ＬＥＤ照明装置
【課題】ダウンライトとしての使用に応えられる十分な照度と正確な照射方向の設定が可能な低コストで電力消費量の少ないＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するために本発明のＬＥＤ照明装置１は、光源にＬＥＤ素子３を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子３と、該ＬＥＤ素子３の光Ｌの出射方向Ａの前方に配置され、前記ＬＥＤ素子３の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ５と、該凸レンズ５を透過した前記ＬＥＤ素子３からの出射光Ｌを反射させて、所定の照射方向Ｂへ向わせる凹面反射鏡７と、を備えている。
【解決手段】上記課題を解決するために本発明のＬＥＤ照明装置１は、光源にＬＥＤ素子３を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子３と、該ＬＥＤ素子３の光Ｌの出射方向Ａの前方に配置され、前記ＬＥＤ素子３の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ５と、該凸レンズ５を透過した前記ＬＥＤ素子３からの出射光Ｌを反射させて、所定の照射方向Ｂへ向わせる凹面反射鏡７と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源にＬＥＤ（発光ダイオード）素子を使用したダウンライトに好適な電球型のＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置の長寿命化、電力消費量の削減の要請を受けて、電球型の照明装置も従来の白熱電球から光源に蛍光ランプを使用した電球型の蛍光ランプ、光源にＬＥＤ素子を使用した電球型のＬＥＤ照明装置へと変遷し、徐々に電球型のＬＥＤ照明装置が普及を伸ばしている。
従来の電球型のＬＥＤ照明装置は、例えば下記の特許文献１に示すようにＬＥＤ素子から出射される指向性が強く直進性が顕著な光を如何に拡散させて白熱電球のように表面の球殻全体から均一に照射させるかということに主眼が置かれて開発されて来た。
【０００３】
一方、電球型のＬＥＤ照明装置の普及に伴ない、種々の場面で使用できるよう、その場面に合った電球型のＬＥＤ照明装置も開発されている。例えば、下記の特許文献２では高出力タイプの電球型のＬＥＤ照明装置を、そして、下記の特許文献３では前方のみに強い光を照射させるタイプの電球型のＬＥＤ照明装置が開示されている。
そして、これらの特許文献２、３では、ＬＥＤ素子から出射される直進性を有する光の前方にレンズを配置することによって、上記出射光を集光ないし拡散させることによって照度の拡大と照射方向を調節するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９８１５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４２０６０号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１６９８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（１）しかし、ＬＥＤ素子のみによって高い照度を得ようとすれば、使用するＬＥＤ素子の数を増やすか、より高出力タイプのＬＥＤ素子を使用することになりＬＥＤ照明装置の製品コストの増大を招いてしまう。
また、ＬＥＤ素子のみによって照射方向を調節しようとすれば、ＬＥＤ素子の取付け位置や取付け角度を当該ＬＥＤ照明装置の目的に合った位置や角度に個別に調節しなければならず、その組立て作業は極めて煩雑で精度を要求される作業となってしまう。
【０００６】
（２）一方、上記特許文献２、３のようにＬＥＤ素子に別途の部材であるレンズ等を組み合わせれば、より低い製品コストと単純化された組立て作業によって比較的高い照度と、照射方向の調節機能を備えたＬＥＤ照明装置が提供できる可能性が見込まれる。
しかし、上記特許文献２のようにＬＥＤ素子から出射された光の一部をレンズに当てて反射させ、更に球殻内面に当てて拡散するだけでは、ダウンライトとしての使用に応えられるような十分な照度は得られない。
また、上記特許文献３のようにＬＥＤ素子から出射された光を球殻に対して散点状に多数形成した球面形状のレンズ部に単に当てるだけでは正確な照射方向の調節を行うことは不可能である。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題を要約すると、光源にＬＥＤ素子を使用した電球型のＬＥＤ照明装置において、ダウンライトとしての使用に応えられる十分な照度と正確な照射方向の設定とが可能な低コストで電力消費量の少ないＬＥＤ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載のＬＥＤ照明装置は、光源にＬＥＤ素子（３）を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子（３）と、前記ＬＥＤ素子（３）の光（Ｌ）の出射方向（Ａ）の前方に配置され、前記ＬＥＤ素子（３）の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ（５）と、前記凸レンズ（５）を透過した前記ＬＥＤ素子（３）からの出射光（Ｌ）を反射させて、所定の照射方向（Ｂ）へ向わせる凹面反射鏡（７）とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記凹面反射鏡（７）で反射された光（Ｌ）を、略平行光とすることが可能である。
【００１０】
