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発明の名称 照明装置
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2007−66718(P2007−66718A)
公開日 平成19年3月15日(2007.3.15)
出願番号 特願2005−251823(P2005−251823)
出願日 平成17年8月31日(2005.8.31)
代理人 【識別番号】100083150
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻木 信義
発明者 井上 優 / 小野 桂輔 / 橋本 純男 / 野木 新治
要約 課題
半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能で、かつ半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止させることが可能な照明装置を提供する。

解決手段
半導体発光素子11と、半導体発光素子を収納する本体ケース12と、本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透光部13cを有するカバー部材13と、半導体発光素子の光を制御する光路制御手段14及び光路制御手段を本体ケース12に対し所定の位置に支持する支持体15からなる光学ユニット16とを具備する構成とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
半導体発光素子と;
半導体発光素子を収納する本体ケースと;
本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透光部を有するカバー部材と;
半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体からなる光学ユニットと;
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項2】
半導体発光素子と;
半導体発光素子を収納する本体ケースと;
本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透孔を形成したカバー部材と;
半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を支持する支持体を有し、支持体を介して光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させてなる光学ユニットと;
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項3】
前記光学ユニットの支持体は、本体ケースに設けられた位置決め部材に係止して支持されることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
【請求項4】
前記本体ケース及びカバー部材は、熱伝導性を有する金属部材で構成し、半導体発光素子は熱伝導シートを介して本体ケースに設置し収納されると共に、カバー部材は熱伝導シートと熱的に接触して本体ケースを覆うように設けられたことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一に記載の照明装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を光源とした照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、フィラメント電球に代わって、寿命が長く、また消費電力の少ない半導体発光素子である発光ダイオードが、例えば下記の特許文献1に示されるように天井面に設置されるダウンライトや、店舗のショーウインドウ等に陳列された商品をスポット的に照明するスポットライトなど、各種の照明用の光源として採用されるようになってきている。
【0003】
発光ダイオードは狭角配光光源の性能を有し、一般的に光の直進性がよく配光を制御するためのレンズが必要で、目的とする配光制御を確実に行うためには、発光ダイオードとレンズの光学軸を正確に合わせる必要がある。
【0004】
一方、発光ダイオードは点灯時に発熱量が比較的多く、この温度上昇により発光効率が低下して光束の低下が生じて所定の照度が得られない問題がある。
【0005】
特に店舗のショーウインドウ等の展示物を照明するスポットライトにおいては、光束の低下により初期の発光色が得られずに色ずれが生じて、展示物に対する所望の演色効果が得られなくなる。
【0006】
これを解決するために、この種の発光ダイオードを光源とする照明装置においては、発光ダイオードの放熱特性を向上させ発光効率の低下を防止することが行われている。
【特許文献1】特開2003−86006号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に示されるものは、光源としての発光ダイオードを覆うようにしてフレネルレンズを設け、光を周囲に拡散させるようにしているが、レンズが発光ダイオードとは別体に構成され、しかもベース板に形成されたネジ部にネジ込んで取付ける構成をなしている。
