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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2007−103160(P2007−103160A)
公開日 平成19年4月19日(2007.4.19)
出願番号 特願2005−291226(P2005−291226)
出願日 平成17年10月4日(2005.10.4)
代理人 【識別番号】100062225
【弁理士】
【氏名又は名称】秋元 輝雄
発明者 川口 嘉史 / 小日向 勝美
要約 課題
白色LEDを光源とする照明器具では、青色発光のLEDを黄色発光の蛍光体を添加したケースで覆い、合成色で白色を得ているが、中心部で青色が強いなど色ムラを生じ易く、また、蛍光体が光が拡散し、スポット配光が得難い問題点を生じている。

解決手段
本発明により、白色LED1には、透明部材で形成され、形状を略柱形状とし、少なくとも白色LED1の発光面4aの直径と同等以上の長さとしたロッドレンズ5が取付けられ、このロッドレンズ5を透過した光をもって集光レンズ部11により配光形成を行う照明器具10とすることで、ロッドレンズ5の光の放出面により発光面積を限定すると共に色ムラをなくしてスポット配光が得られるものとして、課題を解決する。
特許請求の範囲
【請求項1】
白色LEDを光源とし、この白色LEDに集光レンズ部を設けて成る照明器具において、前記白色LEDには、透明部材で形成され形状を略柱形状とし、少なくとも前記白色LEDの発光面の直径と同等以上の長さとしたロッドレンズが取付けられ、該ロッドレンズを透過した光をもって前記集光レンズ部により配光形成を行うことを特徴とする照明器具。
【請求項2】
前記ロッドレンズが、前記集光レンズ部側に設けられていることを特徴とする請求項1記載の照明器具。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は照明器具に関するものであり、詳細には、白色LEDを光源とする照明灯具の構成に係る。
【背景技術】
【0002】
従来の白色発光のLED(以下、白色LED)を光源として採用した照明器具90の構成の例を示すものが図10、図11であり、まず、ハウジング91の側に所望の明るさが得られる必要数の白色LED92が、例えばマトリックス状に配列され、配線が行われた状態で回路基板93を取付け、その白色LED92の発光方向を適宜に拡散させる、例えば乳白色などとしたカバーレンズ94で覆うものである。
【0003】
ここで、前記白色LED92は、青色発光のLEDチップを覆うエポキシ樹脂ケース内に、前記した青色発光を受けて黄色に発光する蛍光体を添加しておき、LEDチップからの青色と、蛍光体からの黄色の混合色で白色を得るものであり、よって、個々の白色LED92を仔細に観察すると、中心部は青みが強く、周縁部は黄色味が強い発光状態が観察され易いものとなっている。
【0004】
従って、前記したように、色ムラのない照明灯具90を得るためには、複数の白色LED92からの光を混合させ、色消しを行う手段が無難であり、よって、図11に配光特性Hで示すように広い範囲を照射する用途の照明灯具90に適すると考えられていた。
【特許文献1】特開2004−200134号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、照明灯具には上記した広い範囲を照明するものと、スポットライトなどのように、狭い範囲を重点的に照明するものとの2種類が要求されるのが通常である。これを、車両用灯具の例で示せば、広い範囲を照明する灯具としては、例えば、テールライト、ストップライトなどがあり、狭い範囲を照明する灯具としては、ヘッドライト、フォグライトなどがある。
【0006】
ここで、スポットライト系の灯具を形成するための好ましい条件としては、1個の光源で有ることが望ましく、この1個の光源からの光を反射鏡、若しくは、レンズで所望の照射角に制限して投射するのが、通常に行われている手段であり、これは、家庭用、車両用とも基本的には同様である。
【0007】