また、本発明の請求項３記載のＬＥＤ照明装置は、光源にＬＥＤ素子（３）を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子（３）と、該ＬＥＤ素子（３）の光（Ｌ）の出射方向（Ａ）の前方に配置され、該ＬＥＤ素子（３）の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ（５）とを備えた複数のＬＥＤパッケージ（９）と、前記ＬＥＤパッケージ（９）からの出射光（Ｌ）を反射させて、所定の照射方向（Ｂ）へ向わせる凹面反射鏡（７）とを具備していることを特徴とする。
【００１１】
また、前記複数のＬＥＤパッケージ（９）を、前記照射方向（Ｂ）と交差する平面上の周方向に対して略等分位置に配置し、且つ各ＬＥＤパッケージ（９）から出射方向（Ａ）に向けて出射された光（Ｌ）を、一旦集束点（Ｆ）で集束した後に最外側の光が前記凹面反射鏡（７）の軸方向（Ｃ）に対して所定の反射角度（α１）で前記凹面反射鏡（７）に反射して、前記照射方向（Ｂ）に向って進行するように構成することが可能である。
【００１２】
また、前記凹面反射鏡（７）で反射された光（Ｌ）を、略平行光とすることが可能である。
また、前記反射角度（α１）を、３°から８°、好ましくは例えば５．５°の範囲内で設定することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＬＥＤ照明装置によれば、次に示す効果がある。
（１）先ず、ＬＥＤ素子の光の出射方向の前方に凸レンズを配置したことによって、ＬＥＤ素子の出射光は一旦集束点（Ｆ）を通過して拡散するので全体として拡散性が抑えられて、より直進性を増した状態で出射されるようになる。そして、この際の出射光の光の強さは凸レンズの凸レンズ効果によって約３倍の高い照度が得られるようになる。
更に、上記照度を増した出射光は、凹面反射鏡に反射するレフレクション効果によって上記出射光の光の強さは倍になり、より高い照度の出射光となって所定の照射方向に向けて照射、進行するようになる。
【００１４】
（２）また、上記凹面反射鏡で反射された光を略平行光とした場合には、ダウンライトとしての使用に好適な十分な照度と、出射光の直進性とを有する低コストで簡単な構造の電球型のＬＥＤ照明装置を提供することが可能になる。
【００１５】
（３）また、ＬＥＤ素子の光の出射方向の前方に凸レンズを配置した複数のＬＥＤパッケージを使用することによって、各ＬＥＤパッケージから出射される光の強さが凸レンズの凸レンズ効果によって約３倍になり、更に同様のＬＥＤパッケージが複数個組み合わされることによってＬＥＤパッケージの数だけ更に出射光の光の強さが増強された、より高い照度が得られるようになる。
更に、上記照度が増強された出射光は、凹面反射鏡に反射するレフレクション効果によって上記出射光の光の強さは倍になり、より一層高い照度の出射光となって所定の照射方向に向けて照射、進行するようになる。
【００１６】
（４）また、上記複数のＬＥＤパッケージが前記照射方向と交差する平面上の周方向に対して略等分位置に配置された場合には、各ＬＥＤパッケージから出射される出射光の上記周方向でのバラ付きが防止されて、周方向に均一な明るさのＬＥＤ照明装置が提供できるようになり、上記凹面反射鏡のレフレクション効果が最大限に活かされるようになる。
また、各ＬＥＤパッケージから出射される光を、上記凹面反射鏡の軸方向に対して所定の反射角度で反射するように構成した場合には、当該反射角度を調節することによってＬＥＤ照明装置の照射方向を適宜、切り替えることが可能になる。
【００１７】
（５）また、上記凹面反射鏡で反射された光を略平行光とした場合には、ダウンライトとしての使用に最適なより十分な照度と正確な照射方向に設定された低コストでＬＥＤ素子の効率的な使用が可能で消費電力量の少ないＬＥＤ照明装置を提供することが可能になる。
【００１８】
（６）また、上記反射角度を３°から８°の範囲内で設定した場合には、上記凹面反射鏡で反射されて進行する出射光の拡散が抑えられ、損失の少ないより効率的な出射光の反射状態と高い照度とが得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ＬＥＤ照明装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す図で、ＬＥＤ照明装置を示す側断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図で、ＬＥＤ照明装置を示す側断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、ＬＥＤ照明装置を示す平断面図である。
【図５】本発明の効果を試すために行った照度試験の結果を示す図で、消費電力５Ｗの本発明品と消費電力６０Ｗの白熱電球の照度を２種類の照度計で計測した比較試験の結果を図表化して示す説明図である。
【図６】本発明の効果を試すために行った照度試験の結果を示す図で、消費電力３Ｗの本発明品と消費電力４０Ｗの白熱電球の照度を２種類の照度計で計測した比較試験の結果を図表化して示す説明図である。
【図７】本発明の効果を試すために行った照度試験の結果を示す図で、消費電力２Ｗの本発明品の照度を２種類の照度計で計測した試験結果を図表化して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るＬＥＤ照明装置を図１及び図２に示す（１）第１の実施の形態と、図３及び図４に示す（２）第２の実施の形態とに分けて具体的に説明する。
（１）第１の実施の形態（図１及び図２参照）
第１の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ａは、光源にＬＥＤ素子３を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子３と、凸レンズ５と、凹面反射鏡７とを備えることによって基本的に構成され、更に上記ＬＥＤ素子３を動作させるための電圧を得る図示しない口金や配線、ＬＥＤ素子３を動作させるのに必要な電流に変換するための電子回路等が組み込まれた図示しない電子基板等を有するハウジング１５とを備えることによって構成されている。
