JP6559862B1 - 光学ユニット及びその光学ユニットを使ったled照明器具 - Google Patents
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Abstract
Description
別の実施形態のLED照明器具は、上述した光学ユニットと、凹部に収納されるように、マトリクス状に配置されたLED光源を有するLED基板と、を備える。
図1に示すように、LED照明器具1は、LED光源を複数配置した基板を内蔵した器具本体12と、基板の出射側に配置された複数の光学ユニット2(2−11から2−88)と、これら光学ユニット2の出射側に配置され、器具本体12を保護する保護ガード13と、を備える。保護ガード13は、LED光源が出射した光を出射することで、この出射面が照明器具1の発光面となる。
光学ユニット2は、反射光学部材22と透明光学部材26との組み合わせにより、LED光源8の光を所定の照射領域に照射する。具体的には、光学ユニット2は、図3に示す透明光学部材26と反射光学部材22とをそれぞれ1つを1組にした構成である。図3(a)は、+Z軸方向からみた正面図であり、(b)は(a)のB−B断面図であり、(c)は(a)のC−C断面図であり、(d)は光学ユニット2の反射光学部材22と透明光学部材26と分離した状態を示した斜視図である。なお(d)は理解を助けるため、反射光学部材22の斜視方向と透明光学部材26の斜視方向とが若干ずれて描かれている。図3(a)に示されるように、光学ユニット2を正面から見ると、反射光学部材22が観察でき、透明光学部材26の正面(出射面)26cが観察できる。
まず第1例の反射光学部材22について説明する。図3(a)及び(b)に示されるように、反射光学部材22は4つの円開口のテーパ面22tを有しており、円開口のテーパ面22tは出射面から遠ざかる(+Z軸方向)につれて直径が拡大する。4つの円開口は、4つのLED光源8(図2を参照)の光軸Lに対応している。反射光学部材22は4つの円開口を有しているが、1つの円開口のみで構成されてもよく、2つもしくは3つの円開口で構成されてもよく、又は9つ(3*3)の円開口で構成されてもよい。反射光学部材22は、透明光学部材26を介して入射してくるLED光源8からの光をテーパ面22tで反射させるため、少なくともテーパ面22tは鏡面仕上げされていることが好ましい。また反射光学部材22の枠体の正面22cも鏡面仕上げされていることが好ましい。ガラス等の保護ガード13でLED光源8の光の一部が反射された場合に、再び保護ガード13からの反射光を出射側に反射させるためである。反射光学部材22はアルミダイカストであってもよく、プラスチック樹脂にニッケルメッキを施したものでもよい。テーパ面22tは光軸Lに対して10から20度傾いていることが好ましい。
次に透明光学部材26について説明する。透明光学部材26は、透明ガラス又は透明プラスチック(ポリカーボネートもしくはアクリル(PMMA)等)で構成されることが好ましい。図3(b)及び(d)に示されるように、透明光学部材26は4つの半楕円体に形成された外郭26gを有しており、半楕円体の外郭26gは出射面側(+Z軸側)に近づくにつれて直径が拡大する。透明光学部材26は4つの外郭26gを有しているが、1つの外郭のみで構成されてもよく、2つもしくは3つの外郭で構成されてもよく、又は9つ(3*3)の外郭で構成されてもよい。例えば2以上の外郭で構成される場合には、正面26cが互いに連結される構造が好ましい。4つの外郭26gは入射側(−Z軸側)には、凹部が形成されており、凹部はLED光源8を収容する。凹部はLED光源8(図2を参照)に対面する入射前面26kと、回路基板6(図2を参照)に対して斜めに設けられた入射円錐面26jとを含んでいる。入射前面26k及び入射円錐面26jは、LED光源8から出射した光を透明光学部材26内に導く。そして透明光学部材26内に導かれた光は、外郭26gの内面で反射して透明光学部材26の正面26cから出射したり、外郭26gの内面で反射することなく透明光学部材26の正面26cから出射したりする。正面26cは凹部と対向する出射面である。
