ＬＥＤユニットおよび照明装置

【課題】ＬＥＤ素子の放熱特性を向上させる。
【解決手段】反射面１３を有するユニット本体２と、前記反射面１３を覆うように前記ユニット本体２に取り付けられ、前記反射面１３にて反射された光を外部に向けて放射するための光照射窓５を有する正面板３と、前記正面板３の前記反射面１３との対向面上に設けられ、前記反射面１３に光を照射するＬＥＤ素子７とを備え、前記ユニット本体２および前記正面板３をそれぞれ高熱伝導性材料から形成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ素子を有するＬＥＤユニットおよび照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤ素子を光源として用いた照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような照明装置にあっては、ＬＥＤ素子は白熱灯や蛍光灯になどに比べて小型であることから、装置の小型化が図ることができるようになる、などの効果がある。
【特許文献１】特開２０００−２５１５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤ素子を高出力化、高輝度化した場合には、発光素子の発熱量が増大して寿命特性が劣化してしまうため、照明装置の明るさを明るくすることが困難であった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ素子の放熱特性を向上させることのできるＬＥＤユニット、および、このＬＥＤユニットを備え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】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明は、反射面を有するユニット本体と、前記反射面を覆うように前記ユニット本体に取り付けられ、前記反射面にて反射された光を外部に向けて放射するための光照射窓を有する正面板と、前記正面板の前記反射面との対向面上に設けられ、前記反射面に光を照射するＬＥＤ素子とを備え、前記ユニット本体および前記正面板がそれぞれ高熱伝導性材料から形成されていることを特徴とするＬＥＤユニットを提供する。
【０００５】
また本発明は、上記発明において、前記反射面は金属蒸着により形成されていることを特徴とする。
また本発明は、上記発明において、前記反射面は、最大光軸鉛直角が約０度、かつ１／２度照度角が約１５度〜約２０度となるような湾曲面を有することを特徴とする。
また本発明は、上記発明において、前記反射面は、最大光軸鉛直角が約１０度〜３０度、かつ１／２度照度角が約５０度〜約７０度となるような湾曲面を有することを特徴とする。
また本発明は、上記発明において、前記反射面の形状は、最大光軸鉛直角が約２０度〜約７０度となるような湾曲面を有することを特徴とする。
また本発明は、上記いずれかのＬＥＤユニットを１或いは複数備えたことを特徴とする照明装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ユニット本体および正面板をそれぞれ高熱伝導性材料にて形成したため、ＬＥＤ素子の放熱特性を向上させることのできる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
＜ＬＥＤユニット＞
図１は本実施の形態に係るＬＥＤユニット１の構成を概略的に示す斜視図である。この図に示すように、ＬＥＤユニット１は、ユニット本体２と、このユニット本体２の正面に取り付けられる正面板３とを備えている。ユニット本体２は縦横の長さＷがともに約３〜４ｃｍ、厚さがＨが約２〜３ｃｍの略直方体形状に形成され、また、正面板３は上記ユニット本体２の正面の略全面を覆う板材であり略矩形に形成されて、ユニット本体２の正面に螺子４により取り付けられる。この正面板３には略矩形に開口する上下一対の照射窓５が形成され、図中矢印Ａにて示すように、各照射窓５から光が正面側に向けて照射される。
【０００８】
図２は正面板３の裏面を示す斜視図である。この図に示すように、正面板３の縁部には上記螺子４が通される螺子孔１０が形成されており、また、正面板３の裏面には、略矩形の高熱伝導性を有する配線基板６が設けられ、この配線基板６上にＬＥＤ素子７が実装されている。このとき、ＬＥＤ素子７は出射面７Ａを上側に向けて実装され、正面板３がユニット本体２に取り付けられた際には、ＬＥＤ素子７の出射面７Ａがユニット本体２と対向する。また、配線基板６の一端部には２本のリード線８Ａ、８Ｂが接続され、これらのリード線８Ａ、８Ｂを介して、図示せぬＬＥＤ駆動回路から電力がＬＥＤ素子７に供給される。また、前掲図１に示すように、ユニット本体２の一側面には配線引出溝９が形成されており、正面板３がユニット本体２に取り付けられた際には、リード線８Ａ、８Ｂが配線引出溝９から引き出されて図示せぬＬＥＤ駆動回路に接続される。
【０００９】
