JP6710534B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置に関し、特にＬＥＤを用いた発光装置に関する。

従来より、ＬＥＤからの光を反射鏡で反射して、前方にスポット光を作り出す発光装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−２２６８７４号公報

現在、白色光を作り出す方法としては、青色ＬＥＤチップからの青色発光を用いて、その一部で黄色発光体を励起発光させて、青色光と黄色光の混色で白色光を作り出す方法が一般的である。しかしながら、この方法には色むらが生じ易いという課題がある。これは、ＬＥＤチップの発光に対して、蛍光体の量が均質でないためである。ＬＥＤチップから出射される光の強度が十分な前方方向は白色の光が生じやすい。一方、ＬＥＤチップから出射される光の強度が弱い広角方向は黄色の光が生じやすい。そのため、ＬＥＤを用いてスポット光を作り出す場合、スポット光の中心の明るい部分は白い光、周縁の比較的暗い部分は黄色い光というように色むらが生じやすい。

従来、狭角（例えば５度）のスポット光を生じさせる発光装置は、ＬＥＤから出射された光を単にレンズで集束させて狭角発光を実現しているものが殆どである。このような発光装置では、ＬＥＤからの黄色の光もレンズで集束されてスポット光を形成するため、色むらが非常に目立ちやすい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、色むらの抑制された、狭角の円形スポット光を作ることのできる発光装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光装置は、発光部と、発光部が発した光を反射して外部に放射する、回転放物面状の反射面を有する反射鏡と、発光部が発した光のうち所定のビーム角を超える光が前記反射鏡に入射するのを遮る光遮断部と、を備える。発光部は、回転放物面の焦点からずれた位置に配置される。

所定のビーム角は、発光部の１／２ビーム角乃至１／４ビーム角の間のビーム角であってもよい。

光遮断部は、所定のビーム角を超える光を吸収する光吸収性材料であってもよい。

発光部は、ＬＥＤと、ＬＥＤと前記反射鏡との間に配置されたレンズと、を備えてもよい。

反射面は、多面体で構成されてもよい。

発光装置は、発光部を支持する筐体と、反射鏡を支持する反射鏡支持部材とをさらに備えてもよい。反射鏡支持部材は、給電用の口金を備えてもよい。

反射鏡支持部材は、筐体に交換可能に取り付けられてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、色むらの抑制された、狭角の円形スポット光を作ることのできる発光装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る発光装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の断面図である。 発光装置の変形例を説明するための断面図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、反射鏡の変形例を示す図である。 発光装置のさらに別の変形例を説明するための側面図である。 図５に示す発光装置の概略断面図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、発光装置のさらに別の変形例を説明するための概略図である。

図１は、本発明の実施形態に係る発光装置１０の斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る発光装置１０の断面図である。本実施形態に係る発光装置１０は、発光部としてのＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２を搭載するＬＥＤ搭載部１４と、反射鏡１６と、反射鏡１６を支持する反射鏡支持部材１８と、ＬＥＤ１２およびＬＥＤ搭載部１４を支持する筐体２０とを備える。

ＬＥＤ１２は、白色光を発光するものであってよい。ＬＥＤ１２は、青色ＬＥＤチップと黄色発光体を備えるものであってよい。青色ＬＥＤチップからの青色発光を用いて、その一部で黄色蛍光体を励起発光させることにより、青色光と黄色光の混色で白色光を作り出すことができる。

反射鏡１６は、回転放物面状の反射面を有するものであってよい。図２の光線Ｌ１に示すように、反射鏡１６は、ＬＥＤ１２が発した光を反射して筐体２０の外部に放射する。この反射鏡１６で反射した光により、発光装置１０の前方に狭角の円形スポット光が形成される。

