JPH09282917A - 配光制御型照明装置及び面出光型照明装置 - Google Patents

配光制御型照明装置及び面出光型照明装置

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JPH09282917A
JPH09282917A JP8098663A JP9866396A JPH09282917A JP H09282917 A JPH09282917 A JP H09282917A JP 8098663 A JP8098663 A JP 8098663A JP 9866396 A JP9866396 A JP 9866396A JP H09282917 A JPH09282917 A JP H09282917A
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optical member
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reflector
fluorescent tube
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Nobuo Oyama
宣夫 大山
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S T I Japan KK
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    • F21V2200/10—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of the optical fibres type
    • F21V2200/17—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of the optical fibres type characterised by the admission of light into the guide

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、高いエネルギー効率で所望の配
光分布が得られる配光制御型照明装置を提供することを
課題とする。 【解決手段】 集光性メタルハライドランプ１の光を楕
円鏡２と球面鏡３により集光し、さらに平面鏡４によっ
てその進路を変え、矢印Ｘの方向に拡散軸を持つ光透過
型の光拡散体５に入射させる。光拡散体５は、平板状の
一方の面に円弧状の横断面を有する多数の突条が配列さ
れた透明体から形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、配光分布を制御
することができる配光制御型照明装置及び面状の出光部
を有する面出光型照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の照明の配光制御は、電気光源から
発せられる光束の方向を反射体やレンズを用いて制御し
たり、配光制御を望む範囲外へ進む光を光吸収体により
削除するものであった。また、面状の出光部を有する面
出光型照明装置の多くは、光透過型の光拡散板の背部に
光源として多数の蛍光灯を配列し、これらの光源からの
光を光拡散板を通して前方へ出射するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気光
源の光を反射体やレンズによって配光制御するのでは、
極めて不十分な制御効果しか得られないことが多く、さ
らにこれを補うために配光制御を望む範囲外へ進む光を
光吸収体により削除することは、エネルギー利用効率を
低い水準に留めるものであった。
【０００４】一方、透過型光拡散板の背部に多数の蛍光
灯を配列した従来の面出光型照明装置においては、出光
面に蛍光灯の並びによる筋状の明暗が残り、面全体に渡
る均一な出光を得ることができなかった。また、この筋
状の明暗を解消するために、蛍光灯の配列の間隔を狭め
たり、光拡散板の拡散性を高くしようとすると、エネル
ギー効率を低くすることとなる。
【０００５】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、光源からの光束の一部を削除する
ことなく、特定の配光範囲へ従来より格段に多くの光束
を送ると共に配光範囲外への光束が従来より格段に少な
い配光制御型照明装置、すなわち高いエネルギー効率で
所望の配光分布が得られる配光制御型照明装置を提供す
ることを目的としている。また、この発明は、この配光
制御技術を応用し、筋状の明暗が無い均一な面出光を持
ち且つエネルギー効率の高い面出光型照明装置を提供す
ることをも目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る配光制御
型照明装置は、光源と、光源から出射される光束を導く
導光手段と、導光手段により導かれた光束を特定の方向
に拡散する透過または反射型の光拡散体とを備え、光拡
散体はそれぞれ円弧、楕円弧状、サイン曲線その他の曲
線の一部の横断面を有する多数の突状が配列された透明