このときに、上記にも説明したように、白色LEDにおいては、中心部が青色で、周縁部が黄色の発光をしている傾向があり、この状態の白色LEDからの光を、反射鏡、レンズなどで照射方向の投射すると、投射が行われた後の状態でも、上記の傾向が維持され、中心部が青色成分が強く、周縁部が黄色成分が強いスポット状配光が得られるものとなり、照明品質が低下するという問題点を生じるものとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、白色LEDを光源とし、この白色LEDに集光レンズ部を設けて成る照明器具において、前記白色LEDには、透明部材で形成され形状を略柱形状とし、少なくとも前記白色LEDの発光面の直径と同等以上の長さとしたロッドレンズが取付けられ、該ロッドレンズを透過した光をもって前記集光レンズ部により配光形成を行うことを特徴とする照明器具を提供することで、課題を解決するものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明により白色LEDの発光面に、所定の長さのロッドレンズを取付けることで、該ロッドレンズ内で複数回の内面反射を行わせて、白色LEDの各部から放射される光を混合させ、より一層の青色と黄色との混色を促進させて、部分的に生じていた色ムラをなくし、白色のスポット光が得られるようにして、照明品質を向上させるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の基本原理を示すものであり、図中に符号1で示すものは白色LEDであり、この白色LED1は基板2上にマウントされた青色発光のLEDチップ3(ここでの図示は省略する、図2参照)と、前記LEDチップ3が発光する青色光に励起され黄色発光を行う蛍光体が添加された樹脂ケース4とが組合わされて、両色の合成で白色発光を行うものである。
【0011】
ここで、本発明では、前記樹脂ケース4の、光が射出される方向に、例えば、円柱状としたロッドレンズ5を取付けるものであり、図2の断面図に示すように、前記LEDチップ3、及び、蛍光体4aから放出される光は、前記樹脂ケース4の光を外部に放出する面である発光面4bと同面積とするなどして、可能な限り多くが前記ロッドレンズ5内に導入される構成としておくことが好ましい。
【0012】
尚、実際に実施に当たっては、前記ロッドレンズ5は円柱状以外の形状、例えば、四角柱状、五角柱状、六角柱状などであっても良く、要は、前記樹脂ケース4と組合わせたときに、両者の間での光モレが少なくできる形状であれば良く、仮に、前記樹脂ケース4が光の放出方向から見るときに、四角形であれば、それに合わせた四角柱状としても良いものである。
【0013】
次いで、上記の構成とした白色LED1とロッドレンズ5とによる作用、効果について説明を行う。発明者による実験、及び、計算によると、ロッドレンズ5の長さが短いときには、樹脂ケース4の中心部(LEDチップ近傍)から放射された光は、前記ロッドレンズ5の内径に達しない状態で、ロッドレンズ5の出力側の端部に達するものとなり、これにより、中心部が青みが優る傾向は依然として残余する。
【0014】
このとき、前記樹脂ケース4の外周寄りから放出された光は、比較的に樹脂ケース4に近い位置でロッドレンズ5の内径に達し、内面全反射を行いロッドレンズ5の中心方向に向かうものとなるが、この時点では、前記ロッドレンズ5の中心までは達せず、未だ、中心部には青みが残る。
【0015】
そして、更に、前記ロッドレンズ5の長さを、例えば前記ロッドレンズ5の径、言い換えれば樹脂ケース4の径と同等程度まで延長すると、中心部からの光もロッドレンズ5の内径に達し、全反射して折り返し外周寄りの光と混合して、ロッドレンズ5の放射側の端面は均一な白色光となり、色ムラは解消する。尚、それ以上に長さを長くしても色の均一性は影響を受けないので、本発明ではロッドレンズ5の長さを白色LED1の発光面の径と同等以上と定めた。
【0016】
よって、本発明によれば、ロッドレンズ5の長さを、上記説明のように設定することで、ロッドレンズ5の放射側の端面を均一な白色光とすることができることが確認されたので、この放射側の端面を、反射鏡、レンズなどで適宜な倍率として投射することで、均一な白色のスポットライトが白色LED1を光源とするときにも実現可能であることが確認されたのである。
【0017】
図3及び図4は上記の実験結果を示したもので、まず、図3は、発光径が3mmの白色LED1に、長さ1.5mmのロッドレンズ5を取付けた状況を示すもので、向かって左側は各色LED1の中心部からの光(青色寄り)の分布状態であり、右側は周縁部(黄色寄り)の分布状態を示す。
【0018】
