JP2012049026A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】追加の光学部材を用いない簡単な構成で２つの方向の配光特性を最適化する。
【解決手段】透光性カバーとして機能する光学部材２の内面に、光源３からの出射光を配光制御するためのプリズム群８を形成する。プリズム群８は、光源３の直上付近の光強度の強い位置に設けられ、道路における互いに直交する進行方向と幅方向とに対して、上記進行方向への光の広角化と上記幅方向への集光との両方の機能を有している。こうして、リフレクタ等の他の光学部材を追加することなく、光学部材２の内面にプリズム群８を形成するという簡単な構成で、道路の進行方向と道路の幅方向との２つの方向の配光特性を最適化することができる。
【選択図】図６

Description

この発明は、高い照度と広い配光特性とを有する照明装置に関する。

交通安全や犯罪防止等のために、多数の照明装置が屋外に設置されている。防犯灯においては、防犯上の照明効果としては、４ｍ先の人の顔の概要が分かる明るさが、あるいは４ｍ先の歩行者の挙動・姿勢が分かる明るさが、要望される場合が多い。

また、防犯灯等の照明装置においては、光源の出力を大きくすることなく、より遠くの距離まで上述の照度基準を満足することが望まれる。これにより、省エネルギーや、照明装置の設置数の削減が可能となり、効率的に交通安全や犯罪防止を行うことができる。

一般に、防犯灯等の照明装置は、電柱やポールに４.５ｍの高さに取り付けられることが多い。この場合、例えば、照明装置から１０ｍ離れた場所における道路からの高さが１.５ｍの位置での鉛直面照度は、当該照明装置から７３°の略水平方向の光度によって決まる。照度は距離の２乗に反比例して減少するため、照明装置の配光特性の制御を行って配向の広角方向の光度を大きくしないと、上述の照度基準を満足する照度を得ることは困難である。

照明装置の配光特性を制御するための技術として、特開２０００‐３３１５０４号公報(特許文献１)に開示された街路照明器具、あるいは、特開２００９‐２５２３７５号公報(特許文献２)に開示された照明装置がある。

上記特許文献１に開示された街路照明器具においては、蛍光ランプを収納する透光性カバーに、街路長軸方向と直交する方向に延在する複数のプリズムを有するブリズムカット部分を設け、上記透光性カバーの上部に反射板を設けている。そして、上記蛍光ランプから斜め下方向および側方へ放射された光は、上記透光性カバーの透明部分をそのまま透過して上記街路長軸方向へ向かう。一方、上記蛍光ランプから下方へ放射された光は、上記透光性カバーの上記プリズムカット部分を透過する際に、上記街路長軸方向に向かうように屈曲される。また、上記蛍光ランプから斜め上方向および上方へ放射された光は、上記反射板で正反射されて、上記透光性カバーの透明部分を透過して上記街路長軸方向へ向かう。

このように、上記反射板と上記透光性カバーの透明部分と上記透光性カバーのプリズムカット部分とを適時組み合わせることにより配光特性を制御し、水平方向、つまり上記街路長軸方向の光度を大きくしている。

また、上記特許文献２に開示された照明装置においては、半導体光源に対向して配置されたレンズ板を備え、このレンズ板は、上記半導体光源と対面するレンズ光入射面と、このレンズ光入射面からレンズ厚みを介して形成されるレンズ光出射面とを有し、上記レンズ光入射面および上記レンズ光出射面の何れか一方に、上記半導体光源からの光を長手方向に沿って配光するプリズムで成る第１レンズ部を形成すると共に、上記レンズ光入射面および上記レンズ光出射面の他方に、上記半導体光源からの光を上記長手方向に直交する短手方向に沿って配光するシリンドリカルレンズで成る第２レンズ部を形成している。

しかしながら、上記従来の配光特性を制御する照明装置においては、以下のような問題がある。

すなわち、道路等に設置される照明装置においては、道路進行方向・幅方向に平行な２つの方向における配光を制御することが重要となる。

ところが、上記特許文献１に開示された街路照明器具における透光性カバーに設けられたブリズムカット部分のプリズムは、街路長軸方向と直交する一方向のみに延伸された形状を有している。したがって、例えば、道路進行方向、つまり上記街路長軸方向等の１つの方向のみの配光特性しか制御することができないという問題がある。

したがって、上記２つの方向における配光の制御を行うためには、リフレクタと呼ばれる反射部材を組み合わせて使用しなければならず、部品点数が増加するという他の問題が生ずる。また、上記リフレクタとして照明装置の筐体を利用する方法もあるが、そうすると自由な筐体のデザインを行うことができなくなる。

