JP2011228255A - 光学ユニットおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上できる光学ユニットおよびこの照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤを有するＬＥＤモジュール６ａと；このＬＥＤモジュール６ａを支持するセラミック基板６ｂと；ＬＥＤモジュール６ａからの配光を制御する反射筒６ｉと；一面側にセラミック基板６ｂおよび反射筒６ｉを有し、他面側にヒートシンク９ｃ，９ｃを有するユニット支持板９を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明はＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する光学ユニットおよびこの複数の光学ユニットを光源として具備した照明装置に関する。

近年、省エネルギや省メンテナンス等の観点から高出力、小型軽量、高寿命のＬＥＤを光源として用いた照明装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この照明装置は、道路灯等に好適な照明装置であり、装置本体に取り付けた複数の取付台に、複数のＬＥＤモジュールを取り付けて光源装置を構成し、この光源装置を、装置本体に取り付けたカバーガラスにより被覆している。

特開２００７−２４２２５８号公報

ところで、照明用の光源として用いられるＬＥＤは、ハイパワーダイオードであり、１個当りの発熱量が多く、この熱がＬＥＤの近傍に蓄積すると、ＬＥＤの光出力の低下や寿命特性の劣化等を招く。

これに対し、上記特許文献１記載の光学ユニットでは、装置本体にカバーガラスを設けた密閉空間内に、複数のＬＥＤを具備した光源装置を配設するので、この密閉空間内に、複数のＬＥＤの発熱が籠り易い。

このために、ＬＥＤ自体の放熱性が低く、ＬＥＤの光出力が低下し、寿命特性の劣化を招き易いという課題がある。また、装置本体に固定した取付台に、複数のＬＥＤモジュールを直接取り付けているので、仮にＬＥＤモジュールの一部に不具合が発生した場合でも、その不具合のＬＥＤモジュールのみを交換できず、照明装置全体を交換しなければならず、メンテナンスのコスト増を招くという課題もある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、放熱性を向上できる光学ユニットおよびこの照明装置を提供することを目的とする。

本願請求項１に係る発明は、発光素子を有する発光部と；この発光部を支持する発光部支持基板と；発光部からの配光を制御する反射体と；一面側に発光部支持基板および反射体を有し、他面側にヒートシンクを有するユニット支持部と；を具備していることを特徴とする光学ユニットである。

本請求項以下の発明において、光学ユニットの発光素子としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザーなど、半導体を発光源とした発光素子を使用することができる。ＬＥＤの場合は例えばＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）やＳＭＤ型のＬＥＤを好適に用いることができる。発光素子の個数、光学ユニットの個数は任意に選定できる。複数個の光学ユニットは、同一機能、性能を有するものでも、機能、性能が異なるものでもよい。

発光部支持基板は、例えば電気絶縁性を有する熱伝導率の高いセラミック製の平板等よりなり、この平板には、発光部のＬＥＤモジュールを、その発光面が外部に露出した状態で配設する。

ヒートシンクとしては、例えば複数の放熱フィン等であり、ユニット支持部の背面に直接取り付けることのほか一体形成することにより構成することができる。要は、発光部からの熱を効率よく放熱可能なように、発光部支持基板が取り付けられたユニット支持部の他面側にヒートシンクが配設されていればよい。

請求項２に係る発明は、前記発光部支持基板は、セラミックからなり、その表面を弾性的に押し当てる押えとユニット支持部とにより挟持されていることを特徴とする請求項１記載の光学ユニットである。

ここで、押えとしては、例えばセラミック製平板等からなる発光部支持基板に取り付けた弾性を有する一対の板ばね等から構成され、発光部支持基板の一対の対向辺の例えば上下方向で対向する上辺と下辺に配設される。

請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の複数の光学ユニットと；これら光学ユニットを配設した装置本体と；を具備していることを特徴とする照明装置である。

ここで、装置本体は、例えばアルミダイカスト等からなる金属や、光を透過させない合成樹脂等で構成して光を遮断することが好ましいが、光障害とならない範囲で、多少光が漏れるものも許容される。光学ユニットの支持板は、金属や合成樹脂で形成できるが、発光素子がＬＥＤである場合、アルミダイカスト等からなる金属製とし、これにＬＥＤを熱伝導可能に配設することで，ＬＥＤの放熱を促進する構成とすることが好ましい。

また、本発明の照明装置は、高速道路や一般道路等の道路灯、公園等屋外の照明をなす防犯灯などの屋外照明装置として好適に使用されるが、室内の廊下や通路等の長手方向（通路等が延びる方向）に所定の明るさを必要とする場所に設置される屋内用照明器具としても使用することができる。例えば防犯灯に使用する場合、装置本体の幅方向両側から光を斜め下方に出射して、道路の長手方向に沿って広範囲な配光を得るようにすることが好ましい。

請求項４に係る発明は、前記光学ユニットを取り付ける取付板を有し、この取付板は、装置本体に直接取り付けられていることを特徴とする照明装置である。

光学ユニットを取り付けた取付板を装置本体に直接取り付けるとは、取付板が装置本体に熱伝導可能に接触していればよく、その接触面積は大きい方が望ましい。

請求項５に係る発明は、発光部は、所要の反射体寄りに配設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学ユニットである。

請求項１の光学ユニットによれば、発熱する発光部を有する光学ユニットにヒートシンクを一体に設けているので、発光部の発熱をユニット支持部を介してヒートシンクにより放熱できる。このために、光学ユニット毎に放熱性を向上できるので、発光部の発熱に起因する昇温による光出力の低下と寿命特性の劣化を低減できる。

請求項２の光学ユニットによれば、発光部を支持する発光部支持基板が伝熱性の高いセラミック基板であるので、発光部の発熱に対する放熱性を向上できる。また、一般に脆弱なセラミック基板を、ねじ止めせずに、一対の板ばね等の押えとユニット支持部とにより弾性的に挟持するので、ねじ止めによるセラミック基板の破損を低減できる。

