照明器具

【課題】分散光および集中光の両方の光を同時に出力でき、また照明器具のコンパクト化を図り、さらに照明器具のコストを抑えることができる照明器具を提供する。
【解決手段】照明器具１０は、基板１１に発光素子１２が実装され、発光素子から出射した光を反射板１５で反射させ、反射させた反射光をレンズ１８を経て出力するものである。この照明器具は、レンズに反射光を集光させて集中光として出力する集光レンズ部２３を備え、基板に複数の透過穴２１が開口され、透過穴の形状、配置を選択することにより、透過穴で反射光の透過量を調整するとともに、透過穴を経て空気を対流させて発光素子の放熱をおこなうものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子から発光された拡散光をレンズで集光して集中光として出力する照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１に示す照明器具１００は発光素子１０１にレンズ１０２を組み合わせることで、発光素子１０１から発光された拡散光をレンズ１０２で集光させて集中光１０３として出力することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、単一の照明器具で集中光１０３に加えて分散光を出力するものが望まれている。単一の照明器具で集中光１０３および分散光を出力する手段として、例えば、図１２に示す照明器具１１０ように、発光素子１０１をレンズ１０２から大きく離して設けることが考えられる。
【０００４】
発光素子１０１をレンズ１０２から大きく離すことで、発光素子１０１から発光された拡散光をレンズ１０２全域にわたって導くことができる。
これにより、レンズ１０２のうちの集光レンズ部１０２ａから集中光１０３を出力することができ、レンズ１０２のうちの分散光レンズ部１０２ｂから分散光１０４を出力することできる。
しかし、図１２に示すように、発光素子１０１をレンズ１０２から大きく離した場合、照明器具１１０の高さ寸法が大きくなり、かつ、照明器具１１０が大きくなることで照明器具１１０のコストも高くなる。
【０００５】
一方、集中光１０３に加えて分散光１０４を出力するもう一つの手段として、発光素子１０１から発光された拡散光を集光する集光レンズと、発光素子１０１から発光された拡散光を分散する分散光レンズとの２つのレンズを発光素子１０１に組み合わせる方法が考えられる。
しかし、発光素子１０１に集光レンズおよび分散光レンズの２つのレンズを組み合わせることは難しく、２つのレンズを組み合わせて一つの発光素子１０１から集中光１０３と分散光１０４の両方の光を同時に出力することは難しいとされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１０４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、自動車や電車などの車両室内の照明には、車室全体のエリアを照らす室内灯と手元周りのエリアを照らすスポットライトが設置されている。
室内灯は車室全体のエリアを照らす必要があるので分散光を出力する光源を用いることが好ましい。一方、スポットライトは手元周りのエリアを照らす必要があるので集中光を出力する光源を用いることが好ましい。
【０００８】
しかし、分散光および集中光の両方の光を同時に出力できる照明器具は、室内灯およびスポットライトの２つの光源（すなわち、複数の光源）が必要になるため、照明器具が大きくなり、かつ、照明器具のコストも高くなる。
【０００９】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は分散光および集中光の両方の光を同時に出力でき、また照明器具のコンパクト化を図り、さらに照明器具のコストを抑えることができる照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基板に発光素子が実装され、前記発光素子から出射した光を反射板で反射させ、反射させた反射光をレンズを経て出力する照明器具であって、前記レンズに前記反射光を集光させて集中光として出力する集光レンズ部を備え、前記基板に複数の透過穴が開口され、前記複数の透過穴の形状、配置を選択することにより、前記複数の透過穴で前記反射光の透過量を調整するとともに、前記複数の透過穴を経て空気を対流させて前記発光素子の放熱をおこなうことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記基板を上下左右方向に移動して前記レンズに対する前記複数の透過穴の位置を調節することにより、前記複数の透過穴を透過した光を前記レンズから出力する際に前記レンズによる集光状態あるいは拡散状態を調光可能としたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明は、前記基板を回転して前記レンズに対する前記複数の透過穴の位置を調節することにより、前記複数の透過穴を透過した光を前記レンズから出力する際に前記レンズによる集光状態あるいは拡散状態を調光可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、基板に複数の透過穴を開け、透過穴の形状や、透過穴の配置をそれぞれ選択可能とした。そして、透過穴で反射光の透過量を調整するようにした。
