(57)【要約】【課題】  均一な明るさの赤外線を照射しうる赤外線照明装置を提供する。【解決手段】複数の赤外線ＬＥＤ１１を基板１３に装着してなるＬＥＤユニット１５と、赤外線ＬＥＤ１１を駆動するためのＬＥＤ駆動回路１６と、ＬＥＤ駆動回路１６に赤外線ＬＥＤ１１を駆動するための電力を供給する電源１７とを備え、複数の赤外線ＬＥＤ１１の全部又は一部を、各赤外線ＬＥＤの発光面を基板面に対してそれぞれ傾斜させて配置した。基板１３の赤外線ＬＥＤ配置面に、複数の突起１８を設け、複数の赤外線ＬＥＤ１１の各発光部の底面を、複数の突起１８のいずれかに当接させて赤外線ＬＥＤ１１の各発光面を、基板面に対してそれぞれ傾斜させている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の赤外線ＬＥＤを基板に装着してなるＬＥＤユニットと、
前記赤外線ＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動回路と、
前記ＬＥＤ駆動回路に前記赤外線ＬＥＤを駆動するための電力を供給する電源とを備え、
前記複数の赤外線ＬＥＤの全部又は一部を、各赤外線ＬＥＤの発光面を前記基板面に対してそれぞれ傾斜させて配置したことを特徴とする赤外線照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の赤外線照明装置において、
前記基板の、前記赤外線ＬＥＤを配置した面に、複数の突起を設け、
前記複数の赤外線ＬＥＤの各発光部の底面を、前記複数の突起のいずれかに当接させて前記赤外線ＬＥＤの各発光面を、前記基板面に対してそれぞれ傾斜させたことを特徴とする赤外線照明装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の赤外線照明装置において、
前記複数の赤外線ＬＥＤは、複数のグループに分けられ、各グループ毎に異なる角度で傾斜されて前記基板上に配置されたことを特徴とする赤外線照明装置。
【請求項４】
請求項２記載の赤外線照明装置において、
前記突起を、硬化性樹脂により前記基板上に形成したことを特徴とする赤外線照明装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の赤外線照明装置において、
前記突起を、印刷により前記基板上に形成したことを特徴とする赤外線照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、防犯カメラ、夜間観察カメラ、交通監視カメラ、駐車場監視カメラ等の赤外線カメラと組み合わせて使うのに好適な赤外線照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、赤外線カメラと組み合わせて使う赤外線照明装置で、複数の赤外線ＬＥＤ（発光ダイオード；Light Emitting Diode）を光源とするものは知られている。特に多数のＬＥＤを例えば、マトリクス状に配置したパネル状の光源は全体として大きな光量となることから、様々な照明として利用されている。高速道路において、図８に示すように走行中の自動車２０を照明し、必要に応じてナンバープレートなどを撮影するために利用される光源１０も、複数のＬＥＤを、取付装置を用いて基板に縦横に整然と配列したものを使用している。
【０００３】
ＬＥＤは、ＬＥＤ素子を包覆した透光部材の球面あるいは非球面レンズ（頂部）が砲弾型をなしており、図７（ａ）にその配光特性を示している。図７（ｂ）は、図７（ａ）の平面図である。図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、透光部材のＬＥＤ１１から放射された赤外光は、照射面１２においてＬＤＥチップの像を写すリング状の凹み１２Ａを持った配光特性を示す場合がある。このＬＥＤの複数を、所定の基板に整然と集積してなるＬＥＤユニットも、図７（ｃ）に示したように、合成されて放射された赤外光は、照射面１２において波形の配光特性を示す。
【０００４】
