JP2013058485A - 照明システムおよび方法、これに使用するためのリフレクタ - Google Patents

Abstract

【課題】より効率的な光線の案内を可能にする照明システムを提供する。
【解決手段】照明のためのシステムと方法と装置は、放物面セグメントを有するリフレクタを備えている。一の照明システムは、１つ以上のリフレクタセグメント２１０ｂを有するリフレクタを含む。各リフレクタセグメントは、ほぼ放物面状であり、対称中心軸１４０ｂを有する。照明システムはまた、１つ以上の光源を有する照射部分も含む。各光源は、リフレクタセグメントの一つに対応し、照射中心軸１３０を有している。照射中心軸は、対応するセグメントに向けられており、対応するセグメントの対称中心軸に対してほぼ直角である。
【選択図】図４

Description

本発明は、概ね照明システムの分野に関連する。より詳細には、本発明は、照射が改良された照明システムに関連する。

従来の照明システムは概して、電球などの光源と、所望の方向に光線を案内するためのリフレクタとを含む。一般的な電球は、光線を球形パターンで分散させる。光線を所望の方向に集中させるために、従来の照明システムは、光源の後方に配置されたリフレクタを使用して、球形パターンの２分の１からの光線を反射する。しかし、それでも反射光線と、球形パターンの非反射の２分の１からの直接光線は、かなり散乱する。

したがって、より効率的な光線の案内を可能にする照明システムを設けることが望ましい。

開示される本発明の実施の形態では、照明のためのシステムと方法と装置が提供される。本発明の実施の形態による装置は、放物面セグメントを備えるリフレクタを含む。ＬＥＤなどの光源は、光源からの光線がリフレクタへと横方向に案内されるように配置される。こうして光源からの光線のほぼすべてがリフレクタの表面に当たる。光源が放物面セグメントの焦点またはその付近に配置されると、光線はほぼ平行なビームとして反射する。

一つの態様において、本発明には、１つ以上のリフレクタセグメントを有するリフレクタを含む照明システムが含まれる。各リフレクタセグメントは、ほぼ放物面状であり、対称中心軸を有する。照明システムも、１つ以上の光源を有する照射部分を含む。各光源は、リフレクタセグメントの一つに対応し、照射中心軸を有する。照射中心軸は、対応セグメントに向けられており、対応するセグメントの対称中心軸に対してほぼ直角である。

「リフレクタ」は、光線を反射するのに適した表面を含む。リフレクタは、金属を含む様々な材料で製造されてもよい。

「リフレクタセグメント」は、ほぼ連続した表面を備えるリフレクタまたはリフレクタの一部分である。ここで、「リフレクタセグメント」は部分的放物面を含む。部分的放物面は、２７０度までの回転により形成される放物面、特定の実施例では約９０度と約１８０度の間の回転により形成される放物面の一部分を含んでもよい。

ここで、「放物面状」は、放物面の一部である三次元形状を有するものを指す。放物面は、対称中心軸を中心とする放物線の回転面である。放物面は、焦点にある光源からの発散光のビームを平行ビームに変えることができるという有益な性質を持つ。

「対称中心軸」は、それを中心に放物線が回転して放物面を生成する軸である。

「光源」は、電球、発光ダイオード、または光線の発生に適した他の要素である。

「照射中心軸」は、光源からの光線ビームの中心線を指す。したがって、例えば、半球状の光線分布を持つ光源については、照射中心軸は、球の中心と半球の頂点を通る。

ここで、「ほぼ直角な」は、およそ９０度での交差を指す。これに関して、「ほぼ直角な」は６０度と１２０度の間の角度を含んでもよい。特定の実施例では、「ほぼ直角な」は、７０度と１１０度の間、より詳しくは８０度と１００度の間の角度を含んでもよい。

