JP2016115673A

JP2016115673A - 反射光学系を有する照明装置

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Publication number: JP2016115673A
Application number: JP2015239803A
Authority: JP
Inventors: デイヴィッド・マーク・ジョンソン; David Mark Johnson
Original assignee: GE Lighting Solutions LLC
Current assignee: Current Lighting Solutions LLC
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2016-06-23
Also published as: KR20160073302A; CN105840991A; AU2015264782A1; US9671083B2; US20160169478A1; EP3034930A1; KR101870013B1

Abstract

【課題】反射光学系を有する照明装置を提供する。【解決手段】様々な実施形態では、第１の光学モジュールおよび第２の光学モジュールを含む照明光学系が提供される。第１の光学モジュールは、第１の方向に光ベクトルを出力するように構成された第１の反射面を含む。第２の光学モジュールは、第２の光学モジュールからの光ベクトルを第２の方向に反射するように構成された第２の反射面を含む。第１の反射面および第２の反射面は、１つのリフレクタの面である。【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、一般的には照明装置に関する。より具体的には、本開示は、反射光学系を有する照明装置に関する。

道路照明装置（照明器具）は、白熱電球、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ、あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）の１つまたは複数のバンクを含むことができる。照明装置は、道路の特定の部分を照明するように連携して機能するリフレクタおよびレンズを含むことができる。伝統的に、リフレクタは、光源からの光を特定方向に反射させるために、照明装置の本体内の特定の位置に配置されたいくつかの分離した部分を含むことができる。

白熱電球またはＨＩＤランプを使用する照明装置では、白熱電球およびＨＩＤランプは無指向性光源であるため、照明の方向性を制御するのは比較的困難な場合がある。たとえば、リフレクタとレンズを有するにもかかわらず、白熱電球またはＨＩＤランプを有する照明装置は、照明装置を出る光ベクトルを生成し、照明する必要がない道路に隣接する領域を照明する場合がある。これは光侵入問題となり得るが、より根本的には、エネルギーの浪費となる可能性がある。したがって、技術的見地から、ＬＥＤが白熱電球およびＨＩＤランプに対する実用的な代替物であり、それは比較的指向性のある光出力および高いエネルギー効率を提供する。

ＬＥＤ製造技術の最近の進歩およびエネルギー効率の高い照明装置に対する需要の増加は、ＬＥＤを備えた照明装置の需要を高めるのに寄与している。しかし、ＬＥＤを使用する照明装置を大量生産することは依然としてコストが高く、それは単純に、照明装置の組み立てが、白熱電球およびＨＩＤベースの組み立てと比較して、より多くの部品を必要とする場合があるためである。したがって、光学的効率を犠牲にすることなく、非常に少ない構成部品を使用するＬＥＤベースの照明装置を提供する必要がある。このようなＬＥＤベースの照明装置は、製造および保守管理が比較的安価となり、したがって、白熱電球およびＨＩＤベースの照明装置に対する経済的な代替物を提供する。

米国特許第８７０８５１７号明細書

１つの例示的な実施形態では、本開示は、第１の光学モジュールおよび第２の光学モジュールを含む照明光学系を提供する。第１の光学モジュールは、第１の方向に光ベクトルを出力するように構成された第１の反射面を含む。第２の光学モジュールは、第２の光学モジュールからの光ベクトルを第２の方向に反射するように構成された第２の反射面を含む。第１の反射面および第２の反射面は、１つのリフレクタの面である。

別の例示的な実施形態では、本開示は、複数の部分を含むリフレクタを含む照明装置を提供する。照明装置はまた、リフレクタの下に配置された支持部材を含むことができる。照明装置は、リフレクタおよび支持部材を囲む蓋を含み、蓋は支持部材およびリフレクタを所定の位置に支持するために照明装置の一部と嵌合する縁部に取り付けられる。さらに、複数の部分の各部分は同一直線上に配置され、リフレクタは単一の構成部品で作製される。

さらに別の例示的な実施形態では、本開示は、照明装置を組み立てる方法を提供する。本方法は、単一の部品で作製されたリフレクタを照明装置の本体に配置するステップを含むことができる。リフレクタは、互いに分離されて同一直線上に配置された少なくとも２つの部分を含むことができる。本方法は、少なくとも２つの部分内に光源を配置するステップをさらに含むことができる。光源は、リフレクタの下に位置するプリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けることができる。本方法はまた、照明装置に蓋を取り付けるステップを含むことができる。蓋は、照明装置の本体と嵌合するように構成することができる。

様々な実施形態の追加的な特徴、動作モード、利点、および他の態様は、添付の図面を参照して以下で説明する。本開示は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではないことに留意されたい。これらの実施形態は、例示目的のみのために提示されている。追加の実施形態、あるいは開示された実施形態の変更は、提供される教示に基づいて当業者には容易に明らかとなろう。

例示的な実施形態は、様々な構成要素および構成要素の配置の形態をとることができる。例示的な実施形態は、添付の図面に示されており、全体を通して類似する符号は、様々な図面の対応するまたは類似する部分を示すことができる。図面は実施形態を例示する目的のためのみであり、本開示を限定するものと解釈するべきではない。図面の以下の可能な説明が与えられれば、本発明の新規な態様は、当業者には明らかになろう。

