KR101055497B1 - 광 조사 장치 - Google Patents

Abstract

광 조사 에어리어의 확축 조정이 가능하고, LED 소자로부터 나오는 대부분의 광을 손실 없이 광 조사 에어리어로 이끌 수 있는 광 조사 장치를 제공한다. LED 소자(11)와, 그 LED 소자(11)로부터의 광을 통과시켜 선단면(21)으로부터 사출하는 광학 유닛(2)을 구비한 것이고, LED 소자(11)를 선단면에 홀딩하는 소자 홀딩체(1A)와; 상기 광학 유닛(2)의 LED 소자(11)에 대한 상대적 위치를 광축 C 방향을 따라서 조정하기 위한 위치 조정 기구를 추가로 구비하여 이루어지고, 그 위치 조정 기구에 의해, 상기 광학 유닛(2)을, 그 기단 오목부(25)에 상기 소자 홀딩체(1A)의 일부 또는 전부가 수용되는 접근 위치 P1과, 소자 홀딩체(1A)의 거의 모두가 기단 오목부(25)로부터 나와 해당 소자 홀딩체(1A)의 선단면과 광학 유닛(2)의 기단면(22)이 거의 동일한 높이로 되는 이간 위치 P2와의 사이에서 LED 소자(11)에 대해 상대적으로 이동시키도록 했다.

Description

광 조사 장치{LIGHT IRRADIATION DEVICE}

본 발명은 LED를 광원으로 하는 광 조사 장치로서, 제품 검사나 식물 육성, 또는 전시물(회화나 식품 등)을 위한 스폿 조명으로서 적합하게 이용되는 것에 관한 것이다.

최근, 파워 LED 라고 불리는 고휘도 LED나 청색 LED 등이 개발됨에 따라, LED의 용도가 크게 확대되고 있다. 예를 들어 제품의 흠집 검출이나 마크 독취를 위해서 이용되는 제품 검사용의 스폿 광 조사 장치로서 종래는 할로겐 램프를 광원으로 하는 것이 이용되고 있었지만, 최근에는 수명, 광도 안정성, 속응성(速應性), 효율 등에 있어서 뛰어난 LED를 광원으로 하는 것이 개발되고 있다. 또한 LED는 방출하는 열량이 적고, 제어성도 우수하기 때문에 새롭게 식물 육성용의 광원으로서도 주목되고 있다.

한편, LED 소자로부터 나온 광을 낭비 없이 전방(前方)으로 이끌기 위해서, 이하의 특허 문헌 1, 2 에 기재되어 있는 광학 유닛이 개발되고 있다.

특허 문헌 1의 광학 유닛(광학 커플러(optical coupler)라고 칭함)은 LED 소자로부터 사출(射出)된 광을 가능한 낭비 없이 투명 로드(rod) 등의 라이트 가이드로 이끌기 위한 것으로 주로 치과 의료에 이용된다. 이 광학 커플러는 투명 중실 (中實)의 사발 형상의 바디(body)를 구비하고 있고, 그 바디의 기단면(基端面)에는 오목부가 마련되어 있다. 그리고 상기 오목부내에 배치한 LED 소자로부터 나온 광이 바디의 만곡측면(灣曲側面)에서 전반사하거나, 또는 직접 바디의 선단면(先端面)으로부터 사출된다. 바디의 선단면은 평탄하게 되어 있고, 그 선단면을 라이트 가이드의 광 도입면에 밀착 접속하여, LED 소자로부터 나오는 거의 모든 광이 라이트 가이드에 도입되도록 구성되어 있다.

특허 문헌 2에 기재된 광학 유닛(렌즈체라고 칭함)은 중앙 프리즘부와 외륜(外輪) 프리즘부를 구비하고 있고, LED 소자로부터의 광을 모두 렌즈체로 수광하여 소정 방향으로 투광하도록 한 것이다.

그런데, 이와 같은 광학 유닛을 스폿 광 조사 장치에 내장시키면, 더욱 광 조사 효율이 향상하지만, 상술한 것은 모두 LED 소자로부터의 광을 전방으로 투광시키기 위한 효율성에만 주목적을 두고 있어, LED 소자와 광학 유닛 사이의 거리를 가변으로 하여 광 조사 에어리어의 크기를 조정 가능하게 할 수 없다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2003-227974호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개 2002-43629호 공보

따라서, 본 발명은 스폿 조명 등에 적합하도록, 광 조사 에어리어의 확축(擴縮) 조정이 가능하고, 또 LED 소자로부터 나오는 거의 모든 광을 손실 없이 광 조사 에어리어로 이끌 수 있는 광 조사 장치를 제공하는 것을 그 주된 소기 과제로 한 것이다.

즉, 본 발명에 관한 광 조사 장치는, LED 소자와; 그 LED 소자로부터의 광을, 내부를 통과시켜 선단면으로부터 사출하는 광 투과성을 갖는 일체형의 광학 유닛을 구비하고, 상기 광학 유닛이 LED 소자로부터 사출되는 광의 광축을 중심으로 하는 회전체 형상을 이루고, 그 기단면의 중앙 부분에 상기 LED 소자를 수용하는 기단 오목부를 개구시키는 동시에, 그 측면에 LED 소자로부터의 광을 거의 전반사하는 반사면을 형성한 것으로서, LED 소자를 선단면에 홀딩(holding)하는 소자 홀딩체와; 상기 광학 유닛의 LED 소자에 대한 상대적 위치를 광축 방향을 따라서 조정하기 위한 위치 조정 기구를 추가로 구비하여 이루어지고, 그 위치 조정 기구가 상기 광학 유닛을, 그 기단 오목부에 상기 소자 홀딩체의 일부 또는 전부가 수용되는 접근 위치와, 소자 홀딩체의 거의 모두가 기단 오목부로부터 나와 해당 소자 홀딩체의 선단면과 광학 유닛의 기단면이 거의 동일한 높이로 되는 이간(離間) 위치와의 사이에서 LED 소자에 대해 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 위치 조정 기구에 의해 광 조사 에어리어를 확축할 수 있기 때문에, 워크에 의해서 조사 광 지름의 확축이 요구되는 제품 검사나, 조사 대상물이 생육하여 크기가 바뀌는 식물 육성을 위한 것으로서 매우 적합하다.

또한, 위치 조정 기구에 의해 LED 소자가 어느 위치로 이동하든지, 광학 유닛의 반사면이 LED 소자의 측방에 반드시 위치하기 때문에, 최대 광축으로부터 ±90°의 범위에서 나오는 LED 소자로부터의 광을 확실하게 반사하여 유효하게 활용할 수 있다.

상기 위치 조정 기구를 간단한 구성으로 실현하려면, 위치 조정 기구가 상기 소자 홀딩체와 기단 오목부를 상기 광축과 수직 방향으로 거의 틈새(backlash) 없이 끼워 맞추고(嵌合), 또 광축 방향으로 슬라이드 가능하게 구성한 것이 바람직하다.

구체적인 실시 형태로서는 상기 LED 소자가 200mA 이상의 전류를 연속하여 흘릴 수 있는 초고휘도 타입의 것을 들 수 있다.

