JP2003229014A

JP2003229014A - Ｌｅｄ照明装置

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Publication number: JP2003229014A
Application number: JP2002025497A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Inuzuka; 智昭犬塚
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2003-08-15
Anticipated expiration: 2022-02-01
Also published as: JP4106525B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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、Ｌ
ＥＤを所定の位置に備える複数のフレームを有し、その
フレームは隣接する他のフレームと可動に連結されてお
り、該フレームを任意に可動させることにより光の指向
性が調整可能であることを特徴とする。

Description

【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Ｌ
ＥＤ（以下、「発光ダイオード（Light EmittingDiod
e）」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ＬＥ
Ｄ照明装置は、ＬＥＤを所定の位置に備える複数のフレ
ームを有し、そのフレームは隣接する他のフレームと可
動に連結されており、該フレームを任意に可動させるこ
とにより光の指向性が調整可能であることを特徴とす
る。

【０００９】また、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、さ
らに第１の支持部を有し、該第１の支持部はフレームが
複数可動に連結されることにより構成されるフレーム群
を複数備え、第１の支持部の周縁から複数のフレーム群
が延伸しており、該第１の支持部と該フレーム群は可動
に連結され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。

【００１０】また、第１の支持部は、所定の位置にＬＥ
Ｄ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５
ａ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ＬＥ
Ｄ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ＬＥ
Ｄ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ＲＧ
Ｂ（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、Ｌ
ＥＤ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Ｌ
ＥＤ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Ｌ
ＥＤ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…ＬＥＤ２…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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２１Ｖ 19/02 Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｔ // Ｆ２１Ｙ 101:02

Claims

【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を所定の位置に備える複
数のフレームを有し、前記フレームは、隣接する他のフレームと可動に連結さ
れており、前記フレームを任意に可動させることにより光の指向性
が調整可能であることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】前記ＬＥＤ照明装置は、さらに第１の支持
部を有し、前記第１の支持部は、前記フレームが複数可動に連結さ
れることにより構成されるフレーム群を複数備え、前記
第１の支持部の周縁から複数のフレーム群が延伸してお
り、前記第１の支持部と前記フレーム群は可動に連結されて
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２または３
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ることを特徴とする請求項４に
記載のＬＥＤ照明装置。