JP4594158B2 - Light source reflector, light source device, and illumination device - Google Patents
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Description
この発明は、光源用反射体に係り、特にほぼ平行な光束を形成するための反射体に関する。
また、この発明は、このような光源用反射体を用いた光源装置、並びにその光源装置を用いた照明装置にも関している。
The present invention relates to a light source reflector, and more particularly to a reflector for forming a substantially parallel light beam.
The present invention also relates to a light source device using such a light source reflector and an illumination device using the light source device.
所定の面積を有する出射面から均一な照明光を出射する照明装置として、例えば図10に示されるものがある。出射面を形成する光拡散透過板1の背部にこの光拡散透過板1に対して所定の角度で傾斜させて平面反射板2を配置し、光拡散透過板1の側方から光源装置3により平面反射板2と光拡散透過板1との間に光束を送り込む。図11に示されるように、光拡散透過板1に入射した光束の一部は光拡散透過板1を透過すると共にここで拡散されて照射領域へと照射され、光拡散透過板1に入射した光束の残りの部分は光拡散透過板1で反射して平面反射板2と光拡散透過板1との間で反射を繰り返し、平面反射板2と光拡散透過板1との間を進行する。また、場合によっては、平面反射板2に替えて、もう一枚の光拡散透過板が用いられ、双方の光拡散透過板の間に送り込まれた光束は、これら光拡散透過板の間で一部反射拡散と一部透過拡散を繰り返し、進行する。
As an illumination device that emits uniform illumination light from an emission surface having a predetermined area, for example, there is one shown in FIG. A flat reflecting
ここで、図11の破線で示される光線L1のように、光拡散透過板1に対して大きな角度を持って平面反射板2と光拡散透過板1との間に送り込まれた光束ほど進行距離に対する光拡散透過板1での反射の回数が増加する。図11の実線で示される光線L2のように、光拡散透過板1及び平面反射板2に対してできるだけ小さな角度をなして入射する、小さなビーム角の光束ほど進行距離に対する光拡散透過板1での反射の回数は少なくなる。光束が光拡散透過板1に入射する毎にその一部が光拡散透過板1を透過して出射され、光エネルギーが減少するので、長い距離にわたって光束を進行させて出射面全体から均一な照明光を出射するためには、図10の光源装置3から平面反射板2と光拡散透過板1との間に上述のようなできるだけ小さなビーム角の光束を送り込むことが望ましい。
これに加えて、光拡散透過板1と平面反射板2との間隔、あるいは平面反射板2に替えて用いられるもう一枚の光拡散透過板との間隔を小さくすることを求められることが少なくない。
Here, as the light beam L1 indicated by the broken line in FIG. 11, the traveling distance increases as the luminous flux is sent between the flat reflecting
In addition to this, it is rarely required to reduce the distance between the light diffusing and transmitting plate 1 and the flat reflecting
照明装置の光源装置として各種のものが使用されているが、例えば、特許文献1には、光源ランプの背部に楕円反射鏡を配置し、光源ランプから後方へ発した光を楕円反射鏡で反射させて前方へと送出する光源装置が開示されている。 Various devices are used as the light source device of the illumination device. For example, in Patent Document 1, an elliptical reflecting mirror is disposed on the back of the light source lamp, and light emitted backward from the light source lamp is reflected by the elliptical reflecting mirror. Thus, a light source device that sends the light forward is disclosed.
