JP5620872B2 - LED light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、一般照明等の用途に広く使用されている調光式白熱電球の代替品として使用した際にユーザに違和感を与えることのないLED発光装置に関する。 The present invention relates to an LED light-emitting device that does not give a user a sense of incongruity when used as a substitute for a dimming incandescent light bulb that is widely used in general lighting applications.
従来の白熱電球に比べて消費電力が低く、かつ、長寿命といった長所を有する発光ダイオード(以下、「LED」という。)は、需要者のエコロジー意識の高まりとともに、省エネ対策のひとつとしてその使用範囲が急速に広まっており、とりわけ白熱灯の代替としてLEDが組み込まれたLED発光装置を使用したいという要望が高まっている。 Light-emitting diodes (hereinafter referred to as “LEDs”), which have lower power consumption and longer life than conventional incandescent bulbs, are used as one of the energy-saving measures along with increasing ecological awareness of consumers. In particular, there is a growing demand to use LED light-emitting devices incorporating LEDs as an alternative to incandescent lamps.
ところで、従来、白熱灯に供給する電流を減少させたり、あるいは印加する電圧を減少させたりすることにより、白熱灯から放射される光量を無段階に漸減(あるいは漸増)させる「調光」が行われており、室内のダウンライト等に適用されている。 By the way, conventionally, “light control” is performed to gradually decrease (or gradually increase) the amount of light emitted from the incandescent lamp by decreasing the current supplied to the incandescent lamp or decreasing the applied voltage. It is applied to indoor downlights.
このような白熱灯の代替として使用する以上、LED発光装置にも調光機能が求められるのは当然であることから、調光機能を備えるLED発光装置が開発されている(例えば、特許文献1)。 Since the LED light emitting device is naturally required to have a dimming function as long as it is used as an alternative to such an incandescent lamp, an LED light emitting device having a dimming function has been developed (for example, Patent Document 1). ).
特許文献1のLED発光装置1は、図4に示すように、出力電圧を変更可能な直流電源2と、当該直流電源2に対して並列に接続された複数のLED3a〜3cと、直流電源2からの印加電圧に応じて各LED3a〜3cに順次段階的に電圧を印加する、互いに直列に接続された複数の電圧ゲート4a〜4cとで構成されており、直流電源2からの出力電圧を低下させていくと、電圧ゲート4a〜4cが順次オフになってLED3a〜3cが消灯していくことにより、「調光」が可能になっている。
As shown in FIG. 4 , the LED
加えて、白熱灯は、出光量が減少するとともに光の色温度も低下するという特性を有していることから、特許文献1のLED発光装置1でも、直流電源2からの出力電圧が低下したときに消灯していく順に各LED3a〜3cの発光色温度を低く設定することにより、LED発光装置1からの発光量を減少させると同時に発光色温度が低下するようにして、既存の白熱灯から切り替えたときの違和感をさらに少なくできるようにしている。
In addition, since the incandescent lamp has the characteristic that the emitted light amount decreases and the color temperature of the light also decreases, the output voltage from the
しかしながら、特許文献1のLED発光装置1は、白熱灯の代替品としては未だ不完全なものであった。
However, the LED
すなわち、図5(特許文献1の図1)に示されているように、複数のLED3a〜3cを単に並べて配置し、直流電源2からの出力電圧を増減させて発光するLED3a〜3cの数を増減させると、LED発光装置1の見かけ発光位置がずれてしまい、当該LED発光装置1による照射領域にも当然ずれが生じてしまうことから、光量を増減させても発光位置(フィラメントの位置)が変わらず、照射領域にずれが生じない白熱灯との間で違和感があった。
That is, as shown in FIG. 5 (FIG. 1 of Patent Document 1), a plurality of
もちろん、互いに発光色温度が異なる多数のLEDを満遍なく混ぜて配設すれば、発光色温度が高いLEDから順に徐々に減光させて最終的に消灯させたとき、照射領域のずれが気にならないようにできる。しかしながら、同じ発光色温度のLEDグループを満遍なく離散させて配設し、さらに、離散して配設されたLEDグループ毎に配線することは、製造上の手間の増大やこれに伴うコスト高の点で現実的ではなく、実際には、発光色温度の低い低色温度LEDが集められた「低色温度領域」と、前記低色温度LEDよりも発光色温度が高い高色温度LEDが集められた「高色温度領域」といったように大きく分けて構成せざるを得ず、上述した「照射領域のずれ」の問題を現実的に解消できていなかった。 Of course, if a large number of LEDs with different emission color temperatures are mixed and arranged evenly, when the LEDs with the highest emission color temperatures are gradually dimmed in order and finally turned off, there will be no concern about the deviation of the irradiation area. You can However, disposing LED groups with the same emission color temperature evenly dispersed and wiring for each LED group arranged in a discrete manner increases the manufacturing effort and the associated high cost. Actually, it is not realistic, but in reality, a “low color temperature region” in which low color temperature LEDs having a low emission color temperature are collected and a high color temperature LED having a higher emission color temperature than the low color temperature LEDs are collected. In other words, the “high color temperature region” must be divided into large parts, and the above-mentioned problem of “irradiation region shift” cannot be practically solved.
