JP5538517B2 - 道路および／または街路の照明用の照明ユニット、および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、街路および／または道路の照明に使用すべき照明ユニットおよび照明装置に関する。特に、本発明は、道路の長手方向における光の分布に適合させる可能性を提供する照明ユニットを指向している。

街の領域における街路および／または道路の照明用の照明装置が慣例となっているように、公知の街路を照明する照明装置は、道路および／または街路を照明させるべく、柱または壁の前面に、道路および／または街路の長手方向に直交する方向を指向する対称な平面に装着されている。照明装置は、そこで、対称な平面から発生した光のサイド側に、放射し、照明装置の左右の街路および／または道路の部分を均一に照明する。さらに、光の部分はまた、対称な平面に沿って放射され、照明装置の前方の街路または道路の全体的な幅を照明する。

街路を照明するための照明装置を開発するとき、異なる要望が指向されるべきである。まず、照明装置の迅速で効果的な照明装置の設置が望まれる。さらに、高い使用率と効率が必要とされる一方で、同時に、グレア比率（glare rating) が可能な限り低く維持されなければならない。全ての照明の用途におけるように、良好な視認可能なレベルが得られなければならず、スカイグロー（sky glow) に対する寄与を最小にすべきてある。

従来技術から、道路を照明する照明装置の異なる解が知られており、それは、一般に、２つの主要なファミリーに分割可能である。

公知の道路照明用の照明装置は、通常、１つのランプと、対応する反射器装置を備えており、その反射器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、公知の道路照明用の照明装置は、複数の光放射デバイス、特に、複数のＬＥＤを具備している。この場合、複数のＬＥＤは非常に特定的なパターンに配列されており、各ＬＥＤが特定の方向に光を放射する。両者の場合、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られている。

多くの場合において、上述した従来の照明装置は、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、それらのためのバーナーの放射された光が反射器によって制御されて所望の街路の照明が得られる。反射器に対するランプの位置を変化させることにより、所望の照明スキーム（たとえば、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）を異ならせるため、光の分布を適合させることが、知られている。光の分布の幅がこのように適合させることができるが、それは限定されており、また、そのような照明装置の利用率は、０．４５〜０．５の間に限定されている。これらの照明装置の光分布特性の顕著な変化を得るため、放射された光に影響を及ぼす、反射器を変化させること、または、付加的な光学要素を使用することが、必要とされている。

照明装置が複数の光放射デバイスに基づく第２の主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、異なる回転と方向を持つ複数の光源が提供されて、道路の照明に適した組み合わせた光分布を提供する。しかしながら、このアプローチは、装置を複雑にする傾向があり、それを得るためにグレアの限界が困難である。他のアプローチにおいて、全ての光源が同じ平面に配設されて、照明装置のヘッドが比較的高い角度で（約２０°〜３０°）回転されて、道路の反対側を照明するために要求された、非対称な横方向の光分布を得る。

しかしながら、従来技術から知られた全ての解は、非常に複雑であり、照明装置の光分布特性を適合させるためには困難である。光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、複数の異なる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。

本発明は、特に、道路または街路の長手方向（longitudinal direction) における光の分布を適合させる課題に関する。道路の側（side）に配設された照明装置の光分布特性は、均一な照明が道路の全体の長さにわたって得られるように、適合されなければならない。それゆえ、光の位置が特定の範囲内の照明装置の両側に射出されることを確実にすることが必要である。光分布特性は、街路を照明する照明装置の高さばかりではなく、２つの隣接する照明装置の間の距離、道路の状態（たとえば、道路の幅）、および、満足させるべき照明の基準をも、考慮しなければならない。道路を照明する装置を設計する間、照明装置を組み立てるとき後で使用する、特定的な光学部材（optic) が選択され、その光学部材は所望の光分布を提供する。そのような場合、それゆえ、得られるべき道路の均一な照明を確実にするため、反射器および／またはレンズの異なる組み合わせを提供することが必要である。明らかなように、この解は複雑であり、複数の異なる光学組成部材の貯蔵（storage ）を要求する。

