JP2020205219A - 道路用低位置照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバの目に直接光が入るのを防止しつつ無駄になる光の量を減らすことができる道路用低位置照明装置を提供する。【解決手段】道路脇に設置されて道路の側方より路面を照明する道路用低位置照明装置において、筐体（１０）の内部にその光軸が斜め下方を向くように配設された光源（ＬＥＤ１２）および該光源から出射された光を反射する４枚の反射鏡（１３Ａ〜１３Ｄ）を備え、４枚の反射鏡のうち少なくとも１枚は前記筐体の上壁内面に配設され、光源からの直接出射光を含め、各々出射角度が異なりかつ互いに一部が重なり合うように設定された少なくとも４つの光束を生成して筐体の前方へ照射するように構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、路肩等の道路脇に設置され車両が走行する路面を道路側方から照明する道路用低位置照明装置に関し、特にＬＥＤを光源とした道路用低位置照明装置に適用して有効な技術に関する。

従来、道路用照明装置としては、電柱やポールを用いて路面から高い位置に設置されたライトから下方に向けて光を照射して路面を照明する照明装置が一般的であったが、このような高い位置に設置した照明装置は、照射された光が車両のドライバの目に直接入り、視界を低下させるおそれがある。そこで、ドライバの目の高さ（約１ｍ）よりも低い位置に光源を有し、道路の側方から路面を照明する低位置照明装置が実用化されている。
従来の道路用低位置照明装置としては、複数の発光ダイオードを光軸が斜め下方を向くようにして並べて配設するとともに、発光ダイオードの前方上部に、上方へ向かう光を遮断する遮光板を設けることで、ドライバの目に直接光が入るのを防止するようにした発明が提案されている（特許文献１）。

特開２０１５−２３３００２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている道路用照明装置にあっては、単に遮光板で上方へ向かう光を遮断する構成であるため、遮光板で遮断される光が道路の照明に寄与せず、無駄になるという課題がある。
また、特許文献１に記載されている道路用照明装置においては、上下２段に並べて光源を配置し、上段の光源の光軸の角度と下段の光源の光軸の角度を変えることで均斉度の高い照明を行うようにしているが、路側帯すなわち照明装置の近傍の照度が不足するという課題がある。

本発明は、上記のような課題に着目してなされたもので、走行する車両のドライバの目に直接光が入るのを防止しつつ無駄になる光の量を減らすことができる道路用低位置照明装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、装置の近傍の照度を充分に高めることができる道路用低位置照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、
道路脇に設置されて道路の側方より路面を照明する道路用低位置照明装置において、
筐体の内部にその光軸が斜め下方を向くように配設された光源および該光源から出射された光を反射する４枚の反射鏡を備え、
前記４枚の反射鏡のうち少なくとも１枚は前記筐体の上壁内面に配設され、
前記光源からの直接出射光を含め、各々出射角度が異なりかつ互いに一部が重なり合うように設定された少なくとも４つの光束を生成して前記筐体の前方へ照射するように構成したものである。

上記した手段によれば、光軸が斜め下方を向くように光源が配設されているとともに、筐体の内部に光源が配設されているため、光源から出射された光は筐体の上壁で遮断される。そのため、筐体の上壁よりも上方へ向かう光が出射されるのを防止することができ、道路を走行する車両のドライバの目に直接光が入るのを防止することができる。
また、筐体の上壁内面に少なくとも１枚の反射鏡が配設され、その反射鏡で筐体上壁よりも上方へ向かう光が出射されるのを防止するため、無駄になる光の量を減らすことができる。さらに、互いに一部が重なり合う少なくとも４つの光束を生成して筐体の前方へ照射するため、連続した路面範囲を所望の照度分布で照明することができる。

ここで、望ましくは、前記４枚の反射鏡は、２つの１回反射光と１つの２回反射光を生成するように配設されているようにする。
これにより、少ない部品点数で効率良く４つの光束を生成して前記筐体の前方へ照射することができる。

また、望ましくは、前記４枚の反射鏡のうち第１の反射鏡は、前記光源の前下方位置に、上向き状態で配設され、
第２の反射鏡は、前記光源の前方であって前記光源の中心軸と交差しない位置に配設され、
第３の反射鏡は、前記光源の上方に、前記第２の反射鏡からの反射光を前方へ反射可能な位置に配設され、
第４の反射鏡は、前記光源の上方であって前記第３の反射鏡の前方位置に配設され、入射した光を装置下方の装置に最も近い部位へ向けて出射するように設定され、
前記光源からの直接出射光は、前記第２の反射鏡と前記第３の反射鏡との間から出射されるように構成する。

