JP2010027327A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光部の取り付け角度調整及び個数選択が極めて容易で煩雑な調整を伴うことなく、容易に広い範囲を十分な光量で照明できる照明装置を提供すること。
【解決手段】本発明の照明装置１は、所定距離離れた位置にスポットを形成する複数のスポット形成ユニット５を備え、前記各スポット形成ユニット５は、角度調整されたプレート３と、当該プレート３の主面に同一角度で取り付けられ光軸に対して所定角度の出射角を有する出射光を出力する複数の発光部２とを備え、前記各プレート３の相対角度を異ならせて前記各スポット形成ユニット５によって形成されるスポットが所望の配列となるようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の発光源を備えた照明装置に関する。

近年、白熱灯や蛍光灯を光源とするものと比べて低消費電力及び長寿命であるとの理由から、照明装置に発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられるようになってきている。照明装置の光源としてＬＥＤを用いる場合、白熱灯や蛍光灯と比べてＬＥＤ単体での光量が少ないので、複数のＬＥＤを集積させる必要がある。

従来、この種の照明装置として、互いに隣接して配設されると共に回路基板に取り付けられたＬＥＤと、ＬＥＤをそれぞれ内部に収容すると共に支持基板に取り付けられたバルク型レンズとからなる発光部を複数備えたものが知られている（特許文献１参照）。この照明装置は、バルク型レンズによりＬＥＤの発光する発光方向を調整して、各バルク型レンズを透過する各出射光を互いに略平行にし、出射光の拡散を抑えて効率的に被照射物に投光している。
特開２００５−１１６１８２号公報

しかしながら、ＬＥＤとバルク型レンズとを組み合わせてなる発光部を、それぞれの出射方向を一致させて多数集積させた場合、所定距離離れた位置に単一のスポットを形成してしまうので、広い範囲を照明することは困難であった。
また、スポットを形成させないために、それぞれの発光部の出射方向を分散させた場合は、スポットに比べて明度が著しく低下し、広い範囲を照明するには光量が不足する可能性が高くなると共に、個々の発光部の取り付け角度及び個数等の調整が極めて煩雑になるといった問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、発光部の取り付け角度調整及び個数選択が極めて容易で煩雑な調整を伴うことなく、容易に広い範囲を十分な光量で照明できる照明装置を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、所定距離離れた位置にスポットを形成する複数のスポット形成ユニットを備え、前記各スポット形成ユニットは、角度調整されたプレートと、当該プレートの主面に同一角度で取り付けられ光軸に対して所定角度の出射角を有する出射光を出力する複数の発光部とを備え、前記各プレートの相対角度を異ならせて前記各スポット形成ユニットによって形成されるスポットが所望の配列となるようにしたことを特徴とする。

この構成によれば、各スポット形成ユニットにより形成されるスポットが所望の配列になるように各プレートの相対角度を異ならせてなることにより、所望の照明領域を得ることができる。特に、照明領域を広くしたい場合には、各プレートの相対角度を順次異ならせて各スポットを隣接配置すればよいので、個々の発光部の取り付け角度を調整する場合に比べて、作業工程を大幅に簡素化することができる。また、スポット形成ユニットによって形成されるスポットが重なるように配列すれば、照明領域の照明度を向上させることも可能であり、柔軟な照明状態を作り出すことができる。また、同一プレートには同一角度で発光部が取り付けられるので、発光部の数を調整するだけの簡単な作業で１スポット当たりの明るさを調整することができる。すなわち、複数のプレートの相対角度と１プレートあたりの発光部数との２面から明るさを調整可能である。

上記照明装置において、前記プレートに取り付けられた複数の発光部のうち最も離れた位置に取り付けられた２つの発光部間の距離に対して、前記発光部の取付位置から前記スポットまでの距離が、実質的に１つのスポットを形成し得る程度の距離であることが好ましい。

