JP7125055B2 - LED lighting device - Google Patents
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本発明は、LED(発光ダイオード)を用いて形成されるLED照明装置に関するものである。 The present invention relates to an LED lighting device formed using LEDs (light emitting diodes).
基板上に複数のLEDチップを配設して形成されるLED照明装置が広く用いられているが、照明装置としての配光は、LEDチップ自体の配光に大きく影響され、限定されてしまうため、照明装置として配光を工夫しなければならない。そこで、例えばLEDチップの1つずつの周囲に反射機構を設けて配光を制御したり、LEDチップから出射された光をレンズに通すことで配光を制御したりすることが提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
An LED lighting device formed by arranging a plurality of LED chips on a substrate is widely used. , Light distribution must be devised as a lighting device. Therefore, for example, it has been proposed to control the light distribution by providing a reflection mechanism around each LED chip, or to control the light distribution by passing the light emitted from the LED chip through a lens. (See
しかしながら、LED光源は一つ一つの光量が大きくはないために、基板上には多数のLED光源が配設されてLED照明装置が形成されることになるため、LEDチップの1つずつの周囲に反射機構を設けて配光を制御しようとすると、多数のLEDチップのそれぞれの周囲に反射機構やレンズを設けなければならないために構成が複雑になってしまい、製造も工数や部材等の増大が生じるといった問題があった。 However, since each LED light source does not emit a large amount of light, a large number of LED light sources are arranged on a substrate to form an LED lighting device. If you try to control the light distribution by providing a reflection mechanism in the LED chip, the structure becomes complicated because it is necessary to provide a reflection mechanism and a lens around each of the many LED chips, and the manufacturing process also increases the number of man-hours and parts. There was a problem that
本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、簡単な構成で、配光を適宜制御することができるLED照明装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an LED lighting device that has a simple configuration and can appropriately control light distribution.
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第1の発明は、平板状の基板の表面中央部に筒形状の反射板が立設配置され、該反射板の外周の外側の前記基板面には前記反射板を取り囲むように複数のLEDチップが実装されており、前記基板の表面側には前記LEDチップと前記反射板の配設領域を含む前記基板表面側を覆う光透過性のカバー部材が設けられており、前記基板の表面周端部側には、前記基板の表面中央側に設けられた前記反射板よりも高さが低いサブ反射板が前記基板の周端部に沿う態様で設けられており、前記LEDチップから出射された光のうち前記反射板で反射した光は該反射板で1回のみ反射した後に前記サブ反射板で反射されること無く前記カバー部材を透過すると共に、前記LEDチップから出射された光のうち前記サブ反射板で反射した光は該サブ反射板で1回のみ反射した後に前記反射板で反射されること無く前記カバー部材を透過するという如く、前記LEDチップから出射された光は前記反射板とサブ反射板の両方に反射されることなく前記カバー部材を透過するように前記LEDチップから出射された光の配光が制御されている構成をもって課題を解決する手段としている。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the problems. That is, in the first invention, a cylindrical reflector is erected on the central portion of the surface of a flat substrate, and a plurality of reflectors are provided on the substrate surface outside the outer periphery of the reflector so as to surround the reflector. An LED chip is mounted, and a light-transmissive cover member is provided on the surface side of the substrate to cover the substrate surface side including the arrangement area of the LED chip and the reflector , and the surface of the substrate A sub-reflecting plate lower in height than the reflecting plate provided on the surface center side of the substrate is provided on the peripheral edge side along the peripheral edge of the substrate. Of the reflected light, the light reflected by the reflecting plate is reflected only once by the reflecting plate, and then passes through the cover member without being reflected by the sub-reflecting plate, and the light emitted from the LED chip is divided into Among them, light emitted from the LED chip is transmitted through the cover member without being reflected by the sub-reflecting plate after being reflected only once by the sub-reflecting plate. Means for solving the problem is a configuration in which the light distribution of the light emitted from the LED chip is controlled so as to pass through the cover member without being reflected by both the plate and the sub-reflecting plate .