従って、このような従来のＬＥＤユニットを、例えば、撮影用照明装置として使用した場合、配光特性が波の形状になっていることから、輝度むらが生じ所望の画質が得られないことがあるので好ましくない。輝度むらが生じないようにするには、複数のＬＥＤから放射された光がなるべくフラットな形状の配光特性になることが望まれる。
複数のＬＥＤを所定の基板に整然と並べたＬＥＤユニットは、フラットな照明とすることができない。
また、光源から被写体までの距離が大きくなる程、照射光が拡散してしまい、光の強度が弱くなってしまうため、ＬＥＤ自体の発光強度を大きくしなければならない。しかし、ＬＥＤ自体の発光強度を大きくすると、ＬＥＤの発熱が大きくなり、ＬＥＤの寿命が短くなり、照明の消費電力が多くなる。
【０００５】
ところで、複数のＬＥＤを基板に配置しフラットな配光特性を得るようにしたＬＥＤ赤外線照明装置は公知である（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特許文献１の照明装置は、反射形ＬＥＤを使用し、これらを基板に集積してなるＬＥＤユニットの照射角度を、基板の直角軸に対してそれぞれ傾斜させたものである。また、特許文献２の照明装置は、複数のＬＥＤユニットの内、内側のＬＥＤユニットに、外側のＬＥＤユニットより小さい値の定電流を供給するようにしたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１―１９５３０７号公報
【特許文献２】特開平１１―１９５３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来の技術には次のような解決すべき課題がある。
特許文献１の照明装置は、反射形ＬＥＤを使用しているために、光の指向性が大きく中心輝度が大きくなる。このため、反射形ＬＥＤを集合し面発光のＬＥＤユニットを形成した場合、光の干渉によりＬＥＤユニット自体も中心輝度が大きくなる。
このことから、ＬＥＤユニットを平面に並べて面発光体を形成し、フラットな形状の配光特性を得ようとした場合、ＬＥＤユニットを集光方向に向けることができず、ＬＥＤユニットを分散方向に傾ける必要があり、光の集光効率が悪くなるものと考える。
【０００８】
特許文献２の照明装置は、ＬＥＤユニット毎に流す電流値と時間を調整しフラットな配光特性を得るものであるが、次の問題があると考える。すなわち、
・ＬＥＤ自体が持つ仕様特性を充分に発揮できない。
・外側のＬＥＤユニットほど、流す電流、時間が大きくなる傾向がある。
・電気回路が複雑になる。
【０００９】
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、簡易な構造でフラットな形状の配光特性を得ることができる赤外線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】
【００１０】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
複数の赤外線ＬＥＤを基板に装着してなるＬＥＤユニットと、上記赤外線ＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動回路と、上記ＬＥＤ駆動回路に上記赤外線ＬＥＤを駆動するための電力を供給する電源とを備え、上記複数の赤外線ＬＥＤの全部又は一部を、各赤外線ＬＥＤの発光面を上記基板面に対してそれぞれ傾斜させて配置したことを特徴とする赤外線照明装置。
【００１１】
個々の赤外線ＬＥＤの発光面の向きをそれぞれ異ならせることにより、赤外線ＬＥＤ単体から発射される不均一な照射面が合成されて全体的に均一な明るさの照射面、さらには拡張された照射面が得られる。
【００１２】
〈構成２〉
構成１記載の赤外線照明装置において、上記基板の、上記赤外線ＬＥＤを配置した面に、複数の突起を設け、上記複数の赤外線ＬＥＤの各発光部の底面を、上記複数の突起のいずれかに当接させて上記赤外線ＬＥＤの各発光面を、上記基板面に対してそれぞれ傾斜させたことを特徴とする赤外線照明装置。
【００１３】
１つの赤外線ＬＥＤに対して１つの突起を使用して、各赤外線ＬＥＤの発光面を所定の角度で傾斜させるものである。
