JP6985049B2 - Lighting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、一列に配列された複数のLED(light emitting diode)光源を備える照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device including a plurality of LED (light emitting diode) light sources arranged in a row.
特許文献1は、柵の横梁に取り付けられて、下方に向けて光を照射する長尺状の照明装置を開示する。 Patent Document 1 discloses an elongated illuminating device attached to a cross beam of a fence and irradiating light downward.
特許文献2は、LEDからの入射光の向きを変更して出射するレンズを開示する。該レンズは、LEDの光軸を軸線とする回転体の形状を有し、LEDからの各入射光を、光軸に対してほぼ直角方向に揃えて出射する面形状を有する。
特許文献3は、LEDからの出射光の輝度分布が、出射方向がLEDの光軸に対して外向きになるに連れて、急低下することに鑑み、これを是正する封止部材(レンズ)を開示する。
公園の柵等に、LED光源が一列に配列された長尺状の照明装置を水平方向に取り付け、照明装置の真下を含む下方の所定領域を所定の照度で柵に沿って照射する考えがある。また、特に設置場所によっては、柵から離れた場所まで照射したい、つまり、上記所定幅をできる限り広く構成したい場合がある。一方、一般的なLED光源自体の配光分布はランバーシアン配光分布となる。つまり、LED光源からの出射光の光度は、光軸上が最も高く、出射角度(光軸に対する出射方向の傾斜角。光軸上を0°とする。)が大きくなるにつれて低下する。 There is an idea to horizontally attach a long lighting device in which LED light sources are arranged in a row to a fence or the like in a park, and illuminate a predetermined area below including directly under the lighting device along the fence with a predetermined illuminance. .. Further, depending on the installation location, there may be a case where it is desired to irradiate a place away from the fence, that is, it is desired to make the predetermined width as wide as possible. On the other hand, the light distribution of a general LED light source itself is a Lambersian light distribution. That is, the luminous intensity of the light emitted from the LED light source is highest on the optical axis, and decreases as the emission angle (inclination angle in the emission direction with respect to the optical axis; 0 ° on the optical axis) increases.
したがって、何の手立てもすることなく、LED光源が一列に配列された長尺状の照明装置では、真下の照射領域は、照明装置の真下が非常に明るく、真下から少し離れると、急激に低下してしまう照度分布になる。 Therefore, in a long lighting device in which LED light sources are arranged in a row without any measures, the irradiation area directly underneath is very bright under the lighting device, and drops sharply when a little away from the bottom. It becomes an illuminance distribution.
特許文献1は、長尺状の照明装置を柵等に取り付けて、該照明装置により下方を照射することを開示するのみである。 Patent Document 1 only discloses that a long lighting device is attached to a fence or the like and the lighting device illuminates the lower part.
特許文献2の照明装置は、各入射光を、光軸に対してほぼ直角方向に揃えるだけであり、光軸方向の照射領域の照度分布を改善することはない。
The lighting device of
特許文献3の照明装置は、光軸からの出射角度が大きくなるに従い輝度が低下することを改善はするが、この照明装置を柵に用いても、光軸に対して最も外向きに出射される光は、強度が低く、照射面との距離が大きいことから路面照度は極めて低いものとなる。したがって、所定照度の照射領域の幅を増大することはない。
The lighting device of
本発明の目的は、幅方向に照射領域の照度の急激な変化を抑制しつつ、所定の照度を確保した照射領域の幅を増大することができる照明装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a lighting device capable of increasing the width of an irradiation region in which a predetermined illuminance is secured while suppressing a sudden change in the illuminance of the irradiation region in the width direction.
本発明の照明装置は、
光軸を同一方向に揃えて一列に配列された複数のLED光源と、
前記LED光源の側及びその反対側にそれぞれ向けた光入射側の面及び光出射側の面を有し、前記複数のLED光源の複数の光軸を含む平面を対称面とする面対称の形状に形成され、前記複数のLED光源の列に沿って延在するレンズと、を備え、
前記対称面に対して直角方向を幅方向として、幅方向の各位置において前記対称面側が内側、及び前記対称面とは反対側が外側とされ、
前記レンズの光出射側の面は、内側から外側に順番に第1面部、第2面部及び第3面部を有し、
前記第1面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を前記第3面部に向かって全反射する面形状を有し、
前記第2面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を屈折させて出射する凸面形状を有し、
前記第3面部は、前記第1面部で全反射した光を出射する面形状を有する。
The lighting device of the present invention
Multiple LED light sources arranged in a row with their optical axes aligned in the same direction,
A plane-symmetrical shape having a surface on the light incident side and a surface on the light emitting side facing the LED light source side and the opposite side, respectively, and having a plane including a plurality of optical axes of the plurality of LED light sources as a plane of symmetry. With a lens formed in and extending along a row of said plurality of LED light sources.
The width direction is perpendicular to the symmetry plane, the symmetry plane side is the inside, and the side opposite to the symmetry plane is the outside at each position in the width direction.
The surface of the lens on the light emitting side has a first surface portion, a second surface portion, and a third surface portion in order from the inside to the outside.
The first surface portion has a surface shape that totally reflects the light incident on the lens from the surface on the light incident side toward the third surface portion.
The second surface portion has a convex shape in which light incident on the lens is refracted and emitted from the surface on the light incident side.
The third surface portion will have a surface shape for emitting light totally reflected by the first surface portion.
