ＬＥＤ照明装置
【課題】
照明する物品に応じて、煩雑な操作を要さず簡易に色や光量を調節できる照明装置を提供すること。
【解決手段】
中心円領域と、集合レンズ部２２を等間隔かつ離散的に配置した円環領域とを有し、ＬＥＤ１１から放射された光は、集合レンズ部２２から出射する総光量が、円環領域で集合レンズ部２２を除く領域から出射する総光量の２０倍以上であり、光学フィルタ３は、投影手段２の投影面と略同一形状の板状体であり、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域３１が板状体の表面に離散的に形成され、かつ板状体の固定位置が投影手段に対して回転調整可能に構成され、フィルタ領域３１の形状は、集合レンズ部２２を覆うよう構成され、かつフィルタ領域３１が隣接する集合レンズ部の中間に位置する場合には、フィルタ領域３１が集合レンズ部２２を覆う部分を最小化するよう構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
照明する物品に応じて、煩雑な操作を要さず簡易に色や光量を調節できる照明装置を提供すること。
【解決手段】
中心円領域と、集合レンズ部２２を等間隔かつ離散的に配置した円環領域とを有し、ＬＥＤ１１から放射された光は、集合レンズ部２２から出射する総光量が、円環領域で集合レンズ部２２を除く領域から出射する総光量の２０倍以上であり、光学フィルタ３は、投影手段２の投影面と略同一形状の板状体であり、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域３１が板状体の表面に離散的に形成され、かつ板状体の固定位置が投影手段に対して回転調整可能に構成され、フィルタ領域３１の形状は、集合レンズ部２２を覆うよう構成され、かつフィルタ領域３１が隣接する集合レンズ部の中間に位置する場合には、フィルタ領域３１が集合レンズ部２２を覆う部分を最小化するよう構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置に関し、特に、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）及び各ＬＥＤに対応した投影レンズを一体的に備えた投影手段と、該投影手段の投影面に配置される光学フィルタとを有するＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱電球や蛍光灯といった従来の照明装置に比べて消費電力が少なく、製品寿命も長いＬＥＤ（発光ダイオード）が注目されており、ＬＥＤ照明装置として実用化が進められている。
【０００３】
ＬＥＤ照明装置においても、照明装置に対する多様なニーズに応えることが必要であり、具体的には、スーパーマーケットやデパートなどの展示商品に合せて照明の色や光量、光束の拡がり（拡散状態）を調整することが求められる。しかも、商品毎に複数種類の照明装置を使い分けるのではなく、共通の照明装置で一部を交換・調整することで、容易に対応可能とすることが期待されている。
【０００４】
ＬＥＤ照明装置としては、例えば特許文献１のようなものが挙げられる。特許文献１では、照明装置の光源に４個のＬＥＤを使用し、そのＬＥＤが発した光を制御するためのレンズを４個備えている。しかしながら、このようなＬＥＤ照明装置においてその光の色や光量等を調整するには、用途に合わせてその都度フィルタを変更するか、ＬＥＤ自体を取り換える必要がある。
【０００５】
そして、フィルタ等を使用することによりＬＥＤの色を変えることのできる照明器具としては、例えば特許文献２に、基板に少なくとも一つのダイオードが取り付けられている発光ダイオード組立体と、該組立体の第一の位置及び第二の位置に対応する第一の蛍光体層及び第二の蛍光体層を備え、蛍光体層の位置を変えることによってＬＥＤから出射される光の色を変える照明器具が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３では、ＬＥＤ素子が実装された基板と、各ＬＥＤに対応するレンズ部が一体に形成されたレンズ体と、該ＬＥＤと該レンズ部との間に配置されるフィルタとを用いて、光の色を変えることのできるＬＥＤ照明器具が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献２及び３に記載の照明器具では、ＬＥＤから出射される光の色を、段階的又は離散的にしか変えることができず、微妙な色合いを表現することができない。また、光量や拡散状態まで調節することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１４６８４１号公報
【特許文献２】特開２００９−２３１２２７号公報
【特許文献３】特開２００２−３０４９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、上述の問題を解消し、煩雑な操作を要さず、簡易に、しかも連続的に色、光量又は拡散状態を調整することのできるＬＥＤ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数のＬＥＤと、該ＬＥＤ毎に対応する投影レンズを一体的に保持した投影手段と、該投影手段の投影面側に配置される光学フィルタとを有するＬＥＤ照明装置において、該投影手段の投影面の形状が円形状の平坦面であり、該投影面は、中心円領域とそれを取り囲む円環領域とを有し、該円環領域には、２以上の所定数の投影レンズを近接配置した集合レンズ部を、等間隔かつ離散的に複数配置し、該円環領域の面積に対して該集合レンズ部の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲であり、該ＬＥＤから放射された光は、該集合レンズ部から出射する総光量が、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域から出射する総光量の２０倍以上であり、該光学フィルタは、該投影手段の投影面と略同一の形状の板状体であり、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が該板状体の表面に離散的に形成され、かつ該板状体の固定位置が該投影手段に対して回転調整可能に構成され、該フィルタ領域の形状は、該集合レンズ部を覆うよう構成され、かつ該フィルタ領域が隣接する集合レンズ部の中間に位置する場合には、該フィルタ領域が該集合レンズ部を覆う部分を最小化するよう構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段は、該中心円領域に複数の投影レンズを近接配置し、該光学フィルタの該中心円領域には、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置において、該板状体の他の表面には、該フィルタ領域に対応する領域以外の領域、又は全面に、色、光量又は拡散状態を調整する他のフィルタが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のＬＥＤ照明装置において、該光学フィルタは、色を調整するフィルタであり、該板状体の表面に形成するフィルタと、該板状体の他の表面に形成する他のフィルタとは、透過波長特性が異なることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該光学フィルタは、色又は光量を調整するフィルタであり、該投影手段の該投影面は、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域は、拡散面とすることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該集合レンズ部に対応する前記所定数のＬＥＤは、色温度が異なるＬＥＤを組み合わせて用いることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段と該光学フィルタには、両者の位置関係を定めるための目盛と指示マークが、各々に形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段と該光学フィルタとの接触部分の少なくとも一部には、滑り止め加工が施されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１８】
請求項９に係る発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段は、該光学フィルタの外周に沿って突出した鏡筒部を有する一体型成形品であり、該光学フィルタは、該鏡筒内に嵌め込まれ、該鏡筒の内周部に係合するリング状弾性部材で該投影手段に固定されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１９】
