JP6145817B2

JP6145817B2 - 照明装置

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Publication number: JP6145817B2
Application number: JP2013083853A
Authority: JP
Inventors: 高志太田; 村上　忠史; 忠史村上
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: JP2014207125A; US9849984B2; US20140307453A1

Description

本発明は、航空機のキャビン内の天井を照明する照明装置に関する。

航空機のキャビン内に設けられる照明装置には、例えば、通路の床面に所定間隔で配置される照明装置、読書等をする乗客のために客席を局所的に照明する照明装置、及び通路上方の天井を照明する照明装置がある。これらの照明装置の中でも、キャビン内の明るさは、主として通路上方の天井を照明する照明装置によって制御される。

ところで、近年、航空機の燃費向上のため、機体本体だけでなく、キャビン内に配置される様々な装置の軽量化が要求されている。そこで、航空機のキャビン内に設けられる照明装置の光源にＬＥＤを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特に、通路上方の天井を照明する照明装置は、機内の全長に渡って多数設けられるので、各照明装置に小型で軽量なＬＥＤを光源として用いることで、機体総重量の削減に寄与することができる。

図９は、この種の照明装置の構成例を示す。照明装置１０１，１０２は、航空機ＡＰのキャビン内における通路Ｐ上方の天井Ｃを照明するものであり、通路Ｐの一側及び他側の各々に沿って設けられている。照明装置１０１，１０２は、通路側客席Ｓｐ及び窓側客席Ｓｗの上方収納棚ＳＲｐ，ＳＲｗの上端部に取り付けられ、客席Ｓｐ，Ｓｗに座った乗客からは見えないようになっている。なお、図中の破線矢印は、照明装置１０１，１０２から照射される照明光の光軸方向を示す。

特表２００５−５３７６１３号公報

しかしながら、上記図９に示したように、１つの通路Ｐに対して２列の照明装置１０１，１０２を設けた場合、全装置の総重量が大きくなり、その分だけ航空機ＡＰの総重量が増して航空機ＡＰの燃費が悪くなる。ところが、図１０に示すように、仮に、窓側の収納棚ＳＲｗの上部にのみ照明装置１０１を設けた場合、照明装置１０１から通路側の収納棚ＳＲｐ近傍の天井Ｃまでの方向Ｌでは、光路長が長くなるので、その領域が暗くなる。一方、照明装置１０１に集光性の高い光学部材を用いれば、通路側の収納棚ＳＲｐ近傍の天井Ｃを明るくすることができるが、この場合、照明光のビーム角が狭くなるので、窓側の収納棚ＳＲｗ近傍の天井が暗くなる。

本発明は、上記課題を解決するものであって、少ない個数の照明装置でキャビン内を効果的に照明することができ、且つ航空機の総重量の軽量化及び燃費向上に寄与することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、進行方向に沿って通路を有する航空機のキャビン内の前記通路上の天井を照明する照明装置であって、一列に配された複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤが実装される長尺状の基板と、前記ＬＥＤを一括して囲い該ＬＥＤからの光の配光を制御する光学部材と、を備え、前記ＬＥＤから出射される光の光軸は、前記基板と直交しており、前記光学部材は、前記基板の長手方向と直交する断面視において、前記ＬＥＤからの光の配光を制御して出射する光出射面を少なくとも３領域に分割したとき、これら分割された領域のうち前記ＬＥＤからの光の光軸が通る領域から放射される光を、前記ＬＥＤからの光の光軸に対して傾斜した方向に配光することを特徴とする。

上記照明装置において、前記光学部材は、光学レンズであり、前記ＬＥＤからの光が入射する光入射面が、前記ＬＥＤからの光の光軸に対して非対称であることが好ましい。

上記照明装置において、前記光学レンズの光入射面は、前記基板に向けて凸な曲面であり、前記曲面の最も突出した部分が、前記ＬＥＤからの光の光軸から外れていることが好ましい。

上記照明装置において、前記光学レンズの光入射面は、前記基板の長手方向と直交する断面視において、前記ＬＥＤからの光の光軸で分割される一方の面に鋸歯状のプリズム面を有することが好ましい。

