(57)【要約】【課題】  より均一に照らすことが可能なＬＥＤランプを実現可能なＬＥＤランプ用レンズユニットおよびＬＥＤランプを提供すること。【解決手段】  レンズプレート７０１は、各々が光源ユニット５００からの光を透過して出射させるとともに、マトリクス状に配置された複数のフレネルレンズ７１１を有する。【選択図】  図８
2013196834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が光源ユニットからの光を透過して出射させるとともに、マトリクス状に配置された複数のレンズを有することを特徴とする、ＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項２】
上記レンズは、フレネルレンズであり、
全体形状が、板状である、請求項１に記載のＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項３】
各々が上記各フレネルレンズを含む複数の区画領域を有する、請求項２に記載のＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項４】
全体形状が、矩形状である、請求項３に記載のＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項５】
上記各区画領域は、矩形状である、請求項４に記載のＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項６】
他の複数の上記区画領域に囲まれた、内方に位置する上記区画領域は、その全面に上記レンズが形成されている、請求項３ないし５のいずれかに記載のＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項７】
上記内方に位置する区画領域の中心は、この区画領域に含まれる上記レンズの中心と一致している、請求項６に記載のＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項８】
他の複数の上記区画領域に囲まれていない部分を有する、外方に位置する上記区画領域の中心は、この区画領域に含まれる上記レンズの中心よりも外方に位置している、請求項６または７に記載のＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項９】
上記外方に位置する区画領域は、その外側部分に上記レンズが形成されていない非レンズ部を有する、請求項８に記載のＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項１０】
上記外方に位置する区画領域は、その全面にレンズが形成されている、請求項８に記載のＬＥＤランプ用レンズユニット。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のＬＥＤランプ用レンズユニットと、
各々が１以上のＬＥＤチップおよび上記ＬＥＤチップからの光を出射する出射面を有する複数の上記光源ユニットと、
を備えることを特徴とする、ＬＥＤランプ。
【請求項１２】
上記各出射面は、上記レンズよりも小である、請求項１１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１３】
上記各レンズと上記各光源ユニットとの距離は、上記各レンズの焦点距離よりも小である、請求項１１または１２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１４】
各々に上記複数の光源ユニットの一部ずつが搭載された複数の光源基板を有する、請求項１１ないし１３のいずれかに記載のＬＥＤランプ。
【請求項１５】
上記１以上のＬＥＤチップは、上記光源基板に直接搭載されている、請求項１４に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１６】
上記各光源ユニットは、上記１以上のＬＥＤチップを覆うとともに上記１以上のＬＥＤチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含む蛍光樹脂を有する、請求項１５に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１７】
上記各光源ユニットは、矩形状である、請求項１６に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１８】
上記各光源ユニットは、マトリクス状に配置された複数の上記ＬＥＤチップを有する、請求項１７に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１９】
上記複数の光源基板は、各々が細長矩形状であり、互いに平行に離間配置されている、請求項１８に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２０】
上記各光源ユニットに含まれる複数の上記ＬＥＤチップどうしは、並列に接続されており、
上記各光源基板に搭載された複数の光源ユニットどうしは、直列に接続されている、請求項１５ないし１９のいずれかに記載のＬＥＤランプ。
