JP2013201036A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】照度の大きい照明装置を提案する。
【解決手段】複数の反射面3AX〜3HXによって形成された角錐空間部3X1において、光源2から放射された放射光eに基づいて、散乱反射光ex2、ex21〜ex25、ex21−1、ex21−1−1……ex21−1−1−1−1を生起させ、当該散乱反射光成分を集めて照明光として角錐空間部3X1の開口から射出させるようにしたことにより、照射光度が大きい照射光を照射できる照明装置1を得ることができる。
【選択図】図5
【解決手段】複数の反射面3AX〜3HXによって形成された角錐空間部3X1において、光源2から放射された放射光eに基づいて、散乱反射光ex2、ex21〜ex25、ex21−1、ex21−1−1……ex21−1−1−1−1を生起させ、当該散乱反射光成分を集めて照明光として角錐空間部3X1の開口から射出させるようにしたことにより、照射光度が大きい照射光を照射できる照明装置1を得ることができる。
【選択図】図5
Description
本発明は照明装置に関し、指向性が高い、例えばLED発光素子を光源とする場合に適用して好適なものである。
従来、LED(Light Emitting Device)を光源とすると共に、照明光の照度を高める工夫をした照明装置が提案されている(特許文献1及び2参照)。
LED発光素子から放射される放射光は、原理的に、ダイオード構成の半導体接合面において生成されるので、指向性が高いことにより、LED発光素子単独では放射角が限定される特性がある。
従って、複数のLED発光素子でなる光源によって得た放射光によって、できるだけ大きい照度の照明光を得ようとする場合、特許文献1及び2に開示されているような反射板を単に用いた構成では、照度が不十分な問題がある。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、複数の発光素子を有する光源から放射された放射光に基づいて、格段的に照度が大きい照明光を得ることができるようにした照明装置を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明においては、光源2を通る中心軸線L1を中心として、互いに連接する複数の反射面3AX〜3HXを対向するように設けることにより形成された角錐空間部3X1を有し、複数の反射面3AX〜3HXは、中心軸線L1と直交する幅方向において、当該幅方向と直交する厚さ方向に内側に湾曲していると共に、光源から放射された放射光に基づいて、角錐空間部3X1において生起した散乱反射光成分を集光して照明光として角錐空間部3X1の開口から射出するようにする。
本発明によれば、複数の反射面によって形成された角錐空間部において、光源から放射された放射光に基づいて、散乱反射光を生起させ、当該散乱反射光成分を集光して照明光として角錐空間部の開口から射出させるようにしたことにより、照度が大きい照明光を照明できる照明装置を得ることができる。
以下図面について、本願発明の一実施の形態を詳述する。
(1)照明装置の構成
図1において、1は全体として照明装置を示し、中心軸線L1上に配設された光源2の周囲に、断面8角形状の角錐空間部3X1を有する反射内部空間3Xを形成してなる反射板部3が設けられていると共に、反射板部3の後端側に光源2に対する電源部4が設けられている。
図1において、1は全体として照明装置を示し、中心軸線L1上に配設された光源2の周囲に、断面8角形状の角錐空間部3X1を有する反射内部空間3Xを形成してなる反射板部3が設けられていると共に、反射板部3の後端側に光源2に対する電源部4が設けられている。
これにより電源部4の電源出力によって光源2から放射された放射光に基づいて反射内部空間3Xにおいて生成された照明光LTが、反射板部3の前端面に形成された照明装置1の開口1Aから前方に投射されるようになされている。
光源2は図2に示すように、円板状の基板2A上に規則正しく配列された複数例えば24個のLED発光素子11を有する。
この実施の形態の場合、LED発光素子11は基板2A上に平行に想定した6本の仮想線L2Aと、この仮想線L2Aと直交する方向に平行に延長する6本の仮想線L2Bとの交点位置に設けられている。