しかしながら、特許文献1に開示されているような楕円反射鏡で反射させるだけでは、光源の大きさによりビーム角を小さくさせることと、できるだけ多くの光束を光拡散透過板1と平面反射板2との間、あるいは平面反射板2に替えて用いられるもう一枚の光拡散透過板との間の許容される受光部に入れることに限界があり、光源の断面が大きな面積を持つことから、小さなビーム角を持ち且つ上記2枚の板の間の許容される受光部の方向に向かう全ての光がその受光部に入射する光束を形成することが難しく、図10に示したような照明装置の光源装置として使用すると、光エネルギーの損失が大きくなるという問題を生じてしまう。
However, by simply reflecting the light with an elliptical reflecting mirror as disclosed in Patent Document 1, the beam angle can be reduced depending on the size of the light source, and as much light flux as possible can be obtained. Or the other light diffusing and transmitting plate used in place of the
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、光源ランプから発した光を小さなビーム角で且つ照明装置の許容される受光部の方向に進む全ての光を入射する光束に変換することができる光源用反射体を提供することを目的とする。
また、この発明は、このような光源用反射体を用いて小さなビーム角で且つ照明装置の許容される受光部の方向に進む全ての光を入射する光束を発することができる光源装置を提供することも目的としている。
さらに、この発明は、上記のような光源装置を用いた照明装置を提供することもまた目的としている。
The present invention has been made to solve such problems, and the light emitted from the light source lamp is converted into a light beam that is incident on all light traveling at a small beam angle and in the direction of the light-receiving portion allowed in the illumination device. An object of the present invention is to provide a light source reflector that can be converted.
In addition, the present invention provides a light source device that can emit a light beam that enters all light traveling in the direction of a light-receiving unit allowed in the illumination device with a small beam angle by using such a light source reflector. That is also the purpose.
Furthermore, another object of the present invention is to provide an illumination device using the light source device as described above.
この発明に係る照明装置は、出射面を形成する光拡散透過板とこの光拡散透過板に対して所定の角度で傾斜する第1の平面反射板とを有する照明器具を備え、前記照明器具の外側にY軸方向に伸長する光源ランプを備え、Y軸方向に伸長し且つX軸方向に向って開く2つの光源用反射体を互いに背中合わせに連結し、前記2つの光源用反射体の連結部分に開口部を形成し、前記開口部内において前記連結部分に対応する位置に前記光源ランプを配置することにより、前記光源ランプから出射される光束を+X方向に向かう光束と−X方向に向かう光束に2分し、これら2分した光束の向きを第2の平面反射板によりそれぞれ90度変更することにより当該2分した光束を前記照明器具の前記光拡散透過板と前記第1の平面反射板との間にそれぞれ投入し、これにより前記出射面から光を出射させることを特徴とする。 An illuminating device according to the present invention includes a luminaire having a light diffusing and transmitting plate that forms an exit surface and a first planar reflecting plate that is inclined at a predetermined angle with respect to the light diffusing and transmitting plate. A light source lamp extending in the Y-axis direction is provided outside, two light source reflectors extending in the Y-axis direction and opening in the X-axis direction are connected back to back, and a connecting portion of the two light source reflectors The light source lamp is arranged at a position corresponding to the connecting portion in the opening, so that the light beam emitted from the light source lamp is converted into a light beam traveling in the + X direction and a light beam traveling in the −X direction. Dividing the light beam into two and changing the direction of the light beam divided into two by 90 degrees with the second flat reflector, respectively, the light beam divided into two and the first flat reflector and During it It is charged, thereby characterized in that light is emitted from the emitting surface.
この照明装置において、前記各光源用反射体は、Y軸方向に伸長すると共にXZ面による断面形状がX軸方向に向かって開放された曲線となる反射面を有する第1の反射部を備えている。
また、この照明装置において、前記各光源用反射体は、前記第1の反射部のX軸方向端部に連結され且つY軸方向に伸長すると共にXZ面による断面形状がX軸方向に向かってテーパー状に開く直線となる反射面を有する第2の反射部を備えている。
In this illuminating device, each of the light source reflectors includes a first reflecting portion that has a reflecting surface that extends in the Y-axis direction and has a curved surface in which a cross-sectional shape of the XZ plane is open in the X-axis direction. Yes .
Further, in this illumination device, each of the light source reflectors is connected to an end portion in the X-axis direction of the first reflecting portion and extends in the Y-axis direction, and a cross-sectional shape by the XZ plane faces in the X-axis direction. A second reflecting portion having a reflecting surface that is a straight line opening in a tapered shape is provided .
また、この照明装置において、前記第1の反射部の前記曲線は、楕円、真円及び放物線のうちのいずれかであることが好ましい。
In the illumination device, it is preferable that the curve of the first reflecting portion is any one of an ellipse, a perfect circle, and a parabola.