本発明によれば、LED光源の光軸近傍から出射した強度の高い光を第1面部で全反射して第3面部より出射して、照射領域内の幅方向の外側を照射する。また、第1面部に入射した光の次に強度の高い光を、第2面部から出射して、照射領域内において第3面部から出射した光より幅方向内側に出射する。この結果、所定以上の照度を確保した照射領域の幅を増大することができ、幅方向に照射領域の遠方位置まで十分な照度を得ることができる。 According to the present invention, high-intensity light emitted from the vicinity of the optical axis of the LED light source is totally reflected by the first surface portion and emitted from the third surface portion to irradiate the outside in the width direction in the irradiation region. Further, the light having the next highest intensity after the light incident on the first surface portion is emitted from the second surface portion, and is emitted inward in the width direction from the light emitted from the third surface portion in the irradiation region. As a result, the width of the irradiation region that secures the illuminance equal to or higher than a predetermined value can be increased, and sufficient illuminance can be obtained up to a distant position of the irradiation region in the width direction.
本発明では、LED光源の出射光を、光軸からの出射角度が大きくなるほど、照射領域内の幅方向内側へ照射することになる。つまり、本発明では、照射領域において、幅方向外側から内側に順番にLED光源からの出射光について出射強度の高い出射角度の光から出射強度の低い出射角度の光を並べるように照射するので、照射領域内の幅方向の照度分布が急激に変化することを抑制することができる。 In the present invention, the emitted light of the LED light source is irradiated inward in the width direction in the irradiation region as the emission angle from the optical axis becomes larger. That is, in the present invention, in the irradiation region, the light emitted from the LED light source is irradiated in order from the outside to the inside in the width direction so as to arrange the light having an emission angle having a high emission intensity and the light having an emission angle having a low emission intensity. It is possible to suppress a sudden change in the illuminance distribution in the width direction in the irradiation region.
本発明の照明装置において、前記第2面部の凸面形状は、前記第2面部に入射した光における前記第1面部側の光線と前記第3面部側の光線が前記第2面部から出射後に交差するよう形成されている。 In the lighting device of the present invention, the convex shape of the second surface portion is such that the light rays on the first surface portion side and the light rays on the third surface portion side of the light incident on the second surface portion intersect after being emitted from the second surface portion. Is formed like this.
この構成によれば、第2面部に入射した光において、比較的強度の高い第1面部側の光線を照射領域内の幅方向外側へ照射し、比較的強度の低い第3面部側の光線を照射領域内の幅方向内側へ照射することができる。そのため、照射領域内において、大きな照度変化のない照度分布を容易に形成することができる。 According to this configuration, in the light incident on the second surface portion, the light beam on the first surface portion side having a relatively high intensity is irradiated to the outside in the width direction in the irradiation region, and the light ray on the third surface portion side having a relatively low intensity is emitted. It is possible to irradiate inward in the width direction in the irradiation area. Therefore, it is possible to easily form an illuminance distribution in the irradiation region without a large change in illuminance.
本発明の照明装置において、前記光出射側の面は、前記第1面部より内側に中心面部を有し、前記中心面部は、前記光入射側の面から入射した光が前記第1面部の間を通過する向きで出射する面形状を有していることが好ましい。 In the lighting device of the present invention, the surface on the light emitting side has a central surface portion inside the first surface portion, and in the central surface portion, light incident from the surface on the light incident side is between the first surface portions. It is preferable to have a surface shape that emits light in the direction of passing through.
この構成によれば、照射領域において幅方向中心範囲は、レンズの中心面部からの出射光により照射される。また、レンズの中心面部からの出射光は、LED光源の最大強度の部位から出射される光である。こうして、第1面部、第2面部及び第3面部により照射が手薄になった幅方向中心範囲の照度を確保又は増大することができる。 According to this configuration, the central range in the width direction in the irradiation region is irradiated by the emitted light from the central surface portion of the lens. Further, the light emitted from the central surface portion of the lens is the light emitted from the portion having the maximum intensity of the LED light source. In this way, it is possible to secure or increase the illuminance in the center range in the width direction in which the irradiation is thinned by the first surface portion, the second surface portion, and the third surface portion.
本発明の照明装置において、
前記第1面部で全反射して前記第3面部から出射した光が照射する第1の照射範囲は、前記第2面部から出射した光が照射する第2の照射範囲より前記対称面に対して遠方であり、
前記第1の照射範囲と前記第2の照射範囲は接する又は重なる。
In the lighting device of the present invention
The first irradiation range that is totally reflected by the first surface portion and irradiated by the light emitted from the third surface portion is the second irradiation range irradiated by the light emitted from the second surface portion with respect to the symmetrical plane. Far away,
The first and the second irradiation range and an irradiation range of the contact or becomes heavy.
この構成によれば、照射領域内において、光源からの出射強度の高い光ほど遠方に照射するとともに、照射領域内を連続的に照射することができ、大きな照度変化のない照度分布を容易に設計することができる。 According to this configuration, the light emitted from the light source with higher intensity can be irradiated farther in the irradiation area, and the irradiation area can be continuously irradiated, so that an illuminance distribution without a large change in illuminance can be easily designed. can do.
本発明の照明装置において、各LED光源は、その出射光の発光スペクトルが複数の発光ピーク波長を有し、前記第3面部には、光散乱用の凹凸が形成されていることが好ましい。 In the lighting device of the present invention, it is preferable that each LED light source has a plurality of emission peak wavelengths in the emission spectrum of the emitted light, and unevenness for light scattering is formed on the third surface portion.
この構成によれば、第3面部からの出射光が波長の相違により色別に分離することを防止することができる。 According to this configuration, it is possible to prevent the light emitted from the third surface portion from being separated by color due to the difference in wavelength.