例示的な実施形態による照明装置の部分的な側断面図である。例示的な実施形態による照明装置の部分的な底面図である。例示的な実施形態による、照明装置に含まれたプリント配線基板（ＰＣＢ）を示す図である。例示的な実施形態による照明装置の斜視図である。例示的な実施形態による照明装置の正面断面図である。例示的な実施形態による照明装置の正面断面図である。例示的な実施形態による、いくつかの構成を有する照明装置の底面図である。例示的な実施形態による、いくつかの構成を有する照明装置の底面図である。例示的な実施形態による、いくつかの構成を有する照明装置の底面図である。例示的な実施形態による、照明装置の底面図である。例示的な実施形態による、照明装置の底面図である。例示的な実施形態による、照明装置で使用することができるいくつかの本体タイプを示す図である。例示的な実施形態による、照明装置で使用することができるいくつかの本体タイプを示す図である。例示的な実施形態による、照明装置で使用することができるいくつかの本体タイプを示す図である。例示的な実施形態による、照明装置で使用することができるいくつかの本体タイプを示す図である。例示的な実施形態による、リフレクタの斜視図である。例示的な実施形態による、リフレクタの斜視図である。例示的な実施形態による、照明装置の断面図である。例示的な実施形態による、照明装置の断面図である。例示的な実施形態による照明装置を示す図である。例示的な実施形態による、照明装置を組み立てる方法のフローチャートである。

例示的な実施形態は、本明細書で特定の用途について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではないことを理解すべきである。当業者および本明細書で提供される教示にアクセスする者は、その範囲内のさらなる用途、変更、および実施形態、ならびに本開示が非常に有用であるさらなる分野を認識するであろう。

本開示の実施形態は、既存の照明装置よりも少ない構成部品を必要とする照明装置を提供することができる。さらに、実施形態は、別々の測光機能を実行する光学素子を分離するための手段を提供することができ、それによって、照明装置の幅を縮小してサイズを小さくすることができるので、照明装置を組み立てるために必要な部品の数を低減することができる。さらにまた、本開示の実施形態は、低コストで改善されたフォトメトリクスおよびルーメン出力制御に関係する新規な制御機能などのいくつかの利点をもたらす。これらの例示的な実施形態のいくつかは、以下で詳細に説明する。

図１Ａは、例示的な実施形態による照明装置１００の側面図である。照明装置１００は、様々な光電子部品を封入または支持する本体８を含む。さらに、照明装置１００は、支持部材１２ａおよび２８を含むことができ、これらは照明装置１００の様々な構造的構成部品を固定するのに役立つ。また本体８は、本体８内に含まれる様々な光電子部品によって用いられる電力を提供し調整するための電源部（ＰＳＵ）１０を含むことができる。図４Ａ〜図４Ｄに関して以下に説明するように、本体８は、いくつかの形状のうちの１つを有していてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、本体８の側壁は、本体８内から発した光が放出する透明な窓を含むことができる。他の実施形態では、以下に説明するように、本体８は不透明であってもよく、光は透明な蓋のみを通して照明装置１００から出射する。

いくつかの実施形態では、フィン２を本体８の背面部分に配置することができる。照明装置１００に含まれる光電子部品が動作することで熱が発生するが、フィン２は照明装置１００の放熱性を向上させることができる。フィン２は、照明装置１００からの放熱をさらに向上させるように設計された溝または波形を含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、フィン２は、本体８の背面部分内に機械加工された特徴であってもよい。代替的な実施形態では、フィン２は、例えば熱伝導性接着剤を用いて本体８の背面部分に貼着されたディスクリート部品であってもよい。さらに他の例示的な実施形態では、照明装置１００は、フィンを全く含まなくてもよい。

照明装置１００は、蓋２０をさらに含むことができる。蓋２０は、照明装置１００に含まれる構成部品を周囲環境から保護する役割を果たすことができる。また、それはレンズとして働くこともできる。湾曲した蓋を有する実施形態では、蓋２０は平坦であってもよい。他の実施形態では、蓋２０は湾曲していてもよい。このように湾曲した実施形態では、蓋２０の曲率半径は、強化された光分布を提供するように選択することができる。蓋２０は、透明な材料で作製することができる。たとえば、蓋２０は、透明なポリマー材料で作製することができる。いくつかの実施形態では、ポリマー材料は、アクリル系ポリマーを含むことができる。他の実施形態では、蓋２０はガラスで作製することができる。

蓋２０が透明であるとして、すなわち光学的に透明であるとして説明したが、当業者であれば、蓋２０を着色してもよいし、あるいは蓋２０にフィルタを取り付けてもよいことを容易に認めるであろう。より一般的には、蓋２０の透過特性は、観察者に着色光による視野を提供するように設計することができる。例として、限定ではないが、照明装置１００に含まれる光源が白色光を出射するように構成され得る場合であっても、照明装置１００から出射する光が黄色く見えるように蓋２０を着色することができる。

いくつかの実施形態では、本体８の背面部分は、フォトセンサ（ＰＳ）素子４を受け取り、所定の位置に保持するように構成されたレセプタクル６をさらに含むことができる。レセプタクル６は、本体８内に配置された１つまたは複数の構成部品とＰＳ素子４とのインターフェースを行うソケットであってもよい。ＰＳ素子４は、周囲の光エネルギーを電流または電圧信号に変換するように構成された光電子回路であってもよい。電流または電圧信号は、周囲光の強度を示す制御信号を生成するためにさらに処理することができるが、その強度は昼間条件または夜間条件を示す。

生成された制御信号は、周囲光の強度に応じて、照明装置１００に含まれる１つまたは複数の光源を点灯（活性化）または消灯（非活性化）するために用いることができる。いくつかの実施形態では、ＰＳ素子４は、照明装置１００に包まれる１つまたは複数の光源を徐々に点灯するように、あるいは照明装置１００に含まれる１つまたは複数の光源を徐々に消灯するように構成されてもよい。上述した機能を実行するために、ＰＳ素子４は、ＰＳＵ１０とインターフェースすることができる。