この発明によれば、小さなビーム角を持ち且つ許容される受光部に向かって進むほぼ全ての光がその受光部に入射する光束を形成することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to form a light beam that has a small beam angle and that almost all of the light traveling toward the permissible light receiving part is incident on the light receiving part.
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。
実施の形態1
図1に実施の形態1に係る光源用反射体の構造を示す。この光源用反射体10は、第1の反射部11と、第1の反射部11の前端に連結された第2の反射部12とから形成されている。第1の反射部11は、X軸方向に向かって開放された回転楕円体からなる反射面11aを有しており、第2の反射部12は、X軸方向に向かって拡径された円錐状の反射面12aを有している。
また、第1の反射部11の−X軸方向の端部には、図示しない光源ランプを挿入するための開口部13が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 shows the structure of a light source reflector according to the first embodiment. The
An
第1の反射部11及び第2の反射部12は、それぞれ例えば樹脂から形成され、その内面に可視光に対して反射特性を有する金属薄膜を真空蒸着等の方法で積層形成することにより製造される。
The first reflecting
図2に示されるように、第1の反射部11の開口部13に光源ランプ14を挿入することで光源装置15が形成される。光源ランプ14としては、放電灯の一種であるメタルハライドランプやナトリウムランプ等を用いることができる。
As shown in FIG. 2, a
光源ランプ14の発光部から発して第1の反射部11の反射面11aに入射する光線L3は、この反射面11aで反射して前方(X軸方向)へ進行する。同様に、光源ランプ14の発光部から発して第2の反射部12の反射面12aに入射する光線L4も、この反射面12aで反射して前方へ進行する。
仮に、第2の反射部12が存在せず、図2に2点鎖線で示すように、第1の反射部11の回転楕円体からなる反射面11aがX軸方向に延びていたとすると、上記の光線L4は、このX軸方向に延びた第1の反射部11の反射面11aで反射するので、破線で示されるように、X軸に対して大きな角度をなす反射光線L4’となり、このような光線を多く含む光束としてそのビーム角は大きくなってしまう。
これを避けるには、第1の反射部11を形成する回転楕円体をより浅くして(X軸方向の長さを短くして)前方へ進む光の一部をあえて失うか、あるいは回転楕円体をより大きくして光線L4が図2における第2の反射部12の反射面12aに入射する点を越えた点でこの光線L4を捕捉することにより、X軸に対して同様の角度を持つ反射光線を得ることができる。しかし、このようにして形成される光束は、より大きな受光部を必要とすることになり、許容される受光部の方向に向かって進む全ての光束をかかる受光部に入射させることが困難になるおそれがある。
A light beam L3 emitted from the light emitting portion of the
If the second reflecting
In order to avoid this, the spheroid forming the first reflecting
この発明は、上述のように、光源用反射体10が回転楕円体の反射面11aを有する第1の反射部11と円錐状の反射面12aを有する第2の反射部12とを備えているので、光源ランプ14の発光部から発した光を小さなビーム角で且つ制限された受光部にその全ての光が入射する光束に変換して進行させることができる。
第2の反射部12は、第1の反射部11のみで用いられる場合の開口部端に施される面取り部のように光源より発せられる全光束のわずかな割合しか捕捉することができないものでは意味がなく、少なくとも全光束の2%以上を捕捉して、より小さなビーム角の形成に役立つものであることが望ましい。好ましくは、第2の反射部12のX軸方向における長さが、第1の反射部11のX軸方向における長さの10%以上を有している。
In the present invention, as described above, the
The second reflecting
図10に示した照明装置と同じ構造の照明装置に図2の光源装置15を取り付けた様子を図3に示す。光源装置15のX軸方向前方に光拡散透過板16と平面反射板17とを有する照明器具18が配置されている。光拡散透過板16は、XY面上に延びると共にこの照明装置の出射面を形成し、平面反射板17は、光拡散透過板16とほぼ平行に配置されているが、X軸方向に向かうほど光拡散透過板16との間隔が狭まるように光拡散透過板16に対して所定の角度で傾斜している。
FIG. 3 shows a state in which the
光源装置15から平面反射板17と光拡散透過板16との間に小さなビーム角の光束が送り込まれると、光束は、直接に、あるいは一旦平面反射板17で反射した後に、光拡散透過板16に入射し、その一部は光拡散透過板16を透過すると共にここで拡散されて照射領域へと照射され、残部は光拡散透過板16で反射して平面反射板17と光拡散透過板16との間で反射を繰り返し、平面反射板17と光拡散透過板16との間を進行する。
When a light beam having a small beam angle is sent from the