このように、発光部からスポット形成位置までの距離が長いほど、同一プレートに取り付けられた発光部の間隔の影響が小さくなるので、街路灯などの高い位置からの照明として適している。

上記照明装置において、前記スポット形成ユニットは、照明領域の中心領域にスポットを形成するメインスポット形成ユニットと、前記メインスポット形成ユニットが形成するスポットの周辺領域にスポットを形成する複数のサブスポット形成ユニットとから構成することができる。

この構成によれば、照明領域の中心領域にスポットを形成するメインスポット形成ユニットと、中心領域の周辺領域にスポットを形成するサブスポット形成ユニットとの役割分担が明確となり、役割に応じて各スポット形成ユニットにおける発光部の設置数を最適化することにより、明度の異なる複数のスポットで最適な照明状態を実現することができる。

上記照明装置において、前記プレートの主面上に前記複数の発光部が直線状に配置された構成を採る。プレートの主面に同一角度で取り付けられ平行な出射光を出力する複数の発光部は、直線状に配置した場合であっても所定距離離れた位置に円形のスポットを形成することができる。このような特殊な特性を利用して、発光部の直線状の配置方向と直交方向にプレート幅を狭くすることができるため、照明装置全体を小型化することができる。また、プレートの主面上の発光部の密集度が向上するので、照明装置全体が形成する照明領域の照明度を高めることができる。

上記照明装置において、前記発光部は出射方向が前記プレートの主面に対して垂直となるように取り付けられ、前記各プレートが固定支持フレームに角度調整可能に取り付けられる構成としても良い。

この構成によれば、出射方向がプレート面に対して垂直になるように発光部が取り付けられていることにより、プレート面の角度を調整するだけで、各スポットの配列や照明領域の大きさを簡単に変えることができる。

本発明によれば、発光部の取り付け角度調整及び個数選択が極めて容易で、煩雑な調整を伴うことなく、容易に広い範囲を十分な光量で照明できる。

以下、本発明の実施の形態に係る照明装置について、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る照明装置は、例えば、道路や公園等の街路灯や屋内で照明器具として使用可能な照明装置であり、光源として複数の発光源を備えたものである。

図１は、本発明の実施の形態に係る照明装置の外観斜視図であり、図２は、図１の照明装置の側面図である。なお、図１に示す照明装置では、発光部２が配設された４枚のプレート３が示されているが、プレートの数及び配置状態は用途に応じて適宜最適化されるべきである。また、プレートは各プレートによるスポット形成位置に対応した角度に調整されていればよく、複数のプレートは個別に角度調整可能であっても良いが、一体型で角度調整できない構成であっても良い。

両図に示すように、照明装置１は、発光源を有する複数の発光部２と、主面となるプレート面に複数の発光部２がプレート毎に同じ角度で取り付けられた複数のプレート３と、複数のプレート３を固定する支持フレーム４と、を備えている。発光部２及びプレート３は、所定距離離れた位置に単一の照明スポット（以下、「スポット」と言う）を形成するスポット形成ユニット５を構成し、当該スポットが所望の配列になるように各プレート３の相対角度を異ならせている。

発光部２は、光軸Ａに対して所定の角度の出射角度を有するように出射光が調整されている。ここで、出射角度とは、出射光の光軸Ａと、この光軸Ａから最も外側の光（最外光）Ｂとがなす角度θを指し、当該出射角度は、任意の角度（例えば、５度から４５度の間）に設定されている。なお、図１では、説明を簡単にするためにプレート３に３個又は９個の発光部２を設けているが、用途、使用環境又は照明度に応じて、任意の数の発光部２を設けることが可能である。