【００２１】
本発明で使用されるＬＥＤ素子３は、消費電力が一例として５Ｗ、３Ｗ、２Ｗの小電力タイプのＬＥＤ素子３であり、電球型のＬＥＤ照明装置に通常使用されているＬＥＤ素子が通常１０Ｗであるから、極めて電力消費量の少ない小電力タイプのＬＥＤ素子３となっている。
そして、本発明では上記電力消費量の少ない小電力タイプのＬＥＤ素子３を使用しながらも、以下に説明する凸レンズ５と凹面反射鏡７とを組み合わせることによって、従来の白熱電球に匹敵する明るさを得ている。
【００２２】
凸レンズ５は、上記ＬＥＤ素子３の光（以下、「出射光」ともいう）Ｌの出射方向Ａの前方に配置される上記ＬＥＤ素子３の前面の保護カバーとしての機能を備える部材である。
該凸レンズ５は、表面が滑らかに鏡面仕上げされた合成樹脂製の光透過透明材料によって一例として構成されており、該凸レンズ５の有する凸レンズ効果によって上記ＬＥＤ素子３から出射される光Ｌの拡散を抑え、該光Ｌを一旦集束点Ｆ（図２参照）において集束させて後拡散させることにより全体として増強させて光Ｌの照度を約３倍に高めている。
【００２３】
凹面反射鏡７は、前記凸レンズ５を透過した前記ＬＥＤ素子３からの出射光Ｌを反射させて、所定の照射方向Ｂへ向わせる役割を有する一例として球面状に湾曲した板状の部材である。
該凹面反射鏡７は、上記凸レンズ５を透過した光Ｌを受ける内面側に凹面鏡として機能する鏡体１１を設け、該鏡体１１の外面側に一例としてステンレス製のセード１３を配設することによって構成されている。
【００２４】
また、該凹面反射鏡７の有するレフレクション効果によって、上記増強された出射光Ｌの光の強さが更に大きくなって、光Ｌの照度は、当該凹面反射鏡７に到達する前の約２倍になる。
また、本実施の形態では、上記凹面反射鏡７で反射した光Ｌは、略平行光となって照射方向Ｂに向うように構成されている。
【００２５】
そして、このようにして構成される本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ａによれば、ダウンライトとしての使用に好適な十分な照度と、出射光Ｌの直進性とを有する低コストで簡単な構造の電球型のＬＥＤ照明装置を得ることができる。
また、使用しているＬＥＤ素子３の電力消費量が少なくて済むから電気代も安上がりでＬＥＤ照明装置１Ａの寿命を大幅に延ばすことが可能になる。
【００２６】
（２）第２の実施の形態（図３及び図４参照）
第２の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ｂは、光源にＬＥＤ素子３を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子３と凸レンズ５とを備えた一例として８個のＬＥＤパッケージ９と、凹面反射鏡７とを具備することによって基本的に構成されている。
そして、本実施の形態で使用されるＬＥＤ素子３は、前記第１の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ａと同様、一例として消費電力が５Ｗ、３Ｗ、２Ｗの小電力タイプのＬＥＤ素子３である。
【００２７】
また、本実施の形態で使用される凸レンズ５は、前記第１の実施の形態で使用したのと同じ凸レンズ５であり、上記ＬＥＤ素子３から出射される光Ｌの強さを増強させる目的で使用されている。
そして、上記ＬＥＤ素子３と凸レンズ５とを１個ずつ備え、更に前記第１の実施の形態で使用したのと同じハウジング１５とを備えたものをパッケージ化したものがＬＥＤパッケージ９であり、本実施の形態では、最終的な光Ｌの照射方向Ｂと交差する平面上の周方向に対して、図４に示すように一例として４５°間隔で８つのＬＥＤパッケージ９が等分位置に配置されている。
【００２８】
また、上記各ＬＥＤパッケージ９から照射方向Ａに向けて出射された光Ｌは、上記第１の実施の形態と同様の凹面反射鏡７に到達してレフレクション効果を得るように構成されており、上記凹面反射鏡７の軸方向Ｃに対して所定の反射角度α２で上記凹面反射鏡７の内面の鏡体１１に反射して、上記照射方向Ｂに向って進行するように構成されている。
また、上記反射角度α２は効率の良いレフレクション効果を得るために７０°から８０°の範囲内で設定されている。また、上記凹面反射鏡７で反射した光Ｌは、前記第１の実施の形態と同様、略平行光となって照射方向Ｂに向かうように構成されている。
【００２９】
そして、このようにして構成される本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ｂによれば、ダウンライトとしての使用に最適なより十分な照度と正確な照射方向Ｂの調節機能を備えた低コストでＬＥＤ素子３の効率的な使用が可能な電力消費量の少ないＬＥＤ照明装置１Ｂを得ることが可能になる。
また、上記ＬＥＤパッケージ９の周方向での等分配置により、各ＬＥＤパッケージ９から出射される出射光Ｌの周方向でのバラ付きが防止されて、周方向の明るさが均一になり、上記凹面反射鏡７のレフレクション効果が最大限に活かされるようになる。
【００３０】
次に、このようにして構成される本発明のＬＥＤ照明装置１の効果を試すために行った比較試験１乃至３の内容と結果について説明する。
（Ａ）比較試験１（図５参照）
この比較試験では消費電力５Ｗの本発明品である白色のＬＥＤ照明装置１と、消費電力６０Ｗの電球色の白熱電球の照度試験を実施した。
また、試験の条件として床面から３ｍの高さに上記本発明品と白熱電球を設置し、これらの直下の照度を「株式会社セコニック」製造の型式ｉ−３４６という照度計１と、「共立電気計器株式会社」製造の型式５２０２という照度計２の２種類の照度計を使用して計測した。
【００３１】
比較試験１の結果は、図５に示す通りであり、照度計１、２とも白熱電球の方が高い照度を計測した。しかし、白熱電球の場合の光は拡散光になるため、ダウンライトとして使用した場合の下方に向けての照度はこれよりかなり低くなる。
