JP2018014264A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】灯体の大形化を抑制しかつ光束を確保しながら、照明エリアへの照明率を高くできる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置10は、灯体11、複数の光源20、および光制御部37を備える。灯体11は、照射開口60を有する。光源20は、発光面27を有し、照射開口60に対向して灯体11内に配設される。光制御部37は、それぞれ筒状で開口径が異なる少なくとも２種類の反射体41を有し、これら反射体41が光源20の発光面27の前方にそれぞれ配設される。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、複数の光源および複数の反射体を用いた照明装置に関する。

従来、例えば競技場やスポーツ施設などに使用される照明装置は、照明エリアに対して遠方に設置され、遠方から照明エリアに光を照射するため、高出力で、配光角が狭い投光器が用いられている。

このような照明装置でも、発光素子を用いた光源が採用されている。この照明装置では、本体内に、所望の光束を確保するために複数の光源を配設するとともに、これら光源から照射する光の配光角をそれぞれ制御するために複数の反射体を配設している。

光源の発光効率は、光源の発光面の大きさが大きいほどよいことが知られている。しかし、光源の発光面の大きさを大きくすると、反射体の開口径も大きくなるため、複数の反射体を配設する灯体が大形化してしまう。灯体の大形化を抑制するために、灯体内に配設する光源および反射体の数を少なくすると、所望の光束が確保できなくなる。

また、配光角を狭めるために、反射体にレンズを組み合わせたり、レンズのみを用いる照明装置がある。しかし、レンズを用いた場合、照明エリア以外への漏れ光が多くなり、照明エリアへの照明率が低下してしまう。

特開２０１５−１４６２３３号公報

本発明が解決しようとする課題は、灯体の大形化を抑制しかつ光束を確保しながら、照明エリアへの照明率を高くできる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、灯体、複数の光源、および光制御部を備える。灯体は、照射開口を有する。光源は、発光面を有し、照射開口に対向して灯体内に配設される。光制御部は、それぞれ筒状で開口径が異なる少なくとも２種類の反射体を有し、これら反射体が光源の発光面の前方にそれぞれ配設される。

本発明によれば、灯体の大形化を抑制しかつ光束を確保しながら、照明エリアへの照明率を高くすることが期待できる。

一実施形態を示す照明装置の正面図である。 同上照明装置の斜視図である。 同上照明装置の断面図である。 同上照明装置の光源の斜視図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。

図１ないし図３に、照明装置10として投光器を示す。この照明装置10は、灯体11、この灯体11を支持する支持体12、および灯体11（光源）に電源を供給するための図示しない電源ユニットを備えている。

そして、灯体11は、本体15、この本体15の後側に配設される光源ユニット16、本体15の前側に配設される光制御ユニット17を備えている。

本体15は、例えば金属材料によって、前後に開口する環状に形成されている。本体15の下部には、電源ユニットからの給電ケーブルが配線される配線ボックス部18が設けられている。

また、光源ユニット16は、複数の光源20、およびこれら光源20を配設する放熱体21を備えている。

図４に示すように、光源20は、ＣＯＢ（Chip On Board）モジュールによって構成されている。光源（ＣＯＢモジュール）20は、基板23、この基板23に実装された複数の発光素子（ＬＥＤ）24、およびこれら発光素子24を封止する蛍光体が含有された封止樹脂25を備えている。基板23上には発光素子24の実装領域の周囲に円環状の枠状部26が設けられ、この枠状部26の内側に封止樹脂25が充填されている。そして、封止樹脂25の表面が光を発光する発光部の発光面27であり、この発光面27は円形で所定の直径D1に形成されている。

図３に示すように、光源20は、光源ホルダ28によって放熱体21の前面に取り付けられている。光源ホルダ28は、基板23を前後から挟持する前側ホルダ29と後側ホルダ30を備え、これら前側ホルダ29と後側ホルダ30とが取付金具31によって挟持状態に保持されて放熱体21の前面に取り付けられている。前側ホルダ29には、発光面27に対向するとともに前方へ向けて拡開する円形の発光開口32が形成されている。光源ホルダ28は、基板23に電気的に接続されるとともに配線ボックス部18との間に配線される給電線を電気的に接続する端子構造が設けられている。

