説明

遠距離到達LED照明器具

【課題】LEDチップから周辺に拡散する光をリフレクタと集光レンズで効率よく集光し、それを遠くにある対象物の大きさに合わせた所望のスポットに所望の照度で収束させるための光学的手段を提供する。
【解決手段】一方の端面が発光方向に指向性を持つ略円錐状に成形されたレンズ(以下レンズ)の頂点に近接させてLEDチップを配置し、円錐の頂角を変えることで、照射対象の距離及び照明スポットの大きさを任意に設定できるようにし、また、レンズの出光側に近接して設けた内部が空洞になっている円筒で、レンズ径以上に拡散しようとする光を封じ込めて遠距離にある対象物に導光し、かつ、レンズを取り囲むようにリフレクタを配し、レンズで集光出来なかった光を補足し、所定の方向に反射屈折させることで、出光効率を向上させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、遠距離到達照明器具を、LEDを使用して実現しようとするものである。LEDは点光源で、対象物の所定の面積を所定の照度にするには、LEDチップの光を効率よく集光し、対象物に無駄なく収束させる技術が必要で、本発明は、それを実現するためのものである。
【背景技術】
【0002】
従来の遠距離照明器具には、高輝度、大容量のメタルハライドランプ等が主として用いられていが、昨今の喫緊の課題となっているCO削減のニーズに対応するためには、消費電力が1/6から1/10に削減可能なLEDを使用した照明器具の開発が必須となっている。
【0003】
LEDを使用して遠距離にある対象物を照明しようとする時、点光源であるLEDチップからの光束を効率よく集光し、遠くにある対象物の大きさに合わせたスポットに収束させるには、従来の単一集光レンズを使用する手法やリフレクタや配光レンズを備えているがLEDチップとの間に何も設置しない構成では、LEDチップからの光は所望の光路以外にも拡散し、概ね距離の二乗分の1に比例して照度が減少するために遠距離到達照明の実現は不可能だった。
【特許文献1】特開2008−16341
【特許文献2】特開2007−80866
【特許文献3】特開2006−24381
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、遠距離到達照明器具を、LEDを使用して実現しようとするものである。そのためには、LEDチップ2から周辺に拡散する光を、一方の端面が発光方向に指向性を持つ略円錐状に成形されたレンズ5(以下レンズ)で効率よく集光し、レンズ3の出光側端面に近接し、内部が空洞になっている円筒で、レンズ5で集光され外部に拡散しようとする光を封じ込めて対象物に導光し、かつレンズで補足し切れなかった光は、リフレクタ3で補足し、所定の方向に反射、屈折させるなど、光を効率よく、遠くにある対象物の所望の位置、範囲に収束させるための光学的手段の開発が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、レンズ5(以下レンズ)の頂点に近接させてLEDチップ2を配置し、円錐の頂角を変えることで、照射対象の距離及び照明スポットの大きさを任意に設定できるようにした。
【0007】
また、レンズ5を取り囲むようにリフレクタ3を配し、レンズ5で補足出来なかった光を補足し、所定の方向に反射屈折させながら出光することで、出光効率を向上させる。
【0008】
また、レンズ3の出光側の端面に近接し、内部が空洞になっている円筒で、レンズ5で集光され外部に拡散しようとする光を封じ込めて対象物に導光する。
【0009】
また、レンズ5の出光側の端面に、内部が空洞の円筒(以下円筒)と円筒の外径と概略等しい開口径とリフレクタ3の外形に概略等しい外形を有する透光板4或いはフレネルレンズ4を、リフレクタ3を塞ぐように組み付けることで、LEDチップ2とレンズ5の位置関係を確定出来るようにした。
【0010】
また、透光板4或いはフレネルレンズ4およびリフレクタ3に位置決め用の突起或いは凹み(図2)を設けて、両者をかん合させることで、LEDチップ2とレンズ5の位置関係を補助手段なしで確定することが出来るようにした。
【0011】
また、位置決め用のガイドプレート6(図3)を用い、単一照明器具を複数並べることで、要求される到達距離、照度、スポットの面積等に適合した照明器具を実現可能とした。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、レンズ5の頂点に近接させてLEDチップ2を配置し、略円錐の頂角を変えることで、照射対象の距離及び照明スポットの大きさを任意に設定できる。また、レンズ5で補足出来なかった光は、レンズ5を取り囲むように配置したリフレクタ3で補足し、所定の方向に反射屈折させながら出光することで、出光効率が著しく向上する。
レンズ5の出光側の端面に接して、円筒と円筒の外径と概略等しい開口径とリフレクタ3の外形に概略等しい外形を有する透光板4或いはフレネルレンズ4を、リフレクタ3を塞ぐように組み付けるが、透光板4あるいはフレネルレンズ4およびリフレクタ3に位置決め用の突起或いは凹みを設けて両者をかん合させることで、LEDチップ2とレンズ5との位置関係を補助手段なしで確定させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
図1に、本発明の実施例を示す。アルミ基板等の放熱性が良好な基板1に絶縁皮膜を介してLEDチップ2が実装される。LEDチップ2に近接させて、一方の端面が発光方向に指向性を持つ略円錐状に成形されたレンズ5が配置し、LEDチップ2とレンズ5との距離、あるいは略円錐の頂角を変えることで、照射対象の距離及び照明スポットの大きさに応じて任意に設定できるようになっている。また、レンズで補足出来なかった光は、レンズを取り囲むように配置したリフレクタ3で補足し、所定の方向に反射屈折させながら出光することで、出光効率が著しく向上する。
LEDチップ2とレンズの位置関係を確定させるには、レンズ5の出光側に、円筒と円筒の外径と概略等しい開口径とリフレクタ3の外形に概略等しい外形を有する透光板4或いはフレネルレンズ4を、リフレクタ3を塞ぐように組み付ける。その際、図2に示すように、透光板4或いはフレネルレンズ4およびリフレクタ3に位置決め用の突起或いは凹み(拡大図)を設けて両者をかん合させることで、LEDチップ2とレンズ5との位置関係を補助手段なしで確定させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】 本発明による遠距離到達LED照明器具の主要部品構成を示す。
【図2】 本発明による遠距離到達LED照明器具の主要部品組立図を示す。
【図3】 本発明による複合型遠距離到達LED照明器具の構成を示す。
【符号の説明】
【0015】
1 アルミ基板
2 LEDチップ
3 リフレクタ
4 透光板或いはフレネルレンズ
5 レンズ
6 ガイドプレート

