特開 2023-124983 レンズユニットおよび照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023124983

(43)【公開日】2023-09-07

(54)【発明の名称】レンズユニットおよび照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21V 17/00 20060101AFI20230831BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20230831BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20230831BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20230831BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230831BHJP

【ＦＩ】

F21V17/00 200

F21S2/00 330

F21V5/00 510

F21V5/04 350

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022028877

(22)【出願日】2022-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100062764

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 襄

(72)【発明者】

【氏名】小川 光三

(72)【発明者】

【氏名】羽生田 有美

(72)【発明者】

【氏名】高橋 喜子

【テーマコード（参考）】

3K011

【Ｆターム（参考）】

3K011BA04

3K011BA08

3K011HA02

3K011JA01

(57)【要約】

【課題】基板または発光素子との位置ずれを抑制可能なレンズユニットおよび照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１０は、レンズ集合体３２と、押え脚部３５と、位置決め脚部３４と、を備える。レンズ集合体３２は、基板２１の一面側に実装された発光素子２２からの光を屈折させるレンズ３１がそれぞれ中心間距離に所定の間隔を開けるように複数集合されて形成される。押え脚部３５は、レンズ集合体３２から突出され、基板２１の一面側を押える。位置決め脚部３４は、レンズ集合体３２から突出され、レンズ集合体３２と基板２１とを位置決めする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の一面側に実装された発光素子からの光を屈折させるレンズがそれぞれ中心間距離に所定の間隔を開けるように複数集合されて形成されたレンズ集合体と；
前記レンズ集合体から突出され、前記基板の一面側を押える押え脚部と；
前記レンズ集合体から突出され、前記レンズ集合体と前記基板とを位置決めする複数の位置決め脚部と；
を備えることを特徴とするレンズユニット。

【請求項2】

前記位置決め脚部は、前記レンズ集合体の最外側の前記レンズと最外側の内側の前記レンズとの間に位置する
ことを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。

【請求項3】

所定の前記レンズの位置に、前記位置の周囲に位置するそれぞれの前記レンズの中心からの中心間距離が前記所定の間隔となるように設けられるねじ止め用の取付部を備える
ことを特徴とする請求項１または２記載のレンズユニット。

【請求項4】

一面側に複数の発光素子が実装された基板と；
互いに組み合わされて前記基板の一面側に配置される請求項１ないし３いずれか一記載の複数のレンズユニットと；
を備えることを特徴とする照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、レンズユニットおよび照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、前面側に複数の発光素子が実装された基板と、この基板の前面側に配置され、発光素子からの光をそれぞれ屈折させる複数のレンズが集合されて形成されたレンズユニットと、を備える照明装置がある。

【0003】

この照明装置では、基板または発光素子と、レンズユニットの位置ずれが生じると、所望の光学特性が得られなくなる虞があるため、基板または発光素子と、レンズユニットと、の位置ずれを抑制することが要望されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３－２８１９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、基板または発光素子との位置ずれを抑制可能なレンズユニットおよび照明装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態のレンズユニットは、レンズ集合体と、押え脚部と、位置決め脚部と、を備える。レンズ集合体は、基板の一面側に実装された発光素子からの光を屈折させるレンズがそれぞれ中心間距離に所定の間隔を開けるように複数集合されて形成される。押え脚部は、レンズ集合体から突出され、基板の一面側を押える。位置決め脚部は、レンズ集合体から突出され、レンズ集合体と基板とを位置決めする。

【発明の効果】

【0007】

実施形態のレンズユニットによれば、基板または発光素子との位置ずれを抑制することが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一の実施形態を示す照明装置の模式図である。