また、上記特許文献２に開示された照明装置においては、レンズ板で成る光学素子の両面に、プリズム形状や凹レンズ形状を設けることで道路進行方向・幅方向の夫々の配光を制御することが可能となっているのであるが、配光制御専用の上記レンズ板を設ける必要があり、部品点数が増加するという問題がある。

特開２０００‐３３１５０４号公報 特開２００９‐２５２３７５号公報

そこで、この発明の課題は、追加の光学部材を使用することなく簡単な構成で２つの方向の配光特性を最適化することができる照明装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の照明装置は、
複数の光源と、
上記各光源から放射される光が入射される入射面と、この入射面から入射された光を出射させる出射面とを有する光学部材と、
上記光学部材における上記入射面に形成されると共に、平行に配列された複数のプリズムを含む第１のプリズム群と
を備え、
上記各プリズムの延在方向は曲線に沿った方向であり、
上記第１のプリズム群の上記各プリズムは、入射された上記光源からの光線を、上記光源と上記曲線の曲率中心との配列方向に広角化すると共に、上記配列方向と交差する方向に集光する
ことを特徴としている。

上記構成によれば、光学部材における光源からの光の入射面に、曲線に沿った方向に延在すると共に平行に配列された複数のプリズムを含む第１のプリズム群を形成し、上記各プリズムは、入射された上記光源からの光線を、上記光源と上記曲線の曲率中心との配列方向に広角化すると共に、上記配列方向と交差する方向に集光するようにしている。

したがって、上記光学部材の入射面に上記第１のプリズム群を形成するだけの簡単な構成によって、追加の他の光学部材を使用することなく、上記第１のプリズム群に入射された上記光源からの光を一方向へ広角化する一方、上記一方向とは異なる他方向へ集光することができる。すなわち、異なる２つの方向の配光特性を最適化することが可能になる。

また、１実施の形態の照明装置では、
上記プリズムの延在方向を表す上記曲線は、円孤の一部であり、
上記円孤の中心は、上記光源の光軸上とは異なる位置に設定されている。

この実施の形態によれば、上記プリズムの延在方向を表す上記曲線を円孤の一部としている。したがって、上記光学部材の入射面に対する上記第１のプリズム群の形成を容易にすることができる。

さらに、上記円孤の中心を、上記光源の光軸上とは異なる位置に設定している。したがって、上記各プリズムに入射された上記光源からの光を、確実に上記一方向へ広角化することができる。

また、１実施の形態の照明装置では、
上記複数のプリズムは、同心円状に配列された複数の円孤夫々の一部の形状を有しており、
上記円孤の中心は、上記光源の光軸上とは異なる位置に設定されている。

この実施の形態によれば、上記複数のプリズムは、同心円状に配列された複数の円孤夫々の一部の形状を有している。したがって、上記光学部材の入射面に対する上記第１のプリズム群の形成を更に容易にすることができる。

さらに、上記円孤の中心を、上記光源の光軸上とは異なる位置に設定している。したがって、上記各プリズムに入射された上記光源からの光を、確実に上記一方向へ広角化することができる。

また、１実施の形態の照明装置では、
上記円孤の中心は、一つの上記第１のプリズム群に対して複数個設定されている。

この実施の形態によれば、上記円孤の中心が一つの上記第１のプリズム群に対して複数個設定されている。したがって、上記光源からあらゆる方向に出射された光は、複数個設定された中心を中心とする円孤の一部を成す複数組の上記プリズムの何れかによって、効率よく上記一方向への広角化および上記他方向への集光が行われる。

また、１実施の形態の照明装置では、
上記第１のプリズム群は、上記光学部材の上記入射面における上記複数の光源の夫々に対向する位置に形成されている。

この実施の形態によれば、上記光源から真っ直ぐに出射された強度の強い光に対して、上記第１のプリズム群によって、上記一方向への広角化と上記他方向への集光とを行うことができる。したがって、異なる２つの方向の配光特性をより効果的に最適化することができる。

また、１実施の形態の照明装置では、
上記光学部材における上記入射面に形成されると共に、平行に配列された複数のプリズムを含む第２のプリズム群を備え、
上記第２のプリズム群における上記各プリズムの延在方向は直線に沿った方向であり、
上記第２のプリズム群の上記各プリズムは、入射された上記光源からの光線を、上記プリズムの延在方向と直交する方向に狭角化する。

