(57)【要約】【課題】対象物の意図する範囲に所定の大きさの配光を形成することができるＬＥＤ照明装置を提供すること。又、部品点数やこれに伴うコストアップを招くことなく、簡単な構成で配光の輪郭をぼかすことができるとともに、ぼかす範囲の微調整を短時間で容易に行うことができるＬＥＤ照明装置とその製造方法を提供すること。【解決手段】光源であるＬＥＤ５と、該ＬＥＤ５から入射する光を全反射させて光軸方向に出射させるレンズ６を備えるＬＥＤ照明装置１において、前記レンズ６の光出射面６ｃの外周縁に、該レンズ６内に入射した光を全反射させてレンズ６内へと戻す全反射面６ｄを有する凸部６Ａを一体に形成する。又、前記レンズ６の凸部６Ａを含む光出射面６ｃの外周縁の所定範囲に、除去可能な半透明の拡散薄膜１１を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源であるＬＥＤと、該ＬＥＤから入射する光を全反射させて光軸方向に出射させるレンズを備えるＬＥＤ照明装置において、
前記レンズの光出射面の外周縁に、該レンズ内に入射した光を全反射させてレンズ内へと戻す全反射面を有する凸部を一体に形成したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記レンズの凸部を含む光出射面の外周縁の所定範囲に、除去可能な半透明の拡散薄膜を形成したことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤを実装する基板をヒートシンクに密着固定したことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記レンズの光入射面と光出射面を除く部分の周囲にリフレクタを配置したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
光源であるＬＥＤと、該ＬＥＤから入射する光を全反射させて光軸方向に出射させるレンズを備え、前記レンズの光出射面の外周縁に、該レンズ内に入射した光を全反射させてレンズ内へと戻す全反射面を有する凸部を一体に形成して成るＬＥＤ照明装置の製造方法であって、
塗布ペンの先端に形成された凹部を前記レンズの凸部に嵌合させた状態で、該塗布ペンを前記レンズの凸部に沿って移動させることによって、剥離性の高い半透明塗料を、前記レンズの凸部を含む光出射面の外周縁の所定範囲に塗布し、該所定範囲に除去可能な半透明の拡散薄膜を形成することを特徴とするＬＥＤ照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とするＬＥＤ照明装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種照明装置の光源として、発光効率が高くて長寿命であり、且つ、省電力である等の利点を有するＬＥＤが使用されつつある。このようなＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明装置に関して、例えば特許文献１には図５に示すものが提案されている。
【０００３】
即ち、図５は特許文献１において提案されたＬＥＤ照明装置の縦断面図であり、図示のＬＥＤ照明装置１０１は、ＬＥＤを有する複数の光源部１０２と、複数の光源部１０２にそれぞれ設けられる反射鏡を備えた反射部１０３と、光源部１０２及び反射部１０３を収容する筐体部１０４を備えている。ここで、各反射部１０３は開口縁をそれぞれ有しており、筐体部１０４の開口部側には、光を拡散する拡散部１０５が設けられ、該拡散部１０５の外周部には散乱部１０５ａが形成されている。尚、散乱部１０５ａは、透光性を有するアクリル等の表面に凹凸加工を施すことによって形成されている。
【０００４】
而して、このようなＬＥＤ照明装置１０１によれば、光源部１０２からの直射光を低く抑えながらも、壁や床に投影される配光の輪郭と形状を美しくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０５００６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１において提案された図５に示すＬＥＤ照明装置１０１では、当該ＬＥＤ照明装置１０１の１台１台に拡散部１０５をそれぞれ取り付ける必要があるため、部品点数が増えてコストも手間も掛かるという問題がある。例えば、展示会等ではＬＥＤ照明装置の設置時間が限られているために手間を掛けられないが、配光の微調整が必要な場面が多くある。
