JP4768038B2 - 照明デバイスおよび該照明デバイスを使用した照明装置 - Google Patents

Description

この発明は、水平面照度および鉛直面照度において高照度を有する、防犯灯、道路灯、街路灯などの照明装置およびその照明装置に使用する照明デバイスに関するものである。

交通安全、犯罪防止などのために、多数の防犯灯などの照明装置が屋外に設置されている。防犯灯においては、防犯上の照明効果として（１）４ｍ先の人の顔の概要が分かる、（２）４ｍ先の歩行者の挙動・姿勢が分かることが望まれる。前記照明効果を満足するための照度基準として、それぞれ（１）路面上の水平面照度の平均値５．０ｌｘ以上、鉛直面照度の最小値１．０ｌｘ以上、（２）路面上の水平面照度の平均値３．０ｌｘ以上、鉛直面照度の最小値０．５ｌｘ以上であることが規定されている。

また、防犯灯などの照明装置に関しては、光源の出力を大きくすることなく、より遠くの距離まで上記の照度基準を満足することが望まれる。これにより、省エネルギー、照明装置の設置数の削減が可能となり、効率的に交通安全や犯罪防止を行うことができる。

一般に防犯灯などの照明装置は、設置高さ４．５ｍ、設置間隔およそ３５ｍで電柱やポールに取り付けられることが多い。この場合、隣の照明装置直下における道路からの高さ１．５ｍの位置での鉛直面照度は、照明装置から８５°の略水平方向の光度によって決まる。照度は距離の２乗に反比例して減少するため、照明装置の配光特性の制御を行って略水平方向の光度を大きくしないと、上記の照度基準を満足する照度を得ることは困難である。

照明装置の配光特性を制御するための技術として、特許文献１および特許文献２に記載の方法がある。前記特許文献１および特許文献２に記載の照明装置に関しては、リフレクタと呼ばれる反射部材および照明装置のカバーにプリズムを形成し、これらを適時組み合わせることにより配光特性を制御し、水平方向の光度を大きくしている。

特開２０００-３３１５０４号公報 特開２００４-６３１７４号公報

しかしながら、上記従来の照明装置に関しては、以下のような課題がある。

近年、省電力化、長寿命化の観点からＬＥＤ光源を用いた照明装置が多数開発されている。ＬＥＤ光源を用いた照明装置においては、器具光束を確保するために多数のＬＥＤ光源を並べて使用することが多く、光源面積が大きくなる。

この場合、リフレクタ、プリズムの面積に対して光源面積の比率が増加するため、リフレクタ、プリズムに様々な方向から光が入射するようになる。

リフレクタ、プリズムは、特定の角度で入射した光を特定の角度に反射／屈折するように形状を設定するため、様々な方向から光が入射するとその形状を設定することが困難となる。

したがって、配光特性を制御して光学特性に優れた照明装置を実現することが困難になるといった課題がある。また、前記課題を避けるために、リフレクタ、プリズムの面積を大きくして光源面積の比率を小さくした場合、照明装置が大型化してしまうという課題が発生する。

また、道路などに設置される照明装置では、道路進行方向・幅方向に平行な２つの面における配光を制御することが重要となる。しかしながら、先行技術文献に記載のプリズムは一方向に延伸された形状を有しており、例えば、道路進行方向に平行な面等１つの面のみの配光特性しか制御することはできないといった課題がある。

２つの面における配光特性の制御を行うためには、リフレクタを組み合わせて使用しなければならず、部品点数が増加する。またリフレクタとして、照明装置の筐体を利用する方法もあるが、自由な筐体のデザインを行うことができなくなる。

上記課題を解決するため、この発明の一実施形態の照明デバイスは、ＬＥＤやＬＤ等の光源と、前記光源から放射される光の入射面と出射面が形成された透明な光学部材と、を備え、前記入射面および前記出射面の少なくとも一方には、レンズの光軸方向をＺ軸方向とすると、そのＸ軸方向と、前記Ｘ軸方向に対して垂直な軸方向であるＹ軸方向で、レンズが光を曲げる能力であるパワーが異なるレンズが形成されていることを特徴とする。