【図2】同上照明装置の光源モジュールおよびレンズユニットの配置関係を示す説明図である。

【図3】同上レンズユニットの図４Ａ－Ａ視の断面図である。

【図4】同上レンズユニットの背面図である。

【図5】同上レンズユニットの背面側の斜視図である。

【図6】同上レンズユニットの前面側の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。

【0010】

図１に照明装置１０の模式図を示す。照明装置１０は、例えば、光を投影するスポットライト、ダウンライト、投影機などである。照明装置１０は、光源モジュール１１と、この光源モジュール１１を取り付ける放熱器１２と、光源モジュール１１から放射される光を制光する複数のレンズユニット１３で構成されるレンズ装置１４と、このレンズ装置１４で制光（例えば、屈折）された光を集光する集光レンズ１５と、集光レンズ１５で集光された光を拡散する拡散板１６と、拡散板１６を透過した光が通過するアパーチャ１７を有するアパーチャ体１８と、アパーチャ１７を通過した光を投影する投影レンズ１９と、を備えている。さらに、照明装置１０は、上述の構成を配置する筐体や、光源モジュール１１を点灯させる電源部などを備えている。

【0011】

そして、図１および図２に示すように、光源モジュール１１は、基板２１と、この基板２１の一面側である前面側（表面側）に実装された複数の発光素子２２と、を備えている。なお、図２は、光源モジュール１１の基板２１および複数の発光素子２２とレンズ装置１４のレンズユニット１３との配置関係を示す説明図であって、光源モジュール１１およびレンズユニット１３の背面側から光源モジュール１１を透過して見た図である。

【0012】

基板２１は、例えば四角形状で板状を呈している。基板２１の形状は四角形以外に多角形や円形などでもよい。基板２１は、単層基板または片面基板であり、例えばアルミニウムなどの金属材料や、例えばガラスエポキシなどの樹脂材料や、例えば酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックスなどの無機材料で形成されたベース板を有し、このベース板の前面側に配線パターンが形成されている。配線パターンには、各発光素子２２を実装する複数の実装パッドと、発光素子２２の種類毎の実装パッドを直列または直並列に接続するとともに基板２１の前面側の周辺部に設けられる入力端子部に接続される配線部とを含んでいる。配線部は複数の実装パッドの間や、基板２１の周辺領域などに沿って配線されるが、一部の配線部が交差する交差箇所が存在する場合、その交差箇所では下層の配線部上に設けられるジャンパー用絶縁層に交差する上層の配線部が設けられ、配線部同士が絶縁されている。

【0013】

基板２１の前面側に実装される発光素子２２は、例えば基板２１の中心から所定の半径（例えば半径１００ｍｍ）の円の実装範囲２３内で、千鳥配置となるように実装される。千鳥配置とは、発光素子２２の配設によって、発光素子２２の行と列が定義できる場合に、任意の列（または行。以下記載は省略するが同様に、「列」の表記は、「行」に置き換えて解釈することも可能である）においては、第１の方向（図２においては、例えば横方向）に向って、隣接する発光素子２１は、所定のピッチで中心間の間隔を設けて線状に並んで配置される。そして、その任意の列に隣接する列においては、任意の列に配置された発光素子２２と所定のピッチで中心間の間隔を設けるように、かつ、その第１の方向における発光素子２２の中心位置が、任意の列に配置された発光素子２２に対して、所定のピッチの半分の距離ずれるように、第１の方向に向かって、隣接する発光素子２２は、所定のピッチで中心間の間隔を設けて直線状に並んで配置される。

【0014】

複数の発光素子２２の所定のピッチは例えば１２ｍｍであり、所定のピッチの半分の距離は例えば６ｍｍである。つまり、隣接する３つの発光素子２２は、１辺が所定のピッチの長さの正三角形の各頂点に位置されると同時に、１つの発光素子２２の周囲に６つの発光素子２２が隣接されて、それら６つの発光素子２２が、１辺が所定のピッチの長さの正六角形の各頂点に位置されている。

【0015】

基板２１の他面である背面側（裏面側）は、放熱器１２に直接、もしくは間接的に面接触されて熱的に接続されるように取り付けられる。基板２１の背面側と、放熱器１２と、が間接的に面接触される場合は、基板２１と放熱器１２との間に、例えば、放熱グリスや、放熱シートが設けられる。

