JP2011175776A - 灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】ある中心軸を中心に径外向きに均一且つ高い照度で光を出射することが可能な灯具を提供する。
【解決手段】船灯１０において、リフレクタ１８は、発光素子２０が発する光を反射する反射面１８ｃを有する。反射面１８ｃは、第１焦点Ｐ１が中心軸Ｘに位置し第２焦点Ｐ２が第１焦点Ｐ１よりも中心軸Ｘから離間する楕円弧を中心軸Ｘを中心に回転させた形状を含む。また反射面１８ｃは、反射光が中心軸Ｘを中心に径外向きに出射するよう開口部１８ｄを有する。発光素子２０は、反射面１８ｃの第１焦点Ｐ１に発光面２０ａの中心が位置するよう配置される。反射面１８ｃは、中心軸Ｘを含む断面において第１焦点Ｐ１と第２焦点Ｐ２とを結ぶ直線が中心軸Ｘと垂直な平面に対し所定角度を成すよう形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、灯具に関し、特に径外向きに光を出射する灯具に関する。

船舶の夜間航海時の安全確保のため、船には船灯が通常設けられている。このような船灯は、海水や風雨、直射日光にさらされるなど厳しい環境に置かれる一方、安全な航海を実現するために高い信頼性が要求される。このため、例えば、白熱灯などの光源に比べ信頼性の高いＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた船灯が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−０２７０５２号公報

この船灯は、海上衝突予防法などの規定を満たす必要がある。この海上衝突予防法では、軸方向の所定範囲にわたって所定値以上の照度を実現しなければならないことや、周方向の所定角度にわたって所定値以上の照度を実現しなければならないことなどが規定されている。しかしながら、例えば上述の特許文献に記載される船灯は、ＬＥＤを周方向に複数設けているため、このような海上衝突予防法の規定を満たすことは容易ではない。

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ある中心軸を中心に径外向きに均一且つ高い照度で光を出射することが可能な灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の灯具は、発光素子と、発光素子が発する光を反射する反射面を有する光学部材と、を備える。反射面は、第１の焦点が仮想軸の近傍に位置し第２の焦点が第１の焦点よりも仮想軸から離間する楕円弧を仮想軸を中心に回転させた形状を含み、且つ反射光が仮想軸を中心に径外向きに出射するよう開口部が設けられ、発光素子は、反射面の第１の焦点近傍に発光部が位置するよう配置される。

この態様によれば、発光素子が楕円弧の回転体状に形成された反射面の焦点近傍に配置されるため、周方向に均一な光を照射することが可能となる。このため、船灯などに適した灯具を提供することができる。

反射面は、仮想軸を含む断面において第１の焦点と第２の焦点とを結ぶ直線が仮想軸と垂直な平面に対し所定角度を成すよう形成されてもよい。

例えば発光面を持つ発光素子は、発光面からある角度を成す方向への光の光量が最も多いことが知られている。この態様によれば、このように反射面の断面となる楕円弧を斜めに傾けることで、光量の多い出射角度の光をより効率よく径外向きに反射させることができる。このため、より強い光を出射することが可能となる。

本発明のある態様の灯具は、仮想軸を中心に径外向きに出射する光の周方向端部を画定するよう、反射面によって反射された光を仮想軸を中心に所定角度にわたって遮光するシェードをさらに備えてもよい。

発光素子の発光部が反射面の楕円弧の焦点近傍に配置されているため、発光素子から発せられた光は、反射面によって反射され仮想軸を中心に径外向きに均一に出射する。このためこの態様によれば、このようなシェードを設けることによって、発光素子から発せられる光を所定角度にわたって適切に遮光することができる。このため、例えば船灯に要求される遮光に関する規定を容易に満たすことが可能となる。

本発明のある態様の灯具は、開口部を通過する出射光を仮想軸に沿う方向に拡散させる光拡散部材をさらに備えてもよい。この態様によれば、仮想軸に双方向に広く光を出射させることができる。

光学部材は、発光素子と反射面との間に充填された光透過部材を有してもよい。この態様によれば、例えばこの光透過部材の表面に鏡面処理を施すことによって反射面を容易に形成することができる。