次に、図4を使って第2例の反射光学部材23について説明する。図3で説明した第1例の反射光学部材22は、正面22cから背面22dまでの長さ(Z軸方向)が4つの円開口のテーパ面22tの長さに対応していた。第2例の反射光学部材23は、枠体の正面23cから背面23dまでの長さ(Z軸方向)が短く、4つの円開口のテーパ面22tが正面23cから突出して形成されている。この点が第1例の反射光学部材22と第2例の反射光学部材23との違いである。
次に、図5を使って第2例の透明光学部材27について説明する。図3で説明した第1例の透明光学部材26は、半楕円体の外郭26gの表面に溝などが形成されていない。第2例の透明光学部材27の外郭27gは、光軸Lを基準に放射状に伸びる複数の溝部27ggを有している。特に図5(c)に示されるように、外郭27gに放射状に伸びる複数の溝部27ggが描かれている。この点が第1例の透明光学部材26と第2例の透明光学部材27との違いである。
図8及び図9を使って、LED照明器具1による照射角度及びその有効光束を説明する示す。図8(a)は照射角度15度のLED照明器具1の照射結果を示したものである。図8(b)はLED照明器具1の照射角度と照射強度とを表したグラフである。図8(c)はLED照明器具1の光学ユニット2に使用された透明光学部材27の断面図である。この透明光学部材27が照射角度15度用のものである。図1で示した光学ユニット2(2−11から2−88)までに、この照射角度15用の透明光学部材27が使われている。
8 … LED光源
12 … 器具本体 13 … 保護ガード
22、23 … 反射光学部材 26、27 … 透明光学部材
Claims (8)
- LED照明器具に用いられ透明材料からなる透明光学部材と、鏡面仕上げされた反射光学部材とを備えた光学ユニットであって、
前記透明光学部材は、
基板に配置されたLED光源の光軸に対して半楕円体に形成され、前記光軸を基準に放射状に伸びる複数の溝部を含む外郭と、
前記外郭から凹んで設け、前記LED光源を収容する凹部と、
前記凹部と対向し、前記LED光源からの光が出射する出射面と、を有し、
前記反射光学部材は、
前記出射面に接して配置され、円開口を有する背面と、
前記円開口から遠ざかるにつれて直径が拡大するテーパ面と、を有する、
光学ユニット - 前記透明光学部材の前記溝部は、一直線に伸びる溝、又は折れ曲がる溝を含む請求項1に記載の光学ユニット。
- 基板に配置されたLED光源の光軸に対して半楕円形状に形成された外郭と、前記LED光源を収容し前記外郭から凹んで設けられた凹部と、前記凹部と対向し、前記LED光源からの光が出射する出射面と、を有する透明光学部材と、
前記出射面に接して配置され、円開口を有する背面と、鏡面仕上げされ前記円開口から遠ざかるにつれて直径が拡大するテーパ面とを有する反射光学部材と、を備えた光学ユニット。 - 前記透明光学部材の前記凹部は、前記LED光源に対面する入射前面と、前記基板に対して斜めに設けられた入射円錐面とを含む請求項1又は請求項3に記載の光学ユニット。
- 前記透明光学部材の前記外郭、前記入射前面及び前記入射円錐面の形状が変えられて、前記出射面から出射する前記LED光源からの光の照射角度が変更される請求項4に記載の光学ユニット。
- 前記透明光学部材は、マトリクス状に配置された複数の外郭からなり、前記出射面が互いに連結されており、前記出射面に形成された第1接合部を含み、
前記反射光学部材は、マトリクス状に配置された複数の円開口からなり、枠体で互いに連結されており、前記枠体に形成され前記第1接合部と嵌合する第2接合部を含む、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光学ユニット。 - 前記反射光学部材は、前記背面と反対側の正面を有し、該正面から前記テーパ面が特出して形成される請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の光学ユニットと、
前記凹部に収納されるように、マトリクス状に配置されたLED光源を有するLED基板と、を備えたLED照明器具。
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