JP6278564B2 - 照明方法および照明付き施設 - Google Patents

Description

本発明は、照明方法および照明付き施設に関する。

体育館や工場等の施設においては、省エネルギー化や長寿命化などを目的として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた照明方法が、従来から検討されている。例えば、特許文献１には、多面体の鏡面を備えるリフレクターの内部にＬＥＤモジュールを配置することにより、大きな照度を得ることができるＬＥＤライトが開示されており、工場や倉庫等に使用可能であることが記載されている。

特開２０１３−４２８８号公報

上記特許文献１の発明は、リフレクターを使用しない場合と比較して、ＬＥＤモジュールによる照度の向上を図っているが、体育館や工場等の複数の照明器具を備える施設に適用した場合には、施設全体の照度を維持しつつ均一に照明することが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、施設内の明るさを維持しながら均一に照明することができる照明方法および照明付き施設の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、施設の天井部に複数の照明器具を取り付けて施設内を照明する照明方法であって、前記照明器具は、１または複数の発光部を備える発光体と、前記発光体を覆う反射笠とを備え、前記反射笠は、台形状の平面反射部を傾斜状態で環状に連接することにより上下に多角形状の開口を有する複数の環状体を、前記開口同士を上下で一致させつつ前記平面反射部の傾斜角度が上下で変化するように複数段に設けて構成され、前記発光体は、前記発光部を複数備える場合に、前記各発光部からの照射方向が互いに相違して、それぞれ前記平面反射部の内面側で反射するように配置されており、前記発光部の数が異なり全光束が互いに同一である複数種類の前記照明器具を、前記発光部の数が大きいものに対して小さいものが施設の中央側に位置するように、それぞれ施設の天井部に取り付けて照明する照明方法により達成される。

この照明方法は、前記発光部の数が小さい前記照明器具の取り付け高さを、前記発光部の数が大きい前記照明器具の取り付け高さよりも大きくすることが好ましい。

前記発光部は、基板上に複数のＬＥＤチップが実装されたＬＥＤモジュールから構成することができる。

また、本発明の前記目的は、複数の照明器具が天井部に取り付けられた照明付き施設であって、前記照明器具は、１または複数の発光部を備える発光体と、前記発光体を覆う反射笠とを備え、前記反射笠は、台形状の平面反射部を傾斜状態で環状に連接することにより上下に多角形状の開口を有する複数の環状体を、前記開口同士を上下で一致させつつ前記平面反射部の傾斜角度が上下で変化するように複数段に設けて構成されており、前記発光体は、前記発光部を複数備える場合に、前記各発光部からの照射方向が互いに相違して、それぞれ前記平面反射部の内面側で反射するように配置されており、前記発光部の数が異なり全光束が互いに同一である複数種類の前記照明器具を、前記発光部の数が大きいものに対して小さいものが施設の中央側に位置するように、それぞれ施設の天井部に取り付けた照明付き施設により達成される。

本発明によれば、施設内の明るさを維持しながら均一に照明することができる照明方法および照明付き施設を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る照明方法に用いる照明器具の側面図である。 図１に示す照明器具の底面図である。 単一の照明器具について、反射笠の下端開口形状をパラメータとした照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 本実施形態の照明方法で使用する２種類の照明器具の底面図である。 図４に示す２種類の照明器具の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の照明方法に従い、施設内に複数の照明器具を設置した状態を示す概略平面図および概略側面図である。 図６の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。 従来の照明方法に従い、施設内に複数の照明器具を設置した状態を示す概略平面図および概略側面図である。 図８の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１および図２は、それぞれ本発明の一実施形態に係る照明方法に用いる照明器具の側面図および底面図である。図１および図２に示すように、照明器具１は、発光体１０と、発光体１０の照明光を内部で反射させて下部開口から照射する反射笠２０とを備えている。

発光体１０は、電源部１１の下部に照明部１２を連結して構成されており、電源部１１に設けられた取付部１３を、施設の天井部ｃに取り付け可能に構成されている。取付部１３は、照明器具１が高天井の施設に取り付けられる場合の保守点検を容易にするために、オートリフター式の構成にしてもよい。

照明部１２は、下部に支持部材１４を備えており、支持部材１４を取り囲むように反射笠２０が固定される。電源部１１および照明部１２は、外周面に複数のフィン（図示せず）が設けられてヒートシンクが形成されている。