体または反射体であり、その突状の配列の側部に導光手
段からの光束を入射させるものである。
【０００７】導光手段としては、光源から出射される光
束を所定の光束角に集光する反射鏡、あるいは光ファイ
バを用いることができる。さらに、光拡散体による拡散
光の広がる範囲を制御する第３の反射鏡を備えれば、光
拡散体による拡散光で配光の範囲を越える方向に進むも
のを配光の範囲内に進ませて高いエネルギー効率を得る
ことができる。
【０００８】また、この発明に係る面出光型照明装置
は、少なくとも一方の面が光透過性の面からなる一対の
相対する光学的に平滑な面を有し且つ一側端では双方の
面が互いに所定の間隔を隔て、他側端に向かって次第に
双方の面の間隔が変化するように配置された光学部材
と、この光学部材の一側端から双方の面の間に光を入射
させるための光源とを備え、光源から入射された光を光
学部材の光透過性の面より出射させるものである。
【０００９】光学部材の一対の面の間隔は、一側端から
他側端に向かって漸減するようにしてもよい。また、一
側端から他側端に向かって一旦漸減した後に漸増して他
側端では一側端と同じ間隔となり、他側端からも第２の
光源により双方の面の間に光を入射させるようにするこ
ともできる。
【００１０】なお、光源または第２の光源としては、こ
の発明の配光制御型照明装置を用いることもでき、また
蛍光管を用いることもできる。蛍光管を用いる場合に
は、蛍光管の外周部のうち光学部材の側端を臨む部分以
外の部分を反射体で囲うと共に蛍光管と光学部材の側端
との間を反射体で囲って光学部材の側端への蛍光管から
の光の入射角を小さくすると、出光の均一性を向上させ
ることができる。
【００１１】光学部材の一対の面の間の空間を閉鎖し、
この空間内の空気と外気とをフィルターを介して通気す
るようにすれば、内部の汚れを防ぎ、且つこの空間内の
気圧を外気と等しく保つことができ、光学部材のへこみ
や膨らみを避けることができる。また、光学部材の一対
の面の間の空間に連通すると共に外気圧の変化に応じて
膨張または収縮する空気袋を光学部材に取り付け、これ
ら光学部材内の空間と空気袋内とを外気から閉鎖して光
学部材内の空間内の気圧を外気圧と等しくするようにし
ても、同様の効果が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。 実施形態１．図１に示されるように、光源となる３５Ｗ
の集光性メタルハライドランプ１の光を楕円鏡２と球面
鏡３により集光し、さらに平面鏡４によってその進路を
変え、図中矢印Ｘの方向に拡散軸を持つ、光透過型の光
拡散体５に入射させた。楕円鏡２、球面鏡３及び平面鏡
４には、それぞれ可視光を反射し且つ熱線を透過する表
面処理が施されており、光拡散体５に入射する光束は熱
線のほとんどが除去されたものである。なお、楕円鏡２
及び球面鏡３がこの発明の導光手段としての反射鏡を構
成し、平面鏡４が第２の反射鏡を構成している。また、
光拡散体５としては、平板状の一方の面に円弧状の横断
面を有する多数の突条が配列された、例えばアクリル樹
脂からなる透明体を用いた。
【００１３】光拡散体５からの拡散光を前方の壁面に照
射したところ、図２のような配光分布を得た。なお、楕
円鏡２、球面鏡３及び平面鏡４により得られた集束光に
替えて、光ファイバーを導光手段として用い、この光フ
ァイバーにより伝送された光源からの光束を光拡散体５
に入射させたところ、同様に図２に示されるような配光
分布を得た。
【００１４】また、光拡散体５の突条としては、円弧状
の横断面に限らず、楕円弧状、サイン曲線その他の曲線
の一部をなす横断面を有する突条を用いることもでき
る。さらに、このような多数の突条を有する反射体から
なる反射型の光拡散体を用いてもよい。また、多数のモ
ノ・フィラメントまたは棒状体の束からなる透明体ある
いは反射体を光拡散体として使用することもできる。
【００１５】実施形態２．図３に示されるように、実施
形態１において、光拡散体５の前方にこの発明の第３の
反射鏡として平面鏡６を配置し、拡散光の進路を制限し
た。ここで、図３のＡ及びＢの位置で壁面を照射したと
なる、それぞれ図４の（ａ）及び（ｂ）に示す配光分布
を得た。これにより光束は図５のように前方に広がる四
角錐台のように制御されたことがわかった。
【００１６】実施形態３．図６に示されるように、厚さ
１５ｃｍ、幅５０ｃｍ、長さ１００ｃｍの薄型の箱にお
いて、縦５０ｃｍ、横１００ｃｍの一対の面の一方に厚
さ５ｍｍのアクリル樹脂製の透過性光拡散板７を用い、
その背後に厚さ３ｍｍのアクリル樹脂製の反射板８を取
り付けた。反射板８は、その反射面を光拡散板７に向
け、短辺の一方の側端９での光拡散板７との間隔を約１
３．７ｍｍとし、他方の短辺の側端１０に向ってその間
隔が漸減するように取り付けられている。すなわち、一
側端９から他側端１０に向かって間隔が直線的に漸減す
るように、光拡散板７と反射板８とを取り付ける。さら
に、箱の長辺の両側端には反射面を内側にして反射板１
１及び１２を取り付けた。
【００１７】このように構成された光学部材１３の側端
９から光拡散板７と反射板８との間に図５に示したよう
な四角錐台形状の光束を入射し、出光面である光拡散板