プレート３は、平面視矩形形状に形成されており、各プレート面同士が並ぶように支持フレーム４に固定されている。プレート面は発光部２の取付面３１となり、この取付面３１には、複数の発光部２が、上記発光部２の出射光の光軸が当該取付面３１に対して垂直になるように取り付けられている。すなわち、同一の取付面３１に対して複数の発光部２を取り付け角度が垂直になるように取り付けているので、プレート３には複数の発光部２が同一の角度で取り付けられていることになる。図１に示す照明装置１は、９個の発光部２が３列で直線状に配設されたメインプレート３２と、３つの発光部２が１列で直線状に配設された平面視矩形形状のサブプレート３３と、から構成されている。３枚のサブプレート３３は、長辺部が隣接するように短辺方向に並んで配設されており、隣接する取付面３１同士が角度調整可能に支持フレーム４に固定されている。なお、図１に示すサブプレート３３は、当該サブプレート３３の取付面３１の長辺部が隣り合うように設けられているが、使用目的又は装置の大きさ等に合わせて、例えば、長辺又は／及び短辺が隣接するように配設することも可能である。

また、図２に示すように、プレート３は、側面部に設けられた軸３４により、支持フレーム４に対して回動自在に軸支されている。したがって、プレート３の取付面３１の角度を調整することにより、取付面３１上の発光部２の出射光のスポット形成位置を容易に変えることができ、所望の照明領域にスポットを形成することができる。例えば、照明領域を拡大したい場合には、隣接する取付面３１の法線方向のなす角度が大きくなる方向（鋭角化）に各プレート３の相対角度を調整すれば、これに伴い隣接する出射光の光軸同士のなす出射角度も大きくなり、照明領域を拡大させることができる。なお、プレート３は、所望の照明領域にスポット形成するべく角度調整された後、同角度を維持した状態で支持フレーム４に対して固定されることが好ましい。或いは、プレート毎のスポットの組み合わせ（高さを含む）から予め各プレートの角度を計算で求めておき、複数プレートで形成していた各取付面３１を、計算で求めた相対角度を有する多面体で構成するようにしても良い。

上述したように、各プレート３には発光部２を任意の位置に配設することが可能である。図３は、プレート３の取付面３１への発光部２の配置例を模式的に示した図であり、同図（ａ）は９個の発光部２を複数列で配置した場合を示し、同図（ｂ）は同数の発光部２を一列に直線状で配置した場合を示している。図３（ａ）（ｂ）に示すように、各スポット形成ユニット５を構成する複数の発光部２の配置位置が大きく異なっていても、双方のスポット形成ユニット５により形成されるスポット形状は略同じ大きさになるという特性を有している。これは、各発光部２の出射光は同一の出射角度に調整されているので、取付面への取付角度が同一であるならば、両端に配置される発光部の距離に対して、スポット径が十分に大きければ、十分離れたスポット径に対して発光部の距離が微差となり、各発光部２が形成する個別のスポット（以下、個別スポットと言う）同士は実質的に同一位置に重なりあった状態となるからである。したがって、この発光部２の配置に伴うスポット形成特性を利用して発光部２を直線状に配置することにより、発光部１の配置方向と直交方向にプレート幅を狭くすることができ、照明装置１全体をさらに小型化することができる。また、取付面３１上の発光部２の密集度が向上するので、照明装置１全体が形成する照明領域の照明度を高めることができる。