【請求項２１】
上記複数の光源基板が取り付けられた伝熱プレートを備える、請求項１４ないし２０のいずれかに記載のＬＥＤランプ。
【請求項２２】
上記伝熱プレートを支持する筐体を備える、請求項２１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２３】
上記筐体は、上記伝熱プレートのうち上記複数の光源基板が取り付けられた側とは反対側に対面する取り付け用開口を有しており、
上記取り付け用開口に取り付けられたアタッチメントを備える、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２４】
上記レンズユニットに対して上記複数の光源ユニットとは反対側に位置する保護プレートを備える、請求項１１ないし２３のいずれかに記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば水銀灯の代替品として用いられるＬＥＤランプに用いられるＬＥＤランプ用レンズユニットおよびＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２５は、従来のＬＥＤランプの一例を示している（たとえば、特許文献１参照）。同図に示されたＬＥＤランプ９００は、基板９０１に複数のＬＥＤモジュール９０２が実装された構成とされており、たとえば水銀灯の代替品として用いられることが意図されている。ＬＥＤモジュール９０２は、ＬＥＤチップ９０３およびケース９０４を有する。ＬＥＤチップ９０３は、ケース９０４に搭載されている。ケース９０４には、図示しない実装用電極が設けられている。このような構成とされたＬＥＤモジュール９０２は、たとえば、はんだペーストを介して上記実装用電極が基板９０１の配線パターン（図示略）に仮接合された状態で、リフロー炉内において所定温度まで昇温処理されることにより、いわゆる面実装される。
【０００３】
水銀灯は、たとえば体育館などの建築物の天井に取り付けられて用いられる。この場合、照らす対象となるのは、体育館の床面である。体育館の床面は、比較的広い面積を有している。このような用途にＬＥＤランプ９００が用いられる場合、体育館の床面をより均一に、隅々まで照らすことが求められる。しかしながら、ＬＥＤランプ９００は、複数のＬＥＤモジュール９０２が離散的に配置されたものであるため、均一に発光することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５４８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より均一に照らすことが可能なＬＥＤランプを実現可能なＬＥＤランプ用レンズユニットおよびＬＥＤランプを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤランプ用レンズユニットは、各々が光源ユニットからの光を透過して出射させるとともに、マトリクス状に配置された複数のレンズを有することを特徴としている。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズは、フレネルレンズであり、全体形状が、板状である。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、各々が上記各フレネルレンズを含む複数の区画領域を有する。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、全体形状が、矩形状である。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各区画領域は、矩形状である。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、他の複数の上記区画領域に囲まれた、内方に位置する上記区画領域は、その全面に上記レンズが形成されている。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記内方に位置する区画領域の中心は、この区画領域に含まれる上記レンズの中心と一致している。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、他の複数の上記区画領域に囲まれていない部分を有する、外方に位置する上記区画領域の中心は、この区画領域に含まれる上記レンズの中心よりも外方に位置している。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記外方に位置する区画領域は、その外側部分に上記レンズが形成されていない非レンズ部を有する。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記外方に位置する区画領域は、その全面にレンズが形成されている。
【００１６】
本発明の第２の側面によって提供されるＬＥＤランプは、本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤランプ用レンズユニットと、各々が１以上のＬＥＤチップおよび上記ＬＥＤチップからの光を出射する出射面を有する複数の上記光源ユニットと、を備えることを特徴としている
