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JP2018152177A - Light emitting diode lamp - Google Patents

Light emitting diode lamp Download PDF

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JP2018152177A
JP2018152177A JP2017045924A JP2017045924A JP2018152177A JP 2018152177 A JP2018152177 A JP 2018152177A JP 2017045924 A JP2017045924 A JP 2017045924A JP 2017045924 A JP2017045924 A JP 2017045924A JP 2018152177 A JP2018152177 A JP 2018152177A
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light
emitting diode
light emitting
meniscus lens
incident surface
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JP2017045924A
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Japanese (ja)
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智彦 井上
Tomohiko Inoue
智彦 井上
哲也 郷田
Tetsuya Goda
哲也 郷田
山下 健一
Kenichi Yamashita
健一 山下
加名 渡邊
Kana Watanabe
加名 渡邊
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Phoenix Electric Co Ltd
Original Assignee
Phoenix Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting diode lamp capable of radiating light from a light emitting diode which radiates light of a plurality of kinds of wavelengths at a desired degree of diffusing and mixing without greatly lowering light volume.SOLUTION: A light emitting diode lamp 10 is constituted by: a light emitting diode 34 including a light emitting diode element 42 for radiating light of a predetermined wavelength and another light emitting diode element 42 for radiating light of wavelength different from the wavelength; a meniscus lens 36 for refracting light from the light emitting diode 34; and a plane surface diffuser 38 which has a light incident surface 38a and a light emission surface 38b facing the light incident surface 38a, which diffuses and mixes the light from the light emitting diode 34 which has entered the light incident surface 38a and radiates it from the light emission surface 38b, and which is arranged in the vicinity on a light incident surface 36a side of the meniscus lens 36.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複数の発光ダイオード素子で構成された発光ダイオードと、当該発光ダイオードから放出された光を屈折させるメニスカスレンズとを備える発光ダイオードランプに関する。   The present invention relates to a light emitting diode lamp including a light emitting diode composed of a plurality of light emitting diode elements, and a meniscus lens that refracts light emitted from the light emitting diode.

従来の白熱灯(例えば、ハロゲンランプ)に比べて、消費電力が低く、かつ、長寿命といった長所を有する発光ダイオードは、需要者のエコロジー意識の高まりとともに、省エネ対策のひとつとしてその使用範囲が急速に広まっている。   Compared to conventional incandescent lamps (for example, halogen lamps), light-emitting diodes that have the advantages of lower power consumption and longer service life are rapidly used as an energy-saving measure as consumers become more eco-conscious. It has spread to.

その使用範囲のひとつとして、発光色が互いに異なる複数の発光ダイオード素子をひとまとめにして発光ダイオードを構成することで、当該発光ダイオードとして所望の色の光を放出できるようにする技術が開発されている(例えば、特許文献1)。   As one of the range of use, a technology has been developed in which a plurality of light emitting diode elements having different emission colors are combined to form a light emitting diode so that light of a desired color can be emitted as the light emitting diode. (For example, patent document 1).

特許文献1に記載された発光ダイオードランプでは、赤、青、緑の3原色光を放射する発光ダイオード素子をまとめて発光ダイオードが構成されており、さらにこれら3原色光を混ぜ合わせて白色光とするために、拡散材を含有させた透明な半球状の封止用樹脂で当該発光ダイオードを封止している。   In the light emitting diode lamp described in Patent Document 1, light emitting diode elements that radiate light of three primary colors of red, blue, and green are combined to form a light emitting diode. Therefore, the light emitting diode is sealed with a transparent hemispherical sealing resin containing a diffusing material.

特開2006−237282号公報JP 2006-237282 A

ところで、発光ダイオードからの光を所望の集光度合いで所望の距離まで届けようとする場合は、反射鏡(リフレクター)を用いて、発光ダイオードからの光を反射鏡の反射面で反射させることになる。とりわけ、発光ダイオードからの光を遠くまで届けようとする場合は、反射面が回転放物面(パラボラ)で形成された反射鏡を使用することになる。回転放物面は焦点を1つ有しており、この焦点から放射された後、回転放物面で反射した光は、互いに平行な平行光となって反射鏡から出る。   By the way, when it is going to deliver the light from a light emitting diode to a desired distance with a desired condensing degree, the light from a light emitting diode is reflected on the reflective surface of a reflecting mirror using a reflecting mirror (reflector). Become. In particular, when the light from the light emitting diode is to be delivered far away, a reflecting mirror whose reflecting surface is a parabolic surface is used. The rotating paraboloid has one focal point, and after being emitted from this focal point, the light reflected by the rotating paraboloid emerges from the reflecting mirror as parallel light parallel to each other.

このように反射鏡を使用する場合はもちろんのこと、反射鏡を使用しない場合であっても、発光ダイオードからの光を所望の集光度合いにして対象物を照らすために、発光ダイオードと対象物との間(反射鏡を使用する場合は、発光ダイオードと反射面との間)にレンズを配置し、当該レンズで発光ダイオードからの光を屈折させることが一般的に行われている。   In order to illuminate the object with the light collected from the light-emitting diode with a desired degree of light collection, of course, when using the reflector as described above, and without using the reflector, the light-emitting diode and the object are used. It is generally performed that a lens is arranged between and (when a reflecting mirror is used, between a light emitting diode and a reflecting surface), and the light from the light emitting diode is refracted by the lens.