LED発光素子11は、図3に示すように、基板2A上に取り付けられた基台部11Aに設けられたLEDダイオードに被さるように、円錐形状の光透過部材11Bが付着された構成を有し、これにより、基台部11Aに設けられたLEDダイオードから放射した放射光eが円錐形境界面で反射又は屈折透過するようなプリズム・レンズ作用を受けながら光透過部材11Bから外部に放射される。
ここで、光透過部材11Bはその頂角部分が中心軸線L1に沿って上方向に突出するように設けられ、これによりLEDダイオードから生起された放射光eは、光透過部材11Bのプリズム・レンズ作用によって、そのほとんどの光エネルギーが中心軸線L1に対して直交する方向(これを横方向と呼ぶ)に放射される。
反射板部3は、図4に示すように、ほぼ台形形状を有する8枚の反射板3A〜3Hが光源2の基板2Aを取り囲むように互いに隣接して接合して電源部4の筐体4A上に配設され、隣合う反射板3A〜3Hが接合境界線部12A〜12Hにおいて互いに連結されることにより、中心軸線L1と直交するように配設された光源2を中心として、根元側から先端側に行くに従って外方に拡大する、全体としてほぼ8角錐形状の角錐空間部3X1(角錐部3Y1によって形成される)と、円錐台形状を有する円錐台空間部3X2(円錐台部3Y2によって形成される)とを有する反射内部空間3Xを形成している。
各反射板3A〜3Hは、図5に示すように、全体として湾曲部20によって構成されており、互いに連接する幅方向において、その板厚方向、従って中心軸線L1に対して横方向に、外方に、外側に凹むように湾曲した外観形状を有する。
この実施の形態の場合、反射板3A〜3Hが互いに連接した状態において、反射内部空間3Xの開口1A側の開口側端面20B及びこれに続く先端領域20Cが、全体として断面円形の円錐台形状を有する。
これに対して、湾曲部20のうち当該先端領域20Cを残してその境界仮想線20Eから、光源2の基板2Aが設けられている筐体4Aに接する根元側端面20Aまでの間の本体領域20Dの各位置において、図6に示すように、仮想円錐形状の円口径より大きい円口径をもつような湾曲形状に選定されている。
すなわち、反射板部3の筐体4Aに接触してる根元側端面20Aの湾曲形状は当該根元側端面20Aの最外径に連接する円形仮想線20A1の円口径より大きい円口径を有する。
これと共に、当該根元側端面20Aより開口側端面20B側に移動した位置における中間内面20Fは、その位置における反射板3A〜3Hの両端位置に外接する円錐断面における円形仮想線20F1の円口径よりも大きい口径をもつような湾曲形状を有する。
かくして反射板3A〜3Hの湾曲部20の本体領域20Dの境界仮想線20Eから根元側端面20Aに到るまでの各位置において、接合境界線部12A〜12H間の湾曲形状は、当該接合境界線12A〜12Hに外接する円形仮想線20A1〜20F1より大きい円口径をもつような8角円錐角形状の内面を形成すると共に、その開口側部分に円錐台形状の先端領域20Cを設けた構成を形成し、この結果光源2から放射される放射光eに基づいて大きい照度の照明光LTを開口1Aから投射することができる。
(2)照明光の生成動作
図5について上述したように、反射板3A〜3Hの湾曲部20の根元側から先端領域20Cを残す範囲に形成された本体領域20Dが幅方向について厚さ方向に外側に凹むように湾曲した形状をもつことにより、図7(B)に示すように、光源2上に設けられたLED発光素子11から横方向に放射された放射光eは、光源2を取り囲む反射板3A〜3Hについてそれぞれ幅方向に膨張した楕円形状の反射光像25を生ずる。
図5について上述したように、反射板3A〜3Hの湾曲部20の根元側から先端領域20Cを残す範囲に形成された本体領域20Dが幅方向について厚さ方向に外側に凹むように湾曲した形状をもつことにより、図7(B)に示すように、光源2上に設けられたLED発光素子11から横方向に放射された放射光eは、光源2を取り囲む反射板3A〜3Hについてそれぞれ幅方向に膨張した楕円形状の反射光像25を生ずる。
ここで反射光像25が横方向に膨張した光像となるのは、図7(A)に比較例として示すように、例えば仮想反射板3AX〜3HXとして平面板を用いた場合には、光源2から放射された放射光eの光成分は、LED発光素子11から放射されてから平板面に到達させるまでの距離が互いに等しいために、反射光像25Xの形状は光源2とほぼ同様の円形形状を呈する。
