JP2019029053A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一定以上の照度を確保できる照射領域の幅を増大することができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０は、一列に配列された複数のＬＥＤ１７と、ＬＥＤ１７の光軸を含む対称面Ｓｐに対して面対称の面形状のレンズ部１９とを備える。レンズ部１９の光出射側面６１は、幅方向に内側から第１面部６４ａ、第２面部６４ｂ及び第３面部６４ｃを有する。第１面部６４ａは、入射光を全反射して第３面部６４ｃに向かわせる凸面形状を有する。第２面部６４ｂは、入射光を屈折させて出射する凸面形状を有する。第３面部６４ｃは、第１面部６４ａから全反射して来る光の入射角が臨界角より大きくなるように形成された面形状を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、一列に配列された複数のＬＥＤ（light emitting diode）光源を備える照明装置に関する。

特許文献１は、柵の横梁に取り付けられて、下方に向けて光を照射する長尺状の照明装置を開示する。

特許文献２は、ＬＥＤからの入射光の向きを変更して出射するレンズを開示する。該レンズは、ＬＥＤの光軸を軸線とする回転体の形状を有し、ＬＥＤからの各入射光を、光軸に対してほぼ直角方向に揃えて出射する面形状を有する。

特許文献３は、ＬＥＤからの出射光の輝度分布が、出射方向がＬＥＤの光軸に対して外向きになるに連れて、急低下することに鑑み、これを是正する封止部材（レンズ）を開示する。

特開２００５−６８８５１号公報 実開平６−１１３６５号公報 特開２０１１−７１１３６号公報

公園の柵等に、ＬＥＤ光源が一列に配列された長尺状の照明装置を水平方向に取り付け、照明装置の真下を含む下方の所定領域を所定の照度で柵に沿って照射する考えがある。また、特に設置場所によっては、柵から離れた場所まで照射したい、つまり、上記所定幅をできる限り広く構成したい場合がある。一方、一般的なＬＥＤ光源自体の配光分布はランバーシアン配光分布となる。つまり、ＬＥＤ光源からの出射光の光度は、光軸上が最も高く、出射角度（光軸に対する出射方向の傾斜角。光軸上を０°とする。）が大きくなるにつれて低下する。

したがって、何の手立てもすることなく、ＬＥＤ光源が一列に配列された長尺状の照明装置では、真下の照射領域は、照明装置の真下が非常に明るく、真下から少し離れると、急激に低下してしまう照度分布になる。

特許文献１は、長尺状の照明装置を柵等に取り付けて、該照明装置により下方を照射することを開示するのみである。

特許文献２の照明装置は、各入射光を、光軸に対してほぼ直角方向に揃えるだけであり、光軸方向の照射領域の照度分布を改善することはない。

特許文献３の照明装置は、光軸からの出射角度が大きくなるに従い輝度が低下することを改善はするが、この照明装置を柵に用いても、光軸に対して最も外向きに出射される光は、強度が低く、照射面との距離が大きいことから路面照度は極めて低いものとなる。したがって、所定照度の照射領域の幅を増大することはない。

本発明の目的は、幅方向に照射領域の照度の急激な変化を抑制しつつ、所定の照度を確保した照射領域の幅を増大することができる照明装置を提供することである。

本発明の照明装置は、
光軸を同一方向に揃えて一列に配列された複数のＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の側及びその反対側にそれぞれ向けた光入射側の面及び光出射側の面を有し、前記複数のＬＥＤ光源の複数の光軸を含む平面を対称面とする面対称の形状に形成され、前記複数のＬＥＤ光源の列に沿って延在するレンズと、を備え、
前記対称面に対して直角方向を幅方向として、幅方向の各位置において前記対称面側が内側、及び前記対称面とは反対側が外側とされ、
前記レンズの光出射側の面は、内側から外側に順番に第１面部、第２面部及び第３面部を有し、
前記第１面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を前記第３面部に向かって全反射する面形状を有し、
前記第２面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を屈折させて出射する凸面形状を有し、
前記第３面部は、前記第１面部で全反射した光の入射角が臨界角より大きくなるように形成された面形状を有することを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤ光源の光軸近傍から出射した強度の高い光を第１面部で全反射して第３面部より出射して、照射領域内の幅方向の外側を照射する。また、第１面部に入射した光の次に強度の高い光を、第２面部から出射して、照射領域内において第３面部から出射した光より幅方向内側に出射する。この結果、所定以上の照度を確保した照射領域の幅を増大することができ、幅方向に照射領域の遠方位置まで十分な照度を得ることができる。