(設置例)
図1は照明装置を装備する柵1に関し、図1Aは柵1を側方から見た図、図1Bは図1Aの1B−1B線断面図、図1Cは図1Aの1C−1C線断面の模式図である。なお、図1Bにおいて、柵1の笠木部3の内部は図示を省略している。
(Example of installation)
1A is a fence 1 equipped with a lighting device, FIG. 1A is a side view of the fence 1, FIG. 1B is a sectional view taken along
説明の便宜上、三軸直交座標を定義する。Z軸は柵1の延在方向に一致する。Y軸は柵1の高さ方向に一致する。X軸は、柵1の高さ方向及び延在方向に対して直角方向の幅方向に一致する。 For convenience of explanation, three-axis Cartesian coordinates are defined. The Z-axis coincides with the extending direction of the fence 1. The Y-axis coincides with the height direction of the fence 1. The X-axis coincides with the width direction in the direction perpendicular to the height direction and the extension direction of the fence 1.
図1A及び図1Bにおいて、柵1は、公園や浜辺等において、所定の長さにわたり設置される。柵1は、地面4に水平方向に等間隔で固定されて、鉛直方向に起立する複数の支柱2と、支柱2間に渡されて水平に延在する笠木部3とを備えている。地面4から笠木部3の最高点までの高さは例えば約60cmであり、支柱2間の間隔は例えば約2mである。
In FIGS. 1A and 1B, the fence 1 is installed over a predetermined length in a park, a beach, or the like. The fence 1 includes a plurality of
笠木部3の下方は開放されている。照明装置10は、長尺状(竿状)であり、光出射側を地面4に向けて、笠木部3内に取り付けられる。照明装置10は、笠木部3の最下端から下方へ突出することのないように配置されている。そのため、側面市において、照明装置10は視認されることがない。照明装置10は、柵1の延在方向に隣り同士間で、電力伝送用の電線(図示せず)で接続され、所定の支柱2内の給電線11から電力を供給される。給電線11は、下端において地中内の電力ケーブル(図示せず)に接続されている。
The lower part of the
図1Bにおいて、Spは、柵1の幅方向の中心を通る対称面である。つまり、柵1及び照明装置10は、対称面Spに対して面対称に構成されている。柵1の笠木部3内の照明装置10は、笠木部3の下方から照射光Lを地面4に向けて出射する。これにより、地面4には、所定値以上の照度の照射領域13が、対称面Spを中心に水平方向(幅方向でもある。)の所定幅で生成される。照射領域13は、柵1に沿って延在している。
In FIG. 1B, Sp is a plane of symmetry passing through the center of the fence 1 in the width direction. That is, the fence 1 and the
図1Cにおいて、照明装置10は、図示を省略したブラケットを介して笠木部3の内面に取り付けられる。ブラケットは、笠木部3の長手方向(Z軸方向)に、所定長さの等間隔で配設されている。
In FIG. 1C, the
照明装置10は、パイプ状ケース15と、パイプ状ケース15内に一列に配設されている複数の基板16とを有している。各基板16は、その長辺及び短辺がそれぞれ照明装置10の長手方向及び幅方向に沿っている矩形に形成されている、各基板16の下面には、複数のLED17が一列でかつ等間隔で取り付けられている。パイプ状ケース15は、基板16を収容する中空空間を内面側に画成するパイプ部18と、パイプ部18において基板16上のLED17に対峙する壁部に一体に形成されたレンズ部(本発明の「レンズ」に対応する。)19とを有している。パイプ部18は、断面が略矩形の筒状に構成されている。
The
(構成)
図2は照明装置10に関し、図2Aは照明装置10の斜視図、図2Bは照明装置10の側面図である。図2Aにおいて、パイプ状ケース15の一端は、パイプ状ケース15の内部のシール用のグロメット22を外した状態で示しており、パイプ状ケース15の開放端23が露出している。
(composition)
FIG. 2 is a perspective view of the
パイプ状ケース15の寸法の一例を述べる。パイプ状ケース15の全長(Z軸方向の寸法)は約2mである。パイプ状ケース15の幅(X軸方向の寸法)は約3cmである。パイプ状ケース15の厚み(Y軸方向の寸法)は約1.5cmである。パイプ状ケースは、例えばポリカーボネートからなり、押し出し成形により形成される。
An example of the dimensions of the pipe-shaped
図3は基板16に関し、図3Aは基板16の表面26の側を示す図、図3Bは基板16の裏面27の側を示す図、図3Cは基板16の裏面27の側からの斜視図である。基板16は矩形であり、長辺及び短辺の方向は、それぞれZ軸及びX軸に平行にしてパイプ状ケース15内に配設される。基板16の長辺の寸法は約30cmである。したがって、この例では、パイプ状ケース15内には、合計6つの基板16が一列の配列で収容される。
3A and 3B are views showing the side of the
図3Aにおいて、基板16の表面26には、LED17aとLED17bとの対が、Z軸方向に等間隔に取り付けられる。この例では、LED17aとLED17bは色味の異なるいわゆる白色LEDからなり、LED17aは昼光色、LED17bは電球色の照射光Lを出射し、季節によって出射光の色を使い分けることができる。以降、特にLED17aとLED17bとを区別しないときは、「LED17」と総称する(図中の符号も含む。)。
In FIG. 3A, pairs of
図3Bにおいて、基板16の裏面27の両端部には、3線及び2線用のコネクタ受け30が半田付け等により固定されている。切欠き32は、基板16の両端部の各側縁に形成される。Z軸方向に、切欠き32はコネクタ受け30より内側になっている。
In FIG. 3B,
