JP2007066718A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能で、かつ半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止させることが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】 半導体発光素子１１と、半導体発光素子を収納する本体ケース１２と、本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透光部１３ｃを有するカバー部材１３と、半導体発光素子の光を制御する光路制御手段１４及び光路制御手段を本体ケース１２に対し所定の位置に支持する支持体１５からなる光学ユニット１６とを具備する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を光源とした照明装置に関する。

近年、フィラメント電球に代わって、寿命が長く、また消費電力の少ない半導体発光素子である発光ダイオードが、例えば下記の特許文献１に示されるように天井面に設置されるダウンライトや、店舗のショーウインドウ等に陳列された商品をスポット的に照明するスポットライトなど、各種の照明用の光源として採用されるようになってきている。

発光ダイオードは狭角配光光源の性能を有し、一般的に光の直進性がよく配光を制御するためのレンズが必要で、目的とする配光制御を確実に行うためには、発光ダイオードとレンズの光学軸を正確に合わせる必要がある。

一方、発光ダイオードは点灯時に発熱量が比較的多く、この温度上昇により発光効率が低下して光束の低下が生じて所定の照度が得られない問題がある。

特に店舗のショーウインドウ等の展示物を照明するスポットライトにおいては、光束の低下により初期の発光色が得られずに色ずれが生じて、展示物に対する所望の演色効果が得られなくなる。

これを解決するために、この種の発光ダイオードを光源とする照明装置においては、発光ダイオードの放熱特性を向上させ発光効率の低下を防止することが行われている。
特開２００３−８６００６号公報

特許文献１に示されるものは、光源としての発光ダイオードを覆うようにしてフレネルレンズを設け、光を周囲に拡散させるようにしているが、レンズが発光ダイオードとは別体に構成され、しかもベース板に形成されたネジ部にネジ込んで取付ける構成をなしている。

このため、レンズが発光ダイオードと別体で、発光ダイオードとレンズとの位置関係が規制されておらず、それぞれのねじ込みの程度により、発光ダイオードとレンズとの位置関係が変わってしまう。この結果、発光ダイオードとレンズの光学軸が正確に位置出しされていない状態となり、目的とする配光制御が確実にできない問題が生じる。

一方、放熱特性を良好にするために、一般的には発光ダイオードを設置し収納する本体ケースを熱伝導性の良好なアルミニウム等の金属で構成し、本体ケースを介して発光ダイオードの熱を外部に放熱させることが行われている。

しかしながら、近年、発光ダイオードがますます高輝度、高出力化され、発生する熱がますます増大しており、この熱を放熱するために本体ケースを大きくし放熱面積を大となすことで対応しているが、小形の光源である発光ダイオードを使用しながら照明装置全体が大形化してしまう問題が生じる。

このため、この種の発光ダイオード等の半導体発光素子を光源とする照明装置においては、半導体発光素子とレンズ等で構成される光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能で、かつ半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止し、かつ小形化をなした照明装置を如何に提供するかが重要な課題となっている。

本発明は、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能で、かつ半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止させることが可能な照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の照明装置の発明は、半導体発光素子と；半導体発光素子を収納する本体ケースと；本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透光部を有するカバー部材と；半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体からなる光学ユニットと；を具備することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体により、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置が構成される。

「半導体発光素子」は、フィラメントを有しない半導体よりなる発光素子で、例えば発光ダイオードや半導体レーザなどを許容する。

「半導体発光素子を収納する本体ケース」は、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で構成することを許容するが、合成樹脂の素材にアルミニウム等の金属膜をコーティングしたり、アルミ箔等を被覆したものなどでもよく、その材質は特定のものに限定されない。

また、形状も薄い筒形の円盤状をなすものでも、平面視で長方形、正方形などの矩形状、さらには三角、六角等の多角形状等をなしたものでもよい。

「本体ケースを覆うカバー部材」は、本体ケースを覆い閉塞するもので、材質は本体ケースと同様、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で構成することを許容するが、合成樹脂の素材にアルミニウム等の金属膜をコーティングしたり、アルミ箔等を被覆したものなどでもよい。

また本体ケースを覆う状態は、気密にしても、また放熱のための空気孔等を形成し外部と連通させたものであってもよい。

また、本体ケースとカバー部材の材質及び形状は同一のものが好ましいが、異なる材質、形状であってもよい。

「半導体発光素子の光を透過する透光部」は、貫通する透孔を設けて半導体発光素子の光を直接、外部に放射するようにしても、透孔に透明または半透明等の透光性を有するガラスや合成樹脂などからなる窓部材を設け、窓部材を介して光を間接的に外部に放射するように構成してもよい。