上記のような構成によれば、第４の反射鏡が、入射した光を装置下方の装置に最も近い部位へ向けて出射するように設定されているため、照明装置の近傍の照度を充分に高めることができる。また、第２の反射鏡が、光源の前方であって光源の中心軸と交差しない位置に配設されているため、光源からの直接出射光を、第２の反射鏡と第３の反射鏡との間から出射させることができる。

さらに、望ましくは、前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡は、それぞれ放物曲面を有し、その放物曲面の焦点に前記光源が位置するように配設されているようにする。
かかる構成によれば、第１の反射鏡と第２の反射鏡は、入射した光を平行光として出射させることができるため、光束が広がるのを抑制することができる。

さらに、望ましくは、前記第２の反射鏡で反射された光はすべて前記第３の反射鏡へ入射するように前記第３の反射鏡の大きさおよび角度が設定されているようにする。
かかる構成によれば、無駄になる光の量を減らすことができるとともに、効率良く４つの光束を生成して前記筐体の前方へ照射することができる。

また、望ましくは、前記光源は、水平方向に沿って並んで配置された複数個の発光ダイオードからなり、前記複数個の発光ダイオードは千鳥配置で配設されているようにする。
かかる構成によれば、前後方向の照度分布の変化を滑らかにして照度ムラを小さくすることができ、照度分布を均一に近づけることができる。

本発明に係る道路用低位置照明装置によれば、ドライバの目に直接光が入るのを防止しつつ無駄になる光の量を減らすことができる。また、装置の近傍の照度を充分に高めることができるという効果がある。

（Ａ）は本発明に係る道路用低位置照明装置の一実施形態を示す断面側面図、（Ｂ）はその正面図である。 （Ａ）は実施形態の道路用低位置照明装置における発光ダイオードの配置例を示す正面図、（Ｂ）はその側面図である。 実施形態の道路用低位置照明装置における発光ダイオードから出射された直接光の光束ｂと、第１の反射鏡の反射光の光束ａと、第３の反射鏡の反射光の光束ｃおよび第４の反射鏡の反射光の光束ｄの照射角度の関係を示す図である。 実施形態の道路用低位置照明装置における直接光の光束ｂ、第１の反射鏡の反射光の光束ａ、第３の反射鏡の反射光の光束ｃおよび第４の反射鏡の反射光の光束ｄの、ＬＥＤ中心軸に対する角度および出射範囲の関係を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、実施形態の照明装置による照度分布と、発光ダイオードを１列に配設した照明装置による照度分布と、光源の上方と下方にのみ反射鏡を配設した照明装置（図６）による照度分布を示す図である。 比較例の照明装置の概略構成を示す側面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１（Ａ）および（Ｂ）は、本発明に係る道路用低位置照明装置の一実施形態を示す断面側面図および正面図である。なお、以下の説明では、照明装置の光源から光を照射させたい方向を前方と称する。

本実施形態の道路用低位置照明装置は、前面が開口した箱形をなす筐体としての装置本体１０と、該装置本体１０の後壁に設けられた光源取付け台座部１１と、該光源取付け台座部１１に取り付けられた光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）１２と、光源取付け台座部１１の下縁から装置本体１０の底壁前端にかけて配設された第１の反射鏡１３Ａと、光源取付け台座部１１の前方に配設された第２の反射鏡１３Ｂと、第２の反射鏡１３Ｂの上方に斜めに配設された第３の反射鏡１３Ｃと、装置本体１０の上壁前端部に配設された第４の反射鏡１３Ｄとを備えている。

図１には示されていないが、箱形の装置本体１０の前面開口は、透明な保護プレートで覆われる。また、装置本体１０の後端の４隅には、当該照明装置を、道路の路肩等に設置されているガードレールや高欄などにボルト等によって固定するためのボルト挿通穴を有する取付け片１５が設けられている。

光源取付け台座部１１は側面視で逆三角形をなしており、光源取付け台座部１１の前面は垂直な後壁に対して約３０度の傾きをもって斜め下方を向くように形成され、この光源取付け台座部１１の前面に複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２が実装された基板１４が配設されている。したがって、発光ダイオード１２は、その光軸（ＬＥＤ中心軸）が水平面に対して約３０度の傾きを有するようにして、光源取付け台座部１１に固定されることとなる。また、光源取付け台座部１１は、ビス１９によって装置本体１０の後壁に装着されている。