当業者であれば、ＰＳ素子４が光を電流または電圧に変換することができる任意の光応答性センサを含むことができることを容易に理解するであろう。たとえば、ＰＳ素子４は、太陽電池、フォトダイオード、フォトゲートセンサ、フォトレジスト材料のうちの少なくとも１つである光感受性センサを含んでもよい。さらに、いくつかの例示的な実施形態では、ＰＳ素子４は、タイミング回路が出力する所定の時間マーカに基づいて、１つまたは複数の光源を点灯するように、あるいは１つまたは複数の光源を消灯するように構成されたタイミング回路を含むことができる。

照明装置１００は、第１の光学モジュール１４、第２の光学モジュール１６、および第３の光学モジュール１８を含むことができる。第１、第２、および第３の光学モジュールの各々は、光源およびリフレクタ表面を含むことができる。光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の１つまたは複数のバンクであってもよい。第１の光学モジュール１４、第２の光学モジュール１６、および第３の光学モジュール１８は、図４Ａ〜図４Ｄに示す例のように、狭い本体８に適合するように同一直線上に配置することができる。

図１Ｂは、例示的な実施形態による照明装置１００の底面図である。第１の光学モジュール１４、第２の光学モジュール１６、および第３の光学モジュール１８は、光源と反射面を含む単一の照明光学系を共に形成する。さらに、いくつかの実施形態では、第１の光学モジュール１４、第２の光学モジュール１６、および第３の光学モジュール１８は、光学系の別個の部分に対応することができる。たとえば、第１の光学モジュール１４は第１の部分３６に対応することができ、第２の光学モジュール１６は第２の部分３８に対応することができ、第３の光学モジュール１８は第３の部分４０に対応することができる。さらに、第１の光学モジュール１４は、第１の光学モジュール１４および第３の光学モジュール１８から分離して照明光学系の中心に配置することができる。さらにまた、第２の光学モジュール１６は第２の部分３８のモジュール１４の後方に隣接して配置することができ、第３の光学モジュール１８は第１の光学モジュール１４の前方に隣接して配置することができる。

第１の光学モジュール１４は、光ベクトルを第１の方向に導くように傾けられた反射面を含むことができる。（ベクトルの方向が光線または光ビームの伝搬の概略的な方向を示しているとみなすことができる。）同様に、第２の光学モジュール１６は、光ベクトルを第２の方向に導くように配置された反射面を含むことができる。また第３の光学モジュール１８は、光を第３の方向に導くように配置された反射面を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２の方向は、第１の方向に対して０度〜９０度の角度を成すことができる。同様に、第３の方向は、第１の方向に対して０度〜９０度の角度を成すことができる。さらに、いくつかの実施形態では、第３の方向は第２の方向の反対向きであってもよく、対称線は第１の方向である。

１つの例示的な実施形態では、このような照明装置が道路支柱に取り付けられている場合には、第１の方向は最下点方向であってもよく、最下点方向は照明装置１００の直下の方向である。本実施形態では、第２の方向は照明装置１００の左方であってもよく、第３の方向は照明装置１００の右方であってもよい。

照明装置１００は、リフレクタ３４を支持するプリント回路基板（ＰＣＢ）３２、ならびに、第１の光学モジュール１４、第２の光学モジュール１６、および第３の光学モジュール１８を含むことができ、これらはリフレクタ３４の各部分に配置される。ＰＣＢ３２は、リンク３０を介してＰＳＵ１０に結合される電気的トレース（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態では、リンク３０は、ＰＳＵ１０とＰＣＢ３２とを電気的にインターフェースする接続手段であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、リンク３０は、エッジコネクタであってもよい。他の実施形態では、リンク３０は、単に、ＰＳＵ１０をＰＣＢ３２に接続する電気配線であってもよい。他の実施形態では、リンク３０は、アンププッシュオン端子を含んでもよい。

図１Ｂは、例示的な実施形態による、照明装置１００に含まれ得る追加の構造的特徴をさらに示す。例えば、照明装置１００は、支持部材１２ｂおよび１２ｃ（図１Ａを参照）と共に、本体８の内面に固定された蓋２０を保持するのに役立つ支持部材１２ｂを含むことができる。さらに、照明装置１００は、水平アームまたはパイプに照明装置１００を取り付けるのに役立つスリップ適応部２２を含むことができる。１つの例示的な実施形態では、スリップ適応部２２は、本体８に形成されたクレードルから構成されてもよく、クランプ２４は、ネジ／ボルト２６ａおよび２６ｂによって供給される力を用いてパイプ／アームを固定する。

図１Ｃを参照して、照明装置１００の追加の構造的特徴について説明する。図１Ｃは、一実施形態によるＰＣＢ３２の拡大図である。ＰＣＢ３２は、リフレクタ３４および蓋２０の付加的な位置合わせを提供するために使用できる特徴１２ｈ〜１２ｉを含むことができる。ＰＣＢ３２は、本体８内に適合するように狭い形状にすることができる。特徴１２ｇは、リンク３０の一部であるコネクタであってもよい。組み立ての際に、ＰＣＢ３２上の特徴１２ｄ〜１２ｇの位置は、リフレクタ３４の位置を登録するために用いることができる。

