JP5796198B2

JP5796198B2 - 照明装置

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Publication number: JP5796198B2
Application number: JP2011115636A
Authority: JP
Inventors: 友樹白川; 村上　忠史; 忠史村上; 後藤　芳朗; 芳朗後藤; 智行緒方; 哲森; 征史竹田; 智深野; 裕亮田島
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-05-24
Also published as: JP2012243713A

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light emitting diode）等の固体発光素子と光学部材とを組み合わせた照明装置に関する。

従来からＬＥＤと光学部材とを組み合わせ、照射する光の配光角を可変とする照明装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。このような照明装置は、図１４に示されるように、複数のＬＥＤ１０を有する発光部２０と、各々のＬＥＤ１０に対向して設けられた複数のレンズ３０を有する配光制御部４０と、発光部２０及び配光制御部４０を収容する筐体５０と、を備える。配光制御部４０及び筐体５０は、共に光出射面側が開口した円柱形状とされ、配光制御部４０は外周に雄ねじ溝４１を有し、筐体５０は内周に雄ねじ溝４１と螺合する雌ねじ溝５１を有する。筐体５０は、雌ねじ溝５１を配光制御部４０の雄ねじ溝４１と螺合させることにより、配光制御部４０を回転可能に保持する。配光制御部４０を筐体５０に対して回転させると、ＬＥＤ１０とレンズ３０との距離が変わるので、ＬＥＤ１０から出射された光のレンズ３０における屈折パターンが変化し、その結果、照明装置から照射される光の配光角が変化する。

特開２００４−２２１０４２号公報特開２００７−２９９６７９号公報

しかしながら、上述したような照明装置では、配光制御部４０の位置を調整した後に、振動等により配光制御部４０の位置がずれ易い。また、調整に際して、発光部２０と配光制御部４０との間隔が判り難いので、適切な調整をすることが難しい。

本発明は、上記課題を解決するものであって、発光部と配光制御部との間隔を調整して照射光の配光角を可変とする照明装置において、配光制御部の位置調整後の位置ずれを防止すると共に、調整時の位置合わせの容易な照明装置を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、複数の光源を有する発光部と、前記複数の光源の各々に対向して設けられた複数の光学部材を有する配光制御部と、前記発光部と前記配光制御部との間隔を調整するための調整部と、前記発光部及び配光制御部及び調整部を収容する筐体と、を備え、前記調整部は、前記間隔を調整操作するため、及び前記調整部を前記筐体に固定するために用いられる操作部を有し、前記筐体は、前記操作部が通るスリットを有し、前記スリットに沿って前記操作部を移動させることで前記間隔を調整し、前記操作部により前記調整部を前記筐体に固定し、前記複数の光学部材間に位置する平坦部は、光を拡散又は遮光することを特徴とする。

前記スリットには目盛りが設けられていることが好ましい。

前記操作部は、ネジから成り、該ネジを締めることで前記調整部を前記筐体に固定することが好ましい。

前記ネジは、ネジ頭部頂面中央に回転中心位置を示すマークを有することが好ましい。

本発明によれば、調整部を操作して発光部と配光制御部との間隔を調整した後、操作部により調整部を筐体に固定するので、配光制御部の位置ずれを防止できる。また、操作部の位置から発光部と配光制御部との間隔が判るので、調整時の位置合わせを容易に行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置の分解斜視図。上記照明装置の斜視図。図２のＩ−Ｉ線断面図。上記照明装置を構成するレンズアレイを斜め下方から見た斜視図。上記レンズアレイを構成するレンズの断面図。（ａ）は上記レンズと光源とが近接した状態における照明装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の状態において同光源から出射された光の光路を示す図。（ａ）は上記レンズと光源とが離れた状態における照明装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の状態において同光源から出射された光の光路を示す図。本発明の第２の実施形態に係る照明装置の分解斜視図。上記照明装置の斜視図。図９のＩ−Ｉ線断面図。（ａ）（ｂ）は上記照明装置の動作を示す図。レンズと光源とが近接した状態における上記照明装置の断面図。上記レンズと光源とが離れた状態における照明装置の断面図。従来の照明装置の断面図。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置について、図１乃至図７を参照して説明する。図１乃至図３に示されるように、照明装置１は、発光部２と、発光部２の発光面側に設けられ照明装置１の軸線方向に移動可能な配光制御部３と、発光部２及び配光制御部３を収容する筐体６と、発光部２で生じた熱を放熱する放熱部７と、を備える。配光制御部３は、レンズアレイ４と、レンズアレイ４を保持するレンズホルダ５と、を有する。レンズホルダ５は、レンズアレイ４を光入射面側から保持する下部レンズホルダ５１と、レンズアレイ４を光出射面側から保持する上部レンズホルダ５２と、を有する。下部レンズホルダ５１は、その移動によって発光部２と配光制御部３との間隔Ｄ（図３参照）を調整するための調整部としても機能する。