各突起は、その位置と大きさが予め使用する各赤外線ＬＥＤの発光性能等に応じてコンピュータ等を利用し計算して決定され、基板の所定面に設計どおりに設けられる。
【００１４】
〈構成３〉
構成１又は２記載の赤外線照明装置において、上記複数の赤外線ＬＥＤは、複数のグループに分けられ、各グループ毎に異なる角度で傾斜されて上記基板上に配置されたことを特徴とする赤外線照明装置。
【００１５】
各グループは一纏まりになっていなくともよく、ばらばらに位置していてもよい。なお、照明装置から所定の照射面までの距離が５〜１０ｍもあるので、照明装置の赤外線ＬＥＤ単体どうしの位置関係は実質上、無視できる。
【００１６】
〈構成４〉
構成２記載の赤外線照明装置において、上記突起を、硬化性樹脂により上記基板上に形成したことを特徴とする赤外線照明装置。
【００１７】
突起を、エポキシ樹脂のような絶縁性、接着性を有する硬化性樹脂により基板上にランダムに高さが０．２ｍｍ程度になるように形成したものである。多数のＬＥＤを、自動機を用いて基板に自動実装しても、基板表面が多数の突起により凹凸しているので、各ＬＥＤをばらばらに傾いた状態で実装できる。
【００１８】
〈構成５〉
構成２ないし４のいずれかに記載の赤外線照明装置において、上記突起を、印刷により前記基板上に形成したことを特徴とする赤外線照明装置。
【００１９】
突起を、例えば、基板にシルク印刷により５０〜１００μｍ程度の厚さで印刷することにより形成したものである。赤外線ＬＥＤの外径が約５ｍｍなので、５０〜１００μｍ程度の厚さの突起で、ＬＥＤの軸を基板に対して１度程度傾けることができる。印刷により、任意の位置に所定形状の突起を容易に形成できる。また、基板の傾きを調整することなく照明エリアを広げることができる。上記シルク印刷では、傾きが不足する場合には、基板へのエポキシ樹脂等の印刷が有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について具体例を用いて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、実施例１の赤外線照明装置の構成を示す説明図である。
図１において、この赤外線照明装置は、基板１３に複数の赤外線ＬＥＤ１１を装着してなるＬＥＤユニット１５を備えている。このＬＥＤユニット１５の赤外線ＬＥＤ１１の全部又は一部は、各赤外線ＬＥＤの発光面を基板上面に対してそれぞれ傾斜させて配置されている。またＬＥＤユニット１５には、図２に示すように、複数の赤外線ＬＥＤ１１を点灯駆動させる回路が接続されている。この回路は、ＬＥＤユニット１５とＬＥＤ駆動回路１６と電源１７と備えている。基板１３に装着された全ての赤外線ＬＥＤ１１に対して、ＬＥＤ駆動回路１６から所定の電流が供給される。これによって、それぞれ赤外線ＬＥＤ１１が赤外線を照射する。
【００２２】
なお、ＬＥＤ駆動回路１６の駆動電流は、例えば、赤外線ＬＥＤ１１の状態によって、発光強度が安定するように制御される。このために、ＬＥＤ駆動回路１６に制御回路が設けられている。また必要に応じて冷却ファンが設けられ、ＬＥＤユニット１５に搭載された全ての赤外線ＬＥＤ１１を風によって冷却する。電源１７は、ＬＥＤ駆動回路１６や制御回路等を動作させるための電源である。
【００２３】
図３は、上記ＬＥＤユニット１５の具体例を示す正面図である。
図３に示すように、基板１３の、赤外線ＬＥＤ１１を配置した面１３Ａに、複数の突起１８が設けられ、赤外線ＬＥＤ１１の各発光部の底面を当接させて赤外線ＬＥＤ１１の発光面が基板面１３Ａに対して傾斜するようにされている。各突起１８は、エポキシ樹脂のような絶縁性、接着性を有する硬化性樹脂により、高さが０．２〜０．５ｍｍ程度の山形に形成したものである。赤外線ＬＥＤ１１は、２本のリードフレーム１４を、基板１３に穿ったスルーホール１９に挿通し半田付けされて基板１３に固定されている。
赤外線ＬＥＤ１１に持たせる傾きに応じ、樹脂印刷の厚さ（高さ）をメタルマスク厚により、容易に制御できる。また、印刷する位置により、縦方向あるいは横方向の配光性能をある程度独立に制御することも可能である。
【００２４】
図４は基板１３の一部を示す平面図である。