【０００７】
又、光を照射する対象物に対してＬＥＤ照明装置を適切な位置に配置し、光源を点灯して対象物に向けて光を照射するとき、配光が大き過ぎるために隣接する別の対象物まで意図せず光を照射してしまうことがある。
【０００８】
従って、本発明の目的とする処は、対象物の意図する範囲に所定の大きさの配光を形成することができるＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【０００９】
又、場合によっては、配光の輪郭がはっきりし過ぎて周囲との明暗の差がつき過ぎたりすることがある。照明によって注目部分とそうでない部分を形成する等の照明デザインを企画する場合、意図しない明暗の差は好ましくない。このため、特許文献１において提案された図５に示すＬＥＤ照明装置１０１のように、配光の輪郭をぼかすことが行われるが、図５に示すＬＥＤ照明装置１０１では、前述のように部品点数が増えてコストと手間が掛かってしまう。そして、図５に示すＬＥＤ照明装置１０１において、配光をぼかす範囲を変更しようとすると、大きさの異なる散乱部１０５ａが形成された拡散部１０５を別途設置台数分だけ用意して取り付けなければならず、大幅なコストアップと多くの手間と時間を要するばかりか、ぼかす範囲の微調整が困難であるという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的とする処は、部品点数やこれに伴うコストアップを招くことなく、簡単な構成で配光の輪郭をぼかすことができるとともに、ぼかす範囲の微調整を短時間で容易に行うことができるＬＥＤ照明装置とその製造方法を提供することにある。
【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記載の発明は、光源であるＬＥＤと、該ＬＥＤから入射する光を全反射させて光軸方向に出射させるレンズを備えるＬＥＤ照明装置において、前記レンズの光出射面の外周縁に、該レンズ内に入射した光を全反射させてレンズ内へと戻す全反射面を有する凸部を一体に形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記レンズの凸部を含む光出射面の外周縁の所定範囲に、除去可能な半透明の拡散薄膜を形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ＬＥＤを実装する基板をヒートシンクに密着固定したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記レンズの光入射面と光出射面を除く部分の周囲にリフレクタを配置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、光源であるＬＥＤと、該ＬＥＤから入射する光を全反射させて光軸方向に出射させるレンズを備え、前記レンズの光出射面の外周縁に、該レンズ内に入射した光を全反射させてレンズ内へと戻す全反射面を有する凸部を一体に形成して成るＬＥＤ照明装置の製造方法であって、塗布ペンの先端に形成された凹部を前記レンズの凸部に嵌合させた状態で、該塗布ペンを前記レンズの凸部に沿って移動させることによって、剥離性の高い半透明塗料を、前記レンズの凸部を含む光出射面の外周縁の所定範囲に塗布し、該所定範囲に除去可能な半透明の拡散薄膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、ＬＥＤからレンズ内に入射した光の一部は、該レンズの光出射面の外周縁に形成された凸部の全反射面で全反射してレンズ内へと戻されてレンズ外へ出射することがないため、光はレンズの凸部以外の出射面から外部へと出射する。このため、照明対象の意図する範囲に所定の大きさの配光を形成することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、レンズの凸部を含む光出射面の外周縁の所定範囲に形成された半透明の拡散薄膜を光が透過することによって、照明対象に形成される配光の輪郭をぼかして周囲との明暗差を小さく抑えることができる。この場合、半透明の拡散薄膜はレンズ自体に形成されるため、部品点数の増加とこれに伴うコストアップを招くことがなく、簡単な構成で前記効果を得ることができる。