(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ照明装置において、
前記ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤが配置されたフレームを複数有し、
前記複数のフレームは、隣接する各フレームの端部同士が可動に連結されることによりフレーム群を構成しており、
さらに前記フレーム群は可動に連結される第１の支持部を有し、前記第１の支持部の周縁から複数の前記フレーム群が延伸していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記フレーム群は、前記ＬＥＤ照明装置の発光面側から見て、前記第１の支持部が略中央に配置されるように連結されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記第１の支持部は、所定の位置にＬＥＤを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ照明装置は、さらに第２の支持部および第３の支持部を備え、前記第２の支持部は、前記第１の支持部に連結された全ての前記フレーム群の末端に位置する末端フレームに可動に連結されており、前記第３の支持部は、全ての前記第２の支持部における前記フレーム群の末端フレームと連結されていない側にて可動に連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記第１の支持部は、発光面側と反対の側に延伸した延伸部を備え、
前記延伸部は、前記第１の支持部に対して垂直方向に可動されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子としてＬＥＤ（以下、「発光ダイオード（Light Emitting Diode）」ともいう）を用いたＬＥＤ照明装置に係わり、特に光の指向性を任意に調整することができるＬＥＤ照明装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の照明装置は、たとえば白熱電球、高輝度放電ランプなど光の指向性がほとんどない点状の光源（以下、「点光源」ともいう）を用い、その周囲に点光源からの光を反射させる反射板（以下、「リフレクター」ともいう）を備えた構成をとる。実際に、点光源からの光を任意の方向に調整する、すなわち光の指向性を調整する手段としては、点光源とリフレクターの位置関係を調整することにより、点光源からの光を指向性の強いスポット状として、あるいは指向性の弱いフラット状として使用していた。
【０００３】
換言すれば、点光源とリフレクターを特定の位置関係とすることで、点光源の本来ほとんどない光の指向性を任意の指向性に変換していた。このように、点光源とリフレクターを用いた照明装置は、撮影照明、舞台照明、装飾照明など現在様々な分野で幅広く用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高輝度発光が可能なＬＥＤが開発された現在においては、従来の照明装置では到底十分とはいえない。すなわち、白熱電球、高輝度放電ランプなどよりもＬＥＤを光源として用いた方が、寿命、消費電力、メンテナンスなど、多数の点において大幅に優れているからである。
【０００５】
一方、従来の照明装置は光源が点状すなわち点光源であり、かつその点光源自体に光の指向性がほとんどないために、リフレクターを用いて所望の指向性を得ようとするものである。ところが、現在のところ、照明に用いられる１つの光源と１つのＬＥＤを比較すると、輝度の面ではＬＥＤが劣る傾向がある。そこで、複数のＬＥＤを用いて照明用の光源を形成することが考えられるが、複数のＬＥＤを用いると点状の点光源ではなく面状の面光源に近い形状となる。このように点光源から面光源になる、すなわち光源自体の形状が大きくなると、それに比例してリフレクターも大型化しなければならず、製造時、使用時においては大きな欠点となってしまう。
【０００６】
また、ＬＥＤにはたとえば凸状レンズを有するものがある。この形状のＬＥＤは凸状レンズにより指向性が確保されるが、上記の理由から指向性を備えた光源を用いるとリフレクター自体が不必要となる。しかしながら、リフレクターを用いずに指向性のあるＬＥＤを同一平面上に配置しただけでは使用者側で任意に光の指向性を調整することはできない。
【０００７】