さらに、街路用照明装置を最終に設置した後ですら、光の分布の適合が要望されることが起こりうる。たとえば、天候の状態または道路の反射が変化すると、良好な照明を得るため、光の分布に影響を及ぼすことが希望される。上述した従来技術から知られる従来の装置によれば、装置の動作期間、光の分布の適合化は実際的にできない。

上述したように、他の解も、街路を照明する照明装置が複数の独立した光源、特にＬＥＤを具備し、これらのＬＥＤが照明装置の周囲のある領域を独立して照明するために特定的な方向に指向されている、従来技術から知られている。照明装置の全体的な光分布は、そのような場合において、動作期間のＬＥＤの位置を選択するだけで修正可能である。しかしながら、この解は、複雑な制御装置を要求し、利用可能な光源の比率が実際に使用されるだけなので、効率が低い。

本発明は、それゆえ、街路を照明する照明装置の分布を迅速に、効率よく適合させることを可能にする、新規の解を提供することを意図している。

この目的は、独立請求項１に規定されたような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が従属請求項の主題である。

新規に考案された解（inventive solution) は、少なくとも２つの光源または光源のグループを具備しており、当該２つの光源または光源のグループの各々は個々の光分布特性を有する、照明ユニットを提供するという着想に基づく。そこで、その光分布の全体が、複数の光源および光源のグループの両者の光源によって射出された混合した光が、所望の分布を組み合わせるように、複数の光源または光源のグループの光出力の比率を修正することにより、適合される。

本発明によれば、適応型光分布を有する照明装置に使用する照明ユニットであって、
当該照明ユニットは２つの光源を具備しており、当該２つの光源の各々は複数のＬＥＤを有しており、前記２つの光源の一方が、ＬＥＤから射出された光を長手方向に指向する第１の光分布特性を有しており、前記２つの光源の他方が、ＬＥＤから射出された光を、前記第１の光分布特性とは異なる、長手方向を指向する第２の光分布特性を有しており、当該照明装置の全体的な光分布が、前記２つの光源の光の出力の比率を修正することにより適合される、照明ユニットおいて、
前記２つの光源の光の出力の比率が、前記各光源の駆動する複数のＬＥＤの数を選択することにより修正され、
前記各光源の駆動する複数のＬＥＤの全体の数が一定に維持されている、
ことを特徴とする、照明ユニットが提供される。

また本発明によれば、照明装置の光の分布を適合させる方法であって、
前記照明装置は２つの光源を具備しており、当該２つの光源の各々は複数のＬＥＤを有しており、前記２つの光源の一方がＬＥＤから射出された光を長手方向に指向するの第１の光分布特性を有しており、前記２つの光源の他方がＬＥＤから射出された光を、前記第１の光分布特性とは異なる、長手方向を指向する第２の光分布特性を有しており、当該照明装置の全体的な光分布が、前記２つの光源の光の出力の比率を修正することにより適合される、照明方法において、
前記２つの光源の光の出力の比率が、前記各光源の駆動するＬＥＤの数を選択することにより、修正され、
前記各光源の駆動するＬＥＤの全体の数が一定に維持されている、
ことを特徴とする、照明方法が提供される。

本発明の顕著な利益は、新規に考案された解がまた、装置の動作期間、光の分布を適合させることを可能にする。天候および／または道路の反射が変化する場合、分布の適合が、外部の制御信号を受け入れるか、または、道路および／または天候の状態に関する情報を提供するセンサに接続されているいずれかの、照明装置内に組み込まれた制御ユニットによって自動的に遂行される。

本発明はまた、全体の光源が平面に配設されることを可能にしている。それゆえ、照明装置の配置形状（geometry）およびその大量製造可能性（manufacturability ）が簡単になる。

好ましくは、複数のＬＥＤが複数の光源として使用されている。この場合、複数の光源の各グループが複数のＬＥＤを具備しており、光源のグループの光出力の比率が、各グループにおける動作中のＬＥＤの全体の数を選択させることにより、修正することができる。より好ましくは、光出力の変化とその光分布は、ＬＥＤに提供されるフォワード電流を変化させること、または、ＬＥＤを駆動するために使用されるＰＷＭ信号を変化させけることにより、得られる。各光源または光源のグループの各々には、光学要素を設けることができ、当該光学要素は、個々の光分布に基づいて対応する光源または対応する光源の光を分布させることに適している。特に、２つの光源を提供することで十分であり、第１の光源は、照明装置の下部の道路または街路の部分を照明するための光分布を有しており、第２の光源は、照明装置から離れた道路または街路の部分に光を指向させるために適している。そこで、これら２つの光源の光は所望の全体の光分布に対して組み合わせることができる。