図２に示すように、ＬＥＤ１２は、回転放物面の焦点Ｆからずれた位置に配置されている。焦点Ｆからのずれ量は、例えば±０．２ｍｍ〜０．３ｍｍであってよい。回転放物面の焦点ＦにＬＥＤ１２を配置すると、反射鏡１６で反射した光が完全な平行光となるため、ＬＥＤ１２の像がスポット光の照射面に写り込んでしまうおそれがある。回転放物面の焦点Ｆからずれた位置にＬＥＤ１２を配置することにより、平行光に乱れができるため、スポット光の照射面にＬＥＤ１２の像が写り込むのを防止でき、きれいな照射面を形成することができる。

本実施形態に係る発光装置１０は、ＬＥＤ１２が発した光のうち１／４ビーム角θを超える光が反射鏡１６に入射しないように構成されている。図２に示すように、１／４ビーム角θを超える光Ｌ２は、反射鏡１６に入射せず、筐体２０の内壁面２０ａに入射する。１／４ビーム角とは、最大光度を基準として、その最大光度の１／４の光度になる角度である。筐体２０の内壁面２０ａには、光遮断部として光吸収性材料が塗布されている。１／４ビーム角θを超える光Ｌ２はこの光吸収性材料により吸収されて遮られるため、反射鏡１６には入射しない。従って、１／４ビーム角θを超える光Ｌ２は、筐体２０の外部に放出されず、スポット光の形成には寄与しない。光吸収性材料は、例えば黒色顔料をアクリル系樹脂で塗料化したものや、黒色樹脂そのものであってよい。

上述したように、青色光と黄色光の混色で白色光を作り出す場合、中心の明るい部分は白光、周縁の比較的暗い部分は黄色光というように色むらが生じ易い。特に、本願発明者は、一般的なＬＥＤでは、１／４ビーム角を超える光に黄色光が多いことを見いだした。そこで、この１／４ビーム角を超える黄色光が反射鏡１６に入射するのを遮ることにより、色むらを抑制したきれいな光を作り出すことができる。

図３は、発光装置の変形例を説明するための断面図である。本変形例に係る発光装置３０は、発光部として、ＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２と反射鏡１６の間に配置されたレンズ３２を備える。レンズ３２を配置することにより、ＬＥＤ１２からの光を効率よく反射鏡１６に入射させることができるため、光利用効率を向上することができる。なお、本変形例においても、１／４ビーム角θを超える光Ｌ２は、筐体２０の内壁面２０ａに塗布された光吸収性材料により吸収され、反射鏡１６には入射しない。これにより、色むらを抑制したきれいな光を作り出すことができる。

上述の実施形態では、ＬＥＤ１２が発した光のうち１／４ビーム角を超える光が反射鏡１６に入射しないように発光装置を構成した。しかしながら、色むらが多くなる閾値はＬＥＤの種類によって異なる。従って、ＬＥＤが発した光のうち所定のビーム角を超える光が反射鏡に入射しないように発光装置が構成されていればよい。所定のビーム角は、使用するＬＥＤに応じて、実験やシミュレーションで適宜決定すればよい。例えば、発光装置は、１／２ビーム角乃至１／４ビーム角の間のビーム角を超える光が反射鏡１６に入射しないように構成されてよい。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、反射鏡１６の変形例を示す。本実施形態において反射鏡１６の反射面は、多面体で構成されている。すなわち、反射鏡１６の反射面は、連続的な曲面に形成されているのではなく、複数の平面反射面を連設して形成されている。反射鏡１６を連続的な曲面で形成した場合、ＬＥＤ１２の像がスポット光の照射面に写り込んでしまうおそれがある。本実施形態のように反射鏡１６の反射面を多面体で構成することにより、平行光に乱れができるため、スポット光の照射面にＬＥＤ１２の像が写り込むのを防止でき、きれいな照射面を形成することができる。

本実施形態によれば、反射鏡１６の多面体の分割数を調整することで、配光を調整することができる。図４（ａ）に示すように多面体の分割数を多くすると（すなわち一つの平面反射面を小さくすると）、反射鏡１６は回転放物面の形状に近くなるため、照射角は小さくなる。逆に図４（ｂ）に示すように多面体の分割数を少なくすると（すなわち一つの平面反射面を大きくすると）、照射角は大きくなる。

