ＬＥＤ照明装置

【課題】小型化を図りつつ、照射むらが少なく均一な配光特性とすること。
【解決手段】複数のＬＥＤ素子２１を有し、水平方向の全周に光を放射するＬＥＤユニット１２を備えたＬＥＤ照明装置において、ＬＥＤユニット１２が、フレキシブル回路基板２３の長手方向に沿って複数のＬＥＤ素子２１を密に並べて配置し、フレキシブル回路基板２３を円筒形状の固定金具２２の板材３１の周面３１Ｄに巻き付けて構成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平方向の全周に光を放射するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、剛性のある基板にＬＥＤ素子を配置したＬＥＤ照明装置が一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のＬＥＤ照明装置を、例えば船舶用閃光灯や航空障害灯等に適用する場合、水平方向の３６０°全周に光を放射するように、上記ＬＥＤ素子を配置した基板を、灯具内に多角筒状に複数配置するのが一般的である。
【特許文献１】特開２００３−１２４５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記構成のＬＥＤ照明装置では、同一基板上において、各ＬＥＤ素子を密にして配置させることは可能であるが、基板上にＬＥＤ素子を実装する関係上、基板の幅を、ＬＥＤ素子の幅よりも大きくしなければならず、基板同士のＬＥＤ素子間に大きな隙間ができてしまうため、ＬＥＤ照明装置の小型化を図った場合に、水平方向の全周に放射される光にむらが生じてしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、小型化を図りつつ、照射むらが少なく均一な配光特性となるＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、複数のＬＥＤ素子を有し、水平方向の全周に光を放射するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤユニットが、フレキシブル回路基板の長手方向に沿って前記複数のＬＥＤ素子を密に並べて配置し、前記フレキシブル回路基板を円筒形状の固定具の周面に巻き付けて構成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
また、前記ＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤユニットを上下に複数備え、ＬＥＤユニット同士を周方向にずらして配置したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記ＬＥＤ照明装置において、同一のＬＥＤユニットにおける隣り合うＬＥＤ素子同士の光軸間の角度をＬＥＤユニットの数で除算した所定角度だけ、ＬＥＤユニット同士をずらして配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記ＬＥＤ照明装置において、前記固定具が金属製であり、前記固定具と前記フレキシブル回路基板との間に、熱伝導性の良好な部材を充填させたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記ＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤ素子は、発光部の光を反射鏡で反射させて平行光を放射する反射型であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＬＥＤユニットが、複数のＬＥＤ素子を密に配置したフレキシブル回路基板を円筒形状の固定具の周面に巻き付けて構成されるので、小型化を実現することができ、照射むらが少なく均一な配光特性とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、本第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置の一例としての閃光灯１０を示す斜視図である。また、図２は、ＬＥＤユニットの側面図である。
【００１２】
この閃光灯１０は、例えば、船舶等に使用され、水平方向の全周に光を放射するものである。この閃光灯１０は、周面が透明体であるガラスで形成された略円筒形状の灯具１１を備え、この灯具１１内に、１つのＬＥＤユニット１２と、このＬＥＤユニット１２を駆動する駆動装置１３とが上下に配置されて構成されている。この駆動装置１３は、電源線１４を介してＬＥＤユニット１２に電力を供給すると共に、ＬＥＤユニット１２の点滅を制御する。ＬＥＤユニット１２は、図２に示すように、駆動装置１３の上部に複数のスペーサ１５を介して固定され、図１に示す灯具１１のガラスに対応する部分に配置されている。このＬＥＤユニット１２は、円筒形状に形成されている。
【００１３】
図３は、図２の矢印Ｘ方向から見たＬＥＤユニット１２の外観を示す正面図である。この図３に示すように、ＬＥＤユニット１２は、複数（本第１実施形態では、３６個）のＬＥＤ素子２１を備えている。このＬＥＤユニット１２は、これら３６個のＬＥＤ素子２１により、水平３６０°方向全周に放射状に光を放射させる。
