(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、消費電力が少ない発光ダイオードを使用し、明るく照度が高い投光能力の大きなランプを提供することである。【手段】本発明は固体発光素子の発光部を凹面鏡の凹面に対峙させるように光軸上の焦点近傍に配置して凹面鏡と固体発光素子を組み合わせたエレメントを構成し、このエレメントの光軸を同一方向に平行になるように複数個配置して複数の固体発光素子を透明板に固定する。この透明板を移動させる事により複数の固体発光素子は凹面鏡の光軸上を光軸方向に移動できる構造を用いて凹面鏡の反射光を平行光からやや拡散光まで調整できることを特徴とする複数の固体発光素子からなるランプ。【選択図】図１
2005158472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体発光素子の発光部を凹面鏡の凹面に対峙させるように光軸上の焦点近傍に配置して凹面鏡と固体発光素子を組み合わせたエレメントを構成し、このエレメントの光軸を同一方向に平行になるように複数個配置したことを特徴とする複数の固体発光素子からなるランプ。
【請求項２】
複数の固体発光素子を透明板に固定し、この透明板を移動させる事により複数の固体発光素子を凹面鏡の光軸上で光軸方向に移動可能な構造を有することを特徴とする請求項１に記載の複数の固体発光素子からなるランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の固体発光素子と凹面鏡からなるランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に使用されている照明装置にはタングステンランプ，蛍光灯や水銀灯などの電球を用途に合わせて使用している。しかし、発光による不必要な発熱があり、エネルギー的にも損失が大きい。近年発熱の少ない、輝度の高い発光ダイオードも販売されている。
【０００３】
発光ダイオードは高輝度で長時間の耐久性を持ち小型なので単体ではキーライト等に使用されている。また、発光ダイオードは個々の消費電力が少なく、例え１千個の高輝度発光ダイオードを並べても７２Ｗ程度の電力消費なので、複数の発光ダイオードからなる  懐中電灯や信号機が知られている。また、発光ダイオードを正方形の基盤に３ミリから２５ミリの等間隔で多数個配置したドットマトリックスユニット等も販売されている。
【特許文献１】特開２００２−３５８０３３号
【特許文献２】特開２００３−１００１１０号
【特許文献３】特開２００３−２８１９０５号
【特許文献４】特開２００２−３５２６０２号
【特許文献５】特開２００２−２９９７００号
【特許文献６】特願２００３−２８８８０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、従来の発光ダイオードを使用した懐中電灯は５m程度先の物にも照射ができなかった。この消費電力が少ない発光ダイオードを使用して明るく投光能力の大きなランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の複数の固体発光素子からなるランプは固体発光素子の発光部を凹面鏡の凹面に対峙させるように光軸上の焦点近傍に配置して凹面鏡と固体発光素子を組み合わせたエレメントを構成し、このエレメントの光軸を同一方向に平行になるように複数個配置したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の本発明の複数の固体発光素子からなるランプは、複数の固体発光素子を透明板に固定し、この透明板を移動させる事により複数の固体発光素子を凹面鏡の光軸上で光軸方向に移動可能な構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は固体発光素子を使用しているので乾電池でも  長時間使用でき、固体発光素子の放射光を拡散させずに凹面鏡を使用し平行光線にすることにより、より遠くまで照射できる。
【０００８】
また、固体発光素子を透明板に固定し透明板を焦点位置より移動させる事により複数の固体発光素子は凹面鏡の光軸上を光軸方向に移動して凹面鏡の反射光をやや拡散光に変化させ広範囲の照射も可能となる軽量小型で携帯に便利で、キャンプ等の照明装置や非常事態に長時間使用できる高機能なランプを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は固体発光素子の発光部を凹面鏡の凹面に対峙させるように光軸上の焦点近傍に配置し、凹面鏡と固体発光素子を組み合わせたエレメントを構成し、このエレメントの光軸を同一方向に平行になるように複数個配置する。