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、「低色温度領域」と「高色温度領域」とに分けられたLED群からの発光量を高色温度領域に配置されたLEDの減光および消灯によって減少させたときに、装置全体としての発光色温度を低下させることができるとともに、LEDを減光・消灯させても照射領域のずれがユーザに感得され難いことから、白熱灯に代えて使用しても違和感が少ないLED発光装置を提供することにある。 The present invention has been developed in view of such problems of the prior art. Therefore, the main problem of the present invention is to reduce the amount of light emitted from the LED group divided into “low color temperature region” and “high color temperature region” by dimming and turning off the LEDs arranged in the high color temperature region. In this case, the emission color temperature of the entire device can be lowered, and even if the LED is dimmed and extinguished, it is difficult for the user to perceive the displacement of the irradiation area. However, an object of the present invention is to provide an LED light-emitting device that has little discomfort.
請求項1に記載した発明は、
「発光色温度の低い低色温度LED20が集められた低色温度領域26と、その周囲にて前記低色温度LED20よりも発光色温度が高い高色温度LED22が集められた高色温度領域28とがその表面に形成されたLEDユニット12と、
前記LEDユニット12がその底部に配設され、その内側面に反射面30が形成された椀状のリフレクタ14と、
前記LEDユニット12の前方に配設された凸レンズ36とを備えており、
前記凸レンズ36は、内側に形成された前記低色温度領域26から放射された光Lb、および外周側の前記高色温度領域28から放射された光の一部Lcを所定の照射領域Sに集光させ、
前記リフレクタ14の前記反射面30は、外周側の前記高色温度領域28から放射された光の残部Laを反射させて前記照射領域Sに集光させることを特徴とするLED発光装置10」である。
The invention described in
"A low
The
And a
Before SL convex
The
本発明が適用されたLED発光装置10によれば、内側に形成された色温度領域26から放射された光Lbは、レンズ16によって所定の照射領域Sに集光され、また、当該色温度領域26の外周に形成された色温度領域28から放射された光La、Lcは、レンズ16の受光面40に向かうその一部Lcが当該レンズ16によって照射領域Sに集光されるとともに、レンズ16の受光面40から外れた残部の光Laがリフレクタ14の反射面30で反射した後、照射領域Sに集光される。
According to the LED
このように、「低色温度領域26」および「高色温度領域28」から放射された光La、Lb、Lcを同じ照射領域Sに向けて集光しているので、高色温度領域28に配置された高色温度LED22を徐々に減光させて最終的に消灯させることにより、LED発光装置10全体としての発光量、および光の色温度を低下させることができるとともに、当該減光・消灯の前後で照射領域Sのずれを抑えることができる。
As described above, the light La, Lb, and Lc emitted from the “low
また、図3に示すように、内側に形成された低色温度領域26から放射された後、レンズ16で集光された光Lb(内側光)に比べて、外周に形成された高色温度領域28から放射された後、レンズ16を通った光Lc(外側光)は、照射面SPにおいて、内側光Lbの照射領域S2よりも外側に広い照射領域S1を形成することになり、内側光Lbおよび外側光Lcの照射領域S1、S2が重ならない領域(図中、Sy)には、外側光Lcのみが照射され、当該領域は、内側光Lbと外側光Lcとが重なる領域(図中、Sz。以下、「重複照射領域」という。)に比べて、ぼんやりとした、当該重複照射領域Szよりも目立たない領域となる。
In addition, as shown in FIG. 3, the high color temperature formed on the outer periphery compared to the light Lb (inner light) condensed by the