従って、ダウンライトとして使用する場合の照度としては、本発明品でも十分な値が得られることが分かった。また、図５中の計測結果から算出した単位消費電力当たりの照度は、本発明品の場合が約２．５ｌＸ／Ｗであるのに対して白熱電球の場合が約０．３４乃至０．３６ｌＸ／Ｗと、本発明品の方が白熱電球よりも約７倍大きく、少ない電力消費量で高い照度が得られる本発明品の特長が裏付けられた。
【００３２】
（Ｂ）比較試験２（図６参照）
この比較試験では、消費電力３Ｗの本発明品である電球色のＬＥＤ照明装置１と、消費電力４０Ｗの電球色の白熱電球の照度試験を実施した。また、試験の条件は、上記比較試験１と同じである。
比較試験２の結果は図６に示す通りであり、上記被各試験１と同様の試験結果が得られた。また、図６中の計測結果から算出した単位消費電力当たりの照度は、本発明品の場合が約３．１８乃至２．７ｌＸ／Ｗであるのに対して白熱電球の場合が約０．３１乃至０．２８ｌＸ／Ｗと、本発明品の方が白熱電球よりも約１０倍大きく、比較試験１と同様、少ない電力消費量で高い照度が得られる本発明品の特長が裏付けられた。
【００３３】
（Ｃ）比較試験３（図７参照）
この比較試験では、消費電力２Ｗの本発明品である電球色のＬＥＤ照明装置１の照度試験を上記比較試験１、２と同じ条件で実施した。
比較試験３の結果は図７に示す通りであり、上記比較試験２で計測した消費電力３Ｗの本発明品の場合よりも照度は低くなるが、使用条件によってはダウンライトとして使用可能な照度が得られた。また図７中の計測結果から算出した単位消費電力当たりの照度は、約２．３乃至１．９５ｌＸ／Ｗであり、上記比較試験２で計測した４０Ｗの白熱電球よりも約７倍大きな値が得られ、比較試験１、２と同様、少ない電力消費量で高い照度が得られる本発明品の特長が裏付けられた。
【００３４】
以上が本発明の基本的な実施の形態であるが、本発明のＬＥＤ照明装置１は、前述した二つの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的構成の変更や省略、あるいは当業者において周知、慣用の技術を追加することが可能である。
例えば、本発明のＬＥＤ照明装置１から照射される光Ｌの照射方向Ｂを調節したい場合には、ＬＥＤ素子３から出射される出射光Ｌの光軸の角度や凹面反射鏡７の取付け角度を適宜可変することで調節することが可能である。そして、このような光Ｌの照射方向Ｂの調節機能を備えたＬＥＤ照明装置１は、ダウンライトに限らずスポットライトとしての使用にも対応できるようになる。
【００３５】
また、上記ＬＥＤ素子３と凸レンズ５とを備えたＬＥＤパッケージ９を複数配設する場合のＬＥＤパッケージ９の数は、前記第２の実施の形態で採用した８個に限らず、更に増やしたり、少なくすることが可能である。また、これらのＬＥＤパッケージ９の配設態様も前記第２の実施の形態のように一つの円周上に等分配置する構成の他、同心円上の複数の円周上に等分配置した構成やマトリックス状に整列配置した構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ダウンライトに対応した電球型のＬＥＤ照明装置の製造、使用分野等で利用でき、特に十分な照度が得られ、低コストで電力消費量を低く抑えられるＬＥＤ照明装置を得たい場合に利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００３７】
１ ＬＥＤ照明装置
３ ＬＥＤ素子
５ 凸レンズ
７ 凹面反射鏡
９ ＬＥＤパッケージ
１１ 鏡体
１３ セード
１５ ハウジング
Ｌ 出射光（光）
Ａ 出射方向
Ｂ 照射方向
Ｃ 軸方向
Ｆ 集束点
α１、α２ 反射角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源にＬＥＤ（発光ダイオード）素子を使用したダウンライトに好適な電球型のＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置の長寿命化、電力消費量の削減の要請を受けて、電球型の照明装置も従来の白熱電球から光源に蛍光ランプを使用した電球型の蛍光ランプ、光源にＬＥＤ素子を使用した電球型のＬＥＤ照明装置へと変遷し、徐々に電球型のＬＥＤ照明装置が普及を伸ばしている。
従来の電球型のＬＥＤ照明装置は、例えば下記の特許文献１に示すようにＬＥＤ素子から出射される指向性が強く直進性が顕著な光を如何に拡散させて白熱電球のように表面の球殻全体から均一に照射させるかということに主眼が置かれて開発されて来た。
【０００３】
一方、電球型のＬＥＤ照明装置の普及に伴ない、種々の場面で使用できるよう、その場面に合った電球型のＬＥＤ照明装置も開発されている。例えば、下記の特許文献２では高出力タイプの電球型のＬＥＤ照明装置を、そして、下記の特許文献３では前方のみに強い光を照射させるタイプの電球型のＬＥＤ照明装置が開示されている。
そして、これらの特許文献２、３では、ＬＥＤ素子から出射される直進性を有する光の前方にレンズを配置することによって、上記出射光を集光ないし拡散させることによって照度の拡大と照射方向を調節するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９８１５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４２０６０号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１６９８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（１）しかし、ＬＥＤ素子のみによって高い照度を得ようとすれば、使用するＬＥＤ素子の数を増やすか、より高出力タイプのＬＥＤ素子を使用することになりＬＥＤ照明装置の製品コストの増大を招いてしまう。