一実施例において、各光源は対応のリフレクタセグメントの焦点に配置される。

「焦点」は、放物面の表面に当たってそこから反射される平行線が交差する放物面の内部の点である。

一実施例において、各光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。

リフレクタは、閉じたリフレクタを形成する２つ以上のリフレクタセグメントを含んでもよい。一実施例において、リフレクタは３つのリフレクタセグメントを含む。特定の実施例において、各リフレクタセグメントの対称軸は、閉じたリフレクタのリフレクタ中心軸からオフセットしている。

ここで、「閉じたリフレクタ」は、閉じた断面を有するリフレクタを形成するように相互に隣接して配置されたほぼ放物面状のセグメントを備えるリフレクタを指す。

ここで、「オフセット」は、ほぼ平行な軸の間に距離があることを指す。

「リフレクタ中心軸」は、閉じたリフレクタの重心に沿った軸であってよい。

リフレクタは、１つ以上のリフレクタアレイを形成する２つ以上のリフレクタセグメントを含んでもよい。一実施例において、各リフレクタアレイは線形アレイである。特定実施例においては、２つ以上のリフレクタアレイが、リフレクタマトリックスを形成するように配置される。

「アレイ」は、連続する１つ以上のリフレクタセグメントを指す。

「線形アレイ」は、リフレクタセグメントがほぼ直線に沿って並べられたアレイである。

「マトリックス」は、複数のアレイが配列されたものである。

本発明の別の態様において、照明方法は、１つ以上のリフレクタセグメントを有するリフレクタを設けることを含む。各リフレクタセグメントはほぼ放物面状であって、対称中心軸を有する。この方法は、光源の照射中心軸がリフレクタセグメントの一つに向けられかつリフレクタセグメントの対称中心軸に対してほぼ直角となる状態に、光源を配置することも含む。光源の配置は、必要であれば追加のリフレクタセグメントの各々について繰り返される。

別の態様では、照明システムのリフレクタは、２つ以上のリフレクタセグメントを含む。各リフレクタセグメントは、ほぼ放物面状であって対称中心軸を有する。リフレクタセグメントは、閉じたリフレクタを形成するように構成される。

図１〜４を参照すると、照明システム１０の一実施形態が例示されている。照明システム１０は、照射部分１００とリフレクタ２００とを含む。照射部分１００は、ベース１２０と光源１１０ａ〜ｃとを含む。ベース１２０は、光源１１０ａ〜ｃを取り付けるためのものであって、光源１１０ａ〜ｃへの電力の制御・供給を行う適当な電気接続のために設けられてもよい。電力は、例えばバッテリまたは電気コンセントから供給されてもよい。ベースは基板などの絶縁材料で形成され、電気接続が埋設されるか表面に配置されてもよい。

図１〜４に例示された照明システムの一実施形態は、３つの光源１１０ａ〜ｃを含み、ベース１２０は、３つの光源１１０ａ〜ｃを支持するようにほぼ三角形の形態を持つ構造である。他の形態では、適当な形態のベースとともに他の数の光源が使用されてもよい。さらに後述するように、対応する形態のリフレクタ２００が使用されてもよい。

上記のように、例示された照射システム１００の実施形態は、３つの光源１１０ａ〜ｃを備える。光源１１０ａ〜ｃは、ベース１２０上の制御用・電力用接点との電気接続を行う電気導線を含んでもよい。一実施例において、光源１１０ａ〜ｃは発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ＬＥＤは一般的に、ほぼ半球パターンで光線を分散させる。各ＬＥＤ光源１１０ａ〜ｃは、ＬＥＤ光源１１０ａ〜ｃからの光線ビームの中心線である照射中心軸１３０を有する（図４参照）。ＬＥＤなど半球状の光線分布を持つ光源では、照射中心軸１３０は一般的に半球の球中心と頂点とを通る。