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各出射面は、上記レンズよりも小である。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各レンズと上記各光源ユニットとの距離は、上記各レンズの焦点距離よりも小である。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、各々に上記複数の光源ユニットの一部ずつが搭載された複数の光源基板を有する。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記１以上のＬＥＤチップは、上記光源基板に直接搭載されている。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各光源ユニットは、上記１以上のＬＥＤチップを覆うとともに上記１以上のＬＥＤチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含む蛍光樹脂を有する。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各光源ユニットは、矩形状である。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各光源ユニットは、マトリクス状に配置された複数の上記ＬＥＤチップを有する。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の光源基板は、各々が細長矩形状であり、互いに平行に離間配置されている。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各光源ユニットに含まれる複数の上記ＬＥＤチップどうしは、並列に接続されており、上記各光源基板に搭載された複数の光源ユニットどうしは、直列に接続されている。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の光源基板が取り付けられた伝熱プレートを備える。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記伝熱プレートを支持する筐体を備える。
【００２８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記筐体は、上記伝熱プレートのうち上記複数の光源基板が取り付けられた側とは反対側に対面する取り付け用開口を有しており、上記取り付け用開口に取り付けられたアタッチメントを備える。
【００２９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズユニットに対して上記複数の光源ユニットとは反対側に位置する保護プレートを備える。
【００３０】
このような構成によれば、上記複数の光源ユニットのそれぞれの正面に上記複数のレンズが位置している。これにより、上記複数の光源ユニットからの光は、上記複数のレンズによって適切に集光され、互いの出射状態に偏りが生じにくい。したがって、上記ＬＥＤランプによってたとえば体育館の床面などをより均一に照らすことができる。
【００３１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤランプを示す斜視図である。
【図２】図１のＬＥＤランプを示す斜視図である。
【図３】図１のＬＥＤランプを示す正面図である。
【図４】図１のＬＥＤランプを示す底面図である。
【図５】図１のＬＥＤランプを示す平面図である。
【図６】図１のＬＥＤランプを示す要部平面図である。
【図７】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図８】図１のＬＥＤランプのレンズプレートを示す平面図である。
【図９】図１のＬＥＤランプの光源基板を示す平面図である。
【図１０】図１のＬＥＤランプの光源基板を示す要部拡大平面図である。
【図１１】図１のＬＥＤランプの光源基板を示す要部拡大平面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う要部拡大断面図である。
【図１３】図１のＬＥＤランプの光源基板を示す回路図である。
【図１４】図１のＬＥＤランプの高輝度点灯状態を示す平面図である。
【図１５】図１のＬＥＤランプの低輝度点灯状態を示す平面図である。
【図１６】図１のＬＥＤランプの非点灯状態および低輝度点灯状態を示す平面図である。
【図１７】図１のＬＥＤランプの非点灯状態および低輝度点灯状態を示す平面図である。
【図１８】図１のＬＥＤランプの非点灯状態および低輝度点灯状態を示す平面図である。
【図１９】図１のＬＥＤランプの非点灯状態および低輝度点灯状態を示す平面図である。
【図２０】図１のＬＥＤランプの非点灯状態および低輝度点灯状態を示す平面図である。
【図２１】図１のＬＥＤランプの非点灯状態および低輝度点灯状態を示す平面図である。
【図２２】図１のＬＥＤランプの非点灯状態および低輝度点灯状態を示す平面図である。
【図２３】レンズプレートの他の例を示す平面図である。