請求項１０に係る発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段及び該光学フィルタには、該ＬＥＤ側と装置外を連通する貫通孔が形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明により、ＬＥＤ照明装置には、投影手段の投影面の形状が円形状の平坦面であり、該投影面は、中心円領域とそれを取り囲む円環領域とを有し、該円環領域には、２以上の所定数の投影レンズを近接配置した集合レンズ部を、等間隔かつ離散的に複数配置し、該円環領域の面積に対して該集合レンズ部の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲であり、該ＬＥＤから放射された光は、該集合レンズ部から出射する総光量が、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域から出射する総光量の２０倍以上であり、該光学フィルタは、該投影手段の投影面と略同一の形状の板状体であり、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が該板状体の表面に離散的に形成され、かつ該板状体の固定位置が該投影手段に対して回転調整可能に構成され、該フィルタ領域の形状は、該集合レンズ部を覆うよう構成され、かつ該フィルタ領域が隣接する集合レンズ部の中間に位置する場合には、該フィルタ領域が該集合レンズ部を覆う部分を最小化するよう構成されているため、煩雑な操作を要さず簡易に、しかも連続的に照明装置から放射される光の色、光量又は拡散状態を調整することができる。
【００２１】
請求項２に係る発明により、ＬＥＤ照明装置該投影手段は、中心円領域に複数の投影レンズを近接配置し、光学フィルタの中心円領域には、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が形成されているため、フィルタで調整された照明光の光量を全体的に増加させ、光学フィルタの中心円領域にフィルタ領域を形成しない場合に比べて、ＬＥＤ照明装置から出射される光の演色性等を高くすることができる。
【００２２】
請求項３に係る発明により、板状体の他の表面には、フィルタ領域に対応する領域以外の領域、又は全面に、色、光量又は拡散状態を調整する他のフィルタが形成されているため、板状体の両面を使用して異なる色、光量又は拡散状態を実現できるため、より多様な照明光の調整を可能にすることができる。また、異なるフィルタ隣接配置する際に、板状体の片面のみを使用する場合と比較し、フィルタの製造工程を簡略化することが可能となる。
【００２３】
請求項４に係る発明により、光学フィルタは、色を調整するフィルタであり、板状体の表面に形成するフィルタと、該板状体の他の表面に形成する他のフィルタとは、透過波長特性が異なるため、照明光全体をＬＥＤから放射された光とは異なる色調（色温度等）の範囲で変化させることが可能となる。
【００２４】
請求項５に係る発明により、光学フィルタは、色又は光量を調整するフィルタであり、投影手段の投影面は、円環領域で集合レンズを除く領域は、拡散面とするため、ＬＥＤから放射された光が集合レンズ部以外を透過しても、当該拡散面で散乱されるため、集合レンズ部以外を透過して放射される光の光量を少なくしたり、集合レンズ部以外を透過する光を拡散し、照明状態が集合レンズ部を透過する光の影響を受け易くすることができる。
【００２５】
請求項６に係る発明により、集合レンズ部に対応する所定数のＬＥＤは、色温度が異なるＬＥＤを組み合わせて用いるため、ＬＥＤから放射される全体の色温度が予め調整でき、さらに、フィルタの構成と相俟って、より多様な照明光を得ることが可能となる。
【００２６】
請求項７に係る発明により、投影手段と光学フィルタには、両者の位置関係を定めるための目盛と指示マークが、各々に形成されているため、所望の色温度又は光量、あるいは拡散状態の光に、容易に調整することができる。
【００２７】
請求項８に係る発明により、投影手段と光学フィルタとの接触部分の少なくとも一部には、滑り止め加工が施されているため、ＬＥＤ照明装置を、所定の色温度又は光量、あるいは拡散状態の光に設定した後に搬送等を行っても、光学フィルタと投影手段との相対的な位置がずれるのを防ぐことができる。
【００２８】
請求項９に係る発明により、投影手段は、光学フィルタの外周に沿って突出した鏡筒部を有する一体型成形品であり、光学フィルタは、鏡筒内に嵌め込まれ、鏡筒の内周部に係合するリング状弾性部材で投影手段に固定されているため、光学フィルタと投影手段とを容易に一体化することが可能であり、光学フィルタを設けたＬＥＤ照明装置を容易に提供することが可能となる。
【００２９】
請求項１０に係る発明により、投影手段及び光学フィルタには、ＬＥＤ側と装置外を連通する貫通孔が形成されているため、ＬＥＤを冷却した空気をＬＥＤ照明装置外に容易に導出することが可能となり、ＬＥＤを効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置の構成部品の分解図である。
【図２】本発明のＬＥＤ照明装置に使用される投影手段の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’の断面図である。
【図４】図２における投影手段を用いて、「中心円領域」と「円環領域」とを説明する図である。
【図５】本発明のＬＥＤ照明装置に使用される光学フィルタの一例を説明する図である。
【図６】本発明のＬＥＤ照明装置における、投影手段と光学フィルタとの配置関係を説明する図である。
【図７】光学フィルタを形成する板状体の両面にフィルタを形成する例を説明する図である。
【図８】光学フィルタに放射状のフィルタを形成する例を説明する図である。
【図９】光学フィルタに拡散状態を調整するフィルタを形成する例を説明する図である。
【図１０】光学フィルタに、フィルタ領域に対応する領域以外の領域にフィルタを形成する例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係るＬＥＤ照明装置について、好適例を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明のＬＥＤ照明装置の一例を示す、構成部品の分解図である。図１のＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１１を配置固定したＬＥＤ設置基板１、投影レンズ２１を有する投影手段２、光学フィルタ３、及び光学フィルタ３を投影手段２に固定するリング状弾性部材４から構成される。ＬＥＤ設置基板１にはＬＥＤ１１を駆動するための配線等が設けられるが、図面では省略されている。
【００３２】
投影手段２は、図２に平面図を示しており、図３に図２における一点鎖線Ａ−Ａ’における断面図を示している。図３に示すように、ＬＥＤ（１１）毎に対応する投影レンズ２１が設けられている。投影レンズ２１は、側面２１１の形状や投影面側の凹凸２１２など利用して、投影レンズの底面側の孔に収容したＬＥＤ１１から放射される光を、図３の上側方向に指向させるよう構成されている。
【００３３】
本発明に使用される投影手段の特徴は、複数の投影レンズ２１を一体的に保持するよう構成されていることである。特に、投影レンズ２１の配置は、図２に一例を示すように、特徴的な配置をしている。図４に示すように、投影手段２の投影面の形状が円形状の平坦面であり、該投影面は、中心円領域Ｃ１とそれを取り囲む円環領域Ｃ２とに区分けされる。投影面の平坦さについては、後述するように光学フィルタを近接配置することが可能な程度に平坦であれば良く、若干の凹凸形状は十分に許容される。
【００３４】
本発明において「中心円領域」の意味は、光学フィルタを後述すように回転させた際に、同心円領域で観察した時、色、光量又は拡散状態が変化しない部分（同心円領域）を意味し、図４のように必ずしも当該領域に投影レンズが配置されていることを必要としない。また、「円環領域」は、「中心円領域」を取り囲み、光学フィルタを回転させることで、フィルタと投影レンズ（投影レンズの集合した集合レンズ部と考えても良い）との位置関係で、当該環状領域で観察した時、色、光量又は拡散状態が変化する部分を意味する。
【００３５】
ＬＥＤ照明装置では、大きな光量を確保するため、複数のＬＥＤを使用する。このため、各ＬＥＤに対応する投影レンズ２１も複数配置される。本発明では、円環領域においては、投影レンズ２１を均一に分散させて配置するのではなく、図２及び４に示すように、２以上の所定数の投影レンズ２１を近接配置した集合レンズ部２２を、等間隔かつ離散的に複数配置している。一例として、図２及び図４では３つの投影レンズ２１を一つの集合レンズ部２２として、円環領域Ｃ２には、４つ配置している。
【００３６】
投影手段２は、ガラス又は透明樹脂を射出成型することで、図２及び図３に示すような複雑な形状のものを、一体的に成形することが可能である。当然、複数の投影レンズを別々に成形し、レンズ保持手段に組み込んで一体化することも可能である。