ここで、図４を用いて、スポット形成ユニット５を構成する発光部２の出射光の出射角度及び当該スポット形成ユニット５の形成するスポットについて詳細に説明する。図４に示すスポット形成ユニット５は、プレート面に複数の発光部２が所定のピッチで取り付けられており、光源部配列の両端に位置する２つの発光部２ａ，２ｂを３０ｃｍ離している。各発光部２からの出射角度は６度に調整されている。このスポット形成ユニット５を照明エリアから１０ｍの地点の高さに設置した場合、各発光部２は、直径２．５ｍの個別スポットを形成する。上述したように各発光部２は所定間隔離れた状態で取り付けられているので、取付位置に対応して各発光部２の出射光の光軸も光源部配列方向へシフトする。したがって、最端に位置する発光部２ａ，２ｂが３０ｃｍ離れていることに伴い、発光部２ｂの出射光の光軸Ｄも発光部２ａの出射光の光軸Ｃから３０ｃｍ分だけ離間方向にシフトし、個別スポットのスポット径も３０ｃｍ分だけ同方向にシフトする。図４では、発光部２ａの出射光を実線で、発光部２ｂの出射光を点線で示し、各発光部２ａ，２ｂの形成する個別スポットのスポット径が右方向に３０ｃｍシフトした状態を示している。そして、発光部２ａ，２ｂ間には、複数の発光部２の形成する複数の個別スポットが重なった状態でスポット全体が形成されることとなる。なお、ここでは、発光部２の取付位置から前記スポットまでの距離を１０ｍの場合で説明したがこれに限定されるものではなく、当該距離が、プレート３に取り付けられた複数の発光部２のうち最も離れた位置に取り付けられた２つの発光部２ａ，２ｂ間の距離に対して、実質的に１つのスポットを形成し得る程度の距離であればよい。これにより、各発光部２からの出射光が重なりあった状態で、確実に単一のスポットを形成することができる。

次に、上記照明装置１を、道路や公園等で使用される街路灯に適用した場合を例に説明する。図５は、街路灯に適用した場合の照明装置１の一例を示す模式図であり、図６は、図５に示す照明装置１の形成する照明領域の一部分を示す模式図である。図６では、照明装置１の光源領域の中心をＯで示すと共に、単一のスポット形成ユニット５により形成される照明スポットを単一の円で示しており、照明領域の中心領域をメインスポットＡＲ１として示している。なお、図５に示す照明装置１では、説明を簡単にするために、支持フレーム４を省略している。

図５に示す照明装置１は、照明領域の中心領域となるメインスポットＡＲ１を形成するメインスポット形成ユニット５１と、メインスポットＡＲ１の周辺領域にサブスポットＡＲ２〜ＡＲ７を形成する複数のサブスポット形成ユニット５２と、から構成されており、隣接するスポット形成ユニットのプレート同士の相対角度を異ならせている。メインスポット形成ユニット５１は、メインプレート３２上に９個の発光部２が配設され、各サブスポット形成ユニット５２は、サブプレート３３上に３個の発光部２が１列に配設されている。

メインスポット形成ユニット５１の外側には５つのサブスポット形成ユニット５２が形成され、さらにサブスポット形成ユニット５２の外側には６つのサブスポット形成ユニット５２が形成されている。具体的には、メインスポット形成ユニット５１の左右両側に、サブスポット形成ユニット５２ａが配設され、サブスポット形成ユニット５２ａの外側にサブスポット形成ユニット５２ｄが配設されている。さらに、サブスポット形成ユニット５２ｄの外側には、サブスポット形成ユニット５２ｅが配設されている。そして、所望の照明領域を形成するように、サブスポット形成ユニット５２ａの取付面３３ａは、メインスポット形成ユニット５１の取付面３２から離間する方向を向くように角度調整され、サブスポット形成ユニット５２ｄの取付面３３ｄは、サブスポット形成ユニット５２ａの取付面３３ａから離間する方向を向くように角度調整されている。同様に、サブスポット形成ユニット５２ｅの取付面３３ｅも、サブスポット形成ユニット５２ｄの取付面３３ｄから離間する方向を向くように角度調整されている。

一方、メインスポット形成ユニット５１の上側に、サブスポット形成ユニット５２ｂが配設され、サブスポット形成ユニット５２ａの上側に、サブスポット形成ユニット５２ｃが配設されている。また、サブスポット形成ユニット５２ｄの上側に、サブスポット形成ユニット５２ｆが配設されている。サブスポット形成ユニット５２ｂの取付面３３ｂは、メインスポット形成ユニット５１の取付面３２から離間する方向を向くように角度調整されている。同様に、サブスポット形成ユニット５２ｃ及び５２ｆの取付面３３ｃ及び３３ｆは、サブスポット形成ユニット５２ａ及び５２ｄの取付面３３ａ及び３３ｄから離間する方向を向くように角度調整されている。

