JP6463026B2 - Light emitting diode lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオード素子とこの発光ダイオード素子の光を集光する集光レンズと発光ダイオード素子を配設する基板とを備えた発光ダイオード照明装置であって、特に、高照度、メタルハライド灯、水銀灯、ＨＦ管等の代替照明で、街灯や投光機としてのＬＥＤ照明装置や室内用一般ＬＥＤ照明装置に関するものである。 The present invention is a light-emitting diode illuminating device comprising a light-emitting diode element, a condensing lens for condensing the light of the light-emitting diode element, and a substrate on which the light-emitting diode element is disposed. The present invention relates to alternative lighting such as mercury lamps and HF tubes, and relates to an LED lighting device as a street lamp or a projector or a general LED lighting device for indoor use.
従来、発光ダイオード照明装置として、発光ダイオードと、レンズと、基板を備えた照明装置が知られている（例えば、特許文献１）。
このような従来の照明装置として、例えば、図６に示すような照明装置５００がある。
従来の照明装置５００は、発光ダイオード５１０と、発光ダイオード５１０の光を集光するレンズ５２０と、発光ダイオード５１０を配設する基板５３０とを備えていた。
Conventionally, as a light emitting diode lighting device, a lighting device including a light emitting diode, a lens, and a substrate is known (for example, Patent Document 1).
An example of such a conventional lighting device is a lighting device 500 as shown in FIG.
The conventional lighting device 500 includes a light emitting diode 510, a lens 520 that collects light from the light emitting diode 510, and a substrate 530 on which the light emitting diode 510 is disposed.
しかしながら、上述した従来の照明装置５００は、単に、発光ダイオード５１０の配光側にレンズ５２０と配置した構造であったため、発光ダイオード５１０の光の約３０％が配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光としてそのままロス（光源としての、発光効率減となるロス）となり十分な照度を得ることが困難であるという問題があった。
なお、本明細書において、配光分布の基準となる０度は、発光ダイオード素子に対して真正面である。
また、配光＋９０度方向および配光−９０度方向は、基準となる０度から横方向へそれぞれの角度だけ傾いた方向であり、＋−は任意の方向に決めてよい。
However, since the above-described conventional illumination device 500 has a structure in which the lens 520 is simply disposed on the light distribution side of the light emitting diode 510, about 30% of the light from the light emitting diode 510 is light distribution +90 degrees direction and light distribution − There is a problem that it is difficult to obtain sufficient illuminance because it is lost as it is as scattered light in the 90-degree direction (a loss that reduces the light emission efficiency as a light source).
In the present specification, 0 degrees as a reference of the light distribution is directly in front of the light emitting diode element.
Further, the light distribution +90 degree direction and the light distribution -90 degree direction are directions inclined by respective angles from the reference 0 degree to the lateral direction, and +-may be determined in an arbitrary direction.
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光のロスを著しく低減して発光効率を高めて省エネルギー効果およびハイコストパフォーマンスを両立するとともに光源のビーム角（集光具合）を調整して照射範囲を調整し、発光ダイオード素子の配光が同心円の中心側・外側に切換自在となる発光ダイオード照明装置を提供することである。 Therefore, the present invention solves the problems of the prior art as described above, that is, the object of the present invention is to significantly reduce the loss of scattered light in the light distribution +90 degree direction and the light distribution -90 degree direction. Reduces the luminous efficiency to achieve both energy saving and high cost performance, and adjusts the irradiation range by adjusting the beam angle (condensing condition) of the light source, and the light distribution of the light emitting diode element is on the center side and outside of the concentric circle It is providing the light-emitting-diode illuminating device which can be switched to (2).
本請求項１に係る発明は、複数の発光ダイオード素子と該発光ダイオード素子の数と同数の集光レンズとを有する発光ダイオードユニットと、前記発光ダイオード素子を配置する基板とを備えた発光ダイオード照明装置において、前記発光ダイオードユニットが、前記集光レンズと基板との間に配設されたレンズスペーサを有して前記基板面上で同心円上に複数配列され、前記レンズスペーサが、前記発光ダイオード素子を収容するダイオード収容孔を複数有し、前記ダイオード収容孔の周壁が、前記発光ダイオード素子の光を反射自在に設けられているとともに前記発光ダイオード素子から離間して設けられ、
前記集光レンズおよびレンズスペーサが、前記発光ダイオード素子に対して前記同心円の中心を基準とした放射方向に変位自在に設けられていることにより、前述した課題を解決するものである。
The invention according to claim 1 is a light emitting diode illumination comprising a light emitting diode unit having a plurality of light emitting diode elements and the same number of condensing lenses as the number of the light emitting diode elements, and a substrate on which the light emitting diode elements are arranged. In the apparatus, the light emitting diode unit has a lens spacer disposed between the condensing lens and the substrate, and a plurality of concentric circles are arranged on the substrate surface, and the lens spacer includes the light emitting diode element. A plurality of diode housing holes are provided, and a peripheral wall of the diode housing hole is provided so as to be able to reflect light of the light emitting diode element and is provided apart from the light emitting diode element,
The condensing lens and the lens spacer are provided so as to be displaceable in a radial direction with respect to the light-emitting diode element with respect to the center of the concentric circle, thereby solving the above-described problem.