ここで、上述したように、光源装置15から小さなビーム角の光束が発せられるので、光束の進行距離に対する光拡散透過板16での反射回数は少なく、光エネルギーの減少が低減される。このため、光拡散透過板16及び平面反射板17のX軸方向端部にまで十分に光束が進行し、出射面全体から均一な照明光を出射することが可能となる。
なお、平面反射板17は、光拡散透過板16に対して平行に配置することも可能である。
Here, as described above, since a light beam with a small beam angle is emitted from the
The
実施の形態2
図4に実施の形態2に係る光源用反射体の構造を示す。この光源用反射体20は、図1に示した実施の形態1の光源用反射体10において、回転楕円体からなる反射面11aを有する第1の反射部11の代わりに真円の回転体である球面からなる反射面21aを有する第1の反射部21を用いたものである。このような第1の反射部21の前端に実施の形態1の第2の反射部12と同様に円錐状の反射面22aを有する第2の反射部22が連結されている。また、第1の反射部21の−X軸方向の端部には、図示しない光源ランプを挿入するための開口部23が形成されている。
FIG. 4 shows the structure of the light source reflector according to the second embodiment. This
この光源用反射体20の第1の反射部21の開口部23に光源ランプを挿入すれば、図2に示した光源装置15と同様に、光源ランプの発光部から発した光を小さなビーム角の光束に変換して進行させることができる。
光源用反射体20を用いた光源装置を図3に示した照明装置の光源装置15の代わりに取り付ければ、出射面全体から均一な照明光を出射することができる。
なお、第2の反射部22は少なくとも全光束の2%以上を捕捉して、より小さなビーム角の形成に役立つものであることが望ましい。好ましくは、第2の反射部22のX軸方向における長さが、第1の反射部21のX軸方向における長さの10%以上を有している。
If a light source lamp is inserted into the
If a light source device using the
In addition, it is desirable that the second reflecting
実施の形態3
図5に実施の形態3に係る光源用反射体の構造を示す。この光源用反射体25は、図1に示した実施の形態1の光源用反射体10において、回転楕円体からなる反射面11aを有する第1の反射部11の代わりに放物線をその軸の回りに回転させた回転体からなる反射面26aを有する第1の反射部26を用いたものである。このような第1の反射部26の前端に円錐状の反射面27aを有する第2の反射部27が連結されている。また、第1の反射部26の−X軸方向の端部には、図示しない光源ランプを挿入するための開口部28が形成されている。
FIG. 5 shows the structure of the light source reflector according to the third embodiment. This
この光源用反射体25の第1の反射部26の開口部28に光源ランプを挿入すれば、より狭いあるいは小さい受光部にその全ての光が入射し得る光束を形成することができる。
光源用反射体25を用いた光源装置を図3に示した照明装置の光源装置15の代わりに取り付ければ、出射面全体から均一な照明光を出射することができる。
なお、第2の反射部27は少なくとも全光束の2%以上を捕捉して、より小さなビーム角の形成に役立つものであることが望ましい。好ましくは、第2の反射部27のX軸方向における長さが、第1の反射部26のX軸方向における長さの10%以上を有している。
If a light source lamp is inserted into the opening
If a light source device using the
The second reflecting
実施の形態4
図6に実施の形態4に係る光源用反射体の構造を示す。この光源用反射体30は、Y軸方向に伸長する第1の反射部31と、第1の反射部31の一対のX軸方向端部にそれぞれ連結され且つY軸方向に伸長する一対の第2の反射部32とから形成されている。第1の反射部31は、XZ面による断面形状がX軸方向に向かって開放された楕円を形成する反射面31aを有しており、一対の第2の反射部32は、XZ面による断面形状がX軸方向に向かって互いにテーパー状に開く直線となる反射面32aを有している。
Embodiment 4
FIG. 6 shows the structure of the light source reflector according to the fourth embodiment. The
この光源用反射体30の内側にY軸方向に伸長する光源ランプ33が配置されて光源装置が形成される。
光源ランプ33から発した光束は、直接に、あるいは第1の反射部31の反射面31a及び第2の反射部32の反射面32aで反射して、小さなビーム角の光束となって進行する。
光源用反射体30を用いた光源装置を図3に示した照明装置の光源装置15の代わりに取り付ければ、出射面全体から均一な照明光を出射することが可能となる。
第2の反射部32は少なくとも全光束の2%以上を捕捉して、より小さなビーム角の形成に役立つものであることが望ましい。好ましくは、第2の反射部32のX軸方向における長さが、第1の反射部31のX軸方向における長さの10%以上を有している。
A
The light beam emitted from the
If a light source device using the
The second reflecting
