WO2007088665A1

WO2007088665A1 - 照明装置及び照明システム

Info

Publication number: WO2007088665A1
Application number: PCT/JP2006/323340
Authority: WO
Inventors: Michio Horiuchi; Kazutoshi Gemma; Kouichi Tomura
Original assignee: Solar Wind Technology Inc.
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2007-08-09
Also published as: JP4017655B2; JPWO2007088665A1

Abstract

【解決手段】発光ダイオード４００と、発光ダイオード４００からの出射光の一部を反射する反射面を有する反射体４０１とを備え、前記反射面の形状は記反射体４０１の長手方向に対する直交断面が略アーチ型であって、前記直交断面に対して発光ダイオード４００で区分けされる第一反射面２０１と第二反射面２０２とが相互に非対称である。

Description

明細書

照明装置及び照明システム

技術分野

[0001] 本発明は、照明装置及び照明システムに関し、特に、発光ダイオード（以下、「LE Djと称する。 )を備えた照明装置及び照明システムに関する。

背景技術

[0002] 近年、高輝度の白色 LED (いわゆるパワー LED)は、照明分野に適用できる領域まで進歩してきた。近い将来、 LEDのワットあたりの輝度が蛍光灯など普及型照明を超えることも容易に推定される。 LED照明は、現行の照明に比べて寿命、消費電力、廃棄物処理などの点で幾つもの利点があり、普及により入手がよりし易くなれば、次世代の照明として大きく期待ができる。

[0003] しかし、蛍光灯などに代わって LED照明がマーケットに受け入れられるためには、これらの利点以外に解決しなければならない課題があり、その一つに、どのように均一照度面を実現するかがある。白熱灯などは照射面の照度分布が比較的なだらかに照射されるので、一つの光源でも、実生活上の一定面積を快適に照明できる。棒状蛍光灯などは、棒状方向にも極めて均一な照度が得られるので、部屋などの居住空間や決められたある面積を均一に照射できている。

[0004] 一方、 LEDは、半導体の小さな部分が光源となるため、蛍光灯などに比べてはるかに小さな光源である。このため、蛍光灯や白熱灯など従来の照明光源に比べて、光源が極めて小さな部分に集中する点光源といえる。したがって、 LEDのワット当り発光量が現行照明と同等になっても、机上や床面のようなある一定の面積部分を均一に光らせるのは、照明機器として技術的な解決策が必要である。

[0005] 図 15は、従来の LED照明装置の照射状態を示す図である。図 15において、 9はレンズ付き LEDチップ、 10は直線状に配列された LEDチップ 9を搭載する横長板状の基板、 11は各 LEDチップ 9からの出射光が重なり合って形成される照射領域を示している。

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0006] しかし、従来の LED照明装置は、照射領域 11の光均一性を担保するために、 LE Dチップを、できるだけ互いに接近させて直線状に並べることになる。 LEDチップは、光量光量や発熱、価格の点で自由度が制限されるという問題がある。

[0007] 例えば、採用する LEDチップの光量 (ルーメン ZW)が決まると、 LEDの直線配列長 (L)で、ある距離における照明領域の明るさ (ルックス）が決まってしまう。したがつて、明るさを決めると採用 LEDチップによって直線配列長が決まるので、これによつて照明器の長さが決まってしまうことになる。

[0008] また、照度と機器の長さとを指定すると、必要な LEDチップの光量 (ルーメン ZW) は計算で定まるが、適当な LEDが商品として実在する力保証が無い。実際には、明るさや長さの組み合わせに対する市場の要求は多岐にわたるので、対応する LEDの入手は実際上困難である。

[0009] このように、従来の照明装置は、得られる照度力 SLEDチップの敷き詰めた長さに比例するので、照明機器としては極めて自由度がない。例えば 60cmの長さの照明機器を作るのに小電力 ·小光量の LEDを 2個 Zcmで敷き詰めると 120個必要となり、 0 . 08WZ個とすると約 10WZ照明機器となり明るさが十分な照明機器とはならない。

[0010] 一方、 1WZ個級のいわゆるパワー LEDを 1個 Zcmで敷き詰めると 60個必要となり一挙に 60WZ機器となるが、価格の点で高価になりさらに LED装置としての発熱の点でも問題がある。

[0011] そこで、本発明は、第一には、上記事情を考慮して、光均一性を有する照明装置を提供することを課題とする。

[0012] また、光均一性を有する照明装置が実現できると、例えば、街灯、商品又は美術品などのディスプレイに好適に用いることが可能となる。すなわち、街灯への適用利点を例に挙げると、端的には、街灯付近と街灯間との照度差の軽減が図れ、照明効率が向上することがある。ただし、光均一性を有する照明装置を街灯へ適用する場合には、街灯近隣への光害を排除する必要がある。

[0013] そこで、本発明は、第二には、光均一性を有する照明装置の利便性を向上させることを課題とする。課題を解決するための手段

[0014] 上記課題を解決するために、本発明の照明装置は、

発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの出射光の一部を反射する反射面を有する反射体とを備え、