本発明では、「低色温度領域26」を内側に、「高色温度領域28」をその外周に形成することにより、低色温度光を内側光Lbとし、高色温度光を外側光Lcとしているので、高色温度領域28に配置された高色温度LED22を減光・消灯したとき、その前後において、「明るく目立つ」照射領域の位置が、重複照射領域Sz(=減光・消灯前)、および低色温度光の照射領域S2(=減光・消灯後)で変わらない。
In the present invention, by forming the “low
これにより、高色温度LED22の減光・消灯の前後において「照射領域のずれ」をユーザがさらに感得し難くなるので、従来の調光白熱灯の代替品としてより好適なLED発光装置10を構成することができる。
This makes it difficult for the user to perceive the “irradiation area shift” before and after the high color temperature LED 22 is dimmed and extinguished. Therefore, the LED
本発明によれば、高色温度領域に配置された高色温度LEDを徐々に減光させ、最終的に消灯させることにより、LED発光装置全体としての発光量、および光の色温度を低下させることができるとともに、当該消灯の前後で照射領域のずれを抑えることができ、白熱灯に代えて使用しても違和感を生じさせないLED発光装置を提供することができる。 According to the present invention, the amount of light emitted from the LED light emitting device as a whole and the color temperature of light are lowered by gradually dimming and finally turning off the high color temperature LEDs arranged in the high color temperature region. In addition, it is possible to provide an LED light-emitting device that can suppress the deviation of the irradiation region before and after the extinguishment and does not cause a sense of incongruity even when used in place of an incandescent lamp.
以下、本発明の実施態様について図面を用い、レンズ16として、一般的な凸レンズ36を用いた第1実施例について説明する。
DETAILED DESCRIPTION embodiment of the present invention have use to the drawings, the
本実施例に係るLED発光装置10は、図1に示すように、大略、LEDユニット12と、リフレクタ14と、レンズ16とで構成されている。
As shown in FIG. 1, the LED
LEDユニット12は、発光色温度の低い複数の低色温度LED20と、低色温度LED20よりも発光色温度が高い複数の高色温度LED22と、これらLED20、22が実装(固定、配線)された基板24とで構成されている。
The
このLEDユニット12では、基板24の一方の表面に、複数の低色温度LED20を略円形状に集めて実装された「低色温度領域26」が形成されており、さらに、当該低温度領域26の外周に、複数の高色温度LED22を集めて実装された「高色温度領域28」が形成されている。具体的には、基板24の一方の表面に同種類のLED23を並べて(各LED23の光軸が同じ向きに並ぶように)実装するとともに、これらLED23を囲繞する「堰29」を設け(この堰29が各色温度領域26、28の境界、および高色温度領域28と外側との境界となる)、然る後、当該堰29で囲繞された基板24の表面に、発光の色温度が低い蛍光体を充填するとともに、その外周に発光の色温度が高い蛍光体を充填する。これにより、色温度が低い蛍光体が充填された領域にあるLED23が低色温度LED20となり、色温度が高い蛍光体が充填された領域にあるLED23が高色温度LED22となる。
In the
もちろん、発光色温度が異なるLED20、22を、それぞれが色温度領域26、28を形成するようにして基板24に実装してもよいし、全てのLED20、22を実装した後、発光色温度が互いに異なるフィルタ(色温度が低いものと、これよりも色温度が高いもの)を対応するLED20、22の出光側に取り付けてもよい。
Of course, the
なお、本実施例とは逆に、高色温度領域28の外周に低色温度領域26を形成してもよいが、後述するように、本実施例の態様(つまり、低色温度領域26の外周に高色温度領域28を形成する態様)の方が、高色温度LED22の消灯の前後における「照射領域のずれ」をユーザがさらに感得し難くなる点で好適である。
In contrast to the present embodiment, the low