図３はユニット本体２の正面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ’線における断面図である。図３に示すように、ユニット本体２は、正面中央に正面視正方形の凹部１１を有し、この凹部１１の周囲には螺子４と螺合する螺子孔１２と上記配線引出溝９とが形成されている。また、ユニット本体２の背面には、図示せぬ取り付け台にＬＥＤユニット１をビス止め固定するためのビス孔１４が形成されている。また、図４に示すように、凹部１１の表面には、放物形状に湾曲した反射面１３が形成される。この反射面１３はＬＥＤ素子７が出射する光の波長に対して高反射率を有する材質（例えばアルミニウム金属）が凹部１１の表面に蒸着されて形成される。
【００１０】
ユニット本体２に上記正面板３が取り付けられると、図３および図４に仮想線にて示すように、ＬＥＤ素子７が反射面１３の中央部Ｏに対向配置され、ＬＥＤ素子７から反射面１３に向けて光が照射される。そして、その光が反射面１３にて正面側に向けて反射され、前掲図１に示すように、照射窓５から光が照射されることとなる。このように、本ＬＥＤユニット１は、ＬＥＤ素子７の発光を反射面１３により反射して間接的に取り出す構成であるため、眩しさ（グレア）を低減することが可能となる。
【００１１】
ここで、本ＬＥＤユニット１は、反射面１３の形状を次のようにすることで、狭角配光を有してスポット光を形成可能に構成されている。すなわち、反射面１３の形状は、最大光軸鉛直角が０度であり、１／２照度角が１５度〜２０度となるような放物面形状とされている。また、本ＬＥＤユニット１は、その最大軸光度が約１４０ｃｄ（カンデラ）以上となるように設計されている。このようなＬＥＤユニット１を高さ２Ｍ（メートル）の位置に取り付けた際に得られる配光パターンを図５に示す。この図に示すように、ＬＥＤユニット１の直下には略円形な配光パターンが得られ、また、ＬＥＤユニット１の取り付け高さを２Ｍから異ならせた場合には、図５に示す配光パターンがＬＥＤユニット１から照射面までの距離に応じて拡大或いは縮小し、また、照射範囲の拡大或いは縮小に応じて照射範囲内での平均照度が増減することになる。
【００１２】
さて、ユニット本体２についてより詳細には、ユニット本体２は、高熱伝導性を有する材質（例えば銅やアルミニウムなどの金属、高熱伝導性セラミックなど）から凹部１１を有して鋳型成形され、凹部１１の表面に対して研磨処理等を施した後、その上面に金属が蒸着されて反射面１３が形成される。また、正面板３は、ユニット本体２と同じく、高熱伝導性を有する材質から形成されている。
【００１３】
このような構成とすることで、ＬＥＤ素子７の発熱を正面板３からユニット本体２に向けて熱伝導させて、当該ＬＥＤ素子７の排熱を効率良く行うことが可能となる。これにより、ＬＥＤ素子７として高出力なものを用いることが可能となり、また、ＬＥＤ素子７の寿命特性を向上させ、長寿命化を図ることが可能となる。
また、本ＬＥＤユニット１によれば、上記のように、反射面１３を金属蒸着により形成することとしたため、高反射率が達成され、また、精度よく配光制御を行うことができる。なお、上記反射面１３は金属蒸着に代えて、アルマイト処理によって形成することも可能である。
【００１４】
ここで、本実施の形態においては、ユニット本体２の凹部１１が鋳型成形時に形成されるため、この凹部１１の形状を適宜変更した鋳型を用いてユニット本体２を形成することで、狭角配光以外にも、例えば、広角配光や非対称配光などの他の配光を有するＬＥＤユニット１を簡単に製造することができる。以下、広角配光を有したＬＥＤユニット１Ａと、非対称配光を有したＬＥＤ１Ｂについて順に説明する。
【００１５】
図６は広角配光を有するＬＥＤユニット１Ａのユニット本体２Ａの正面図であり、図７は図６のＣ−Ｃ’線における断面図である。なお、これらの図において、図３および図４に示す部材と同一のものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
図６および図７に示すように、ユニット本体２Ａの凹部１１に形成された反射面１３Ａは、放物面が中央部Ｏにて一端盛り上がるように湾曲した形状に形成され、この盛り上がり部１７近傍で反射された光がユニット本体２の上下方向に向けて比較的大きな反射角で反射され、結果として、広角な配光パターンを示すことになる。また、本ＬＥＤユニット１Ａにあっては、その最大軸光度が約６０ｃｄ（カンデラ）以上となるように設計されている。このようなＬＥＤユニット１Ａを高さ２Ｍ（メートル）の位置に取り付けた際に得られる配光パターンを図８に示す。この図に示すように、ＬＥＤユニット１Ａの直下には、ユニット本体２Ａの高さ方向（上下方向）に延びた配光パターンが得られることとなる。なお、このような配光パターンを得るためには、反射面１３Ａの形状が、最大光軸鉛直角が約１０度〜３０度、かつ１／２度照度角が約５０度〜約７０度となるような湾曲面を有する形状であれば良い。
【００１６】