光源から放射された光は、前記光学部材に入射することで、前記光学部材の入射面と出射面で屈折により曲げられる。この発明の照明デバイスによれば、前記入射面と出射面の少なくとも一方には、Ｘ軸方向とＹ軸方向でパワーの異なるレンズが形成されているため、Ｘ軸とＹ軸に対応した光の配向をそれぞれ独立して制御することができる。したがって、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸の２つの軸方向における配光特性を１つの光学部材で制御することが可能となる。

また、一実施形態の照明デバイスは、前記Ｘ軸方向とＹ軸方向でパワーの異なるレンズは、柱状凹レンズと、前記柱状凹レンズが形成された面と対向する面に形成された柱状凸レンズであり、前記柱状凹レンズの母線と、前記柱状凸レンズの母線は、垂直に交わることを特徴とする。

この一実施形態の照明デバイスによれば、前記柱状凹レンズと前記柱状凸レンズは直交して配置されている。前記柱状凹レンズ、前記柱状凸レンズのそれぞれの子線方向の断面形状を制御することによって、レンズの子線方向に平行な断面における配光特性をそれぞれ独立して制御することが可能となる。

また、柱状凹レンズおよび柱状凸レンズともに、高価な３軸の加工装置が不要で、金型コストの低減が可能である。

また、一実施形態の照明デバイスは、前記Ｘ軸とＹ軸でパワーの異なるレンズは、楕円体凹レンズ若しくは楕円体凸レンズであることを特徴とする。

前記楕円体の長径方向と短径方向の断面形状を制御することにより、前記長径方向若しくは前記短径方向と平行な断面における配光特性を独立して制御することが可能となる。

また、一実施形態の照明デバイスは、前記光源の光軸は、前記入射面若しくは前記出射面に形成されたレンズの、少なくとも一方の幾何学的な中心軸からずらして配置されていることを特徴とする。

この実施形態によれば、前記光源と前記レンズの光軸とがずれているため、光源の光軸方向からずらしたところを中心に配光特性を制御することが可能となる。即ち、光源の光軸方向から傾いた方向に優先的に光を広げる、若しくは、絞ることが可能となる。

光源がＶ字型などに配置されている照明装置に本照明デバイスを搭載することで、効率的に光を広げることができる。

また、一実施形態の照明装置では、前記照明デバイスを複数、アレイ状、面状等に配列して、前記照明装置を形成する。

各種用途に対応した照明装置がコンパクトに実現できる。

この発明の照明デバイスおよび照明装置によれば、1つの光学部材のみで、２つの軸方向の配光特性を制御し、配光特性を最適化することができる。したがって、リフレクタ等を使用せずとも、デザイン性に優れた照明装置を実現することができると共に、優れた水平面照度、鉛直面照度を有する照明装置を実現することができる。

また、本発明の照明デバイスによれば、前記光源と前記レンズの幾何学的な中心軸とがずれているため、光源が配置されている面の法線方向から傾いた方向に優先的に光を広げる、もしくは、絞ることができる。光源がＶ字型などに傾けて配置されている照明装置に搭載するとこで、効率的に光を広げることができるため、より配光特性に優れた照明装置を実現することが可能となる。

また、前記光源が複数になって光源面積が大きくなった場合においても、本照明デバイスはコンパクトであり、本照明デバイスを搭載した照明装置は、大型化を招くことなく配光特性に優れた照明装置を実現することが可能となる。

本発明の第１実施形態の照明デバイスを説明するための図である。 本発明の照明デバイスを用いた照明装置の一例を説明するための図である。 第１実施形態の照明デバイスを図２の照明装置に適用した場合、および比較例における配光特性のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２実施形態の照明デバイスを説明するための図である。 第２実施形態の照明デバイスを図２の照明装置に適用した場合、および比較例における配光特性のシミュレーション結果を示す図である。

以下、本発明を以下の実施の形態により詳細に説明する。

なお、以下の説明においては、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は本第１実施形態の照明デバイス１０の概要を説明する図であり、図１（ａ）がその斜視図、図１（ｂ）が図１（ａ）のＡＡ断面図、図１（ｃ）が図１（ａ）のＢＢ断面図である。

