(57)【要約】【課題】高効率で、色混合が改善され、さらに構造を簡単にできる焦点調整高強度ＬＥＤエミッタを提供することを課題とする。【解決手段】支持要素の上に配設された、複数の色の異なるＬＥＤを含んで構成される色選択式の調光可能・焦点調整ＬＥＤエミッタにおいて、当該複数のＬＥＤは、支持要素上で、複数の類似のＬＥＤタプルに配置され、各ＬＥＤタプルは、少なくとも２つの色の異なるＬＥＤを備え、各ＬＥＤタプルには、個別の反射器が割り当てられ、且つ各ＬＥＤタプルは、隣接するＬＥＤタプルに対して、対応する反射器の光軸を中心に回転される。高効率で優れた焦点調整と合わせて、色混合が改善されたＬＥＤエミッタは、５個以上のＬＥＤタプルを含み、各ＬＥＤタプルは、先行する隣接ＬＥＤタプルに対して、対応する反射器の光軸を中心にそれぞれ角度▲ファイ▼だけ回転され、当該角度▲ファイ▼は、３６０度／ＬＥＤタプルの数で算出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持要素（１５）の上に配設された、複数の色の異なるＬＥＤ（１１〜１４）を含む焦点調整ＬＥＤエミッタ（１７）であって、色を選択して調光可能であり、前記複数のＬＥＤ（１１〜１４）が、前記支持要素（１５）上で、複数の類似のＬＥＤタプル（１〜１０）に配置され、各ＬＥＤタプル（１〜１０）は、少なくとも２つの色の異なるＬＥＤ（１１〜１４）を備え、各ＬＥＤタプル（１〜１０）には、個別の反射器（１６）が割り当てられ、且つ前記各ＬＥＤタプル（１〜１０）は、隣接するＬＥＤタプル（１〜１０）に対して、対応する反射器（１６）の光軸を中心に回転される焦点調整ＬＥＤエミッタ（１７）において、
５個以上のＬＥＤタプル（１〜１０）を含み、前記各ＬＥＤタプル（１〜１０）は、先行する隣接ＬＥＤタプル（１〜１０）に対して、対応する反射器（１６）の光軸を中心にそれぞれ角度▲ファイ▼だけ回転され、
当該角度▲ファイ▼は、３６０度／ＬＥＤタプル（１〜１０）の数で算出されることを特徴とするＬＥＤエミッタ（１７）。
【請求項２】
前記各ＬＥＤタプル（１〜１０）は、赤色ＬＥＤ（１１）、緑色ＬＥＤ（１２）、青色ＬＥＤ（１３）を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤエミッタ（１７）。
【請求項３】
前記各ＬＥＤタプル（１〜１０）は、白色ＬＥＤ（１４）を含むことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤエミッタ（１７）。
【請求項４】
前記ＬＥＤタプル（１〜１０）は、前記支持要素（１５）上で螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤエミッタ（１７）。
【請求項５】
９個以上のＬＥＤタプル（１〜１０）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＬＥＤエミッタ（１７）。
【請求項６】
１０個のＬＥＤタプル（１〜１０）を含むことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤエミッタ（１７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載されたように、異なる色の光を発生させるために支持要素の上に配設された複数の色の異なるＬＥＤを含む焦点調整ＬＥＤエミッタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有色光を発生させるＬＥＤエミッタは、一般に、加法混色の原理を用いている。そのため、通常は、原色である赤、緑、青を発するＬＥＤが使用され、これらの色の彩度が調整できる。このような方法は、ＲＧＢ法と呼ばれる。色品質を改善するため、白色または琥珀色のＬＥＤの他に、パステルカラーのＬＥＤを用いて混色することもある。
【０００３】
個別の色成分は、ＬＥＤエミッタの内部または外部で混合することができる。内部混合は、例えば、拡散レンズを用いた拡散によって行うことができる。外部カラー混合の場合、コリメータまたは反射器を用いて、色の異なるＬＥＤの光路を適宜変更することによって、照射された物体上で個別の色成分が重ね合わされる。
【０００４】
異なる色の光を発生させる市販のＬＥＤエミッタは、ほとんど一つの反射器のみしか備えていない。そして、色違いの不規則に配置された多数のＬＥＤが設けられている。
【０００５】
複数の色の異なるＬＥＤを備え、色温度を再調整するためのダイオードランプが、ドイツ特許公開公報ＤＥ６００３４４０５号（特許文献１）から公知である。このダイオードランプでは、混光を行うために反射筒が使用され、色の異なるＬＥＤがこの反射筒の入口開口部にマトリックス状に配置されている。改良した方法で個別の色成分を相互に混合させるため、反射筒の異なる幾何学形状やマトリックス内での色違いのＬＥＤの異なる配置が提案されている。