本発明では、ＬＥＤ光源の出射光を、光軸からの出射角度が大きくなるほど、照射領域内の幅方向内側へ照射することになる。つまり、本発明では、照射領域において、幅方向外側から内側に順番にＬＥＤ光源からの出射光について出射強度の高い出射角度の光から出射強度の低い出射角度の光を並べるように照射するので、照射領域内の幅方向の照度分布が急激に変化することを抑制することができる。

本発明の照明装置において、前記第２面部の凸面形状は、前記第２面部に入射した光における前記第１面部側の光線と前記第３面部側の光線が前記第２面部から出射後に交差するよう形成されていることが好ましい。

この構成によれば、第２面部に入射した光において、比較的強度の高い第１面部側の光線を照射領域内の幅方向外側へ照射し、比較的強度の低い第３面部側の光線を照射領域内の幅方向内側へ照射することができる。そのため、照射領域内において、大きな照度変化のない照度分布を容易に形成することができる。

本発明の照明装置において、前記光出射側の面は、前記第１面部より内側に中心面部を有し、前記中心面部は、前記光入射側の面から入射した光が前記第１面部の間を通過する向きで出射する面形状を有していることが好ましい。

この構成によれば、照射領域において幅方向中心範囲は、レンズの中心面部からの出射光により照射される。また、レンズの中心面部からの出射光は、ＬＥＤ光源の最大強度の部位から出射される光である。こうして、第１面部、第２面部及び第３面部により照射が手薄になった幅方向中心範囲の照度を確保又は増大することができる。

本発明の照明装置において、
前記第１面部で全反射して前記第３面部から出射した光が照射する第１の照射範囲は、前記第２面部から出射した光が照射する第２の照射範囲より前記対称面に対して遠方であり、
前記第１の照射範囲と前記第２の照射範囲は接する又は重なることが好ましい。

この構成によれば、照射領域内において、光源からの出射強度の高い光ほど遠方に照射するとともに、照射領域内を連続的に照射することができ、大きな照度変化のない照度分布を容易に設計することができる。

本発明の照明装置において、各ＬＥＤ光源は、その出射光の発光スペクトルが複数の発光ピーク波長を有し、前記第３面部には、光散乱用の凹凸が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、第３面部からの出射光が波長の相違により色別に分離することを防止することができる。

照明装置を装備する柵に関し、図１Ａは柵を側方から見た図、図１Ｂは図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線断面図、図１Ｃは図１Ａの１Ｃ−１Ｃ線断面図である。 照明装置に関し、図２Ａは照明装置の斜視図、図２Ｂは照明装置の側面図。 基板に関し、図３Ａは基板の表面の側を示す図、図３Ｂは基板の裏面の側を示す図、図３Ｃは基板の裏面の側からの斜視図。 ＬＥＤに関し、図４ＡはＬＥＤの厚み方向の断面図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ矢視図。 照明装置の組み立て工程の説明図。 照明装置を長手方向に基板ホルダの位置で切断した断面図。 照明装置の光線光路図。 別の光線光路図。 レンズ部の最高強度の出射部位が異なる種々の配光パターン図。 照度が幅方向に均一になる照射領域を生成するときの配光パターン図。 照度が幅方向に内側から外側に徐々に上昇する照射領域を生成するときの配光パターン図。 照度が幅方向に内側から外側に徐々に下降する照射領域を生成するときの配光パターン図。 レンズ部の第２面部の種々の面形状を示す図。

（設置例）
図１は照明装置を装備する柵１に関し、図１Ａは柵１を側方から見た図、図１Ｂは図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線断面図、図１Ｃは図１Ａの１Ｃ−１Ｃ線断面の模式図である。なお、図１Ｂにおいて、柵１の笠木部３の内部は図示を省略している。

説明の便宜上、三軸直交座標を定義する。Ｚ軸は柵１の延在方向に一致する。Ｙ軸は柵１の高さ方向に一致する。Ｘ軸は、柵１の高さ方向及び延在方向に対して直角方向の幅方向に一致する。

図１Ａ及び図１Ｂにおいて、柵１は、公園や浜辺等において、所定の長さにわたり設置される。柵１は、地面４に水平方向に等間隔で固定されて、鉛直方向に起立する複数の支柱２と、支柱２間に渡されて水平に延在する笠木部３とを備えている。地面４から笠木部３の最高点までの高さは例えば約６０ｃｍであり、支柱２間の間隔は例えば約２ｍである。

笠木部３の下方は開放されている。照明装置１０は、長尺状（竿状）であり、光出射側を地面４に向けて、笠木部３内に取り付けられる。照明装置１０は、笠木部３の最下端から下方へ突出することのないように配置されている。そのため、側面市において、照明装置１０は視認されることがない。照明装置１０は、柵１の延在方向に隣り同士間で、電力伝送用の電線（図示せず）で接続され、所定の支柱２内の給電線１１から電力を供給される。給電線１１は、下端において地中内の電力ケーブル（図示せず）に接続されている。

