(57)【要約】【課題】所定の平行光を確保して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた照明装置を提供する。【解決手段】光源ユニットＬｕは、光の照射方向に向かって拡開し、曲線を回転させた回転曲面の少なくとも一部によって形成された反射面３１と、発光素子２２と、この発光素子２２が実装されるとともに前記反射面３１の焦点Ｆの周囲であって反射面による反射光の光軸方向に向かうように配設された平板状の複数の基板２１とを有する光源部２とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射方向に向かって拡開し、曲線を回転させた回転曲面の少なくとも一部によって形成された反射面と；
発光素子と、この発光素子が実装されるとともに前記反射面の焦点の周囲であって反射面による反射光の光軸方向に向かうように配設された平板状の複数の基板とを有する光源部と；
を具備することを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
装置本体と；
この装置本体に配設された請求項１に記載の光源ユニットを具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、夜の景観を美しく演出するライトアップや競技場等における照明を行うのに適する光源ユニット及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、投光器等の照明装置において、光源から放射される光を反射する反射面の形状を放物線を回転させた回転放物面とし、この回転放物面の焦点に光源の光中心を配置するものが知られている。これによって、反射面で反射された光は、略平行光となって集光されて対象物に照射される。したがって、対象物にスポットをあてて照明を行い、効果的に演出するには、光源の光中心を反射面の焦点に配置することが好適となる。
【０００３】
ところで、近時、光源として長寿命や省電力が期待できるＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子が用いられるようになってきている。この場合、その光出力を増加するため、発光素子が実装された基板を複数平面状に並べて、発光面積を増大して配設することが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１７５５８号公報
【特許文献２】国際公開２０１１／０１６２３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発光面積の増大に伴い、発光面に関し、反射面の焦点から離れて離間距離が長くなる領域が生じる。このため、ビームの開きが大きくなったり、反射光が拡散したりして、対象物へ有効に光を照射できないという不具合が生じる場合がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、発光素子が実装された平板状の複数の基板を用いる場合において、所定の平行光を確保して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた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】
【０００７】
本発明の実施形態による光源ユニットは、光の照射方向に向かって拡開し、曲線を回転させた回転曲面の少なくとも一部によって形成された反射面を備えている。また、発光素子と、この発光素子が実装されるとともに前記反射面の焦点の周囲であって反射面による反射光の光軸方向に向かうように配設された平板状の複数の基板とを有する光源部を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、所定の平行光を確保して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。
【図２】同照明装置を示す縦断面図である。
【図３】同照明装置において、アームを省略して示す正面図である。
【図４】同照明装置において、光源部を拡大して示す斜視図である。
【図５】同照明装置において、発光素子が実装された基板を示す斜視図である。
【図６】比較例を示す図３に相当する正面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。
【図９】同照明装置を示す縦断面図である。
【図１０】同照明装置において、アームを省略して示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図６を参照して説明する。図１乃至図４は、照明装置を示し、図５は、発光素子が実装された基板を示し、図６は、比較例を示している。
【００１１】
図１に代表して示すように、照明装置として投光器が示されている。この投光器は、装置本体としての有底筒状の筐体１と、この筐体１に配設された光源部２と、この光源部２から出射される光を反射して目的とする方向に照射する反射体３とを備えている。また、光源部２に電力を供給する電源ユニット４と、筐体１を支持するアーム５と、筐体１の前面側に設けられた前面カバー６とを備えている。