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本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された発光ダイオード照明装置の構成に加えて、前記レンズスペーサが、前記発光ダイオード素子の光を透過しない材料で形成されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 In the invention according to claim 2 , in addition to the configuration of the light-emitting diode illuminating device according to claim 1, the lens spacer is formed of a material that does not transmit light of the light-emitting diode element. It solves the problems that have been solved.
本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された発光ダイオード照明装置の構成に加えて、前記周壁が、前記基板側から集光レンズ側へ向かって漸次拡がるテーパ状に形成されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 In the invention according to claim 3 , in addition to the configuration of the light-emitting diode illuminating device according to claim 1 or 2 , the peripheral wall has a tapered shape gradually expanding from the substrate side toward the condenser lens side. By being formed, the above-described problems are further solved.
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された発光ダイオード照明装置の構成に加えて、前記周壁が、鏡面仕上げされていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 In addition to the configuration of the light-emitting diode illuminating device according to any one of claims 1 to 3 , the invention according to claim 4 has the above-described problem because the peripheral wall is mirror-finished. Is a further solution.
本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載された発光ダイオード照明装置の構成に加えて、前記集光レンズの外周に配設されたレンズつば部が、前記ダイオード収容孔の周壁上端に配設されたつば保持凹部に着座していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 In addition to the configuration of the light-emitting diode illuminating device according to any one of claims 1 to 4 , the invention according to claim 5 includes a lens collar portion disposed on the outer periphery of the condenser lens. The above-described problems are further solved by being seated in the collar holding recess disposed at the upper end of the peripheral wall of the diode housing hole.
本発明の発光ダイオード照明装置は、複数の発光ダイオード素子とこの発光ダイオード素子の数と同数の集光レンズとを有する発光ダイオードユニットと、発光ダイオード素子を配置する基板とを備えていることにより、発光ダイオード素子が発した光を集光して照射することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。 The light-emitting diode illuminating device of the present invention includes a light-emitting diode unit having a plurality of light-emitting diode elements and the same number of condensing lenses as the number of the light-emitting diode elements, and a substrate on which the light-emitting diode elements are arranged. Not only can the light emitted from the light emitting diode element be collected and irradiated, but also the following specific effects can be achieved.
本請求項１に係る発明の発光ダイオード照明装置によれば、発光ダイオードユニットが、集光レンズと基板との間に配設されたレンズスペーサを有して基板面上で同心円上に複数配列され、レンズスペーサが、発光ダイオード素子を収容するダイオード収容孔を複数有し、ダイオード収容孔の周壁が、発光ダイオード素子の光を反射自在に設けられていることにより、発光ダイオード素子の周囲がダイオード収容孔の周壁で囲まれて配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光の漏れが殆どなくなるため、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光のロスを著しく低減して発光効率を高めて省エネルギー効果およびハイコストパフォーマンスを両立することができる。
また、レンズスペーサの厚みを変更するだけで発光ダイオード素子から集光レンズまでの距離が調整可能となるため、光源のビーム角（集光具合）を調整して照射範囲を調整することができる。
さらに、照明範囲の形状が円状になるため、照度などの調整を容易にすることができる。
According to the light-emitting diode illuminating device of the first aspect of the present invention, a plurality of light-emitting diode units are arranged concentrically on the substrate surface having a lens spacer disposed between the condenser lens and the substrate. The lens spacer has a plurality of diode accommodation holes for accommodating the light emitting diode elements, and the peripheral wall of the diode accommodation holes is provided to reflect the light of the light emitting diode elements, so that the periphery of the light emitting diode elements is accommodated in the diodes. Since there is almost no leakage of scattered light in the light distribution +90 degrees direction and light distribution -90 degrees direction surrounded by the peripheral wall of the hole, loss of scattered light in the light distribution +90 degrees direction and light distribution -90 degrees direction is significantly reduced. The luminous efficiency can be increased by reducing the energy efficiency, and both energy saving effect and high cost performance can be achieved.
Further, since the distance from the light emitting diode element to the condensing lens can be adjusted only by changing the thickness of the lens spacer, the irradiation range can be adjusted by adjusting the beam angle (condensing condition) of the light source.
Furthermore, since the illumination range has a circular shape, adjustment of illuminance and the like can be facilitated.
加えて、周壁が、発光ダイオード素子から離間して設けられているとともに、集光レンズおよびレンズスペーサが、発光ダイオード素子に対して同心円の中心を基準とした放射方向に変位自在に設けられていることにより、発光ダイオード素子の配光が同心円の中心側・外側に切換自在となるため、一点に集中して照らす投光機および広域を照らす一般照明の両方として用いることができる。 In addition, the peripheral wall is provided apart from the light emitting diode element, and the condenser lens and the lens spacer are provided so as to be displaceable in a radial direction with respect to the center of the concentric circle with respect to the light emitting diode element. As a result, the light distribution of the light-emitting diode element can be switched between the central side and the outer side of the concentric circles, so that it can be used as both a projector that illuminates in a concentrated manner and a general illumination that illuminates a wide area.
