の構成と照射野を模式的に示す図であり、図２（Ａ）が無影用ＬＥＤユニット１０の斜視図、図２（Ｂ）が照射野の模式図である。また、図３は無影用ＬＥＤユニット１０の正面、平面及び側面の三面を示す図である。
無影用ＬＥＤユニット１０は、これらの図に示すように、直方体形状の反射鏡１２と、この反射鏡１２の周囲に配置された４つのＬＥＤ１６とを備え、反射鏡１２の一面には各ＬＥＤ１６に対向して凹面反射面１４が形成されている。

凹面反射面１４は、大別して４つの第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄを上下左右に連設して形成されている。これら第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄは、反射鏡１２の一面を４等分に区画したそれぞれに回転放物面状の窪みを設けて形成されている。そして、第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４ＤごとにＬＥＤ１６が対向配置されている。第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄの反射光は、図２（Ｂ）に示すように、それぞれ所定距離離れた位置でＸ方向に伸びた楕円形状の所定範囲（所定大きさ）を照射して照射野２０Ａ〜２０Ｄを形成し、これら照射野２０Ａ〜２０Ｄが重なり合って１つの照射野２０が形成されている。

具体的には、反射鏡１２の一側面の側に横並びに連設された第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂの照射野２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ同じ照射範囲２１Ａを照射し、また同様に、第３、第４凹面反射面１４Ｃ、１４Ｄの照射野２０Ｃ、２０Ｄがそれぞれ同じ照射範囲２１Ｂを照射する。これにより、照射範囲２１Ａ、２１Ｂでの照度が高められている。また、照射範囲２１Ａ、２１Ｂは互いに一部を重なり合わせながらＹ方向にずれて配置されており、これにより、照射野２０がＹ方向に拡張されることとなる。歯科用ＬＥＤ無影灯１においては、Ｘ方向を患者の顔の左右方向に向け、Ｙ方向を顔の上下方向に向けることで、患者の目を照らさずに患者の口元を良好に照明することができる。
また、各照射範囲２１Ａ、２１Ｂでは、それぞれ無影効果が得られるように構成されている。なお、第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂと、第３、第４凹面反射面１４Ｃ、１４Ｄとは同一構成であるため、以下の説明では、第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂを代表して説明する。

図４は、第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂでの反射光の指向方向を模式的に示す図である。
第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂから成る一連の凹面反射面１４には、その両端部に、無影用反射面１８が形成されている。各無影用反射面１８は、ＬＥＤ１６の反射光２２Ａを照射範囲２１Ａの中心部Ｏに指向させ当該照射範囲２１Ａに至る前に光線が交差して、照射範囲２１Ａの中央領域Ｒａを照射するように設けた反射面である。これにより、当該中央領域Ｒａでは無影効果が得られることとなる。

また、第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂには、それぞれ無影用反射面１８の残余の部分に、全範囲照射用反射面１７と、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃとが設けられている。
全範囲照射用反射面１７は、ＬＥＤ１６の反射光２２Ｂで照射範囲２１Ａの全体領域Ｒｃを照射する。第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂにおいて、全範囲照射用反射面１７は、ＬＥＤ１６の放射光量が最も多い正面位置に設けられている。むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃは、中央領域Ｒａの残余を含めた左右半分の領域Ｒｂを反射光２２Ｃ、２２Ｄなどで照射し、当該左右半分の領域Ｒｂでの照度むらを解消するように、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃの各々の領域が規定されている。

第３、第４凹面反射面１４Ｃ及び１４Ｄによる照射範囲２１Ｂにおいても、照射範囲２１Ａと同様に、全体的に照度むらが無く、なおかつ、中央領域Ｒａで無影効果が得られ、これら照射範囲２１Ａ、２１Ｂを重ねた照射野２１が無影用ＬＥＤユニット１０により得られる。

図５は、無影用ＬＥＤユニット１０の特性の一例を示す図であり、図５（Ａ）は照射野２１における照度分布を示し、図５（Ｂ）は当該照射野２１をＸ方向（図２（Ｂ））に切った断面の照度分布を示し、また、図５（Ｃ）は当該照射野２１をＹ方向（図２（Ｂ））に切った断面の照度分布を示す。なお、反射鏡１２の凹面反射面１４の寸法は、Ｘ方向が１８０ｍｍ、Ｙ方向が９０ｍｍであり（各第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄは、Ｘ方向９０ｍｍ、Ｙ方向４５ｍｍ）、照射野２１の位置は、無影用ＬＥＤユニット１０から直下に向けて距離７００ｍｍだけ離間した位置に設定されている。

これらの図に示すように、無影用ＬＥＤユニット１０によれば、縦（Ｙ方向）が８０ｍｍ、横（Ｘ方向）が２００ｍｍ程度の略矩形の照射野２１が得られる。さらに、この照射野２１のＹ方向（すなわち、口元から目元に向かう方向）では、±４０ｍｍの範囲に３００００ルクス程度の照度を確保しつつ、この範囲から外れた箇所での照度が略ゼロとなっている。これにより、患者の目元を照らさずに口元だけを高い照度で照らせることが分かる。
また、照射野２１のＸ方向については、上記全範囲照射用反射面１７と、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃとにより、略均等な照度分布が得られていることが分る。

次いで、無影用ＬＥＤユニット１０の製造方法について詳述する。
図２及び図３に示すように、例えばアルミニウム等を直方体形状に形成して成る反射鏡１２の一面を４等分に区画し、それぞれに回転放物面の凹面を削り出すなどして形成し、第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄから成る凹面反射面１４を形成する。本実施形態では、一対の第１、第３凹面反射面１４Ａ、１４Ｃを形成した反射体１３Ａと、第２、第４凹面反射面１４Ｂ、１４Ｄを形成した反射体１３Ｂとを２つ繋ぎ合わせて反射鏡１２を構成している。