しかしながら、このようにレンズと組み合わせる場合、特許文献1に記載された発光ダイオードランプには問題があった。すなわち、図10に示すように、特許文献1に記載された発光ダイオードランプでは、3原色光を混ぜて白色光とするために拡散材100を含有させた透明な半球状の封止用樹脂101で当該発光ダイオード102を封止している。このため、各発光ダイオード素子104からの光Lは封止用樹脂101中の拡散材100によって様々な方向に拡散してしまい(迷光)、レンズ110の受光面112を照らす光量は当該封止用樹脂101を使用しない場合と比較して大幅に低下してしまう。   However, when combined with the lens in this way, the light emitting diode lamp described in Patent Document 1 has a problem. That is, as shown in FIG. 10, in the light-emitting diode lamp described in Patent Document 1, a transparent hemispherical sealing resin 101 containing a diffusing material 100 to mix three primary color lights into white light. The light emitting diode 102 is sealed. For this reason, the light L from each light-emitting diode element 104 is diffused in various directions by the diffusing material 100 in the sealing resin 101 (stray light), and the amount of light that illuminates the light receiving surface 112 of the lens 110 is related to the sealing. Compared with the case where the resin 101 is not used, it is greatly reduced.

本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、複数種類の波長の光を放射する発光ダイオードからの光が迷光となるのを抑えて、光量を大幅に低下させることなく所望の拡散混合度合いで放射させることのできる発光ダイオードランプを提供することにある。   The present invention has been developed in view of such problems of the prior art. Therefore, the main problem of the present invention is to suppress the light from the light emitting diode that emits light of plural kinds of wavelengths from becoming stray light, and to radiate it with a desired degree of diffusion mixing without greatly reducing the light amount. An object of the present invention is to provide a light emitting diode lamp.

(1)
本発明の一局面によれば、
所定の波長の光を放射する発光ダイオード素子および前記波長とは異なる波長の光を放射する別の発光ダイオード素子を含む発光ダイオードと、
前記発光ダイオードからの光を屈折させるメニスカスレンズと、
光入射面と前記光入射面に対向する光放出面を有しており前記光入射面に入った前記発光ダイオードからの光を拡散混合させて前記光放出面から放出する、前記メニスカスレンズの入光面側の近傍に配置された平面ディフューザとを備える発光ダイオードランプが提供される。
(1)
According to one aspect of the present invention,
A light emitting diode including a light emitting diode element that emits light of a predetermined wavelength and another light emitting diode element that emits light of a wavelength different from the wavelength; and
A meniscus lens that refracts light from the light emitting diode;
The entrance of the meniscus lens has a light incident surface and a light emitting surface opposite to the light incident surface, and diffuses and mixes light from the light emitting diode that has entered the light incident surface and emits the light from the light emitting surface. There is provided a light emitting diode lamp comprising a planar diffuser disposed in the vicinity of the light surface side.

(2)
好適には、開口および焦点を有する回転面で規定された反射面が内側に形成された反射鏡をさらに備えており、前記反射鏡の内側に収容された前記発光ダイオードからの光は前記平面ディフューザおよび前記メニスカスレンズを通った後、前記反射面で反射して前記開口から出る。
(2)
Preferably, the apparatus further includes a reflecting mirror formed on the inside with a reflecting surface defined by a rotating surface having an aperture and a focal point, and the light from the light emitting diode housed inside the reflecting mirror is the planar diffuser. And after passing through the meniscus lens, the light is reflected by the reflecting surface and exits from the opening.

(3)
好適には、前記メニスカスレンズは、前記平面ディフューザが存在しないと仮定した場合において、前記発光ダイオードの背後における前記反射面の前記焦点の位置に前記発光ダイオードの虚像を形成する。
(3)
Preferably, the meniscus lens forms a virtual image of the light emitting diode at the focal point position of the reflecting surface behind the light emitting diode, assuming that the planar diffuser does not exist.

本発明によれば、平面ディフューザがメニスカスレンズの入光面側の近傍に配置されており、複数の発光ダイオード素子から放射された波長の異なる光を混ぜ合わせるために拡散材を含有させた封止用樹脂で発光ダイオードを封止する必要がない。これにより、発光ダイオードから放射された光を拡散させてその一部を迷光にすることなく、当該光で平面ディフューザの光入射面を直接照らすことができる。加えて、光入射面から平面ディフューザに入った光は拡散混合されて光放出面から外部に出るが、光放出面の近傍にメニスカスレンズの入光面が存在していることから、光放出面から出たほぼ全ての光が入光面からメニスカスレンズに入ることになる。つまり、発光ダイオードから放射された光を迷光にすることなく拡散混合しつつ当該光の大部分をメニスカスレンズに入れることができる。   According to the present invention, the planar diffuser is disposed in the vicinity of the light incident surface side of the meniscus lens, and the sealing material contains a diffusing material in order to mix light having different wavelengths emitted from a plurality of light emitting diode elements. There is no need to seal the light emitting diode with the resin for use. Accordingly, the light incident surface of the planar diffuser can be directly illuminated with the light without diffusing the light emitted from the light emitting diode and making a part of the light stray light. In addition, the light entering the planar diffuser from the light incident surface is diffused and mixed and exits from the light emission surface. However, since the light entrance surface of the meniscus lens exists near the light emission surface, the light emission surface Almost all the light emitted from the light enters the meniscus lens from the light incident surface. That is, it is possible to put most of the light into the meniscus lens while diffusing and mixing the light emitted from the light emitting diode without making it stray light.