【0016】

基板２１の実装範囲２３には、複数のレンズユニット１３がそれぞれ配置される複数のレンズユニット配置部２４が設けられている。レンズユニット配置部２４は、実装範囲２３の周方向に所定の角度θ毎に分割されている。本実施形態では、実装範囲２３の周方向に例えば１２０°の範囲毎に分割されて３つのレンズユニット配置部２４が設けられている。

【0017】

図２および図３において、実装範囲２３（基板２１の各レンズユニット配置部２４）には、所定の発光素子２２の位置に発光素子２２を実装するのに代えてレンズユニット１３を放熱器１２にねじ止めするためのねじ挿通孔２５と、隣接する３つの発光素子２２の中心位置にレンズユニット１３と位置決めするための被位置決め部である位置決め孔２６と、がそれぞれ複数設けられている。

【0018】

ねじ挿通孔２５は、レンズユニット配置部２４の内周側の発光素子２２の位置であって、最内周に位置する発光素子２２（本実施形態においては、複数のレンズユニット配置部２４で構成される実装範囲２３の中心点の周囲に配設される３つの発光素子２２であり、図２において、ａの位置の発光素子２２）を１つ目の発光素子２２の位置としたときに、外径側に向って３つ目の発光素子２２の位置と、レンズユニット配置部２４の最外周の３箇所の発光素子２２の位置と、にそれぞれ設けられている。レンズユニット配置部２４の最外周の３箇所の発光素子２２の位置に設けられるねじ挿通孔２５のうちの一部は、実装範囲２３の外側に設けられている。ねじ挿通孔２５の少なくとも一部は、発光素子２２を実装するのに代えて設けられるのではなく、発光素子２２が実装されるよりも外側（レンズユニット配置部２４の中心から離間する方向）に設けられる。

【0019】

位置決め孔２６は、レンズユニット配置部２４が他の２つのレンズユニット配置部２４と隣接する２つの辺の近傍にそれぞれ設けられるとともに、実装範囲２３の外径側近傍に１つないし複数設けられる。

【0020】

なお、基板２１は、レンズユニット１３とともに放熱器１２にねじ止めされてもよいし、レンズユニット１３とは別に、放熱器１２に直接的にねじ止めされてもよい。この場合、実装範囲２３の内側と外側のいずれに設けられていてもよく、実装範囲２３の内側であれば、３つの発光素子２２の間や、発光素子２２の位置がねじ止めされてもよい。

【0021】

発光素子２２は、例えばＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）パッケージタイプや、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプが用いられ、基板２１の配線パターンの実装パッドに半田付けにより接続され、配線パターンを通じて電源部から点灯電力が供給されることにより光を放射する。基板２１に実装される各発光素子２２間に沿って配線パターンの配線部が配置されている。発光素子２２は、光の照射面にレンズ部が配設されていることが好ましい。なお、発光素子２２の封止部材である樹脂材料を光の照射方向に向ってレンズ部を形成するように凸形状とすることで、レンズ部のように機能させるように構成されていてもよい。

【0022】

複数の発光素子２２には、照明装置１０が任意の光色の光を投影可能とするカラー投影機の場合、赤、緑、青、シアンなどの各光色の発光素子２２が用いられ、さらに、明るい緑色や黄色、または青みがかった緑色であるミント色系の光や、琥珀色であるアンバー色系の光を放射する蛍光体を含む発光素子２２が用いられていてもよい。各光色の発光素子２２は、混色性が考慮されて基板２１に配置されている。なお、複数の発光素子２２には、単一の光色の光を放射する発光素子２２が用いられてもよいし、上記の複数の光色を個別に放射可能なマルチカラー発光素子２２が用いられてもよい。

【0023】

そして、電源部は、投影する光の色に応じて、光源モジュール１１の色毎の発光素子２２に点灯電力を供給し、点灯させる。

【0024】

また、図１および図３に示すように、放熱器１２は、熱伝導性および放熱性に優れた例えばアルミニウムなどの金属製で、放熱フィンなどの放熱構造を備えていてもよい。放熱器１２の前面側は平面状に形成され、この前面側に光源モジュール１１の基板２１の背面側が面接触されて熱的に接続されるようにねじ止めされている。放熱器１２の前面側には、複数のねじ止めの位置に、取付孔である複数のねじ孔２８が設けられている。