リフレクタ14は、その内側に反射面30を有する椀状の部材であり、リフレクタ14の材質としては、ガラス、アルミニウム、あるいは樹脂等が使用され、アルミニウムの場合は、反射面30に金属蒸着がなされている(あるいは、金属蒸着に代えて、アルマイト処理を施してもよい。)。また、ガラスの場合は、アルミニウム等の金属膜の他、多層膜コートによる可視光反射膜を用いることもできる。
The
反射面30は、上述のようにリフレクタ14の内面に形成された、中心軸CL(この中心軸CLはLED発光装置10の光軸X[LEDユニット12に設けられた各LED20、22の光軸に平行かつLEDユニット12の中心位置を通る直線]と一致する。)を中心とする回転楕円面であり、本実施例では、当該回転楕円面の焦点FがLEDユニット12の光軸Xと当該LEDユニット12の表面とが交わる点に一致するように設定されており、高色温度領域28から放射され、レンズ16からそれた光Laを反射させてリフレクタ14の前方にある照射領域S内に集光させるようになっている(後述するように、高色温度領域28から放射された光のうち、レンズ16に向かう一部の光Lcはレンズ16によって集光され、レンズ16からそれた残部の光Laがリフレクタ14で集光される。)。なお、レンズ16からそれた光Laを照射領域S内に集光させ得るものであれば、反射面30の形状は回転楕円面に限られない。
The
リフレクタ14の開口部14aには、当該開口部14aを覆う透明カバー32が必要に応じて取り付けられるとともに、リフレクタ14の底部開口14bには、LEDユニット12の光軸Xと、リフレクタ14の中心軸CLとが一致する位置にLEDユニット12を保持するためのLEDユニット保持板34が当該底部開口14bを覆うように取り付けられている。
A
透明カバー32は、ポリカーボネート製(もちろん、材質はこれに限られるものではなく、その他の樹脂や石英ガラスを用いてもよい。)の板状材であり、本実施例では、後述する凸レンズ36と一体的に形成されている(もちろん、別体に形成してもよい)。
The
レンズ16は、LEDユニット12の前方に配設された、ポリカーボネート製(もちろん、材質はこれに限られるものではなく、その他の樹脂や石英ガラスを用いてもよい。)の中実透明の凸レンズ36であり、低色温度領域26から放射された光Lb、および低色温度領域26の外周に形成された高色温度領域28から放射された凸レンズ36に向かう光Lcを照射領域Sに集光させる部材である。
The
凸レンズ36は、その中心がLEDユニット12の光軸X上に位置しており、低色温度領域26から放射された光Lbを全てカバーできるように、光Lbの放射角とLEDユニット12からの距離とに応じてその径が決められている。光Lbの放射角が大きいほど、また、LEDユニット12からの距離が遠いほど、凸レンズ36の径を大きくする必要がある。このため、LEDユニット12と凸レンズ36との間隔が殆ど無い場合には、「低色温度領域26の径≒凸レンズ36の径」となる。
The center of the
なお、凸レンズ36の形状は、図1に示すように、その片面が平面である「平凸レンズ」であってもよいし、図2に示すように、両面とも球面になっている「両凸レンズ」であってもよい。
The shape of the
本実施例のLED発光装置10におけるLEDユニット12の各LED20、22に給電回路(図示せず)を介して電力を供給すると、各LED20、22から所定の色温度の光(低色温度LED20からは低色温度の光Lb。高色温度LED22からは高色温度の光La、Lc。)が照射される。
When electric power is supplied to the
低色温度領域26から放射された光Lbは、その光軸上前方に配設された凸レンズ36で屈折された後、当該LED発光装置10の前方に設定された照射面SPの照射領域Sに集光される。
The light Lb radiated from the low
低色温度領域26の外周に形成された高色温度領域28から放射された光La、Lcの内、凸レンズ36の受光面40に向かう光Lcは、上述した低色温度領域26からの光Lbと同様、凸レンズ36で屈折された後、照射領域Sに集光される。また、凸レンズ36の受光面40からそれた光Laは、リフレクタ14の反射面30で反射した後、他の光Lb、Lcと同様、照射領域Sに集光される。
Of the light La and Lc emitted from the high
本実施例のLED発光装置10では、このように、LEDユニット12上の低色温度領域26および高色温度領域28から放射された光La、Lb、Lcを照射領域Sに集光しているので、高色温度領域28に配置された高色温度LED22を徐々に減光させて最終的に消灯し、低色温度LED20だけに発光を継続させることで、LED発光装置10全体としての発光量、および光の色温度を低下させることができるとともに、当該減光・消灯の前後で照射領域Sがずれるのを抑えることができる。
In the LED
ところで、図3に示すように、内側に形成された低色温度領域26から放射された後、凸レンズ36で集光された光Lb(内側光)に比べて、外周に形成された高色温度領域28から放射された後、凸レンズ36を通った光Lc(外側光)は、照射面SPにおいて、内側光Lbの照射領域S2よりも外側に広い照射領域S1を形成することになり、内側光Lbおよび外側光Lcの照射領域S1、S2が重ならない領域(図中、Sy)には、外側光Lcのみが照射され、当該領域は、内側光Lbと外側光Lcとが重なる重複照射領域(図中、Sz)に比べて、ぼんやりとした、当該重複照射領域Szよりも目立たない領域となる。