前記反射面の形状は、前記反射体の長手方向に対する直交断面が略アーチ型であって、

前記直交断面に対して前記発光ダイオードで区分けされる第一反射面と第二反射面とが相互に非対称である。

[0015] 具体的には、前記直交断面の両端は、相互に、当該発光ダイオードまでの距離が異なる。なお、第一反射面と第二反射面とは一体形状であっても、別体であってもよい。

[0016] 前記直交断面は、懸垂曲線、 2次曲線、楕円曲線、放物線あるいは直線を含むとよい。

[0017] 前記第一反射面は、照明装置に対して着脱可能とするとよい。反射体自体は、発光ダイオードによって区分けされる直交断面に対象性を持たせておき、オプション的に、多用途の照明装置を実現できるからである。

[0018] 前記第一反射面は、前記第二反射面によって規定される前記発光ダイオードからの直接光の照射領域外に、前記発光ダイオードからの光が到達しな!、ように構成されている。上記照射領域外とは、前記第二反射面の端部と当該発光ダイオードとを通る平面よりも外側の外側領域となる。この際、前記第一反射面における前記照射領域外に対応する領域は、光拡散領域、光吸収領域、又は、隣接する領域に対して所要の角度を有する領域とされている。

[0019] すなわち、本発明の照明装置は、複数の LED光源を基板上に構成し、 LED光源の両側に相互に形状が異なる半筒形状の反射板が配置される。この半筒とは、たとえば、断面が成型された曲線で、一定の長さを有する樋状が該当する。半筒形状の反射板の長手方向に直交する断面の形状は、 LED光源の近傍で懸垂曲線、あるいは放物線、またはそれらの一部で形成されてもよい。または、半筒形状の反射板の長手方向に直交する断面の形状は、径の比較的大きな円や楕円などの曲線の一部で形成されてもよい。または、半筒形状の反射板の長手方向に直交する断面の形状は、上記の各曲線を複合させてできる曲線で形成されてもょ、。

[0020] また、本発明の照明システムは、上記照明装置と、前記照明装置を懸架する懸架装置とを備える。

発明を実施するための形態

[0021] 以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図 1は、本発明の実施形態の照明装置の原理説明図である。図 1には、点光源と見なされる LEDチップ 400と、曲面中央に LEDチップ 400が設けられている略筒状の一部を構成する形状の反射体である反射板 401と、 LEDチップ 400からの照射光 4 02と、 LEDチップ 400からの直接光と反射板 401からの反射光との合成光によって形成される長方形の照明領域 403とを示している。なお、図 1には、 LEDチップ 400 は一つとしてあるが、本実施形態では、この照明装置は、複数の LEDチップを備えている。

[0022] 一例としては、この照明装置は、長手方向の長さが 12. 5cm〜15. 0cm、短手方向の長さが 2. 5cm〜3. 5cm、厚さが 2. 0cm〜3. 0cmとしている。もとも、このサイズに限定されるものではなぐ LEDチップ 400の個数、照度などに応じて、適宜選択すればよい。

[0023] 図 2は、図 1の反射板 401と LEDチップ 400との関係を示す図である。 LEDチップ 400の位置を X— y座標の Q点（0, 0)とし、反射板 401の長手方向に対する直交断面の曲線を一般的式 y=f (x)とする。この場合に、反射板 401による反射光を解析する。

[0024] 光源 Q (0, 0)から出た光は曲線上の R (r, s)で反射し U (u, v)を通る。この時 R (r, s)での曲線の接線に対する Q点の対称点を C (c, d)とすると、 U点は常に C点と R点を結ぶ線上にある。本実施形態では、このような光源 Q (0, 0)の周辺に位置する反射板 401からの反射光を最適に制御して、照明領域 403を目的の平面をできるだけ均一に照明する。

[0025] まず、図 2の反射光の現れ方を解析する。反射板 401からの反射光の解析は、反射板 401の断曲面の数式を定めて、数学的手法を用いれば比較的容易に行うことができる。

[0026] 例えば上記断曲線を懸垂曲線 (糸を地上同じ高さの 2点に緩く張って垂れ下げた時にできる曲線。曲線の底部が（0, 0)をとおる場合、一般式は y=a * cosh (xZa) — aで表される）とし、曲線を図 2のように pだけ y方向にずらして y = a * cosh (x/a) aとする。

[0027] さらに曲線に下記の条件を与えて、 U (u, V)点の v=h上の挙動を解析する。懸垂曲線として、例えば、断曲面の端部間距離を 10mm、端部間中央と曲線底部との間の距離（深さ）を 9mmとすると、 y=a * cosh (xZa)—aにおいて a = 2. 14となる。さらに、点光源の位置を曲線の底部より lmm (p = l)とする。さらに下記の（1)〜(4)の条件式が成り立つ。

[0028] (l) s=f (r)、

(2) d/2-s=m * (C/2-r) (QCの中点はこの接線上にあるから）ここで、 m は Rでの接線の勾配 (m=df (r) Zdx)、

(3) d/c= - l/m (QCは接線に垂直だから）、

(4) (r-c) / (u-c) = (s-d) / (v-d) (点 C、 R、 Uは同一直線状にあるから)。

[0029] なお、ここでは、上記断曲線が懸垂曲線の場合を例示した力これを成分として含むもの（一部に含むもの）、或いは、これに代えて又はこれと共に、 2次曲線成分、楕円曲線成分あるいは放物線成分を含むものであってもよい。また、後述するように、 L ED列によって区分けされる第一反射面を例えば懸垂曲線とし、第二反射面を例えば 2次曲線とすることも可能である。