「半導体発光素子の光を制御する光路制御手段」は、光の入力端と出力端を有する透明または半透明のレンズや反射体等を許容し、半導体発光素子から放射される光を、所望の方向に光路を制御するものであればよく、制御する手段は、光を屈折しても反射させても、さらには拡散をさせるようにしてもよい。

「光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体」は、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることを可能にするための手段で、例えば、支持体を介して光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させて、光路制御手段を所定の位置に支持し、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることを可能とする手段。

さらには、光路制御手段を支持した支持体を本体ケースに設けられた位置決め部材に係止する手段を付加して、光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持し、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることを可能とする手段等でもよい。

請求項２に記載の照明装置の発明は、半導体発光素子と；半導体発光素子を収納する本体ケースと；本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透孔を形成したカバー部材と；半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を支持する支持体を有し、支持体を介して光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させてなる光学ユニットと；を具備することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、支持体を介して光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させたことにより、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置が構成される。

ここで、光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させる手段は、嵌合によって配設または固定させる手段、凸部と凹部の係合によって配設または固定させる手段、さらに修理等の際に分解ができるよう着脱可能に配設または固定させる手段等を許容する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の照明装置において、前記光学ユニットの支持体は、本体ケースに設けられた位置決め部材に係止して支持されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、光学ユニットの支持体は、本体ケースに設けられた位置決め部材に係止して支持されることにより、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置が構成される。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３いずれか一に記載の照明装置において、前記本体ケース及びカバー部材は、熱伝導性を有する金属部材で構成し、半導体発光素子は熱伝導シートを介して本体ケースに設置し収納されると共に、カバー部材は熱伝導シートと熱的に接触して本体ケースを覆うように設けられたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、熱伝導シートにより、半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止させることが可能な照明装置が構成される。

熱伝導シートは、例えば、シリコン樹脂等の熱伝導性が良好で、耐熱性もよく、さらに弾力性を有するものが好ましいが、これら全ての特性を有する必要はなく、少なくとも熱伝導性を有してシート状をなしたもの全てを許容する。

請求項１の発明によれば、半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体からなる光学ユニットにより、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置を提供することができる。

請求項２の発明によれば、光路制御手段を支持する支持体を介して、光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させたことにより、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置を提供することができる。

請求項３の発明によれば、光学ユニットの支持体は、本体ケースに設けられた位置決め部材に係止して支持されるようにしたので、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となる照明装置を提供することができる。

請求項４の発明によれば、半導体発光素子と光路制御手段の光学軸を正確に位置出しすることが可能となると共に、半導体発光素子は熱伝導シートを介して本体ケースに設置し収納されると共に、カバー部材は熱伝導シートと熱的に接触して本体ケースを覆うように設けられたので、半導体発光素子の熱を効率よく放熱させて発光効率の低下を防止させることが可能な照明装置を提供することができる。

以下、本発明に係る照明装置の実施形態について説明する。

図１〜図４は、本発明の実施形態の照明装置を示し、図１は照明装置の縦断面図（図２Ａ−Ａ線に沿う縦断面図）、図２は平面図、図３はカバー部材及びレンズを外した状態を示す平面図、図４は要部を分解して示す斜視図。

本実施形態の照明装置は、店舗のショーウインドウやショーケース等の展示物を照明するスポットライトとして構成されたもので、照明装置１０は、半導体発光素子１１、半導体発光素子を設置し収納する本体ケース１２、本体ケースを覆うカバー部材１３、光路制御手段１４と支持体１５からなる光学ユニット１６及び熱伝導シート１７で構成する。

１１は、本発明の半導体発光素子で、本実施形態では発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称す）から構成し、ＬＥＤ１１は複数個で同一色、本実施形態では３個の白色のＬＥＤが用意され、この各ＬＥＤは一方向、すなわちＬＥＤの光学軸ａ−ａに光線が主として放射される同種性能のもので構成する。

各ＬＥＤ１１は、一次レンズ１１ａを有するチップ素子を中心部にして円板状のプリント配線基板１１ｂに実装したもので、プリント配線基板の裏面に重合し接して設けられたアルミニウム等の熱伝導性の良好な金属からなる放熱板１１ｃを有する。

放熱板１１ｃはプリント配線基板１１ｂと同形状の円板状に構成し、後述する本体ケース１２にネジで取付けるための一対の貫通孔１１ｄ、１１ｄを円板の直径方向に対向して形成する（図４）。