【0008】
このため、レンズが発光ダイオードと別体で、発光ダイオードとレンズとの位置関係が規制されておらず、それぞれのねじ込みの程度により、発光ダイオードとレンズとの位置関係が変わってしまう。この結果、発光ダイオードとレンズの光学軸が正確に位置出しされていない状態となり、目的とする配光制御が確実にできない問題が生じる。
【0009】
一方、放熱特性を良好にするために、一般的には発光ダイオードを設置し収納する本体ケースを熱伝導性の良好なアルミニウム等の金属で構成し、本体ケースを介して発光ダイオードの熱を外部に放熱させることが行われている。
【0010】
しかしながら、近年、発光ダイオードがますます高輝度、高出力化され、発生する熱がますます増大しており、この熱を放熱するために本体ケースを大きくし放熱面積を大となすことで対応しているが、小形の光源である発光ダイオードを使用しながら照明装置全体が大形化してしまう問題が生じる。
【0011】
このため、この種の発光ダイオード等の半導体発光素子を光源とする照明装置においては、半導体発光素子とレンズ等で構成される光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能で、かつ半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止し、かつ小形化をなした照明装置を如何に提供するかが重要な課題となっている。
【0012】
本発明は、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能で、かつ半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止させることが可能な照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
請求項1に記載の照明装置の発明は、半導体発光素子と;半導体発光素子を収納する本体ケースと;本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透光部を有するカバー部材と;半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体からなる光学ユニットと;を具備することを特徴とする。
【0014】
請求項1に記載の発明によれば、光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体により、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置が構成される。
【0015】
「半導体発光素子」は、フィラメントを有しない半導体よりなる発光素子で、例えば発光ダイオードや半導体レーザなどを許容する。
【0016】
「半導体発光素子を収納する本体ケース」は、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で構成することを許容するが、合成樹脂の素材にアルミニウム等の金属膜をコーティングしたり、アルミ箔等を被覆したものなどでもよく、その材質は特定のものに限定されない。
【0017】
また、形状も薄い筒形の円盤状をなすものでも、平面視で長方形、正方形などの矩形状、さらには三角、六角等の多角形状等をなしたものでもよい。
【0018】
「本体ケースを覆うカバー部材」は、本体ケースを覆い閉塞するもので、材質は本体ケースと同様、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で構成することを許容するが、合成樹脂の素材にアルミニウム等の金属膜をコーティングしたり、アルミ箔等を被覆したものなどでもよい。
【0019】
また本体ケースを覆う状態は、気密にしても、また放熱のための空気孔等を形成し外部と連通させたものであってもよい。
【0020】
また、本体ケースとカバー部材の材質及び形状は同一のものが好ましいが、異なる材質、形状であってもよい。
【0021】
「半導体発光素子の光を透過する透光部」は、貫通する透孔を設けて半導体発光素子の光を直接、外部に放射するようにしても、透孔に透明または半透明等の透光性を有するガラスや合成樹脂などからなる窓部材を設け、窓部材を介して光を間接的に外部に放射するように構成してもよい。
【0022】
「半導体発光素子の光を制御する光路制御手段」は、光の入力端と出力端を有する透明または半透明のレンズや反射体等を許容し、半導体発光素子から放射される光を、所望の方向に光路を制御するものであればよく、制御する手段は、光を屈折しても反射させても、さらには拡散をさせるようにしてもよい。
【0023】
「光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体」は、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることを可能にするための手段で、例えば、支持体を介して光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させて、光路制御手段を所定の位置に支持し、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることを可能とする手段。