【００１４】
これらＬＥＤ素子２１は、図４に示すように、発光面から光を発する発光部２１Ａと、この発光部２１Ａの発光面に対向し、発光部２１Ａの光を反射させて平行光にして放射する双曲面形状に湾曲した反射鏡２１Ｂとを備える反射型ＬＥＤ素子である。このように、ＬＥＤ素子２１として反射型ＬＥＤ素子を用いることにより、砲弾型のＬＥＤ素子に比して光の拡散を抑制することができ、高輝度を実現することができる。
【００１５】
本第１実施形態では、図３に示すように、隣接するＬＥＤ素子２１の光軸Ａ１，Ａ２間の角度が、３６０°をＬＥＤ素子２１の数（本第１実施形態では３６）で除算した一定角度θ１（本第１実施形態では１０°）となるように、各ＬＥＤ素子２１が、円筒形状のＬＥＤユニット１２の周面に沿って設けられている。ここで、ＬＥＤ素子２１の光軸Ａ１，Ａ２は、ＬＥＤ素子２１により放射される光の放射強度の最も強い方向であり、ＬＥＤユニット１２の周面に対して垂直な方向である。
【００１６】
ＬＥＤユニット１２のＬＥＤ素子２１は、反射型であるので、各ＬＥＤ素子２１より放射される光は平行光であり、一定角度θ１は、閃光灯１０から所定距離（例えば、２海里）離れたいずれの場所においても、閃光灯１０より放射される光を視認できるように設定するのが好ましい。
【００１７】
ここで、仮に各ＬＥＤ素子２１を剛性のある複数の基板にそれぞれ実装して多角筒形状に並べたのでは、各ＬＥＤ素子２１同士の間隔が大きくなってしまうため、均一な配光特性を得るには、隣接するＬＥＤ素子２１の光軸間の角度を所定角度θ１よりも更に小さくしてＬＥＤ素子２１を増やす必要があり、閃光灯が大型化してしまう。
【００１８】
そこで、本第１実施形態では、ＬＥＤユニット１２は、円筒形状の固定金具２２を備え、この固定金具２２の周面に、３６個のＬＥＤ素子２１を実装したフレキシブル回路基板２３が巻き付けられ、このフレキシブル回路基板２３が、図２に示すように、複数のねじ２４で固定されて構成される。
【００１９】
図５は、複数のＬＥＤ素子２１が実装されるフレキシブル回路基板２３の展開図である。フレキシブル回路基板２３の材料は、折り曲げ可能な程度に柔軟な材料として、例えば、ポリイミド等が用いられる。このフレキシブル回路基板２３は、横長の帯形状に形成されており、フレキシブル回路基板２３には、当該フレキシブル回路基板２３の長手方向に沿って３６個のＬＥＤ素子２１が一列にほとんど隙間なく密に並べて実装されている。ここで、ＬＥＤ素子２１はほとんど隙間なく密に並べられているが、ＬＥＤ素子２１同士が接触しない程度の僅かな隙間は存在する。これら複数のＬＥＤ素子２１は、隣接するＬＥＤ素子２１同士の間隔が全て同一となるように配置されている。
【００２０】
このフレキシブル回路基板２３において、ＬＥＤ素子２１を避けた長辺側の両端部２３Ａ，２３Ｂには、当該フレキシブル回路基板２３を固定金具２２にねじ２４を用いて固定する際にねじ２４を貫通させるねじ孔２５Ａ〜２５Ｄが、それぞれ複数（４つ）設けられている。各端部２３Ａ，２３Ｂにおけるねじ孔２５Ａ〜２５Ｄのうち、１つ（ねじ孔２５Ａ）は、短辺側の一端部２３Ｃに形成され、１つ（ねじ孔２５Ｄ）は、短辺側の他端部２３Ｄに形成されている。そして、短辺側の一端部２３Ｃには、フレキシブル回路基板２３を固定金具２２に巻き付け、当該一端部２３Ｃのねじ孔２５Ａが他端部２３Ｄのねじ孔２５Ｄに対向させた際に、短辺側の他端部２３Ｄ近傍に実装されたＬＥＤ素子２１に重なるのを避ける切り欠き部２６が形成されている。
【００２１】
図６は、固定金具２２の分解斜視図である。
この固定金具２２は、アルミニウム等の金属で形成された肉厚の円盤形状の２枚の板材３１を備えており、これら板材３１の板面が対向して形成されている。これら板材３１間には、これら板材３１の間隔をフレキシブル回路基板２３の幅と略同じ間隔に保つ柱状のスペーサ３２が複数（３つ）設けられている。各板材３１のスペーサ３２に対向する位置には、ねじ３３を貫通させるねじ孔３１Ａが形成されており、また、スペーサ３２の両端には、ねじ３３を螺合させるねじ穴が形成されている。そして、ねじ３３を各板材３１の外側からねじ孔３１Ａを介し内側に配置したスペーサ３２に螺合させて、固定金具２２が形成されている。
【００２２】
各板材３１には、板面の略中央に大口径の１つの貫通孔３１Ｂが形成されており、フレキシブル回路基板２３より導出されるケーブル（不図示）を上記駆動装置１３に接続する際に、作業者の手を貫通孔３１Ｂに入れて配線作業をすることができるようになっている。
【００２３】
更に、各板材３１には、板面に複数の通風孔３１Ｃが形成されており、板材３１に伝導したＬＥＤ素子２１の熱を、これら通風孔３１Ｃにより効果的に放熱することができる。
【００２４】
固定金具２２における各板材３１の周面３１Ｄには、フレキシブル回路基板２３を固定する際に用いられるねじ２４（図２参照）を螺合させるねじ孔３４が複数（３つ）設けられている。なお、図６では、それぞれ１つのねじ孔３４が図示されている。
【００２５】
図７は、フレキシブル回路基板２３を固定金具２２に固定する際の説明図である。この図７に示すように、フレキシブル回路基板２３は、ＬＥＤ素子２１が外側に向くように、固定金具２２の板材３１の周面３１Ｄに巻き付けられ、ねじ２４を用いて取り付けられる。