なお、プリント配線基板１１ｂには、放熱板１１ｃの貫通孔１１ｄ、１１ｄに対応して切欠き１１ｅ、１１ｅを形成する。

本実施形態では、一次レンズ１１ａを有するチップ素子、プリント配線基板１１ｂ及び放熱板１１ｃで、上記のように構成した同一のＬＥＤ１１を３個用意する。

本体ケース１２は、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で、一端部に開口部１２ａを有する有底の短い円筒箱状をなすように構成し、外周面に円筒軸線方向に沿って多数の突状部１２ｂを一体に形成する。

１２ｃは、３個のＬＥＤ１１を本体ケース１２の内底面に設置するために、直径方向に対向し貫通して形成された一対の支持孔で、この支持孔１２ｃは、一対一組の孔が円筒円形の中心を起点とする開放角度が略１２０度をなすように略等間隔に３組み形成する。

上述したＬＥＤ１１の放熱板１１ｃに形成した貫通孔１１ｄ、１１ｄは、この支持孔１２ｃ、１２ｃに対応するように形成され、この貫通孔及び支持孔それぞれには、ＬＥＤ１１を本体ケース１２に固定するためのネジ１２ｅが挿通される。

１２ｆは、本体ケース１２の略中央部分に設けられた３本の柱体で、横断面が略二等辺三角形をなして本体ケース１２の底面から一体に起立させ、二等辺三角形の頂角となる部分に縦方向に突条部１２ｇを一体に形成する。この３本の柱体１２ｆも、略等間隔に約１２０度の角度を有して形成する。

さらに、本体ケース１２の内周面に、この３本の柱体１２ｆに対向して３本の柱体１２ｈを一体に形成し、柱体１２ｆと同様の突条部１２ｉを一体に形成する。

これら、対向する３本の柱体１２ｆと３本の柱体１２ｈで、本発明における位置決め部材を構成し、後述する光学ユニット１６の本体ケース１２に対する位置決めを行う。

１２ｊは、本体ケースの底面中心部に形成した貫通孔で、後述するカバー部材１３を本体ケース１２に固定するためのネジ１２ｋを挿通させるための孔である。

カバー部材１３は、本体ケース１２の開口部１２ａを閉塞するように、本体ケースと同様、アルミニウム等の熱伝導性の良好な金属で、一端部に開口部１３ａを有する有底の短い円筒箱状をなすように構成し、開口部１３ａの端部外周面に径を縮小した環状の係止段部１３ｂを一体に形成する。

係止段部１３ｂの外径寸法は、本体ケース１２開口部１２ａの内径寸法と略同一となし、係止段部１３ｂが本体ケースの開口部１２ａに嵌合できるように構成する。

カバー部材１３の円筒の底面となる部分に、本発明の透光部を構成する透孔１３ｃを３個形成する。この３個の透孔は、円筒円形の中心を起点とする開放角度が略１２０度をなすように略等間隔に約１２０度の角度を持って円形の孔を貫通させて形成する。

円形をなす透孔１３ｃの中心は、後述する光学ユニット１６の支持体１５がなす円筒の軸線ｃ−ｃと一致させ、かつ透孔の直径は支持体１５がなす円筒の直径と略同一の寸法をなすように形成する。

１３ｄは、内底面中心部に立設して一体に形成したボスで、ボスの軸線方向に沿ってネジ孔１３ｅが形成され、ネジ孔にネジ１２ｋをねじ込むことによってカバー部材１３を本体ケース１２に固定する。

光学ユニット１６は、本発明の光路制御手段を構成するレンズ１４と、レンズを支持する支持体１５で構成し、レンズ１４は無色透明のポリカーボネート等の合成樹脂で、縦断面がすり鉢状で横断面が円形をなす形状に構成し、その一端面が光出力端１４ａで、他端の底面が光入力端１４ｂをなす。

光出力端１４ａとなる一端面の外周に、環状の鍔部１４ｃを一体に突出させて形成し、光入力端１４ｂとなる底面に内方に向かう円筒形の凹部１４ｄを一体に形成する。

凹部１４ｄは、レンズ１４の光学軸ｂ−ｂに沿って、光学軸ｂ−ｂと凹部の円筒中心軸が正確に一致するようにして形成する。凹部１４ｄの直径寸法は上記ＬＥＤ１１のチップ素子に設けられた一次レンズ１１ａの直径寸法と略同一にし、深さは一次レンズ１１ａの厚さ寸法より深い寸法に形成する。