【0024】
さらには、光路制御手段を支持した支持体を本体ケースに設けられた位置決め部材に係止する手段を付加して、光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持し、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることを可能とする手段等でもよい。
【0025】
請求項2に記載の照明装置の発明は、半導体発光素子と;半導体発光素子を収納する本体ケースと;本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透孔を形成したカバー部材と;半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を支持する支持体を有し、支持体を介して光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させてなる光学ユニットと;を具備することを特徴とする。
【0026】
請求項2に記載の発明によれば、支持体を介して光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させたことにより、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置が構成される。
【0027】
ここで、光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させる手段は、嵌合によって配設または固定させる手段、凸部と凹部の係合によって配設または固定させる手段、さらに修理等の際に分解ができるよう着脱可能に配設または固定させる手段等を許容する。
【0028】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の照明装置において、前記光学ユニットの支持体は、本体ケースに設けられた位置決め部材に係止して支持されることを特徴とする。
【0029】
請求項3に記載の発明によれば、光学ユニットの支持体は、本体ケースに設けられた位置決め部材に係止して支持されることにより、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置が構成される。
【0030】
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3いずれか一に記載の照明装置において、前記本体ケース及びカバー部材は、熱伝導性を有する金属部材で構成し、半導体発光素子は熱伝導シートを介して本体ケースに設置し収納されると共に、カバー部材は熱伝導シートと熱的に接触して本体ケースを覆うように設けられたことを特徴とする。
【0031】
請求項4に記載の発明によれば、熱伝導シートにより、半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止させることが可能な照明装置が構成される。
【0032】
熱伝導シートは、例えば、シリコン樹脂等の熱伝導性が良好で、耐熱性もよく、さらに弾力性を有するものが好ましいが、これら全ての特性を有する必要はなく、少なくとも熱伝導性を有してシート状をなしたもの全てを許容する。
【発明の効果】
【0033】
請求項1の発明によれば、半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体からなる光学ユニットにより、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置を提供することができる。
【0034】
請求項2の発明によれば、光路制御手段を支持する支持体を介して、光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させたことにより、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置を提供することができる。
【0035】
請求項3の発明によれば、光学ユニットの支持体は、本体ケースに設けられた位置決め部材に係止して支持されるようにしたので、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置を提供することができる。
【0036】
請求項4の発明によれば、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となると共に、半導体発光素子は熱伝導シートを介して本体ケースに設置し収納されると共に、カバー部材は熱伝導シートと熱的に接触して本体ケースを覆うように設けられたので、半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止させることが可能な照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0037】