このように構成された照明装置１は、メインスポット形成ユニット５１を基準に各サブスポット形成ユニット５２の相対角度が調整されることにより、各ユニットからの出射光によりメインスポットの周辺領域に幾つものサブスポットを隣接させて順次形成して、所望の広さ及び形状をなす照明領域を形成する。図６に示すように、照明領域の中心領域となるメインスポットＡＲ１は最も照明度を高めたい領域であるため、最も光量の多いメインスポット形成ユニット５１が、メインスポットＡＲ１の直上に位置するように設置することが好ましい。そして、メインスポットＡＲ１に隣接するサブスポットＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４を形成するように、サブスポット形成ユニット５２ａ，５２ｂ，５２ｃを角度調整する。同様にサブスポットＡＲ２及びＡＲ４に隣接するサブスポットＡＲ５及びＡＲ６を形成するように、サブスポット形成ユニット５２ｄ及び５２ｆを角度調整すると共に、サブスポットＡＲ５に隣接するサブスポットＡＲ７を形成するようにサブスポット形成ユニット５２ｅを角度調整する。このように、照明領域全域をカバーしながら、当該照明領域内の中心領域及び中心領域に近接する領域の照明度を高くするように各スポットを所望の位置に形成して、所望の照明領域を得ることができる。

本実施の形態によれば、各スポット形成ユニットにより形成されるスポットが所望の配列になるように各プレートの相対角度を異ならせてなることにより、所望の照明領域を得ることができる。特に、照明領域を広くしたい場合には、各プレートの相対角度を順次異ならせて各スポットを隣接配置すればよいので、個々の発光部の取付角度を調整する場合に比べて、作業工程を大幅に簡素化することができる。また、複数の発光部２を縦方向に配列することで照明領域に対してスポット形成ユニットが構成する光源領域を相対的に小さくして、照明装置全体の小型化を図ることができる。また、スポット形成ユニットによって形成されるスポットが重なるように配列すれば、照明領域の照明度を向上させることも可能であり、柔軟な照明状態を作り出すことができる。

次に、図７を用いて発光部２の構成例について説明する。図７に示す例では、発光部２が、ＬＥＤ２３及びＬＥＤ２３を収納したバルク型レンズ２５から構成されている。

ＬＥＤ２３は、略方形形状の筐体で形成されており、内部にＬＥＤチップ（図示省略）を収納している。バルク型レンズ２５との対向面は、ＬＥＤ２３の発光光の出射面２３ａとなり、当該出射面２３ａは出射光の光軸方向と垂直となる平坦面または弾丸型に形成されている。また、ＬＥＤ２３の外周面２３ｂには、発光光が上記出射面２３ａを介してバルク型レンズ２５に向かって出射するように、樹脂材料がモールドされている。各ＬＥＤ２３は、プレート３に形成された貫通孔３ａを介して回路基板２４に対して同じ角度で取り付けられており、当該回路基板２４にはＬＥＤチップに電源を供給する電源回路等が実装されている。

バルク型レンズ２５は、全体が略円筒形状に形成されており、各プレート面内の複数のバルク型レンズ２５は、同じ角度で取り付けられている。バルク型レンズ２５は、ＬＥＤ２３の発光光の出射面２５ａがドーム状に湾曲形成されている。一方、プレート３との対向面には、ＬＥＤ２３を収納する凹部２５ｂが形成されており、上記ＬＥＤ２３の出射面２３ａと対峙する凹部２５ｂの先端部分は湾曲形成されている。この凹部２５ｂの湾曲面が、ＬＥＤ２３の発光光の入射面２５ｃとなる。そして、バルク型レンズ２５は、上記入射面２５ｃから入射するＬＥＤ２３の発光光をレンズ内部で屈折させて出射面２５ａから出射することにより光軸に対して所定の角度を有する出射光となるように調整している。