なお、第1の反射部31の反射面31aは、XZ面による断面形状がX軸方向に向かって開放された楕円を形成していたが、これに限るものではなく、例えばXZ面による断面形状がX軸方向に向かって開放された円弧(真円)や放物線を形成する反射面を有するものでも、同様の効果が得られる。
In addition, although the reflecting
実施の形態5
図7に実施の形態5に係る光源用反射体の構造を示す。この光源用反射体40は、図6に示した実施の形態4のようにY軸方向に伸長し且つX軸方向に向かって開く二つの光源用反射体を互いに背中合わせに連結して+X軸方向と−X軸方向の双方に向かって開放するように構成したものである。すなわち、Y軸方向に伸長する一対の第1の反射部51及び61がそれぞれ+X軸方向及び−X軸方向を向くように連結され、さらにY軸方向に伸長する一対の第2の反射部52が第1の反射部51の+X軸方向端部に連結されると共にY軸方向に伸長する一対の第2の反射部62が第1の反射部61の−X軸方向端部に連結されている。
Embodiment 5
FIG. 7 shows the structure of the light source reflector according to the fifth embodiment. In the
第1の反射部51及び61は、それぞれXZ面による断面形状が+X軸方向及び−X軸方向に向かって開放された楕円を形成する反射面51a及び61aを有している。また、一対の第2の反射部52はXZ面による断面形状が+X軸方向に向かって互いにテーパー状に開く直線となる反射面52aを有し、一対の第2の反射部62はXZ面による断面形状が−X軸方向に向かって互いにテーパー状に開く直線となる反射面62aを有している。
The first reflecting
第1の反射部51及び61の連結部分にはX軸方向に貫通する開口部41が形成されており、この開口部41にY軸方向に伸長する光源ランプ42が配置されて光源装置が形成される。
光源ランプ42からXZ面内において360度の方向に向かって光束が発せられるが、それらの光束のうち、+X方向に向かう光束は、直接に、あるいは第1の反射部51の反射面51a及び第2の反射部52の反射面52aで反射して、小さなビーム角の光束となって進行する。一方、−X方向に向かう光束は、直接に、あるいは第1の反射部61の反射面61a及び第2の反射部62の反射面62aで反射して、小さなビーム角の光束となって進行する。
An
A light beam is emitted from the
このように、実施の形態5の光源用反射体40を用いれば、一つの光源ランプ42から+X軸方向と−X軸方向に2分割された光束を得ることができる。従って、光源用反射体40の+X軸方向前方と−X軸方向前方にそれぞれ図3に示したような照明器具18を配置すれば、一つの光源ランプ42でありながら、二つの照明器具18から均一な照明光を出射することが可能となる。
As described above, when the
この場合、図8に示されるように、光源用反射体40の第1の反射部51及び61の前方にそれぞれ斜めに配置された平面反射板53及び63を介して照明器具18を配置すれば、二つの照明器具18を互いに平行に配して照明を行うことができる。
In this case, as shown in FIG. 8, if the
また、この実施の形態5の光源用反射体40を用いることにより2分割された光束を形成した後、さらにそれぞれの光束を例えば図9に示されるように屈曲された反射板からなる光分割器43を用いて2分割すれば、一つの光源ランプ42から4分割された光束を得ることができ、4つの照明器具18から照明を行うこともできる。
In addition, after forming a light beam divided into two by using the
この実施の形態5の光源用反射体40においては、第1の反射部51の反射面51a及び第1の反射部61の反射面61aは、XZ面による断面形状が楕円を形成していたが、これに限るものではなく、例えばXZ面による断面形状が円弧(真円)や放物線を形成する反射面を有するものでも、同様の効果が得られる。
In the
上述した実施の形態1〜5の光源用反射体において、第1の反射部及び第2の反射部の反射面に多層構造の反射膜を形成する等により反射特性に波長分布を持たせ、可視光の反射を促進し、熱線の反射を抑制することもできる。このようにすれば、輻射熱を減少することができ、例えば植物栽培用に適した照明装置の実現が可能となる。
また、逆に、熱線の反射を促進し、可視光の反射を抑制するような反射面として輻射熱を有効利用する照明装置とすることもできる。
In the light source reflectors of the first to fifth embodiments described above, the reflection characteristics are provided with a wavelength distribution by forming a reflective film having a multilayer structure on the reflection surfaces of the first reflection portion and the second reflection portion. It can also promote reflection of light and suppress reflection of heat rays. In this way, radiant heat can be reduced, and for example, a lighting device suitable for plant cultivation can be realized.
