JP5519372B2

JP5519372B2 - 光源ユニット

Info

Publication number: JP5519372B2
Application number: JP2010083435A
Authority: JP
Inventors: 雄士島田; 忠宏神尾; 裕一木元; 伸之馬場
Original assignee: Eye Lighting Systems Corp
Current assignee: Eye Lighting Systems Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011216334A

Description

本発明は、既設の街路灯の光源をＬＥＤ光源にリプレイスする技術に関する。

近年のＬＥＤ光源の高出力化、高寿命化に伴い、ＬＥＤ光源を光源に採用した照明器具が普及しつつある。光源を納めた灯具本体を屋外に立設したポールに支持して地面を照明する街路灯においても例外ではなく、光源にＬＥＤ光源を採用したＬＥＤ街路灯が各種提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方で、光源にＨＩＤランプ等の放電ランプを使用した既設の街路灯が数多く存在し、これらを灯具本体ごと交換してＬＥＤ街路灯に置き換えることは経済的ではない。従来では、白熱電球代替用のＬＥＤ光源として、白熱電球と同じ型の口金を備え、白熱電球と同じ外観形状を有するランプ型の光源が知られており（例えば、特許文献２参照）、この種のＬＥＤ光源を既設の街路灯の放電ランプの代替に用いれば、灯具本体を交換することなく光源のみをＬＥＤ光源にリプレイスすることができる。

特開２００８−２１８１８２号公報特開２０１０−６１８５２号公報

しかしながら、街路灯においては、灯具本体に納めた光源の光が略全周囲に放射されるため、放電ランプよりも光束量が低いＬＥＤ光源を代替光源として用いた場合、地面の照度が交換前よりも暗くなる。そこで、ＬＥＤ光源の放射光を地面に指向させる反射板を灯具本体の中に設け、或いはＬＥＤ光源に組み込むことで、地面照度の向上を図ることができるものの、装置コストが増大し、また反射板の取り付け作業等の余計な作業が必要となる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、街路灯の光源の交換作業が容易であり、また交換後の照度の低下を抑えることができる光源ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、立設されたポールに支持された灯具本体を有し、当該灯具本体が上部に開口を有するグローブと、この開口を閉じる蓋体とを備えた街路灯に取り付けられ、当該街路灯の光源を交換するための光源ユニットであって、前記グローブの開口に着脱自在に係合する係合部材を備え、当該係合部材に前記グローブの中心を囲んで複数のＬＥＤ光源を設け、各ＬＥＤ光源が前記グローブの上部から前記中心を挟んで前記グローブの側面に向けて光を照射することを特徴とする。

また本発明は、上記光源ユニットにおいて、前記ＬＥＤ光源のそれぞれを、前記グローブの側面の光透過領域の上端位置よりも上側に位置するように前記係合部材に設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記光源ユニットにおいて、前記ＬＥＤ光源のそれぞれを、光放射方向可変に傾動自在に設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記光源ユニットにおいて、前記グローブの中の底部を覆う補助反射板を備えたことを特徴とする。

本発明の光源ユニットによれば、灯具本体が備えるグローブの上部の開口に着脱自在に係合する係合部材を備え、当該係合部材に前記グローブの上部から下方に向けて光を照射し地面を照らす複数のＬＥＤ光源を設けた。これにより、当該光源ユニットをグローブの開口に係合させ蓋体を被せるだけで簡単に光源をＬＥＤ光源に置き換えることができる。また、係合部材には、グローブの上部から下方に向けて光を照射し地面を照らすようにＬＥＤ光源が設けられていることから、反射板などを別途に設けることなく置き変え後のＬＥＤ光源で効率良く地面を照らすことができ地面の照度低下を防止することができる。

本実施形態に係る街路灯の全体構成を示す図である。灯具本体の構成を示す図である。図３は灯具本体の分解図である。交換用光源ユニットの構成を示す図であり、（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ上面視図、正面視図及び底面視図である。ＬＥＤ光源ユニットの構成を示す図であり、（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ正面視図、側面視図及び平面視図である。光源をＬＥＤ光源モジュールに置き変えた街路灯の照明の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、光源リプレイス対象の街路灯１の全体構成を示す図である。
街路灯１は、屋外の地面Ｇに立設された支柱たるポール３と、このポール３の上端部３Ａに当該ポール３と同軸に固定された灯具本体５とを備えている。ポール３には、灯具本体５にランプ点灯電力を供給する安定器などを納める収納部４が地面Ｇから所定高さに設けられている。

