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【発明の名称】 LEDを用いた光源及びこれを用いた照明装置
【発明者】 【氏名】長谷川 裕輔

【要約】 【課題】LEDの取付密度を高めることができ、かつ、その密度も自由に調整できると共に、光源としてのコンパクト性も確保でき、さらに高光度の光源にすることができ、また演色性に優れた擬似白色を作ることができるLEDを用いた光源及びこれを用いた照明装置を提供すること。

【構成】光源1は、円筒部としての円柱体2と、この円柱体2の円柱面20に設けられた6角形状の、且つ、6段の発光ダイオード基板部3と、この発光ダイオード基板部3に配置され、且つ、それぞれ発光部40が前記円柱体2の底面21に向けられて配置される複数の発光ダイオード(LEDともいう)4と、これらの発光ダイオード4の発光を拡散させるために前記底面21に設けられた拡散板5と、前記発光ダイオード4の発光を制御するために頂面22に配置される制御回路基板6とを有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状部と、
この筒状部の筒状面に設けられる発光ダイオード基板部と、
この発光ダイオード基板部に配置され、且つ、それぞれ発光部が前記筒状部の底面に向けられて配置される複数の発光ダイオードを備えた光源。
【請求項2】
反射鏡と、
この反射鏡の光軸を中心軸とする筒状部と、
この筒状部の筒状面に設けられる発光ダイオード基板部と、
この発光ダイオード基板部に配置され、且つ、それぞれの発光部が前記反射鏡の反射面に向けて配置される複数の発光ダイオードを備えた光源。
【請求項3】
前記発光ダイオード基板部には、照射目的に応じて、可視光を発光する発光ダイオード、紫外線を発光する発光ダイオード又は赤外線を発光する発光ダイオードが取捨選択して取付けられることを特徴とする請求項1に記載の光源。
【請求項4】
前記発光ダイオード基板部には、照射目的に応じて、可視光を発光する発光ダイオード、紫外線を発光する発光ダイオード又は赤外線を発光する発光ダイオードが取捨選択して取付けられることを特徴とする請求項2に記載の光源。
【請求項5】
請求項1の光源を用いた照明装置。
【請求項6】
請求項2の光源を用いた照明装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、発光ダイオード(Light Emitting Diode/LED)を用いた光源及びこれを利用した照明装置に関し、特にLEDを高密度に取付けることができる光源及びこれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
LEDを高密度に取付けて、それらの光を筐体の発光面から放出する照明装置として、特許文献1に開示されている「発光ダイオード集合体ランプ」、特許文献2に開示されている「高密度LED発光表示器」等がある。
これらの照明装置に共通する構成は、発光面にLEDを高密度に取付けている点である。
【0003】
しかし、上記特許文献1及び特許文献2に開示されている照明装置には次のような問題点を指摘できる。
即ち、上記照明装置では発光面にLEDを高密度に取付けていることから、LEDの取付密度が発光面の面積に規制されてしまう点である。理論的には発光面の面積を広くすればLEDの取付密度も大きくすることができるが、照明装置の性質上、発光面の面積の拡大には限界がある。
【0004】
一方、LEDが発光する光を反射鏡で反射させて反射光を得る照明装置として、特許文献3に開示されている「LED照明装置」、特許文献4に開示されている「照明器具」等がある。
しかし、これらの照明装置については、次のような問題点を指摘できる。
特許文献3の「LED照明装置」では、その図3に図示されているように紫外LEDモジュール20が反射鏡30の開口部32の中央に配置され、その図10では、UVカットフィルタ34を反射鏡30の開口部32の中央に置いて、紫外LEDモジュール20をドーナッツ状に配置している。よって、LEDモジュール20が反射鏡30の開口部32に配置されている構造であり、LEDの取付密度を高度のものにすることは難しく、LEDモジュール20が反射光の光路を妨げてしまうことにもなっている。
【0005】
また特許文献4の「照明器具」では、赤色、青色、緑色に発光する複数の発光ダイオード1が球面状の基台5に配置されており、LEDの取付密度を高めることはできるが、反射鏡2に対する基台5の取付構造が必ずしも明確ではなく、コンパクト性に欠ける。
