JP6575906B2

JP6575906B2 - レンズユニット及び照明器具

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Publication number: JP6575906B2
Application number: JP2015170737A
Authority: JP
Inventors: 遼介山本; 隆史新井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: JP2017050081A

Description

本発明は、レンズユニット及び照明器具に関し、より詳細には、光源から放射される光の配光を制御するレンズユニット、および、当該レンズユニットを有する照明器具に関する。

従来例として、特許文献１記載のレンズユニット及び照明器具を例示する。特許文献１記載の照明器具は、道路照明に用いられる照明器具（道路灯、街路灯、防犯灯など）である。このような照明器具は、道路に沿って立てられる照明用ポールの先端に取り付けられ、道路の幅方向に対して、道路の長手方向（人や車両が往き来する方向）に、より多くの光（可視光）を配光するように構成される。そのため、特許文献１記載の照明器具は、上述のような配光特性を実現するためのレンズユニットを備えている。

特許文献１記載の照明器具は、一面に複数のＬＥＤ光源が実装されたＬＥＤ基板と、ＬＥＤ光源を被うようにしてＬＥＤ基板に取り付けられる複数のレンズユニットとを有する。これらのレンズユニットは、取付ねじを用いて、ＬＥＤ基板とともに放熱板にねじ止めして取り付けられる。

特開２０１２−１４５９０４号公報

ところで、従来例では、レンズユニットをＬＥＤ基板とともに放熱板にねじ止めする作業に、ドライバなどの工具が必要であった。これに対して、レンズユニットの組立作業の更なる簡略化が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされており、組立作業の簡略化を図ることを目的とする。

本発明のレンズユニットは、１つ又は複数の固体発光素子が第１面に実装されている基板に取り付けられるレンズユニットであって、板状のベース部と、前記ベース部に設けられて前記固体発光素子から放射される光を屈折させる１つ又は複数のレンズと、前記レンズが前記固体発光素子を覆うように、前記基板に対して前記ベース部を取り付けるための複数の取付部とを有し、複数の前記取付部は、前記ベース部に設けられた撓み可能な撓み片と、前記撓み片に設けられ、前記基板に引っ掛けるための突起とをそれぞれを備え、前記撓み片は、Ｕ字形状に形成され、前記撓み片の後端部分が前記ベース部と繋がり、前記ベース部の厚み方向に沿って前記レンズと同じ側に突出し、前記ベース部から離れる向きに折り返すように構成されることを特徴とする。

本発明の照明器具は、１つ又は複数の固体発光素子が基板に実装されて構成される光源と、レンズユニットと、前記光源と前記レンズユニットを支持する器具本体とを備えることを特徴とする。

本発明のレンズユニットおよび照明器具は、組立作業の簡略化を図ることができるという効果がある。

実施形態に係るレンズユニットを示し、図１Ａは正面図、図１Ｂは左側面図、図１Ｃは平面図である。実施形態に係るレンズユニットが取り付けられた光源ブロックを示し、図２Ａは前方から見た斜視図、図２Ｂは後方から見た斜視図である。実施形態に係るレンズユニット及び光源ブロックを示す分解斜視図である。図４Ａ〜図４Ｇは、互いに配光特性の異なるレンズを有した実施形態に係るレンズユニットの正面図である。実施形態に係る照明器具の斜視図である。実施形態に係る照明器具を示し、図６Ａは正面図、図６Ｂは左側面図、図６Ｃは背面図である。別の実施形態に係る照明器具の正面図である。