本請求項２に係る発明の発光ダイオード照明装置によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、レンズスペーサが、発光ダイオード素子の光を透過しない材料で形成されていることにより、ダイオード収容孔の周壁で発光ダイオード素子の光が反射されるため、散乱光の漏れを完全に防止することができる。 According to the light emitting diode illuminating equipment of the invention according to the claims 2, in addition to the effects of the invention according to claim 1, lens spacer, by being formed of a material that does not transmit light of the light emitting diode element, Since the light of the light emitting diode element is reflected by the peripheral wall of the diode housing hole, the leakage of scattered light can be completely prevented.
本請求項３に係る発明の発光ダイオード照明装置によれば、請求項１または請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、周壁が、基板側から集光レンズ側へ向かって漸次拡がるテーパ状に形成されていることにより、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光が集光レンズへ反射するため、発光効率をより高めることができる。 According to the light emitting diode illuminating equipment of the invention according to the claims 3, in addition to the effects of the invention according to claim 1 or claim 2, the peripheral wall is gradually widened tapered toward the condenser lens side from the substrate side Since the scattered light in the light distribution +90 degrees direction and the light distribution -90 degrees direction is reflected to the condenser lens, the luminous efficiency can be further increased.
本請求項４に係る発明の発光ダイオード照明装置によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、周壁が、鏡面仕上げされていることにより、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光が集光レンズへ殆どロス無く反射するため、発光効率をより一層高めることができる。 According to the light-emitting diode illuminating device of the invention according to claim 4 , in addition to the effect produced by the invention according to any one of claims 1 to 3 , the peripheral wall is mirror-finished. Light scattered in the direction of light +90 degrees and light distribution -90 degrees is reflected to the condenser lens with almost no loss, so that the light emission efficiency can be further improved.
本請求項５に係る発明の発光ダイオード照明装置によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、集光レンズの外周に配設されたレンズつば部が、ダイオード収容孔の周壁上端に配設されたつば保持凹部に着座していることにより、レンズスペーサが集光レンズの台座にもなるため、集光レンズを精度よく位置決めすることができる。 According to the light-emitting diode illuminating device of the invention according to claim 5 , in addition to the effect produced by the invention according to any one of claims 1 to 4 , the lens collar disposed on the outer periphery of the condenser lens. Since the portion is seated in the collar holding recess provided at the upper end of the peripheral wall of the diode housing hole, the lens spacer also serves as a base for the condensing lens, so that the condensing lens can be accurately positioned.
本発明は、複数の発光ダイオード素子とこの発光ダイオード素子の数と同数の集光レンズとを有する発光ダイオードユニットと、発光ダイオード素子を配置する基板とを備えた発光ダイオード照明装置において、発光ダイオードユニットが、集光レンズと基板との間に配設されたレンズスペーサを有して基板面上で同心円上に複数配列され、レンズスペーサが、発光ダイオード素子を収容するダイオード収容孔を複数有し、ダイオード収容孔の周壁が、発光ダイオード素子の光を反射自在に設けられているとともに発光ダイオード素子から離間して設けられ、集光レンズおよびレンズスペーサが、発光ダイオード素子に対して同心円の中心を基準とした放射方向に変位自在に設けられ、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光のロスを著しく低減して発光効率を高めて省エネルギー効果およびハイコストパフォーマンスを両立するとともに光源のビーム角（集光具合）を調整して照射範囲を調整し、照度などの調整を容易にし、発光ダイオード素子の配光が同心円の中心側・外側に切換自在となるものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。 The present invention relates to a light-emitting diode illuminating device comprising a light-emitting diode unit having a plurality of light-emitting diode elements and the same number of condensing lenses as the number of light-emitting diode elements, and a substrate on which the light-emitting diode elements are arranged. Has a lens spacer disposed between the condenser lens and the substrate, and a plurality of concentric circles are arranged on the substrate surface, and the lens spacer has a plurality of diode accommodation holes for accommodating the light emitting diode elements, The peripheral wall of the diode housing hole is provided so as to be able to reflect the light of the light emitting diode element and is spaced apart from the light emitting diode element, and the condensing lens and the lens spacer are based on the center of the concentric circle with respect to the light emitting diode element. and the radial direction is disposed displaceably, to the light distribution +90 degrees direction and the light distribution -90 degree direction of the scattered light A scan by increasing significantly reduced light emitting efficiency by adjusting an adjustment to irradiation range beam angle of the light source (the light collecting degree) while both energy conservation and high cost performance, and ease of adjustment such as luminance, light emitting As long as the light distribution of the diode element can be switched to the center side / outside of the concentric circle , the specific embodiment thereof may be any.
