JP2014049251A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内部の光源から発せられてカバーを伝播する光が、外部の光を受ける受光部に入射されることを抑制できる照明装置を提供する。
【解決手段】レンズ９を一体的に形成してなる透光性のカバー２が、光源３、照度センサ７などを収納した状態で、ケース体に取り付けられる。カバー２の中央の矩形部分２ａと一方の端部２ｂとの境界部分には、段差部２ｃが形成されている。段差部２ｃよりも更に端側に、照度センサ７が存在する。光源３（ＬＥＤモジュール３ｂ）からの光の一部は、カバー２を導光し、全反射を繰り返しながら端部側へ伝播していく。伝播した光は、段差部２ｃでは全反射の条件が崩れるので、全反射されず、カバー２の外面で屈折して外部へ出射される。カバー２を伝播した光は照度センサ７に入射しない。
【選択図】図３

Description

本発明は、外部からの光を検知して、その検知結果に応じて光源の発光状態を制御する照明装置に関する。

外部の明るさの状態に応じて、内部に備えた光源の点灯・消灯を制御する照明装置が開発されている（例えば特許文献１）。特許文献１の照明装置は、路面を照明する放電灯と、放電灯で照明された路面の明るさを検知するセンサとを透光性のグローブで一体的に覆った構成をなしており、道路等に沿って設けられている。この照明装置では、センサにて検知された明るさが所定の明るさ未満である場合には放電灯を点灯させ、所定の明るさ以上である場合には放電灯を消灯させることにより、周囲の環境に応じて路面に適切な明るさを提供している。

特開２００３−１８７９８７号公報

このような照明装置にあっては、自身の光源（放電灯）からの光をセンサにて受光してしまう場合には、周囲の明るさを正確に検知できないので、点灯・消灯の制御を適正に行えなくなる。そこで、特許文献１に記載の照明装置では、放電灯からの直射光及びグローブ内面からの反射光がセンサに入射することを遮断するための隔壁を設けている。

しかしながら、特許文献１に記載の照明装置の隔壁は、照明装置の構成部材外の空気中を伝播する光を遮断しているだけであるので、放電灯から構成部材内（特許文献１でのグローブ）を伝播した（導光した）光は、前記隔壁では遮断されずに、センサに入射されることになり、適正な点灯・消灯制御を行えないという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光源から構成部材内を伝播する（導光する）光が、外部からの光を受ける受光部に入射されることを抑制できる照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る照明装置は、光源と、外部からの光を受光する受光部と、前記光源及び前記受光部を覆う透光性のカバーとを備えており、前記受光部での受光量に応じて前記光源の発光状態を制御する照明装置において、前記カバーは、該カバーにおける前記光源と前記受光部との間に段差部を有することを特徴とする。

本発明の照明装置にあっては、光源と外部からの光を受ける受光部との間のカバーの一部に段差部を形成している。光源から発せられた光の一部は、カバーの外面及び内面で全反射を繰り返しながら、カバー内部を伝播する（導光する）。カバーの段差部に到達した光は、段差部の形成によって全反射の条件が崩れているので、屈折してカバーの外部に出射される。この結果、カバー内部を伝播した光は、受光部に到達しない。よって、光源からの光が受光部に入射されない。

本発明に係る照明装置は、前記受光部は光を受ける受光面を有しており、該受光面は前記光源が位置する方向とは反対側を向くように設けられていることを特徴とする。

本発明の照明装置にあっては、受光部の受光面は光源と反対側（光源とは非対向側）に設けられている。よって、光源からカバー内部を伝播した光が受光部に入射される確率が低くなる。

本発明に係る照明装置は、前記光源に対して配光を行うレンズが前記カバーに一体的に形成されていることを特徴とする。

本発明の照明装置にあっては、光源に対して配光を行うレンズをカバーに一体的に形成しており、部品点数の削減及びコンパクト化を図れる。

本発明に係る照明装置は、前記段差部は凹凸をなしていることを特徴とする。

本発明の照明装置にあっては、段差部が凹凸をなしている。よって、段差部にて全反射の条件がより崩れ易くなり、光源からカバー内部を伝播した光の受光部への入射を、より確実に抑制できる。

本発明に係る照明装置は、前記段差部の外面には粗面処理が施されていることを特徴とする。

本発明の照明装置にあっては、段差部の外面に粗面処理が施されている。よって、段差部が形成された位置でのカバーの外面にて全反射の条件がより崩れ易くなり、カバー内部を伝播した光を、カバーの外面からより確実に外部へ出射できる。

