JP4014227B2 - 照明器具 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、光放出窓を持つハウジングを有する照明器具であって、被写体を照らすための少なくとも一つの照明モジュールが、前記ハウジング内に収容され且つ光源と光学手段とを有する照明器具に関する。
背景技術
このような照明器具は、一般的に知られていて、例えば、道路照明、道路の一部の照明、またはスポットライティングで例えばショップウィンドウ内の被写体を照明するために用いられる。
冒頭に記載の種であって二つの照明モジュールが嵌合される道路照明用の照明器具が、独国特許出願公開第DE 44 31 750 A1号から既知である。第１の照明モジュールは、当該照明器具から比較的離れて延在する道路の表面部分を照らすように設計されている。第２の照明モジュールは、当該照明器具に近接する表面部分を照らすように設計されている。前記照明器具の光源は、雨天及び晴天の両方で最適に道路セクションを照らすように互いに独立して制御され得る。前記既知の照明器具の各照明モジュールは、前記光源として管状放電ランプと前記光学手段として反射器とを持っている。このような照明器具の不利な点は、前記光源からの光をビームに集中させることが困難であることである。しばしば、５０％以上が、実際に照らされるべき被写体外に入射する。
発明の開示
本発明の目的は、光源により発生された光をより効率よく利用する冒頭に記載の種の照明器具を提供することにある。
本発明によれば、前記照明器具は、この目的のために、前記照明モジュールが、各々が少なくとも１つのＬＥＤチップ及び該チップと協働する光学系を有する一組、例えば数ダースの照明ユニットを有し、前記ＬＥＤチップ及び前記光学系は、前記光源及び前記光学手段を各々構成する一方、前記照明ユニットは、動作中前記被写体の一部を照らし、前記ＬＥＤチップ各々は、動作中少なくとも５１ｍの光束を供給することを特徴とする。
ＬＥＤチップは、電流が通ると光を放出する、半導体材料、例えば、ＡｌＩｎＧａＰまたはＩｎＧａＮの活性層を有している。ＬＥＤチップ及び一次光学系の集積ユニットは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）の名で知られていて、ＬＥＤランプとしても参照される。ＬＥＤチップの活性層の表面積は、例えば、数十分の１ｍｍ2から数ｍｍ2程度と比較的小さい。すなわち、ＬＥＤチップは、点光源と良好な近似をなし、故に、それにより発生される光は、容易に且つ正確にビームに集中させることができる。ＬＥＤチップは被写体を共同で照らし、個々のビーム各々は該被写体の一部しか当てないので、これらビームは狭くても良く、故に、これらビームを該被写体の境界内に高精度で照射することができ、ほんのわずかの光しか該被写体外に入射しない。各々が動作中少なくとも５１ｍの光束を供給するＬＥＤチップを使用することにより、照明ユニットの数が比較的限定されるにも関わらず、例えば、道路照明用、スポットライティング用または投光照明用等の幅広いアプリケーションの可能性を一層提供するような本発明による照明器具に帰着する。配光は、各照明モジュールの光束の制御またはある照明モジュールの個別の照明ユニットの光束の制御を通じてフレキシブルに調整されても良い。
もしそう望むならば、照らされるべき被写体の部分は、より均一の照明結果、例えば照度または輝度を達成するように互いにオーバーラップしても良い。照らされるべき部分のオーバーラップはまた、均等配光を達成するためにも望ましいかもしれない。このオーバーラップに関する尺度は、Ｏ＝（ΣΩc−Ωa）／Ωaとして規定されるオーバーラップ係数（Ｏ）である。ここで、ΣΩcは、各照明ユニットのビーム角の合計であり、Ωaは、当該照明器具に関する照らされるべき被写体により包含される光学的な立体角である。ここでは、照明ユニットのビーム角は、その範囲内において該照明ユニットの光束の６５％が含まれ且つ光度がその部分外の光度以上であるような該照明ユニットにより生成されるビーム部分の立体角として規定される。照明ユニットは、例えば該照明ユニットのビームを分割するような部品の結果として、互いに離れた被写体の各部分を照らしても良い。その場合、ビーム角は、その範囲内において照明ユニットの光束の６５％の割合が全体として含まれ且つ光度がそれら部分外の光度以上であるような各ビーム部分の立体角の合計である。オーバーラップ係数は、好ましくは、完全に照射される被写体において多くて１０である。オーバーラップ係数をさらに増加する場合、照明結果の均一性はほんのわずかしか増加しない。オーバーラップ係数（Ｏ）の照明ユニットの数（Ｎ）に対する比は、好ましくは０．２以下である。より高い比においては、比較的大きく拡がるビームを必要とし、故に、照明器具により発生される光を、目論んでいる被写体の境界内にそれ程効率よく照射することができず、照度分布を変更する可能性が制限される。
発光効率が主要な役割を果たし演色性がそれ程重要ではないアプリケーション、例えば道路やガレージの照明に関し、ＬＥＤチップは略々５２０ｎｍから略々６００ｎｍの波長範囲内の光を主に発生する場合が好ましい。この目的のために、例えば、５９２ｎｍにおける放出最大値を持つＡｌＩｎＧａＰの活性層を有するＬＥＤチップを用いても良い。これとは逆に、屋内空間の照明等の演色性が重要であるアプリケーションにおいては、赤色、緑色及び青色発光ＬＥＤチップの組合せ、例えば、５９０−６３０ｎｍの波長範囲内の発光用のＡｌＩｎＧａＰの活性層をもつＬＥＤチップ、並びに５２０−５６５ｎｍ及び４３０−４９０ｎｍの波長範囲内の発光用のＩｎＧａＮの活性層を持つＬＥＤチップを用いても良い。この場合、赤色、緑色及び青色発光ＬＥＤチップの活性層は、例えばサファイアまたは炭化ケイ素からなる共通の基板上に設けられても良く、これらのＬＥＤチップは、共通の光学系を持っても良い。他の例においては、例えば、ＬＥＤチップが紫外線を放出し、照明ユニットの光学系が紫外線を可視光に変換する手段を有するような照明ユニットが用いられても良い。この紫外線を変換する手段は、例えば、ＬＥＤチップ上に設けられる発光層により形成される。
本発明による照明器具の魅力的な実施例は、前記一組の照明ユニットが、相互に異なるスペクトルでもって前記被写体の各部を照らす２種類以上の照明ユニットを有することを特徴とする。この場合、照明ユニットのスペクトルは、光学特性、例えば被写体の個々の部分の反射率に適合されても良く、故に、これらの部分の最適な可視性が実現される。さらに、異なるスペクトルは、観察者に自身の位置を容易に知らせる。
道路照明、安全照明及び駐車場照明等の屋外照明の場合、しばしば、輝度は、薄明視範囲内に、すなわち、０．００１ｃｄ／ｍ2と３ｃｄ／ｍ2との間に位置する。これらの環境下においては視野の周辺部から生じる光に対する目の感度が、視野の中央から来る光に対する目の感度が最大である略々５５５ｎｍの波長と比較してかなり短い略々５１０ｎｍの波長に対して最大である。屋外照明に対してとりわけ好ましい先の実施例の変形例は、前記一組の照明ユニットが、第１の波長における最大値を持つスペクトルでもって前記被写体の中央部を照らす第１の種の照明ユニットと、前記第１の波長よりも短い第２の波長における最大値を持つスペクトルでもって前記被写体の周辺部を照らす第２の種の照明ユニットとを有することを特徴とする。この変形例は、とりわけ、第１の部分が例えばドライビングレーンで、第２の部分が該ドライビングレーンに並んで位置するレーンであるような道路照明に適している。その周囲環境のより高い可視性、及びその結果としてのドライビングレーン内にいるドライバーのより短い反応時間が、（あるエネルギー消費が与えられて）それにより得られる。異なるスペクトルは、ドライビングレーンの明瞭な境界画定（demarcation）を提供し、故に、ドライバーは容易に自身の位置を知ることができる。前記第１の波長が５５０乃至６１０ｎｍの範囲内に位置し、前記第２の波長が５００乃至５３０ｎｍの範囲内に位置する場合が好ましい。それにより、目の感度が高いスペクトルでもって周辺部を照らすことが実現される。さらに、そのようなスペクトルは、ＩｎＧａＮタイプの活性層を持つＬＥＤチップにより高発光効率を持って発生させることができる。