さらに、いくつかの実施形態では、特徴１２ｇは、ワイヤ押し込みコネクタを用いて実施することができる。他の実施形態では、特徴１２ｅ、１２ｄ、および１２ｆは、第１の光学モジュール１４の光源、第２の光学モジュール１６の光源、および第３の光学モジュール１８の光源が実装されたパッドであってもよい。ＰＣＢ３２のトレース（図示せず）は、特徴１２ｅ、１２ｄ、および１２ｆを特徴１２ｄに接続することができ、そのようにして、光源に電力を供給し、調整するために、ＰＳＵ１０と光学モジュールに含まれる光源の各々との間の電気的接続を提供することができる
図１Ｄは、例示的な実施形態による照明装置１００の斜視図である。図１Ｄから分かるように、照明装置１００は、スリップ適応部２２を用いて支柱６６に取り付けることができる。照明装置１００は、図１Ｅおよび図１Ｆの例示的な断面図に示すように、湾曲した蓋２０を有することができる。上述したように、蓋２０の曲率半径は、強化された光分布を提供するように選択することができる。具体的には、蓋２０の曲率半径は、照明装置１００から出射する光ベクトルが蓋２０の表面に垂直になるように、さらに光伝送損失を低減するように、選択することができる。

上述した実施形態および以下の実施形態は、照明装置の製造コストを大幅に低減する利点を提供する。例えば、図１Ｅおよび図１Ｆでは、ＰＢＣ３２を本体８に固定するために、照明装置１００は多くとも３つのネジを必要とする場合がある。リフレクタ３４は、単一の部品だけなので（３つの光学的に分離された部分を有しているが）、いくつかの実施形態では、それを１つのネジで固定することができる。さらに、蓋２０は、蓋２０の縁部と本体８内側の嵌合部分との間のガスケット（図示せず）を用いて、リフレクタ３４およびＰＣＢ３２を受動的に固定するために使用することができる。このように、蓋２０およびリフレクタ３４は、１つのネジのみを用いて所定の位置に保持する（すなわち本体８に固定する）ことができる。いくつかの実施形態では、蓋２０はリフレクタ３４を捕捉するように作製することができ、このようにすれば、リフレクタ３４を固定するためのネジは不要になる。したがって、本明細書で開示された実施形態はすべて、照明装置を製造および保守管理するコストを容易にし、低減する組み立ての容易さを提供する。

図２Ａ〜図２Ｃを参照して、例示的な実施形態による、照明装置２００のいくつかの構成について説明する。図１Ａ〜図１Ｃに示す例示的な実施形態では、第２の部分３８および第３の部分４０は、それぞれ第１の部分３６の左側および右側に配置された。

図２Ａに示すように、実施形態による別の構成が可能である。すなわち、第２の部分３８および第３の部分４０が隣接することができるので、リフレクタ３４に連続的に湾曲した部分を形成することができる。いくつかの実施形態では、第２の部分３８および第３の部分４０は、文字「Ｓ」の形状または文字「Ｓ」の逆の形状と実質的に同等の形状を形成することができる。他の実施形態では、第２の部分３８および第３の部分４０によって形成された連続的に湾曲した部分は、図２Ａに示すように第１の部分３６の左側にあってもよいし、あるいは図２Ｂに示すように第１の部分３６の右側にあってもよい。

さらに、図２Ｃに示すようないくつかの実施形態では、追加の光制御を提供するために、平面反射面５２および５４は、リフレクタ３４のいずれかの側に配置されてもよい。このような実施形態では、蓋２０は、図１Ｅおよび図１Ｆに関して上述したように、湾曲することとは対照的に平坦であってもよい。

図３Ａは、蓋２０が平坦である実施形態による照明装置３００の底面図である。しかし、この例示的な実施形態では、第１の光学モジュール１４は、第２の光学モジュール１６と第３の光学モジュール１８との間で分割され共有されている。この例示的なリフレクタ（図６に示す）は、成形がより困難であり得るが、装置のサイズをさらに小さくすることができる。照明装置３００は、本体８内に含まれる様々な構成部品へのアクセスを提供するために、本体８にヒンジ結合またはネジ止めすることができるドア５５を含むことができる。このような構成部品は、例えば、ＰＳＵ１０および本体８内に配置された光学モジュールを制御するのに用いることができる他の電気的モジュールであってもよい。いくつかの実施形態では、ドア５５は、プラスチック鋳造金属または板金で作製することができ、本体８に工具を必要とせずに取り付けることができる。

さらに、図３Ａに示す例示的な実施形態では、平面反射面（またはミラー）５２は、第３の光学モジュール１８に隣接し、第３の部分４０の凹面６４ａと対向するように配置される。このような実施形態では、本体８は、その側壁に透明な窓を含まない。したがって、第３の光学モジュール１８から発生して本体８の側壁に向けられる光は、ミラー５２が存在しないことで失われる可能性がある。このように、ミラー５２は、第３の光学モジュール１８から発生して凹面６４ａに向かう迷光を反射するように働き、凹面６４ａは、光が装置から第３の方向に出射するように適切に傾けられた面である（上述のように）。第３の方向は、照明装置３００の左方向であってもよい。同様に、ミラー５４は、第２の光学モジュール１６から発生して凹面６２ａに向かう迷光を反射するように働き、凹面６２ａは、光が装置から第２の方向に出射するように適切に傾けられた面であり、第２の方向は照明装置３００の右方向であってもよい。

図３Ｂは、図３Ａに関して上述したものと同様の実施形態における照明装置３００の部分底面図である。しかし、図３Ｂでは、ミラー５２および５４は、それぞれ第２の部分３８および第３の部分４０の一部であってもよい。

図４Ａ〜図４Ｄは、例示的な実施形態による、照明装置４００で用いることができるいくつかの本体タイプの図である。一実施形態では、本体８は、丸みを帯びた矩形４４の形状を有するように形成または成形することができる。代替的な実施形態では、本体８は、ホーンの形状４６に形成または成形することができる。別の実施形態では、本体８は、「細いコブラ」形状４８であってもよい。さらに別の実施形態では、本体８は、弾丸の形状５０を有してもよい。これら４つの形状のみを示しているが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、他の狭く成形されたフレームが本体８に用いることができることを容易に理解するであろう。