なお、本発明は以上の説明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で変形実施可能である。たとえば、発光部２はＬＥＤ２３と、ＬＥＤ２３を収納したバルク型レンズ２５とから構成されたものに限定されるものではなく、所定角度の出射角を有する出射光を出力する発光部であれば他の構成のものを用いることができる。

次に、表１を用いて、発光部からスポットまでの距離と、当該距離におけるスポットの直径及び明るさについて説明する。ここでは、光軸から最外光までの出射角度が２７．５度（光軸を中心とした最外光間の角度５５度）のレンズを９個使用し、当該レンズを各列３個ずつ直線状に配置すると共に、ＬＥＤに日亜化学製（品番ＮＧＰＷＲ７０ＡＳ）を使用している。表１に示すように、距離が１ｍの場合には、形成されるスポットの直径１００ｃｍ、明るさは１００ＬＸになっている。距離が２ｍの場合には、スポットの直径は２００ｃｍ、明るさは２３ＬＸに、距離が３ｍの場合には、スポットの直径は３００ｃｍ、明るさは１０ＬＸになっている。また、距離が５ｍの場合には、スポットの直径は５００ｃｍ、明るさは３ＬＸになっている。なお、ＬＥＤを高輝度のものを使用することにより、スポットの明るさをさらに上げることが可能である。

本発明は、光源として複数の発光源を備えた照明装置であって、例えば、道路や公園等の街路灯や屋内で照明器具として有用である。

本発明の実施の形態に係る照明装置の外観斜視図である。 図１の照明装置の側面図である。 プレート面のＬＥＤの配設例を模式的に示した図であり、（ａ）は複数列で配設した場合を示す図であり、（ｂ）は一列で配設した場合を示す図である。 本実施の形態に係るスポット形成ユニット及び当該スポット形成ユニットの形成するスポットを説明するための図である。 本実施の形態に係る照明装置を街路灯に適用した場合を説明するための模式図である。 図５に示す照明装置の形成する照明領域を構成する照明スポットの一部を示す模式図である。 発光部の実施例を説明するための図である。

符号の説明

１ 照明装置
２ 発光部
３ プレート
３ａ 貫通孔
４ 支持フレーム
５ スポット形成ユニット
２３ ＬＥＤ
２３ａ 出射面
２３ｂ 外周面
２４ 回路基板
２５ バルク型レンズ
２５ａ 出射面
２５ｂ 凹部
２５ｃ 入射面
３１ 取付面
３２ メインプレート
３３ サブプレート
３４ 軸
５１ メインスポット形成ユニット
５２ サブスポット形成ユニット
ＡＲ１ メインスポット
ＡＲ２〜ＡＲ７ サブスポット
Ｏ 光源領域の中心

Claims (5)

1. 所定距離離れた位置にスポットを形成する複数のスポット形成ユニットを備え、
   前記各スポット形成ユニットは、角度調整されたプレートと、当該プレートの主面に同一角度で取り付けられ光軸に対して所定角度の出射角を有する出射光を出力する複数の発光部とを備え、
   前記各プレートの相対角度を異ならせて前記各スポット形成ユニットによって形成されるスポットが所望の配列となるようにしたことを特徴とする照明装置。
2. 前記プレートに取り付けられた複数の発光部のうち最も離れた位置に取り付けられた２つの発光部間の距離に対して、前記発光部の取付位置から前記スポットまでの距離が、実質的に１つのスポットを形成し得る距離であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記スポット形成ユニットは、照明領域の中心領域にスポットを形成するメインスポット形成ユニットと、前記メインスポット形成ユニットが形成するスポットの周辺領域にスポットを形成する複数のサブスポット形成ユニットと、からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
4. 前記プレートの主面上に前記複数の発光部が直線状に配置されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記発光部は出射方向が前記プレートの主面に対して垂直となるように取り付けられ、前記各プレートが固定支持フレームに角度調整可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の照明装置。
   

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