JP5538516B2 - 道路／街路を照明する照明ユニットおよび照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、街路（street)および／または道路(road)の照明に使用する、照明ユニット（lighting unit)および照明装置（luminaire)に関する。
特に、本発明は、複数の光源および射出された光の分布を制御するため光源の前面に配設されるべき反射ユニットとを有する、照明ユニットに向けられる。

都会における街路および／または道路の照明のための照明装置を用いることが慣習的であるように、公知の街路用照明装置は、照明すべき街路または道路の長手（Longitudinal) 方向と直交して指向された対称の平面によって、ポールまたは壁の前面に装着されている。照明装置は、対称な平面から両側に発生された光を投射しなければならず、それにより、照明装置の左右の街路または道路の部分を均一に照明する。さらに、光の部分もまた対称な平面に沿って放射され、それにより、また、照明装置の前面における街路または道路の幅全体を照明する。

街路を照明するための照明装置を開発するとき、異なる要求に対処しなければならない。まず、照明装置を迅速で効率よく設置することが望まれる。さらに、高い使用率と効率が必要とされ、同時に、眩しさの程度（glare rating) も可能な限り低くしなければならない。全ての照明の用途として、良好な視覚可能な程度が維持されなければならず、空の白熱した輝き（sky glow）に対する寄与が最小でなければならない。

従来技術から、道路の照明を行なう照明装置のための異なる解決策が知られており、それらの照明装置は一般的に２つの主要なファミリィに分割可能である。

従来の道路を照明する照明装置は、通常、１つのランプと対応する反射装置とが設けられており、その反射装置は所望の光分布が得られるように光に影響を及ぼすように設計されている。

さらに、道路の照明のための照明装置が知られており、その照明装置は、複数の光射出デバイス、特に、ＬＥＤを具備する。この場合、複数のＬＥＤが非常に特定のパターンにおいて配設されており、各ＬＥＤが、その光を特定の方向に射出する。両者の場合において、公知の照明装置は、道路の片側または両側に規則的に間隔づけて配列されている。

上述した従来の照明装置は、多くの場合、高圧ナトリウム放電ランプまたはメタルハライド放電ランプを具備しており、これらランプのために、バーナーの射出光が反射器によって制御されて、所望の街頭の照明が得られる。反射器に対するランプの位置を変化させることにより、異なる所望の照明の状況（すなわち、照明装置間の特定的な距離、または、リード（read) の特定的な幅）に対して光の分布を適合させることが知られている。しかしながら、この方法で光の分布を調節可能な範囲は限られており、また、そのような従来の照明装置の利用率は０．４５〜０．５の値に制限されている。これらの照明装置の光分布特性における顕著な変化を得るため、反射器を変更することか、または、射出された光に影響を与える付加的な光学要素を用いることが、必要とされている。

照明装置が複数の光射出デバイスに基づく、第２のメインファミリーに関して、異なるアプローチが提案されている。第１の解によれば、異なるチルトおよび向きを持った複数の光源が提供されて道路の照明のために適切に組み合わされた光の分布を提供する。しかしながら、このアプローチは、システムの複雑さを増大する傾向があり、光の輝き（グレア）の制限を得ることが困難である。他のアプローチにおいて、全ての光源は同じ平面に配列されており、照明装置の照明ヘッドが比較的大きな角度（ほぼ２０°〜３０°）で回転されて、道路の反対側にも照明するように要求されている、非対称の光分布を得ることができる。最後に、光源を、水平に（０°〜１５°に）対して接近している同じ平面に配列して、微小な反射器または他の光学要素を各光源に対して付加することにより、光の分布に関して所望の長手方向の非対称性を得る、可能性が存在する。

しかしながら、従来技術から知られている全ての解は、非常に複雑であり、照明装置の光分布特性を適合させることが困難である。分布の顕著な変化は、光源の配置を変化させること、または、複数の光学要素を使用することによってのみ、得ることができる。

