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発明の名称 照明器具
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−59208(P2007−59208A)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
出願番号 特願2005−243093(P2005−243093)
出願日 平成17年8月24日(2005.8.24)
代理人 【識別番号】100087767
【弁理士】
【氏名又は名称】西川 惠清
発明者 関井 広行 / 川南 博生
要約 課題
色むらを少なくした照明器具を提供する。

解決手段
照明器具は、発光色が互いに異なる複数種類のLEDモジュール1R,1G,1Bと、主表面2aに複数種類のLEDモジュール1R,1G,1Bが実装された取付基板2と、取付基板2の主表面2aに対して略垂直となるように回転軸3aが取付基板2の略中央に連結され、回転軸3aの周りに取付基板2を回転させるモータ3とを備える。複数種類のLEDモジュール1R,1G,1Bは、取付基板2の主表面2aにおいて、回転軸3aを中心とする複数の同心円の円周上にそれぞれ配置されており、モータ3が取付基板2を回転させることによって、各同心円上に配置されたLEDモジュール1R,1G,1Bの発光色が人の目の残像現象によって混色され、照射面の色むらが低減される。
特許請求の範囲
【請求項1】
発光色が互いに異なる複数種類の発光素子と、主表面に前記複数種類の発光素子が実装された基板と、当該基板を主表面に対して略垂直な方向を回転軸として回転させる回転手段とを備え、前記複数種類の発光素子が、前記基板の主表面において前記回転軸を中心とする円周上に配置されたことを特徴とする照明器具。
【請求項2】
前記複数種類の発光素子は前記回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ配置されており、各円周上に配置される複数種類の発光素子は、各種類の発光素子の比率が略同じ比率となるように配置されたことを特徴とする請求項1記載の照明器具。
【請求項3】
前記基板の主表面に対向させて、前記発光素子の光を拡散させる光学部品を配置したことを特徴とする請求項1又は2記載の照明器具。
【請求項4】
前記発光素子が発光ダイオードからなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載の照明器具。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光色が異なる複数種類の発光素子の光を混色して所望の照明光を得る照明器具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、図7に示すように円板形の取付基板2に、赤色LEDモジュール1Rと、緑色LEDモジュール1Gと、青色LEDモジュール1Bとを同心多重に配置し、各LEDモジュール1R,1G,1Bの発光色(赤色、緑色、青色)を混色することによって、白色の照明光を得るようにした照明器具が提供されている(例えば特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平11−66918号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記構成の照明器具では、白色の照明光を得るために、多色のLEDモジュール1R,1G,1Bを取付基板2に分散配置しているが、LEDモジュール1R,1G,1Bの配置間隔などによって、異なる発光色の光が十分に混色せず、照射面に色むらができたり、照射面の場所によって色味が異なってしまうという問題があった。
【0004】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、色むらを少なくした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】
【0005】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、発光色が互いに異なる複数種類の発光素子と、主表面に複数種類の発光素子が実装された基板と、当該基板を主表面に対して略垂直な方向を回転軸として回転させる回転手段とを備え、複数種類の発光素子が、基板の主表面において回転軸を中心とする円周上に配置されたことを特徴とする。