【0025】

また、図２に示すように、レンズ装置１４は、同一形状のレンズユニット１３が複数組み合わされて構成されている。例えば、レンズ装置１４は、周方向に所定の角度θ毎に分割されたような略扇形のレンズユニット１３が組み合わされて略円形状に構成されている。本実施形態では、基板２１のレンズユニット配置部２４と対応して、周方向に１２０°毎に分割された略扇形の３つのレンズユニット１３が組み合わされて略円形状に構成されている。

【0026】

図２ないし図６に示すように、レンズユニット１３は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネートなどの透明な材料で一体に形成されている。レンズユニット１３は、外形が円形のレンズ３１が複数集合されて一体に形成されたレンズ集合体３２と、放熱器１２に取り付けるための複数の取付部３３と、基板２１と位置決めする複数の位置決め脚部３４と、基板２１を前面側から放熱器１２に押える複数の押え脚部３５と、を備えている。それぞれのレンズ３１はその中心と、隣接するレンズ３１の中心と、の間の中心間距離が所定の距離となるように配設される。言い換えると、レンズユニット１３が備える全てのレンズ３１の、隣接するレンズ３１同士の中心間距離は同じ距離である。取付部３３は、レンズ３１の位置に、レンズ３１と代えてレンズユニット１３に配設される。つまり、取付部３３は、複数のレンズ３１に囲われた位置に、隣接するレンズ３１の中心と、の中心間距離が所定の距離となるように配設される。言い換えると、取付部３３の中心と、取付部３３と隣接するレンズ３１の中心と、の間の中心間距離は全て同じ距離である。

【0027】

レンズ集合体３２は、複数のレンズ３１と、これら複数のレンズ３１の前端側を一体に連結する連結部３６と、を備えている。

【0028】

レンズ集合体３２は、扇状で、扇の中心となる中心位置ａと、中心位置ａから所定の角度θである１２０°の各半径方向に沿った両側の隣接部（分割部）ｂと、両側の隣接部ｂの外端側を結ぶ略円弧状の最外周部ｃと、を備えている。中心位置ａは、複数のレンズユニット１３を配設した際に、複数のレンズユニット１３で構成されるレンズ装置１４の中心近傍に配置される部位である。例えば、３つ以上レンズユニット１３のそれぞれの中心位置ａが、レンズ装置１４の中心点を囲うように配置されたり、ある１つのレンズユニット１３の中心位置ａが、レンズ装置１４の中心点に位置するように配置されたりする。隣接部（分割部）ｂは、複数のレンズユニット１３を配設した際に、隣接するレンズユニット１３と向かい合う辺・面である。隣接するレンズユニット１３の隣接部（分割部）ｂ同士は接触（接続）することが望ましい。最外周部ｃは、少なくとも複数のレンズユニット１３を配設した際に、隣接するレンズユニット１３とは向かい合わず、複数のレンズユニット１３で構成されるレンズ装置１４の最外周辺・最外周面となる部位である。複数のレンズ３１は千鳥配置に配列され、複数のレンズ３１のピッチである中心間距離は同一であり、隣接する３つのレンズ３１は正三角形の各頂点に位置され、１つのレンズ３１の周囲に６つのレンズ３１が隣接されてこれら６つのレンズ３１が正六角形の各頂点に位置される。このレンズ３１の配列は、基板２１の複数の発光素子２２の配列と対応されている。