請求項３の照明装置によれば、放熱性の高い複数の光学ユニットを光源として装置本体に配置しているので、照明装置全体としての放熱性を向上できる。このために、発光部の発熱に起因する昇温による光出力の低下と寿命特性の劣化を低減できる。

請求項４の照明装置によれば、光学ユニットを、取付板を介して外部に露出している装置本体に直接接触しているので、光学ユニットの発熱を装置本体に伝熱させ、装置本体から外部へ放熱できるので、放熱性をさらに向上できる。

請求項５の光学ユニットによれば、所要の反射体の大きさを大きくすることにより、この反射体により反射される反射光をより遠くまで放射させることができる。

請求項６の光学ユニットによれば、発光部から遠い反射体により反射される反射光をより遠くまで放射させることができる。

本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ光学ユニットを、その照射開口の正面側から見たときの斜視図。 同，ＬＥＤ光学ユニットを背面から見たときの斜視図。 本発明の一実施形態に係る照明装置を支柱上に配設した状態を俯仰したときの外観斜視図。 図１，図２で示す照明装置を俯瞰したときの外観斜視図。 図１〜３で示す照明装置の正面図。 同，平面図。 同，左側面図。 同，右側面図。 図１〜図８で示す照明装置の底面図。 図９のＸ−Ｘ線概略断面図。 図１，図２で示すＬＥＤ光学ユニットをユニット取付板に２個並設したときの平面図。 図１，図２で示すＬＥＤ光学ユニットを、その照射開口の正面から見たときの正面図。 図１２で示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面部の概略端面図。 屈曲ポールに配設された照明装置の俯仰斜視図。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置の底面図。 同，上蓋の内面平面図。 同，側断面図。 図１５〜図１７で示すＬＥＤ光学ユニットの平面図。 図１５〜図１７で示す反射体の斜視図。 図１５〜図１７で示す光学ユニットの反射作用を示す模式図。 図１５〜図１７で示す前方照射ＬＥＤ光学ユニットの側面図。 同，後方照射ＬＥＤ光学ユニットの側面図。 図１７のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線断面図。 図１５〜図２２で示す１台の照明装置を道路の十字状交差点の一隅角部外側に立設したときの配光特性を示す図。 同，４台の照明装置を道路の十字状交差点に立設したときの合成配光特性を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図３は本発明の第１の実施形態に係る照明装置をポール（支柱）上に配設した状態を俯仰したときの外観斜視図、図４は同，照明装置自体を俯瞰したときの外観斜視図、図５は同，照明装置自体の正面図、図６は同，平面図である。

これらの図で示すように本発明に係る照明装置１は、例えば高速道路や一般道路等の道路に、道路灯等として用いることができるので、以下、道路灯に適用した場合について説明する。図３に示すように照明装置１は、支柱である中空円柱または中空角柱等のポール２により例えば地上約１０ｍの高さに配設される。ポール２は、例えば高速道路等の道路の幅方向端部外側において地面上に強固に立設され、道路の長手方向に所要のピッチを置いて複数立設される。図４〜図６に示すように、照明装置１は装置本体Ａを有する。装置本体Ａは、ケース本体３の図中上面の開口端３ｄに、カバーの一例である上蓋４をねじ止め等により固定することにより、このケース本体３の開口上端３ｄを密閉することにより構成される。

図４に示すように、上蓋４は、例えばアルミニウムダイカスト等により、平面形状がほぼ長円形に形成され、照明対象の一例である道路（図示省略）の幅方向（図５，図６では左右方向）に沿う長さＷの方が道路の長手方向（図５，図６では上下方向）に沿う長さｌよりも長く形成されている。

図４〜図８に示すように、上蓋４は、その図中上面を、そのほぼ中央部を頂部４ａとする外方に膨出する湾曲面４ｂに形成している。この湾曲面４ｂには、外方に凸の前後一対の突条部４ｃ，４ｄを上蓋４の長手方向に一体に連成している。

これら突条部４ｃ，４ｄは上蓋４の幅方向に所要の間隔を置いてほぼ平行に並設され、これら突条部４ｃ，４ｄの間には、これら突条部４ｃ，４ｄよりも低く、内側に凹弧状に凹む帯状の凹部４ｅを一体に連成している。

この凹弧状凹部４ｅは、上蓋４の中央部４ａから前端部（図５，図６では左端部）４ｆと後端部（図５，図６では右端部）４ｇに向けて漸次低くなる下り傾斜面４ｈ，４ｉを上方に凸の湾曲面によりそれぞれ一体に連成している。すなわち、上蓋４は、その外面を、図４中矢印で示すように外気が長手方向と幅方向に流れる際の空気抵抗を低減する流線形に形成している。

そして、図５に示すように上蓋４は、その後端部４ｇの後端を、ケース本体３の後端（図５では右端）上端部に回動可能に取り付け、図５中白矢印方向に開閉可能に構成し、開閉蓋に形成している。

この開閉蓋４ｇの図４中下方にあるケース本体３の後端部（図５では右端部）の内部は、電気室３ａに形成されている。この電気室３ａは図５中破線で示す仕切壁３ｂにより後述する光源室３ｃと仕切られており、電源端子（図示省略）と、この電源端子に接続される電源線および点灯制御線の一端部を水密に収容している。

図８に示すように電気室３ａの図４中右端壁であるケース本体３の図５，図６中右端壁には、図１４で示す屈曲ポール２ａの先端部を挿入させ、固定するポール挿入用横孔３ｄを有するポール結合部３ｄａを形成している。