このように、本発明によれば、互いに異なる波長の光を所定の拡散度合いで混合することによって所望の光を得つつ、従来の発光ダイオードランプのようにレンズに入る光量が大幅に低下して迷光が増加することで対象物を照らす光量が大幅に低下するのを回避できる発光ダイオードランプを提供することができた。   As described above, according to the present invention, light having different wavelengths is mixed with a predetermined degree of diffusion to obtain desired light, while the amount of light entering the lens is greatly reduced as in a conventional light emitting diode lamp. It was possible to provide a light emitting diode lamp capable of avoiding a significant decrease in the amount of light that illuminates an object due to an increase in stray light.

本発明が適用された発光ダイオードランプ10の第1実施例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a light-emitting diode lamp 10 to which the present invention is applied. 本発明が適用された発光ダイオードランプ10の第1実施例を示す正面図である。1 is a front view showing a first embodiment of a light emitting diode lamp 10 to which the present invention is applied. 本発明が適用された発光ダイオード光源14の第1実施例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows 1st Example of the light emitting diode light source 14 with which this invention was applied. 本発明が適用された発光ダイオード光源14の第1実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Example of the light emitting diode light source 14 with which this invention was applied. 発光ダイオード34の一例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of a light emitting diode 34. FIG. 発光体30の一例を示す図である。2 is a diagram illustrating an example of a light emitter 30. FIG. 平面ディフューザ38を外した状態の発光ダイオード光源14を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light emitting diode light source 14 of the state which removed the planar diffuser 38. FIG. 本発明が適用された発光ダイオードランプ10の発光ダイオード素子42から出た光Lの光路を示す図である。It is a figure which shows the optical path of the light L emitted from the light emitting diode element 42 of the light emitting diode lamp 10 with which this invention was applied. 本発明が適用された発光ダイオードランプ10の第2実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Example of the light emitting diode lamp 10 with which this invention was applied. 従来技術における発光ダイオードランプの発光ダイオード素子104から出た光Lの光路を示す図である。It is a figure which shows the optical path of the light L emitted from the light emitting diode element 104 of the light emitting diode lamp in a prior art.

以下、本発明が適用された発光ダイオードランプ10の実施例(第1実施例)について説明する。この発光ダイオードランプ10は、図1および図2に示すように、大略、椀状の反射鏡12と、発光ダイオード光源14とで構成されている。   Hereinafter, an embodiment (first embodiment) of the light-emitting diode lamp 10 to which the present invention is applied will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the light-emitting diode lamp 10 is generally composed of a bowl-shaped reflecting mirror 12 and a light-emitting diode light source 14.

反射鏡12は、その内側に形成された反射面20と、反射面20で反射した光を放出する開口22と、当該開口22に対向する位置で反射面20の底部中央に設けられた略円筒状の中央取付筒部24とを有している。また、反射鏡12の中心を通り開口22に直交する直線を、反射鏡12(および反射面20)の中心軸Cとする。   The reflecting mirror 12 includes a reflecting surface 20 formed inside thereof, an opening 22 that emits light reflected by the reflecting surface 20, and a substantially cylinder provided at the center of the bottom of the reflecting surface 20 at a position facing the opening 22. And a central mounting cylinder portion 24 having a shape. A straight line passing through the center of the reflecting mirror 12 and orthogonal to the opening 22 is defined as a central axis C of the reflecting mirror 12 (and the reflecting surface 20).

反射鏡12の材質としては、ガラスあるいはアルミニウム等が使用され、アルミニウムの場合は反射面20に金属蒸着がなされ、ガラスの場合は金属蒸着の他、多層膜の反射面20が椀状部分の内表面(つまり、反射面20が形成される面)に形成される。とりわけ、発光ダイオードランプ10では、発光ダイオード光源14を構成する発光ダイオード34(後述)からの熱が支柱32(後述)によって効率的に放散されることから、ガラスやアルミニウム等に比べて熱に弱い樹脂等も反射鏡12の材料として使用することができる。なお、本実施例では、反射鏡12の開口22を覆うポリカーボネート製の前面カバー26が取り付けられているが、当該前面カバー26は発光ダイオードランプ10の必須構成要素ではない。また、透明材料であれば、前面カバー26の材料としてガラス等他の材料を用いることができる。   As the material of the reflecting mirror 12, glass, aluminum, or the like is used. In the case of aluminum, metal deposition is performed on the reflecting surface 20. In the case of glass, in addition to metal deposition, the reflective surface 20 of the multilayer film is included in the bowl-shaped portion. It is formed on the surface (that is, the surface on which the reflection surface 20 is formed). In particular, in the light-emitting diode lamp 10, heat from the light-emitting diode 34 (described later) constituting the light-emitting diode light source 14 is efficiently dissipated by the support column 32 (described later), so that it is weaker than heat than glass or aluminum. Resin or the like can also be used as a material for the reflecting mirror 12. In this embodiment, a polycarbonate front cover 26 that covers the opening 22 of the reflecting mirror 12 is attached, but the front cover 26 is not an essential component of the light-emitting diode lamp 10. Moreover, if it is a transparent material, other materials, such as glass, can be used as the material of the front cover 26.