図５は、例示的な実施形態による、リフレクタ５００の３次元斜視図である。リフレクタ５００は、第１の部分３６、第２の部分３８、および第３の部分４０を有することができる。すべての３つの部分は、単一の部品、すなわちリフレクタ５００を形成する。換言すれば、リフレクタ５００は、本開示で前述したように照明装置の本体内に挿入または取り付けることができる単一の構造である。リフレクタ５００は、全体に、または特定の位置に金属被覆することが可能であり、そのようにして高い反射率の表面を提供することができる。

たとえば、第１の部分３６は、反射面６０ａおよび６０ｂを含むことができる。反射面６０ａおよび６０ｂは、第１の部分３６内に配置された光源（図示せず）からの光を第１の方向に反射するように傾けることができる。例えば、第１の方向は最下点方向であってもよい。同様に、第２の部分３８は、第２の部分３８内に配置された光源（図示せず）からの光を第２の方向に反射するように構成された反射面６２ａを含むことができる。さらに、第３の部分４０は、第３の部分４０内に配置された光源（図示せず）からの光を第３の方向に反射するように構成された反射面６４ａを含むことができる。

前述した実施形態と同様に、第３の方向および第２の方向は、最下点方向（すなわち第１の方向）で与えられる対称線の周りで互いに反対向きであってもよい。たとえば、第２の方向はリフレクタ５００を含む照明装置の左方であってもよく、第３の方向は照明装置の右方であってもよい。

いくつかの実施形態では、リフレクタ５００は、第２の部分３８と第３の部分４０とによって形成される湾曲した部分を含むことができる。他の実施形態では、湾曲した部分は、文字「Ｓ」の形状に同等または実質的に同等な形状を有することができる。このような実施形態では、反射面６２ａは、凸状の外面６２ｂに対向する凹状の内面である。同様に、反射面６４ａは、凸状の外面６４ｂに対向する凹状の内面である。

リフレクタ５００は、構成されるように、いくつかの利点を提供する。それは単一のステップ（またはプル）を用いて製造することができ、その表面は、単一のステップで、反射性材料（たとえば、アルミニウム）で被覆することができる。さらに、リフレクタ５００は、光学モジュールの中心の位置を本体８に対して維持したまま、容易に縮小することができる。このように、本明細書に開示された教示に従って設計された照明装置は、例として図４Ａ〜図４Ｄに示す狭く成形された多様な本体を想定することができる。

さらに、リフレクタ５００および本発明のその他の特徴は、ルーメン出力の別々の比率を有し得るコーナー光学系（すなわち第２の光学モジュール１６および第３の光学モジュール１８）および最下点光学系（第１の光学モジュール１４）を提供するような、いくつかの利点を与える。すなわち、各モジュールからの光強度を正確に制御することができる。すなわち、各モジュールがリフレクタ５００などのリフレクタを用いて互いに光学的に分離されるので、１つのモジュールからの光強度は、別のモジュールの光強度の所定の割合に等しくなるように設定することができる。

いくつかの実施形態では、ルーメン出力の「比率」は、固定されたＬＥＤ計数比を含む照明装置を提供することによって工場で達成することができる。代替的な実施形態では、第１の光学モジュール１４、第２の光学モジュール１６、および第３の光学モジュール１８のＬＥＤのバンクをオンまたはオフすることにより、所定のＬＥＤ計数比が得られるように、比率を動的に実現することができる。このように、開示された実施形態は、従来の照明装置で実現できるものよりも良好な光制御能力を提供する。

図６は、例示的な実施形態による、リフレクタ６００の３次元斜視図である。リフレクタ６００は、第１の部分８６および第２の部分８８を有することができる。前述した例示的な実施形態とは異なり、リフレクタ６００は第３の部分を含まない。にもかかわらず、リフレクタ６００は、リフレクタ５００に関して上述した同一の機能を達成する。すなわち、リフレクタ６００は、構成されるように、第１の方向、第２の方向、および第３の方向に光を導き、第２の方向と第３の方向とは逆向きであって、第１の方向のいずれかの側にある。たとえば、照明装置に取り付けられている場合には、リフレクタ６００は、最下点方向である第１の方向に光を提供することができ、第２および第３の方向は互いに逆向きで、かつ最下点方向の周りである（すなわち、照明装置の左方および右方であり、最下点方向は照明装置の直下の方向である。）
リフレクタ６００では、第１の部分８６および第２の部分８８の両方が単一の部品を形成する。換言すれば、リフレクタ６００は、本開示で前述したように照明装置の本体内に挿入または取り付けることができる単一の構造である。（図４Ａ〜図４Ｄ）。リフレクタ６００は、全体に、または特定の位置に金属被覆することが可能であり、そのようにして高い反射率の表面を提供することができる。たとえば、第１の部分８６は、反射面９０ａ、９０ｂ、および外面が湾曲した面９２ｂである凹面９２ａを含むことができる。反射面９０ａおよび９０ｂは、第１の部分８６内に配置された光源（図示せず）からの光を第１の方向に反射するように傾けることができる。例えば、第１の方向は最下点方向であってもよい。反射面９２ａは、第１の部分８６内に配置された光源からの光を第２の方向に反射することができる。