광학 유닛의 콤팩트화를 도모하는 동시에, 광학 유닛의 반사면에서 반사되는 광과, 그 이외의 광의 통과 영역을 나누어 만들고(區成), 광학 설계를 용이하게 하기 위해서는 상기 광학 유닛이 중앙부에 중앙 굴절부를 가져서 이루어지고, LED 소자로부터 나오는 광 중에서, 상기 반사면에서 전반사하는 거의 모든 광을, 상기 중앙 굴절부를 통과시키는 일 없이 사출하는 동시에, 그 이외의 거의 모든 광을, 중앙 굴절부를 통과시켜 사출하도록 구성하는 것이 바람직하다.

특히, 집광형 스폿 조명에 적합한 것으로서는 상기 광학 유닛이 그 선단면 중앙부에 중앙 볼록 렌즈부를 형성하는 동시에, 그 중앙 볼록 렌즈부의 주위 선단면에 다른 곡률의 링 형상 볼록 렌즈부를 형성하고, 측면에는 반사면인 만곡 팽출면(灣曲 膨出面)을 형성하여 이루어지는 것이고, 상기 LED 소자로부터 사출된 광 중에서, 상기 기단 오목부의 측면을 통과하는 거의 모든 광을, 상기 만곡 팽출면에서 전반사시키고 상기 링 형상 볼록 렌즈부를 통하여 서로 접근하는 방향의 광으로서 외부로 사출하는 한편, 상기 오목부의 바닥면을 통과하는 거의 모든 광을, 상기 중앙 볼록 렌즈부를 통하여 서로 접근하는 방향의 광으로서 외부로 사출하도록 구성하는 것을 들 수 있다.

이 구성에 있어서, 상기 기단 오목부의 바닥면에 볼록 렌즈부를 형성해 두면, 중앙 볼록 렌즈부에서의 굴절도를 작게 할 수 있어, 무리가 없는 광학 설계가 용이하게 된다.

식물 육성 등에 이용할 수 있는 확산형 스폿 조명에 적합한 것으로서는 상기 광학 유닛이 그 선단면 중앙부에 선단 오목부를 개구시키는 동시에, 그 선단 오목부의 주위 선단면에 링 형상 오목 렌즈부를 형성하고, 측면에는 반사면인 만곡 팽출면을 형성하여 이루어지는 것이고, 상기 LED 소자로부터 사출된 광 중에서, 상기 선단 오목부를 통과하는 광의 거의 모두를, 상기 오목 렌즈부를 통과시키는 일 없이 외측으로 퍼지는 광으로서 외부로 방사하는 한편, 상기 선단 오목부를 통과하지 않은 광의 거의 모두를, 상기 만곡 팽출면에서 전반사하고, 상기 오목 렌즈부를 통과시켜 외측으로 퍼지는 광으로서 외부로 사출하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이 구성에 있어서, 상기 선단 오목부의 바닥면에 중앙 볼록 렌즈부를 형성해 두면, 역시 무리가 없는 광학 설계가 용이하게 된다. 또한, 렌즈부 또는 렌즈는 통상의 렌즈외에 프레넬 렌즈(fresnel lens) 등을 포함한 렌즈 효과를 갖는 것이다.

상기 파워 LED에 바람직한 양상으로서는 상기 소자 홀딩체가 본체부와, 그 본체부상에 마련한 도전성을 갖는 돌출부를 구비한 것이고, 상기 돌출부상에 상기 LED 소자를 금-주석 합금을 이용하여 접합하는 동시에, 상기 돌출부를 상기 본체부상에 땜납하여 접합하도록 하고 있는 것을 들 수 있다.

상기 본체부가 선단면으로부터 배선층, 절연층, 열전도층의 순서로 겹친 층 구조를 이루는 것이고, 상기 돌출부가 상기 LED 소자의 열팽창 계수와 상기 열전도층의 열팽창 계수 사이의 열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 관한 광 조사 장치는 LED 소자와, 상기 LED 소자로부터 사출되는 광의 광축을 중심으로 하는 부채꼴의 회전체 형상을 이루고, 해당 LED 소자로부터의 광을, 내부를 통과시켜 선단면으로부터 사출하는 광 투과성을 갖는 중실의 광학 유닛과, 그 광학 유닛의 더욱 선단측에 배치한 오목 렌즈를 구비하고, 상기 광학 유닛이 그 측면에 LED 소자로부터의 광을 거의 전반사하는 반사면을 형성한 것이고, 상기 오목 렌즈와 광학 유닛의 광축 방향을 따른 이간 거리를 변경 가능하게 설정하기 위한 위치 조정 기구를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 상기 광학 유닛이 그 기단면의 중앙 부분에는 상기 LED 소자를 수용하는 기단 오목부를 개구시키고, 그 선단면에는 그 중앙부에 중앙 볼록 렌즈부를 형성하는 동시에, 주위에 상기 중앙 볼록 렌즈부와는 다른 곡률의 링 형상 볼록 렌즈부를 형성하고, 그 측면에는 LED 소자로부터의 광을 거의 전반사하는 반사면인 만곡 팽출면을 형성하고, 상기 LED 소자로부터 사출된 광 중에서, 상기 기단 오목부의 측면을 통과하는 거의 모든 광을, 상기 만곡 팽출면에서 전반사시키고 상기 링 형상 볼록 렌즈부를 통하여 서로 접근하는 방향의 광으로서 외부로 사출하는 한편, 상기 오목부의 바닥면을 통과하는 거의 모든 광을, 상기 중앙 볼록 렌즈부를 통하여 서로 접근하는 방향의 광으로서 외부로 사출하도록 구성한 것이 바람직하다.

이와 같은 것으로도, 광 조사 에어리어의 확축과 광의 효율적인 활용의 양쪽 모두를 만족시킬 수 있기 때문에, 상기 동양(同樣)의 효과를 달성할 수 있고, 특히 제품 검사용이나 식물 육성용 등에 이용하여 바람직한 것이 된다. 또 위치 조정을 위한 가변 범위를 넓게 취할 수 있고, 이것에 의해 미세 조정하는 것도 용이하게 된다.

식물 육성이나 식물 라이트업 등을 생각한 경우에는 넓은 범위를 조사할 수 있는 것이 요구된다. 그러기 위해서는 나란히 마련한 복수의 LED와, 이들 LED에 각각 대응하는 복수의 광학 유닛과, 이들 광학 유닛에 대응하는 복수의 오목 렌즈를 구비하고, 상기 위치 조정 기구가 각 오목 렌즈와 각 광학 유닛의 이간 거리를 일률적으로 변경하는 것이 바람직하다.

적합한 위치 조정 기구의 양상으로서는 상기 위치 조정 기구가 광학 유닛으로부터 사출되는 광의 지름이 최소로 되는 위치 또는 그 근방 위치인 이간 위치와, 그 이간 위치보다 더욱 광학 유닛측에 설정한 접근 위치와의 사이에서, 오목 렌즈를 광학 유닛에 대해서 상대적으로 이동시키는 것을 들 수 있다.