なお、以下の実施形態では、光源としてＬＥＤを用いて説明するが、本発明はＬＥＤ以外にも、半導体レーザ等他の光源でも適用可能である。

光学部材１４は、ＬＥＤ光源１２と対向している入射面１６に柱状凹レンズ２２が形成されており、前記入射面１６と反対側の面である出射面１８に柱状凸レンズ２４が形成されている。

光の入出力に関する軸方向をＺ軸とし、前記柱状凹レンズ２２の母線方向はＹ軸、子線方向はＸ軸に設定されている。また、柱状凸レンズ２４の母線方向はＸ軸、子線方向はＹ軸となる。

柱状凹レンズは母線方向の曲率は０、子線方向の曲率は０より小さくなり、レンズが光を曲げる能力であるパワーは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向で異なることになる。

同様に、柱状凸レンズは母線方向の曲率は０、子線方向の曲率は０より大きくなり、レンズが光を曲げる能力であるパワーは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向で異なることになる。

また、柱状凹レンズ２２と柱状凸レンズ２４の母線方向は直交している。

本実施形態の場合、ＬＥＤ光源１２は、プリント基板等である基板１３上にマトリクス状に形成されており、前記柱状凹レンズ２２、前記柱状凸レンズ２４は、その交点がＬＥＤ光源１２のそれぞれに１対１で対応するように複数の柱状凹レンズ２２、柱状凸レンズ２４を並べて、本発明の照明デバイス１０を形成している。

また、ＬＥＤ光源１２と対向している面に柱状凹レンズ２２を形成した場合、ＬＥＤ光源１２と光学部材１４との間には、空間ができる。

したがって、柱状凹レンズ２２は、本発明の主旨である配光特性の制御のみならず、ＬＥＤ光源１２の発熱による光学部材１４の劣化防止にも効果がある。

尚、光学部材１４の下面である入射面１６と、ＬＥＤ光源１２との距離を保つことによっても、光学部材１４の劣化の防止を行うことができるが、本実施形態のようにアレイ状に使用する場合、ＬＥＤ光源１２から放射される光が、隣接するレンズに入り込み易くなるため、配光特性の制御が困難になる。

光学部材１４の下面である入射面１６とＬＥＤ光源１２との間の距離には限界があるため、柱状凹レンズ２２を設けることによって、前記空間を大きくし、ＬＥＤ光源１２の発熱による光学部材１４の劣化を防止している。

図１（ｂ）に示すように、柱状凹レンズ２２は光を広げるような形状に設定されており、ＬＥＤ光源１２から入射した光は、柱状凹レンズ２２によりＸＺ面内で広げられる。

尚、この第１実施形態においては、柱状凹レンズ２２の子線方向の断面形状は、一例として、長径６．５ｍｍ、２焦点間の距離８．０ｍｍの楕円形状となっている。

また、柱状凹レンズ２２の幾何学的中心軸Ｓ１と、強度分布の中心軸であるＺ軸方向に平行なＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１とは、柱状凸レンズ２４の母線方向であるＸ軸方向にずれている。

本発明の照明デバイス１０は、このようにすることによって、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１の方向とは異なる方向を中心軸として光を広げることができる。言い換えれば、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１と、柱状凹レンズ２２の幾何学的中心軸Ｓ１とを柱状凸レンズ２４の母線方向に沿ってずらすことにより、−Ｘ方向もしくは、＋Ｘ方向に重み付けをする形で光を広げることが可能となる。

図１（ｃ）は、図１（ａ）に示した光学部材１４のＢＢ断面であるＹＺ面を示したものである。

柱状凸レンズ２４は光を絞るような形状に設定されており、ＬＥＤ光源１２から入射した光は、柱状凸レンズ２４によりＹＺ面内で絞られる。

尚、この第１実施形態においては、柱状凸レンズ２４の子線方向の断面形状は、一例として、半径６ｍｍの円形となっている。また、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１と柱状凸レンズ２４の幾何学的中心軸Ｓ２とは一致している。

尚、柱状凸レンズ２４においても上記柱状凹レンズ２２の場合と同様、柱状凸レンズ２４の幾何学的中心軸Ｓ２とＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１とを柱状凹レンズ２２の母線方向であるＹ軸方向へずらすことによって、−Ｙ方向もしくは、＋Ｙ方向に光を絞ることが可能である。