図３に示すようにこの上蓋４の図中開口下端４ｊには、図中上下端に開口を形成した多角筒状のケース本体３がねじ止めにより着脱可能に結合される。ケース本体３は、上蓋４と結合される上端部３ｄの平面形状を、上蓋４の平面形状の長円形と同形同大のほぼ長円形に形成した多角形の偏平筒状に形成されており、側面３ｅを図中下端３ｆに向けて漸次縮小する傾斜面に形成している。ケース本体３の上端部３ｄには、光源室３ｃの図中上端のほぼ全面に挿通する大きな開口部（図示省略）が形成されている。

図９はケース本体３の下端３ｆの底面図である。この図９に示すようにケース本体３は、その電気室３ａ側の後端部（図９では右端部）３ｇの下端部３ｆに、図３で示す例えば直棒状のポール２の先端部を挿入させ、固定させるポール挿入用縦孔３ｈを有するポール結合部３ｉを形成している。一方、ケース本体３は、その前端部（図９では左端部）３ｊ側には、横長矩形の各角部を面取りしたような多角形の開口３ｋを形成している。この開口３ｋには透光体の一例である強化ガラスからなる透光プレート５を配設して照光部を形成し、光源室３ｃを水密かつ気密に密閉している。この光源室３ｃ内には、複数の光学ユニットの一例であるＬＥＤ光学ユニット６，６，…を複数列、例えば図９中、横４列に配列して収容している。

これらＬＥＤ光学ユニット６，６，…は、その４列の中心をケース本体３の前後方向（図９では左右方向）に通る中心軸Ｏを対称軸として左右（図９では上下）対称にそれぞれ所要数、例えば５台ずつを配設している。

そして、これら各片側５台のＬＥＤ光学ユニット６，６，…は、例えばその配列の内側ｉｎ（中心軸Ｏ側）に、所要数、例えば２台を中心軸Ｏの軸方向に並設し、これらの外側ｏｕｔには、所要数、例えば３台を中心軸Ｏの軸方向に並設している。これら左右に配列されたＬＥＤ光学ユニット６，６，…は、その照射開口６ｇを互いに左右方向反対側に向けてクロス配置することにより、これらＬＥＤ光学ユニット６，６，…からの照射光がその下方で交差するようになっている。

図１０に示すように上蓋４とケース本体３との接合により装置本体Ａが構成される。装置本体Ａの内部空間は複数のＬＥＤ光学ユニット６，６，…を収容する光源収容部７に形成され、この光源収容部７内では内側配列の各ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎを、外側配列の各ＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔよりも上方、すなわち高い位置に配置し、図１０中左右に配置された内，外側ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｏｕｔは図中下方に向けて末広のハの字状に配列され、交差ハの字状に配列されている。また、内側の各ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎは、近傍を照射するために、その照射光の光軸Ｌａが透光プレート５の図１０中上面に対して所要角度θａ（例えば５０°）になるように傾斜した状態で固定される。外側の各ＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔは、近傍よりも遠方を照射するために照射光の光軸Ｌｂが透光プレート５の図１０中上面に対して所要角度θｂ（例えば６０°）になるように傾斜した状態で固定されている。

図９〜図１３に示すように各ＬＥＤ光学ユニット６は、発光部の一例であるＬＥＤ（発光ダイオード）モジュール６ａ、その支持基板の一例であるセラミック基板６ｂ、図１２中、上下一対の平面ミラー６ｃ，６ｄ、図１２中、左右一対の側面カーブミラー６ｅ，６ｆ、これら４枚のミラー６ａ〜６ｆを一体または一体的に結合してラッパ状角筒体に構成された反射筒６ｉを有する。反射筒６ｉはラッパ状に拡開する矩形状の照射開口６ｇと、その軸方向反対側でラッパ状に縮径する底部６ｊを有する。

図１２に示すようにＬＥＤモジュール６ａは、例えばＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）により青黄色系擬似白色発光ダイオードに構成されている。すなわち、ＬＥＤモジュール６ａは、回路を形成したプリント基板上に、例えば青色発光のＬＥＤ（発光ダイオード）ベア・チップの所要数（例えば１９６個）を所要列（例えば１４行１４列）のマトリクスにより配列して直接実装し、これらＬＥＤベア・チップ上に、黄色発光の蛍光体を含有した樹脂を塗布し、シリコーン樹脂により封着し、基板上に例えばシリコーン樹脂などにより固着されている。

すなわち、図１３に示すようにセラミック基板６ｂは、その前面ほぼ中央部に、ＬＥＤモジュール６ａを、その発光面６ａａを前方に若干突出させた状態で接着剤のシリコーン樹脂により固着される。また、この状態でＬＥＤモジュール６ａの発光面６ａａが白色のセラミック基板６ｂの前面よりも若干前方へ突出する。

図１２中、反射筒６ｉは、左右一対の側面カーブミラー６ｅ，６ｆを、例えばアルミニウム等の平板を所要角で湾曲形成して、その内面を鏡面等の反射面に形成し、その湾曲反射面を、照明対象の道路の幅方向の両側に向けて漸次拡開するように形成しており、ＬＥＤモジュール６ａから道路の幅方向に照射される配光を主に制御する。すなわち、各ＬＥＤ光学ユニット６，６，…は図９に示すように中心軸Ｏの軸方向に沿う道路幅方向の配光特性を主に制御する。なお、図９中、各側面カーブミラー６ｅ，６ｆの複数の平行縦線で表示している部分は、これら側面カーブミラー６ｅ，６ｆの各湾曲内面（すなわち、反射面）をそれぞれ示している。