本実施形態では、６つの光源20が用いられ、５つの光源20が放熱体21の前面の周辺域（灯体11の照射開口60内の周辺域）に周方向に沿って等間隔に配設され、１つの光源20が放熱体21の前面の中央域（灯体11の照射開口60内の中央域）に配設されている。そして、これら光源20は、同じものが用いられ、つまり、発光面27の大きさ（直径D1）が同じものが用いられている。そして、光源20であるＣＯＢモジュールにおいては、発光面27の直径D1が大きいほど発光効率が高い特性を有するため、発光面27の直径D1が大きいものを用いることが好ましい。

放熱体21は、例えば金属材料で形成されている。放熱体21は、平板状のベース34、およびこのベース34の背面から突出された複数の放熱フィン35を備えている。ベース34の前面に複数の光源20が取り付けられている。放熱フィン35は上下方向に沿って配設されており、放熱フィン35間に上下方向に空気が流通する間隙が設けられている。そして、ベース34が本体15の後側にパッキングを介して嵌合され、ボルト止めによって放熱体21が本体15に固定されている。

また、光制御ユニット17は、光制御部37、この光制御部37を収容するケース38、およびこのケース38の前面を覆う透光カバー39を備えている。

光制御部37は、光源20の１つずつに対応して配光制御に用いられる複数の反射体41、およびこれら反射体41を一体に保持する反射体ホルダ42を備えている。

反射体41は、例えば金属材料で形成されている。反射体41は、前後に開口する円筒状で、後側から前側に向かって拡開する放物面形状に形成されている。反射体41の後端側には光源20の発光面27に対向して光が入射する入射開口43が形成され、反射体41の前端側には光を出射する出射開口44が形成されている。

反射体41の内面には、後側から前側に向かって拡開する放物面によって構成される反射面45が形成されている。この反射面45には、高屈折率膜（TiO₂）と低屈折率膜（SiO₂）とが積層された増反射膜46が形成されている。増反射膜46は、可視光の９０％以上（好ましくは９４％以上）を反射する高い反射効率を有している。

反射体41は、入射開口43を有する後側の入射側反射体47と出射開口44を有する前側の出射側反射体48とに分割され、これらを一体的に組み合わせて構成されている。入射側反射体47の前端には出射側反射体48の後端を嵌合する嵌合部49が形成されている。入射側反射体47の前端（嵌合部49）と出射側反射体48の後端との嵌合部分には複数の連結孔がそれぞれ形成されている。これら連結孔に出射側反射体48の内側から装着される複数の連結部材50によって、入射側反射体47と出射側反射体48とが連結されている。入射側反射体47の前端外周部に、反射体ホルダ42に取り付けられるフランジ部51が設けられている。入射側反射体47と出射側反射体48とを組み合わせた状態では、入射側反射体47の反射面45と出射側反射体48の反射面45とが連続した放物面に構成されている。なお、反射体41は、入射側反射体47と出射側反射体48とに分割せずに一体に形成されていてもよい。

反射体41には、前後方向の寸法は同じであるが、開口径が異なる少なくとも２種類の反射体41が用いられている。本実施形態では、開口径が大きい反射体（以下、大開口径反射体という）41aと、開口径が小さい反射体（以下、小開口径反射体という）41bとの２種類が用いられている。この開口径とは出射開口44の出射開口径をいう。

大開口径反射体41aの入射開口43の入射開口径をD2a、出射開口44の出射開口径をD3aとすると、入射開口径D2aは発光面27の直径D1よりも大きく、出射開口径D3aは入射開口径D2aよりも大きい関係にある。そして、大開口径反射体41aは、例えば、出射開口径D3aが１６４ｍｍ、１／１０ビーム角が２９．４°、３０°効率が７９．１である。

小開口径反射体41bの入射開口43の入射開口径をD2b、出射開口44の出射開口径をD3bとすると、入射開口径D2bは発光面27の直径D1よりも大きく、出射開口径D3bは入射開口径D2aよりも大きい関係にある。そして、小開口径反射体41bは、例えば、出射開口径D3bが１４０ｍｍ、１／１０ビーム角が３２．７°、３０°効率が８３．９である。

