JP4018774B2 - 発光ダイオード集合体を光源とする均一照明装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
防波堤側面に設置された量水標を暗視カメラで遠隔監視することにより夜間の津波監視を行なうことがあるが、このような場合に用いると有利な照明装置に関するもので、さらに詳しくは、必要とする照度分布を均一ならしめ得るようにした照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
暗視カメラで物体を監視する場合、被対象物の照度分布の変化が大きいと、照度の低い部分では光力不足で視認できず、照度が高い部分ではハレーションを起こして監視できないため、照度分布が均一な照度が必要になる。しかし、照明装置の設置が被照射体の周辺に限られる場合は、照度分布を均一ならしめることが極めて困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
照明装置の設置が被照射体の周辺に限られる場合、光源に近い位置では照度が高く、逆に、光源から遠い位置では照度が低くなる。従って、照度分布を均一ならしめるためには、レンズや反射板を用いて光の照射方向を限定するとか、あるいは、遮光板で不要な光を遮断する等の手段によらざるを得ないが、光の照射方向を限定するレンズを用いる場合はその設計、製作に手間がかかり、また、反射板や遮光板を用いる場合は無駄な電力消費を引き起こすという問題があった。特に、防波堤等においては電力供給が困難であるため、太陽電池を電源とし得る電力消費にとどめるのが望ましく、また、漏光が大きい照明を使用すると海上標識の見分けが付きにくいという問題を生じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、ｎ個の発光ダイオード素子よりなる発光ダイオード集合体を光源として用いる。そして、各発光ダイオード素子と被照射点との距離Ｘ _i 、発光ダイオード素子の被照射点方向の光度Ｉ _i 、及び、被照射点で被照射面に立てた法線と被照射点と発光ダイオード素子とを結ぶ線とがなす角θ _i によって決まる次式 (1) による照度Ｅが各被照射点で均一となるようにしたものである。
【数１】

発光ダイオード集合体の角発光ダイオード素子の照射方向、発散角、光度を変えることにより、照度分布が均一な照明を低消費電力で、しかも、少ない漏光のもとに行うことができる。また、光源は断線のおそれがないものとすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
本発明においては、ｎ個の発光ダイオード素子からなる発光ダイオード集合体を光源として用いる。そして、各発光ダイオード素子と被照射点との距離Ｘ_i 、発光ダイオード素子の被照射点方向の光度Ｉ_i 、及び、被照射点で被照射面に立てた法線と被照射点と発光ダイオード素子とを結ぶ線とがなす角θ_i によって決まる照度Ｅ、すなわち、次式(1) による照度Ｅが各被照射点で均一となるようにする。
【数１】

