JP3817665B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長寿命光源であるＬＥＤを使用して照明と表示を行う照明器具に係り、より詳しくは、照明用としては、例えば歩道に沿って施設されるパスウェイライトや建物の周辺部からエントランスまでに施設されるアプローチライト、表示用としては、建物内外の案内表示灯などに用いられる照明器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、例えば特開平９ー９２０１５号公報に開示された従来の表示灯の一例を示す一部を切断した斜視図である。円筒状に形成されたケース本体２０の内側には光源２１が配設され、ケース本体２０の周面には発光レンズ２２が設けられてその各々が長手方向に沿ってシリンドリカルレンズを形成しており、その断面形状は円柱レンズ効果が期待できる円弧状になっている。また、ケース本体２０の内表面には微細な凹凸面が形成され、光源光を乱反射して内分散乱光とし、光を均一化するようになっている。
【０００３】
図１４は、例えば特開平４ー１７９９９０号公報に開示された従来の表示照明器具の一例を示す断面図である。表示箱２３は断面Ｕ字状に形成され、導光体２４と反射板２５とを収納し、導光体２４の前面に透過してくる透過光により照射される表示面２６を有する。そして導光体２４の上端面２７からランプ２８の光を入射させ、反射板２５で導光体２４の上端面２７から入射し導光体１４の背面２９を通過してくる屈折光を前面に反射させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成した照明器具によれば、ＬＥＤは指向性が強く１個あたりの光束も大きくないため、表示などにその用途が限定されていた。また、ＬＥＤを面上に敷き詰めたり、薄い矩形状導光板を利用したりして、面発光光源としての利用も考えられるが、配光に方向性が生じるなどの問題もあり、パスウエイライトやアプローチライトには使えなかった。さらに、ＬＥＤの分光分布は特定波長にピークを持つため、赤、橙、緑などの光源色となり、照明用としてみると不自然であり、対象物が自然に見えないなどの問題もあった。
【０００５】
また、パスウエイライトやアプローチライトは、その設置場所周辺の設置面の水平面照度が必要であるが、積極的な意味で設置面周辺の照射範囲や照度値の調整ができなかった。さらに、この種の照明器具は屋外用であるため、取付工事には地中への配線工事が必要であるが、場所によっては設置場所周辺に電源がないこともあり、取付けができない場合も多かった。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＬＥＤを使用して発光面輝度と水平面方向の配光を均一化すると共に、足元の水平面照度も確保することができる照明器具を得ることを目的とする。また、発光面輝度と足元部の水平面照度を高めることができる照明器具を得ることを目的とする。さらに、演色性を改善することができる照明器具を得ることを目的とする。また、導光板の真下方向に照射される光の方向を外側に変化させることができる照明器具を得ることを目的とする。さらに、配線工事を不要にすることができる照明器具を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のＬＥＤを有しこのＬＥＤの直下に中空の導光板を設け、導光板の中心軸に沿ってこの導光板を支持する支柱を設けた照明器具であって、導光板の導光部の内側表面に拡散反射特性と拡散透過特性を有する拡散層を形成すると共に支柱の表面に拡散反射層を形成し、導光部の上側端面に沿ってＬＥＤを配設した。
【０００８】
また、径の異なる複数の中空筒状の導光部からなる導光板を備え、これらの導光板を同心的に配設した。
さらに、各導光部にそれぞれ色の異なるＬＥＤを配設した。
また、下側端面を傾斜させてその傾斜面が外側下方に向くようにした導光部を備えた。
さらに、電源として電池を用いた。
また、電源として、太陽電池と該太陽電池により充電された２次電池とを用いた。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１の縦断面図、図２は図１の斜視図、図３は図１の要部の分解斜視図である。１は導光部１ａを有する中空円筒状の導光板で、導光部１ａの内側表面に、拡散反射特性と拡散透過特性を同時に有し例えば拡散反射率が５０％で拡散透過率が４０％の拡散処理を施した拡散層２を形成し、導光部１ａの上側端面３及び下側端面４は平滑で導光板１の軸方向と直交させて水平に形成してある。
【００１０】
５は導光板１の中心軸に沿って配設された中空の支柱である。６は導光部１ａの拡散層２に空間部７を介して対向し、支柱５の外側表面に形成されその中心軸が導光板１の中心軸とほぼ一致する反射層で、光をこの反射層６によって反射させて導光板１から外部に放射する光束が増えるようにしてある。