また、装置本体１０の上壁は、前方へ向かってやや下り傾斜した角度を有するように形成されており、これにより装置本体１０の上壁に接合するようにして取り付けられる第４の反射鏡１３Ｄに傾きを与えている。
第１の反射鏡１３Ａは、放物線の一部をなす曲面を有するように形成されており、光源取付け台座部１１の下縁から装置本体１０の底壁前端に向かって下り傾斜するように形成されている係止片１８ａに沿って斜めの姿勢で取り付けられており、当該第１の反射鏡１３Ａの放物曲面の焦点に発光ダイオード１２が位置するように配設されている。

より具体的には、本実施形態の道路用低位置照明装置の光源は、図２（Ａ）に示すように、８個の発光ダイオード１２が、プリント配線基板１４上に、数ｍｍ（例えば２ｍｍ）のような所定の距離をおいて上下２段に列をなして千鳥配置で配設されており、１列目の発光ダイオード１２が第１の反射鏡１３Ａの放物曲面の焦点に位置するように設定されている。これにより、発光ダイオード１２より出射され第１の反射鏡１３Ａで反射された光は、ほぼ平行な光として、装置本体１０の前面開口部より前方へ向けて照射される。

なお、２列目の発光ダイオード１２または１列目と２列目の中間点を、反射鏡１３Ａの放物曲面の焦点位置としても良い。また、発光ダイオード１２の配置は横一列でもよいが、千鳥配置とすることで、後述のように、照射光による照明装置から見た前後方向の照度分布の変化を滑らかにして照度ムラを小さくすることができ、照度分布を均一に近づけことができる。

光源取付け台座部１１の前方に配設された上記第２の反射鏡１３Ｂも、放物線の一部をなす曲面を有するように形成されており、装置本体１０の左右両側壁に、ブラケット１６によって斜めの姿勢で固定され、当該第２の反射鏡１３Ｂの放物曲面の焦点に発光ダイオード１２が位置するように配設されている。
より具体的には、１列目の発光ダイオード１２の中心が第２の反射鏡１３Ｂの放物曲面の焦点に位置するように設定されている。これにより、発光ダイオード１２より出射され第２の反射鏡１３Ｂで反射された光は、ほぼ平行な光として、上方へ向けて照射される。第１の反射鏡１３Ａと同様に、２列目の発光ダイオード１２または１列目と２列目の中間点を、第２の反射鏡１３Ｂの放物曲面の焦点位置としても良い。

さらに、第２の反射鏡１３Ｂの背部には、調整用ネジ１７がブラケット１６に形成されたネジ穴に螺合するように設けられており、この調整用ネジ１７を回すことで、第２の反射鏡１３Ｂの角度や前後位置を調整して、反射光の向かう方向を微調整できるように構成されている。

第２の反射鏡１３Ｂの上方に配設された第３の反射鏡１３Ｃは、装置本体１０の上壁から後方へ向かって斜め方向へ突設するように形成された突出片１８ｂに、反射面が斜め下方を向く姿勢で取り付けられている。
また、第３の反射鏡１３Ｃは、第２の反射鏡１３Ｂで反射されたほぼすべての光を反射するような大きさを有しており、第３の反射鏡１３Ｃで反射された光は、ほぼ平行光を維持したまま、装置本体１０の前面開口部より前方へ向けて照射される。なお、第３の反射鏡１３Ｃを取り付けるための突出片１８ｂを設ける代わりに、ブラケットを用いて装置本体１０の左右両側壁に固定するようにしても良い。

なお、第３の反射鏡１３Ｃの反射光の軸は、第１の反射鏡１３Ａで反射された光の軸よりも水平面に対する角度が小さくなるように取り付け角度が設定されており、これにより、第３の反射鏡１３Ｃの反射光は、第１の反射鏡１３Ａで反射光よりも遠くへ到達するように構成されている。
装置本体１０の上壁に取り付けられた第４の反射鏡１３Ｄは、発光ダイオード１２の側部より上方へ向かって出射された光のうち、第２の反射鏡１３Ｂへ入射しない光を反射して、装置本体１０の前面開口部より装置の下方へ向かって照射させる。