例えば、レンズスペーサのダイオード収容孔の形状は、発光ダイオード素子を収容するものであれば、平面視円形、楕円形など如何なるものであっても構わない。
また、レンズスペーサの材料は、発光ダイオード素子と集光レンズとの間の距離を設けるとともに、ダイオード収容孔の周壁で光をある程度反射するものであれば如何なるものであっても構わない。
For example, the shape of the diode accommodation hole of the lens spacer may be any shape such as a circular shape or an oval shape in plan view as long as it accommodates the light emitting diode element.
The material of the lens spacer may be any material as long as it provides a distance between the light emitting diode element and the condensing lens and reflects light to some extent on the peripheral wall of the diode housing hole.
以下に、本発明の実施例である発光ダイオード照明装置としてのＬＥＤ照明装置１００について、図１乃至図５に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の実施例であるＬＥＤ照明装置１００の概略を示す斜視図であり、図２は、図１に示す符号２から視たＬＥＤ照明装置１００の概略を示す平面図であり、図３は、発光ダイオードユニット１３０の分解斜視図であり、図４は、発光ダイオードユニット１３０の概略を示す側断面図であり、図５（Ａ）は、発光ダイオードユニット１３０の発光ダイオード素子１３１の中心Ｃ１に対して平凸レンズ１３２の中心Ｃ２を同心円配列の中心Ｃ３側へずらしたときを示す概念図であり、図５（Ｂ）は、発光ダイオードユニット１３０の発光ダイオード素子１３１の中心Ｃ１に対して平凸レンズ１３２の中心Ｃ２を同心円配列の中心Ｃ３と反対側へずらしたときを示す概念図である。
Hereinafter, an LED lighting device 100 as a light emitting diode lighting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
Here, FIG. 1 is a perspective view showing an outline of an LED lighting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an outline of the LED lighting apparatus 100 viewed from the reference numeral 2 shown in FIG. 3 is an exploded perspective view of the light emitting diode unit 130, FIG. 4 is a side sectional view schematically showing the light emitting diode unit 130, and FIG. 5A is a light emitting diode of the light emitting diode unit 130. FIG. 5B is a conceptual diagram showing the center C2 of the plano-convex lens 132 shifted to the center C3 side of the concentric arrangement with respect to the center C1 of the element 131. FIG. It is a conceptual diagram which shows when the center C2 of the plano-convex lens 132 is shifted to the opposite side to the center C3 of the concentric arrangement with respect to C1.
本発明の実施例であるＬＥＤ照明装置１００は、図１および図２に示すように、ケース筐体１１０と、透明樹脂カバー１２０と、発光ダイオードユニット１３０と、基板１４０とを備えている。
ケース筐体１１０の内部には、基板１４０と、複数の発光ダイオードユニット１３０とが配設されている。
また、透明樹脂カバー１２０は、ケース筐体１１０の前面に配設されている。
発光ダイオードユニット１３０は、基板１４０の面上で同心円上に複数配列されている。
これにより、照明範囲の形状が円状になる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the LED lighting device 100 according to the embodiment of the present invention includes a case housing 110, a transparent resin cover 120, a light emitting diode unit 130, and a substrate 140.
A substrate 140 and a plurality of light emitting diode units 130 are disposed inside the case housing 110.
Further, the transparent resin cover 120 is disposed on the front surface of the case housing 110.
A plurality of light emitting diode units 130 are arranged concentrically on the surface of the substrate 140.
Thereby, the shape of the illumination range becomes circular.
図３および図４に示すように、発光ダイオードユニット１３０は、複数の一例として３つの発光ダイオード素子１３１と、発光ダイオード素子１３１の数と同数であり集光レンズとしての３つの平凸レンズ１３２と、レンズスペーサ１３３と、押え板１３４とを備えている。
このうち、発光ダイオード素子１３１は、基板１４０に取り付けられ、図示しない電源から基板１４０を介して供給された電力によって発光するように設けられている。
また、発光ダイオード素子１３１は、一例として基板１４０と反対側に集光機能を有する素子一体レンズ１３１ａを有している。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the light emitting diode unit 130 includes a plurality of light emitting diode elements 131 as an example, the same number of light emitting diode elements 131 as the number of light emitting diode elements 131, and three plano-convex lenses 132 as condenser lenses, A lens spacer 133 and a pressing plate 134 are provided.
Among these, the light emitting diode element 131 is attached to the substrate 140 and is provided so as to emit light by electric power supplied via a substrate 140 from a power source (not shown).
In addition, the light emitting diode element 131 includes, as an example, an element integrated lens 131a having a light collecting function on the side opposite to the substrate 140.
平凸レンズ１３２は、発光ダイオード素子１３１の素子一体レンズ１３１ａより透明樹脂カバー１２０側に配設されている。
また、平凸レンズ１３２は、基板１４０側に平坦面と、透明樹脂カバー１２０側に向かって凸状の凸状球面とを有して、発光ダイオード素子１３１の光を集光するように構成されている。
The plano-convex lens 132 is disposed closer to the transparent resin cover 120 than the element integrated lens 131 a of the light emitting diode element 131.
The plano-convex lens 132 has a flat surface on the substrate 140 side and a convex spherical surface convex toward the transparent resin cover 120 side, and is configured to collect the light from the light-emitting diode element 131. Yes.