本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、ＬＥＤを光源として用いると共に、使用者側で任意に光の指向性を調整することができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ照明装置に関する。特に、本発明のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤが配置されたフレームを複数有し、その複数のフレームは隣接する各フレームの端部同士が可動に連結されることによりフレーム群を構成しており、該フレーム群は可動に連結される第１の支持部を有し、前記第１の支持部の周縁から複数の前記フレーム群が延伸していることを特徴とする。これにより、第１の支持部とフレーム群との位置関係を調整することにより、光の指向性を任意に調整することができる。
【０００９】
また、本発明に係るフレーム群は、前記ＬＥＤ照明装置の発光面側から見て、前記第１の支持部が略中央に配置されるように連結されていることが好ましい。
【００１０】
また、第１の支持部は、所定の位置にＬＥＤを備えることが好ましい。これにより、ＬＥＤ照明装置全体としての発光輝度を確保することができると共に、発光面側から見てＬＥＤの発光ムラを軽減することができる
また、本発明のＬＥＤ照明装置は、さらに第２の支持部および第３の支持部を備えることができる。ここで、第２の支持部は第１の支持部に連結された全てのフレーム群の末端に位置する末端フレームに可動に連結されており、第３の支持部は全ての第２の支持部における該フレーム群の末端フレームと連結されていない側にて可動に連結されている。すなわち、第３の支持部を固定させ第１の支持部の位置を任意に制御することにより、自動的に第１の支持部に対するフレーム群の傾きを調整することができる。
【００１１】
また、第１の支持部は発光面側と反対の側に延伸した延伸部を備えることができる。第１の支持部が延伸部を備えた構成とすることにより、該延伸部により第１の支持部と第３の支持部との距離を調整して光の指向性を調整することができる。すなわち、第１の支持部、フレーム群、または第２の支持部に直接触れなくとも、第３の支持部を固定し第１の支持部の延伸部を第１の支持部に対して垂直方向に動かすことにより、第１の支持部に対するフレーム群の傾きを任意に調整することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのＬＥＤ照明装置を例示するものであって、本発明はＬＥＤ照明装置を以下のものに限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。
【００１３】
図１に、ＬＥＤを所定の位置に備える本発明に係わるフレームが２つ連結された状態を例示する。図１に示すように、フレーム３は隣接する他のフレームと可動に連結されている。ここで、各フレームを可動させる、すなわち所定の範囲で任意に回転させることにより、フレームに配置されたＬＥＤ１からの光の指向性を自由に調整することができる。
【００１４】
また、フレーム同士の連結手段は特に限定されるものではないが、図１では、２つのフレーム３の連結されるべき各端部において、次に記載する挿入部５ａを挿入するための開口部４を備えた構成とする。具体的には、連結すべき各フレームの開口部４を一致させ、その開口部に各フレームを可動に連結させるための挿入部５ａを挿入し、挿入部５ａをたとえばリング状の固定部５ｂで固定させる。すなわち、挿入部５ａおよび固定部５ｂにより可動連結部５を構成することで、フレーム間の端部同士をスムーズに連結させることができる。また、ここでは、連結すべき各フレームが開口部４を備え、その開口部４に挿入部５ａを挿入し、挿入部５ａを固定部５ｂを用いて固定する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、たとえば連結すべき各フレームの端部形状を一致させ、可動に連結させることにより可動連結部を構成することもできる。
【００１５】
なお、本実施の形態では、ＬＥＤ１が導電性パターンを有する基板２に配置され、その基板２がたとえばビスなどでフレーム外部に固定された一例について説明する。ここで、基板２は熱伝導性が優れた金属基板を用いることが好ましい。熱伝導性の優れた金属基板を用いることにより、金属基板を介して、ＬＥＤからの熱をフレームに効率よく伝えることができる。また、ここでは基板２がフレーム３の外部に配置されているが、基板２をフレーム３の内側に配置させることもできる。いずれにしても、基板２とフレーム３との接触面積を大きく取ることにより、より円滑な放熱を行うことができる。
