JP6093365B2 - リフレクタ、照明器及びその使用 - Google Patents

Description

本発明は、照明分野に関し、特に、リフレクタ、照明器及びそれらの使用に関する。

ＬＥＤ照明器は、高い照明効率、エネルギの節約、高電圧が不要であること、高い安全性などの特徴を有しており、現在ではその性能が大部分の従来の光源を凌駕したため、広く使われるようになっている。

中国発明特許出願公開第ＣＮ１０１４４６４０４Ａ号には、ＬＥＤ街路灯とＬＥＤ街路灯の照射光調節方法とが開示されている。この街路灯は、ランプ本体とＬＥＤルミノトロンとを備えており、ＬＥＤルミノトロンは反射性カップと共に取り付けられており、反射性カップによりＬＥＤルミノトロンから放出された光が反射され、次いで照明の必要がある道路上に集中され投影される。その欠点は、ＬＥＤ光源からの光の６０％を超える光が、照明される領域に到達する前にリフレクタによって反射されなければならず、その結果として、効率が低いという欠点が生じることである。

中国実用新案特許有効公告第ＣＮ２０１０７２０７１Ｙ号は、グリッド型ＬＥＤ街路灯リフレクタを開示している。このＬＥＤ街路灯リフレクタは、縁部に位置決め用のホールを備える反射基体を備えており、この反射基体は、それぞれが１以上のＬＥＤ光源のホール位置を有する１以上の反射溝を備えており、反射フィルムがリフレクタ上に配置されている。その欠点は、このグリッド型ＬＥＤリフレクタの反射表面プロファイルが過渡に単純であり、反射光の方向を制御する能力が比較的弱く、その結果、多くの照明適用場所の技術的要件を満たすことが困難であることである。

中国実用新案有効公告第ＣＮ２０１２４６６７７Ｙ号は、並んで配置された少なくとも２つのＬＥＤ反射溝を含むＬＥＤ街路灯反射シェードを開示している。このシェードでは、ＬＥＤ設置用ホールが反射溝の底部に配置されており、反射溝の両側面の内部表面が放物面の形状を有する反射面を形成している。更に、逆の「Ｖ」字の形状を有する反射面が、ＬＥＤ反射溝の両側面の両端に対応するＬＥＤ設置用ホール上にそれぞれ配置されている。その欠点は、それぞれの反射面の表面プロファイルが単純であり、反射光の方向を制御する能力が強くないことにより、多くの照明適用場所の技術的要件を満たすことが困難であることである。

米国特許第４５９３４８５号

以上に鑑みて、本発明は、一様な照度と一様な輝度とを有する照明を提供するリフレクタと照明器とを提供する。

本発明は、以下の技術的解決策を提供する。

１．反射部材の対を備えるリフレクタであって、反射部材の各対は少なくとも１つの反射ユニットを備えており、各反射ユニットは、第１の反射部と、第２の反射部と、第１の反射部及び第２の反射部にそれぞれ底部が接続された第１の固定部及び第２の固定部とを含み、第１の固定部は、第１の反射部において反射ユニットの光学中心とは反対側に配置され、第２の固定部は、第２の反射部において反射ユニットの光学中心とは反対側に配置され、第１の反射部と第２の反射部とは、その底部から頂部へテーパ状に延在する弧状曲面の形状を有し開口を形成していることにより、反射ユニットの内部にある光学中心に配置された光源から放出される光は、その一部が開口を直接に通過し、残りの部分は各反射部によって反射された後に開口を通過する。

２．弧状曲面の形状が自由曲面形状である、技術的解決策１記載のリフレクタ。

３．光学軸を通過する平面群上の自由曲線によって自由曲面が形成され、光学軸が反射ユニットの光学中心を通過する軸である、技術的解決策２記載のリフレクタ。

４．光学軸を通過する平面群上の自由直線によって自由曲面が形成され、光学軸が反射ユニットの光学中心を通過する軸であり、直線が自由曲線に沿って位置合わせされていることにより自由曲面を形成する、技術的解決策２記載のリフレクタ。

５．反射部材の各対が複数の反射ユニットを備えており、複数の反射ユニットの第１の固定部が相互に接続され、複数の反射ユニットの第２の固定部が相互に接続されていて、複数の反射ユニットが、複数の反射ユニットの光学中心に配置されている光源が１つの線上に配列されるように配列されている、技術的解決策１乃至４のいずれか１つに記載のリフレクタ。

６．反射部材の複数の対を備えており、反射ユニットの光学中心に配置されている光源が平行な１以上の線上に配列されるように反射部材が配列されている、技術的解決策１乃至４のいずれか１つに記載のリフレクタ。

