JP4695060B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明技術に関し、特に看板などの表示面、床面、地面、壁面などの平面的な照射面をその端部から横方向に照明する照明技術に関する。

従来、看板などの平面的な広い照射面をその端部から横方向に照明する照明装置として、複数の投光器を表示面から離れた位置に配置し、それぞれの投光器で異なる領域を照明するものが提案されている（例えば、特許文献１など参照）。
また、ＬＥＤの技術開発の進歩に伴い、高輝度で効率のよいＬＥＤが安価に提供されつつあり、投光器に代えてＬＥＤを光源とする照明装置を用いることも考えられる。

特開２００３−１９５７９０号公報

しかしながら、このような従来技術では、照射面をムラなくかつ効率よく照明するには、照射面からなるべく離れた位置に照明装置を配置する必要があるが、照射面から離れた位置に照明装置を配置した場合、照明装置を支持する支持アームなどの構成が必要となり、全体として重量が増加したり看板自体が不安定となる。
このような欠点を解決するため、照射面に近い位置に従来の照明装置を配置する構成が考えられる。しかし、従来の照明装置を照射面に近い位置に配置した場合、照射面をムラなくかつ効率よく照明できないという問題点があった。

例えば照射面に近い位置に照明装置を配置した場合、照射面のうち照明装置に近い領域が極端に明るくなり遠い領域が暗くなるため、照射面にムラが生じる。また、照明装置で遠い領域を重点的に照明した場合、照射面から離れる方向にも光が照射されるため、効率よく照明できない。また、光源としてＬＥＤを用いた場合、凸レンズを用いてＬＥＤからの光を集光して照射した場合、ＬＥＤチップの形状配置に応じたムラ（影）が生じる。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、平面的な広い照射面を横方向からムラなくかつ効率よく照明する照明装置を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる照明装置は、看板などの表示面、床面、地面、壁面などの平面的な照射面の一端部に配置されて、照射面をその一端部から遠端部に向かって照明する照明装置であって、ＬＥＤからなる光源と、光源からの光を制御して照射面へ照射する複数の部分レンズがそれぞれ照射面の左右方向に伸延しかつ照射面と交差する方向に連接して形成された複合レンズとを備え、複合レンズは、照射面に対する俯仰角方向において、遠端部の方向に光度最大点を有し、当該ピークから照射面側角度方向に対して徐々に光度が減衰し、当該ピークから照射面側角度方向とは反対側角度方向に対して急激に光度が減衰する配光特性を有している。

この際、部分レンズとして、光源から反対側角度方向に出射された光を反射屈折させて照射面上の遠端部側に位置する遠端領域へ照射するプリズムレンズを用いてもよい。
あるいは、部分レンズとして、光源からの光を拡散させて照射面の全域へ照射する凹レンズを用いてもよい。
あるいは、部分レンズとして、光源から照射面側角度方向に出射された光を反射屈折させて照射面の全域へ照射する凹面プリズムレンズを用いてもよい。

また、各部分レンズを、凹レンズ、プリズムレンズ、凹面プリズムレンズ、平面プリズムレンズ、または前記光源より遠い位置に焦点を有する凸レンズのいずれかから構成してもよい。
また、凹面プリズムレンズを、光源からの光を屈折させる平面と、平面からの光を反射拡散させる凸面鏡の機能を持つ凹面と、凹面からの光を屈折して出射する平面とから構成してもよい。

本発明によれば、ＬＥＤからなる光源からの光を制御して照射面へ照射する複数の部分レンズからなる複合レンズを設け、これら部分レンズを、それぞれ照射面の左右方向に伸延し、かつ照射面と交差する方向に連接して形成し、複合レンズの配光特性として、照射面に対する俯仰角方向において、遠端部下端部の方向に光度最大点を有し、当該ピークから照射面側角度方向の俯角方向に対して徐々に光度が減衰し、当該ピークから照射面４側角度方向とは反対側角度方向の仰角方向に対して急激に光度が減衰する配光特性を持つようにしたので、平面的な広い照射面を横方向からムラなく照明することができるとともに、特に照射面とは反対側の仰角方向へ光をほとんど出射しないため効率よく照明することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１〜図５を参照して、本実施の形態にかかる照明装置について説明する。図１は、本実施の形態にかかる照明装置を示す外観図である。図２は、本実施の形態にかかる照明装置の正面図である。図３は、本実施の形態にかかる照明装置の底面図である。図４は本実施の形態にかかる照明装置のIV-IV断面図である。図５は、配光特性を示す説明図である。