상기 이간 위치에서는 광학 유닛으로부터 사출된 광의 지름이 거의 최소로 되어, 오목 렌즈의 중심 부근의 곡률이 작고, 굴절 파워가 최소로 되는 범위에서 집광되고, 여기에서부터 오목 렌즈를 굴절의 영향을 거의 받는 일 없이 통과하면서 크로스하여, 가장 퍼지는 광으로 된다. 따라서 오목 렌즈의 중앙 부근은 평평한 동일한 두께의 형상이어도 되고, 또는 그 중앙 부근에 관통 구멍이 형성되어 있어도 된다. 특히 관통 구멍이 형성되어 있으면, 상술한 바와 같이 광이 가장 퍼져 조도가 작아지는 이간 위치에서 광의 감쇠(減衰)를 억제할 수 있어, 그 효과가 현저한 것이 된다.

구체적으로, 상기 오목 렌즈의 중앙에 관통 구멍 또는 동일 두께부를 마련하고, 상기 이간 위치에 있어서, 광학 유닛으로부터 나온 광의 거의 모두가 해당 관통 구멍을 통과하도록 설정해 두면 된다.

중앙 볼록 렌즈부를 나온 광의 강도 로스를 가급적 감소시키고 싶은 경우나, 오목 렌즈에 의한 제어가 불필요한 경우는 상기 오목 렌즈의 중앙에 관통 구멍 또는 동일 두께부를 마련하고, 적어도 상기 중앙 볼록 렌즈부로부터 나온 광의 거의 모두가 상기 관통 구멍 또는 동일 두께부를 통과하도록 설정해 두면 된다.

하나의 광학 유닛에 발광색이 다른 복수의 LED 소자를 집합시켜 장착하거나, 또는 복수의 광학 유닛을 갖는 경우는 각 광학 유닛에 대응하는 LED 소자의 색을 다르게 하여, 조명 대상에 의해 각 LED 소자의 발광 강도 비율을 바꾸어, 예를 들어 복수 단계로 조명 색을 조정할 수 있도록 해도 된다. 이와 같은 하면, 예를 들어 동일한 흰색이라도 조명 대상에 따라 무기질인 흰색과, 난색계(暖色系)의 흰색으로 색을 약간 변화시키는 등, 조명 대상에 따른 최적인 조명을 행할 수 있게 되어, 스폿 조명기로서 특히 적합한 것이 된다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 광 조사 에어리어의 확축 조정이 가능하고, 또 LED 소자로부터 나오는 거의 모든 광을 손실 없이 광 조사 에어리어로 이끄는 것이 가능한 광 조사 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서 LED 패키지 및 광학 유닛을 별개로 나타내는 사시도.

도 2는 동일 실시 형태에 있어서 광학 유닛의 내부 구조를 주로 나타내는 중앙 종단면도.

도 3은 동일 실시 형태에 있어서 LED 패키지를 나타내는 확대 단면도.

도 4는 동일 실시 형태에 있어서 기판의 평면도.

도 5는 동일 실시 형태에 있어서 광학 유닛을 접근 위치로 한 경우의 광선도.

도 6은 동일 실시 형태에 있어서 광학 유닛을 접근 위치로 한 경우의 조도 분포도.

도 7은 동일 실시 형태에 있어서 광학 유닛을 이간 위치로 한 경우의 광선도.

도 8은 동일 실시 형태에 있어서 광학 유닛을 이간 위치로 한 경우의 조도 분포도.

도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서 광 조사 장치를 나타내는 중앙 종단면도.

도 10은 동일 실시 형태에 있어서 광 조사 장치를 나타내는 사시도.

도 11은 동일 실시 형태에 있어서 오목 렌즈를 이간 위치로 한 경우의 광선도.

도 12는 동일 실시 형태에 있어서 오목 렌즈를 접근 위치로 한 경우의 광선도.

도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서 광 조사 장치를 나타내는 중앙 종단면도.

도 14는 동일 실시 형태에 있어서 광 조사 장치를 나타내는 평면도.

도 15는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서 광 조사 장치를 나타내는 중앙 종단면도.

도 16은 동일 실시 형태에 있어서 광 조사 장치를 나타내는 평면도.

도 17은 동일 실시 형태에 있어서 광 조사 장치를 나타내는 측면도.

도 18은 동일 실시 형태에 있어서 광 조사 장치를 나타내는 바닥면도.

도 19는 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서 광학 유닛을 나타내는 중앙 종단면도.

도 20은 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서 광학 유닛을 나타내는 중앙 종단면도.

도 21은 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서 오목 렌즈를 나타내고, 그 오목 렌즈를 이간 위치로 한 경우의 광선도.

도 22는 동일 실시 형태에 있어서 오목 렌즈를 접근 위치로 한 경우의 광선도.

<부호의 설명>

11ㆍㆍㆍ LED 소자

1Aㆍㆍㆍ소자 홀딩체

2ㆍㆍㆍ광학 유닛

21ㆍㆍㆍ선단면

21aㆍㆍㆍ중앙 볼록 렌즈부

21bㆍㆍㆍ링 형상 볼록 렌즈부

21cㆍㆍㆍ선단 오목부

21dㆍㆍㆍ링 형상 렌즈부

22ㆍㆍㆍ기단면

25ㆍㆍㆍ기단 오목부

26ㆍㆍㆍ만곡 팽출면

71ㆍㆍㆍ오목 렌즈

9ㆍㆍㆍ위치 조정 기구

P1, P3ㆍㆍㆍ접근 위치

P2, P4ㆍㆍㆍ이간 위치

이하에 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

<제1 실시 형태>

본 실시 형태에 관한 광 조사 장치는 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 광원인 LED 소자(11)를 갖는 LED 패키지(1)와, 상기 LED 소자(11)로부터 사출되는 광을 수광하고, 선단면(21)으로부터 사출하는 광학 유닛(2)과, 이들 LED 패키지(1) 및 광학 유닛(2)을 수용 홀딩하는 도시하지 않은 케이싱을 구비한 것이다.

각 부를 상세히 설명한다. LED 패키지(1)는 소자 홀딩체(1A)와, 그 소자 홀딩체(1A)의 선단면(1A1)에 홀딩된 LED 소자(11)를 구비하고, 상기 케이싱에 고정된 것이다.

소자 홀딩체(1A)는 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 동일한 두께의 판 형상을 이루는 본체부(1A2)와 그 본체부(1A2)상에 마련한 돌출부인 마운트 부재(1A3)로 이루어지는 것으로 배선 기판(4)상에 탑재되어 있다. 본체부(1A2)는, 예를 들어 평면에서 보아 거의 원 형상을 이루는 소정 두께를 갖는 것이고, 선단면으로부터 배선층 S1, 절연층 S2, 열전도층 S3의 순서로 겹친 층 구조를 이룬다. 배선층 S1은 동박(銅箔)에 금(은) 도금을 실시하여 이어지는 수 ㎛의 얇은 것이고, 정부(正負) 한 쌍의 배선 패턴 S1(1), S1(2)로 이루어져, 각 패턴이 각각 상기 LED 소자(11)의 P 층 및 N 층에 접속되어 있다. 절연층 S2는 폴리이미드 수지나 에폭시계 수지 등을 소재로 한 수십 ㎛의 얇은 것이다. 열전도층 S3은 알루미늄을 소재로 하는 것이고, 상기 배선층 S1이나 절연층 S2에 비해 충분히 두껍고, LED 소자(11)로부터 방출되는 열을, 예를 들어 도시하지 않은 케이싱에 전달한다. 또한, 부호 S5는 이 소자 홀딩체(1A)의 두께 방향으로 관통하는 쓰루홀이고, 상기 배선 패턴 S1(1), S1(2)를 배선 기판(4)에 도통시키기 위한 것이다.