【特許文献1】特開2006−80095
【特許文献2】特開平7−98569
【特許文献3】特開2006−59625
【特許文献4】特開2005−38605
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで本願発明は、上記各特許文献から明らかとなった課題を解決するもので、発光面のサイズが限定される条件において、発光ダイオードの取付密度を高めることができ、かつ、発光面の機能を害することなく発光ダイオードの取付密度も自由に調整できる光源を提供すること、コンパクト性も確保できる光源を提供すること、発光ダイオードの高光度の光源を提供すること、また演色性に優れた擬似白色を作ることができる光源を提供すること及びこれらの光源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】
これらの目的を達成するため、筒状部と、この筒状部の筒状面に設けられる発光ダイオード基板部と、この発光ダイオード基板部に配置され、且つ、それぞれ発光部が前記筒状部の底面に向けられて配置される複数の発光ダイオードを備えた光源とした(請求項1に記載の発明)。
【0008】
また、反射鏡と、この反射鏡の光軸を中心軸とする筒状部と、この筒状部の筒状面に設けられる発光ダイオード基板部と、この発光ダイオード基板部に配置され、且つ、発光部が前記反射鏡の反射面に向けられて配置される複数の発光ダイオードを備えた光源とした(請求項2に記載の発明)。
【0009】
本発明においては、発光面となる筒状部の底面の面積を一定にしつつ、発光ダイオード基板部に取付ける発光ダイオードの取付密度を高めることで高い光度の光源を得ることができる。
また発光ダイオードの取付密度の調整により光度の調整も容易である。即ち、発光ダイオードの取付密度は、同一の発光面の面積を前提にすれば、発光ダイオード基板部を設ける筒状面の面積に比例させることができる。
【0010】
上記発明において、前記発光ダイオード基板部には、照射目的に応じて可視光を発光する発光ダイオード、紫外線を発光する発光ダイオード又は赤外線を発光する発光ダイオードを取捨選択して取付可能であることを特徴とする光源とする(請求項3又は請求項4に記載の発明)。
照射目的が植物の光合成作用を増進させるためか、害虫駆除の目的か、広告やディスプレイ用の光源にもちいるものか、舞台照明に用いるものか、人体の健康増進に用いるのか、殺菌作用に用いのか、加熱、乾燥用に用いるのか等、照射目的に応じて各種発光ダイオードを取捨選択して取付可能である。
特に、擬似白色を得たい場合には、赤色、青色、緑色の発光ダイオードを中心に取り付けばよい。
【0011】
上記光源を用いて擬似白色を照射する照明装置、例えば手術灯を構成することができる(請求項5及び6に記載の発明)。
なお、本発明における照明装置とは、可視光による照明に限定されるものではなく、広く本発明による光源の光を用いた照明装置の意味であり、よって紫外線、赤外線の光を用いた照明装置も含まれる。
【発明の効果】
【0012】
A. 発光面が限定される条件のもとにおいて、発光ダイオードの取付密度を高めることができ、またその密度調整が自由自在である。
B. 発光ダイオードの取付密度を高めることができるので、高光度の強い光源にすることができる。
C. 発光ダイオードが筒状部の筒状面に沿って配置されているので、各発光ダイオードの各発光がカクテルされて、拡散及び調光の効果を得ることができる。
D. 同程度の照度を持つ白熱灯よりも発熱量が極めて少なく、省電力化を実現でき、また長寿命の光源となる。
E. 演色性に優れた擬似白色を作ることができるので、この光源を用いた照明装置が例えば手術灯である場合には、肌合い、血管、臓器等の色合いを自然光に近い形で見ることができる。また、発熱の少ない高照度の手術灯となり、術者の発汗を押させることができる。さらに、無影灯に近い照明が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明に係る光源の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図3は第1実施形態の光源の概略斜視図、縦断面図及び横断面図であり、図4〜図6は第2実施形態の光源の概略斜視図、縦断面図及び横断面図である。
これらの各図及び以下に説明する各図において、同一の構成は同一の符号又は字句を付して、詳細な説明を省略する。
【0014】
