JP2015076259A - 灯器用光源ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】周方向および軸方向の所定範囲にわたって所定値以上の光度を実現する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る灯器用光源ユニット１０は、光源基板１１と、リフレクタ１２と、支持体（インナーカバー１３）とを具備する。光源基板１１は、単数又は複数の光源１５を搭載する。リフレクタ１２は、ベース部１２６と、頂部１２２と、反射部１２４とを有する。反射部１２４は、頂部１２２を中心とする回転曲線からなる曲面体１２０と、曲面体１２０上に設けられ頂部１２２を中心として同心円状に配列された複数の環状凸面部１２１とを含む。上記支持体は、反射部１２４で反射された光を透過させる周壁部１３６を有し、光源基板１１およびリフレクタ１２を支持する。個々の環状凸面部１２１における光の拡散機能により、周方向および軸方向の所定範囲にわたって光度のバラツキを抑えつつ、所定値以上の光度を実現することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、航海あるいは航空関連の分野で使用される灯器用光源ユニットに関する。

航海、航空の交通の安全を期すため、法律や規則により、船体や航空機体への灯器の取り付けが義務づけられており、例えば、その取り付け位置ごとの光の射光範囲、および出射光の色などが細かく定められている。近年では、光源として例えば発光ダイオードを用いた灯器が提案されており、発光ダイオードによる光度や配光等の技術に関する提案がなされている。

特許文献１に記載の船灯は、水平方向に円形または円弧状に配置された多数の発光ダイオードでなる光源と、この光源の上下に配置された、円盤状であって円錐形の一対の反射鏡とを備える。また、この船灯は、電源回路が収容された基部ユニットと、この基部ユニット上に設けられ上記光源および反射鏡が収容された胴部筒と、この胴部筒上に設けられた頂部ユニットとを有する。基部ユニットと頂部ユニットとの間には、円周方向における必要な角度範囲で、光源からの光を遮蔽する遮光板が設けられている（例えば、特許文献１の明細書段落［００１８］、［００２４］、図１参照）。

特許文献２に記載の灯浮標用の灯器は、水平方向で見て所望の光の配光角を得るために、光源として環状に配置された多数の発光ダイオードと、放物面形状の反射面を有する環状樋形反射鏡とを備える（例えば、特許文献１の明細書段落［００２６］、図２参照）。

特開２００７−２７０５２号公報 特開２００７−３１３９４６号公報

船灯に関しては、例えば船舶安全法などの法規に準拠する必要がある。この法規では軸方向の所定範囲にわたって所定値以上の光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光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、例えば特許文献１に記載の船灯は、ＬＥＤの発光光を反射鏡にて集光させ、凸レンズにて更に集光させている。二段階での制御を必要としており、上記法規に準拠することは容易ではない。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、周方向および軸方向の所定範囲にわたって所定値以上の光度を実現することができる灯器用リフレクタを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る灯器用光源ユニットは、光源基板と、リフレクタと、支持体とを具備する。
上記光源基板は、単数又は複数の光源を搭載する。
上記リフレクタは、ベース部と、頂部と、上記ベース部と上記頂部との間に設けられ上記光源からの出射光を反射することが可能な反射部とを有する。上記反射部は、上記頂部を中心とする回転曲線からなる曲面体と、上記曲面体上に設けられ上記頂部を中心として同心円状に配列された複数の環状凸面部とを含む。
上記支持体は、上記反射部で反射された光を透過させる周壁部を有し、上記光源基板および上記リフレクタを支持する。

従来のリフレクタの多くは、反射面が連続鏡面で構成されていたため、光源の配置誤差や周辺の付属物による影響をシビアに受けてしまい、周方向あるいは軸方向への光度のバラツキが生じやすかった。これに対して本発明では、反射部が複数の環状凸面部を有しているため、個々の環状凸面部における光の拡散機能により、光源の配置誤差や周辺の付属物による影響を緩和するようにしている。これにより周方向および軸方向の所定範囲にわたって光度のバラツキを抑えつつ、所定値以上の光度を実現することが可能となる。

上記支持体は、第１の支持部と、第２の支持部とを有してもよい。上記第１の支持部は、上記周壁部の一端に設けられ、上記光源基板を支持する。上記第２の支持部は、上記周壁部の他端に設けられ、上記ベース部を支持する。
これにより、光出射領域を制限することなく光源基板およびリフレクタを支持することができる。

上記頂部は、上記光源基板に固定される平面部を有してもよい。この場合、上記光源は、上記平面部の周囲に等角度間隔で配置された複数の光源を含む。
これにより、複数の光源とリフレクタとの相対位置関係を規定することができる。

上記構成において、上記第２の支持部は、上記ベース部と係合可能な係合部を有してもよい。
これにより、上記平面部における位置決め作用を維持しつつ、支持体によってリフレクタを安定に支持することができる。