リフレクタ２００は、１つ以上のリフレクタセグメント２１０ａ〜ｃを備える。図１〜４に例示された実施形態では、リフレクタ２００は、各々が光源１１０ａ〜ｃに対応する３つのリフレクタセグメント２１０ａ〜ｃを備える。リフレクタ２００は、光線の反射に適した表面を含み、アルミニウムなどの金属を含む様々な材料で製造されてもよい。各リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃは、ほぼ連続する表面を備えるリフレクタまたはリフレクタの一部分である。各リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃは、ほぼ放物面状であって、部分的放物面を含む。放物面形状は、放物線が回転して放物面を生成する際の中心となる対称中心軸を中心とする放物線の回転面である放物面の一部である三次元形状である。図４に例示されているように、各放物面リフレクタセグメント２１０ｂは、対称中心軸１４０ｂに対応する。

様々な実施形態では、各放物面リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃは、２７０度までの回転により形成される放物面の一部分を含んでもよい。ＬＥＤについては、約９０度と１８０度の間の回転により形成されるリフレクタセグメントが望ましい。３つの光源１１０ａ〜ｃと３つのリフレクタセグメント２１０ａ〜ｃとを備える図１から４に例示された実施形態では、各リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃは１２０度と１３５度の間の回転により形成されてもよい。

このように、各光源１１０ａ〜ｃは、リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃの一つに対応している。特定の実施例では、各光源１１０ａ〜ｃは、対応する放物面リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃのほぼ焦点に配置される。焦点は、放物面の表面に当たってそこから反射する平行線が交差する放物面の内部の点である。

各光源１１０ａ〜ｃの照射中心軸１３０は、対応するリフレクタセグメント２１０ａ〜ｃに向けられており、対応するリフレクタセグメント２１０ａ〜ｃの対称中心軸１４０ｂに対してほぼ直角である。したがって、各光源１１０ａ〜ｃは、照射中心軸１３０と対称中心軸１４０ｂとの間の角度がおよそ９０度となるように配置される。この角度は、６０度と１２０度の間、詳しくは７０度と１１０度の間、より詳しくは８０度と１００度の間の角度を含んでもよい。

図１〜４に例示されたようなある実施形態では、リフレクタ２００は、閉じたリフレクタを形成する２つ以上のリフレクタセグメント２１０ａ〜ｃを含んでもよい。図１〜４に例示された特定の実施形態では、リフレクタ２００は、３つのリフレクタセグメント２１０ａ〜ｃを含む。上記のように、各リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃは、２７０度までの回転により形成される放物面の一部分を含んでもよい。３つのリフレクタセグメント２１０ａ〜ｃで形成されるリフレクタ２００の場合には、各リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃはおよそ１３０度の回転により形成されてもよい。これに関して、各リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃの対称軸１４０ｂは、閉じたリフレクタ２００のリフレクタ中心軸１５０からオフセットしている。例示された実施形態では、リフレクタ中心軸１５０は、ベース１２０の中心を通るだけでなく、閉じたリフレクタ２００の重心を通る。一方、各リフレクタセグメント２１０ａ〜ｃの対称軸１４０ｂは、対応する光源１１０ａ〜ｃまたは焦点を通る。

他の実施の形態では、リフレクタは１つ以上のリフレクタアレイを形成する２つ以上のリフレクタセグメントを含んでもよい。２つのこのような実施例が、図５と６に例示されている。最初に図５を参照すると、照明システム３００は、ハウジング３１０内に配置された照明装置３２０を有するものとして例示されている。照明装置３２０は、アレイに配列された、連続する放物面リフレクタセグメント３２２を含む。図５に例示された実施例では、リフレクタアレイは、直線上に配置されたリフレクタセグメント３２２を備える線形アレイである。各リフレクタセグメント３２２は、ＬＥＤなどの対応する光源３２４を備える。

図６に例示された別の実施形態では、照明システム４００はリフレクタマトリックスを形成するように配列された２つ以上のリフレクタアレイを備えてもよい。このようにして、各アレイが４つのリフレクタセグメントで構成される２つのアレイから二次元マトリックスが形成される。