一方、反射筒６ｉは、アルミニウム製の上下一対の平面ミラー６ｃ，６ｄを図１１，図１２に示すように左右一対の側面カーブミラー６ｅ，６ｆに一体に結合して、照明開口６ｇに向けて漸次拡開する有底ラッパ状角筒体により反射筒６ｉに形成している。図１，図１２に示すように、このラッパ状反対筒６ｉは、その縮径側底部６ｊの中央部に、上記セラミック基板６ｂと嵌合させる嵌合開口部６ｋを形成している。この嵌合開口部６ｋ内には、セラミック基板６ｂが収容される。この収容時では図１３に示すように、このセラミック基板６ｂの前面６ｂｃが反射筒６ｉの底部６ｊの内面６ｊｃとほぼ面一となる。上下一対の平面ミラー６ｃ，６ｄはその内面を鏡面等の反射面に形成すると共に、図中上下方向に所要の間隔を置いてほぼ平行に並設しているので、照射開口６ｇから外部へ照射される照射光を拡大するようには制御しない。また、図９に示すように上下一対の平面ミラー６ｃ，６ｄはＬＥＤモジュール６ａの近傍において、放熱孔ｈ，ｈをそれぞれ形成している。

そして、これら平面、側面ミラー６ｃ〜６ｆは装置本体Ａがポール２により地上約１０ｍ程度の高さに配置されたときに、地上約７ｍ程度の高さに一次反射光が集光するように構成されている。

セラミック基板６ｂは、その背面を、図１１，図１２で示すアルミニウム製等の金属製矩形平板状のユニット支持板９の前面９ａに形成された嵌合開口部６ｋ内に配設された状態において、セラミック基板６ｂの前面を、ユニット支持板９にねじ止めされた押えの一例である上下一対の板ばね８ａ，８ｂにより弾性的に支持している。すなわち、上下一対の板ばね８ａ，８ｂとユニット支持板９とによりセラミック基板６ｂを厚さ方向で弾性的に挟持している。

これら板ばね８ａ，８ｂは、その上端と下端が反射筒６ｉの底部６ｊの上下各端にそれぞれねじ止めにより固定されている。これら板ばね８ａ，８ｂの各先端部は、セラミック基板６ｂの前面上に突出し、その各突出先端部には、図中上下方向に延在し、先端で開口するスリット８ａａ，８ｂａをそれぞれ形成し、これらスリット８ａａ，８ｂａ内に、セラミック基板６ｂの前面の上端と下端とにそれぞれ突設した縦長矩形の係合用小突起６ｂａ，６ｂｂを挿入させることにより、若干の遊びを持たせて支持している。図１２中、符号６ｈはＬＥＤモジュール６ａに電気的かつ着脱可能に接続される給電用のコネクタである。コネクタ６ｈはリード線ｌ（図１ではリード線ｌの一部を図示省略）により上記電気室３ａ内の電源端子に電気的に接続されている。

図１，図２に示すようにＬＥＤ光学ユニット６は、そのユニット支持板９の背面９ｂに、アルミニウム製等金属製の複数の放熱用フィン９ｃ，９ｄをヒートシンクの一例として一体形成されている。これら放熱フィン９ｃ，９ｄの外方突出長さは、各々同じでもよく、図９，図１３に示すように並設方向の内側の数枚を外側のものよりも短くしてもよい。

図９に示すように、このように構成されたＬＥＤ光学ユニット６は、その複数個が帯板状のユニット取付板１０にボルトやねじＳａ等により着脱可能に取り付けられる。

すなわち、ユニット取付板１０は、その板厚方向に複数の放熱フィン９ｃ，９ｃ，…を挿通させる矩形の挿通孔１０ａを形成している。この挿通孔１０ａ内に複数の放熱フィン９ｃ，９ｃ，…を挿通させた状態でＬＥＤ光学ユニット６の支持板９をユニット取付板１０にねじＳにより着脱可能に固定している。ユニット取付板１０は、内側ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎについては、例えば２台を横並びで並設し、外側ＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔについては、例えば３台を横並びで並設している。これらユニット取付板１１は上記上蓋４の内面の所要の箇所に固定される。すなわち、全台のＬＥＤ光学ユニット６，６，…は上蓋４の内面に着脱可能に固定される。この固定の際に、ＬＥＤ光学ユニット６，６，…のユニット支持板９の少なくとも一部を上蓋４の内面に直接または放熱性の高い金属板やヒートパイプ等の放熱体を介して接触させ、放熱性の向上を図っている。

そして、このように構成されたＬＥＤ光学ユニット６，６，…の一部に、例えば不点灯等の故障が発生した場合に、残りの点灯中のＬＥＤ光学ユニット６，６，…の中心軸Ｏを対称軸とする左右対称性を確保するために、これらＬＥＤ光学ユニット６，６，…に電気的に接続される電源系統を複数系統、例えば２系統設けている。

これによれば、万一、一系統の電源系統が何らかの原因により遮断した場合でも、残りの電源系統によりＬＥＤ光学ユニット６，６，…を点灯させ、または点灯中の場合は、その点灯を維持することができる。

また、これら複数の電源系統を、中心軸Ｏを対称軸とするＬＥＤ光学ユニット６，６，…の点灯の左右対称性を維持するようにＬＥＤ光学ユニット６，６，…に接続してもよい。

例えば電源系統を２系統設け、その１系統を、４台の内側ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｉｎ，…にそれぞれ接続し、他の系統を、６台の外側ＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔ，６ｏｕｔ，…にそれぞれ接続してもよい。これによれば、万一、一系統が遮断した場合でも、内側または外側のＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｏｕｔ，…の一方を点灯させることができるうえに、その点灯時の左右対称性を維持することができる。

そして、これら複数系統の電源線はケース本体３の電気室３ａ内の電源端子台の２次側に接続され、この電源端子台の１次側には、図示しない１次側の電源線を電気的に接続している。この１次側の電源線は中空のポール２内を通って図示しない電源装置に電気的に接続される。電源装置はＬＥＤ光学ユニット６，６，…の点灯回路、その点灯を制御する制御装置（図示省略）を具備している。電源装置は図示しない箱状のケース内に収容され、地上で作業員が作業し易い地上高さでポール２の外面に配設されている。