一方、頂部は、先鋭部を有してもよい。この場合、上記光源は、上記先鋭部と対向する単一の光源を含む。
この構成により、単一の光源で周方向へ光を照射することができる。

上記構成において、上記ベース部は、上記周壁部に対向する環状の第１の斜面部を有してもよい。この場合、上記第２の支持部は、上記第１の斜面部と接し上記先鋭部を上記光源の直上位置へ案内する環状の第２の斜面部を有する。
これにより、光源とリフレクタとの相対位置関係を規定することができる。

上記灯器用光源ユニットは、上記光源基板に電気的に接続された回路基板をさらに具備してもよい。この場合、上記第１の支持部は、上記光源基板を支持する第１の面と、上記回路基板を支持し上記第１の面とは反対側の第２の面とを有する。
これにより、光出射領域を制限することなく回路基板を設置することができる。

上記複数の環状凸面部は、上記頂部から上記ベース部に向かって配列ピッチが大きくなるように構成されてもよい。
これにより曲面体の曲率の変化に応じて環状凸面部の配列ピッチを最適化することができ、光学設計自由度を向上させることができる。

以上、本発明によれば、周方向および軸方向の所定範囲にわたって所定値以上の光度を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る灯器の正面側を示す斜視図である。 上記灯器の背面側を示す斜視図である。 上記灯器の分解斜視図である。 上記灯器の平面図である。 図４におけるＡ−Ａ線における一部模式的な断面図である。 上記灯器における光源ユニットの分解斜視図である。 上記光源ユニットにおけるリフレクタの平面図である。図８における要部の拡大図である。 上記リフレクタの側面図である。 図７におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図８における要部の拡大図である。 上記リフレクタにより反射される光源光の光線追跡図であり、Ａは、任意の１つの環状凸面部で反射される光の拡散の様子を示し、Ｂは、反射部全体で反射される光の拡散の様子を示している。 比較例に係るリフレクタにより反射される光源光の光線追跡図であり、Ａは、任意の１つの環状凸面部で反射される光の拡散の様子を示し、Ｂは、反射部全体で反射される光の拡散の様子を示している。 本発明の第２の実施形態に係る灯器を示す断面図である。 上記灯器における光源ユニットの分解斜視図である。 上記光源ユニットにおけるリフレクタの平面図である。 上記リフレクタの側面図である。 図１５におけるＣ−Ｃ線断面図である。 図１６における要部の拡大図である。 船体への船灯の配置例を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

１．船灯の一般的説明
本発明の実施形態に係る灯器として、船体に設置される船灯について説明する。図１９は、船体への船灯の配置例を示す。一般的に、船体１０００は、船首灯１００１、船尾灯１００２、中央のマスト灯１００３、また、右舷灯および左舷灯でなる舷灯１００４を有する。これら各種の灯器による射光範囲は、船舶安全法に準拠したものとなっている。船舶の大きさに違いによって、船灯の設置数が異なり、例えば小さいサイズの船舶の場合、左右舷灯が一体となった１つの舷灯が用いられ場合もある。

具体的には、船首灯１００１および中央マスト灯の射光範囲が、船首の方向を中心として２２５°と規定され、船尾灯１００２の射光範囲が、船尾の方向を中心として１３５°と規定されている。また、舷灯１００４の射光範囲が、船首方向からそれぞれ左方向および右方向へ１１２．５°と規定されている。

船灯には、常用灯のみの単式、常用灯および予備灯が一体となった二重式がある。遠洋区域を航行する船舶は、主に二重式の船灯が用いられる。

＜第１の実施形態＞
（灯器の全体構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る灯器として単式の船灯の正面側を示す斜視図である。図２は、図１に示す灯器１００の背面側を示す斜視図である。図３は、この灯器１００の分解斜視図である。灯器１００は、図１中、ｚ方向を上下方向（縦方向）として主に使用される。また、以降の説明では、ｚ方向を上下方向とし、ｘおよびｙ方向を水平面内の直交する２軸方向とする。

灯器１００は、光源ユニット１０（図３参照）と、この光源ユニット１０を収容する収容体５０と、灯器１００からの射光範囲を画定するルーバ９０と、収容体５０の上下にそれぞれ接続された端部部材６０とを備える。

収容体５０は、例えば透光性を有するアウターカバー（カバー）２０と、このアウターカバー２０に装着されたベースカバー３０とを有する。端部部材６０は、例えばアウターカバー２０の上部に装着されたリッド７０と、ベースカバー３０の下部に装着されたベース８０と含む。ベース８０は、主に灯器１００を船体への取り付けるための部品であり、船体に固定するための複数の脚部８１を有する。なお、リッド７０には取っ手７１が設けられている。光源ユニット１０、アウターカバー２０、ベースカバー３０、リッド７０およびベース８０の各部品は、概ね円筒形状を有して構成されている。