【0006】
この発明によれば、回転手段が基板を回転させることによって、基板の回転軸を中心とする円周上に配置された複数種類の発光素子の光が、人間の目の残像現象によって混色されるから、照射面の色むらを低減することができ、その結果場所による色味のばらつきを抑制することができる。また回転手段が基板を回転させることで、発光素子に風が当たり、発光素子の放熱性を向上させることができる。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、複数種類の発光素子は回転軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ配置されており、各円周上に配置される複数種類の発光素子は、各種類の発光素子の比率が略同じ比率となるように配置されたことを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、各円周上に配置される複数種類の発光素子が、各種類の発光素子の比率を略同じ比率とするように配置されているので、各円周上に配置された発光素子の光を混色する際に、複数色の発光が同じ比率で混色されるから、照射面全体で色むらをさらに低減することができる。
【0009】
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、基板の主表面に対向させて、発光素子の光を拡散させる光学部品を配置したことを特徴とする。
【0010】
ところで、基板を回転させた場合、同一の円周上に配置された複数種類の発光素子の光が、人の目の残像現象によって混色されるから、円周方向における色むらは低減されるものの、半径方向においては色むらを低減することができないが、請求項3の発明によれば、複数種類の発光素子の光を光学部品で拡散させているので、半径方向において発生する色むらを低減することができ、色むらをさらに低減した照明器具を実現できる。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかの発明において、発光素子が発光ダイオードからなることを特徴とする。
【0012】
この発明によれば、色むらの少ない発光ダイオードを用いた照明器具を実現することができる。
【発明の効果】
【0013】
請求項1の発明によれば、回転手段が基板を回転させることによって、基板の回転軸を中心とする円周上に配置された複数種類の発光素子の光が、人間の目の残像現象によって混色されるから、照射面の色むらを低減することができ、その結果場所による色味のばらつきを抑制することができる。また回転手段が基板を回転させることで、発光素子に風が当たり、発光素子の放熱性を向上させることができる。
【0014】
請求項2の発明によれば、各円周上に配置される複数種類の発光素子が、各種類の発光素子の比率を略同じ比率とするように配置されているので、各円周上に配置された発光素子の光を混色する際に、複数色の発光が同じ比率で混色されるから、照射面全体で色むらをさらに低減することができる。
【0015】
ところで、基板を回転させた場合、同一の円周上に配置された複数種類の発光素子の光が、人の目の残像現象によって混色されるから、円周方向における色むらは低減されるものの、半径方向においては色むらを低減することができないが、請求項3の発明によれば、複数種類の発光素子の光を光学部品で拡散させているので、半径方向において発生する色むらを低減することができ、色むらをさらに低減した照明器具を実現できる。
【0016】
請求項4の発明によれば、色むらの少ない発光ダイオードを用いた照明器具を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下に本発明の実施の形態を図1〜図6に基づいて説明する。図2は本実施形態のブロック図であり、この照明器具は、発光色が互いに異なる複数種類(例えば赤色LED、緑色LED、青色LEDの3種類)のLEDモジュール1R,1G,1Bと、主表面2aに複数種類のLEDモジュール1R,1G,1Bが実装された取付基板2と、取付基板2を主表面2aに対して略垂直な方向を回転軸として回転させるモータ3(回転手段)と、交流電源ACを直流に変換してLEDモジュール1R,1G,1B及びモータ3に電源供給を行う電源ブロック4とを備えている。尚、本実施形態では発光素子としてLEDモジュール1R,1G,1Bを用いているが、発光素子を発光ダイオードに限定する趣旨のものではなく、発光色が互いに異なっていれば発光素子の種類は問わない。