[0030] 図 3は、図 2の反射光の軌跡の説明図である。ここでは、 h= 60mmの直線上における反射点 (U (u, h) )の現れ方と反射光の軌跡を上記の式を用いて求めた結果を示している。なお、図 3では、縦軸を横軸に比して圧縮した形態で示している点に留意されたい。

[0031] 懸垂曲線上の R点を X方向に 0. 5mmずつずらしていきながら、各位置（ar〜； jr点）で各々反射する反射光を図示すると、図 3のようになる。図 3では、 x=0. 5mmの R 点（ar)での反射光が aであり、 x= 1. Ommの R点（br)に対応する反射光が bである、というようにしてある。 [0032] ここで、対象 LED光源を点光源とする場合、図 3において y=0または yが負の R点力の反射光は実際には考慮しなくてよい。これは、製品化され巿場で入手できるほとんどの LED光源は、発光チップの性質上光を前方のみに放出するように造られている力である。

[0033] 図 4は、製品化され巿場で入手できるほとんどの LED光源の側面図である。例えば、図 4において、 404は LEDチップ 400を搭載し配線等を施したパッケージ基板である。 LEDチップ 400からの光は、図 4に示す点線よりも上部に発せられるように製品化されて!/、るのが通常である。

[0034] 図 5は、図 3に示す反射光の軌跡を図 4に示す出射角の制限を考慮した解析結果である。図 5では、図 3に示した yの値が 0または負となる ar、 br、 cr、 drからの反射光を割愛してある。

[0035] 図 5に示すように、 y=0および負の反射光をのぞいた光源 Q力の実際の反射光は、曲線部分 Aから y=60mmの線上に現れる反射光 er〜； jrであり、これらは直線部分 A'に集中する。

[0036] このように、点光源 Q点の前方で、一定の距離 (yが一定：ここでは y= 60mm)にある直線上のある部分に反射光を集中させたい場合、反射板 401の断曲面を示す数式と LED光源 400の位置との関係を予め計算しておき、計算結果に基づいて底部近くの適当な位置に LED光源 400を設置すれば実現できる。

[0037] ここでは、 LED光源 400の周辺の反射板 401の断曲面を懸垂曲線として上記のようなパラメーターを与えたが、当該断曲線を放物線や楕円などとしてもパラメーターと LED光源 400の位置とを最適に選べば、同様の数学的手法で、 y=—定である線上の目標の部分に計画的に集中させることができる。

[0038] 図 6は、反射板 401を設けていない場合の、点光源 Qから出射される直接光の照射分布概略図である。図 7は、 y=60の線上での、図 6に示す直接光（曲線 d)と、反射板 401からの反射光（曲線!：)と、これらの合成光（曲線 s)との相対照度分布図である

[0039] 直接光は、 y = +の全方向に放出されるので、例えば y= 60mmの線上でこの直接光の照度分布は、図 7に示す x=0で中心値となる曲線 dとなる。従って、この直接光と図 5のような一部分に集中する反射光（曲線 r)とを重畳合成することによって、例えば y= (—定値)の直線上（曲線 s)で照度を均一となるように制御することが可能になる。

[0040] ここでは、合成光の照度分布 sは、反射光中心値付近 E点から中心向力つての照度は均一になる。

[0041] 同様の方法で、反射光 rの中心部が図 7の X軸 +側にも位置するように反射板 401 の条件を定めれば、図 8に示す合成光 Sのように、集中反射光の 2つの中心点 E, F の間を均一な照度にすることができる。さらに、この E—F間均一な照度分布をそのまま Z軸方向に形成できれば、一つの点光源から Z軸方向（反射板 401の長手方向）に横に長い面積を、均一に照明できることになる。

[0042] 図 9は、上記 Z軸方向に対する反射光の解析結果であり図 5に示す解析結果に対応する図である。 Z軸は（0, 0)に垂直に図 9の手前奥方向に伸びているとする。換言すると、図 9は、 Z軸方向の反射光を示す三次元図を、 xy平面に投影した図である

[0043] 断面が図 5の懸垂曲線となる反射板 401を、図 5の曲線部分 Aに Z軸方向に平行して積み重ね、 Z = zの平面上で同様の反射光を考える。例えば図 5での反射点 R(x, y, z)は、図 9では R(x, y, z)となる。図 9において、光源 Q (0, 0, 0)から放射された光は、例えば ezで反射して y=60mmの線上で ez'に到達する。ここで、 ezは図 5の e rを Z軸方向にのみ Z=zだけシフトした点である。