この実施の形態によれば、直線状に配列されたプリズムによって、入射光を上記プリズムの延在方向と直交する方向に狭角化する第２のプリズム群を備えているので、上記第２のプリズム群を上記光源から離れた位置に設置することによって、上記光源からの出射角度の大きな強度の弱い光線を上記第２のプリズム群によって狭角化でき、全反射等による消滅を減少させて取り出し光量の増大を図ることができる。

その場合、上記第１のプリズム群による上記集光の方向と上記第２のプリズム群による上記狭角化の方向とを同一方向に設定すれば、上記方向への配光特性をより効果的に制御することができる。

また、１実施の形態の照明装置では、
上記第１のプリズム群と上記第２のプリズム群とは交互に繰り返して配置されている。

この実施の形態によれば、上記光学部材における上記複数の光源の夫々に対向する位置には上記第１のプリズム群を配置する一方、各光源の間に対向する位置には上記第２のプリズム群を配置することによって、異なる２つの方向の配光特性の最適化と光の利用効率の高効率化とを図ることができる。

以上より明らかなように、この発明の照明装置は、光学部材における光源からの光の入射面に、平行に配列されると共に曲線に沿った方向に延在する複数のプリズムを含む第１のプリズム群を形成し、上記各プリズムを、入射された上記光源からの光線を、上記光源と上記曲線の曲率中心との配列方向に広角化すると共に、上記配列方向と交差する方向に集光するようにしたので、異なる２つの方向の配光特性を最適化することが可能になる。

さらに、上記光学部材のみによって、異なる２つの方向の配光特性を最適化することが可能である。したがって、リフレクタ等の追加の他の光学部材を使用することなく簡単な構成で２つの方向の配光特性を最適化することができ、低コスト化を図ることができる。

この発明の照明装置における外観を示す図である。 図１に示す照明装置の道路への設置状態を示す図である。 図１における光学部材に形成されたプリズムパターンの説明図である。 図３における一つのプリズム群の拡大平面図である。 図４に示すプリズム群の構成を示す断面図である。 光源３から出射された光が図４に示すプリズム群の各プリズムを通過する状態を表す光線図である。 図６における光線の道路上での到達位置を示す図である。 図３における他のプリズム群の構成を示す断面図である。 図８における光線の道路上での到達位置を示す図である。 図１とは異なる照明装置の概略構成を示す図である。 図１０に示す照明装置における断面図である。 図１０における光学部材に形成されたプリズムパターンを示す図である。 図１０に示す照明装置における配光特性のシミュレーション結果を示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の照明装置における外観を示す図である。本照明装置１は、光学部材２と、光源３が搭載された基板と、光源３に電力を供給する電源部(図示せず)と、上記基板を支えるための箱体５とを含んでいる。ここで、光学部材２は、箱体５の一部を構成すると共に、透光性カバーとして機能するようになっている。

ここで、本照明装置１の三次元空間を規定する３軸を、照明装置１の長手方向をｙ軸、照明装置１の短手方向をｘ軸、ｘ軸およびｙ軸に直交する光の入出力方向をｚ軸と設定する。上記基板には複数個の光源３が搭載されている。尚、本実施の形態においては、一例としてｙ方向に４個の光源３を搭載した例を示す。光源３としては、ＬＥＤ(発光ダイオード：Light Emitting Diode)等を用いることができる。

上記照明装置１は、図２に示すように、照明装置１の長手方向(ｙ方向)と短手方向(ｘ方向)とが、夫々道路６の幅方向Ｙ’と進行方向Ｘ’とになるように設置される。また、照明装置１は、図２に示すように、垂直方向に対してある角度ηを有して配置される。その場合の角度ηは、照明装置１に必要とされるデザインや箱体形状等によって適宜変更して設定される。あるいは、照明装置１から放射される光を道路６上の±Ｙ’方向に効率的に広げるためにも、適宜変更して設定される。ここで、上記Ｙ’方向は、図２に示すように、道路６の進行方向であるＸ’方向に直交する方向であって、道路６の幅方向である。

上記光学部材２の内側面には、プリズムパターンが形成されている。以下、図３に従って、上記プリズムパターンについて説明する。

図３は、上記光学部材２の内側面に形成されたプリズムパターンを、光源３との位置関係と併せて示したものである。図５(a)に示すように、光学部材２は、そのｘ‐ｚ断面が「コ」字状を成しており、開口部が板部材７で塞がれている。板部材７の内面には、光源３が搭載された基板４が配設されている。こうして、光学部材２と板部材７とで箱体５を構成している。