本発明による照明器具の好ましい実施例は、前記一組の照明ユニットが、より大きく拡がる及びそれ程大きく拡がらないビームを発生する二つ以上のタイプの照明ユニットを有することを特徴とする。この実施例においては、照らされるべき被写体の各部分が略々同一の表面積を持っても良く、また照明器具に近接して位置される被写体のそれら部分において略々同一の照度が、比較的大きく拡がるビームで照らされ、遠く離れた部分は、比較的それ程大きく拡がらないビームで照らされる。これは、照らされるべき被写体の表面の特定の照明ユニットにより照らされるべき各部分への細分をより容易にする。
照明ユニットの光学系は、例えば、反射、屈折及び／又は回折光学素子を有しても良い。本発明による照明器具の実際的な実施例は、前記照明ユニットの前記光学系が、一次光学系及び二次光学系を有し、前記一次光学系には、前記ＬＥＤチップが設けられる一次反射器と該ＬＥＤチップが埋設される例えば半球形の透明包囲体とが設けられ、前記二次光学系には、例えば円錐形の二次反射器が設けられ、該二次反射器の比較的狭い端部内に前記ＬＥＤチップが位置されていることを特徴とする。比較的狭いビームの生成に関し、前記二次反射器が、前記比較的狭い端部と反対側の端部においてレンズを支持する場合が好ましい。
魅力的な実施例は、前記照明ユニットの前記光学系が、屈折によって前記ＬＥＤチップにより発生された光を偏向する第１の光学部と反射によって前記ＬＥＤチップにより発生された光を偏向する第２の光学部とを持つ透明体を有することを特徴とする。
上述の実施例の好ましい変形例は、前記透明体が、幅広の端部と該端部と反対側に比較的狭い端部とを持ち、該狭端部内に前記ＬＥＤチップが埋設される一方、前記透明体の前記幅広端部から遠い前記ＬＥＤチップの側部が一次反射器上に設けられ、前記透明体は、軸に対して中心に位置決めされ、前記幅広端部内に埋め込まれ且つ前記第１の光学部を形成する球面部を持つと共に、前記第２の光学部を形成する前記軸を中心とする放物外周面を持つ該軸を中心とする周辺部を持つことを特徴とする。
照明ユニットには、所定のビーム方向を調整するための手段が設けられても良い。すなわち、照明器具の配光を、製造時に、使用状況、例えば道路照明の場合道路の幅及び該照明器具が装着される支柱の間隔に対して容易に適合させることができる。
好ましい実施例は、異なる照明ユニットの光学系の部品が相互に集積されることを特徴とする。これは、当該照明器具の組立作業を簡単にする。アプリケーションに依存して、前記部品は、例えば、ＬＥＤチップにより発生されるビームを偏向したり、狭くしたり及び／又は分割しても良い。この実施例の実際的な変形例においては、前記光学系の前記集積された部品が、前記光放出窓内の透明板内のレリーフであることを特徴とする。好ましくは、このレリーフは、略々鏡に映して対称であるリッジにより形成される。このようなレリーフは、迷光が僅かしかなく入射ビームから比較的大きく偏向された二つのビームを形成することができる。
上記実施例の好ましい変形例は、照明ユニットが、長手方向軸に沿って延びる列に配置され、同じ列内の照明ユニットは、略々相互に平行に且つ前記長手方向軸と交差して方向付けられる光学軸を持つ一方、異なる列の照明ユニットの光学軸は、前記長手方向軸に平行する他の軸を中心として互いでもってある角度をその都度包囲し、前記集積された部品は、前記照明ユニットにより形成されるビームから、前記照明ユニットの前記光学軸及び前記他の軸を通る平面に対して略々対称的に位置される偏向されたビームを形成することを特徴とする。照らされるべき比較的大きな表面積を、前記列の相互に異なるオリエンテーションのおかげで前記長手方向軸を中心とした角度で、及び前記他の光学手段のおかげで前記他の軸に交差し前記光学軸に交差する角度で網羅することができる。それにも関わらず、照明器具は比較的単純な構造である。一列内における照明ユニットが同一方向を向くような照明ユニットの列構成は、これら照明ユニットの単純な配置を可能にする。
本発明による一つ以上の照明器具が、本発明による照明システムの一部を形成しても良い。そのような照明システムの魅力的な実施例は、本発明による一つ以上の照明器具及び制御システムを有し、前記一つ以上の照明器具は、前記制御システムにより互いに独立して制御可能な少なくとも二つの照明モジュールを共同で持っている。前記制御システムは、センサ及び他のソースから信号を受信しても良く、故に、照明状態、例えば、配光、照度または色温度を自動的にその環境に適合させることができる。ここでは、本発明による照明システムは、ＬＥＤチップの光束が幅広い範囲にわたって制御可能であり、これらＬＥＤチップがスイッチオンの後略々即座に光を発生する利点を持つ。照明システムが道路照明に使用される場合、道路照明用の各照明器具は、共通の制御システムに接続されても良い。照明の状態を天候に適合させるために、前記制御システムは、とりわけ霧検出器から及び路面の反射特性を測る手段から信号を受信しても良い。屋内照明用のシステムは、例えば入射昼光の光束を測る昼光センサから及び照らされるべき室内の人の存在を検出する近接検出器から信号を受信する。
【図面の簡単な説明】
本発明を、以下の図面を参照してより詳細に説明する。
各図において、第１Ａ図は、立面図で本発明による照明器具の第１の実施例を図的に示し、
第１Ｂ図は、この立面図の詳細を示し、
第２図は、第１Ｂ図のII−II線に沿って切断された照明器具の断面図であり、
第３図は、照明器具の第１の実施例の照明ユニットの縦断面図であり、
第４図は、空間的位置への被写体の細分を示し、
第５図は、変形例における照明ユニットの縦断面図であり、
第６図は、第２の実施例を示し、
第７図は、第６図のVII−VII線に沿って切断された断面図であり、
第８図は、第３の実施例を示し、
第９図は、第８図のIX−IX線に沿って切断された断面図であり、
第１０Ａ図は、第９図のＸ−Ｘ線に沿って切断された断面図であり、
第１０Ｂ図は、第１０Ａ図のＸ−Ｘ線に沿って切断された断面図であり、
第１１図は、第４の実施例を示し、
第１２図は、本発明による照明システムを示している。
発明を実施するための最良の形態
本発明による第１の実施例の照明器具１が第１Ａ図、第１Ｂ図及び第２図に示されている。この照明器具は、その都度４２ｍの相互間隔で配置された一列の照明器具の一部を形成する。図示の照明器具１は、透明板１６が収容される光放出窓１１を持つハウジング１０を有している。７ｍの高さを持つ支柱（図示せず）に装着される前記照明器具は、道路照明用に設計されている。被写体ｄ（第４図参照）を照らすための照明モジュールが、前記ハウジング内に収容される。照らされるべき被写体ｄは、ここでは、７ｍの幅を持つ道路セクションｄ１、並びに各々２．５ｍの幅を持つ該道路セクションｄ１の各側にある二つの側路ｄ２及びｄ３である。道路セクションｄ１並びに二つの側路ｄ２及びｄ３は４２ｍの距離にわたって前記支柱の各側で延びる。前記照明モジュールは、光源及び光学手段を有している。