したがって、街路および／または道路の照明を迅速かつ効果的にするための照明装置の光分布特性を適合させる、新たな解が必要とされている。

本発明の目的は、独立請求項１の特徴を有する照明装置に用いるための照明ユニットによって解決される。
本発明の好適な実施の形態およびさらなる展開は、従属請求項の主題である。

本発明は、所望の方法における複数の光源によって射出される光を指向するように使用される新規に考案された（inventive)光学装置(optical system)を提供する思想に基づく。特に、新規に考案された光学装置は、光源の前面に配置された反射器ユニットを有しており、当該反射器ユニットは複数の反射器要素を具備しており、当該複数の反射器要素は相互に並列に配置されており、前記複数の反射器要素の少なくともいくつかが、全体の反射のために適合している第１の部分と、部分的な反射に適合している第２の部分とを具備する。

それゆえ、本発明によれば、特に、道路および／または街路の照明のための照明装置に用いる照明ユニットが提供され、当該照明ユニットは、複数の光源と、当該光源によって射出された光の分布を制御するように光源の前面に配設された反射器ユニットとを具備しており、当該反射器ユニットは、相互に並行に配列された複数の反射器要素を具備し、当該複数の反射器要素の少なくとも１つが、全体の反射のために適合された第１の部分と、部分的な反射に適合した第２の部分とを具備する。

次に示されるように、反射器要素の特定の配置と構造が、非常に効果的な方法で光の分布の制御を可能にする。照明装置の全体の光の分布は、それゆえ、容易に適合することができ、その結果、光源の再配置の必要性がなく、または、付加的な光学要素を使用しないでも、道路に関して、および、道路の寸法に関して、照明装置の配置に対応させることができる。
特に、本発明は、光の分布の横手（lateral）方向の非対称が得られるように、光の射出に影響を与えることを可能とする。ここで、照明装置から射出された殆どの光が道路を指向し、光の付加的なより小さな部分が道路の両側の側路を照明するために使用される。

上述したように、下記により詳細に述べる特定の反射器要素が、全体の反射のための第１の部分と、部分的な反射のための第２の部分とを具備する。
本発明の好適な実施の形態によれば、反射器要素の第１の部分は、光射出方向に沿って見るとき、反射器要素の第２の部分に比較して光源の近くに配置される。
さらに、反射器要素の第２の部分は、第１の部分に対して傾斜され得る。反射器要素の第１の部分と第２の部分との間の特定的な角度を選択することにより、光の射出が非常に効果的な方法で制御可能である。さらに、反射器要素の顕著な構造は、平面または少なくとも荒い面の装着表面の光源と共に反射器要素を配置することを可能にする。このように、非常に小型の照明ユニットが、静止光（still light)が射出されて道路または街路を効果的に照明する、比較的小型のハウジングに収容可能なように、得ることができる。

本発明の好適な実施の形態によれば、所望の光分布が得られるにもかかわらず、新規に考案された照明ユニットが光源と反射器ユニットとの小型化された構成（arrangemen）を可能にする。
もし、本発明の照明ユニットが道路および／または街路を照明するための照明装置に使用されたとき、新規に考案された照明ユニットを収容するために、特別な拡大されたハウジングを有する照明ヘッドを用いる必要がない。さらに、本発明は、照明装置の照明用ヘッドが、０°〜１５°の範囲の小さな鋭角によってのみ、水平に、または、水平面に関して延びることを可能にする。