【図２４】本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤランプを示す平面図である。
【図２５】従来のＬＥＤランプの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３４】
図１〜図７は、本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤランプを示している。本実施形態のＬＥＤランプ１０１は、支持部材２００、複数の光源基板３００、複数の光源ユニット５００、レンズプレート７０１、保護プレート７５０および樹脂枠７６０を備えている。ＬＥＤランプ１０１は、たとえば、平面視寸法が２５０ｍｍ角程度、後述するステー２５０を含めない高さが９０ｍｍ程度、重さが２ｋｇ程度、消費電力が９５Ｗ程度、全光束が１１０００ｌｍ程度であり、水銀灯の代替品として用いられることが意図されている。
【００３５】
支持部材２００は、伝熱プレート２１０および筐体２２０を具備し、ＬＥＤランプ１０１の外観のほとんどを占めている。筐体２２０は、略矩形状の浅底箱状の収容凹部２２３と複数の放熱フィン２２１とを有する。収容凹部２２３は、複数の光源基板３００、レンズプレート７０１、保護プレート７５０および樹脂枠７６０を収容する。複数の放熱フィン２２１は、底面視において放射状に配置されており、図２および図３によく表れているように各々がくびれた形状の山形とされている。本実施形態においては、筐体２２０は、アルミからなる。筐体２２０の材質としては、アルミが軽量化および高放熱化に好ましいが、アルミ以外のたとえばマグネシウムなどの金属によって構成してもよい。あるいは、比較的熱伝導率が高い樹脂と、この樹脂に封入されたアルミなどの金属部材とによって筐体２２０を構成してもよい。
【００３６】
伝熱プレート２１０は、図６および図７に示すように筐体２２０に取り付けられており、本実施形態においては、一部に切り欠きを有する略矩形板状である。本実施形態においては、伝熱プレート２１０は、アルミからなる。伝熱プレート２１０の材質としては、アルミが軽量化および高放熱化に好ましいが、アルミ以外のたとえばマグネシウムなどの金属によって構成してもよい。
【００３７】
支持部材２００は、伝熱プレート２１０と筐体２２０との分割構造に限定されず、たとえば、伝熱プレート２１０と筐体２２０とに相当する部位を有する一体成型品であってもよい。
【００３８】
本実施形態においては、支持部材２００の筐体２２０にステー２５０が取り付けられている。ステー２５０は、金属板を折り曲げ加工することによって形成されており、ＬＥＤランプ１０１を所望の天井面や壁面などに固定するために用いられる。
【００３９】
また、本実施形態の筐体２２０には、図７に示すように取り付け用開口２２２が形成されている。取り付け用開口２２２は、収容凹部２２３が開口する側とは反対側に開口している。取り付け用開口２２２には、アタッチメント２３０が取り付けられている。アタッチメント２３０は、ＬＥＤランプ１０１を所望の取付対象に取り付けるために用いられるものである。本実施形態のアタッチメント２３０は、絶縁性の樹脂からなり、ＬＥＤランプ１０１を吊り下げるために使用可能な環状部分を有する。たとえば、ＪＩＳ規格に準拠したＥ３９型の口金が取り付けられる給電部にＬＥＤランプ１０１を取り付ける場合、Ｅ３９型の規格に適合する構成とされたアタッチメント２３０を筐体２２０に取り付ければよい。
【００４０】
図６および図９に示すように、複数の光源基板３００は、複数の光源ユニット５００が搭載されており、支持部材２００の伝熱プレート２１０に支持されている。光源基板３００は、図９〜図１２に示すように、平面視長矩形状とされており、基材３１０、絶縁層３１１、配線パターン３２０およびレジスト層３３０を有している。基材３１０は、たとえばアルミからなる。絶縁層３１１は、基材３１０の少なくとも片面を覆っており、たとえば絶縁性の樹脂あるいは酸化アルミの被膜からなる。配線パターン３２０は、光源ユニット５００への電力供給に用いられ、絶縁層３１１上に形成されている。レジスト層３３０は、基材３１０、絶縁層３１１および配線パターン３２０のうち光源ユニット５００から露出した部位のほとんどを覆っている。本実施形態においては、レジスト層３３０は、白色の絶縁樹脂からなる。本実施形態においては、４つの光源基板３００は、互いに平行に配置されている。各光源基板３００は、伝熱プレート２１０に対してねじによって固定されている。
【００４１】
複数の光源ユニット５００は、光源基板３００に搭載されており、各々が複数のＬＥＤチップ５１０、蛍光樹脂５２０および堰５３０からなる。本実施形態においては、各光源基板３００に４つずつの光源ユニット５００が光源基板３００の長手方向に沿って１列に配置されている。これにより、１６個の光源ユニット５００が４行４列のマトリクス状に配置されている。本実施形態においては、光源ユニット５００は、平面視矩形状とされており、矩形状の出射面５０１を有する。出射面５０１からは、たとえば白色光が出射される。出射面５０１の寸法が、たとえば１６ｍｍ角程度とされている。
【００４２】
