(57)【要約】【課題】  長寿命で低発熱の面状光源や照明装置であって、レンズを用いることなく簡単な構造で放熱構造にも優れ、容易に集積度を上げることができ、高い集光度や照度を得ることができ、しかもその調節が可能である面状光源及び照明装置を提供することである。【解決手段】  基板２上に複数の半導体発光素子１を行列マトリックス状に配置して構成される面状光源において、行又は列上に配置される複数の半導体発光素子１のうち少なくとも１の半導体発光素子１において、電極方向線と中心方向線によって形成される２の角度のうち９０度以下の第１の角度が、配列方向線と中心方向線によって形成される２の角度のうち９０度以下の第２の角度よりも大きいものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の半導体発光素子を行列マトリックス状に配置して構成される面状光源において、行又は列上に配置される複数の各々の半導体素子において２本の電極脚を結ぶ直線を電極方向線と定義し、前記行列マトリックス状に配置された複数の半導体発光素子の略中央部と前記２本の電極脚の略中間部を結ぶ直線を中心方向線と定義した場合に、前記行又は列上に配置される複数の半導体発光素子のうち少なくとも１の半導体素子において、前記電極方向線と前記中心方向線によって形成される２の角度のうち９０度以下の第１の角度が、前記配列方向線と前記中心方向線によって形成される２の角度のうち９０度以下の第２の角度よりも大きいことを特徴とする面状光源。
【請求項２】
基板上に複数の半導体発光素子を行列マトリックス状に配置して構成される面状光源と、前記面状光源の半導体発光素子の少なくとも先端部分を表面から露出させて収容する照明ヘッドと、この照明ヘッドに支持可能に接続されるネックロッドと、このネックロッドを垂設し前記面状光源の点灯のためのスイッチを備える筐体と、を有することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の面状光源と、前記請求項１に記載の面状光源を収容する照明ヘッドと、この照明ヘッドを支持可能に接続されるネックロッドと、このネックロッドを垂設し前記面状光源の点灯のためのスイッチを備える筐体と、を有することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の照明装置と、この照明装置に接続され電力を供給するバッテリと、このバッテリに接続され充電するソーラーパネルと、を有することを特徴とする照明システム。
【請求項５】
前記バッテリは、バッテリの過放電および過充電を防止するコントローラを介して、前記照明装置と前記ソーラーパネルに接続されることを特徴とする請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記バッテリにインバータを接続することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を集積した面状光源と面状光源を備えた照明装置に係り、特に顕微鏡光源に好適な高い集光度と照度が得られる面状光源と照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、医学や理工学においては種々の微細な被検体を顕微鏡で観察するが、その際には照度の高いタングステンランプ、ハロゲンランプあるいはキセノンランプや水銀ランプなどが用いられていた。
しかし、これらのランプは高発熱のために放熱や除熱構造が複雑となったり、別途冷却構造を設けるなどして高価なものとなっていた。また、熱的に過酷な条件下での使用によってランプの短寿命という課題もあった。
さらに、高熱の発生による観察者の負担や被検体への悪影響や消費電力が高いなどの課題もあった。
【０００３】
そこで、このような課題に対処すべくいくつかの発明が開示されている。
例えば、特許文献１には、集光照明装置として、複数のＬＥＤなどの発光素子を光源とし、２つの凸レンズを用いながら光源の光束を同一の照野に重複照射せしめる光学系を構築した発明が開示されている。
このような特許文献１に開示された発明によれば、光源としてＬＥＤなどの発光素子を採用することで、発熱が少なく理想的な冷光源を得ることができる。また、自在な照野に光を集中することができる。
【０００４】
また、特許文献２には、やはりＬＥＤによる点光源を用い、この点光源からの光束をハーフミラーで反射し、対物レンズを介して被観察物に向かわせ、被観察物からの反射光束をハーフミラー通過後、結像レンズで結像するようにし形成した光学系とを備え、点光源と光学系とを一体として収容するようにした顕微鏡装置が開示されている。