図4はLED17に関し、図4AはLED17の厚み方向の断面図、図4Bは図4Aの4B矢視図である。図4において、LED17は、基板16に下向きに取り付けられた状態で示されている。LED17は、保持部35、光源本体36及び蛍光体37を備える。保持部35は光軸ASxの方向に所定深さの凹所38を有し、蛍光体37は凹所38に充填される。光源本体36は、凹所38の底部の中心に配置されている。蛍光体37の露出面は、LED17の光出射面39を形成する。光源本体36からの出射光は、光軸Axの方向で凹所38の開口側に向けて出射され、蛍光体37を経て光出射面39から出射される。
4A and 4B are cross-sectional views of the
例えば、光源本体36は、青色発光LEDチップ、蛍光体37は、黄色発光蛍光体粒子を分散した樹脂から構成することができる。この場合、光源本体36からの出射光自体は青色であるが、該出射光は、蛍光体37を通過中、一部が黄色の光に波長変換される。光出射面39から出射光は、青色と黄色とが混合した白色(色味により、昼光色又は電球色)になる。つまり、光源本体36の出射光の発光スペクトルは、青色発光を黄色発光の2つの発光ピーク波長を有する。
For example, the
図5は、照明装置10の組み立て工程の説明図である。各基板16は、パイプ状ケース15の開放端23からパイプ状ケース15内に挿入されるのに先立ち、コネクタ43及び基板ホルダ49が基板16に組付けられる。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an assembly process of the
コネクタ43は、両端部のコネクタ部分44と、コネクタ部分44間に配線される複数の電線45とを有し、配列方向に隣り合う基板16を電気的に接続している。コネクタ部分44は、長手方向(Z軸方向)に隣り合う基板16の裏面27のコネクタ受け30に押込まれる。
The
基板ホルダ49は、Z軸視で門形になっている。基板ホルダ49は、横断部51と、横断部51の両端の両側から垂下する脚部52とを備える。突条53は、横断部51の外面に2つ、各脚部52の外面に1つ、それぞれ形成されている。各脚部52の内面には、溝54と、溝54より先端側のスペーサ55とが形成されている。基板ホルダ49は、各脚部52の溝54が基板16の切欠き32に嵌まるように、基板16に取り付けられる。
The
こうして、長手方向に隣り合う基板16は、コネクタ43により相互に電気接続されるとともに、基板ホルダ49を切欠き32に係止される。その後、基板16は、パイプ状ケース15のパイプ部18内に開放端23から押込まれる。このような処理が基板16ごとに行われ、全部の基板16がパイプ状ケース15のパイプ部18内に収容されると、最後に開放端23にグロメット22が装着されて、照明装置10が完成する。
In this way, the
図6は、照明装置10を基板ホルダ49の位置で切断した断面図である。図6において、対称面Spは、照明装置10の横断面について直角な対称面(X軸方向を左右方向と定義したときの左右対称面)である。対称面Spは、照明装置10を構成する部品としてのパイプ状ケース15、基板16及びLED17の対称面でもあるとともに、パイプ状ケース15の部分としてのパイプ部18及びレンズ部19の対称面でもある。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
全部のLED17は、基板16の幅方向(X軸方向)の中心に配設されているとともに、照明装置10の長手方向(Z軸方向)に一列に並んでいる。したがって、対称面Spは、これら複数のLED17の光軸Ax(図4)を含む平面となる。すなわち、複数のLED17は、角光軸Axを同一方向に揃えて一列に配列されている。
All the
基板ホルダ49は、横断部51及び脚部52の外面側の各突条53においてパイプ状ケース15のパイプ部18の内面に接触している。スペーサ55は、Y軸方向に基板16の表面26とパイプ部18のレンズ部19側の内面(レンズ部19の光入射側の面でもある。)との間に挟まれて、Y軸方向のLED17とレンズ部19の光入射側面60との間の間隔を規定する。
The
パイプ状ケース15において、パイプ部18は、X軸方向及びY軸方向をそれぞれ長辺及び短辺とする矩形の環状断面に形成されている。レンズ部19は、光入射側及び光出射側をそれそれぞれ複数のLED17の側及びその反対側に向けて光入射側の面(以下、「光入射側面60」という。)及び光出射側の面(以下、「光出射側面61」という。)を有している。光入射側面60は、パイプ部18の内面側に露出してLED17に対峙しており、対称面Spに対して直角の平面に形成されている。光出射側面61は、パイプ状ケース15の下面側の外面を形成している。
In the pipe-shaped
レンズ部19の幅方向(X軸方向)に対称面Spの側を「内側」、該内側とは反対側を「外側」と呼ぶことにする。光出射側面61は、対称面Spで二等分割される各半部において内側から外側に順番に第1面部64a、第2面部64b及び第3面部64cを有している。レンズ部19の横断面を照明装置10の長手方向(Z軸方向)で視たとき、第1面部64aの対はほぼ逆V字形であり、各第2面部64bは、外面側に張り出し凸面形状であり、第3面部64cの対は、先端部を所定量削除した略V字形の面である。
The side of the plane of symmetry Sp in the width direction (X-axis direction) of the
第3面部64cの対は、つまり、光入射側面60から離れるに従い、対称面Spとの距離が小さくなるように傾斜している。第3面部64cは、第1面部64aで全反射した光の全てが入射する面として形成されている。第3面部64cは、所望の放射光の角度に応じて平面又は曲面で構成することができる。遠方を効率的に照射する観点では、第1面部64aで全反射した光が垂直に入射する平面で構成することが好ましく、後述する他の目的により第1面部で全反射した光を第3面部でさらに方向を変える場合には曲面として構成することもできる。
The pair of the
(光線光路)
図7は照明装置10の光線光路図である。LED17から各向きに出射した光は、光入射側面60からレンズ部19内に進入し、第1面部64a及び第2面部64bに向かってレンズ部19内を進む。LED17の出射光は、照明装置10から出射した後は、照射光L(図1等)として照射領域13を照射する。
(Ray light path)
FIG. 7 is a light path diagram of the
図7の光線光路図では、LED17から幅方向に最も外向きに出射する光は、第2面部64bの幅方向の最も外側の位置に入射する光となっており、それより外向きにLED17から出射する光は、図示しておらず省略している。LED17は、周知のランバーシアン配光を有し、LED17の強度は、光軸方向が最大で、外向き(光軸から離れる向き)になるに連れて、急激に低下する。図7に光路が記載されていない光線は、照射光として弱く、照射領域13における照度への影響が少ない。したがって、LED17から直接第3面部64cへ入射する光も存在するが、照射領域13における照度への影響が少ないため図示を省略している。