したがって、本発明は、高い効率で街路を照明することを可能にする新規な解を提供するものであり、実際の状況に依存する光分布の変化させることを容易に遂行できる。

下記において、本発明は、添付した図面に関連づけてより詳細に記述される。

街路の照明のための所望の横方向の光分布を概略的に示す図である。 本発明に基づく街路を照明する照明装置の実施の形態の上部部分を図解する図である。 図２の照明装置の照明ヘッドの底部を図解する図である。 新規に考案された（inventive)照明ユニットがそこに収容された照明ヘッドの拡大図である。 相互に分離されている照明ユニットの異なる要素を有する考案された照明ユニットの第１実施の形態を示す図である。 組み立てた照明ユニットを図解する図である。 新規に考案された照明ユニットの断面図である。 照明ユニット内に用いられる反射要素の詳細を示す図である。 新規に考案された照明ユニットに使用可能な反射要素の第１の実施の形態を示す図である。 新規に考案された照明ユニットに使用可能な反射要素の第２の実施の形態を示す図である。 新規に考案された照明ユニットに使用可能な反射要素の第２の実施の形態を示す図である。

新規に考案された（inventive)照明装置を詳細に述べる前に、図１を参照して街路照明の問題を述べる。図１は、側面図において、街路照明用の照明装置１００がサイド歩道（側道）１１５の両側に配置されており、サイド歩道１１５が道路１１０の両側に配設されている、状況を図示している。街路照明用の照明装置１００の照明ヘッド１０１から射出された光は、殆どの光が道路１１０を指向するように指向されるべきである。それゆえ、まず、道路１１０を照明する強さが強い第１の光の２つの交差面からなる二面角（dihedral) Ａを得ることが要望される。しかしながら、道路１１０の両側のサイド歩道１１５を完全な暗さにすべきでないことから、強さが弱い２つの付加的な小さな二面角(dihedral)Ｂ、Ｃが要望される。それゆえ、照明装置１００の照明用ヘッド１０１が、Ｃ₉₀−Ｃ₂₇₀面、すなわち、ラテラル（横）方向において、特に、非対称な光分布をもたらす、特定的な光射出特性を持たなければならない。

図１から、街路照明用の照明装置１００の特定的な光分布が特定的な光スキームのためにのみ適していることが、明瞭である。道路１１０に対する照明装置１００の位置が変化した場合、光分布特性は、道路１１０が依然として適切な方法で照明されることを確実にするように、適合されなければならない。同じ問題が、照明装置１００のポスト（柱）の高さが変更されたとき、または、道路１１０またはサイド歩道１１５が変更した場合に起こる。そこで、本発明は、いずれの状況においても、道路が効率的に照明されることを確実にするように、街路照明用の照明装置の光分布を、容易にかつ効果的に適合させることを可能にする解を提供する。本発明の解は下記に記述される。

まず、図２および図３は、一般的に符号１によって示される照明装置である、本発明に基づく街路照明用の照明装置の実施の形態を示す。これらの図に図示された照明装置は、部分的に図解されているポスト（柱）３の上端に配設されている照明用ヘッド２を具備する。これらの図２および図３に図解された実施の形態において、照明用ヘッド２は、環状のハウジング４を有しており、当該ハウジングは、詳細を後述する新規な考案された照明用ユニットを収容している。ケーシング（ハウジング）４の底部の開口は、透明なカバーによって、たとえば、ガラス板５または他の透明な材料によってカバーされている（覆われている）。照明用ヘッド２の他の形状も用いることができ、本発明は図解した形状に限定されない。さらに、照明用ヘッド２を壁に直接装着することが可能である。

図４の拡大図からより明瞭に推測可能であるように、新規に考案された照明用ユニット１０は、照明用ヘッド２のハウジング４内に収容されている。もちろん、照明用ヘッド２の寸法と形状に依存して、複数の照明用ユニット１０もまた１つの照明用ヘッド２内に配設可能である。照明用ユニット１０の構造は、図５および図６により詳細に図示されており、ここで、図５は各々分離された要素を有する照明用ユニット１０を示しており、図６は最終的に組み立てられた照明用ユニット１０を示す。