照明モジュール２は、一組の照明ユニット、ここでは、１４４個の照明ユニット２０を有している。各照明ユニットは、ＬＥＤチップ３０及び該チップと協働する光学系４０を有している。ＬＥＤチップ３０及び光学系４０は、前記光源及び前記光学手段を各々形成する。各照明ユニット２０は、前記被写体の一部を照らす。ＬＥＤチップ３０の各々は、少なくとも５１ｍ、この場合においては２３１ｍの光束を供給する。
照明ユニット２０は、第３図においてより詳細に示されている。ＬＥＤチップ３０は、合成樹脂支持体２１上に固着される金属の一次反射器４１上に設けられている。ＬＥＤチップ３０は、一次反射器４１と協働して一次光学系を形成する合成樹脂エンベロープ４２内に収容される。ＡｌＩｎＧａＰの活性層を持つＬＥＤチップ３０が図示の実施例において使用される。この活性層は、光学軸４４に直交する０．５×０．５ｍｍの表面及び０．２ｍｍの厚さを持つ。総発光表面積は、０．６５ｍｍ2である。
図示の実施例における照明ユニットは各々、アルミニウムヒートシンク１３内のはめ合わせリセス１２に収容される半球形装着部材２２を持つ。装着部材２２及びリセス１２は協働して、所定のビーム方向を調整するための手段を形成する。前記照明器具が組み立てられる場合、照明ユニット２０はヒートシンク１３上に所望の方向で設けられ、装着部材２２は接着剤１４によりリセス１２内に固定される。
自身の一次光学系４１、４２を持つＬＥＤチップ３０は、二次光学系を形成する円錐状二次反射器４３の狭い端部４３a内に配置される。ここではアクリレートからなる二次反射器４３は、自身の内面上が反射材料４３b、例えば、アルミニウムで被覆される。二次反射器４３は、狭端部４３aと反対側の端部４３cにおいてレンズ４５を支持しても良い。この場合、レンズ４５及び二次反射器４３は協働して、二次光学系を形成する。ビーム角は、前記反射器と存在するならば前記レンズとの寸法を選択することにより選択されても良い。
図示の実施例においては、１４４個の照明ユニット２０の組が、より大きく拡がる及びそれ程大きく拡がらないビームを発生する三つのタイプの照明ユニット２０a、２０b及び２０cを有している。前記照明モジュールは、ここでは、１４個の第１のタイプの照明ユニット２０aを有している。この照明ユニットにおいては、ビームが、０．０１２ｓｒのビーム角で拡がる。各モジュール２０aにおける二次反射器４３は、狭端部４３aと反対側の端部４３cにおいてレンズ４５を支持する。さらに前記照明モジュールは、３８個の第２のタイプの照明ユニット２０bを有する。この照明ユニットもレンズを担持し、該ユニットのビームは０．０４３ｓｒのビーム角で拡がる。最後に、前記照明モジュールは、９２個の第３のタイプの照明ユニット２０cを有している。この照明ユニットはレンズを持たず、該ユニットのビームは０．０６０ｓｒのビーム角で拡がる。前記照明ユニットのビーム角の合計ΣΩcは７．３ｓｒである。前記照らされるべき被写体は、当該照明器具に対して２．６ｓｒの空間角Ωaを占有する。従って、オーバーラップ係数Ｏは１．８２になる。このオーバーラップ係数（Ｏ）を照明ユニットの数（Ｎ）で割った商は、０．０１２になる。
被写体ｄは、前記支柱及びｙ軸を通る平面に対して対称的に照射される。この照明器具により実現される照度は、前記支柱に対するＸ座標の絶対値と共に均等に減少する。二つの連続する照明器具が、これら照明器具間の照度の略々一様な分布を達成する。
第４図は、支柱（ｘ＝０、ｙ＝０）の一方の側におけるマークによる各照明ユニット２０により照らされるべき部分への前記道路セクションの細分を示している。第１のタイプの照明ユニット（２０ａ）、第２のタイプの照明ユニット（２０ｂ）及び第３のタイプの照明ユニット（２０ｃ）により照らされるべき位置は、各々三角（△）、丸（○）及び点（・）でマークされている。マークの位置は、関連する照明ユニット２０の光学軸４４と、それにより照らされるべき被写体ｄの部分との交点を示している。本発明による照明器具１における光源により発生された光は効率良く利用されることが分かった。依然被写体はその全体が照らされる一方、９５％以上がその照らされるべき被写体の境界内に入射する。
本発明による照明モジュールの第１の実施例の変形例の照明ユニット１２０が第５図に示されている。第３図の部品に対応する第５図の部品には、それより１００大きい参照番号が付されている。この実施例における照明ユニット１２０の光学系１４０は、軸１４４及び該軸を中心とする放物外周面状の外面１４９bを持つ透明体１４９を有している。この透明体１４９は、前記軸に対して中心に、周辺部１４９cにより包囲される幅広の端部１４９cにおいて埋め込まれた（recessed）球面部１４９dを有している。ＬＥＤチップ１３０が、前記透明体の狭端部１４９f内に埋設されている。ＬＥＤチップ１３０は、幅広端部１４９cから離れた側部でもって一次反射器１４１上に設けられている。埋込球面部１４９dは第１の光学部を形成する。放物外周面１４９bを持つ周辺部１４９cは第２の光学部を形成する。第１の光学部１４９dは、屈折によってＬＥＤチップ１３０により発生された光を偏向する正のレンズとして機能する。前記部分１４９d外に入射した光ｌは、前記外面１４９bにおいて反射し、前記周辺部１４９ｃで外部に放出される。
本発明による照明モジュールの第２の実施例が第６図及び第７図に示されている。第１図乃至第３図の部品に対応する第６図及び第７図の部品には、それより２００大きい参照番号が付されている。この実施例における照明器具２０１は、２５個の照明ユニット２２０を持つ単一の照明モジュール２０２を有している。これら２５個の照明ユニットは、正則配置で一平面内に位置し、相互に並列の光学軸２４４を持っている。図示の実施例においては、個々の照明ユニット２２０の光学系２４０の、ここではレリーフにより形成される部品２４７が、光放出窓２１１内に設けられた透明板２４６内に集積されている。これらレリーフ２４７は、前記ＬＥＤチップにより発生されたビームを互いに相違する二つのビームに分割する。変形例においては、前記ＬＥＤチップにより発生された光ビームが、より多くの、例えば４つのビームに分割される。他の変形例においては、前記ＬＥＤチップにより発生されたビームが分割されないが、例えば、偏向または拡幅される。図示の照明器具は、例えば、スポットライティングに適している。