【００２６】
また、フレキシブル回路基板２３の短辺側の一端部２３Ｃには、切り欠き部２６が設けられているので、フレキシブル回路基板２３の短辺側の一端部２３Ｃのねじ孔２５Ａを、他端部２３Ｄのねじ孔２５Ｄに対向させて共にねじ２４で固定した際、フレキシブル回路基板２３の端部２３Ｃ、２３Ｄ近傍に設けられたＬＥＤ素子２１同士が干渉することがない。
【００２７】
ここで、板材３１の周面３１Ｄには、熱伝導性の良好な部材としてシリコングリース３５が塗り付けられており、フレキシブル回路基板２３を固定金具２２に固定した際に、この固定金具２２の板材３１の周面３１Ｄと、フレキシブル回路基板２３との間に、シリコングリース３５が充填されたこととなる。つまり、フレキシブル回路基板２３に伝導したＬＥＤ素子２１の熱が、シリコングリース３５を介して板材３１に伝導しやすくなり、より効果的にＬＥＤ素子２１の熱を放熱することができる。
【００２８】
このように、複数のＬＥＤ素子２１を実装した１つのフレキシブル回路基板２３を、単に円筒形状の固定金具２２に巻き付けてねじ２４で固定するだけでよいので、基板を複数多角筒状に並べる場合に比して、製造が簡単であり、更に、隣り合うＬＥＤ素子２１の隙間を小さくできるので、閃光灯１０の小型化を実現することができるとともに、閃光灯１０から所定距離（例えば、２海里）離れたいずれの場所においても、均一な配光特性を得ることができる。
【００２９】
［２］第２実施形態
上記第１実施形態では、ＬＥＤユニットが一つの場合について説明したが、本第２実施形態では、ＬＥＤユニットが複数ある場合について説明する。ここで、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図８は、ＬＥＤユニットの側面図である。本第２実施形態における閃光灯は、図８に示すように、上記第１実施形態のＬＥＤユニット１２と同様の構成の複数（本第２実施形態では、２つ）のＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂを備えている。これらＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂは、ＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂ同士の固定金具２２の板材３１の板面が対向するように上下に近接して配置され、スペーサ１１５を介して固定されている。つまり、ＬＥＤユニットを２段に備えることで、１段のＬＥＤユニットの２倍の光度となるものである。以下、上段のＬＥＤユニットを、第１ＬＥＤユニット１１２Ａといい、下段のＬＥＤユニットを第２ＬＥＤユニット１１２Ｂというものとする。
【００３１】
各ＬＥＤユニット１１２Ａ，１１２Ｂは、それぞれ３６個のＬＥＤ素子２１により、水平３６０°方向に放射状に光を放射する。ここで、ＬＥＤユニット１１２Ａ，１１２Ｂを上下に配置しているが、遠方から閃光灯１０より放射される光を見た場合、第１ＬＥＤユニット１１２Ａと第２ＬＥＤユニット１１２Ｂとの間隔は無視できるほどに小さく、ほぼ点光源としてみなすことができる。
【００３２】
図９は、図８の矢印Ｘ方向から見たＬＥＤユニットの外観を示す正面図である。
本第２実施形態では、第１ＬＥＤユニット１１２ＡのＬＥＤ素子２１の光軸Ａ１（Ａ２）と、第２ＬＥＤユニット１１２ＢのＬＥＤ素子２１の光軸Ｂ１（Ｂ２）とが、水平方向において所定角度θ２だけずれるように、ＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂ同士を周方向にずらして配置している。この所定角度θ２は、同一のＬＥＤユニット１１２Ａ（或いは１１２Ｂ）における隣り合うＬＥＤ素子２１同士の光軸Ａ１、Ａ２間（或いは、光軸Ｂ１、Ｂ２間）の角度θ１（１０°）を、ＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂの数（本第２実施形態では、２）で除算した角度（５°）である。
【００３３】
このように、ＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂ同士を周方向にずらして配置することで、図８に示す矢印Ｘ方向からＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂを見た場合、図９に示すように、第１ＬＥＤユニット１１２Ａの２つのＬＥＤ素子２１の間に第２ＬＥＤユニット１１２Ｂの１つのＬＥＤ素子２１が配置されたことと同じとなる。つまり、上下のＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２ＢのＬＥＤ素子２１同士が垂直に並ばないようにずらして配置されることとなる。
【００３４】
従って、第１ＬＥＤユニット１１２ＡのＬＥＤ素子２１において水平方向に放射される光の放射方向と、第２ＬＥＤユニット１１２ＡのＬＥＤ素子２１において水平方向に放射される光の放射方向とが重ならないように、ＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂ同士を周方向にずらして配置することにより、上下のＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２ＢのＬＥＤ素子２１同士が上下に並ぶように配置される場合よりも、配光特性が均一となる。