【００１２】
筐体１は、図１及び図２に示すように、アルミニウム合金製のダイカストで作られていて、光の照射方向側、すなわち、前面側が円形状に開口して、光源部２及び反射体３が収容される円筒状の収容空間１１が形成されている。なお、開口の大きさは、φ４００ｍｍ〜５００ｍｍ程度の寸法で形成されている。
【００１３】
図１乃至図４に示すように、収容空間１１における光の照射方向とは反対側、すなわち、背面側の中央部には、光軸方向に突出する基板取付部１２が一体的に形成されている。この基板取付部１２は、４面の側壁が台形状をなす略四角錐台形状に形成されている。
さらに、筐体１の背面側であってその外面には、板状の放熱フィン１３が複数突設して形成されている。各放熱フィン１３は、互いに略平行状態となっている。
【００１４】
光源部２は、図５に代表して示すように、ＣＯＢ（chip on board）型のものであって、基板２１と、この基板２１に複数実装された発光素子２２であるＬＥＤチップと、封止部材２３とを備えていて、この発光素子２２が実装された基板２１が複数集合されて構成されている。
【００１５】
基板２１は、例えば、白色系の酸化アルミニウム、窒化アルミニウムや窒化ケイ素等のセラミックス材料の平板状で一辺が２０ｍｍ〜４０ｍｍの略四角形状に形成されている。表面側には銅箔で形成された配線パターン層が形成されている。また、その上には適宜レジスト層が積層されるようになっている。
【００１６】
さらに、基板２１の一端部側には、配線パターン層に接続された図示ない一対の給電端子が設けられている。加えて、基板２１の各角部の近傍には、取付け用のねじ貫通孔２５が形成されている。
【００１７】
なお、基板２１の材料には、絶縁材である例えば、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ−４）等の材料又は各発光素子２２の放熱性を高めるうえで、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用することができ、格別その材料が限定されるものではない。
【００１８】
複数の発光素子２２は、ＬＥＤのベアチップからなる。ＬＥＤのベアチップには、例えば、白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するものが用いられている。このＬＥＤのベアチップは、シリコーン樹脂系の絶縁性接着剤を用いて基板２１上にマトリクス状に配置されて接着され、ボンディングワイヤによって配線パターン層に電気的に接続されている。
【００１９】
封止部材２３は、蛍光体層であり、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂にＹＡＧ：Ｃｅ等の蛍光体を適量含有している。封止部材２３は、発光素子２２及び配線パターン層を被覆して略四角形状に形成されている。蛍光体は、発光素子２２が発する光で励起されて、発光素子２２が発する光の色とは異なる色の光を放射する。発光素子２２が青色光を発する本実施形態では、白色光を出射できるようにするために、蛍光体には青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。
【００２０】
なお、発光素子としては、表面実装型のＬＥＤパッケージを用いてもよい。また、砲弾型のＬＥＤを実装するようにしてもよく、実装方式や形式は、格別限定されるものではない。
【００２１】
このような基板２１は、図２乃至図５に示すように、基板取付部１２の複数の各側壁に例えば、ねじ止めされて取付けられるようになっている。具体的には、図４に示す基板取付部１２において、４面の傾斜状をなす台形状の側壁に４枚の基板２１が、その裏面側が側壁に面接触して熱的に結合され、表面側が外方に向けて取付けられている。
【００２２】
したがって、複数の基板２１は、光軸方向に向かって立設するように立体的に配設され、この複数の基板２１の集合によって光源部２が構成されるようになっている。
【００２３】
反射体３は、図１乃至図３に示すように、アルミニウム等の材料により作られていて、光の照射方向に向かって拡開するように凹面状に形成され、内面側は鏡面仕上げされて反射面３１が形成されている。なお、反射面３１は、鏡面仕上げや白色塗装等が施され、反射率が高くなるように構成される。
【００２４】
反射面３１は、曲線を回転させた回転曲面によって形成されている。詳しくは、放物線を回転させた回転放物面によって形成されていて、拡開した光の照射方向側の開口部には、円環状の鍔部３２が形成されており、光の照射方向側とは反対側、すなわち、背面側の中央部には、円形状の中央開口部３３が形成されている。
また、反射面３１には、放物線の軸上に焦点Ｆがある。前記中央開口部３３は、放物線の軸を中心とする円形状の開口である。
【００２５】
このように構成された反射体３は、鍔部３２が筐体１の前面側の開口縁に支持されて配設されるようになっている。この場合、反射面３１の焦点Ｆは、基板取付部１２の略中央部に位置するようになり、反射面３１の中央開口部３３から光源部２が前面側へ突出するように位置される。