これに対して、反射板3A〜3Hが、図7(B)に示すように、幅方向について厚さ方向に外方に湾曲しているので、光源2の各LED発光素子11から放射した放射光eを構成する光成分が反射板4A〜4Hの反射面上の位置に到達するまでの距離が、幅方向において少しずつ異なるために、反射板3A〜3Hの板面上に生成される反射光像25は、光源2が円形であるのに対して、横方向に膨張した楕円形状になる。
このような現象と共に、光源2の複数のLED発光素子11からそれぞれ互いに並行に放射された光成分でなる放射光eが、比較例として図7(A)に示すような平面反射面に入射する場合には、光成分の位置が多少ずれても、反射した反射光ex1はほぼ同じ方向に反射されるのに対して、図7(B)に示す反射板3A〜3Hにおいては、ほぼ並行に入射した放射光eの光成分の反射板面上における入射位置が少しずつずれるので、当該ずれた位置の反射板の湾曲形状、従って反射面の傾斜が少しずつ異なるために、当該湾曲面において反射した反射光束ex2はその湾曲形状に応じて分散する方向に反射する。
このように、図5に示すように本体領域20Dにおいて湾曲した形状を有する反射板3A〜3Hは、光源2のLED発光素子11から横方向に放射されて来た放射光eを構成する光成分が、それぞれ入射位置及び当該入射位置における湾曲形状の差に応じて異なる方向に反射した反射光束ex2になって角錐空間部3X1内に反射される。
ここで、角錐空間部3X1における反射板3A〜3Hの湾曲の仕方は、反射板3A〜3Hの幅方向において、厚さ方向に外方に凹むように湾曲するような湾曲形状であると共に、反射板3A〜3Hは全体として角錐を形成するように、根元側端面20Aから開口側端面20Bに行くに従って外方に拡大するように傾斜しているので(図7(B))、反射光束ex2は角錐空間部3X1の開口1A側に傾いた方向にある他の反射板3A〜3Hの開口1Aに近い位置に反射される。
当該反射光束ex2は、角錐空間部3X1内に散乱されながら反射された後、図8に示すように、反射方向にある他の反射板3A〜3Hに入射すると、反射光exを構成している光成分の入射位置が異なることにより各入射位置における湾曲形状が異なることになり、さらに反射分散光束ex21、ex22……ex25として示すように、互いに異なる方向に反射する。
この反射分散光束ex21〜ex25の光成分は、反射位置が近接していると共に、入射した反射板の湾曲形状がほぼ同じであれば、それぞれ少しずつずれた分散方向に反射分散光束ex21〜ex25のような光束として反射して行く。
しかしながら、当該反射分散光束ex21〜ex25の光成分も、光束内における位置がずれているので、その後も反射板3A〜3Hに入射するごとに、各入射位置における湾曲形状が異なるので、異なる方向にある他の反射板3A〜3Hの方向に分散反射して行く。
この角錐空間部3X1内の動作を、図9において本体領域20Dを4枚の仮想反射板3X1〜3X4で囲んだ構成の反射板部3を想定して述べれば、光源2の1つのLED発光素子11から放射された放射光eが仮想反射板3X1において反射したとき、3つの反射分散光束ex21、ex22、ex23が分散しながら対向する仮想反射板3X3に向かう。
そのうちの1本の反射分散光束ex21についてみれば、これが仮想反射板ex3において反射されて複数の反射分散光束に分散され、そのうちの1つを見れば2次反射分散光束ex21−1として仮想反射板3X1の方向に反射される。
この2次反射分散光束ex21−1が仮想反射板3X1において反射される際に、これが複数の3次反射分散光束に分散して反射され、その1つを見れば3次反射分散光束ex21−1−1として仮想反射板3X4の方向に折り返される。
この3次反射分散光束ex21−1−1は仮想反射板3X4において反射したとき、さらに4次反射分散光束に分散され、その1つを見れば4次反射分散光束ex21−1−1−1が仮想反射板3X2の方向に折り返されて再度反射される。
このとき発生した5次反射分散光束の1つex21−1−1−1−1を見れば仮想反射板3X4の方向に折り返され、ここで5次反射分散光束ex21−1−1−1−1として分散される。