【0018】
また図1(a)は照明器具の一部を省略した外観斜視図を、同図(b)は照明器具の断面図をそれぞれ示している。尚、図1(a)では図示を簡単にするためLEDモジュール1R,1G,1Bを省略して図示してある。
【0019】
この照明器具は造営面(例えば天井面)に埋込配設されるダウンライトからなり、有底円筒状に形成された器具本体5を備え、この器具本体5は天井面30に設けた取付用孔31に開口を下向きにして埋配されている。器具本体5の上壁5a上面にはモータ3が配置されており、上壁5aの中央に設けた貫通孔5bを通してモータ3の回転軸3aが器具本体5の筒内に突出している。モータ3の回転軸3aの先端は、取付基板2におけるLEDモジュール1R,1G,1Bの実装面(主表面2a)と反対側の表面の略中央に連結されており、取付基板2は主表面2aに対して略垂直な方向を回転軸として回転自在に器具本体5に配置されている。また、器具本体5の開口には、取付基板2の主表面2aと対向させて略円板状の拡散板20が取着されている。拡散板20は例えば透光性を有する乳白色のパネルや、微小レンズをアレイ状に並べて構成されている。
【0020】
また器具本体5の上壁5a上面には電源ブロック4が取り付けられており、電源ブロック4から取付基板2に実装されたLEDモジュール1R,1G,1Bとモータ3とに電源が供給される。ここで、取付基板2の上面(主表面2aと反対側の表面)には、図3(a)に示すように、回転軸3aを中心とする円周状で断面V字状の溝2bが形成され、溝2b内には断面V字状の導電パターン6が形成されている。また、取付基板2の主表面2a(LEDモジュール1R,1G,1Bの実装面)にはLEDモジュール1R,1G,1Bの間を直列に接続する配線パターン7が形成されており、この配線パターン7の端部は、取付基板2を貫通するスルーホール2cを介して、溝2b内に形成された導電パターン6に電気的に接続されている。一方、器具本体5の筒内には、電源ブロック4の出力端子に電気的に接続された針状電極8が、先端部を導電パターン6に当接させるようにして配置されている。而して、取付基板2がモータ3によって回転させられた場合でも、針状電極8が取付基板2の溝2b内に形成された導電パターン6と摺接することによって、針状電極8と導電パターン6とが電気的に接続され、電源ブロック4から針状電極8と導電パターン6と配線パターン7とを介して取付基板2に実装されたLEDモジュール1R,1G,1Bに電源が供給されるようになっている。なお導電パターン6および針状電極8の材料としてはCu、Al、導電性樹脂などの導電性の良好な材料を用いれば良い。
【0021】
3種類のLEDモジュール1R,1G,1Bは同一の構成を有しており、LEDモジュール1Rを例にその構造を説明する。LEDモジュール1Rは、図5に示すように矩形板状のLEDチップ10と、導電材料により略T形に形成され、幅広部11aにLEDチップ10が搭載されたチップ搭載部材11と、導電材料により略T形に形成され、幅広部12aがチップ搭載部材11の幅広部11aに離間して配置された端子板12と、LEDチップ10を囲むように配置されLEDチップ10の側方に向かって照射された光をLEDチップ10の前方に放射させるリフレクタ13と、透光性を有する合成樹脂によりドーム形に形成されLEDチップ10を覆うようにしてリフレクタ13の前方に配置される保護カバー14とを備えている。ここで、リフレクタ13は、絶縁性を有するシート状の接着フィルムからなる固着材17を介してチップ搭載部材11および端子板12に取着されており、固着材17の中央にはLEDチップ10を露出させる丸孔17aが貫設されている。
【0022】
また、チップ搭載部材11および端子板12は金属板(例えば銅板など)からなるリードフレームを用いて形成され、絶縁性を有する合成樹脂により矩形枠状に成形された保持枠15に一体に成形されている。チップ搭載部材11および端子板12の幅広部11a,12aは保持枠15の内側に配置され、保持枠15の外側に突出するチップ搭載部材11および端子板12の部位がそれぞれ外部接続端子11b,12bとなる。また、チップ搭載部材11および端子板12と取付基板2との間にはグリーンシートからなる絶縁シート16が介在しており、チップ搭載部材11および端子板12と取付基板2との間を電気的に絶縁するとともに、熱的に結合している。尚、絶縁シート16はグリーンシートのようなシート状に成形したセラミックの未燒結体に限らず、例えば熱硬化性の固着材(例えばエポキシ樹脂など)を用いても良い。
【0023】