又、拡散薄膜をレンズから剥がして除去し、別の大きさの拡散薄膜をレンズの外周縁に再び形成することができるため、配光をぼかす範囲の微調整を短時間で容易に行うことができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、ＬＥＤを実装する基板をヒートシンクに密着固定したため、ＬＥＤで発生する熱が基板を経てヒートシンクへと直接伝導し、該ヒートシンクから効率良く放熱される。このため、ＬＥＤの温度上昇が低く抑えられ、該ＬＥＤの発光効率と寿命の低下が防がれる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、レンズの光入射面と光出射面を除く部分の周囲にリフレクタを配置したため、レンズで全反射しないでレンズ外へと漏れる光をリフレクタによって反射させてレンズ内に再入射させることができるため、光の利用効率が高められる。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、塗布ペンの先端に形成された凹部をレンズの外周縁に形成された凸部に嵌合させた状態で、該塗布ペンをレンズの凸部に沿って移動させることによって、剥離性の高い半透明塗料を、レンズの凸部を含む光出射面の外周縁の所定範囲に塗布して該所定範囲に除去可能な半透明の拡散薄膜を形成するようにしたため、簡単な構成で配光の輪郭をぼかすことができるとともに、ぼかす範囲の微調整を短時間で容易に行うことができるＬＥＤ照明装置を簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の縦断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の光学系の縦断面図、（ｂ）は同光学系によって形成される配光を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置の光学系の縦断面図、（ｂ）は同光学系によって形成される配光を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置の製造工程の一部を示す図である。
【図５】特許文献１において提案されたＬＥＤ照明装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置の縦断面図、図２（ａ）は同ＬＥＤ照明装置の光学系の縦断面図、図２（ｂ）は同光学系によって形成される配光を示す図であり、本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１は、スポットライトとして使用されるものである。
【００２３】
スポットライトとして使用される本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１は、図１に示すように、下方が開口する有底円筒状の筐体２の内部に、ヒートシンク３と、該ヒートシンク３の下面に密着固定された基板４と、該基板４の下面中心部に実装されたＬＥＤ５と、該ＬＥＤ５の下方に配置されたレンズ６と、該レンズ６の周囲に配置されたリフレクタ７を収容して構成されている。そして、筐体２の上部には、角度調整用可動部（ジョイント）８とアーム９を介して取付土台部１０が取り付けられている。尚、アーム９と取付土台１０は金属製であることが望ましいが、筐体２を保持することができる材料であれば、金属以外のものも使用することができる。
【００２４】
前記ヒートシンク３は、熱伝導性の高いアルミダイカストによって一体に成形されており、これには複数の放熱フィン３ａが一体に形成されている。そして、このヒートシンク３の平坦な下面には、樹脂製又は金属製の前記基板４が密着固定されており、この基板４の下面中心部には、前記ＬＥＤ５がその光出射方向が下向きとなるように実装されている。
【００２５】
前記レンズ６は、アクリルやポリカーボネイト等の透明樹脂によって略回転放物形状に成形されており、その上部中心部のＬＥＤ５に対向する部位には、凸レンズ状の光入射面６ａとその周囲を囲むテーパ円筒状の光入射面６ｂが形成されている。又、レンズ６の平坦な円形の底面は、光出射面６ｃを形成しており、この光出射面６ｃの外周縁には断面形状が三角プリズム状の凸部６Ａが全周に亘って一体に突設されている。ここで、凸部６Ａの外周面は、全反射面６ｄを構成しており、レンズ６の底面の外周には取付用のフランジ部６ｅが一体に形成されている。そして、レンズ６の光入射面６ａ，６ｂと光出射面６ｃを除く略回転放物形状の外周面６ｆは、光入射面６ａ，６ｂから当該レンズ６内に入射する光を全反射させてＬＥＤ５の垂直な光軸に対して平行な光とするための全反射面を構成している。
【００２６】