Conversely, a lighting device that effectively uses radiant heat as a reflecting surface that promotes reflection of heat rays and suppresses reflection of visible light can be provided.
10,20,25,30,40 光源用反射体、11,21,26,31,51,61 第1の反射部、12,22,27,32,52,62 第2の反射部、11a,12a,21a,22a,26a,27a,31a,32a,51a,52a,61a、62a 反射面、13,23,28,41 開口部、14,33,42 光源ランプ、15 光源装置、16 光拡散透過板、17,53,63 平面反射板、18 照明器具、43 光分割器。 10, 20, 25, 30, 40 Light source reflectors 11, 21, 26, 31, 51, 61 First reflector, 12, 22, 27, 32, 52, 62 Second reflector, 11a, 12a, 21a, 22a, 26a, 27a, 31a, 32a, 51a, 52a, 61a, 62a Reflecting surface, 13, 23, 28, 41 Opening, 14, 33, 42 Light source lamp, 15 Light source device, 16 Light diffuse transmission Plate, 17, 53, 63 Planar reflector, 18 luminaire, 43 light splitter.
Claims (2)
前記各光源用反射体は、Y軸方向に伸長すると共にXZ面による断面形状がX軸方向に向かって開放された曲線となる反射面を有する第1の反射部と、前記第1の反射部のX軸方向端部に連結され且つY軸方向に伸長すると共にXZ面による断面形状がX軸方向に向かってテーパー状に開く直線となる反射面を有する第2の反射部とを備えていることを特徴とする照明装置。 A luminaire having a light diffusing and transmitting plate forming an emission surface and a first flat reflecting plate inclined at a predetermined angle with respect to the light diffusing and transmitting plate is provided, and extends in the Y-axis direction outside the luminaire. Two light source reflectors, each having a light source lamp, extending in the Y-axis direction and opening in the X-axis direction, are connected back to back, and an opening is formed in a connecting portion of the two light source reflectors, By disposing the light source lamp at a position corresponding to the connecting portion in the opening, the light beam emitted from the light source lamp is divided into a light beam traveling in the + X direction and a light beam traveling in the −X direction. By changing the direction of the light beam by 90 degrees with each of the second flat reflectors, the divided light beams are respectively introduced between the light diffusing and transmitting plate and the first flat reflector plate of the lighting fixture. By the above A lighting apparatus for emitting light from the morphism surface,
Each of the light source reflectors has a first reflecting portion having a reflecting surface that extends in the Y-axis direction and has a curved surface in which a cross-sectional shape of the XZ plane is opened in the X-axis direction; and the first reflecting portion And a second reflecting portion having a reflecting surface that extends in the Y-axis direction and that has a cross-sectional shape that tapers in the X-axis direction and extends in the X-axis direction. A lighting device characterized by that.
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