この照明装置１は、看板などの表示面、床面、地面、壁面などの平面的な照射面４の一端部に配置されて、照射面４に対して照射光５を照射することにより、照射面４をその一端部から遠端部に向けて照明する。

以下では、図１に示すように、照明装置１を照射面４の一端部、ここでは看板などの表示板４０の上端部４１に配置し、一端部と対向する照射面４の遠端部、ここでは表示板４０の下端部４２に向けて照明する場合を例として説明する。この際、照射面４に沿って上端部（一端部）４１から下端部（遠端部）４２へ向かう方向を上下方向４Ｙと定義し、照射面４に沿って上下方向４Ｙと直交する方向すなわち照明装置１の長手方向を左右方向４Ｘと定義し、照射面４に直交する方向を直交方向４Ｚと定義する。また、上下方向４Ｙに対して俯角および仰角を持って交差する方向を俯仰角方向４Ｗという。

照明装置１は、底面に矩形状の開口部１Ｂをする箱状の本体１Ａと、この本体１Ａの開口部１Ｂに取り付けられる底板１Ｃと、底板１Ｃに設けられた矩形状の透光部１Ｄと、本体１Ａの内部配置されて、ＬＥＤ１１からなる光源からの光を透光部１Ｄを介して装置外部の照射面４へ照射する光源部１０とを備えている。

光源部１０は、チップ状の発光部１２が形成されたＬＥＤ１１を実装する基板１３と、ＬＥＤ１１の発光部１２に対向して基板に固定される複合レンズ２０とから構成されている。
複合レンズ２０は、ＬＥＤ１１からなる光源からの光を制御して照射面４へ照射する複数の部分レンズからなり、これら部分レンズは、それぞれ照射面４の左右方向４Ｂに伸延し、かつ照射面４と交差する方法、例えば直交方向４Ｚまたは照射面４の略直交方向に連接して形成されている。

本実施の形態は、複合レンズ２０の配光特性として、図５に示すように、照射面４に対する俯仰角方向４Ｗにおいて、遠端部（下端部４２）の方向に光度最大点を有し、当該ピークから照射面４側角度方向の俯角方向に対して徐々に光度が減衰し、当該ピークから照射面４側角度方向とは反対側角度方向の仰角方向に対して急激に光度が減衰する配光特性を有している。

次に、図６および図７を参照して、本実施の形態にかかる照明装置の複合レンズの構成について説明する。図６は、複合レンズの構成を示す断面図である。図７は、複合レンズによる照度分布を示す説明図である。
複合レンズ２０は、照射面４と交差する方向、ここでは直交方向４Ｚに連接された部分レンズ２１〜２５から構成されている。

部分レンズ２１は、複合レンズ２０のうち照射面４から最も遠い位置、すなわち直交方向４Ｚにおいて先端部２０Ａ側に配置されたプリズムレンズからなる。図６の場合、プリズムレンズが鋸歯状に７つ連接して形成されている。

部分レンズ２１の場合、光源であるＬＥＤ１１の発光部１２からの光をわずかに先端部２０Ａ側へ屈折させる平面２１Ａと、平面２１Ａからの光を遠端部２２の方向へ全反射する平面鏡の機能を持つ平面２１Ｂと、平面２１Ｂからの光をわずかに照射面４側へ屈折させて出射する平面２０Ｃとから構成されている。
これにより、光源であるＬＥＤ１１の発光部１２から照射面４側角度方向とは反対側の角度方向に出射された光は、部分レンズ２１により反射屈折して、照射面４上の遠端部側に位置する照射領域３１へ照射される。

部分レンズ２２は、直交方向４Ｚにおいて複合レンズ２０のほぼ中央の位置に部分レンズ２１と連接して形成されている。この部分レンズ２２は、平面２２Ａと平面２０Ｃから構成された平面プリズムからなり、発光部１２からの光が照射面４の方向へ屈折するよう平面２２Ａに角度が設けられている。この平面２２Ａとして、角度の異なる複数の平面から構成してもよい。
これにより、発光部１２から照射面４側角度方向とは反対側の角度方向に出射された光は、部分レンズ２２により屈折して、照射面４上の遠端部側に位置する照射領域３２へ照射される。したがって、部分レンズ２１，２２の照射領域３１，３２が重なるため、比較的照度が不足しやすい照射面４の遠端部２２付近を明るく照明することができる。