図４は、灯器１００の平面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ線における一部模式的な断面図である。図６は、光源ユニット１０の分解斜視図である。

アウターカバー２０の一端（図において下端）は開口され、また、ベースカバー３０の、その一端に対面する一端（図において上端）は開口されている。アウターカバー２０には、外方へ突設された突設部２１（図３参照）が設けられ、また、ベースカバー３０にもその突設部２１の形状に概ね対応する形状を有する突設部３１が設けられている。これら突設部２１および３１には、複数、例えば６個のネジ穴２１ａおよび３１ａがそれぞれ形成されている。突設部２１および３１が当接してネジＮ１で締結されることにより、アウターカバー２０およびベースカバー３０が接続される。また、これらの突設部２１および３１の間には、図３および図５に示すシールリング５９が介在されている。

なお、アウターカバー２０の上部中央には開口２２が形成され、その開口２２を介して収容体５０内の空気圧を調整する図示しない弁等が、この開口２２上に設けられる。

図３に示すように、ルーバ９０は、円筒体の一部をなし遮光性を有する本体部９３と、本体部９３から広がるように設けられた羽根部９５とを有する。ルーバ９０は、リッド７０とアウターカバー２０との間に挟持されるようにして取り付けられる。

アウターカバー２０は、透光性材料で構成され、主に光源ユニット１０からの光を外部に出射させる側周部２３を有する。また、アウターカバー２０は、上記したように側周部２３から外方へ突設された突設部２１を有する。突設部２１は、ルーバ９０の取付領域２５を有する。取付領域２５は、周溝２６と、取付部としての係止溝２７とを含む。周溝２６は、側周部２３の外形に沿って３６０°全周にわたって設けられ、ルーバ９０の本体部９３が配置される溝である。係止溝２７は、周溝２６の周りの所定の角度位置でこの周溝２６にそれぞれ接続されており、ルーバ９０の羽根部９５と係合する溝である。

係止溝２７は、ｚ軸まわりの周方向の遮光角度範囲が異なる複数種のルーバを取付け可能に、周溝２６の所定位置に複数組設けられている。一のルーバは、羽根部９５が複数の係止溝２７のうち所定の２つで一組の係止溝２７に係合することにより、ｚ軸周りの動きがほぼ規制されて係止される。同様に、他のルーバは、上記一組の係止溝２７とは異なる他の一組の係止溝２７に係合することで、アウターカバー２０に係止される。このように本実施形態では、複数種のルーバを共通のアウターカバー２０で支持することが可能に構成されている。

リッド７０にも、アウターカバー２０と同様に、周溝７６（図５参照）および係止溝７７（図１、２参照）を含むルーバ９０の取付領域７５を有する。具体的には、リッド７０は、下端の外周縁部に取付領域７５を有している。図５におけるアウターカバー２０およびリッド７０のそれぞれ取付領域２５では、その断面位置により周溝２６、７６のみが描かれ、係止溝２７、７７は描かれていない。

リッド７０の各係止溝７７の配置は、アウターカバー２０の各係止溝２７とそれぞれ同一の角度配置となっている。これにより、アウターカバー２０の取付領域２５とリッド７０の取付領域７５とがルーバ９０を挟むようにして、ルーバ９０が灯器本体に取り付けられる。

図４等に示すように、リッド７０の上面には、灯器１００の向きの基準となる基準マーク７２が付されている。基準マーク７２は、リッド７０の成形時に一体で形成されることが好ましいが、そのような方法以外にも、リッド７０の形成後に接着剤や超音波等の接着手段によってリッド７０に接続されてもよい。灯器１００の製造側の作業者、あるいはこの灯器１００の利用者（以下、作業者という）は、基準マーク７２を基準として灯器１００を組み立てたり、ルーバ９０を取付部に取り付けたり、灯器１００を船体に設置したりすることがでるので、その組み立てや設置等が容易になる。例えば本実施形態では、基準マーク７２を船首方向に向けるようにして、灯器１００が船体のそれぞれの箇所に設置され得る。

（光源ユニットの構成）
図５および図６に示すように、光源ユニット１０は、光源としての固体発光素子である単数又は複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１５を搭載した光源基板１１と、ＬＥＤ１５からの光を反射するリフレクタ１２と、これらＬＥＤ１５およびリフレクタ１２を一体的に支持する支持体としてのインナーカバー１３とを備える。