次に、この照明装置１の作用を説明する。

ＬＥＤ光学ユニット６，６，…のＬＥＤモジュール６ａが複数系統の電源線により通電されると、このＬＥＤモジュール６ａが例えば白色光に発光する。この白色光は、上下一対の平面ミラー６ｃ，６ｄと左右一対の側面ミラー６ｅ，６ｆで反射して照射開口６ｇから透光プレート５側へ照射され、この透光プレート５を透過して照明対象の道路へ照射される。図１０に示すように左右に配置されたＬＥＤ光学ユニット６，６，…からの光はその下方で交差する。

ところで、上下一対の平面ミラー６ｃ，６ｄで反射された光は、これら上下一対の平面ミラー６ｃ，６ｄが互いにほぼ平行に配設されているので、ほぼ拡がらずに主に道路の長手方向へ照射される。一方、左右一対の側面カーブミラー６ｅ，６ｆにより反射された白色光は、これら側面カーブミラー６ｅ，６ｆが道路の幅方向に向けて拡開しているので、主に道路の幅方向へ照射される。したがって、これら左右一対の側面カーブミラー６ｅ，６ｆの拡開角度により、道路の幅方向へ照射される照射角を制御することができる。

すなわち、この照明装置１は、各ＬＥＤ光学ユニット６毎に道路の幅方向への照射角を制御することができるので、漏れ光となる道路幅方向への配光を各ＬＥＤ光学ユニット６毎に適宜制御することにより、漏れ光を低減できる。これにより、被照明エリアの照明率を向上させ、低電力で目標照度を得ることができる。

また、ＬＥＤ光学ユニット６の側面カーブミラー６ｅ，６ｆの形状や拡開角度を適宜調整することにより、これら側面カーブミラー６ｅ，６ｆで反射された一次反射光を道路の幅員以内に集光させることができる。また、照明装置１の地上高さを、ポール２の高さにより、例えば地上１０ｍの高さに設置した場合には、地上高７ｍの範囲内に一次反射光を集光させることもできる。

さらに、複数のＬＥＤ光学ユニット６，６，…の道路幅方向の照射ポイントをみな同一にし、道路長手方向に均等な輝度分布となるように照射方向を振り分けることができる。

そして、図１０に示すように近傍照射用の内側ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｉｎ，…と、近傍よりも遠い遠方照射用のＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔ，６ｏｕｔ，…の両者を具備しているので、照明装置１の近傍と遠方の両者を照明することができる。しかも、図９に示すように、対称軸（中心軸Ｏ）の左右（図９では上下）に、近傍照射用と遠方照射用のＬＥＤ光学ユニット６，６，…で１組をなすＬＥＤ光学ユニット６，６，…をそれぞれ配設して２組を構成すると共に、これら２組を左右対称に配置すると共に、図１０に示すように照射部の透光プレート５に対してハの字状に傾斜させて対向させたので、この透光プレート５から外部へ照射される光の配光をハの字状に広げ、照明領域を拡大できると共に、透光プレート５の下方近傍において、左右からの照射光を交差（クロス）させるので、近傍照射の明るさを向上できる。

また、遠方照射用のＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔ，６ｏｕｔ，…の上方、すなわち上段に、近傍照射用のＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｉｎ，…を配置したので、近傍照射用のＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｉｎ，…は、遠方照射用のＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔ，６ｏｕｔ，…の放熱により加熱され、外側ＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔ，６ｏｕｔ，…よりも高温になり、光出力が低下し易いが、近傍照射であるので、その影響は少ない。しかも、左右配置のＬＥＤ光学ユニット６，６，…の照射光が交差するので、近傍の明るさがもともと高いので、近傍照射用ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｉｎのＬＥＤモジュール６ａの光出力が昇温により低下しても、近傍照射光の低減の影響はさらに低い。

これに対し、高い光出力が要求される遠方照射用のＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔ，６ｏｕｔ，…は、近傍照射用ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｉｎ，…よりも下方の位置にあるので、近傍照射用ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｉｎ，…の放熱により加熱される程度が低い。このために、昇温により光出力の低下を低く抑制することができる。

さらに、図９に示すようにＬＥＤ光学ユニット６，６，…は、その図９中上下一対の平面ミラー６ｃ，６ｄが、道路の長手方向で隣り合うように並設されているので、その道路の長手方向に照射される配光の長手方向の長さを拡大できる。

また、近傍照射用ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｉｎ，…と遠方照射用のＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔ，６ｏｕｔ，…を上下２段に配置したので、これらを収容する上蓋４とケース本体３の平面形状の小型化を図ることができる。さらに、光源として小型、軽量、高出力のＬＥＤを用いたので、その分、小型、軽量、高出力を図ることができる。

さらに、上蓋４は、その上面上に、雨や雪、ほこり、粉塵、枯葉等が降下した場合には、これらは図４中矢印で示すように上蓋４の前後方向の下り湾曲面や幅方向の下り湾曲面により摺べり落ちるので、これらの堆積を低減できる。このために、メンテナンスを軽減できる。

さらにまた、上蓋４は一対の山なりの突条４ｃ，４ｄや湾曲凹部４ｅを形成することにより、表面積の増大を図っているので、放熱性を向上できる。また、上蓋４内の光源室３ｃ内の自然対流を促進して放熱性を向上できる。

なお、上記実施形態ではＬＥＤ光学ユニット６，６，…を１０台設けた場合について説明したが、本発明は、その台数に限定されるものではなく、１０台以上でもよく、１０台以下でもよい。さらに、対称軸Ｏの左右に配列される台数の配分も５台対５台に限定されるものではないが、左右対称の台数に配設されることが望ましい。