このときには、未だ、中心部からの光はロッドレンズ5の内面の全面に拡がりきれず、明らかに周縁部からの光と混合していない。従って、ロッドレンズ5から放射される光は中心部は青色が優り、周縁部は黄色が優る、いわゆる、色ムラを生じているものとなっていることが明確に判断できる。
【0019】
次いで、図4は、長さ3mmのロッドレンズ5を取付けた状況を示すものであり、同様に左側は中心から、右側は周縁部からの光の分布を示している。そして、この長さ3mmの状態では、中心部からの光も、周縁部からの光も、ロッドレンズ5の内面の全面に均一に拡がっており、即ち、均一に混合し、色ムラを生じていないことが明らかである。
【0020】
尚、前記ロッドレンズ5については、光の放出側の端部で、上記したように均一な白色光が得られるものとすることができれば良いものであるので、例えば、図5に示すように上拡がりの円筒形として形成するなどは自由であり、また、形状、特性に併せてより長さLを変えるなども自由である。
【0021】
次いで、本発明に係る照明器具10の構成について説明を行う。
【実施例1】
【0022】
図6に示すものは、上記白色LED1にロッドレンズ5を取付けたものに、別に形成した集光レンズ11を組付け、スポットライト、ダウンライトなどを形成したものである。この場合、集光レンズ11の形状は自由であり、よって、何種類かの集光レンズ11を用意しておくことで、様々な形状、特性の照明器具10が得られるものとなる。
【0023】
そして、図7に示すものは、集光レンズ12の側にロッドレンズ5と同等な作用を有する導光部12aを設けた照明器具13である。
【実施例2】
【0024】
図7に示すものは、図6に示したのと同型とした集光レンズ12と、一体化してロッドレンズ12aを形成した照明器具13であり、上記のように集光レンズ11の交換により自在な形状の照明器具13が形成できる利点は失われるが、同じ形状の照明器具13を大量に形成するときなどには、部品点数の低減と、組立工数の低減とが共に可能となり、コストダウンが可能となる。
【実施例3】
【0025】
図8に示す照明器具14も集光レンズ15とロッドレンズ15aとが一体化して形成されている。よって、部品点数の低減と、組立工数の低減とが共に可能となる点も上記実施例2の照明器具13と同様であるが、同時に、集光レンズ15に対して最適な配光を与えることが可能な長さなどとしたロッドレンズ15aを取付けることも可能となる利点も生じる。
【実施例4】
【0026】
図9に示す照明器具16も、集光レンズ17とロッドレンズ17aが一体化して形成されているが、集光レンズ17の前方には、更に別体の集光レンズ18が取付けられている。よって、集光レンズ17と投影レンズ18との度数の組合せにより、種々の投射角のスポットライトの実現が考えられるものとなる。
【産業上の利用可能性】
【0027】
以上に説明したように、白色LED1に適宜な長さとしたロッドレンズ5を取付けることで、色ムラをなくすことができ、且つ、発光面積も設定できるので、スポットライト状の配光が可能となり、例えば、ヘッドライト、フォグライト、ドライビングライトなど、車両用灯具に応用できる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明に係る白色LEDを示す斜視図である。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】長さが不足時のロッドレンズの作用を示す説明図である。
【図4】長さが適正時のロッドレンズの作用を示す説明図である。
【図5】ロッドレンズの別の実施形態を示す斜視図である。
【図6】本発明に係る照明器具の第一実施例を示す断面図である。
【図7】本発明に係る照明器具の第二実施例を示す断面図である。
【図8】本発明に係る照明器具の第三実施例を示す断面図である。
【図9】本発明に係る照明器具の第四実施例を示す断面図である。
【図10】従来例の照明器具を分解した状態で示す斜視図である。
【図11】従来例の配光特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【0029】
1…白色LED
2…基板
3…LEDチップ
3a…蛍光体
4…樹脂ケース
4a…発光面
5、12a、15a、17a…ロッドレンズ
10、13、14、16…照明器具
11、12、15、17、18…集光レンズ




 

 


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