【0029】

レンズ３１は、全反射型のコリメータレンズで構成されている。コリメータレンズは、発光素子２２からの光を屈折させるものであって、主として発光素子２２からの光をレンズ光軸に平行な平行光に屈折させる。なお、レンズ３１は、平行光に屈折させるものに限らず、必要な光学特性に応じて所定の方向に光に屈折させる構成であってもよい。レンズ３１には、発光素子２２を配置する凹部３７が形成され、この凹部３７の内面に発光素子２２から放射された光が入射する入射面３８が形成されている。凹部３７の奥側の面で発光素子２２の前面側に対向する入射面３８の面は、凸曲面状に形成されており、発光素子２２からの光をレンズ光軸に平行な平行光に屈折させる。レンズ３１の前面側にレンズ３１内から光が出射する出射面３９が形成され、入射面３８と出射面３９との間の周囲に入射面３８から入射した光を出射面３９に向けて全反射させる反射面４０が形成されている。反射面４０は、背部側の入射側から前部側の出射側に向って拡径する略円錐形に形成されている。出射面３９は、平坦な面であってもよいし、フレネルレンズ面であってもよい。

【0030】

連結部３６は、複数のレンズ３１の前端側を一体に連結するもので、前面側が平面状で、複数のレンズ３１の出射面３９と同一面に設けられている。連結部３６は、レンズ集合体３２の周辺部つまり中心位置ａ、各隣接部ｂおよび最外周部ｃに位置する各レンズ３１の周囲において、レンズ光軸方向から見た正面視または背面視が六角形の辺のうちの２つまたは３つの辺部４１をそれぞれ有するように設けられている。そして、図２に示すように、隣接するレンズユニット１３の隣接部ｂに位置するレンズ３１の六角形の各辺部４１が互いに嵌り合うように係合することで、隣接するレンズユニット１３が互いに組み合わされる。隣接するレンズユニット１３の隣接部ｂに位置するレンズ３１同士についても、上述したレンズユニット１３内のレンズ３１の位置関係と同じに配置される。

【0031】

取付部３３は、所定のレンズ３１の位置で、レンズユニット１３の背面側から突出された円筒状のボス形状に形成され、内側に取付孔４３が設けられている。取付部３３は、レンズユニット１３の背面側からレンズ３１よりも所定の長さＬだけ突出され、基板２１の前面側に当接される。

【0032】

取付部３３は、複数のレンズ３１の位置のうち、中心位置ａよりも内側位置であって中心位置ａから外径側（最外周部ｃ）に向けた３つ目で両側の隣接部ｂからも３つ目のレンズ３１の位置と、最外周部ｃの両端と中央の３箇所のレンズ３１の位置と、にそれぞれ設けられている。取付部３３の各位置は、基板２１の各レンズユニット配置部２４の各ねじ挿通孔２５の位置と、放熱器１２の各ねじ孔２８の位置と、に対応されている。

【0033】

そして、レンズユニット１３の前面側から、取付孔４３に挿入されるねじ４４が基板２１のねじ挿通孔２５を挿通して放熱器１２のねじ孔２８に螺着されることにより、レンズユニット１３の取付部３３と放熱器１２との間に介在する基板２１を放熱器１２に押し付けた状態で、レンズユニット１３の取付部３３が放熱器１２に締め付け固定される。

【0034】

位置決め脚部３４は、所定の複数のレンズ３１間の位置で、レンズ集合体３２の背面側から突出されている。位置決め脚部３４は、レンズユニット１３の背面側から突出された円柱状の押え部４６と、この押え部４６よりも小径で押え部４６の先端面の中央から突出された円柱状の突部４７と、を備えている。押え部４６は、取付部３３と同様に、レンズユニット１３の背面側からレンズ３１よりも所定の長さＬだけ突出され、基板２１の前面側に当接される。突部４７は、基板２１の位置決め孔２６に挿入される。突部４７の突出長さは基板２１の板厚寸法よりも短い寸法に設けられている。

【0035】

位置決め脚部３４は、両側の各隣接部ｂで、最外周部ｃの近傍の例えば最外周部ｃから２つ目と３つ目に位置する２つのレンズ３１と、その２つのレンズ３１の内側に位置する１つのレンズ３１と、の間の２箇所に設けられている。各位置決め脚部３４の位置は、基板２１の各レンズユニット配置部２４の各位置決め孔２６の位置と対応されている。