【００１６】
さらに、本実施の形態では、ＬＥＤがフレームに略垂直に配置された、すなわち全てのフレーム３においてＬＥＤの光軸とフレームとが略垂直に交わる例について説明するが、本発明はこれに限定されないことはいうまでもない。具体的には、たとえばフレームに対してＬＥＤの光軸がずれるように各フレームにＬＥＤを配置させることもできる。また、光軸の異なる、すなわち光の指向性の異なる複数種のＬＥＤを用いることもできる。
【００１７】
また、各フレームに配置されるＬＥＤは、たとえば、フレームの内側または外側に配線を配置させ、それぞれ直列または並列に接続することができる。なお、フレームの内側に配線を施す場合は、フレーム３に配線が通るための貫通孔を備える構成となる。ちなみに、この貫通孔の大きさに応じて、各フレームが可動できる、すわわち回転できる範囲が決定される。また、前に記載した挿入部５ａを備える場合は、配線の通り道に応じて挿入部５ａ自体に配線が通るための溝または貫通孔を形成してもよい。
【００１８】
また、フレーム３は、ＬＥＤからの熱を拡散させるためにアルミニウム、アルミニウム軽合金、マグネシウム合金などの金属部材から構成されることが好ましい。なお、アルミニウム軽合金とは、アルミニウムを主成分として、銅、マグネシウム、ニッケル、珪素、マンガン、亜鉛などを加えて製した軽合金であり、マグネシウム合金とは、マグネシウムを主とし、これにアルミニウム、亜鉛、マンガン、ジルコニウムなどを含む合金である。このような金属部材は、熱伝導性に優れると共に、加工しやすく、軽量で強度が大きいので本発明のＬＥＤ照明装置に好適である。もちろん、金属部材でなくとも、ＬＥＤからの熱に耐えられる部材であればよく、たとえばポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂など種々の部材を用いることができる。なお、挿入部５ａおよび固定部５ｂからなる可動連結部５を備える場合は、可動連結部５自体もＬＥＤからの熱を拡散させるために上記金属部材から構成されることが好ましい。
【００１９】
なお、本実施の形態においては、凸状レンズを備えた砲弾型のＬＥＤ１（以下、「砲弾型ＬＥＤ」ともいう）を用いた例について説明するが、本発明に用いることができるＬＥＤとしては、砲弾型ＬＥＤの他に、平面レンズを備えたチップ型のＬＥＤ（以下、「チップ型ＬＥＤ」ともいう）、半導体が積層されただけの状態のＬＥＤチップなど種々の形状のＬＥＤを用いることができる。
【００２０】
しかしながら、本発明のＬＥＤ照明装置は、砲弾型ＬＥＤのように、光の指向性が強いＬＥＤに対して特に有効である。これは、ＬＥＤ自体が光の指向性をある程度備えることにより初めて使用者側でＬＥＤ照明装置全体としての光の指向性を調整することができるからである。すなわち、砲弾型ＬＥＤは凸状レンズを備えるために、図５に示すように、光の指向性が強く、半値角の小さい発光特性を有するので本発明のＬＥＤ照明装置には好適なのである。なお、ここでは指向性の強いＬＥＤとして砲弾型ＬＥＤを例示したが、本発明に用いることができるＬＥＤはもちろんこれに限定されず、ある程度の指向性を備えていればあらゆるタイプのＬＥＤを用いることができる。さらに、前に記載したように、同一ＬＥＤ照明装置内に、光の指向性の異なる、すなわち半値角の異なる複数種のＬＥＤを用いることもできる。
【００２１】
また、本発明に用いることができるＬＥＤとしては、たとえば単色発光が可能なＬＥＤ、多色に発光が可能なＬＥＤ、これらのＬＥＤの組み合わせなど、あらゆる形態のＬＥＤを用いることができる。具体的には、白色発光が可能なＬＥＤ、１つのＬＥＤの中にＲＧＢ（赤色、緑色、青色）がそれぞれ発光可能な少なくとも三種のＬＥＤチップを供えたＬＥＤなどを用いることができる。また、ＬＥＤ自体に蛍光体を含有させて目的の色を発光させることもできる。さらに、本実施の形態では、各フレーム３がそれぞれＬＥＤを１つ備える構成としたが、各フレーム３に複数のＬＥＤを備えることももちろん可能である。
【００２２】
一方、図２に示すように、複数のフレーム３がそれぞれ可動に連結されることにより１つのフレーム群６を構成し、かつ１つのＬＥＤ照明装置に複数フレーム群６を備える場合、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、フレーム群６を支持する第１の支持部７を備えることが好ましい。すなわち、第１の支持部７はその周縁から複数のフレーム群６が延伸しており、フレーム群６と第１の支持部７が可動に連結されている。このように構成することにより、第１の支持部７とフレーム群６との位置関係を調整することで、光の指向性を任意に調整することができる。