【００１０】
また、複数の固体発光素を同じ透明板に固定し、この透明板を移動させる事により複数の固体発光素子は凹面鏡の光軸上を光軸方向に移動が可能な構造を有する。透明板の位置により照射光は平行光から拡散光まで変化させることができる。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１に示す本発明の試作機においては、請求項１の複数の凹面鏡２を光軸が同一方向に平行となるよう配置し、各固体発光素子（砲弾型発光ダイオード）３の発光部が凹面鏡２に対峙するように凹面鏡の焦点位置に電気供給線６ a（＋）と電気供給線６ b（−）により本体４に固定した。
【００１２】
図２は、図１の各固体発光素子（砲弾型発光ダイオード）３と凹面鏡２で構成された一組のエレメントの断面図で、単体の固体発光素子３が電気供給線６ a（＋）と電気供給線６ b（−）により凹面鏡２の焦点に固定され凹面鏡２への入射光７は反射光８に示すように平行光になる。
【００１３】
図３に示すように請求項２記載の本発明は、複数の固体発光素子(砲弾型発光ダイオード)３を透明板１に固定し、この透明板１を調整つまみ１０とスライドバー９により移動させる事により、透明板１に取り付けられた複数の固体発光素子３は凹面鏡の光軸上を光軸方向に移動可能な構造で、透明板１を焦点位置で固定すれば凹面鏡２による反射光は平行光となる。また、透明板１を焦点位置よりずらして固定すれば凹面鏡２による反射光は拡散光となる。
【００１４】
図４は、試作の一例で固体発光素子(砲弾型発光ダイオード)３を使用したエレメントを５４個組み込んだ大型ランプである。大型の為スライドバー９が本体４の外側に移動して調整つまみ１０が中央に設置されている。
【００１５】
試作機を幾つか製作し、発光ダイオードの指向角の違いや凹面鏡の大小・材質の相違等により著しく相違する結果となったのでその記録を下記の表１に記す。
(表１)
2005158472.tif 000003
（単位Lx）
【００１６】
次に上記、表１の実験内容に関して説明する。記載データはそれぞれの最高照度部分で測定して得られたデータである。
Ａは、輝度６４００ｍcd指向角２０度・順電圧３.６V・２０ｍAの砲弾型発光ダイオードを単体のみで凹面鏡を使用せずに計測した。
【００１７】
Ｂは、凹面鏡を使用せずにＡの砲弾型発光ダイオードを基盤上に１０個同一方向に向けて同じ高さに隙間を開けず一列に並べて計測した。
【００１８】
Ｃは、市販されている発光ダイオードの懐中電灯の中で一番明るかった懐中電灯である。
【００１９】
Ｄは、１８００ｍcd指向角５０度・順電圧３.６V・２０ｍAの砲弾型発光ダイオードと凹面鏡は直径３２ｍｍ・焦点距離１９ｍｍのスズ製を組み込んだエレメントを５個組み込んだ試作１号である。
【００２０】
Ｅは、１８００ｍcd指向角５０度・順電圧３.６V・２０ｍAの砲弾型発光ダイオードと凹面鏡は直径３２ｍｍ・焦点距離１９ｍｍのスズ製を組み込んだエレメントを７個組み込んだ試作２号である。
【００２１】
Ｆは、１８００ｍcd指向角５０度・順電圧３.６V・２０ｍAの砲弾型発光ダイオードと凹面鏡は直径５０ｍｍ・焦点距離１９ｍｍのスズ製を組み込んだエレメントを１個使用した試作３号である。
【００２２】
Ｇは、１８００ｍcd指向角５０度・順電圧３.６V・２０ｍAの砲弾型発光ダイオードと凹面鏡は直径５０ｍｍ・焦点距離１９ｍｍのスズ製を組み込んだエレメントを５個組み込んだ試作４号である。
【００２３】
Ｈは、１８００ｍcd指向角５０度・順電圧３.６V・２０ｍAの砲弾型発光ダイオードと凹面鏡は直径５０ｍｍ・焦点距離１９ｍｍのスズ製を組み込んだエレメントを７個組み込んだ試作５号である。
【００２４】
本発明の請求項１の固体発光素子(砲弾型発光ダイオード)３を凹面鏡２の焦点距離に固定すれば、エレメントととして複数個組み合わせて使用できる。請求項２のように固体発光素子(砲弾型発光ダイオード)３を複数個透明板１に固定して、この透明板をスライドバー９で光軸方向に歪みやぶれの無いように移動できるような構造にし、調整つまみ１０で調整する事により複数の固体発光素子3を凹面鏡２の光軸５上で光軸方向に移動し、固体発光素子3と凹面鏡2の距離が変化することによりすべての固体発光素子3は光軸５上を焦点位置から同じ距離を移動して、平行光からやや拡散光まで変化することが出来る。
【００２５】
本発明の固体発光素子と砲弾型発光ダイオードを各５４個を組み込んだ直径約４５cmの大型のランプを天井に取付けやや拡散光に設定し食卓を用意した。消費電力が４ｗにも満たないランプだが複数のランプから照射される下向きの多数の光が重なり合いテーブルクロスが白く浮き上がりカットグラスや食器が激しく輝き幻想的な食卓になりフロア−ライトやダウンライトとしての使用にも最適である。