道路照明用に設計された照明器具３０１の第３の実施例が、第８図、第９図、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図に示されている。第１図乃至第３図の部品に対応する第８図、第９図、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図の部品には、それより３００大きい参照番号が付されている。図示の実施例においては、４０個の照明ユニット３２０が、照らされるべき道路に平行する長手方向軸３１３に沿って延びる各１０個のユニットからなる４つの列３１２a、３１２b、３１２c及び３１２dに配置されている。図示の実施例においては、一列内の照明ユニットが、等しい相互間隔で前記長手方向軸に並列に配置される。しかしながら、他の例では、一列内の照明ユニットが、例えば、前記長手方向軸に沿ってジグザグパターンに配置されても良い。同じ列内の照明ユニット３２０は、相互に略々平行に方向付けられ、長手方向軸３１３と交差する光学軸３４４を持つ。異なる列３１２ａ及び３１２ｂの照明ユニット３２０の光学軸３４４は、長手方向軸３１３に平行する他の軸３１４を中心として互いでもって角度αを囲む（第９図参照）。この場合、二つの連続する列の照明ユニットの光学軸により囲まれる角度は、その都度αに等しい。しかしながら、これは、必須のケースではない。第２の実施例におけるように、異なる照明ユニットの光学系３４０の部品３４７、すなわち、レリーフが、光放出窓３１１内に装着される透明板３４６内に集積されている。第１０Ａ図及び第１０Ｂ図は、レリーフ３４７が長手方向軸３１３に交差する方向に延びる三角形断面のリッジにより形成されていることを示している。これらリッジは、略々鏡に映して対称である。これらレリーフ３４７は、ＬＥＤチップ３２０により発生されたビームｂから偏向されたビームｂ１を形成し、該偏向されたビームは、関連する照明ユニットの光学軸３４４を通り且つ他の軸３１４を通る平面に対して略々対称的に位置する。ここでは、レリーフ３４７は、ビームｂを第１のビームｂ１及び第２のビームｂ２に分割する。ビームｂ１、ｂ２は、光学軸３４４の各側に位置する。これは、明瞭にするために照明ユニット３２０*の一つのみに関して示されている。前記光放出窓は、第１及び第２の他の透明板３４６’及び３４６”を持つ。これら他の透明板は、前記長手方向軸に交差するように延び、該透明板の後方には他の照明ユニット３２０’及び３２０”が位置されている。
第４の実施例が、第１１図に示されている。第１Ａ図、第１Ｂ図、第２図及び第３図の部品に対応する第１１図の部品には、それより４００大きい参照番号が付されている。
図示の照明器具４０１においては、照明ユニット４２０の組が、相互に異なるスペクトルでもって被写体の各位置を照らす二つ以上の種類の照明ユニット４２０ｐ、４２０ｑを有している。
前記照明ユニットの組は、ここでは、５５０乃至６１０ｎｍの波長範囲内、すなわち５９２ｎｍの第１の波長において最大値を持つスペクトルでもって、被写体の中央部、この場合道路のドライビングレーンを照らすための第１の種の照明ユニット４２０ｐを有している。この目的のために前記第１の種の照明ユニットには、ＡｌＩｎＧａＰの活性層を持つＬＥＤチップが備えられている。前記照明ユニット４２０の組は、前記第１の波長よりも短い、５００乃至５３０ｎｍの波長範囲内、すなわち５１０ｎｍの第２の波長において最大値を持つスペクトルでもって被写体の周辺部を照らすための、ＩｎＧａＮの活性層を持つＬＥＤチップが備えられた第２の種の照明ユニット４２０ｑを有している。前記第１の種の照明ユニット４２０ｐは、照明モジュール４０２ｂを構成する。照明モジュール４０２ａ及び４０２ｃは、前記第２の種の照明ユニット４２０ｑを有している。前記被写体の周辺部ｄｑ１及びｄｑ２には、植生が与えられても良い。５００乃至５３０ｎｍの波長範囲内のその比較的高い反射率が、これらの位置に存するいかなる被写体の可視性にさらに貢献する。
第１２図においては、第１Ａ図、第１Ｂ図、第２図及び第３図の部品に対応する部品に、それより５００大きい参照番号が付されている。第１２図は、照明器具５０１a及び制御システム５５０を持つ本発明による照明システムを図的に示している。照明器具５０１aは、本発明によれば同一の照明器具５０１a、５０１b、．．．のグループの一部を形成する。これら照明器具は、照らされるべき道路に沿って支柱５１５上に等しい相互間隔で配置される。照明器具５０１aは、各々に２４個の照明ユニットが嵌合される６個の照明モジュール５０２fI、５０２fII、５０２cＩ、５０２cII、５０２bI及び５０２bIIを有している。照明モジュール５０２fI、５０２fIIは、ドライビング方向ｒと反対の方向に支柱５１５から離れた道路セクションｆI、ｆIIを照らすように設計されている。照明モジュール５０２bI、５０２bIIは、ドライビング方向ｒに支柱５１５から離れて位置する道路セクションｂI、ｂIIを照らすように設計されている。照明モジュール５０２cI、５０２cIIは、前記他の二つの間に位置する道路セクションｃI、ｃIIを照らすように設計されている。照明モジュール５０２fI、５０２cI及び５０２bIは、第１のドライビングレーンＩを照らし、照明モジュール５０２fII、５０２cII及び５０２bIIは、第２のドライビングレーンIIを照らす。これら照明モジュールは、制御システム５５０に接続され、この制御システムにより互いに独立して制御可能である。前記制御システムは、路面の濡れ具合を測るためのセンサから信号５５１、霧を検出するための及び可能ならばそれにより生じる光散乱の程度を確定するためのセンサから信号５５２を受信する。当該照明システムは中央信号５５３により活性化される。活性化状態において、前記照明モジュールは、前記制御システムにより、例えば以下のように調整されても良い。
路面が濡れている場合、照明モジュール５０２fIは、薄暗くされるか完全にスイッチオフされ、故に、その濡れた表面上での煩わしい反射が回避される。路面を雪が覆っている場合、全ての照明モジュールが薄暗くされる。この場合、低照度で良好な可視性のために十分である。通常の光強度は、これらの状況下ではグレアに至るかもしれない。霧の場合、照明モジュール５０２cI、５０２cIIから光が主に発生するセッティングにより最良の可視性が得られることが分かった。さらに、照明モジュールのセッティングは交通量に依存しても良い。当該照明システムが誘導用照明として用いられるように低い交通密度においてはエネルギをセーブすることが可能である。これは、例えば、各照明器具内のどの６個の照明モジュールからの一つのみを動作させるようにして実現される。車がまさに通過しようとする際にモジュールが一時的にスイッチオンされるような制御システムの制御モードにおいていっそう大きなエネルギーセーブが可能である。
本発明は、光放出窓を持つハウジングを有する照明器具であって、被写体を照らすための少なくとも一つの照明モジュールが、前記ハウジング内に収容され且つ光源と光学手段とを有する照明器具に関する。
背景技術
このような照明器具は、一般的に知られていて、例えば、道路照明、道路の一部の照明、またはスポットライティングで例えばショップウィンドウ内の被写体を照明するために用いられる。
冒頭に記載の種であって二つの照明モジュールが嵌合される道路照明用の照明器具が、独国特許出願公開第DE 44 31 750 A1号から既知である。第１の照明モジュールは、当該照明器具から比較的離れて延在する道路の表面部分を照らすように設計されている。第２の照明モジュールは、当該照明器具に近接する表面部分を照らすように設計されている。前記照明器具の光源は、雨天及び晴天の両方で最適に道路セクションを照らすように互いに独立して制御され得る。前記既知の照明器具の各照明モジュールは、前記光源として管状放電ランプと前記光学手段として反射器とを持っている。このような照明器具の不利な点は、前記光源からの光をビームに集中させることが困難であることである。しばしば、５０％以上が、実際に照らされるべき被写体外に入射する。
発明の開示
本発明の目的は、光源により発生された光をより効率よく利用する冒頭に記載の種の照明器具を提供することにある。