By the way, as shown in FIG. 3, the high color temperature formed on the outer periphery compared to the light Lb (inner light) emitted from the low
本実施例のLED発光装置10では、上述のように、「低色温度領域26」を内側に、「高色温度領域28」をその外周に形成することにより、低色温度光を内側光Lbとし、高色温度光を外側光Lcとしているので、高色温度領域28に配置された高色温度LED22を減光・消灯したとき、その前後において、「明るく目立つ」照射領域の位置が、重複照射領域Sz(=減光・消灯前)、および低色温度光の照射領域S2(=減光・消灯後)で変わらない。
In the LED
このため、高色温度LED22の減光・消灯の前後における「照射領域のずれ」をユーザがさらに感得し難くなるので、従来の調光白熱灯の代替品としてより好適なLED発光装置10を構成することができる。
For this reason, since it becomes more difficult for the user to perceive “shift of the irradiation area” before and after the dimming / extinguishing of the high color temperature LED 22, the LED
10…LED発光装置
12…LEDユニット
14…リフレクタ
14a…開口部
14b…底部開口
16…レンズ
20…低色温度LED
22…高色温度LED
23…LED
24…基板
26…低色温度領域
28…高色温度領域
29…堰
30…反射面
32…透明カバー
34…LEDユニット保持板
36…凸レンズ
DESCRIPTION OF
22 ... High color temperature LED
23 ... LED
24 ...
Claims (1)
前記LEDユニットがその底部に配設され、その内側面に反射面が形成された椀状のリフレクタと、
前記LEDユニットの前方に配設された凸レンズとを備えており、
前記凸レンズは、内側に形成された前記低色温度領域から放射された光、および外周側の前記高色温度領域から放射された光の一部を所定の照射領域に集光させ、
前記リフレクタの前記反射面は、外周側の前記高色温度領域から放射された光の残部を反射させて前記照射領域に集光させることを特徴とするLED発光装置。 A low color temperature region with low light emission color temperature low color temperature LED has been collected, and the high color temperature region high color temperature LED emission color temperature is high is collected than the low color temperature LED at its periphery its An LED unit formed on the surface;
A bowl-shaped reflector in which the LED unit is disposed at the bottom and a reflecting surface is formed on the inner surface thereof;
And a convex lens disposed in front of the LED unit,
Before SL convex lens condenses light emitted from the low color temperature region formed on the inner side, and a part of light emitted from the high color temperature region of the outer peripheral side in a predetermined irradiation region,
The LED light-emitting device according to claim 1, wherein the reflecting surface of the reflector reflects the remaining light emitted from the high color temperature region on the outer peripheral side and collects the light in the irradiation region.
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