図３において、上記光学部材２における板部材７に対向する内面には、プリズムパターンの形状が異なるプリズム群８とプリズム群９とがｙ方向に交互に繰り返して配置されており、そのうちのプリズム群８は光源３の直上に形成されている。プリズム群８およびプリズム群９は、夫々複数のプリズムが平行に配列されて構成されている。尚、図中、プリズム群８およびプリズム群９における実線は、互いに隣接しているプリズムとプリズムとの中間位置(つまり、プリズムの谷)を示している。

上記プリズム群８は、曲線状に形成された複数のプリズムによって構成されている。図４は、一つのプリズム群８の拡大平面図を示す。図４に例示するプリズム群８のプリズムパターンは、光源３の中心とプリズム群８の中心を通る軸(光軸)と光学部材２におけるプリズム群８の形成面との交差点に対して対称なパターンを有している。そして、夫々のプリズムは、プリズム群８の両側に位置する点１０a,１０bを中心とする円弧の一部となるように延在し、等間隔のピッチで同心円状に形成されている。

図５は、上記プリズム群８の構成を示す。但し、図５(a)は照明装置１の光源３を通るｘ‐ｚ断面を示す。また、図５(b)は、図５(a)におけるプリズム部分の拡大面を示す。

上記光学部材２における板部材７に対向する内面には、点１０a,１０bを中心とする同心円状に等間隔のピッチで形成された複数のプリズム１１で成るプリズム群８が形成されている。本実施の形態においては、一例として、プリズム群８が、１６個のプリズム１１から構成されている場合を示す。プリズム群８の中心は光源３の中心の直上に位置するように設定されており、光源３の直上がちょうどプリズム１１の谷となるように(つまり、光源３の光軸がちょうどプリズム１１の谷を通るように)設定されている。そして、プリズム群８は、光源３の光軸と光学部材２におけるプリズム群８の形成面との交差点に対して対称な形状を有している。また、各プリズム１１における２つの傾斜角度Ψ1,Ψ2は同じ角度に設定されている。

一方、上記プリズム群９は、ｘ方向に直線状に延在する複数のプリズムを、等間隔のピッチで平行に配列して形成されている。

図６は、上記光源３から出射された光がプリズム群８の各プリズム１１を通過する状態を表す光線図を示す。

図６(a)は、上記光源３を通るｚ‐ｘ断面での光線図を示す。図６(a)において、光源３から出射された光の一部は光学部材２の入射面に形成されたプリズム１１を介して光学部材２に入射する。各プリズム１１のプリズム面の角度は、到達する光線の放射角度θを拡大するように設定されており、各プリズム１１を透過した光は、何も形成されていな平坦な光学部材２の出射面で再度屈折されて本照明装置１から出射され、道路６を照射する。このように、光学部材２に、光源３の光軸と光学部材２におけるプリズム群８の形成面との交差点に対して対称な円弧状のプリズム１１を形成することによって、プリズム１１の長手方向(延在方向)と直交する方向に配光の広角化を図ることができるのである。

また、図６(b)は、上記プリズム群８の平面視(ｘ‐ｙ平面)での光線図を示す。図６(b)において、実線で示す光線Ｌは、上記円弧状のプリズム１１を通過する光の経路を表している。これに対して、破線で示す光線Ｌ’は、プリズムがｙ方向に直線状に形成されていると仮定した場合の光の経路を表している。図６(b)から分かるように、曲線状にプリズムパターンを形成することによって、光線の経路は、光学部材２への入射位置１２において、円弧を成すプリズムパターンの中心１０bが設定されている方向に屈曲される。

以上においては、上記点１０bを中心とする同心円状の円弧のプリズム１１の機能について説明したが、点１０aを中心とする同心円状の円弧のプリズムの機能についても同様である。

すなわち、図６(a)および図６(b)のごとく、光源３の直上の位置にプリズム群８を配置することによって、光源３から出射した光の配光を、プリズム群８を構成する各プリズム１１の中心１０a,１０bと光源３との配列方向(ｘ方向)に広角化する一方、上記配列方向と直交する方向(ｙ方向)に集光することができるのである。

図７は、図６における光線Ｌおよび光線Ｌ’に関する道路６上での到達位置を示す。図７から分かるように、プリズムパターンがｙ方向に直線状に形成されたと仮定した場合には、本来照明すべき道路６上の範囲外に光が到達してしまう。ところが、本実施の形態のごとく、プリズムパターンを円弧状に形成することによって、道路６上の照明すべき範囲内に光を到達させることが可能になり、光の利用効率が向上するのである。