上記照明装置において、前記光学部材は、反射鏡であり、前記ＬＥＤからの光が反射する反射面が、前記ＬＥＤからの光の光軸に対して非対称であることが好ましい。

本発明によれば、光学部材がＬＥＤからの光の光軸に対して傾斜した方向に配光するので、ＬＥＤからの光の光軸を対称軸としたときに左右非対称な配光となり、また、光軸よりも傾斜した方向への光束が最も多くなる。そのため、例えば、この照明装置を、キャビン内の通路の一側に設けたとき、照明装置から出射された光が、照明装置を設けた一側の近傍だけでなく、他側の近傍まで、均一に照明することができる。従って、通路の両側に照明装置を設けた場合に比べて、少ない個数の照明装置でキャビン内を効果的に照明することができ、且つ航空機の総重量の軽量化及び燃費向上に寄与することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置が設置された航空機のキャビン内の断面図。上記照明装置の上面図。図２のＩ−Ｉ線断面を含む斜視図。上記照明装置を構成するＬＥＤユニットの断面図。（ａ）は一般的な照明装置に用いられる集光レンズの側断面図、（ｂ）は同集光レンズにおける配光曲線を示す図、（ｃ）は本実施形態の照明装置に用いられるレンズの側断面図、（ｂ）は同レンズにおける配光曲線を示す図。上記照明装置の取付状態を示す部分拡大断面図。（ａ）（ｂ）は上記実施形態の変形例に係る照明装置に用いられるレンズの断面図。（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る照明装置に用いられる反射鏡の側断面図、（ｂ）は一般的な反射鏡の側断面図。一般的な照明装置が設置された航空機のキャビン内の断面図。一般的な照明装置の取付状態を示す部分拡大断面図。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置について図１乃至図６を参照して説明する。図１に示すように、照明装置１は、航空機ＡＰのキャビン内の天井Ｃを照明するのに用いられる。照明装置１は、航空機ＡＰの進行方向に沿う２列の乗客用通路Ｐの各々に沿って、通路側客席Ｓｐ及び窓側客席Ｓｗの上方にある収納棚ＳＲｐ，ＳＲｗの上端部に取り付けられている。なお、図中の破線矢印は、照明装置１から照射される照明光の光軸方向を示す。

図２に示すように、照明装置１は、長尺形状とされ、直線状に配置された複数のＬＥＤユニット２を有し、図例では、１０個のＬＥＤユニット２が２０．８ｍｍ置きに配置されている。各々のＬＥＤユニット２は、列状に配置された３つ以上のＬＥＤ３を有し、図例では、赤色ＬＥＤ３Ｒ、緑色ＬＥＤ３Ｇ及び青色ＬＥＤ３Ｂが、互いに０．５ｍｍずつ間隔を置いてＬＥＤ３の並び方向における長さが１０．３ｍｍとなるように配置されている。このようにＬＥＤユニット２及びＬＥＤ３を配置することで、ＬＥＤユニット２同士の光、及び各々のＬＥＤユニット２におけるＬＥＤ３同士の光が、互いに効率良く混ざり合う。

図３に示すように、照明装置１は、ＬＥＤユニット２を実装する基板４と、基板４に搭載されＬＥＤユニット２を駆動するための駆動回路５と、ＬＥＤユニット２から出射された光を配光制御する光学部材（光学レンズ、以下レンズ６という）と、を備える。また、照明装置１は、これらを保持する枠体７を備える。駆動回路５は、赤色ＬＥＤ３Ｒ、緑色ＬＥＤ３Ｇ及び青色ＬＥＤ３Ｂの各々を個別に駆動するためのドライバ（不図示）を有する。

レンズ６は、１０個のＬＥＤユニット２を一括して覆う長尺形状とされ、ＬＥＤユニット２と相対する面に凹部６１を有する（図３参照）。凹部６１は、その底面をＬＥＤユニット２から正面方向に出射された光が入射する第１の光入射面６１ａとし、筒状の側面をＬＥＤユニット２から広角に出射された光が入射する第２の光入射面６１ｂとしている。これら光入射面６１ａ，６１ｂのうち、第１の光入射面６１ａは、ＬＥＤユニット２からの光の光軸に対して非対称である。また、レンズ６は、第２の光入射面６１ｂに相対して設けられ第２の光入射面６１ｂから入射した光を全反射する全反射面６２と、全反射面６２により全反射された光及び第１の光入射面６１ａから入射した光を出射する光出射面６３と、を有する。

第１の光入射面６１ａは、ＬＥＤユニット２側に凸状となるように形成されている。なお、第１の光入射面６１ａ、第２の光入射面６１ｂ及び全反射面６３の詳細な構成については、後述する。光出射面６３は、平面状とされ、第１の光入射面６１ａ及び全反射面６３からの光を透過して出射させる。また、レンズ６は、その短手方向における両端部から外方に伸びるように設けられた一対の鍔部６４を有し、一対の鍔部６４が枠体７の長手方向に沿って設けられた一対の溝７１にスライド挿入されることで、枠体７に対して着脱可能に取り付けられている。