【００３７】
本発明に使用する投影手段２は、後述する光学フィルタと共働して色、光量又は拡散状態を調整することが可能となるように、円環領域Ｃ２においては、照明光が出射する部分と照明光が出射されない部分とを形成することが必要である。円環領域Ｃ２の全体の面積に対して、大半の照明光が出射する部分となる集合レンズ部２２（より厳密には、投影レンズ２１の投影面）の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲とすることが好ましい。
【００３８】
図２又は図４に示すように、中心円領域Ｃ１と円環領域Ｃ２とに、同じ集合レンズ部２２を近接して配置する場合は、集合レンズ部２２の半径が投影面全体の半径の１／３となる。そして、円環領域Ｃ２に４つの集合レンズ部２２を配置した場合には、集合レンズ部の面積の占める割合は円環領域の総面積の１／２に該当する。円環領域Ｃ２の総面積に対する、集合レンズ部の面積の占める割合が１／２を超えると、光学フィルタのフィルタ領域を、隣接する集合レンズ部の中間に位置させた場合に、フィルタ領域が集合レンズ部を覆う部分の面積が大きくなり過ぎてしまう。したがって、円環領域のＬＥＤ及びフィルタ領域を有効活用するためには当該割合が１／２以下となることが必要である。また、当該割合が１／４より低い場合には、円環領域Ｃ２の面積を有効活用して集合レンズ部２２が配置されず、大きな光量を得る際に不利となる。
【００３９】
ＬＥＤ１１から放射された光については、その大部分が集合レンズ部２２（投影レンズ２１）から出射する。本発明のＬＥＤ照明装置では、円環領域Ｃ２において、集合レンズ部２２のような照明光が出射する部分と、それ以外の部分とでは、光の放射量に格段の差があることが好ましい。このため、円環領域では、集合レンズ部全体から放出される総光量が、該集合レンズ部を除く領域から出射する総光量の２０倍以上あることが好ましい。
【００４０】
円環領域Ｃ２において集合レンズ部２２が配置されていない領域は、図２及び図３に示すように、拡散面２６とすることが好適である。拡散面２６を設けることによって、集合レンズ部以外の部分を透過する余分な光が照明方向（集合レンズ部から出射する光と同じ方向）に出射することを抑制でき、光学フィルタによる色や光量を調整する際の妨げとなることを防止することが出来る。拡散面は、シボ加工やフロスト加工等によって形成できる。
【００４１】
次に、本発明のＬＥＤ照明装置に用いる光学フィルタ３は、図１又は図５に示すように、投影手段２の投影面と略同一の形状の板状体で構成されている。板状体の所定場所には、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域３１（Ｆ１〜Ｆ２）が該板状体の表面に離散的に形成されている。フィルタ領域３１には、着色フィルタ、遮光フィルタ（透過光量調整フィルタ）又は拡散フィルタを配置することが可能である。また、逆に、フィルタ領域３１以外を着色、遮光（光量調整）又は拡散面とすることも可能である。
【００４２】
本発明のＬＥＤ照明装置に適用可能な各種のフィルタについて、図７乃至図１０を用いて説明する。図７は、光学フィルタを構成する板状体３２の両面に、フィルタ部分を形成したものである。図７（ｂ）は、図７（ａ）の一点鎖線Ｂ−Ｂ’における断面図である。
【００４３】
板状体３２の表面（図７（ｂ）の上側）には、離散的に形成された複数のフィルタ領域３１が設けられている。板状体３２の他の表面（図７（ｂ）の下側）には、全面に一様なフィルタ部分３４を形成している。フィルタ部分３４（Ｆ３）は、光学フィルタ３を透過する照射光の全体の色調（色温度等）を決定し、フィルタ領域３１（Ｆ２）は光学フィルタ３が回転することで、色調の変化に影響を与える。
【００４４】
当然、フィルタ領域３１とフィルタ部分３４とに使用するフィルタの色は各々異なっている。一方のフィルタ部分３４を全面にすることで、マスクパターンを形成・配置する工程を省略でき、製造工程の簡略化を図ることが可能である。なお、上述したフィルタは、色だけに限らず、光量や拡散状態を調整するものであっても良い。
【００４５】
図８は、光学フィルタとして、放射状にパターン形成されたフィルタを用いた例を示す。調光に寄与しない中心円領域３７と、その周囲にフィルタ領域３５と非フィルタ領域３６とを放射状に配置している。このような光学フィルタにより、フィルタ領域の配置パターンを単純化することができる。また、集合レンズ部の周辺から放射される光量が幾分多い場合には、図５や図７（ａ）のように集合レンズ部の形状に対応したフィルタ領域の形状よりも、色調の調整幅を広くすることが可能である。
【００４６】
中心円領域３７や非フィルタ領域３６には、フィルタ部を設けないだけでなく、必要なフィルタを別途配置することも可能である。また、図８では、中心円領域３７として、光学フィルタ３を回転しても、当該領域の色調等が変化しない部分を表示している。中心円領域３７は、単色のフィルタを形成するだけでなく、円環領域の放射状パターンと同じ法やパターンで形成することも可能である。
【００４７】
図９は、フィルタ領域で拡散状態を調整するため、微細な拡散レンズを多数配置したものを示す。図９（ｂ）は図９（ａ）の一点鎖線Ｃ−Ｃ'の断面図であり、拡散面３８には半球状の微小な拡散レンズが配置されている。拡散状態を調整する方法としては、微小な拡散レンズを配置する方法以外に、断面が鋸波形となるプリズム状態とすることも可能である。本発明における「拡散状態」は、光を拡げるだけでなく、特定方向に指向させるような場合も包含している。
【００４８】
図１０は、板状体３２の表面に形成したフィルタ領域３１に対して、板状体３２の裏面に、当該フィルタ領域以外の領域に特定のフィルタ部（３８，３９）を形成したものである。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の一点鎖線Ｄ−Ｄ’の断面図を示す。また、符号Ｏは、光学フィルタの中心点を示す。光学フィルタに、異なる色や、異なる光量、又は異なる拡散状態を備えたフィルタ領域を複数形成する場合には、板状体３２の表面側と裏面側に分けて、別々のフィルタを形成することも可能である。
【００４９】
光学フィルタ３は、投影手段２に対して回転調整可能に取り付けられている。一例として、図１に示すように、リング状弾性部材４を使用する場合には、投影手段２の鏡筒２５にリング状弾性部材４が嵌め込まれる係合溝２３を設け、鏡筒２５内に光学フィルタ３を収容し、リング状弾性部材４を係合溝２３に嵌め込むことで、投影手段２と光学フィルタとを一体化させることが可能となる。
【００５０】
投影手段２と光学フィルタ３とは、リング状弾性部材４を外すことで、容易に分離ができ、投影手段２と光学フィルタ３との相対的位置関係を変化（回転調整）することで、照明光の色、光量又は拡散状態を容易に調整できる。ただし、一旦設定した状態は容易に変化しないようにするため、両者の接触部分の少なくとも一部には、滑り止め加工を施すことが好ましい。例えば、図２又は図３のように、投影手段２の投影面の一部に、シリコンゴムなどの弾性材料を用いた突起５を設け、当該突起に光学フィルタ３を押し当てるよう固定することで、両者の位置ズレを抑制することが可能となる。当然、滑り止め加工は光学フィルタ側に形成することも、又は投影手段と光学フィルタの両方に形成することも可能である。さらに、投影手段の投影面と光学フィルタとの密着性を高め、投影面の所定の位置から出た照明光が光学フィルタの所定位置を通過するようするため、投影面の表面は平坦であることが好ましい。
【００５１】
また、投影手段２と光学フィルタ３との位置関係を簡単に識別できるようにするため、投影手段２と光学フィルタ３の各々に、目盛６１（図５参照）と指示マーク６（図２参照）を設けることも可能である。当然目盛６１には、数値等の文字を付加することも可能である。
【００５２】
ところで、ＬＥＤ１１は、駆動することで発熱する。このため、ＬＥＤ１１を安定的に冷却することが必要である。高出力のＬＥＤを用いる場合には、冷却ファンを使用する場合もあり、このような場合には、ＬＥＤを収容する投影手段２の一部にＬＥＤ冷却風用の通気口２４（図２参照）を設けている。そして、光学フィルタ３においても、ＬＥＤ冷却風用の通気口を確保するため、光学フィルタ３を構成する板状体の一部３３を切り欠く処理などを施すことで、貫通孔を形成している。
【００５３】
図６は、本発明のＬＥＤ照明装置における光学フィルタの使用例を示した図である。図６（ａ）は光学フィルタ３のフィルタ部３１と、集合レンズ部２２の位置を完全に重ね合わせた場合の図である。この場合、円環領域のＬＥＤから放射された光は１００％、フィルタ部を透過して出射されることになる。一方、図６（ｂ）は、光学フィルタの位置を図６（ａ）の位置から反時計方向に４５度回転させた使用例を示しており、この場合は、円環領域のＬＥＤから放射された光の大部分は、全てフィルタ部３１が形成されていない領域を透過する。