反射面20は、上述した中心軸Cを中心とする回転面で規定されており、反射鏡12の内側における当該中心軸C上に焦点Fが設定されている。この焦点Fの位置は反射鏡12の内側に収容する発光ダイオード34の大きさや個数等の要素に基づいて最適な位置に設定されている。例えば、発光ダイオード34が大きく、あるいは発光ダイオード34の個数が多い場合には、焦点Fの位置は反射面20の底部からやや距離をおいて設定され、逆に、発光ダイオード34が小さく、あるいは発光ダイオード34の個数が少ない場合には、焦点Fの位置は反射面20の底部寄りに設定されることになる。なお、反射面20を規定する回転面が回転楕円面や回転放物面である場合、これらを規定する楕円や放物線の焦点が反射面20の焦点Fとなる。   The reflecting surface 20 is defined by the above-described rotating surface centered on the central axis C, and the focal point F is set on the central axis C inside the reflecting mirror 12. The position of the focal point F is set to an optimum position based on factors such as the size and number of the light emitting diodes 34 accommodated inside the reflecting mirror 12. For example, when the light emitting diode 34 is large or the number of the light emitting diodes 34 is large, the position of the focal point F is set at a slight distance from the bottom of the reflecting surface 20, and conversely, the light emitting diode 34 is small or emits light. When the number of the diodes 34 is small, the position of the focal point F is set closer to the bottom of the reflecting surface 20. When the rotating surface that defines the reflecting surface 20 is a spheroid or rotating paraboloid, the focal point of the ellipse or parabola that defines these is the focal point F of the reflecting surface 20.

図1および図2に加えて図3を参照し、発光ダイオード光源14は、4つの発光体30と、これらを所定の位置で保持する支柱32とで構成されている。なお、発光体30の数は4つに限られるものではなく、後述する第2実施例のように発光体30を1つだけ用いてもよく、複数の発光体30を用いてもよい。   Referring to FIG. 3 in addition to FIGS. 1 and 2, the light-emitting diode light source 14 includes four light emitters 30 and support columns 32 that hold these at predetermined positions. Note that the number of the light emitters 30 is not limited to four, and only one light emitter 30 may be used as in a second embodiment described later, or a plurality of light emitters 30 may be used.

発光体30は、図4に示すように、発光ダイオード34と、メニスカスレンズ36と、平面ディフューザ38と、レンズ保持部材40とで構成されている。本実施例で使用されている4つの発光体30は、反射面20の底部から中心軸Cに沿って延びる略四角柱状の支柱32の先端部において、それぞれ反射面20の焦点Fを中心として周方向に均等間隔で放射状に配設されている。   As illustrated in FIG. 4, the light emitter 30 includes a light emitting diode 34, a meniscus lens 36, a planar diffuser 38, and a lens holding member 40. The four light emitters 30 used in the present embodiment are arranged around the focal point F of the reflecting surface 20 at the tip end of a substantially quadrangular columnar pillar 32 extending from the bottom of the reflecting surface 20 along the central axis C. They are arranged radially at equal intervals in the direction.

発光ダイオード34は、図5に示すように、複数の発光ダイオード素子42で構成されている。なお、本実施例では、9つの発光ダイオード素子42を碁盤目状に並べて1つの発光ダイオード34が構成されている。発光ダイオード34を構成する発光ダイオード素子42の数はこれに限定されるものではなく、2つ以上の発光ダイオード素子42で1つの発光ダイオード34が構成されればよい。   As shown in FIG. 5, the light emitting diode 34 includes a plurality of light emitting diode elements 42. In the present embodiment, one light emitting diode 34 is formed by arranging nine light emitting diode elements 42 in a grid pattern. The number of light emitting diode elements 42 constituting the light emitting diode 34 is not limited to this, and one light emitting diode 34 may be configured by two or more light emitting diode elements 42.

発光ダイオード素子42は、所定の電流を流すことにより、例えば120°の光放射角(光放射角θはもちろんこれに限られない。)で特定波長の光を放射する電子部品である。本実施例において、1つの発光ダイオード34を構成する複数の発光ダイオード素子42から放射される光の波長は少なくとも2種類あるようになっている。例えば、本実施例の発光ダイオード34では9つの発光ダイオード素子42が使用されているが、これら9つの発光ダイオード素子42はいずれか3つ1組となっている。つまり、本実施例の発光ダイオード34は、3組の発光ダイオード素子42で構成されている。同じ組に属する発光ダイオード素子42からはそれぞれ同じ波長の光が放出されるようになっており、また、互いに異なる組に属する発光ダイオード素子42からの光の波長はそれぞれ互いに異なるようになっている。もちろん、これに限定されることはなく、いずれか7つの発光ダイオード素子42から同じ波長の光が放出され、残りの2つの発光ダイオード素子42からはこれとは異なる波長の光が放出されるようにしてもよい。さらに言えば、9つの発光ダイオード素子42からそれぞれ互いに異なる9種類の波長の光が放出できるようにしてもよい。   The light emitting diode element 42 is an electronic component that emits light of a specific wavelength at a light emission angle of 120 ° (the light emission angle θ is not limited to this, of course) by flowing a predetermined current. In this embodiment, there are at least two types of wavelengths of light emitted from the plurality of light emitting diode elements 42 constituting one light emitting diode 34. For example, although nine light emitting diode elements 42 are used in the light emitting diode 34 of this embodiment, any one of these nine light emitting diode elements 42 is a set. That is, the light emitting diode 34 of the present embodiment is composed of three sets of light emitting diode elements 42. Light of the same wavelength is emitted from the light emitting diode elements 42 belonging to the same set, and the wavelengths of light from the light emitting diode elements 42 belonging to different sets are different from each other. . Of course, the present invention is not limited to this, and light of the same wavelength is emitted from any of the seven light emitting diode elements 42, and light of different wavelengths is emitted from the remaining two light emitting diode elements 42. It may be. Furthermore, the nine light emitting diode elements 42 may emit light having nine different wavelengths.