本発明によれば、光源から発せられて透光性のカバー内部を伝播する（導光する）光が、受光部に入射されることを抑制することができる。

本発明の照明装置の全体斜視図である。 本発明の照明装置の分解斜視図である。 照度センサを収納した部分を示す断面図である。 照明装置の他の例を示す平面図である。 カバーの形状を示す模式図である。 照明装置の配光を示す模式図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の照明装置の全体斜視図、図２は本発明の照明装置の分解斜視図である。

照明装置１は、カバー２と、光源３と、ヒートシンク４と、パッキン５と、ケース体６と、照度センサ７と、取付け体８とを備えている。なお、図２では取付け体８の図示を省略している。

カバー２は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透光性樹脂製の板状部材である。このカバー２は、ケース体６との間の空間に収納する光源３、照度センサ７などの表面に、外気からの塵埃または雨水が付着しないように保護している。

カバー２は、長手方向の中央に矩形部分２ａを有し、該矩形部分２ａに連なるカバー２の長手方向の両端部２ｂは平面視で半円状をなしている。矩形部分２ａには、長手方向２列にわたって、各列に４個ずつのレンズ９が略等間隔で一体的に形成されている。レンズ９は、所望の配光が得られるように、その大きさ、曲率などが設定されている。レンズ９をカバー２に一体的に形成することにより、部品点数の削減を図っている。

また、一方の端部２ｂと矩形部分２ａとの境界部分には、段差部２ｃが形成されている。この段差部２ｃよりも更にカバー２の長手方向の端側、つまり一方の端部２ｂに対向する位置に後述する照度センサ７が設けられている。段差部２ｃは平面視においてカバー２の長手方向に直交する方向の一方の端部から他方の端部まで連続的に形成されている。また、段差部２ｃにより、照度センサ７に対向する端部２ｂが光源３に対向する矩形部分２ａよりも光源３からの光の出射方向側に位置するようになる。

照明装置１の光源３は、並設される２枚の長尺なＬＥＤ基板３ａ，３ａを有している。各ＬＥＤ基板３ａ上には、４個のＬＥＤモジュール３ｂが、長手方向に列をなして略等間隔に実装されている。各ＬＥＤモジュール３ｂの実装位置は、カバー２における各レンズ９の形成位置に対応している。ＬＥＤモジュール３ｂは、例えば、青色系の光を発するＬＥＤチップを、黄色系の蛍光体を含有した樹脂にてモールドした構成をなし、ＬＥＤチップからの青色光と、この青色光による励起によって蛍光体から生じた黄色光とが混合して、白色光が生じる。

ヒートシンク４は、平面視でカバー２と略同一の形状を有する板状をなしており、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。ヒートシンク４は、両ＬＥＤ基板３ａに接触しており、ＬＥＤモジュール３ｂの発光に伴う熱などをケース体６側に放熱する機能を有する。

各ＬＥＤ基板３ａは、ビス１１によって、ヒートシンク４に固定され、一体化された両ＬＥＤ基板３ａ及びヒートシンク４は、ビス１２によりケース体６に固定される。

受光部としての照度センサ７は、フォトセンサであって、照明装置１の外部からの光を受光して検知するセンサ本体７ａを基板７ｂ上に設けて構成されている。センサ本体７ａの受光面７ｃは、光源３が位置する方向とは反対側、言い換えると光源３の非対向側を向くように設けられている。照度センサ７は、ビス１３によりケース体６に固定される。

平面視でカバー２と略同一の形状を有するケース体６の周縁部全域にはフランジ６ａが形成されており、このフランジ６ａとカバー２の周縁部との間に、可撓性を有する可撓性材としてのパッキン５が介装されている。パッキン５の装入によりカバー２とケース体６との間を密閉することができ、これにより照明装置１の防水性を高めている。パッキン５は、例えば発泡シリコーン製である。

光源３、ヒートシンク４、照度センサ７及びパッキン５を、カバー２とケース体６との空間内に収納した状態で、２個のビス１４，１４にてカバー２がケース体６に固定されて、カバー２がケース体６に取り付けられる。カバー２をケース体６へ取り付けるビス１４により、カバー２を押圧して変形させることで、光源３に対するレンズ９の位置決めがなされる。また、この際、照度センサ７は、カバー２の一方の端部２ｂに覆われた状態で収納される。