【００５４】
図６に示したＬＥＤ照明装置においては、円環領域のフィルタ領域３１を、隣接する集合レンズ部２２の中間に位置させた場合でも、フィルタ領域の一部は円環領域の集合レンズ部を覆う構造になっているが、集合レンズ部の面積や、配置する集合レンズ部の個数を変更することにより、フィルタ領域が円環領域の集合レンズ部を覆う部分の面積の最小値を増減させることが可能である。例えば図６のＬＥＤ照明装置において、より小さい投影レンズを用いる等集合レンズ部一つ一つの面積をより小さいものにしたり、集合レンズ部の面積は変えずとも集合レンズ部を配置する個数を３つ乃至は２つに減じたりすることで、フィルタ領域を、隣接する集合レンズ部の中間に位置させた場合に、フィルタ領域が円環領域の集合レンズ部を覆わない構造にすることも可能である。
【００５５】
当然、これとは逆に、集合レンズ部の面積を大きくしたり、集合レンズ部を配置する個数を増やしたりすることで、フィルタ領域が円環領域の集合レンズ部を覆う面積の最小値を増加させることも可能である。ただし、いずれの場合にも、円環領域のＬＥＤ及びフィルタ領域を有効活用したＬＥＤ照明装置を提供するために、円環領域の面積に対して集合レンズ部の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲に設定することが好適である。
【００５６】
そして、光学フィルタ３は、投影手段２に対して回転調整可能に配置されているため、光学フィルタ３を回転させて、図６（ａ）と図６（ｂ）の間の任意の位置に配置することができる。光学フィルタが回転固定された位置に応じて、フィルタ領域が集合レンズ部を覆う部分の面積が定まり、従って円環領域のＬＥＤから放射された光が集合レンズ部を透過して出射される量も定まるから、光学フィルタ３を投影手段２に対して回転させるだけで、所望の色、光量又は拡散状態の照明光を、簡易に得ることができる。
【００５７】
なお、図６（ａ）、図６（ｂ）いずれの場合においても、光学フィルタ３の配置角度に関わらず中心円領域においては、フィルタ領域が集合レンズ部を完全に覆っているため、中心円領域のＬＥＤから放射された光は、１００％集合レンズ部及び中心円領域のフィルタ領域を透過し、出射される。従って、円環領域のＬＥＤから放射された光をフィルタによって調整したような場合でも、照明光の光量を全体的に増加させ、光学フィルタの中心円領域にフィルタ領域を形成しない場合に比べて、ＬＥＤ照明装置から出射される光の演色性を高くすることができる。
【００５８】
ここで、単色のＬＥＤのみ用いた実施例として、３７００ＫのＬＥＤのみを用いた場合の色温度の調整方法について説明する。本実施例においては、光学フィルタのフィルタ領域として青色フィルタ又はオレンジ色のフィルタを用いて、光学フィルタの非フィルタ部として、ＬＥＤからの光の色及び光量を変化させずそのまま透過させる透明フィルタを用いた場合を説明する。まず、光学フィルタに青色フィルタを用いた場合、フィルタ領域がレンズ集合部を全て覆う、図６（ａ）の状態ではＬＥＤから放射される光は全て青色フィルタ領域を透過し、この出射光の色温度は５５００Ｋ程度になる。また、フィルタ領域が集合レンズ部を覆う部分が最小となる、図６（ｂ）の場合、中心円領域などＬＥＤからの光は２０％程度がフィルタ領域を通過することになり、４０００Ｋ程度の出射光が得られる。そして、光学フィルタ３を回転させることによって、出射光の色温度を、４０００Ｋと５５００Ｋの間で連続的に変化させることができる。
【００５９】
そして、光学フィルタのフィルタ領域にオレンジ色のフィルタを用いた場合は、図６（ａ）の場合２７００Ｋ程度、図６（ｂ）の場合３５００Ｋ程度の出射光を得られるから、出射光の色温度を２７００Ｋと３５００Ｋの間で連続的に変化させることができる。
【００６０】
また、単色のＬＥＤのみではなく、複数の、色温度が異なるＬＥＤを組み合わせ、一つの集合レンズ部を形成するような場合には、ＬＥＤから放射される光の全体の色温度を予め調整できる。さらに、上述した光学フィルタの回転機能及びフィルタリング機能を利用して、フィルタ領域によって所定の色温度のＬＥＤからの光のみを透過させたり、遮光したりすることで、所望の色の出射光を容易に得ることができる。
【００６１】
なお、複数の色温度のＬＥＤを組み合わせる場合には、種々の色温度のＬＥＤが使用可能であるが、一例としては、３０００Ｋと４０００ＫのＬＥＤを組み合わせて使用し、オレンジ色のフィルタで約２７００Ｋ〜３５００Ｋの間で連続的に色温度を変化させたり、また青色のフィルタで約４０００Ｋ〜５５００Ｋの間で連続的に色温度を変化させることも可能である。
【００６２】
以上、本発明の一例を図面を用いて説明したが、本発明の実施例は当然これらに限定されるものではなく、ＬＥＤの配置数や選択色温度、集合レンズのサイズや配置数等は、その使用の目的に応じて適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、本発明によれば、照明装置で商品を照らす際にその目的に応じて、煩雑な操作を要さず、簡易に、しかも連続的に色、光量又は拡散状態を調整することのできるＬＥＤ照明装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１ ＬＥＤ設置基板
２ 投影手段
３ 光学フィルタ
４ リング状弾性部材
５ 突起
６ 指示マーク
１１ ＬＥＤ
２１ 投影レンズ
２２ 集合レンズ部
２３ 係合溝
２４ 貫通孔
２５ 鏡筒
２６ 拡散面
３１ フィルタ部
３２ 板状体
３３ 切欠き
６１ 目盛
２１１ 側面
２１２ 凹凸
Ｃ１ 中心円領域
Ｃ２ 円環領域
Ｆ１、Ｆ２ フィルタ領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置に関し、特に、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）及び各ＬＥＤに対応した投影レンズを一体的に備えた投影手段と、該投影手段の投影面に配置される光学フィルタとを有するＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱電球や蛍光灯といった従来の照明装置に比べて消費電力が少なく、製品寿命も長いＬＥＤ（発光ダイオード）が注目されており、ＬＥＤ照明装置として実用化が進められている。
【０００３】
ＬＥＤ照明装置においても、照明装置に対する多様なニーズに応えることが必要であり、具体的には、スーパーマーケットやデパートなどの展示商品に合せて照明の色や光量、光束の拡がり（拡散状態）を調整することが求められる。しかも、商品毎に複数種類の照明装置を使い分けるのではなく、共通の照明装置で一部を交換・調整することで、容易に対応可能とすることが期待されている。
【０００４】
ＬＥＤ照明装置としては、例えば特許文献１のようなものが挙げられる。特許文献１では、照明装置の光源に４個のＬＥＤを使用し、そのＬＥＤが発した光を制御するためのレンズを４個備えている。しかしながら、このようなＬＥＤ照明装置においてその光の色や光量等を調整するには、用途に合わせてその都度フィルタを変更するか、ＬＥＤ自体を取り換える必要がある。
【０００５】
そして、フィルタ等を使用することによりＬＥＤの色を変えることのできる照明器具としては、例えば特許文献２に、基板に少なくとも一つのダイオードが取り付けられている発光ダイオード組立体と、該組立体の第一の位置及び第二の位置に対応する第一の蛍光体層及び第二の蛍光体層を備え、蛍光体層の位置を変えることによってＬＥＤから出射される光の色を変える照明器具が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３では、ＬＥＤ素子が実装された基板と、各ＬＥＤに対応するレンズ部が一体に形成されたレンズ体と、該ＬＥＤと該レンズ部との間に配置されるフィルタとを用いて、光の色を変えることのできるＬＥＤ照明器具が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献２及び３に記載の照明器具では、ＬＥＤから出射される光の色を、段階的又は離散的にしか変えることができず、微妙な色合いを表現することができない。また、光量や拡散状態まで調節することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１４６８４１号公報
【特許文献２】特開２００９−２３１２２７号公報