【0036】

押え脚部３５は、所定の複数のレンズ３１間の位置に円柱状に設けられ、レンズユニット１３の背面側から突出されている。押え脚部３５は、取付部３３および押え部４６と同様に、レンズユニット１３の背面側からレンズ３１よりも所定の長さＬだけ突出され、基板２１の前面側に当接される。

【0037】

押え脚部３５は、レンズユニット１３を放熱器１２にねじ止めする複数の取付部３３のうち、互いに近い位置に位置する３つの取付部３３で囲まれた領域内で、３つの取付部３３から等距離にある中心点Ｏを中心としたレンズ３１の半径と同じ半径をもつ仮想円４９の範囲内に設けられている。言い換えると、押え脚部３５は、互いに近い位置に位置する３つの取付部３３の位置を通る円の中心点Ｏを中心としたレンズ３１の半径と同じ半径をもつ仮想円４９の範囲内に設けられる。なお、押え脚部３５は、３つの取付部３３の間の中心点Ｏに位置することが好ましいが、レンズ３１の位置関係によっては中心点Ｏでなくても仮想円４９の範囲内に位置すればよい。押え脚部３５が仮想円４９の範囲内に位置するとは、押え脚部３５の全体や、押え脚部３５の中心に限らず、押え脚部３５の少なくとも一部が仮想円４９の範囲内に位置する場合も含まれる。

【0038】

図４には、３つの取付部３３と、３つの取付部３３の間の押え脚部３５と、をそれぞれ１点鎖線で繋いで図示している。３つの取付部３３には、中心位置ａの近傍の取付部３３ａと、最外周部ｃの中央の取付部３３ｃと、最外周部ｃの一端側の取付部３３ｂと、の第１の組と、中心位置ａの近傍の取付部３３ａと、最外周部ｃの中央の取付部３３ｃ、最外周部ｃの他端側の取付部３３ｄと、の第２の組と、の２組が含まれる。本実施形態においては、第１の組と、第１の組の内側に位置する押え脚部３５と、の関係においては、取付部３３ａと押え脚部３５の間の間隔と、取付部３３ｃと押え脚部３５の間の間隔と、は同一だが、取付部３３ａと押え脚部３５の間の間隔と、取付部３３ｂ（取付部３３ｃ）と押え脚部３５の間の間隔と、は同一ではない。第２の組については、詳細は割愛するが、第１の組と鏡面対象であるため同様の構成である。

【0039】

そして、取付部３３、位置決め脚部３４の押え部４６、および押え脚部３５がレンズユニット１３の背面側にレンズ３１よりも突出されているため、レンズユニット１３を基板２１を介して放熱器１２に取り付けた状態では、複数のレンズ３１と基板２１との間に隙間が形成される。

【0040】

また、図１に示すように、集光レンズ１５は、各レンズユニット１３の各レンズ３１から出射する光を集光する。

【0041】

また、拡散板１６は、集光レンズ１５で集光された光を入射し、拡散させて混色させる。

【0042】

また、アパーチャ体１８は、周囲に広がる光を遮光し、アパーチャ１７の形状に対応した光を通過させる。アパーチャ１７は、基板２１の大きさよりも小さく、かつ発光素子２２の実装範囲２３の大きさよりも小さく設けられている。

【0043】

また、投影レンズ１９は、アパーチャ１７を通過した光を投影する。

【0044】

図１においては、拡散板１６は、レンズユニット１３とアパーチャ１７との間に設けられているが、拡散板１６は、アパーチャ１７と投影レンズ１９との間に設けられていてもよい。また、アパーチャ１７と投影レンズ１９の間に制光のための凸レンズ（片凸レンズ、両凸レンズ）が設けられていてもよい。

【0045】

そして、照明装置１０においては、投影する光の色に応じて各色の発光素子２２が点灯され、点灯された発光素子２２の光がレンズ３１でレンズ光軸に平行な平行光となって出射されるとともに集光レンズ１５でアパーチャ１７に向けて集光され、アパーチャ１７の手前で拡散板１６により混色され、アパーチャ１７を通過した光が投影レンズ１９で投影される。