複数のＬＥＤチップ５１０は、光源基板３００に直接搭載されており、たとえばＧａＮ系半導体からなり、青色光を発する。本実施形態のＬＥＤチップ５１０は、いわゆる２ワイヤタイプであり、２本のワイヤによって光源基板３００の配線パターン３２０に導通している。なお、ＬＥＤチップ５１０としては、２ワイヤタイプのものに限定されず、いわゆる１ワイヤタイプのものやフリップチップタイプのものであってもよい。本実施形態においては、１つの光源ユニット５００に３０個のＬＥＤチップ５１０が備えられている。これらの３０個のＬＥＤチップ５１０は、５行６列のマトリクス状に配置されている。
【００４３】
蛍光樹脂５２０は、たとえば透明な樹脂に蛍光材料が混入された材質からなり、各々が複数のＬＥＤチップ５１０を覆っている。本実施形態においては、上記蛍光材料は、ＬＥＤチップ５１０からの青色光によって励起されることにより、黄色光を発する。これらの青色光と黄色光とが混色することにより、光源ユニット５００は白色光を発する。蛍光樹脂５２０のうち、この白色光が出射される面が、上述した出射面５０１とされている。蛍光樹脂５２０は、堰５３０によって囲まれている。堰５３０は、たとえば白色のシリコーン樹脂からなる矩形環状であり、蛍光樹脂５２０を形成する際に、蛍光樹脂５２０を形成するための液体樹脂材料を所望の矩形状に規定するためのものである。
【００４４】
各光源基板３００には、コネクタ３４０が設けられている。コネクタ３４０は、配線パターン３２０を介して複数のＬＥＤチップ５１０と導通している。コネクタ３４０からは、ケーブル３５０が延びている。ケーブル３５０は、隣り合う光源基板３００のコネクタ３４０どうしを接続している。また、一部のケーブル３５０は、図７に示すように筐体２２０に形成されたケーブル用溝２２４を経由して、筐体２２０の底面側に延びている。
【００４５】
図１３は、光源基板３００の回路図である。各光源ユニット５００内においては、３０個のＬＥＤチップ５１０が互いに並列に接続されている。４つの光源ユニット５００どうしは、互いに直列に接続されている。また、４つの光源基板３００どうしは、互いに直列に接続されている。これにより、１６個の光源ユニット５００が直列に接続されている。
【００４６】
レンズプレート７０１は、本発明で言うレンズユニットの一例であり、図７に示すように複数の光源ユニット５００の正面に配置されている。本実施形態においては、レンズプレート７０１は、透明材料からなる２２０ｍｍ角程度の正方形板状であり、図５、図６および図８に示すように、１６個の区画領域７１０を有する。各区画領域７１０は、矩形状であり、４行４列のマトリクス状に配置されている。他の１２個の区画領域７１０に囲まれた内方に位置する４個の区画領域７１０は、４１ｍｍ角の正方形状である。これらの内方に位置する４個の区画領域７１０を囲む、外方に位置する１２個の区画領域７１０は、他の区画領域７１０とは隣接しない部分を有している。これらの外方に位置する１２個の区画領域７１０のうち四隅に位置する４つの区画領域７１０は、５５ｍｍ角の正方形状とされている、外方に位置する１２個の区画領域７１０のうち四隅に位置しない８個の区画領域７１０は、４１ｍｍｘ５５ｍｍの長方形状とされている。
【００４７】
各区画領域７１０には、フレネルレンズ７１１が１つずつ形成されている。フレネルレンズ７１１は、多数の円形環状のレンズ面の集合体であり、光源ユニット５００からの光の指向性を高める機能を果たす。本実施形態においては、フレネルレンズ７１１の焦点距離は、５０ｍｍである。平面視において、内方に位置する４個の区画領域７１０の中心と、これらに含まれるフレネルレンズ７１１の中心とは一致している。外方に位置する１２個の区画領域７１０の中心に対して、これらに含まれるフレネルレンズ７１１の中心は、内方にシフトしている。図５、図６および図８に示すように、１６個のフレネルレンズ７１１の中心と１６個の光源ユニット５００の中心とは、互いに一致している。これにより、１６個のフレネルレンズ７１１は、等ピッチのマトリクス状に配置されている。また、平面視において、フレネルレンズ７１１は、光源ユニット５００よりも大である。外方に位置する１２個の区画領域７１０は、非レンズ部７１２を有している。非レンズ部７１２は、区画領域７１０の外縁とフレネルレンズ７１１の外縁とに挟まれた部分であり、レンズ機能を果たさない部分である。
【００４８】
保護プレート７５０は、透明な材料からなり、レンズプレート７０１に対して、光源ユニット５００とは反対側に配置されている。なお、図５においては、理解の便宜上保護プレート７５０を省略している。保護プレート７５０は、レンズプレート７０１を保護するためのものである。樹脂枠７６０は、不透明な樹脂からなる枠状部材であり、保護プレート７５０およびレンズプレート７０１を筐体２２０に対して固定している。
【００４９】
図１４は、ＬＥＤランプ１０１を高輝度で点灯させた状態の画像である。この際のＬＥＤランプ１０１は、保護プレート７５０全体が発光しているような外観を呈する。図１５は、ＬＥＤランプ１０１を低輝度で点灯させた状態の画像である。同図によれば、各区画領域７１０のフレネルレンズ７１１を透して各光源ユニット５００からの光が出射されている様子がよく分かる。図１４および図１５の場合、レンズプレート７０１と光源ユニット５００との距離（図７における距離Ｈ１）は、２０ｍｍである。この場合、ＬＥＤランプ１０１からの配光角（半値幅）は、両側で５５°程度であり、複数の光源ユニット５００からの光束の５８％程度が、出射されている。
