JP2016177904A - 灯具装置、およびそれに利用する配光制御レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】灯具装置1は、伝熱性底壁21の周縁から一定高さに立ち上げた側壁24の先端周縁に照明用開口27を設けた灯具筐体2を有し、灯具筐体2内の複数の光源モジュールLMを配設すべき底壁各所より、夫々独立し互いに非接触、かつ、底壁21に伝熱状態に自立した複数個の伝熱体Cの上端に、照明用開口27に臨むよう夫々個別の光源モジュールLMを搭載した上、照明用開口27に透光カバー3を装着し、密閉状に封鎖してある。
【選択図】図2
Description
LED照明技術は、照明環境を維持・向上しつつ、照明コスト・消費電力の節減を可能にするものとして、近年、多方面において急速に普及し、その有効性が確認され、省電力化および維持経費の削減を目的とした道路・トンネル用照明などへの導入が広く進められてきているが、特に、トンネル照明は、基本照明、入口部照明、出口部照明、および、特殊構造部照明(分合流部、非常駐車帯、歩道部等)があり、入口部と出口部照明とは、高い野外輝度から基本照明までの境界部、移行部、緩和部の領域を設定し、基本部の10倍程度の設計路面輝度を必要とし、そのために照明灯具もより大きな定格光束が必須となり、こうした要求性能を満たすため、より高輝度のLEDを搭載し、且つLED搭載数を増加するなどし、照明灯具の照明性能を大幅に高めたものとする必要がなり、それを実現化するには、内部結露や浸水しないよう密閉状とした灯具筐体内におけるLEDの温度上昇を効果的に抑制し、搭載数に限りのあるLEDの個々による照明範囲を各々拡大したものとするのが望ましい。
こうした技術的要求を反映し、その打開策となるような提案も複数散見される。
例えば、下記の特許文献1(1)および(2)に提案されているものに代表されるように、灯具筐体内底壁に結合した一体型、高熱伝導率の伝熱用部品表面に、複数個の発光・発熱部品を配列するよう搭載し、発光・発熱部品が発する熱を灯具筐体底壁に熱伝導し、外気との熱交換を促進し、効率的に放熱可能としてなるものや、1個毎のLEDが発する光線をより広範囲に拡散し、照明性能を高めようとするものとして、同特許文献1(3)ないし(6)に見られるような、発光素子を中心に対峙するよう配し、照明光をV字形に拡散し、より広い範囲に均質に配光可能とするようにした配光制御レンズなどが知られている。
上述したとおり、従前までに提案のある各種灯具筐体内に複数個の発光・発熱部品を、一個の伝熱用部品類を介して配した照明灯具類は、隣接する発光・発熱部品同士が該伝熱用部品類の介在によって互いに熱的に一体化してしまい、複数個の発光・発熱部品を個別制御するものの場合には、発熱量の大きな発光・発熱部品から、発熱量の少ない周辺部品へと容易に伝熱し、結果として同一の伝熱用部品類に搭載した全ての発光・発熱部品を加熱してしまって灯具筐体外に効率的に放熱するのが困難であるという欠点があり、また、従前までの配光制御レンズ類は、レンズ中央付近を通過する光をV字形に拡散し、夫々の光束を各々に収束するよう配光制御可能とするものが多く存在し、レンズ周壁に向かう光線の殆どは、そのまま外向きに拡散して照明範囲を外れて消失してしまうものとなっているから有効利用されず、その分、エネルギー損失が大きいという欠点を有しており、本願出願人は、永年に渡って照明機器類の開発、提供に携わり、既に多数のLED照明装置を開発済みとしている中、それらから得られた様々な知見、および実際の設置、利用によって得られた新たな情報などに基づき、従来型灯具装置の放熱機能を更に高め、それに利用する配光制御レンズの配光性能を一層向上できる技術につき、更なる改善の可能性を痛感するに至ったものである。