さらに、第2の発明は、前記第1の発明の構成に加え、前記反射板の筒形状は断面が円形状の円筒形状と断面が楕円形状の楕円筒形状と断面が多角形状の多角筒形状のいずれかを呈しており、かつ、先端側に向かうにつれて筒径が拡大する先端側拡径形状と先端側に向かうにつれて筒径が縮小する先端側縮径形状と筒径が一定の寸胴形状のいずれかの形状を呈していることを特徴とする。 Further, in the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the cylindrical shape of the reflector plate is a cylindrical shape with a circular cross section, an elliptical cylindrical shape with an elliptical cross section, and a polygonal cylindrical shape with a polygonal cross section. and a tip-side enlarged diameter shape in which the cylinder diameter increases toward the tip side, a tip-side diameter-reduced shape in which the cylinder diameter decreases toward the tip side, and a cylindrical shape with a constant cylinder diameter. It is characterized by exhibiting any shape.
さらに、第3の発明は、前記第1または第2の発明の構成に加え、前記反射板は高分子樹脂と金属蒸着シートのいずれかにより形成されていることを特徴とする。 Furthermore, a third invention is characterized in that, in addition to the configuration of the first or second invention, the reflector is formed of either a polymer resin or a metal deposition sheet.
本発明によれば、平板状の基板の表面中央部に筒形状の反射板が立設配置され、該反射板の外周側に該反射板を取り囲むように複数のLEDチップが実装されているので、多数のLEDチップのそれぞれの周囲に反射機構やレンズを設けて配光を制御する構成と異なり、簡単な構成で、複数のLEDチップからの光を全体で効率良く配光することができる。つまり、LEDチップからの出射光が基板上の筒形状の反射板によって反射することにより、照明装置全体としての光の出射領域が拡がり、照明装置の周囲全体に光を配光することができる。 According to the present invention, a cylindrical reflecting plate is erected on the central portion of the surface of a flat substrate, and a plurality of LED chips are mounted on the outer peripheral side of the reflecting plate so as to surround the reflecting plate. Unlike the configuration in which a reflection mechanism or a lens is provided around each of a large number of LED chips to control the light distribution, the light from the plurality of LED chips can be efficiently distributed with a simple configuration. In other words, the light emitted from the LED chip is reflected by the cylindrical reflector on the substrate, so that the light emission area of the lighting device as a whole expands, and the light can be distributed to the entire periphery of the lighting device.
なお、LEDチップから出射される光は、その反射回数が多いと減衰し、照明装置全体として光束が低下することがあるが、本発明によれば、LEDチップのそれぞれの周囲に反射機構を設ける構成と異なり、LEDチップからの出射光の一部のみが少ない回数(原則、1回のみ)前記反射板により反射する構成であるため、LEDチップから出射される光の光束を大きく減衰させることなく(全光束をほぼ確保しながら)効率良く配光を実現することができる。また、本発明においては、照明器具の光出射方向と直交する方向(直角方向)から、その照明器具を見た場合、光の出射面積が増え、グレアの低減につながる。 The light emitted from the LED chip is attenuated if it is reflected many times, and the luminous flux of the lighting device as a whole may be reduced. Unlike the configuration, only a part of the light emitted from the LED chip is reflected by the reflector a small number of times (in principle, only once), so the luminous flux of the light emitted from the LED chip is not greatly attenuated. Efficient light distribution can be realized (while substantially securing the total luminous flux). In addition, in the present invention, when the lighting fixture is viewed from a direction orthogonal to the light emitting direction of the lighting fixture (perpendicular direction), the light emitting area increases, leading to reduction of glare.
また、本発明によれば、前記基板の表面側には前記LEDチップと前記反射板の配設領域を含む前記基板表面側を覆う光透過性のカバー部材が設けられているので、LEDチップや反射板の配設領域をカバー部材で覆うことにより保護することができ、また、見栄えも良好にすることができる。なお、光透過性のカバーとは、LEDチップからの光を透過して照明装置が適宜の光を照射できる態様に適宜形成されるものであり、例えば透明のカバーや曇りガラス状のカバー等、様々なものが適用できる。 Further, according to the present invention, the light-transmitting cover member is provided on the front surface side of the substrate to cover the front surface side of the substrate including the areas where the LED chips and the reflector are arranged. By covering the area where the reflector is provided with a cover member, it is possible to protect it and improve its appearance. In addition, the light-transmitting cover is appropriately formed in a manner in which the light from the LED chip is transmitted and the lighting device can irradiate appropriate light. Various things can be applied.