インナーカバー１３は、例えば一体成形により構成された部品であり、透光性を有する樹脂材料で構成され、概略円筒形状を有している。インナーカバー１３を構成する側壁は、光出射領域１３Ａを形成する第１の周壁部１３６と、基板配置領域１３Ｂを形成する第２の周壁部１３７とを有する。第１の周壁部１３６は、リフレクタ１２の反射部１２４で反射された光を透過させることが可能な透光性を有する。一方、第２の周壁部１３７は、基板配置領域１３Ｂの内部を見えにくく（あるいは見えなく）するために、複数面取り加工のように形成された面を有していてもよいし、あるいは、有色であってもよい。

インナーカバー１３の内部は、図５に示すように、仕切板１３１によって光出射領域１３Ａおよび基板配置領域１３Ｂの２つの領域に分割される。インナーカバー１３の光出射領域１３Ａの上端および基板配置領域１３Ｂの下端は、それぞれ開口することにより、上部開口１３２および下部開口１３３がそれぞれ形成されており、これによりインナーカバー１３の断面は、概略Ｈ形状を有する。

図５において上部側の領域である光出射領域１３Ａには、主に光源基板１１およびリフレクタ１２が配置される。下部側の領域である基板配置領域１３Ｂには、例えば２つの回路基板（電源基板Ｂ１および制御基板Ｂ２）が配置されている。

仕切板１３１は、光出射領域１３Ａに面する第１の面Ｓ１と、その反対側である基板配置領域１３Ｂに面する第２の面Ｓ２とを有する。第１の面Ｓ１には、光源基板１１を支持する固定台１３１ａが設けられ、第２の面Ｓ２には、電源基板Ｂ１および制御基板Ｂ２を支持する支持台１３１ｂが設けられる。このように電源基板Ｂ１および制御基板Ｂ２が光出射領域１３Ａ以外の領域に設置されているため、光出射領域を制限することなくこれら回路基板を設置することが可能となる。

電源基板Ｂ１および制御基板Ｂ２は、コネクタ１１ｄを介して光源基板１１に電気的に接続されているとともに、支持台１３１ｂにネジ固定されている。電源基板Ｂ１は、ＬＥＤ１５に電力を供給する。制御基板Ｂ２は、上記電源基板Ｂ１によるＬＥＤ１５の駆動を制御したり、ＬＥＤ１５の動作を監視したりする。なお、電源基板Ｂ１と制御基板Ｂ２とがこのようにそれぞれ別個である必要はなく、１つの基板で構成されていてもよい。

第２の周壁部１３７の端部（図５において下端）には、ｚ方向で見て多角形、例えば概略６角形に形成された下部フランジ１３５が設けられている。下部フランジ１３５の６角に設けられた穴１３５ａのうち少なくとも３箇所はネジ穴となっている。ベースカバー３０の底部には、図３に示すように、その３箇所のネジ穴に対応する位置に３個のネジ穴部３９が設けられている。これにより、インナーカバー１３がベースカバー３０にネジ（図５参照）Ｎ２で固定され、光源ユニット１０がベースカバー３０を含む収容体５０に取り付けられる。

光源基板１１、電源基板Ｂ１および制御基板Ｂ２は、ケーブル群１６により接続されている。ベースカバー３０の側周壁３２の所定の箇所には、２つのハーネス５８（図３および５参照）をそれぞれ接続するための２つの取付穴３８が設けられている。電源基板Ｂ１等の外部接続用のケーブル群１７が、これらのハーネス５８を介して灯器１００の外部に引き出される。

次に、光源基板１１およびリフレクタ１２の詳細について説明する。

本実施形態の光源ユニット１０は、光源基板１１上に同一円周上に等角度間隔で配置された複数（図示の例では６個）のＬＥＤ１５を有する。以降では、説明の便宜上、複数のＬＥＤ１５が配列形状である円の中心を通り、鉛直軸（ｚ軸）に平行な軸を「光源中心軸」という。

船灯は、その種類に応じて発光色が異なる。例えば、マスト灯及び船尾灯は、それぞれ白色で発光し、右舷灯は緑色、左舷灯は赤色でそれぞれ発光するように構成される。発光色は、ＬＥＤ１５の発光色で決定されてもよいし、透光性材料で構成されたインナーカバー１３あるいはアウターカバー２０の光出射領域が灯種に応じた色に着色されてもよい。

リフレクタ１２は、光源基板１１に対向する頂部１２２と、インナーカバー１３に支持されるベース部１２６と、頂部１２２とベース部１２６との間に設けられた反射部１２４とを有する。

インナーカバー１３は、光源基板１１を支持する仕切板１３１（第１の支持部）と、リフレクタ１２を支持する上部フランジ１３４（第２の支持部）とを有する。仕切板１３１は第１の周壁部１３６の下端部に設けられ、上部フランジ１３４は第１の周壁部１３６の上部開口１３２の周囲に設けられる。上部フランジ１３４におけるｚ軸周りの所定の角度位置には、複数の突起１３４ａ（係合部）が設けられている。図６に示すように、これらの突起１３４ａがリフレクタ１２のベース部１２６に設けられた穴１２６ａに係合することで、ベース部１２６の下面が、インナーカバー１３の上部フランジ１３４の上面に載置される。