[0044] また、 ez'は図 5の erを Z軸方向に Z = z 'だけシフトした点である。 zと z'との関係は、反射幾何学的に決定される。同様に、 fz〜からの反射は、 fz '〜 'に到達する。光学上の条件を考慮して、図 3を求めたときと同様の手法で反射光の軌跡を数式的に求めると、 Z = z平面での反射光 ez〜jz力 z'〜jz'に到達する軌跡は、 Z = 0の xy平面に投影してみると、図 5の対応する xy平面 (z = 0)での軌跡と完全に一致することがわかっている。

[0045] すなわち、図 9に表される反射光 ez〜jzが ez'〜jz'に到達する軌跡は、 Zの値にかかわらず xy平面では図 5の反射光 er〜； jrが er〜； jrに到達する軌跡と同じである。従つて、上記曲面上での反射点 Rを Z方向に変化させても、 xy平面上では同じ軌跡で反射すること〖こなる。

[0046] 換言すると、反射光の集中する帯は、 Z軸すなわち反射板 401の軸 (長手)方向に並行して、反射光が届く限り続くことになる。しかし、点光源 Q (0, 0, 0)から反射点までの光の距離は zの値によって変化するので、 zの値によって決まる xy平面上で ez，〜jz'の各点の照度は変化することになる。

[0047] 図 10は、反射光の集中する帯を示す図である。図 10には、照明領域 403の長手方向の両端に、それぞれ、反射光の集中帯状領域が形成されている状態を示している。なお、集中帯状領域間は照度が均一な領域を示している。

[0048] 以上の説明から、 LEDチップ 400のような点光源の両側に、適切な曲面を持つ長い半筒状の反射板 401を構成することによって、反射板 401に沿って広がる照射領域 403の照度を均一にすることができる。したがって、この構成を同一の半筒状反射を使って繋いでやれば、反射板に沿った長い領域を適当に離れた点光源で均一に照明ができることになる。

[0049] 例えば、図 11に示すような適当な距離だけ離れた 2つの LED光源の近傍に、予め点光源の位置と最適な曲面を有する長い半筒状反射板を図のように構成することで、 LEDの照射方向にある平面領域（図では点線で囲まれた下方の領域)を均一に照明できる。

[0050] 図 12 (a) ,図 12 (b)は、図 11に示す 2つの LEDチップ 400の距離と照射領域 403 の Z軸方向の照度との関係の説明図である。具体的には、現実的なパラメーターを一例として定めて、図 10に示した反射光の集中帯状領域の照度力 2つの LEDチップ 400間の距離によってどうなるかを計算によってシミュレートした結果を示している

[0051] LEDチップ 400が 2つある場合、反射光の集中帯状領域内に存在する測定点の照度は、 LEDチップ 400間の間隔が所望であれば、各 LEDチップ 400からの出射光が重なり合った部分であるため、両方の LEDチップ 400から達する反射光の合計となる。係る場合には、図 12 (a)に示すように、反射光の集中帯状領域の Z軸方向の照度は均一性がある。

[0052] 一方、 LEDチップ 400間の間隔が離れすぎて、る場合には、上記重なり合った部分が形成されず、このため、図 12 (b)に示すように、反射光の集中帯状領域の Z軸方向の照度は均一性を有しなくなる。

[0053] 以上の技術的検討から、複数の LEDチップ 400の間隔を離して設置しても、最適な曲面を有する半筒形状の反射板 401と組み合わせることによって、反射板 401の長手方向に沿った長い照射領域 403を均一に照明できることがわかる。

[0054] 図 13は、図 11の照度を目的に合わせて調整するための適用例である。図 13に示すように、 LEDチップをグループィ匕するなどして、柔軟に照度を調整しても、照明領域 403では均一な照度が得られる。

[0055] 図 14は、図 13の変形例である。図 14 (a)は照明装置の断面図、図 14 (b)は図 14 ( a)の側面図、図 14 (c)は図 14 (a)下面図である。この例では、反射板 401に代えて、予め適切に計算された曲面 (例えば断面が懸垂曲線の部分)を有する 2枚の反射板 910, 913を備えて! /、る。反射板 910, 913と LEDチップ 400とは、図示しな! /、支持部材などを介して、相互に接続すればよい。この場合、反射板 910, 913に対する LEDチップ 400の接続位置は、自由に変更できるとよい。

[0056] ここで、反射板 910, 913を備えることとしたのは、図 4を用いて説明したように、実際の LEDチップ 400は、後方に光りが照射されるものが少ないから、 LEDチップ 400 を含む XZ平面よりも後方に含まれる部分を除く趣旨である。

[0057] このような LEDチップ 400を有した照明装置により、反射板 910, 913の長手方向に伸びる長方形の照射領域 403を均一に照明することが可能になる。実際には、 LE Dチップ 400は純粋な点電源ではなく照射面を有して、るので、反射光の集中度はなまることをうまく活用したり、反射板 910, 913の鏡面を適度に梨地にしたりして、反射集中帯を広げる等、均一度をさらに改善することも可能になる。

[0058] LEDの輝度は、今後も進歩すると予想されるが、反射板 401, 910, 913を備えることにより、輝度の大きな LEDの照明分野への適用を著しく進歩させることが可能になる。