さらに、各ＬＥＤ光学ユニット６はＬＥＤモジュール６ａ、平面ミラー６ｃ，６ｄおよび側面カーブミラー６ｅ，６ｆ、セラミック基板６ｂ、ユニット支持板９、ヒートシンク９ｃ，９ｃを一体的に組み付けることによりユニット化し、上蓋４に着脱自在に設けたので、各ＬＥＤ光学ユニット６毎に交換することができる。このために、ＬＥＤ光学ユニット６の一部に不具合が発生した場合でも、照明装置１全体を交換する場合に比してコスト低減を図ることができる。また、平面ミラー６ｃ，６ｄや側面カーブミラー６ｅ，６ｆの形状を変えることにより種々の配光要求に容易に対応することができる。さらに、ＬＥＤ光学ユニット６，６，…は１台毎にヒートシンク９ｃ，９ｃを具備しているので、ＬＥＤモジュール６ａの発熱の放熱性を向上できる。さらに、これらヒートシンク９ｃ，９ｃは上蓋４の内面に伝熱可能に接触しているので、上蓋４から外部へ放熱できるので、さらなる放熱性の向上を図ることができる。

さらにまた、ＬＥＤモジュール６ａを伝熱性の高いセラミック基板６ｂの収容凹部内に収容しているので、ＬＥＤモジュール６ａの発熱に対する放熱性を向上できる。また、一般に脆弱なセラミック基板６ｂを、ねじ止めせずに、一対の板ばね８ａ，８ｂにより弾性的に支持するので、セラミック基板６ｂの破損を低減できる。さらに、ＬＥＤモジュール６ａの発光面６ａａがセラミック基板６ｂ前面（表面）とほぼ面一または若干前方にあるので、ＬＥＤモジュール６ａの発光を、白色のセラミック基板６ｂの前面と、側面カーブミラー６ｅ，６ｆにより反射することができ、その分、反射効率を向上できる。

そして、図４に示すように上蓋４の外面形状を、その外面を幅方向と長手方向に流れる気流に対し空気抵抗を低減できる流線形に形成したので、例えば地上高さ１０ｍ等、高所に配置される照明装置１の風圧を低減できる。その結果、照明装置１を支持するポール２，２ａ自体の強度やその埋設基礎の支持強度の向上を共に図ることができる。なお、ポール挿入用横孔３ｄとポール挿入用縦孔３ｄの一方は、不使用時には図示しない閉塞板により密閉される。

図１５は本発明の第２の実施形態に係る照明装置１Ａの底面図である。この照明装置１Ａは、十字状交差点等の道路に好適に使用される道路灯であり、上記第１の実施形態に係る照明装置１における各ＬＥＤ光学ユニット６を、第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａに置換した点に主な特徴を有する。

第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａは、上記ＬＥＤ光学ユニット６に対しては、その平面ミラー６ｃ，６ｄと側面カーブミラー６ｅ，６ｆを、図１９で示す４面の反射ミラー６Ａｃ６Ａｄ，６Ａｅ，６Ａｆに置換する一方、図２０で示す前方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｆと、図２１で示す後方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｂを具備している点に主な特徴を有し、これ以外は上記ＬＥＤ光学ユニット６とほぼ同様であるので、図１５〜図２２中、同一または相当部分には同一符号を付して、その説明を一部省略している。

すなわち、図１５に示すように、複数の第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…は、ケース本体３内に、複数列、例えば図１５中、横４列に配列して収容されている。

そして、これら第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…は、その４列の中心をケース本体３の前後方向（図１５では左右方向）に通る中心軸Ｏを対称軸として左右（図１５では上下）対称にそれぞれ所要数、例えば５台を配設している。

また、これら各片側の第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…は、例えばその配列の内側ｉｎ（中心軸Ｏ側）に、所要数、例えば２台を中心軸Ｏの軸方向に並設し、これらの外側ｏｕｔには、所要数、例えば３台を中心軸Ｏの軸方向に並設している。これら左右に配列されたＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…は、その照射開口６ｇを互いに左右方向反対側に向けてクロス配置することにより、これら第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…からの照射光がその下方で交差するようになっている。

さらに、図２２に示すように上蓋４とケース本体３との接合により、その内部空間は複数の第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…を収容する光源収容部７に形成され、この光源収容部７内では内側配列の各ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎを、外側配列の各ＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔよりも、上方、すなわち高い位置（上段）に配置し、図２２中左右に配置された内，外側ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｏｕｔは図中下方に向けて末広のハの字状の交差ハの字状に配列され、左右の内，外側配列の各ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎ，６ｏｕｔの照射光が、これらの図中下方で交差する。また、内側の各ＬＥＤ光学ユニット６ｉｎは、近傍を照射するために、その照射光の光軸Ｌａが透光プレート５の図２２中上面に対して所要角度θａ（例えば５０°）になるように傾斜した状態で固定される。外側の各ＬＥＤ光学ユニット６ｏｕｔは、近傍よりも遠方を照射するために照射光の光軸Ｌｂが透光プレート５の図２２中上面に対して所要角度θｂ（例えば６０°）になるように傾斜した状態で固定されている。

図１８に示すように各ＬＥＤ光学ユニット６Ａは、発光部の一例であるＬＥＤ（発光ダイオード）モジュール６ａ、その支持基板の一例であるセラミック基板６ｂ、このセラミック基板６ｂの外周四辺を、反射体の一例である４面の反射ミラー６Ａｃ，６Ａｄ，６Ａｅ，６Ａｆにより長方形状に囲んでいる。これら反射ミラー６Ａｃ，６Ａｄ，６Ａｅ，６Ａｆはアルミニウム板金等により形成され、各内面は鏡面加工により反射面に形成されている。