発光部２は、円盤形状の配線基板２１と、配線基板２１上に実装された光源となる複数のＬＥＤ２２と、を有する。ＬＥＤ２２には、例えば、白色光を発する白色ＬＥＤが用いられる。ＬＥＤ２２の光軸は、それぞれ軸線に対して平行となっている。なお、配線基板２１上に実装されるＬＥＤ２２の数及び配線基板２１上におけるＬＥＤ２２の配置は、図例のものに限定されない。

配線基板２１は、高い熱伝導率を有する材料、例えば、アルミニウム等の金属、ガラスエポキシ等の樹脂、又はセラミック等の無機材料を母材として構成される。配線基板２１は、そのＬＥＤ２２実装面に高い光反射率を有する光反射部材を有する。光反射部材は、例えば、銀やアルミニウムにより構成される。また、配線基板２１は、ＬＥＤ２２への給電を担う配線パターンを有する。この配線パターンには、配電線を介してスイッチやマイコン等を備えた調光装置が接続され、商用電源からＬＥＤ２２への電力供給を調節することによりＬＥＤ２２をオン／オフ制御及び調光制御する。

レンズアレイ４は、円盤形状とされ、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、又はガラス等の透光性材料により構成される。レンズアレイ４は、各々のＬＥＤ２２に対向して設けられた複数のレンズ４１と、レンズ４１間に位置する平坦部と、から成る。各々のレンズ４１の光軸は、それぞれ対向するＬＥＤ２２の光軸と一致している。

下部レンズホルダ５１は、円筒形状とされ、例えば、アルミニウム等の金属やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂により構成される。下部レンズホルダ５１は、外壁５１ａと、外壁５１ａの内周に密着して設けられた内壁５１ｂと、から成る。内壁５１ｂは、外壁５１ａよりも軸線方向高さが低く設定されており、その光出射面側の端部においてレンズアレイ４の光入射面側周縁部を保持する。また、下部レンズホルダ５１は、その外周の一部にネジ溝５１ｃと、ネジ溝５１ｃに螺合するネジから成る操作部８と、を有する。操作部８は、そのネジ頭部頂面中央に回転中心位置を示す位置調整マーク８１を有し、発光部２と配光制御部３との間隔Ｄを調整操作するため、及び下部レンズホルダ５１を筐体６に固定するために用いられる。

上部レンズホルダ５２は、扁平な円環形状とされ、下部レンズホルダ５１と同様の材料により構成される。上部レンズホルダ５２は、その光入射面側の面においてレンズアレイ４の光出射面側周縁部を保持した状態で、下部レンズホルダ５１の外壁５１ａの端部に取り付けられる。

筐体６は、光出射面側が開口した円柱形状とされ、熱伝導率の高い材料、例えば、アルミニウムにより構成される。筐体６は、その側面の一部に軸線と平行に設けられたスリット６１を有する。スリット６１は、操作部８のネジ軸を通す。操作部８は、スリット６１を通って筐体６内に収容されたレンズホルダ５のネジ溝５１ｃと螺合し、レンズホルダ５の位置を調整する際のつまみに成ると共に、ネジを締めることでレンズホルダ５を筐体６に固定する。スリット６１には、操作部８の位置の目安となる複数の目盛り６２が設けられている。目盛り６２は、本実施形態においては、筐体６に彫り込まれた凹部から構成され、光出射面側から順に目盛り６２ａ、６２ｂ、６２ｃから成る。なお、目盛り６２は、本実施形態のものに限定されず、例えば、凸部から構成されてもよいし、任意の数設けられればよい。また、目盛り６２は、目盛りが印刷されたシールを貼ることで設けられてもよいし、塗料で着色することにより設けられてもよい。