さらに、ケース体６に取付け体８が設けられて、照明装置１が構成される。この取付け体８により、照明装置１は電柱に取り付けられる。

以上のような構成の照明装置１では、光源３に通電されてＬＥＤ基板３ａ上に実装されたＬＥＤモジュール３ｂが駆動されると、ＬＥＤモジュール３ｂから発せられた白色光は、カバー２に一体形成されたレンズ９を介して所望の配光にて外部に出射され、照明装置１の周囲がこの出射光で照らされる。

照明装置１は、路端の電柱に取り付けられて、防犯灯として機能する。照度センサ７にて照明装置１の外部から光を受けて照明装置１の周囲の明るさを検知する。そして、検知した明るさが所定の明るさ未満である場合には、光源３（ＬＥＤモジュール３ｂ）を点灯させて、光源３からの光をレンズ９を介して外部に出射して周囲を照らす。一方、検知した明るさが所定の明るさ以上である場合には、光源３（ＬＥＤモジュール３ｂ）を消灯させて、周囲を照らさない。すなわち、照明装置１は、昼間には消灯して周囲を照らさず、夜間には点灯して周囲を照らす。

このように照度センサ７にて検知した外部光の強度（外部の明るさ）に応じて、光源３を点灯、消灯あるいは調光することで発光状態を制御する構成にあっては、その制御の精度を高めるために、光源３からの光が照度センサ７に入射しないようにすることが望まれる。

光源３（ＬＥＤモジュール３ｂ）から発せられた光の一部は、カバー２を導光する（伝播する）。よって、このカバー２を伝播する光が照度センサ７に入射しないようにする必要がある。本発明の照明装置１では、カバー２の形状を工夫することにより、カバー２を伝播する光が照度センサ７に入射しないようにしている。以下、この特徴について詳述する。

図３は、照度センサ７を収納した部分を示す断面図である。カバー２の一方の端部２ｂと矩形部分２ａとの境界部分には、段差部２ｃが形成されている。この段差部２ｃによって、カバー２を伝播する光が照度センサ７へ入射することを抑制している。

図３に示した矢印は、カバー２を伝播する光の経路を示している。ＬＥＤモジュール３ｂ（光源３）からの光の一部は、カバー２を導光する（伝播する）が、この光は、カバー２中央の矩形部分２ａにおいては、その外面及び内面で全反射を繰り返しながらカバー２から外部へ出射されることなくカバー２の端部２ｂ側へ伝播していく（図３のＡ）。

ところが、その伝播した光は、段差部２ｃに到達すると、そのカバー２の形状変化によって全反射の条件が崩れるので、全反射されず、カバー２の外面で屈折して、照度センサ７より手前でカバー２（照明装置１）の外部へ出射される（図３のＢ）。よって、カバー２を伝播した光が照度センサ７に入射されることはない。

段差部２ｃの形状に関して、凹凸をなしていること、または、外面に粗面処理を施しておくことが好ましい。段差部２ｃが凹凸をなしている場合には、この段差部２ｃでの全反射の条件がより崩れ易くなって、外部に光を取り出し易くなり、光源３からの光の照度センサ７への入射を、より確実に抑制できる。また、段差部２ｃの外面に粗面処理を施しておく場合にも、段差部２ｃが形成された位置でのカバー２の外面にて全反射の条件が崩れ易くなり、光源３からの光の照度センサ７への入射を、より確実に抑制できる。なお、段差部２ｃが形成された位置でのカバー２の内面は、反射を高めるために鏡面加工等の光を反射する反射加工を施しておくことが好ましい。段差部２ｃの内面、つまり光源３や照度センサ７が配置される側の面に上記反射加工を施すことで段差部２ｃで全反射条件が崩れカバー２から出射される光のうち照度センサ７側に出射される光を低減することができる。

また、段差部２ｃでの光路変更の影響を照度センサ７が受けないように、段差部２ｃを照度センサ７の近傍には形成しないことが好ましい。つまり、段差部２ｃより遠く離して照度センサ７を設けることが好ましい。

また、カバー２の面形状が変化するような部分（図３の部分Ｃのように形状が平面状から曲面状に変化する部分）では、導光した光が漏れやすいので、このような部分から照度センサ７を遠く離して設けることが好ましい。