ＬＥＤ１１の一次レンズ１１ａをレンズ１４の凹部１４ｄに挿入すると、ＬＥＤの光学軸ａ−ａとレンズの光学軸ｂ−ｂが完全に一致する。

レンズ１４を支持する支持体１５は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の耐熱性、耐光性で、かつ電気絶縁性を有する合成樹脂で、一端開放の有底円筒状をなす形状に構成し、かつ円筒中心を通る線を境にして、縦に分割された二つ割りの構成にする。

支持体１５の一端開放の開口内周面に、上記レンズ１４に形成した鍔部１４ｃを嵌合するための環状の凹溝１５ａを一体に形成する。

この凹溝１５ａにレンズの鍔部１４ｃを嵌合すると、支持体１５がなす円筒軸線ｃ−ｃとレンズの光学軸ｂ−ｂが正確に一致する。

支持体１５の底面には、ＬＥＤ１１の一次レンズ１１ａを挿通させるための貫通孔１５ｂを形成し、さらに内周面に円筒軸線ｃ−ｃに沿い、かつ二つ割りの分割線を境に、直径方向に対向して縦長の２本のリブ１５ｃを一体に形成し、リブの底面にネジ孔１５ｄを形成する。

このネジ孔１５ｄは、本体ケース１２底面に形成された一対の支持孔１２ｃ、１２ｃに対応して形成し、ＬＥＤ１１を本体ケース１２に固定するためのネジ１２ｅがねじ込まれる。

さらに、支持体１５の外周面に円筒軸線ｃ−ｃに沿い、かつ二つ割りの分割線を境に、直径方向に対向して縦長の２本の凹溝１５ｅ、１５ｆを一体に形成する。

この２本の凹溝１５ｅ、１５ｆは、上述した本体ケース１２の柱体１２ｆ、１２ｈの突状部１２ｇ、１２ｉに、それぞれ嵌合させて挿入する。

これにより、レンズ１４及び支持体１５からなる光学ユニット１６が、本体ケース１２の所定の取付箇所にガイドされ、正確に位置決めされて本体ケース１２に支持される。

なお、レンズ１４を支持した支持体１５が、本体ケース１２に対し所定の取付箇所に位置決めされて支持されると、支持体１５がなす円筒軸線ｃ−ｃ、換言すればレンズの光学軸ｂ−ｂがカバー部材１３の透孔１３ｃの中心に正確に一致し、カバー部材の透孔１３ｃが支持体１５に正確に位置合わせされた状態で嵌合できるように配設される。

同時に、支持体１５のネジ孔１５ｄ、ＬＥＤ１１のプリント配線基板１１ｂの切欠き１１ｅ、放熱板１１ｃの貫通孔１１ｄ及び本体ケース１２の支持孔１２ｃが、それぞれ対応して一つの貫通した孔が形成され、ネジ１２ｅがねじ込めるような位置関係となる。

なお、支持体１５はＬＥＤ１１の本体ケース１２への設置時に、ＬＥＤ１１のプリント配線基板１１ｂ及び放熱板１１ｃの上面に対向して配置され、プリント配線基板１１ｂ及び放熱板１１ｃが支持体１５のリブ１５ｃ底面と本体ケース１２の内底面との間で挟持されて固定される。

上記のように構成されたレンズ１４及び支持体１５からなる光学ユニット１６は、上記した同一構成のものを３個用意する。

熱伝導シート１７は、シリコン樹脂等の熱伝導性が良好で、耐熱性もよく、さらに弾力性を有する材料で構成し、本体ケース１２の内底面に隙間なく密着するように、本体ケースの内径と略同一の直径を有する薄いシート状をなす円板形状に形成する。

本体ケース１２内面にカバー部材１３の係止段部１３ｂを嵌合して固定した際に、係止段部１３ｂの底部が熱伝導シート１７の外縁部に、シートの弾力に抗して押圧されて密着するように構成し、これによりカバー部材１３は熱伝導シート１７と熱的に密に接触する。

熱伝導シート１７には、本体ケース１２の一対の支持孔１２ｃ、１２ｃに対応した位置に一対の貫通孔１７ａ、１７ａを形成する。

１７ｂは、本体ケース１２に起立して形成された柱体１２ｆを挿通させるための貫通孔である（図４）。

図中１８は、３個のＬＥＤを電気的に直列に接続するためのリード線で、端部がリード線押え１８ａで固定されて、本体ケース１２の底面から外部に導出され図示しない電源部に接続される。

次に、上記に構成したＬＥＤ等の各構成部品により照明装置を組み立てる手順につき説明する。

まず、光学ユニット１６を組み立てる。すなわち、二つ割りに構成した一方の半円筒状をなす支持体１５の凹溝１５ａにレンズ１４の鍔部１４ｃを嵌合し、さらに他方の半円筒状の支持体を同様にして嵌め込み、レンズ１４と支持体１５からなる光学ユニット１６を構成する。