また、ＬＥＤ素子のみによって照射方向を調節しようとすれば、ＬＥＤ素子の取付け位置や取付け角度を当該ＬＥＤ照明装置の目的に合った位置や角度に個別に調節しなければならず、その組立て作業は極めて煩雑で精度を要求される作業となってしまう。
【０００６】
（２）一方、上記特許文献２、３のようにＬＥＤ素子に別途の部材であるレンズ等を組み合わせれば、より低い製品コストと単純化された組立て作業によって比較的高い照度と、照射方向の調節機能を備えたＬＥＤ照明装置が提供できる可能性が見込まれる。
しかし、上記特許文献２のようにＬＥＤ素子から出射された光の一部をレンズに当てて反射させ、更に球殻内面に当てて拡散するだけでは、ダウンライトとしての使用に応えられるような十分な照度は得られない。
また、上記特許文献３のようにＬＥＤ素子から出射された光を球殻に対して散点状に多数形成した球面形状のレンズ部に単に当てるだけでは正確な照射方向の調節を行うことは不可能である。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題を要約すると、光源にＬＥＤ素子を使用した電球型のＬＥＤ照明装置において、ダウンライトとしての使用に応えられる十分な照度と正確な照射方向の設定とが可能な低コストで電力消費量の少ないＬＥＤ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載のＬＥＤ照明装置は、光源にＬＥＤ素子（３）を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子（３）と、前記ＬＥＤ素子（３）の光（Ｌ）の出射方向（Ａ）の前方に配置され、前記ＬＥＤ素子（３）の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ（５）と、前記凸レンズ（５）を透過した前記ＬＥＤ素子（３）からの出射光（Ｌ）を反射させて、所定の照射方向（Ｂ）へ向わせる凹面反射鏡（７）とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記凹面反射鏡（７）で反射された光（Ｌ）を、略平行光とすることが可能である。
【００１０】
また、本発明の請求項３記載のＬＥＤ照明装置は、光源にＬＥＤ素子（３）を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子（３）と、該ＬＥＤ素子（３）の光（Ｌ）の出射方向（Ａ）の前方に配置され、該ＬＥＤ素子（３）の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ（５）とを備えた複数のＬＥＤパッケージ（９）と、前記ＬＥＤパッケージ（９）からの出射光（Ｌ）を反射させて、所定の照射方向（Ｂ）へ向わせる凹面反射鏡（７）とを具備していることを特徴とする。
【００１１】
また、前記複数のＬＥＤパッケージ（９）を、前記照射方向（Ｂ）と交差する平面上の周方向に対して略等分位置に配置し、且つ各ＬＥＤパッケージ（９）から出射方向（Ａ）に向けて出射された光（Ｌ）を、一旦集束点（Ｆ）で集束した後に最外側の光が前記凹面反射鏡（７）の軸方向（Ｃ）に対して所定の反射角度（α１）で前記凹面反射鏡（７）に反射して、前記照射方向（Ｂ）に向って進行するように構成することが可能である。
【００１２】
また、前記凹面反射鏡（７）で反射された光（Ｌ）を、略平行光とすることが可能である。
また、前記反射角度（α１）を、３°から８°、好ましくは例えば５．５°の範囲内で設定することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＬＥＤ照明装置によれば、次に示す効果がある。
（１）先ず、ＬＥＤ素子の光の出射方向の前方に凸レンズを配置したことによって、ＬＥＤ素子の出射光は一旦集束点（Ｆ）を通過して拡散するので全体として拡散性が抑えられて、より直進性を増した状態で出射されるようになる。そして、この際の出射光の光の強さは凸レンズの凸レンズ効果によって約３倍の高い照度が得られるようになる。
更に、上記照度を増した出射光は、凹面反射鏡に反射するレフレクション効果によって上記出射光の光の強さは倍になり、より高い照度の出射光となって所定の照射方向に向けて照射、進行するようになる。
【００１４】
（２）また、上記凹面反射鏡で反射された光を略平行光とした場合には、ダウンライトとしての使用に好適な十分な照度と、出射光の直進性とを有する低コストで簡単な構造の電球型のＬＥＤ照明装置を提供することが可能になる。
【００１５】
（３）また、ＬＥＤ素子の光の出射方向の前方に凸レンズを配置した複数のＬＥＤパッケージを使用することによって、各ＬＥＤパッケージから出射される光の強さが凸レンズの凸レンズ効果によって約３倍になり、更に同様のＬＥＤパッケージが複数個組み合わされることによってＬＥＤパッケージの数だけ更に出射光の光の強さが増強された、より高い照度が得られるようになる。
更に、上記照度が増強された出射光は、凹面反射鏡に反射するレフレクション効果によって上記出射光の光の強さは倍になり、より一層高い照度の出射光となって所定の照射方向に向けて照射、進行するようになる。
【００１６】
（４）また、上記複数のＬＥＤパッケージが前記照射方向と交差する平面上の周方向に対して略等分位置に配置された場合には、各ＬＥＤパッケージから出射される出射光の上記周方向でのバラ付きが防止されて、周方向に均一な明るさのＬＥＤ照明装置が提供できるようになり、上記凹面反射鏡のレフレクション効果が最大限に活かされるようになる。
また、各ＬＥＤパッケージから出射される光を、上記凹面反射鏡の軸方向に対して所定の反射角度で反射するように構成した場合には、当該反射角度を調節することによってＬＥＤ照明装置の照射方向を適宜、切り替えることが可能になる。
【００１７】
（５）また、上記凹面反射鏡で反射された光を略平行光とした場合には、ダウンライトとしての使用に最適なより十分な照度と正確な照射方向に設定された低コストでＬＥＤ素子の効率的な使用が可能で消費電力量の少ないＬＥＤ照明装置を提供することが可能になる。