【００２６】
上記、記載の固体発光素子と砲弾型発光ダイオードを各５４個を組み込んだ直径４５ｃｍの大型のランプを平行光に設定し屋外にて乾電池で灯火すると探照灯のように約８０ｍ先にある樹木の後方の壁に樹木の影が出ていた。平行光に設定するとスポットライトになり商品展示場等でも威力を発揮できる。ここまではLEDについて記述してきたが固体発光素子にレーザーを使用する事により長距離照射が可能になり探照灯として使用できる。また、固体発光素子の駆動特性の優れた面を生かした船舶用モールス信号機等の通信手段としても利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の複数の固体発光素子からなるランプは、平行光とやや拡散光に調整が出来るので、懐中電灯，車両用ヘッドライト，探照灯，船舶用通信灯や室内外用照明灯などに利用が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】エレメントを７組組み込んだ場合の本発明の正面図である。
【図２】エレメント単体図の側面断面図である。
【図３】固体発光素子（砲弾型発光ダイオード）と凹面鏡を各７個を光軸を合わせて組み込んだ場合の本発明の側面部分断面図である。
【図４】本発明の実験に使用した固体発光素子（砲弾型発光ダイオード）と凹面鏡を各５４個光軸を合わせて組み込んだ大型ランプの１例である。
【符号の説明】
【００２９】
１    透明板
２    凹面鏡
３    固体発光素子（砲弾型発光ダイオード等）
４    本体
５    光軸
６ a  電気供給線（＋）
６ b  電気供給線（−）
７    入射光
８    反射光
９    スライドバー
１０  調整つまみ
１１  口金
【図１】
2005158472.tif 000004
【図２】
2005158472.tif 000005
【図３】
2005158472.tif 000006
【図４】
2005158472.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月8日(2004.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】補正の内容のとおり
【補正方法】変更
【補正の内容】
2005158472.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月16日(2004.3.16)
【手続補正２】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】  本発明の固体発光素子（砲弾型発光ダイオード）と凹面鏡を各５４個を組み込んだ直径約４５ｃｍの大型のランプを天井に取付けやや拡散光に設定し食卓を用意した。消費電力が４ｗにも満たないランプだが複数のランプから照射される下向きの多数の光が重なり合いテーブルクロスが白く浮き上がりカットグラスや食器が激しく輝き幻想的な食卓になりフロア−ライトやダウンライトとしての使用にも最適である。


【手続補正３】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】  上記、記載の固体発光素子（砲弾型発光ダイオード）と凹面鏡を各５４個を組み込んだ直径４５ｃｍの大型のランプを平行光に設定し屋外にて乾電池で灯火すると探照灯のように約８０ｍ先にある樹木の後方の壁に樹木の影が出ていた。平行光に設定するとスポットライトになり商品展示場等でも威力を発揮できる。ここまではＬＥＤについて記述してきたが固体発光素子にレーザーを使用する事により長距離照射が可能になり探照灯として使用できる。また、固体発光素子の駆動特性の優れた面を生かした船舶用モールス信号機等の通信手段としても利用できる。


【手続補正書】
【提出日】平成16年3月16日(2004.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】  本発明が解決しようとする課題は、従来の電球において、発光はフィラメント等発光体の発熱発光によるものである為に電球や照明器具は熱を持ち、光自体が熱光線である為に照射対象物までも熱をおびて照明焼けが発生し、食品や美術品に対し悪影響を与えていた。そこで、微弱電流で極小のＬＥＤチップを発光させ蛍光物質を励起させて発光する発光ダイオードを用いる事により、エネルギー変換効率が極めて高く発熱量が少なく照明焼けの起こらない明るく投光能力の大きなランプを提供することである。