(57)【要約】【課題】固定されたＬＥＤランプへその導光面が近接対向した状態となるようにレンズを筐体へ組み付けるには高い組み付け精度が必要になる。【解決手段】筐体１１の側壁の内周面へ段差部１５を設け、この段差部１５へレンズ２０の導光体２５の係合部（例えば導光面２７の周縁部）を係合させることにより、筐体１１の軸方向に対するレンズの位置決めをする。ＬＥＤレンズは筐体に対して固定されているので、すなわち軸方向においても位置決めされているので、レンズ２０の導光面２７とＬＥＤランプ３０との位置合わせが自動的に行われ、レンズ２０を筐体１１へ組み付けるときに特別な位置合わせ作業を要しない。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の筐体と、該筐体の底部側に配設されるＬＥＤランプと、前記筐体の開口部側に配設されるレンズとを備えるスポット照明装置であって、
前記筐体の側壁の内周面には段差部が設けられ、
前記レンズは回転楕円体からなる集光部と該集光部から連続して形成される導光部とを備え、該導光部は前記ＬＥＤランプに近接対向する導光面と前記筐体側壁の段差部へ係合する係合部とを備える、ことを特徴とするスポット照明装置。
【請求項２】
前記筐体の段差部は前記筐体の底部からみて同じ高さの係合面を周方向に備え、該係合面へ前記レンズの係合部が係合される、ことを特徴とする請求項１に記載のスポット照明装置。
【請求項３】
前記レンズの導光部は前記集光部から連続する円柱形状であり、そのＬＥＤランプ対向面は平面とされ、
前記筐体の底部からみて、前記筐体の段差部の係合面は前記ＬＥＤランプの光取出し面と同じ高さに位置し、前記導光部のＬＥＤランプ対向面の周縁を前記筐体の段差部へ係合させたとき、前記ＬＥＤランプ対向面の中央部分が前記ＬＥＤランプへ近接対向し、
前記ランプの光取出し面の中央部分が前記集光部の焦点に位置にする、ことを特徴とする請求項２に記載のスポット照明装置。
【請求項４】
前記レンズの集光部が前記筐体の内部に位置する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスポット照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスポット照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスポット照明装置は光源として白熱電球（ハロゲン電球、ＨＩＤ電球）を使用することが一般的であった。白熱電球からの光を放物面状のリフレクタで反射集光して前方の小領域へ光を照射していた。
上記構成のスポット照明装置では、白色電球及びリフレクタが筐体内に収められるため、筐体が大型化してしまう
そこで光源としてＬＥＤランプを使用したスポット照明装置が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５１１４９号公報
【特許文献２】特開２００７−５９８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者の検討によれば、スポット照明装置の光源としてＬＥＤランプを用いるときは、レンズとして回転楕円体形状のものを用いることが好ましいことが判明した。
図１に模式的に示すように、回転楕円体状のレンズ１ではその焦点３がレンズ１の外部に位置する。なお、図１において次の関係が成立している。
ｘ２／ａ２  +  ｙ２／ｂ２  ＝１
ｃ２＝ａ２  −  ｂ２
このようなレンズ１に対して光源は焦点３に配置することが好ましい。
光源としてＬＥＤランプを用いた場合、ＬＥＤランプから放出された光はその全てがレンズ1側へ向かうものではなく、その光の一部は側方へ放出されてレンズ１から外れてしまう。
【０００５】
そこで、図２に示すように、回転楕円形のレンズ１から円柱状の導光部５を一体的に形成し、この導光部５のＬＥＤランプ対向面をほぼ焦点３の位置まで膨出させた。これにより、ＬＥＤランプ３の光取出し面から側方へ放出された光もその多くが導光部５の導光面６へ入射し、レンズ部（集光部）１において集光される。よって、導光部５を設けることにより光源からの光取出し効率が向上することがわかる。
【０００６】