本発明によれば、ある中心軸を中心に径外向きに均一且つ高い照度で光を出射することが可能な灯具を提供することができる。

（ａ）は、本実施形態に係る船灯の上面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る船灯の右側面図である。 図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 船灯から発せられた光の中心軸Ｘと平行な方向の照度分布を示す図である。 船灯から発せられた光の中心軸Ｘを中心とする周方向の照度分布を示す図である。 船灯から発せられた光の中心軸Ｘを中心とする周方向の照度分布を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。

図１（ａ）は、本実施形態に係る船灯１０の上面図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る船灯１０の右側面図である。船灯１０は安全な航海を実現するために船に取り付けられる灯具である。なお、船灯１０と同様の灯具が、船灯以外の用途に用いられてもよい。

船灯１０は、アウターカバー１２およびベースプレート１４を有する。アウターカバー１２は、カップ状に形成される。ベースプレート１４は円盤状に形成されており、アウターカバー１２の開口部がベースプレート１４の上面に取り付けられている。

アウターカバー１２は、開口部１２ａおよびシェード１２ｂを有する。開口部１２ａはアウターカバー１２の上面近傍の側面において、軸方向に均一な幅で開口角度θにわたって開口する開口部１２ａが設けられている。シェード１２ｂは、中心軸Ｘを中心に径外向きに出射する光の周方向端部を画定するよう、光源収容部１８ｂから出射しようとする光を、仮想軸である中心軸Ｘを中心に所定角度、すなわち３６０度から開口角度θを引いた角度にわたって遮光する。なお、開口部１２ａは、アウターカバー１２の全周にわたって設けられてもよい。このときシェードは、開口部１２ａを通過する光の周方向端部を画定するよう、アウターカバー１２の外部または内部において、開口部１２ａを通過する光を中心軸Ｘを中心に所定角度にわたって遮光してもよい。

図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。船灯１０は、さらに透明部材１６、リフレクタ１８、および発光素子２０を有する。リフレクタ１８はカップ状に形成され、開口端部から径外向きに突出するフランジ１８ａが設けられている。一方、ベースプレート１４の上面には、中心軸Ｘを中心に環状に下方へ凹む溝部１４ａと、溝部１４ａに囲まれた部分が上方に突出するように形成された突部１４ｂとが設けられている。リフレクタ１８は、開口部近傍の内側面がベースプレート１４の突部１４ｂの側面に嵌め込まれ、さらに溝部１４ａにフランジ１８ａが挿入されてベースプレート１４に固定される。

透明部材１６もまたカップ状に形成され、開口端部から径外向きに突出するフランジ１６ａが設けられている。透明部材１６の内面は、リフレクタ１８の外面と同一形状に形成されており、透明部材１６の内面がリフレクタ１８の外面に接するよう透明部材１６がリフレクタ１８に嵌め込まれる。透明部材１６は、フランジ１８ａの上にフランジ１６ａが載置されるよう溝部１４ａに挿入され、ベースプレート１４に固定される。

アウターカバー１２もまた、開口端部から径外向きに突出するフランジ１２ｃが設けられている。アウターカバー１２の内側の側面は、透明部材１６の外側の側面と同一形状に形成されており、アウターカバー１２の内側の側面が透明部材１６の外側の側面に接するようアウターカバー１２が透明部材１６に嵌め込まれる。アウターカバー１２は、フランジ１６ａの上にフランジ１２ｃが載置されるよう溝部１４ａに挿入され、ベースプレート１４に固定される。

リフレクタ１８は、発光素子２０を収容するための光源収容部１８ｂを有する。光源収容部１８ｂは、第１焦点Ｐ１が中心軸Ｘに位置し第２焦点Ｐ２が第１焦点Ｐ１よりも中心軸Ｘから離間する楕円弧を中心軸Ｘを中心に回転させた形状に形成されている。なお、Ｐ１は中心軸Ｘ近傍に位置していてもよい。光源収容部１８ｂのうち上方の壁部は透明な材料によって形成されている。なお、リフレクタ１８全体が透明な材料によって形成されていてもよい。