【００１８】
（６）また、上記反射角度を３°から８°の範囲内で設定した場合には、上記凹面反射鏡で反射されて進行する出射光の拡散が抑えられ、損失の少ないより効率的な出射光の反射状態と高い照度とが得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ＬＥＤ照明装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す図で、ＬＥＤ照明装置を示す側断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図で、ＬＥＤ照明装置を示す側断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、ＬＥＤ照明装置を示す平断面図である。
【図５】本発明の効果を試すために行った照度試験の結果を示す図で、消費電力５Ｗの本発明品と消費電力６０Ｗの白熱電球の照度を２種類の照度計で計測した比較試験の結果を図表化して示す説明図である。
【図６】本発明の効果を試すために行った照度試験の結果を示す図で、消費電力３Ｗの本発明品と消費電力４０Ｗの白熱電球の照度を２種類の照度計で計測した比較試験の結果を図表化して示す説明図である。
【図７】本発明の効果を試すために行った照度試験の結果を示す図で、消費電力２Ｗの本発明品の照度を２種類の照度計で計測した試験結果を図表化して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るＬＥＤ照明装置を図１及び図２に示す（１）第１の実施の形態と、図３及び図４に示す（２）第２の実施の形態とに分けて具体的に説明する。
（１）第１の実施の形態（図１及び図２参照）
第１の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ａは、光源にＬＥＤ素子３を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子３と、凸レンズ５と、凹面反射鏡７とを備えることによって基本的に構成され、更に上記ＬＥＤ素子３を動作させるための電圧を得る図示しない口金や配線、ＬＥＤ素子３を動作させるのに必要な電流に変換するための電子回路等が組み込まれた図示しない電子基板等を有するハウジング１５とを備えることによって構成されている。
【００２１】
本発明で使用されるＬＥＤ素子３は、消費電力が一例として５Ｗ、３Ｗ、２Ｗの小電力タイプのＬＥＤ素子３であり、電球型のＬＥＤ照明装置に通常使用されているＬＥＤ素子が通常１０Ｗであるから、極めて電力消費量の少ない小電力タイプのＬＥＤ素子３となっている。
そして、本発明では上記電力消費量の少ない小電力タイプのＬＥＤ素子３を使用しながらも、以下に説明する凸レンズ５と凹面反射鏡７とを組み合わせることによって、従来の白熱電球に匹敵する明るさを得ている。
【００２２】
凸レンズ５は、上記ＬＥＤ素子３の光（以下、「出射光」ともいう）Ｌの出射方向Ａの前方に配置される上記ＬＥＤ素子３の前面の保護カバーとしての機能を備える部材である。
該凸レンズ５は、表面が滑らかに鏡面仕上げされた合成樹脂製の光透過透明材料によって一例として構成されており、該凸レンズ５の有する凸レンズ効果によって上記ＬＥＤ素子３から出射される光Ｌの拡散を抑え、該光Ｌを一旦集束点Ｆ（図２参照）において集束させて後拡散させることにより全体として増強させて光Ｌの照度を約３倍に高めている。
【００２３】
凹面反射鏡７は、前記凸レンズ５を透過した前記ＬＥＤ素子３からの出射光Ｌを反射させて、所定の照射方向Ｂへ向わせる役割を有する一例として球面状に湾曲した板状の部材である。
該凹面反射鏡７は、上記凸レンズ５を透過した光Ｌを受ける内面側に凹面鏡として機能する鏡体１１を設け、該鏡体１１の外面側に一例としてステンレス製のセード１３を配設することによって構成されている。
【００２４】
また、該凹面反射鏡７の有するレフレクション効果によって、上記増強された出射光Ｌの光の強さが更に大きくなって、光Ｌの照度は、当該凹面反射鏡７に到達する前の約２倍になる。
また、本実施の形態では、上記凹面反射鏡７で反射した光Ｌは、略平行光となって照射方向Ｂに向うように構成されている。
【００２５】
そして、このようにして構成される本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ａによれば、ダウンライトとしての使用に好適な十分な照度と、出射光Ｌの直進性とを有する低コストで簡単な構造の電球型のＬＥＤ照明装置を得ることができる。
また、使用しているＬＥＤ素子３の電力消費量が少なくて済むから電気代も安上がりでＬＥＤ照明装置１Ａの寿命を大幅に延ばすことが可能になる。
【００２６】
（２）第２の実施の形態（図３及び図４参照）
第２の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ｂは、光源にＬＥＤ素子３を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、ＬＥＤ素子３と凸レンズ５とを備えた一例として８個のＬＥＤパッケージ９と、凹面反射鏡７とを具備することによって基本的に構成されている。
そして、本実施の形態で使用されるＬＥＤ素子３は、前記第１の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ａと同様、一例として消費電力が５Ｗ、３Ｗ、２Ｗの小電力タイプのＬＥＤ素子３である。
【００２７】
また、本実施の形態で使用される凸レンズ５は、前記第１の実施の形態で使用したのと同じ凸レンズ５であり、上記ＬＥＤ素子３から出射される光Ｌの強さを増強させる目的で使用されている。