【特許文献３】特開２００２−３０４９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、上述の問題を解消し、煩雑な操作を要さず、簡易に、しかも連続的に色、光量又は拡散状態を調整することのできるＬＥＤ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数のＬＥＤと、該ＬＥＤ毎に対応する投影レンズを一体的に保持した投影手段と、該投影手段の投影面側に配置される光学フィルタとを有するＬＥＤ照明装置において、該投影手段の投影面の形状が円形状の平坦面であり、該投影面は、中心円領域とそれを取り囲む円環領域とを有し、該円環領域には、２以上の所定数の投影レンズを近接配置した集合レンズ部を、等間隔かつ離散的に複数配置し、該円環領域の面積に対して該集合レンズ部の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲であり、該ＬＥＤから放射された光は、該集合レンズ部から出射する総光量が、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域から出射する総光量の２０倍以上であり、該光学フィルタは、該投影手段の投影面と略同一の形状の板状体であり、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が該板状体の表面に離散的に形成され、かつ該板状体の固定位置が該投影手段に対して回転調整可能に構成され、該フィルタ領域の形状は、該集合レンズ部を覆うよう構成され、かつ該フィルタ領域が隣接する集合レンズ部の中間に位置する場合には、該フィルタ領域が該集合レンズ部を覆う部分を最小化するよう構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段は、該中心円領域に複数の投影レンズを近接配置し、該光学フィルタの該中心円領域には、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置において、該板状体の他の表面には、該フィルタ領域に対応する領域以外の領域、又は全面に、色、光量又は拡散状態を調整する他のフィルタが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のＬＥＤ照明装置において、該光学フィルタは、色を調整するフィルタであり、該板状体の表面に形成するフィルタと、該板状体の他の表面に形成する他のフィルタとは、透過波長特性が異なることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該光学フィルタは、色又は光量を調整するフィルタであり、該投影手段の該投影面は、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域は、拡散面とすることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該集合レンズ部に対応する前記所定数のＬＥＤは、色温度が異なるＬＥＤを組み合わせて用いることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段と該光学フィルタには、両者の位置関係を定めるための目盛と指示マークが、各々に形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段と該光学フィルタとの接触部分の少なくとも一部には、滑り止め加工が施されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１８】
請求項９に係る発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段は、該光学フィルタの外周に沿って突出した鏡筒部を有する一体型成形品であり、該光学フィルタは、該鏡筒内に嵌め込まれ、該鏡筒の内周部に係合するリング状弾性部材で該投影手段に固定されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【００１９】
請求項１０に係る発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段及び該光学フィルタには、該ＬＥＤ側と装置外を連通する貫通孔が形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明により、ＬＥＤ照明装置には、投影手段の投影面の形状が円形状の平坦面であり、該投影面は、中心円領域とそれを取り囲む円環領域とを有し、該円環領域には、２以上の所定数の投影レンズを近接配置した集合レンズ部を、等間隔かつ離散的に複数配置し、該円環領域の面積に対して該集合レンズ部の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲であり、該ＬＥＤから放射された光は、該集合レンズ部から出射する総光量が、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域から出射する総光量の２０倍以上であり、該光学フィルタは、該投影手段の投影面と略同一の形状の板状体であり、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が該板状体の表面に離散的に形成され、かつ該板状体の固定位置が該投影手段に対して回転調整可能に構成され、該フィルタ領域の形状は、該集合レンズ部を覆うよう構成され、かつ該フィルタ領域が隣接する集合レンズ部の中間に位置する場合には、該フィルタ領域が該集合レンズ部を覆う部分を最小化するよう構成されているため、煩雑な操作を要さず簡易に、しかも連続的に照明装置から放射される光の色、光量又は拡散状態を調整することができる。
【００２１】
請求項２に係る発明により、ＬＥＤ照明装置該投影手段は、中心円領域に複数の投影レンズを近接配置し、光学フィルタの中心円領域には、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が形成されているため、フィルタで調整された照明光の光量を全体的に増加させ、光学フィルタの中心円領域にフィルタ領域を形成しない場合に比べて、ＬＥＤ照明装置から出射される光の演色性等を高くすることができる。
【００２２】
請求項３に係る発明により、板状体の他の表面には、フィルタ領域に対応する領域以外の領域、又は全面に、色、光量又は拡散状態を調整する他のフィルタが形成されているため、板状体の両面を使用して異なる色、光量又は拡散状態を実現できるため、より多様な照明光の調整を可能にすることができる。また、異なるフィルタ隣接配置する際に、板状体の片面のみを使用する場合と比較し、フィルタの製造工程を簡略化することが可能となる。
【００２３】
請求項４に係る発明により、光学フィルタは、色を調整するフィルタであり、板状体の表面に形成するフィルタと、該板状体の他の表面に形成する他のフィルタとは、透過波長特性が異なるため、照明光全体をＬＥＤから放射された光とは異なる色調（色温度等）の範囲で変化させることが可能となる。
【００２４】
請求項５に係る発明により、光学フィルタは、色又は光量を調整するフィルタであり、投影手段の投影面は、円環領域で集合レンズを除く領域は、拡散面とするため、ＬＥＤから放射された光が集合レンズ部以外を透過しても、当該拡散面で散乱されるため、集合レンズ部以外を透過して放射される光の光量を少なくしたり、集合レンズ部以外を透過する光を拡散し、照明状態が集合レンズ部を透過する光の影響を受け易くすることができる。
【００２５】
請求項６に係る発明により、集合レンズ部に対応する所定数のＬＥＤは、色温度が異なるＬＥＤを組み合わせて用いるため、ＬＥＤから放射される全体の色温度が予め調整でき、さらに、フィルタの構成と相俟って、より多様な照明光を得ることが可能となる。
【００２６】
請求項７に係る発明により、投影手段と光学フィルタには、両者の位置関係を定めるための目盛と指示マークが、各々に形成されているため、所望の色温度又は光量、あるいは拡散状態の光に、容易に調整することができる。
【００２７】
請求項８に係る発明により、投影手段と光学フィルタとの接触部分の少なくとも一部には、滑り止め加工が施されているため、ＬＥＤ照明装置を、所定の色温度又は光量、あるいは拡散状態の光に設定した後に搬送等を行っても、光学フィルタと投影手段との相対的な位置がずれるのを防ぐことができる。
【００２８】
請求項９に係る発明により、投影手段は、光学フィルタの外周に沿って突出した鏡筒部を有する一体型成形品であり、光学フィルタは、鏡筒内に嵌め込まれ、鏡筒の内周部に係合するリング状弾性部材で投影手段に固定されているため、光学フィルタと投影手段とを容易に一体化することが可能であり、光学フィルタを設けたＬＥＤ照明装置を容易に提供することが可能となる。
【００２９】
請求項１０に係る発明により、投影手段及び光学フィルタには、ＬＥＤ側と装置外を連通する貫通孔が形成されているため、ＬＥＤを冷却した空気をＬＥＤ照明装置外に容易に導出することが可能となり、ＬＥＤを効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明装置の構成部品の分解図である。