図７はリフレクタ１２の平面図、図８はリフレクタの側面図、図９は、図７におけるＢ−Ｂ線断面図、図１０は、図８における要部の拡大図である。

リフレクタ１２は、ベース部１２６と、頂部１２２と、反射部１２４とを有する。リフレクタ１２は、全体的に、概ね錐体形状を有する。リフレクタ１２は、例えばプラスチック材料の射出成型体で形成され、少なくとも反射部１２４を含む外表面をアルミニウムや銀等の金属膜で被覆することで作製される。

反射部１２４は、ベース部１２６と頂部１２２との間に設けられ、光源（ＬＥＤ１５）からの出射光を反射することが可能に構成される。反射部１２４は、頂部１２２を中心とする回転曲線からなる回転曲線からなる曲面体１２０と、曲面体１２０上に設けられた複数の環状凸面部１２１とを有する。反射部１２４は、その最大半径位置において、円筒状の連結部１２５を介してベース部１２６に接続されている。

反射部１２４のマクロ的な形状は、二次曲面（例えば放物面や楕円面）とされる。すなわち、図９で示す断面で見てその反射部１２４の断面のマクロ的な形状は二次曲線を描く。この二次曲線を頂部１２２の中心を通る中心軸１２ｃのまわりに回転させた回転曲線によって曲面体１２０が構成される。曲面体１２０は、中心軸１２ｃ側に凸なる形状の二次曲面で構成され、その具体的な形状は、ＬＥＤ１５の個数や位置、灯器１００からの光の出射範囲等に応じて決定される。

複数の環状凸面部１２１は、頂部１２２を中心として同心円状にそれぞれ配列されている。複数の環状凸面部１２１は、曲面体１２０の表面に沿って各々配列された、曲面体１２０の表面から中心軸１２ｃとは反対側に突出する凸状の曲面部をそれぞれ有する。個々の環状凸面部１２１は、周方向に等価な形状を有するとともに、頂部１２２からベース部１２６に向かって中心軸１２ｃからの半径が徐々に大きくなるように形成される。

環状凸面部１２１を構成する曲面部の曲率半径は、曲面体１２０の半径位置に応じて異なっており、その大きさは特に限定されず、光学仕様に応じて適宜設定され、例えば１ｍ〜１００ｍの範囲に設定される。環状凸面部１２１の凸部の高さも特に限定されず、曲面体１２０の半径位置に応じて適宜設定可能であり、例えば、最大で０．２５ｍｍ程度に設定される。

環状凸面部１２１の配列ピッチは特に限定されず、要求される光学特性に応じて適宜設定される。本実施形態では、頂部１２２からベース部１２６に向かって、環状凸面部１２１の配列ピッチが大きくなるように構成される。

本実施形態において頂部１２２は、光源基板１１に対向する平面部１２２ａを有する。平面部１２２ａは、ｘｙ平面に平行に形成され、その中心軸１２ｃが、複数のＬＥＤ１５が配列される円周の中心（光源中心軸）に配置される。

本実施形態では、例えば、各ＬＥＤ１５が反射部１２４の有する二次曲線の一つの焦点上に配置されるように、リフレクタ１２および光源基板１１が相対的に位置決めされている。具体的には、仕切板１３１上に設けられた固定台１３１ａに光源基板１１が位置決め、固定された上で、リフレクタ１２の中心軸１２ｃと光源中心軸とが整列するように、リフレクタ１２の頂部１２２（平面部１２２ａ）が光源基板１１上に載置される。すなわち、光源基板１１は、固定台１３１ａ上に設けられた複数の突起１３１ｐと嵌合する複数の嵌合孔１１ａを有し、これにより光源基板１１と固定台１３１ａとの相対位置が規定される。

一方、頂部１２２は、光源基板１１に接続される複数の接続部１２２ｂを有する。複数の接続部１２２ｂは、光源基板１１に向かって突出するように平面部１２２ａに設けられ、光源基板１１に設けられた複数の接続孔１１ｂにそれぞれ係合する。これにより、光源基板１１とリフレクタ１２との相対位置が規定されるため、リフレクタ１２の中心軸１２ｃと光源中心軸とのズレによる灯器１００の周方向及び軸方向への光度のバラツキを抑制できる。