以下、本発明に係る照明装置の実施形態について説明する。
【実施例1】
【0038】
図1〜図4は、本発明の実施形態の照明装置を示し、図1は照明装置の縦断面図(図2A−A線に沿う縦断面図)、図2は平面図、図3はカバー部材及びレンズを外した状態を示す平面図、図4は要部を分解して示す斜視図。
【0039】
本実施形態の照明装置は、店舗のショーウインドウやショーケース等の展示物を照明するスポットライトとして構成されたもので、照明装置10は、半導体発光素子11、半導体発光素子を設置し収納する本体ケース12、本体ケースを覆うカバー部材13、光路制御手段14と支持体15からなる光学ユニット16及び熱伝導シート17で構成する。
【0040】
11は、本発明の半導体発光素子で、本実施形態では発光ダイオード(以下「LED」と称す)から構成し、LED11は複数個で同一色、本実施形態では3個の白色のLEDが用意され、この各LEDは一方向、すなわちLEDの光学軸a−aに光線が主として放射される同種性能のもので構成する。
【0041】
各LED11は、一次レンズ11aを有するチップ素子を中心部にして円板状のプリント配線基板11bに実装したもので、プリント配線基板の裏面に重合し接して設けられたアルミニウム等の熱伝導性の良好な金属からなる放熱板11cを有する。
【0042】
放熱板11cはプリント配線基板11bと同形状の円板状に構成し、後述する本体ケース12にネジで取付けるための一対の貫通孔11d、11dを円板の直径方向に対向して形成する(図4)。
【0043】
なお、プリント配線基板11bには、放熱板11cの貫通孔11d、11dに対応して切欠き11e、11eを形成する。
【0044】
本実施形態では、一次レンズ11aを有するチップ素子、プリント配線基板11b及び放熱板11cで、上記のように構成した同一のLED11を3個用意する。
【0045】
本体ケース12は、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で、一端部に開口部12aを有する有底の短い円筒箱状をなすように構成し、外周面に円筒軸線方向に沿って多数の突状部12bを一体に形成する。
【0046】
12cは、3個のLED11を本体ケース12の内底面に設置するために、直径方向に対向し貫通して形成された一対の支持孔で、この支持孔12cは、一対一組の孔が円筒円形の中心を起点とする開放角度が略120度をなすように略等間隔に3組み形成する。
【0047】
上述したLED11の放熱板11cに形成した貫通孔11d、11dは、この支持孔12c、12cに対応するように形成され、この貫通孔及び支持孔それぞれには、LED11を本体ケース12に固定するためのネジ12eが挿通される。
【0048】
12fは、本体ケース12の略中央部分に設けられた3本の柱体で、横断面が略二等辺三角形をなして本体ケース12の底面から一体に起立させ、二等辺三角形の頂角となる部分に縦方向に突条部12gを一体に形成する。この3本の柱体12fも、略等間隔に約120度の角度を有して形成する。
【0049】
さらに、本体ケース12の内周面に、この3本の柱体12fに対向して3本の柱体12hを一体に形成し、柱体12fと同様の突条部12iを一体に形成する。
【0050】
これら、対向する3本の柱体12fと3本の柱体12hで、本発明における位置決め部材を構成し、後述する光学ユニット16の本体ケース12に対する位置決めを行う。
【0051】
12jは、本体ケースの底面中心部に形成した貫通孔で、後述するカバー部材13を本体ケース12に固定するためのネジ12kを挿通させるための孔である。
【0052】
カバー部材13は、本体ケース12の開口部12aを閉塞するように、本体ケースと同様、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で、一端部に開口部13aを有する有底の短い円筒箱状をなすように構成し、開口部13aの端部外周面に径を縮小した環状の係止段部13bを一体に形成する。
【0053】
係止段部13bの外径寸法は、本体ケース12開口部12aの内径寸法と略同一となし、係止段部13bが本体ケースの開口部12aに嵌合できるように構成する。
【0054】
カバー部材13の円筒の底面となる部分に、本発明の透光部を構成する透孔13cを3個形成する。この3個の透孔は、円筒円形の中心を起点とする開放角度が略120度をなすように略等間隔に約120度の角度を持って円形の孔を貫通させて形成する。
【0055】
円形をなす透孔13cの中心は、後述する光学ユニット16の支持体15がなす円筒の軸線c−cと一致させ、かつ透孔の直径は支持体15がなす円筒の直径と略同一の寸法をなすように形成する。
【0056】
13dは、内底面中心部に立設して一体に形成したボスで、ボスの軸線方向に沿ってネジ孔13eが形成され、ネジ孔にネジ12kをねじ込むことによってカバー部材13を本体ケース12に固定する。
【0057】
光学ユニット16は、本発明の光路制御手段を構成するレンズ14と、レンズを支持する支持体15で構成し、レンズ14は無色透明のポリカーボネート等の合成樹脂で、縦断面がすり鉢状で横断面が円形をなす形状に構成し、その一端面が光出力端14aで、他端の底面が光入力端14bをなす。