図１Ｂにおいて、Ｓｐは、柵１の幅方向の中心を通る対称面である。つまり、柵１及び照明装置１０は、対称面Ｓｐに対して面対称に構成されている。柵１の笠木部３内の照明装置１０は、笠木部３の下方から照射光Ｌを地面４に向けて出射する。これにより、地面４には、所定値以上の照度の照射領域１３が、対称面Ｓｐを中心に水平方向（幅方向でもある。）の所定幅で生成される。照射領域１３は、柵１に沿って延在している。

図１Ｃにおいて、照明装置１０は、図示を省略したブラケットを介して笠木部３の内面に取り付けられる。ブラケットは、笠木部３の長手方向（Ｚ軸方向）に、所定長さの等間隔で配設されている。

照明装置１０は、パイプ状ケース１５と、パイプ状ケース１５内に一列に配設されている複数の基板１６とを有している。各基板１６は、その長辺及び短辺がそれぞれ照明装置１０の長手方向及び幅方向に沿っている矩形に形成されている、各基板１６の下面には、複数のＬＥＤ１７が一列でかつ等間隔で取り付けられている。パイプ状ケース１５は、基板１６を収容する中空空間を内面側に画成するパイプ部１８と、パイプ部１８において基板１６上のＬＥＤ１７に対峙する壁部に一体に形成されたレンズ部（本発明の「レンズ」に対応する。）１９とを有している。パイプ部１８は、断面が略矩形の筒状に構成されている。

（構成）
図２は照明装置１０に関し、図２Ａは照明装置１０の斜視図、図２Ｂは照明装置１０の側面図である。図２Ａにおいて、パイプ状ケース１５の一端は、パイプ状ケース１５の内部のシール用のグロメット２２を外した状態で示しており、パイプ状ケース１５の開放端２３が露出している。

パイプ状ケース１５の寸法の一例を述べる。パイプ状ケース１５の全長（Ｚ軸方向の寸法）は約２ｍである。パイプ状ケース１５の幅（Ｘ軸方向の寸法）は約３ｃｍである。パイプ状ケース１５の厚み（Ｙ軸方向の寸法）は約１．５ｃｍである。パイプ状ケースは、例えばポリカーボネートからなり、押し出し成形により形成される。

図３は基板１６に関し、図３Ａは基板１６の表面２６の側を示す図、図３Ｂは基板１６の裏面２７の側を示す図、図３Ｃは基板１６の裏面２７の側からの斜視図である。基板１６は矩形であり、長辺及び短辺の方向は、それぞれＺ軸及びＸ軸に平行にしてパイプ状ケース１５内に配設される。基板１６の長辺の寸法は約３０ｃｍである。したがって、この例では、パイプ状ケース１５内には、合計６つの基板１６が一列の配列で収容される。

図３Ａにおいて、基板１６の表面２６には、ＬＥＤ１７ａとＬＥＤ１７ｂとの対が、Ｚ軸方向に等間隔に取り付けられる。この例では、ＬＥＤ１７ａとＬＥＤ１７ｂは色味の異なるいわゆる白色ＬＥＤからなり、ＬＥＤ１７ａは昼光色、ＬＥＤ１７ｂは電球色の照射光Ｌを出射し、季節によって出射光の色を使い分けることができる。以降、特にＬＥＤ１７ａとＬＥＤ１７ｂとを区別しないときは、「ＬＥＤ１７」と総称する（図中の符号も含む。）。

図３Ｂにおいて、基板１６の裏面２７の両端部には、３線及び２線用のコネクタ受け３０が半田付け等により固定されている。切欠き３２は、基板１６の両端部の各側縁に形成される。Ｚ軸方向に、切欠き３２はコネクタ受け３０より内側になっている。

図４はＬＥＤ１７に関し、図４ＡはＬＥＤ１７の厚み方向の断面図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ矢視図である。図４において、ＬＥＤ１７は、基板１６に下向きに取り付けられた状態で示されている。ＬＥＤ１７は、保持部３５、光源本体３６及び蛍光体３７を備える。保持部３５は光軸ＡＳｘの方向に所定深さの凹所３８を有し、蛍光体３７は凹所３８に充填される。光源本体３６は、凹所３８の底部の中心に配置されている。蛍光体３７の露出面は、ＬＥＤ１７の光出射面３９を形成する。光源本体３６からの出射光は、光軸Ａｘの方向で凹所３８の開口側に向けて出射され、蛍光体３７を経て光出射面３９から出射される。