このように構成された特許文献２に開示された顕微鏡装置においては、外部から採光する必要がなく光学系の精度維持と堅牢性、携帯性に優れた顕微鏡を提供することができる。
【０００５】
さらに、特許文献３に開示された発明は、少なくとも１つの半導体発光素子から成る光源と、半導体発光素子の発光を制御する駆動回路と、半導体発光素子と駆動回路に電源を供給する電池の設置部を有し、これらを支持する枠体を備え、この枠体がランプ光源を支持する枠体が有する係合部と同じ形態である顕微鏡照明装置である。
この顕微鏡照明装置においては、これを顕微鏡に接続することで顕微鏡に設けられたステージ上の標本を照明する。光源にはＬＥＤ等の半導体発光素子を使用するため、発熱を抑え長寿命の光源を提供することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１８８１７４号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７７１８号公報
【特許文献３】特開２００３−２１５４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来の技術においては、例えば特許文献１に開示された発明においては、集光のために２つの凸レンズを用いなければならず、光学系が複雑となると同時に高価となってしまうという課題があった。また、レンズによる集光を行うためレンズの焦点距離を合わせる操作が必要であり、必ずしも使い勝手がよいとは言えないという課題があった。さらに、ＬＥＤ等の素子を筒体に収容するため、いくら消費電力が少ない素子であってもその集積度には限界がある等の課題もあった。
【０００８】
また、特許文献２に開示された発明においても、ハーフミラーや結像レンズを有する光学系を備えているため、特許文献１と同様に光学系が複雑で高価であると同時に、光源が内蔵されているため光源を別個独立に取り扱うことができないため不便という課題があった。また、点光源であり、高い照度を得ることが困難という課題もあった。
【０００９】
特許文献３に開示された発明においてもレンズを用いて光源からの光を導く光学系となっていることから特許文献１や特許文献２と同様に複雑、高価という課題がある。また、係合部を介して顕微鏡に着脱式となるため、汎用性に欠けるという課題もあり、また、ランプハウスに格納されているため光源の集積度を上げることが困難という課題もあった。
【００１０】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、顕微鏡の光源としてはもちろんのこと、通常の卓上の照明光源としても使用することができる長寿命で低発熱の面状光源や照明装置であって、レンズを用いることなく簡単な構造で放熱構造にも優れ、容易に集積度を上げることができ、高い集光度や照度を得ることができ、しかもその調節が可能である面状光源及び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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である面状光源は、基板上に複数の半導体発光素子を行列マトリックス状に配置して構成される面状光源において、行又は列上に配置される複数の各々の半導体素子において２本の電極脚を結ぶ直線を電極方向線と定義し、行列マトリックス状に配置された複数の半導体発光素子の略中央部と２本の電極脚の略中間部を結ぶ直線を中心方向線と定義し、行又は列に平行な線を配列方向線と定義した場合に、行又は列上に配置される複数の半導体発光素子のうち少なくとも１の半導体素子において、電極方向線と中心方向線によって形成される２の角度のうち９０度以下の第１の角度が、配列方向線と中心方向線によって形成される２の角度のうち９０度以下の第２の角度よりも大きいものである。
上記構成の面状光源においては、行又は列上に配置される少なくとも１の半導体発光素子の第１の角度が第２の角度よりも大きいため、その半導体素子の２本の電極脚を複数の半導体素子の略中央部側へ折り曲げることによって、半導体発光素子を物理的に中央へ寄らせることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明である照明装置は、基板上に複数の半導体発光素子を行列マトリックス状に配置して構成される面状光源と、面状光源の半導体発光素子の少なくとも先端部分を表面から露出させて収容する照明ヘッドと、この照明ヘッドに支持可能に接続されるネックロッドと、このネックロッドを垂設し前記面状光源の点灯のためのスイッチを備える筐体有するものである。