これにより、支持体１５がなす円筒軸線ｃ−ｃとレンズの光学軸ｂ−ｂが正確に一致した光学ユニット１６が構成され、このように構成した光学ユニット１６を３個用意する。

次に、本体ケース１２の内底面に熱伝導シート１７を挿入し、本体ケースの内底面と熱伝導シートが隙間なく密着するように支持する。なお、熱伝導シートは、その貫通孔１７ａ、１７ｂを、それぞれ本体ケースの支持孔１２ｃ及び柱体１２ｆに位置合わせして挿入する。

次に、ＬＥＤ１１を、放熱板１１ｃに形成された一対の貫通孔１１ｄが、熱伝導シート１７の貫通孔１７ａ、換言すれば本体ケース１２の一対の支持孔１２ｃに合致するように位置決めをして配置する。

これにより、本体ケース１２の支持孔１２ｃに、熱伝導シート１７の貫通孔１７ａ、ＬＥＤ１１の放熱板１１ｃの貫通孔１１ｄ及びプリント配線基板１１ｂの切欠き１１ｅが順次対応し、重なる３個の孔と１個の切欠きが貫通した状態となる。

残り２個のＬＥＤ１１も、上記と同様に位置決めして配置する。

この状態で、ＬＥＤ１１のリード線１８を本体ケース１２の底面から外部に導出させる。

次に、本体ケース１２内面にカバー部材１３の係止段部１３ｂを嵌合し、ネジ１２ｋを中心部の支持孔１２ｊからカバー部材のネジ孔１３ｅにねじ込んでカバー部材１３を本体ケース１２に固定する。

この際、ネジ１２ｋのボス１３ｄへのねじ込みにより、カバー部材１３の係止段部１３ｂの底面が、熱伝導シート１７の外縁部にシートの弾力に抗して強く押圧されて密着する。

次に、本体ケース１２に固定されたカバー部材１３の３個の透孔１３ｃから、上記のように予め構成した３個の光学ユニット１６を１個ずつ挿入する。

すなわち、支持体１５の凹溝１５ｅ、１５ｆを、対向する柱体１２ｆ、１２ｈの突状部１２ｇ、１２ｉにそれぞれ合致させ、突状部をガイドにして支持体１５を透孔１３ｃから徐々に挿入して行き、レンズ１４底部の凹部１４ｄにＬＥＤ１１の一次レンズ１１ａを挿入して嵌合させる。

これにより、レンズ１４の光学軸ｂ−ｂと一致する凹部１４ｄの円筒中心軸がＬＥＤの光学軸ａ−ａと一致し、結果としてＬＥＤの光学軸ａ−ａとレンズ１４の光学軸ｂ−ｂとが正確に一致した状態となる。

この状態で、透孔１３ｃの中心とレンズの光学軸ｂ−ｂ及びＬＥＤの光学軸ａ−ａが正確に一致し、さらにレンズ１４の上面がカバー部材１３の上面と略同一の面となるようにして嵌め込まれる。

これにより、光学ユニット１６を構成するレンズ１４の出力端１４ａがカバー部材１３の透孔１３ｃに係止されて配設され、レンズ１４の入力端１４ｂがＬＥＤ１１側の本体ケース１２に固定される。

これにより、ＬＥＤの光学軸ａ−ａとレンズ１４の光学軸ｂ−ｂを正確に位置出した状態で光学ユニット１６が本体ケース１２に支持される。

この位置出した状態で、支持体１５のネジ孔１５ｄが、本体ケース１２の支持孔１２ｃ、熱伝導シート１７の貫通孔１７ａ、放熱板１１ｃの貫通孔１１ｄ及びプリント配線基板１１ｂの切欠き１１ｅと合致しているので、貫通した状態の孔を介して２本のネジ１２ｅをそれぞれ挿通してねじ込む。

この際、ＬＥＤ１１のプリント配線基板１１ｂ及び放熱板１１ｃが、支持体１５の底面と本体ケース１２の底面との間に熱伝導シート１７を介し挟持した状態で固定される。

これにより、光学ユニット１６は、レンズ１４底部の凹部１４ｄとＬＥＤ１１の一次レンズ１１ａとの嵌合係止、換言すればレンズ１４の入力端１４ｂがＬＥＤ１１側の本体ケース１２に固定されることによって、レンズの光学軸ａ−ａ方向への動きが規制され、さらに、光出力端１４ａとなる支持体１５の上部が透孔１３ｃに嵌合係止されて配設されることにより、光学軸ａ−ａと直交する方向の動きが規制される。