下記の記述において、本発明およびその好適な実施の形態が、添付された図面を参照してより詳細に説明される。

本発明の背景技術としての問題を概略的に図解する図である。 本発明の背景技術としての問題を概略的に図解する図である。 本発明に基づく街路照明用の実施の形態を示す図である。 本発明に基づく街路照明用の実施の形態を示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は２つの異なる光源に関する光の分布を示す図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は図５（ａ）、（ｂ）に図解した２つの異なる光源に関する光の分布の比率を修正する効果を示す図である。

図１および図２は、街路（street) 照明用の照明装置１００が道路(road)の脇(side)に規則的に間隔を隔てて配設されている状況を概略的に図示している。この場合、隣接する照明装置１００は、３０ｍの距離で分離されており、それゆえ、道路の長手方向、すなわち、Ｃ₀ −Ｃ₁₈₀ 面における、特定的な光の出力分布が図１の右手側に図示のごとく、要求される。

もし、２つの照明装置の距離を図２に図示のごとく短縮すると、道路の全長にわたって均一な照明を確実にするこため、図２に図示のごとく、光の分布は、さらに狭い光の分布を形成するために適合させなければならない。もしこの場合、図１に図示の光分布を持つ照明装置を使用したと仮定すると、道路の全長にわたる照明の揺らぎが、道路に沿ってドライブしているドライバーのために、障害となる可視性能の低下をもたらす。

これらの図に図示されていない状況にも係わらず、また、光の分布を適合させることが、照明装置の高さが照明の設計野期間に修正される場合に、要求される。さらに、街路照明用装置の動作期間における状況もまた起こりうり、光の分布を適合させることが要求される。特に、もし、天候の状態が変化すると（雨、霧など）、光の出力の僅かな適合性（slight adaotaion）が、道路における照明の品質および良好な輝度の再分配（better luminance repartition) を向上させる。また、雨、雪または他の効果( たとえば、アスファルトの劣化または交換、または、道路の表面の取り替え) が光の出力の適合性を要求する。

本発明は今や、上述した課題を解決する、非常に効率的で的確な（elegant)解を提供する。この解は、異なる光分布特性を有する２つの異なる光源を有する照明ユニットを提供するという着想に基づいており、ここで、光源の強さは、全体の光の分布が所望の分布に対応するように得られるように、修正される。

図３および図４は、街路照明用の照明装置の実施の形態を図示しており、その照明装置は、上述したように、光分布を適合可能な照明ユニットを具備する。図３および図４に図解のように、照明装置１は、ポスト３の頭部に配設された光ヘッド２を具備する。あるいは、光ヘッド２を垂直な壁に直接装着することもできる。好ましくは、光ヘッド２は、水平方向に延びている。しかしながら、傾斜した装置を用いることもでき、光ヘッド２は水平方向に対して約０〜１５°の鋭角な角度で配設することもできる。

図３、図４に図解の実施の形態において、照明ヘッドは、下記により詳細に説明する新規に考案された照明ユニット１０を収容する、円形のハウジング４を具備する。しかしながら、また、光ヘッド２のための他の形状が使用可能である。ハウジング４の底部の開口は、光ヘッド２の内部に塵芥または湿気が入り込むことを回避するため、透明なプレイト５によって被覆されている。

図４は新規に考案された照明ユニット１０を含む照明装置１の光ヘッド２のより詳細を示している。照明ユニット１０は、図解の実施の形態において、２つの光源１１、１２を具備しており、これら光源１１、１２の各々は、複数のＬＥＤ１３を具備する。各光源はさらに、レンズ１４、１５を具備しており、これらレンズは対応するＬＥＤ１３のグループによって射出された光の放射を制御する。レンズ１４、１５はまず、横に非対称な（lateral asymmetry)光の分布、好ましくは、同じ横に非対称な光の分布を持つ、光分布を提供し、照明装置の前面の道路が高い強度で照明可能であることを確実にし、他方、同時に、２つの側道(sideways)もまた低い強度で照明される。