７．反射部の開口が３０度から１２０度までの任意の角度でありうる、技術的解決策１乃至４のいずれか１つに記載のリフレクタ。

８．放熱板と、基板と、光源と、上述した技術的解決策のいずれか１つに記載の少なくとも１つのリフレクタとを備える照明器であって、
放熱板が基板に固定され、第１の固定部と第２の固定部とが放熱板又は基板に固定され、
光源が放熱板に固定され、反射ユニットの光学中心に配置されており、光源から放出される光は、一部は開口を直接に通過し、残りの部分は第１の反射部と第２の反射部とによって反射された後に開口を通過する、照明器。

９．基板又は放熱板に固定されており光源とリフレクタとを収納する透明なケーシングを更に備えている、技術的解決策８記載の照明器。

１０．光源がＬＥＤランプである技術的解決策８又は技術的解決策９記載の照明器。

１１．道路照明、トンネル照明、及び偏長形状領域の照明に用いられる技術的解決策８乃至１０のいずれか１つに記載の照明器の使用。

本発明の技術的効果は、光学的効率が極めて高く、光分布の形状が複数であり、チップのレイアウトが分散し柔軟であることによって、特に、偏長形状の照明領域への応用が可能であることにある。照明される領域を直接に照らすことができる光は、リフレクタを経由することなく最大の程度まで、直接に照らすことが可能であり、照明される領域を直接に照らすことができない光は、１回反射されることによってのみ照明される領域に到達することができる。直接の光と反射された光とは、重複の整合性が異なる形状に従って、柔軟な光分布の形状を達成する。

本発明によると、道路の照明、様々な道路表面の材質に対するトンネルの照明、並びに一様な照度と一様な輝度とを有する廊下の照明、棚の照明、及び地下駐車場の照明などの偏長な形状の領域の照明を、達成することができる。

本発明による照明器の構造的な概略図である。 リフレクタの構造的な概略図である。 反射部の拡大された概略図である。 本発明による反射ユニットの光経路の拡大された概略図である。 Ｙ−Ｚ平面に射影された自由曲線の図である。 Ｙ−Ｚ平面に射影された自由曲線の図である。 自由曲線の概略図である。 別の自由曲線の概略図である。 本発明によるリフレクタの開口の概略図である。 別の反射部の拡大された概略図である。 本発明による照明器の光分布効果図である。

以下では、本発明の好適な実施形態を、添付の図面と関連させ、詳細に説明する。なお、添付の図面では、類似の参照番号は類似の構成要素を指示する。

本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明する目的だけを有しており、本発明を限定することは意図しない。本明細書で用いられる単数形を意味する「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈から明らかにそうではないことが示されない限り、複数形を同様に含むことを意図している。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」（備える、含む）、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」（備える、含む）などが本明細書において用いられるとき、言及されている特徴、構成要素、及び／又はコンポーネントの存在を特定するが、１以上のその他の特徴、構成要素、コンポーネント、及び／もしくはそれらの集合の存在又は追加を排除することはない。

図１は、本発明による照明器の構造的な概略図である。図２は、リフレクタの構造的な概略図である。図３は、反射部の拡大された概略図である。

以下では、本発明の照明器とリフレクタと反射部材が、図１及び図２と関連して説明される。

図１〜図３に示すように、照明器は、リフレクタ１と、光源２と、放熱板（図示せず）と、基板３とを備える。放熱板は基板３に固定され、リフレクタ１は放熱板又は基板３に固定され、光源２は放熱板に固定され反射ユニットの光学中心に配置されており、それによって、光源から放出された光は、一部が開口を直接に通過し、残りの部分がリフレクタ１に反射された後で開口を通過する。光源２は、ＬＥＤランプでありうる。

リフレクタ１は反射部材の対を備え、反射部材の各対は少なくとも１つの反射ユニットを備えており、各反射ユニットは、第１の反射部１００と第２の反射部２００と第１の固定部１２０と第２の固定部２２０とを含む。第１の固定部１２０は第１の反射部１００の底部に接続され、第２の固定部２２０は第２の反射部２００の底部に接続されている。第１の固定部１２０と第２の固定部２２０とは放熱板又は基板３に固定され、光源２は放熱板に固定され反射ユニットの光学中心に配置されている。

第１の固定部１２０は、第１の反射部１００において反射ユニットの光学中心とは反対側に配置され、第２の固定部２２０は、第２の反射部２００において反射ユニットの光学中心とは反対側に配置されている。第１の反射部１００と第２の反射部２００とは、その端部から頂部にテーパ状に延在する弧状曲面の形状を有し、開口を形成していることにより、光源２から放出された光は、一部が反射ユニットの光学中心に配置され、開口を直接に通過し、残りの部分が第１及び第２の反射部１００及び２００によって反射された後で開口を通過する。