このように、透過穴で反射光の透過量を調整することで、透過穴の透過光をレンズ全体に均一に拡散させてレンズから出力する光の均一性を調整できる。
【００１４】
また、複数の透過穴で反射光の透過量を調整することで、透過穴の透過光をレンズ全体に均一に拡散させることができる。
これにより、レンズのうち集光レンズ部から集中光を出力するとともに、その他の部位から分散光を出力することができる。
【００１５】
さらに、照明器具に反射板を設け、かつ基板に透過穴を形成するだけの簡素な構成で分散光および集中光の両方の光を同時に出力できる。
これにより、照明器具のコンパクト化を図り、さらに照明器具のコストを抑えることができる。
【００１６】
また、本発明では、基板を上下左右方向に移動してレンズに対する複数の透過穴の位置を調節可能とした。そして、複数の透過穴を透過した光をレンズから出力する際にレンズによる集光状態あるいは拡散状態を調光できるようにした。
これにより、レンズの種類を変えることなく、レンズから出力される集光・分散の程度を調整することができる。
【００１７】
さらに、本発明では、基板を回転してレンズに対する複数の透過穴の位置を調節可能とした。そして、複数の透過穴を透過した光をレンズから出力する際にレンズによる集光状態あるいは拡散状態を調光できるようにした。
これにより、レンズの種類を変えることなく、レンズから出力される集光・分散の程度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る照明器具の第１実施形態を示す断面図
【図２】第１実施形態の基板および発光素子を示す平面図
【図３】第１実施形態の照明器具のレンズから出力する光を均一に調整する例を説明する断面図
【図４】第１実施形態の照明器具内の空気を対流させる例を説明する断面図
【図５】本発明に係る照明器具の第２実施形態を示す断面図
【図６】第２実施形態の基板を上下方向に移動させる例を説明する断面図
【図７】本発明に係る照明器具の第３実施形態を示す断面図
【図８】第３実施形態の基板を示す平面図
【図９】第３実施形態のレンズを示す平面図
【図１０】（Ａ）は第３実施形態の基板を回転しない状態を示す平面図、（Ｂ）は第３実施形態の基板を回転した状態を示す平面図
【図１１】従来の照明器具を示す断面図
【図１２】従来のもう一つの照明器具を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る照明器具１０について説明する。
図１に示すように、照明器具１０は、基板１１と、基板１１に実装された発光素子１２と、発光素子１２から出射した拡散光１３を反射させる反射板１５と、反射板１５で反射させた反射光１６を出力するレンズ１８とを備えている。
【００２１】
発光素子１２は、基板１１に実装され、拡散光１３を発光する光源である。発光素子１２としては、好ましくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられている。
【００２２】
図２に示すように、基板１１は、一例として金属製の部材であり、中央部１１ａ上面に発光素子１２が設けられ、複数の透過穴２１が開口された略矩形状の部材である。
複数の透過穴２１は、中央部１１ａから外側部１１ｂに向けて放射状に離れるにつれて開口径Ｄ１が徐々に大きくなるように形成された円形の穴である。
【００２３】
なお、複数の透過穴２１は、形状や配置をそれぞれ選択することで、複数の透過穴２１を反射光１６が透過する際に、複数の透過穴２１で反射光１６（図１参照）の透過量を調整することができる。
【００２４】
図１に示すように、反射板１５は、基板１１の上方に設けられている。この反射板１５は、発光素子１２の上方部位１５ａが発光素子１２に向けて突出するように凸面状に形成され、上方部位１５ａの周囲部位１５ｂが外側に向けて徐々に下り勾配に傾斜するように形成されている。
この反射板１５は、発光素子１２から出射した拡散光１３を基板１１の全域にわたって略均一に反射させる部材である。
【００２５】
レンズ１８は、基板１１の下方に設けられている。このレンズは、発光素子１２の下方部位に集光レンズ部２３を備え、集光レンズ部２３の周囲に分散光レンズ部２４を備えている。
集光レンズ部２３は、複数の透過穴２１を透過した透過光を集光させて集中光として出力する部位である。
分散光レンズ部２４は、複数の透過穴２１を透過した透過光を分散光として出力する部位である。
【００２６】
照明器具１０によれば、図１に示すように、発光素子１２から反射板１５に向けて拡散光１３を出射し、出射した拡散光１３を反射板１５で反射させて反射光１６を基板１１の全域にわたって略均一に照射させることができる。
この反射板１５は、図３に示すように、基板１１の中央部１１ａから外側部１１ｂに向けて放射状に離れるにつれて反射光の光量が徐々に少量になるように形成されている。
【００２７】
一方、複数の透過穴２１は、図２、図３に示すように、基板１１の中央部１１ａから外側部１１ｂに向けて放射状に離れるにつれて開口径Ｄ１が徐々に大きくなるように形成されている。