마운트 부재(1A3)는 LED 소자(11)보다 평면에서 보아 면적이 큰 예를 들어 동을 소재로 하는 도전성을 갖는 블록체 형상의 것이고, 본체부(1A2)의 중앙에 있어서, 배선 패턴 S1(1)에 제1의 접합재인 예를 들어 크림 땜납에 의해 접합되어 있다.

LED 소자(11)는, 예를 들어 연속하여 200mA 이상의 전류를 흘리는 것이 가능한, 이른바 파워 LED라고 불리는 표면 실장(實裝)형의 것이고, PN 접합 구조를 이 루고, 한 쪽의 반도체층(예를 들어 P 층)의 바닥면에, 극히 얇은(수십 ㎛) 다른 쪽의 반도체층(예를 들어 N 층)을 마련하여 이루어지는 것이다. 일반적으로, LED 소자는 P 층과 N 층의 경계 부분 KB가 발광하고, 또 그 부분 KB에서 발열도 생기지만, 이 LED 소자(11)는 통상의 LED 소자에 비해 소비 전력이나 발생 열량이 많기 때문에, 방열을 효율적으로 실시하기 위해, 통상의 LED 소자와는 반대로, 상기 경계 부분 KB에 가까운 면, 즉 이 실시 형태에서는 바닥면 TM을 접합면으로 하여 상기 마운트 부재(1A3)의 선단면 중앙에 제1 접합재와는 달리 보다 표면 장력이 작은 제2의 접합제인 금-주석 합금을 이용하여 밀착 접합하고 있다. 또한 부호 27은 LED 소자(11)를 보호하기 위해서 장착된 반구 형상의 투명 중실 수지 커버이다.

광학 유닛(2)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 기단면(22)으로부터 선단면(21)으로 향해감에 따라 서서히 단면적이 넓어지도록 형성한 회전체 형상을 이루는 중실 투명한 바디(23)와, 그 바디(23)의 선단면(21) 바깥 둘레에 일체로 마련한 칼라(collar : 鍔)부(24)를 구비한 것이다.

바디(23)의 기단면(22)에는 상기 LED 소자(11)를 수용하기 위한 오목부(25)(이하 기단 오목부라고 함)가 개구되어 있다. 이 기단 오목부(25)는 단면이 원 형상을 이루고, 상기 소자 홀딩체(1A)(보다 구체적으로는 그 본체(1A1))의 바깥 지름과 거의 동일한 지름을 갖는 것이다. 그리고 그 바닥면(25a)을, 상기 기단면(22)측을 향하여 부풀린 볼록 렌즈 형상으로 하고 있다. 한편, 이 바디(23)의 선단면(21)에는 그 중앙부를 팽출시키는 것에 의해 중앙 볼록 렌즈부(21a)를 형성하는 동시에, 그 주위에 중앙 볼록 렌즈부(21a)와는 다른 곡률의 링 형상 볼록 렌즈 부(21b)를 형성하고 있다. 상기 칼라부(24)는 이 링 형상 볼록 렌즈부(21b)의 외측(21b1)에 연속시켜 마련하고 있다. 또 상기 바디(23)의 측면(23a)에는 기단(22)으로부터 칼라부(24)에 걸쳐서 단면 윤곽이 포물선을 이루도록 형성한 반사면인 만곡 팽출면(26)을 마련하고 있다.

그런데, LED 소자는 실제로는 어느 정도의 면적을 갖고, 면발광하는 것이지만, 이 실시 형태에서는 도 5, 도 7에 특히 나타내는 바와 같이, LED 소자(11)의 면에서 나온 광 중에서, 오목부(25)의 측면(25b)을 통과한 거의 모든 광이 상기 만곡 팽출면(26)에 도달하고, 여기서 전반사되어 상기 링 형상 볼록 렌즈부(21b)를 통하여, 광축 C를 향하여 서로 접근하는 방향의 광으로서 외부로 방사되도록 되어 있다. 또 한편, 상기 LED 소자(11)로부터 사출된 광 중에서, 오목부(25)의 바닥면(25a)을 통과한 거의 모든 광이 상기 중앙 볼록 렌즈부(21a)를 통하여, 역시 광축 C를 향하여 서로 접근하는 방향의 광으로서 외부로 방사되도록 설계되어 있다.

또한, 설계대로의 경로를 지나지 않고, 상술과 다른 경로, 예를 들어 만곡 팽출면(26)에서 반사하여, 중앙 볼록 렌즈부(21a)를 통과하여 외측으로 퍼지는 경로를 지나는 광도 실제로는 극히 적지만 존재한다.

그래서, 본 실시 형태에서는 상기 광학 유닛(2)의 LED 소자(11)에 대한 상대적 위치를, 광축 C 방향을 따라서 조정하기 위한 위치 조정 기구를 추가로 마련하고 있다.

이 위치 조정 기구는 상기 광학 유닛(2)을 LED 소자(11)에 대해, 그 기단 오목부(25)에 상기 소자 홀딩체(1A)의 전부가 수용되는 접근 위치 P1(도 5에 나타냄) 과 소자 홀딩체(1A)의 거의 모두가 기단 오목부(25)로부터 나와 해당 소자 홀딩체(1A)의 선단면(1A1)과 광학 유닛(2)의 기단면(22)이 거의 동일한 높이로 되는 이간 위치 P2(도 7에 나타냄)와의 사이에서 이동시키는 것이다.

구체적으로, 이 위치 조정 기구는 광학 유닛(2)의 중심축 C를 LED 소자(11)의 광축 C에 일치시키는 위치 결정부(31)와, 그 위치 결정 상태를 유지하면서 광학 유닛(2)을 광축 C 방향으로 진퇴시키는 진퇴부를 구비하고 있다. 위치 결정부(31)는 상기 소자 홀딩체(1A)(보다 정확하게는 본체부(1A2))의 외주(外周)와 기단 오목부(25)의 내주의 거의 틈새 없이 끼워 맞추는 것에 의해 형성한 것으로, 광축 C 방향의 광학 유닛(2)의 이동은 저해하지 않는다. 진퇴부는 도시하지 않지만, 광학 유닛(2)을 외부로부터의 조작력에 의해 상기 접근 위치 P1과 이간 위치 P2 사이의 범위내에서 이동시키는 것으로, 케이싱과 광학 유닛(2) 사이에 형성되어 있다

이와 같은 구성에 있어서, 광학 유닛(2)을 상기 접근 위치 P1에 위치시킨 경우에는 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, LED 소자(11)로부터 소정 거리 이간시킨 면 M1에 있어서 광 조사 에어리어의 면적이 크고, 또 단위 면적당의 조도는 낮아지고(보다 정확하게는 일정 조도 이상의 에어리어가 커지고), 광학 유닛(2)을 상기 이간 위치 P2에 위치시킨 경우에는 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, LED 소자(11)로부터 소정 거리 이간시킨 면 M1에 있어서 광 조사 에어리어의 면적이 작고, 또한 단위 면적당의 조도는 높아진다(보다 정확하게는 일정 조도 이상의 에어리어가 작아진다).