【００５０】
図１６〜図２２は、フレネルレンズ７１１と光源ユニット５００との距離Ｈ１を変更した場合のＬＥＤランプ１０１の外観画像である。図１６〜図２２においては、左側の画像が非点灯状態であり、右側の画像が低輝度点灯状態である。なお、図１６〜図２２においては、距離Ｈ１を適宜変更する便宜上、保護プレート７５０および樹脂枠７６０を省略している。
【００５１】
表１は、図１６〜図２２に示すＬＥＤランプ１０１の距離Ｈ１と配光角θおよび出射割合ηを示している。配光角θは、ＬＥＤランプ１０１から出射される光の半値角を計測したものである。出射割合ηは、光源ユニット５００からの光束のうちレンズプレート７０１を透してＬＥＤランプ１０１から出射される光束の割合である。フレネルレンズ７１１の焦点距離（５０ｍｍ）よりも距離Ｈ１が短いほど、配光角θが大きくなり、出射割合ηが高くなることが分かる。配光角θを大きく、出射割合ηが高い状態でＬＥＤランプ１０１を使用したい場合、フレネルレンズ７１１の焦点距離に対して、距離Ｈ１を小さくすればよいことが分かる。一方、配光角θを狭めることにより、照明対象の限定された部分を集中的に照らしたい場合、距離Ｈ１をフレネルレンズ７１１の焦点距離に近づければよいことが分かる。
【００５２】
【表１】
2013196834.tif 000003
【００５３】
次に、レンズプレート７０１およびＬＥＤランプ１０１の作用について説明する。
【００５４】
本実施形態によれば、複数の光源ユニット５００のそれぞれの正面に複数のフレネルレンズ７１１が位置している。これにより、複数の光源ユニット５００からの光は、複数のフレネルレンズ７１１によって適切に集光され、互いの出射状態に偏りが生じにくい。したがって、ＬＥＤランプ１０１によってたとえば体育館の床面などをより均一に照らすことができる。
【００５５】
複数のフレネルレンズ７１１がマトリクス状に配置されていることにより、複数の光源ユニット５００からの光をより均一に出射することができる。光源ユニット５００の出射面５０１がフレネルレンズ７１１よりも平面視において小であることにより、出射面５０１から出射された光を、その正面に位置するフレネルレンズ７１１により多く入射させることができる。ＬＥＤランプ１０１のように複数のフレネルレンズ７１１が配置された場合、あるフレネルレンズ７１１に、その隣にあるフレネルレンズ７１１の正面にある光源ユニット５００からの光が入射すると、この光は適切に集光されない。このような適切に集光されない光は、意図しない方向に進行し、照らすことを望まない領域を不当に照らしてしまうおそれがある。したがって、各光源ユニット５００からの光を正面に位置するフレネルレンズ７１１により多く入射させることは、ＬＥＤランプ１０１によって意図した領域を均一に照らすことにとって好ましい。
【００５６】
本発明で言うレンズとしてフレネルレンズ７１１を採用し、本発明で言うレンズユニットを板状のレンズプレート７０１として構成することにより、ＬＥＤランプ１０１の薄型化を図ることができる。また、たとえば、図２２に示した状態のＬＥＤランプ１０１を実現する手法として、距離Ｈ１を２０ｍｍのままとし、フレネルレンズ７１１の焦点距離を２０ｍｍ程度とする手法を採用することができる。これにより、ＬＥＤランプ１０１の薄型化を図ることができる。また、フレネルレンズ７１１として焦点距離が異なるものを採用すれば、たとえば筐体２２０を新たに作りなおす必要がなく、コスト削減を図ることができる。
【００５７】
ＬＥＤランプ１０１、レンズプレート７０１、複数の区画領域７１０および複数の光源ユニット５００を矩形状とすることにより、複数の区画領域７１０および複数の光源ユニット５００を互いの間に不当な隙間を生じることなく、合理的に配置することができる。これは、ＬＥＤランプ１０１による均一な照明に寄与する。
【００５８】
各フレネルレンズ７１１の中心と光源ユニット５００の中心とを一致させることにより、光源ユニット５００からの光を適切に集光することができる。上述した内方に位置する４個の区画領域７１０の中心とこれらに含まれるフレネルレンズ７１１の中心とを一致させることにより、これらの区画領域７１０から均一に光を出射することができる。一方、上述した外方に位置する１２個の区画領域７１０の中心に対してこれらに含まれるフレネルレンズ７１１の中心を内方にシフトさせることにより、１６個の光源ユニット５００（出射面５０１）の中心と１６個のフレネルレンズ７１１の中心とが一致した構成となっている。これは、均一な照明に好ましい。また、外方に位置する１２個の区画領域７１０の中心に対してこれらに含まれるフレネルレンズ７１１の中心を内方にシフトさせることにより、これらの光源ユニット５００の中心から外方にある程度広がった領域にもフレネルレンズ７１１が位置する関係となる。これにより、複数の光源ユニット５００からの光をより多く複数のフレネルレンズ７１１に入射させることができる。
【００５９】