そこで、この発明は、灯具筐体内に収容した複数個の発光・発熱部品が個別に発する熱を、更に効率的に外部に伝達、放熱することができる上、照明光を広範囲に拡散および適宜収束するよう配光可能とし、照明範囲外に外れて消失してしまうような光束を削減し、エネルギー損失を抑制して、より効率的に配光制御可能とする新たな灯具技術の開発はできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造の灯具装置、およびそれに利用する新規な構造の配光制御レンズを実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明の灯具装置は、基本的に次のような構成から成り立っている。
即ち、伝熱性底壁の周縁から一定高さに立ち上げた側壁の先端周縁に照明用開口を設けた灯具筐体を有し、該灯具筐体内の光源モジュールを配設すべき底壁各所より、夫々独立し互いに非接触、且つ底壁に伝熱状態に自立した複数個の伝熱体上端に、該照明用開口に臨むよう夫々個別の光源モジュールを搭載した上、該照明用開口に透光カバーを装着し、密閉状に封鎖してなるものとした構成を要旨とする灯具装置である。
上記した灯具装置に関連し、この発明には、それに組み込む配光制御レンズも包含している。
即ち、配光制御対象光源面の中央に対し垂直に仮定した面対称仮想鏡面を境に、光源面が発する光束を、概略V字形に分岐状拡散可能な面対称曲面形とした凹面形入射双面を設け、該凹面形入射双面とはレンズ肉厚分を挟む反対がわ面に、当該面対称仮想鏡面を境に、光源面が発する光束を、概略V字形に分岐状拡散、且つ該V字形の双方夫々に拡散可能な面対称曲面形とした中央凸面形出射双面を設け、該凹面形入射双面外周縁から該中央凸面形出射双面外周縁までの周壁面には、光源面から垂直方向に遠ざかるに従い、面対称仮想鏡面から遠ざかるよう漸次延伸する面対称曲面形とした周壁肉厚内凹面形反射双面を設け、1つの光源面から発する光束を、当該面対称仮想鏡面を境に、中央凸面形出射双面が概略V字形をなすよう二叉に拡散、且つ、周壁肉厚内凹面形反射双面が面対称仮想鏡面がわに向け収束するよう光線誘導し、より広範囲を均質に照明可能としてなるものとした、この発明の基本をなす灯具装置に利用する配光制御レンズである。
灯具筐体は、この発明の灯具装置外装の主要部分となり、複数個の光源モジュールおよび電源モジュールなどの照明機能部品類を密閉状に内蔵可能とし、秀でた伝熱性を有し、水分などが内部に浸入しないよう密閉可能とする機能を担い、底壁周縁から一定高さに立ち上げた側壁の先端周縁に照明用開口を設け、該照明用開口に透光カバーを装着可能とし、各光源モジュールを配設すべき底壁各所より、夫々独立し互いに非接触、且つ底壁に伝熱状態に自立した複数個の伝熱体を設けたものとしなければならず、後述する実施例に示すように、一定幅寸法、任意長さ寸法とした矩形底壁、および、該矩形底壁幅両端から、夫々一定深さ寸法に幅端側壁を立ち上げ、長さ寸法方向任意位置を垂直に切断した断面外郭形状を何れも一定の概略凵形とするよう押出し成型した伝熱性筐体枠を設け、該筐体枠の長さ寸法方向両端木口を前記幅端側壁と同じ一定深さ寸法とするよう、密閉状閉鎖可能な共通長端側板を、取付け機構を介して結合したものとすることができる。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。
以上のとおりの構成からなるこの発明の灯具装置1は、図2ないし図4に示すように、各伝熱体C,C,……が、灯具筐体2底壁21に対し、伝熱状態に独立・自立したものとしたから、それらに搭載した各光源モジュールLM,LM,……が発する熱を、各放熱板9を介して効率的に吸収し、伝達板1Cおよび伝導座枠C0を通じ、同灯具筐体2底壁21に速やかに伝導し、迅速に外部に放熱するから、隣接する各光源モジュールLM,LM,……同士が互いの熱を受けることなく、各光源モジュールLM,LM,……の発光性能を高め、照明寿命を延命化し、当該灯具装置1自体をより小型化し、しかも冷却性能を格段に高めて格段に経済的なものとすることができる。