レンズ６の周囲に配置された前記リフレクタ７は、レンズ６の全反射面を構成する外周面６ｆに沿う凹曲面状の反射面７ａを備えており、この反射面７ａにはアルミ蒸着等の反射処理が施されている。
【００２７】
以上のように構成されたＬＥＤ照明装置１において、不図示の電源から基板４を経てＬＥＤ５に電流が供給されると該ＬＥＤ５が発光し、その光の一部は、図２（ａ）においてＬ１にて示すように、レンズ６の凸状の入射面６ａから入射して屈折することによって光軸に平行な光となり、レンズ６の底面の光出射面６ｃから下方に向かって出射する。又、ＬＥＤ５から出射する他の一部の光は、図２（ａ）においてＬ２にて示すように、レンズ６のテーパ面状の光入射面６ｂから該レンズ６内に入射して屈折し、レンズ６の外周面６ｆで全反射して光軸に平行な光となり、レンズ６の底面の光出射面６ｃから下方に向かって出射する。
【００２８】
そして、ＬＥＤ５から出射する他の一部の光は、図２（ａ）においてＬ３にて示すように、レンズ６のテーパ円筒状の光入射面６ｂから該レンズ６内に入射し、レンズ６の外周面６ｆで全反射して凸部６Ａに向かい、その一部は凸部６Ａの全反射面６ｄで全反射してレンズ６内へと戻されてレンズ６外へ出射することがない。このため、光はレンズ６の外周縁に形成された凸部６Ａの影響を受けることなく光出射面６ｃから外部へと出射することとなり、図２（ｂ）２示すように、壁や床等の照射対象の意図する範囲に円形の所定の大きさの配光が形成され、その輪郭がすっきりしたものとなって周囲との明暗の差がはっきりする。尚、レンズ６の全反射面６ｄは、光Ｌ３が凸部６Ａからレンズ６外に出射することを防ぐものであるため、当該全反射面６ｄに金属蒸着による反射膜の形成や、遮光部材の取り付け、或いは遮光塗料の塗布を行っても構わない。この場合は全反射を生じるような形状の制限を受けることなく凸部６Ａを構成することができる。
【００２９】
又、本実施の形態では、ＬＥＤ５を実装する基板４をヒートシンク３に密着固定したため、ＬＥＤ５で発生する熱が基板４を経てヒートシンク３へと直接伝導し、該ヒートシンク３の放熱フィン３ａから効率良く放熱される。このため、ＬＥＤ５の温度上昇が低く抑えられ、該ＬＥＤ５の発光効率と寿命の低下が防がれる。
【００３０】
更に、本実施の形態では、レンズ６の光入射面６ａ，６ｂと光出射面６ｃを除く外周面（全反射面）６ｆの周囲にリフレクタ７を配置したため、レンズ６内で全反射しないでレンズ６の外部へと漏れる光をリフレクタ７の反射面７ａによって反射させてレンズ６内に再入射させることができるため、光の利用効率が高められるという効果も得られる。
【００３１】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図３及び図４に基づいて以下に説明する。
【００３２】
図３（ａ）は本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置の光学系の縦断面図、図３（ｂ）は同光学系によって形成される配光を示す図、図４は本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明装置の製造工程の一部を示す図である。
【００３３】
本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置もスポットライトとして使用されるものであって、その基本構成は前記実施の形態１に係るＬＥＤ照明装置１のそれと同じである。従って、図３及び図４においては、図１及び図２において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態においては、レンズ６の凸部６Ａを含む光出射面６ｃの外周縁の所定範囲に、除去可能な半透明の拡散薄膜１１を形成したことを特徴としている。ここで、製造工程の一部において、レンズ６の凸部６Ａを含む所定の範囲に除去可能な半透明の拡散薄膜１１を形成する方法としては、図４に示すように、例えばレンズ６の上下を逆にして凸部６Ａが上に位置するようにした上で、先端に凹部２０ａが形成された塗布ペン２０を用いて作業が行われる。即ち、塗布ペン２０の先端の凹部２０ａをレンズ６の凸部６Ａに嵌合させた状態で、該塗布ペン２０をレンズ６の凸部６Ａに沿って移動させることによって、剥離性の高い半透明塗料をレンズ６の凸部６Ａを含む光出射面６ｃの外周縁の所定範囲に塗布して該所定範囲に除去可能な任意の濃さの半透明の拡散薄膜１１を形成する。尚、塗布ペン２０を用いる塗布作業は、レンズ６が上下逆でない状態で行っても構わない。