【図２】本発明のＬＥＤ照明装置に使用される投影手段の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’の断面図である。
【図４】図２における投影手段を用いて、「中心円領域」と「円環領域」とを説明する図である。
【図５】本発明のＬＥＤ照明装置に使用される光学フィルタの一例を説明する図である。
【図６】本発明のＬＥＤ照明装置における、投影手段と光学フィルタとの配置関係を説明する図である。
【図７】光学フィルタを形成する板状体の両面にフィルタを形成する例を説明する図である。
【図８】光学フィルタに放射状のフィルタを形成する例を説明する図である。
【図９】光学フィルタに拡散状態を調整するフィルタを形成する例を説明する図である。
【図１０】光学フィルタに、フィルタ領域に対応する領域以外の領域にフィルタを形成する例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係るＬＥＤ照明装置について、好適例を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明のＬＥＤ照明装置の一例を示す、構成部品の分解図である。図１のＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１１を配置固定したＬＥＤ設置基板１、投影レンズ２１を有する投影手段２、光学フィルタ３、及び光学フィルタ３を投影手段２に固定するリング状弾性部材４から構成される。ＬＥＤ設置基板１にはＬＥＤ１１を駆動するための配線等が設けられるが、図面では省略されている。
【００３２】
投影手段２は、図２に平面図を示しており、図３に図２における一点鎖線Ａ−Ａ’における断面図を示している。図３に示すように、ＬＥＤ（１１）毎に対応する投影レンズ２１が設けられている。投影レンズ２１は、側面２１１の形状や投影面側の凹凸２１２など利用して、投影レンズの底面側の孔に収容したＬＥＤ１１から放射される光を、図３の上側方向に指向させるよう構成されている。
【００３３】
本発明に使用される投影手段の特徴は、複数の投影レンズ２１を一体的に保持するよう構成されていることである。特に、投影レンズ２１の配置は、図２に一例を示すように、特徴的な配置をしている。図４に示すように、投影手段２の投影面の形状が円形状の平坦面であり、該投影面は、中心円領域Ｃ１とそれを取り囲む円環領域Ｃ２とに区分けされる。投影面の平坦さについては、後述するように光学フィルタを近接配置することが可能な程度に平坦であれば良く、若干の凹凸形状は十分に許容される。
【００３４】
本発明において「中心円領域」の意味は、光学フィルタを後述すように回転させた際に、同心円領域で観察した時、色、光量又は拡散状態が変化しない部分（同心円領域）を意味し、図４のように必ずしも当該領域に投影レンズが配置されていることを必要としない。また、「円環領域」は、「中心円領域」を取り囲み、光学フィルタを回転させることで、フィルタと投影レンズ（投影レンズの集合した集合レンズ部と考えても良い）との位置関係で、当該環状領域で観察した時、色、光量又は拡散状態が変化する部分を意味する。
【００３５】
ＬＥＤ照明装置では、大きな光量を確保するため、複数のＬＥＤを使用する。このため、各ＬＥＤに対応する投影レンズ２１も複数配置される。本発明では、円環領域においては、投影レンズ２１を均一に分散させて配置するのではなく、図２及び４に示すように、２以上の所定数の投影レンズ２１を近接配置した集合レンズ部２２を、等間隔かつ離散的に複数配置している。一例として、図２及び図４では３つの投影レンズ２１を一つの集合レンズ部２２として、円環領域Ｃ２には、４つ配置している。
【００３６】
投影手段２は、ガラス又は透明樹脂を射出成型することで、図２及び図３に示すような複雑な形状のものを、一体的に成形することが可能である。当然、複数の投影レンズを別々に成形し、レンズ保持手段に組み込んで一体化することも可能である。
【００３７】
本発明に使用する投影手段２は、後述する光学フィルタと共働して色、光量又は拡散状態を調整することが可能となるように、円環領域Ｃ２においては、照明光が出射する部分と照明光が出射されない部分とを形成することが必要である。円環領域Ｃ２の全体の面積に対して、大半の照明光が出射する部分となる集合レンズ部２２（より厳密には、投影レンズ２１の投影面）の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲とすることが好ましい。
【００３８】
図２又は図４に示すように、中心円領域Ｃ１と円環領域Ｃ２とに、同じ集合レンズ部２２を近接して配置する場合は、集合レンズ部２２の半径が投影面全体の半径の１／３となる。そして、円環領域Ｃ２に４つの集合レンズ部２２を配置した場合には、集合レンズ部の面積の占める割合は円環領域の総面積の１／２に該当する。円環領域Ｃ２の総面積に対する、集合レンズ部の面積の占める割合が１／２を超えると、光学フィルタのフィルタ領域を、隣接する集合レンズ部の中間に位置させた場合に、フィルタ領域が集合レンズ部を覆う部分の面積が大きくなり過ぎてしまう。したがって、円環領域のＬＥＤ及びフィルタ領域を有効活用するためには当該割合が１／２以下となることが必要である。また、当該割合が１／４より低い場合には、円環領域Ｃ２の面積を有効活用して集合レンズ部２２が配置されず、大きな光量を得る際に不利となる。
【００３９】
ＬＥＤ１１から放射された光については、その大部分が集合レンズ部２２（投影レンズ２１）から出射する。本発明のＬＥＤ照明装置では、円環領域Ｃ２において、集合レンズ部２２のような照明光が出射する部分と、それ以外の部分とでは、光の放射量に格段の差があることが好ましい。このため、円環領域では、集合レンズ部全体から放出される総光量が、該集合レンズ部を除く領域から出射する総光量の２０倍以上あることが好ましい。
【００４０】
円環領域Ｃ２において集合レンズ部２２が配置されていない領域は、図２及び図３に示すように、拡散面２６とすることが好適である。拡散面２６を設けることによって、集合レンズ部以外の部分を透過する余分な光が照明方向（集合レンズ部から出射する光と同じ方向）に出射することを抑制でき、光学フィルタによる色や光量を調整する際の妨げとなることを防止することが出来る。拡散面は、シボ加工やフロスト加工等によって形成できる。
【００４１】
次に、本発明のＬＥＤ照明装置に用いる光学フィルタ３は、図１又は図５に示すように、投影手段２の投影面と略同一の形状の板状体で構成されている。板状体の所定場所には、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域３１（Ｆ１〜Ｆ２）が該板状体の表面に離散的に形成されている。フィルタ領域３１には、着色フィルタ、遮光フィルタ（透過光量調整フィルタ）又は拡散フィルタを配置することが可能である。また、逆に、フィルタ領域３１以外を着色、遮光（光量調整）又は拡散面とすることも可能である。
【００４２】
本発明のＬＥＤ照明装置に適用可能な各種のフィルタについて、図７乃至図１０を用いて説明する。図７は、光学フィルタを構成する板状体３２の両面に、フィルタ部分を形成したものである。図７（ｂ）は、図７（ａ）の一点鎖線Ｂ−Ｂ’における断面図である。
【００４３】
板状体３２の表面（図７（ｂ）の上側）には、離散的に形成された複数のフィルタ領域３１が設けられている。板状体３２の他の表面（図７（ｂ）の下側）には、全面に一様なフィルタ部分３４を形成している。フィルタ部分３４（Ｆ３）は、光学フィルタ３を透過する照射光の全体の色調（色温度等）を決定し、フィルタ領域３１（Ｆ２）は光学フィルタ３が回転することで、色調の変化に影響を与える。
【００４４】
当然、フィルタ領域３１とフィルタ部分３４とに使用するフィルタの色は各々異なっている。一方のフィルタ部分３４を全面にすることで、マスクパターンを形成・配置する工程を省略でき、製造工程の簡略化を図ることが可能である。なお、上述したフィルタは、色だけに限らず、光量や拡散状態を調整するものであっても良い。
【００４５】
図８は、光学フィルタとして、放射状にパターン形成されたフィルタを用いた例を示す。調光に寄与しない中心円領域３７と、その周囲にフィルタ領域３５と非フィルタ領域３６とを放射状に配置している。このような光学フィルタにより、フィルタ領域の配置パターンを単純化することができる。また、集合レンズ部の周辺から放射される光量が幾分多い場合には、図５や図７（ａ）のように集合レンズ部の形状に対応したフィルタ領域の形状よりも、色調の調整幅を広くすることが可能である。
【００４６】
中心円領域３７や非フィルタ領域３６には、フィルタ部を設けないだけでなく、必要なフィルタを別途配置することも可能である。また、図８では、中心円領域３７として、光学フィルタ３を回転しても、当該領域の色調等が変化しない部分を表示している。中心円領域３７は、単色のフィルタを形成するだけでなく、円環領域の放射状パターンと同じ法やパターンで形成することも可能である。