基板１４０は、発光ダイオード素子１３１を配設するとともに、図示しない電源から発光ダイオード素子１３１へ電力を供給するように構成されている。
レンズスペーサ１３３は、平凸レンズ１３２と基板１４０との間に配設され、発光ダイオード素子１３１を収容する３つのダイオード収容孔１３３ａを有している。
これにより、発光ダイオード素子１３１から平凸レンズ１３２までの距離が調整可能となる。
The substrate 140 includes the light emitting diode element 131 and is configured to supply power to the light emitting diode element 131 from a power source (not shown).
The lens spacer 133 is disposed between the plano-convex lens 132 and the substrate 140 and has three diode housing holes 133 a for housing the light emitting diode elements 131.
Thereby, the distance from the light emitting diode element 131 to the plano-convex lens 132 can be adjusted.
なお、発光ダイオード素子１３１から平凸レンズ１３２までの距離を変更するには、レンズスペーサ１３３の厚みを変更すればよい。
また、ダイオード収容孔１３３ａの周壁１３３ａａが、発光ダイオード素子１３１の光を反射自在に設けられている。
これにより、発光ダイオード素子１３１の周囲がダイオード収容孔１３３ａの周壁１３３ａａで囲まれて配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光の漏れが殆どなくなる。
本実施例において、配光分布の０度は、発光ダイオード素子１３１に対して真正面である。
In order to change the distance from the light emitting diode element 131 to the plano-convex lens 132, the thickness of the lens spacer 133 may be changed.
Further, the peripheral wall 133aa of the diode housing hole 133a is provided so as to be able to reflect the light of the light emitting diode element 131.
Thereby, the periphery of the light emitting diode element 131 is surrounded by the peripheral wall 133aa of the diode housing hole 133a, and the leakage of scattered light in the light distribution +90 degrees direction and the light distribution -90 degrees direction is almost eliminated.
In the present embodiment, 0 degree of the light distribution is directly in front of the light emitting diode element 131.
押え板１３４は、レンズ挿通穴１３４ａを有し、レンズスペーサ１３３における透明樹脂カバー１２０側に配設され、平凸レンズ１３２の外周縁に形成されたレンズつば部１３２ａをレンズスペーサ１３３に対して押さえつけるように設けられている。
なお、押え板１３４は、レンズスペーサ１３３を介して基板１４０側にネジ１５０で留められている。
The holding plate 134 has a lens insertion hole 134 a, is disposed on the transparent resin cover 120 side of the lens spacer 133, and presses the lens collar 132 a formed on the outer peripheral edge of the plano-convex lens 132 against the lens spacer 133. Is provided.
The holding plate 134 is fastened with screws 150 to the substrate 140 side through the lens spacer 133.
そして、一例として、押え板１３４におけるネジ孔１３４ｂおよびレンズスペーサ１３３におけるネジ孔１３３ｃは、基板延設方向のうちの同心円配列の中心Ｃ３を基準とした放射方向に長いスリット状の長穴から構成されている。
これにより、後述するように、押え板１３４およびレンズスペーサ１３３の位置が、基板１４０に対して基板１４０と平行な放射方向へネジ孔１３４ｂ、１３３ｃの開口範囲内で相対的に移動自在になる。
As an example, the screw hole 134b in the holding plate 134 and the screw hole 133c in the lens spacer 133 are configured by slit-like long holes that are long in the radial direction with respect to the center C3 of the concentric arrangement in the substrate extending direction. ing.
Thereby, as will be described later, the positions of the holding plate 134 and the lens spacer 133 are relatively movable in the radial direction parallel to the substrate 140 with respect to the substrate 140 within the opening range of the screw holes 134b and 133c.
また、本実施例では、レンズスペーサ１３３が、高反射率樹脂など、発光ダイオード素子１３１の光を透過しない材料で形成されている。
ここで、発光ダイオードの光が可視光であれば、不透明または半透明の材料で形成される。
これにより、ダイオード収容孔１３３ａの周壁１３３ａａで発光ダイオード素子１３１の光が反射される。
In this embodiment, the lens spacer 133 is formed of a material that does not transmit the light of the light emitting diode element 131, such as a high reflectance resin.
Here, if the light of the light emitting diode is visible light, it is formed of an opaque or translucent material.
Thereby, the light of the light emitting diode element 131 is reflected by the peripheral wall 133aa of the diode accommodation hole 133a.
なお、発光ダイオード素子１３１の光を透過する材料でレンズスペーサ１３３を形成する場合は、ダイオード収容孔１３３ａの周壁１３３ａａを銀メッキ加工して発光ダイオード素子１３１の光を透過しないようにしてもよい。 In addition, when forming the lens spacer 133 with the material which permeate | transmits the light of the light emitting diode element 131, you may make it permeate | transmit the light of the light emitting diode element 131 by silver-plating the surrounding wall 133aa of the diode accommodation hole 133a.