また、上記プリズム群８を構成するプリズム１１の形状を、光源３の光軸と光学部材２におけるプリズム群８の形成面との交差点に対して対称であり、且つプリズム群８の両側に位置する点１０a,１０bを中心とする円弧状を成す単純な形状にすることにより、光学部材２の形成を容易にすると共に、光学部材２と光源３の位置とに位置ずれが有る場合でも、照明特性が変化しにくい照明装置１を実現することができる。

尚、本実施の形態においては、上記光学部材２の形成の容易性と公差に対する考慮とから、プリズム群８を、同一の形状の複数のプリズム１１を備え、且つ光源３の光軸と光学部材２におけるプリズム群８の形成面との交差点に対して対称な形状になるように配列している。しかしながら、このような形状や配列に限定するものではなく、傾斜角度および頂角が異なる複数種のプリズムを用いたり、光源３の光軸と光学部材２におけるプリズム群８の形成面との交差点に対して非対称な形状で複数のプリズムを配列したりして、プリズム群８を構成しても何ら差し支えない。夫々のプリズムの傾斜角度を変化させることによって、配光を精密に制御することが可能になるのである。

このように、本実施の形態におけるプリズム群８を用いることによって、光源３から出射された光を、道路６の進行方向(Ｘ’方向)に対しては光線を広角化し、且つ道路６の幅方向(Ｙ’方向)に対しては集光することができる。したがって、広い配光特性と高い光利用効率を備えた照明装置を実現できるのである。

図８は、上記プリズム群９の構成を示す。但し、図８(a)は光源３を通るｙ‐ｚ断面の一部を示す。また、図８(b)は、図８(a)におけるプリズム部分の拡大面を示す。

上記プリズム群９を構成する各プリズム１３は、図８(a)におけるｘ方向(つまり、道路６の進行方向)に延在する直線状に形成されている。図８(a)においては、一例としてプリズム群９が１１個のプリズム１３で形成されている場合を示す。

図８(b)に示すように、上記プリズム群９を構成する各プリズム１３は、同一の断面形状を有し、等ピッチで配置されている。また、夫々のプリズム１３における２つの傾斜角度φ1,φ2は、φ1＞φ2の関係になるように設定されている。さらに、各傾斜角度φ1,φ2は、到達する光源３からの光線の入射角度が全反射の条件になるように設定されている。こうして、各プリズム１３のプリズム面に入射した光源３からの光線は、上記プリズム面で全反射することによって、実線で示す光線Ｌのごとく、その方向が大きく変化することになる。また、本実施の形態においては、各プリズム１３の２つの傾斜角度φ1,φ2は非対称に設定されているため、図８(a)に示すように、プリズム群９によって配光される光線方向は、全体的に光源３の光軸を含むｘ‐ｚ平面に向かって集束される。つまり、プリズム１３の延在方向ｘと直交するｙ方向に、狭角化されるのである。尚、破線で示す光線Ｌ’は、光学部材２の入射面が平面である(つまり、プリズム群９が形成されていない)と仮定した場合の光線を示す。

上記光源３から離れた位置に入射される出射角度の大きな光線は強度が比較的弱く、光学部材２の内面での反射や表面での全反射によって損失し易い。しかしながら、本実施の形態においては、光源３から離れた位置に上記構成を有するプリズム群９を配置して、各プリズム１３に入射された光源３からの出射角度が大きな光線の方向をｙ方向に狭角化することによって、光学部材２から取り出せる光量を増大させ、光の利用効率を向上させることができるのである。

図９は、図８における光線Ｌおよび光線Ｌ’に関する道路６上での到達位置を示す。光学部材２にプリズム群９が形成されていない場合には、光線Ｌ’はｙ方向に集束されないため、道路６上の照明すべき範囲からはずれた位置に到達する。これに対して、プリズム群９が形成されている場合には、各プリズム１３の作用によって、光線Ｌは道路６上の照明すべき範囲を照明する有効な光に変更される。このように、プリズム群９による集光機能によって、道路６上の所望の領域を効率よく照明できる照明装置１を実現できるのである。

また、上記プリズム群９を通過する光の配光は、プリズム群８を通過する光とはある程度独立して制御することができるので、照度分布設計の自由度が増し、所望の照度分布が得やすくなる。

また、上記プリズム群８およびプリズム群９は、プリズム１１,１３を複数用いることによって、プリズム１１,１３の高さやサイズを光源３の大きさ程度に設定することが可能になる。これにより、照明装置１の薄型化および小型化を実現することができる。