また、頂部１２２には、リフレクタ１２を光源基板１１に固定するための複数のネジ挿通孔１２２ｃが設けられている。複数のネジ挿通孔１２２ｃは、光源基板１１に設けられた複数のネジ挿通孔１１ｃと、仕切板１３１に設けられたネジ孔Ｐ１とに対応して設けられ、リフレクタ１２は、図示しない複数本のネジ部材を介して光源基板１１及び仕切板１３１にそれぞれ固定される。

なお、リフレクタ１２の頂部１２２および光源基板１１の固定手段として、ネジとは異なる機械的な係合手段、あるいは接着剤であってもよい。

このようにリフレクタ１２と光源基板１１との位置決めは、主に頂部１２２により行われ、上部フランジ１３４の突起１３４ａとベース部１２６の穴１２６ａとの係合は、二次的あるいは補助的の位置決めとなる。

（光源ユニットの動作）
以上のように構成される光源ユニット１０においては、光源基板１１上の複数のＬＥＤ１５が同時に点灯し、それらの出射光が各々リフレクタ１２の反射部１２４で反射される。反射部１２４で反射された光は、インナーカバー１３の第１の周壁部１３６およびアウターカバー２０の側周部２３を介して灯器１００の全周方向に出射する。

本実施形態においては、各環状凸面部１２１によって、ＬＥＤ１５からの光をそれぞれ拡散させるように反射することができるので、反射部１２４の全体で均一な光を出射することができる。すなわち、点光源であるＬＥＤを用いた場合であっても、環状凸面部１２１の集合である反射部１２４の全体で均一な光を出射することができる。

図１１Ａ，Ｂは、リフレクタ１２により反射されるＬＥＤ１５の出射光の光線追跡図であり、Ａは、任意の１つの環状凸面部１２１で反射される光の拡散の様子を示し、Ｂは、反射部１２４全体で反射される光の拡散の様子を示している。

一方、図１２Ａ，Ｂは、比較例として示す反射部１２４Ｒが連続鏡面で構成されたリフレクタ１２Ｒにより反射される光源光の光線追跡図であり、Ａは単位領域で反射される光の拡散の様子を示し、Ｂは、反射部１２４Ｒ全体で反射される光の拡散の様子を示している。

比較例に係るリフレクタ１２Ｒにおいては、図１２Ａ，Ｂに示すように、光源光は反射部１２４Ｒにおいて正反射することで灯器の周方向（ｘｙ平面方向）へ出射される。このとき灯器の軸方向（ｚ方向）への拡散角は、反射部１２４ｒを構成する曲線の傾きによって決定されるため、反射部１２４ｒ全体としては、当該軸方向への照射角が制限されることになる。

これに対して本実施形態の光源ユニット１０においては、リフレクタ１２の反射部１２４の表面に複数の環状凸面部１２１が設けられているため、各ＬＥＤ１５の出射光は、灯器１００の軸方向（ｚ方向）に拡散されつつ、灯器１００の周方向（ｘｙ平面方向）に反射されることになる。これにより軸方向へより広い照射範囲にわたって、所定値以上の光度を実現することが可能となる。

また、比較例に係るリフレクタ１２Ｒは、反射部１２４Ｒが連続鏡面で構成されていたため、光源の配置誤差や周辺の付属物、反射部の寸法公差等による影響をシビアに受けてしまい、周方向あるいは軸方向への光度のバラツキが生じやすかった。

これに対して本実施形態のリフレクタ１２においては、反射部１２４が複数の環状凸面部１２１を有しているため、個々の環状凸面部１２１における光の拡散機能により、光源の配置誤差や周辺の付属物、寸法公差等による影響が緩和されことになる。これにより周方向および軸方向の所定範囲にわたって光度のバラツキを抑えつつ、所定値以上の光度を実現することが可能となる。

さらに、複数の環状凸面部１２１は、頂部１２２からベース部１２６に向かって配列ピッチが大きくなるように形成されている。これにより曲面体の曲率の変化に応じて環状凸面部の配列ピッチを最適化することができ、光学設計自由度を向上させることができる。

より具体的には、ＬＥＤ１５から遠ざかるに従って、環状凸面部１２１の配列ピッチが大きくなるため、ＬＥＤ１５からの光の出射角（拡散角）に対応した環状凸面部１２１の最適化が図れる。これによりＬＥＤ１５からの出射光を効率よく利用でき、灯器１００の周方向及び軸方向への所定以上の光度を容易に実現することが可能となる。

本発明者らの実験によれば、周方向に対する軸方向（ｚ方向）の角度が−５°〜５°の範囲において平行な光線を照射できるとともに、特定のｚ位置での周方向における最大光度と最小光度との差が１．５倍以内（特定のｚ位置での周方向における最大光度がその最小光度の１．５倍以下）の均一な光を得ることができることが確認された。