따라서, 본 실시 형태에 의하면, 광 조사 에어리어의 확축이 요구되는 제품 검사용의 스폿 광 조명에 매우 적합한 것이 되고, 또 조사 대상물이 생육하여 크기가 바뀌는 식물 육성용으로서도 바람직한 것이 된다.

또한, 어느 경우도, LED 소자(11)가 항상 기단 오목부(25)내에 있어 그 측방에 만곡 팽출면(26)이 위치되기 때문에, LED 소자(11)로부터 나오는 거의 모든 광(광축 C로부터 ±90°범위에서 나오는 광의 거의 모두)이 링 형상 볼록 렌즈부(21b) 내지 중앙 볼록 렌즈부(21a)를 통과하여 전방에 사출되게 되어, 효율을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다.

또한, 광학 유닛(2)을 고정하여, LED 소자(11)를 이동시키도록 해도 된다.

<제2 실시 형태>

이하에 제2 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제1 실시 형태에 있어서 부재와 대응하는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 관한 광 조사 장치는 도 9, 도 10에 나타내는 바와 같이, 기체(基體)(5)와, 그 기체(5)에 지지시킨 복수의 광 조사 블록(6) 및 동일한 수의 오목 렌즈(71)와, 상기 광 조사 블록(6) 및 오목 렌즈(71) 사이의 거리를 설정하기 위한 위치 조정 기구(9)를 구비하고 있다.

기체(5)는 한 쪽의 단면을 두꺼운 두께의 바닥판(51)으로 폐색(閉塞)한 거의 원통형의 금속제이고, 바닥판(51)에는 방열 핀 F가 일체로 마련되어 있다.

광 조사 블록(6)은 LED 패키지(1)와, 그 LED 패키지(1)에 고정한 광학 유닛(2)을 구비한 것으로, 복수가 배선 기판(4)에 원주 형상으로 동일 간격으로 장착되어 있다. 이들 LED 패키지(1) 및 광학 유닛(2)에 관해서는 상기 제1 실시 형태 동양이므로 설명은 생략한다. 또 LED 패키지(1)에 대한 광학 유닛(2)의 장착 양상은 상기 실시 형태에 있어서 접근 위치 P1에 있어서 경우(도 5에 나타냄)와 동일하고, 광의 사출 경로도 동일하다. 한편, 상기 배선 기판(4)은 원 형상을 이루는 것으로, 상기 기체(5)의 바닥판(51)상에 열전도 부재(5A) 등을 통하여 홀딩되어 있다. 또한, 열전도 부재(5A)는 각 광 조사 블록(6)의 바로 아래에 마련되어 있다.

오목 렌즈(71)는 광 조사 블록(6)의 광 조사측에 이간되어 배치되어 있고, 복수(광학 유닛(2)과 동일한 수)가 단일의 렌즈 홀딩체(7)에 일체로 형성되어 있다. 이 렌즈 홀딩체(7)는 복수의 오목 렌즈(71)를 원주 형상으로 동일 간격으로 일체로 형성하는 원반 형상의 판체(75)와, 판체(75)의 둘레부로부터 수직으로 기립하는 측벽체(76)로 이루어지는 것이다.

위치 조정 기구(9)는 렌즈 홀딩체(7)의 위치, 즉 오목 렌즈(71) 및 광학 유닛(2) 사이의 광축 C 방향을 따른 상대 이간 거리를 일률적으로 변경하기 위한 것이고, 렌즈 홀딩체(7)(오목 렌즈(71))를 광축 C 방향을 따라서 평행 이동 가능하게 지지하는 슬라이드 기구(91)와, 그 슬라이드 기구(91)에 의해서 이동하는 렌즈 홀딩체(7)(오목 렌즈(71))를, 원하는 위치에서 고정하는 고정 기구(92)로 이루어진다.

슬라이드 기구(91)는 렌즈 홀딩체(7)를 구성하는 측벽체(76)를, 기체(5)의 측주벽(側周壁)(52)의 내주면(內周面)에 틈새 없이 또 슬라이드 가능하게 끼워 맞추고, 해당 렌즈 홀딩체(7)를, 상기 배선 기판(4)과 평행하고 또 중심축을 일치시킨 상태에서, 광축 C 방향을 따라서 진퇴 이동 가능하게 지지하는 것이다. 또한, 부호 K1, K2는 렌즈 홀딩체(7)의 회전을 억제하고, 각 오목 렌즈(71)를, 각각 대응하는 광 조사 블록(6)과 광축을 일치시켜 슬라이드 이동시키기 위한 키 그루브(groove)와 키이다.

고정 기구(92)는 렌즈 홀딩체(7)와 기체(5) 사이에 마련되고, 렌즈 홀딩체(7)를 광사출 방향측에 탄성 가압하는 탄성체(코일 스프링)(923)와, 렌즈 홀딩체(7)의 둘레부에 걸어 맞추고(係合), 탄성체(923)와의 사이에 끼워 넣는 것으로 렌즈 홀딩체(7)를 홀딩하는, 내향(內向) 칼라를 갖는 원통형의 걸어맞춤 부재(921)와, 이 걸어맞춤 부재(921)를 광축 C 방향을 따라서 진퇴 이동시키는 나사 이송 기구(922)를 구비하고 있다. 나사 이송 기구(922)는 걸어맞춤 부재(921)의 내주와 상기 기체 측주벽(52)에 각각 마련한 나사부를 나사 맞춤시킨 것으로, 걸어맞춤 부재(921)를 정역(正逆) 회전시키는 것으로 그 높이를 바꾸어, 상기 렌즈 홀딩체(7)를 원하는 위치에서 고정할 수 있다. 또한, 탄성체(코일 스프링)(923)는 기체 측주벽(52)의 내측에서, 광 조사 블록 그룹의 외측을 둘러싸는 위치에 마련되어 있다.

이 위치 조정 기구(9)에 의한 렌즈 홀딩체(7)의 가동 범위는 도 11(a), 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 광학 유닛(2)으로부터 사출되는 광의 지름이 최소로 되는 위치 또는 그것보다 약간 광학 유닛측의 위치인 이간 위치 P4(스폿 지름 최대)와, 그 이간 위치 P4보다 더욱 광학 유닛측에 설정한 접근 위치 P3(스폿 지름 최소)와의 사이이다. 또한, 동일 도(b)에 더욱 먼 쪽에서의 광 조사 에어리어의 차이를 나타낸다.

이와 같이 구성한 본 실시 형태에 관한 광 조사 장치에 의하면, 광 조사 에 어리어의 확축과 광의 효율적인 활용 양쪽 모두를 만족할 수 있기 때문에, 제품 검사용이나 식물 육성용 등에 매우 적합한 것이 된다. 또, 복수의 LED 패키지(1)을 평면상에 나란히 마련하고 있으므로, 넓은 범위를 조사할 수 있고, 특히 식물 육성이나 식물 라이트업 등에 이용하여 그 효과가 현저한 것이 된다. 또한, 위치 조정 기구(9)가 각 오목 렌즈(71)와 각 광학 유닛(2)의 이간 거리를 일률적으로 변경할 수 있기 때문에, 하나하나 조정하는 것에 비해 조사 에어리어의 조정 작업의 편리성이 향상한다.