【００３５】
特に、第１ＬＥＤユニット１１２ＡのＬＥＤ素子２１の光軸Ａ１と、第２ＬＥＤユニット１１２ＢのＬＥＤ素子２１の光軸Ｂ１とが、水平方向において所定角度θ２だけずれるように、ＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂ同士を周方向にずらして配置したことにより、所定角度θ２で等間隔にＬＥＤ素子２１を周方向に配置したことと同じであるので、より配光特性が均一となるものである。
【００３６】
以上、一実施形態に基いて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ＬＥＤ照明装置として閃光灯１０の場合について説明したが、これに限るものではなく、航空障害灯等の各種警報灯に適用することが可能である。
【００３７】
また、上記第２実施形態では、２つのＬＥＤユニット１１２Ａ、１１２Ｂを上下に備える場合について説明したが、３つ以上のＬＥＤユニットを上下に備える場合であってもよい。つまり、ＬＥＤユニットの数は、必要とする光度に応じて適宜設定されるものである。この場合、各ＬＥＤユニットのＬＥＤ素子の光軸を所定角度ずつずれるように、ＬＥＤユニット同士を周方向にずらして配置するのがよい。例えば、３つのＬＥＤユニットを備え、同一のＬＥＤユニットにおけるＬＥＤ素子同士の光軸間の角度θ１を１０°とした場合、各ＬＥＤユニットのＬＥＤ素子の光軸を、約３．３°ずつずらして配置すればよい。このようにＬＥＤユニットを配置することで、配光特性がより均一になるものである。
【００３８】
また、上記第２実施形態では、ＬＥＤユニット同士を所定角度だけ周方向にずらす場合について説明したが、これに限るものではなく、上下のＬＥＤユニットのＬＥＤ素子同士が垂直に並ばなければよく、ＬＥＤユニット同士が周方向に任意の角度だけずれている場合であってもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、ＬＥＤユニットが３６個のＬＥＤ素子を備えるものであったが、これに限らず、ＬＥＤ素子の数は、必要とする光度に応じて適宜設定されるものである。
【００４０】
また、上記実施形態では、ＬＥＤ素子が反射型である場合について説明したが、砲弾型であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置の一例としての閃光灯を示す斜視図である。
【図２】ＬＥＤユニットの側面図である。
【図３】図２の矢印Ｘ方向から見たＬＥＤユニットの外観を示す正面図である。
【図４】ＬＥＤ素子の構成を示す構成図である。
【図５】複数のＬＥＤ素子が実装されるフレキシブル回路基板の展開図である。
【図６】固定具の分解斜視図である。
【図７】フレキシブル回路基板を固定具に固定する際の説明図である。
【図８】本第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置のＬＥＤユニットの側面図である。
【図９】図８の矢印Ｘ方向から見たＬＥＤユニットの外観を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０閃光灯（ＬＥＤ照明装置）
１２ＬＥＤユニット
２１ＬＥＤ素子
２２固定金具（固定具）
２３フレキシブル回路基板
３１板材
３１Ｄ周面
３５シリコングリース
１１２ＡＬＥＤユニット
１１２ＢＬＥＤユニット
θ２所定角度

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤ素子を有し、水平方向の全周に光を放射するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤユニットが、フレキシブル回路基板の長手方向に沿って前記複数のＬＥＤ素子を密に並べて配置し、前記フレキシブル回路基板を円筒形状の固定具の周面に巻き付けて構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤユニットを上下に複数備え、ＬＥＤユニット同士を周方向にずらして配置したことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
同一のＬＥＤユニットにおける隣り合うＬＥＤ素子同士の光軸間の角度をＬＥＤユニットの数で除算した所定角度だけ、ＬＥＤユニット同士をずらして配置したことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記固定具が金属製であり、前記固定具と前記フレキシブル回路基板との間に、熱伝導性の良好な部材を充填させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ素子は、発光部の光を反射鏡で反射させて平行光を放射する反射型であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置。

【図１】