【0058】
光出力端14aとなる一端面の外周に、環状の鍔部14cを一体に突出させて形成し、光入力端14bとなる底面に内方に向かう円筒形の凹部14dを一体に形成する。
【0059】
凹部14dは、レンズ14の光学軸b−bに沿って、光学軸b−bと凹部の円筒中心軸が正確に一致するようにして形成する。凹部14dの直径寸法は上記LED11のチップ素子に設けられた一次レンズ11aの直径寸法と略同一にし、深さは一次レンズ11aの厚さ寸法より深い寸法に形成する。
【0060】
LED11の一次レンズ11aをレンズ14の凹部14dに挿入すると、LEDの光学軸a−aとレンズの光学軸b−bが完全に一致する。
【0061】
レンズ14を支持する支持体15は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の耐熱性、耐光性で、かつ電気絶縁性を有する合成樹脂で、一端開放の有底円筒状をなす形状に構成し、かつ円筒中心を通る線を境にして、縦に分割された二つ割りの構成にする。
【0062】
支持体15の一端開放の開口内周面に、上記レンズ14に形成した鍔部14cを嵌合するための環状の凹溝15aを一体に形成する。
【0063】
この凹溝15aにレンズの鍔部14cを嵌合すると、支持体15がなす円筒軸線c−cとレンズの光学軸b−bが正確に一致する。
【0064】
支持体15の底面には、LED11の一次レンズ11aを挿通させるための貫通孔15bを形成し、さらに内周面に円筒軸線c−cに沿い、かつ二つ割りの分割線を境に、直径方向に対向して縦長の2本のリブ15cを一体に形成し、リブの底面にネジ孔15dを形成する。
【0065】
このネジ孔15dは、本体ケース12底面に形成された一対の支持孔12c、12cに対応して形成し、LED11を本体ケース12に固定するためのネジ12eがねじ込まれる。
【0066】
さらに、支持体15の外周面に円筒軸線c−cに沿い、かつ二つ割りの分割線を境に、直径方向に対向して縦長の2本の凹溝15e、15fを一体に形成する。
【0067】
この2本の凹溝15e、15fは、上述した本体ケース12の柱体12f、12hの突状部12g、12iに、それぞれ嵌合させて挿入する。
【0068】
これにより、レンズ14及び支持体15からなる光学ユニット16が、本体ケース12の所定の取付箇所にガイドされ、正確に位置決めされて本体ケース12に支持される。
【0069】
なお、レンズ14を支持した支持体15が、本体ケース12に対し所定の取付箇所に位置決めされて支持されると、支持体15がなす円筒軸線c−c、換言すればレンズの光学軸b−bがカバー部材13の透孔13cの中心に正確に一致し、カバー部材の透孔13cが支持体15に正確に位置合わせされた状態で嵌合できるように配設される。
【0070】
同時に、支持体15のネジ孔15d、LED11のプリント配線基板11bの切欠き11e、放熱板11cの貫通孔11d及び本体ケース12の支持孔12cが、それぞれ対応して一つの貫通した孔が形成され、ネジ12eがねじ込めるような位置関係となる。
【0071】
なお、支持体15はLED11の本体ケース12への設置時に、LED11のプリント配線基板11b及び放熱板11cの上面に対向して配置され、プリント配線基板11b及び放熱板11cが支持体15のリブ15c底面と本体ケース12の内底面との間で挟持されて固定される。
【0072】
上記のように構成されたレンズ14及び支持体15からなる光学ユニット16は、上記した同一構成のものを3個用意する。
【0073】
熱伝導シート17は、シリコン樹脂等の熱伝導性が良好で、耐熱性もよく、さらに弾力性を有する材料で構成し、本体ケース12の内底面に隙間なく密着するように、本体ケースの内径と略同一の直径を有する薄いシート状をなす円板形状に形成する。
【0074】
本体ケース12内面にカバー部材13の係止段部13bを嵌合して固定した際に、係止段部13bの底部が熱伝導シート17の外縁部に、シートの弾力に抗して押圧されて密着するように構成し、これによりカバー部材13は熱伝導シート17と熱的に密に接触する。
【0075】
熱伝導シート17には、本体ケース12の一対の支持孔12c、12cに対応した位置に一対の貫通孔17a、17aを形成する。
【0076】
17bは、本体ケース12に起立して形成された柱体12fを挿通させるための貫通孔である(図4)。
【0077】
図中18は、3個のLEDを電気的に直列に接続するためのリード線で、端部がリード線押え18aで固定されて、本体ケース12の底面から外部に導出され図示しない電源部に接続される。
【0078】
次に、上記に構成したLED等の各構成部品により照明装置を組み立てる手順につき説明する。
【0079】
まず、光学ユニット16を組み立てる。すなわち、二つ割りに構成した一方の半円筒状をなす支持体15の凹溝15aにレンズ14の鍔部14cを嵌合し、さらに他方の半円筒状の支持体を同様にして嵌め込み、レンズ14と支持体15からなる光学ユニット16を構成する。
【0080】
これにより、支持体15がなす円筒軸線c−cとレンズの光学軸b−bが正確に一致した光学ユニット16が構成され、このように構成した光学ユニット16を3個用意する。