<제 3 실시 형태>

이하에 제3 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제1, 제2 실시 형태에 있어서 부재와 대응하는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 관한 광 조사 장치는 도 13, 도 14에 나타내는 바와 같이, 기체(5)와, 그 기체(5)에 지지시킨 복수의 광 조사 블록(6) 및 동일한 수의 오목 렌즈(71)와, 상기 광 조사 블록(6) 및 오목 렌즈(71) 사이의 거리를 설정하기 위한 위치 조정 기구(9)를 구비하고 있다.

기체(5)는, 예를 들어 열전도성 및 방열성을 갖는 금속제의 원형판 형상을 이루는 것이다.

광 조사 블록(6)은 LED 패키지(1)와, 그 LED 패키지(1)에 고정한 광학 유닛(2)을 구비한 것으로, 복수가 1 매의 배선 기판(4)에 원주 형상으로 동일 간격으로 장착되어 있다. 이들 LED 패키지(1) 및 광학 유닛(2)에 관해서는 상기 제1 실시 형태와 동양이므로 설명은 생략한다. 또 LED 패키지(1)에 대한 광학 유닛(2)의 장 착 양상은 상기 실시 형태에 있어서 접근 위치 P1에 있어서 경우(도 5에 나타냄)와 동일하고, 광의 사출 경로도 동일하다. 한편, 상기 배선 기판(4)은 원 형상을 이루는 것으로, 상기 기체(5)의 바닥판(51)상에 열전도 부재(5A) 등을 통하여 홀딩되어 있다.

오목 렌즈(71)는 광 조사 블록(6)의 광 조사측에 이간되어 배치되어 있고, 복수(광학 유닛(2)에서 동일한 수)가 상기 기체(5)로부터 광축 C 방향과 평행하게 입설한 복수 라인(예를 들어 4 개)의 지주(支柱)(911)에 지지된, 예를 들어 원반 형상의 렌즈 홀딩체(7)에 홀딩되어 있다.

렌즈 홀딩체(7)는 그 복수 개소(個所)(여기서는 6 개가 동일 간격 방사 형상으로 마련되어 있음)에 렌즈 끼워맞춤 구멍(72)이 관통되어 있고, 오목 렌즈(71)는 이 렌즈 끼워맞춤 구멍(72)에 끼워 넣어져 지지된다. 이 예에서는 렌즈 끼워맞춤 구멍(72)의 측면에 단부(段部)가 마련되어 있고, 오목 렌즈(71)는 그 둘레부에 있어서 한 쪽의 면을 상기 단부에 맞닿게 하는 동시에, 렌즈 홀딩체(7)에 장착한 링 형상의 누름 부재(73)에 의해서, 둘레부에 있어서 다른 쪽의 면을 누르는 것에 의해서 고정된다. 각 렌즈 끼워맞춤 구멍(72)의 위치는 상기 각 광학 유닛(2)의 광축 C에 각각의 중심축이 일치하도록 설정되어 있다.

위치 조정 기구(9)는 렌즈 홀딩체(7)의 위치, 즉 오목 렌즈(71) 및 광학 유닛(2) 사이의 광축 C 방향을 따른 상대 이간 거리를 일률적으로 변경하기 위한 것이고, 렌즈 홀딩체(7)(오목 렌즈(71))를 광축 C 방향을 따라서 평행 이동 가능하게 지지하는 슬라이드 기구(91)와, 그 슬라이드 기구(91)에 의해서 이동하는 렌즈 홀 딩체(7)(오목 렌즈(71))를, 원하는 위치에서 고정하는 고정 기구(92)로 이루어진다.

슬라이드 기구(91)는 렌즈 홀딩체(7)의 둘레부에 마련한 두께 방향으로 관통하는 지주 삽통(揷通) 구멍(912)에, 상기 각 지주(911)를 슬라이드 가능하게 삽통시키고, 해당 렌즈 홀딩체(7)를, 상기 배선 기판(4)과 평행하고 또 중심축을 일치시킨 상태에서, 광축 C 방향을 따라서 진퇴 이동 가능하게 지지하는 것이다.

고정 기구(92)는 렌즈 홀딩체(7)의 둘레부에 걸어 맞추는 링 형상의 걸어맞춤 부재(921)와, 이 걸어맞춤 부재(921)를 광축 C 방향을 따라서 진퇴 이동시키는 나사 이송 기구(922)를 구비하고 있고, 상기 걸어맞춤 부재(921)를 회전시키는 것으로 그 높이를 바꾸어, 상기 렌즈 홀딩체(7)를 원하는 위치에서 고정할 수 있다. 이 실시 형태에서는 상기 렌즈 홀딩체(7)에 대해, 광 조사 방향으로 향하는 힘을 부여하는 탄성 부재(923)를 추가로 마련하고, 상기 걸어맞춤 부재(921)와 이 탄성 부재(923) 사이에서, 렌즈 홀딩체(7)를 틈새 없이 끼워 넣도록 하고 있다. 탄성 부재(923)는 각 지주(911)에 각각 밖으로 끼운(外嵌) 코일 스프링이다.

이 위치 조정 기구(9)에 의한 렌즈 홀딩체(7)의 가동 범위는 상기 제2 실시 형태와 동양이고, 그 광선도도 도 11, 도 12와 동양이므로, 이것에 관한 상세한 설명은 생략한다.

<제 4 실시 형태>

이하에 제4 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제1, 제2, 제3 실시 형태에 있어서 부재와 대응하는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 관한 광 조사 장치는 도 15 ~ 도 18에 나타내는 바와 같이, 기체(5)와, 그 기체(5)에 지지시킨 복수의 광 조사 블록(6) 및 동일한 수의 오목 렌즈(71)와, 상기 광 조사 블록(6) 및 오목 렌즈(71) 사이의 거리를 설정하기 위한 위치 조정 기구(9)를 구비하고 있다.

기체(5)는 한 쪽의 단면을 두꺼운 두께의 바닥판(51)으로 폐색한 거의 원통 형상의 금속제의 것이고, 여기서는 바닥판(51)에 방열 핀을 마련하지 않지만, 제2 실시 형태와 같이, 필요에 따라 마련해도 된다.

광 조사 블록(6)은 제2 실시 형태 같이, LED 패키지(1)와, 그 LED 패키지(1)에 고정한 광학 유닛(2)을 구비한 것으로, 복수가 배선 기판(4)에 원주 형상으로 동일 간격으로 장착되어 있다. 이들 LED 패키지(1), 광학 유닛(2) 및 배선 기판(4)의 구조나 배치 관계 등에 관한 자세한 것은 상기 제2 실시 형태와 거의 동양이므로 설명은 생략한다.

오목 렌즈(71)는 각 광 조사 블록(6)에 1 대 1로 대응시켜 복수가 광 조사측에 이간되어 배치되어 있다. 이들 오목 렌즈(71)는 렌즈 홀딩체(7)에 홀딩되어 있다.