そして、上記ＬＥＤ素子３と凸レンズ５とを１個ずつ備え、更に前記第１の実施の形態で使用したのと同じハウジング１５とを備えたものをパッケージ化したものがＬＥＤパッケージ９であり、本実施の形態では、最終的な光Ｌの照射方向Ｂと交差する平面上の周方向に対して、図４に示すように一例として４５°間隔で８つのＬＥＤパッケージ９が等分位置に配置されている。
【００２８】
また、上記各ＬＥＤパッケージ９から照射方向Ａに向けて出射された光Ｌは、上記第１の実施の形態と同様の凹面反射鏡７に到達してレフレクション効果を得るように構成されており、上記凹面反射鏡７の軸方向Ｃに対して所定の反射角度α２で上記凹面反射鏡７の内面の鏡体１１に反射して、上記照射方向Ｂに向って進行するように構成されている。
また、上記反射角度α２は効率の良いレフレクション効果を得るために７０°から８０°の範囲内で設定されている。また、上記凹面反射鏡７で反射した光Ｌは、前記第１の実施の形態と同様、略平行光となって照射方向Ｂに向かうように構成されている。
【００２９】
そして、このようにして構成される本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１Ｂによれば、ダウンライトとしての使用に最適なより十分な照度と正確な照射方向Ｂの調節機能を備えた低コストでＬＥＤ素子３の効率的な使用が可能な電力消費量の少ないＬＥＤ照明装置１Ｂを得ることが可能になる。
また、上記ＬＥＤパッケージ９の周方向での等分配置により、各ＬＥＤパッケージ９から出射される出射光Ｌの周方向でのバラ付きが防止されて、周方向の明るさが均一になり、上記凹面反射鏡７のレフレクション効果が最大限に活かされるようになる。
【００３０】
次に、このようにして構成される本発明のＬＥＤ照明装置１の効果を試すために行った比較試験１乃至３の内容と結果について説明する。
（Ａ）比較試験１（図５参照）
この比較試験では消費電力５Ｗの本発明品である白色のＬＥＤ照明装置１と、消費電力６０Ｗの電球色の白熱電球の照度試験を実施した。
また、試験の条件として床面から３ｍの高さに上記本発明品と白熱電球を設置し、これらの直下の照度を「株式会社セコニック」製造の型式ｉ−３４６という照度計１と、「共立電気計器株式会社」製造の型式５２０２という照度計２の２種類の照度計を使用して計測した。
【００３１】
比較試験１の結果は、図５に示す通りであり、照度計１、２とも白熱電球の方が高い照度を計測した。しかし、白熱電球の場合の光は拡散光になるため、ダウンライトとして使用した場合の下方に向けての照度はこれよりかなり低くなる。
従って、ダウンライトとして使用する場合の照度としては、本発明品でも十分な値が得られることが分かった。また、図５中の計測結果から算出した単位消費電力当たりの照度は、本発明品の場合が約２．５ｌＸ／Ｗであるのに対して白熱電球の場合が約０．３４乃至０．３６ｌＸ／Ｗと、本発明品の方が白熱電球よりも約７倍大きく、少ない電力消費量で高い照度が得られる本発明品の特長が裏付けられた。
【００３２】
（Ｂ）比較試験２（図６参照）
この比較試験では、消費電力３Ｗの本発明品である電球色のＬＥＤ照明装置１と、消費電力４０Ｗの電球色の白熱電球の照度試験を実施した。また、試験の条件は、上記比較試験１と同じである。
比較試験２の結果は図６に示す通りであり、上記被各試験１と同様の試験結果が得られた。また、図６中の計測結果から算出した単位消費電力当たりの照度は、本発明品の場合が約３．１８乃至２．７ｌＸ／Ｗであるのに対して白熱電球の場合が約０．３１乃至０．２８ｌＸ／Ｗと、本発明品の方が白熱電球よりも約１０倍大きく、比較試験１と同様、少ない電力消費量で高い照度が得られる本発明品の特長が裏付けられた。
【００３３】
（Ｃ）比較試験３（図７参照）
この比較試験では、消費電力２Ｗの本発明品である電球色のＬＥＤ照明装置１の照度試験を上記比較試験１、２と同じ条件で実施した。
比較試験３の結果は図７に示す通りであり、上記比較試験２で計測した消費電力３Ｗの本発明品の場合よりも照度は低くなるが、使用条件によってはダウンライトとして使用可能な照度が得られた。また図７中の計測結果から算出した単位消費電力当たりの照度は、約２．３乃至１．９５ｌＸ／Ｗであり、上記比較試験２で計測した４０Ｗの白熱電球よりも約７倍大きな値が得られ、比較試験１、２と同様、少ない電力消費量で高い照度が得られる本発明品の特長が裏付けられた。
【００３４】
以上が本発明の基本的な実施の形態であるが、本発明のＬＥＤ照明装置１は、前述した二つの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的構成の変更や省略、あるいは当業者において周知、慣用の技術を追加することが可能である。
例えば、本発明のＬＥＤ照明装置１から照射される光Ｌの照射方向Ｂを調節したい場合には、ＬＥＤ素子３から出射される出射光Ｌの光軸の角度や凹面反射鏡７の取付け角度を適宜可変することで調節することが可能である。そして、このような光Ｌの照射方向Ｂの調節機能を備えたＬＥＤ照明装置１は、ダウンライトに限らずスポットライトとしての使用にも対応できるようになる。
【００３５】
また、上記ＬＥＤ素子３と凸レンズ５とを備えたＬＥＤパッケージ９を複数配設する場合のＬＥＤパッケージ９の数は、前記第２の実施の形態で採用した８個に限らず、更に増やしたり、少なくすることが可能である。また、これらのＬＥＤパッケージ９の配設態様も前記第２の実施の形態のように一つの円周上に等分配置する構成の他、同心円上の複数の円周上に等分配置した構成やマトリックス状に整列配置した構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ダウンライトに対応した電球型のＬＥＤ照明装置の製造、使用分野等で利用でき、特に十分な照度が得られ、低コストで電力消費量を低く抑えられるＬＥＤ照明装置を得たい場合に利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００３７】
１ ＬＥＤ照明装置
３ ＬＥＤ素子
５ 凸レンズ
７ 凹面反射鏡