第1実施形態の光源1は、図1に示したように円筒部としての円柱体2と、この円柱体2の円柱面20に設けられた6角形状の、且つ、6段の発光ダイオード基板部3と、この発光ダイオード基板部3に配置され、且つ、それぞれ発光部40が前記円柱体2の底面21に向けられて配置される複数の発光ダイオード(LEDともいう)4と、これらの発光ダイオード4の発光を拡散させるために前記底面21に設けられた拡散板5と、前記発光ダイオード4の発光を制御するために頂面22に配置される制御回路基板6とを有する。
【0015】
筒状部は円柱体2として構成されているが、多角形体でもよい。
前記円柱体2には底面21と頂面22とこれらの母線が形成する円柱面20があるが、本実施形態では円柱面20にLED4を配置して、LED4の取付密度の高度化を図ると共に、その密度調整を自由自在なものとしている。
【0016】
前記底面21には所定角度に光を拡散させる乳白色の拡散板5が取付けられており、面発光の構成となっている。
図示は省略するが前記頂面22に設けられている制御回路基板6は、中央制御装置(CPU)と、このCPUに制御されて前記発光ダイオード4の発光を行うドイラバICと、これらに電力を供給する電源装置を備えている。
【0017】
発光ダイオード基板部3は、円柱体2の中心軸23方向に沿って、6角、且つ、6段に形成されている。
各段に取付けられる各発光ダイオード4は、各発光部40が前記拡散板5に向けられて配置される。
各段の6角の各辺にはそれぞれ12個の発光ダイオード4が配置され、各段に72個(12個×6辺)のLEDが配置され、6段で合計432個(72個×6段)のLEDを配置可能である。
発光ダイオード基板部3の構成は、6角、且つ、6段に限定されるものではなく、円に近い多角形のもの、三角形のものでもよい。
また、少なくとも1段のものから前記円柱面20に沿って積重ね可能な段数のものまで構成することができる。
【0018】
発光ダイオード基板部3を作製するには、フェノール樹脂(ベークライト基板)のような硬質樹脂基板を組み立てる構成、フレキシブル基板を用いる構成のほか、耐熱性、絶縁性を備えた素材、例えば合成樹脂を一体成形する等でもよい。
【0019】
前記LED4としては、可視光を発光する発光ダイオード、紫外線を放射する発光ダイオード、赤外線を放射する発光ダイオードを、光源の照射目的に応じて取捨選択して取り付ける。
例えば、ディスプレイ用の光源として、擬似白色を得る場合の配置方法としては、発光ダイオード基板部3の各段に、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード等を三角形状に配置する。また、1段目に赤色発光ダイオードを、2段目に青色発光ダイオードを、3段目に青色発光ダイオードを配置する等でもよい。
その他、各段の各辺に赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードを交互に配置してもよい。
なお、LED4の発光色の調光は、前記制御回路基板6により行われる。
【0020】
この第1実施形態の光源1によれば次ぎのような作用効果を奏する。
1. 前記円柱体2の底面21に形成され、面積が限定される発光面に対し、LEDを高密度(例えば光源1の場合には約432個)に取り付けることができる。
2. 光源の使用目的に応じて、可視光を発光する発光ダイオード、紫外線を放射する発光ダイオード、赤外線を放射する発光ダイオード等を取捨選択して取付けることができる。
3. 赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード等によるRGB調光を行うことで、演色性にすぐれた擬似白色を作ることができ、あたかも太陽の自然光線のような光を対象物に照射することができる。
【0021】
次ぎに第2実施形態の光源1Aの構成例を説明する。
この光源1Aは、図4〜図6に示したように第1実施形態の光源1を構成する前記発光ダイオード基板部3の端部に反射鏡7を配置したものである。
即ち、光源1Aは、凹状の反射面を有する反射鏡7と、この反射鏡7の光軸70を中心軸23とする円筒部としての円柱体2と、この円柱体2の円柱面20に設けられた6角形状の、且つ、6段の発光ダイオード基板部3と、この発光ダイオード基板部3に配置された複数の発光ダイオード4と、この発光ダイオード4の反射光を拡散する拡散板5と、前記発光ダイオード4の発光を制御する制御回路基板6とを有する。
【0022】
前記反射鏡7として、凹面反射鏡(放物線反射鏡)を用いるが、球面鏡(球心から同一半径の曲率のもの)でもよい。