図２は灯具本体５の構成を示す図であり、図３は灯具本体５の分解図である。なお、図２には、光源をＬＥＤ光源に置き換えた後の灯具本体５を示し、また置き換え前の状態を適宜に仮想線で示している。
灯具本体５は、断面多面体（本実施形態では６面体）であって上部が開口した筒状のグローブ７と、当該グローブ７の上部を覆う着脱自在な蓋体としての笠９とを備えている。グローブ７は、下部が上部よりも若干縮径した六角柱状の筒体であり、各側面にガラス嵌込用開口１１を設けたグローブ枠体１３と、各ガラス嵌込用開口１１に嵌め込まれるカバーガラス１５とを備え、このカバーガラス１５から光を放射して地面Ｇを照明する。このカバーガラス１５には、光拡散性カバーの一例たるフロストガラスが用いられており、照明時には、カバーガラス１５の全面が全体的に略均一に明るくなり意匠性の向上が図られている。

グローブ枠体１３の底部１７には、ポール３の上端部３Ａを挿入固定する筒状の取付金具１９が設けられており、この取付金具１９と同軸に、ソケット台取付孔部２１が設けられている。ＬＥＤ光源へのリプレイス前においては、ソケット台取付孔部２１にソケット台２３が取り付けられ、このソケット台２３を収納部４に納めた安定器からポール３の内部を通じて引き出した電気配線（図示せず）と結線し、このソケット台２３にランプ光源たるＨＩＤランプ２５を取り付けられて使用する。ＨＩＤランプ２５の取り付けは、上記笠９をグローブ７から取り外して、当該グローブ７の上部の開口１４からＨＩＤランプ２５をグローブ７の内部に入れてソケット台２３に取り付ける。その後、グローブ７に笠９を取り付けて開口１４を塞ぐ。この笠９は中空円錐状に形成され、グローブ７の開口１４の上方に内部空間Ｓを形成する。

また、街路灯１の光源をＬＥＤ光源に置き換える場合には、ＨＩＤランプ２５及びソケット台２３を灯具本体５から取り外す。また、収納部４の安定器をＬＥＤ光源用の点灯装置に置き換え、この点灯装置からポール３の中を通して上端部３Ａからグローブ７の上部の開口１４まで配線２７を引き出す。そして、このグローブ７の開口１４に、光源交換用の交換用光源ユニット１０を取り付け配線２７と結線した後、笠９をグローブ７に取り付けることで、ＬＥＤ光源へのリプレイスが完了する。この配線２７は、グローブ枠体１３のガラス嵌込用開口１１同士の間を上下に伸びる枠部２８に沿って取り付けることで外部から配線２７が見えることがなく、また点灯時に配線２７が影になることもない。

図４は交換用光源ユニット１０の構成を示す図であり、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）はそれぞれ上面視図、正面視図及び底面視図である。
交換用光源ユニット１０は、グローブ７の開口１４の内側に入り込む環状の環状フレーム３０の周上に、グローブ７の開口１４の上縁部１４Ａ（図３）に引っ掛かって係合する複数の係合片３２を略等間隔に設けた係合フレーム体（係合部材）３４を備え、この係合フレーム体３４に複数のＬＥＤ光源モジュール３６を備えたＬＥＤ光源ユニット３８を支持して構成されている。
環状フレーム３０は、グローブ７の開口１４の上縁部１４Ａと同じ上面視六角形状に形成されており、係合フレーム体３４を開口１４に取り付ける際には、環状フレーム３０と開口１４の角部或いは直線部同士を係合させることで、グローブ７に対して交換用光源ユニット１０が位置決めされる。また環状フレーム３０には、落下防止用ワイヤ取付片４２が設けられており、図２に示すように、この落下防止用ワイヤ取付片４２には、落下防止用ワイヤ４４の一端が固定され他端が笠９の例えば天頂部９Ａに固定される。これにより、係合フレーム体３４とグローブ７の開口１４の係合が外れた場合でも、交換用光源ユニット１０の落下が防止される。