複数の光源基板３００を互いに離間して配置することにより、たとえばレンズプレート７０１と同等の大きさの１枚の光源基板を採用した構成と比べて、コスト削減を図ることができる。各光源ユニット５００が複数のＬＥＤチップ５１０を有することにより、出射面５０１の全域からより均一な光を出射することができる。複数のＬＥＤチップ５１０をマトリクス状に配置することは、出射面５０１の全域からより均一な光を出射するのに好適である。また、発明者らの研究によれば、複数のＬＥＤチップ５１０のピッチがアンバランスであると、そのようなＬＥＤランプからの光にいわゆる色分かれが生じるという知見が得られた。ＬＥＤランプ１０１においては、複数のＬＥＤチップ５１０のピッチが、縦横ともにほぼ均一であるため、色分かれを回避することができる。
【００６０】
ＬＥＤチップ５１０を光源基板３００に直接搭載することにより、ＬＥＤチップ５１０からの熱を光源基板３００に速やかに伝えることができる。光源基板３００の基材３１０をアルミによって形成することにより、ＬＥＤチップ５１０からの放熱を促進することができる。複数の光源基板３００を伝熱プレート２１０に取り付け、伝熱プレート２１０を筐体２２０に取り付けることにより、複数のＬＥＤチップ５１０からの熱を、伝熱プレート２１０を介して筐体２２０へと適切に伝えることができる。筐体２２０の複数の放熱フィン２２１は、放熱促進に好ましい。
【００６１】
図２３および図２４は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００６２】
図２３は、本発明に係るレンズユニットの他の例を示している。同図に示されたレンズプレート７０２は、各区画領域７１０の全域にフレネルレンズ７１１が形成されており、上述した実施形態における非レンズ部７１２を有していない。このような構成によれば、光源ユニット５００からの光をより多く集光し、照明対象へと出射することができる。
【００６３】
図２４は、本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤランプを示している。本実施形態のＬＥＤランプ１０２は、平面視において円形状とされている。なお、本図においては、理解の便宜上保護プレート７５０を省略している。ＬＥＤランプ１０２は、レンズプレート７０３を備えている。レンズプレート７０３は、平面視円形状とされている。レンズプレート７０３は、複数の区画領域７１０を有する。本実施形態においては、各区画領域７１０は、正六角形状とされている。複数の区画領域７１０は、互いに等ピッチに、隙間を置かずに配置されている。各区画領域７１０は、その全域にフレネルレンズ７１１が形成されている。複数の光源ユニット５００は、複数のフレネルレンズ７１１と互いの中心が一致するようにマトリクス状に配置されている。本実施形態においても、複数の光源ユニット５００は、複数の光源基板３００に分けて搭載されている。複数の光源基板３００は、互いに離間して平行に配置されている。
【００６４】
本実施形態によっても、ＬＥＤランプ１０２を用いてたとえば体育館の床面をより均一に照らすことができる。また、本実施形態から理解できるように、本発明で言うマトリクス状の配置とは、矩形状の配置に限定されず、ある平面上に規則的に離散配置されているものを意味する。
【００６５】
本発明に係るＬＥＤランプ用レンズユニットおよびＬＥＤランプは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤランプの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００６６】
本発明で言うレンズとしては、フレネルレンズ７１１が好ましいがこれに限定されず、たとえば一般的な凸レンズなどを採用してもよい。本発明で言うレンズユニットとしては、複数のフレネルレンズ７１１を有するレンズプレート７０１〜７０３が典型的であるがこれに限定されず、本発明で言う複数のレンズを備えた構成であればよい。
【００６７】
本発明で言う光源ユニットとしては、光源基板３００に直接搭載された複数のＬＥＤチップ５１０を備える構成が好ましいがこれに限定されず、たとえば１以上のＬＥＤチップを備え、光源基板３００に実装される端子を有するいわゆるＬＥＤモジュールであってもよい。この場合、ＬＥＤモジュールから出射する部分の面が、本発明で言う出射面に相当する。
【符号の説明】
【００６８】
１０１，１０２  ＬＥＤランプ
２００  支持部材
２１０  伝熱プレート
２２０  筐体
２２１  放熱フィン
２２２  取り付け用開口
２２３  収容凹部
２２４  ケーブル用溝
２３０  アタッチメント
２５０  ステー
３００  光源基板
３１０  基材
３１１  絶縁層
３２０  配線パターン
３３０  レジスト層
３４０  コネクタ
３５０  ケーブル
５００  光源ユニット
５０１  出射面
５１０  ＬＥＤチップ
５２０  蛍光樹脂
５３０  堰
７０１，７０２，７０３  レンズプレート（レンズユニット）
７１０  区画領域
７１１  フレネルレンズ
７１２  非レンズ部
７５０  保護プレート
７６０  樹脂枠
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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