上記光学部材２の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ガラス等、可視光域に対して透明性が良く、透過率の大きなものを用いればよい。

以上のごとく、本照明装置１によれば、光源３から放射された光は、光学部材２に形成されたプリズム群８およびプリズム群９によって配光制御される。

その場合、上記プリズム群８は、光源３の直上付近の光強度の強い位置に設けられて、上記光源からの光線を、プリズム群８を構成する各プリズム１１の中心１０a,１０bと光源３との配列方向(ｘ方向)に広角化すると共に、上記配列方向と直交する方向(ｙ方向)に集光する。つまり、道路６における互いに直交する進行方向Ｘ’と幅方向Ｙ’に対して、上記進行方向Ｘ’への光の広角化と上記幅方向Ｙ’への集光との機能を有している。したがって、光学部材２の出射面内側における光源３の直上位置にプリズム群８を形成するという簡単な構成で、且つリフレクタ等の追加の他の光学部材を使用することなく、道路６の進行方向Ｘ’と道路６の幅方向Ｙ’との２つの方向の配光特性を最適化することができるのである。

これに対し、上記プリズム群９は、光源３から放射される光のうち、広角方向に出射された比較的強度の弱い光線を、プリズム１３の延在方向に直交するｙ方向に狭角化する。つまり、道路６の幅方向Ｙ’に集光する機能を有している。道路灯に求められる必要な特性は、上記プリズム群８の機能だけで達成することは可能である。しかしながら、さらにプリズム群９を設けることで、より光の利用効率の高い、省電力の照明装置１を実現することができるのである。

その際に、上記プリズム群８を構成する円弧状のプリズム１１の中心１０a,１０bを、光源３の光軸上とは異なる位置に設定している。したがって、各プリズム１１に入射された光源３からの光を、確実にｘ方向に広角化することができるのである。もし、プリズム１１の中心が光源３の光軸上に設定されている場合には、各プリズム１１に入射された光源３からの光は、プリズム１１の中心を中心として総ての方向に広角化するため、一方向に広角化させることはできないのである。

さらに、上記プリズム群８を構成する円弧状のプリズム１１の中心１０を、一つのプリズム群８に対して両側に２個(１０a,１０b)設定している。したがって、光源３から中心１０a側に向かう方向成分を有して出射された光は、点１０aを中心とする円弧状のプリズム１１によって、ｘ方向への広角化およびｙ方向への集光が行われる。これに対して、光源３から中心１０b側に向かう方向成分を有して出射された光は、点１０bを中心とする円弧状のプリズム１１によって、ｘ方向への広角化およびｙ方向への集光が行われる。こうして、光源３からあらゆる方向に出射された光は、効率よく上記広角化および上記集光が行われるのである。

また、上記プリズム群８,９は、上記光学部材２の一面のみに形成されているため、光学部材の形成が容易になる。

また、上記プリズム群８,９を上記照明装置１の箱体５を構成する光学部材２に形成する場合、外部環境に晒されない内側に形成することで、プリズム１１,１３への埃や汚れの付着、プリズム１１,１３の摩耗等を防ぐことができる。したがって、光学特性の劣化の少ない照明装置１を実現することができるのである。

・第２実施の形態
図１０は、本実施の形態における照明装置２１の概略構成を示す。但し、図１０(a)は光出射側から見た斜視図であり、図１０(b)は光出射側から見た平面図である。本照明装置２１は、光源２３が搭載された基板２４を２枚有し、この２枚の基板２４は互いに離間して平行に配置されている。図１０には、一例として、夫々の基板２４には４個の光源２３が等ピッチで搭載され、計８個の光源２３が設けられている場合を示す。

上記基板２４が設置される光学部材２２は、光が出射される側から見た場合に、中央部分、つまり平行に配置された２枚の基板２４の間の部分が窪んでおり、周囲、つまり基板２４が配置されている部分がレーストラック状に膨らんだ形状を有している。

図１１に、本照明装置２１の構成を示す断面を示す。但し、図１１(a)は、図１０(b)のＡ‐Ａ'矢視断面図である。また、図１１(b)は、図１０(b)のＢ‐Ｂ'矢視断面図である。

図１１(a)から分かるように、上記光学部材２２は、中心線(一点鎖線)に対して対称な形状を有している。また、周囲の膨らんだ部分には、光源２３から光学部材２２までの間にスペースが設けられており、上記第１実施の形態における光学部材２(図５参照)を２個平行に並べて配置した構造と見なすことができる。また、光学部材２２における光の出射面２５は、上記中心線の側(中央の窪み側)が高く、外側に向けて低くなるような傾斜を有して形成されている。このように、光の出射面２５を傾斜させることによって、傾斜させた側、本実施の形態においては上記中心線に対して外側への広角化が容易になる。