図２に示すレンズ、すなわち回転楕円体からなる集光部と導光部とを備えたレンズに対して特許文献１及び特許文献２に開示される筐体をそのまま用いることはできない。
特に、図２に示すレンズを使用する場合には、ＬＥＤランプへ導光部の導光面をできるだけ近づける（可能であれば接触させる）必要がある。ＬＥＤランプは、従来例の白色電球と同様に筐体の底部の中央部分に固定することができる。
固定されたＬＥＤランプへその導光面が近接対向した状態となるようにレンズを筐体へ組み付けるには高い組み付け精度が必要になる。従って、組み付け作業に手間がかかり、製品コストを上昇させる一因となる。
【０００７】
そこでこの発明では、筐体の側壁の内周面へ段差部を設け、この段差部へレンズの導光体の係合部（例えば導光面の周縁部）を係合させることにより、筐体部の軸方向に対するレンズの位置決めをする。ＬＥＤレンズは筐体に対して固定されているので、すなわち軸方向においても位置決めされているので、レンズの導光面とＬＥＤランプとの位置合わせが自動的に行われ、レンズを筐体へ組み付けるときに特別な位置合わせ作業を要しない。
この発明の第1の局面は次のように規定される。
有底筒状の筐体と、該筐体の底部側に配設されるＬＥＤランプと、前記筐体の開口部側に配設されるレンズとを備えるスポット照明装置であって、
前記筐体の側壁の内周面には段差部が設けられ、
前記レンズは回転楕円体からなる集光部と該集光部から連続して形成される導光部とを備え、該導光部は前記ＬＥＤランプに近接対向する導光面と前記筐体側壁の段差部へ係合する係合部とを備える、ことを特徴とするスポット照明装置。
【０００８】
この発明の第２の局面は次のように規定される。
第1の局面で規定されるスポット照明装置において、前記筐体の段差部は前記筐体の底部からみて同じ高さの係合面を周方向に備え、該係合面へ前記レンズの係合部が係合される。
筐体の底部からみて段差部の係合面の高さを一定にすることにより、筐体の（特にその側壁の）製造が容易になる。また、レンズを筐体へ組み付けるとき、周方向での位置合わせが不要となり、組み付け性に優れたものとなる。
【０００９】
この発明の第３の局面は次のように規定される。
第２の局面で規定されるスポット照明装置において、前記レンズの導光部は前記集光部から連続する円柱形状であり、そのＬＥＤランプ対向面は平面とされ、
前記筐体の底部からみて、前記筐体の段差部の係合面は前記ＬＥＤランプの光取出し面と同じ高さに位置し、前記導光部のＬＥＤランプ対向面の周縁を前記筐体の段差部へ係合させたとき、前記ＬＥＤランプ対向面の中央部分が前記ＬＥＤランプへ近接対向し、
前記ランプの光取出し面の中央部分が前記集光部の焦点に位置にする。
このように規定される第３の局面のスポット照明装置によれば、レンズの周縁が係合部として利用されるので、レンズの構成がシンプルとなり、ひいては安価なスポット照明装置が提供可能となる。
【００１０】
この発明の第４の局面は次のように規定される。
第１〜第３のいずれかの局面で規定されるスポット照明装置において、前記レンズの集光部が前記筐体の内部に位置する。
かかる構成のスポット照明装置では、レンズが筐体内へ深く挿入されるので、目視等によりレンズの導光面とＬＥＤランプとの位置合わせを行うことが困難となる。従って、この発明で規定するように筐体の側壁の内周面に段差部を設け、この段差部へレンズの係合部を係合させることにより、筐体とレンズとの軸方向の位置合わせを自動的に行わせることが好ましい。
【００１１】
上記の各発明において、筐体部はレンズを係合させる側壁とＬＥＤランプを保持する底部を備える。側壁の内周面はレンズ形状に対応して円筒形状とすることが好ましいが、側壁の外周面の形状は任意に設計できる。内周面の径をレンズの外径とほぼ等しくすることにより、両者はしまり嵌めの関係となり、レンズの移動（周方向及び軸方向）を未然に防止できる。また、レンズのガタツキも防止できる。
かかる筐体はアルミニウムやステンレス鋼その他の金属材料、セラミックス材料、樹脂材料など任意の材料で形成することができる。
【００１２】
ＬＥＤランプは砲弾型、表面実装型など任意のタイプのランプが使用可能である。ＬＥＤランプ自体にもレンズ部を設けて放出する光に指向性を与えることが好ましい。