上記構成の照明装置においては行列マトリックス状に配置して構成される面状光源の半導体発光素子の少なくとも先端部が照明ヘッドの温度上昇を制御する作用を有する。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明である照明装置は、請求項１に記載の面状光源と、前記請求項１に記載の面状光源を収容する照明ヘッドと、この照明ヘッドを支持可能に接続されるネックロッドと、このネックロッドを垂設し前記面状光源の点灯のためのスイッチを備える筐体を有するものである。
上記構成の照明装置においては、請求項１に記載の面状光源を備えることによって、半導体発光素子の電極脚を半導体発光素子が中央寄りに向くように曲げることによって照明装置に備えられる面状光源の集積度を上げることができるという作用を有する。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明である照明システムは、請求項２又は請求項３に記載の照明装置と、この照明装置に接続され電力を供給するバッテリと、このバッテリに接続され充電するソーラーパネルを有するものである。
上記構成の照明システムにおいては、ソーラーパネルが発電した電気はバッテリに充電され、その電気が請求項２又は請求項３に記載の照明装置に供給されるという作用を有する。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明である照明システムは、バッテリの過放電および過充電を防止するコントローラを介して、照明装置とソーラーパネルに接続される請求項４に記載の照明システムである。
上記構成の照明システムにおいては、コントローラがバッテリの充放電を制御し過充電または過放電を防止するという作用を有する。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明である照明システムは、バッテリにインバータを接続した請求項４又は請求項５に記載の照明システムである。
上記構成の照明システムにおいては、バッテリに充電された直流の電力はインバータを介することで、電圧・電流・周波数が一定した、あるいは可変の交流電力に変換されるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の面状光源においては、半導体発光素子を用いるため少ない発熱量で長寿命であるとともに、半導体発光素子の２本の電極脚を折り曲げて、半導体発光素子を物理的に中央側へ寄らせることができるため、集高度を上げて、照度を向上させることができる。また、中央へ寄らせる半導体発光素子の数も調整可能であるため集光度や照度を所望の程度に調節することができる。
【００１８】
また、本発明の請求項２に記載の照明装置においては、請求項１記載の発明と同様に、低発熱、長寿命であるとともに、半導体素子の少なくとも先端部が照明ヘッドの表面から露出しており、放熱され易く照明ヘッドの温度上昇を抑制するため、半導体発光素子の集積度を上げて集光度や照度を向上させることができる。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の照明装置においては、請求項１記載の効果に加えて、集光度や照度を所望の程度に調節しながら高めることが可能な面状光源を備えることによって、様々な使用用途に沿った適切な照度を確保して使用者の作業効率や作業環境を向上させることができる。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の照明システムにおいては、請求項２又は請求項３に記載の照明装置に商用電力によることなく電力を供給することができ、経済的である。また、災害発生時など商用電力の供給に支障が生じた場合においても電力が供給され光源を提供できる。また、電力供給時において二酸化炭素等の環境影響物質の放出がなく環境への負荷も軽減できる。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の照明システムにおいては、コントローラがバッテリの容量を常時あるいは定期的に監視し、照明装置に電力を供給するのに好適な状態に保つため、バッテリが故障する可能性が少なくなり、その結果、バッテリ交換の手間やコストを削減することができる。そのため、照明装置の使用に係るランニングコストが低減され、さらに有害物質を含むバッテリの廃棄回数が減ることで環境への負荷も低減できる。
【００２２】