叙述の如く、この発明の灯具装置、およびそれに利用する配光制御レンズは、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、しかも製造も容易で、従前からの照明装置の放熱技術に比較して大幅に耐久性能を高め、小型・軽量且つ低廉化して遥かに経済的なものとすることができる上、灯具筐体のサイズおよび光源モジュールの配置など設計の自由度を格段に高め、少ない光源モジュールによってより広範囲を効果的に照明可能とし、低価格にてあらゆる照明条件に対応した照明を実現化し、さらに、製造およびメンテナンス作業性を大幅に改善し得るものとなることから、より経済的で安全性に秀れた新たな照明技術の実現化を目指す照明機器業界はもとより、耐久性能に秀れ、維持管理が容易な照明技術の提供を希望する道路施設管理業界においても高く評価され、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。
2 灯具筐体
20 同 筐体枠
21 同 底壁
22 同 幅端側壁
23 同 両端木口
24 同 長端側壁
25 同 嵌合縁
26 同 取付け機構
27 同 密閉用枠部(照明用開口)
28 同 防水パッキン
3 透光カバー
30 同 緊締金具
4 固定脚
LM 光源モジュール
5 配光制御レンズ
0 原点
X X軸
Y Y軸
Z Z軸
X,Y 面対称仮想鏡面
50 同 凹面形入射双面
51 同 レンズ肉厚分
52 同 中央凸面形出射双面
52a 同 凸面部分
52b 同 凹面部分
53 同 周壁肉厚内凹面形反射双面
54 同 固定脚
6 COBホルダ
60 同 貫通孔・ネジ(固着部)
61 同 枠壁
62 同 抑爪
63 同 回転規制片
64 同 姿勢誘導枠
65 同 カバー翼
7 COB(chip on board)LED(Light Emitting Diode)
70 同 基板
71 同 表面壁
72 同 裏面壁
73 同 側縁
74 同 配光制御対象光源面(LED(Light Emitting Diode)素子)
75 同 電源接続点
76 同 リード線
BL 光束
8 マウントベース
80 同 搭載平面壁
81 同 規制溝壁
82 同 案内壁
83 同 雌ネジ孔(被着部)
84 同 リード線引き出し孔
85 同 反射シート
86 同 ネジ孔(レンズ装着部)
87 同 ネジ(レンズ装着部)
9 放熱板
C 伝熱体
C0 同 伝導座枠
C1 同 伝達板(または伝達ブロック)
(光源装置)
EM 電源モジュール
MB 内蔵ユニット搭載板
CM 調光モジュール
NF ノイズフィルタ
Claims (6)
- 伝熱性底壁の周縁から一定高さに立ち上げた側壁の先端周縁に照明用開口を設けた灯具筐体を有し、該灯具筐体内の光源モジュールを配設すべき底壁各所より、夫々独立し互いに非接触、且つ底壁に伝熱状態に自立した複数個の伝熱体上端に、該照明用開口に臨むよう夫々個別の光源モジュールを搭載した上、該照明用開口に透光カバーを装着し、密閉状に封鎖してなるものとしたことを特徴とする灯具装置。
- 底壁の周縁から一定高さに立ち上げた側壁の先端周縁に照明用開口を設けた伝熱性灯具筐体を有し、該灯具筐体内の光源モジュールを配設すべき底壁各所より、夫々独立し互いに非接触状態、且つ底壁に伝熱状態に自立した複数個の伝熱体上端に、夫々個別の放熱板を隣接するもの同士が非接触状態、且つ夫々の伝熱体に伝熱状態に搭載し、各放熱板上に、当該照明用開口に臨むよう夫々個別の光源モジュールを伝熱状態に搭載した上、該照明用開口に透光カバーを装着し、密閉状に封鎖してなるものとしたことを特徴とする灯具装置。