【0046】

発光素子２２の点灯時に発生する熱は基板２１から放熱器１２に伝達されて放熱され、光源モジュール１１の温度上昇が抑制される。

【0047】

次に、レンズユニット１３の作用について説明する。

【0048】

レンズユニット１３は、放熱器１２に配置された光源モジュール１１の基板２１の前面側に配置され、放熱器１２に取り付けられる。

【0049】

光源モジュール１１の基板２１は放熱器１２に位置決め配置されており、基板２１の複数のねじ挿通孔２５と放熱器１２の複数のねじ孔２８とが同軸上に配置される。このとき、複数の同軸上に配置されたねじ挿通孔２５とねじ孔２８の一部を用いて基板２１は放熱器１２にねじ止めされてもよい。複数の同軸上に配置されたねじ挿通孔２５とねじ孔２８の一部とは、後述する、レンズユニット１３の取付部３３の取付孔４３と同軸上に位置決めがされないねじ挿通孔２５とねじ孔２８である。

【0050】

基板２１の実装範囲２３の各レンズユニット配置部２４に、各レンズユニット１３が配置される。

【0051】

レンズユニット１３は、各位置決め脚部３４が基板２１の各位置決め孔２６に挿入されることで、基板２１のレンズユニット配置部２４に位置決め配置される。これにより、レンズユニット１３の取付部３３の取付孔４３と基板２１のねじ挿通孔２５とが同軸上に位置決め配置される。さらに、隣接するレンズユニット１３と組み合わされる隣接部ｂが位置決めされる。

【0052】

位置決め脚部３４は、レンズ集合体３２の最外側（隣接部ｂ）のレンズ３１と最外側（隣接部ｂ）の内側のレンズ３１との間に位置するため、位置決め脚部３４を基板２１の位置決め孔２６に位置合わせして挿入する際に視認しやすく、組み立て作業が容易に行える。

【0053】

レンズユニット１３の前面側から取付部３３の取付孔４３に挿入されるねじ４４が、基板２１のねじ挿通孔２５を挿通して放熱器１２のねじ孔２８に螺着されることにより、レンズユニット１３の取付部３３が基板２１の前面側に当接し、この基板２１を放熱器１２との間に挟み込んで放熱器１２に押し付ける状態で、レンズユニット１３の取付部３３が放熱器１２に締め付け固定される。

【0054】

放熱器１２にねじ止めされたレンズユニット１３は、複数の押え脚部３５の先端面、および複数の位置決め脚部３４の押え部４６の先端面が基板２１の前面側に当接し、これら押え脚部３５および押え部４６により基板２１を放熱器１２に押し付ける。押え脚部３５および押え部４６は、基板２１の隣接する３つの発光素子２２の間に当接される。

【0055】

各取付部３３の位置では基板２１が放熱器１２に押し付けられているが、取付部３３から離れた位置、つまり３つの取付部３３で囲まれた基板２１の中心点Ｏおよびその付近は、発光素子２２の点灯時の熱による熱膨張などによって放熱器１２から浮き上がり、基板２１と放熱器１２との接触性が低下し、基板２１から放熱器１２への熱伝達性が低下し、基板２１の温度が上昇するおそれがある。本実施形態では、押え脚部３５により複数の取付部３３で囲まれた基板２１の中心点Ｏまたはその付近（中心点Ｏを中心としたレンズ３１の半径の仮想円４９の範囲）を押えることにより、３つの取付部３３で囲まれた基板２１の領域が放熱器１２から浮き上がるのが抑制され、基板２１と放熱器１２との接触性が確保され、基板２１から放熱器１２への熱伝達性が向上され、基板２１の温度上昇が抑制される。

【0056】

レンズユニット１３の各レンズ３１の凹部３７に基板２１の各発光素子２２が配置され、各レンズ３１の入射面３８に各発光素子２２が対向される。

【0057】

取付部３３、位置決め脚部３４の押え部４６、および押え脚部３５がレンズユニット１３の背面側にレンズ３１よりも突出されているため、複数のレンズ３１と基板２１との間に隙間が形成され、この隙間を通じて発光素子２２の放熱のための通気性が確保される。