これにより、ＬＥＤ１１の光学軸ａ−ａと光学ユニット１６の光学軸ｂ−ｂがずれることなく、それぞれの光学軸が正確に一致した状態で位置決めされて設置され、ＬＥＤの光学軸ａ−ａと一致した透孔１３ｃの中心から目的とする配光角で光を正確に放射することができる。

残り２個の光学ユニット１６も同様にしてカバー部材１３の透孔１３ｃに挿入し嵌合して固定する。

以上により、ＬＥＤ１１を光源とした３個のレンズ１４が、カバー部材１３の上面にそれぞれ略１２０度の角度をもって等間隔に配置され、かつ各ＬＥＤ１１から放射される光線の配光角が所定の角度になるように設定された円盤状をなす照明装置１０が構成される。

因みに、照明装置１０の寸法は、本体ケース１２及びカバー部材１３の直径が約７０ｍｍ、高さ寸法が約２６ｍｍで、小型でかつ薄型化をなしたスポットライトとしての照明装置が構成される。

上記に構成した照明装置１０のリード線１８を別置きの電源部に接続して各ＬＥＤ１１に電源を供給する。

これにより、３個のＬＥＤ１１が略１２０度の角度を持って等間隔に配置され、配光角が所定の角度に設定された状態で、光線が直線状に下向きに広がって放射され、ショーウインドウ内の展示物を照らして所望のスポット照明を行う。

点灯時に各ＬＥＤ１１から発生する熱は、ＬＥＤ１１のプリント配線基板１１ｂ及び放熱板１１ｃが支持体１５の底面と本体ケース１２の底面との間で、熱伝導シート１７を介し挟持して固定されているため、効率よく放熱板１１ｃから熱伝導シート１７に伝達され、熱伝導シート１７から熱伝導性のよいアルミニウムで構成した本体ケース１２に伝達され、本体ケース外面から外部に放熱される。

同時に、熱伝導シート１７とカバー部材１３の係止段部１３ｂの底部が密着して接触しているため、熱は熱伝導性のよいアルミニウムで構成したカバー部材１３にも効果的に伝達され、カバー部材１３の外面からも放熱される。

また、カバー部材１３は、本体ケース１２の内面に係止段部１３ｂを嵌合して固定されることから、凹凸形状が組み合わされた状態で本体ケース１２に嵌合接触した状態となり、本体ケース１２からの熱がカバー部材１３に効果的に伝達されてカバー部材から放熱される。

さらに、カバー部材１３は、中心部で本体ケース１２とネジ１２ｋにより固定され、しかもカバー部材１３のボス１３ｄ底面が熱伝導シート１７に密着した状態で締め付けられ本体ケース１２に固定されるため、ボス１３ｄを介して熱がカバー部材１３に伝達され、より一層効率よく放熱される。

これらにより効率的な放熱が行われ、各ＬＥＤ１１の温度上昇が抑制されて発光効率の低下を防止することができ、光束の減少を防ぐことができ光りの色ずれが生じることがない。これにより所望の演色効果をもって展示物の照明を行うことができる。

上記のように設置されたスポットライトの照明装置１０を修理、点検等のために分解する場合には、本体ケース１２底面中心部のネジ１２ｋを取り外してカバー部材１３を本体ケース１２から分離する。この際レンズ１４の一端部の光出力端１４ａは、カバー部材１３の透孔１３ｃに嵌合係止させたのみの構成であり、レンズ１４とカバー部材１３は簡単に外すことができる。

カバー部材１３を分離すれば、レンズ１４を支持した支持体１５が露出した状態となり修理、点検が可能となる。さらにＬＥＤ１１を本体ケース１２から外す必要があれば、該当するＬＥＤ１１のネジ１２ｅを本体ケース１２の底面から取り外す。

これにより支持体１５がレンズ１４と共に外れ、レンズ１４の凹部１４ｄに嵌合していたＬＥＤ１１及び支持体１５によって挟持されていたプリント配線基板１１ｂ及び放熱板１１ｃが共に外れてＬＥＤの修理及び交換等を行う。

交換、修理が完了したら、上述の組み立て手順に従い組み立てればよい。

本実施形態において、各ＬＥＤ１１は白色で構成したが、照明装置の用途に応じ、赤色、黄色、緑色等でも、さらには各種の色を組み合わせて構成してもよい。

さらに、各ＬＥＤ１１は、光学軸ａ−ａに光線が主として放射される同種性能のもので構成したが、異なる性能を有するものであってもよい。

レンズ１４を、無色透明の合成樹脂で構成したが、上記ＬＥＤの各種の色に着色したものでも、また完全な透明体でなく半透明でも、さらに材質としては合成樹脂に限らず透光性を有する強化ガラス等で構成してもよい。