大開口径反射体41aの入射開口径D2aは小開口径反射体41bの入射開口径D2bよりも大きく、大開口径反射体41aの出射開口径D3aは小開口径反射体41bの出射開口径D3bよりも大きくなっている。すなわち、大開口径反射体41aは、小開口径反射体41bよりも全体的に径（開口径）が大きくなっている。

反射体ホルダ42は、ケース38に取り付けられる円板状の取付板53、複数の反射体41を支持する円板状の支持板54、および取付板53に支持板54を連結する図示しない複数のロッドを備えている。取付板53および支持板54には、反射体41の後側が挿通される複数の挿通孔55，56がそれぞれ形成されている。支持板54には、挿通孔56に挿通された反射体41のフランジ部51が取り付けられる。

そして、各反射体41は各光源20の前方にそれぞれ配設される。本実施形態では、放熱体21の前面の周辺域（灯体11の照射開口60内の周辺域）に配設される５つの光源20の前方に５つの大開口径反射体41aがそれぞれ配設され、放熱体21の前面の中央域（灯体11の照射開口60内の中央域）に配設される１つの光源20の前方に１つの小開口径反射体41bが配設される。

光制御ユニット17のケース38は、例えば金属材料で、前後に開口するとともに後側から前側に向かって拡開する円筒状に形成されている。ケース38の後端には、本体15の前面に対して取付板53とともにボルト止めされる取付部59が形成されている。ケース38の内側に、円形の照射開口60が形成されている。そして、ケース38の内周面の半径は、小開口径反射体41bの外周面の半径と大開口径反射体41aの外周面の直径とを足した寸法に略相当する。

光制御ユニット17の透光カバー39は、例えば透明なガラスで、円板状に形成されている。そして、透光カバー39の周辺部がシール材62を介してケース38の前端に配置され、ケース38の前端をかしめることにより、透光カバー39がケース38の前端に固定されている。

また、支持体12は、灯体11を回動可能に支持し、例えば構造物などの被設置部に灯体11を設置する。支持体12は、設置部64、およびこの設置部64の両側から折曲された一対のアーム部65を備えている。設置部64は、造営物などにボルトなどによって固定される。アーム部65の先端は本体15の両側から突設されている軸部材に回動可能に連結されており、軸部材を中心として本体15を含む灯体11を回動可能に支持する。アーム部65には、アーム部65に対して灯体11を締め付け固定するためのハンドル66が配設されている。そして、ハンドル66を緩めることにより、灯体11がアーム部65に対して回動可能となり、灯体11からの光照射方向を調整することができる。

そして、このように構成された照明装置10において、電源ユニットから各光源20に電源が供給されると、各光源20が発光し、各光源20の発光面27から出射する光が反射体41の内側に入射し、各反射体41によって配光が制御された光が透光カバー39を透過して所定の照明エリアに照射される。

また、光源20に用いられるＣＯＢモジュールにおいては、発光面27の直径D1が大きいほど発光効率が高い特性を有するため、照明装置10の器具効率を高めるには、発光面27の直径D1が大きいものを用いることが好ましい。しかし、発光面27の直径D1が大きくなると、配光角が広くなりやすい。

配光角を狭くするためにレンズを用いた投光器などもあるが、レンズの表面が光ることで、照明対象とする照明エリア以外への漏れ光が多くなり、照明エリアへの照明率（光源20の全光束のうち照明エリアに到達する光束の割合）が低下してしまう。

漏れ光が少なく、照明エリアへの照明率を高めるには、レンズを用いず、反射体41のみを用いることが好ましいが、配光角を狭くするには開口径が大きい反射体41を用いる必要がある。

本実施形態の照明装置10では、発光面27の直径D1が大きい光源20と開口径が大きい大開口径反射体41aとを組み合わせて用いることにより、配光角を狭くすることができるうえに、器具効率（光源20の全光束のうち器具外に放射される光束の割合）が高く、照明エリアへの照明率を高くすることができる。

仮に、灯体11内に配置される全ての反射体41について大開口径反射体41aを用いた場合、つまり、灯体11内の中央域に配置される反射体41にも大開口径反射体41aを用いた場合、灯体11の外径を大きくする必要があり、照明装置10が大形化してしまう。また、灯体11の外径が大きくなるのを抑制するために、灯体11内の中央域には光源20および反射体41を配置しない場合、照明装置10に必要な光束を確保することができない場合がある。