また、各発光ダイオード素子42から放射される光の波長については、紫外光、可視光、あるいは赤外光等、どのような波長の光を組み合わせてもよい。例えば、赤、青、緑といった3種類の可視光を組み合わせることもできるし、互いに波長の異なる複数種類の赤外光を組み合わせることもできる。   As for the wavelength of the light emitted from each light emitting diode element 42, light having any wavelength such as ultraviolet light, visible light, or infrared light may be combined. For example, three types of visible light such as red, blue, and green can be combined, and a plurality of types of infrared light having different wavelengths can be combined.

図1および図4に加えて図6を参照し、メニスカスレンズ36は、発光ダイオード34と反射面20との間において、発光ダイオード34に対向離間して配設されたポリカーボネート製の凸メニスカスレンズ(略短冊形状の断面を有しており、一方の面が凸面、他方の面が凹面となっているレンズ)であり、発光ダイオード34から放射された光を反射面20に向けて屈折させるとともに、発光ダイオード34の背後に同発光ダイオード34の虚像Iを形成する光学部品である。もちろん、メニスカスレンズ36の材質はポリカーボネートに限定されることはなく、ガラス等の材料を使用することができる。   Referring to FIG. 6 in addition to FIG. 1 and FIG. 4, the meniscus lens 36 is a convex meniscus lens (made of polycarbonate) disposed between the light emitting diode 34 and the reflecting surface 20 so as to face and separate from the light emitting diode 34. A lens having a substantially strip-shaped cross section, one surface being a convex surface and the other surface being a concave surface), and refracting the light emitted from the light emitting diode 34 toward the reflecting surface 20, This is an optical component that forms a virtual image I of the light emitting diode 34 behind the light emitting diode 34. Of course, the material of the meniscus lens 36 is not limited to polycarbonate, and materials such as glass can be used.

なお、凸メニスカスレンズの他に、平凸レンズや両凸レンズを使用することもできるが、メニスカスレンズ36の左右端部に入光する発光ダイオード34からの光がメニスカスレンズ36の入射面で反射して迷光となりやすいという点から、凸メニスカスレンズを用いるのが好適である。   In addition to the convex meniscus lens, a plano-convex lens or a biconvex lens can be used. However, light from the light emitting diode 34 that enters the left and right ends of the meniscus lens 36 is reflected by the incident surface of the meniscus lens 36. It is preferable to use a convex meniscus lens because it tends to be stray light.

平面ディフューザ38は、光入射面38aと光放出面38bとを有する平板状の部材であり、光入射面38aに入った光は、拡散・散乱されて光放出面38bから放出されるようになっている。また、平面ディフューザ38は、メニスカスレンズ36の入光面36a側の近傍に配置されている。なお、「入光面36aの近傍」とは、平面ディフューザ38の光放出面38bの一部がメニスカスレンズ36の入光面36a側の底面37に接した状態も含む概念である。   The planar diffuser 38 is a plate-like member having a light incident surface 38a and a light emitting surface 38b, and light entering the light incident surface 38a is diffused and scattered and emitted from the light emitting surface 38b. ing. The planar diffuser 38 is disposed in the vicinity of the meniscus lens 36 on the light incident surface 36a side. The “near the light incident surface 36 a” is a concept including a state in which a part of the light emitting surface 38 b of the planar diffuser 38 is in contact with the bottom surface 37 of the meniscus lens 36 on the light incident surface 36 a side.

ところで、本実施例において、各発光体30におけるメニスカスレンズ36によって形成される発光ダイオード34の虚像Iは、平面ディフューザ38が存在しないと仮定した場合において、図7に示すように、その幾何学的中心が反射面20における焦点Fに位置するように設定されている。このような位置に虚像Iを設定する手段として、メニスカスレンズ36の屈折率を調節することによって光学的に虚像Iの位置を調整してもよい。あるいは、支柱32の断面寸法を調整してもよい。支柱32の断面寸法を小さくしていくと虚像Iの位置は焦点Fから遠ざかるようになり、逆に、断面寸法を大きくしていくと虚像Iの位置は焦点Fに近づくようになる。もちろん、両者を併用してもよい。   By the way, in this embodiment, the virtual image I of the light emitting diode 34 formed by the meniscus lens 36 in each light emitter 30 is assumed to have a geometrical shape as shown in FIG. The center is set to be located at the focal point F on the reflecting surface 20. As a means for setting the virtual image I at such a position, the position of the virtual image I may be optically adjusted by adjusting the refractive index of the meniscus lens 36. Or you may adjust the cross-sectional dimension of the support | pillar 32. FIG. As the cross-sectional dimension of the column 32 is reduced, the position of the virtual image I moves away from the focal point F. Conversely, as the cross-sectional dimension is increased, the position of the virtual image I approaches the focal point F. Of course, you may use both together.