さらに、本発明において、前記反射板の筒形状を、断面が円形状の円筒形状と断面が楕円形状の楕円筒形状と断面が多角形状の多角筒形状のいずれかを呈するものとし、かつ、先端側に向かうにつれて筒径が拡大する先端側拡径形状と先端側に向かうにつれて筒径が縮小する先端側縮径形状と筒径が一定の寸胴形状のいずれかの形状を呈するものとするなど、形状を適宜形成することにより、用途等に合わせて適宜の配光を有する照明装置を形成できる。なお、形状と配光との関係例については後述する。 Further, in the present invention, the cylindrical shape of the reflector plate is any one of a cylindrical shape with a circular cross section, an elliptical cylindrical shape with an elliptical cross section, and a polygonal cylindrical shape with a polygonal cross section. Either a tip-side enlarged diameter shape in which the cylinder diameter increases toward the side, a tip-side diameter-reduced shape in which the cylinder diameter decreases toward the tip side, or a cylindrical shape in which the cylinder diameter is constant. By appropriately forming the shape, it is possible to form a lighting device having an appropriate light distribution according to the application. An example of the relationship between the shape and light distribution will be described later.
さらに、本発明において、前記反射板を高分子樹脂と金属蒸着シートのいずれかにより形成することにより、反射率を高くして光の減衰を小さくでき、照明装置の配光を効率良く行うことができる。 Furthermore, in the present invention, by forming the reflector from either a polymeric resin or a metal-deposited sheet, the reflectance can be increased and the attenuation of light can be reduced, and the light distribution of the lighting device can be efficiently performed. can.
さらに、本発明において、前記基板の表面周端部側に、前記基板の表面中央側に設けられた前記反射板よりも高さが低いサブ反射板を前記基板の周端部に沿う態様で設けることにより、そのサブ反射板の角度によって光の配光を広げたり狭めたりすることができる。 Further, in the present invention, a sub-reflecting plate lower in height than the reflecting plate provided on the surface center side of the substrate is provided along the peripheral edge of the substrate on the surface peripheral edge portion side of the substrate. Accordingly, the light distribution can be widened or narrowed depending on the angle of the sub-reflector.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
図1には、本発明に係るLED照明装置を構成するための第1実施例が模式的な側面図により示されており、図2には第1実施例のLED照明装置を斜め下方側から見た状態を示す模式的な斜視図が示されている。 FIG. 1 shows a schematic side view of a first embodiment for constructing an LED lighting device according to the present invention, and FIG. 2 shows the LED lighting device of the first embodiment from an oblique lower side. A schematic perspective view showing the view is shown.