このようにして光源2を構成する各LED発光素子11から放射された放射光eは、反射板部3を構成する反射板3A〜3Hの本体領域20Dによって構成される角錐空間部3X1内を、反射されながら行き来している間において、反射板3A〜3Hによって反射されるごとに反射分散光束として分散されて行く。
この放射光eの反射分散動作は、反射板3A〜3Hの本体領域20Dを構成する角錐空間部3X1が開口1Aの方向に外側に開くように傾斜していることにより、分散光束を発生するごとに当該分散光束を開口1Aの方向に向きを変えながら反射されて行き、やがて反射板3A〜3Hの境界仮想線20Aを越えて先端領域20Cに到達すると、当該先端領域20Cは円錐形状をもっているので、当該先端領域20Cにおいて反射された分散光束は中心軸線L1の方向に集光されながら、開口1Aから照明装置1の照明光LTとして外部に放射される。
このようにして、照明装置1は反射板3A〜3Hの湾曲形状を有する本体領域20Aによって形成される角錐空間部3X1を通っている間に、開口1Aから放射すべき照明光LTとして反射分散した光成分を集光し、これにより得られる照明光LTの照度は当該反射分散動作における分散光束が繰返し生起されることにより、開口1Aから放出される際には、光源2AのLED発光素子11がもっている光エネルギーを最大限に利用するような高い照度になっている。
(3)動作及び効果
以上の構成の照明装置1において、光源2のLED発光素子11から放射される放射光eは、被せられている光透過部材11Bのプリズム・レンズ効果によって、中心軸線L1に対して横方向に、外方に、放射状に、強い光度の光束でなる放射光eを放射する。
以上の構成の照明装置1において、光源2のLED発光素子11から放射される放射光eは、被せられている光透過部材11Bのプリズム・レンズ効果によって、中心軸線L1に対して横方向に、外方に、放射状に、強い光度の光束でなる放射光eを放射する。
この光源2からの放射光eは8枚の反射板3A〜3Hによって形成されている反射内部空間3Xのうち、根元側の角錐空間部3X1を形成する本体領域20Dに放射される。
反射板3A〜3Hの本体領域20Dは、幅方向について、外方に凹むように湾曲する形状を有することにより、放射光eによって反射板30A〜30Hの根元部分には光源2の形状が幅方向に拡がったような反射光像25を形成する(図5)。
かくして、反射光像25は、図10に示すように、反射板部3の反射内部空間3Xのうち、角錐空間部3X1の根元部分に光源2を取り囲むように生成される。
この反射光像25は、図7について上述したように、反射板3A〜3Hの本体領域20Dに照射したとき、当該放射光eを構成する光成分が一定の拡がりをもっていることにより、当該光成分が互いに異なる位置において、当該異なる位置の湾曲形状に従って反射方向が分散されるように角錐空間部3X1に折り返し反射される。
かくして反射光像25を構成する放射光eの各放射光束は、分散された反射光束ex2として、反射方向にある反射板3A〜3Hの方向に反射されて行く(図7(B))。
ここで反射板3A〜3Hは照明装置1の開口1A方向に開くように中心軸線L1を中心として傾斜していることにより、反射光束ex2は反射光像25の生成位置より開口1A側に移った位置に反射される。
当該反射光束ex2は、図8について上述したように、反射方向にある反射板3A〜3Hに入射する際に、当該反射板3A〜3Hが幅方向に湾曲していることによって反射光束ex2を構成する光成分が入射する位置及びその湾曲形状に応じてさらに分散する方向に反射されることにより、1つの反射光束ex2から複数の反射分散光束ex21〜ex25が分散されながら反射される。
同じようにして、その後当該分散されながら反射された分散光束は、図9について上述したように、反射方向にある反射板3A〜3Hにおいて反射されるごとにその光成分が分散されながら折り返し反射されるような動作を角錐空間部3X1において繰り返される。
かくして当該反射分散光束ex21が繰り返し反射されるごとに、2次反射分散光束ex21−1、3次反射分散光束ex21−1−1、4次反射分散光束ex21−1−1……が角錐空間部3X1を横切るように生成される。
このようにして8枚の反射板3A〜3Hが形成する角錐空間部3X1においては、各反射板3A〜3Hに放射された放射光eの光成分が2次、3次、4次……反射分散光束として折り返し反射されることにより、当該反射分散光束によって角錐空間部3X1が充満された状態になる。