[0059] すなわち、反射板 401, 910, 913と組み合わせることによって、高輝度の LEDチップ 400を適度に分散したり、グループィ匕したりすることで、 LEDチップ 400をライン状に配置できることから、目的の照度を得るための LEDの選択や照明機器の長さあるいは大きさに自由度を与えることができる。

[0060] なお、 LEDチップ 400は、基板 404上に設け、反射板 401, 910, 913の曲咅の長手方向の任意の位置に着脱可能としてもよい。具体的には、たとえば、反射板 401の曲部にレールを這わせるとともに、当該レールに電源線を設け、電源線上に LEDチップ 400を着脱可能とすることで実現できる。

実施例

[0061] つぎに、本発明の実施例について説明する。本実施例では、図 1等に示す照明装置を変形した照明装置 200を備える、街灯用の照明システムについて説明する。ただし、本実施例の照明システムは、例えば、店頭での商品ディスプレイ用の照明システム、美術館の絵画等の照明システムにも好適に用いることができる。

[0062] 図 16は、本発明の実施例の照明システムによる照射領域 403の説明図である。図 16 (a)〜図 16 (c)には、例えば 4m幅の道路と、その道路の片側に設置された街灯の懸架装置 100と、懸架装置 100によって懸架される照明装置 200と、照明装置 20 0からの照明光 402と、照明光 402の照射領域 403とを示している。

[0063] 図示するように、懸架装置 100は、様々な高さのものが存在している。ここでは、図 16 (a)に 3. 5m、図 16 (b)に 4. 0m、図 16 (c)に 4. 5mと! /、う、 3ノ《ターンの高さを示している。

[0064] 照明装置 200の位置は、道路の中央よりも懸架装置 100の設置側となることが多い。このような懸架装置 100に対して、仮に、図 1等に示すように、長手方向の直交断面に対象性がある反射板 401を備える照明装置を懸架し、当該照明装置から光を照射すると、照射領域 403の幅（図 16の左右方向）の中心は、照明装置の直下となる。

[0065] 図 16 (d)に示すように、係る場合には、道路の全幅に照射領域 403を確保しようとすると、懸架装置 100の設置側では、道路の脇を越えて光が照射される。この結果、懸架装置 100の設置側では、街灯近隣への光害が生じかねない。そこで、本実施例では、照明装置 200の反射板 401の形状等を工夫して、光害が生じないようにしている。

[0066] 具体的な反射板 401の形状等の条件については後述するが、照明装置 200から図 16 (a)〜図 16 (c)に示す照射角で光を照射すると、上記の光害の発生を防止できる。すなわち、

図 16 (a)に示すように、懸架装置 100の高さが 3. 5mの場合には、照明装置 200 からの垂線に対する懸架装置 100の設置側への照射角は 15. 9度、もう一方の照射角は 40. 6度、全体として 56. 5度とするとよい。

[0067] 図 16 (b)に示すように、懸架装置 100の高さが 4. Omの場合には、照明装置 200 の垂線に対する懸架装置 100の設置側への照射角は 14度、もう一方の照射角は 36

. 9度、全体として 50. 9度とするとよい。

[0068] 図 16 (c)に示すように、懸架装置 100の高さが 4. 5mの場合には、照明装置 200 の垂線に対する懸架装置 100の設置側への照射角は 12. 5度、もう一方の照射角は

33. 7度、全体として 46. 2度とするとよヽ。

[0069] 以下、照明装置 200の具体的構成について、いくつかのパターンを例示して説明する。

[0070] (実施例 1)

図 17は、本発明の実施例 1に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す模式図である。図 17には、既述の基板 404と、基板 404の第一面に接続されて V、るヒートシンク 210と、基板 404の第一面の裏面である第二面に設けられて、る LE Dチップ 400と、 LEDチップ 400に対応する開口部が形成されている反射板 401と、ヒートシンク 210,基板 404, LEDチップ 400及び反射板 401が収容される断面が略コの字状の筐体 220とを示して!/、る。

[0071] ヒートシンク 210は、選択的に設けられるものであり、 LEDチップ 400の発熱量が少なければ必ずしも設けなくてもよい。その一方で、 LEDチップ 400の発熱量が多ければ、筐体 220にヒートシンク機能を備えてもよい。具体的には、アルミニウム等のように、熱伝導性が高い物質を用いたり、筐体 220自体に溝又は凹凸を形成して表面積を増したりすればよい。或いは、筐体 220に外付けなどで、更に図示しないヒートシンクを接続させて、放熱効果を高めてもよい。

[0072] 反射板 401は、 LEDチップ 400を含む図 17の奥一手前方向に配列される LEDチップ列（図示せず)を挟んで、相対的に急な曲面を有する第一反射面 201と、相対的に緩やかな曲面を有する第二反射面 202とに分けられる。このように、本実施例では、第一反射面 201と第二反射面 202とを、相互に非対称に構成する。ただし、反射板 401自体の形状は、 LEDチップ列の列方向に対する直交断面が略アーチ型であるという点は、既述の実施形態の場合と同様である。なお、略アーチ型に含まれる類型の直交断面については後述する各実施例で説明する。また、本実施例の照明装置力 LEDチップ 400が複数備えることが必須ではない点に留意されたい。