反射鏡7の反射面71は、鏡面仕上げとしてもよく、また、反射面71の表面に凹凸を設けて拡散面を形成してもよい。
【0023】
前記発光ダイオード基板部3の各段の発光ダイオード4は、概ね、各発光部40が前記反射鏡7の頂点(極)に向けられて配置される。
よって、各LED4の発光は、前記反射面71により反射されて拡散され、且つ、調光されて、前記拡散板5に進み、前記拡散板5を介して面発光となる。
従って、例えば発光ダイオード基板部3の各段に、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード等を配置する場合には、擬似白色を得ることができる。
【0024】
前記反射面71により反射される反射光束は、前記底面21方向に、平行光束として進行させることが望ましい。
そのためには、前記反射面71の各反射点での入射角に影響を与える発光ダイオードの取付角度及びこの入射角に対応する反射角の調整が必要となる。
発光部40にレンズ部を備えた発光ダイオード4の場合には、その光軸を前記反射鏡7の焦点に向ければ綺麗な平行光線が得られる。
その他の構成は、第1実施形態の光源1と同一の構成及び効果であり、詳細な説明は省略する。
【0025】
この第2実施形態の光源1Aによれば、前記光源1と同様に、1.限られた発光面に対し、LEDを高密度に取り付けることができる、2.光源の使用目的に応じて、各種発光ダイオードを取捨選択して取付けることができる、3.赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード等によるRGB調光を行うことで、演色性にすぐれた擬似白色を作ることができ、あたかも太陽の自然光線のような光を対象物に照射することができる、に加えて、
4. 反射鏡の反射面による反射光を利用しているので、反射面自体が拡散板となって調光が容易である、よって、底面21の拡散板5の取付けは必須のものではなく、任意の構成である、
5. 反射鏡の反射面による反射光を平行光束に変換させることができる、等の効果を奏する。
【0026】
さらに、図7に示したように前記発光ダイオード基板部3を円柱状に形成して、LED4を配置できるようにしてもよい。
【0027】
次ぎに上記光源1又は1Aを用いた照明装置の構成例を説明する。
この照明装置は、図8に示したような手術灯100であって、この手術灯100は、笠部101、カバー102及びハンドル103を備えると共に、前記カバー102に設けられた光源部104に前記光源1又は1Aを、10個、取付けたものである。
この手術灯100によれば、演色性に優れた擬似白色を作ることができるので、肌合い、血管、臓器等の色合いを自然光に近い形で見ることができる。また、発熱の少ない高照度の手術灯となり、術者の発汗を押させることができる。さらに、無影灯に近い照明が可能となる。
【0028】
その他、室内灯、道路灯等のあらゆる照明装置に光源1又は1Aを用いても良く、また全体照明、局部照明にも適するものである。
さらに、照明装置としては、可視光による照明に限定されるものではなく、上記構成の光源1又は1Aの光を用いるものであればよく、紫外線、赤外線の光を用いた照明装置も含まれる。例えば、動物飼育用の照明装置、植物育成用の照明装置である。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】第1実施形態に係る光源の概略斜視図、
【図2】同光源の縦断面図、
【図3】同光源の横断面図、
【図4】第2実施形態に係る光源の概略斜視図、
【図5】同光源の縦断面図、
【図6】同光源の横断面図、
【図7】別例による発光ダイオード基板部の斜視図、
【図8】同光源を利用した手術灯の斜視図である。
【符号の説明】
【0030】
1 1A 光源 2 円柱体
20 円柱面 21 底面
22 頂面 23 中心軸
3 発光ダイオード基板部
4 発光ダイオード 40 発光部
5 拡散板 6 制御回路基板
7 反射鏡 70 光軸
71 反射面
【出願人】 【識別番号】306026267
【氏名又は名称】有限会社福島シップ製作所
【出願日】 平成18年7月6日(2006.7.6)
【代理人】 【識別番号】100083851
【弁理士】
【氏名又は名称】島田 義勝

【識別番号】100095533
【弁理士】
【氏名又は名称】水谷 安男


【公開番号】 特開2008−16314(P2008−16314A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−186441(P2006−186441)