LEDチップ10は一表面側にアノード電極が形成されるとともに、他表面側にカソード電極が形成されており、アノード電極又はカソード電極の内の一方の電極が導電性のサブマウント部材18を介してチップ搭載部材11の幅広部11aに電気的に接続され、他方の電極が金属細線(例えば金細線、アルミニウム細線など)からなるボンディングワイヤ19を介して端子板12の幅広部12aに電気的に接続されている。
【0024】
また、取付基板2は、図4に示すように例えばアルミニウムや銅などの熱伝導率が高い金属により略円板形に形成されている。取付基板2の一方の主表面2aには、取付基板2の中心点を中心とする複数(例えば4つ)の同心円C1〜C4の円周上に複数個のLEDモジュール1R,1G,1Bが実装されている。ここで、各LEDモジュール1R,1G,1Bは、各同心円C1…の円周上において、赤色LEDモジュール1R→緑色LEDモジュール1G→青色LEDモジュール1Bの順番で周期的に略一定のピッチ角度で配列されている。取付基板2の主表面2aには各LEDモジュール1R,1G,1Bの間を直列に接続する配線パターン7が形成されており、電源ブロック4から各LEDモジュール1R,1G,1Bに電力が供給されて点灯するようになっている。尚、本実施形態では複数個のLEDモジュール1R,1G,1Bを直列接続しているが、複数個のLEDモジュール1R,1G,1Bの接続関係は直列接続に限定されるものではなく、複数個のLEDモジュール1R,1G,1Bを並列接続しても良いし、直列接続と並列接続とを組み合わせても良い。また複数個のLEDモジュール1R,1G,1Bの配置は図4の配置に限定されるものではなく、照明器具の使用用途などに合わせて適宜配置を設定すれば良い。
【0025】
本実施形態の照明器具は上述のような構成を有しており、取付基板2には、回転軸3aを中心とする複数の同心円C1〜C4の円周上に、それぞれ発光色の異なる3種類のLEDモジュール1R,1G,1Bを、略同一のピッチ角度で実装してある。したがって、モータ3により取付基板2を回転させると、同心円周上に配置された赤色、緑色、青色の各LEDモジュール1R,1G, 1Bの発光色が、人の目の残像現象を利用して混色されることで、照射面の色むらを低減することができ、場所による色味のばらつきが少ない白色光を得ることができる。また、モータ3が取付基板2を回転させることによって、取付基板2に実装されたLEDモジュール1R,1G,1Bに風が当たるので、LEDモジュール1R,1G,1Bの放熱を高めることができ、発熱による温度上昇で発光効率が低下するのを抑制することができる。なお、器具本体5の上壁5aと取付基板2との間にファンモータ(図示せず)を配置して、ファンモータにより取付基板2を空冷しても良く、LEDモジュール1R,1G,1Bの放熱を高めて、LEDモジュール1R,1G,1Bの温度上昇をさらに抑制することができる。
【0026】
ここで、各同心円C1〜C4の円周上に配置される複数種類のLEDモジュール1R,1G,1Bは、各種類のLEDモジュール1R,1G,1Bの比率を略同じ比率(例えば1:1:1)とするように配置されているので、各同心円上に配置されたLEDモジュール1R,1G,1Bの発光色を混色する際に、複数色の発光が同じ比率で混色されるから、照射面全体で色むらをさらに低減することができる。尚、各同心円C1〜C4の円周上に配置される複数種類のLEDモジュール1R,1G,1Bは、各種類のLEDモジュール1R,1G,1Bの比率が異なる比率となるように配置しても良く、赤色、緑色、青色の発光色を異なる比率で混色することで所望の発光色を得ることができ、演出照明に利用することができる。また、本実施形態では発光素子として発光色が赤色、緑色、青色の3種類のLEDモジュール1R,1G,1Bを用いているが、発光素子の種類を上記の組み合わせに限定する趣旨のものではなく、所望の色の照明光が得られるように発光色が異なる複数種類の発光素子を組み合わせて使用すれば良い。
【0027】
尚、取付基板2を回転させた場合、同一の円周上に配置された複数種類の発光素子の光が、人の目の残像現象によって混色されるから、円周方向における色むらは低減されるものの、半径方向においては色むらを低減することができないが、本実施形態では拡散板20を取付基板2の主表面2aの前方に配置し、複数種類のLEDモジュール1R,1G,1Bの光を拡散板20で拡散させているので、半径方向において発生する色むらを低減することができ、色むらをさらに低減した照明器具を実現できる。
【0028】