光源収容部１８ｂの透明な壁部の内面には、発光素子２０の発光面２０ａに対向する反射面１８ｃが設けられている。反射面１８ｃは、例えばアルミニウムまたは銀を光源収容部１８ｂの内面に蒸着させる鏡面処理を施すことによって形成される。反射面１８ｃは、発光素子２０が発する光を反射する。したがってリフレクタ１８は、光学部材として機能する。本実施形態では、反射面１８ｃは、中心軸Ｘを中心に開口角度θの範囲に設けられており、他の部分は鏡面処理が施されていない状態となっている。なお、光源収容部１８ｂの全内面に鏡面処理が施されていてもよい。

反射面１８ｃは、光源収容部１８ｂの内面に設けられるため、第１焦点Ｐ１が中心軸Ｘに位置し第２焦点Ｐ２が第１焦点Ｐ１よりも中心軸Ｘから離間する楕円弧を中心軸Ｘを中心に回転させた形状に形成される。なお反射面１８ｃは、第１焦点Ｐ１が中心軸Ｘに位置し第２焦点Ｐ２が第１焦点Ｐ１よりも中心軸Ｘから離間する楕円弧を中心軸Ｘを中心に３６０度未満の所定角度で回転させた形状を含むよう形成されていてもよい。この所定角度は、開口角度θであってもよい。反射面１８ｃには、反射光が中心軸Ｘを中心にアウターカバー１２の開口部１２ａを通じて径外向きに出射するよう開口部１８ｄが設けられいる。

光源収容部１８ｂには、中心軸Ｘと同軸に上方に突出する突部１８ｅが設けられている。発光素子２０は、この突部１８ｅの上面に取り付けられる。こうして発光素子２０は、第１焦点Ｐ１に発光部である発光面２０ａの中心が位置するよう配置される。なお、発光素子２０は、第１焦点Ｐ１近傍に発光面２０ａが位置するよう配置されてもよい。

このように船灯１０を構成することによって、発光素子２０の発光面２０ａから発せられた光は、反射面１８ｃによって反射され、反射面１８ｃの開口部１８ｄおよびアウターカバー１２の開口部１２ａを通過して、中心軸Ｘを中心に径外向きに放射状に出射させることができる。

反射面１８ｃは、中心軸Ｘを含む断面において第１焦点Ｐ１と第２焦点Ｐ２とを結ぶ直線が中心軸Ｘと垂直な平面に対し所定角度を成すよう形成される。具体的には、反射面１８ｃは、中心軸Ｘを含む断面において第１焦点Ｐ１と第２焦点Ｐ２とを結ぶ直線が中心軸Ｘと垂直な平面に対して上方に４５度未満の角度を成すように形成されている。反射面１８ｃから発せられた光は、反射面１８ｃから４５度を成す方向において最も光量が多いことが知られている。このように反射面１８ｃを形成することにより、より多くの光を反射面１８ｃで反射させて径外向きに出射させることができる。

なお、例えばレンズなどの光拡散部材が、開口部１２ａに設けられていてもよい。この光拡散部材は、開口部１２ａを通過する出射光を中心軸Ｘに沿う方向に拡散させてもよい。これにより、中心軸Ｘに沿う方向に広く光を出射することができる。

リフレクタ１８は、発光素子２０と反射面１８ｃとの間に充填された光透過部材を有していてもよい。この光透過部材は、透明であってもよい。反射面は、この光透過部材の表面にアルミニウムまたは銀を蒸着させるなどの鏡面処理を施して形成されてもよい。このような態様によっても、反射面を設けることができる。

図３は、船灯１０から発せられた光の中心軸Ｘと平行な方向の照度分布を示す図である。横軸は中心軸Ｘと平行な下方向に対する角度となっており、縦軸は照度となっている。海上衝突予防法の規定により、船灯から発せられる光の照度は、閾値ラインＬ１および２つの閾値ラインＬ２より高くなっている必要がある。閾値ラインＬ１は、９０度、すなわち中心軸Ｘと垂直な方向から、±５度以下において第１照度閾値ａ１となるラインを示している。また、閾値ラインＬ２は、±５度より大きく±７．５以下において第２照度閾値ａ２となるラインを示している。本実施形態では、第１照度閾値ａ１は１．２［ｃｄ］となっており、第２照度閾値ａ２は０．９［ｃｄ］とされている。なお、第１照度閾値ａ１および第２照度閾値ａ２がこれらの値に限定されないことは勿論である。本実施形態に係る船灯１０によれば、図３に示すように、発せられる光の照度分布を簡易に閾値ラインＬ１および閾値ラインＬ２より高くすることができる。したがって、海上衝突予防法の規定を適切に満足させることができる。