さらに、第２の部分８８は、反射面９０ｃ、９０ｄ、および外面が湾曲した面９４ｂである凹面９４ａを含むことができる。反射面９０ｃおよび９０ｄは、第２の部分８８内に配置された光源（図示せず）からの光を、第１の部分８６における第１の方向と同じ第１の方向に反射するように傾けることができる。反射面９２ａは、第２の部分８８内に配置された光源からの光を第３の方向に反射することができる。前述したように、第２および第３の方向は、第１の方向に関して互いに逆向きであってもよい。

リフレクタ６００は、構成されるように、いくつかの利点を提供する。それは、リフレクタ５００で用いられるものよりも小さいＰＣＢＡを可能にすることができ、その表面は、単一のステップで、反射性材料（たとえば、アルミニウム）で被覆することができる。さらに、リフレクタ６００は、光学モジュールの中心の位置を本体８に対して維持したまま、容易に縮小することができる。このように、本明細書に開示された教示に従って設計された照明装置は、例として図４Ａ〜図４Ｄに示す狭く成形された多様な本体を想定することができる。さらに、リフレクタ６００は、機能性を妥協せずに、リフレクタ５００で達成可能なものよりも小さい照明装置を作製するために用いることができる。

リフレクタ６００は、ルーメン出力の別々の比率を有し得るコーナー光学系および最下点光学系を提供するような、いくつかの利点を与える。すなわち、第１の部分８６および第２の部分８８に配置された各光学モジュールからの光強度を正確に制御することができる。すなわち、各モジュールがリフレクタ６００などのリフレクタを用いて互いに光学的に分離されるので、１つのモジュールからの光強度は、別のモジュールの光強度の所定の割合に等しくなるように設定することができる。

いくつかの実施形態では、ルーメン出力の「比率」は、固定されたＬＥＤ計数比を含む照明装置を提供することによって工場で達成することができる。代替的な実施形態では、第１の光学モジュール１４、第２の光学モジュール１６、および第３の光学モジュール１８のＬＥＤのバンクをオンまたはオフすることにより、所定のＬＥＤ計数比が得られるように、「比率」を動的に実現することができる。このように、開示された実施形態は、従来の照明装置で実現できるものよりも良好な光制御能力を提供する。各光学モジュールが第１の部分８６および第２の部分８８によって提供される光学的分離によって互いに分離されているので、別々の「比率」が可能である。

さらに、当業者が容易に理解するように、いくつかの実施形態では、第２および第３の方向は、最下点方向（第１の方向）に関して対称であってもよいが、ただし、第１の部分８６の反射面は、第２の部分８８の対応する反射面と同様に傾いている。しかし、他の実施形態では、設計によって、対称性を維持しなくてもよい。具体的には、他の実施形態は、別の部分の対応する反射面とは異なるように傾けられた１つの部分の反射面を含むことができる。最下点に関して非対称な光出力を有するリフレクタを設けるこの概念は、前述した実施形態にも延長することに留意されたい。たとえば、リフレクタ５００の場合には、これは単に、反射面６２ａおよび反射面６４ａに対して異なる角度を成すことによって達成することができる。

図７および図８は、例示的な実施形態による、照明装置の断面図７００および８００である。具体的には、図７は、上記リフレクタ５００に関して説明した第２の部分３８の断面図を示す。前述したように、第２の部分３８は、第２の光学モジュール１６を含み、それは１つまたは複数のＬＥＤを含むことができる。第２の光学モジュール１６のＬＥＤは、所定の角部分または出射円錐の光を出力するように構成することができる。したがって、１つまたは複数のＬＥＤから出た光は、出射円錐で規定される様々な角度で反射面６２ａに到達することができる。簡単のために、第２の光学モジュール１６からの光の２本の光線のみを示してあり、すなわち光線７６ａおよび光線７６ｂである。反射面６２ａに到達すると、光線７６ａおよび７６ｂは反射して、それぞれ光線７６ｃおよび７６ｄとなる。

一実施形態では、反射面５２が存在せず、蓋２０が全体にわたって透明である一実施形態では、光線７６ｃおよび７６ｄは、光線７６ｃおよび７６ｄを表す矢印の方向が示すように、照明装置から図７のほぼ右方に出射する。この方向は、リフレクタ５００に関して前述した第２の方向であってもよい。しかし、他の実施形態では、蓋２０は全体にわたって透明でなくてもよく、蓋２０の底部のみが透明であってもよい。換言すれば、蓋２０は、不透明な側壁を有し、照明装置を出射することができる透明な底部のみを有してもよい。

このような実施形態では、図７に示すように、反射面５２は、反射面６２ａに対向して配置される。この構成では、光線７６ｄは、依然として前述したように照明装置から出射し、第２の方向に継続する。しかし、蓋２０の側壁が不透明なので、光線７６ｃは、照明装置から第２の方向に出射することができない。この光出力を失わないために、ミラー５２は光線７６ｃを図７のほぼ左方である方向８０に反射させるように働く。方向８０は、リフレクタ５００に関して上述した第３の方向と考えることができる。

いくつかの実施形態では、反射面５２および反射面６２ａは、光線７６ｄおよび８０が法線ベクトル２１に関して対称となるように傾けることができる。したがって、他の実施形態では、対称性は必要とされなくてもよく、ミラー５２および反射面６２ａはそれに応じて配置することができる。その上、さらに他の実施形態では、第１の部分８６（図６に示す）を第２の部分３８の代わりに用いることができる。このような実施形態では、反射面９０ａ、９０ｂは、第１の方向、すなわちベクトル２１に沿って下方の最下点方向に光を提供する。ミラー５２および反射面９２ａは、それぞれ第３の方向および第２の方向に、かつ、最下点方向の周りに光を提供する。