図1、図4、および図6に戻り、レンズ保持部材40は、金属や不透明樹脂あるいは透光性樹脂等で形成された環状体であり、発光ダイオード34を囲繞するようにして、その一方端が支柱32の表面に取り付けられているとともに、他方端部に形成された段部41に平面ディフューザ38およびメニスカスレンズ36がこの順に嵌め込まれている。なお、メニスカスレンズ36とレンズ保持部材40とを互いに一体に形成してもよいが、その場合、平面ディフューザ38を適切な位置に配設する必要がある。   Returning to FIG. 1, FIG. 4, and FIG. 6, the lens holding member 40 is an annular body formed of metal, opaque resin, translucent resin, or the like, and surrounds the light emitting diode 34 at one end thereof. Is attached to the surface of the support column 32, and a planar diffuser 38 and a meniscus lens 36 are fitted in this order into a step 41 formed at the other end. The meniscus lens 36 and the lens holding member 40 may be integrally formed with each other, but in that case, the planar diffuser 38 needs to be disposed at an appropriate position.

レンズ保持部材40が金属や不透明樹脂で形成されている場合、発光ダイオード34から放射され、レンズ保持部材40の内面で反射した後、平面ディフューザ38およびメニスカスレンズ36を通して外部へ放射される光もあるが、このような光も迷光の一種であり、対象物を照らす有効な光とはならないことから光量低下の要因となる。   When the lens holding member 40 is formed of a metal or an opaque resin, there is also light emitted from the light emitting diode 34 and reflected to the inner surface of the lens holding member 40 and then radiated to the outside through the planar diffuser 38 and the meniscus lens 36. However, such light is also a kind of stray light and does not become effective light for illuminating the object, which causes a reduction in the amount of light.

また、レンズ保持部材40が透光性樹脂で形成されている場合、大部分がレンズ保持部材40の内面で反射した後、平面ディフューザ38およびメニスカスレンズ36を通して外部へ放射されるが、一部は透光性樹脂製のレンズ保持部材40を通って迷光として外部へ放射される。   When the lens holding member 40 is formed of a translucent resin, most of the light is reflected from the inner surface of the lens holding member 40 and then radiated to the outside through the planar diffuser 38 and the meniscus lens 36. The light is emitted to the outside as stray light through the lens holding member 40 made of translucent resin.

支柱32は、反射面20の底部から中心軸Cに沿って延びるアルミニウム製(熱伝導性の高い材料であれば銅など他の材料を使用してもよい。)の四角柱材(例えば、発光体30の数が3つであれば三角柱材を用い、5つであれば五角柱材を用いるのが好適である。)であり、その先端部において4つの発光体30がそれぞれ反射面20の焦点Fを中心として周方向に均等間隔で放射状に配設されている。   The support column 32 is a quadrangular prism material (for example, light emitting material) made of aluminum (other material such as copper may be used as long as the material has high thermal conductivity) extending from the bottom of the reflecting surface 20 along the central axis C. If the number of the bodies 30 is three, it is preferable to use a triangular prism material, and if it is five, it is preferable to use a pentagonal column material. Centered on the focal point F, they are arranged radially at equal intervals in the circumferential direction.

このように、支柱32は、熱伝導性の高いアルミニウムで形成されていることから、発光ダイオード34が発光すると同時に発生する熱を発光ダイオード34から素早く受け取ることができるようになっている。つまり、支柱32は、単に発光ダイオード34やメニスカスレンズ36を保持するだけでなく、発光ダイオード34の放熱材としての役割も有している。また、支柱32の他方端部は、反射鏡12の中央取付筒部24に挿入された後、シリコン系接着剤等によって反射鏡12に接着されている(図1)。   Thus, since the support | pillar 32 is formed with aluminum with high heat conductivity, the heat | fever generate | occur | produced simultaneously with the light emitting diode 34 light-emitting can be rapidly received from the light emitting diode 34 now. That is, the support column 32 not only simply holds the light emitting diode 34 and the meniscus lens 36 but also has a role as a heat dissipation material of the light emitting diode 34. Further, the other end of the support column 32 is inserted into the central mounting cylinder 24 of the reflecting mirror 12 and then bonded to the reflecting mirror 12 with a silicon-based adhesive or the like (FIG. 1).

支柱32における4つの側面には、それぞれ発光ダイオード34に給電するための給電部材44が配設されており(図4)、この給電部材44を通じて発光ダイオード34に電力が供給されるようになっている。本実施例では、支柱32がアルミニウム製であることから、支柱32と給電部材44との間を絶縁する必要がある。なお、給電部材44への給電は、外部の電源(図示せず)からリード線(図示せず)を介して行われる。また、リード線を用いて発光ダイオード34に直接給電するようにしてもよい。   Power supply members 44 for supplying power to the light emitting diodes 34 are disposed on the four side surfaces of the support column 32 (FIG. 4), and power is supplied to the light emitting diodes 34 through the power supply members 44. Yes. In this embodiment, since the support column 32 is made of aluminum, it is necessary to insulate the support column 32 and the power feeding member 44. Note that power is supplied to the power supply member 44 from an external power source (not shown) via a lead wire (not shown). Further, power may be directly supplied to the light emitting diode 34 using a lead wire.