【0081】
次に、本体ケース12の内底面に熱伝導シート17を挿入し、本体ケースの内底面と熱伝導シートが隙間なく密着するように支持する。なお、熱伝導シートは、その貫通孔17a、17bを、それぞれ本体ケースの支持孔12c及び柱体12fに位置合わせして挿入する。
【0082】
次に、LED11を、放熱板11cに形成された一対の貫通孔11dが、熱伝導シート17の貫通孔17a、換言すれば本体ケース12の一対の支持孔12cに合致するように位置決めをして配置する。
【0083】
これにより、本体ケース12の支持孔12cに、熱伝導シート17の貫通孔17a、LED11の放熱板11cの貫通孔11d及びプリント配線基板11bの切欠き11eが順次対応し、重なる3個の孔と1個の切欠きが貫通した状態となる。
【0084】
残り2個のLED11も、上記と同様に位置決めして配置する。
【0085】
この状態で、LED11のリード線18を本体ケース12の底面から外部に導出させる。
【0086】
次に、本体ケース12内面にカバー部材13の係止段部13bを嵌合し、ネジ12kを中心部の支持孔12jからカバー部材のネジ孔13eにねじ込んでカバー部材13を本体ケース12に固定する。
【0087】
この際、ネジ12kのボス13dへのねじ込みにより、カバー部材13の係止段部13bの底面が、熱伝導シート17の外縁部にシートの弾力に抗して強く押圧されて密着する。
【0088】
次に、本体ケース12に固定されたカバー部材13の3個の透孔13cから、上記のように予め構成した3個の光学ユニット16を1個ずつ挿入する。
【0089】
すなわち、支持体15の凹溝15e、15fを、対向する柱体12f、12hの突状部12g、12iにそれぞれ合致させ、突状部をガイドにして支持体15を透孔13cから徐々に挿入して行き、レンズ14底部の凹部14dにLED11の一次レンズ11aを挿入して嵌合させる。
【0090】
これにより、レンズ14の光学軸b−bと一致する凹部14dの円筒中心軸がLEDの光学軸a−aと一致し、結果としてLEDの光学軸a−aとレンズ14の光学軸b−bとが正確に一致した状態となる。
【0091】
この状態で、透孔13cの中心とレンズの光学軸b−b及びLEDの光学軸a−aが正確に一致し、さらにレンズ14の上面がカバー部材13の上面と略同一の面となるようにして嵌め込まれる。
【0092】
これにより、光学ユニット16を構成するレンズ14の出力端14aがカバー部材13の透孔13cに係止されて配設され、レンズ14の入力端14bがLED11側の本体ケース12に固定される。
【0093】
これにより、LEDの光学軸a−aとレンズ14の光学軸b−bを正確に位置出した状態で光学ユニット16が本体ケース12に支持される。
【0094】
この位置出した状態で、支持体15のネジ孔15dが、本体ケース12の支持孔12c、熱伝導シート17の貫通孔17a、放熱板11cの貫通孔11d及びプリント配線基板11bの切欠き11eと合致しているので、貫通した状態の孔を介して2本のネジ12eをそれぞれ挿通してねじ込む。
【0095】
この際、LED11のプリント配線基板11b及び放熱板11cが、支持体15の底面と本体ケース12の底面との間に熱伝導シート17を介し挟持した状態で固定される。
【0096】
これにより、光学ユニット16は、レンズ14底部の凹部14dとLED11の一次レンズ11aとの嵌合係止、換言すればレンズ14の入力端14bがLED11側の本体ケース12に固定されることによって、レンズの光学軸a−a方向への動きが規制され、さらに、光出力端14aとなる支持体15の上部が透孔13cに嵌合係止されて配設されることにより、光学軸a−aと直交する方向の動きが規制される。
【0097】
これにより、LED11の光学軸a−aと光学ユニット16の光学軸b−bがずれることなく、それぞれの光学軸が正確に一致した状態で位置決めされて設置され、LEDの光学軸a−aと一致した透孔13cの中心から目的とする配光角で光を正確に放射することができる。
【0098】
残り2個の光学ユニット16も同様にしてカバー部材13の透孔13cに挿入し嵌合して固定する。
【0099】
以上により、LED11を光源とした3個のレンズ14が、カバー部材13の上面にそれぞれ略120度の角度をもって等間隔に配置され、かつ各LED11から放射される光線の配光角が所定の角度になるように設定された円盤状をなす照明装置10が構成される。
【0100】
因みに、照明装置10の寸法は、本体ケース12及びカバー部材13の直径が約70mm、高さ寸法が約26mmで、小型でかつ薄型化をなしたスポットライトとしての照明装置が構成される。
【0101】
上記に構成した照明装置10のリード線18を別置きの電源部に接続して各LED11に電源を供給する。
【0102】
これにより、3個のLED11が略120度の角度を持って等間隔に配置され、配光角が所定の角度に設定された状態で、光線が直線状に下向きに広がって放射され、ショーウインドウ内の展示物を照らして所望のスポット照明を行う。
【0103】
