(57)【要約】【課題】反射鏡の長さを抑えつつ狭角配光を得る。【解決手段】複数のＬＥＤ２４が配置された発光部２２を有するＬＥＤパッケージ１２と、回転放物面形状であり、かつ当該回転放物面の焦点Ｏに基端側開口４２が設けられた反射面４０を有する反射鏡１４と、を備え、前記反射面４０の前記基端側開口４２に、前記発光部２２が配置され、前記発光部２２の光を前記反射面４０に反射させて配光する光源ユニット１１であって、前記反射面４０は、制御角θが５０度〜７０度であり、かつ、前記基端側開口４２の直径Ｄ２が前記発光部２２の直径Ｄ１の２倍以上の寸法径である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が配置された発光部を有する発光素子パッケージと、
回転放物面形状であり、かつ当該回転放物面の焦点に開口が設けられた反射面を有する反射鏡と、を備え、
前記反射面の前記開口に、前記発光素子パッケージの発光部が配置され、前記発光部の光を前記反射面に反射させて配光する光源ユニットであって、
前記反射面は、
制御角が５０度〜７０度であり、かつ、前記開口の径が前記発光部の径の２倍以上の寸法径である、
ことを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
前記発光部は、発光色が異なる複数の発光素子を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
請求項１、又は２に記載の複数の光源ユニットを備えたことを特徴とする投光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源ユニット、及び投光器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤと、当該ＬＥＤの光を反射する放物反射面を有した反射鏡と、を備え、略平行光を出射する光源ユニットが知られている。また、放物反射面の長さと、出射端の開口径との設定によって、ビーム角が狭い狭角配光を実現する技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−００９２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ビーム角が狭くなるほど、放物反射面が長くなるので、反射鏡の重量が重くなり、また、重量バランスも悪くなる、という問題がある。
本発明は、反射鏡の長さを抑えつつ、狭角配光が得られる光源ユニット、及び投光器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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の発光素子が配置された発光部を有する発光素子パッケージと、回転放物面形状であり、かつ当該回転放物面の焦点に開口が設けられた反射面を有する反射鏡と、を備え、前記反射面の前記開口に、前記発光素子パッケージの発光部が配置され、前記発光部の光を前記反射面に反射させて配光する光源ユニットであって、前記反射面は、制御角が５０度〜７０度であり、かつ、前記開口の径が前記発光部の径の２倍以上の寸法径である、ことを特徴とする。
【０００６】
本発明は、上記光源ユニットにおいて、前記発光部は、発光色が異なる複数の発光素子を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明は、上記に記載の複数の光源ユニットを備えたことを特徴とする投光器である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、反射鏡の長さを抑えつつ狭角配光が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る照明器具の斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるＩ−Ｉ断面線の断面図である。
【図３】ＬＥＤパッケージの平面図である。
【図４】反射鏡による光制御の説明図である。
【図５】反射面の基端の側の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る投光器１の斜視図である。図２は図１におけるＩ−Ｉ断面線の断面図である。
投光器１は、平面状の照射面を照明するために用いることができる照明器具であり、例えば看板用照明や、野球場等のスタジアム照明に用いられる。投光器１は、図１、及び図２に示すように、器具本体２を備え、器具本体２を挟むように設けられた取付アーム３によって、所定の取り付け箇所に回動自在に取り付けられる。
【００１１】
器具本体２は、有底の矩形箱状の筐体４を備える。図２に示すように、筐体４の開口４Ａにはフランジ５が設けられ、フランジ５には前面ガラス６が嵌め込まれている。また筐体４の内部には、複数（図示例では３つ）の光源ユニット１１が横並びに収められている。
【００１２】
本実施形態の筐体４の底面４Ｂには、光源ユニット１１が取り付けられる複数（図示例では３つ）の光源取付部７が横並びに設けられている。底面４Ｂには、それぞれの光源取付部７の取付位置に貫通孔である孔部８が形成されており、それぞれの孔部８から光源取付部７の裏面（底面側）が筐体４の外部に露出する。
そして、この筐体４の裏面には、孔部８に露出した光源取付部７に接触状態で取り付けられる放熱ユニット９が設けられている。放熱ユニット９は、光源取付部７に密着する基部９Ａと、基部９Ａに立設された複数の放熱フィン９Ｂとを備え、光源取付部７の熱が基部９Ａを通じて放熱フィン９Ｂに伝わり、当該放熱フィン９Ｂから外部に放熱される。
