(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色ＬＥＤを光源とし、この白色ＬＥＤに上拡がりの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、入光端部が前記白色ＬＥＤの発光面と同面積の平面状であり、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、前記集光レンズと一体として設けられている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。
【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に上拡がりの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、入光端部が前記白色ＬＥＤの発光面と同面積の平面状であり、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、前記集光レンズと一体として設けられている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
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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