８は導光板１の導光部１ａの上側端面３に近接してその上部全周に沿って円形状に配設された複数のＬＥＤ、９はＬＥＤ８を電気的機械的に結合している基板である。
１０は導光板１の上側に位置し基板９の上方と側方を覆って基板９を支持するケースで、支柱５の上端部に固定されている。
１１は支柱５の内部に配設された電源である。
【００１１】
上記のように構成した実施の形態１の作用を説明する。ＬＥＤ８から導光板１の導光部１ａの上側端面３を通って導光部１ａ内に入射した光は、導光部１ａ内を下側端面４に向かって進行する。
この光のうち、図４に示すように、導光部１ａ内を全反射を繰り返して下方向に向かって進む光Ａは、下側端面４から出て、導光板１の内側方向に向かって進む。一方、導光板軸に対して光Ａと対称な位置関係で導光板１の導光部１ａ内を全反射を繰り返して下方向に向かって進む光Ｂは、下側端面４から出て、導光板１の外側方向に向かって進む。
【００１２】
また、導光部１ａの上側端面３から入射した光のうち拡散層２に到達することなく進行する光は、導光部１ａの軸方向下部に向かって全反射しながら進み、下側端面４から導光板軸に対してほぼ対称になって抜け出て、下方に放射されて足元部を照射する。
一方、導光部１ａの内側表面に形成した拡散層２に到達した光は、前述のように、ここで全反射がくずれて、一部は導光部１ａの外側表面に向かい、一部は導光部１ａの内側表面に向かう。
【００１３】
内側表面側に進行した光は拡散層２を通過して空間部７を通り、支柱５の外側表面に形成した反射層６に到達してこの反射面で反射し、再び空間部７を通って導光部１ａ方向に向かう。この光のうち拡散層２の拡散透過率に見合った分が導光部１ａ内に入って、導光部１ａの外側表面に向かい、その一部が導電部１ａを透過して器具外に放射される。他の一部は外側表面で反射し、導光部１ａ、空間部７を通って反射層６に向かって進み、反射層６で反射されて、再び空間部７を通って導光部１ａに入射する。この作用を繰り返して、拡散層２と導光部１ａに吸収される光以外は器具外に放射される。
【００１４】
実施の形態１によれば、導光板１が円筒形であるため、導光板１の側面から放射される水平方向の光の強さがほぼ均一で、方向性に偏りがない。また、導光板１の下側端面４から放射される光によって足元を照明することもできる。さらに、ＬＥＤ８の数を増やすことによって、明るさを大きくすることができる。
【００１５】
実施の形態２
図５は本発明の実施の形態２の縦断面図、図６は図５の斜視図、図７は図５の要部の分解斜視図である。実施の形態１では、中空筒状の１個の導光部１ａからなる導光板１を用いて照明器具を構成したが、実施の形態２では、径の異なる複数の導光部からなる導光板を用いて照明装置を構成したものである。
【００１６】
１は直径が異なる例えば３種類からなる中空円筒状の第１、第２、第３の導光部１ａ，１ｂ，１ｃを有する導光板で、これらの導光部１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれの中心軸が一致するようにして同心円状に配設してあり、それぞれの導光部１ａ，１ｂ，１ｃの各々の上側端面３ａ，３ｂ，３ｃ及び下側端面４ａ，４ｂ，４ｃは平滑で導光板１の軸方向と直交させて水平に形成してある。２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ第１、第２、第３の導光部１ａ，１ｂ，１ｃの内側表面に、拡散反射特性と拡散透過特性を同時に有する拡散処理を施した第１、第２、第３の拡散層で、例えば拡散反射率が５０％で拡散透過率が４０％の拡散処理を施してある。
【００１７】
５は導光板１の中心軸に沿って配設された中空の支柱である。６は第３の導光部１ｃの拡散層２ｃに対向し、支柱５の外側表面に形成されてその中心軸が導光板１の中心軸とほぼ一致する反射層で、光をこの反射層６によって反射して導光板１から外部に放射する光束が増えるようにしてある。
【００１８】
８ａ，８ｂ，８ｃはそれぞれ導光板１の第１、第２、第３の導光部１ａ，１ｂ，１ｃの上側端面３ａ，３ｂ，３ｃに近接してそれらの上部全周に沿って円形状に配設された同色で複数からなる第１、第２、第３のＬＥＤ、９は第１、第２、第３のＬＥＤ８ａ，８ｂ，８ｃを電気的機械的に結合している基板である。
１０は導光板１の上側に位置し基板９の上方と側方を覆って基板９を支持するケースで、支柱５の上端部に固定されている。
１１は支柱５の内部に配設された電源である。
【００１９】
上記のように構成した実施の形態２の作用を説明する。第１、第２、第３のＬＥＤ８ａ，８ｂ，８ｃからそれぞれ第１、第２、第３の導光部１ａ，１ｂ，１ｃの上側端面３ａ，３ｂ，３ｃを通って第１、第２、第３の導光部１ａ，１ｂ，１ｃ内に入射した光の挙動は、実施の形態１の図４に示した場合と同様なのでその説明は省略し、ここでは、第１、第２、第３の導光部１ａ，１ｂ，１ｃの外側表面、内側表面から放射される光について説明する。