したがって、ＹＺ面内で絞られる光の方向を制御したい場合は、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１と柱状凸レンズ２４の幾何学的中心軸Ｓ２とをずらして設定しても良い。

尚、柱状凹レンズ２２と柱状凸レンズ２４の形状、および、柱状凹レンズ２２の幾何学的中心軸Ｓ１、柱状凸レンズ２４の幾何学的中心軸Ｓ２とＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１との距離などは、必要とする配光特性を考慮し、光学解析ソフトなどを使って求めた。

また、光学部材１４の材料としては、例えばアクリル樹脂の他、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂またはガラスなど、可視光域において透明性が良く、透過率の大きなものを用いればよい。

上記記載の照明デバイス１０では、ＬＥＤ光源１２から放射された光は、光学部材１４に形成されている柱状凹レンズ２２、柱状凸レンズ２４により配光制御されることとなる。

柱状凹レンズ２２は光を広げる機能を有し、柱状凸レンズ２４は光を絞る機能を有している。また、柱状凹レンズ２２、柱状凸レンズ２４は、その母線方向が直交しているため、ＸＺ面、ＹＺ面の２つの面における配光特性を光学部材１４のみで個別に制御することができる。

また、光学部材１４に形成されている柱状凹レンズ２２、柱状凸レンズ２４は、ＬＥＤ光源１２のそれぞれに１対１で対応するように形成されているため光学部材１４の大きさは、光源１と同じサイズとなり照明装置の小型化・薄型化を実現することができる。

図２に、本発明の照明デバイスを使用した照明装置５０の概略図を示す。

照明装置５０は、本実施形態で説明してきた照明デバイス１０をＶ字型に配置して、かつ紙面下方向に光を放射するように構成される。

照明装置５０では、蛍光灯など他の光源を用いた照明装置と光源光束を同等にするため、基板１３に複数のＬＥＤ光源１２をアレイ状に配置して構成されている。

尚、この実施形態においては、一例として、ＬＥＤ光源１２をＸ軸方向にピッチ１１ｍｍで８列、Ｙ軸方向にピッチ８．５ｍｍで２８列並べた照明デバイス１０を、ＸＺ面で見てＶ字型になる形で２つ使用している。

ＬＥＤ光源１２の合計個数は４４８個であり、合計光源光束は２８００ｌｍである。また、２つの照明デバイス１０をＶ字型に配置しており、その挟角を１２０°としている。尚、ＬＥＤ光源１２の個数、および、光束については、照明装置に必要とされる光束の大きさによって適時変更して設定される。また、照明デバイス１０の挟角についても、照明装置に必要とされるデザインである、図示されていない筐体、カバーなどによって適時変更して設定される。

この照明装置５０においては、基板１３に複数のＬＥＤ光源１２をマトリクス状に並べた照明デバイス１０をＶ字型に配置している。このような場合は、それぞれの照明デバイス１０から出射される光を−Ｘ軸、＋Ｘ軸方向に広げるようし、組み合わせることで照明装置から放射される光を効率的に±Ｘ軸方向に広げることができる。

図３（ａ）にこの第１実施形態の照明装置５０における配光特性をシミュレーションした結果を示す。図３（ｂ）に比較例として、光学部材１４が無い場合の配光特性についても示している。

尚、シミュレーションは、実際に道路などに取り付けられるときの形態を考慮して、仰角２０°即ちＸ軸を回転軸として２０°傾斜させて照明装置５０を設置した場合について行った。

図２に示す本実施形態の照明装置５０は、光学部材１４における柱状凹レンズ２２によってＸＺ面で光が広げられるため、０°より９０°側を広角側とした場合、広角時の光度が比較例と比べて大きくなっていることが分かる。また、光学部材１４における柱状凸レンズ２４によって、ＹＺ面で光が絞られるため、比較例と比べてその配光特性が絞られていることが分かる。

また、この第１実施形態の照明装置５０を道路に設置した場合について、その照度をシミュレーションした結果を表−１に示す。比較例として、光学部材１４が無い場合についてもその値を示している。

尚、表−１に示す水平面照度は路面の水平面照度を平均化したものであり、鉛直面照度は道路中央における１．５ｍ高さの鉛直面照度の最小値である。尚、照明装置は、図１に示すＸＺ面が道路の進行方向と平行になるようにし、高さ４．５ｍ、間隔３５ｍで設置されている。