一般的な発光装置では、反射鏡からの平行光に乱れを生じさせることを目的として、反射面にブラスト処理を施す場合がある。しかしながら、この場合、光が散乱してしまい、取り出す光量が低下してしまうおそれがある。一方、本実施形態では多面体で反射面を構成することにより、ブラスト処理を反射面に施す場合と比較して、光の散乱が抑制されるため、光量の減少を抑えつつ、平行光に乱れを生じさせることができる。

図４（ｃ）に示す反射鏡１６は、反射鏡支持部材１８に対する位置が図４（ａ）と異なる。すなわち、図４（ｃ）では、反射鏡支持部材１８に対して高い位置に反射鏡１６が配置されている。図４（ｃ）に示すように反射鏡１６を高い位置に配置した場合、ＬＥＤ１２が回転放物面状の反射面の焦点からずれることとなるため、照射角を大きくできる。このように反射鏡１６の高さを調整することによっても、配光を調整することができる。

本実施形態において、反射鏡１６を支持する反射鏡支持部材１８は、筐体２０に交換可能に取り付けられる。例えば、筐体２０と反射鏡支持部材１８は、磁石（図示せず）により取り付けられてもよいし、両面テープやネジを用いて取り付けられてもよい。一つの筐体２０に対して、多面体の分割数、反射鏡支持部材１８に対する位置、回転放物面の曲率などが異なる様々な反射鏡１６を備える反射鏡支持部材１８を用意し、用途に応じて反射鏡支持部材１８を交換することで、例えば狭角（例えば５度など）スポット光から広角（例えば２０度など）のスポット光に変更するなど、配光の変更を容易に行うことができる。

図５は、発光装置のさらに別の変形例を説明するための側面図である。本変形例に係る発光装置５０では、反射鏡支持部材１８に給電用の口金５２が設けられている。このように口金５２を設けることにより、発光装置５０を既存の照明器具に取り付けることができる。

図６は、図５に示す発光装置５０の概略断面図である。図６に示すように、発光装置５０は、反射鏡支持部材１８および筐体２０の内部に配線５４，５５を備える。このように配線５４，５５を設けることにより、照明器具から口金５２に供給された電力をＬＥＤ１２に供給することができる。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、発光装置のさらに別の変形例を説明するための概略図である。本変形例に係る発光装置７０は、筐体２０と反射鏡支持部材１８を固定するための固定部７２を備える。

さらに、本変形例に係る発光装置７０は、図７（ｂ）に示すように、反射鏡支持部材１８から反射鏡１６を取り外し可能となっている。このように反射鏡１６を反射鏡支持部材１８から取り外し可能とすることにより、反射鏡支持部材１８と反射鏡１６を一体に形成した場合よりも安価に複数の反射鏡１６を用意することが可能となる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。本実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０、３０、５０、７０ 発光装置、 １２ ＬＥＤ、 １４ ＬＥＤ搭載部、 １６ 反射鏡、 １８ 反射鏡支持部材、 ２０ 筐体、 ２０ａ 内壁面、 ３２ レンズ、 ５２ 口金。

Claims (6)

1. ＬＥＤと、
   前記ＬＥＤが発した光を反射して外部に放射する、回転放物面状の反射面を有する反射鏡と、
   前記ＬＥＤが発した光のうち前記ＬＥＤの１／２ビーム角乃至１／４ビーム角の間のビーム角を超える光が前記反射鏡に入射するのを遮る光遮断部と、
   を備え、
   前記ＬＥＤは、回転放物面の回転軸上且つ回転放物面の焦点から±０．２ｍｍ〜０．３ｍｍずれた位置に配置されることを特徴とする発光装置。
2. 前記光遮断部は、所定のビーム角を超える光を吸収する光吸収性材料であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記ＬＥＤと前記反射鏡との間に配置されたレンズをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記反射面は、多面体で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記ＬＥＤを支持する筐体と、
   前記反射鏡を支持する反射鏡支持部材と、
   をさらに備え、
   前記反射鏡支持部材は、給電用の口金を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記反射鏡支持部材は、前記筐体に交換可能に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。

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