例えば、光源本体３６は、青色発光ＬＥＤチップ、蛍光体３７は、黄色発光蛍光体粒子を分散した樹脂から構成することができる。この場合、光源本体３６からの出射光自体は青色であるが、該出射光は、蛍光体３７を通過中、一部が黄色の光に波長変換される。光出射面３９から出射光は、青色と黄色とが混合した白色（色味により、昼光色又は電球色）になる。つまり、光源本体３６の出射光の発光スペクトルは、青色発光を黄色発光の２つの発光ピーク波長を有する。

図５は、照明装置１０の組み立て工程の説明図である。各基板１６は、パイプ状ケース１５の開放端２３からパイプ状ケース１５内に挿入されるのに先立ち、コネクタ４３及び基板ホルダ４９が基板１６に組付けられる。

コネクタ４３は、両端部のコネクタ部分４４と、コネクタ部分４４間に配線される複数の電線４５とを有し、配列方向に隣り合う基板１６を電気的に接続している。コネクタ部分４４は、長手方向（Ｚ軸方向）に隣り合う基板１６の裏面２７のコネクタ受け３０に押込まれる。

基板ホルダ４９は、Ｚ軸視で門形になっている。基板ホルダ４９は、横断部５１と、横断部５１の両端の両側から垂下する脚部５２とを備える。突条５３は、横断部５１の外面に２つ、各脚部５２の外面に１つ、それぞれ形成されている。各脚部５２の内面には、溝５４と、溝５４より先端側のスペーサ５５とが形成されている。基板ホルダ４９は、各脚部５２の溝５４が基板１６の切欠き３２に嵌まるように、基板１６に取り付けられる。

こうして、長手方向に隣り合う基板１６は、コネクタ４３により相互に電気接続されるとともに、基板ホルダ４９を切欠き３２に係止される。その後、基板１６は、パイプ状ケース１５のパイプ部１８内に開放端２３から押込まれる。このような処理が基板１６ごとに行われ、全部の基板１６がパイプ状ケース１５のパイプ部１８内に収容されると、最後に開放端２３にグロメット２２が装着されて、照明装置１０が完成する。

図６は、照明装置１０を基板ホルダ４９の位置で切断した断面図である。図６において、対称面Ｓｐは、照明装置１０の横断面について直角な対称面（Ｘ軸方向を左右方向と定義したときの左右対称面）である。対称面Ｓｐは、照明装置１０を構成する部品としてのパイプ状ケース１５、基板１６及びＬＥＤ１７の対称面でもあるとともに、パイプ状ケース１５の部分としてのパイプ部１８及びレンズ部１９の対称面でもある。

全部のＬＥＤ１７は、基板１６の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に配設されているとともに、照明装置１０の長手方向（Ｚ軸方向）に一列に並んでいる。したがって、対称面Ｓｐは、これら複数のＬＥＤ１７の光軸Ａｘ（図４）を含む平面となる。すなわち、複数のＬＥＤ１７は、角光軸Ａｘを同一方向に揃えて一列に配列されている。

基板ホルダ４９は、横断部５１及び脚部５２の外面側の各突条５３においてパイプ状ケース１５のパイプ部１８の内面に接触している。スペーサ５５は、Ｙ軸方向に基板１６の表面２６とパイプ部１８のレンズ部１９側の内面（レンズ部１９の光入射側の面でもある。）との間に挟まれて、Ｙ軸方向のＬＥＤ１７とレンズ部１９の光入射側面６０との間の間隔を規定する。

パイプ状ケース１５において、パイプ部１８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向をそれぞれ長辺及び短辺とする矩形の環状断面に形成されている。レンズ部１９は、光入射側及び光出射側をそれそれぞれ複数のＬＥＤ１７の側及びその反対側に向けて光入射側の面（以下、「光入射側面６０」という。）及び光出射側の面（以下、「光出射側面６１」という。）を有している。光入射側面６０は、パイプ部１８の内面側に露出してＬＥＤ１７に対峙しており、対称面Ｓｐに対して直角の平面に形成されている。光出射側面６１は、パイプ状ケース１５の下面側の外面を形成している。

レンズ部１９の幅方向（Ｘ軸方向）に対称面Ｓｐの側を「内側」、該内側とは反対側を「外側」と呼ぶことにする。光出射側面６１は、対称面Ｓｐで二等分割される各半部において内側から外側に順番に第１面部６４ａ、第２面部６４ｂ及び第３面部６４ｃを有している。レンズ部１９の横断面を照明装置１０の長手方向（Ｚ軸方向）で視たとき、第１面部６４ａの対はほぼ逆Ｖ字形であり、各第２面部６４ｂは、外面側に張り出し凸面形状であり、第３面部６４ｃの対は、先端部を所定量削除した略Ｖ字形の面である。