支持部材１４は、アルミニウム等の熱伝導性に優れる材料からなる四角錐台状の部材であり、上底が鉛直下方を向く底面となるように配置されている。支持部材１４の底面および側面は、それぞれ発光部の支持面であり、図２に示すように、支持部材１４の底面および側面のそれぞれに発光部１５ａ〜１５ｅが支持されている。

発光部１５ａ〜１５ｅは、複数のＬＥＤチップが基板上に実装されたＬＥＤモジュールからなり、電源部１１からリードを介して駆動電圧が供給される。発光部１５ａ〜１５ｅは、出射光を拡散させてフラットな配光特性が得られるように、拡散レンズにより覆われている。発光部１５ａ〜１５ｅは、照射光が反射笠２０の内面で反射するような広い配光特性を有するものであればよく、ＬＥＤモジュール以外に、水銀灯やタルハライドランプ等の他の光源を使用することもできる。

発光部１５ａ〜１５ｅは、大きさや性能が同一であることが好ましいが、互いに相違してもよい。発光部１５ａ〜１５ｅの数は、図２に示す構成では５つとしているが、例えば４つ以下であってもよい。本実施形態の照明方法は、後述するように、発光部の数が異なる複数の照明器具を使用して、施設内の照明を行うものである。

反射笠２０は、少なくとも内面側がアルミニウム等の光反射性を有する材料からなる５つの環状体２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを上下５段に設けて構成されており、最上段の環状体２２ａが照明部１２に支持されている。各環状体２２ａ〜２２ｅは、等脚台形状に形成された１２個の平面反射部２４をそれぞれ備えており、各平面反射部２４を傾斜状態で斜辺同士を環状に連接することにより、各環状体２２ａ〜２２ｅの上下に正１２角形状の開口が形成されている。各環状体２２ａ〜２２ｅは、上段から下段に向けて開口が拡がるように配置されており、各段の間で光漏れが生じないように開口同士を上下で一致させて、最下段の環状体２２ｅの下端開口を反射笠２０の下端開口２６としている。各環状体２２ａ〜２２ｅは、外面側（反射面の反対側）に固定用プレート（図示せず）を配置して、リベット等により一体化されている。

反射笠２０の各段を構成する環状体２２ａ〜２２ｅの個数は、本実施形態のものに限定されず複数であればよいが、好ましくは３つ以上である。また、反射笠２０の軸線方向に対する各環状体２２ａ〜２２ｅの傾斜角度θは、上下の段で互いに異なることが好ましいが、必ずしも全ての段で異なる必要はない。この傾斜角度θは、最下段の環状体２２ｅが最も小さくなるように設定することが好ましい。また、反射笠２０の下端開口２６の形状（すなわち、各環状体２２ａ〜２２ｅの開口形状）は、３角形以上の多角形状であればよく、好ましくは正多角形状である。各発光部１５ａ〜１５ｅの照明光は、それぞれ反射笠２０の内面で反射して、下端開口２６から照射される。

反射笠２０の下端開口２６の多角形状の角数は、照度分布に大きな影響を与える。多角形状の角数が小さいと平面反射部２４の数も少ないことから、光源ランプ１２の照明光が反射笠２０の内部で反射する回数が少なくなり、下端開口２６から出射された照明光が分散され易くなる。一方、多角形状の角数が大きいと平面反射部２４の数も多くなるため、照明光が平面反射部２４同士で反射する回数が増加して、下端開口２６からの照明光の出射方向が照明器具１の鉛直下方に集中し易くなる。

本発明者らが行ったシミュレーションの結果によると、多角形状の角数が小さいほど照度分布は均一になるものの、照度のピークが低下して必要な照度を得にくくなる一方、多角形状の角数が大きいほど照度ピークが増加する一方で、照度分布が不均一になり易い傾向にあることが明らかになった。図３は、このようなシミュレーション結果の一例を示すグラフであり、単一の発光部を有し反射笠２０の下端開口２６の多角形状の角数が異なる４種類の照明器具１について、床面から１０ｍの高さに配置した時に、照明器具１の直下を中心とした左右５ｍ（合計１０ｍ）の範囲での床面の照度分布を示している。各照明器具１の下端開口２６の形状は、それぞれ正４角形状、正６角形状、正１２角形状、正２０角形状であり、設置スペースが同じになるように、それぞれの外接円を同じ大きさに設定した。図３に示すように、多角形状の角数によって、ピーク照度や均斉度（最小照度／最大照度）は明らかに相違しており、上記の傾向を確認することができた。