In the light path diagram of FIG. 7, the light emitted most outward in the width direction from the
また、図7の光線光路図は、LED17の光出射面39における1点からの照射光を例示するものである。
Further, the light path diagram of FIG. 7 exemplifies the irradiation light from one point on the
図7の光線光路図において、第3面部64cから出射する光は、笠木部3の下端(図1C)より下を通過するように、笠木部3と照明装置10との位置関係が設定されている。
In the light path diagram of FIG. 7, the positional relationship between the
第1面部64aは、光入射側面60から入射した光を全反射して第3面部64cに向かわせる外面側(この場合、対称面Sp側)に凸の凸面形状を有している。第2面部64bは、光入射側面60から入射した光を屈折させて出射する外面側に凸の凸面形状を有している。
The
第3面部64cは、第1面部64aで全反射した光の全てが入射するように形成し、第1面部64aで全反射した光を第3面部64cより出射させる。第3面部64cは、第1面部64aで全反射して来る光の入射角が臨界角より大きくなるように形成された面形状を有している。第3面部64cは、平面、外面側に凸の凸面形状、外面側に凹の凹面形状、さらに部分的に凹又は凸部を有する形状とすることができる。
The
前述したように、照明装置10の幅方向の各位置において、対称面Spの側を「内側」、対称面Spとは反対側を「外側」と定義した。さらに、ここで、説明の便宜上、LED17の光軸Ax(図4)の方向にLED17と照射領域13との間の各位置において、LED17の側を「上側」、照射領域13の側を「下側」と定義する。
As described above, at each position in the width direction of the illuminating
光入射側面60からレンズ部19内に入射して第1面部64aに向かう光は、光入射側面60からレンズ部19内に入射して第2面部64bに向かう光より、LED17において内側から出射された光となっている。
The light incident from the light
光入射側面60からレンズ部19内に入射して第1面部64aに向かう光は、LED17において内側に出射された光ほど、第1面部64aにおいて上側で全反射して、第3面部64cに向かい、第3面部64cにおいて上側に入射する。この上下関係は、第1面部64aから第3面部64cの光路において維持される。この結果、第3面部64cでは、LED17において内側に出射された光ほど、上側から出射して照射領域13内の外側に向かって、照射領域13において外側の範囲を照射する。
The light incident on the
光入射側面60からレンズ部19内に入射して第2面部64bに向かう光は、LED17から内側方向に出射された光ほど、第2面部64bにおいて内側に入射し、内側から出射する。第2面部64bは、外面側に凸面になっている。したがって、第2面部64bから出射した光は、出射後、準焦点(厳密な焦点ではないものの、焦点と見做せる位置)68で交差し、内側と外側との関係が入れ替わり、その後、照射領域13に向かう。この結果、第2面部64bでは、LED17から内側方向に出射された光ほど、幅方向の外側に向かって出射し、照射領域13の幅方向の外側範囲を照射する。
As for the light incident from the light
なお、第2面部64bからの出射光が照射する照射領域13の照射範囲(第2の照射範囲)の外側の側縁と、第3面部64cからの出射光が照射する照射領域13の照射範囲(第1の照射範囲)の内側の側縁とは、両照射範囲の境界線上に位置するように、光出射側面61の面形状が設定される。あるいは、第2面部64bからの出射光の照射範囲と第3面部64cからの出射光の照射範囲とは、幅方向に少し重複させる。したがって、照射領域13において、第2面部64bからの出射光の照射範囲と第3面部64cからの出射光の照射範囲が連続的に形成される。
It should be noted that the outer side edge of the irradiation range (second irradiation range) of the irradiation region 13 irradiated by the light emitted from the
照射光は、LED17から照射領域13の照射点までの距離が長いほど、強度が低下する。しかしながら、照明装置10では、LED17の光軸に近い部位から出射した光ほど、すなわちLED17の強度の高い部位から出射した光ほど、照射領域13において幅方向に外側の部位を照射することになる。この結果、所定の照度以上の照度が確保される照射領域13の幅は増大する。
The intensity of the irradiation light decreases as the distance from the
また、LED17からの出射光が、照射領域13において幅方向にLED17からの出射光の強度順に連続して並ぶことは、照射領域13の照度分布が幅方向に均一化又は急激な変化が抑制されていることを意味する。
Further, when the emitted light from the
第3面部は、第1面部で全反射した光に対し、その反射率が所定値以下になる面形状を有することが好ましい。この構成によれば、第2面部で全反射して第3面部に到達した光が、第3面部においてレンズの内側に反射することが抑制され、第3面部からの出射光を強めることができる。 It is preferable that the third surface portion has a surface shape in which the reflectance is equal to or less than a predetermined value with respect to the light totally reflected by the first surface portion. According to this configuration, the light that is totally reflected by the second surface portion and reaches the third surface portion is suppressed from being reflected inside the lens on the third surface portion, and the emitted light from the third surface portion can be strengthened. ..