第３面部６４ｃの対は、つまり、光入射側面６０から離れるに従い、対称面Ｓｐとの距離が小さくなるように傾斜している。第３面部６４ｃは、第１面部６４ａで全反射した光の全てが入射する面として形成されている。第３面部６４ｃは、所望の放射光の角度に応じて平面又は曲面で構成することができる。遠方を効率的に照射する観点では、第１面部６４ａで全反射した光が垂直に入射する平面で構成することが好ましく、後述する他の目的により第１面部で全反射した光を第３面部でさらに方向を変える場合には曲面として構成することもできる。

（光線光路）
図７は照明装置１０の光線光路図である。ＬＥＤ１７から各向きに出射した光は、光入射側面６０からレンズ部１９内に進入し、第１面部６４ａ及び第２面部６４ｂに向かってレンズ部１９内を進む。ＬＥＤ１７の出射光は、照明装置１０から出射した後は、照射光Ｌ（図１等）として照射領域１３を照射する。

図７の光線光路図では、ＬＥＤ１７から幅方向に最も外向きに出射する光は、第２面部６４ｂの幅方向の最も外側の位置に入射する光となっており、それより外向きにＬＥＤ１７から出射する光は、図示しておらず省略している。ＬＥＤ１７は、周知のランバーシアン配光を有し、ＬＥＤ１７の強度は、光軸方向が最大で、外向き（光軸から離れる向き）になるに連れて、急激に低下する。図７に光路が記載されていない光線は、照射光として弱く、照射領域１３における照度への影響が少ない。したがって、ＬＥＤ１７から直接第３面部６４ｃへ入射する光も存在するが、照射領域１３における照度への影響が少ないため図示を省略している。

また、図７の光線光路図は、ＬＥＤ１７の光出射面３９における１点からの照射光を例示するものである。

図７の光線光路図において、第３面部６４ｃから出射する光は、笠木部３の下端（図１Ｃ）より下を通過するように、笠木部３と照明装置１０との位置関係が設定されている。

第１面部６４ａは、光入射側面６０から入射した光を全反射して第３面部６４ｃに向かわせる外面側（この場合、対称面Ｓｐ側）に凸の凸面形状を有している。第２面部６４ｂは、光入射側面６０から入射した光を屈折させて出射する外面側に凸の凸面形状を有している。

第３面部６４ｃは、第１面部６４ａで全反射した光の全てが入射するように形成し、第１面部６４ａで全反射した光を第３面部６４ｃより出射させる。第３面部６４ｃは、第１面部６４ａで全反射して来る光の入射角が臨界角より大きくなるように形成された面形状を有している。第３面部６４ｃは、平面、外面側に凸の凸面形状、外面側に凹の凹面形状、さらに部分的に凹又は凸部を有する形状とすることができる。

前述したように、照明装置１０の幅方向の各位置において、対称面Ｓｐの側を「内側」、対称面Ｓｐとは反対側を「外側」と定義した。さらに、ここで、説明の便宜上、ＬＥＤ１７の光軸Ａｘ（図４）の方向にＬＥＤ１７と照射領域１３との間の各位置において、ＬＥＤ１７の側を「上側」、照射領域１３の側を「下側」と定義する。

光入射側面６０からレンズ部１９内に入射して第１面部６４ａに向かう光は、光入射側面６０からレンズ部１９内に入射して第２面部６４ｂに向かう光より、ＬＥＤ１７において内側から出射された光となっている。

光入射側面６０からレンズ部１９内に入射して第１面部６４ａに向かう光は、ＬＥＤ１７において内側に出射された光ほど、第１面部６４ａにおいて上側で全反射して、第３面部６４ｃに向かい、第３面部６４ｃにおいて上側に入射する。この上下関係は、第１面部６４ａから第３面部６４ｃの光路において維持される。この結果、第３面部６４ｃでは、ＬＥＤ１７において内側に出射された光ほど、上側から出射して照射領域１３内の外側に向かって、照射領域１３において外側の範囲を照射する。

光入射側面６０からレンズ部１９内に入射して第２面部６４ｂに向かう光は、ＬＥＤ１７から内側方向に出射された光ほど、第２面部６４ｂにおいて内側に入射し、内側から出射する。第２面部６４ｂは、外面側に凸面になっている。したがって、第２面部６４ｂから出射した光は、出射後、準焦点（厳密な焦点ではないものの、焦点と見做せる位置）６８で交差し、内側と外側との関係が入れ替わり、その後、照射領域１３に向かう。この結果、第２面部６４ｂでは、ＬＥＤ１７から内側方向に出射された光ほど、幅方向の外側に向かって出射し、照射領域１３の幅方向の外側範囲を照射する。