以下、本実施形態に係るレンズユニット１、並びに、本実施形態に係る照明器具４について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態で説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態に係るレンズユニット１は、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、ベース部１０と、複数個（図示例では３０個）のレンズ１１と、複数（図示例では４つ）の取付部１２とを有する。ベース部１０は、おおよそ長方形の平板状に形成されている。ただし、ベース部１０の四隅は、ベース部１０の厚み方向から見て曲面形状に形成されることが好ましい。また、ベース部１０は、長手方向に沿った２つの側面にそれぞれ突部１００、１０１が設けられている。一方の突部（以下、第１突部ともいう）１００は、ベース部１０の厚み方向から見て台形状に形成されている（図１Ａ参照）。また、他方の突部（以下、第２突部ともいう）１０１は、ベース部１０の厚み方向から見て矩形に形成されている。なお、第１突部１００及び第２突部１０１の裏面には、円柱状の位置決め部１０２がそれぞれ設けられている（図１Ｂ及び図１Ｃ参照）。

複数個のレンズ１１は、図１Ａに示すように、例えばドーム状の形状を有しており、ベース部１０の表面に、縦横に並ぶように設けられる。ただし、３０個のレンズ１１は、縦に６個ずつ１列に並べられ、かつ、５つの列が等間隔に平行に並ぶようにベース部１０の表面に配置される。また、各列の６個のレンズ１１は、等間隔に配置される。これらのレンズ１１は、おおよそ回転楕円体を長軸に沿って半分に分割したドーム状の形状に形成されている。なお、本実施の形態では、レンズ形状はドーム状としたが、これに限らず半球状等の形状としてもよい。

４つの取付部１２は、ベース部１０の短手方向に沿った２つの側面のほぼ中央に、それぞれ２つずつ設けられている。取付部１２は、おおよそＵ字形状の撓み片１２０と、撓み片１２０の先端からベース部１０に向かって突出する突起１２１とを有する（図１Ｂ参照）。撓み片１２０は、後端部分でベース部１０と繋がり、ベース部１０の厚み方向に沿ってレンズ１１と同じ側に突出し、ベース部１０から離れる向きに折り返すように構成される。また、撓み片１２０の先端は、ベース部１０の裏面の法線方向に沿って、ベース部１０の裏面よりも先に位置している（図１Ｂ参照）。突起１２１は、おおよそ三角柱状に形成されている。また、突起１２１は、撓み片１２０の先端におけるベース部１０側の側面から、ベース部１０に近付くにつれて撓み片１２０からの突出量を増やすように構成されている（図１Ｂ参照）。

ここで、レンズユニット１のベース部１０、レンズ１１、取付部１２などの構成要素は、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の透光性及び弾性を有する合成樹脂材料の成形体として一体に形成されることが好ましい。ただし、レンズユニット１は、取付部１２以外の構成要素がガラス（例えば、石英ガラスなど）で構成されても構わない。

上述のように構成されるレンズユニット１は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、光源ブロック２の基板２０に取り付けられる。光源ブロック２は、長尺の矩形板状に形成された基板２０と、基板２０の表面に実装される複数個の固体発光素子（以下、ＬＥＤ＜発光ダイオード＞２１という）とを備える（図３参照）。ＬＥＤ２１は、例えば、白色光を放射するパッケージ型の発光ダイオードである。ただし、ＬＥＤ２１は、ＣＯＢ（チップ・オン・ボード）型の発光ダイオードであってもよい。基板２０は、例えば、アルミ基板などの放熱性の良い基板材料で構成されることが好ましい。基板２０は、表面に多数のＬＥＤ２１が縦横に等間隔に並べて実装される。ただし、基板２０は、複数（図示例では４つ）の領域２２に区分けされている（図３参照）。個々の領域２２（以下、第１領域２２Ａ、第２領域２２Ｂ、第３領域２２Ｃ、第４領域２２Ｄともいう）には、レンズユニット１のレンズ１１と同数（３０個）のＬＥＤ２１が、複数個のレンズ１１と同じ間隔及び配列で縦横に並べて実装されている（図３参照）。なお、基板２０の表面において、隣り合うＬＥＤ２１の間には、チップ抵抗やチップコンデンサなどの表面実装型の電子部品２３が実装されている。そして、個々の領域２２における複数個のＬＥＤ２１及び電子部品２３は、例えば、基板２０のそれぞれの領域２２の表面に形成されている導体（例えば、銅箔）によって互いに電気的に接続されている。また、これら４つの領域２２Ａ〜２２Ｄには、レンズユニット１の第１突部１００及び第２突部１０１のそれぞれに設けられている位置決め部１０２が嵌まる位置決め用の孔２００がそれぞれ２つずつ設けられている（図２Ｂ及び図３参照）。