反射分散することにより得られた反射分散光束はやがて反射板3A〜3Hの開口1A側端部に設けられた円錐台空間部分3X2において反射された後開口1Aから中心軸線L1の先端方向に放出される。
ここで、円錐台空間部分3X2を形成する円錐台部3Y2は断面円形形状をもつことにより、反射光は中心軸線L1に集光する方向に反射される。
その結果、照明装置1から照射される照明光LTは反射板部3、従って照明装置1の開口1A側の正面方向から見たものとして図11に示すように、反射板部3を構成する8枚の反射板3A〜3Hの角錐部3Y1によって分散されながら反射された反射分散光束に基づいて、円錐台部3Y2によって中心軸線L1方向に集光された反射分散光束として中心軸線L1に沿う方向に照明光LTとして放出される。
上述の構成によれば、照明装置1から得られる照明光1Bは、幅方向について厚さ方向に湾曲した複数の反射板3A〜3Hによって形成された角錐空間部3X1において、光源2から放射される放射光eを、その光成分を当該角錐空間部3X1において繰り返し分散させながら反射させると共に、これを集光して照明光LTを生成するようにしたことにより、当該角錐空間部3X1における分散反射動作により、光源2を構成するLED発光素子11から放射された光エネルギーを十分に活用することができ、その結果格段的に照度が大きい照明光LTを得ることができる。
因に、平板状の反射板によって角錐空間部を構成した場合には、当該反射板の数分だけの照度を照明光として得ることができると考えられるが、上述の構成によれば、反射板3A〜3Hを幅方向について湾曲させることにより、平面板の場合と比較して倍以上の照度を得ることができた。
実験によれば、電源部4から光源2に供給される消費電力と同じ消費電力の水銀灯を用いた場合と比較すると、上述の構成の照明装置によって得られる照明光については約10倍程度の照度が得られた。
(4)他の実施の形態
(4−1)上述の実施の形態においては、反射板部3として、角錐部3Y1の先端側に円錐台部3Y2を設けた場合について述べたが、円錐台部3Y2を省略しても、上述のように照明光として高い照度の照明光を得ることができる。
(4−1)上述の実施の形態においては、反射板部3として、角錐部3Y1の先端側に円錐台部3Y2を設けた場合について述べたが、円錐台部3Y2を省略しても、上述のように照明光として高い照度の照明光を得ることができる。
因に上述の実施の形態のように円錐台部3Y2を設ければ、開口1Aの部分において、円錐台形状の反射板が設けられていることにより、角錐空間部3X1を形成する反射板3A〜3H間の隣接する部分に対応して、光の濃淡が生ずる。
(4−2)上述の実施の形態の場合は、角錐空間部3X1を、8枚の反射板によって8角錐にした場合について述べたが、反射板の枚数はこれに限らず、要は当該角錐空間部3X1において反射ごとに分散する反射光束を折り返し他の反射板に反射できる複数枚の反射板を設ければ良く、4枚、6枚、16枚としたり、その間の奇数枚としたりするようにしても上述の場合と同様の効果を得ることができる。
(4−3)上述の実施の形態としては、鋭い指向性をもったLED素子によって光源2を構成するようにしたが、発光素子としてはこれに限らず、要は照明装置1の中心軸線L1に対して横方向に指向性をもった放射光を生成するような光源を用いれば良い。
(4−4)上述の実施の形態においては、図5について上述したように、光源2から放射される放射光の反射光像25を、反射板3A〜3Hの幅一杯にまで膨張させるように反射板3A〜3Hの湾曲円弧を選定することにより光源2の放射光eを最大限に有効利用するようにした場合について述べたが、当該反射光像25の膨張度としては、反射板3A〜3Hの幅より小さくしても良く、場合によっては当該反射板3A〜3Hの幅を越えるように膨張させても良い。
このようにした場合、光源2の活用効果が多少劣化するが、照度の拡大という効果は上述の場合と同様に得ることができる。
(4−5)上述の実施の形態においては、複数板の反射板3A〜3Hの反射面を用いて角錐空間部3X1を構成したが、反射面としては板構成に限らず、要は、複数の反射面を、幅方向において、中心軸線を中心として、当該幅方向と直交する方向に外方に凹むように湾曲する反射面を有する反射手段を用いれば良い。
本発明は屋内外の照明対象物を照明する場合に利用できる。