なお、第２面部６４ｂからの出射光が照射する照射領域１３の照射範囲（第２の照射範囲）の外側の側縁と、第３面部６４ｃからの出射光が照射する照射領域１３の照射範囲（第１の照射範囲）の内側の側縁とは、両照射範囲の境界線上に位置するように、光出射側面６１の面形状が設定される。あるいは、第２面部６４ｂからの出射光の照射範囲と第３面部６４ｃからの出射光の照射範囲とは、幅方向に少し重複させる。したがって、照射領域１３において、第２面部６４ｂからの出射光の照射範囲と第３面部６４ｃからの出射光の照射範囲が連続的に形成される。

照射光は、ＬＥＤ１７から照射領域１３の照射点までの距離が長いほど、強度が低下する。しかしながら、照明装置１０では、ＬＥＤ１７の光軸に近い部位から出射した光ほど、すなわちＬＥＤ１７の強度の高い部位から出射した光ほど、照射領域１３において幅方向に外側の部位を照射することになる。この結果、所定の照度以上の照度が確保される照射領域１３の幅は増大する。

また、ＬＥＤ１７からの出射光が、照射領域１３において幅方向にＬＥＤ１７からの出射光の強度順に連続して並ぶことは、照射領域１３の照度分布が幅方向に均一化又は急激な変化が抑制されていることを意味する。

第３面部は、第１面部で全反射した光に対し、その反射率が所定値以下になる面形状を有することが好ましい。この構成によれば、第２面部で全反射して第３面部に到達した光が、第３面部においてレンズの内側に反射することが抑制され、第３面部からの出射光を強めることができる。

第３面部６４ｃには、光散乱用の凹凸６６が形成されている。第３面部６４ｃに形成された凹凸６６は、曲線を接線連続でつなげた面で構成される。凹凸６６は、レンズ部１９の長手方向に沿って該長手方向に伸びる凸条及び凹条が交互に形成された波状に構成されている。また、凹凸６６を形成した場合でも、第１面部で全反射した光の入射角が臨界角より大きくなるよう形状及び大きさで設計されており、緩やかな波状に形成されている。

凹凸６６により、第３面部６４ｃに入射した光は、主にＹ軸方向に光散乱する。また、凹凸６６は、第３面部６４ｃに入射した光をＺ軸方向に光散乱しない。凹凸６６による光散乱度合は、第３面部６４ｃからの光出射光が所望の照射範囲となるように形状、大きさ、ピッチが設計される。凹凸６６は、光線の進行方向を大幅に変えるものではない。

図４で説明したように、一般的なＬＥＤ１７は、光源本体３６と蛍光体３７を有し、光源本体３６からの出射光は、蛍光体３７を通過中、波長変換される（例：青色の波長から黄色の波長）。ここで光出射面３９から放出される光は、通過した蛍光体３７の光路長により波長変換される光の量が異なることから波長が異なる。そのため、光出射面３９から放出される光は、光出射面３９内において若干異なる発光色を生じ、光出射面３９内に発光色むらが生じる。第３面部６４ｃから出射された光が照射領域１３に照射されると、この光出射面３９内の色むらがそのまま投影され、照射領域１３に色縞を生じる虞がある。凹凸６６は、第３面部６４ｃからの出射光を適切に散乱させて、混色させることにより照射領域１３における色縞の生成を抑制する。

図８は、別の照明装置１０ｂにおける光線光路図である。構成上の照明装置１０に対する照明装置１０ｂの変更点は、第３面部６４ｃは、凹凸６６が形成されていない平面から構成されていることと、光出射側面６１においてアール（Ｒ）７０（中心面部）が追加されたことである。第３面部６４ｃは、第１面部６４ａで全反射したＬＥＤ１７からの光が、垂直に入射する平面として構成されている。

アール７０は、対称面Ｓｐに対して対称に、第１面部６４ａより内側の範囲全体にわたり形成されている。アール７０は、対称面Ｓｐに対して両側の第１面部６４ａの間に形成され、外面側に凹面として形成されている。

照明装置１０ｂにおいて、アール７０に入射する光は、第１面部６４ａ入射した光よりも、ＬＥＤ１７から内側方向へ出射した光となる。また、アール７０からの出射光は、幅方向の両側の第１面部６４ａの間を通過するように、アール７０の面形状が設定される。アール７０からの出射光は、照射領域１３の幅方向において対称面Ｓｐを中心とする幅方向中央範囲、すなわち照明装置１０の真下を含む中心範囲を照射する。第２面部６４ｂから最も内向きに出射した出射光は、該中心範囲の幅方向端を照射する、あるいは該中心範囲内の外側に一部重なるように、第２面部６４ｂ及びアール７０の面形状、並びにアール７０の幅方向寸法を規定することができる。