図４に示すように、赤色ＬＥＤ３Ｒは、赤色光を出射する赤色ＬＥＤチップ３１Ｒと、赤色ＬＥＤチップ３１Ｒを搭載する基台３２と、赤色ＬＥＤチップ３１Ｒを封止する封止材３３と、を有する。赤色ＬＥＤ３Ｒは、基台３２のＬＥＤチップ搭載面３２ａとは反対側の実装面３２ｂを介して基板４に実装されている。基台３２は、一端が赤色ＬＥＤチップ３１Ｒに接続され他端が実装面３２ｂから導出された配線（不図示）を有し、実装面３２ｂから導出された配線は、基板４の配線パターン（不図示）に接続されている。基台３２は、熱伝導性及び耐熱性に優れた材料、例えば、アルミニウムやセラミックにより構成される。

青色ＬＥＤ３Ｂは、赤色ＬＥＤチップ３１Ｒの代わりに青色光を出射する青色ＬＥＤチップ３１Ｂを有する以外は、赤色ＬＥＤ３Ｒと同様に構成されている。

緑色ＬＥＤ３Ｇは、青色ＬＥＤチップ３１Ｂと、青色ＬＥＤチップ３１Ｂを搭載する基台３４と、封止材３３中に分散され青色光を緑色光に波長変換する緑色蛍光体３５と、を有する。基台３４は、その中央に凹部３４ａを有し、凹部３４ａの底面に青色ＬＥＤチップ３１Ｂを搭載している。基台３４は、赤色ＬＥＤ３Ｒや青色ＬＥＤ３Ｂの基台３２と同様に配線（不図示）を有し、青色ＬＥＤチップ３１Ｂと基板４の配線パターン（不図示）とを接続する。

一般に、緑色光を出射する緑色ＬＥＤチップは、青色ＬＥＤチップ等に比べて、エネルギ／光変換効率及び発光輝度が低い。上記のように青色ＬＥＤチップ３１Ｂと緑色蛍光体３５とを用いて緑色ＬＥＤ３Ｇを構成することで、緑色ＬＥＤチップを用いて緑色ＬＥＤを構成する場合に比べて、エネルギ／光変換効率及び発光輝度を向上することができる。

上記のように構成された赤色ＬＥＤ３Ｒ及び青色ＬＥＤ３Ｂは、一般的なＬＥＤと同様に、相対的に狭い配光角（例えば、８０°）を有する。これに対して、緑色ＬＥＤ３Ｇは、緑色蛍光体３５を有する封止材３３の全体が緑色光を出射する光源のように振る舞い、相対的に広い配光角（例えば、１２０°）を有する。配光角の広い緑色ＬＥＤ３Ｇは、ＬＥＤユニット２におけるＬＥＤ３の並びにおいて中央（内方）に配置され、配光角の狭い赤色ＬＥＤ３Ｒ及び青色ＬＥＤ３Ｂの各々は、ＬＥＤ３の並びにおいて端部に配置されている。

従って、この構成によれば、配光角の広い緑色ＬＥＤ３Ｇが中央に配置されているので、緑色ＬＥＤ３Ｇから出射された緑色光は、緑色ＬＥＤ３Ｇに隣接する赤色ＬＥＤ３Ｒ及び青色ＬＥＤ３Ｂから出射された赤色光及び青色光と効果的に混ざり合う。そのため、照射光の色むらを低減することができる。また、駆動回路５がＬＥＤ３を個別に駆動することにより、照明装置１から出射される照明光の光色を任意に制御することができる。従って、例えば、キャビン内の天井を青白く照明して早朝のシーンを演出したり、橙色に照明して夕方のシーンを演出する等により、様々な照明演出を行うことができる。

図５（ａ）は、一般的な集光レンズ６’の側断面を示す。なお、ＬＥＤユニット２から出射される光の光軸Ｌは、基板４と直交している。集光レンズ６’は、図示した断面において、光出射面６３’を少なくとも３領域Ａ１〜Ａ３に分割したとき、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌが通る領域Ａ１と対峙する位置に第１の光入射面６１ａ’が設けられている。そして、第１の光入射面６１ａ’の中心が最もＬＥＤユニット２側に突出しており、この最も突出した部分が、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌと重なる。この形状により、第１の光入射面６１ａ’は、ＬＥＤユニット２から入射した光ｒ１を、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌと平行な方向に屈折させる。また、領域Ａ１の周囲の領域Ａ２，Ａ３と対峙する位置には、全反射面６３’が設けられている。全反射面６２’は、第２の光入射面６１ｂ’で屈折された光を全反射して、その光ｒ２が光出射面６３’に対して直交する方向に配光されるように設計される。従って、この集光レンズ６’によれば、図５（ｂ）に示すように、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌを対称軸としたときに左右対称な配光となり、また、光軸Ｌの近傍の光束が最も多くなる。