【0058】

図２に示すように、隣接するレンズユニット１３は、それぞれ隣接部ｂに位置するレンズ３１の六角形の各辺部４１が互いに嵌り合うように係合することで、隣接するレンズユニット１３が互いに組み合わされる。隣接するレンズユニット１３の隣接部ｂに位置するレンズ３１間の配列状態は、ピッチが広がることなく、レンズユニット１３内の複数のレンズ３１のピッチと同じ配列状態に配置される。つまり、隣接するレンズユニット１３のレンズ３１が全て同じ配列状態に配置される。そして、３つの略扇形のレンズユニット１３が略円形状に組み合わされる。

【0059】

レンズユニット１３の一部のレンズ３１は、基板２１の実装範囲２３外に配置され、発光素子２２とは組み合わされない。基板２１の実装範囲２３内に配置されるレンズ３１でも、実装範囲２３の最外周に配置される一部のレンズ３１についても発光素子２２とは組み合わされない。

【0060】

そして、レンズユニット１３は、レンズ集合体３２から突出する位置決め脚部３４と押え脚部３５を備えるため、位置決め脚部３４により基板２１と位置決めでき、押え脚部３５により基板２１を押えて放熱器１２からの浮き上がりを抑制することができ、基板２１との位置ずれを防止し、基板２１の温度上昇を抑制することができる。

【0061】

位置決め脚部３４は、レンズ集合体３２の最外側（隣接部ｂ）のレンズ３１と最外側（隣接部ｂ）の内側のレンズ３１との間に位置するため、位置決め脚部３４（突出部４７）を基板２１の位置決め孔２６に位置合わせして挿入する際に視認しやすくでき、組み立て作業性を向上できる。しかも、例えば、複数のレンズユニット１３を隣接して組み合わせる場合、隣接するレンズユニット１３の隣接部ｂに近い位置で位置決めできるため、隣接するレンズユニット１３を確実に組み合わせることができる。

【0062】

さらに、レンズユニット１３は、所定のレンズ３１の位置に設けられる複数の取付部３３を備えるため、レンズ３１の位置を利用してねじ止めできる。

【0063】

また、押え脚部３５は、３つの取付部３３の間の中心点Ｏを中心としたレンズ３１の半径の仮想円４９の範囲内に設けられるため、３つの取付部３３からそれぞれ離れた位置で放熱器１２から浮き上がりやすい基板２１の領域を押えることができ、基板２１から放熱器１２への放熱性を確保し、基板２１の温度上昇を抑制することができる。

【0064】

押え脚部３５は、３つの取付部３３の間の中心点Ｏに位置することで、３つの取付部３３からそれぞれ離れていて最も放熱器１２から浮き上がりを押えやすい位置を押えることができ、基板２１の温度上昇をより抑制することができる。

【0065】

また、レンズユニット１３は、複数に分割されて組み合わせる構成であるため、一体形で大形になる場合に比べて、例えば射出成型などによる成型時において発生しやすい反りや収縮を低減することができ、複数のレンズ３１と基板２１の複数の発光素子２２との位置ずれを低減でき、所望の光学特性を得ることができる。

【0066】

なお、レンズユニット１３は、周方向に２つまたは４つ以上に分割されていてもよい。

【0067】

また、レンズユニット１３の位置決め脚部３４に突部４７を設け、基板２１に位置決め孔２６を設けたが、位置決め脚部３４の先端面に位置決め孔２６を設け、基板２１に突部４７を設けてもよい。

【0068】

また、基板２１は、レンズユニット配置部２４毎に分割されていてもよい。この場合、分割された各基板２１と同様に分割されているレンズユニット１３とを１組みとし、複数組みを用いて照明装置１０を構成してもよい。

【0069】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0070】

１０ 照明装置
１３ レンズユニット
２１ 基板
２２ 発光素子
３１ レンズ
３２ レンズ集合体
３３ 取付部
３４ 位置決め脚部
３５ 押え脚部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】