光学ユニット１６の支持体１５は、二つ割りに構成したが、三つ割り、四つ割り等でもよく、さらに分割せずに一体化して構成してもよい。

支持体１５は、レンズ１４を収納して支持する内面を、白色または鏡面等の光を反射する面となし、レンズ１４から支持体１５内に漏れる光を反射させてレンズ１４に戻すように構成し、光ロスを低減させるようにしてもよい。

また、各ＬＥＤ１１の放熱板１１ｃを熱伝導シート１７に熱的に接触させて、ＬＥＤ１１を本体ケース１２に設置したが、ＬＥＤの放熱板１１ｃ自体で熱伝導シートを構成するようにしてもよい。

点灯回路を有する電源部は別置きとしたが、本体ケース１２内に直流電源及び点灯回路を収納して構成してもよい。

本実施形態の照明装置は、スポットライトとして構成したが、ＬＥＤの使用個数を増減して、家庭用さらには、店舗、施設、業務用等の各種の照明装置として構成してもよい。

本実施形態によれば、光学ユニット１６をレンズ１４及びレンズを支持する支持体１５で構成し、支持体１５によりレンズの光出力端１４ａをカバー部材１３の透孔１３ｃに嵌合係止して配設し、光入力端１４ｂをＬＥＤ１１に嵌合係止させてＬＥＤ側の本体ケースに固定させるようにしたので、ＬＥＤの光学軸ａ−ａとレンズの光学軸ｂ−ｂを正確に位置出しすることができる。

さらに、支持体１５によりＬＥＤの光学軸ａ−ａとレンズの光学軸ｂ−ｂを正確に位置出しできる構成となしたので、本体ケース１２にカバー部材１３を固定してケースを構成した後で、支持体１５をカバー部材１３の透孔１３ｃに挿入して光学ユニット１６を本体ケースに対して所定の取付箇所に支持し、次にＬＥＤ１１及び光学ユニット１６をネジ１２ｅで本体ケース１２に固定する組み立て順序をとることが可能となり、ＬＥＤ１１やレンズ１４が傾いたりすることなくＬＥＤの光学軸ａ−ａとレンズの光学軸ｂ−ｂを正確に位置出しした照明装置を提供することができる。

因みに、図５に示す従来の構成及び組み立て順序、すなわち、本体ケース１２'にＬＥＤ１１'を予め２本のネジ１２ｅ'１２ｅ'によって支持し、支持されたＬＥＤの一次レンズ１１ａ'にレンズ１４'の凹部１４ｄ'を挿入しＬＥＤの光学軸ａ−ａとレンズの光学軸ｂ−ｂを合わせる。

この状態でカバー部材１３'の透孔１３ｃ'を、レンズ上端の光出力端１４ａ'と位置合わせしながら本体ケース１２'に被せ、透孔１３'にレンズ１４'を嵌合して支持している。

このため、２本のネジ１２ｅ'の締め付け具合によっては、ＬＥＤ１１'が傾くことがあり（図中ｅ−ｅ線）、さらにレンズ１４'は凹部１４ｄ'にＬＥＤの一次レンズ１１ａ'に嵌合した状態で支持されているので傾き易く（図中ｆ−ｆ線）、ＬＥＤ及びレンズが傾いた状態でカバー部材の透孔１３ｃ'に嵌め込んで支持されてしまい、ＬＥＤの光学軸とレンズの光学軸がずれた状態となってしまう。

しかしながら、本実施形態では、本体ケース１２にカバー部材１３を固定した後で、レンズ１４を支持した支持体１５をカバー部材の透孔１３ｃに挿入し、ＬＥＤの光学軸ａ−ａとレンズの光学軸ｂ−ｂを正確に位置出しした状態で、ＬＥＤ１１及び光学ユニット１６をネジ１２ｅで本体ケース１２に支持するので、ＬＥＤやレンズが傾いたりすることがなく、ＬＥＤの光学軸とレンズの光学軸がずれることがない。

また、ＬＥＤ１１及びレンズ１４が傾いた状態でカバー部材１３の透孔１３ｃに嵌め込んで支持されてしまうと、透孔１３ｃに嵌め込まれるレンズの光出力端１４ａの間に隙間ができてしまい、外観上不具合が生じてしまうが、本実施形態によれば、透孔１３ｃとレンズ１４がずれることがなく隙間が生じる恐れがなく、外観上も優れた照明装置を提供することができる。