また、図１１(b)から分かるように、上記光学部材２２は、長手方向中央部がふくらんだ凸形状になっており、中心線(一点鎖線)２６に対して対称な形状を有している。一方、光源２３が搭載された基板２４は略平面を成しており、光源２３から光学部材２２までの距離は、中心線２６の箇所で最も長く、中心線２６から離れるにしたがって短くなっている。

図１２は、上記光学部材２２における光の出射面２５とは反対側の内面に形成されたプリズムパターンを示す。

上記光源２３(図示せず)の直上には、上記第１実施の形態におけるプリズム群８と同様に、光源２３の光軸と光学部材２２におけるプリズム形成面との交差点の両側に円弧状のプリズムが形成されたプリズム群２７が形成されている。ここで、本実施の形態においては、光源２３は、図１１(b)に示すように、中心線２６に対して片側に２個設置されている。したがって、プリズム群２７も、それに対応して中心線２６に対して片側に２個形成されている。そのうちの中心線２６に近い方のプリズム群２７aのｙ方向の幅が、中心線２６から遠い方のプリズム群２７bよりも広く形成されている。さらに、プリズム群２７a,２７bにおけるプリズムパターンは、光源２３の光軸と光学部材２２におけるプリズム形成面との交差点に対して非対称なパターンになっている。このプリズムパターンの対称性については、プリズム群２７a,２７bが形成される面と光源２３との位置関係で決まり、適宜所望の特性を満たすように設定される。

上記プリズム群２７aとプリズム群２７bとの間およびプリズム群２７bの外側には、上記第１実施の形態におけるプリズム群９と同様に、光学部材２２のｘ方向(幅方向)、つまり道路６の進行方向Ｘ’に延在する直線状のプリズムが形成されたプリズム群２８が形成されている。

図１３は、本実施の形態の照明装置２１における配光特性のシミュレーション結果を示す。図１３において、実線はｘ‐ｚ平面(図１１(a)参照)での配光特性を示しており、破線はｙ‐ｚ平面(図１１(b)参照)での配光特性を示す。

尚、ここでは、上記光源３から出射される光の配光分布をランバート分布と仮定した。また、プリズム群２７aおよびプリズム群２７bに形成されるプリズムの頂角を５０°と設定し、底辺の傾斜角度を６５°と設定している。また、上記プリズムの底面の幅を１mmと設定し、配列のピッチを１.３mmと設定している。

また、上記プリズム群２８に形成されるプリズムの頂角を６０°と設定し、底辺の傾斜角度を６５°と５５°とに設定している。そして、照明装置２１を道路６に設置する場合には、傾斜角度５５°側が傾斜角度６５°側の上側になるように設置される。この傾斜角度の設定の仕方は、照明装置２１の傾きや角度ηによって変化し、道路６を効率よく照明するよう適宜変更して設定される。また、上記プリズムの底面の幅を１.０mmと設定し、配列のピッチを１.３mmと設定している。

図１３に示す本照明装置２１におけるｘ‐ｚ平面での配光特性(実線)は、光学部材２２が無い状態では光源２３と同様に０°方向が最大強度となる特性を示すが、光学部材２２のプリズム群２７aおよびプリズム群２７bに形成された各プリズムの作用によって光が広げられるため、±６０°付近にピークを持つような広角の配光を実現している。また、ｙ‐ｚ平面での配光特性(破線)は、光学部材２２のプリズム群２７a,２７b,２８に形成された各プリズムの作用によってｙ‐ｚ平面で光が絞られるため、その配光分布は上記ランバート分布よりも狭い特性を示す。

ここで、上記第１実施の形態における照明装置１を防犯灯に適用した場合の平均水平面照度および最小鉛直面照度の値は、夫々３.２lxおよび０.５５lxとなる。光源３から出射される全光束数は７０００lmとしている。尚、光束数については、照明装置１に必要とされる光束の大きさによって適時変更して設定される。この防犯灯の明るさについては、４ｍ先の歩行者の挙動・姿勢が認識できる明るさの基準をクリアしている。