図９は非対称配光を有するＬＥＤユニット１Ｂの外観斜視図であり、図１０は正面板３の裏面を示す斜視図である。また、図１１はユニット本体２Ｂの正面図、図１２は図１１のＤ−Ｄ’線における断面図である。なお、これらの図において、図１乃至図４に示す部材と同一のものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
図９に示すように、本ＬＥＤユニット１Ｂにあっては、正面板３Ｂには照射窓５が上側に１つだけ形成され、また、正面板３Ｂの裏面にあっては、図１０に示すように、ＬＥＤ素子７が実装された配線基板６が正面板３Ｂの下端側に配置される。また、これに伴い、ユニット本体２Ｂには、その側面の下端側にリード線８Ａ、８Ｂを引き出すための配線引出溝９が形成されている。
【００１７】
図１１および図１２に示すように、ユニット本体２Ｂにおいては、凹部１１に形成された反射面１３Ｂは、放物面が中央部Ｏより下方において曲率が大きく増大するように湾曲した形状に形成されるとともに、この反射面１３Ｂに対して、ＬＥＤ素子７は、中央部Ｏよりも下方側に対向配置される。したがって、ＬＥＤ素子７から反射面１３Ｂに照射された光は、曲率が大きく増大する曲率増大部１５にて、ＬＥＤユニット１Ｂの上側に設けられた照射窓５（図９参照）に向けて反射され、結果として、非対称な照射パターンが得られる。また、本ＬＥＤユニット１Ｂにあっては、その最大軸光度が約１２０ｃｄ（カンデラ）以上となるように設計されている。このＬＥＤユニット１Ｂを高さ２Ｍ（メートル）の位置に取り付けた際に得られる配光パターンを図１３に示す。この図に示すように、ＬＥＤユニット１Ｂの直下には、ＬＥＤユニット１Ｂの直下から所定距離だけ離れた点Ｐを略中心とした略楕円状の配光パターンが得られることとなる。なお、このような配光パターンを得るためには、反射面１３Ｂの形状が、最大光軸鉛直角が約２０度〜約７０度となるような湾曲面を有する形状であれば良い。
【００１８】
＜照明装置＞
本実施の形態のＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを複数組み合わせて照明装置を構成することが可能である。そこで、以下では、かかる照明装置として、足元を照らすアプローチライトを例にして説明する。
図１４に示すように、アプローチライト５０は地面に立設される高さ約１Ｍのポール５１と、このポール５１の先端部５１Ａに取り付けられて地面に対して略平行に延びる照明ヘッド５２とを備え、ヘッド５２から地面に向けて光が照射される。このヘッド５２は、図１５に示すように、正面が開口した箱状のヘッドケース体５３と、このヘッドケース体５３の正面開口を覆う、例えばガラスやプラスティックなどから形成された図示せぬカバー部材とを備えて構成され、上記ヘッドケース体５３の内部空間が複数の仕切り５４により仕切られて、上記ＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂが着脱自在に装着される装着部５５が形成されている。なお、以下の説明では、ヘッドケース体５３（ヘッド５２）の長手方向の中心線を中心線Ｙと表記するとともに、その中点をＸと表記する。また、図示を省略するが、各装着部５５には、ＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂから引き出されたリード線８Ａ、８Ｂが接続されるコネクタなどが配設されている。
【００１９】
さて、上記のような構成の下、ヘッドケース体５３に上記ＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを適宜組み合わせて装着することで、アプローチライト５０の配光を、使用環境やユーザの好みなどに応じて様々に変更することが可能となる。
例えば、ヘッドケース体５３に、広角配光を有するＬＥＤユニット１Ａを１つだけ装着した場合には、図１６（Ａ）に示すように、ヘッド５２の長手方向と略垂直な方向に延びる配光パターンが形成可能となる。したがって、複数本のアプローチライト５０を歩道に沿って立設する場合に、配光パターンが延びる方向を歩道に沿った方向に一致させることで、１つのアプローチライト５０が照射可能な区間が長くなるため、少ない個数のアプローチライト５０により、効率的に歩道を照らすことができる。
【００２０】
また例えば、ヘッドケース体５３に、非対称配光を有するＬＥＤユニット１Ｂを１つだけ装着した場合には、図１６（Ｂ）に示すように、ヘッド５２の中点Ｘからヘッド５２の長手方向に離れた位置を照射する配光パターンが得られるため、アプローチライト５０から遠い箇所を効果的に照らすことが可能となる。
また、ヘッドケース体５３に、狭角配光を有するＬＥＤユニット１を１つだけ装着した場合には、図１６（Ｃ）に示すように、ヘッド５２の直下の狭い範囲だけを効果的に照らすことができる。
【００２１】