図１９に示すように各反射ミラー６Ａｃ〜６Ａｆは大きさや形状や高さがそれぞれ相違し、互いに対向する反射ミラー、例えば６Ａｃと６Ａｅ、６Ａｄと６Ａｆの一方、６Ａｅ，６Ａｆは他方６Ａｃ，６Ａｄよりも低く（６Ａｅ＞６Ａｃ，６Ａｆ＞６Ａｄ）形成され、高さの高い一方の反射ミラー６Ａｃ，６Ａｄで反射した光が対向する反射ミラー６Ａｃ，６Ａｆで再び反射せずに、その上方を照射（通光）させることにより、より遠方へ光を照射するようになっている。

このために、図１５，図１６に示すように各第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａは、中心軸Ｏ（対称軸）にほぼ平行で、かつ各ＬＥＤ光学ユニット６Ａの中で中心軸Ｏ側に位置する反射面としては、反射ミラー６Ａｃ〜６Ａｄの中で高さの最も高い反射ミラー６Ａｃを配置している。このために、図１５，図１６中、左右方向の外側方へ、より遠くに光を照射することができる。

図１８に示すＬＥＤモジュール６ａは、例えばＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）により青黄色系擬似白色発光ダイオードに構成されている。すなわち、ＬＥＤモジュール６ａは、回路を形成したプリント基板上に、例えば青色発光のＬＥＤ（発光ダイオード）ベア・チップの所要数（例えば１９６個）を所要列（例えば１４行１４列）のマトリクスにより配列して直接実装し、これらＬＥＤベア・チップ上に、黄色発光の蛍光体を含有した樹脂を塗布し、シリコーン樹脂により封着し、基板上に例えばシリコーン樹脂などにより固着されている。

セラミック基板６ｂは、その前面に、ＬＥＤモジュール６ａを、その発光面６ａａをセラミック基板６ｂの前面６ｂｃよりも前方に若干突出させて外部に露出させた状態で接着剤のシリコーン樹脂により固着される。また、この固着状態でＬＥＤモジュール６ａの発光面６ａａが白色のセラミック基板６ｂの前面６ｂｃよりも若干前方へ突出する位置になるように構成されている。

そして、図１８に示すように第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａは、ＬＥＤモジュール６ａを、高さの最も高い反射ミラー６Ａｃに対向する低い反射ミラー６Ａｅ寄りに偏心させて配設している。これは低い反射ミラー６Ａｅよりも反射光を遠方へ照射できる最も高い反射ミラー６Ａｃから光源であるＬＥＤモジュール６ａを遠ざけることにより、この反射ミラー６Ａｃでの入射角を、発光部のＬＥＤモジュール６ａに近い反射ミラー６Ａｅよりも小さくできるので、この反射ミラー６Ａｃによる反射光の照射距離の延伸を図ることができる。

図２０はこのＬＥＤ光学ユニット６Ａの高さの高い反射ミラー６Ａｃと、これと対向しこれよりも高さが低い反射ミラー６Ａｅの反射作用を示す模式図である。図２０に示すように発光部のＬＥＤモジュール６ａの光が高さの低い反射ミラー６Ａｅで反射すると、この反射光がこの反射ミラー６Ａｅに対向する高さの高い反射ミラー６Ａｃで再び反射し、上蓋４の幅方向（図２０では左右方向）の比較的内側（ｉｎ）の近傍に照射される。この近傍照射では、ＬＥＤモジュール６ａの発光が高さの低い反射ミラー６Ａｅと高い反射ミラー６Ａｃで２回反射されるので、反射ロスによりやや光束が低下するが、近傍に照射されるので、近傍照射としては十分な光度である。

一方、ＬＥＤモジュール６ａからの光が高さの高い反射ミラー６Ａｃで反射した場合には、この高さの高い反射ミラー６Ａｃが一方の反射ミラー６ＡｅよりもＬＥＤモジュール６ａから遠い位置にあるので、その分、この高い反射ミラー６Ａｃに入射される光の入斜角が小さくなる。このために、この反射ミラー６Ａｃでは小さい反射角で反射され、上蓋４の幅方向外側の遠方に照射される。この場合は、反射ミラー６Ａｃでの反射が１回であるので、その分、近傍照射よりも反射による光束は強く、その分、遠くまで照射することができる。

そして、これら複数のＬＥＤ光学ユニット６Ａは、上蓋４内の幅方向中心を長手方向（図２０の図面の表裏方向）に延在する幅方向中心軸に対して図中、左右対称に配置されているので、この上蓋４の図２０中、直下の水平面上の照度の均斉度の向上を図ることができる。

また、上蓋４の幅方向中心軸に対して一方の側にそれぞれ配設された複数のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａは、図中上下２段に配置され、上蓋４の幅方向で隣り合うＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ同士は段差を有するので、これらＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａから照射される照射光が一方のＬＥＤ光学ユニット６Ａにより遮光され、影が発生することを防止または低減できる。

なお、本模式図は、反射ミラー６Ａｃおよび６Ａｅの反射作用を示しているが、ＬＥＤ光学ユニット６Ａの反射ミラー６Ａｄおよび６Ａｄも同様に、高さの異なる反射ミラーにより、後方（遠方）照射および、後方（近傍）照射することができる。

セラミック基板６ｂは、その背面を図１８で示すアルミニウム製等の金属製矩形平板状のユニット支持板９の前面９ａに形成された嵌合開口部６ｋ内に配設された状態において、セラミック基板６ｂの前面を、ユニット支持板９にねじ止めされた押えの一例である上下一対の板ばね８ａ，８ｂにより弾性的に支持している。すなわち、上下一対の板ばね８ａ，８ｂとユニット支持板９とによりセラミック基板６ｂを厚さ方向で弾性的に挟持している。