이 렌즈 홀딩체(7)는 거의 원반 형상을 이루는 것으로, 그 복수 개소(여기서는 6 개가 동일 간격 방사 형상으로 마련되어 있음)에 렌즈 끼워맞춤 구멍(72)이 관통되어 있고, 오목 렌즈(71)는 이 렌즈 끼워맞춤 구멍(72)에 끼워 넣어져 지지된다. 이 예에서는 렌즈 끼워맞춤 구멍(72)의 내주면에 단부가 마련되어 있고, 렌즈 끼워맞춤 구멍(72)에 반광 조사 방향으로부터 끼워 넣어진 오목 렌즈(71)가 그 단 부에 맞닿는 것에 의해, 다른 쪽으로 빠지지 않게 하고 있다. 이와 같이 하여 렌즈 끼워맞춤 구멍(72)에 끼워 넣어진 오목 렌즈(71)는 렌즈 홀딩체(7)와 거의 동일 지름의 원반 형상을 이루고, 각 오목 렌즈(71)에 대응하는 부위에, 각각 오목 렌즈(71)보다 약간 작은 지름의 관통 구멍(73a)을 마련한 누름 부재(73)에 의해서, 둘레부를 O 링 등의 방수 수단 OR1을 통하여 눌러져서 고정된다.

위치 조정 기구(9)는 렌즈 홀딩체(7)의 위치, 즉 오목 렌즈(71) 및 광학 유닛(2) 사이의 광축 C 방향을 따른 상대 이간 거리를 일률적으로 변경하기 위한 것이고, 렌즈 홀딩체(7)(오목 렌즈(71))를 광축 C 방향을 따라서 평행 이동 가능하게 지지하는 슬라이드 기구(91)와, 그 슬라이드 기구(91)에 의해서 이동하는 렌즈 홀딩체(7)(오목 렌즈(71))를, 원하는 위치에서 고정하는 고정 기구(92)로 이루어진다.

슬라이드 기구(91)는 기체(5)의 중앙으로부터 돌출된 원주체(911)에 대해, 렌즈 홀딩체(7)의 중앙으로부터 기체측을 향하여 일체로 뻗어 나간 원통체(912)가 틈새 없이 밖으로 끼워지는 것에 의해, 해당 렌즈 홀딩체(7)를, 상기 배선 기판(4)과 평행하고 또 중심축을 일치시킨 상태에서, 광축 C 방향을 따라서 진퇴 이동 가능하게 지지하는 것이다. 또한, 부호 K1, K2는 렌즈 홀딩체(7)의 회전을 억제하고, 각 오목 렌즈(71)를, 각각 대응하는 광 조사 블록(6)과 광축을 일치시켜 슬라이드 이동시키기 위한 키 그루브와 키이다.

고정 기구(92)는 렌즈 홀딩체(7)와 기체(5) 사이에 마련되고, 렌즈 홀딩체(7)를 광사출 방향측에 탄성 가압하는 탄성체(코일 스프링)(923)와, 렌즈 홀딩체(7)의 둘레부에 걸어맞춤되고, 탄성체(923)와의 사이에 끼워 넣어짐으로써, 렌즈 홀딩체(7)를 홀딩하는, 내향 칼라(921a)를 갖는 원통 형상의 걸어맞춤 부재(921)와, 이 걸어맞춤 부재(921)를 광축 C 방향을 따라서 진퇴 이동시키는 나사 이송 기구(922)를 구비하고 있다. 나사 이송 기구(922)는 걸어맞춤 부재(921)의 내주와 상기 기체 측주벽(52)에 각각 마련한 나사부를 나사 맞춤시킨 것으로, 걸어맞춤 부재(921)를 정역 회전시키는 것으로 그 높이를 바꾸어, 상기 렌즈 홀딩체(7)를 원하는 위치에서 고정할 수 있다. 탄성체(코일 스프링)(923)는 기체(5)의 축선을 따라서 중앙에 배치하고 있다. 보다 구체적으로는, 원주체(911)의 주위이며 각 광 조사 블록(6)보다 내측에 배치되어 있다. 또한, 걸어맞춤 부재(921)의 내주와 기체 측주벽(52)의 외주와의 사이에는 0 링 등의 방수 부재 OR2가 마련되어 있고, 상기 방수 부재 OR1과 아울러, 광 조사 블록(6)이 수용되는 내부 공간에 외부로부터 물 등이 침입하지 않게 구성하고 있다. 이 예에서는 전기 케이블 CA의 도입 부분에도 방수 타입의 것을 이용하고 있다.

이 위치 조정 기구(9)에 의한 렌즈 홀딩체(7)의 가동 범위는 상기 제2 실시 형태와 동양이고, 그 광선도 또한 도 11, 도 12와 동양이므로, 이것에 관한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

우선, 광학 유닛(2)에 관하여 말하면, 도 19에 나타내는 바와 같이, 바디(23)의 선단면(21) 중앙부에 선단 오목부(21c)를 개구시키는 동시에, 그 선단 오목부(21c)의 주위에 중앙으로 갈수록 서서히 오목한 링 형상 오목 렌즈부(21d)를 형성하고, 상기 LED 소자(11)로부터 사출된 광 중에서, 상기 선단 오목부(21c)를 통과하는 광의 거의 모두를, 상기 오목 렌즈부(21d)를 통과시키는 일 없이 외측으로 퍼지는 광으로서 외부로 사출하는 한편, 상기 선단 오목부(21c)를 통과하지 않은 광의 거의 모두를, 상기 만곡 팽출면(26)에서 전반사하고, 상기 오목 렌즈부(21d)를 통과시켜 외측으로 퍼지는 광으로서 외부로 사출하도록 구성하고 있는 것이어도 된다.

이 구성에 있어서 기단 오목부(25)는, 예를 들어 거의 반구 형상을 이루는 것으로 하고 있지만, 상기 실시 형태와 같은 형상이어도 된다. 또, 상기 선단 오목부(21c)의 바닥면(21c1)의 거의 전체를 선단면(21)측을 향하여 부풀려 볼록 렌즈부로서 기능시키는 동시에, 이 선단 오목부(21c)의 측면(21c2)을 선단면측을 향함에 따라 서서히 넓어지는 테이퍼면으로 하고 있다.

또, 예를 들어 도 20에 나타내는 바와 같이, 광학 유닛(2)을, 평탄한 선단면(21), 만곡 팽출면(26), 기단면(22)을 갖는 단순한 밥그릇 형상으로 하고, 그 기단면(22)에 기단 오목부(25)를 개구시킨 것으로 해도 상기 실시 형태와 동양의 효과를 달성할 수 있다.

또한, 도시하지 않지만, 돌출부인 마운트 부재와 기단 오목부를 끼워 맞추도록 해도 된다.

또, 볼록 렌즈부(21a)에 프레넬 렌즈 구조를 채용해도 되고, 예를 들어 만곡 팽출면(26)에 금속 박막 등을 증착하는 등 하여 미러면을 형성하고, 광을 내향으로 반사하도록 해도 된다.