第3面部64cには、光散乱用の凹凸66が形成されている。第3面部64cに形成された凹凸66は、曲線を接線連続でつなげた面で構成される。凹凸66は、レンズ部19の長手方向に沿って該長手方向に伸びる凸条及び凹条が交互に形成された波状に構成されている。また、凹凸66を形成した場合でも、第1面部で全反射した光の入射角が臨界角より大きくなるよう形状及び大きさで設計されており、緩やかな波状に形成されている。
Concavities and
凹凸66により、第3面部64cに入射した光は、主にY軸方向に光散乱する。また、凹凸66は、第3面部64cに入射した光をZ軸方向に光散乱しない。凹凸66による光散乱度合は、第3面部64cからの光出射光が所望の照射範囲となるように形状、大きさ、ピッチが設計される。凹凸66は、光線の進行方向を大幅に変えるものではない。
Due to the
図4で説明したように、一般的なLED17は、光源本体36と蛍光体37を有し、光源本体36からの出射光は、蛍光体37を通過中、波長変換される(例:青色の波長から黄色の波長)。ここで光出射面39から放出される光は、通過した蛍光体37の光路長により波長変換される光の量が異なることから波長が異なる。そのため、光出射面39から放出される光は、光出射面39内において若干異なる発光色を生じ、光出射面39内に発光色むらが生じる。第3面部64cから出射された光が照射領域13に照射されると、この光出射面39内の色むらがそのまま投影され、照射領域13に色縞を生じる虞がある。凹凸66は、第3面部64cからの出射光を適切に散乱させて、混色させることにより照射領域13における色縞の生成を抑制する。
As described with reference to FIG. 4, a
図8は、別の照明装置10bにおける光線光路図である。構成上の照明装置10に対する照明装置10bの変更点は、第3面部64cは、凹凸66が形成されていない平面から構成されていることと、光出射側面61においてアール(R)70(中心面部)が追加されたことである。第3面部64cは、第1面部64aで全反射したLED17からの光が、垂直に入射する平面として構成されている。
FIG. 8 is a light path diagram of another lighting device 10b. The changes of the lighting device 10b with respect to the
アール70は、対称面Spに対して対称に、第1面部64aより内側の範囲全体にわたり形成されている。アール70は、対称面Spに対して両側の第1面部64aの間に形成され、外面側に凹面として形成されている。
The
照明装置10bにおいて、アール70に入射する光は、第1面部64a入射した光よりも、LED17から内側方向へ出射した光となる。また、アール70からの出射光は、幅方向の両側の第1面部64aの間を通過するように、アール70の面形状が設定される。アール70からの出射光は、照射領域13の幅方向において対称面Spを中心とする幅方向中央範囲、すなわち照明装置10の真下を含む中心範囲を照射する。第2面部64bから最も内向きに出射した出射光は、該中心範囲の幅方向端を照射する、あるいは該中心範囲内の外側に一部重なるように、第2面部64b及びアール70の面形状、並びにアール70の幅方向寸法を規定することができる。
In the lighting device 10b, the light incident on the
第1面部64a、第2面部64b及び第3面部64cだけだと、照射領域13において照明装置10の真下を含む幅方向の中心範囲の照度が不十分になる場合や、該中心範囲の照度をその両側の範囲の照度より高めたい場合がある。光出射側面61におけるアール70の形成は、これらに対処するときに、有意義である。
If only the
(配光パターン)
図9は照明装置10の最高強度の出射部位(=レンズ部19のの最高輝度強度の出射部位)が異なる種々の配光パターン図である。最高強度の出射方向を種々に変更したときの配光パターン図である。なお、図9及び後述の図10〜図12では、LED17の配列の中心線の周りの角度で配光パターンの出射光の各出射方向の強度(輝度)を示している。該中心線に対して、X軸の正方向を0°、X軸の負方向を180°、Y軸の負方向を90°の出射方向としている。対称面Spに対する出射方向の傾斜角=0°は、これらの配光パターン図では、90°に対応する。各出射方向の出射光の強度は、配光パターンの中心点からの距離に対応し、最大強度の出射方向は、中心点からの距離が1で表される。
(Light distribution pattern)
FIG. 9 is a diagram of various light distribution patterns in which the highest intensity emission portion of the lighting device 10 (= the highest brightness intensity emission portion of the lens unit 19) is different. It is a light distribution pattern diagram when the emission direction of the highest intensity is changed variously. In FIG. 9 and FIGS. 10 to 12 described later, the intensity (luminance) of the emitted light of the light distribution pattern in each emission direction is shown at an angle around the center line of the array of
なお、図1Cから分かるように、レンズ部19から笠木部3の下端より上側に向かう光は、笠木部3の内面に当たって、笠木部3の外に照射されることはない。したがって、図9〜図12において、0°又は180°近辺の配光は、強めても意味がない。
As can be seen from FIG. 1C, the light directed upward from the lower end of the
照明装置10の配光パターンは、第1面部64a、第2面部64b及び第3面部64cの各部位における曲率、第1面部64a、第2面部64b及び第3面部64cのX軸方向寸法及びY軸方向寸法を調整することにより、所定の制約の範囲内で任意に調整することができる。
The light distribution pattern of the
第1面部64aで全反射した光のうち最も強度の高い光が、第3面部64cにおいて、光出射側面61と対称面Spとが交わる高さ位置より、第2面部64b側(低い高さ位置)に入射することが好ましい。特に、第1面部64aで全反射した光のうち最も強度の高い光が、第3面部64cの中間範囲に入射するように、第1面部64a及び第3面部64cの面形状を規定することが望ましい。具体的には、第3面部64cを光軸に沿って3分割し、第2面部64b側から順番に内側範囲、中間範囲及び外側範囲と名付けたときに、第1面部64aで全反射した光のうち最も強度の高い光、つまり、第1面部において最も対称面Spに近い位置で全反射する光が中間範囲に含まれるようにすることが好ましい。
The light with the highest intensity among the light totally reflected by the
この結果、レンズ部19からの出射光のうち強度の高い光が照射する照射領域13内の照射位置が、所定値以上の照度を確保した照射領域13内の外側位置になる。
As a result, the irradiation position in the irradiation region 13 irradiated with the high-intensity light among the light emitted from the
図9は、3つの配光パターンKを例示している。配光パターンKa,Kb,Kcは、すべて、照射領域13の照度を均一化する配光パターンである。照射領域の幅方向長さは、配光パターンKa,Kb,Kcの順に長くなり、すなわち、配向パターンKa、Kb、Kcの順に遠方まで照射領域を形成することができる。 FIG. 9 illustrates three light distribution patterns K. The light distribution patterns Ka, Kb, and Kc are all light distribution patterns that make the illuminance of the irradiation region 13 uniform. The length of the irradiation region in the width direction becomes longer in the order of the light distribution patterns Ka, Kb, and Kc, that is, the irradiation region can be formed farther in the order of the orientation patterns Ka, Kb, and Kc.