[0073] ここで、反射板 401は、第一反射面 201と第二反射面 201とを一体形状としたものであってもよいが、これらを別パーツとしたものであってもよい。いずれの場合であつても、金型等を用いて一意に作成するとよい。ただし、後者の場合には、第二反射面 201を用途に応じて使用するということが可能となるので好ましい。つまり、後者の場合には、汎用用途に対しては、一対の第一反射面 201によって反射板 401を構成し、街灯等の特定用途に対しては、第一反射面 201と第二反射面 201とによって反射板 401を構成するという、選択的な使用が可能となる。

[0074] LEDチップ列は、例えば 3つの LEDチップ 400によって構成することができる。各 L EDチップ 400は、その発光色を、全て同じにしてもよいし、異ならせてもよい。例えば、白色系統の発光色の LEDチップ 400と、青色系統の発光色の LEDチップ 400とを組み合わせた LEDチップ列を用いることも可能である。

[0075] ここで、青色は、人間に対して心理的に鎮静効果を与えることが知られている。このため、上記のように、照明装置 200において青色系統の発光色の LEDチップ 400を用いると、夜間の街灯で発生しうる犯罪件数の抑止にも貢献することができる。なお、本明細書で説明するような反射板を用いない場合には、上記のように数種類の発光色の LEDチップ 400を用いても、照射光がうまく混合されず、青色が相対的に強い照射領域と白色が相対的に強い照射領域とが現れるという状態になる。換言すると、本明細書で説明する反射板を備える照明装置 200の場合には、数種類の発光色の混合色の照射領域 403を実現できるという利点がある。

[0076] 第一反射面 201及び第二反射面 202は、共に、長手方向に対する直交断面を、懸垂曲線等としている。ただし、第一反射面 201側の直交断面の懸垂曲線と、第二反射面 202側の直交断面の懸垂曲線とは、一般式： [y=a * cosh (xZa)— a]における係数を異ならせている。もっとも、第一反射面 201側の直交断面を例えば懸垂曲線とし、第二反射面 202側の直交断面を例えば 2次曲線とするとのように、互いに種別が相違する曲線を組み合わせてもよ、。

[0077] 図 17には、 LEDチップ 400の発光点 400aと、第一反射面 201の端部 201aと、第二反射面 202の端部 202aとをそれぞれ示して、る。発光点 400aと端部 201aとの距離は、発光点 400aと端部 202aの距離に比して短い。このような形状の反射板 401 を用いると、照射領域 403は、 LEDチップ列の直下に対して第二反射面 202側に位置することになる。つまり、照射領域 403が、照明装置 200に対して正対しないようになる。

[0078] なお、例えば、図 16 (b)に示した条件の照明領域を実現しょうとする場合には、反射板 401の諸条件を以下のようにするとよい。すなわち、 LEDチップ 400の土台表面中央 400bと発光点 400aとの間の距離を約 1. Omm、端部 201aと端部 202aとの間の距離を約 19. 5mm、各端部 201a, 202を結ぶ線と発光点 400aからの垂線との交点 400cと端部 202aとの距離を約 12. 5mm、交点 400cと端部 201aとの距離を約 7 . Ommとする。

[0079] 以上説明した照明装置 200を、 1台の懸架装置 100に対して 1〜3台程度取り付けると、光害が発生しない街灯を実現できる。

[0080] (実施例 2)

図 18は、本発明の実施例 2に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す模式図である。実施例 1に係る照明装置 200は、第一反射面 201と第二反射面 202という、相互に異なる条件の曲面を有する反射板 401を用いていた。このため、実施例 1に係る照明装置 200は、街灯等のように特定用途に対して合致するものである半面、汎用用途に不向きであるし、製造上の難点がある。これに対して、本実施例に係る照明装置 200は、この種の反射板 401を用いた場合よりも、用途の汎用性、製造の容易性を向上させるものである。

[0081] 図 18には、第一反射面を構成する反射部材 230を示している。反射部材 230は、照明装置 200の筐体 220等に対して、着脱可能な構成としている。反射板 401自体は、実施形態で示したような、 LEDチップ列を挟んで対象性を備えた構成としている。このような反射板 401を用いた場合であっても、反射部材 230を照明装置 200に取り付けることによって、 LEDチップ 400から反射部材 230の取り付け側への光照射角を狭められるので、実施例 1と同様の効果が得られる。

[0082] 反射部材 230は、 LEDチップ 400からの光を反射する平面状の第一面 230aと、第一面 230aに対して直交して延びる第二面 230bと、第二面 230bととちに筐体 220に対して取り付けられる第三面 230cという 3つの面力もなる。反射部材 230の形状は、図示するように、断面が略コの字形状とすることができる。ただし、例えば、第一面 23 0aを、図 17に示した第一反射面 201と同じような曲面としてもよい。

[0083] 反射部材 230の第一面 230aと第二面 230bとの交線の位置は、図 17の端部 201a の位置に対応する。したがって、図 18に示すような、反射部材 230が取り付けられた照明装置 200は、図 17に示す照明装置 200と同様に、街灯に好適に用いることができる。