新規に考案された照明用ユニット１０の第１の特定的な特徴は、従来の街路照明用の照明装置と比較すると、もはや単一の光源を用いないことである。その代わり、新規に考案された照明用ユニット１０の光源は、ＬＥＤの形態の複数の独立した光源を具備することである。この場合、各々６個のＬＥＤ１２を有する、全部で８個のプリント回路基板（ＰＣＢ）１１が用いられ、放熱を支持する冷却要素１５の前面１６に各々並行して装着されている。さらに、冷却要素１５は、ＬＥＤ１２の電気的かつ熱的接触部（コンタクト）を収容している。もちろん、回路基板１１の数およびそこに配設されているＬＥＤ１２の数は、所望の寸法の照明ユニットを得るため、適合可能である。好ましくは、白色光が照明ユニト１０から射出されべきであり、当該白色光は光放射性ダイオードの接合によって得られる青色によって蛍光の励起によって得られる。このように、得られたＬＥＤマトリクスは、平坦な二次元光源を提供する。

ＬＥＤ１２によって射出された光は今や、図１に概略的に図解した所望の光分布が得られるように、影響されなければならない。その光分布を得るため、特定的な反射器ユニット２０が使用されており、その反射器ユニット２０は、図６から理解されるように、ＬＥＤ１２の前面に配設される。この反射器ユニット２０は、新規に考案された照明用ユニット１０の本質的な構成要素であり、その理由は、ＬＥＤ１２によって射出された光を所望の方法において、指向させることを可能とするからである。さらに、横手方向の光分布が、新しい光スキーム（光配列、光配色）に対応するように、容易に適合可能である。反射器ユニット２０は、互いに並行に配列されており、２つのサイド部分２１によって互いに保持している、複数の延びた反射器要素２２を具備する。これらのサイド部分２１は、好ましくは、照明用ユニット１０の効率を向上させるために、すなわち、光の損失がないように、光を反射する。反面、サイド部分２１は、回転され得る、または、グレアを良好に制御するため、７０°より大きな角度で射出される光を、反射するように、または、吸収するように、黒く塗られる。

反射器ユニット２０の複数の反射器要素２２の特徴は、少なくともそれかのいくつかが、異なる反射特性を有する２つの部分に分割されていることである。特に、そして、図７および図８に図解したように、反射器要素２２は、全体の反射に適合した第１の部分２３と、部分的な反射に適した第２の部分２４を具備する。２つの部分２３、２４は、組み合わせた形態として、ストリップ（条帯）状の反射器要素２２を形成しており、当該反射器要素は、図７に図解したように、鋭角な角度αで、わずかに曲がっており（kinked)、角度αは０°〜４５°の範囲である。

図７はさらに、隣接する２つの反射器要素２０の間に配設されたＬＥＤ１２によって射出された光が、２つの反射器要素２２の異なる部分により非常に特定的な方法で影響されることを示している。特に、全体的に光を反射する第１の部分２３が、全体の領域を規定しており、当該領域においてＬＥＤ１２から射出された光が指向される。しかしながら、部分的な反射部分２４により、全体の領域が、主（メイン）二面角（main dihedral）Ｉと、主二面角の強度と比較して光の強さが低い２つのサイド二面角IIおよびIIIで、３つの二面角に分割されている。

図７は反射器要素２２の機能を単に概略的に図示しているが、光線軌跡（ray tracing)および経験的な結果が、反射器ユニット２０が、実際、横手方向において、所望の光の非対象な分布を提供していることが図解されている。それゆえ、第１の部分２３の高さｈ１の場合、第２の部分２４の高さｈ２、第２の部分２４の反射の度合い、および、曲がり角度（kink angle) αが、適切な方法において選択され、光の分布が、光の主要部分が道路を照明し、２つの付加的な光の二面角が側道を照明する、特定的な道路照明のスキームの要求を完全に満足するように、得ることが出来る。この状況において、反射器要素２２が道路の軸に並行に配設されている。光の二面角の幾何学的寸法が選択され得るばかりでなく、それらの強度も選択され得ることを、述べることができる。それゆえ、側道（サイド道路）を照明するために使用される光の量が、制御され得る。明らかなように、上述した４つのパラメータ（全体的な反射部分の高さ、部分的な反射部分の高さ、第２の部分の反射および曲がり角度）が、容易に影響を及ぼし、したがって、新規に考案された照明ユニット１０の光分布が、迅速に、簡潔に（elegant)、そして、効率的な方法で、調整可能である。さらに、光の分布の変化が、２つの連続する列の反射器２２の間の間隙を変化させることにより、または、ＬＥＤ光源１２に関するそれらの位置を変化させることにより、得ることができる。