さらに本実施形態によれば、光源ユニット１０により光源１５とリフレクタ１２とをユニット構造にできるため、部品点数の削減、灯器１００の小型化等を実現することができる。また、当該光源ユニットを、灯種の異なる複数の灯器に共通に用いることが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る灯器を示す断面図である。これ以降の説明では、上記第１の実施形態に係る灯器が含む部材や機能等について同様のものは説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

本実施形態の灯器２００は、第１の実施形態に係る灯器１００の光源ユニット１０と異なる光源ユニット１１０を備える。図１４は、その光源ユニット１１０の分解斜視図である。光源ユニット１１０のインナーカバー１３は、上記第１の実施形態に係るインナーカバー１３と同じ構成を有する。

光源基板１１１に搭載された光源は１つのＬＥＤ１５であり、光源基板１１１の中心にＬＥＤ１５が配置されている。このＬＥＤ１５の位置を通る鉛直軸を、説明上便宜的に「光源中心軸」とする。

図１５はリフレクタ１８の平面図、図１６はリフレクタの側面図、図１７は、図１５におけるＣ−Ｃ線断面図、図１８は、図１６における要部の拡大図である。

リフレクタ１８は、ベース部１８６と、頂部１８２と、反射部１８４とを有する。リフレクタ１８は、全体的に、概ね錐体形状を有する。リフレクタ１８は、例えばプラスチック材料の射出成型体で形成され、少なくとも反射部１８４を含む外表面をアルミニウムや銀等の金属膜で被覆することで作製される。

反射部１８４は、ベース部１８６と頂部１８２との間に設けられ、光源（ＬＥＤ１５）からの出射光を反射することが可能に構成される。反射部１８４は、頂部１８２を中心とする回転曲線からなる回転曲線からなる曲面体１８０と、曲面体１８０上に設けられた複数の環状凸面部１８１とを有する。反射部１８４は、その最大半径位置において、円筒状の連結部１８５を介してベース部１８６に接続されている。

第１の実施形態と同様に、反射部１８４のマクロ的な形状は、二次曲面（例えば放物面や楕円面）とされる。すなわち、図１７で示す断面で見てその反射部１８４の断面のマクロ的な形状は二次曲線を描く。この二次曲線を頂部１８２の中心を通る中心軸１８ｃのまわりに回転させた回転曲線によって曲面体１８０が構成される。曲面体１８０は、中心軸１８ｃ側に凸なる形状の二次曲面で構成される。

環状凸面部１８１も第１の実施形態と同様に構成される。すなわち複数の環状凸面部１８１は、頂部１８２を中心として同心円状にそれぞれ配列されている。複数の環状凸面部１８１は、曲面体１８０の表面に沿って各々配列された、曲面体１８０の表面から中心軸１８ｃとは反対側に突出する凸状の曲面部をそれぞれ有する。個々の環状凸面部１８１は、周方向に等価な形状を有するとともに、頂部１８２からベース部１８６に向かって中心軸１２ｃからの半径が徐々に大きくなるように形成される。

環状凸面部１８１を構成する曲面部の曲率半径は、曲面体１８０の半径位置に応じて異なっており、その大きさは特に限定されず、光学仕様に応じて適宜設定され、例えば１ｍ〜５０ｍの範囲に設定される。環状凸面部１８１の凸部の高さも特に限定されず、曲面体１８０の半径位置に応じて適宜設定可能であり、例えば、最大で０．２５ｍｍ程度に設定される。

環状凸面部１８１の配列ピッチは特に限定されず、要求される光学特性に応じて適宜設定される。本実施形態では、頂部１８２からベース部１８６に向かって、環状凸面部１８１の配列ピッチが大きくなるように構成される。

本実施形態において頂部１８２は、光源基板１１に対向する先鋭部１８２ａを有する。先鋭部１８２ａは、その中心（中心軸１２ｃ）が、ＬＥＤ１５の光出射口の中心（光源中心軸）に配置される。

本実施形態では、単一のＬＥＤ１５から所定の出射角で出射される光が反射部１８４の全周に照射されるように、光源基板１１１に対してリフレクタ１８が位置決めされる。具体的には、仕切板１３１（第１の支持部）上に設けられた固定台１３１ａに光源基板１１１が位置決め、固定された上で、リフレクタ１８のベース部１８６がインナーカバー１３の上部フランジ１３４（第２の支持部）上に載置される。すなわち、光源基板１１１は、固定台１３１ａ上に設けられた複数の突起１３１ｐと嵌合する複数の嵌合孔１１１ａを有し、これにより光源基板１１１と固定台１３１ａとの相対位置が規定される。