図７に示すように、蓋２０の底部は、湾曲していてもよい。所望のレンズ効果をもたらすように、所定の曲率を選択することができる。いくつかの実施形態では、照明装置から出射する光が出射時に蓋２０に直交するように、曲率を選択することができる。さらに他の実施形態では、すべての蓋２０が湾曲していてもよい。他の実施形態では、図８に示すように、蓋２０の底部が平坦であってもよい。他の実施形態では（図８に示すように）、蓋２０は、底部が平坦で、側壁が湾曲していてもよい。側壁は、透明であってもよいし、あるいは不透明であってもよい。側壁が透明でない場合には、ミラー５２は上述したように使用することができる。一般的に、図８に示す実施形態では、図７に関して上述したすべての設計オプションも適用される。

図９は、例示的な実施形態による照明装置９００を示す。照明装置９００は、照明装置３００と同様である。しかし、照明装置９００は、全体にわたって透明な蓋２０を含む。さらに、照明装置９００には、２つの部分（すなわち第１の部分８６および第２の部分８８）のみを含むリフレクタ６００が取り付けられている。前述したように、第１の部分８６は、光が照明装置９００から図７に示すベクトル２１に沿った方向などの第１の方向および最下点方向に出射できるように構成される。第２の部分８８は、光が照明装置９００から第１の方向と反対の第２の方向および最下点方向に出射できるように構成される。蓋２０は、締結具７４およびタック７２を用いて本体８に取り付けることができる。

構成されるように、照明装置９００は、３つの部分（そのうちの１つは図示せず）を有する照明装置３００と同一の機能を保持しているが、２つの部分だけを用いている。しかし、いずれの場合であっても、リフレクタ５００またはリフレクタ６００のいずれも、単一の構成部品となるように製造することができるので、同様の製造上の利点が維持される。

工業用途では、開示した照明装置の実施形態は、厳密な光制御が必要であって、かつ、最小数の構成部品のみを用いて組み立てなければならない状況に適用することができる。さらに、本開示はこれまで道路照明に焦点を当ててきたが、当業者であれば、本開示による照明装置は、道路照明以外の用途に使用できることを容易に理解するであろう。そのような用途は、少し例を挙げれば、例えば、室内の商用照明および住宅照明であり得る。さらに、本開示の実施形態は、クラス１（高ワット数）およびクラス２（低ワット数）の照明装置を実現するために使用することができる。

上述したように、開示した実施形態は、組み立ての容易さおよび照明装置を保守管理する容易さを提供する。いくつかの実施形態では、リフレクタ５００またはリフレクタ６００などの狭く成形されたリフレクタを用いることは、上述した照明装置の組み立ての容易さおよび保守管理の容易さを可能にする重要な要素であり得る。モデリングによって、リフレクタ５００またはリフレクタ６００などのリフレクタを使用しても照明装置の光学効率を損なわないことがわかった。たとえば、分離したおよび分離していない部分を有するマルチピースリフレクタを使用した照明装置、ならびに照明装置の本体の中央に配置された対称型ミラーと比較して、本開示の実施形態では、光学効率の違いは無視できる（約２％未満）ことを示した。このように、開示した例示的な実施形態により設計され作製された照明装置は、光効率のトレードオフなしにすべての上述した利点を提供する。

図１０は、例示的な実施形態による、照明装置を組み立てる方法１０００のフローチャートである。方法１０００は、照明装置の本体に１つまたは複数の光源を配置するステップ（ステップ１００１）を含むことができる。光源は、この開示全体を通して説明する実施形態におけるように、ＰＣＢ上に取り付けることができる。ステップ１００３において、方法１０００は、単一の部品で作製されたリフレクタを配置するステップを含むことができ、リフレクタは、互いに光学的に分離されて、同一直線上に配置された少なくとも２つの部分を含む。この段階では、プリント回路基板はリフレクタの下に位置している。方法１０００はまた、照明装置に蓋を固定するステップ含むことができる。蓋は、ガスケットを用いて照明装置の本体と嵌合するように構成することができる（ステップ１００５）。

一実施形態では、光源はＬＥＤであってもよい。方法１０００は、光源からのルーメン出力の比率を設定するステップを含むことができる（図示しないステップ）。いくつかの実施形態では、ルーメン出力の比率を設定するステップは、少なくとも２つの部分の各々におけるＬＥＤの所定数を用いて達成することができる。他の実施形態では、ルーメン出力の比率を設定するステップは、少なくとも２つの部分の各々における１つまたは複数のＬＥＤを選択的にオン（またはオフ）するための、照明装置内に配置された駆動回路を用いて、動的に達成することができる。

当業者は、上述した実施形態の様々な適用および変更が本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく構成できることを理解するであろう。したがって、添付した特許請求の範囲内で、本開示は本明細書で詳細に説明したもの以外で実施することができることを理解されたい。

２フィン
４フォトセンサ（ＰＳ）素子
６レセプタクル
８本体
１０電源部（ＰＳＵ）
１２ａ支持部材
１２ｂ支持部材
１２ｃ支持部材
１２ｄ特徴
１２ｅ特徴
１２ｆ特徴
１２ｇ特徴
１２ｈ特徴
１２ｉ特徴
１４第１の光学モジュール
１６第２の光学モジュール
１８第３の光学モジュール
２０蓋
２１法線ベクトル
２２スリップ適応部
２４クランプ
２６ａネジ／ボルト、第１ネジ
２６ｂネジ／ボルト、第２ネジ
２８支持部材
３０リンク
３２プリント回路基板（ＰＣＢ）
３４リフレクタ
３６第１の部分
３８第２の部分
４０第３の部分
４４丸みを帯びた矩形
４６ホーンの形状
４８「細いコブラ」形状
５０弾丸の形状
５２平面反射面またはミラー
５４平面反射面またはミラー
５５ドア
６０ａ反射面
６０ｂ反射面
６２ａ反射面、凹面
６２ｂ凸状の外面
６４ａ反射面、凹面
６４ｂ凸状の外面
６６支柱
７２タック
７４締結具
７６ａ光線
７６ｂ光線
７６ｃ光線
７６ｄ光線
８０方向
８６第１の部分
８８第２の部分
９０ａ反射面
９０ｂ反射面
９０ｃ反射面
９０ｄ反射面
９２ａ凹面、反射面
９２ｂ湾曲した面
９４ａ凹面
９４ｂ湾曲した面
１００照明装置
２００照明装置
３００照明装置
４００照明装置
５００リフレクタ
６００リフレクタ
７００断面図
８００断面図
９００照明装置
１０００方法
１００１ステップ
１００３ステップ
１００５ステップ