次に、レンズユニット１を光源ブロック２の基板２０に取り付ける作業（取付作業）について説明する。作業者は、例えば、第１領域２２Ａの表面にレンズユニット１を被せた後、取付部１２の撓み片１２０の中央部分（湾曲した部分）を、手を使って前から後ろへ押す。すると、取付部１２の突起１２１が基板２０の端部から外向き（基板２０から離れる向き）の力を受けることによって撓み片１２０が撓む。そして、突起１２１が基板２０の端部を乗り越えて基板２０の端部から外向きの力を受けなくなれば、撓み片１２０が元の状態（撓む前の状態）に復帰する。その結果、突起１２１が基板２０の端部の裏面に引っ掛かるため、ベース部１０と突起１２１との間で基板２０を挟み込むようにして、レンズユニット１が基板２０に取り付けられる（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。また、レンズユニット１が基板２０（の第１領域２２Ａ）に取り付けられた状態では、基板２０（の第１領域２２Ａ）に設けられている２つの孔２００に、レンズユニット１の第１突部１００及び第２突部１０１の位置決め部１０２がそれぞれ嵌まっている。したがって、レンズユニット１は、２つの位置決め部１０２が基板２０の孔２００にそれぞれ嵌められることにより、基板２０の表面に実装されている個々のＬＥＤ２１に対して、複数個のレンズ１１をそれぞれ位置決めすることができる。なお、作業者は、突起１２１に指をかけて外向き（基板２０から離れる向き）に引っ張ることにより、撓み片１２０を撓ませて突起１２１と基板２０の端部の引っ掛かりを解除すれば、基板２０からレンズユニット１を取り外すことができる。

上述のように本実施形態に係るレンズユニット１は、ドライバなどの工具なしで作業者の手指のみで基板２０に取り付けられる。そのため、基板に対してねじ止めされる構造のレンズユニットと比較して、本実施形態に係るレンズユニット１は、組立作業の簡略化を図ることができる。

ところで、本実施形態に係るレンズユニット１のレンズ１１は、図１Ａ〜図１Ｃに示す構成に限定されず、例えば、図４Ａ〜図４Ｇに示すように構成されても構わない。図４Ａ〜図４Ｇに示すレンズユニット１は、それぞれに異なる配光特性を実現するように構成されている。したがって、光源ブロック２は、基板２０（の領域２２）に取り付けられるレンズユニット１の種類に応じて、様々な配光特性を容易に実現することが可能である。

次に、本実施形態に係る照明器具４を説明する。本実施形態に係る照明器具４は、道路照明に用いられる照明器具（道路灯）である。ただし、本実施形態に係る照明器具４は、道路灯に限定されず、例えば、防犯灯や街路灯などでも構わない。

本実施形態に係る照明器具４は、図５及び図６Ａ〜図６Ｃに示すように、２つの光源ユニット３と、器具本体４０と、アダプタ４１とを備えることが好ましい。アダプタ４１は、照明用ポール６に器具本体４０を機械的に接続するための部品である。

光源ユニット３は、光源ブロック２と、光源ブロック２の基板２０に取り付けられる４つのレンズユニット１と、光源ブロック２及びレンズユニット１を収容する筐体３０と、パネル３１とを有する。筐体３０は、金属材料（例えば、アルミ又はアルミ合金）によって扁平な矩形の箱状に形成されており、その底板に光源ブロック２の基板２０が取り付けられる（図６Ａ参照）。パネル３１は、ポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂材料もしくはガラスによって矩形の平板状に形成される。パネル３１は、筐体３０の開口を閉塞するように筐体３０に取り付けられる。つまり、光源ブロック２から放射される光は、レンズユニット１で配光制御された後、パネル３１を通して照明空間に照射される。