【００２３】
なお、第１の支持部７を備える場合は、ＬＥＤ照明装置を発光面側から見てその略中央に、第１の支持部７が配置されることが好ましい。これにより、第１の支持部７に連結された複数のフレーム群６の光の指向性を略均等に調整することができる。
【００２４】
また、第１の支持部７は、フレーム３と同様に、ＬＥＤからの熱を拡散させるためにアルミニウム、アルミニウム軽合金、マグネシウム合金などの金属部材から構成されることが好ましい。もちろん、金属部材でなくとも、ＬＥＤの発熱に耐えられる部材であればよく、たとえばポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂など種々の部材を用いることができる。
【００２５】
また、第１の支持部７は、所定の位置にＬＥＤを備えることができる。これにより、ＬＥＤ照明装置全体としての発光輝度を確保することができると共に、発光面側から見てＬＥＤの発光ムラを軽減することができる
さらに、本実施の形態のＬＥＤ照明装置は、前に記載した構成の他に、第２の支持部８および第３の支持部９を備えることができる。図２に示すように、第２の支持部８は第１の支持部７に連結された全てのフレーム群６の末端に位置する末端フレームにそれぞれが可動に連結されており、第３の支持部９は全ての第２の支持部８におけるフレーム群の末端フレームと連結されていない側にて可動に連結されている。すなわち、第２の支持部８は各フレーム群６毎に可動に連結されており、この複数の第２の支持部８が１つの第３の支持部９に可動に連結された構成となる。
【００２６】
以上説明したように、第１の支持部７とフレーム群６、フレーム群６と第２の支持部８、第２の支持部８と第３の支持部９をそれぞれ可動に連結させることにより、より容易に光の指向性が調整可能となる。具体的には、たとえば、第３の支持部９を所定の平面上に固定し、発光面側から見て、第１の支持部とフレーム群との連結部位（図３の１１に対応する）をフレーム群と第２の支持部との連結部位（図３の１２に対応する）よりも奥に位置させることにより、発光面側から見て、発光面が凹面のＬＥＤ照明装置とすることができる。逆に、発光面側から見て、第１の支持部とフレーム群との連結部位（図３の１１に対応する）をフレーム群と第２の支持部との連結部位（図３の１２に対応する）よりも手前に位置させることにより、発光面側から見て、発光面が凸面のＬＥＤ照明装置とすることができる。このように、発光面を凹面または凸面とする際には、その動きに応じて、第１の支持部とフレーム群との連結部位（図３の１１に対応する）、フレーム群と第２の支持部との連結部位（図３の１２に対応する）、第２の支持部と第３の支持部との連結部位（図３の１３に対応する）がそれぞれ可動し、凹面または凸面の発光面を円滑に形成することができる。
【００２７】
さらに、第１の支持部７は発光面側と反対の側に延伸した延伸部１０を備えることができる。このような構成によって、第１の支持部７と第３の支持部９との距離を延伸部１０により調整して光の指向性を調整することができる。すなわち、第１の支持部７、フレーム群６、または第２の支持部８に直接触れなくとも、第３の支持部９を固定し第１の支持部の延伸部１０を第１の支持部に対して垂直方向に動かすことにより、第１の支持部７に対するフレーム群６の傾きを任意に調整することができる。これにより任意の指向性を得ることができる。
【００２８】
なお、図２に示すＬＥＤ表示装置は、本発明を理解し易くするために、フレーム群６と第２の支持部８との連結部位（図３の１２に対応する）間を結んだ円形の破線、第２の支持部８と第３の支持部９との連結部位（図３の１３に対応する）間を結んだ円形の破線を記載している。さらにここでは、第１の支持部７を円形とし、その周囲に１８のフレーム群６が連結された例について説明したが、第１の支持部７を形状およびフレーム群６の数は任意に選択することができる。また、１つのフレーム群６を構成するフレーム３の数も図２に示すＬＥＤ表示装置に限定されないことはいうまでもない。
【００２９】