【００２０】
まず、第１の導光部１ａの外側表面から出た光はそのまま器具外に放射されるが、第２の導光部１ｂの外側表面から出た光は第１の空間部７ａを介して第１の導光部１ａを拡散透過し、また、第３の導光部１ｃの外側表面から出た光は第２、第１の空間部７ｂ，７ａを介して第２の導光部１ｂと第１の導光部１ａを拡散透過する。
【００２１】
一方、第１の導光部１ａの内側表面から出た光は、第１の空間部７ａを通って第２の導光部１ｂに至り、ここを拡散透過して第２の空間部７ｂを通り第３の導光部１ｃに至り、ここを拡散透過して支柱５に形成した拡散反射層６で反射し、その後、先と逆の行程を経て拡散透過し、最後に第１の導光部１ａから器具外に放射される。
【００２２】
また、第２の導光部１ｂの内側表面から出た光は、第２の空間部７ｂを通って第３の導光部１ｃに至り、ここを拡散透過して支柱５に形成した拡散反射層６で反射し、その後、再び、第３の導光部１ｃから第２の空間部７ｂを通って第２の導光部１ｂに至り、ここを拡散透過して第１の空間部７ａから第１の導光部１ａに至り、ここを拡散透過して器具外に放射される。
【００２３】
さらに、第３の導光部１ｃの内側表面から出た光は支柱５に形成した拡散反射層６で反射し、第３の導光部１ｃから第２の空間部７ｂを通って第２の導光部１ｂに至り、ここを拡散透過して第１の空間部７ａから第１の導光部１ａに至り、ここを拡散透過して器具外に放射される。
なお、上記の説明では第１、第２、第３のＬＥＤ８ａ，８ｂ，８ｃは同色にしたが、第１、第２、第３のＬＥＤ８ａ，８ｂ，８ｃごとに異なる光色にして、演色性を向上させるようにしてもよい。
【００２４】
実施の形態２によれば、発光面輝度と器具設置面となる地表の足元部の水平面照度を高めることができる。すなわち、３種類の第１、第２、第３の導光部１ａ，１ｂ，１ｃをそれぞれの中心軸が一致するように配置し、これらの各上側端面３ａ，３ｂ，３ｃの全周に複数の第１、第２、第３のＬＥＤ８ａ，８ｂ，８ｃを配設したので、光源となるＬＥＤの数が増えて全体の光束量が増え、最外殻となる第１の導光部１ａの発光面輝度が上がり、同時に第１、第２、第３の導光部１ａ，１ｂ，１ｃの下側端面４ａ，４ｂ，４ｃから器具外に放射される光束量が増え、器具足元部の照度が上がる。
【００２５】
このとき、第１、第２、第３の導光部１ａ，１ｂ，１ｃの上部近傍に配設された第１、第２、第３のＬＥＤ８ａ，８ｂ，８ｃの色をそれぞれ変えることによって、器具外から見える発光面および器具の足元部分の光色を変えることができる。
【００２６】
実施の形態３
図８は本発明の実施の形態３の縦断面図、図９は図８の要部の分解斜視図である。実施の形態１では、導光板１の形状を中空円筒状にし、上側端面３と下側端面４は平滑で導光板１の軸方向と直交させ、導光板１の外側には何も設けていないが、実施の形態３では、導光板１の形状を中空角形とし、導光板１の下側端面を外方下方に向くように傾斜させ、導光板１の外側に保護層を設けたものである。
【００２７】
１は中空の四角形状に形成した導光板で、その導光部１ａの下側端面４ｄを平滑で導光板１の軸方向に対して傾斜させて形成してある。より詳しくは、導光部１ａの下側端面４ｄの傾斜面と導光板１の中心軸とが、上方に向かってなす角度が鋭角を形成して、傾斜面が外側下方に向くようにしてある。１２は導光板１の導光部１ａの外側に設けた導光板１よりやや大きい透明な中空で四角形状の保護層で、導光板１の導光部１ａに密着しないようにして設けてある。その他の構成は、実施の形態１で示した場合と同様なので、説明を省略する。
【００２８】
上記のように構成した実施の形態３の作用を説明する。ＬＥＤ８から導光板１の導光部１ａの上側端面３を通って導光部１ａに入射し、導光部１ａ内を全反射によって進行した光は、下側端面４ｄに到達したときに全反射がくずれ、導光部１ａ外に放射される。すなわち、図１０に示すように、導光部１ａ内を全反射によって下方向に向かって進む光Ａは、外側下方に傾斜した下側端面４ｄから出て、導光板１の外側下方に向かって進む。
【００２９】
一方、導光板軸に対して光Ａと対称な位置関係で導光部１ａ内を下方向に向かって進む光Ｂは、下側端面４ｄから出て、光Ａと同方向すなわち導光板１の外側方向に向かって進む。このため、導光部１ａの下側端面４ｄから導光板１外に出る光は、導光板軸に対して外側の下方向に集中する。その他の作用は、実施の形態１で示した場合と同様なので、説明を省略する。
【００３０】
実施の形態３によれば、下側端面４ｄを導光部１ａの軸方向と直交させて形成した実施の形態１の場合と比べて、器具外側方向に向かう光の成分が多くなり、照射される地表面の面積が増大する。また、保護層１２は、導光板１の外周面を保護しているので、導光板１の外表面が傷が付くことがなく、このため、傷付いた場所で全反射がくずれて光が漏れたり、その場所の輝度が上がって不均一な配光になるということもない。