照度センサ７の受光面７ｃは光源３と反対側に設けられているので、光源３からの光が照度センサ７に入射される確率がより低くなる。

本発明の照明装置１では、カバー２に段差部２ｃを形成して、カバー２の形状だけを変更することにより、カバー２を伝播する光が照度センサ７に入射されることを防止することができる。よって、単にカバー２の形状だけを変更するだけで良いので、特別な部材を設けることなく、つまり部品点数を多くすることなく、簡易に照度センサ７への入射を抑制することができる。

なお、段差部２ｃの形状は、上記した例に限らず、全反射の条件を崩して外部への光の屈折を行わせるような形状であれば、任意の形状であって良い。

図４は、このような段差部を設けた照明装置の他の例を示す平面図である。平面視で円状をなす照明装置であって、その中心近傍に照度センサ７が設けられ、その周縁部に複数のＬＥＤモジュール３ｂが設けられており、これらを覆うようにカバー２が設けられている。このような構成では、照度センサ７とＬＥＤモジュール３ｂとの間でのカバー２の領域（図４でハッチングを付した領域）に段差部２ｃを形成することにより、ＬＥＤモジュール３ｂからカバー２を伝播した（導光した）光が照度センサ７に入ることを抑制できる。

また、図３に示した実施形態では、照度センサ７に対向する端部２ｂが光源３に対向する矩形部分２ａよりも光源３からの光の出射方向側に位置するように段差部２ｃが設けられているが、矩形部分２ａが端部２ｂよりも光源３からの光の出射方向側になるように段差部２ｃを設けてもよい。

ところで前述したように、光源３などを内部に収納した状態で、取り付け部材としてのビス１４にてカバー２をケース体６に取り付け固定する。この際、カバー２とケース体６との間に隙間があるので、ビス１４での締めつけにより、可撓性を有するカバー２は、２個の複数のビス１４を連ねる線に垂直な線を対称軸として、線対称に撓む。

特に、カバー２とケース体６のフランジ６ａとの間にパッキン５が介在する場合、上記隙間がさらに大きくなるので、よりビス１４の締めつけ時の押圧によるカバー２の変形量が大きくなる。つまり、パッキン５をカバー２とケース体６の間に介在させる場合は、ビス１４の締めつけによりカバー２でパッキン５を押圧して変形させることでカバー２とケース体６の間を密閉するようにしているので、必然的にカバー２が押圧されて変形し、撓みが生じることになる。よって、この撓みによってレンズ９と光源３（ＬＥＤモジュール３ｂ）との位置関係が変化して所望の配光を得られない可能性がある。

そこで、本発明の照明装置では、ビス１４にて取り付ける前のカバー２と、ビス１４にて取り付けた後のカバー２とで、その形状を異ならせている。図５はカバー２の形状を示す模式図であり、図５Ａ、図５Ｂは、それぞれ取り付け前、取り付け後のカバー２の形状を示している。

具体的には、作製された照明装置１でのカバー２を水平にしようとする場合に、ビス１４で固定する前ではカバー２の形状を、長手方向の中央部が長手方向の両端部より光源３の光出射方向側に高い「ハ字状」に形成しておく（図５Ａ）。そうしておくと、ビス１４で固定した際には、ビス１４での締めつけによってカバー２が変形して略水平になる（図５Ｂ）。この際、事前にどの程度の「ハ字状」にしておくかは、カバー２の材質、ビス１４での締めつけ量などに基づいて、適宜設定すれば良い。

なお、上述した例では、２個のビス１４をカバー２の長手方向に離隔させる構成であるため、取り付け前のカバー２の形状を、カバー２の長手方向の中央部で幅方向にわたって光源３の光出射方向側に凸となる「ハ字状」としたが、２個のビス１４をカバー２の幅方向に離隔させる構成である場合には、取り付け前のカバー２の形状を、カバー２の幅方向の中央部で長手方向にわたって山となる「ハ字状」とすれば、ビス１４にてカバー２を取り付けた際に、カバー２は略水平となる。以上のように、ビス１４を取り付ける際のカバー２への押圧によってカバー２を変形させることで、光源３に対するレンズ９の位置決めが適切になされ、所望の配光を得ることができる。