街路用照明装置１の照明用ヘッド２の寸法が、照明すべき街路の幅より小さいので、多くの場合、各ＬＥＤ１２の光が同じように影響を受けることが、十分である。それゆえ、全ての反射器要素２２を同じに設計することができ、ＬＥＤ１２および反射器要素２２の列が、１つのＬＥＤ１２の列が常に隣接する反射器要素２２の間に位置するように、交互に配列される。この場合、８個のＰＣＢが使用されており、反射器ユニット２０はそれゆえ、９個の反射器要素２２を具備している。

この基本的な構成のさらなる展開において、反射器要素２２が照明用ヘッド２内の位置に依存して独立して調整される。そのような場合、光の分布はさらに向上可能である、その理由は、ＬＥＤ１２の光が、所望の全体的な光分布に対してその分布が合成されるように、影響を受ける。さらに、照明ユニット１０の端部に反射器要素を使用することが可能であり、その照明ユニットは、完全に反射し、使用しない光を遮るための部分的な反射部粉を具備しない。

最後に、さらに精密な光の方向が、２つの反射器要素２２が１列のＬＥＤ１２の光を個々に指向するように用いられる場合に、得ることができる。そのような場合、反射器要素２２の間に位置するＬＥＤ１２の１列とともに２つの反射器要素２２を具備するグループが、それゆえ、ＬＥＤ１２によってカバーされる。この場合、反射器要素２２が再び、照明用ヘッド２内のそれらの位置に依存して個々に調整される。

本発明の特定的な利益はまた、照明用装置の全体的に平面の射出表面が、図４に図示のごとく、複数の照明ユニット１０を組み合わせることにより、増加可能である。全てのユニットが同じであるが、また、異なる特性、すなわち、異なる光分布特性および／または異なる色を有する照明ユニットを組み合わせることも可能であり、それにより、さらに光の品質をさらに向上させる。

図９〜図１１は、新規に考案された反射器ユニット１０を使用可能な、反射器要素２２の３つの異なる実施の形態を、最後に示している。

図９〜図１０に図示した実施の形態において、部分的に反射するのみの第２の部分２４が、櫛形状の反射器を得るために、たとえば、レーザカッティングおよび／またはスタンピングにより、反射器要素２２におけるスロット、または、カットアウト２５、または開口により得ることができる。特定的な寸法および／またはスロット２５の間の距離ｄを選択することにより、この部分的に反射するのみの第２の部分２４の反射器の程度を、増加させることが可能または低下させることが可能である。さらにそのような反射器要素２２は、金属の条帯（strip)から容易に製造可能である。

図１１に図示された代替的な実施の形態において、全体的および部分的な反射性被覆によって被覆された反射器要素のために、透明なコア材料を用いることにより、部分的な反射部分を得ることも可能である。この場合、包み込まれた表面２６を有する反射器要素が得られ、それは、異なる反射性の２つの部分を有する。

それゆえ、反射器ユニットの特定的な構造が、横方向における所望の方法において、ＬＥＤによって射出された光を指向することを可能にする。さらに、非常に小型の照明ユニットを得ることができ、それは、小さなハウジングを有する照明ヘッド内に容易に収容可能である。

１…照明装置、２…照明用ヘッド、３…ポスト（柱）、４…ハウジング、１０…照明ユニット、１１…ＰＣＢ、１２…光源、２０…反射器ユニット、２１…サイド部分、２２…反射器要素、２３…第１の部分、２４…第２の部分、１００…街路照明用照明装置、１１０…道路、１１５…サイド道（側道）