다음에, 제2, 제3 실시 형태에서 적용한 오목 렌즈(71)에 대해 말하면, 도 21(a), 도 22(a)에 나타내는 바와 같이, 중앙에 관통 구멍(71a)을 마련하고, 상기 이간 위치 P4에 있어서, 광학 유닛으로부터 나온 광의 거의 모두가 해당 관통 구멍(71a)을 통과하도록 설정해도 된다.

상기 이간 위치 P4에서는 비록 관통 구멍(71a)이 형성되어 있지 않아도, 광학 유닛(2)으로부터 사출된 광의 지름이 거의 최소로 되어, 오목 렌즈(71)의 중심 부근의 곡률이 작고, 굴절 파워가 최소로 되는 범위에서 집광되고, 여기로부터 오목 렌즈(71)를 굴절의 영향을 거의 받는 일 없이 통과하면서 크로스하여, 가장 퍼지는 광으로 된다. 따라서, 오목 렌즈(71)의 중앙 부근에 상기 관통 구멍(71a)이 형성되어 있어도 특별한 불편은 없고, 반대로 관통 구멍(71a)이 형성되어 있으면, 상술한 바와 같이 광이 가장 퍼져 조도가 작아지는 이간 위치 P4에서 광의 감쇠를 억제할 수 있다고 하는 각별한 효과를 얻을 수 있다. 물론, 광의 감쇠를 억제할 수 있는 효과는 얻을 수 없지만, 이 관통 구멍(71a) 대신에 동일 두께부를 마련해 둬도 된다. 동일 도(b)에서는 더욱 먼 쪽에서의 광 조사 에어리어의 차이를 도시하고 있다.

또, 관통 구멍의 지름을, 오목 렌즈가 가동할 수 있는 모든 범위에 걸쳐서, 적어도 상기 중앙 볼록 렌즈부로부터 나온 광의 거의 모두가 해당 관통 구멍을 통과하도록 설정해도 된다. LED 소자로부터 나온 광축 근방의 광은, 광 조사 에어리어에서 원하는 조도 분포의 관계로부터, 광학 유닛의 중앙 볼록 렌즈부에서의 제어로 충분한 경우에 유효하게 된다.

그 외, 본 발명은 상기 실시 형태를 포함한 상술한 각 구성을 적절히 조합하도록 해도 되고, 그 취지를 일탈하지 않은 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.

본 발명에 의하면, 광 조사 에어리어의 확축 조정이 가능하고, 또 LED 소자로부터 나오는 거의 모든 광을 손실 없이 광 조사 에어리어로 이끄는 것이 가능한 광 조사 장치를 제공할 수 있다.

Claims (17)

1. 복수의 LED 소자와; 상기 LED 소자에 각각 대응하는 복수의 광투과성을 갖는 중실의 광학 유닛과; 상기 광학 유닛의 더욱 선단측에 배치되고, 상기 광학 유닛에 각각 대응하는 복수의 오목 렌즈를 구비하고,

   상기 광학 유닛은 그 측면에 LED 소자로부터의 광을 전반사하는 반사면을 형성하고 있고,

   상기 오목 렌즈와 광학 유닛의 광축 방향을 따른 이간 거리를 변경 가능하게 설정하기 위한 위치 조정 기구를 추가로 구비하고,

   상기 위치 조정 기구가 각 오목 렌즈와 각 광학 유닛의 이간 거리를 일률적으로 변경하는 광 조사 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 위치 조정 기구가, 상기 오목 렌즈를 광 축 방향을 따라서 평행 이동 가능하게 지지하는 슬라이드 기구과; 상기 슬라이드 기구에 의해서 이동하는 상기 오목 렌즈를 원하는 위치에서 고정하는 고정 기구로 이루어지고,

   상기 고정 기구는, 상기 오목 렌즈를 홀딩하는 렌즈 홀딩체와, 상기 LED 소자 및 광학 유닛을 지지하는 기체의 사이에 마련되고, 상기 렌즈 홀딩체를 광사출 방향측에 탄성 가압하는 탄성체와; 상기 렌즈 홀딩체의 둘레부에 걸어맞춤되고, 상기 탄성체와의 사이에 끼워 넣어짐으로써 상기 렌즈 홀딩체를 홀딩하는 걸어맞춤 부재와; 상기 걸어맞춤 부재를 광축 방향을 따라서 진퇴 이동시키는 나사 이송 기구를 구비하고 있는 광 조사 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 광학 유닛이

   상기 LED 소자로부터 사출되는 광의 광축을 중심으로 하는 부채꼴의 회전체 형상을 이루고, 당해 LED 소자로부터의 광을, 내부를 통과시켜 선단면으로부터 사출하며,

   그 기단면의 중앙 부분에는 상기 LED 소자를 수용하는 기단 오목부를 개구시키고,

   그 선단면에는 그 중앙부에 중앙 볼록 렌즈부를 형성하는 동시에, 주위에 상기 중앙 볼록 렌즈부와는 다른 곡률의 링 형상 볼록 렌즈부를 형성하고,

   그 측면에는 LED 소자로부터의 광을 전반사하는 반사면인 만곡 팽출면을 형성하고,

   상기 LED 소자로부터 사출된 광 중에서, 상기 기단 오목부의 측면을 통과하는 모든 광을, 상기 만곡 팽출면에서 전반사시키고 상기 링 형상 볼록 렌즈부를 통하여 서로 접근하는 방향의 광으로서 외부에 사출하는 한편, 상기 오목부의 바닥면을 통과하는 모든 광을, 상기 중앙 볼록 렌즈부를 통하여 서로 접근하는 방향의 광으로서 외부에 사출하도록 구성한 광 조사 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 위치 조정 기구가 광학 유닛으로부터 사출되는 광의 지름이 최소로 되는 위치 또는 그의 근방인 이간 위치와, 그 이간 위치보다 더욱 광학 유닛측에 설정한 접근 위치와의 사이에서, 오목 렌즈를 광학 유닛에 대해서 상대적으로 이동시키는 광 조사 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 오목 렌즈의 중앙에 관통 구멍을 마련하고, 상기 이간 위치에 있어서, 광학 유닛으로부터 나온 광의 모두가 당해 관통 구멍을 통과하도록 설정하고 있는 광 조사 장치.
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 오목 렌즈의 중앙에 관통 구멍을 마련하고, 적어도 상기 중앙 볼록 렌즈부로부터 나온 광의 모두가 당해 관통 구멍을 통과하도록 설정하고 있는 광 조사 장치.
7. 청구항 4에 있어서,

   상기 오목 렌즈의 중앙에 동일 두께부를 마련하고, 상기 이간 위치에 있어서, 광학 유닛으로부터 나온 광의 모두가 당해 동일 두께부를 통과하도록 설정하고 있는 광 조사 장치.
8. 청구항 3에 있어서,

   상기 오목 렌즈의 중앙에 동일 두께부를 마련하고, 적어도 상기 중앙 볼록 렌즈부로부터 나온 광의 모두가 당해 동일 두께부를 통과하도록 설정하고 있는 광 조사 장치.
9. 청구항 1에 있어서,

   발광색이 다른 복수의 LED 소자를 가지고 있는 광 조사 장치.
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