部分レンズ２３は、直交方向４Ｚにおいて複合レンズ２０のほぼ中央の位置に部分レンズ２２と連接して形成されている。この部分レンズ２３は、凹面２３Ａと平面２０Ｃから構成された凹面レンズからなり、発光部１２からの光が照射面４の方向へ屈折するよう凹面２３Ａ全体に角度が設けられている。
これにより、発光部１２から照射面４側角度方向とは反対側の角度方向に出射された光は、部分レンズ２３により拡散されて、照射面４上のほぼ全域にわたる照射領域３３へ照射され、比較的照度が超過しやすい照射面４の一端部４１付近の照度を抑えることができる。

部分レンズ２４は、直交方向４Ｚにおいて複合レンズ２０のほぼ中央の位置に部分レンズ２３と連接して形成されている。この部分レンズ２２は、平面２４Ａ、平面２４Ｂ、および平面２０Ｃから構成された平面プリズムレンズからなり、発光部１２から照射面４側角度方向に出射された光が照射面４の方向へ屈折するよう平面２４Ａおよび平面２４Ｂに角度が設けられている。
これにより、発光部１２から照射面４側角度方向に出射された光は、部分レンズ２４により屈折して、照射面４上のほぼ全域にわたる照射領域３４へ照射される。

なお、部分レンズ２４としては、平面プリズムレンズに代えて、光源であるＬＥＤ１１より遠い位置に焦点を有する凸レンズを用いてもよい。この場合、平面２４Ａに代えて凸面を設け、この凸面と平面２０Ｃとから光源より遠い位置に焦点を有する凸レンズ、すなわち像を結ばない凸レンズを形成すればよい。これにより、発光部１２から照射面４側角度方向に出射された光は、部分レンズ２４により屈折して、照射面４上のほぼ全域にわたる照射領域３４へ照射される。

部分レンズ２５は、直交方向４Ｚにおいて複合レンズ２０の中央から末端部２０Ｂ側の位置に部分レンズ２４と連接して形成されている。この部分レンズ２５は、凹面２４Ａと平面２０Ｃから構成された凹面レンズからなり、発光部１２から照射面４側角度方向に出射された光が照射面４の方向へ屈折するよう凹面２４Ａ全体に角度が設けられている。
これにより、発光部１２から照射面４側角度方向に出射された光は、部分レンズ２４により拡散されて、照射面４上のほぼ全域にわたる照射領域３５へ照射され、比較的照度が超過しやすい照射面４の一端部２１４１付近の照度を抑えることができる。

部分レンズ２６は、複合レンズ２０のうち照射面４から最も近い位置、すなわち直交方向４Ｚにおいて末端部２０Ｂ側に部分レンズ２５と連接して配置された凹面プリズムレンズからなる。図６の場合、凹面プリズムレンズが鋸歯状に２つ連接して形成されている。
凹面プリズムレンズは、２つの平面と１つの凹面とから形成されるプリズムレンズである。部分レンズ２６の場合、光源であるＬＥＤ１１の発光部１２からの光をわずかに末端部２０Ｂ側へ屈折させる平面２６Ａと、平面２６Ａからの光を全反射して遠くから遠端部２２の方向へ拡散させる凸面鏡の機能を持つ凹面２６Ｂと、凹面２６Ｂからの光を照射面４側へ屈折させて出射する平面２０Ｃとから構成されている。

これにより、発光部１２から照射面４側角度方向、特に上端部４１近傍の角度方向へ出射された光は、部分レンズ２６により反射屈折して、照射面４上のほぼ全域にわたる照射領域３６へ照射され、比較的照度が超過しやすい照射面４の一端部４１付近の照度を抑えることができる。

このように、本実施の形態では、ＬＥＤ１１からなる光源からの光を制御して照射面４へ照射する複数の部分レンズからなる複合レンズ２０を設け、これら部分レンズを、それぞれ照射面４の左右方向４Ｂに伸延し、かつ照射面４と交差する方向に連接して形成し、複合レンズ２０の配光特性として、図５に示すように、照射面４に対する俯仰角方向４Ｗにおいて、遠端部（下端部４２）の方向に光度最大点を有し、当該ピークから照射面４側角度方向の俯角方向に対して徐々に光度が減衰し、当該ピークから照射面４側角度方向とは反対側角度方向の仰角方向に対して急激に光度が減衰する配光特性を持つようにしたので、平面的な広い照射面を横方向からムラなく照明することができるとともに、特に照射面とは反対側の仰角方向へ光をほとんど出射しないため効率よく照明することができる。。