本発明によれば、前記照明器具は、この目的のために、前記照明モジュールが、各々が少なくとも１つのＬＥＤチップ及び該チップと協働する光学系を有する一組、例えば数ダースの照明ユニットを有し、前記ＬＥＤチップ及び前記光学系は、前記光源及び前記光学手段を各々構成する一方、前記照明ユニットは、動作中前記被写体の一部を照らし、前記ＬＥＤチップ各々は、動作中少なくとも５１ｍの光束を供給することを特徴とする。
ＬＥＤチップは、電流が通ると光を放出する、半導体材料、例えば、ＡｌＩｎＧａＰまたはＩｎＧａＮの活性層を有している。ＬＥＤチップ及び一次光学系の集積ユニットは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）の名で知られていて、ＬＥＤランプとしても参照される。ＬＥＤチップの活性層の表面積は、例えば、数十分の１ｍｍ2から数ｍｍ2程度と比較的小さい。すなわち、ＬＥＤチップは、点光源と良好な近似をなし、故に、それにより発生される光は、容易に且つ正確にビームに集中させることができる。ＬＥＤチップは被写体を共同で照らし、個々のビーム各々は該被写体の一部しか当てないので、これらビームは狭くても良く、故に、これらビームを該被写体の境界内に高精度で照射することができ、ほんのわずかの光しか該被写体外に入射しない。各々が動作中少なくとも５１ｍの光束を供給するＬＥＤチップを使用することにより、照明ユニットの数が比較的限定されるにも関わらず、例えば、道路照明用、スポットライティング用または投光照明用等の幅広いアプリケーションの可能性を一層提供するような本発明による照明器具に帰着する。配光は、各照明モジュールの光束の制御またはある照明モジュールの個別の照明ユニットの光束の制御を通じてフレキシブルに調整されても良い。
もしそう望むならば、照らされるべき被写体の部分は、より均一の照明結果、例えば照度または輝度を達成するように互いにオーバーラップしても良い。照らされるべき部分のオーバーラップはまた、均等配光を達成するためにも望ましいかもしれない。このオーバーラップに関する尺度は、Ｏ＝（ΣΩc−Ωa）／Ωaとして規定されるオーバーラップ係数（Ｏ）である。ここで、ΣΩcは、各照明ユニットのビーム角の合計であり、Ωaは、当該照明器具に関する照らされるべき被写体により包含される光学的な立体角である。ここでは、照明ユニットのビーム角は、その範囲内において該照明ユニットの光束の６５％が含まれ且つ光度がその部分外の光度以上であるような該照明ユニットにより生成されるビーム部分の立体角として規定される。照明ユニットは、例えば該照明ユニットのビームを分割するような部品の結果として、互いに離れた被写体の各部分を照らしても良い。その場合、ビーム角は、その範囲内において照明ユニットの光束の６５％の割合が全体として含まれ且つ光度がそれら部分外の光度以上であるような各ビーム部分の立体角の合計である。オーバーラップ係数は、好ましくは、完全に照射される被写体において多くて１０である。オーバーラップ係数をさらに増加する場合、照明結果の均一性はほんのわずかしか増加しない。オーバーラップ係数（Ｏ）の照明ユニットの数（Ｎ）に対する比は、好ましくは０．２以下である。より高い比においては、比較的大きく拡がるビームを必要とし、故に、照明器具により発生される光を、目論んでいる被写体の境界内にそれ程効率よく照射することができず、照度分布を変更する可能性が制限される。
発光効率が主要な役割を果たし演色性がそれ程重要ではないアプリケーション、例えば道路やガレージの照明に関し、ＬＥＤチップは略々５２０ｎｍから略々６００ｎｍの波長範囲内の光を主に発生する場合が好ましい。この目的のために、例えば、５９２ｎｍにおける放出最大値を持つＡｌＩｎＧａＰの活性層を有するＬＥＤチップを用いても良い。これとは逆に、屋内空間の照明等の演色性が重要であるアプリケーションにおいては、赤色、緑色及び青色発光ＬＥＤチップの組合せ、例えば、５９０−６３０ｎｍの波長範囲内の発光用のＡｌＩｎＧａＰの活性層をもつＬＥＤチップ、並びに５２０−５６５ｎｍ及び４３０−４９０ｎｍの波長範囲内の発光用のＩｎＧａＮの活性層を持つＬＥＤチップを用いても良い。この場合、赤色、緑色及び青色発光ＬＥＤチップの活性層は、例えばサファイアまたは炭化ケイ素からなる共通の基板上に設けられても良く、これらのＬＥＤチップは、共通の光学系を持っても良い。他の例においては、例えば、ＬＥＤチップが紫外線を放出し、照明ユニットの光学系が紫外線を可視光に変換する手段を有するような照明ユニットが用いられても良い。この紫外線を変換する手段は、例えば、ＬＥＤチップ上に設けられる発光層により形成される。
本発明による照明器具の魅力的な実施例は、前記一組の照明ユニットが、相互に異なるスペクトルでもって前記被写体の各部を照らす２種類以上の照明ユニットを有することを特徴とする。この場合、照明ユニットのスペクトルは、光学特性、例えば被写体の個々の部分の反射率に適合されても良く、故に、これらの部分の最適な可視性が実現される。さらに、異なるスペクトルは、観察者に自身の位置を容易に知らせる。
道路照明、安全照明及び駐車場照明等の屋外照明の場合、しばしば、輝度は、薄明視範囲内に、すなわち、０．００１ｃｄ／ｍ2と３ｃｄ／ｍ2との間に位置する。これらの環境下においては視野の周辺部から生じる光に対する目の感度が、視野の中央から来る光に対する目の感度が最大である略々５５５ｎｍの波長と比較してかなり短い略々５１０ｎｍの波長に対して最大である。屋外照明に対してとりわけ好ましい先の実施例の変形例は、前記一組の照明ユニットが、第１の波長における最大値を持つスペクトルでもって前記被写体の中央部を照らす第１の種の照明ユニットと、前記第１の波長よりも短い第２の波長における最大値を持つスペクトルでもって前記被写体の周辺部を照らす第２の種の照明ユニットとを有することを特徴とする。この変形例は、とりわけ、第１の部分が例えばドライビングレーンで、第２の部分が該ドライビングレーンに並んで位置するレーンであるような道路照明に適している。その周囲環境のより高い可視性、及びその結果としてのドライビングレーン内にいるドライバーのより短い反応時間が、（あるエネルギー消費が与えられて）それにより得られる。異なるスペクトルは、ドライビングレーンの明瞭な境界画定（demarcation）を提供し、故に、ドライバーは容易に自身の位置を知ることができる。前記第１の波長が５５０乃至６１０ｎｍの範囲内に位置し、前記第２の波長が５００乃至５３０ｎｍの範囲内に位置する場合が好ましい。それにより、目の感度が高いスペクトルでもって周辺部を照らすことが実現される。さらに、そのようなスペクトルは、ＩｎＧａＮタイプの活性層を持つＬＥＤチップにより高発光効率を持って発生させることができる。
本発明による照明器具の好ましい実施例は、前記一組の照明ユニットが、より大きく拡がる及びそれ程大きく拡がらないビームを発生する二つ以上のタイプの照明ユニットを有することを特徴とする。この実施例においては、照らされるべき被写体の各部分が略々同一の表面積を持っても良く、また照明器具に近接して位置される被写体のそれら部分において略々同一の照度が、比較的大きく拡がるビームで照らされ、遠く離れた部分は、比較的それ程大きく拡がらないビームで照らされる。これは、照らされるべき被写体の表面の特定の照明ユニットにより照らされるべき各部分への細分をより容易にする。