以上の本発明の実施例の説明は、例示と説明を目的として提示されたものである。ここでは、発明を網羅的に記載することや、開示されたもの自体に発明を限定することは意図されていない。上述の教示や本発明の実施で得られるものに鑑みて、修正および変形が可能である。実施の形態は、本発明の原理および実際の用途を説明して当該技術の熟練者が様々な実施形態および考えられる特定の用途に適した様々な修正に本発明を利用できるようにするために、選択および記載された。発明の範囲は、添付された特許請求の範囲およびその均等物により規定されるものとする。

本発明の一実施形態における照明システムの分解斜視図である。 組み立てた状態における図１の照明システムの斜視図を示す。 図１の照明システムの正面図を示す。 図１〜３の照明システムのＩＶ−ＩＶ断面図である。 照明システムの別の実施形態の平面図である。 照明システムのさらに別の実施形態の平面図である。

Claims (21)

1. １つ以上のリフレクタセグメントを有するリフレクタであって、前記リフレクタセグメントの各々がほぼ放物面状であるとともに対称中心軸を有する前記リフレクタと、
   １つ以上の光源を有する照射部分であって、前記光源の各々が前記リフレクタセグメントの一つに対応するとともに照射中心軸を有する前記照射部分と、
   を備え、
   前記照射中心軸が、前記対応するセグメントに向けられ、かつ、前記対応セグメントの前記対称中心軸に対してほぼ直角であることを特徴とする照明システム。
2. 各光源が前記対応するリフレクタセグメントの焦点に配置されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 各光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
4. 前記リフレクタは、閉じたリフレクタを形成する２つ以上のリフレクタセグメントを含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
5. 前記リフレクタが３つのリフレクタセグメントを含むことを特徴とする請求項４記載のシステム。
6. 各リフレクタセグメントの前記対称中心軸は、前記閉じたリフレクタのリフレクタ中心軸からオフセットしていることを特徴とする請求項４記載のシステム。
7. 前記リフレクタは、１つ以上のリフレクタアレイを形成する２つ以上のリフレクタセグメントを含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
8. 各リフレクタアレイが線形アレイであることを特徴とする請求項７記載のシステム。
9. ２つ以上のリフレクタアレイが、リフレクタマトリックスを形成するように配置されることを特徴とする請求項８記載のシステム。
10. ａ）１つ以上のリフレクタセグメントを有するリフレクタであって、前記リフレクタセグメントの各々がほぼ放物面状であるとともに対称中心軸を有する前記リフレクタを設けることと、
    ｂ）光源の照射中心軸が前記リフレクタセグメントの一つに向けられかつ前記リフレクタセグメントの前記対称中心軸に対してほぼ直角となる状態に、光源を配置することと、
    ｃ）追加のリフレクタセグメントの各々について、必要に応じて前記光源の配置を繰り返すことと、
    を含むことを特徴とする照明方法。
11. 前記光源の配置が、前記対応するリフレクタセグメントの焦点に各光源を配置することを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 各光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
13. 前記リフレクタは、閉じたリフレクタを形成する２つ以上のリフレクタセグメントを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
14. 前記リフレクタが３つのリフレクタセグメントを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 各リフレクタセグメントの前記対称中心軸は、前記閉じたリフレクタのリフレクタ中心軸からオフセットしていることを特徴とする請求項１３記載の方法。
16. 前記リフレクタは、１つ以上のリフレクタアレイを形成する２つ以上のリフレクタセグメントを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
17. 各リフレクタアレイが線形アレイであることを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. ２つ以上のリフレクタアレイが、リフレクタマトリックスを形成するように配置されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
19. ２つ以上のリフレクタセグメントを備え、
    前記リフレクタセグメントの各々は、ほぼ放物面状であるとともに対称中心軸を有し、
    前記リフレクタセグメントは、閉じたリフレクタを形成するように配置されることを特徴とする照明システムのリフレクタ。
20. 前記２つ以上のリフレクタセグメントは、３つのリフレクタセグメントを含むことを特徴とする請求項１９記載のリフレクタ。
21. 各リフレクタセグメントの前記対称中心軸は、前記閉じたリフレクタのリフレクタ中心軸からオフセットしていることを特徴とする請求項１９記載のリフレクタ。