放熱部７は、熱伝導率の高いアルミニウムや銅により構成され、複数の平板状フィン７１を有する。放熱部７は、高い熱伝導率を有する接着剤、例えば、放熱シリコーン接着剤により筐体６の底面に密着して固定されている。

レンズアレイ４を構成するレンズ４１は、図４、図５に示されるように、光入射面側が小径となった逆円錐台形状とされ、光入射面に凹部４１ａを有する。凹部４１ａは、レンズ４１とＬＥＤ２２とが近接したときにＬＥＤ２２を収容する。凹部４１ａは、ＬＥＤ２２と対向する第１の光入射面４１ｂと、凹部４１ａの側面を構成する第２の光入射面４１ｃと、を有する。また、レンズ４１は、第２の光入射面４１ｃから入射した光を全反射する光反射面４１ｄと、光を出射する光出射面４１ｅと、を有する。

上記のように構成された本実施形態の照明装置１の作用を、上述の図３に加えて更に図６、図７を参照して説明する。照明装置１は、操作部８をスリット６１に沿って移動させることでレンズホルダ５を軸線方向に移動させ、発光部２と配光制御部３との間隔Ｄを調整する。図３は、操作部８がスリット６１の目盛り６２ｂの位置で筐体６にレンズホルダ５を固定している状態を示す。この状態から、操作部８を目盛り６２ｃの位置に移動させて、間隔Ｄを小さくする動作を説明する。まず、操作部８のネジを緩めて、操作部８及びレンズホルダ５をスリット６１に沿って移動可能とする。次いで、操作部８の位置調整マーク８１が目盛り６２ｃに合うまで、操作部８及びレンズホルダ５を発光部２側に移動させて間隔Ｄを小さくする。その後、操作部８を締めて操作部８のネジ軸をレンズホルダ５のネジ溝５１ｃに螺合させることでレンズホルダ５を目盛り６２ｃの位置で筐体６に固定する。これにより、照明装置１は、図６（ａ）に示されるように、ＬＥＤ２２とレンズ４１とが近接した状態となる。このとき、各々のレンズ４１は、各ＬＥＤ２２と対向した状態でＬＥＤ２２に近づくので、ＬＥＤ２２と接触することなく凹部４１ａにＬＥＤ２２を収容する。

間隔Ｄを小さくした状態では、ＬＥＤ２２の側方にもレンズ４１が配置される。そのため、図６（ｂ）に示されるように、ＬＥＤ２２から出射された光（光路を破線矢印で示す）の殆どはレンズ４１に入射する。ＬＥＤ２２から出射されて第１の光入射面４１ｂに入射した光は、そこで屈折され、更に光出射面４１ｅにおいて屈折されて出射される。また、ＬＥＤ２２から出射されて第２の光入射面４１ｃに入射した光は、そこで屈折された後、光反射面４１ｄにより全反射され、更に光出射面４１ｅにおいて屈折されて出射される。この場合、レンズ４１より出射される光は、配光角の大きい光となる。

図７（ａ）は、上記と同様の動作により、操作部８を目盛り６２ａの位置に移動させ、間隔Ｄを大きくした状態を示す。この状態では、ＬＥＤ２２から出射された光は、図７（ｂ）に示されるように、配光角の小さい光となる。

上述のように、本実施形態の照明装置１によれば、所望の配光を得るためにレンズホルダ５（調整部）を操作して発光部２と配光制御部３との間隔Ｄを調整した後、操作部８によりレンズホルダ５を筐体６に固定すればよい。これにより、振動等による配光制御部３の位置ずれを防止でき、ＬＥＤ２２に対するレンズ４１の位置精度が向上する。また、操作部８の位置から間隔Ｄが判るので、調整時の位置合わせも容易である。

また、スリット６１に目盛り６２が設けられ、操作部８に位置調整マーク８１が設けられているので、作業者はこれらを見ながら位置調整することができ、従って、間隔Ｄを精度良く調整することができる。