(第2面部の種々の形状)
図10〜図12は、照明装置10の最高強度の出射方向角度を同一に揃えて照射領域13の照度分布を種々に変更したときの配光パターン図である。照明装置10の最高強度の出射方向は、図10〜図12の配光パターン共に対称面Spに対して対称角の20°と170°に揃えている。
(Various shapes of the second surface)
10 to 12 are light distribution pattern diagrams when the illuminance distribution of the irradiation region 13 is variously changed by aligning the emission direction angles of the maximum intensity of the
図10の配光パターンでは、照射領域13の照度分布は、幅方向に照度がほぼ均一になる。図11の配光パターンでは、照射領域13の照度分布は、幅方向に照度が内側から外側に徐々に増大する(明るくなる)。図12の配光パターンでは、照射領域13の照度分布は、幅方向に照度が内側から外側に徐々に減少する(暗くなる)。 In the light distribution pattern of FIG. 10, the illuminance distribution of the irradiation region 13 has substantially uniform illuminance in the width direction. In the light distribution pattern of FIG. 11, the illuminance distribution of the irradiation region 13 gradually increases (becomes brighter) from the inside to the outside in the width direction. In the light distribution pattern of FIG. 12, the illuminance distribution of the irradiation region 13 gradually decreases (darkens) from the inside to the outside in the width direction.
図13は、第2面部64bの3つの面形状の例を示す図である。面形状Ca(実線)、面形状Cb(点線)及び面形状Cc(破線)を示す図である。これら面形状Ca,Cb,Ccは、対称面Spに対して右側の第2面部64bの面形状である。面形状Caは、第2面部64bからの出射光による照射先範囲を標準(以下、「標準照射範囲」という。)とする面形状である。面形状Cbは、第2面部64bからの出射光による照射先範囲を標準照射範囲に対して外側にシフトするときの面形状である。面形状Ccは、第2面部64bからの出射光による照射先範囲を標準照射範囲に対して内側にシフトするときの面形状である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of three surface shapes of the
(変形例)
本発明の光出射側の面の中心面部としての図8のアール70は、外面側に凹面の面形状になっている。本発明の中心面部は、第1面部の面形状によっては、外面側に凸面の面形状にしてもよい。
(Modification example)
The
図4では、LED光源としてのLED17は、光源本体36の出射光の一部を蛍光体37により波長変換する種類のものとなっている。本発明のLED光源は、蛍光体37無しのものであってもよい。また、LED光源として、複数の発光色のLED17を用いるものであってもよい。例えば、赤色発光LEDチップ、青色発光LEDチップ、緑色発光LEDチップからなる白色LEDとすることもできる。
In FIG. 4, the
実施形態では、第1面部64aは凸面形状として形成されているが、本発明の照明装置における第1面部64aは、LED17の光軸近傍の出射光を全反射して第3面部へ入射させるものであればよく、凸面のみならず平面とすることもできる。また、本発明の照明装置を柵照明用として用いる場合には、第1面部は、第1面部で全反射して第3面部から出射する光が笠木部へ入射しない形状に形成される。
In the embodiment, the
実施形態では、LED光源としてのLED17の発光スペクトルは、複数の発光波長ピークを有するものとなっている。本発明のLED光源の発光スペクトルは、単一の発光波長ピークを有するものであってもよい、その場合は、凹凸66の形成は不要となる。
In the embodiment, the emission spectrum of the
実施形態では、第3面部64cは、先端部を所定量削除した略V字形の面となっている。本発明では、照明装置10の出射光の配光パターンを所望のものにするため、第3面部64cの面形状を、平面以外に、外面側に対して凸面形状や凹面形状にすることもできる。
In the embodiment, the
実施形態では、本発明の照明装置を、柵の笠木内に取り付ける照明装置として説明したが、本発明の照明装置は、歩道や階段に設置される手摺に取り付ける、ショーケースに取り付けて、照明装置の両側に広い照射範囲を均一又は緩やかな照度分布で照射することが好まれる用途に用いることができる。 In the embodiment, the lighting device of the present invention has been described as a lighting device attached to the inside of a fence cap, but the lighting device of the present invention is attached to a handrail installed on a sidewalk or stairs, attached to a showcase, and a lighting device. It can be used in applications where it is preferred to irradiate a wide irradiation range on both sides with a uniform or gentle illuminance distribution.
実施形態では、本発明の照明装置を柵に取り付けて、路面を照射するものとして説明したが、照射対象は路面に限るものではない。例えば、店舗の店内に設置された冷蔵ショーケースの複数のガラス扉の間に、照明装置の長手方向を立てて取り付けて、ショーケース内に陳列された商品を照射するように用いることができる。 In the embodiment, the lighting device of the present invention is attached to a fence to irradiate the road surface, but the irradiation target is not limited to the road surface. For example, the lighting device can be installed vertically between a plurality of glass doors of a refrigerated showcase installed in a store to illuminate the products displayed in the showcase.