これら板ばね８ａ，８ｂは、その上端と下端がユニット支持板９の上下各端にそれぞれねじ止めにより固定されている。このように構成されたＬＥＤ光学ユニット６は、その複数個が帯板状のユニット取付板１０にボルトやねじＳａ等により着脱可能に取り付けられる。ユニット取付板１０は、第２の内側ＬＥＤ光学ユニット６Ａｉｎ（上段）については、例えば２台を横並びで並設し、外側ＬＥＤ光学ユニット６Ａｏｕｔ（下段）については、例えば３台を横並びで並設している。これらユニット取付板１０は、上記上蓋４の内面に一体に突設された取付ボスにねじ止めにより固着され、所要の箇所に固定される。すなわち、全台の第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…は上蓋４の内面に着脱可能に固定される。この固定の際に、第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…のユニット支持板９の少なくとも一部を上蓋４の内面に直接または放熱性の高い金属板やヒートパイプ等の放熱体を介して接触させ、放熱性の向上を図っている。

そして、このように構成された第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…の電源系統を複数系統、例えば２系統設けている。すなわち、複数の電源系統を、中心軸Ｏを対称軸とする第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…の点灯の左側と右側とに別々に設けてもよい。これによれば、一系統に故障があった場合でも、他系統に故障がなければ、左右の一方の第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａ，６Ａ，…を点灯させることができ、全台不点を防止できる。

そして、第２のＬＥＤ光学ユニット６Ａは、図２１で示す前方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｆと、図２２で示す後方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｂとを具備している。図２１に示すように前方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｆは、ＬＥＤモジュール６ａの発光面６ａａとセラミック基板６ｂの前面６ｂｃを、前方Ｆ側、すなわち、支柱のポール２の反対側に向けるように傾斜させる楔状の前方用スペーサ１１を具備している。スペーサ１１は、アルミダイカスト等、放熱性の優れたものが好ましい。

図１５，図１６に示すように、前方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｆはケース本体３の後部において、上下（内，外側）２段に配設され、左右４対、すなわち、合計８台が配設されている。

一方、図２２に示すように後方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｂは、ＬＥＤモジュール６ａの発光面６ａａとセラミック基板６ｂの前面６ｂｃを後方Ｂへ向けるように傾斜させるアルミダイカスト製等の楔状の後方用スペーサ１２を具備している。この後方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｂは、図１５，図１６で示すようにケース本体３内の前部に左右一対配設されている。

図２４はこのように構成された第２の実施形態に係る照明装置１Ａの１台を、例えば十字状の道路交差点の隅角部の外側に立設したときの配光特性を示す。照明装置１Ａは、その頭部を道路交差点の中心ＯＡに向けて立設されている。

この照明装置１Ａの配光特性は、ケース本体３の前部に配置された左右２つの後方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｂ，６Ｂにより、後方Ｂの左右両方向へそれぞれ照射されたときの左右の後方配光１３ａ，１３ｂと、ケース本体３の後部配置された左右４対、合計８台の前方照射ＬＥＤ光学ユニット６Ｆ，６Ｆ，…により前方Ｆへ照射されたときの前方配光１４とを有する。

したがって、照明装置１Ａの配光は、ほぼ三角形状の前方配光１４と後方配光１３ａ，１３ｂとが合成されたほぼ長円状の合成配光１５となる。この合成配光１５は、照明装置１を立設した交差点道路の一隅角部を中心にほぼ長円状に照明することができ、交差点中心ＯＡと照明装置１Ａを設置した２つの横断舗道１６ａ，１６ｂを含む領域も照明することができる。

図２５はこの交差点隅角部に４台の照明装置１Ａ，１Ａ，…を立設したときの合成配光１７を示す。この合成配光１７によれば、交差点中心ＯＡから４台の照明装置１Ａ，１Ａ，…の若干後方を含む半径内を照明することができ、交差点の４つの横断舗道１６ａ〜１６ｄの全部を照明できる。

以上、本発明の幾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。

１，１Ａ…照明装置、２，２ａ…ポール（支柱）、３…ケース本体（装置本体の一部）、３ａ…電気室、３ｄ…ポール挿入用横孔、３ｈ…ポール挿入用縦孔、４…上蓋（装置本体の一部）、４ａ…頂部、４ｃ，４ｄ…一対の突条、４ｈ…湾曲凹部、５…透光プレート、６，６Ａ…ＬＥＤ光学ユニット、６ａ…ＬＥＤモジュール、６ａａ…ＬＥＤモジュールの発光面、６ｃ，６ｄ…平面ミラー、６ｅ，６ｆ…側面カーブミラー、６Ａｃ〜６Ａｅ…反射ミラー、６Ｂ…後方照射ＬＥＤ光学ユニット、６Ｆ…前方照射ＬＥＤ光学ユニット、６ｉｎ…内側ＬＥＤ光学ユニット、６ｏｕｔ…外側ＬＥＤ光学ユニット、７…光源収容部、８ａ，８ｂ…一対の板ばね（押え）、９…ユニット支持板、９ｃ，９ｃ…放熱フィン（ヒートシンク）、１０…ユニット取付板、Ａ…装置本体。

Claims (5)

1. 発光素子を有する発光部と；
   この発光部を支持する発光部支持基板と；
   発光部からの配光を制御する反射体と；
   一面側に発光部支持基板および反射体を有し、他面側にヒートシンクを有するユニット支持部と；
   を具備していることを特徴とする光学ユニット。
2. 前記発光部支持基板は、セラミックからなり、その表面を弾性的に押し当てる押えとユニット支持部とにより挟持されていることを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
3. 請求項１または２記載の複数の光学ユニットと；
   これら光学ユニットを配設した装置本体と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。
4. 前記光学ユニットを取り付ける取付板を有し、この取付板は、装置本体に直接取り付けられていることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
5. 発光部は、所要の反射体寄りに配設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学ユニット。

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