図１及び図２に示すように、反射部材の各対は複数の反射ユニットを備えていて、これらの反射ユニットは、それぞれが、相互に接続されたそれぞれの第１の固定部１２０と相互に接続されたそれぞれの第２の固定部２２０とを有する。複数の反射ユニットは、反射ユニットの光学中心に配置された光源が１つの線に配置されるように、配置されている。本発明は、図１及び図２に示す数に限定されることなく、当業者であれば、実際の状況に従って反射ユニットの数を１以上に設定することができる。

図１に示すように、リフレクタ１は２対の反射部材を備えており、これらの反射部材は、反射ユニットの光学中心に配置された光源が複数の平行線に配置されるように、配置されている。反射ユニットの光学中心に配置された光源が図１の平行線に配置されるように反射部材は配置されているが、光源が１つの線に配置されるように反射部材が配列される場合もありうることに注意すべきである。

図１に示す照明器は２つのリフレクタを備えているが、当業者であれば１以上のリフレクタを備えるなど実際の必要性に従ってリフレクタの数を決定することができることに注意すべきである。

図１に示すように、複数の反射ユニットの形状は、同じでかまわない。しかし、本発明における複数の反射ユニットの形状は異なる場合もありうる。

図３に示すように、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸と原点Ｏは、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とが相互に垂直であり、原点Ｏが光学ユニットの光学中心に配置されるように、画定される。Ｙ軸は反射ユニットの光学中心を通過する軸であり、Ｘ−Ｙ平面は第１の反射部１００と第２の反射部２００との底面を構成する。

図４は、本発明による反射ユニットの光の放射に関する拡大された概略図である。この図に示すように、Ｘ−Ｙ平面上で、Ｘ軸の方向に、部分ＩＩからの光は、全く遮断されることなく、放射される領域上に投影され、部分Ｉ及びＩＩＩからの光は、第１の反射部１００と第２の反射部２００とによって反射された後で、一様に放射される領域上に投影される。

したがって、本発明の光学的効率は極めて高い。照明される領域を直接に放射することができる光は、リフレクタを経由することなく最大の程度まで、直接に放出させることができ、照明される領域を直接に放射することができない光は、反射されることによってのみ照明される領域に直接に到達することができる。

反射部１００及び２００の弧状曲面は、自由曲面形状である。図５Ａ〜５Ｂは、Ｙ−Ｚ平面に射影された自由曲線の図である。図６Ａは、図５Ａにおける自由曲線の概略図である。図６Ｂは、別の自由曲線の概略図である。

図５Ａ、５Ｂ及び６Ａに示すように、自由曲面は、Ｙ軸を通過する平面群上の複数の自由曲線によって形成される。図５Ａ及び６Ａに示すように、自由曲面は、Ｙ軸を通過する平面群上の複数の自由曲線によって形成され、これらの自由曲線はＺ軸に関して対称である。図５Ａと比較すると、図５Ｂに示す自由曲面は、Ｙ軸を通過する平面群上の複数の自由曲線によって形成され、これらの自由曲線はＺ軸に関して非対称である。

図６Ｂは、別の自由曲線の概略図である。図６Ｂに示すように、自由曲面はＹ軸を通過する平面群上の複数の直線によって形成されており、これらの直線を通る自由曲線によって自由曲面が形成される。

図７は本発明によるリフレクタの開口の概略図であり、本発明の技術分野の当業者であれば、光分布のタイプＩ〜ＩＶに適合するように、実際の必要性に従って（すなわち、ランプのステム高に対する道路幅の比率に従って）、開口の大きさを調整することができる。タイプＩの光分布は道路幅がランプのステム高よりも小さなより狭い道路に適合し、タイプＩＶの光分布は道路幅がランプのステム高の２．２５倍よりも大きな非常に幅が広い道路に適合する。この図に示すように、リフレクタの反射部１００及び２００の開口は、３０度〜１２０度までの任意の角度でありうる。

したがって、本発明の光分布は、複数である。直接出力された光と反射された光とによって、重複の整合性が異なる形状に従い、様々な道路表面への光分布に適合する柔軟な光分布の形式が達成される。

或いは、第１の反射部１００と第１の固定部１２０とを一体的な形状とすることが可能であり、第２の反射部２００と第２の固定部２２０とを一体的な形状とすることが可能である。

或いは、反射部１００及び２００は、間隔をおいて分布する。この図に示す実施形態では反射部が等しい間隔で分布しているように示すが、本発明はこれに限定されることはなく、反射部が等しくない間隔で分布させることも可能である。当業者であれば、実際の必要性に従って、反射部の間の間隔を調節することができる。