【００２６】
したがって、光源部２を構成する複数の基板２１は、反射面３１の焦点Ｆの周囲であって、反射面３１による反射光の光軸方向に向かって立設するように配設されるようになる。つまり、複数の基板２１は、立体的に焦点Ｆを囲むように位置される。
【００２７】
なお、反射面３１は、放物線を回転させた回転放物面によって構成するのが好ましいが、これに限定されない。例えば、回転楕円面等の回転曲面によって構成することもできる。さらに、反射面３１は、放物線を回転させた回転放物面の一部によって構成するようにしてもよい。
電源ユニット４は、図１及び図２に示すように、筐体１の背面側に設けられていて、放熱フィン１３に取付けられている。
【００２８】
電源ユニット４は、８角柱の箱状のケース内に回路部品を収容して構成されており、商用交流電源ＡＣに接続されて、この交流電源ＡＣを受けて直流出力を生成するものである。電源ユニット４は、例えば、全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路及び電流検出手段を接続して構成されている。したがって、電源ユニット４は、光源部２に接続されており、その直流出力を発光素子２２に供給し、発光素子２２を点灯制御するようになっている。なお、電源ユニット４は、外部の直流電源ＤＣに接続されて、直流電源ＤＣを受けて、発光素子に直流出力を供給する形態であってもよい。
【００２９】
なお、電源ユニット４の取付け位置は、筐体１の背面側に限らない。筐体１の側面側に取付けるようにしてもよいし、また、アーム５に取付けるようにしてもよい。さらに、電源ユニット４のケースの形状も取付け位置等に応じて円形状や多角形状に種々変更することができる。
【００３０】
アーム５は、図１及び図２に示すように、略コ字状に形成されており、筐体１を支持するとともに、照射光を目的の方向に向けて照射できるように調整可能となっている。アーム５は、台座部５１と、この台座部５１の両端側から略直角方向に延出する脚部５２とを備えている。
【００３１】
脚部５２は、筐体１の両側を回動可能に支持しており、つまり、筐体１の仰角を変更可能に、光の照射方向を可変できるように支持している。この仰角の変更は、脚部５２に設けられたハンドル５２ａを締め付け、緩める操作を行うことにより可能となっている。
【００３２】
台座部５１は、構造物等に取付けられて投光器を構造物等に固定設置する部分であり、この台座部５１の略中央部には、回転台部５３が形成されている。回転台部５３は、構造物等にボルト締めされて取付けられる。この場合、筐体１を仰角方向と直交する方向（左右方向）に回動させて、照射光を目的の方向に向けて照射できるように調整可能となっている。
【００３３】
このように照射方向の調整は、台座部５１を構造物等に取付ける際に、回転台部５３によって左右方向の調整を行うことができ、脚部５２に設けられたハンドル５２ａを操作することにより仰角方向の調整を行うことができる。
【００３４】
前面カバー６は、筐体１の前面側の開口にパッキンを介して装着されている。前面カバー６は、透光性を有し筐体１の開口を密閉的に閉塞して防水性を確保するようになっている。この前面カバー６は、ガラスやポリカーボネートの材料によって構成できる。
【００３５】
以上のような照明装置において、光源部２と、この光源部２に対向する反射面３１とによって光源ユニットＬｕが構成される。図１乃至図４に示すように、光源ユニットＬｕにおいて、光源部２は、発光素子２２が実装された複数の基板２１を備えているので、高出力化に対応することができる。
【００３６】
また、各基板２１は、反射面２１の焦点Ｆの周囲に立体的に配設されているので、その表面側の発光面を焦点Ｆに近づけることが可能で、焦点Ｆとの離間距離Ｌ（図３参照）を短くすることができ、光源部２から出射され反射面２１に反射された光は、略平行光となって集光されて対象物へ照射することが可能となる。
【００３７】
仮に、図６に示す比較例のように、複数の基板２１を反射面２１の焦点Ｆを中心として平面状に配設した場合、基板２１の発光面において焦点Ｆから離れて離間距離Ｌが長くなる領域が生じることとなる。このため、照射光のビームの開きが大きくなったり、反射光が拡散したりして、対象物へ有効に光を照射できないという不具合が生じる。
【００３８】
また、本実施形態では、格別の形態に構成した基板を用いることなく、平板状の基板２１を複数枚用いて、反射面２１の焦点Ｆに近づけるべく立体的に配設したので、コスト的に有利に製作でき、さらに、基板２１を部品として共通化することも可能となる。
照明装置は、アーム５を例えば、構造物等に取付けて設置し、照射方向を対象物に向けて調整し、電源を投入して使用される。
【００３９】
照明装置の設置状態において、電源ユニット４に電力が供給されると、光源部２における発光素子２２に基板２１を介して通電され発光素子２２は発光する。発光素子２２から出射された光は、封止部材２３を透過し、主として反射面３１によって反射され前面カバー６を透過して目的とする方向に照射される。この場合、光源部２は、反射面３１の焦点Ｆに近いので、反射面３１で反射された光は、略平行光となって集光されて対象物へ照射することが可能となる。
【００４０】