次いで、反射鏡１２の長手方向に延びる側面のそれぞれに、第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄに正対した位置に、それぞれ板状のＬＥＤ取付板３０をネジ止め固定し、各ＬＥＤ取付板３０にＬＥＤ１６を取り付ける。このとき、ＬＥＤ１６を、ＬＥＤ取付板３０の内面に取り付けることでＬＥＤ１６を第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄに対向させて配置できるが、本実施形態では、次のようにしている。すなわち、図３に示すように、ＬＥＤ取付板３０には凹面反射面１４にオーバーハングさせたＬＥＤ固定部３２を設け、このＬＥＤ固定部３２にＬＥＤ１６をネジ止め固定する。これにより、ＬＥＤ１６が各第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄにオーバーハングした位置から光を放射するため、ＬＥＤ取付板３０の内面内にＬＥＤ１６を固定した場合に比べて、無影用反射面１８に入射する光量を増やせるため、無影効果を高めることができる。

このようにして製造した無影用ＬＥＤユニット１０にあっては、単体で無影効果が得られるため、歯科用ＬＥＤ無影灯１のケース体２に組み付け際には、当該無影用ＬＥＤユニット１０をそのままケース体２に固定するだけで、無影灯が構成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＬＥＤ１６と、当該ＬＥＤ１６に対向して配置され当該ＬＥＤ１６の光を反射する反射鏡１２とを備えて無影用ＬＥＤユニット１０を構成した。これにより、輪郭のぼけを抑えた照射野２１が得られるため、照射野２１周辺への漏れ光が抑えられる。

さらに、この無影用ＬＥＤユニット１０において、反射鏡１２の凹面反射面１４の両端部に、ＬＥＤ１６の光線の一部を所定の照射範囲２１Ａ（２１Ｂ）の中央領域Ｒａに指向させる無影用反射面１８を設けたため、当該無影用ＬＥＤユニット１０を単体で使用しても照射範囲２１Ａの照射野２０で無影効果が得られる。これにより、無影用ＬＥＤユニット１０を傾けてケース体２に組み込む必要が無いため、灯具の組み立てが容易となり、組立性の改善を図ることができる。

また本実施形態によれば、第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄのそれぞれに、照射範囲２１Ａの全範囲である全体領域Ｒｃを反射光で照射する全範囲照射用反射面１７と、無影用反射面１８の反射光が照射する範囲（中央領域Ｒａ）の周辺の領域Ｒｂを照射するむら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃとを設ける構成とした。
この構成により、照射野２０での照度むらを抑えることができる。

また本実施形態によれば、第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄのそれぞれに、ＬＥＤ１６をオーバーハングさせた状態で取り付ける構造とした。この構造により、ＬＥＤ１６の光を利用効率を向上させることができる。

また、係る無影用ＬＥＤユニット１０を光源にした歯科用ＬＥＤ無影灯１を構成することで、無影用ＬＥＤユニット１０をケース体２に固定する際に、傾きなどの調整が不要であるため、灯具の組み立てが容易となる。これに加え、患者の口元だけを照らし、目元への漏れ光が無い無影灯が得られる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。

例えば、上述した実施形態において、反射鏡１２に複数の第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄを連設して凹面反射面１４を形成したが、これに限らない。すなわち、図６に示すように、反射鏡１２に１つの凹面反射面１４を形成し、当該凹面反射面１４の両端部に無影用反射面１８を設けて無影用ＬＥＤユニット１００を構成することもできる。

１ 歯科用ＬＥＤ無影灯
２ ケース体（灯体）
１０、１００ 無影用ＬＥＤユニット（ＬＥＤユニット）
１２ 反射鏡
１４、１４Ａ〜１４Ｄ 凹面反射面
１６ ＬＥＤ
１７ 全範囲照射用反射面
１８ 無影用反射面
１９Ａ〜１９Ｃ むら防止用反射面
２０Ａ〜２０Ｄ 照射野
２１ 照射野
２１Ａ、２１Ｂ 照射範囲
３２ ＬＥＤ固定部
Ｏ 中心部
Ｒａ 中央領域
Ｒｂ 左右半分の領域
Ｒｃ 全体領域

Claims (4)

1. ＬＥＤと、当該ＬＥＤに対向して配置され当該ＬＥＤの光を反射する反射鏡とを備え、無影灯のケースの底面に固定されるＬＥＤユニットにおいて、
   複数の前記ＬＥＤを所定間隔で横並びに配置し、
   前記反射鏡は、前記ＬＥＤに対向する一面にＬＥＤごとに凹面反射面を連設した略直方体形状を成し、
   各凹面反射面を所定距離離れた位置で重なり合う所定の照射範囲を照射するように形成し、連設された凹面反射面の両端部に、前記ＬＥＤの光線を前記所定の照射範囲の中央部に指向させる無影用反射面を設けたことを特徴とするＬＥＤユニット。
2. 前記凹面反射面に、前記所定の照射範囲の全範囲を反射光で照射する全範囲照射用反射面と、前記無影用反射面の反射光が照射する範囲の周辺を照射するむら防止用反射面とを設けたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤユニット。
3. 前記凹面反射面に、前記ＬＥＤをオーバーハングさせたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤユニットを光源に備えたことを特徴とする歯科用ＬＥＤ無影灯。

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