これらの図に示されるように、本実施例のLED照明装置1は、平板状の基板2の表面中央部に筒形状の反射板3が立設配置され、図2、図3に示されるように、反射板3の外周側に該反射板3を取り囲むように複数のLEDチップ4が実装されていることを特徴とする。なお、本実施例では、LEDチップ4は約560個設けられているが、説明に用いる図面においては、図の簡略化および説明を分かりやすくするために、その数は省略しており、また、図4、図7、図9においては、LEDチップ4同士の間隔を大きめに記している。
As shown in these figures, in the
反射板3は、断面が円形状の円筒形状を呈しており、かつ、先端側に向かうにつれて筒径が拡大する先端側拡径形状を呈している。また、反射板3は例えばMCPET(MCPETは商標)により形成されており、その反射率は約99.9%である。MCPETにより反射板3を形成すると、反射板3に入射した光が反射板3内に入り込んで拡散し、いろいろな複数の方向に(いろいろな角度で)反射するため、白色化が起こり、この割合が多いことにより、グレアが低減される。なお、反射板3は、高分子樹脂や金属蒸着シートのいずれかにより形成されていると反射率を高くして光の減衰を小さくでき、照明装置の配光を効率良く行うことができるものであり、高分子樹脂としては、例えば本実施例で適用されているMCPET等のポリエチルテレフタレート樹脂やポリカーボネート樹脂、金属蒸着シートとしては、例えばアルミニウム蒸着シートが適用できる。なお、反射板3は、それ以外の材質により形成されていてもよい。
The reflecting
基板2の表面側には、LEDチップ4と反射板3の配設領域を含む基板表面側を覆って、光透過性のカバー部材5が設けられている。なお、カバー部材5を透明のカバー部材とすると、LEDの光束を落とさずにLED照明装置1の見栄えをよくでき、より一層のグレア防止を望む場合等は、透明よりは光透過率が低い半透明のカバー部材5を設けるようにしてもよい。
A light-transmitting
また、基板2の裏面側には、ヒートシンク6が設けられている。ヒートシンク6の構成は周知であるのでその詳細説明は省略するが、本実施例で設けているヒートシンク6は、複数の板状の放熱フィン8が基板2上に立設配置され、基板2の周縁方向に向けて互いに間隔を介して設けられている。また、基板2には、図1に示されるように、LED照明装置1を天井等の適宜の設置場所に取り付けるための取り付け具7(図2には図示せず)が設けられている。取り付け具7にはLEDチップ4の各LEDに電力を供給する構成が設けられている。
A
本実施例は以上のように構成されており、図4の矢印に示されるように、LEDチップ4から出射された光が反射板3に反射することにより配光が制御され、それにより、図5(a)に示されるような配光曲線となるような配光を実現することができる。なお、図5(b)には、比較例として、反射板3を設けない場合の配光曲線が示されている。これらの図を比較すると分かるように、本実施例では1/2ビーム角が121度であり、比較例の1/2ビーム角が118度であるのに比べて水平方向に拡がりが大きい光となって広く光を照射できる(図4に示されるような反射光の拡がりにより基板に対して水平方向に拡がりが大きい光となっている)。
This embodiment is constructed as described above, and as indicated by the arrows in FIG. It is possible to realize a light distribution having a light distribution curve as shown in 5(a). As a comparative example, FIG. 5B shows a light distribution curve when the
また、例えばレンズを設けて配光を制御する場合には、照明装置の効率(効率=光束/投入電力)が大きく減衰するが、本実施例のLED照明装置1と比較例のLED照明装置について、前記効率について測定したところ、比較例が180に対し本実施例は176であり、光を水平方向に拡げても大きな効率低下は生じないことが確認された。 Further, for example, when a lens is provided to control the light distribution, the efficiency of the lighting device (efficiency = luminous flux/input power) is greatly attenuated. The efficiency was measured to be 180 for the comparative example and 176 for the present embodiment, confirming that even if the light is spread in the horizontal direction, the efficiency does not significantly decrease.
なお、本実施例のLED照明装置1は、例えば高所に設けられる産業用の照明装置として適用できるが、配置場所や用途は適宜設定される。
Although the
次に、本発明に係るLED照明装置を構成するための第2実施例について説明する。なお、第2実施例の説明において、前記第1実施例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。 Next, a second embodiment for constructing the LED lighting device according to the present invention will be described. In the explanation of the second embodiment, the parts having the same names as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted or simplified.