【０００６】
この先行技術から公知であり、異なる色の光を発生させるために用いるＬＥＤエミッタの主な問題点は、優れた焦点調節、高効率、優れた混色が両立しないことである。そのため、例えば、拡散器を用いた拡散によって内部カラー混合を行うシステムは、効率が悪く、散乱および広い放射特性を示す。外部カラー混合を行うシステムでは、優れた焦点調整機能や高度な性能が達成されるが、カラー混合は不良である。特許文献１から公知のダイオード照明器具は、単にこのような性能を妥協したものに過ぎないといえる。この例においても、焦点調整、効率および混光の観点から、最適な結果を得ることは不可能である。
【０００７】
さらに、最新の高出力ＬＥＤを使用する場合、少なくとも受動的冷却が必要とされる。結果として、高出力ＬＥＤを使用すると、如何なる所望の数であっても、不規則に配置され、密接に隣接する色違いのＬＥＤを、単一の反射器の中心で標準配置して、仕様を満たす混光機能を有する発光エミッタを製造することは不可能である。
【０００８】
国際特許出願ＷＯ２００８／０１０１３０Ａ２（特許文献２）は、所定の色の光を発生させる複合光源を開示している。この光源は、それぞれ所定の色の光を発生させることができる複数のサブモジュールを有する。各サブモジュールは、視準・混光構造と、当該視準・混光構造の入口に配置された複数の色の異なるＬＥＤからなるライトユニット群とを備える。例えば、４つのライトユニット群のそれぞれが、正方配列された４つの色違いのＬＥＤを含む場合、サブモジュールから発せられる光を均一に相互作用させるために、アレイ内で隣接する先行サブモジュールに対して、サブモジュールのＬＥＤを時計回りまたは反時計回りに回転させることを提案している。従って、４つの異なるＬＥＤの配列が可能となる。光源が５つ以上のサブモジュールからなる場合、回転パターンは単純に繰り返される。
【０００９】
特許文献２に開示された光源では、ライトユニット群を回転させた配置とすることで、サブモジュールから発光された光を良好に混光することができるが、それでもなお、僅かに異なる色調を有する領域が照射された物体上に観察されるという欠点がある。光の強度を増加させるために光源が５つ以上のサブモジュールを含み、回転パターンが繰り返される場合には、不均一な効果はさらに増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ドイツ特許公開公報ＤＥ６００３４４０５号
【特許文献２】国際特許出願ＷＯ２００８／０１０１３０Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、高効率で、色混合が改善され、さらに構造を簡単にできる焦点調整高強度ＬＥＤエミッタを提供することである。さらに、先行技術の課題を解決することも目的とする。
【００１２】
本発明による課題の解決手段または目的は、スポットライト等のエミッタ式照明器具に適用することも可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、請求項１に記載されたＬＥＤエミッタによって達成される。一般的な課題の解決手段として、色を選択して調光可能なＬＥＤエミッタは、支持要素の上に配設された、複数の色の異なるＬＥＤを含み、当該複数のＬＥＤは、支持要素上で、複数の類似のＬＥＤタプルに配置され、各ＬＥＤタプルは、少なくとも２つの色の異なるＬＥＤを備え、各ＬＥＤタプルには、個別の反射器が割り当てられ、且つ各ＬＥＤタプルは、隣接するＬＥＤタプルに対して、反射器の光軸を中心に回転される。ＬＥＤエミッタが５個以上のＬＥＤタプルを含み、各ＬＥＤタプルが先行する隣接ＬＥＤタプルに対して、対応する反射器の光軸を中心にそれぞれ角度▲ファイ▼だけ回転される場合には、当該角度▲ファイ▼は、３６０度／ＬＥＤタプルの数で算出される。
【００１４】
少数の色の異なるＬＥＤを配置して、対応する反射器を有するＬＥＤタプルを構成することで、ＬＥＤエミッタの効率が非常に高くなる。なぜなら、ＬＥＤが直接目視可能となり、拡散器を使用する場合と比較して、照射される物体上で集光させることが可能となり、吸収と拡散に起因する損失が低くなるからである。ＬＥＤタプルは非常に簡単に事前作成することができるので、非常に多数の密接に隣接したＬＥＤを有する市販の装置と比較すると、ＬＥＤエミッタの構成を大幅に簡略化することができる。さらに、既成の連結可能なＬＥＤタプル、所謂ＲＧＢ−ＬＥＤ装置を用いることが可能となる。一般に、このようなＲＧＢ−ＬＥＤ装置は、それぞれ赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと、任意に白色または琥珀色のＬＥＤを加えて構成され、最近では、最新式の高出力ＬＥＤを備えたものも提供されている。原則として、高出力ＬＥＤは、好適な方法により少なくとも受動的に冷却される必要がある。放射熱の効率的な排出は、通常、密接して並んで配されたＬＥＤの数が少なければそれで十分である。それ故、個別の対応する反射器を備えた、請求項に記載のＬＥＤタプルの構成は特に有益である。