Claims

第１の方向に光ベクトルを出力するように構成された第１の反射面を含む第１の光学モジュール（１４）と、
第２の光学モジュール（１６）からの光ベクトルを第２の方向に反射するように構成された第２の反射面を含む第２の光学モジュール（１６）と、を含み、
前記第１の反射面および前記第２の反射面は、１つのリフレクタ（３４）の面である、照明光学系。
前記第１の光学モジュール（１４）および前記第２の光学モジュール（１６）の少なくとも一方は、第３の方向に光を反射するようにさらに構成され、前記第３の方向は前記第１の方向に対して０度〜９０度の角度を成し、前記第３の方向は前記第２の方向と反対である、請求項１に記載の照明装置光学系。
前記第２の方向は、前記第１の方向に対して０度〜９０度の角度を成す、請求項１に記載の照明光学系。
第３の光学モジュール（１８）をさらに含み、前記第３の光学モジュール（１８）は、第３の方向に前記第３の光学モジュール（１８）から光ベクトルを反射するように構成された第３の反射面を含む、請求項１に記載の照明光学系。
前記第３の方向は前記第１の方向に対して０度〜９０度の角度を成し、前記第３の方向は前記第２の方向と反対である、請求項４に記載の照明光学系。
前記第３の反射面は、前記１つのリフレクタ（３４）の別の面である、請求項４に記載の照明光学系。
前記第１の光学モジュール（１４）、前記第２の光学モジュール（１６）、および前記第３の光学モジュール（１８）は、同一直線上に配置される、請求項４に記載の照明光学系。
前記第１の光学モジュール（１４）、前記第２の光学モジュール（１６）、および前記第３の光学モジュール（１８）のうちの１つは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、請求項４に記載の照明光学系。
前記１つのリフレクタ（３４）は、前記第１の光学モジュール（１４）に対応する第１の部分（３６）と、前記第２の光学モジュール（１６）に対応する第２の部分（３８）と、前記第３の光学モジュール（１８）に対応する第３の部分（４０）と、を含み、前記第１の部分（３６）、前記第２の部分（３８）、および前記第３の部分（４０）は、連続的に湾曲した部分を形成する、請求項４に記載の照明光学系。
前記連続的に湾曲した部分は、実質的に「Ｓ」字形状である、請求項９に記載の照明光学系。
前記第２の反射面に対向して配置された第１の平面反射面をさらに含む、請求項４に記載の照明光学系。
前記平面反射面は、前記第１の方向に実質的に平行である、請求項１１に記載の照明光学系。
前記第３の反射面に対向して配置された第２の平面反射面をさらに含む、請求項１１に記載の照明光学系。
前記第２の平面反射面は、前記第１の方向に実質的に平行である、請求項１３に記載の照明光学系。
前記第１の方向は、最下点方向である、請求項１に記載の照明光学系。
前記リフレクタ（３４）の前記第１の反射面および前記第３の反射面は、凹面（６４ａ）である、請求項１に記載の照明光学系。
前記第１の光学モジュール（１４）、前記第２の光学モジュール（１６）、および前記第３の光学モジュール（１８）を支持するプリント回路基板（ＰＣＢ）（３２）をさらに含む、請求項４に記載の照明光学系。
蓋（２０）をさらに含み、前記蓋（２０）は、前記第１の方向、前記第２の方向、および前記第３の方向の前記光ベクトルが前記蓋（２０）に直角になるように曲率半径を有する、請求項１７に記載の照明光学系。
複数の部分を含むリフレクタ（３４）と、
前記リフレクタ（３４）の下に配置された支持部材（２８）と、
前記リフレクタ（３４）および前記支持部材（２８）を囲む蓋（２０）と、を含み、前記蓋（２０）は、前記支持部材（２８）および前記リフレクタ（３４）を所定の位置に支持するために前記照明装置（１００）の一部と嵌合するように構成された縁部に取り付けられ、
前記複数の部分の各部分は同一直線上に配置され、前記リフレクタ（３４）は単一の構成部品で作製される、照明装置（１００）。
照明装置（１００）を組み立てる方法であって、
単一の構成部品で作製されたリフレクタ（３４）であって、互いに分離されて同一直線上に配置された少なくとも２つの部分を含み、前記少なくとも１つの部分が少なくとも２つの方向に光を反射するように構成される、前記リフレクタ（３４）を、前記照明装置（１００）の本体に配置するステップと、
前記少なくとも２つの部分内に、前記リフレクタ（３４）の下に位置するプリント回路基板（ＰＣＢ）（３２）に取り付けられた光源を配置するステップと、
前記照明装置（１００）の前記本体と嵌合して、前記ＰＣＢ（３２）を固定するように構成された蓋（２０）を前記照明装置（１００）に取り付けるステップと、
を含む方法。