ところで、本実施形態では器具本体5に対して回転自在に支持された取付基板2に給電するため、図3(a)に示すように回転軸3aを中心とする円周上に設けた導電パターン6に、器具本体5に設けた針状電極8を摺接させているが、給電部の構成を図3(a)の構成に限定する趣旨のものではなく、給電部を図3(b)に示すような構成としても良い。すなわち、図3(b)に示す給電部では、取付基板2の上面(主表面2aと反対側の面)において回転軸3aを中心とする円周上にレール状の導電パターン6aを形成してあり、導電パターン6aはスルーホール2cを介して主表面2aに形成された配線パターン7に電気的に接続されている。一方、器具本体5の筒内には電源ブロック4の出力端に電気的に接続された金属製のロッド21を配置してあり、ロッド21の先端に設けた二股のアーム22に金属製の軸23を介して金属製のコロ24を回転自在に枢支している。ロッド21は、取付基板2の上面に設けた導電パターン6aにコロ24を当接させるようにして器具本体5に取り付けてあり、取付基板2がモータ3によって回転させられた場合でも、コロ24が取付基板2の導電パターン6aに摺接することによって、コロ24と導電パターン6aとが電気的に接続され、電源ブロック4からロッド21、軸23、コロ24、導電パターン6a及び配線パターン7を介して取付基板2に実装されたLEDモジュール1R,1G,1Bに電源が供給されるようになっている。なお、取付基板2の上面には導電パターン6aの両側にガイド突起9a,9bを形成してあり、ガイド突起9a,9bが両側からコロ24をガイドすることで、コロ24が導電パターン6aから外れるのを防止している。
【0029】
また、給電部を図6(a)〜(d)に示すような構成としても良い。尚、図6(a)では図示を簡単にするためLEDモジュール1R,1G,1Bを省略して図示してある。この給電部では、器具本体5の筒部内面に円周方向に沿って延びる2つの凹溝25a,25bを全周に亘って形成してあり、各凹溝25a,25bの内部には電源ブロック4の出力端にそれぞれ配線26a,26bを介して電気的に接続される電気接点27a,27bを配置してある。一方、円板状の取付基板2の周面には回転軸3aを挟んで対角の位置に2つの凹溝28を形成してある。各凹溝28は、器具本体5の筒部内面に設けた凹溝25a,25bに対応する高さにそれぞれ形成されており、各凹溝28には円板状の金属製のコロ29が一部を挿入した状態で回転自在に配置されている。また各凹溝28の内部には、取付基板2の主表面2aに形成された配線パターン7に電気的に接続される接点(図示せず)が配置されており、この接点にコロ29が摺接することによって、コロ29と配線パターン7とが電気的に接続されている。取付基板2は、2つの凹溝28に配置したコロ29がそれぞれ器具本体5に設けた凹溝25a,25bに嵌るようにして、器具本体5の筒内に配置されており、モータ3によって取付基板2が回転すると、取付基板2の凹溝28内に配置したコロ29,29がそれぞれ凹溝25a,25b内で回転しながら移動する。ここで、コロ29,29は、それぞれ、凹溝25a,25b内に配置された電気接点27a,27bに摺接しており、コロ29,29と電気接点27a,27bとが電気的に接続されるので、取付基板2が回転した場合でも、取付基板2の配線パターン7をコロ29と電気接点27a,27bと配線26a,26bとを介して電源ブロック4に電気的に接続することができ、電源ブロック4から各LEDモジュール1R,1G,1Bに電源が供給されるのである。
【0030】
なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】実施形態1を示し、(a)は下側から見た外観斜視図、(b)は断面図である。
【図2】同上のブロック図である。
【図3】(a)(b)は同上に用いる取付基板への給電部を示した要部断面図である。
【図4】同上に用いるLEDモジュールの配置を模式的に示した説明図である。
【図5】同上に用いるLEDモジュールの分解斜視図である。
【図6】同上に用いる取付基板への給電部の他の構成を示し、(a)は断面図、(b)はA部拡大図、(c)は取付基板の一部拡大せる斜視図、(d)はB−B’断面図である。
【図7】従来の照明器具に用いる取付基板の正面図である。
【符号の説明】
【0032】
1R,1G,1B LEDモジュール
2 取付基板
2a 主表面
3 モータ
3a 回転軸




 

 


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