さらに、本実施例では、周壁１３３ａａが、基板１４０側から平凸レンズ１３２側へ向かって漸次拡がるテーパ状に形成されている。
これにより、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光が、平凸レンズ１３２へ反射する。
Furthermore, in this embodiment, the peripheral wall 133aa is formed in a tapered shape that gradually expands from the substrate 140 side toward the plano-convex lens 132 side.
Thereby, the scattered light in the light distribution +90 degrees direction and the light distribution -90 degrees direction is reflected to the plano-convex lens 132.
また、本実施例では、周壁１３３ａａが、鏡面仕上げされている。
これにより、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光が、平凸レンズ１３２へ殆どロス無く反射する。
つまり、発光ダイオード素子１３１からの散乱光を含めた光が無駄なく平凸レンズ１３２へ照射され集光率が略１００％となる。
また、ＬＥＤ照明装置１００として、明るさが従来技術と比べて約３０％向上する。
すなわち、本実施例のレンズスペーサ１３３を用いることにより、明るさが約３０％向上する。
In this embodiment, the peripheral wall 133aa is mirror-finished.
Thereby, the scattered light in the light distribution +90 degrees direction and the light distribution -90 degrees direction is reflected to the plano-convex lens 132 with almost no loss.
That is, the light including the scattered light from the light emitting diode element 131 is irradiated to the plano-convex lens 132 without waste, and the light collection rate becomes approximately 100%.
Further, as the LED lighting device 100, the brightness is improved by about 30% as compared with the prior art.
That is, the brightness is improved by about 30% by using the lens spacer 133 of this embodiment.
さらに、本実施例では、平凸レンズ１３２の外周に配設されたレンズつば部１３２ａが、ダイオード収容孔１３３ａの周壁上端に配設されたつば保持凹部１３３ｂに嵌まっている。
これにより、レンズスペーサ１３３が、平凸レンズ１３２の台座にもなる。
Furthermore, in this embodiment, the lens collar 132a disposed on the outer periphery of the plano-convex lens 132 is fitted into the collar holding recess 133b disposed on the upper end of the peripheral wall of the diode housing hole 133a.
As a result, the lens spacer 133 also serves as a base for the plano-convex lens 132.
また、本実施例では、周壁１３３ａａが、発光ダイオード素子１３１から離間して設けられているとともに、レンズスペーサ１３３が、発光ダイオード素子１３１に対して同心円配列の中心Ｃ３を基準とした放射方向に変位自在に設けられている。
これにより、発光ダイオード素子１３１の中心Ｃ１と平凸レンズ１３２の中心Ｃ２とを揃えたりずらしたり調整自在となる。
In this embodiment, the peripheral wall 133aa is provided apart from the light emitting diode element 131, and the lens spacer 133 is displaced in the radial direction with respect to the center C3 of the concentric arrangement with respect to the light emitting diode element 131. It is provided freely.
Thereby, the center C1 of the light emitting diode element 131 and the center C2 of the plano-convex lens 132 can be aligned, shifted, or adjusted.
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、例えば、ネジ１５０を緩めて、押え板１３４およびレンズスペーサ１３３の位置を、基板１４０に対して同心円配列の中心Ｃ３を基準とした放射方向へ相対的に移動させる。
すると、発光ダイオード素子１３１の中心Ｃ１と平凸レンズ１３２の中心Ｃ２とが、揃ったたりずれたりする。
図５（Ａ）に示すように、平凸レンズ１３２の中心Ｃ２が、発光ダイオード素子１３１の中心Ｃ１に対して図中右側へずれた状態にすると、配光特性が図中右側へ偏る。
言い換えると、平凸レンズ１３２の中心Ｃ２が、発光ダイオード素子１３１の中心Ｃ１に対して同心円配列の中心Ｃ３側へずれた状態にすると、配光特性が同心円配列の中心Ｃ３側へ偏る。
5A and 5B, for example, the screw 150 is loosened, and the positions of the presser plate 134 and the lens spacer 133 are radiated with respect to the center 140 of the concentric arrangement with respect to the substrate 140. Move relative to direction.
Then, the center C1 of the light emitting diode element 131 and the center C2 of the plano-convex lens 132 are aligned or shifted.
As shown in FIG. 5A, when the center C2 of the plano-convex lens 132 is shifted to the right in the drawing with respect to the center C1 of the light emitting diode element 131, the light distribution characteristic is biased to the right in the drawing.
In other words, when the center C2 of the plano-convex lens 132 is shifted to the center C3 side of the concentric array with respect to the center C1 of the light emitting diode element 131, the light distribution characteristic is biased toward the center C3 side of the concentric array.
他方、図５（Ｂ）に示すように、平凸レンズ１３２の中心Ｃ２が、発光ダイオード素子１３１の中心Ｃ１に対して図中左側へずれた状態にすると、配光特性が図中左側へ偏る。
言い換えると、平凸レンズ１３２の中心Ｃ２が、発光ダイオード素子１３１の中心Ｃ１に対して同心円配列の中心Ｃ３と反対側へずれた状態にすると、配光特性が同心円配列の中心Ｃ３と反対側へ偏る。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the center C2 of the plano-convex lens 132 is shifted to the left side in the drawing with respect to the center C1 of the light emitting diode element 131, the light distribution characteristic is biased to the left side in the drawing.