また、操作部８がネジにより構成されているので、レンズホルダ５を筐体６に固定するための構成を安価に実現することができる。

また、配線基板２１、筐体６、及び放熱部７が熱伝導率の高い材料から構成されているので、ＬＥＤ２２の発光に伴って生じた熱を効率良く外界へ放熱することができ、異常な温度上昇を防いでＬＥＤ２２の寿命を延ばすことができる。

また、配線基板２１のＬＥＤ２２実装面に光反射部材が設けられているので、レンズ４１の光出射面４１ｅで全反射されて照明装置１の内部方向へ戻ってきた光を、光反射部材により反射して再び照明装置１の外部方向へ向かわせることができる。これにより、照明装置１の光取り出し効率が向上する。

更に、発光部２と配光制御部３とが離れている場合、ＬＥＤ２２から出射された光の一部は、レンズ４１に入射せず、レンズアレイ４の平坦部に直接入射することがある（図７（ｂ）参照）。このような光は、レンズ４１によって配光制御されないので、照射むらを引き起こしたりグレアとなる可能性がある。そこで、この平坦部に光を拡散する光拡散材を添加したり、光を拡散する光学処理を施してもよい。これにより、平坦部に入射した光を種々の方向に拡散して、照射むらやグレアの発生を低減することができる。なお、平坦部に成される加工は、上記のものに限定されず、例えば、光を遮光する遮光部材を設けたり、光を遮光する光学処理を施してもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る照明装置について、図８乃至図１３を参照して説明する。図８乃至図１０に示されるように、照明装置１１は、発光部２と、発光部２の発光面側に設けられ照明装置１１の軸線方向に移動可能な配光制御部３と、配光制御部３を保持する調整部９と、を備える。配光制御部３は、レンズアレイ４と、レンズアレイ４を保持するレンズホルダ５と、を有する。レンズホルダ５は、下部レンズホルダ５１と、この下部レンズホルダ５１上に固定される上部レンズホルダ５２と、を有する。また、照明装置１１は、発光部２、配光制御部３及び調整部９を収容する筐体６と、発光部２で生じた熱を放熱する放熱部７と、を備える。筐体６は、上記各部材を収容する円柱形状の下部筐体６ａと、下部筐体６ａの上端部に固定される円環形状の上部筐体６ｂと、を有する。以下では、上述の照明装置１と相異する点を説明する。

調整部９は、円筒形状とされ、下部レンズホルダ５１を保持し、下部筐体６ａに回転可能に収容されている。調整部９は、その光出射面側の端部に設けられたネジ溝９１と、円筒側面に設けられた複数の円弧状スリットから成るガイド孔９２と、を有する。ガイド孔９２は、９０度ずつ角度を隔てて配設されている。

下部レンズホルダ５１は、その外周に軸線と直交する方向に突出して自身の位置決めに用いられる複数の突起５１ｄを有する。突起５１ｄの各々は、９０度ずつ角度を隔てて同じ軸線方向高さで配設されている。突起５１ｄは、調整部９のガイド孔９２を通って下部筐体６ａに設けられた直線溝６３に係合する。直線溝６３は、９０度ずつ角度を隔てて配設されている。このような構成により、筐体６に対して調整部９を回転させれば突起５１ｄの係合位置が変化して、レンズホルダ５が軸線方向に移動する。なお、突起５１ｄの形状、数、配置は、本実施形態のものに限定されない。

上部筐体６ｂは、調整部９の円周に沿った円弧形状のスリット６１を有し、このスリット６１には操作部８のネジ軸を通す。操作部８は、スリット６１を通って調整部９のネジ溝９１と螺合し、調整部９をスリット６１に沿って回転させる際のつまみに成ると共に、ネジを締めることで調整部９を上部筐体６ｂに固定する。スリット６１には、操作部８の位置の目安となる複数の目盛り６２が設けられている。