照明ユニットの光学系は、例えば、反射、屈折及び／又は回折光学素子を有しても良い。本発明による照明器具の実際的な実施例は、前記照明ユニットの前記光学系が、一次光学系及び二次光学系を有し、前記一次光学系には、前記ＬＥＤチップが設けられる一次反射器と該ＬＥＤチップが埋設される例えば半球形の透明包囲体とが設けられ、前記二次光学系には、例えば円錐形の二次反射器が設けられ、該二次反射器の比較的狭い端部内に前記ＬＥＤチップが位置されていることを特徴とする。比較的狭いビームの生成に関し、前記二次反射器が、前記比較的狭い端部と反対側の端部においてレンズを支持する場合が好ましい。
魅力的な実施例は、前記照明ユニットの前記光学系が、屈折によって前記ＬＥＤチップにより発生された光を偏向する第１の光学部と反射によって前記ＬＥＤチップにより発生された光を偏向する第２の光学部とを持つ透明体を有することを特徴とする。
上述の実施例の好ましい変形例は、前記透明体が、幅広の端部と該端部と反対側に比較的狭い端部とを持ち、該狭端部内に前記ＬＥＤチップが埋設される一方、前記透明体の前記幅広端部から遠い前記ＬＥＤチップの側部が一次反射器上に設けられ、前記透明体は、軸に対して中心に位置決めされ、前記幅広端部内に埋め込まれ且つ前記第１の光学部を形成する球面部を持つと共に、前記第２の光学部を形成する前記軸を中心とする放物外周面を持つ該軸を中心とする周辺部を持つことを特徴とする。
照明ユニットには、所定のビーム方向を調整するための手段が設けられても良い。すなわち、照明器具の配光を、製造時に、使用状況、例えば道路照明の場合道路の幅及び該照明器具が装着される支柱の間隔に対して容易に適合させることができる。
好ましい実施例は、異なる照明ユニットの光学系の部品が相互に集積されることを特徴とする。これは、当該照明器具の組立作業を簡単にする。アプリケーションに依存して、前記部品は、例えば、ＬＥＤチップにより発生されるビームを偏向したり、狭くしたり及び／又は分割しても良い。この実施例の実際的な変形例においては、前記光学系の前記集積された部品が、前記光放出窓内の透明板内のレリーフであることを特徴とする。好ましくは、このレリーフは、略々鏡に映して対称であるリッジにより形成される。このようなレリーフは、迷光が僅かしかなく入射ビームから比較的大きく偏向された二つのビームを形成することができる。
上記実施例の好ましい変形例は、照明ユニットが、長手方向軸に沿って延びる列に配置され、同じ列内の照明ユニットは、略々相互に平行に且つ前記長手方向軸と交差して方向付けられる光学軸を持つ一方、異なる列の照明ユニットの光学軸は、前記長手方向軸に平行する他の軸を中心として互いでもってある角度をその都度包囲し、前記集積された部品は、前記照明ユニットにより形成されるビームから、前記照明ユニットの前記光学軸及び前記他の軸を通る平面に対して略々対称的に位置される偏向されたビームを形成することを特徴とする。照らされるべき比較的大きな表面積を、前記列の相互に異なるオリエンテーションのおかげで前記長手方向軸を中心とした角度で、及び前記他の光学手段のおかげで前記他の軸に交差し前記光学軸に交差する角度で網羅することができる。それにも関わらず、照明器具は比較的単純な構造である。一列内における照明ユニットが同一方向を向くような照明ユニットの列構成は、これら照明ユニットの単純な配置を可能にする。
本発明による一つ以上の照明器具が、本発明による照明システムの一部を形成しても良い。そのような照明システムの魅力的な実施例は、本発明による一つ以上の照明器具及び制御システムを有し、前記一つ以上の照明器具は、前記制御システムにより互いに独立して制御可能な少なくとも二つの照明モジュールを共同で持っている。前記制御システムは、センサ及び他のソースから信号を受信しても良く、故に、照明状態、例えば、配光、照度または色温度を自動的にその環境に適合させることができる。ここでは、本発明による照明システムは、ＬＥＤチップの光束が幅広い範囲にわたって制御可能であり、これらＬＥＤチップがスイッチオンの後略々即座に光を発生する利点を持つ。照明システムが道路照明に使用される場合、道路照明用の各照明器具は、共通の制御システムに接続されても良い。照明の状態を天候に適合させるために、前記制御システムは、とりわけ霧検出器から及び路面の反射特性を測る手段から信号を受信しても良い。屋内照明用のシステムは、例えば入射昼光の光束を測る昼光センサから及び照らされるべき室内の人の存在を検出する近接検出器から信号を受信する。
【図面の簡単な説明】
本発明を、以下の図面を参照してより詳細に説明する。
各図において、第１Ａ図は、立面図で本発明による照明器具の第１の実施例を図的に示し、
第１Ｂ図は、この立面図の詳細を示し、
第２図は、第１Ｂ図のII−II線に沿って切断された照明器具の断面図であり、
第３図は、照明器具の第１の実施例の照明ユニットの縦断面図であり、
第４図は、空間的位置への被写体の細分を示し、
第５図は、変形例における照明ユニットの縦断面図であり、
第６図は、第２の実施例を示し、
第７図は、第６図のVII−VII線に沿って切断された断面図であり、
第８図は、第３の実施例を示し、
第９図は、第８図のIX−IX線に沿って切断された断面図であり、
第１０Ａ図は、第９図のＸ−Ｘ線に沿って切断された断面図であり、
第１０Ｂ図は、第１０Ａ図のＸ−Ｘ線に沿って切断された断面図であり、
第１１図は、第４の実施例を示し、
第１２図は、本発明による照明システムを示している。
発明を実施するための最良の形態
本発明による第１の実施例の照明器具１が第１Ａ図、第１Ｂ図及び第２図に示されている。この照明器具は、その都度４２ｍの相互間隔で配置された一列の照明器具の一部を形成する。図示の照明器具１は、透明板１６が収容される光放出窓１１を持つハウジング１０を有している。７ｍの高さを持つ支柱（図示せず）に装着される前記照明器具は、道路照明用に設計されている。被写体ｄ（第４図参照）を照らすための照明モジュールが、前記ハウジング内に収容される。照らされるべき被写体ｄは、ここでは、７ｍの幅を持つ道路セクションｄ１、並びに各々２．５ｍの幅を持つ該道路セクションｄ１の各側にある二つの側路ｄ２及びｄ３である。道路セクションｄ１並びに二つの側路ｄ２及びｄ３は４２ｍの距離にわたって前記支柱の各側で延びる。前記照明モジュールは、光源及び光学手段を有している。
照明モジュール２は、一組の照明ユニット、ここでは、１４４個の照明ユニット２０を有している。各照明ユニットは、ＬＥＤチップ３０及び該チップと協働する光学系４０を有している。ＬＥＤチップ３０及び光学系４０は、前記光源及び前記光学手段を各々形成する。各照明ユニット２０は、前記被写体の一部を照らす。ＬＥＤチップ３０の各々は、少なくとも５１ｍ、この場合においては２３１ｍの光束を供給する。
照明ユニット２０は、第３図においてより詳細に示されている。ＬＥＤチップ３０は、合成樹脂支持体２１上に固着される金属の一次反射器４１上に設けられている。ＬＥＤチップ３０は、一次反射器４１と協働して一次光学系を形成する合成樹脂エンベロープ４２内に収容される。ＡｌＩｎＧａＰの活性層を持つＬＥＤチップ３０が図示の実施例において使用される。この活性層は、光学軸４４に直交する０．５×０．５ｍｍの表面及び０．２ｍｍの厚さを持つ。総発光表面積は、０．６５ｍｍ2である。
図示の実施例における照明ユニットは各々、アルミニウムヒートシンク１３内のはめ合わせリセス１２に収容される半球形装着部材２２を持つ。装着部材２２及びリセス１２は協働して、所定のビーム方向を調整するための手段を形成する。前記照明器具が組み立てられる場合、照明ユニット２０はヒートシンク１３上に所望の方向で設けられ、装着部材２２は接着剤１４によりリセス１２内に固定される。