【０００６】
【実施例】
本発明を量水標の照明に適用した実施例を図面に基いて詳細に説明する。
図１において、図面符号１は岸壁、２は量水標、３は前記岸壁１上に設置された電源室で、内部には電池及び制御装置などが収納されている。４は太陽電池パネルである。前記量水標２の上方であって前記岸壁１から突設するごとく照明装置５が設置されている。この照明装置５の先端には多数の発光ダイオードからなる発光ダイオード集合体が保持されている。照明装置５はこの発光ダイオード集合体を光源６とするものである。
【０００７】
図１における光源６の突出長さｌ＝１ｍとし、それより下方のｈ＝２ｍから８ｍの間の量水標を照明する場合を例に挙げて、１ｍごとの各点の照度を算出することとする。
事例を簡潔にするために、ここでは光源６を図２(a) に示す広角発光ダイオード素子集合体Ｌ₁ と狭角発光ダイオード素子集合体Ｌ₂ よりなる発光ダイオード集合体とし、取付角β及び発光ダイオード素子の個数ｎをそれぞれ次のとおりとする。
β₁ ＝10°、β₂ ＝ 7°、ｎ₁ ＝30、ｎ₂ ＝60
【０００８】
ｈ＝３ｍの位置の照度Ｅ₃ （単位 l_X ）を求めると、
θ₃ ＝90°− tan^-1l/h ＝71.57 °であるから、
発光ダイオード集合体Ｌ₁ 、Ｌ₂ においてｈ＝３ｍの方向は、それぞれの光軸に対して φ₁₃＝90°−β₁ −θ₃ ＝90°−10°− 71.57°＝ 8.43 °
φ₂₃＝90°−β₂ −θ₃ ＝90°− 7°− 71.57°＝11.43 °
であり、
図３に示す広角発光ダイオード素子の配光曲線と図４に示す狭角発光ダイオード素子の配光曲線よりＬ₁ 、Ｌ₂ のｈ＝３ｍの方向の光度Ｉ₁₃及びＩ₂₃は、
Ｉ₁₃＝3.65cd×30＝109.5 cd
Ｉ₂₃＝0.17cd×60＝ 10.2 cd
となる。
従って、 Ｅ₃ ＝〔（Ｉ₁₃＋Ｉ₂₃）／Ｘ₃ ²〕ｃｏｓθ₃
＝〔（109.5 ＋10.2）／（3³＋1²）〕ｃｏｓ71.57 °
＝ 3.78 l_X
【０００９】
上記の場合と同様にしてｈ＝２ｍ、ｈ＝４ｍから８ｍまでの各点の照度Ｅ₂ 及びＥ₄ 〜Ｅ₈ を計算すると、次のようになる。
Ｅ₂ ＝ 2.5 l_X 、Ｅ₄ ＝ 2.6 l_X 、Ｅ₅ ＝2.48 l_X 、Ｅ₆ ＝3.87 l_X 、
Ｅ₇ ＝3.51 l_X 、Ｅ₈ ＝2.53 l_X
これらの点を縦軸ｈ（単位：ｍ）、横軸Ｅ（単位： l_X ）のグラフ上にプロットすると図５のようになり、ｈが２ｍから８ｍまでの量水標における各点での照度Ｅ₂ 〜Ｅ₈ の分布状態が解明された。そして、グラフ上の各点を通る曲線を描くと、図５に示すように２つの山を有する曲線となる。
これは、光源６が２組の発光ダイオード集合体からなるためにｈが２ｍから８ｍまでの量水標における各点での照度分布も２つの山を有すると考えられるが、この間では照度が少なくとも 2.5〜3.87 l_X となり、暗視カメラが必要とする照度２〜８ l_X を充分満足することが明らかになった。
多種多様な発光ダイオード素子を使用し、又は／及び発光ダイオード集合体の照射方向を種々異ならしめることにより、さらに均一で精密な照度分布を得ることができる。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１記載の均一照明装置を用いれば、照度分布が均一な照明を低消費電力で、しかも、少ない漏光のもとに行うことができる効果がある。また、光源は断線のおそれがないものとすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を量水標の照明に適用した実施例を示す概略図である。
【図２】広角発光ダイオード素子集合体と狭角発光ダイオード素子集合体よりなる光源を例示した概略図で、特に、(a) は側面図、(b) はその底面図である。
【図３】広角発光ダイオード素子の配光曲線を示すグラフである。
【図４】狭角発光ダイオード素子の配光曲線を示すグラフである。
【図５】図１に示す量水標において、ｈが２ｍから８ｍまでの各点での照度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１…岸壁、２…量水標、３…電源室、４…太陽電池パネル、５…照明装置、６…光源。

Claims (1)

1. ｎ個の発光ダイオード素子よりなる発光ダイオード集合体を光源とする照明装置であって、各発光ダイオード素子と被照射点との距離Ｘ_i 、発光ダイオード素子の被照射点方向の光度Ｉ_i 、及び、被照射点で被照射面に立てた法線と被照射点と発光ダイオード素子とを結ぶ線とがなす角θ_i によって決まる次式(1) による照度Ｅが各被照射点で均一となるようにしたことを特徴とする均一照明装置。
   

   

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