また、配光特性のシミュレーションと同様、仰角２０°で図２に示す照明装置を設置している。また、道路幅は５ｍとした。

第１実施形態の照明装置は、図３（ａ）のように配光特性を最適化しているため、比較例と比べて大きな照度を実現することができている。また、前記照度基準（１）４ｍ先の人の顔の概要が分かる（水平面照度の平均値５．０ｌｘ以上、鉛直面照度の最小値１．０ｌｘ以上）、（２）４ｍ先の歩行者の挙動・姿勢が分かる（水平面照度の平均値３．０ｌｘ以上、鉛直面照度の最小値０．５ｌｘ以上）についても満足できる結果が得られている。

以上説明したように、この第１実施形態の照明装置においては、柱状凹レンズ２２、柱状凸レンズ２４を有する光学部材１４のみで、２つの面の配光特性を制御し、配光特性を最適化することができる。したがって、光源の出力を大きくすることなく、大きな水平面照度、鉛直面照度を有する照明装置を実現することができる。これにより、省エネルギー化、照明装置の設置数の削減が可能となる。

また、筐体などをリフレクタとして使用する必要がなくなるため、デザイン性に優れた照明装置を実現することができる。

また、光源面積が大きいアレイ状のＬＥＤ光源を用いた場合においても、各ＬＥＤ光源に対応するようにレンズを形成しているため、照明装置の大型化を招くことなく配光特性に優れた照明装置を実現することが可能となる。

尚、この第１実施形態において、照明装置５０における電源部、光源を固定するための筐体、および、カバーなどを備えてもよい。照明装置として屋外などで使用する場合は、雨、ほこりなどから光源、光学部材を保護することができる。

また、上記第１実施形態の照明デバイスおよび前記照明デバイスを用いた照明装置は、防犯灯、街路灯、道路灯、公園灯などの屋外照明、その他の照明に幅広く用いることができる。
（第２実施形態）
次に、この発明の照明装置の第２実施形態を説明する。

この第２実施形態は、第１実施形態の照明デバイスにおける光学部材１４の形状のみが第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と同様の部分には同様の符号を付して、前述の第１実施形態とは異なる点を主に説明する。

図４（ａ）は、第２実施形態における光学部材１４の形状を示したものである。第２実施形態においては、光学部材１４は、ＬＥＤ光源１２と対向している面に楕円体凹レンズ２６が形成されており、ＬＥＤ光源１２と対向している面と反対側の面に楕円体凸レンズ２８が形成されている。また、楕円体凹レンズ２６、楕円体凸レンズ２８は、ＬＥＤ光源１２のそれぞれに１対１で対応するように複数のレンズを並べて形成されている。

ここで、楕円体凸レンズ２８の短径方向は、図４に示した照明デバイス１０におけるＹ軸方向と一致している。

また、楕円体凹レンズ２６、楕円体凸レンズ２８共に、そのＸ軸と、前記Ｘ軸に対して垂直方向の軸であるＹ軸で、曲率が異なる。即ち、本発明の、レンズが光を曲げる能力であるパワーがＸ軸方向とＹ軸方向で異なるレンズとなる。

また、この第２実施形態においては、一例として、楕円体凹レンズ２６の形状は、２焦点間の距離０ｍｍ、長径５ｍｍの楕円体、即ち球体形状となっている。また、楕円体凸レンズ２８の形状は、焦点間距離８ｍｍ、長径６．５ｍｍの楕円体形状となっている。

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した照明デバイス１０のＸＺ面であるＡＡ断面を示したものである。ＸＺ面における楕円体凹レンズ２６の断面形状は、光を広げるような形状となっている。

したがって、ＬＥＤ光源１２から入射した光は、楕円体凹レンズ２６によりＸＺ面内で広げられる。また、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１と楕円体凸レンズ２８の幾何学的中心軸Ｓ４とは、楕円体凸レンズ２８の長径方向であるＸ軸方向にずれている。

このようにすることによって、楕円体凸レンズ２８の幾何学的中心軸Ｓ４の方向とは異なる方向を中心に光を広げることができる。言い換えれば、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１と楕円体凸レンズ２８の幾何学的中心軸Ｓ４とを楕円体凸レンズ２８の長径方向であるＸ軸方向にずらすことにより、−Ｘ方向もしくは、＋Ｘ方向に光を広げることが可能となる。