自身の一次光学系４１、４２を持つＬＥＤチップ３０は、二次光学系を形成する円錐状二次反射器４３の狭い端部４３a内に配置される。ここではアクリレートからなる二次反射器４３は、自身の内面上が反射材料４３b、例えば、アルミニウムで被覆される。二次反射器４３は、狭端部４３aと反対側の端部４３cにおいてレンズ４５を支持しても良い。この場合、レンズ４５及び二次反射器４３は協働して、二次光学系を形成する。ビーム角は、前記反射器と存在するならば前記レンズとの寸法を選択することにより選択されても良い。
図示の実施例においては、１４４個の照明ユニット２０の組が、より大きく拡がる及びそれ程大きく拡がらないビームを発生する三つのタイプの照明ユニット２０a、２０b及び２０cを有している。前記照明モジュールは、ここでは、１４個の第１のタイプの照明ユニット２０aを有している。この照明ユニットにおいては、ビームが、０．０１２ｓｒのビーム角で拡がる。各モジュール２０aにおける二次反射器４３は、狭端部４３aと反対側の端部４３cにおいてレンズ４５を支持する。さらに前記照明モジュールは、３８個の第２のタイプの照明ユニット２０bを有する。この照明ユニットもレンズを担持し、該ユニットのビームは０．０４３ｓｒのビーム角で拡がる。最後に、前記照明モジュールは、９２個の第３のタイプの照明ユニット２０cを有している。この照明ユニットはレンズを持たず、該ユニットのビームは０．０６０ｓｒのビーム角で拡がる。前記照明ユニットのビーム角の合計ΣΩcは７．３ｓｒである。前記照らされるべき被写体は、当該照明器具に対して２．６ｓｒの空間角Ωaを占有する。従って、オーバーラップ係数Ｏは１．８２になる。このオーバーラップ係数（Ｏ）を照明ユニットの数（Ｎ）で割った商は、０．０１２になる。
被写体ｄは、前記支柱及びｙ軸を通る平面に対して対称的に照射される。この照明器具により実現される照度は、前記支柱に対するＸ座標の絶対値と共に均等に減少する。二つの連続する照明器具が、これら照明器具間の照度の略々一様な分布を達成する。
第４図は、支柱（ｘ＝０、ｙ＝０）の一方の側におけるマークによる各照明ユニット２０により照らされるべき部分への前記道路セクションの細分を示している。第１のタイプの照明ユニット（２０ａ）、第２のタイプの照明ユニット（２０ｂ）及び第３のタイプの照明ユニット（２０ｃ）により照らされるべき位置は、各々三角（△）、丸（○）及び点（・）でマークされている。マークの位置は、関連する照明ユニット２０の光学軸４４と、それにより照らされるべき被写体ｄの部分との交点を示している。本発明による照明器具１における光源により発生された光は効率良く利用されることが分かった。依然被写体はその全体が照らされる一方、９５％以上がその照らされるべき被写体の境界内に入射する。
本発明による照明モジュールの第１の実施例の変形例の照明ユニット１２０が第５図に示されている。第３図の部品に対応する第５図の部品には、それより１００大きい参照番号が付されている。この実施例における照明ユニット１２０の光学系１４０は、軸１４４及び該軸を中心とする放物外周面状の外面１４９bを持つ透明体１４９を有している。この透明体１４９は、前記軸に対して中心に、周辺部１４９cにより包囲される幅広の端部１４９cにおいて埋め込まれた（recessed）球面部１４９dを有している。ＬＥＤチップ１３０が、前記透明体の狭端部１４９f内に埋設されている。ＬＥＤチップ１３０は、幅広端部１４９cから離れた側部でもって一次反射器１４１上に設けられている。埋込球面部１４９dは第１の光学部を形成する。放物外周面１４９bを持つ周辺部１４９cは第２の光学部を形成する。第１の光学部１４９dは、屈折によってＬＥＤチップ１３０により発生された光を偏向する正のレンズとして機能する。前記部分１４９d外に入射した光ｌは、前記外面１４９bにおいて反射し、前記周辺部１４９ｃで外部に放出される。
本発明による照明モジュールの第２の実施例が第６図及び第７図に示されている。第１図乃至第３図の部品に対応する第６図及び第７図の部品には、それより２００大きい参照番号が付されている。この実施例における照明器具２０１は、２５個の照明ユニット２２０を持つ単一の照明モジュール２０２を有している。これら２５個の照明ユニットは、正則配置で一平面内に位置し、相互に並列の光学軸２４４を持っている。図示の実施例においては、個々の照明ユニット２２０の光学系２４０の、ここではレリーフにより形成される部品２４７が、光放出窓２１１内に設けられた透明板２４６内に集積されている。これらレリーフ２４７は、前記ＬＥＤチップにより発生されたビームを互いに相違する二つのビームに分割する。変形例においては、前記ＬＥＤチップにより発生された光ビームが、より多くの、例えば４つのビームに分割される。他の変形例においては、前記ＬＥＤチップにより発生されたビームが分割されないが、例えば、偏向または拡幅される。図示の照明器具は、例えば、スポットライティングに適している。
道路照明用に設計された照明器具３０１の第３の実施例が、第８図、第９図、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図に示されている。第１図乃至第３図の部品に対応する第８図、第９図、第１０Ａ図及び第１０Ｂ図の部品には、それより３００大きい参照番号が付されている。図示の実施例においては、４０個の照明ユニット３２０が、照らされるべき道路に平行する長手方向軸３１３に沿って延びる各１０個のユニットからなる４つの列３１２a、３１２b、３１２c及び３１２dに配置されている。図示の実施例においては、一列内の照明ユニットが、等しい相互間隔で前記長手方向軸に並列に配置される。しかしながら、他の例では、一列内の照明ユニットが、例えば、前記長手方向軸に沿ってジグザグパターンに配置されても良い。同じ列内の照明ユニット３２０は、相互に略々平行に方向付けられ、長手方向軸３１３と交差する光学軸３４４を持つ。異なる列３１２ａ及び３１２ｂの照明ユニット３２０の光学軸３４４は、長手方向軸３１３に平行する他の軸３１４を中心として互いでもって角度αを囲む（第９図参照）。この場合、二つの連続する列の照明ユニットの光学軸により囲まれる角度は、その都度αに等しい。しかしながら、これは、必須のケースではない。第２の実施例におけるように、異なる照明ユニットの光学系３４０の部品３４７、すなわち、レリーフが、光放出窓３１１内に装着される透明板３４６内に集積されている。第１０Ａ図及び第１０Ｂ図は、レリーフ３４７が長手方向軸３１３に交差する方向に延びる三角形断面のリッジにより形成されていることを示している。これらリッジは、略々鏡に映して対称である。これらレリーフ３４７は、ＬＥＤチップ３２０により発生されたビームｂから偏向されたビームｂ１を形成し、該偏向されたビームは、関連する照明ユニットの光学軸３４４を通り且つ他の軸３１４を通る平面に対して略々対称的に位置する。ここでは、レリーフ３４７は、ビームｂを第１のビームｂ１及び第２のビームｂ２に分割する。ビームｂ１、ｂ２は、光学軸３４４の各側に位置する。これは、明瞭にするために照明ユニット３２０*の一つのみに関して示されている。前記光放出窓は、第１及び第２の他の透明板３４６’及び３４６”を持つ。これら他の透明板は、前記長手方向軸に交差するように延び、該透明板の後方には他の照明ユニット３２０’及び３２０”が位置されている。