さらに、ヘッドケース体５３にＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを複数組み合わせて装着した場合を例示すると、例えば、ヘッドケース体５３に広角配光を有するＬＥＤユニット１Ａを２個以上装着した場合には、図１７（Ａ）に示すように、ヘッド５２の長手方向と略垂直な方向に延びるとともに、当該ヘッド５２の長手方向にも延びた配光パターンを形成可能となり、全体的に広範囲な照射が可能となる。
また例えば、ヘッドケース体５３に、広角配光を有するＬＥＤユニット１Ａと非対称配光を有するＬＥＤユニット１Ｂとをそれぞれ１つだけ装着した場合には、図１７（Ｂ）に示すように、ヘッド５２の長手方向と略垂直な方向に延びる配光パターンと、ヘッド５２の中点Ｘからヘッド５２の長手方向に離れた位置を照射する配光パターンとが合成された配光パターンが得られ、歩道に沿った方向と、歩道の中央よりの方向とを同時に照らすることが可能となる。
【００２２】
また、ヘッドケース体５３に、狭角配光を有するＬＥＤユニット１と、非対称配光を有するＬＥＤユニット１Ｂとをそれぞれ１つだけ装着した場合には、図１７（Ｃ）に示すように、ヘッド５２の直下の狭い範囲を照射する配光パターンと、ヘッド５２の中点Ｘからヘッド５２の長手方向に離れた位置を照射する配光パターンとが合成された配光パターンが得られ、アプローチライト５０の直下から歩道の中央にかけた範囲を効率的に照らすことができる。
【００２３】
また、照明装置としては、上記アプローチライト５０の他にも、上記ＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを用いて、高い位置から道路を照らすポールライトを構成することが可能である。
具体的には、図１８に示すように、ポールライト６０は、地面に立設される高さ約３．５Ｍのポール６１と、このポール６１の先端部６１Ａに取り付けられて、地面に平行に延びる支持柱６２と、この支持柱６２の先端に取り付けられて地面（道路）を照らす主光源６３とを備え、さらに、支持柱６２に取り付けられて直下の地面を照らす第１副灯６４と、ポール６１の途中（例えば高さ２Ｍの箇所）に取り付けられて地面（道路）を斜め方向から照らす第２副灯６５とを備えて構成されている。
【００２４】
上記第１および第２副灯６４、６５は、停電などが発生し主光源６３が消灯した場合に、図示せぬ内蔵電源により電力が供給されて、主光源６３に代わって道路などの地面を照射するものである。第１副灯６４には狭角配光を有するＬＥＤユニット１が１或いは複数設けられ、ポールライト６０の直下を図１９に示すように略円形に照らす配光パターンが形成される。また、第２副灯６５には非対称配光を有するＬＥＤユニット１Ｂが１或いは複数設けられ、ポールライト６０から離れた箇所（道路側など）を図２０に示すような略楕円状に照らす配光パターンが形成される。
これにより、停電などにより主光源６３が消灯した場合でも、第１および第２副灯６４、６５により、ポールライト６０の直下と道路側とが照らされ、道路の安全を図ることができる。また、ＬＥＤユニット１は、一般に、主光源６３よりも消費電力が小さいため、主光源６３の点灯に代えて、第１および第２副灯６４、６５を点灯させることで、ポールライト６０の省電力化が図られる。したがって、例えば深夜などには、主光源６３を消灯し、その代わりに、第１および第２副灯６４、６５を点灯する構成とすることで、ポールライト６０の省電力化を図ることができる。また、第１および第２副灯６４、６５に設けられた複数のＬＥＤユニット１、１Ｂを所定の照度を維持可能な数だけ選択的に点灯し、その他のＬＥＤユニット１、１Ｂを消灯することで、より省電力化を図ることができる。
【００２５】
また、公園などに植えられた樹木などに取り付けられて、当該樹木をライトアップするアッパーライト（投光器）の光源にも上記ＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを適用することができる。
図２１はアッパーライト１００の構成を示す側面図である。この図に示すように、アッパーライト１００は、直径が約２７ｃｍ、厚さが約７ｃｍの円板状のライト本体１１０と、ヒンジ１１１により折り曲げ自在に構成されてライト本体１１０の背面に取り付けられる取付アーム１１２とを備えている。ライト本体１１０の背面には複数の開口スリットが設けられてライト本体１１０内を空冷可能に構成されている。
【００２６】
図２２はライト本体１１０の正面図である。この図に示すように、ライト本体１１０には、狭角配光を有するＬＥＤユニット１が複数個（図示例では２１個）敷き詰められており、これらのＬＥＤユニット１によりアッパーライト１００の光源が構成され、これらのＬＥＤユニット１から光が照射される。
上記のように、これらのＬＥＤユニット１は放熱特性に優れ、さらに、ライト本体１１０内も空冷により冷却されるため、アッパーライト１００が高温に過熱されるのが防止され、樹木、またはその近傍に取り付けられた際の安全性の向上が図られる。