1……照明装置、1A……開口、2……光源、2A……基板、3……反射板部、3A〜3H……反射板、3X……内部空間、3X1……角錐空間部、3X2……円錐台空間部、3Y1……角錐部、3Y2……円錐台部、3Z……開口、4……電源部、5……筐体部、6……取付金具、11……LED発光素子、11A……基台部、11B……光透過部材、12A〜12H……接合境界線部、4A……光源取付基板、20……湾曲部、20A……根元側端面、20B……開口側端面、20C……先端領域、20D……本体領域、20E……境界仮想線。
Claims (6)
- 光源を通る中心軸線を中心として、互いに連接する複数の反射面を対向するように設けることにより形成された角錐空間部を有し、
上記複数の反射面は、上記中心軸線を直交する幅方向において、当該幅方向と直交する方向に、外方に、湾曲していると共に、
上記角錐空間において生起した反射光を照明光として上記角錐空間の開口から射出する
ことを特徴とする照明装置。 - 上記複数の反射面は、それぞれ、内面に、上記幅方向と直交する板厚方向に湾曲する反射板によって形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 - 上記光源は、上記角錐空間部において、上記中心軸線に対して横方向に放射光を放射することにより、上記複数の反射面の根元部分に反射光像を生成し、
上記複数の反射面は、当該反射光像を構成する光束の光成分を、当該放射光が入射された位置における湾曲形状に基づいて発散する方向にある上記反射面の1つに向けて反射光束として反射させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の照明装置。 - 上記反射光束を受けた上記反射面の1つは、当該反射光束を構成する光成分を、当該反射光束が入射された位置における湾曲形状に基づいて発散する方向にある上記反射面の他の1つに向けて反射分散光束として反射させる
ことを特徴とする請求項3に記載の照明装置。 - 上記反射分散光束を受けた上記反射面の1つは、光該反射分散光束を構成する光成分を、当該反射分散光束が入射された位置における湾曲形状に基づいて分散する方向にある上記反射面の他の1つに向けて副次的反射分散光束として反射させる
ことを特徴とする請求項4に記載の照明装置。 - 上記複数の反射面は、上記角錐空間の照明光の送出側部分に円錐台形状を有する円錐空間を形成し、上記角錐空間の上記開口から得られた上記反射光を上記円錐空間によって集めて上記照明光として射出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の照明装置。
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---|---|---|---|
JP2012068794A Pending JP2013201036A (ja) | 2012-03-26 | 2012-03-26 | 照明装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2013201036A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112005540A (zh) * | 2019-03-26 | 2020-11-27 | Nec平台株式会社 | Led光源机构、电话机以及形成led光源的方法 |
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2012
- 2012-03-26 JP JP2012068794A patent/JP2013201036A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112005540A (zh) * | 2019-03-26 | 2020-11-27 | Nec平台株式会社 | Led光源机构、电话机以及形成led光源的方法 |
CN112005540B (zh) * | 2019-03-26 | 2022-03-29 | Nec平台株式会社 | Led光源机构、电话机以及形成led光源的方法 |
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