本実施形態の照明装置10では、灯体11内の中央域に光源20および小開口径反射体41bを配置することにより、灯体11の外径が大きくなるのを抑制しながら、照明装置10に必要な光束を確保することができる。

そして、本実施形態の照明装置10によれば、開口径が異なる２種類の反射体41を用いることにより、つまり大開口径反射体41aと小開口径反射体41bを用いることにより、灯体11の大形化を抑制しかつ光束を確保しながら、照明エリアへの照明率を高くすることができる。

また、灯体11内の複数の光源20には、発光面27の大きさが同じもの、つまり同一の光源20を用いることにより、光源20の共通化を図り、照明装置10の製造性を向上することができる。

なお、小開口径反射体41bと組み合わされる光源20には、発光面27の小さいものを用いてもよい。この場合、小開口径反射体41bでも配光角を狭くすることができる。

また、灯体11内の大開口径反射体41aの数が小開口径反射体41bの数よりも多いことにより、照明装置10全体として配光角を狭くし、器具効率を高くすることができる。

また、灯体11の照射開口60内の周辺域に複数の大開口径反射体41aを配設し、中央域に小開口径反射体41bを配設することにより、限られた大きさの灯体11内に、複数の大開口径反射体41aおよび小開口径反射体41bを効率よく有効に配置することができる。つまり、灯体11の照射開口60内の周辺域に配設される複数の大開口径反射体41aの間にできるデットスペースを有効利用して、小開口径反射体41bを配設することができる。

そして、複数の大開口径反射体41aおよび小開口径反射体41bを収容するケース38の内周面の半径は、小開口径反射体41bの外周面の半径と大開口径反射体41aの外周面の直径とを足した寸法に略相当しており、灯体11内に複数の大開口径反射体41aおよび小開口径反射体41bを効率よく有効に配置することができる。

しかも、灯体11の照射開口60内の周辺域に複数の大開口径反射体41aを配設し、中央域に小開口径反射体41bを配設することにより、小開口径反射体41bによる配光角が大開口径反射体41aによる配光角よりも広くても、照明装置10全体の配光への影響を少なくできる。

また、反射体41の反射面45には、高屈折膜と低屈折膜とが積層された反射効率の高い増反射膜46が形成されているため、照明装置10の器具効率が高くなるとともに、配光の広がりが少なく、配光角を狭くすることができる。

また、反射体41は、金属材料で形成されているため、光源20の光エネルギーが大きくても、劣化を防止することができる。

なお、灯体11内の周辺域に５つの大開口径反射体41aを配設し、中央域に１つの小開口径反射体41bを配設することが、灯体11内を効率よく有効に利用して大開口径反射体41aを配設することができるが、照明装置10の出力の種類に応じて、例えば、周辺域に６つ以上あるいは４つ以下の大開口径反射体41aを配設してもよい。

また、灯体11内の周辺域にも小開口径反射体41bを配設してもよい。また、灯体11内の周辺域に複数の小開口径反射体41bを配設し、中央域に大開口径反射体41aを配設してもよい。

また、異なる開口径の反射体41の種類は３種類以上でもよい。複数種類の反射体41を組み合わせることにより、灯体11内に効率よく配置することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 照明装置
11 灯体
20 光源
27 発光面
37 光制御部
41 反射体
46 増反射膜
60 照射開口

Claims (5)

1. 照射開口を有する灯体と；
   発光面を有し、前記照射開口に対向して前記灯体内に配設される複数の光源と；
   それぞれ筒状で開口径が異なる少なくとも２種類の反射体を有し、これら反射体が前記光源の前記発光面の前方にそれぞれ配設される光制御部と；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 複数の前記光源の前記発光面は同じ大きさである
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記開口径の大きい前記反射体の数が前記開口径の小さい前記反射体の数よりも多い
   ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
4. 前記灯体の前記照射開口内の周辺域に前記開口径の大きい前記反射体が配設され、前記灯体の前記照射開口内の中央域に前記開口径の小さい前記反射体が配設されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の照明装置。
5. 前記反射体には、高屈折膜と低屈折膜とが積層された増反射膜が形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の照明装置。

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