【００４７】
図９は、フィルタ領域で拡散状態を調整するため、微細な拡散レンズを多数配置したものを示す。図９（ｂ）は図９（ａ）の一点鎖線Ｃ−Ｃ'の断面図であり、拡散面３８には半球状の微小な拡散レンズが配置されている。拡散状態を調整する方法としては、微小な拡散レンズを配置する方法以外に、断面が鋸波形となるプリズム状態とすることも可能である。本発明における「拡散状態」は、光を拡げるだけでなく、特定方向に指向させるような場合も包含している。
【００４８】
図１０は、板状体３２の表面に形成したフィルタ領域３１に対して、板状体３２の裏面に、当該フィルタ領域以外の領域に特定のフィルタ部（３８，３９）を形成したものである。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の一点鎖線Ｄ−Ｄ’の断面図を示す。また、符号Ｏは、光学フィルタの中心点を示す。光学フィルタに、異なる色や、異なる光量、又は異なる拡散状態を備えたフィルタ領域を複数形成する場合には、板状体３２の表面側と裏面側に分けて、別々のフィルタを形成することも可能である。
【００４９】
光学フィルタ３は、投影手段２に対して回転調整可能に取り付けられている。一例として、図１に示すように、リング状弾性部材４を使用する場合には、投影手段２の鏡筒２５にリング状弾性部材４が嵌め込まれる係合溝２３を設け、鏡筒２５内に光学フィルタ３を収容し、リング状弾性部材４を係合溝２３に嵌め込むことで、投影手段２と光学フィルタとを一体化させることが可能となる。
【００５０】
投影手段２と光学フィルタ３とは、リング状弾性部材４を外すことで、容易に分離ができ、投影手段２と光学フィルタ３との相対的位置関係を変化（回転調整）することで、照明光の色、光量又は拡散状態を容易に調整できる。ただし、一旦設定した状態は容易に変化しないようにするため、両者の接触部分の少なくとも一部には、滑り止め加工を施すことが好ましい。例えば、図２又は図３のように、投影手段２の投影面の一部に、シリコンゴムなどの弾性材料を用いた突起５を設け、当該突起に光学フィルタ３を押し当てるよう固定することで、両者の位置ズレを抑制することが可能となる。当然、滑り止め加工は光学フィルタ側に形成することも、又は投影手段と光学フィルタの両方に形成することも可能である。さらに、投影手段の投影面と光学フィルタとの密着性を高め、投影面の所定の位置から出た照明光が光学フィルタの所定位置を通過するようするため、投影面の表面は平坦であることが好ましい。
【００５１】
また、投影手段２と光学フィルタ３との位置関係を簡単に識別できるようにするため、投影手段２と光学フィルタ３の各々に、目盛６１（図５参照）と指示マーク６（図２参照）を設けることも可能である。当然目盛６１には、数値等の文字を付加することも可能である。
【００５２】
ところで、ＬＥＤ１１は、駆動することで発熱する。このため、ＬＥＤ１１を安定的に冷却することが必要である。高出力のＬＥＤを用いる場合には、冷却ファンを使用する場合もあり、このような場合には、ＬＥＤを収容する投影手段２の一部にＬＥＤ冷却風用の通気口２４（図２参照）を設けている。そして、光学フィルタ３においても、ＬＥＤ冷却風用の通気口を確保するため、光学フィルタ３を構成する板状体の一部３３を切り欠く処理などを施すことで、貫通孔を形成している。
【００５３】
図６は、本発明のＬＥＤ照明装置における光学フィルタの使用例を示した図である。図６（ａ）は光学フィルタ３のフィルタ部３１と、集合レンズ部２２の位置を完全に重ね合わせた場合の図である。この場合、円環領域のＬＥＤから放射された光は１００％、フィルタ部を透過して出射されることになる。一方、図６（ｂ）は、光学フィルタの位置を図６（ａ）の位置から反時計方向に４５度回転させた使用例を示しており、この場合は、円環領域のＬＥＤから放射された光の大部分は、全てフィルタ部３１が形成されていない領域を透過する。
【００５４】
図６に示したＬＥＤ照明装置においては、円環領域のフィルタ領域３１を、隣接する集合レンズ部２２の中間に位置させた場合でも、フィルタ領域の一部は円環領域の集合レンズ部を覆う構造になっているが、集合レンズ部の面積や、配置する集合レンズ部の個数を変更することにより、フィルタ領域が円環領域の集合レンズ部を覆う部分の面積の最小値を増減させることが可能である。例えば図６のＬＥＤ照明装置において、より小さい投影レンズを用いる等集合レンズ部一つ一つの面積をより小さいものにしたり、集合レンズ部の面積は変えずとも集合レンズ部を配置する個数を３つ乃至は２つに減じたりすることで、フィルタ領域を、隣接する集合レンズ部の中間に位置させた場合に、フィルタ領域が円環領域の集合レンズ部を覆わない構造にすることも可能である。
【００５５】
当然、これとは逆に、集合レンズ部の面積を大きくしたり、集合レンズ部を配置する個数を増やしたりすることで、フィルタ領域が円環領域の集合レンズ部を覆う面積の最小値を増加させることも可能である。ただし、いずれの場合にも、円環領域のＬＥＤ及びフィルタ領域を有効活用したＬＥＤ照明装置を提供するために、円環領域の面積に対して集合レンズ部の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲に設定することが好適である。
【００５６】
そして、光学フィルタ３は、投影手段２に対して回転調整可能に配置されているため、光学フィルタ３を回転させて、図６（ａ）と図６（ｂ）の間の任意の位置に配置することができる。光学フィルタが回転固定された位置に応じて、フィルタ領域が集合レンズ部を覆う部分の面積が定まり、従って円環領域のＬＥＤから放射された光が集合レンズ部を透過して出射される量も定まるから、光学フィルタ３を投影手段２に対して回転させるだけで、所望の色、光量又は拡散状態の照明光を、簡易に得ることができる。
【００５７】
なお、図６（ａ）、図６（ｂ）いずれの場合においても、光学フィルタ３の配置角度に関わらず中心円領域においては、フィルタ領域が集合レンズ部を完全に覆っているため、中心円領域のＬＥＤから放射された光は、１００％集合レンズ部及び中心円領域のフィルタ領域を透過し、出射される。従って、円環領域のＬＥＤから放射された光をフィルタによって調整したような場合でも、照明光の光量を全体的に増加させ、光学フィルタの中心円領域にフィルタ領域を形成しない場合に比べて、ＬＥＤ照明装置から出射される光の演色性を高くすることができる。
【００５８】
ここで、単色のＬＥＤのみ用いた実施例として、３７００ＫのＬＥＤのみを用いた場合の色温度の調整方法について説明する。本実施例においては、光学フィルタのフィルタ領域として青色フィルタ又はオレンジ色のフィルタを用いて、光学フィルタの非フィルタ部として、ＬＥＤからの光の色及び光量を変化させずそのまま透過させる透明フィルタを用いた場合を説明する。まず、光学フィルタに青色フィルタを用いた場合、フィルタ領域がレンズ集合部を全て覆う、図６（ａ）の状態ではＬＥＤから放射される光は全て青色フィルタ領域を透過し、この出射光の色温度は５５００Ｋ程度になる。また、フィルタ領域が集合レンズ部を覆う部分が最小となる、図６（ｂ）の場合、中心円領域などＬＥＤからの光は２０％程度がフィルタ領域を通過することになり、４０００Ｋ程度の出射光が得られる。そして、光学フィルタ３を回転させることによって、出射光の色温度を、４０００Ｋと５５００Ｋの間で連続的に変化させることができる。
【００５９】
そして、光学フィルタのフィルタ領域にオレンジ色のフィルタを用いた場合は、図６（ａ）の場合２７００Ｋ程度、図６（ｂ）の場合３５００Ｋ程度の出射光を得られるから、出射光の色温度を２７００Ｋと３５００Ｋの間で連続的に変化させることができる。
【００６０】
また、単色のＬＥＤのみではなく、複数の、色温度が異なるＬＥＤを組み合わせ、一つの集合レンズ部を形成するような場合には、ＬＥＤから放射される光の全体の色温度を予め調整できる。さらに、上述した光学フィルタの回転機能及びフィルタリング機能を利用して、フィルタ領域によって所定の色温度のＬＥＤからの光のみを透過させたり、遮光したりすることで、所望の色の出射光を容易に得ることができる。
【００６１】
なお、複数の色温度のＬＥＤを組み合わせる場合には、種々の色温度のＬＥＤが使用可能であるが、一例としては、３０００Ｋと４０００ＫのＬＥＤを組み合わせて使用し、オレンジ色のフィルタで約２７００Ｋ〜３５００Ｋの間で連続的に色温度を変化させたり、また青色のフィルタで約４０００Ｋ〜５５００Ｋの間で連続的に色温度を変化させることも可能である。
【００６２】
以上、本発明の一例を図面を用いて説明したが、本発明の実施例は当然これらに限定されるものではなく、ＬＥＤの配置数や選択色温度、集合レンズのサイズや配置数等は、その使用の目的に応じて適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、本発明によれば、照明装置で商品を照らす際にその目的に応じて、煩雑な操作を要さず、簡易に、しかも連続的に色、光量又は拡散状態を調整することのできるＬＥＤ照明装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１ ＬＥＤ設置基板