なお、広角配光を有するＬＥＤユニット１Ａまたは非対称配光を有するＬＥＤユニット１Ｂを用いて、或いは、これらのＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを適宜組み合わせて光源を構成しても良い。
【００２７】
このように、本照明装置によれば、放熱特性が優れ、高出力化、高輝度化、長寿命化が可能なＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを光源に用いているため、ＬＥＤ素子を光源に用いた場合であっても、照明装置の明るさを明るくすることができる。
また、様々な配光パターンを有するＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを適宜組み合わせて光源を構成することで、使用目的や使用場所に合わせた配光パターンの光源を容易に構成することが可能となる。
また、本照明装置によれば、光源の光量を、各ＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを適宜増設することで、光源光量を簡単に調整、選択することができる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形可能であることは勿論である。
例えば、照明装置として、アプローチライトおよびポールライトを例示したが、これに限らず、ガードレールなどに設けられる高欄照明装置や、公園などに設置されたベンチの足に設けられて、当該ベンチの足元を照らす照明装置、手すりなどに適宜の間隔で設けられて歩道を照らす照明装置とった各照明装置の光源に、上記ＬＥＤユニット１、１Ａ、１Ｂを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るＬＥＤユニットの構成を示す斜視図である。
【図２】正面板の裏面の構成を示す斜視図である。
【図３】ユニット本体の構成を示す正面図である。
【図４】ユニット本体の構成を示す断面図である。
【図５】狭角配光パターンを示す図である。
【図６】広角配光パターンを有するＬＥＤユニットのユニット本体の構成を示す正面図である。
【図７】同ユニット本体の構成を示す断面図である。
【図８】広角配光パターンを示す図である。
【図９】非対称配光を有するＬＥＤユニットの構成を示す斜視図である。
【図１０】同ＬＥＤユニットの正面板の裏面の構成を示す斜視図である。
【図１１】同ＬＥＤユニットのユニット本体の構成を示す正面図である。
【図１２】同ユニット本体の構成を示す断面図である。
【図１３】非対称配光パターンを示す図である。
【図１４】アプローチライトの構成を示す図である。
【図１５】アプローチライトのヘッドの構成を示す平面図である。
【図１６】アプローチライトの配光パターンを示す図である。
【図１７】アプローチライトの配光パターンを示す図である。
【図１８】ポールライトの構成を示す図である。
【図１９】ポールライトの配光パターンを示す図である。
【図２０】ポールライトの配光パターンを示す図である。
【図２１】アッパーライトの構成を示す側面図である。
【図２２】アッパーライトのライト本体の正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、１Ａ、１ＢＬＥＤユニット
２、２Ａ、２Ｂユニット本体
３正面板
５照射窓
７ＬＥＤ素子
１３、１３Ａ、１３Ｂ反射面
５０アプローチライト（照明装置）
６０ポールライト（照明装置）
１００アッパーライト（照明装置）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を有するユニット本体と、
前記反射面を覆うように前記ユニット本体に取り付けられ、前記反射面にて反射された光を外部に向けて放射するための光照射窓を有する正面板と、
前記正面板の前記反射面との対向面上に設けられ、前記反射面に光を照射するＬＥＤ素子とを備え、
前記ユニット本体および前記正面板がそれぞれ高熱伝導性材料から形成されている
ことを特徴とするＬＥＤユニット。
【請求項２】
前記反射面は金属蒸着により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤユニット。
【請求項３】
前記反射面は、
最大光軸鉛直角が約０度、かつ１／２度照度角が約１５度〜約２０度となるような湾曲面を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤユニット。
【請求項４】
前記反射面は、
最大光軸鉛直角が約１０度〜３０度、かつ１／２度照度角が約５０度〜約７０度となるような湾曲面を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤユニット。
【請求項５】
前記反射面の形状は、
最大光軸鉛直角が約２０度〜約７０度となるような湾曲面を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤユニットを１或いは複数備えたことを特徴とする照明装置。

【図１】