ＬＥＤ光源ユニット３８は、係合フレーム体３４の略中央、すなわちグローブ７の中心Ｋと略同じ位置に支持したベース板４０に、この中心Ｋの周囲に複数のＬＥＤ光源モジュール３６を設けて構成されている。
図５は、ＬＥＤ光源モジュール３６の構成を示す図であり、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）はそれぞれ正面視図、側面視図及び平面視図である。
ＬＥＤ光源モジュール３６は、高熱伝導材から成る略箱形のケース体５０を備え、その正面に発光部５２が設けられている。発光部５２は、底部５４Ａが平面の凹型の反射鏡５４を有し、反射鏡５４の平面状の底部５４Ａに、複数（図示例では２個）のＬＥＤチップ５６を略一定間隔で反射鏡直線上に並べて構成されている。ＬＥＤチップ５６には、矩形平面型のセラミックパッケージの実装面上に青色ＬＥＤ素子を実装し黄色蛍光体を分散させた蛍光体樹脂で封止し、青色ＬＥＤ光源の青色発光色と黄色蛍光体の蛍光色との混色によって平面状に白色光を発光する白色ＬＥＤが用いられている。また、反射鏡５４はＬＥＤチップ５６の配列方向Ｌに沿って伸びた平面視略矩形状に構成され、各ＬＥＤチップ５６の平面状の白色光により反射鏡５４の全面が輝度ムラを抑えて全体的に発光して、配列方向Ｌに伸びた光を放射する１つの擬似的な光源となるように反射面が形成されている。

ＬＥＤ光源モジュール３６のそれぞれは、グローブ７の側面の長手方向にＬＥＤチップ５６の配列方向Ｌを合わせて側面全体に光を効率良く照射すべく、この配列方向Ｌが上下に向く姿勢で、係合フレーム体３４の中心Ｋに対して放射状に、より具体的にはグローブ７の側面のそれぞれの対向位置に配置されるように上記ベース板４０に取り付けられている。この取付構造について詳述すると、ベース板４０には、ＬＥＤ光源モジュール３６のそれぞれの取り付け位置に角度調整板５８が設けられており、この角度調整板５８にＬＥＤ光源モジュール３６のケース体５０の側面５０Ａ（図５）がボルトで、放射光の指向方向を上下方向に変更可能に傾動角度調整自在に固定される。具体的には、このケース体５０の側面５０Ａには、所定間隔でナット５９ａ、６１ａが設けられており、図４に示すボルト５９ｂで角度調整板５８に止めされるとともに、ボルト６１ｂが角度調整板５８に設けた円弧状の切欠溝６０（図４（Ｂ））に挿入され、ボルト５９ｂを緩めることで当該ボルト５９ｂを回動中心にしてＬＥＤ光源モジュール３６が上下に傾動自在となっている。

ＬＥＤ光源ユニット３８は、図２に示すように、交換用光源ユニット１０の取付後に、各ＬＥＤ光源モジュール３６がグローブ７のガラス嵌込用開口１１の上端位置Ｐｕ、すなわちグローブ７の側面における光透過領域の上端位置Ｐｕよりも上側に位置するように係合フレーム体３４に支持されている。これにより、ＬＥＤ光源モジュール３６がグローブ７の外側から見えにくくなり、またフロストガラスたるカバーガラス１５に影となって映り込むことがないため意匠性を向上させることができる。

また、各ＬＥＤ光源モジュール３６は、上端位置Ｐｕよりも上側の取付位置から斜め下方に位置するグローブ７の側面のカバーガラス１５に光を照射するように傾動角度を調整して取り付けられる。すなわち、各ＬＥＤ光源モジュール３６は、それぞれ放射光が斜め下方を指向するように取り付けられることから効率良く地面Ｇが照射することができる。これにより、ＨＩＤランプに比べて光束量が少ないＬＥＤ光源モジュール３６に光源をリプレイスした場合でも、地面Ｇの照度低下を抑えることができる。
特に、本実施形態の灯具本体５では、蓋体としての笠９が内側に、ＬＥＤ光源ユニット３８を収容可能な内部空間Ｓを有する構成であることから、ＬＥＤ光源ユニット３８を上端位置Ｐｕよりも更に上側に配置できる。これにより、各ＬＥＤ光源モジュール３６の放射光の指向方向を、グローブ７のガラス嵌込用開口１１の下端１１ａで遮蔽が生じない程度まで鉛直下向き方向に傾けたときの鉛直角α（図６参照）を小さくできるため、放電ランプに比べて指向性があるＬＥＤ光源であっても灯具本体５の直下近傍を照明できる。