また、光源がＬＥＤ１１の場合、凸レンズなどの結像機能を有するレンズを用いた場合には、発光部１２の形状に応じた影がムラとして照射面４上に表れる。特に、１つのＬＥＤ１１に対して複数の発光部１２が直線状あるいはマトリクス状に配置されている場合もあり、発光部１２の境目がムラとして照射面４上に表れる。
本実施の形態では、複合レンズ２０を構成する各部分レンズ２１〜２６として、凹レンズ、凹面プリズムレンズ、平面プリズムレンズ、または光源より遠い位置に焦点を有する凸レンズのいずれかを用いるようにしたので、発光部１２からの光が拡散されるため、発光部１２の形状に応じた影や境目がムラとして照射面４上に表れにくくなり、照射面４を均等に美しく照明することができる。

［実施の形態の拡張］
以上では、照明装置１を看板などの表示板４０の上端部４１に配置し、表示板４０の下端部４２に向けて照明する場合を例として説明したが、表示板４に対する照明装置１の配置位置はこれに限定されるものではなく、下端部４２や左右の側端部に配置してもよく、前述と同様の作用効果が得られる。
また、照明装置１は、表示板４０の照明に限定されるものではなく、床面、地面、壁面などの平面的な照射面を照射してもよい。

本発明の一実施の形態にかかる照明装置を示す外観図である。 本発明の一実施の形態にかかる照明装置の正面図である。 本発明の一実施の形態にかかる照明装置の底面図である。 本発明の一実施の形態にかかる照明装置IV-IV断面図である。 配光特性を示す説明図である。 複合レンズの構成を示す断面図である。 複合レンズによる照度分布を示す説明図である。

符号の説明

１…照明装置、１Ａ…本体、１Ｂ…開口部、１Ｃ…底板、１Ｄ…透光部、１０…光源部、１１…ＬＥＤ、１２…発光部、１３…基板、２０…複合レンズ、２０Ａ…先端部、２０Ｂ…末端部、２１〜２６…部分レンズ、３１〜３６…照射領域、４０…表示板、４１…上端部、４２…下端部、４…照射面、４Ｗ…俯仰角方向、４Ｘ…左右方向、４Ｙ…上下方向、４Ｚ…直交方向、５…照射光。

Claims (6)

1. 看板などの表示面、床面、地面、壁面などの平面的な照射面の一端部に配置されて、前記照射面をその一端部から遠端部に向かって照明する照明装置であって、
   ＬＥＤからなる光源と、前記光源からの光を制御して前記照射面へ照射する複数の部分レンズがそれぞれ前記照射面の左右方向に伸延しかつ前記照射面と交差する方向に連接して形成された複合レンズとを備え、
   前記複合レンズは、前記照射面に対する俯仰角方向において、前記遠端部の方向に光度最大点を有し、当該ピークから照射面側角度方向に対して徐々に光度が減衰し、当該ピークから照射面側角度方向とは反対側角度方向に対して急激に光度が減衰する配光特性を有する
   ことを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記複合レンズは、前記部分レンズとして、前記光源から前記反対側角度方向に出射された光を反射屈折させて前記照射面上の遠端部側に位置する遠端領域へ照射するプリズムレンズを有することを特徴とする照明装置。
3. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記複合レンズは、前記部分レンズとして、前記光源からの光を拡散させて前記照射面の全域へ照射する凹レンズを有することを特徴とする照明装置。
4. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記複合レンズは、前記部分レンズとして、前記光源から前記照射面側角度方向に出射された光を反射屈折させて前記照射面の全域へ照射する凹面プリズムレンズを有することを特徴とする照明装置。
5. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記部分レンズは、凹レンズ、プリズムレンズ、凹面プリズムレンズ、平面プリズムレンズ、または前記光源より遠い位置に焦点を有する凸レンズのいずれかからなることを特徴とする照明装置。
6. 請求項４または５のいずれかに記載の照明装置において、
   前記凹面プリズムレンズは、前記光源からの光を屈折させる平面と、前記平面からの光を反射拡散させる凸面鏡の機能を持つ凹面と、前記凹面からの光を屈折して出射する平面とを有することを特徴とする照明装置。

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