７の表面における照度分布を測定したところ、図７に示
す結果が得られた。図７の光拡散板７の表面上に記され
た数字は、各位置における照度［ルックス］を示してい
る。
【００１８】この結果から、出光面における平均照度＝
２１７３ルックス、均整度＝最高値／最低値＝２５００
／２０００＝１．２５、出光効率＝出光量／ランプ全光
束＝１０８６．５／２７００≒０．４と計算される。
【００１９】実施形態４．実施形態３においてアクリル
樹脂製の光拡散板７の代わりに実施形態１で用いた光拡
散体５と同じ構造の光拡散板を、その突条が箱型の光学
部材１３の内側に向き且つ光学部材１３の長手方向と直
交するように取り付け、反射板８は反射面をこの光拡散
板に向け、約１３．５ｃｍの間隔で光拡散板と平行に取
り付けた。側端には光束を入射する短辺の一側端を除き
全て反射板を反射面を内側にして取り付けた。この一側
端から実施形態３と同様に光束を入射し、出光面である
光拡散板の表面における照度分布を測定したところ、図
８に示す結果が得られた。図８の光拡散板の表面上に記
された数字は、各位置における照度［ルックス］を示し
ている。
【００２０】この結果から、出光面における平均照度＝
１８７３ルックス、均整度＝最高値／最低値＝２２００
／１７００＝１．３、出光効率＝出光量／ランプ全光束
＝１８７３×０．５／２７００≒０．３４と計算され
る。
【００２１】実施形態５．図９に示されるように、実施
形態３の光学部材１３において反射板８と光拡散板７の
間隔を光学部材１３の長軸の中心に向かって漸減させ
た。すなわち、間隔が一側端９から他側端１０に向かっ
て一旦直線的に漸減した後に直線的に漸増して他側端１
０では一側端９と同じ間隔となるように、光拡散板７と
反射板８とを取り付ける。そして、一側端９から光源と
して蛍光管の光束を光拡散板７と反射板８との間に入射
させると共に他側端１０からも第２の光源として蛍光管
の光束を光拡散板７と反射板８との間に入射させる。
【００２２】この際、図１０の如く蛍光管１４のの外周
部のうち光学部材１３の側端を臨む部分以外の部分を管
より約２ｃｍ離して薄いステンレス製の反射体１５で囲
って光束を反射体１５の開放部に集め、さらに光学部材
１３の側端に平行で且つ、この光束の前方に拡がるよう
に、蛍光管１４と光学部材１３の側端との間を反射体１
６で囲って光束のかかる側端への入射角を小さくした。
【００２３】蛍光管１４は１０Ｗの細型のもので２００
ヘルツ以上、例えば４００ヘルツの周波数電流で点灯し
た。この蛍光管１４を透過型光拡散板の背後に配置して
間接照明とした場合には筋状の明暗が強く現れるが、こ
の実施形態では光拡散板７の全面に渡る均一な出光が得
られた。
【００２４】実施形態６．図１１に示されるように、光
学部材１３の光拡散板７と反射板８との間の空間１７を
閉鎖し、光学部材１３の長さ方向に沿った側端面１８に
通気性を有するフィルターを設け、このフィルターを介
して空間１７内の空気と外気とを通気するようにする。
これにより、空間１７内部の汚れを防ぎ、またこの空間
１７内の気圧を外気と等しく保つことができるため、光
学部材１３のへこみや膨らみを避けることができる。
【００２５】実施形態７．図１２に示されるように、光
学部材１３の光拡散板７と反射板８との間の空間１７に
管１９を介して連通する空気袋２０を取り付け、これら
空間１７と空気袋２０の内部を外気から閉鎖した。空気
袋２０は外気圧の変化に応じて膨張または収縮するた
め、光学部材１３の空間１７内の気圧を外気圧と等しく
保つことができ、実施形態６と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１に係る配光制御型照明装
置の構成を示す図である。
【図２】実施形態１の装置により得られた配光分布を示
す図である。
【図３】実施形態２に係る配光制御型照明装置の構成を
示す図である。
【図４】実施形態２の装置により得られた配光分布を示
す図であり、（ａ）は位置Ａにおける配光分布、（ｂ）
は位置Ｂにおける配光分布を示す。
【図５】実施形態２の装置により得られた光束を示す図
である。
【図６】実施形態３に係る面出光型照明装置の構成を示
す図である。
【図７】実施形態３の装置により得られた照度分布を示
す図である。
【図８】実施形態４に係る面出光型照明装置により得ら
れた照度分布を示す図である。
【図９】実施形態５に係る面出光型照明装置の構成を示
す図である。
【図１０】実施形態５の装置用いられた蛍光管を示す図
である。
【図１１】実施形態６に係る面出光型照明装置の構成を
示す図である。
【図１２】実施形態７に係る面出光型照明装置の構成を
示す図である。
【符号の説明】 １ 集光性メタルハライドランプ ２ 楕円鏡 ３ 球面鏡 ４，６ 平面鏡 ５ 光拡散体 ７ 光拡散板 ８，１１，１２ 反射板 ９ 一側端 １０ 他側端 １３ 光学部材 １４ 蛍光管 １５，１６ 反射体 １７ 空間 １８ 側端面 １９ 管 ２０ 空気袋

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源と、 前記光源から出射される光束を導く導光手段と、 前記導光手段により導かれた光束を特定の方向に拡散す
    る透過または反射型の光拡散体とを備え、前記光拡散体