【００１３】
光源ユニット１１は、所定ビーム角の光を放射するユニットであり、本実施形態の光源ユニット１１は、１／１０ビーム角が１８度のフルカラーの光を放射し、図２に示すように、ＬＥＤパッケージ１２と、実装基板１３と、反射鏡１４と、を備えている。
【００１４】
図３は、ＬＥＤパッケージ１２の平面図である。
ＬＥＤパッケージ１２は、図３に示すように、矩形状のパッケージ基板２０を備え、パッケージ基板２０には、発光部２２が設けられている。発光部２２には、発光素子の一例である多数のＬＥＤ２４が密に配列されている。本実施形態の発光部２２は、ＬＥＤ２４が格子状に配列された正方形のＬＥＤ配置領域２６と、当該ＬＥＤ配置領域２６を内包する樹脂封止部２８と、を備えている。そして、ＬＥＤ配置領域２６のＬＥＤ２４が発光することで、樹脂封止部２８が全体的に発光する。本実施形態の樹脂封止部２８は、樹脂材がＬＥＤ配置領域２６を直径Ｄ１の平面視円形に覆った部位であり、当該樹脂封止部２８の発光により円形の面状光源が構成される。
【００１５】
本実施形態のＬＥＤパッケージ１２は、フルカラーの光を放射する。
すなわち、ＬＥＤ配置領域２６のＬＥＤ２４には、赤色光を放射するＬＥＤ２４Ｒと、緑色光を放射するＬＥＤ２４Ｇと、青色光を放射するＬＥＤ２４Ｂと、が用いられている。これらＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂの出力光量が調整されることで、赤色光、緑色光、及び青色光の光量比率が可変され、これにより、フルカラーが実現される。
【００１６】
パッケージ基板２０には、ＬＥＤ２４のアノード電極部３２、及びカソード電極部３４が設けられている。アノード電極部３２には、ＬＥＤ２４Ｒ用のアノード電極３２Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ用のアノード電極３２Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂ用のアノード電極３２Ｂが設けられている。同様に、カソード電極部３４には、ＬＥＤ２４Ｒ用のカソード電極３４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ用のカソード電極３４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂ用のカソード電極３４Ｂが設けられている。
そして、アノード電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの各々に流す電流、或いは電圧を可変することで、ＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂの出力光量が調整され、ＬＥＤパッケージ１２が放射する光の色が可変される。
【００１７】
また本実施形態の発光部２２には、ＬＥＤ配置領域２６に隣接して、ＬＥＤ２４を電気的に保護する保護素子２９（例えば、ツェナーダイオード）が設けられている。
【００１８】
本実施形態のＬＥＤパッケージ１２において、ＬＥＤ配置領域２６には、ＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂのそれぞれが列状に配列され、かつ、各列が並列に配置されている。また、1列のＬＥＤ２４Ｒと、２列のＬＥＤ２４Ｇと、１列のＬＥＤ２４Ｂとから成るグループ２５が構成されている。グループ２５は、そこに含まれているＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂによってフルカラーを実現可能なＬＥＤ２４の集合である。ＬＥＤ配置領域２６には、複数のグループ２５が並列に配置されている。なお、１つのグループ２５におけるＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂの各々の個数は、それぞれの出力等に応じて適宜に決定される。
【００１９】
本実施形態の投光器１では、ＬＥＤパッケージ１２が実装基板１３を介して光源取付部７に取り付けられ、当該光源取付部７に密接した放熱ユニット９に熱的に接続される。放熱ユニット９は、基部９Ａ及び放熱フィン９Ｂの平面視の大きさが、少なくともＬＥＤパッケージ１２を内包する大きさに形成されることで、十分な冷却能力が得られている。これにより、ＬＥＤパッケージ１２の温度上昇が抑えられるので、より高い電力での駆動が可能となり発光の光束を高めることができる。
【００２０】
図４は、反射鏡１４による光制御の説明図である。
反射鏡１４は、ＬＥＤパッケージ１２の光を反射させる筒状の反射部材である。本実施形態の反射鏡１４は、中心軸Ｋを中心とした回転放物面体であり、その内面には、回転放物面の反射面４０が形成されている。反射面４０は、基端４１の側に基端側開口４２を有する。基端側開口４２は、回転放物面の焦点Ｏを含み中心軸Ｋに垂直な平面で反射面４０を切り落とした形状を成し、その基端側開口４２の中央には、ＬＥＤパッケージ１２の発光部２２が配置されている。これにより、発光部２２から放射された光が反射面４０で平行光化される。
【００２１】
本実施形態の反射面４０は、上述の通り、１／１０ビーム角が約１８度の狭角に配光しつつも、同程度の狭角配光を得る回転放物反射面よりも、基端側開口４２から出射端４４までの長さＬが短くなっている。