図４において、基板１３には、予め所定の配線パターンを形成する電路と、数百個の赤外線ＬＥＤ１１を縦横に配列するために２本のリードフレーム１４を挿通させる多数のスルーホール１９と、多数の突起１８とが設けられている。突起１８は１個の赤外線ＬＥＤ１１に対して１つずつ、各スルーホール１９の周辺に設けられ、各赤外線ＬＥＤの発光面を所定の角度で傾斜させている。各突起は、位置と大きさが各赤外線ＬＥＤ１１の発光性能等に応じてコンピュータ等で計算して決定され、基板の所定面にマスク印刷等の製造技術を利用して設計どおりに設けられる。
【００２５】
複数の赤外線ＬＥＤ１１は、複数のグループに分けられ、各グループ毎に異なる角度で傾斜されて基板１３上に配置されてもよい。
例えば、ＬＥＤユニットを構成する１００個の赤外線ＬＥＤを２０個ずつの５グループに分けるとする。この内の第１グループは０度の傾斜角、すなわち傾斜しないものとする。そして、第２のグループは２度の傾斜角、第３のグループは３度の傾斜角、第４のグループは４度の傾斜角、第５のグループは５度の傾斜角でそれぞれ基板上に配置する。各グループは一纏まりになっていなくともよく、ばらばらに位置していてもよい。照明装置から所定の照射面までの距離が５〜１０ｍもあるので、照明装置の赤外線ＬＥＤ単体どうしの位置関係は実質上、無視できる。
【００２６】
図５は、上記赤外線照明装置の配光特性を示している。図５に示されるように、ＬＥＤユニット１５から放射された赤外光は、照射面１６においてフラット形の配光特性を示す。複数のＬＥＤを所定の基板に整然と並べたＬＥＤユニットは、図７（ｂ）に示すようにフラットな照明とすることができないが、複数のＬＥＤをそれぞれ傾斜させて並べたことにより、赤外線ＬＥＤ単体から発射される不均一な照射面が合成されて全体的に均一な明るさの照射面、すなわちフラットな照明となる。従って、このようなＬＥＤユニット１５を、例えば、撮影用照明装置として使用した場合、配光特性がフラット形状になっていることから、輝度むらが生じることがなく、所望の画質が得られる。
【００２７】
また、図５に示すように、個々の赤外線ＬＥＤの発光面の向きをそれぞれ異ならせると共に、発光面の向きを加減することにより、全体的に均一な明るさの照射面で、かつ両側に所望の幅Ｈに拡張された照射面が得られる。すなわち、基板の傾きを調整することなく照明エリアを広げることができる。
【実施例２】
【００２８】
図６は、実施例２の赤外線照明装置の構成を示す図である。
図６に示されるように、この実施例では基板１３に設けられた突起１８Ａが基板１３の上面に、印刷、例えばシルク印刷により形成され、赤外線ＬＥＤ１１に対応したものである。この突起１８Ａは、５０〜１００μｍ程度の厚さに形成される。赤外線ＬＥＤの外径が５ｍｍ程度なので、５０〜１００μｍの高さの突起で、ＬＥＤ１１の軸を基板１３に対して１度程度傾けることができる。
突起１８Ａを印刷により構成したことを除いた他の構成は、実施例１と同一であるので、重複説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の赤外線照明装置の構成を示す斜視図である。
【図２】実施例１の赤外線ＬＥＤを点灯駆動させる回路のブロック図である。
【図３】実施例１のＬＥＤユニットの具体例を示す正面図である。
【図４】実施例１の基板の一部を示す平面図である。
【図５】実施例１の赤外線照明装置の配光特性を示す説明図である。
【図６】実施例２の赤外線照明装置の具体例を示す図で、（ａ）はＬＥＤユニットの正面図、（ｂ）は同平面図である。
【図７】従来の赤外線照明装置の配光特性を示す説明図である。
【図８】赤外線カメラと組み合わせて使う赤外線照明装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１  赤外線ＬＥＤ
１３  基板
１４  リードフレーム
１５  ＬＥＤユニット
１６  ＬＥＤ駆動回路
１７  電源
１８  突起
１９  スルーホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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