図５（ｃ）は、本実施形態のレンズ６の側断面を示す。レンズ６は、図示した断面（基板の長手方向（図３参照）と直交する断面）において、光出射面６３を少なくとも３領域Ａ１〜Ａ３に分割したとき、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌが通る領域Ａ１と対峙する位置に第１の光入射面６１ａが設けられている。この第１の光入射面６１ａは、基板４に向けて凸な曲面であり、この曲面の最も突出した部分は、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌから外れている。そのため、第１の光入射面６１ａは、領域Ａ１から放射される光を、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌに対して傾斜した方向ＬＳに向けて屈折させる。一方、領域Ａ１の周囲の領域Ａ２，Ａ３と対峙する位置には、全反射面６２が設けられている。この全反射面６２は、一般的な集光レンズ６’の全反射面６２’と同じ形状であり、領域Ａ２，Ａ３から放射される光を、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌと平行に配光する。

従って、レンズ６によれば、図５（ｄ）に示すように、レンズ６は、ＬＥＤユニット２からの光を光軸Ｌに対して傾斜した方向ＬＳに配光することができ、その方向ＬＳへの光束を多くすることができる。その結果、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌを対称軸としたときに左右非対称な配光となり、また、光軸Ｌよりも傾斜した角度において光束が最も多くなる。なお、図中の破線は、一般的な集光レンズ６’を単に傾けた場合の配光を示す。この場合、光軸Ｌよりも傾斜した方向ＬＳの光束を多くすることができるが、広角領域の配光（図中の領域Ｃ１）も強くなる。そのため、図６に示すように、航空機機内の通路上方の天井Ｃのうち、窓側の収納棚ＳＲｗの近傍Ｃ１が必要以上に明るく照明されることがある。

これに対して、本実施形態のレンズ６によれば、光出射面６３を３領域Ａ１〜Ａ３に分割したとき、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌが通る領域Ａ１から放射される光を、光軸Ｌに対して傾斜した方向ＬＳに配光する一方、周囲の領域Ａ２，Ａ３からは光軸Ｌと平行な光が出射される。そのため、上記傾斜方向の光束が多くなる一方、広角領域の配光は殆ど変化しない。従って、照明装置１によれば、窓側の収納棚ＳＲｗの近傍Ｃ１を必要以上に明るく照明することなく、通路側の収納棚ＳＲｐの近傍Ｃ２を明るく照明することができる。また、通路の一側に設けられた照明装置１から出射された光が、天井Ｃの窓側の収納棚ＳＲｗ近傍Ｃ１だけでなく、通路側の収納棚ＳＲｐ近傍Ｃ２まで、均一に照明することができる。従って、通路の両側に照明装置を設けた場合に比べて、少ない個数の照明装置でキャビン内を効果的に照明することができ、且つ航空機の総重量の軽量化及び燃費向上に寄与することができる。

次に、本実施形態の変形例に係る照明装置について図７を参照して説明する。図７（ａ）に示す変形例では、レンズ６の第１の光入射面６１ａは、基板４の長手方向と直交する断面視において、ＬＥＤユニット２からの光の光軸Ｌで分割される一方の面に鋸歯状のプリズム面６１ｃを有する。光軸Ｌで分割される他方の面は、従来の集光レンズ６’（図５（ａ）（ｂ）参照）と同様である。この鋸歯状のプリズム面６１ｃは、ＬＥＤユニット２から入射した光ｒ３を屈折及び全反射して、光軸Ｌより傾斜した方向ＬＳに配光する。また、図７（ｂ）に示す変形例では、レンズ６は、領域Ａ２，Ａ３に対峙する位置にフレネル面６１ｄを有し、このフレネル面６１ｄが上記実施形態にける第２の光入射面６１ｂ及び全反射面６２と同様に、このフレネル面６１ｄに入射した光ｒ２を光軸Ｌと平行な方向に配光する。また、領域Ａ１に対峙する位置には、上記実施形態と同様に、第１の光入射面６１ａが設けられていて、入射した光ｒ１を光軸Ｌより傾斜した方向ＬＳへ配光する。