第１面部６４ａ、第２面部６４ｂ及び第３面部６４ｃだけだと、照射領域１３において照明装置１０の真下を含む幅方向の中心範囲の照度が不十分になる場合や、該中心範囲の照度をその両側の範囲の照度より高めたい場合がある。光出射側面６１におけるアール７０の形成は、これらに対処するときに、有意義である。

（配光パターン）
図９は照明装置１０の最高強度の出射部位（＝レンズ部１９のの最高輝度強度の出射部位）が異なる種々の配光パターン図である。最高強度の出射方向を種々に変更したときの配光パターン図である。なお、図９及び後述の図１０〜図１２では、ＬＥＤ１７の配列の中心線の周りの角度で配光パターンの出射光の各出射方向の強度（輝度）を示している。該中心線に対して、Ｘ軸の正方向を０°、Ｘ軸の負方向を１８０°、Ｙ軸の負方向を９０°の出射方向としている。対称面Ｓｐに対する出射方向の傾斜角＝０°は、これらの配光パターン図では、９０°に対応する。各出射方向の出射光の強度は、配光パターンの中心点からの距離に対応し、最大強度の出射方向は、中心点からの距離が１で表される。

なお、図１Ｃから分かるように、レンズ部１９から笠木部３の下端より上側に向かう光は、笠木部３の内面に当たって、笠木部３の外に照射されることはない。したがって、図９〜図１２において、０°又は１８０°近辺の配光は、強めても意味がない。

照明装置１０の配光パターンは、第１面部６４ａ、第２面部６４ｂ及び第３面部６４ｃの各部位における曲率、第１面部６４ａ、第２面部６４ｂ及び第３面部６４ｃのＸ軸方向寸法及びＹ軸方向寸法を調整することにより、所定の制約の範囲内で任意に調整することができる。

第１面部６４ａで全反射した光のうち最も強度の高い光が、第３面部６４ｃにおいて、光出射側面６１と対称面Ｓｐとが交わる高さ位置より、第２面部６４ｂ側（低い高さ位置）に入射することが好ましい。特に、第１面部６４ａで全反射した光のうち最も強度の高い光が、第３面部６４ｃの中間範囲に入射するように、第１面部６４ａ及び第３面部６４ｃの面形状を規定することが望ましい。具体的には、第３面部６４ｃを光軸に沿って３分割し、第２面部６４ｂ側から順番に内側範囲、中間範囲及び外側範囲と名付けたときに、第１面部６４ａで全反射した光のうち最も強度の高い光、つまり、第１面部において最も対称面Ｓｐに近い位置で全反射する光が中間範囲に含まれるようにすることが好ましい。

この結果、レンズ部１９からの出射光のうち強度の高い光が照射する照射領域１３内の照射位置が、所定値以上の照度を確保した照射領域１３内の外側位置になる。

図９は、３つの配光パターンＫを例示している。配光パターンＫａ，Ｋｂ，Ｋｃは、すべて、照射領域１３の照度を均一化する配光パターンである。照射領域の幅方向長さは、配光パターンＫａ，Ｋｂ，Ｋｃの順に長くなり、すなわち、配向パターンＫａ、Ｋｂ、Ｋｃの順に遠方まで照射領域を形成することができる。

（第２面部の種々の形状）
図１０〜図１２は、照明装置１０の最高強度の出射方向角度を同一に揃えて照射領域１３の照度分布を種々に変更したときの配光パターン図である。照明装置１０の最高強度の出射方向は、図１０〜図１２の配光パターン共に対称面Ｓｐに対して対称角の２０°と１７０°に揃えている。

図１０の配光パターンでは、照射領域１３の照度分布は、幅方向に照度がほぼ均一になる。図１１の配光パターンでは、照射領域１３の照度分布は、幅方向に照度が内側から外側に徐々に増大する（明るくなる）。図１２の配光パターンでは、照射領域１３の照度分布は、幅方向に照度が内側から外側に徐々に減少する（暗くなる）。

図１３は、第２面部６４ｂの３つの面形状の例を示す図である。面形状Ｃａ（実線）、面形状Ｃｂ（点線）及び面形状Ｃｃ（破線）を示す図である。これら面形状Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃは、対称面Ｓｐに対して右側の第２面部６４ｂの面形状である。面形状Ｃａは、第２面部６４ｂからの出射光による照射先範囲を標準（以下、「標準照射範囲」という。）とする面形状である。面形状Ｃｂは、第２面部６４ｂからの出射光による照射先範囲を標準照射範囲に対して外側にシフトするときの面形状である。面形状Ｃｃは、第２面部６４ｂからの出射光による照射先範囲を標準照射範囲に対して内側にシフトするときの面形状である。