また、楕円体凹レンズ２６の幾何学的中心軸Ｓ３は、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１と一致するようにしている。これは、楕円体凹レンズ２６により、ＬＥＤ光源１２と光学部材１４との間に空間を形成し、ＬＥＤ光源１２の発熱による光学部材１４の劣化防止を行うためである。

本第２実施形態においては、楕円体凸レンズ２８のみでも配光特性の制御が可能なため、楕円体凹レンズ２６については上記光学部材１４の劣化防止に重点をおいた形状・配置としている。尚、光学部材１４の耐熱性が高い場合は、楕円体凹レンズ２６を形成しなくてもよい。この場合は、光学部材１４の作製が容易となるため好ましい。

また、楕円体凹レンズ２６の形状・配置を適時設定し、楕円体凸レンズ２８と組み合わせて配光制御を行ってもよい。この場合は、実現できる配光特性の自由度が広がり好ましい。

図４（ｃ）は、図４（ａ）に示した光学部材１４のＢＢ断面であるＹＺ面を示したものである。ＹＺ面における楕円体凸レンズ２８の形状は、光を絞るような形状となっている。したがって、ＬＥＤ光源１２から入射した光は、楕円体凸レンズ２８によりＹＺ面内で絞られる。

また、ＹＺ面においては、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１と楕円体凸レンズ２８の幾何学的中心軸Ｓ４とは、一致している。

尚、ＹＺ面においても、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１と楕円体凸レンズ２８の幾何学的中心軸Ｓ４とを楕円体凸レンズ２８の短軸方向であるＹ軸方向へずらすことによって、−Ｙ方向もしくは、＋Ｙ方向に光を絞ることが可能となる。

したがって、ＹＺ面内で絞られる光の方向を制御したい場合は、ＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１と楕円体凹レンズ２６の幾何学的中心軸Ｓ３とをずらして設定しても良い。

尚、楕円体凹レンズ２６、楕円体凸レンズ２８の形状、および、楕円体凹レンズ２６の幾何学的中心軸Ｓ３、楕円体凸レンズ２８の幾何学的中心軸Ｓ４とＬＥＤ光源１２の光軸Ｊ１との距離などは、必要とする配光特性を考慮し、光学解析ソフトなどを使って求めた。

上記記載の照明デバイスにおいては、ＬＥＤ光源１２から放射された光は、光学部材１４を構成している楕円体凹レンズ２６、楕円体凸レンズ２８により配光制御されることとなる。

楕円体凸レンズ２８のＸＺ面における断面形状は光を広げる機能を有し、ＹＺ面における断面形状は光を絞る機能を有している。

したがって、ＸＺ面、ＹＺ面２つの面における配光特性を光学部材１４のみで個別に制御することができる。また、光学部材１４に形成されている楕円体凹レンズ２６，楕円体凸レンズ２８は、ＬＥＤ光源１２のそれぞれに１対１で対応するように形成されているため光学部材１４の大きさは、ＬＥＤ光源１２とほぼ同じサイズとなり照明装置の小型化・薄型化を実現することができる。

図５にこの第２実施形態の照明デバイスを、第１実施形態と同じく、図２の形態の照明装置５０に適用した場合における配光特性をシミュレーションした結果を示す。尚、シミュレーションの条件などは第１実施形態と同様である。

第２実施形態の照明装置は、光学部材１４に形成された楕円体凸レンズ２８の長径方向の断面によってＸＺ面で光が広げられるため、０°より９０°側を広角側とした場合、広角時の光度が比較例と比べて大きくなっていることが分かる。また、楕円体凸レンズ２８の短径方向の断面によって、ＹＺ面で光が絞られるため、比較例と比べてその配光特性が絞られていることが分かる。

また、この第２実施形態の照明装置を道路に設置した場合について、その照度をシミュレーションした結果を表−２に示す。比較例として、光学部材１４が無い場合についてもその値を示している。シミュレーションの条件などは第１実施形態と同様である。