第４の実施例が、第１１図に示されている。第１Ａ図、第１Ｂ図、第２図及び第３図の部品に対応する第１１図の部品には、それより４００大きい参照番号が付されている。
図示の照明器具４０１においては、照明ユニット４２０の組が、相互に異なるスペクトルでもって被写体の各位置を照らす二つ以上の種類の照明ユニット４２０ｐ、４２０ｑを有している。
前記照明ユニットの組は、ここでは、５５０乃至６１０ｎｍの波長範囲内、すなわち５９２ｎｍの第１の波長において最大値を持つスペクトルでもって、被写体の中央部、この場合道路のドライビングレーンを照らすための第１の種の照明ユニット４２０ｐを有している。この目的のために前記第１の種の照明ユニットには、ＡｌＩｎＧａＰの活性層を持つＬＥＤチップが備えられている。前記照明ユニット４２０の組は、前記第１の波長よりも短い、５００乃至５３０ｎｍの波長範囲内、すなわち５１０ｎｍの第２の波長において最大値を持つスペクトルでもって被写体の周辺部を照らすための、ＩｎＧａＮの活性層を持つＬＥＤチップが備えられた第２の種の照明ユニット４２０ｑを有している。前記第１の種の照明ユニット４２０ｐは、照明モジュール４０２ｂを構成する。照明モジュール４０２ａ及び４０２ｃは、前記第２の種の照明ユニット４２０ｑを有している。前記被写体の周辺部ｄｑ１及びｄｑ２には、植生が与えられても良い。５００乃至５３０ｎｍの波長範囲内のその比較的高い反射率が、これらの位置に存するいかなる被写体の可視性にさらに貢献する。
第１２図においては、第１Ａ図、第１Ｂ図、第２図及び第３図の部品に対応する部品に、それより５００大きい参照番号が付されている。第１２図は、照明器具５０１a及び制御システム５５０を持つ本発明による照明システムを図的に示している。照明器具５０１aは、本発明によれば同一の照明器具５０１a、５０１b、．．．のグループの一部を形成する。これら照明器具は、照らされるべき道路に沿って支柱５１５上に等しい相互間隔で配置される。照明器具５０１aは、各々に２４個の照明ユニットが嵌合される６個の照明モジュール５０２fI、５０２fII、５０２cＩ、５０２cII、５０２bI及び５０２bIIを有している。照明モジュール５０２fI、５０２fIIは、ドライビング方向ｒと反対の方向に支柱５１５から離れた道路セクションｆI、ｆIIを照らすように設計されている。照明モジュール５０２bI、５０２bIIは、ドライビング方向ｒに支柱５１５から離れて位置する道路セクションｂI、ｂIIを照らすように設計されている。照明モジュール５０２cI、５０２cIIは、前記他の二つの間に位置する道路セクションｃI、ｃIIを照らすように設計されている。照明モジュール５０２fI、５０２cI及び５０２bIは、第１のドライビングレーンＩを照らし、照明モジュール５０２fII、５０２cII及び５０２bIIは、第２のドライビングレーンIIを照らす。これら照明モジュールは、制御システム５５０に接続され、この制御システムにより互いに独立して制御可能である。前記制御システムは、路面の濡れ具合を測るためのセンサから信号５５１、霧を検出するための及び可能ならばそれにより生じる光散乱の程度を確定するためのセンサから信号５５２を受信する。当該照明システムは中央信号５５３により活性化される。活性化状態において、前記照明モジュールは、前記制御システムにより、例えば以下のように調整されても良い。
Claims (12)
- 光放出窓を持つハウジングを有する照明器具であって、被写体を照らす少なくとも一つの照明モジュールが、前記ハウジング内に収容され且つ光源と光学手段とを有する照明器具において、
前記照明モジュールは、各々が少なくとも１つのＬＥＤチップ及び該チップと協働する光学系を有する少なくとも２つの異なる種類の照明ユニットを有し、前記ＬＥＤチップ及び前記光学系は、前記光源及び前記光学手段を各々構成する一方、前記照明ユニットは、動作中前記被写体の対応する一部を照らし、前記ＬＥＤチップ各々は、動作中少なくとも５１ｍの光束を供給することを特徴とする照明器具。 - 請求項１に記載の照明器具において、
前記少なくとも２つの異なる種類の照明ユニットは、より大きく拡がる及びそれ程大きく拡がらないビームを発生する２つ以上の種類の照明ユニットを有することを特徴とする照明器具。 - 請求項１または２に記載の照明器具において、
少なくとも２つの異なる種類の前記照明ユニットの少なくとも一方は、一次光学系及び二次光学系を有し、前記一次光学系には、前記ＬＥＤチップが設けられる一次反射器と該ＬＥＤチップが埋設される透明包囲体とが設けられ、前記二次光学系には、二次反射器が設けられ、該二次反射器の比較的狭い端部内に前記ＬＥＤチップが位置されていることを特徴とする照明器具。 - 請求項３に記載の照明器具において、
前記二次反射器は、前記比較的狭い端部と反対側の端部においてレンズを支持することを特徴とする照明器具。 - 請求項１または２に記載の照明器具において、
前記少なくとも２つの異なる種類の照明ユニットの少なくとも一方の前記光学系は、屈折によって前記ＬＥＤチップにより発生された光を偏向する第１の光学部と反射によって前記ＬＥＤチップにより発生された光を偏向する第２の光学部とを持つ透明体を有することを特徴とする照明器具。 - 請求項５に記載の照明器具において、
前記透明体は、幅広の端部と該端部と反対側に比較的狭い端部とを持ち、該狭端部内に前記ＬＥＤチップが埋設される一方、前記透明体の前記幅広端部から遠い前記ＬＥＤチップの側部が一次反射器上に設けられ、前記透明体は、軸に対して中心に位置決めされ、前記幅広端部内に埋め込まれ且つ前記第１の光学部を形成する球面部を持つと共に、前記第２の光学部を形成する前記軸を中心とする放物外周面を持つ該軸を中心とする周辺部を持つことを特徴とする照明器具。 - 請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明器具において、
少なくとも２つの異なる種類の照明ユニットの光学系の部品が相互に集積されることを特徴とする照明器具。 - 請求項７に記載の照明器具において、
前記光学系の前記集積された部品は、前記光放出窓内の透明板内のレリーフであることを特徴とする照明器具。 - 請求項８に記載の照明器具において、
前記レリーフは、リッジにより形成されることを特徴とする照明器具。 - 請求項１乃至９の何れか一項に記載の照明器具において、
前記少なくとも２つの異なる種類の照明ユニットは、相互に異なるスペクトルでもって前記被写体の各部を照らす２つ以上の種類の照明ユニットを有することを特徴とする照明器具。 - 請求項１０に記載の照明器具において、
前記少なくとも２つの異なる種類の照明ユニットは、第１の波長における最大値を持つスペクトルでもって前記被写体の中央部を照らす第１の種類の照明ユニットと、前記第１の波長よりも短い第２の波長における最大値を持つスペクトルでもって前記被写体の周辺部を照らす第２の種類の照明ユニットとを有することを特徴とする照明器具。 - 請求項１乃至１１の何れか一項に記載の一つ以上の照明器具を有し、制御システムを有する照明システムであって、前記一つ以上の照明器具は、前記制御システムにより互いに独立して制御可能な少なくとも二つの照明モジュールを共同で有している照明システム。
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