- 一定幅寸法、任意長さ寸法とした矩形底壁、および、該矩形底壁幅両端から、夫々一定深さ寸法に幅端側壁を立ち上げ、長さ寸法方向任意位置を垂直に切断した断面外郭形状を何れも一定の概略凵形とするよう押出し成型した伝熱性筐体枠を設け、該筐体枠の長さ寸法方向両端木口を前記幅端側壁と同じ一定深さ寸法とするよう、密閉状閉鎖可能な共通長端側板を、取付け機構を介して結合し灯具筐体とし、該灯具筐体内の光源モジュールを配設すべき底壁各所より、夫々独立し互いに非接触状態、且つ伝熱状態に自立した複数個の伝熱体上端に、夫々個別の放熱板を隣接するもの同士が非接触状態、且つ夫々の伝熱体に伝熱状態に搭載し、各放熱板上に、当該照明用開口に臨むよう夫々個別の光源モジュールを伝熱状態に搭載した上、該照明用開口に透光カバーを装着し、密閉状に封鎖してなるものとしたことを特徴とする灯具装置。
- 配光制御対象光源面の中央に対し垂直に仮定した面対称仮想鏡面を境に、光源面が発する光束を、概略V字形に分岐状拡散可能な面対称曲面形とした凹面形入射双面を設け、該凹面形入射双面とはレンズ肉厚分を挟む反対がわ面に、当該面対称仮想鏡面を境に、光源面が発する光束を、概略V字形に分岐状拡散、且つ該V字形の双方夫々に拡散可能な面対称曲面形とした中央凸面形出射双面を設け、該凹面形入射双面外周縁から該中央凸面形出射双面外周縁までの周壁面には、光源面から垂直方向に遠ざかるに従い、面対称仮想鏡面から遠ざかるよう漸次延伸する面対称曲面形とした周壁肉厚内凹面形反射双面を設け、1つの光源面から発する光束を、当該面対称仮想鏡面を境に、中央凸面形出射双面が概略V字形をなすよう二叉に拡散、且つ、周壁肉厚内凹面形反射双面が面対称仮想鏡面がわに向け収束するよう光線誘導し、より広範囲を均質に照明可能としてなるものとした灯具装置に利用する配光制御レンズ。
- 配光制御対象光源面の中央を原点、該原点に垂直なY軸、原点を通りY軸に直交し光源面に平行なX軸、原点を通りX,Y軸に直交し光源面に平行なZ軸を仮想した場合に、X,Y軸からなる該面対称仮想鏡面を境に、光源面が発する光束を、概略V字形に分岐状拡散可能なZ軸方向に長い面対称曲面形とした凹面形入射双面を設け、Y軸無限大方向となる該凹面形入射双面とはレンズ肉厚分を挟む反対がわ面に、当該面対称仮想鏡面を境に、光源面が発する光束を、概略V字形に分岐状拡散、且つ該V字形の双方夫々に拡散可能なZ軸方向に長い面対称曲面形とした中央凸面形出射双面を設け、該凹面形入射双面外周縁から該中央凸面形出射双面外周縁までのX軸に交叉する周壁面には、光源面からY軸無限大方向に遠ざかるに従い、X軸正負無限大方向に漸次延伸する面対称曲面形とした周壁肉厚内凹面形反射双面を設け、1つの光源面から発する光束を、当該面対称仮想鏡面を境に、Z軸方向に概略V字形をなすよう二叉に拡散、且つ、X軸方向に概略V字形に核酸した双方夫々を面対称仮想鏡面がわに向け収束するよう光線誘導し、より広範囲を均質に照明可能としてなるものとした灯具装置に利用する配光制御レンズ。
- 配光制御対象光源面の中央を原点、該原点に垂直なY軸、原点を通りY軸に直交し光源面に平行なX軸、原点を通りX,Y軸に直交し光源面に平行なZ軸を仮想した場合に、X,Y軸からなる該面対称仮想鏡面を境に、光源面が発する光束を、概略V字形に分岐状拡散可能なZ軸方向に長い面対称曲面形とした凹面形入射双面を設け、該凹面形入射双面Z方向双方端夫々に固定脚を有し、Y軸無限大方向となる該凹面形入射双面とはレンズ肉厚分を挟む反対がわ面に、当該面対称仮想鏡面を境に、光源面が発する光束を、概略V字形に分岐状拡散、且つ該V字形の双方夫々に拡散可能なZ軸方向に長く、光源面を覆うよう両固定脚間に連続する面対称曲面形とした中央凸面形出射双面を設け、該凹面形入射双面外周縁から該中央凸面形出射双面外周縁までのX軸に交叉する周壁面には、光源面からY軸無限大方向に遠ざかるに従い、X軸正負無限大方向に漸次延伸する面対称曲面形とした周壁肉厚内凹面形反射双面を設け、1つの光源面から発する光束を、当該面対称仮想鏡面を境に、Z軸方向に概略V字形をなすよう二叉に拡散、且つ、X軸方向に概略V字形に核酸した双方夫々を面対称仮想鏡面がわに向け収束するよう光線誘導し、より広範囲を均質に照明可能としてなるものとした灯具装置に利用する配光制御レンズ。
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