【００３１】
実施の形態４
図１１は本発明の実施の形態４の斜視図、図１２は図１１の要部の斜視図である。１３は導光板１の上部に取り付けた太陽電池で、この太陽電池１によって充電される２次電池（図示せず）を設け、配電工事を不要化するようにしてある。１は中空円筒形の導光板で、２つに分割された第１の導光板１ｄと第２の導光板１ｅの２部分からなっている。その他の構成は、実施の形態１で示した場合と同様なので、説明を省略する。
【００３２】
上記のように構成した実施の形態４の作用を説明する。光源として使用するＬＥＤ８は、直流駆動であるため、昼間、太陽電池１３によって充電された二次電池からの出力によって直接点灯する。
実施の形態４によれば、ＬＥＤ８は直流電流を流したときに点灯するが、太陽電池の発電エネルギーも直流であるため、他の電源から給電する必要がなく、このために電源工事なしに単独で器具の設置を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、複数のＬＥＤを有しこのＬＥＤの直下に中空の導光板を設け、導光板の中心軸沿ってこの導光板を支持する支柱を設けた照明器具であって、導光板の導光部の内側表面に拡散反射特性と拡散透過特性を有する拡散層を形成すると共に支柱の表面に拡散反射層を形成し、導光部の上側端面に沿ってＬＥＤを配設したので、発光面輝度と水平面方向の配光を均一化することができると共に、足元の水平面照度を確保することができる。
【００３４】
また、径の異なる複数の中空筒状の導光部からなる導光板を備え、これらの導光板を同心的に配設したので、発光面輝度と足元部の水平面照度を高めることができる。
さらに、各導光部にそれぞれ色の異なるＬＥＤを配設したので、演色性を改善することができる。
【００３５】
また、下側端面を傾斜させてその傾斜面が外側下方に向くようにした導光部を備えたので、導光板の下方向に照射される光を外側方向に変化させることができる。
さらに、電源として電池を用いたので、配線工事を不要にすることができる。また、電源として、太陽電池とこの太陽電池により充電された２次電池とを用いたので、配線工事を不要にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の縦断面図である。
【図２】 図１の斜視図である。
【図３】 図１の要部の分解斜視図である。
【図４】 図１の作用説明図である。
【図５】 本発明の実施の形態２の縦断面図である。
【図６】 図５の斜視図である。
【図７】 図５の要部の分解斜視図である。
【図８】 本発明の実施の形態３の縦断面図である。
【図９】 図８の要部の分解斜視図である。
【図１０】 図５の作用説明図である。
【図１１】 本発明の実施の形態４の斜視図である。
【図１２】 図１１の要部の斜視図である。
【図１３】 従来の表示灯の一例を示す一部を切断した斜視図である。
【図１４】 従来の表示照明器具の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 導光板、１ａ，１ｂ，１ｃ 導光部、２，２ａ，２ｂ，２ｃ 拡散層、３，３ａ，３ｂ，３ｃ 上側端面、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 下側端面、５ 支柱、８，８ａ，８ｂ，８ｃ ＬＥＤ、１１ 電池。

Claims (6)

1. 複数のＬＥＤを有し該ＬＥＤの直下に中空の導光板を設け、該導光板の中心軸に沿って該導光板を支持する支柱を設けた照明器具であって、
   前記導光板の導光部の内側表面に拡散反射特性と拡散透過特性を有する拡散層を形成すると共に前記支柱の表面に拡散反射層を形成し、前記導光部の上側端面に沿って前記ＬＥＤを配設したことを特徴とする照明器具。
2. 径の異なる複数の中空筒状の導光部からなる導光板を備え、これら導光板を同心的に配設したことを特徴とする請求項１記載の照明器具。
3. 各導光部にそれぞれ色の異なるＬＥＤを配設したことを特徴とする請求項２記載の照明器具。
4. 下側端面を傾斜させてその傾斜面が外側下方に向くようにした導光部を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明器具。
5. 電源として電池を用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明器具。
6. 電源として、太陽電池と該太陽電池により充電された２次電池とを用いたことを特徴とする請求項５記載の照明器具。

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