点灯時に各LED11から発生する熱は、LED11のプリント配線基板11b及び放熱板11cが支持体15の底面と本体ケース12の底面との間で、熱伝導シート17を介し挟持して固定されているため、効率よく放熱板11cから熱伝導シート17に伝達され、熱伝導シート17から熱伝導性のよいアルミニウムで構成した本体ケース12に伝達され、本体ケース外面から外部に放熱される。
【0104】
同時に、熱伝導シート17とカバー部材13の係止段部13bの底部が密着して接触しているため、熱は熱伝導性のよいアルミニウムで構成したカバー部材13にも効果的に伝達され、カバー部材13の外面からも放熱される。
【0105】
また、カバー部材13は、本体ケース12の内面に係止段部13bを嵌合して固定されることから、凹凸形状が組み合わされた状態で本体ケース12に嵌合接触した状態となり、本体ケース12からの熱がカバー部材13に効果的に伝達されてカバー部材から放熱される。
【0106】
さらに、カバー部材13は、中心部で本体ケース12とネジ12kにより固定され、しかもカバー部材13のボス13d底面が熱伝導シート17に密着した状態で締め付けられ本体ケース12に固定されるため、ボス13dを介して熱がカバー部材13に伝達され、より一層効率よく放熱される。
【0107】
これらにより効率的な放熱が行われ、各LED11の温度上昇が抑制されて発光効率の低下を防止することができ、光束の減少を防ぐことができ光りの色ずれが生じることがない。これにより所望の演色効果をもって展示物の照明を行うことができる。
【0108】
上記のように設置されたスポットライトの照明装置10を修理、点検等のために分解する場合には、本体ケース12底面中心部のネジ12kを取り外してカバー部材13を本体ケース12から分離する。この際レンズ14の一端部の光出力端14aは、カバー部材13の透孔13cに嵌合係止させたのみの構成であり、レンズ14とカバー部材13は簡単に外すことができる。
【0109】
カバー部材13を分離すれば、レンズ14を支持した支持体15が露出した状態となり修理、点検が可能となる。さらにLED11を本体ケース12から外す必要があれば、該当するLED11のネジ12eを本体ケース12の底面から取り外す。
【0110】
これにより支持体15がレンズ14と共に外れ、レンズ14の凹部14dに嵌合していたLED11及び支持体15によって挟持されていたプリント配線基板11b及び放熱板11cが共に外れてLEDの修理及び交換等を行う。
【0111】
交換、修理が完了したら、上述の組み立て手順に従い組み立てればよい。
【0112】
本実施形態において、各LED11は白色で構成したが、照明装置の用途に応じ、赤色、黄色、緑色等でも、さらには各種の色を組み合わせて構成してもよい。
【0113】
さらに、各LED11は、光学軸a−aに光線が主として放射される同種性能のもので構成したが、異なる性能を有するものであってもよい。
【0114】
レンズ14を、無色透明の合成樹脂で構成したが、上記LEDの各種の色に着色したものでも、また完全な透明体でなく半透明でも、さらに材質としては合成樹脂に限らず透光性を有する強化ガラス等で構成してもよい。
【0115】
光学ユニット16の支持体15は、二つ割りに構成したが、三つ割り、四つ割り等でもよく、さらに分割せずに一体化して構成してもよい。
【0116】
支持体15は、レンズ14を収納して支持する内面を、白色または鏡面等の光を反射する面となし、レンズ14から支持体15内に漏れる光を反射させてレンズ14に戻すように構成し、光ロスを低減させるようにしてもよい。
【0117】
また、各LED11の放熱板11cを熱伝導シート17に熱的に接触させて、LED11を本体ケース12に設置したが、LEDの放熱板11c自体で熱伝導シートを構成するようにしてもよい。
【0118】
点灯回路を有する電源部は別置きとしたが、本体ケース12内に直流電源及び点灯回路を収納して構成してもよい。
【0119】
本実施形態の照明装置は、スポットライトとして構成したが、LEDの使用個数を増減して、家庭用さらには、店舗、施設、業務用等の各種の照明装置として構成してもよい。
【0120】
本実施形態によれば、光学ユニット16をレンズ14及びレンズを支持する支持体15で構成し、支持体15によりレンズの光出力端14aをカバー部材13の透孔13cに嵌合係止して配設し、光入力端14bをLED11に嵌合係止させてLED側の本体ケースに固定させるようにしたので、LEDの光学軸a−aとレンズの光学軸b−bを正確に位置出しすることができる。
【0121】
さらに、支持体15によりLEDの光学軸a−aとレンズの光学軸b−bを正確に位置出しできる構成となしたので、本体ケース12にカバー部材13を固定してケースを構成した後で、支持体15をカバー部材13の透孔13cに挿入して光学ユニット16を本体ケースに対して所定の取付箇所に支持し、次にLED11及び光学ユニット16をネジ12eで本体ケース12に固定する組み立て順序をとることが可能となり、LED11やレンズ14が傾いたりすることなくLEDの光学軸a−aとレンズの光学軸b−bを正確に位置出しした照明装置を提供することができる。
【0122】