    はそれぞれ円弧、楕円弧状、サイン曲線その他の曲線の
    一部の横断面を有する多数の突状が配列された透明体ま
    たは反射体であり、その突状の配列の側部に前記導光手
    段からの光束を入射させることを特徴とする配光制御型
    照明装置。
  2. 【請求項２】 前記透明体または反射体は平板形状を有
    し、多数の突状は前記透明体の少なくとも一方の面上ま
    たは前記反射体の反射面上に互いに並列に形成されてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記透明体または反射体は多数のモノ・
    フィラメントまたは棒状体の束からなることを特徴とす
    る請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記導光手段は、前記光源から出射され
    る光束を所定の光束角に集光する反射鏡からなることを
    特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 さらに、前記反射鏡により集光された光
    束の一部または全ての進行方向を変えて前記光拡散体に
    入射させる第２の反射鏡を備えたことを特徴とする請求
    項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記導光手段は、光ファイバからなるこ
    とを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 さらに、前記光拡散体による拡散光の広
    がる範囲を制御する第３の反射鏡を備えたことを特徴と
    する請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
  8. 【請求項８】 少なくとも一方の面が光透過性の面から
    なる一対の相対する光学的に平滑な面を有し且つ一側端
    では双方の面が互いに所定の間隔を隔て、他側端に向か
    って次第に双方の面の間隔が変化するように配置された
    光学部材と、 前記光学部材の一側端から双方の面の間に光を入射させ
    るための光源とを備え、前記光源から入射された光を前
    記光学部材の光透過性の面より出射させることを特徴と
    する面出光型照明装置。
  9. 【請求項９】 前記光学部材の一対の面の間隔は、一側
    端から他側端に向かって漸減することを特徴とする請求
    項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記光学部材の一対の面の間隔は、一
    側端から他側端に向かって一旦漸減した後に漸増して他
    側端では一側端と同じ間隔となり、他側端からも第２の
    光源により双方の面の間に光を入射させることを特徴と
    する請求項８に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記光源または前記第２の光源として
    請求項１〜７のいずれかに記載の配光制御型照明装置を
    用いることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項
    に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記光源または前記第２の光源として
    蛍光管を用いることを特徴とする請求項８〜１０のいず
    れか一項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記蛍光管の外周部のうち前記光学部
    材の側端を臨む部分以外の部分を反射体で囲うと共に前
    記蛍光管と前記光学部材の側端との間を反射体で囲って
    前記光学部材の側端への前記蛍光管からの光の入射角を
    小さくすることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記蛍光管の点灯電流を２００ヘルツ
    以上にすることを特徴とする請求項１２または１３に記
    載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記光学部材の一対の面の間の空間を
    閉鎖し、この空間内の空気と外気とをフィルターを介し
    て通気することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記光学部材の一対の面の間の空間に
    連通すると共に外気圧の変化に応じて膨張または収縮す
    る空気袋を前記光学部材に取り付け、これら前記光学部
    材内の空間と空気袋内とを外気から閉鎖して前記光学部
    材内の空間内の気圧を外気圧と等しくすることを特徴と
    する請求項１１に記載の装置。
JP8098663A 1996-04-19 1996-04-19 配光制御型照明装置及び面出光型照明装置 Pending JPH09282917A (ja)

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