ＬＥＤランプはその光取出し面の中央部分をレンズの焦点上に若しくはその近傍に位置させる見地から、１つのものとすることが好ましい。
勿論、複数のＬＥＤランプを用いることも可能であり、そのときは各ＬＥＤランプの光取出し面の中央部分の仮想重心位置をレンズの焦点上に若しくはその近傍に位置させる。
【００１３】
筐体側壁の内周面に形成される段差部では、その開口部側が大径となり、その底部側が小径となる。大径側の径はレンズの導光部の径と等しいかまたは少し大きい。
段差部は側壁の内周面において周方向へ連続する必要はなく、断続的でもよい。レンズの係合部に係合してこれを保持できれば良いからである。
側壁の内周面へ凸部を設けて、その上面と側壁内周面とで段差部を構成することもできる。
段差部の上面、即ち係合面は底部と平行な平面であることが望ましい。レンズの係合部との係合が安定するからである。
【００１４】
レンズにおいてその集光部は回転楕円体から構成される。楕円を規定する長軸長さ（図２のａ）と短軸長さ（図２のｂ）との比を調節することにより、焦点距離を調節できる。
導光部は集光部の最大径部分からその軸方向へ一体的に形成されている。図２に示すように、導光部の長さは焦点距離ｃとほぼ同じ長さとし、その導光面をＬＥＤランプの光取出し面へ近接対向させる。導光部の長さが焦点距離ｃより長くなると、ＬＥＤランプの光取出し面を焦点に位置させることができないので好ましくない。導光部の長さが焦点距離より短いときはＬＥＤランプの光取出し面を焦点に位置させることができるが、当該焦点位置（即ちＬＥＤランプの光取出し面）と導光面との間に空間ができ、ＬＥＤランプから側方へ放出された光が当該空間から逃げて、レンズに捕捉されないので好ましくない。
なお、導光部を円錐台形に形成し、その頂部側をＬＥＤランプへ近接対向させてもよい。この場合の円錐台形の傾斜角は、導光面へ入射した光の屈折角よりも広角として、導光面から入射した光の全てを集光部まで導光する。
【００１５】
レンズの材質は光透過性の材料であれば特に限定されるものではないが、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどの樹脂材料、ガラス等の無機材料を用いることができる。なお、レンズ材料の屈折率ｎｅは次の関係とすることが好ましい。
ｎｅ  ＝  ａ／ｂ  ａ：楕円長軸長さ、ｂ：楕円短軸長さ
【００１６】
実施例では導光面の周縁部を係合部として利用しているが、導光部の周面へ凸部を形成し、その下面を係合部の係合面とすることができる。この係合面は平面とすることが好ましい。この凸部は導光部の周面において周方向に連続して、または断続的に形成することができる。
凸部はレンズと別体とすることもできるし、一体成型することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態につき図例を参照しながら説明をする。
図３はこの発明の実施例のスポット照明装置１０の構成を示す断面図である。
この装置１０は、筐体１１、レンズ２０及びＬＥＤランプ３０を備えてなる。
筐体１１は円筒状の側壁１３と円盤状の底板１９とを備えており、アルミニウムで形成されている。円筒状の側壁１３の内周面には段差部１５が設けられている。段差部１５の上面（係合面１６）は平坦面である。この係合面１６は底板１９からみて周方向に同じ高さにある。係合面１６の高さはＬＥＤランプ３０の光取出し面の高さと実質的に同じ高さにある。
側壁１３は段差部１５より上側（開口部側）の大径部１７と下側（底板側）の小径部１８とに区分けされる。大径部１７の直径はレンズ２０の導光部２５の外径とほぼ等しくされている。これにより、レンズ２０は筐体１０の側壁１３に対してしまり嵌めの状態で挿入される。よって、レンズ２０は筐体１０に対して安定し、その軸方向、周方向の移動やガタツキが防止される。
【００１８】
図５に示すように、筐体１１には板状の脚部５０が延設され、この脚部５０は一対のリテーナ５３に軸支される。これにより、筐体１１は、図５において、上下方向に揺動可能となる。リテーナ５３はその周方向へ回転可能に基台５５に軸支される。
【００１９】
レンズ２０は集光部２１と導光部２５を備えている。基本的な設計思想は図２に表してある。