Claims (15)

1. 道路および／または街路を照明する照明装置（１）に使用する照明ユニット（１０）であって、
   当該照明ユニット（１０）が、複数の光源（１２）および前記複数の光源（１２）によって射出された光の分布を制御して前記道路および／または前記街路を照明するため、前記複数の光源（１２）の前面に配設された反射器ユニット（２０）を有し、
   前記反射器ユニット（２０）は、前記複数の光源に対応して配設された複数の反射器要素（２２）を具備しており、
   前記複数の反射器要素の少なくとも１つが、
   前記対応する光源の近傍に位置し、前記対応する光源からの射出光の全体を反射させるために適した平板の第１の反射部分（２３）と、
   前記対応する光源から離間した前記第１の部分の端部から延び、前記第１の反射部分（２３）の平坦面に対して前記対応する光源の射出光の光軸側に傾斜しており、前記対応する光源の射出光を部分的に反射させるのに適した平板の第２の反射部分を具備する、
   ことを特徴とする、照明ユニット。
2. 前記反射器要素（２２）の前記第１の反射部分（２３）が、前記光源の光射出方向から見て、前記反射器要素（２２）の前記第２の反射部分（２４）と比較して、前記対応する光源（１２）の近くに配置されている、
   請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記複数の光源（１２）とともに前記複数の反射器要素（２２）が平坦またはほぼ平坦な装着面（１６）に配設されている、
   請求項１または２に記載の照明ユニット。
4. 前記装着面（１６）が冷却要素（１５）の表面により提供されている、
   請求項３に記載の照明ユニット。
5. 前記複数の光源（１２）が、並列した列に配設されており、
   前記複数の光源（１２）の列が隣接する２つの反射器要素（２２）の間に配設されている、
   請求項１〜４のいずれかに記載の照明ユニット。
6. 前記複数の光源（１２）および前記複数の反射器要素（２２）の列が交互に配設されている、
   請求項５に記載の照明ユニット。
7. 前記複数の反射器要素（２２）の間に位置する前記複数の光源（１２）の列を有する２つの反射器要素（２２）を具備するグループが形成されている、
   請求項５に記載の照明ユニット。
8. 前記複数の光源（１２）の各々は、ＬＥＤ（１２）である、
   請求項１〜７のいずれかに記載の照明ユニット。
9. 前記複数の反射器要素（２２）の少なくとも１つの、前記第２の反射部分（２４）が、前記第１の反射部分（２３）の平坦面に対して前記対応する光源の射出光の光軸側に、前記第１の反射部分（２３）に対して傾斜している、
   請求項１〜８のいずれかに記載の照明ユニット。
10. 前記反射器要素（２２）の前記第２の部分（２４）が、部分的な反射性を有する被覆を具備する、
    請求項１〜９のいずれかに記載の照明ユニット。
11. 前記反射器要素（２２）の前記第２の部分（２４）が、長手方向に沿って形成された、カットアウト、スロット（２５）または開口を具備する、
    請求項１〜９のいずれかに記載の照明ユニット。
12. 道路および／または街路を照明する照明装置（１）であって、
    当該照明装置（１）は、ハウジング（４）を有する照明用ヘッド（２）を有し、
    前記ハウジング内に、請求項１〜１１のいずれかに記載の少なくとも１つの照明ユニット（１０）が収容されている、
    照明装置。
13. 前記照明用ヘッド（２）が０〜１５°の鋭角な角度で水平面に対して延びている、
    請求項１１に記載の照明装置。
14. 前記複数の照明ユニット（１０）が、複数の照明ユニット（１０）が同じである、前記照明用ヘッド（４）内に収容されている、
    請求項１２または１３に記載の照明装置。
15. 前記複数の照明ユニット（１０）が、複数の照明ユニット（１０）が、光分布および／または光の色に関して異なる、前記照明用ヘッド（２）内に収容されている、
    請求項１２または１３に記載の照明装置。

Images