器具本体４０は、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、ボディ４００、第１カバー４０１、第２カバー４０２、２つの支持金具４０３などで構成される。ボディ４００は、アルミダイカストによって上面が開口した扁平な箱状に形成されている。また、ボディ４００内は、長手方向に沿って２つの空間に区分けされており、第１の空間には電源ユニットが収容され、第２の空間には端子台が収容されている。端子台は、照明用ポール６内に立ち上げ配線される電源線と電気的に接続される。電源ユニットは、端子台を介して電源線と電気的に接続される。電源ユニットは、電力系統（商用の交流電源）から電源線を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を２つの光源ユニット３にそれぞれ供給するように構成される。

第１カバー４０１は、アルミダイカストによって下面が開口した扁平な箱状に形成され、第１の空間の開口を閉塞するようにボディ４００に取り付けられる。第２カバー４０２は、アルミダイカストによって下面が開口した扁平な箱状に形成され、第２の空間の開口を閉塞するようにボディ４００に取り付けられる（図６Ｂ及び図６Ｃ参照）。

２つの支持金具４０３は、器具本体４０（のボディ４００）の下面に、ボディ４００の長手方向において間隔を空けて並ぶように取り付けられる（図６Ｂ参照）。そして、これら２つの支持金具４０３は、それぞれが２つの光源ユニット３の筐体３０における短手方向に沿った両端部を支持するように構成される（図６Ａ〜図６Ｃ参照）。ただし、２つの支持金具４０３は、器具本体４０と光源ユニット３との間に空間を設けるように構成されることが好ましい（図６Ｂ参照）。このように器具本体４０と光源ユニット３との間に空間が設けられることにより、光源ユニット３の放熱性の向上を図ることができる。

本実施形態に係る照明器具４において、２つの光源ユニット３のレンズユニット１が同じレンズ１１を有する同種のレンズユニット１でもよいし、それぞれの光源ユニット３のレンズユニット１が異なるレンズ１１を有する別種のレンズユニット１でもよい。つまり、１台の照明器具４が、互いに異なる配光特性を有する複数の光源ユニット３を備えていてもよい。本実施形態に係る照明器具４が上述のように構成されれば、配光特性の異なる照明器具を複数設置する場合と比較して、道路照明に要する費用の削減を図ることができる。

ここで、別の実施形態に係る照明器具５を図７に示す。この照明器具５は、トンネル照明に用いられる照明器具（トンネル灯）である。照明器具５は、扁平な箱状に形成される器具本体５０、器具本体５０内に収容される２つの光源ブロック２、２つの光源ブロック２を点灯する点灯装置などで構成される。器具本体５０の前面は、ポリカーボネート樹脂やガラスなどの透光性材料で板状に形成されるカバー５１で閉塞される。カバー５１は、一対の蝶番５２により、器具本体５０に対して回転可能に取り付けられる。このように構成される照明器具５は、器具本体５０の背面に取り付けられる取付金具５３を用いて、トンネルの内壁面などに設置される。なお、本実施形態に係る照明器具５においても、２つの光源ブロック２と組み合わされるレンズユニット１が同じレンズ１１を有する同種のレンズユニット１でもよい。また、それぞれの光源ブロック２と組み合わされるレンズユニット１が異なるレンズ１１を有する別種のレンズユニット１でもよい。