10・・・照明装置、13・・・照射領域、17・・・LED、19・・・レンズ部(レンズ)、60・・・光入射側面、61・・・光出射側面、64a・・・第1面部、64b・・・第2面部、64c・・・第3面部、66・・・凹凸、79・・・アール(中心面部)、L・・・照射光、Sp・・・対称面。 10 ... Illumination device, 13 ... Irradiation area, 17 ... LED, 19 ... Lens unit (lens), 60 ... Light incident side, 61 ... Light emitting side, 64a ... 1st surface portion, 64b ... 2nd surface portion, 64c ... 3rd surface portion, 66 ... unevenness, 79 ... R (central surface portion), L ... irradiation light, Sp ... symmetrical plane.
Claims (4)
前記LED光源の側及びその反対側にそれぞれ向けた光入射側の面及び光出射側の面を有し、前記複数のLED光源の複数の光軸を含む平面を対称面とする面対称の形状に形成され、前記複数のLED光源の列に沿って延在するレンズと、を備え、
前記対称面に対して直角方向を幅方向として、幅方向の各位置において前記対称面側が内側、及び前記対称面とは反対側が外側とされ、
前記レンズの光出射側の面は、内側から外側に順番に第1面部、第2面部及び第3面部を有し、
前記第1面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を前記第3面部に向かって全反射する面形状を有し、
前記第2面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を屈折させて出射する凸面形状を有し、
前記第3面部は、前記第1面部で全反射した光を出射する面形状を有し、
前記第2面部の凸面形状は、前記第2面部に入射した光における前記第1面部側の光線と前記第3面部側の光線が前記第2面部から出射後に交差するよう形成されていることを特徴とする照明装置。 Multiple LED light sources arranged in a row with their optical axes aligned in the same direction,
A plane-symmetrical shape having a surface on the light incident side and a surface on the light emitting side facing the LED light source side and the opposite side, respectively, and having a plane including a plurality of optical axes of the plurality of LED light sources as a plane of symmetry. With a lens formed in and extending along a row of said plurality of LED light sources.
The width direction is perpendicular to the symmetry plane, the symmetry plane side is the inside, and the side opposite to the symmetry plane is the outside at each position in the width direction.
The surface of the lens on the light emitting side has a first surface portion, a second surface portion, and a third surface portion in order from the inside to the outside.
The first surface portion has a surface shape that totally reflects the light incident on the lens from the surface on the light incident side toward the third surface portion.
The second surface portion has a convex shape in which light incident on the lens is refracted and emitted from the surface on the light incident side.
Said third surface portion, have a surface shape for emitting light totally reflected by the first surface portion,
The convex shape of the second surface portion is formed so that the light rays on the first surface portion side and the light rays on the third surface portion side of the light incident on the second surface portion intersect after being emitted from the second surface portion. A characteristic lighting device.
前記LED光源の側及びその反対側にそれぞれ向けた光入射側の面及び光出射側の面を有し、前記複数のLED光源の複数の光軸を含む平面を対称面とする面対称の形状に形成され、前記複数のLED光源の列に沿って延在するレンズと、を備え、
前記対称面に対して直角方向を幅方向として、幅方向の各位置において前記対称面側が内側、及び前記対称面とは反対側が外側とされ、
前記レンズの光出射側の面は、内側から外側に順番に第1面部、第2面部及び第3面部を有し、
前記第1面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を前記第3面部に向かって全反射する面形状を有し、
前記第2面部は、前記光入射側の面から前記レンズ内に入射した光を屈折させて出射する凸面形状を有し、
前記第3面部は、前記第1面部で全反射した光を出射する面形状を有し、
前記第1面部で全反射して前記第3面部から出射した光が照射する第1の照射範囲は、前記第2面部から出射した光が照射する第2の照射範囲より前記対称面に対して遠方であり、
前記第1の照射範囲と前記第2の照射範囲は接する又は重なることを特徴とする照明装置。 Multiple LED light sources arranged in a row with their optical axes aligned in the same direction,
A plane-symmetrical shape having a surface on the light incident side and a surface on the light emitting side facing the LED light source side and the opposite side, respectively, and having a plane including a plurality of optical axes of the plurality of LED light sources as a plane of symmetry. With a lens formed in and extending along a row of said plurality of LED light sources.
The width direction is perpendicular to the symmetry plane, the symmetry plane side is the inside, and the side opposite to the symmetry plane is the outside at each position in the width direction.
The surface of the lens on the light emitting side has a first surface portion, a second surface portion, and a third surface portion in order from the inside to the outside.
The first surface portion has a surface shape that totally reflects the light incident on the lens from the surface on the light incident side toward the third surface portion.
The second surface portion has a convex shape in which light incident on the lens is refracted and emitted from the surface on the light incident side.
Said third surface portion, have a surface shape for emitting light totally reflected by the first surface portion,
The first irradiation range that is totally reflected by the first surface portion and irradiated by the light emitted from the third surface portion is the second irradiation range irradiated by the light emitted from the second surface portion with respect to the symmetrical plane. Far away,
A lighting device characterized in that the first irradiation range and the second irradiation range are in contact with each other or overlap each other.
前記光出射側の面は、前記第1面部より内側に中心面部を有し、
前記中心面部は、前記光入射側の面から入射した光が、前記第1面部の間を通過する向きで出射する面形状を有していることを特徴とする照明装置。 In the lighting device according to claim 1 or 2.
The surface on the light emitting side has a central surface portion inside the first surface portion.
The central surface portion is a lighting device having a surface shape in which light incident from a surface on the light incident side is emitted in a direction of passing between the first surface portions.
各LED光源は、出射光の発光スペクトルが複数の発光ピーク波長を有し、
前記第3面部には、光散乱用の凹凸が形成されていることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 3.
Each LED light source has a plurality of emission peak wavelengths in the emission spectrum of the emitted light.
A lighting device characterized in that irregularities for light scattering are formed on the third surface portion.
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