In other words, when the center C2 of the plano-convex lens 132 is shifted to the opposite side of the center C3 of the concentric array with respect to the center C1 of the light emitting diode element 131, the light distribution characteristic is biased to the opposite side of the center C3 of the concentric array. .
発光ダイオードユニット１３０は、１つのレンズスペーサ１３３をの位置を、基板１４０に対して同心円配列の中心Ｃ３を基準とした放射方向へ移動させることにより、複数の平凸レンズ１３２も一体に移動するので、配光の調整が容易になる。
また、複数の発光ダイオードユニット１３０が、同心円上に配列され、それぞれの発光ダイオードユニット１３０を、同心円配列の中心Ｃ３を基準とした放射方向で中心Ｃ３側・外側へ同じように移動させることにより、照明範囲の形状が円形のままで照明範囲が狭くなったり、広くなったりする。
Since the light emitting diode unit 130 moves the position of one lens spacer 133 in the radial direction with respect to the center C3 of the concentric arrangement with respect to the substrate 140, the plurality of plano-convex lenses 132 also move together. Adjustment of light distribution becomes easy.
Further, a plurality of light emitting diode units 130 are arranged on concentric circles, and each light emitting diode unit 130 is moved in the same direction toward the center C3 side and outside in a radial direction with respect to the center C3 of the concentric circular arrangement, The illumination range becomes narrower or wider while the shape of the illumination range remains circular.
また、必要に応じて、同心円配列の中心Ｃ３を通る所定方向上の発光ダイオードユニット１３０Ａを、前記所定方向と直交する方向上の発光ダイオードユニット１３０Ｂと比べて、同心円配列の中心Ｃ３を基準とした放射方向で中心Ｃ３側または外側にずらして、所定方向の照明範囲の形状を楕円形に調整してもよい。
本発明では、複数の発光ダイオードユニット１３０が、同心円上に配列されていることにより、特に、長方形の中で縦横並んで配列されたものと比べて、照明範囲の形状が円形のままで照明範囲を狭くしたり広くしたりの調整を容易にすることができる。
If necessary, the light emitting diode unit 130A in a predetermined direction passing through the center C3 of the concentric circular array is compared with the light emitting diode unit 130B in a direction orthogonal to the predetermined direction, and the center C3 of the concentric circular array is used as a reference. The shape of the illumination range in the predetermined direction may be adjusted to an ellipse by shifting to the center C3 side or outside in the radial direction.
In the present invention, since the plurality of light emitting diode units 130 are arranged concentrically, the illumination range remains in a circular shape as compared with the arrangement in which the light emitting diode units 130 are arranged vertically and horizontally in a rectangle. Adjustment of narrowing or widening can be facilitated.
このようにして得られた本発明の実施例である発光ダイオード照明装置としてのＬＥＤ照明装置１００は、発光ダイオードユニット１３０が、集光レンズとしての平凸レンズ１３２と基板１４０との間に配設されたレンズスペーサ１３３を有して基板面上で同心円上に複数配列され、レンズスペーサ１３３が、発光ダイオード素子１３１を収容するダイオード収容孔１３３ａを複数有し、ダイオード収容孔１３３ａの周壁１３３ａａが、発光ダイオード素子１３１の光を反射自在に設けられていることにより、配光＋９０度方向および配光−９０度方向への散乱光のロスを著しく低減して発光効率を高めて省エネルギー効果およびハイコストパフォーマンスを両立することができるとともに、光源のビーム角（集光具合）を調整して照射範囲を調整することができ、照度などの調整を容易にすることができる。 In the LED lighting device 100 as the light emitting diode lighting device according to the embodiment of the present invention thus obtained, the light emitting diode unit 130 is disposed between the plano-convex lens 132 as the condenser lens and the substrate 140. A plurality of lens spacers 133 are arranged concentrically on the substrate surface, the lens spacer 133 has a plurality of diode housing holes 133a for housing the light emitting diode elements 131, and the peripheral wall 133aa of the diode housing hole 133a emits light. By providing the light of the diode element 131 so as to be freely reflected, the loss of scattered light in the light distribution +90 degree direction and the light distribution -90 degree direction is remarkably reduced, and the light emission efficiency is increased, thereby saving energy and high cost performance. The irradiation range can be adjusted by adjusting the beam angle (condensing condition) of the light source. Can be adjusted, it can facilitate adjustment such as luminance.
また、周壁１３３ａａが、発光ダイオード素子１３１から離間して設けられているとともに、平凸レンズ１３２およびレンズスペーサ１３３が、発光ダイオード素子１３１に対して同心円の中心Ｃ３を基準とした放射方向に変位自在に設けられていることにより、一点に集中して照らす投光機および広域を照らす一般照明の両方として用いることができる。
さらに、レンズスペーサ１３３が、発光ダイオード素子１３１の光を透過しない材料で形成されていることにより、散乱光の漏れを完全に防止することができる。
Further, the peripheral wall 133aa is provided apart from the light emitting diode element 131, and the plano-convex lens 132 and the lens spacer 133 are displaceable in the radial direction with respect to the light emitting diode element 131 with respect to the center C3 of the concentric circle. By being provided, it can be used as both a projector that illuminates in a concentrated manner and a general illumination that illuminates a wide area.