上述のように本実施形態に係るレンズユニット１は、１つ又は複数の固体発光素子（ＬＥＤ２１）が第１面に実装されている基板２０に取り付けられるレンズユニットである。本実施形態に係るレンズユニット１は、板状のベース部１０と、ベース部１０に設けられてＬＥＤ２１から放射される光を屈折させる１つ又は複数のレンズ１１を有する。さらに、本実施形態に係るレンズユニット１は、レンズ１１がＬＥＤ２１を覆うように、基板２０に対してベース部１０を取り付けるための複数の取付部１２を有する。複数の取付部１２は、ベース部１０に設けられた撓み可能な撓み片１２０と、撓み片１２０に設けられ、基板２０に引っ掛けるための突起１２１とをそれぞれを備える。

本実施形態に係るレンズユニット１が上述のように構成されれば、ドライバなどの工具を用いなくても、基板２０に容易に取り付けられる。ゆえに、本実施形態に係るレンズユニット１は、従来例のように基板にねじ止めされる場合と比較して、組立作業の簡略化を図ることができる。

また、本実施形態に係るレンズユニット１において、レンズ１１をＬＥＤ２１に対して位置決めする位置決め部１０２がベース部１０に設けられることが好ましい。

本実施形態に係るレンズユニット１が上述のように構成されれば、レンズ１１とＬＥＤ２１との相対的な位置関係のずれを抑制し、所望の配光特性を実現することができる。

さらに、本実施形態に係るレンズユニット１において、複数のレンズ１１がベース部１０に設けられることが好ましい。複数のレンズ１１は、互いに配光特性の異なる複数種類のレンズ１１を含むことが好ましい。

本実施形態に係るレンズユニット１が上述のように構成されれば、基板２０に対する取付の容易性を担保しつつ、それぞれに異なる配光特性を実現することができる。

また、本実施形態に係る照明器具４、５は上述のように、１つ又は複数のＬＥＤ２１が基板２０に実装されて構成される光源（光源ブロック２）と、レンズユニット１と、光源ブロック２とレンズユニット１を支持する器具本体４０、５０とを備える。

本実施形態に係る照明器具４、５は上述のように構成されるので、従来例のようにレンズユニットが基板にねじ止めされる場合と比較して、組立作業の簡略化を図ることができる。

また、本実施形態に係る照明器具４、５において、それぞれに配光特性の異なる複数のレンズユニット１を備えることが好ましい。

本実施形態に係る照明器具４、５が上述のように構成されれば、配光特性の異なる照明器具を複数設置する場合と比較して、道路照明に要する費用の削減を図ることができる。

１レンズユニット
２光源ブロック（光源）
４照明器具
５照明器具
１０ベース部
１１レンズ
１２取付部
２０基板
２１ＬＥＤ（固体発光素子）
４０器具本体
５０器具本体
１０２位置決め部
１２０撓み片
１２１突起

Claims

１つ又は複数の固体発光素子が第１面に実装されている基板に取り付けられるレンズユニットであって、
板状のベース部と、
前記ベース部に設けられて前記固体発光素子から放射される光を屈折させる１つ又は複数のレンズと、
前記レンズが前記固体発光素子を覆うように、前記基板に対して前記ベース部を取り付けるための複数の取付部と
を有し、
複数の前記取付部は、前記ベース部に設けられた撓み可能な撓み片と、前記撓み片に設けられ、前記基板に引っ掛けるための突起とをそれぞれを備え、
前記撓み片は、Ｕ字形状に形成され、前記撓み片の後端部分が前記ベース部と繋がり、前記ベース部の厚み方向に沿って前記レンズと同じ側に突出し、前記ベース部から離れる向きに折り返すように構成されることを特徴とするレンズユニット。
前記レンズを前記固体発光素子に対して位置決めする位置決め部が前記ベース部に設けられることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
複数の前記レンズが前記ベース部に設けられ、複数の前記レンズは、互いに配光特性の異なる複数種類のレンズを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のレンズユニット。
１つ又は複数の固体発光素子が基板に実装されて構成される光源と、請求項１〜３のいずれかに記載のレンズユニットと、前記光源と前記レンズユニットを支持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。
それぞれに配光特性の異なる複数の前記レンズユニットを備えることを特徴とする請求項４記載の照明器具。