詳述すると、反射面４０は、制御角θが５０度〜７０度の範囲（本実施形態では５５.７度）でありつつも、その基端側開口４２の直径Ｄ２が、発光部２２の直径Ｄ１よりも２倍以上の大きさに形成されている。制御角θは、焦点Ｏと出射端４４とを結んだ角度である。一般に、１／１０ビーム角が約１８度の狭角を作る反射面においては、制御角θは４０度以下である必要があり、このため、何ら対策をしなければ、長さＬは大きくなる。
【００２２】
これに対し、本実施形態の反射面４０は、基端側開口４２の直径Ｄ２が、発光部２２の直径Ｄ１よりも２倍以上の大きさになっている。この構成においては、基端側開口４２に占める発光部２２の大きさが小さくなり、反射面４０からみて当該発光部２２が点光源に近づく。これにより、制御角θが大きくとも、反射面４０で制御されずに放射されてしまう直射光成分が減り、反射面４０で制御される反射光成分が増えるので、平行光制御の精度が上がって放射光（ビーム）の拡がりが抑えられ、上述の狭角配光の放射光が得られることとなる。
【００２３】
図５は、反射面４０の基端４１の側の拡大図である。
本実施形態の反射面４０によれば、基端側開口４２に占める発光部２２の大きさが小さくなるので、当該基端側開口４２からの漏れ光も抑えられ、これにより光束の増大が図られる。
具体的には、図５に示すように、発光部２２の直径Ｄ１が（Ａ）＞（Ｂ）＞（Ｃ）＞（Ｄ）の順で小さくなるほど、基端側開口４２からの漏れ光の角度αが小さくなり、漏れ光が抑えられる。そして、本実施形態の反射面４０は、上述の通り、基端側開口４２の直径Ｄ２が、発光部２２の直径Ｄ１よりも２倍以上の大きさになっているので、漏れ光の角度αが小さく抑えられ、これにより、漏れ光が抑えらる。
【００２４】
本実施形態の投光器１では、ＬＥＤパッケージ１２がＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂの光を混色してフルカラーを得ているので、ＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂの各々の基端側開口４２からの漏れ光の程度によって、放射光の色が変わってしまう。また、ＬＥＤパッケージ１２において、ＬＥＤ配置領域２６の矩形の縁部の２辺のそれぞれには、ＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂのいずれかの列が配置されており、それらの列の光が基端側開口４２の漏れ光に比較的多く含まれてしまうので、当該漏れ光による放射光の色の変化は、より顕著になる。
【００２５】
そこで、例えば、横並びの３つの光源ユニット１１のそれぞれを、ＬＥＤ配置領域２６のＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂの列方向が異なるように中心軸Ｋの周りに回転させて配置する。この場合、それぞれの光源ユニット１１の漏れ光による色の変化が異なるので、それぞれの光源ユニット１１の光が重なったときに、個々の色の変化を打ち消すことができる。
【００２６】
しかしながら、投光器１の組立時に、光源ユニット１１のそれぞれの中心軸Ｋの周りの組付方向を管理する必要があり、組立作業が非常に煩雑になる。
これに対して、本実施形態の投光器１では、漏れ光による光源ユニット１１の光の色の変化が抑えられているので、光源ユニット１１の組付方向を管理する必要がなく、組立作業が容易になる。
【００２７】
以上したように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
すなわち、本実施形態の投光器１では、回転放物面の反射面４０は、制御角θが５０度〜７０度であり、かつ、基端側開口４２の直径Ｄ２が発光部２２の直径Ｄ１の２倍以上の寸法径である。
これにより、反射面４０の長さＬを抑えつつ、従来よりも１／１０ビーム角が小さな平行光を出射でき、なおかつ、基端側開口４２での漏れ光を抑えて光束の増大も図られる。
【００２８】
また本実施形態の投光器１では、発光部２２には、発光色が異なる複数のＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂが設けられ、これらの発光色の混色によりフルカラーが実現されている。
上述の通り、基端側開口４２での漏れ光が抑えられるので、ＬＥＤ２４Ｒ、ＬＥＤ２４Ｇ、及びＬＥＤ２４Ｂの混色比率の漏れ光に起因した変化が抑えられる。これにより、個々の光源ユニット１１から同色の光を精度良く出射させることができ、光源ユニット１１の間の色ムラが抑えられる。
【００２９】
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
【００３０】
例えば、発光素子の一例としてＬＥＤ２４を例示したが、例えば有機ＥＬ等の他の発光素子でもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  投光器
２  器具本体
１１  光源ユニット
１２  ＬＥＤパッケージ（発光素子パッケージ）
１３  実装基板
１４  反射鏡
２０  パッケージ基板
２２  発光部
２４、２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ  ＬＥＤ（発光素子）
２６  ＬＥＤ配置領域
４０  反射面
４１  基端
４２  基端側開口（開口）
４４  出射端
Ｄ１、Ｄ２  直径（径）
Ｋ  中心軸
Ｌ  長さ
Ｏ  焦点
θ  制御角
【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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