しかしながら、レンズ１４、１５は異なる長手方向の分布を持っており、第１の光源のレンズ１４は、照明装置の下の丁度対応するＬＥＤ１３によって射出された光を指向するのに適している。それゆえ、第１の光源１１は、照明装置の下の道路または街路の部分を照明する光分布を有する。他方、第２の光源１２のレンズ１５は、道路の脇に、すなわち、道路の長手方向に、対する主な光を分布させるように、適しており、それゆえ、第２の光源１２は、異なる長手方向の分布を有する光分布を有する。

本実施の形態において、光源１１、１２の各々は、対応する光源１１、１２の全てのＬＥＤ１３を被覆している単一のレンズ１４、１５を有しており、各単一のＬＥＤ１３が自身の光学要素を有することも可能である。この場合、狭い長手方向の光分布を提供する光学要素を有する全てのＬＥＤ１３は、第１の光源を形成しており、他方、広い長手方向の光分布を提供する光学要素を有するＬＥＤ１３は第２の光源を表している。さらに、または、反射器を用いることかでき、それにより、長手方向に異なる光射出特性を持つ光源を提供することができる。

図５（ａ）、図５（ｂ）は、２つの異なる光源のための光分布の例示を示している。これらの図から、図５（ａ）がサイドに対して光を射出するように適した光源の分布を表しており、図５（ｂ）が照明装置の下の領域に光を指向させることに適した光源のための分布を示していることが、容易に理解できる。

照明装置の動作の期間、両者のタイプの光源が駆動される。しかしながら、両者の光源の強さの比率に依存して、異なる全体の光分布が長手方向において得られる。このことは、３つの異なる比率のための混合した光分布を示している図６（ａ）〜（ｃ）から理解でき、図６（ａ）から始まり、図５（ａ）の光源の部分が順次減少され、同時に、図５（ｂ）の光源の強さが増加されている。これらの図に図解のごとく、この比率の変化は長手方向における全体的な光の分布をより狭くするという結果をもたらし、他方、横方向の光分布は顕著には変化していない。ＬＥＤ１３が光源として使用されている本実施の形態において、２つのＬＥＤのグループの強さの比率は、各グループにおける駆動されているＬＥＤ１３の数を調節することにより、容易に、そして、簡単に変化させることができる。

代替的には、異なる２つの光源１１、１２のＬＥＤ１３に供給されているフォワード電流を変化させると、照明ユニット１０の長手方向の全体の光分布を適合させることができる。たとえば、全てのＬＥＤ１３が、第１の特定的な光分布のために３５０ｍＡで駆動され、第２の光分布が２００ｍＡと５００ｍでそれぞれ駆動されることにより、得ることができる。さらに、ＬＥＤを暗くする（dimmin）ことが、パルス幅変調電流でＬＥＤを駆動し、そのデューティサイクルを変化させることにより、実現できることがよく知られている。両者のデューティサイクルを制御することは、それゆえ、長手方向の全体の光分布を適合させるために使用することができる。最後に、プリセット（再設定）が照明ユニットの製造の期間に行われて、最終的な光分布を得るために、所望の光量を提供する光学部材を選択することができる。もちろん、この場合、照明装置の動作期間に照明装置の適合化はできない。

好ましくは、両者の光源の強さは、照明装置の全体の電力消費量が維持されるように、変化させる。たとえば、駆動されているＬＥＤの全数が一定に維持されうる。

新規に考案された解が、現在の状況に依存して照明装置の光分布を適合させることに適していることが、図６（ａ）、（ｂ）から、明瞭である。特に、特定的な比率が、照明装置の配置構成または道路の寸法に依存して異なる光学要素を提供することなく、照明装置が設置されるとき、選択できる。

図示の実施の形態は、単に２つの異なる光源または光源のグループを具備しているが、光源の数が増加できることは自明である。しかしながら、光分布の効率のよい適合化が、単に２つの異なる光源を使用した場合に、すでに得ることができる。