９ ＬＥＤパッケージ
１１ 鏡体
１３ セード
１５ ハウジング
Ｌ 出射光（光）
Ａ 出射方向
Ｂ 照射方向
Ｃ 軸方向
Ｆ 集束点
α１、α２ 反射角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源にＬＥＤ素子（３）を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、
ＬＥＤ素子（３）と、
前記ＬＥＤ素子（３）の光（Ｌ）の出射方向（Ａ）の前方に配置され、前記ＬＥＤ素子（３）の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ（５）と、
前記凸レンズ（５）を透過した前記ＬＥＤ素子（３）からの出射光（Ｌ）を反射させて、所定の照射方向（Ｂ）へ向わせる凹面反射鏡（７）とを備えていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、
前記凹面反射鏡（７）で反射された光（Ｌ）は、略平行光であることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
光源にＬＥＤ素子（３）を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、
ＬＥＤ素子（３）と、該ＬＥＤ素子（３）の光（Ｌ）の出射方向（Ａ）の前方に配置され、該ＬＥＤ素子（３）の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ（５）とを備えた複数のＬＥＤパッケージ（９）と、
前記ＬＥＤパッケージ（９）からの出射光（Ｌ）を反射させて、所定の照射方向（Ｂ）へ向わせる凹面反射鏡（７）とを具備していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＬＥＤ照明装置において、
前記複数のＬＥＤパッケージ（９）は、前記照射方向（Ｂ）と交差する平面上の周方向に対して略等分位置に配置され、且つ各ＬＥＤパッケージ（９）から出射方向（Ａ）に向けて出射された光（Ｌ）は、前記凹面反射鏡（７）の軸方向（Ｃ）に対して所定の反射角度（α１）で前記凹面反射鏡（７）に反射して、前記照射方向（Ｂ）に向って進行するように構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＬＥＤ照明装置において、
前記凹面反射鏡（７）で反射された光（Ｌ）は、略平行光であることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のＬＥＤ照明装置において、
前記反射角度（α１）は、３°から８°の範囲内で設定されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１】
光源にＬＥＤ素子（３）を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、
ＬＥＤ素子（３）と、
前記ＬＥＤ素子（３）の光（Ｌ）の出射方向（Ａ）の前方に配置され、前記ＬＥＤ素子（３）の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ（５）と、
前記凸レンズ（５）を透過した前記ＬＥＤ素子（３）からの出射光（Ｌ）を反射させて、所定の照射方向（Ｂ）へ向わせる凹面反射鏡（７）とを備えていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、
前記凹面反射鏡（７）で反射された光（Ｌ）は、略平行光であることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
光源にＬＥＤ素子（３）を使用した電球型のＬＥＤ照明装置であって、
ＬＥＤ素子（３）と、該ＬＥＤ素子（３）の光（Ｌ）の出射方向（Ａ）の前方に配置され、該ＬＥＤ素子（３）の前面の保護用且つ光透過透明材料として使用される凸レンズ（５）とを備えた複数のＬＥＤパッケージ（９）と、
前記ＬＥＤパッケージ（９）からの出射光（Ｌ）を反射させて、所定の照射方向（Ｂ）へ向わせる凹面反射鏡（７）とを具備していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＬＥＤ照明装置において、
前記複数のＬＥＤパッケージ（９）は、前記照射方向（Ｂ）と交差する平面上の周方向に対して略等分位置に配置され、且つ各ＬＥＤパッケージ（９）から出射方向（Ａ）に向けて出射された光（Ｌ）は、前記凹面反射鏡（７）の軸方向（Ｃ）に対して所定の反射角度（α１）で前記凹面反射鏡（７）に反射して、前記照射方向（Ｂ）に向って進行するように構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＬＥＤ照明装置において、
前記凹面反射鏡（７）で反射された光（Ｌ）は、略平行光であることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のＬＥＤ照明装置において、
前記反射角度（α１）は、３°から８°の範囲内で設定されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０９９２６（Ｐ２０１３−１０９９２６Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３１７１（Ｐ２０１１−２５３１７１）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（３９００３２２８５）株式会社ヒガノ (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（３９００３２２８５）株式会社ヒガノ (9)
【Ｆターム（参考）】
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