本発明で使用する照明器具１は、省電力化を図りつつ所望のピーク照度が得られるように、特に施設の中央に配置するものについては、照度分布が不均一であることが好ましい。例えば、図３に示すシミュレーション結果によれば、正１２角形以上の多角形状の下端開口２６を有する反射笠２０を備えた照明器具１を、好ましく使用することができる。但し、照明器具１の照度分布は、後述するように発光部の数に大きく影響されるため、反射笠２０の下端開口２６の多角形状は、必ずしも１２角形以上に限定されるものではない。

本実施形態の照明方法は、上記の構成を備える照明器具１について、発光部の数が異なる複数種類を用意し、これらを組み合わせて照明する。本実施形態では、図４に示すように、支持部材１４の底面のみに発光部１５ａを配置した単一の発光部を有する照明器具１−１と、支持部材１４の底面および４つの側面の全てに発光部１５ａ〜１５ｅを配置した５つの発光部を有する照明器具１−５とを用いて、施設内の照明を行う。

図５（ａ）および（ｂ）は、上記２種類の照明器具１−１，１−５について、図３に示すシミュレーション結果と同様の条件で、照度分布をシミュレーションにより求めた結果をそれぞれ示している。照明器具１−１，１−５の全光束は、互いに同一となるように設定した。すなわち、照明器具１−５が備える５つの発光部の単独での全光束は、照明器具１−１が備える発光部の全光束の１／５とした。

照明器具１−５は、５つの発光部１５ａ〜１５ｅの照射方向が互いに相違しており、それぞれ反射笠２０の平面反射部１４の内面側で反射するように配置されていることから、発光部１５ａ〜１５ｅの照明光は、全体として分散され易くなる。このため、図５（ｂ）に示す照明器具１−５の照度分布は、図５（ａ）に示す照明器具１−１の照度分布と比較して、照度のピークは低下するものの、照度分布は均一になる。

本発明は、多角形状の開口を有する反射笠を備えた照明器具の発光部の数が照度分布に与える上記性質を利用するものである。すなわち、施設の天井部に複数の照明器具を取り付けて施設内を照明する場合に、発光部の数が大きいものに対して小さいものが施設の中央側に位置するように、それぞれ施設の天井部に取り付けることにより、発光部の数が小さい照明器具により施設の中央部に十分な照度を確保すると共に、この照明器具による施設の周縁部での照度低下分を、発光部の数が大きい照明器具により補うことができ、これによって、省電力化を図りつつ、照度分布を良好なレベルで均一化させることができる。発光部の数が異なる照明器具は、最低２種類あればよいが、３種類以上を使用する場合には、発光部の数が最小の照明器具を施設の中央部に配置し、周縁部に向かうほど発光部の数が同一または大きくなるように配置して、発光部の数が最大の照明器具を施設の周縁部に配置することが好ましい。

照明器具１が備える発光部の数は、特に限定されるものではなく、例えば、支持部材１４を六角錐台状や八角錐台状として、より多くの発光部を配置可能に構成してもよい。複数の発光部は、照射方向が互いに相違して反射笠２０の内面で反射するように配置可能であれば、その支持手段は特に限定されるものではない。

各照明器具の設置高さはいずれも同一であってよいが、例えば体育館などの施設においては、天井部がかまぼこ状に形成されており、中央部の高さに対して両側縁部の高さが低くなっているため、施設中央部の照明器具の設置高さに対して、両側縁部の照明器具の設置高さが必然的に低くなる。この場合、ピーク照度が低くなる発光部の数が大きい照明器具を、発光部の数が小さい照明器具よりも低い位置に取り付けて照明することができるため、高い照度を維持しつつ照度分布の均一化を図る上では、より好ましい配置になる。このような施設においては、天井部の高さが一定である施設の長さ方向には、各照明器具の発光部の数を同じに設定することが好ましい。