また、光学ユニット１６は、上記レンズ１４の光出力端１４ａに形成した鍔部１４ｃと、支持体１５に形成した凹溝１５ａを嵌合して構成するようにしたので、支持体１５がなす円筒軸線ｃ−ｃとレンズ１４の光学軸ｂ−ｂを正確に一致させることができる。

支持体１５は、凹溝１５ｅ、１５ｆを本体ケース１２の位置決め部材である柱体１２ｆ、１２ｈの突状部１２ｇ、１２ｉに、それぞれ嵌合させて挿入するようにしたので、レンズ１４を有する光学ユニット１６を本体ケース１２の所定の取付箇所に、ガイドしながら正確に位置決めを行って支持することができる。

さらに、支持体１５の円筒軸線ｃ−ｃ、すなわちレンズの光学軸ｂ−ｂがカバー部材１３の透孔１３ｃの中心に正確に一致し、カバー部材１３の透孔１３ｃが支持体１５に、すなわち、レンズ１４を有する光学ユニット１６に正確に位置合わせされた状態となすことができる。

さらに、上記のように位置出した状態で、ＬＥＤ１１のプリント配線基板１１ｂ及び放熱板１１ｃが支持体１５の底面と本体ケース１２の底面との間に熱伝導シート１７を介し挟持した状態で固定することができるので、ＬＥＤ１１から発生する熱を効率よく放熱板１１ｃから熱伝導シート１７に伝達することができ、熱伝導シート１７から熱伝導性のよいアルミニウム等で構成したケース１２に伝達され、本体ケース外面から放熱させることができる。

この際、本体ケース外周面に多数の突条部１２ｂが形成されているので放熱面積が大となりより効果的に放熱が行われる。

また、カバー部材１３は、本体ケース１２の内面に係止段部１３ｂを嵌合して固定されることから、凹凸形状が組み合わされ、さらに、中心部で本体ケース１２とネジ１２ｋにより固定され、しかもカバー部材１３のボス１３ｄ底面が熱伝導シート１７に密着した状態で締め付けられて本体ケース１２に固定されるため、熱がカバー部材１３に効果的に伝達され、より一層効率よく放熱される。

これらにより効率的な放熱が行われ、各ＬＥＤ１１の温度上昇が抑制されて発光効率の低下を防止することができ、光束の減少を防ぐことができ光の色ずれが生じることがない。

これにより所望の演色効果をもって展示物の照明を行うことができると共に、照明装置の大形化を防ぐことができ、小形の照明装置を提供することができる。

また、本実施形態の照明装置は、３個のＬＥＤ１１が略１２０度の角度を持って略等間隔に配置され、全体として平面視で円盤状をなした小形、薄形化に構成したので、設置スペースの問題やデザイン的な制約が生じない、コスト的にも有利な照明装置を提供することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。

本発明の実施形態に係る照明装置の縦断面図（図２Ａ−Ａ線に沿う縦断面図）。 同じく照明装置の平面図。 同じく照明装置のカバー部材及びレンズを外した状態を示す平面図。 同じく照明装置の要部を分解して示す斜視図。 従来の照明装置を一部を切り欠いて示す縦断面図。

符号の説明

１０ 照明装置
１１ 半導体発光素子
１２ 本体ケース
１３ カバー部材
１３ｃ 透光部
１４ 光路制御手段
１５ 支持体
１６ 光学ユニット
１７ 熱伝導シート

Claims (4)

1. 半導体発光素子と；
   半導体発光素子を収納する本体ケースと；
   本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透光部を有するカバー部材と；
   半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を本体ケースに対し所定の位置に支持する支持体からなる光学ユニットと；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 半導体発光素子と；
   半導体発光素子を収納する本体ケースと；
   本体ケースを覆い半導体発光素子の光を透過する透孔を形成したカバー部材と；
   半導体発光素子の光を制御する光路制御手段及び光路制御手段を支持する支持体を有し、支持体を介して光路制御手段の光出力端をカバー部材の透孔に配設し、光入力端を半導体発光素子側の本体ケースに固定させてなる光学ユニットと；
   を具備することを特徴とする照明装置。
3. 前記光学ユニットの支持体は、本体ケースに設けられた位置決め部材に係止して支持されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記本体ケース及びカバー部材は、熱伝導性を有する金属部材で構成し、半導体発光素子は熱伝導シートを介して本体ケースに設置し収納されると共に、カバー部材は熱伝導シートと熱的に接触して本体ケースを覆うように設けられたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一に記載の照明装置。
   

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