よって、反射光１６を基板１１の全域にわたって照射させることで、複数の透過穴２１の透過光１７をレンズ１８全体に均一に拡散させることができる。
これにより、図３に示すように、レンズ１８から出力する出力光１９（図１参照）の均一性を調整できる。
【００２８】
また、複数の透過穴２１の透過光１７をレンズ１８全体に均一に拡散させることで、レンズ１８のうち集光レンズ部２３から集中光１９ａを出力するとともに、分散光レンズ部（その他の部位）２４から分散光１９ｂを出力することができる（図１参照）。
【００２９】
さらに、図１に示すように、照明器具１０に反射板１５を設け、かつ基板１１に複数の透過穴２１を形成するだけの簡素な構成で集中光１９ａおよび分散光１９ｂの両方の出力光１９を同時に出力できる。
これにより、照明器具１０のコンパクト化を図り、さらに照明器具１０のコストを抑えることができる。
【００３０】
また、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、基板１１に複数の透過穴２１を開口することで、照明器具１０内の空気が複数の透過穴２１を通過して基板１１の上下の空間１０ａ，１０ｂに流動する。
このように、照明器具１０内の空気を、複数の透過穴２１を経て対流させることで、発光素子１２の放熱をおこなうことができる。
特に、基板１１を金属製の部材とすることで、発光素子１２の放熱性を一層高めて、発光素子１２の冷却性をさらに高めることができる。
【００３１】
つぎに、第２実施形態〜第３実施形態の照明器具を図５〜図１０に基づいて説明する。なお、第２実施形態〜第３実施形態の照明器具において第１実施形態の照明器具１０と同一類似部材については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３２】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る照明器具３０について説明する。
図５に示すように、照明器具３０は、第１実施形態の基板１１を上下方向に矢印の如く移動させてレンズ１８に対する複数の透過穴２１の位置を調節するように構成したもので、その他の構成は第１実施形態に係る照明器具１０と同じである。
【００３３】
ここで、基板１１を上下方向に移動させる手段としては、照明器具３０に移動機構を備えて基板１１を自動的に移動させることや、移動機構を備えないで基板１１を手動で移動させるなどの方法が選択可能である。
【００３４】
図６（Ａ）に示すように、基板１１をレンズ１８側に下方向に矢印Ａの如く移動することで、基板１１をレンズ１８に近づけることができる。よって、複数の透過穴２１を透過した透過光１７は、複数の透過穴２１と殆ど同じ形状の状態でレンズ１８に導かれる。
すなわち、複数の透過穴２１を透過した透過光１７を、レンズ１８のうち複数の透過穴２１に対向する部位にのみ導くことができる。
【００３５】
一方、図６（Ｂ）に示すように、基板１１を反射板側に上方向に矢印Ｂの如く移動させることで、基板１１をレンズ１８から離すことができる。
これにより、複数の透過穴２１を透過した透過光１７を、レンズ１８全域に導くことができる。
【００３６】
すなわち、第２実施形態に係る照明器具３０によれば、基板１１を上下方向に移動させてレンズ１８に対する複数の透過穴２１の位置を調節することで、複数の透過穴２１を透過した透過光１７をレンズ１８から出力する際に、レンズ１８による集光状態あるいは拡散状態を調光できる。
これにより、レンズ１８の種類を変えることなく、レンズ１８から出力される集光・分散の程度を調整できる。
【００３７】
加えて、第２実施形態に係る照明器具３０によれば、第１実施形態に係る照明器具１０と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
なお、照明器具３０は、第１実施形態の基板１１を左右方向に移動させてレンズ１８に対する複数の透過穴２１の位置を調節することも可能である。
基板１１を左右方向に移動させることで、基板１１を上下方向に移動させた場合と同様に、複数の透過穴２１を透過した透過光１７をレンズ１８から出力する際に、レンズ１８による集光状態あるいは拡散状態を調光できる。
【００３９】
ここで、基板１１を左右方向に移動させる手段としては、基板１１を上下方向に移動させる場合と同様に、照明器具３０に移動機構を備えて基板１１を自動的に移動させることや、移動機構を備えないで基板１１を手動で移動させるなどの方法が選択可能である。
【００４０】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る照明器具４０について説明する。
図７に示すように、照明器具４０は、基板４１を回転してレンズ４２に対する複数の透過穴４３の位置を調節するように構成したもので、その他の構成は第１実施形態に係る照明器具１０と同じである。
【００４１】
ここで、基板４１を回転させる手段としては、照明器具３０に移動機構を備えて基板４１を自動的に回転させることや、移動機構を備えないで基板４１を手動で回転させるなどの方法が選択可能である。
【００４２】
図８に示すように、基板４１は、外形が８角形に形成され、中央部４１ａ上面に発光素子１２が設けられ、外形に沿った同心円上に複数の透過穴４３が間隔（ピッチ）で形成されている。