最後に、本発明の請求項６に記載の照明システムにおいては、バッテリに充電された直流の電力がインバータを介することで、電圧・電流・周波数が一定した、あるいは可変の交流電力に変換されるため、請求項２又は請求項３に記載の照明装置が、ＡＣ１００Ｖの電気製品に付属又は内蔵されている場合にその使用が可能になり、照明システムの汎用性が高まる。
また、コントローラに照明装置を、インバータにＡＣ１００Ｖの電気製品を接続することによれば、これらを並行して使用でき、照明システムの汎用性が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
複雑な光学系を用いることなく、集積度を高めることによって集光度及び照度の向上を容易に図ることができる面状光源及び照明装置に係る最良の形態について実施例を挙げながら図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係る面状光源の概念図である。（特に、請求項１に対応。）
図１に示す面状光源は、ＬＥＤ１を基板２の上に６×６の行列マトリックス状に配置するものである。ＬＥＤ１は電極脚３ａ，３ｂを基板２上にはんだづけなどすることによって固定されている。本図で示されてないが、基板２の裏面には伝導性の材質からなる回路がプリントされており、この回路は基板コネクタを介して電源に接続されＬＥＤ１の発光に供される。
図２は本実施の形態に係る面状光源の実施例１の基板裏面の構成図である。図２において、基板中心部４の周囲には、３６個のＬＥＤ１が配列されるが、図面中の行を下から第１行、縦の列を左から第１列と呼ぶことにすると、例えば電極端子８ａ，８ｂに配置されるＬＥＤ１は、第３行第１列のＬＥＤということになる。
図には電極端子の一方に＋の符号が付してあるが、これはＬＥＤ１の電極が＋側であることを示している。
【００２５】
図２において、前述の第３行第１列に配置されるＬＥＤ１の電極端子８ａ，８ｂは、列に平行に配置されているものの、第２行第１列に配置されるＬＥＤ１の電極端子７ａ，７ｂでは、電極端子７ａが第２列側に寄り、電極端子７ｂが基板２の外側へ寄って配置されている。第１行第１列に配置されるＬＥＤ１の電極端子６ａ，６ｂにおいても同様である。このようにプラスとマイナスの電極端子を結ぶ線が列や行の方向線と平行ではなくずらすことによって、ＬＥＤ１を電極脚から基板中心部４側へ曲げた場合に、ＬＥＤ１の集積度をより増加させることができる。
一方、第３列と第４列に配置されるＬＥＤ１においては、第１列における電極端子の配列とは異なり、すべて電極端子９ａ，９ｂ及び電極端子１０ａ，１０ｂに示されるように行の方向線と平行に配置されている。さらに、第５列及び第６列に配置されるＬＥＤ１においても、第１列と第２列と同様にそれぞれの列で２つのＬＥＤ１を除いて、電極端子１１ａ，１１ｂのように電極端子間を結ぶ線が行や列の方向線と平行ではなくずらされている。
このようにＬＥＤ１を配置した面状光源においては、中央から外れた第１，２，５，６行であって、かつ中央から外れた第１，２，５，６列に配列されたＬＥＤ１に係る電極端子が、電極脚を折り曲げることによってＬＥＤがより中央側へ寄ることができるように配置されている。よって、面状光源の四隅近傍に配置されたＬＥＤの向きをより中央へ寄せて集光度や照度の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００２６】
次に、図３に本実施の形態に係る面状光源の実施例２の基板裏面の構成図を示す。（特に、請求項２に対応。）
図３においても図２と同様に第１，２，５，６行に配列されたＬＥＤであって、かつ第１，２，５，６列に配列されたＬＥＤに係る電極端子は、電極脚を折り曲げることによってＬＥＤが中央側へ寄ることができるように配置されている。しかも、第３，４行に配列されたＬＥＤであって、かつ第３，４列に配列されたＬＥＤ、すなわち、中央の４つのＬＥＤについても電極端子１５ａ，１５ｂ〜１８ａ，１８ｂの配置が行や列の方向線と平行ではなくずらされており、これらのＬＥＤの電極脚を折り曲げることによって図２に示した実施例１よりもさらに集積度を高めることができる。
【００２７】
以上実施例１と実施例２において説明した電極端子の配置について図４を参照しながらもう少し詳細に説明する。図４は、行列マトリックス状に配列されたＬＥＤの電極端子の配置を説明するための概念図である。
通常ＬＥＤの電極端子は、例えば電極端子２２ａ，２２ｂに示されるようにＬＥＤ列１９に平行に配置されるか、あるいはＬＥＤ行２０に平行に配置されている。しかしながら、これでは基板中心部２１から外れた位置に存在するＬＥＤの電極端子２３ｂ，２３ｃの場合には、この端子間を結ぶ電極方向線が、ＬＥＤ列１９と平行な線である配列方向線２５に平行となり、電極方向線と中心方向線２７との間で形成される角度θ2は直角よりもかなり小さくなってしまう。