さらに、装置の動作期間に、光分布を適合させることができる。このことは、天候または道路の状態が変化した場合に必要になるであろう。好ましくは、照明装置は、そのような状況の変化が起こった場合に、光分布を自動的に適合させる。したがって、照明装置１は、異なる光源の強さの比率を制御する、制御ユニット５０（図３に概略的に図解されている）を具備する。この制御ユニット５０は、たとえば、現在の気象状況に係わる情報を提供するセンサ５１に接続されている。このセンサ５１は、たとえば、雨センサまたは類似するセンサであり得る。代替的には、照明装置１が照明装置を光分布に適合させる外部制御信号を提供する制御ステーションに接続させることもできる。

要約すると、本発明は、照明装置の光分布を効率よく、エレガントな方法で適合させることを可能にする、解を提供する。特に、装置の動作期間に、光分布特性に影響を及ぼすことが可能となる。

１…照明装置、２…光ヘッド、３…ポスト、４…ハウジング、５…プレイト、１０…照明ユニット、１１、１２…光源、１３…ＬＥＤ、１４、１５…レンズ、５０…制御ユニット、５１…センサ

Claims (9)

1. 適応型光分布を有する照明装置に使用する照明ユニットであって、
   当該照明ユニットは２つの光源を具備しており、当該２つの光源の各々は複数のＬＥＤを有しており、
   前記２つの光源の一方が、ＬＥＤから射出された光を長手方向に指向する第１の光分布特性を有しており、前記２つの光源の他方が、ＬＥＤから射出された光を、前記第１の光分布特性とは異なる、長手方向を指向する第２の光分布特性を有しており、
   当該照明装置の全体的な光分布が、前記２つの光源の光の出力の比率を修正することにより適合される、照明ユニットおいて、
   前記２つの光源の光の出力の比率が、前記各光源の駆動する複数のＬＥＤの数を選択することにより修正され、
   前記各光源の駆動する複数のＬＥＤの全体の数が一定に維持されている、
   ことを特徴とする、照明ユニット。
2. 前記２つの光源は、同じ平面に配設されている、
   請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記２つの光源の各々には、光学デバイスまたは光学要素が設けられており、
   当該光学デバイスまたは光学要素は、前記対応する光の分布に基づいて、対応する光源のＬＥＤの射出光を分布させることに適合される、
   請求項１または２に記載の照明ユニット。
4. 前記照明ユニットは、当該照明装置の全体の光分布を制御するための制御ユニットを具備する、
   請求項１〜３のいずれかに記載の照明ユニット。
5. 前記照明装置が道路および／または街路を照明するために使用され、
   前記制御ユニットが、天候および／または道路の状態に基づいて全体の光の分布を制御するのに適している、
   請求項４に記載の照明ユニット。
6. 前記照明装置が道路および／または街路を照明するために使用され、
   前記制御ユニットが、外部制御信号に基づいて全体の光の分布を制御するように適している、
   請求項４に記載の照明ユニット。
7. 道路および／または街路を照明する照明装置であって、当該照明装置は請求項１〜６のいずれかに記載の照明ユニットを有する、
   照明装置。
8. 照明装置の光の分布を適合させる方法であって、
   前記照明装置は２つの光源を具備しており、当該２つの光源の各々は複数のＬＥＤを有しており、
   前記２つの光源の一方がＬＥＤから射出された光を長手方向に指向するの第１の光分布特性を有しており、前記２つの光源の他方がＬＥＤから射出された光を、前記第１の光分布特性とは異なる、長手方向を指向する第２の光分布特性を有しており、
   当該照明装置の全体的な光分布が、前記２つの光源の光の出力の比率を修正することにより適合される、照明方法において、
   前記２つの光源の光の出力の比率が、前記各光源の駆動するＬＥＤの数を選択することにより、修正され、
   前記各光源の駆動するＬＥＤの全体の数が一定に維持されている、
   ことを特徴とする、照明方法。
9. 前記照明装置が道路および／または街路を照明するために使用され、
   前記照明装置の全体の光の分布が、天候および／または道路の状態に基づいてを制御するように適合させられる、
   請求項８に記載の方法。

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