一方、ベース部１８６は、上部フランジ１３４上の複数の突起１３４ａに係合する複数の穴１８６ａを有する。さらにベース部１８６の下面は、インナーカバー１３の第１の周壁部１３６に対向する第１の傾斜部１８６ｃを有し、インナーカバー１３の上部フランジ１３４は、第１の傾斜部１８６ｃと接する第２の傾斜部１３４ｃを有する。第１の傾斜部１８６ｃは、ベース部１８６に全周にわたって形成されており、頂部１８２に向かって下向き傾斜の傾斜面で構成される。第２の傾斜部１８６ｃ，１３４ｃは、上部フランジ１３４の全周にわたって形成されており、光源基板１１１に向かって下向き傾斜の傾斜面で構成される。

第２の傾斜部１３４ｃは、第１の傾斜部１８６ｃとの係合作用により、リフレクタ１８の頂部１８２（先鋭部１８２ａ）をＬＥＤ１５の直上位置へ案内する機能を有する。これにより、光源基板１１とリフレクタ１２との相対位置が規定されるため、リフレクタ１２の中心軸１８ｃと光源中心軸とのズレによる灯器２００の周方向及び軸方向への光度のバラツキを抑制できる。

なお、リフレクタ１８とインナーカバー１３とは、ベース部１８６に設けられた複数のネジ挿通孔１８６ｂを介して上部フランジ１３４に設けられた複数のネジ孔１３４ｂへ螺着される図示しない複数本のネジ部材によって相互に固定される。

以上のように構成される本実施形態の光源ユニット１１０においても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち本実施形態によれば、反射部１８４が複数の環状凸面部１８１を有しているため、個々の環状凸面部１８１における光の拡散機能により、光源の配置誤差や周辺の付属物による影響を緩和することができる。これにより灯器２００の周方向および軸方向の所定範囲にわたって光度のバラツキを抑えつつ、所定値以上の光度を実現することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の実施形態では、光源として単数又は複数のＬＥＤ１５を用いたが、これら点光源に代えて、ＥＬ素子等の面光源やＣＣＦＬ等の線光源が採用されてもよい。

また以上の各実施形態では、灯器を船灯として説明したが、航空機体に取り付けられる灯器、あるいは、標識灯としても利用可能である。

１０，１１０…光源ユニット
１１，１１１…光源基板
１２，１８…リフレクタ
１３…インナーカバー
１５…ＬＥＤ
１００，２００…灯器
１２２，１８２…頂部
１２２ａ…平面部
１２２ｂ…接続部
１２４，１８４…反射部
１２６，１８６…ベース部
１２０，１８０…曲面体
１２１，１８１…環状凸面部
１３１…仕切板
１３６…第１の周壁部
１８２ａ…先鋭部

Claims (8)

1. 単数又は複数の光源を搭載した光源基板と、
   ベース部と、頂部と、前記ベース部と前記頂部との間に設けられ前記光源からの出射光を反射することが可能な反射部とを有し、前記反射部が、前記頂部を中心とする回転曲線からなる曲面体と、前記曲面体上に設けられ前記頂部を中心として同心円状に配列された複数の環状凸面部とを含む、リフレクタと、
   前記反射部で反射された光を透過させる周壁部を有し、前記光源基板および前記リフレクタを支持する支持体と
   を具備する灯器用光源ユニット。
2. 請求項１に記載の灯器用光源ユニットであって、
   前記支持体は、
   前記周壁部の一端に設けられ、前記光源基板を支持する第１の支持部と、
   前記周壁部の他端に設けられ、前記ベース部を支持する第２の支持部と、を有する
   灯器用光源ユニット。
3. 請求項２に記載の灯器用光源ユニットであって、
   前記頂部は、前記光源基板に固定される平面部を有し、
   前記光源は、前記平面部の周囲に等角度間隔で配置された複数の光源を含む
   灯器用光源ユニット。
4. 請求項３に記載の灯器用光源ユニットであって、
   前記第２の支持部は、前記ベース部と係合可能な係合部を有する
   灯器用光源ユニット。
5. 請求項２に記載の灯器用光源ユニットであって、
   前記頂部は、先鋭部を有し、
   前記光源は、前記先鋭部と対向する単一の光源を含む
   灯器用光源ユニット。
6. 請求項５に記載の灯器用光源ユニットであって、
   前記ベース部は、前記周壁部に対向する環状の第１の斜面部を有し、
   前記第２の支持部は、前記第１の斜面部と接し前記先鋭部を前記光源の直上位置へ案内する環状の第２の斜面部を有する
   灯器用光源ユニット。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の灯器用光源ユニットであって、
   前記光源基板に電気的に接続された回路基板をさらに具備し、
   前記第１の支持部は、
   前記光源基板を支持する第１の面と、
   前記回路基板を支持し前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有する
   灯器用光源ユニット。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の灯器用光源ユニットであって、
   前記複数の環状凸面部は、前記頂部から前記ベース部に向かって配列ピッチが大きくなる
   灯器用光源ユニット。

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