因みに、図5に示す従来の構成及び組み立て順序、すなわち、本体ケース12'にLED11'を予め2本のネジ12e'12e'によって支持し、支持されたLEDの一次レンズ11a'にレンズ14'の凹部14d'を挿入しLEDの光学軸a−aとレンズの光学軸b−bを合わせる。
【0123】
この状態でカバー部材13'の透孔13c'を、レンズ上端の光出力端14a'と位置合わせしながら本体ケース12'に被せ、透孔13'にレンズ14'を嵌合して支持している。
【0124】
このため、2本のネジ12e'の締め付け具合によっては、LED11'が傾くことがあり(図中e−e線)、さらにレンズ14'は凹部14d'にLEDの一次レンズ11a'に嵌合した状態で支持されているので傾き易く(図中f−f線)、LED及びレンズが傾いた状態でカバー部材の透孔13c'に嵌め込んで支持されてしまい、LEDの光学軸とレンズの光学軸がずれた状態となってしまう。
【0125】
しかしながら、本実施形態では、本体ケース12にカバー部材13を固定した後で、レンズ14を支持した支持体15をカバー部材の透孔13cに挿入し、LEDの光学軸a−aとレンズの光学軸b−bを正確に位置出しした状態で、LED11及び光学ユニット16をネジ12eで本体ケース12に支持するので、LEDやレンズが傾いたりすることがなく、LEDの光学軸とレンズの光学軸がずれることがない。
【0126】
また、LED11及びレンズ14が傾いた状態でカバー部材13の透孔13cに嵌め込んで支持されてしまうと、透孔13cに嵌め込まれるレンズの光出力端14aの間に隙間ができてしまい、外観上不具合が生じてしまうが、本実施形態によれば、透孔13cとレンズ14がずれることがなく隙間が生じる恐れがなく、外観上も優れた照明装置を提供することができる。
【0127】
また、光学ユニット16は、上記レンズ14の光出力端14aに形成した鍔部14cと、支持体15に形成した凹溝15aを嵌合して構成するようにしたので、支持体15がなす円筒軸線c−cとレンズ14の光学軸b−bを正確に一致させることができる。
【0128】
支持体15は、凹溝15e、15fを本体ケース12の位置決め部材である柱体12f、12hの突状部12g、12iに、それぞれ嵌合させて挿入するようにしたので、レンズ14を有する光学ユニット16を本体ケース12の所定の取付箇所に、ガイドしながら正確に位置決めを行って支持することができる。
【0129】
さらに、支持体15の円筒軸線c−c、すなわちレンズの光学軸b−bがカバー部材13の透孔13cの中心に正確に一致し、カバー部材13の透孔13cが支持体15に、すなわち、レンズ14を有する光学ユニット16に正確に位置合わせされた状態となすことができる。
【0130】
さらに、上記のように位置出した状態で、LED11のプリント配線基板11b及び放熱板11cが支持体15の底面と本体ケース12の底面との間に熱伝導シート17を介し挟持した状態で固定することができるので、LED11から発生する熱を効率よく放熱板11cから熱伝導シート17に伝達することができ、熱伝導シート17から熱伝導性のよいアルミニウム等で構成したケース12に伝達され、本体ケース外面から放熱させることができる。
【0131】
この際、本体ケース外周面に多数の突条部12bが形成されているので放熱面積が大となりより効果的に放熱が行われる。
【0132】
また、カバー部材13は、本体ケース12の内面に係止段部13bを嵌合して固定されることから、凹凸形状が組み合わされ、さらに、中心部で本体ケース12とネジ12kにより固定され、しかもカバー部材13のボス13d底面が熱伝導シート17に密着した状態で締め付けられて本体ケース12に固定されるため、熱がカバー部材13に効果的に伝達され、より一層効率よく放熱される。
【0133】
これらにより効率的な放熱が行われ、各LED11の温度上昇が抑制されて発光効率の低下を防止することができ、光束の減少を防ぐことができ光の色ずれが生じることがない。
【0134】
これにより所望の演色効果をもって展示物の照明を行うことができると共に、照明装置の大形化を防ぐことができ、小形の照明装置を提供することができる。
【0135】
また、本実施形態の照明装置は、3個のLED11が略120度の角度を持って略等間隔に配置され、全体として平面視で円盤状をなした小形、薄形化に構成したので、設置スペースの問題やデザイン的な制約が生じない、コスト的にも有利な照明装置を提供することができる。
【0136】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0137】
【図1】本発明の実施形態に係る照明装置の縦断面図(図2A−A線に沿う縦断面図)。
【図2】同じく照明装置の平面図。
【図3】同じく照明装置のカバー部材及びレンズを外した状態を示す平面図。
【図4】同じく照明装置の要部を分解して示す斜視図。
【図5】従来の照明装置を一部を切り欠いて示す縦断面図。
【符号の説明】
【0138】
10 照明装置
11 半導体発光素子
12 本体ケース
13 カバー部材
13c 透光部
14 光路制御手段
15 支持体
16 光学ユニット
17 熱伝導シート





 

 


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