また、第１の反射鏡１３Ａの反射面と第２の反射鏡１３Ｂの端部との間には、適当な間隔が設けられており、発光ダイオード１２の頭頂部より出射された光は、直接、装置本体１０の前面開口部より前方へ向けて照射されるように構成されている。
なお、上記第１の反射鏡１３Ａ、第２の反射鏡１３Ｂ、第３の反射鏡１３Ｃおよび第４の反射鏡１３Ｄには、ポリカーボネートのようなプラスチック板の表面にアルミ蒸着を施したものが使用されており、これにより装置の軽量化が図られている。

図３には、上記発光ダイオード１２から出射された直接光の光束ｂと、第１の反射鏡１３Ａの反射光の光束ａと、第３の反射鏡１３Ｃの反射光の光束ｃおよび第４の反射鏡１３Ｄの反射光の光束ｄの角度の関係が示されている。
図３に示されているように、本実施形態の照明装置においては、第１の反射鏡１３Ａの反射光（ａ）が最も遠くまで照射され、次に第３の反射鏡１３Ｃの反射光（ｃ）、直接光（ｂ）、第４の反射鏡１３Ｄの反射光（ｄ）の順に装置に近い側に照射される。また、隣り合う照射角度の光束同士（ａとｃ、ｃとｂ、ｂとｄ）は、部分的に重なり合うようにして照射される。

また、図４には、発光ダイオードの頂点を通る中心軸（ＬＥＤ中心軸）を角度を０°とした場合における、第１の反射鏡１３Ａの反射光、直接光、第３の反射鏡１３Ｃの反射光および第４の反射鏡１３Ｄの反射光の各光束ａ，ｂ，ｃ，ｄの、ＬＥＤ中心軸に対する出射角度範囲の関係が示されている。
なお、図４において、円形Ｅは発光ダイオード１２の中心から側部にかけての各部分から出射される光のそれぞれの強度（相対照度）を表している。具体的には、発光ダイオード１２から出射される光の強度は、角度０°の頂点付近が最も高く、頂点から９０°と−９０°の方へ離れるに従って強度は低くなる。

図４に示されているように、直接光（光束ｂ）の角度範囲は１４°〜−１７°、第１の反射鏡１３Ａへの出射光（光束ａ）の角度範囲は１４°〜８２°、第３の反射鏡１３Ｃへの出射光（光束ｃ）の角度範囲は−１７°〜−６６°、第４の反射鏡１３Ｄの出射光（光束ｄ）の角度範囲は−６６°〜−８７°である。
上記のように、本実施形態の照明装置においては、第４の反射鏡１３Ｄへの出射光（光束ｄ）の角度範囲が最も小さく、直接光（光束ｂ）の出射角度範囲、第３の反射鏡１３Ｃへの出射光（光束ｃ）の角度範囲、第１の反射鏡１３Ａへの出射光（光束ａ）の角度範囲の順に、角度が大きくなっている。

なお、第４の反射鏡１３Ｄへの出射光（光束ｄ）の強度および角度範囲は最も小さいが、装置の下方すなわち装置に近い側へ反射されるため、路面の照度としては比較的高くなる。最も強度の高い直接光（光束ｂ）も、図３に示すように、比較的装置に近い側へ照射されるとともに、光束ｄの出射範囲のおよそ半分に対して光束ｂの出射範囲が重なっているため、光束ｄと光束ｂとが重なり合う範囲が最も照度が高くなる。

本実施形態の照明装置は、図３に示す照射角度設定と図４に示す照射範囲設定とを組み合わせることで、装置の近傍で最も明るく、装置から離れるにしたがって滑らかに照度が低下して行く理想の照度分布に近い照度分布の照明を実現するものである。
図５において、（Ａ）は本実施形態の照明装置による照明の照度分布をシミュレーションによって算出した結果を表わしたもの、（Ｂ）は本実施形態の照明装置の発光ダイオードを上下２列でなく横一列に配置した場合の照明の照度分布の算出結果を表わしたもの、（Ｃ）は図６に示すような光源の前方上下に反射鏡を配設した照明装置による照明の照度分布の算出結果を表わしたものである。

図５より、（Ｂ）や（Ｃ）は照度が滑らかに変化していないことから照明にムラがあるが、本実施形態の照明装置による照度分布を表わした（Ａ）は照度が滑らかに変化しており、照明にムラが少ないことが分かる。
なお、図５に示されている分布から分かるように、装置から離れるにしたがって照度が低下するような照度分布で照明するのは、道路の照明においては、車両のヘッドライトによって道路中央部分ほど明るく照らされるので、道路脇に配設される照明装置は道路脇ほど明るく照明することで、路面全体の照明状態を良好にすることができるためである。