一方、電極端子２３ｃを電極端子２３ａの位置へずらすと、電極端子２３ａ，２３ｂ間を結ぶ線である電極方向線２６が中心方向線２７との間で形成する角度θ1は直角に近くなり、よってＬＥＤの電極脚を折り曲げると、角度θ2の場合よりもより基板中心部２１寄りに集積させることができる。
【００２８】
このようなことはＬＥＤ列１９においてのみ起こるものではなく、ＬＥＤ行２０側においても同様である。すなわち、電極端子２４ｂ，２４ｃにおける電極方向線（配列方向線２８と平行）と中心方向線３０によって形成されるθ2は、電極端子２４ａ、２４ｂにおける電極方向線２９と中心方向線３０によって形成されるθ1よりも小さくなっており、電極端子を電極端子２４ａ，２４ｂのように配置した方がＬＥＤをより基板中心部２１側へ集積させることができる。
なお、ＬＥＤを基板中心部２１側へ寄せる程度は、使用者によって電極脚の折り曲げの程度を調整することによって所望の程度に調節可能であり、用途などによって好適な集光度や照度が得られるように調節するとよい。
以上のとおり、実施例１と実施例２における基板の電極配置を採用する面状光源においては、上述のように集光度と照度を向上させることができたり、それらを調節することができる他に、半導体発光素子であるＬＥＤ１を搭載することによる基本的な効果もある。例えば、光源寿命がハロゲンランプなどと比較して非常に長く、また、省電力設計とすることができる。さらに、白色のＬＥＤであれば紫外線を含まない光源とすることができ、ちらつきも少ないので使用者の視覚を傷めることもなく安全性も高い光源とすることができる。
【実施例３】
【００２９】
次に、本発明の照明装置に係る最良の形態について第３実施例として図５及び図６を参照しながら説明する。（特に、請求項３に対応。）
図５は、本実施例に係る照明装置の正面図であり、図６はその側面図である。本実施例における照明装置は、図１において説明した面状光源を照明ヘッド３１ａ，３１ｂの内部に装着するものである。左右に２つの照明ヘッド３１ａ，３１ｂを設けたのは、例えば顕微鏡などにおいて被検体の観察に均一で高い照度が要求されるような場合を考慮して左右より照明させるためである。
照明ヘッド３１ａ，３１ｂには、面状光源から発生される熱を放出するための冷却孔３２が穿設されている。ＬＥＤ１などの半導体発光素子はそれ自体発熱量が少ないのが通常であるが、基板２に接続されている電極脚の部分でジュール熱が発生するため、冷却孔３２を開けて放熱することが重要となる。さらに、面状光源のＬＥＤ１の先端部を照明ヘッド３１ａ，３１ｂの表面から突出させることによって、ＬＥＤ１で発生する熱を放熱するとともに、高い照度を可能としている。
なお、面状光源のＬＥＤ１の先端部を照明ヘッド３１ａ，３１ｂの表面から突出させる際に、ＬＥＤ１が配列されている基板の表面を照明ヘッド３１ａ，３１ｂの表面よりも奥側に配置することによって、冷却孔３２を相まって冷却用の空気の流れを形成させることも可能である。
【００３０】
具体的に図６を参照しながら説明すると、ＬＥＤ１側から照明ヘッド３１ａ内へ冷却用の空気が流入する際に、基板２の表面が照明ヘッド３１ａの表面３１ｃよりも奥側に設置されているため、冷却用の空気がＬＥＤ１の基板２表面に林立する電極脚３ａ，３ｂを冷却した後、照明ヘッド３１ａの内部から冷却孔３２を経て外部へ放出されるのである。
照明ヘッド３１ａ，３１ｂは、それぞれフレキシブルロッド３４及びロッドコネクタ３５を介して筐体３３に接続されている。フレキシブルロッド３４は柔軟性を備えたロッドであるため、使用者は照明ヘッド３１ａ，３１ｂを被検体に接近させたり、あるいは２つの照明ヘッドを１箇所に近づけるようにしてより高い集光度及び照度を得ることも可能である。その他にも使用者の所望の状態に置くことが可能である。また、筐体３３を顕微鏡の奥へ配置して、フレキシブルロッド３４，３４を顕微鏡を挟んで左右からまわして、照明ヘッド３１ａ，３１ｂを被検体に接近させることができるので、筐体３３の存在が使用者に支障を与えることがない。
図５の符号３６は、電源スイッチで照明ヘッド３１ａ，３１ｂの点灯を行う。また、左右それぞれの照明ヘッド３１ａ，３１ｂのいずれかを点灯させるかについては、左右切替スイッチ３７のレバー３８で選択するが、左右のいずれかのみあるいは両方点灯させることができる。
図５の符号３９は、可変抵抗コントローラでつまみを廻すことによって抵抗値を変えることができ照度を調節することができる。