上記のように構成された本実施形態の照明装置１１の作用を、図１１乃至図１３を参照して説明する。操作部８をスリット６１に沿って移動させて調整部９を回転させると、レンズホルダ５が軸線方向に移動され、その結果、発光部２と配光制御部３との間隔Ｄが調整される。この回転動作の際、レンズホルダ５は、突起５１ｄが直線溝６３に係合しているので、調整部９と一緒に回転しない。図１１（ａ）は、操作部８がスリット６１の中央に位置している状態を示す。この状態から、操作部８をスリット６１に沿って移動させて、間隔Ｄを小さくする動作を説明する。まず、操作部８のネジを緩めて、筐体６に対して調整部９を回転可能とした後、図１１（ｂ）に示されるように、光出射面側から見て反時計回りに操作部８を移動させて調整部９を回転させる。これにより、突起５１ｄの直線溝６３及びガイド孔９２に対する係合位置Ｐが発光部２側に移動するので、レンズホルダ５が発光部２側に移動して間隔Ｄが小さくなる。次いで、操作部８を締めて操作部８のネジ軸を調整部９のネジ溝９１に螺合させることで調整部９を筐体６に固定する。このとき、各々のレンズ４１は、図１２に示されるように、各ＬＥＤ２２と対向した状態でＬＥＤ２２に近づき、ＬＥＤ２２と接触することなく凹部４１ａにＬＥＤ２２を収容する。これにより、照明装置１１は、ＬＥＤ２２とレンズ４１とが近接した状態となる。このときの各ＬＥＤ２２から出射された光の光路は、上述の図６（ｂ）と同様である。

レンズホルダ５の発光部２方向への移動は、レンズホルダ５が発光部２と接触する前に、レンズホルダ５の突起５１ｄが直線溝６３の底部と接触して規制される。そのため、レンズホルダ５が発光部２側に移動し過ぎて、レンズ４１とＬＥＤ２２とが接触することはない。

図１３は、上記と同様の動作により、光出射面側から見て時計回りに操作部８を移動させて間隔Ｄを大きくした状態を示す。このときの各ＬＥＤ２２から出射された光の光路は、上述の図７（ｂ）と同様である。

なお、本実施形態においては、操作部８が上部筐体６ｂの上方から軸線方向にあって調整部９を上部筐体６ｂに固定する構成を示したが、操作部８が下部筐体６ａの外周から軸線と直交する方向にあって調整部９を下部筐体６ａに固定する構成とされてもよい。この場合、操作部８が通るスリットは、下部筐体６ａの側面に設けられる。

本実施形態の照明装置１１においても、上述の第１の実施形態と同等の効果が得られる。

なお、本発明に係る照明装置は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、操作部は、ネジに限定されず、調整部を回転する際のつまみに成り、かつ調整部を筐体に固定することができる留め金等から構成されてもよい。また、光学部材は、凹部を有するレンズに限定されず、例えば、反射板から構成されてもよい。この場合、反射板は、例えば、絞り加工を施したアルミニウム反射板にアルマイト処理を施したものや、成形した樹脂表面にアルミニウム膜等を成膜したものとされる。また、光学部材は、レンズホルダと一体成型されてもよい。また、光源は、白色ＬＥＤに限定されず、他色のＬＥＤから構成されてもよいし、有機ＥＬ等の光源から構成されてもよい。また、複数の光源は、複数種類の光源から構成されてもよい。

１、１１照明装置
２発光部
２２ＬＥＤ（光源）
３配光制御部
４１レンズ（光学部材）
５１下部レンズホルダ（調整部）
６筐体
６１スリット
６２目盛り
８操作部
８１位置調整マーク（マーク）
９調整部
Ｄ発光部と配光制御部との間隔

Claims

複数の光源を有する発光部と、
前記複数の光源の各々に対向して設けられた複数の光学部材を有する配光制御部と、
前記発光部と前記配光制御部との間隔を調整するための調整部と、
前記発光部及び配光制御部及び調整部を収容する筐体と、を備え、
前記調整部は、前記間隔を調整操作するため、及び前記調整部を前記筐体に固定するために用いられる操作部を有し、
前記筐体は、前記操作部が通るスリットを有し、
前記スリットに沿って前記操作部を移動させることで前記間隔を調整し、前記操作部により前記調整部を前記筐体に固定し、
前記複数の光学部材間に位置する平坦部は、光を拡散又は遮光することを特徴とする照明装置。
前記スリットには目盛りが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記操作部は、ネジから成り、該ネジを締めることで前記調整部を前記筐体に固定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
前記ネジは、ネジ頭部頂面中央に回転中心位置を示すマークを有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。