[0084] (実施例 3)

図 19は、図 18の変形例を示す図である。本実施例では、反射部材 230の第一面 2 30aに、光拡散又は光吸収領域 230dを設けている点が、実施例 2の場合と異なる。この領域 230dは、反射部材 230の製造段階で設けてもよいし、反射部材 230本体の製造後に光拡散シート又は光吸収シートなどを貼付することによって設けてもよい

[0085] ここで、実施例 2に係る照明装置 200の場合には、第二反射面 202によって規定される LEDチップ 400からの直接光の照射領域外に、領域 230dに対応する領域からの反射光が到達してしまう。この反射光自体の照度は低いため、道路周辺に対して光害が発生するということはないが、所望の照射領域 403を実現するためには、領域 230dを設けることが好まし!/、。

[0086] 光拡散領域 230dを設けた場合には、 LEDチップ 400からの光を無駄なく照射領域 403に照射させることができる。一方、光吸収領域 230dを設けた場合には、 LED チップ 400からの光が、上記照射領域外に到達することを防止できる。このように、光拡散領域 230d、光吸収領域 230dのいずれを設けた照明装置 200は、実施例 2に係る照明装置 200よりも利点がある。

[0087] 図 20は、図 19に示す照明装置 200を備える照明システムによる照射領域の照度分布図である。図 19に示す照明装置 200を、床から高さ 3. 5mの位置に懸架し、その周辺を遮光カーテンにより暗くした状態で照射計測実験を行った。 LEDチップ 40 0の数は 3つとし、約 25mm間隔で配列した。そして、いずれの LEDチップ 400も、 3 Wの電力駆動とした。

[0088] 実験結果によると、 5ルクスの照度が、床の照明装置 200の直下力も反射板 401の長手方向約 2mの地点、短手方向のうち反射部材 230を取り付けていない側に対応する約 1. 5mの地点、及び、短手方向のうち反射部材 230を取り付けている側に対応する約 0. 5mの地点で得られた。

[0089] また、 3ルクスの照度が、上記直下から同長手方向約 3mの地点、同短手方向のうち反射部材 230を取り付けていない側に対応する約 2mの地点、及び、同短手方向のうち反射部材 230を取り付けて、な、側に対応する約 0. 7mの地点で得られた。

[0090] さらに、 1ルクスの照度力上記直下から同長手方向約 5mの地点、同短手方向のうち反射部材 230を取り付けていない側に対応する約 3mの地点、及び、同短手方向のうち反射部材 230を取り付けている側に対応する約 lmの地点で得られた。

[0091] ここで、一般的には、 1ルクスの明るさがあれば、新聞の活字程度の文字が可読可能な明るさであるといわれている。このため、 1ルクス程度の明るさは、街灯としての明るさとしては十分であると考えられる。換言すると、 1ルクス程度の明るさで 4mの幅の道路を照らそうとする場合には、懸架装置 100の間隔は約 10mとすればよいことがわかる。

[0092] (実施例 4)

図 21は、本発明の実施例 4に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す図である。

[0093] 図 21 (a)に示す反射板 401は、上記直交断面において、第一反射面 201を、第二反射面 202に比して相対的に長くしている。この長い部分 201bは、実施例 2で説明したように、着脱可能な反射部材 230としてもよいし、実施例 1で説明したように一体的なものであってもよい。図 21 (a)に示す反射板 401を備える照明装置 200の場合にも、実施例 1, 2で説明した照明装置 200と同様の効果が得られる。

[0094] 図 21 (b)には、図 21 (a)に示す反射板 401の変形例を示している。この反射板 40 1は、第一反射面 201の長い部分 201bを、光拡散領域又は光吸収領域 201b 'としている。図 21 (b)に示す反射板 401を備える照明装置 200の場合にも、実施例 3で説明した照明装置 200と同様の効果が得られる。

[0095] (実施例 5)

図 22は、本発明の実施例 5に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す図である。図 21に示した照明装置 200の場合には、スペースファクタの点で改善課題がある。これに対して、図 22に示す照明装置 200は、スペースファクタが優れているという利点がある。

[0096] 図 22 (a)に示す反射板 401は、上記直交断面において、先端領域 201cが第二反射面 202側に向き、略レの字状とした第一反射面 201を備える。この場合にも、図 21

(a)に示した照明装置 200と同様の効果が得られる。

[0097] 図 22 (b)には、図 22 (a)に示す反射板 401の変形例を示している。この反射板 40

1は、先端領域 201cを、光拡散領域又は光吸収領域 201c 'としている。図 22 (b)に示す反射板 401を備える照明装置 200の場合にも、実施例 3で説明した照明装置 2

00と同様の効果が得られる。

[0098] (実施例 6)

図 23は、本発明の実施例 6に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す図である。図 23 (a) ,図 23 (b)に示す反射板 401は、実施例 3に係る反射板 40

1の変形例である。

[0099] 実施例 3の場合には、領域 203dを設けた力これに代えて、又はこれとともに、領域 203dを第一面 230aに対して所要角度としている。こうすると、 LEDチップ 400力らの光が、領域 203dに照射されに《なるので、実施例 3の場合と同様の効果が得られる。