（変形例）
本発明の光出射側の面の中心面部としての図８のアール７０は、外面側に凹面の面形状になっている。本発明の中心面部は、第１面部の面形状によっては、外面側に凸面の面形状にしてもよい。

図４では、ＬＥＤ光源としてのＬＥＤ１７は、光源本体３６の出射光の一部を蛍光体３７により波長変換する種類のものとなっている。本発明のＬＥＤ光源は、蛍光体３７無しのものであってもよい。また、ＬＥＤ光源として、複数の発光色のＬＥＤ１７を用いるものであってもよい。例えば、赤色発光ＬＥＤチップ、青色発光ＬＥＤチップ、緑色発光ＬＥＤチップからなる白色ＬＥＤとすることもできる。

実施形態では、第１面部６４ａは凸面形状として形成されているが、本発明の照明装置における第１面部６４ａは、ＬＥＤ１７の光軸近傍の出射光を全反射して第３面部へ入射させるものであればよく、凸面のみならず平面とすることもできる。また、本発明の照明装置を柵照明用として用いる場合には、第１面部は、第１面部で全反射して第３面部から出射する光が笠木部へ入射しない形状に形成される。

実施形態では、ＬＥＤ光源としてのＬＥＤ１７の発光スペクトルは、複数の発光波長ピークを有するものとなっている。本発明のＬＥＤ光源の発光スペクトルは、単一の発光波長ピークを有するものであってもよい、その場合は、凹凸６６の形成は不要となる。

実施形態では、第３面部６４ｃは、先端部を所定量削除した略Ｖ字形の面となっている。本発明では、照明装置１０の出射光の配光パターンを所望のものにするため、第３面部６４ｃの面形状を、平面以外に、外面側に対して凸面形状や凹面形状にすることもできる。

実施形態では、本発明の照明装置を、柵の笠木内に取り付ける照明装置として説明したが、本発明の照明装置は、歩道や階段に設置される手摺に取り付ける、ショーケースに取り付けて、照明装置の両側に広い照射範囲を均一又は緩やかな照度分布で照射することが好まれる用途に用いることができる。

実施形態では、本発明の照明装置を柵に取り付けて、路面を照射するものとして説明したが、照射対象は路面に限るものではない。例えば、店舗の店内に設置された冷蔵ショーケースの複数のガラス扉の間に、照明装置の長手方向を立てて取り付けて、ショーケース内に陳列された商品を照射するように用いることができる。

１０・・・照明装置、１３・・・照射領域、１７・・・ＬＥＤ、１９・・・レンズ部（レンズ）、６０・・・光入射側面、６１・・・光出射側面、６４ａ・・・第１面部、６４ｂ・・・第２面部、６４ｃ・・・第３面部、６６・・・凹凸、７９・・・アール（中心面部）、Ｌ・・・照射光、Ｓｐ・・・対称面。

Claims (5)

1. 光軸を同一方向に揃えて一列に配列された複数のＬＥＤ光源と、
   前記ＬＥＤ光源の側及びその反対側にそれぞれ向けた光入射側の面及び光出射側の面を有し、前記複数のＬＥＤ光源の複数の光軸を含む平面を対称面とする面対称の形状に形成され、前記複数のＬＥＤ光源の列に沿って延在するレンズと、を備え、
   前記対称面に対して直角方向を幅方向として、幅方向の各位置において前記対称面側が内側、及び前記対称面とは反対側が外側とされ、
   前記レンズの光出射側の面は、内側から外側に順番に第１面部、第２面部及び第３面部を有し、
   前記第１面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を前記第３面部に向かって全反射する面形状を有し、
   前記第２面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を屈折させて出射する凸面形状を有し、
   前記第３面部は、前記第１面部で全反射した光の入射角が臨界角より大きくなるように形成された面形状を有することを特徴とする照明装置。
2. 請求項１記載の照明装置であって、
   前記第２面部の凸面形状は、前記第２面部に入射した光における前記第１面部側の光線と前記第３面部側の光線が前記第２面部から出射後に交差するよう形成されていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は２記載の照明装置において、
   前記光出射側の面は、前記第１面部より内側に中心面部を有し、
   前記中心面部は、前記光入射側の面から入射した光が、前記第１面部の間を通過する向きで出射する面形状を有していることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置であって、
   前記第１面部で全反射して前記第３面部から出射した光が照射する第１の照射範囲は、前記第２面部から出射した光が照射する第２の照射範囲より前記対称面に対して遠方であり、
   前記第１の照射範囲と前記第２の照射範囲は接する又は重なることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置であって、
   各ＬＥＤ光源は、出射光の発光スペクトルが複数の発光ピーク波長を有し、
   前記第３面部には、光散乱用の凹凸が形成されていることを特徴とする照明装置。