この発光ダイオードランプ10は、一例を示せば以下の手順で製造される。発光ダイオード34を支柱32に接着した後、当該発光ダイオード34と給電部材44との電気的接続を行うことによって実装する。そして、発光ダイオード34の周囲にレンズ保持部材40を配置した後、平面ディフューザ38およびメニスカスレンズ36をそれぞれ取り付ける。然る後、支柱32を反射鏡12の中央取付筒部24に挿入し、所定の位置においてシリコン系接着剤等で固定する。   The light emitting diode lamp 10 is manufactured according to the following procedure as an example. After the light emitting diode 34 is bonded to the support 32, the light emitting diode 34 and the power supply member 44 are mounted by electrical connection. And after arrange | positioning the lens holding member 40 around the light emitting diode 34, the planar diffuser 38 and the meniscus lens 36 are each attached. Thereafter, the support column 32 is inserted into the central mounting cylinder 24 of the reflecting mirror 12, and fixed at a predetermined position with a silicon adhesive or the like.

このようにして製造した発光ダイオードランプ10の給電部材44に通電すると、当該給電部材44を介して発光ダイオード34に通電され、発光ダイオード34が光を放射する。発光ダイオード34から放射された光は、平面ディフューザ38で拡散混合した後、メニスカスレンズ36で集光される。そして、メニスカスレンズ36から出た光は反射面20で反射した後、開口22に配設された前面カバー26を通って発光ダイオードランプ10から外部へ出る。   When the power supply member 44 of the light-emitting diode lamp 10 manufactured in this way is energized, the light-emitting diode 34 is energized via the power supply member 44, and the light-emitting diode 34 emits light. The light emitted from the light emitting diode 34 is diffused and mixed by the planar diffuser 38 and then condensed by the meniscus lens 36. The light emitted from the meniscus lens 36 is reflected by the reflecting surface 20 and then exits from the light emitting diode lamp 10 through the front cover 26 provided in the opening 22.

(本実施例における発光ダイオードランプ10の特徴)
本実施例の発光ダイオードランプ10によれば、図8に示すように、平面ディフューザ38がメニスカスレンズ36の入光面36a側の近傍に配置されており、複数の発光ダイオード素子42から放射された波長の異なる光を混ぜ合わせるために拡散材を含有させた封止用樹脂で発光ダイオード34を封止する必要がない。これにより、発光ダイオード34から放射された光Lを拡散させてその一部を迷光にすることなく、当該光で平面ディフューザ38の光入射面38aを直接照らすことができる。加えて、光入射面38aから平面ディフューザ38に入った光は拡散混合されて光放出面38bから外部に出るが、光放出面38bの近傍にメニスカスレンズ36の入光面36aが存在していることから、光放出面38bから出たほぼ全ての光が入光面36aからメニスカスレンズ36に入ることになる。つまり、発光ダイオード34から放射され光を迷光にすることなく拡散混合しつつ当該光の大部分をメニスカスレンズ36に入れることができる。
(Characteristics of the light-emitting diode lamp 10 in this embodiment)
According to the light emitting diode lamp 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the planar diffuser 38 is disposed in the vicinity of the light incident surface 36 a side of the meniscus lens 36, and is emitted from the plurality of light emitting diode elements 42. It is not necessary to seal the light emitting diode 34 with a sealing resin containing a diffusing material in order to mix light having different wavelengths. Accordingly, the light incident surface 38a of the planar diffuser 38 can be directly illuminated with the light L without diffusing the light L emitted from the light emitting diode 34 and making a part of the light L as stray light. In addition, light that has entered the planar diffuser 38 from the light incident surface 38a is diffused and mixed and exits from the light emitting surface 38b. However, the light incident surface 36a of the meniscus lens 36 exists in the vicinity of the light emitting surface 38b. For this reason, almost all light emitted from the light emitting surface 38b enters the meniscus lens 36 from the light incident surface 36a. That is, most of the light can be put into the meniscus lens 36 while diffusing and mixing the light emitted from the light emitting diode 34 without making it stray light.

このように、本実施例の発光ダイオードランプ10によれば、平面ディフューザ38によって互いに異なる波長の光を所定の拡散度合いで混合することにより所望の光を得つつ、対象物を照らす光量が大幅に低下するのを回避できる。   As described above, according to the light-emitting diode lamp 10 of the present embodiment, the planar diffuser 38 mixes light having different wavelengths with a predetermined diffusion degree, thereby obtaining desired light and greatly increasing the amount of light that illuminates the object. It is possible to avoid a decrease.