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方の端面が発光方向に指向性を持つ略円錐状に成形されたレンズ(以下レンズ)の頂点に近接させてLEDチップを配置したことを特徴とするLED照明器具
【請求項2】
請求項1のLED照明器具において、レンズの出光側の端面が、内部が空洞の円筒(以下円筒)に対して、概ね同心円の位置関係を保持した状態で接していることを特徴とするLED照明器具。
【請求項3】
請求項2で、レンズと円筒が一体成形されてなることを特徴とするLED照明器具。
【請求項4】
請求項2及び請求項3の照明器具において、LEDチップ及びレンズ並びに円筒を取り囲むようにリフレクタを配置したことを特徴とするLED照明器具
【請求項5】
請求項4の照明器具において、リフレクタの反射面が斜面或いは放物面或いは楕円面であることを特徴とするLED照明器具
【請求項6】
請求項4のリフレクタで、光の出口側の端面に、位置決め用の突起或いは凹みを有することを特徴するLED照明器具
【請求項7】
請求項2の円筒において、レンズと接する側と反対の端面に、円筒の外径と概略等しい開口径とリフレクタの外形に概略等しい外形を有する透明な平板或いはフレネルレンズを、リフレクタを塞ぐように組み付けてなることを特徴とするLED照明器具
【請求項8】
請求項7で、円筒と透明な平板あるいはフレネルレンズが一体成形されてなることを特徴とするLED照明器具。
【請求項9】
請求項6および請求項7で、透明な平板あるいはフレネルレンズに位置決め用の突起或いは凹みを有することを特徴とするLED照明器具。
【請求項10】
請求項1から請求項9の照明器具を複数配置したことを特徴とするLED照明器具

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−245910(P2009−245910A)
【公開日】平成21年10月22日(2009.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−117843(P2008−117843)
【出願日】平成20年3月31日(2008.3.31)
【出願人】(502334973)株式会社イネックス (7)
【Fターム(参考)】