また交換用光源ユニット１０により光源をリプレイスする際には、グローブ７の中に、図２に示すように、底部１７を覆う補助反射板６６が設けられており、底部１７に入射する光成分を反射して外部に取り出すことができる。この補助反射板６６は、グローブ７のガラス嵌込用開口１１の下端１１ａよりも下側に配置され、照明時にフロストガラスたるカバーガラス１５に影となって映らないようになっている。

ここで、交換用光源ユニット１０にあっては、複数のＬＥＤ光源モジュール３６をグローブ７の中心Ｋの周囲（すなわち、グローブ７の上部の開口１４に沿って）に、各カバーガラス１５と対向する位置に配置する構成としている。この構成において、各ＬＥＤ光源モジュール３６が直近のカバーガラス１５に光を放射する構成とすると、フロストガラスたるカバーガラス１５の面内では、ＬＥＤ光源モジュール３６の発光部５２に近い箇所だけ輝度が高くなって、全面を略均一な輝度に維持できなくなり意匠性が低下する。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、各ＬＥＤ光源モジュール３６がグローブ７の中心Ｋを挟んで対向する側のカバーガラス１５に光を放射するよう、光放射方向Ｍを当該中心Ｋに向けた姿勢で配置されている。換言すれば、グローブ７のカバーガラス１５（平面な側面）ごとに、当該カバーガラス１５から光を外部に放射するＬＥＤ光源モジュール３６をグローブ７の中心Ｋを挟む位置に配置する構成としている。
これにより、カバーガラス１５と、このカバーガラス１５に光を入射するＬＥＤ光源モジュール３６までの距離を遠くなり、拡がった放射光をカバーガラス１５に入射できるからカバーガラス１５の面内での輝度分布の均一化を図ることができる。
このとき、各ＬＥＤ光源モジュール３６の放射光の鉛直方向（配列方向Ｌ）の拡角βを、カバーガラス１５の上下方向の全長に亘って光を入射する角度、或いはそれ以上とし、また同様に、水平平行の拡角（図示せず）もカバーガラス１５の幅方向の全長に亘って光を入射する角度、或いはそれ以上とするように、ＬＥＤ光源モジュール３６の反射鏡５４を形成することで、カバーガラス１５の面内での輝度を均一にすることができる。特に、本実施形態では、ＬＥＤ光源モジュール３６の発光部５２が全体的に略均一な輝度で発光する構成であるため、カバーガラス１５の面内の輝度分布をより均一にできる。

ただし、各ＬＥＤ光源モジュール３６の放射光の鉛直方向（配列方向Ｌ）の拡角βを、カバーガラス１５の上下方向の全長に亘って光を入射する角度、或いはそれ以上とした場合、ＬＥＤ光源モジュール３６の取付高が低くなるほど、ＬＥＤ光源モジュール３６の放
射光の範囲に、他のＬＥＤ光源モジュール３６が入り込み影となる。そこで、各ＬＥＤ光源モジュール３６は、上記上端位置Ｐｕよりも上側であって、その下端部３６Ａが他のＬＥＤ光源モジュール３６の光の放射範囲に入り込まない高さに配置されるように構成されており、これにより、カバーガラス１５に影が生じることなく意匠性が損なわれることがない。

このように、本実施形態によれば、灯具本体５が備えるグローブ７の上部の開口１４に着脱自在に係合する係合フレーム体３４を備えて交換用光源ユニット１０を構成したため、該交換用光源ユニット１０をグローブ７の開口１４に係合させ蓋体たる笠９を被せるだけで簡単に街路灯１の光源をＬＥＤ光源に置き換えることができる。
また、係合フレーム体３４には、グローブ７の上部から下方に向けて光を照射し地面Ｇを照らすようにＬＥＤ光源モジュール３６が設けられていることから、灯具本体５に反射板などを別途に設けることなく、光源置き換え後の各ＬＥＤ光源モジュール３６で地面Ｇを効率良く照らすことができ、地面Ｇの照度低下を防止することができる。

また本実施形態によれば、ＬＥＤ光源モジュール３６のそれぞれを、グローブ７の側面の光透過領域の上端位置Ｐｕよりも上側に位置するように係合フレーム体３４に設ける構成としたため、これにより、ＬＥＤ光源モジュール３６がグローブ７の外側から見えにくくなり、またフロストガラスたるカバーガラス１５に影となって映り込むことがないため意匠性を向上させることができる。
これに加え、ＬＥＤ光源モジュール３６のそれぞれを、グローブ７の側面の光透過領域の上端位置Ｐｕよりも上側に配置することで、各ＬＥＤ光源モジュール３６の放射光の指向方向を鉛直下向き方向に傾けたときの鉛直角αを小さくできるため、放電ランプに比べて指向性があるＬＥＤ光源であっても灯具本体５の直下近傍を照明できる。