図１に示すように、第１の反射部１００の形状と第２の反射部２００の形状とは、異なる。或いは、図２に示すように、第１の反射部１００の形状と第２の反射部２００の形状とは、同一であることもありうる。

図８は、反射部の別の構造的な概略図である。この図に示すように、反射部１００及び２００は鏡面対称の関係にある。

或いは、本発明による照明器は、更に、基板又は放熱板に固定されておりリフレクタと光源とを収容する透明なケーシング（図示せず）を備えている場合もありうる。

図９は、本発明による照明器の光分布効果図であり、照明器の光強度の分布を示している。一般に、本発明による照明器の光学的効率は、経験的に９４．５〜９７．５％であることが証明されている（透明ケーシングによる損失は考慮しない）。これにより、光源から放出された光の効率的な使用が実現する。

本発明による照明器は、それだけには限らないが、道路の照明、トンネルの照明、及び偏長形状領域の照明を含む照明に用いることができる。偏長の形状の領域には、それだけには限らないが、家具、スーパーマーケットの棚、廊下、地下駐車場、及びレールが含まれる。

以上で教示された内容を鑑みて、本発明の他の実施形態、組み合わせ、及び修正が、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、以上の説明及び図面と関連して読まれる特許請求の範囲によってのみ定義される。

１ リフレクタ
２ 光源
３ 基板
１００ 第１の反射部
１２０ 第１の固定部
２００ 第２の反射部
２２０ 第２の固定部

Claims (11)

1. 反射部材の対を備えるリフレクタ（１）であって、反射部材の各対は少なくとも１つの反射ユニットを備えており、各反射ユニットが、第１の反射部（１００）と、第２の反射部（２００）と、第１の反射部（１００）及び第２の反射部（２００）の底部にそれぞれ接続した第１の固定部（１２０）及び第２の固定部（２２０）とを含んでおり、第１の固定部（１２０）が反射ユニットの光学中心に対して第１の反射部（１００）の側に配置され、第２の固定部（２２０）が反射ユニットの光学中心に対して第２の反射部（２００）の側に配置されており、第１の反射部（１００）及び第２の反射部（２００）が、その底部から頂部に向かって先細の弧状湾曲面形状を有していて開口を形成しており、反射ユニットの内部にある光学中心に配置された光源から放出される光が、一部は開口を直接に通過し、残りの部分は反射部（１００，２００）によって反射された後に開口を通過する、リフレクタ。
2. 弧状湾曲面形状が自由曲面形状である、請求項１記載のリフレクタ。
3. 光学軸を通過する平面群上の複数の自由曲線によって自由曲面が形成され、光学軸が反射ユニットの光学中心を通過する軸である、請求項２記載のリフレクタ。
4. 光学軸を通過する平面群上の複数の直線によって自由曲面が形成され、光学軸が反射ユニットの光学中心を通過する軸であり、これら複数の直線を通る自由曲線によって自由曲面が形成される、請求項２記載のリフレクタ。
5. 反射部材の各対が複数の反射ユニットを備えており、複数の反射ユニットの第１の固定部（１２０）が相互に接続され、複数の反射ユニットの第２の固定部（２２０）が相互に接続されていて、複数の反射ユニットの光学中心に配置されている光源が１直線上に配列されるように複数の反射ユニットが配列されている、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のリフレクタ。
6. 反射部材の複数の対を備えており、反射ユニットの光学中心に配置されている光源が平行な１以上の線上に配列されるように反射部材が配列されている、請求項１乃至請求項４記載のいずれか１項リフレクタ。
7. 反射部（１００，２００）の開口が３０度〜１２０度の角度をなす、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のリフレクタ。
8. 放熱板と、基板（３）と、光源（２）と、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のリフレクタ（１）とを備える照明器であって、
   放熱板が基板に固定され、第１の固定部（１２０）と第２の固定部（２２０）とが放熱板又は基板（３）に固定され、
   光源（２）が放熱板に固定され、反射ユニットの光学中心に配置されており、光源から放出される光は、一部は開口を直接に通過し、残りの部分は第１の反射部（１００）及び第２の反射部（２００）によって反射された後に開口を通過する、照明器。
9. 基板（３）又は放熱板に固定されており光源とリフレクタとを収納する透明なケーシングを更に備えている、請求項８記載の照明器。
10. 光源（２）がＬＥＤランプである、請求項８又は請求項９記載の照明器。
11. 道路照明、トンネル照明又は偏長形領域照明に用いられる、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項記載の照明器の使用。