図６に示される電源コネクタ４０は、コンセントなどから電源を確保するためのコネクタである。
【００３１】
本実施例や先の実施例１，２におけるＬＥＤ１としては、白色ＬＥＤのみならず、青、赤、緑など用途に沿って様々なＬＥＤが選択できる。基板毎に複数の色のＬＥＤを配置しておくことで、用途によって面状光源を、あるいは照明ヘッド３１ａ，３１ｂを交換可能である。ロッドコネクタ３５は、照明ヘッド３１ａ，３１ｂとフレキシブルロッド３４ごと交換可能とするためである。なお、ロッドコネクタ３５を照明ヘッド３１ａ，３１ｂの近傍に設置することでフレキシブルロッド３４を筐体３３側に残して照明ヘッド３１ａ，３１ｂのみ交換するようにしてもよい。
なお、緑色の蛍光を発するたんぱく質であるＧＦＰ(Green Fluorescent Protein)の検出用とする場合には、波長が４００ｎｍ〜４６０ｎｍの青色ＬＥＤを照明ヘッド３１ａ，３１ｂに装着することによって実現できる。
本実施例においては、電源コネクタ４０によって外部電源と接続される例について説明したが、例えば筐体３３内にＬＥＤ１の点灯用のバッテリーを別個に内蔵することによって、電源コネクタ４０から外部電源を断った状態でも照明装置として使用することができる。
本実施例において、実施例１あるいは実施例２で説明した電極端子の配置を備える面状光源を採用すれば、より高い集光度と照度を有する照明装置を提供することができる。また、半導体発光素子であるＬＥＤを搭載した照明装置であるので実施例１や実施例２で説明した面状光源の効果はそのまま本実施例においても発揮される。
【００３２】
図７を参照しながら本実施例の回路についての説明を加える。図７は、本実施例に係る照明装置の回路図である。図７において、外部電源から電源スイッチ３６を介してＤＣ電源装置４１に接続される。外部の交流電源から供給される交流電流をＤＣ電源装置４１で直流に変換する。電圧可変基板３９ａは、図５及び図６に示す可変抵抗コントローラ３９によって実際に抵抗を変化させるための基板である。左右切替スイッチ３７を介してそれぞれのフレキシブルロッド３４，３４及び照明ヘッド３１ａ，３１ｂに接続されている。
【実施例４】
【００３３】
次に、本発明の照明システムに係る最良の形態について第４実施例として図８（ａ）を参照しながら説明する。（特に、請求項４に対応。）
図８（ａ）は本実施例に係る照明システム４５ａのシステム構成図である。図８（ａ）において、照明装置４２には、これに電力を供給するバッテリ４３が接続され、このバッテリ４３にはソーラーパネル４４が接続される。日中、このソーラーパネル４４で発電される電力は一旦バッテリ４３に充電され、それと同時に照明装置４２に供給されたり、あるいは日照のない夜間にこのバッテリ４３に充電された電力を照明装置４２に提供することができる。
【００３４】
次に、夜間に照明装置４２を約４時間使用すると仮定した場合に必要な電力を発電するために必要なソーラーパネル４４の出力数について説明する。
照明装置４２は実施例３に記載の照明装置と同様に、基板を２枚使用し、1,400Ｌｘの照度が得られるようにした場合の負荷は、電圧ＤＣ12Ｖ、電流0.36Ａとなる。これを夜間に４時間連続点灯した場合の１日当たりの消費電力は0.36Ａ×４ｈ＝1.44Ａｈである。ここで、１日当たりの有効な日照時間を５時間と仮定すると、この照明装置４２を使用するために必要なソーラーパネルの出力数は1.44Ａｈ÷５ｈ＝0.288Ａとなり、約0.29Ａである。しかしながら電力は配電途中にロスを生じるため、このロスを考慮し、上記の計算式により求められた出力数の約２倍の0.57Ａを出力するソーラーパネルによれば、本発明の実施例４に係る照明システム４５ａを実現できる。
【００３５】
次に、この場合に必要なバッテリの容量について説明する。
照明装置４２を夜間に４時間連続点灯した場合の１日当たりの消費電力は、上述の通り1.44Ａｈであるが、これに余裕分としてこれと同等の電力を加え、さらに予備として２日分の消費電力分を加えたものを１回たりの消費電力とすると、(1.44Ａ×２)＋(1.44Ａ×２)＝5.76Ａｈとなり、約5.8Ａｈ以上のバッテリ容量によれば、本発明の実施例４に係る照明システム４５ａを実現できる。
一般に、バッテリは出力の50％を超えて使用すると消耗が激しく、繰り返しの充電サイクルを減少させることになるため、バッテリの出力を最大50％までとするのが好ましい。
【００３６】