また本実施形態によれば、ＬＥＤ光源モジュール３６のそれぞれを、光放射方向Ｍを上下方向に可変に傾動自在に設けたため、グローブ７の開口１４から底部１７までの深さ（側面の高さ）に応じて、グローブ７の側面に放射光を入射するように各ＬＥＤ光源モジュール３６の傾きを調整することができる。これにより、交換用光源ユニット１０を、深さの異なるグローブ７を備えた各街路灯１に共通して用いることができる。

また、本実施形態によれば、グローブ７の中に底部１７を覆う補助反射板６６を設ける構成としたため、底部１７に入射する光成分を反射して外部に取り出すことができ、光源交換による照度不足を補うことができる。

また本実施形態によれば、グローブ７の上部に当該グローブ７の中心Ｋを囲んで複数のＬＥＤ光源モジュール３６を配置し、各ＬＥＤ光源モジュール３６がグローブ７の上部から中心Ｋを挟んでグローブ７の側面のカバーガラス１５に光を入射して地面Ｇを照明する構成とした。
これにより、カバーガラス１５と、このカバーガラス１５に光を入射するＬＥＤ光源モジュール３６までの距離を遠くなり、拡がった放射光をカバーガラス１５に入射できるからカバーガラス１５の面内での輝度分布の均一化を図ることができる。

特に本実施形態によれば、グローブ７の側面のカバーガラス１５ごとに中心Ｋを挟んだ対向位置にＬＥＤ光源モジュール３６を設け、各ＬＥＤ光源モジュール３６が各側面の光透過領域（ガラス嵌込用開口１１）の全範囲を照射する拡角を有する構成としたため、カバーガラス１５の全範囲の輝度を均一にすることができる。

また、本実施形態によれば、ＬＥＤ光源モジュール３６のそれぞれを、互いのＬＥＤ光源モジュール３６の光放射範囲に入り込まない高さ位置に設けたため、カバーガラス１５に影が生じることなく意匠性が損なわれることがない。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、任意に変形及び応用が可能である。
上述した実施形態では、ポール３の上端部３Ａに灯具本体５を固定した街路灯１を例示したが、これに限らず、ポール３の上部に水平方向に延びるアームを設け、当該アームに灯具本体５を支持した、いわゆる懸垂型の街路灯１にも本発明を適用することができる。

また多角柱状であって各側面にカバーガラス１５を設けたグローブ７を例示したが、これに限らず、ガラス製の球状のグローブなど、上部に開口１４を有する構成であれば任意のグローブ７の街路灯１に本発明を適用することができる。

１街路灯
３ポール
５灯具本体
７グローブ
９笠（蓋体）
１０交換用光源ユニット
１１ガラス嵌込用開口
１３グローブ枠体
１４開口
１４Ａ上縁部
１５カバーガラス
２７配線
３４係合フレーム体
３６ＬＥＤ光源モジュール
５２発光部
５４反射鏡
５６ＬＥＤチップ
５８角度調整板
６６補助反射板
Ｇ地面
Ｋ中心
Ｌ配列方向
Ｍ光放射方向
Ｐｕ上端位置
Ｓ内部空間

Claims

立設されたポールに支持された灯具本体を有し、当該灯具本体が上部に開口を有するグローブと、この開口を閉じる蓋体とを備えた街路灯に取り付けられ、当該街路灯の光源を交換するための光源ユニットであって、
前記グローブの開口に着脱自在に係合する係合部材を備え、当該係合部材に前記グローブの中心を囲んで複数のＬＥＤ光源を設け、各ＬＥＤ光源が前記グローブの上部から前記中心を挟んで前記グローブの側面に向けて光を照射する
ことを特徴とする光源ユニット。
前記ＬＥＤ光源のそれぞれを、前記グローブの側面の光透過領域の上端位置よりも上側に位置するように前記係合部材に設けたことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
前記ＬＥＤ光源のそれぞれを、光放射方向可変に傾動自在に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源ユニット。
前記グローブの中の底部を覆う補助反射板を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光源ユニット。