図４は、船灯１０から発せられた光の中心軸Ｘを中心とする周方向の照度分布を示す図である。横軸は、船灯１０の前方、すなわち中心軸Ｘから開口部１２ａの中央に向かう方向をゼロ度とした中心軸Ｘ周りの角度を示している。縦軸は照度となっている。海上衝突予防法の規定により、船灯から発せられる光の照度は、閾値ラインＬ３よりも高くなっている必要がある。閾値ラインＬ３は、いずれの角度においても照度閾値ｂ１となるラインを示しており、本実施形態では照度閾値ｂ１は１．２［ｃｄ］とされている。なお、照度閾値ｂ１がこの値に限られないことは勿論である。本実施形態に係る船灯１０によれば、図４に示すように、発せられる光の照度分布を簡易にＤ３より高くすることができる。したがって、海上衝突予防法の規定を適切に満足させることができる。

図５は、船灯１０から発せられた光の中心軸Ｘを中心とする周方向の照度分布を示す図である。図５では、開口部１２ａの端部をゼロ度として、開口部１２ａ側への周方向の角度をプラスとして示している。

海上衝突予防法の規定により、船灯から発せられる光の照度は、ゼロ度以上では閾値ラインＬ４よりも高くなっている必要がある。閾値ラインＬ１は、ゼロ度以上において照度閾値ｃ１となるラインを示しており、本実施形態では照度閾値ｃ１は１．２［ｃｄ］とされている。なお、照度閾値ｃ１がこの値に限られないことは勿論である。本実施形態に係る船灯１０によれば、図４に示すように、発せられる光の照度分布を簡易に閾値ラインＬ４より高くすることができる。したがって、海上衝突予防法の規定を適切に満足させることができる。

また、海上衝突予防法の規定により、船灯から発せられる光の照度は、ゼロ度から角度閾値ｄ１に減じるまでの間に閾値ラインＬ４以下の値に低下する必要がある。本実施形態に係る船灯１０によれば、図５に示すように、発せられる光の照度分布を、ゼロ度から角度閾値ｄ１に減じるまでの間にゼロ［ｃｄ］まで簡易に低下させることができる。したがって、海上衝突予防法の規定を適切に満足させることができる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０ 船灯１、 １２ アウターカバー、 １２ａ 開口部、 １２ｂ シェード、 １６ 透明部材、 １８ リフレクタ、 １８ｂ 光源収容部、 １８ｃ 反射面、 １８ｄ 開口部、 １８ｅ 突部、 ２０ 発光素子、 ２０ａ 発光面。

Claims (5)

1. 発光素子と、
   前記発光素子が発する光を反射する反射面を有する光学部材と、
   を備え、
   前記反射面は、第１の焦点が仮想軸の近傍に位置し第２の焦点が第１の焦点よりも前記仮想軸から離間する楕円弧を前記仮想軸を中心に回転させた形状を含み、且つ反射光が前記仮想軸を中心に径外向きに出射するよう開口部が設けられ、
   前記発光素子は、前記反射面の第１の焦点近傍に発光部が位置するよう配置されることを特徴とする灯具。
2. 前記反射面は、前記仮想軸を含む断面において第１の焦点と第２の焦点とを結ぶ直線が前記仮想軸と垂直な平面に対し所定角度を成すよう形成されることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
3. 前記仮想軸を中心に径外向きに出射する光の周方向端部を画定するよう、前記反射面によって反射された光を前記仮想軸を中心に所定角度にわたって遮光するシェードをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の灯具。
4. 前記開口部を通過する出射光を前記仮想軸に沿う方向に拡散させる光拡散部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の灯具。
5. 前記光学部材は、前記発光素子と前記反射面との間に充填された光透過部材を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の灯具。

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