【００３５】
ここで、塗布ペン２０を用いてレンズ６の凸部６Ａを含む所定範囲に塗布される剥離性の高い半透明塗料としては、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン酸樹脂、トレハロース、フッ素を含む界面活性剤、水等の水性顔料インク組成物、水溶性ポリビニルアセタール樹脂、アルコール類、ケトン類、芳香族炭化水素類等の有機溶剤と水等が用いられ、通常はこれらの成分の中に、隠蔽性を有する顔料を混ぜることによってホワイトボード用のマーカーに類似したインク成分を含むものが得られる。本実施の形態では、隠蔽度の高くない顔料を使用して半透明の拡散薄膜１１を形成した。具体的には、微粒子状の酸化亜鉛等を顔料として混ぜ込むことによって、塗り跡が半透明な拡散薄膜１１を形成することができる。
【００３６】
従って、本実施の形態によれば、レンズ６の凸部６Ａを含む光出射面６ｃの外周縁の所定範囲に形成された半透明の拡散薄膜１１を光が透過することによって、図３（ｂ）に示すように、照射対象に形成される円形の配光の輪郭をぼかして周囲との明暗差を小さく抑えることができる。この場合、半透明の拡散薄膜１１はレンズ６自体に形成されるため、部品点数の増加とこれに伴うコストアップを招くことがなく、簡単な構成で前記効果を得ることができる。
【００３７】
又、拡散薄膜１１はレンズ６から剥がして除去し、別の大きさの拡散薄膜１１をレンズ６の外周縁に再び形成することができるため、配光をぼかす範囲の微調整を照射対象への配光を確認しながら短時間で手間なく容易に行うことができる。このとき、先端の凹部２０ａの形状が異なる複数種の塗布ペン２０を用いことによって、別の大きさの拡散薄膜１１を容易に形勢することができる。特に、展示会等の現場に設置されているＬＥＤ照明装置を取り外したり、部品を取り外して交換する等の作業を要することなく、配光の調整が可能となるため、設置の時間に制限がある現場において照射対象物や装置の設置台数に変更が生じた場合であっても、簡単且つ短時間に配光を変更することができる。
【００３８】
そして、本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置の製造の工程において、塗布ペン２０の先端に形成された凹部２０ａをレンズ６の外周縁の形成された凸部６Ａに嵌合させた状態で、該塗布ペン２０をレンズ６の凸部６Ａに沿って移動させることによって、剥離性の高い半透明塗料をレンズ６の凸部６Ａを含む光出射面６ｃの外周縁の所定範囲に塗布して該所定範囲に除去可能な半透明の拡散薄膜１１を形成するようにしたため、簡単な構成で配光の輪郭をぼかすことができるとともに、ぼかす範囲の微調整を短時間で容易に行うことができるＬＥＤ照明装置を簡単に製造することができる。
【００３９】
尚、以上はスポットライトとして使用されるＬＥＤ照明装置に対して本発明を適用した形態について説明したが、本発明は、ダウンライト、照射対象を照らして空間をより魅力的なものとするための投光器、車載照明や遊技機用演出照明、その他の任意の用途に供されるＬＥＤ照明装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１          ＬＥＤ照明装置
２          筐体
３          ヒートシンク
３ａ        ヒートシンクの放熱フィン
４          基板
５          ＬＥＤ
６          レンズ
６Ａ        レンズの凸部
６ａ，６ｂ  レンズの光入射面
６ｃ        レンズの光出射面
６ｄ        凸部の全反射面
４ｅ        レンズのフランジ部
６ｆ        レンズの外周面（全反射面）
７          リフレクタ
７ａ        リフレクタの反射面
８          角度調整用可動部（ジョイント）
９          アーム
１０        取付土台部
１１        拡散薄膜
２０        塗布ペン
２０ａ      塗布ペンの凹部
【図１】
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【図２】
2016192332.tif 000004
【図３】
2016192332.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016192332.tif 000007