図6には、本発明に係るLED照明装置の第2実施例が模式的な側面図により示されている。第2実施例のLED照明装置1は第1実施例のLED照明装置1とほぼ同様に形成されており、第2実施例が前記第1実施例と異なる特徴的なことは、反射板3が、先端側に向かうにつれて筒径が縮小する先端側縮径形状を呈していることである。
FIG. 6 shows a schematic side view of a second embodiment of the LED lighting device according to the present invention. The
第2実施例では、反射板3をこのような形状とすることにより、図7の矢印に示されるように、LEDチップ4から出射された光が反射板3に反射することにより配光が制御され、それにより、図8に示されるような配光曲線となるような配光を実現することができる。第2実施例では1/2ビーム角が110度であり、図5(b)に示した比較例の1/2ビーム角が118度であるのに比べると水平方向に対しては集光する光となり、図の下側に拡がりを有する光を照射できる(図7に示されるような反射光の拡がりにより基板に対して垂直方向への出射量が大きい光となっている)。
In the second embodiment, by forming the
また、第2実施例のLED照明装置1は前記効率(光束/投入電力)は、178であり、比較例が180に対し、ほぼ同等の値となったことが確認された。
In addition, it was confirmed that the efficiency (luminous flux/input power) of the
なお、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において様々な態様を採り得る。例えば、図9(a)に示されるように、第1実施例のLED照明装置1において、基板2の表面周端部側に、基板2の表面中央側に設けられた反射板3よりも高さが低いサブ反射板9が、基板12の周端部に沿う態様で設けられることでて本発明に係るLED照明装置の一実施の形態が構成される。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various aspects can be adopted without departing from the technical scope of the present invention. For example, as shown in FIG. 9A, in the
サブ反射板9を設けると、サブ反射板9の角度によって光の配光を広げたり狭めたりすることができるものであり、図9(a)に示されるように、サブ反射板9の先端側を基板2の中央側に向けて傾けると、LEDチップ4から照射される光の配光をサブ反射板9への反射により水平方向に拡げることができる。また、その逆に、図9(b)に示されるように、サブ反射板9の先端側を基板2の外側に向けて傾けると、LEDチップ4から照射される光の配光をサブ反射板9への反射により基板鉛直方向へ集光する方向に制御できる。
When the
また、本発明のLED照明装置に設けられる反射板3の形状や大きさ、材質、等は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、例えば図10の(a)~(h)にそれぞれ示されるような形状に形成することができる。なお、図10の(a)~(h)には、それぞれ、反射板3の側面図が示されており、かつ、図10の(g)、(h)には、その平面図も示されている。図10において、(a)~(e)は円筒形状または楕円筒形状、(f)は円錐形状または楕円錐形状、(g)、(h)は多角筒形状であり、本発明において、楕円筒形状や、図10(f)のような円錐形状や楕円錐形状、図10(g)、図10(h)のような多角筒形状も含めて筒形状としている。
Further, the shape, size, material, etc. of the
反射板3は、例えば円錐形状や楕円錐形状のように筒形状の先端側が閉じられていてもよいし、円筒形状や多角筒形状においても先端側が閉じられていてもよい。また、図10(e)に示されるような寸胴状の反射板3を設けた場合には、LED照明装置1における配光は反射板3を設けない場合と同様となるが、反射板3によってLEDチップ4からの光が反射する際の光の吸収によってグレアの低減が可能となる。
The reflecting
さらに、前記各実施例では、基板2は平板により形成したが、基板2は平板状であればよく、LEDチップ4の配設面側に凸面状に湾曲していても凹面状に湾曲していてもよい。また、基板2の形状も円形状とするとは限らず、矩形状や多角形状としてもよく、適宜設定されるものである。
Furthermore, in each of the above embodiments, the
さらに、前記各実施例では、ヒートシンク6は、複数の板状の放熱フィン8が基板2の周縁方向に向けて互いに間隔を介して基板2上に立設されて形成されていたが、例えば図11、図12に示されるように、複数の板状の放熱フィン8が互いに間隔を介して平行状に並設されて形成されていてもよい。また、ヒートシンク6の形状、大きさ、材質なども特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、さらに、ヒートシンク6の代わりにファンやヒートパイプまたは水冷等の別の放熱手段を設けてもよい。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the
本発明のLED照明装置は、簡単な構成で、LEDの光束を良好にしながら配光を制御できるので、家庭用としても産業用分野の照明装置としても利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The LED lighting device of the present invention can control the light distribution while improving the luminous flux of the LEDs with a simple configuration, and therefore can be used both for home use and as a lighting device for industrial use.
1 LED照明装置
2 基板
3 反射板
4 LEDチップ
5 カバー部材
6 ヒートシンク
9 サブ反射板
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