さらに、延伸部１０は第３の支持部９から突出していることが好ましい。これにより、使用者は容易に延伸部１０を動かすことができる。すなわち、第３の支持部９は少なくとも延伸部１０を貫通させるような開口部を備えることができる。また、第３の支持部９は、少なくとも複数の第２の支持部８が可動に連結できるように構成されていればよく、その内側が大きく開口していてもよい。この場合、発光面側と反対の側から使用者がＬＥＤ照明装置内部に触れないように、たとえばメッシュ状の被覆部材などを設けることもできる。これにより、ＬＥＤの発熱でフレーム３、第１の支持部７、第２の支持部８が加熱状態であっても、使用者が誤ってＬＥＤ照明装置内部に触れることはない。また、被覆部材をメッシュ状とすることで空気の流れをよくしＬＥＤ照明装置内部で発生した熱を外部に効果的に放出することができる。もちろん、第３の支持部９自体に複数の開口部を設けることにより、ＬＥＤ照明装置内部で発生した熱を外部に放出させてもよい。
【００３０】
図３は、図２に示すＬＥＤ照明装置の異なる使用状態におけるＡ−Ａ部の断面図である。ここで、図３（Ａ）に示すように、第１の支持部７とフレーム群６を一直線上すなわち同一平面上に配置した場合は、全てのＬＥＤに同一方向の指向性をもたせることができる。より詳細には、図４（Ａ）に示すように、発光面を平面とする、すなわち同一平面上に同じ光軸になるようにＬＥＤを配置すると、全てのＬＥＤの光が重なりあい、１つのＬＥＤと同じ指向性となるので、ＬＥＤ照明装置全体として指向性の強い所謂スポット状とすることができる。
【００３１】
一方、図３（Ｂ）に示すように、発光面側と反対の側に第１の支持部７を平面からずらせた場合は、各ＬＥＤに異なる指向性もたせることができる。より詳細には、図４（Ｂ）に示すように発光面を凹面とする、すなわち球面状に光軸がすこしずつずれるようにＬＥＤを配置すると、全てのＬＥＤの光が重なりあい、視認箇所によっては１つのＬＥＤよりも潰れた指向性となるので、照明装置全体として指向性の弱い所謂フラット状とすることができる。
【００３２】
なお、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）は、発光面側から見て第１の支持部７をフレーム群６よりも奥に位置させることにより、発光面を凹面とし、各ＬＥＤの光軸が一旦集束してから発散する例を示したが、本発明はもちろんこれに限定されることなく、発光面側から見て第１の支持部７をフレーム群６よりも手前に位置させることにより、発光面を凸面とし、各ＬＥＤの光軸を発光時から発散させる構成としてもよい。このように、発光面側から見て第１の支持部７を奥に位置させるか、手前に位置させるかは、使用者側で適宜に選択すればよい。
【００３３】
なお、第２の支持部８、第３の支持部９を構成する部材は特に限定されないが、たとえば、金属部材としてアルミ、アルミニウム、アルミニウム軽合金、マグネシウム合金、樹脂部材としてポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。
【００３４】
また、図２においては延伸部１０を用いて光の指向性の調整する一実施の形態について説明したが、本発明のＬＥＤ照明装置において指向性を調整する手段はこれに限定されないことはいうまでもない。すなわち、延伸部１０を設けず、たとえば各部位を電動に制御可能に構成し、ＬＥＤ照明装置全体としての光の指向性を電動で調整することももちろん可能である。
【００３５】
【発明の効果】
これまで説明した通り、本発明により、発光素子としてＬＥＤを用いると共に、使用者側で任意に光の指向性を調整可能な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフレームを示す模式図である
【図２】本発明に係るＬＥＤ照明装置を示す斜視図である
【図３】本発明に係るＬＥＤ照明装置の異なる使用状態を示す模式的断面図である
【図４】図３に示すＬＥＤ照明装置の異なる使用状態における光の指向性を示す模式図である
【図５】本発明に用いることができるＬＥＤ１つの光の指向性を示す模式図である
【符号の説明】
１…ＬＥＤ
２…金属基板
３…フレーム
４…開口部
５…可動連結部
５ａ…挿入部
５ｂ…固定部
６…フレーム群
７…第１の支持部
８…第２の支持部
９…第３の支持部
１０…延伸部
１１…第１の支持部とフレーム群との連結部位
１２…フレーム群と第２の支持部との連結部位
１３…第２の支持部と第３の支持部との連結部位
【図１】
0004106525.tif 000002
【図２】
0004106525.tif 000003
【図３】
0004106525.tif 000004
【図４】
0004106525.tif 000005
【図５】
0004106525.tif 000006