具体的には、複数の透過穴４３は、最大開口径Ｄ２、中間開口径Ｄ２、最小開口径Ｄ２の３種類の透過穴４３ａ，４３ｂ，４３ｃが、この順で時計回り方向に間隔（ピッチ）で形成されている。
【００４３】
図９に示すように、レンズ４２は、複数の透過穴４３が形成された円弧と同心円上に複数の集光レンズ部４５を備えている。
複数の集光レンズ部４５は、複数の透過穴４３と同様の間隔（ピッチ）で、かつ、複数の透過穴４３の開口径Ｄ２に対して一回り大きなレンズ径Ｄ３で形成されている。
【００４４】
具体的には、複数の集光レンズ部４５は、最大レンズ径Ｄ３、中間レンズ径Ｄ３、最小レンズ径Ｄ３の３種類の集光レンズ部４５ａ，４５ｂ，４５ｃが、この順で時計回り方向に間隔（ピッチ）で形成されている。
【００４５】
よって、図１０（Ａ）に示すように、基板４１を回転しない状態で、最大レンズ径Ｄ３の集光レンズ部４５ａに対応させて最大開口径Ｄ２の透過穴４３ａを対応させ、中間レンズ径Ｄ３の集光レンズ部４５ｂに対応させて中間開口径Ｄ２の透過穴４３ｂを対応させ、最小レンズ径Ｄ３の集光レンズ部４５ｃに対応させて最小開口径Ｄ２の透過穴４３ｃを対応させることができる。
【００４６】
これにより、複数の透過穴４３を透過した全ての透過光１７（図７参照）を複数の集光レンズ部４５に導くことができる。
すなわち、複数の透過穴４３を透過した全ての透過光１７を複数の集光レンズ部４５から出力することができる。
【００４７】
一方、図１０（Ｂ）に示すように、基板４１を時計回り方向（矢印Ｃ方向）に３０°回転することで、最大レンズ径Ｄ３の集光レンズ部４５ａに対応させて最小開口径Ｄ２の透過穴４３ｃを対応させ、中間レンズ径Ｄ３の集光レンズ部４５ｂに対応させて最大開口径Ｄ２の透過穴４３ａを対応させ、最小レンズ径Ｄ３の集光レンズ部４５ｃに対応させて中央開口径Ｄ２の透過穴４３ｂを対応させることができる。
【００４８】
ここで、中間レンズ径Ｄ３の集光レンズ部４５ｂは、最大開口径Ｄ２の透過穴４３ａより小径に形成されている。
よって、例えば、最大開口径Ｄ２の透過穴４３ａを透過した透過光１７（図７参照）の一部を、中間レンズ径Ｄ３の集光レンズ部４５ｂに導かないようにできる。
これにより、複数の透過穴４３を透過した一部の透過光１７を複数の集光レンズ部４５から出力させないようにできる。
【００４９】
以上説明したように、第３実施形態に係る照明器具４０によれば、基板４１を回転してレンズ４５に対する複数の透過穴４３の位置を調節することで、複数の透過穴４３を透過した透過光１７（図７参照）をレンズ４５から出力する際に、レンズ４５による集光状態あるいは拡散状態を調光できる。
これにより、レンズ４５の種類を変えることなく、レンズ４５から出力される集光・分散の程度を調整することができる。
【００５０】
加えて、第３実施形態に係る照明器具４０によれば、第１実施形態に係る照明器具１０と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
なお、本発明に係る照明器具１０は、前述した第１実施形態〜第３実施形態に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、第１実施形態〜第３実施形態では、透過穴２１，４３を開口径Ｄ１の円形穴に形成した例について説明したが、これに限らないで、透過穴２１，４３を多角形状などの他の形状に形成することも可能である。
【００５２】
また、第１実施形態〜第３実施形態で示した照明器具１０，３０，４０、基板１１，４１、発光素子１２、反射板１５、レンズ１８，４２、透過穴２１，４３、集光レンズ部２３，４５および分散光レンズ部２４などの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０，３０，４０照明器具
１１，４１基板
１２発光素子
１５反射板
１８，４２レンズ
２１，４３透過穴
２３，４５集光レンズ部
２４分散光レンズ部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に発光素子が実装され、前記発光素子から出射した光を反射板で反射させ、反射させた反射光をレンズを経て出力する照明器具であって、
前記レンズに前記反射光を集光させて集中光として出力する集光レンズ部を備え、
前記基板に複数の透過穴が開口され、前記複数の透過穴の形状、配置を選択することにより、
前記複数の透過穴で前記反射光の透過量を調整するとともに、前記複数の透過穴を経て空気を対流させて前記発光素子の放熱をおこなうことを特徴とする照明器具。
【請求項２】
請求項１の照明器具において、前記基板を上下左右方向に移動して前記レンズに対する前記複数の透過穴の位置を調節することにより、
前記複数の透過穴を透過した光を前記レンズから出力する際に前記レンズによる集光状態あるいは拡散状態を調光可能としたことを特徴とする。
【請求項３】
請求項２の照明器具において、前記基板を回転して前記レンズに対する前記複数の透過穴の位置を調節することにより、
前記複数の透過穴を透過した光を前記レンズから出力する際に前記レンズによる集光状態あるいは拡散状態を調光可能としたことを特徴とする。

【図１】