(第2実施例)
上述した第1実施例では4つの発光体30が反射鏡12の内面に配設された発光ダイオードランプ10について説明したが、本発明は反射鏡12を使用することなく、かつ、発光体30が1つの発光ダイオードランプ10にも適用することができる。以下では、「反射鏡12を使用することなく、かつ、発光体30が1つの発光ダイオードランプ10」を第2実施例として簡単に説明する。なお、第1実施例で説明した内容と同じものについては、同じ参照番号を使用し、第2実施例の説明で繰り返さず第1実施例での説明を援用する。
(Second embodiment)
In the first embodiment described above, the light emitting diode lamp 10 in which the four light emitters 30 are disposed on the inner surface of the reflecting mirror 12 has been described. However, the present invention does not use the reflecting mirror 12 and the light emitter 30 has the following structure. The present invention can also be applied to one light emitting diode lamp 10. Hereinafter, “the light emitting diode lamp 10 without using the reflecting mirror 12 and having one light emitter 30” will be briefly described as a second embodiment. In addition, about the same thing as the content demonstrated in 1st Example, the same reference number is used and description in 1st Example is used without repeating in description of 2nd Example.

図9に示すように、第2実施例の発光ダイオードランプ10は、発光ダイオード光源14のみで構成されている。また、この発光ダイオード光源14は、上述のように1つの発光体30と支柱32とで構成されている。本実施例の場合、発光体30は、角柱状の支柱32の先端面に配設されているが、発光ダイオードランプ10の用途等によっては、支柱32の他の面に配設してもよい。また、支柱32の形状も円柱などといったように、角柱に限定されるものではない。   As shown in FIG. 9, the light emitting diode lamp 10 of the second embodiment is composed of only the light emitting diode light source 14. In addition, the light emitting diode light source 14 includes the single light emitter 30 and the support column 32 as described above. In the case of the present embodiment, the light emitter 30 is disposed on the front end surface of the prismatic column 32, but may be disposed on the other surface of the column 32 depending on the application of the light-emitting diode lamp 10 or the like. . Further, the shape of the support column 32 is not limited to a prism, such as a cylinder.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10…発光ダイオードランプ、12…反射鏡、14…発光ダイオード光源、20…反射面、22…開口、24…中央取付筒部、26…前面カバー、30…発光体、32…支柱、34…発光ダイオード、36…メニスカスレンズ、37…(メニスカスレンズ36の)底面)、38…平面ディフューザ、40…レンズ保持部材、41…(レンズ保持部材における)段部、42…発光ダイオード素子、44…給電部材
100…拡散材、101…封止用樹脂、102…発光ダイオード、104…発光ダイオード素子、110…レンズ、112…(レンズ110の)受光面
C…中心軸、I…虚像、L…光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light emitting diode lamp, 12 ... Reflector, 14 ... Light emitting diode light source, 20 ... Reflecting surface, 22 ... Opening, 24 ... Center mounting cylinder part, 26 ... Front cover, 30 ... Light emitter, 32 ... Strut, 34 ... Light emission Diode, 36 ... meniscus lens, 37 ... (bottom surface of meniscus lens 36), 38 ... plane diffuser, 40 ... lens holding member, 41 ... step (in lens holding member), 42 ... light emitting diode element, 44 ... power feeding member DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Diffusing material, 101 ... Resin for sealing, 102 ... Light emitting diode, 104 ... Light emitting diode element, 110 ... Lens, 112 ... Light-receiving surface (of lens 110) C ... Central axis, I ... Virtual image, L ... Light

Claims (3)

所定の波長の光を放射する発光ダイオード素子および前記波長とは異なる波長の光を放射する別の発光ダイオード素子を含む発光ダイオードと、
前記発光ダイオードからの光を屈折させるメニスカスレンズと、
光入射面と前記光入射面に対向する光放出面を有しており前記光入射面に入った前記発光ダイオードからの光を拡散混合させて前記光放出面から放出する、前記メニスカスレンズの入光面側の近傍に配置された平面ディフューザとを備える発光ダイオードランプ。
A light emitting diode including a light emitting diode element that emits light of a predetermined wavelength and another light emitting diode element that emits light of a wavelength different from the wavelength; and
A meniscus lens that refracts light from the light emitting diode;
The entrance of the meniscus lens has a light incident surface and a light emitting surface opposite to the light incident surface, and diffuses and mixes light from the light emitting diode that has entered the light incident surface and emits the light from the light emitting surface. A light-emitting diode lamp comprising a planar diffuser disposed in the vicinity of the light surface side.
開口および焦点を有する回転面で規定された反射面が内側に形成された反射鏡をさらに備えており、
前記反射鏡の内側に収容された前記発光ダイオードからの光は前記平面ディフューザおよび前記メニスカスレンズを通った後、前記反射面で反射して前記開口から出ることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードランプ。
And further comprising a reflecting mirror formed on the inside with a reflecting surface defined by a rotating surface having an aperture and a focal point,
The light from the light emitting diode housed inside the reflecting mirror passes through the planar diffuser and the meniscus lens, and then is reflected by the reflecting surface and exits from the opening. Light emitting diode lamp.
前記メニスカスレンズは、前記平面ディフューザが存在しないと仮定した場合において、前記発光ダイオードの背後における前記反射面の前記焦点の位置に前記発光ダイオードの虚像を形成することを特徴とする請求項2に記載の発光ダイオードランプ。   The said meniscus lens forms the virtual image of the said light emitting diode in the position of the said focus of the said reflective surface in the back of the said light emitting diode, when it assumes that the said planar diffuser does not exist. Light emitting diode lamp.
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