[0100] (実施例 7)

図 24は、本発明の実施例 7に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す図である。図 24 (a) ,図 24 (b)に示す反射板 401は、実施例 3に係る反射板 40 1の別の変形例である。

[0101] 図 24 (a)に示すように、実施例 3で領域 203dを設けたことに代えて、領域 203dに相当する領域を割愛した。この場合には、領域 203dによって光が反射されるという現象が生じ得ないので、実施例 3の場合と同様の効果が得られる。

[0102] 図 24 (b)には、図 24 (a)の変形例を示している。第一反射面 201の第一面 230aと第二面 230bと第三面 230cによって囲まれた領域の一部に、 LEDチップ 400からの光が到達することになる。この場合、当該領域力も第二反射面 202に向けて進行する光があるので、照射領域 203の光の均一性を担保するために、第一面 230aに光吸収又は光拡散領域 230dを設けて、る。

[0103] したがって、この種の反射板 401を用いた照明装置 200を備える照明システムを街灯に用いると、図 16に示すような照射領域を実現することが可能となる。

産業上の利用分野

[0104] 本発明は、照明業の利用することが可能である。

図面の簡単な説明

[0105] [図 1]本発明の実施形態の照明装置の原理説明図である。

[図 2]図 1の反射板 401と LEDチップ 400との関係を示す図である。

[図 3]図 2の反射光の軌跡の説明図である。

[図 4]製品化され巿場で入手できるほとんどの LED光源の側面図である。

[図 5]図 3に示す反射光の軌跡を図 4に示す出射角の制限を考慮した解析結果である。

[図 6]反射板 401を設けていない場合の、点光源 Q力も出射される直接光の照射分布概略図である。

[図 7]y=60の線上での、図 6に示す直接光（曲線 d)と、反射板 401からの反射光（曲線!：）と、これらの合成光（曲線 s)との相対照度分布図である。

[図 8]図 7の変形例を示す図である。

[図 9]Z軸方向に対する反射光の解析結果を示す図である。

[図 10]反射光の集中する帯を示す図である。

[図 11]図 1の変形例である。

[図 12]図 11に示す 2つの LEDチップ 400の距離と照射領域 403の Z軸方向の照度との関係の説明図である。 [図 13]図 11の照度を目的に合わせて調整するための適用例である。

[図 14]図 13の変形例である。

[図 15]従来の LED照明装置の照射状態を示す図である。

[図 16]本発明の実施例の照明システムによる照射領域 403の説明図である。

[図 17]本発明の実施例 1に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す模式図である。

[図 18]本発明の実施例 2に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す模式図である。

[図 19]図 18の変形例を示す図である。

[図 20]図 19に示す照明装置 200を備える照明システムによる照射領域の照度分布図である。

[図 21]本発明の実施例 4に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す図である。

[図 22]本発明の実施例 5に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す図である。

[図 23]本発明の実施例 6に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す図である。

[図 24]本発明の実施例 7に係る照明装置 200の長手方向に対する直交断面を示す図である。

符号の説明

100 懸架装置

200 照明装置

201 第一反射面

202 第二反射面

210 ヒートシンク

220 筐体

400 LEDチップ

401 反射板 402 照射光 403 照明領域

Claims

請求の範囲

[1] 発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの出射光の一部を反射する反射面を有する反射体とを備え、

前記反射面は、略アーチ型の直交断面を有し、

前記発光ダイオードからの直接光と当該反射面力の反射光との合成光が照射領域を照射する、照明装置。

[2] 前記反射面の長手方向に直交する断面が、懸垂曲線成分、 2次曲線成分、楕円曲線成分あるいは放物線成分を形成する、請求項 1記載の照明装置。

[3] 前記発光ダイオードは基板上に取り付けられており、

前記基板は、前記反射体に着脱可能である、請求項 1記載の照明装置。

[4] 前記直交断面に対して前記発光ダイオードで区分けされる第一反射面と第二反射面とが相互に非対称である、請求項 1記載の照明装置。

[5] 前記直交断面の両端は、相互に、当該発光ダイオードまでの距離が異なる、請求項 1記載の照明装置。

[6] 前記直交断面に対して前記発光ダイオードで区分けされる第一反射面は、照明装置に対して着脱可能である、請求項 1記載の照明装置。

[7] 前記直交断面に対して前記発光ダイオードで区分けされる第一反射面と第二反射面とのうち、当該第一反射面は、当該第二反射面の端部によって規定される、前記発光ダイオードからの直接光の照射領域外に、前記発光ダイオードからの光が到達しな、ように構成されて、る、請求項 1記載の照明装置。

[8] 前記直交断面に対して前記発光ダイオードで区分けされる第一反射面と第二反射面とのうち、当該第一反射面は、当該第二反射面の端部によって規定される、前記発光ダイオードからの直接光の照射領域外に対応する領域が、光拡散領域、光吸収領域、又は、隣接する領域に対して所要の角度を有する領域とされている、請求項 1記載の照明装置。

[9] 請求項 1記載の照明装置と、前記照明装置を懸架する懸架装置とを備える、照明システム。