集光部２１は回転楕円体からなり、当該集光部２１の最大径部分より円柱状に導光部２５が膨出している。導光部２５の下面（導光面２７）は平面とされ、その周縁部が筐体１１の段差部１５に係合する。即ち、導光面の周縁部が係合部の機能を奏する。
【００２０】
ＬＥＤランプ３０は基板３３を介して、筐体１１の底板１９に固定されている。
ＬＥＤランプ３０の筐体内には青色ＬＥＤチップが内蔵されている。このＬＥＤチップはランプケースに収められ、当該ランプケースには青色光を黄色光に変換するＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)系蛍光体を含有させたエポキシ樹脂、シリコン樹脂、又はガラスなどが充填される。ＬＥＤランプ３０の光軸は光取出し面３５（上面）の中央を通過し、また、光取出し面３５の中央は集光部２１の焦点と一致するか、若しくはその近傍にある。
【００２１】
このように構成された実施例のスポット照明装置によれば、レンズ２０をその導光部２５側から筐体１１へ差し込み、差込が終了すると（即ち軸方向底板側へ移動できなくなると）、自動的に、レンズ２０の導光面２７の周縁部が筐体１１の段差部１５へ係合している。ここに、段差部１５の上面（係合面１６）とＬＥＤランプ３０の光取出し面３５との高さが等しいので、レンズ２０の導光面２７がＬＥＤランプ３０の光取出し面３５へ近接対向する。これにより、ＬＥＤランプ３０から放出される光の実質的に全部がレンズ２０の導光部２５内に取り込まれ、集光部２１で集光されて外部へ放出される。
【００２２】
図４にはＬＥＤランプ３０の電源回路４０を示す。
この電源回路４０は１００Ｖの一般的な交流電源の電力をＬＥＤランプ３０へ供給する回路であり、調圧部４１、整流部４３及び保護部４４を備える。調圧部４１はコンデンサ４１１を備え、その容量リアクタンスによる位相差による電力を取り出せる。整流部４３にはブリッジ回路を採用した。保護部４４はツエナーダイオード４４１からなり起動時のサージ電圧からＬＥＤランプ３０を保護する。以上の回路は基板３５に設けられる。ツエナーダイオード４４はＬＥＤランプ３０の静電気対策保護にもなっている。
【００２３】
図６には他の実施例のスポット照明装置６０を示す。なお、図３と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図６に示したスポット照明装置６０では、筐体６１の側壁６３の大径部６７７が長尺となり、レンズ２０が筐体６１内に収納された状態となる。
このように構成されたスポット照明装置６０によれば、レンズ２０の集光部２１から放出される光の側方への拡散を確実に防止できる。また、筐体６１内へレンズ２０を収納することにより、レンズ２０のキズつきが防止される。
この実施例のように側壁６３が長くなると、底部付近における各要素の組み付け状態を目視で観察することができなない。従って、側壁６１に段差部１５を設けてレンズ２０の組み付け位置を自動的に規定することは、レンズ２０を筐体６１へ組みつけるときの作業性向上に役立つ。
【００２４】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は回転楕円体からなるレンズの模式図である。
【図２】図２はこの発明で採用するレンズの模式図である。
【図３】図３は実施例のスポット照明装置の構成を示す断面図である。
【図４】図４は実施例のスポット照明装置に適用される電源回路図である。
【図５】図５は実施例のスポット照明装置の分解斜視図である。
【図６】図６は他の実施例のスポット照明装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０，６０  スポット照明装置
１１、６１  筐体
１３  側壁
１５  段差部
２０  レンズ
２１  集光部
２５  導光部
２７  導光面
３０  ＬＥＤランプ
【図１】
2009123580.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009123580.tif 000005
【図４】
2009123580.tif 000006
【図５】
2009123580.tif 000007
【図６】
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