上述したように、本実施形態の照明装置によれば、道路脇に設置されているガードレールもしくは高欄の、道路を走行する車両のドライバの目線よりも低い位置（例えば１ｍの高さ）に装置本体１０を取り付けることによって、照明装置から照射された光が直接ドライバの目に入るのを防止できる。
また、道路脇ほど明るく照明しつつ道路中央に向かって滑らかに照度が低くなるように路面を照明することができ、それによって夜間等に道路を走行する車両のドライバに対して、良好な運転環境を提供することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、装置本体１０の上壁が、前方へ向かってやや下り傾斜するような角度を有するように形成されていると説明したが、装置本体１０の上壁を傾斜させる代わりに水平壁とし、その内壁面（上壁内面）に、傾斜を有する取付け台座部を設けて反射鏡１３Ｄを取り付け、反射鏡１３Ｄを傾斜させるようにしても良い。

また、前記実施形態においては、８個の発光ダイオード１２を実装した基板１４を内蔵した装置本体１０を一つの照明装置とし、かかる構成の照明装置を複数個並べてガードレールに取り付けることで、道路照明システムを構成することとなるが、上述したような構成の照明装置を１ユニットとし、かかる照明ユニットを複数個、横長な筐体に収納したものを１つの照明装置としてガードレールに取り付けるようにしても良い。また、このような構成の場合、装置本体１０の前面開口部を覆う透明な保護プレートは、ユニットごとではなく上記横長な筐体の前面全体を１枚で覆うように構成しても良い。

また、前記実施形態においては、４枚の反射鏡を組み合わせて４つの光束を形成して前方へ照射するようにしているが、例えば第２の反射鏡１３Ｂで反射された光の一部を反射鏡１３Ｄで反射させるように反射鏡の位置と大きさを調整することで、図１の４枚の反射鏡の構成を利用してそれぞれ角度が異なる５つの光束を形成して前方へ照射させることも可能である。
さらに、前記実施形態では、本発明を、ＬＥＤを光源とした照明装置に適用したものを説明したが、本発明は白熱灯を光源とした照明装置などにも利用することができる。

１０ 装置本体（筐体）
１１ 光源取付け台座部
１２ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
１３Ａ〜１３Ｄ 反射鏡
１４ プリント配線基板（ＬＥＤ実装基板）
１５ 取付け片
１６ ブラケット
１７ 調整用ネジ
１８ａ 係止片
１８ｂ 突出片
１９ ビス

Claims (6)

1. 道路脇に設置されて道路の側方より路面を照明する道路用低位置照明装置であって、
   筐体の内部にその光軸が斜め下方を向くように配設された光源および該光源から出射された光を反射する４枚の反射鏡を備え、
   前記４枚の反射鏡のうち少なくとも１枚は前記筐体の上壁内面に配設され、
   前記光源からの直接出射光を含め、各々出射角度が異なりかつ互いに一部が重なり合うように設定された少なくとも４つの光束を生成して前記筐体の前方へ照射するように構成されていることを特徴とする道路用低位置照明装置。
2. 前記４枚の反射鏡は、２つの１回反射光と１つの２回反射光を生成するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の道路用低位置照明装置。
3. 前記４枚の反射鏡のうち第１の反射鏡は、前記光源の前下方位置に、上向き状態で配設され、
   第２の反射鏡は、前記光源の前方であって前記光源の中心軸と交差しない位置に配設され、
   第３の反射鏡は、前記光源の上方に、前記第２の反射鏡からの反射光を前方へ反射可能な位置に配設され、
   第４の反射鏡は、前記光源の上方であって前記第３の反射鏡の前方位置に配設され、入射した光を装置下方の装置に最も近い部位へ向けて出射するように設定され、
   前記光源からの直接出射光は、前記第２の反射鏡と前記第３の反射鏡との間から出射されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の道路用低位置照明装置。
4. 前記第１の反射鏡および前記第２の反射鏡は、それぞれ放物曲面を有し、その放物曲面の焦点に前記光源が位置するように配設されていることを特徴とする請求項３に記載の道路用低位置照明装置。
5. 前記第２の反射鏡で反射された光はすべて前記第３の反射鏡へ入射するように前記第３の反射鏡の大きさおよび角度が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の道路用低位置照明装置。
6. 前記光源は、水平方向に沿って並んで配置された複数個の発光ダイオードからなり、前記複数個の発光ダイオードは千鳥配置で配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の道路用低位置照明装置。

Images