また、上述のソーラーパネルの出力数は、日中に照明装置４２で消費されることなく、ソーラーパネル４４で発電される電気は全てバッテリ４３に充電されると仮定した場合のものであり、日中も照明装置４２を使用する場合はソーラーパネル４４の出力数及びバッテリ４３の容量は照明装置４２への供給電力量に応じて大きくする必要がある。
なお、図８（ａ）においては、バッテリ４３に接続される照明装置４２が１台の場合を例に挙げて説明したが、バッテリ４３に接続される照明装置４２の数はこの数に限定されるものではなく、バッテリ４３の容量及びソーラーパネル４４の出力能力に応じて複数台を並列あるいは直列に接続して使用しても良い。
【実施例５】
【００３７】
次に、本発明の照明システムに係る最良の形態について第５実施例として図８（ｂ）を参照しながら説明する。（特に、請求項５に対応。）
図８（ｂ）は本実施例に係る照明システム４５ｂのシステム構成図である。図８（ｂ）において、照明システム４５ｂにおけるバッテリ４３には、バッテリ４３の充電量を好適に制御するコントローラ４６が接続され、このコントローラ４６を介して照明装置４２とソーラーパネル４４が接続されるものである。本実施例の照明システム４５ｂは、上述の実施例４の照明システム４５ａにコントローラ４６が備えられたものであり、照明装置４２、バッテリ４３、ソーラーパネル４４の仕様は実施例４に示したものと同じである。一般に、このような作用を有するコントローラ４６には、チャージコントローラが用いられる。
【００３８】
本実施例の照明システム４５ｂにおいては、ソーラーパネル４４で発電された電力はコントローラ４６を介してバッテリ４３に充電され、バッテリ４３に充電された電力はコントローラ４６を介して照明装置４２に供給される。
コントローラ４６は常時あるいは定期的にバッテリ４３の電流、電圧、温度等をモニタリングし、そのデータを基に、ソーラーパネル４４で発電されてバッテリ４３に流入する電流の流入量を制御してバッテリ４３の過充電を防止すると共に、バッテリ４３から照明装置４２に供給される電力量を制御して過放電を防止する。さらに、日照のない夜間にバッテリ４３に充電された電流がソーラーパネル４４に逆流するのを防止する。
このような電力供給システムを有する照明システム４５ｂによれば、バッテリ４３に故障が発生する可能性や頻度が低くなり、実施例４に記載の照明システム４５ａに比べてバッテリ４３の寿命を延ばすことができる。従って、バッテリ４３の交換回数を減らすことができ、照明システム４５ｂのランニングコストを削減でき経済性に優れるという利点がある。
【００３９】
なお、図８（ｂ）においては、コントローラ４６に照明装置４２が１台接続されている場合を例に挙げて説明したが、実施例４の場合と同様に、本実施例においてもコントローラ４６に接続される照明装置４２の数はこの数に限定されるものではなく、バッテリ４３の容量及びソーラーパネル４４の出力能力に応じて複数台を並列あるいは直列に接続して使用しても良い。
【実施例６】
【００４０】
最後に、本発明の照明システムに係る最良の形態について第６実施例として図８（ｃ）を参照しながら説明する。（特に、請求項６に対応。）
図８（ｃ）は本実施例に係る照明システム４５ｃのシステム構成図である。図８（ｃ）に示されるように、照明システム４５ｃにおけるバッテリ４３には、電圧・電流・周波数が一定した、あるいは可変の交流電力に変換させる目的のインバータ４７が接続され、このインバータ４７には照明装置４２を内蔵したＡＣ100Ｖ電気製品４８が接続されている。また、バッテリ４３にはバッテリ４３充電量を好適に制御するコントローラ４６が接続され、このコントローラ４６を介してソーラーパネル４４が接続される。
【００４１】
本実施例の照明システム４５ｃにおいては、ソーラーパネル４４で発電された直流の電力はコントローラ４６を介してバッテリ４３に充電され、バッテリ４３に充電された直流電流はインバータ４７で交流の電力に変換される。さらにこの交流の電力はＡＣ100Ｖ電気製品４８に供給される。そして、このＡＣ100Ｖ電気製品４８の中に内蔵された、もしくは接続された照明装置４２には直流の電力が供給される。インバータ４７を介することによって、交流電源を必要とする一般のＡＣ100Ｖ電気製品４８を同時に使用することができる。
なお、図８（ｃ）中に示される照明装置４２、バッテリ４３、ソーラーパネル４４は実施例４及び実施例５に記載のものと同仕様とすると、ＡＣ100Ｖの電気製品にも電力を供給するためには、ソーラーパネル４４の出力数やバッテリ４３の容量を増やす必要がある。
【００４２】