２ 投影手段
３ 光学フィルタ
４ リング状弾性部材
５ 突起
６ 指示マーク
１１ ＬＥＤ
２１ 投影レンズ
２２ 集合レンズ部
２３ 係合溝
２４ 貫通孔
２５ 鏡筒
２６ 拡散面
３１ フィルタ部
３２ 板状体
３３ 切欠き
６１ 目盛
２１１ 側面
２１２ 凹凸
Ｃ１ 中心円領域
Ｃ２ 円環領域
Ｆ１、Ｆ２ フィルタ領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤと、該ＬＥＤ毎に対応する投影レンズを一体的に保持した投影手段と、該投影手段の投影面側に配置される光学フィルタとを有するＬＥＤ照明装置において、
該投影手段の投影面の形状が円形状の平坦面であり、該投影面は、中心円領域とそれを取り囲む円環領域とを有し、
該円環領域には、２以上の所定数の投影レンズを近接配置した集合レンズ部を、等間隔かつ離散的に複数配置し、
該円環領域の面積に対して該集合レンズ部の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲であり、
該ＬＥＤから放射された光は、該集合レンズ部から出射する総光量が、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域から出射する総光量の２０倍以上であり、
該光学フィルタは、該投影手段の投影面と略同一の形状の板状体であり、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が該板状体の表面に離散的に形成され、かつ該板状体の固定位置が該投影手段に対して回転調整可能に構成され、
該フィルタ領域の形状は、該集合レンズ部を覆うよう構成され、かつ該フィルタ領域が隣接する集合レンズ部の中間に位置する場合には、該フィルタ領域が該集合レンズ部を覆う部分を最小化するよう構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段は、該中心円領域に複数の投影レンズを近接配置し、該光学フィルタの該中心円領域には、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置において、該板状体の他の表面には、該フィルタ領域に対応する領域以外の領域、又は全面に、色、光量又は拡散状態を調整する他のフィルタが形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＬＥＤ照明装置において、該光学フィルタは、色を調整するフィルタであり、該板状体の表面に形成するフィルタと、該板状体の他の表面に形成する他のフィルタとは、透過波長特性が異なることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該光学フィルタは、色又は光量を調整するフィルタであり、該投影手段の該投影面は、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域は、拡散面とすることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該集合レンズ部に対応する前記所定数のＬＥＤは、色温度が異なるＬＥＤを組み合わせて用いることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段と該光学フィルタには、両者の位置関係を定めるための目盛と指示マークが、各々に形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段と該光学フィルタとの接触部分の少なくとも一部には、滑り止め加工が施されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段は、該光学フィルタの外周に沿って突出した鏡筒部を有する一体型成形品であり、該光学フィルタは、該鏡筒内に嵌め込まれ、該鏡筒の内周部に係合するリング状弾性部材で該投影手段に固定されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、
該投影手段及び該光学フィルタには、該ＬＥＤ側と装置外を連通する貫通孔が形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１】
複数のＬＥＤと、該ＬＥＤ毎に対応する投影レンズを一体的に保持した投影手段と、該投影手段の投影面側に配置される光学フィルタとを有するＬＥＤ照明装置において、
該投影手段の投影面の形状が円形状の平坦面であり、該投影面は、中心円領域とそれを取り囲む円環領域とを有し、
該円環領域には、２以上の所定数の投影レンズを近接配置した集合レンズ部を、等間隔かつ離散的に複数配置し、
該円環領域の面積に対して該集合レンズ部の総面積が占める割合は、１／２〜１／４の範囲であり、
該ＬＥＤから放射された光は、該集合レンズ部から出射する総光量が、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域から出射する総光量の２０倍以上であり、
該光学フィルタは、該投影手段の投影面と略同一の形状の板状体であり、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が該板状体の表面に離散的に形成され、かつ該板状体の固定位置が該投影手段に対して回転調整可能に構成され、
該フィルタ領域の形状は、該集合レンズ部を覆うよう構成され、かつ該フィルタ領域が隣接する集合レンズ部の中間に位置する場合には、該フィルタ領域が該集合レンズ部を覆う部分を最小化するよう構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段は、該中心円領域に複数の投影レンズを近接配置し、該光学フィルタの該中心円領域には、色、光量又は拡散状態を調整するフィルタ領域が形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置において、該板状体の他の表面には、該フィルタ領域に対応する領域以外の領域、又は全面に、色、光量又は拡散状態を調整する他のフィルタが形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＬＥＤ照明装置において、該光学フィルタは、色を調整するフィルタであり、該板状体の表面に形成するフィルタと、該板状体の他の表面に形成する他のフィルタとは、透過波長特性が異なることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該光学フィルタは、色又は光量を調整するフィルタであり、該投影手段の該投影面は、該円環領域で該集合レンズ部を除く領域は、拡散面とすることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該集合レンズ部に対応する前記所定数のＬＥＤは、色温度が異なるＬＥＤを組み合わせて用いることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段と該光学フィルタには、両者の位置関係を定めるための目盛と指示マークが、各々に形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段と該光学フィルタとの接触部分の少なくとも一部には、滑り止め加工が施されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、該投影手段は、該光学フィルタの外周に沿って突出した鏡筒部を有する一体型成形品であり、該光学フィルタは、該鏡筒内に嵌め込まれ、該鏡筒の内周部に係合するリング状弾性部材で該投影手段に固定されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置において、
該投影手段及び該光学フィルタには、該ＬＥＤ側と装置外を連通する貫通孔が形成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３４７９４（Ｐ２０１２−２３４７９４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−６５９１（Ｐ２０１２−６５９１）
【出願日】平成２４年１月１６日（２０１２．１．１６）
【出願人】（５９７０９４０２０）株式会社岡村電産 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１６日（２０１２．１．１６）
【出願人】（５９７０９４０２０）株式会社岡村電産 (2)
【Ｆターム（参考）】
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