【００１５】
各ＬＥＤタプルが、先行する隣接ＬＥＤタプルに対して、対応する反射器の光軸を中心に一定角度回転され、当該角度が３６０度／ＬＥＤタプルの数で算出される場合、最適な混色がなされる。先行技術の光源は、反復される回転パターンに従って回転する複数のＬＥＤタプルからなる。従って、複数の色の異なるＬＥＤのうち、一つの色成分が占める領域どうしが、照射物体上でまとめられることになる。請求項に記載されたように、ＬＥＤタプルが相互に回転した構成によってのみ、最も好適には、色の積層領域が相互に完全に相殺することで、発光する光の最適な混色が得られるように積層領域を重ねることができる。
【００１６】
さらに、本発明を発展させた形態が下位クレームに記載されており、その詳細を下記に説明する。
【００１７】
本発明の好適な実施形態では、各ＬＥＤタプルは、原色である赤、緑、青色のＬＥＤを含む。従って、色選択式の調光によりＲＧＢの混色が可能となり、所望する色合いの光を発生させることができる。
【００１８】
本発明のさらに好適な実施形態では、各ＬＥＤタプルは、赤、緑、青色の３つの原色ＬＥＤに加えて、白色ＬＥＤを含む。このような構成により、発生する有色光の品質を改善することができる。
【００１９】
相互に回転された複数のＬＥＤタプルを支持要素上で仮想の螺旋に沿って配置すると、混色を行うのに特に有益であることが判明している。
【００２０】
ＬＥＤエミッタは、９個以上のＬＥＤタプルを含むことが好適である。ＬＥＤエミッタが１０個のＬＥＤタプルを含む場合、非常に優れた混色を実現できる。
【００２１】
図面を参照して、本発明の好適な実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】４つの色の異なるＬＥＤの配置を略式的に示したＬＥＤタプルを示す。
【図２】結合支持要素上に配置された複数のＬＥＤタプルを備えた、本発明によるＬＥＤエミッタの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示すＬＥＤタプルは、参照符号１を付している。異なる色の光をすべての色調で発生させるために、ＬＥＤタプル１には、３つの原色ＬＥＤ、すなわち赤色ＬＥＤ１１、緑色ＬＥＤ１２、青色ＬＥＤ１３が配設されている。所望の光の色は、個別のＬＥＤを減光して調光することで実現される。生成された有色光の品質を改善するため、ＬＥＤタプル１には、白色ＬＥＤ１４がさらに設けられている。このような構成により、特にパステルカラーの光を優れた品質で生成することが可能となる。図示した配置はＬＥＤタプルの好適な一例を示すが、より多数またはより少数の色違いのＬＥＤの配置によってタプルを構成することも可能である。さらに、一つのＬＥＤタプル内に、色の異なるＬＥＤのみではないＬＥＤを配置することも可能である。例えば、複数の色の異なるＬＥＤとは別に、２個の同様の、例えば、白色ＬＥＤをＬＥＤタプルが含んでいてもよい。
【００２４】
図２は、本発明によるＬＥＤエミッタ１７の正面図である。それぞれの構成が図１に示すＬＥＤタプル１に対応する複数のＬＥＤタプル１〜１０が、結合支持要素１５上に配置されている。コリメータまたは反射器１６が、各ＬＥＤタプル１〜１０に割り当てられる。参照符号を挿入するスペースが少ないので、ＬＥＤタプル１，４に割り当てられた反射器のみに参照符号１６を付している。ＬＥＤタプル１〜１０のうちの１つによって発光された光は、個別に割り当てられた反射器１６によって焦点を合わせる。すべての反射器１６は、ＬＥＤタプル１〜１０の光路が照射物体上で相互に重なるように配向される。ＬＥＤタプル１〜１０は、支持要素１５上で螺旋状に配置されている。ＬＥＤタプル１〜１０の昇順参照番号は、仮想の螺旋経路を表している。各ＬＥＤタプル１〜１０は、先行する隣接ＬＥＤタプル１〜１０に対して、それぞれに割り当てられた反射器１６の軸を中心に反時計回りに３６度の角度回転されている。ここで、３６度の回転角度は、３６０度の全周円をＬＥＤタプル１〜１０の個数で除すことで得られる。また、ＬＥＤタプル１は、螺旋状に配置された最後のＬＥＤタプル１０に対して、反時計回りに３６度回転されている。ＬＥＤタプル１〜１０を時計回りの完成した螺旋状に配置した図示した構成と、それぞれ先行する隣接ＬＥＤタプル１〜１０に対して、ＬＥＤタプル１〜１０を反時計回りとする構成により、高効率で優れた焦点調整に加えて、最適な混光が実現される。
【００２５】
上述した配置およびＬＥＤタプル１〜１０を形成する少数のＬＥＤのグループ化により、ＬＥＤタプル１〜１０を相互に一定の距離だけ離間させる必要がある最新式の高出力ＬＥＤを用いることも可能となる。
【図１】
2010045365.tif 000003
【図２】
2010045365.tif 000004