第２実施形態の照明装置は、図５のグラフに示すように配光特性を最適化しているため、比較例と比べて大きな照度を実現することができている。また、前記照度基準（１）４ｍ先の人の顔の概要が分かる（水平面照度の平均値５．０ｌｘ以上、鉛直面照度の最小値１．０ｌｘ以上）、（２）４ｍ先の歩行者の挙動・姿勢が分かる（水平面照度の平均値３．０ｌｘ以上、鉛直面照度の最小値０．５ｌｘ以上）についても満足できる結果が得られている。

以上説明したように、この第２実施形態の照明デバイスを用いた照明装置においては、楕円体凹レンズ２６、楕円体凸レンズ２８を有する光学部材１４のみで、２つの面の配光特性を制御し、配光特性を最適化することができる。

したがって、光源の出力を大きくすることなく、大きな水平面照度、鉛直面照度を有する照明装置を実現することができる。これにより、省エネルギー化、照明装置の設置数の削減が可能となる。

また、筐体などをリフレクタとして使用する必要がなくなるため、デザイン性に優れた照明装置を実現することができる。

また、光源面積が大きいアレイ状のＬＥＤ光源を用いた場合においても、各ＬＥＤ光源に対応するようにレンズを形成しているため、照明装置の大型化を招くことなく配光特性に優れた照明装置を実現することが可能となる。

尚、この第２実施形態において、照明装置における電源部、光源を固定するための筐体、および、カバーなどを備えてもよい。照明装置として屋外などで使用する場合は、雨、ほこりなどから光源、光学部材を保護することができ、照明装置の故障などを防止することができる。

また、上記第２実施形態の照明デバイスおよび前記照明デバイスを用いた照明装置は、防犯灯、街路灯、道路灯、公園灯などの屋外照明、その他の照明に幅広く用いることができる。

この発明は、防犯灯、街路灯、道路灯、公園灯などの屋外で使用する照明デバイスおよび前記照明デバイスを用いた照明装置を始め様々な照明装置に幅広く用いるとことができる。

１０ 照明デバイス
１２ ＬＥＤ光源
１３ 基板
１４ 光学部材
１６ 入射面
１８ 出射面
２２ 柱状凹レンズ
２４ 柱状凸レンズ
２６ 楕円体凹レンズ
２８ 楕円体凸レンズ
５０ 照明装置
Ｓ１ 柱状凹レンズ２２の幾何学的中心軸
Ｓ２ 柱状凸レンズ２４の幾何学的中心軸
Ｓ３ 楕円体凹レンズ２６の幾何学的中心軸
Ｓ４ 楕円体凸レンズ２８の幾何学的中心軸
Ｊ１ ＬＥＤ光源１２の光軸

Claims (6)

1. 基板にマトリクス状に配置された複数の光源と、
   前記光源から放射された光に対して、入射面と出射面を有する光学部材と、を備え、
   前記光学部材の入射面および出射面の少なくとも一方には、そのＸ軸とＹ軸でパワーの異なるレンズがアレイ状に形成され、
   前記光源の光軸は、前記光学部材の入射面若しくは出射面に形成されたレンズの、少なくとも一方の幾何学的な中心軸からずらして配置されていることを特徴とする照明デバイス。
2. 前記各光源と、前記アレイ状に形成されたレンズとが、１対１で対応するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明デバイス。
3. 前記Ｘ軸とＹ軸でパワーの異なるレンズは、
   一方の面に形成された柱状凹レンズと、
   前記柱状凹レンズが形成された面と対向する面に形成された柱状凸レンズであり、
   前記柱状凹レンズの母線と、前記柱状凸レンズの母線は、垂直に交わることを特徴とする請求項１に記載の照明デバイス。
4. 前記Ｘ軸とＹ軸でパワーの異なるレンズは、楕円体凹レンズ若しくは楕円体凸レンズであることを特徴とする請求項１に記載の照明デバイス。
5. 前記Ｘ軸とＹ軸でパワーの異なるレンズは、
   一方の面に形成された楕円体凹レンズと、
   前記楕円体凹レンズが形成された面と対向する面に形成された楕円体凸レンズであり、
   前記楕円体凹レンズの長軸と前記楕円体凸レンズの長軸が、垂直に交わることを特徴とする請求項１に記載の照明デバイス。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明デバイスを使用した照明装置。