図６に示すように、本発明の照明方法に従い、施設内に複数の照明器具を設置した場合の照度分布をシミュレーションにより算出した結果を、図７に示す。この施設は、図６（ａ）に平面図で示すように、６ｍ×６ｍの正方形状の床面ｆを備えており、２種類の照明器具１−１，１−５がマトリクス状に合計９つ配置されている。隣接する照明器具１−１，１−５の間隔Ｓは３ｍである。９つの照明器具１−１，１−５のうち、中央の列を構成する３つの照明器具１−１は、発光部の数が１であり、両側の列を構成する６つの照明器具１−５は、発光部の数が５である。図６（ｂ）に示すように、６つの照明器具１−５の床面ｆからの高さＨ１は、いずれも８ｍであり、３つの照明器具１−１の床面ｆからの高さＨ２は、いずれも１０ｍである。図７は、床面ｆにおける照度分布を濃度分布で示しており、色が薄いほど照度が高く、色が濃いほど照度が低くなっている。図７に示すように、施設の中央部を取り囲むように、照度がやや高い領域が広がっており、全体として照度分布が均一化されていることがわかる。上記２種類の照明器具１−１，１−５は、発光部の数が小さい照明器具１−１を施設の中央部のみに配置し、他の８つは発光部の数が大きい照明器具１−５を配置してもよい。あるいは、施設の四隅に発光部の数が大きい照明器具１−５を配置し、それ以外に発光部の数が小さい照明器具１−１を配置してもよい。

一方、比較例として、図８に示すように従来の照明方法に従い、施設内に複数の照明器具を設置した場合の照度分布をシミュレーションにより算出した結果を、図９に示す。図８は、図６に示す６つの照明器具１−５の全てを、発光部の数が１である照明器具１−１に置き換えたものであり、その他の条件は図６について説明したものと同様である。この条件の下では、図７と図９との比較から明らかなように、照度が高い領域が主として施設の四隅となっており、施設全体として照度分布が不均一であるため所望の照度分布を得ることが困難であった。

本発明の照明方法を適用可能な施設は、特に限定されるものではないが、体育館、工場、ホール等のような高天井の施設が特に好適である。

１ 照明器具
１０ 発光体
１５ 発光部
２０ 反射笠
２２ａ〜２２ｅ 環状体
２４ 平面反射部

Claims (4)

1. 施設の天井部に複数の照明器具を取り付けて施設内を照明する照明方法であって、
   前記照明器具は、１または複数の発光部を備える発光体と、前記発光体を覆う反射笠とを備え、
   前記反射笠は、台形状の平面反射部を傾斜状態で環状に連接することにより上下に多角形状の開口を有する複数の環状体を、前記開口同士を上下で一致させつつ前記平面反射部の傾斜角度が上下で変化するように複数段に設けて構成され、
   前記発光体は、前記発光部を複数備える場合に、前記各発光部からの照射方向が互いに相違して、それぞれ前記平面反射部の内面側で反射するように配置されており、
   前記発光部の数が異なり全光束が互いに同一である複数種類の前記照明器具を、前記発光部の数が大きいものに対して小さいものが施設の中央側に位置するように、それぞれ施設の天井部に取り付けて照明する照明方法。
2. 前記発光部の数が小さい前記照明器具の取り付け高さを、前記発光部の数が大きい前記照明器具の取り付け高さよりも大きくする請求項１に記載の照明方法。
3. 前記発光部は、基板上に複数のＬＥＤチップが実装されたＬＥＤモジュールからなる請求項１または２に記載の照明方法。
4. 複数の照明器具が天井部に取り付けられた照明付き施設であって、
   前記照明器具は、１または複数の発光部を備える発光体と、前記発光体を覆う反射笠とを備え、前記反射笠は、台形状の平面反射部を傾斜状態で環状に連接することにより上下に多角形状の開口を有する複数の環状体を、前記開口同士を上下で一致させつつ前記平面反射部の傾斜角度が上下で変化するように複数段に設けて構成されており、
   前記発光体は、前記発光部を複数備える場合に、前記各発光部からの照射方向が互いに相違して、それぞれ前記平面反射部の内面側で反射するように配置されており、
   前記発光部の数が異なり全光束が互いに同一である複数種類の前記照明器具を、前記発光部の数が大きいものに対して小さいものが施設の中央側に位置するように、それぞれ施設の天井部に取り付けた照明付き施設。