また、光源部２は、反射面３１の焦点Ｆに近く、立体的に構成されているので、光学的に既存のＨＩＤランプのような放電ランプと同様に点光源に近似したものとして扱うことが可能となる。
【００４１】
発光素子２２の発光に伴い熱が発生する。この熱は、基板２１の裏面側から基板取付部１２から筐体１全体へ伝導され、さらに、複数の放熱フィン１３に伝導されて広い表面積によって効果的に放熱される。これにより発光素子２２の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００４２】
以上のように本実施形態によれば、所定の平行光を確保して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた照明装置を提供することができる。
次に、本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
本実施形態の照明装置は、第１の実施形態における光源ユニットＬｕを複数個、具体的には、２個連接するように構成したものである。
【００４３】
このように光源ユニットＬｕを連接して構成することにより、１台で光出力の増加を実現することが可能となり、光学的な設計が容易となるとともに、設置作業の効率化を図ることができる。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施形態について図８乃至図１０を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００４５】
本実施形態では、筐体１における基板取付部１２を略四角錐形状に形成し、この三角形状の各側壁に、略三角形状に形成された平板状の基板２１を取付けるようにしたものである。
【００４６】
したがって、複数の基板２１は、光軸方向に向かって立設するように立体的に配設され、この複数の基板２１の集合によって光源部２が構成されている。また、各基板２１は、反射面２１の焦点Ｆの周囲に配設され、焦点Ｆに近づくように配置されている。
このため、光源部２から出射され反射面３１で反射された光は、略平行光となって集光されて対象物へ照射することが可能となる。
【００４７】
以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、所定の平行光を確保して対象物へ有効に光を照射できる光源ユニット及び照明装置を提供することができる。
【００４８】
なお、上記各実施形態において、基板２１を取付ける基板取付部１２の形態は、特段限定されるものではない。例えば、三角柱状、三角錐状、四角柱状等に形成できる。この場合、各側壁に基板２１を取付けることにより、反射面３１の焦点Ｆの周囲に基板２１を配設することが可能となる。
【００４９】
また、反射面３１の焦点Ｆの周囲に、焦点Ｆを囲むように基板２１を配設することを考慮すると、基板２１は３枚以上用いることが好ましい。さらに、電源ユニット４は、筐体１に取付ける場合に限らず、別置き方式の場合であってもよい。
【００５０】
本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記各実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
【００５１】
例えば、反射面は、曲線を回転させた回転曲面の一部によって構成するようにしてもよい。また、回転放物面に限らず、回転楕円面等の曲面状に形成することができる。
【００５２】
さらに、発光素子とは、ＬＥＤや有機ＥＬ等の固体発光素子である。発光素子の実装は、ＣＯＢ（chip
on board）型によるのが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されるものではない。ＳＭＤ（surface
mount device）型によって実装されるものであってもよい。
【００５３】
また、発光素子の発光色は、白色に限らず、赤色、緑色や青色の発光色にしたり、これらを混色して所望の発光色にしたり、また、可変色とするように構成してもよい。
さらにまた、照明装置としては、投光器が好適であるが、屋内又は屋外で使用される各種照明器具に適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・装置本体（筐体）、２・・・光源部、
３・・・反射体、４・・・電源ユニット、
５・・・アーム、６・・・前面カバー、
１２・・・基板取付部、２１・・・基板、
２２・・・発光素子（ＬＥＤ）、２３・・・封止部材、
３１・・・反射面、Ｌｕ・・・光源ユニット、
Ｆ・・・反射面の焦点
【図１】
2013114917.tif 000003
【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】
2013114917.tif 000008
【図７】
2013114917.tif 000009
【図８】
2013114917.tif 000010
【図９】
2013114917.tif 000011
【図１０】
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