また、上述した例では、取り付け前のカバー２の形状が「ハ字状」であって、取り付け後のカバー２の形状が「水平」であるとしたが、これとは異なり、取り付け前のカバー２の形状を「Ｖ字状」、取り付け後のカバー２の形状を「水平」とすること、取り付け前のカバー２の形状を「ハ字状」、取り付け後のカバー２の形状を「Ｖ字状」とすることなど、所望する配光に応じて、取り付け前及び取り付け後のカバー２の任意の形状の組み合わせを選択することが可能である。

このように、取り付けに伴うカバー２の撓みを考慮して、取り付ける前のカバー２の形状を設定しておくことにより、取り付けられた後のカバー２の形状を所望の形状にすることができ、カバー２に一体形成されているレンズ９による所望の配光特性を実現することができる。

本発明の照明装置１では、ケース体６の周縁部のフランジ６ａとカバー２の周縁部との間に、可撓性を有するパッキン５が介装されている。このパッキン５を利用して、カバー２の撓みの程度を変化させて配光を容易に制御することができる。以下、この制御例に関して説明する。

図６は照明装置１の配光を示す模式図であり、図６Ａ、図６Ｂは、それぞれパッキン５が存在しない場合の配光、パッキン５が存在する場合の配光を示している。図６Ａ，Ｂにおいて、図１、図２と同一部分には同一番号を付して説明を省略する。

パッキン５が存在しない場合、図６Ａに示すように、ケース体６に取り付けられたカバー２は水平をなしており、レンズ９からの配光角は２αである。これに対して、パッキン５が存在する場合には、図６Ｂに示すように、パッキン５が存在しない場合（図６Ａ）に比べて、ケース体６に取り付けられたカバー２の撓み量が大きくなり、この結果、レンズ９からの配光角は２βとなり、配光は狭くなる（２β＜２α）。

カバー２の下に設けたパッキン５によってカバー２が撓むため、使用するパッキン５の大きさ、硬度に応じてカバー２の撓み量を調節できるので、そのパッキン５の大きさ、硬度に応じて配光制御を行える。

従来においては、所望の配光を得るために、複数のＬＥＤモジュールそれぞれが異なる配光を有しており、それらのＬＥＤモジュールの出力を制御して所望の配光を得ている。例えば、６０度の配光角をなすＬＥＤモジュールと１２０度の配光角をなすＬＥＤモジュールとが存在して１００度の配光角を得るためには、前者と後者との出力比を１：２としている。よって、複数のＬＥＤモジュールの出力を異ならせて、所望の配光を実現しているため、複数のＬＥＤモジュールに寿命のばらつきが生じる。

これに対して、本発明では、カバー２の撓み量、向き（「ハ字状」か「Ｖ字状」か）を変化させることにより、１つのレンズ９にて複数の配光を実現することができる。よって、すべてのＬＥＤモジュール３ｂが同じ出力で使用されるので、寿命のばらつきは生じない。

なお、上述した実施の形態では、昼間に消灯して夜間に点灯する防犯灯として照明装置を使用する例について説明したが、本発明の照明装置はこのような例に限定されず、他の用途の照明装置、例えば、周囲の明るさが一定になるように光源の点灯状態の制御を行う照明装置にも適用可能である。

また、光源としてＬＥＤを用いるようにしたが、これに限定されず、ＥＬ（Electro Luminescence）などを用いても良い。

また、ビスによってカバーをケース体に取り付けるようにしたが、ビス以外の取り付け部材、例えば樹脂製リベットを用いてカバーをケース体に取り付けるようにしても良い。

さらに、本発明は、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能であることは言うまでもない。

１ 照明装置
２ カバー
２ｃ 段差部
３ 光源
３ｂ ＬＥＤモジュール
５ パッキン
６ ケース体
７ 照度センサ（受光部）
７ｃ 受光面
９ レンズ
１４ ビス

Claims (5)

1. 光源と、外部からの光を受光する受光部と、前記光源及び前記受光部を覆う透光性のカバーとを備えており、前記受光部での受光量に応じて前記光源の発光状態を制御する照明装置において、
   前記カバーは、該カバーにおける前記光源と前記受光部との間に段差部を有することを特徴とする照明装置。
2. 前記受光部は光を受ける受光面を有しており、該受光面は前記光源が位置する方向とは反対側を向くように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光源に対して配光を行うレンズが前記カバーに一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記段差部は凹凸をなしていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の照明装置。
5. 前記段差部の外面には粗面処理が施されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の照明装置。

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