その場合における上記照明装置１は、図２に示すように、照明装置１の高さ(Ｈ)は４.５ｍ、照明装置１の配置間隔(Ｄ)は１４ｍで、照明装置１のｘ方向が道路の進行方向Ｘ’と平行になるように、設置している。さらに、道路幅(Ｗ)は５ｍとし、照明装置１の中央から道路６を含む平面に下ろした垂線が道路６を通るようにしている。

上記平均水平面照度は、２個の照明装置１で挟まれる１４ｍ×５ｍの道路領域を、その両端に配置された照明装置１で照明した場合の平均水平面照度を示す。また、上記最小鉛直面照度は、照明装置１からＸ’方向に１４ｍ、Ｚ’方向に１.５ｍ離れた位置における道路６に対して垂直な面の照度値として計算した。

以上説明したように、上記各実施の形態における照明装置１,２１においては、光学部材２,２２の内面にプリズム群８,９；２７a,２７b,２８を形成するのみで、リフレクタ等の追加の他の光学部材を用いることなく道路６における互いに直交する２つの方向の配光特性を制御し、配光特性を最適化することができる。したがって、道路照明に求められる仕様を高い水準でクリアできる道路灯を実現することが可能になる。

また、上記照明装置１,２１の筐体等をリフレクタとして使用する必要がなく、コンパクトな照明装置を実現することができる。

また、上記プリズム群８,９；２７a,２７b,２８が形成された光学部材２,２２を、雨や埃等から光源３,２３を保護する透光性カバーとして使用することができる。その場合には、配光専用の光学部材を追加することなく上記２つの方向の配光特性を最適化することができ、低コストの照明装置１,２１を実現することができる。

また、上記プリズム群８,９；２７a,２７b,２８は光学部材２,２２の一面に形成するだけでよいため、光学部材２,２２の形状にあわせて配光特性の最適化を図ることが容易になり、デザイン性を損なわない照明装置１,２１が実現しやすくなる。

また、上記各実施の形態における照明装置１,２１は、防犯灯,街路灯,道路灯および公園灯等の屋外照明や、その他の照明に、幅広く用いることができる。

本発明の照明装置は、簡単な構成で２方向の配光特性を最適化するのに有用であり、防犯灯,街路灯,道路灯および公園灯等の屋外照明や様々な照明に利用することができる。

１,２１…照明装置、
２,２２…光学部材、
３,２３…光源、
４,２４…基板、
５…箱体、
６…道路、
７…板部材、
８,９,２７a,２７b,２８…プリズム群、
１０a,１０b…点、
１１,１３…プリズム、
１２…光の入射位置、
２５…光の出射面。

Claims (7)

1. 複数の光源と、
   上記各光源から放射される光が入射される入射面と、この入射面から入射された光を出射させる出射面とを有する光学部材と、
   上記光学部材における上記入射面に形成されると共に、平行に配列された複数のプリズムを含む第１のプリズム群と
   を備え、
   上記各プリズムの延在方向は曲線に沿った方向であり、
   上記第１のプリズム群の上記各プリズムは、入射された上記光源からの光線を、上記光源と上記曲線の曲率中心との配列方向に広角化すると共に、上記配列方向と交差する方向に集光する
   ことを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   上記プリズムの延在方向を表す上記曲線は、円孤の一部であり、
   上記円孤の中心は、上記光源の光軸上とは異なる位置に設定されている
   ことを特徴とする照明装置。
3. 請求項１あるいは請求項２に記載の照明装置において、
   上記複数のプリズムは、同心円状に配列された複数の円孤夫々の一部の形状を有しており、
   上記円孤の中心は、上記光源の光軸上とは異なる位置に設定されている
   ことを特徴とする照明装置。
4. 請求項２あるいは請求項３に記載の照明装置において、
   上記円孤の中心は、一つの上記第１のプリズム群に対して複数個設定されている
   ことを特徴とする照明装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか一つに記載の照明装置において、
   上記第１のプリズム群は、上記光学部材の上記入射面における上記複数の光源の夫々に対向する位置に形成されている
   ことを特徴とする照明装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか一つに記載の照明装置において、
   上記光学部材における上記入射面に形成されると共に、平行に配列された複数のプリズムを含む第２のプリズム群を備え、
   上記第２のプリズム群における上記各プリズムの延在方向は直線に沿った方向であり、
   上記第２のプリズム群の上記各プリズムは、入射された上記光源からの光線を、上記プリズムの延在方向と直交する方向に狭角化する
   ことを特徴とする照明装置。
7. 請求項６に記載の照明装置において、
   上記第１のプリズム群と上記第２のプリズム群とは交互に繰り返して配置されている
   ことを特徴とする照明装置。

Images