その結果、これら図７（ａ）（ｂ）に示す変形例においても、図５（ｄ）で示した配光と同様の配光を得ることができる。なお、図７（ａ）は、プリズム面６１ｃの鋸歯形状の傾斜面の角度を大きくすることで、光軸Ｌに対する傾斜した方向ＬＳをより大きくすることができる。また、図７（ｂ）のように、フレネル面６１ｄを用いることにより、レンズ６の厚みを抑制して、レンズ６を軽量化及び照明装置１を小型化することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る照明装置について、図８を参照して説明する。図８（ａ）に示すように、本実施形態に係る照明装置では、光学部材として、上記実施形態で用いられたレンズに換えて、反射鏡８を用いている。ここでも、ＬＥＤユニット２からの光の配光を制御して出射する光出射面（開口）８１を少なくとも３領域にＡ１〜Ａ３分割したとき、光軸Ｌが通る領域Ａ１から放射される光を、光軸Ｌに対して傾斜した方向ＬＳに配光する。具体的には、領域Ａ１に位置する反射面８２ａが、光軸Ｌに対して非対称であり、光軸Ｌより傾斜した方向ＬＳに長辺を有する半楕円Ｅから成る断面形状を有している。一方、領域Ａ２，Ａ３に位置する反射面８２ｂ，８２ｃは、光軸Ｌに対して対称である。反射面８２ａと、反射面８２ｂ，８２ｃとは、滑らかに接続されており、反射面８２ｂ，８２ｃの上記接続部近傍は、必ずしも光軸Ｌに対して対称でない。なお、図８（ｂ）は、対比のために、反射面８２’が光軸Ｌに対して対称な反射鏡８’を示す。

本実施形態の照明装置においても、上記実施形態と同様に、反射鏡８により、図５（ｄ）で示した配光と同様の配光を得ることができる。その結果、図６で示したように、この照明装置を、キャビン内の通路の一側に設けたとき、照明装置から出射された光が、照明装置を設けた一側の近傍だけでなく、他側の近傍まで、均一に照明することができる。従って、通路の両側に照明装置を設けた場合に比べて、少ない個数の照明装置でキャビン内を効果的に照明することができ、且つ航空機の総重量の軽量化及び燃費向上に寄与することができる。

なお、本発明に係る照明装置は、上記実施形態及びその変形例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、照明装置はＲＧＢ以外の色の光を出射するＬＥＤを有していてもよく、ＲＧＢのＬＥＤに加えて白色光を出射する白色ＬＥＤを設け、これらＬＥＤを個別に調光制御する構成としてもよい。なお、本発明に係る照明装置は、照明装置１の近方と遠方とで、光路長の差に応じた輝度差が生じ難いようにしているので、１列の通路を有する航空機にも適用することができる。しかしながら、１列の通路の場合には、照明の対称性が強く要請される。また、航空機の左右重量バランスを鑑みて、２列の通路を有する航空機に適用されることが好ましい。

１照明装置
２ＬＥＤユニット
３ＬＥＤ
４基板
６レンズ（光学レンズ：光学部材）
６１ａ第１の光入射面
６１ｂ第２の光入射面
８反射鏡（光学部材）
Ａ１，Ａ２，Ａ３領域
Ｌ光軸
ＬＳ光軸に対して傾斜した方向

Claims

進行方向に沿って通路を有する航空機のキャビン内の前記通路上の天井を照明する照明装置であって、
一列に配された複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤが実装される長尺状の基板と、前記ＬＥＤを一括して囲い該ＬＥＤからの光の配光を制御する光学部材と、を備え、
前記ＬＥＤから出射される光の光軸は、前記基板と直交しており、
前記光学部材は、前記基板の長手方向と直交する断面視において、前記ＬＥＤからの光の配光を制御して出射する光出射面を少なくとも３領域に分割したとき、これら分割された領域のうち前記ＬＥＤからの光の光軸が通る領域から放射される光を、前記ＬＥＤからの光の光軸に対して傾斜した方向に配光し、前記分割された領域のうち前記ＬＥＤからの光の光軸が通る領域の周囲の領域から放射される光を、前記ＬＥＤからの光の光軸と平行に配光することを特徴とする照明装置。
前記光学部材は、光学レンズであり、前記ＬＥＤからの光が入射する光入射面が、前記ＬＥＤからの光の光軸に対して非対称であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記光学レンズの光入射面は、前記基板に向けて凸な曲面であり、
前記曲面の最も突出した部分が、前記ＬＥＤからの光の光軸から外れていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記光学レンズの光入射面は、前記基板の長手方向と直交する断面視において、前記ＬＥＤからの光の光軸で分割される一方の面に鋸歯状のプリズム面を有することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記光学部材は、反射鏡であり、前記ＬＥＤからの光が反射する反射面が、前記ＬＥＤからの光の光軸に対して非対称であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。