Furthermore, since the lens spacer 133 is formed of a material that does not transmit the light of the light emitting diode element 131, the leakage of scattered light can be completely prevented.
また、周壁１３３ａａが、基板１４０側から平凸レンズ１３２側へ向かって漸次拡がるテーパ状に形成されていることにより、発光効率をより高めることができる。
さらに、周壁１３３ａａが、鏡面仕上げされていることにより、発光効率をより一層高めることができる。
また、平凸レンズ１３２の外周に配設されたレンズつば部１３２ａが、ダイオード収容孔１３３ａの周壁上端に配設されたつば保持凹部１３３ｂに着座していることにより、平凸レンズ１３２を精度よく位置決めすることができるなど、その効果は甚大である。
In addition, since the peripheral wall 133aa is formed in a tapered shape that gradually expands from the substrate 140 side toward the plano-convex lens 132 side, the light emission efficiency can be further increased.
Furthermore, since the peripheral wall 133aa is mirror-finished, the light emission efficiency can be further enhanced.
Further, since the lens collar portion 132a disposed on the outer periphery of the plano-convex lens 132 is seated on the collar holding recess 133b disposed on the upper end of the peripheral wall of the diode receiving hole 133a, the plano-convex lens 132 is accurately positioned. The effect is enormous.
１００ ・・・ ＬＥＤ照明装置（発光ダイオード照明装置）
１１０ ・・・ ケース筐体
１２０ ・・・ 透明樹脂カバー
１３０ ・・・ 発光ダイオードユニット
１３１ ・・・ 発光ダイオード素子
１３１ａ ・・・ 素子一体レンズ
１３２ ・・・ 平凸レンズ（集光レンズ）
１３２ａ ・・・ レンズつば部
１３３ ・・・ レンズスペーサ
１３３ａ ・・・ ダイオード収容孔
１３３ａａ・・・ 周壁
１３３ｂ ・・・ つば保持凹部
１３３ｃ ・・・ ネジ孔
１３４ ・・・ 押え板
１３４ａ ・・・ レンズ挿通穴
１３４ｂ ・・・ ネジ孔
１４０ ・・・ 基板
１５０ ・・・ ネジ
５００ ・・・ 照明装置
５１０ ・・・ 発光ダイオード
５２０ ・・・ レンズ（集光レンズ）
５３０ ・・・ 基板
Ｃ１ ・・・ 発光ダイオード素子の中心
Ｃ２ ・・・ 平凸レンズの中心
Ｃ３ ・・・ 同心円配列の中心
100 ... LED lighting device (light emitting diode lighting device)
110 ... Case housing 120 ... Transparent resin cover 130 ... Light emitting diode unit 131 ... Light emitting diode element 131a ... Element integrated lens 132 ... Plano-convex lens (condensing lens)
132a ... Lens collar 133 ... Lens spacer 133a ... Diode housing hole 133aa ... Peripheral wall 133b ... Collar holding recess 133c ... Screw hole 134 ... Presser plate 134a ... Lens insertion Hole 134b ... Screw hole 140 ... Substrate 150 ... Screw 500 ... Illumination device 510 ... Light emitting diode 520 ... Lens (condensing lens)
530... Substrate C1... Center of light emitting diode element C2... Center of plano-convex lens C3... Center of concentric arrangement
Claims (5)
前記発光ダイオードユニットが、前記集光レンズと基板との間に配設されたレンズスペーサを有して前記基板面上で同心円上に複数配列され、
前記レンズスペーサが、前記発光ダイオード素子を収容するダイオード収容孔を複数有し、
前記ダイオード収容孔の周壁が、前記発光ダイオード素子の光を反射自在に設けられているとともに前記発光ダイオード素子から離間して設けられ、
前記集光レンズおよびレンズスペーサが、前記発光ダイオード素子に対して前記同心円の中心を基準とした放射方向に変位自在に設けられていることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 In a light emitting diode illuminating device comprising a light emitting diode unit having a plurality of light emitting diode elements and the same number of condensing lenses as the number of the light emitting diode elements, and a substrate on which the light emitting diode elements are arranged,
A plurality of the light emitting diode units are arranged concentrically on the substrate surface with a lens spacer disposed between the condenser lens and the substrate;
The lens spacer has a plurality of diode accommodation holes for accommodating the light emitting diode elements,
The peripheral wall of the diode housing hole is provided so as to be able to reflect the light of the light emitting diode element and is provided apart from the light emitting diode element,
The light-emitting diode illuminating device, wherein the condensing lens and the lens spacer are provided so as to be displaceable in a radial direction with reference to a center of the concentric circle with respect to the light-emitting diode element .
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