図８（ｃ）においては、インバータ４７に接続されたＡＣ100Ｖ電気製品４８に１台の照明装置４２が内蔵、もしくは接続された場合を例に挙げて説明したが、実施例４または実施例５の場合と同様に、本実施例においてもＡＣ100Ｖ電気製品４８に内蔵もしくは接続される照明装置４２の数はこの数に限定されるものではなく、バッテリ４３の容量及びソーラーパネル４４の出力能力に応じて複数台内蔵もしくは接続されても良い。
また、ソーラーパネル４４の出力とバッテリ４３の容量を十分に確保することによれば、図８（ｃ）に示すインバータ４７に複数の照明装置４２が内蔵もしくは接続されたＡＣ100Ｖ電気製品４８を複数接続して使用しても良い。
【００４３】
このような構成の照明システム４５ｃは、例えば、歯科治療用の照明装置を備えた治療用の電動式椅子などの医療機器分野において、省電力化が可能な本実施の形態に係る照明装置を用いて高集光度かつ高照度の光源を提供しつつ、電動式椅子などに対しては交流の電力を供給することができる。従って、災害時など電力源や電力量が限られるような環境であっても、医療機関や歯科治療機関などでは適切に医療機器、治療機器を使用することができる。
なお、本実施例の照明システム４５ｃにおいては、図８（ｃ）に示すコントローラ４６に単数または複数台の照明装置４２を接続させ、インバータ４７にはＡＣ100Ｖ電気製品４８を単数または複数接続することによれば、光源とＡＣ100Ｖ電気製品と並行して使用することもできる。つまり、高集光で度高照度の照明装置と家庭用電気製品の並行利用が可能になり、一般家庭向け照明システムとしての汎用性も高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る面状光源と照明装置と照明システムは、基板上のＬＥＤの電極脚を折り曲げて基板の中心方向に集積させることで、高集光度、高照度の面状光源を実現し、またこの面状光源の発光体の少なくとも一部を外部に露出することで容易に放熱ができ、このような構成の照明装置及び照明システムによって、これまで消費電力量が多く短命だった高照度の照明装置の分野において、省電力で高照度、長寿命の光源を提供するものである。光源を要する医療機器分野や、一般家庭用の光源の分野において利用の可能性が高い。また、ソーラーパネルと連結することで消費電力の少ないＬＥＤ光源を備えた照明装置の使用がより効果的となるため、災害時など電力源が限られる事態における照明装置や照明システム、さらには電力線の設備が整備されていない地方における照明装置や照明システムとしても期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る面状光源の概念図である。
【図２】本発明に係る面状光源の実施例１の基板裏面の構成図である。
【図３】本発明に係る面状光源の実施例２の基板裏面の構成図である。
【図４】行列マトリックス状に配列されたＬＥＤの電極端子の配置を説明するため概念図である。
【図５】本発明の実施例３に係る照明装置の正面図である。
【図６】本発明の実施例３に係る照明装置の側面図である。
【図７】本発明の実施例３に係る照明装置の回路図である。
【図８】（ａ）本発明の実施例４に係る照明システムのシステム構成図である。（ｂ）本発明の実施例５に係る照明システムのシステム構成図である。（ｃ）本発明の実施例６に係る照明システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…ＬＥＤ  ２…基板  ３ａ，３ｂ…電極脚  ４…基板中心部  ５…基板コネクタ  ６ａ，６ｂ〜１１ａ，１１ｂ…電極端子  １２…基板  １３…基板中心部  １４…基板コネクタ  １５ａ，１５ｂ〜１８ａ，１８ｂ…電極端子  １９…ＬＥＤ列  ２０…ＬＥＤ行  ２１…基板中心部  ２２ａ，２２ｂ…電極端子  ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…電極端子  ２５…配列方向線  ２６…電極方向線  ２７…中心方向線  ２８…配列方向線  ２９…電極方向線  ３０…中心方向線  ３１ａ，３１ｂ…照明ヘッド  ３２…冷却孔  ３３…筐体  ３４…フレキシブルロッド  ３５…ロッドコネクタ  ３６…電源スイッチ  ３７…左右切替スイッチ  ３８…レバー  ３９…可変抵抗コントローラ  ３９ａ…電圧可変基板  ４０…電源コネクタ  ４１…ＤＣ電源装置  ４２…照明装置  ４３…バッテリ  ４４…ソーラーパネル  ４５ａ〜４５ｃ…照明システム  ４６…コントローラ  ４７…インバータ  ４８…ＡＣ100Ｖ電気製品
【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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