JP6119166B2 - 発光素子ユニット及び照明器具 - Google Patents
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Description
しかしながら、高輝度の発光素子を用いると、発光素子の直下の照度が高くなり過ぎるとともに、道路灯から遠方の照度が低下してしまうため、照射エリア(路面)における均斉度が悪化してしまう。
また本発明の照明器具は、複数の発光素子を基板上に配置して面状の発光部を形成した発光素子モジュールと、前記発光部を覆うレンズ体とを備え、前記レンズ体は、前記発光部の光軸方向に向けて当該発光部の外縁から投影されるエリア内に、光軸に対して比較的狭い範囲に配光する透過部と、透過部で配光される光よりも広い範囲に配光する全反射面とを有し、前記レンズ体は隣接して形成される一対の凸部を複数備え、一対の前記凸部は、両者の間に略V字状の前記全反射面を形成し、一対の前記凸部は、他の一対の前記凸部と隙間を空けて設けられて、他の一対の前記凸部との間の前記エリア内に前記透過部が形成されていることを特徴とする。
また本発明の照明器具は、複数の発光素子を基板上に配置して面状の発光部を形成した発光素子モジュールと、前記発光部を覆うレンズ体とを備え、前記レンズ体は、前記発光部の光軸方向に向けて当該発光部の外縁から投影されるエリア内に、光軸に対して比較的狭い範囲に配光する透過部と、透過部で配光される光よりも広い範囲に配光する全反射面とを有し、前記発光素子モジュールは、前記発光部を除き難燃性の絶縁シートで覆い、固定板で器具本体に固定するとともに、前記レンズ体の固定部は、反射鏡を前記固定板との間に挟むようにして当該固定板に固定したことを特徴とする。
図1は本実施形態に係る道路灯1を下方からみた斜視図である。図2は道路灯1の構成を示す図であり、図2(A)は平面図、図2(B)は側面図、図2(C)は底面図、図2(D)は正面図、及び図2(E)は背面図である。また図3は道路灯1の底面図である。
この道路灯1は、図1に示すように、ポール型(ストレート型とも呼ばれる)の支柱4、又は、アーム型の支柱5の先端部3に器具本体10を支持したものである。支柱4、5は路肩等の道路脇の地面に立設された柱であり、ポール型の支柱4は、その先端部3が鉛直方向に真っ直ぐに延び、アーム型の支柱5は、柱の途中から曲がって先端部3が水平方向に水平、或いは所定角度傾いて延びている。この道路灯1の器具本体10は、支柱4、5の両方に取り付け可能に構成されている。
なお、本実施形態では、ポール型の支柱4に支持する道路灯1について主に説明する。
器具本体10は、ベースケース体20と、下カバー体21と、蓋体22とを備え、これらが器具本体10の略箱型のケース体を構成する。これらベースケース体20、下カバー体21、及び蓋体22は、屋外使用に十分に耐え得る耐食性があり、なおかつ、熱伝導性が高い材料(例えばアルミニウムやアルミニウム合金)を用いて形成されている。高熱伝導性の材料を用いることで、後述する光源ユニット25の発熱がケース体(本実施形態では、特にベースケース体20)から放熱され、光源ユニット25の光源温度が発光動作に適切な温度に維持される。
ベースケース体20は、器具本体10の六面の外側面のうち、天面10C、正面側、及び左右側の外側面10D、10E、10Fを構成し、下カバー体21は、器具本体10の底面10Aを構成する。また蓋体22は、器具本体10の天面10Cに開閉自在に設けられ、当該天面10Cの一部から背面10Bを構成する。
器具本体10には、蓋体22が開いて露出する箇所に後述するクランプユニット26が内設され、また道路側を向く他端11Bの側に光源を構成する複数(本実施形態では6個)の光源ユニット25が内設されている。
ベースケース体20は、その内部が器具本体10の一端11Aの側のクランプ取付室27Bと、他端11Bの側の光源室27Aとに仕切28で仕切られている。クランプ取付室27Bにはクランプユニット26が配設され、光源室27Aには光源ユニット25が配設されている。
クランプユニット26は、器具本体10のアーム用挿入孔15、又は、ポール用挿入孔16から挿入された支柱4、5の先端部3に挿入されて取り付けられる支柱取付具である。また光源ユニット25は、道路灯1の光源であり、発光素子を備えて構成されている。
LED基板34は、COB型LED35の発熱を裏面に効率良く伝えるために、高熱伝導性を有する例えばセラミック等で形成されている。
COB型LED35は、多数のLEDをLED基板34の上に密集配置して平面視略円形(四角形も有り得る)の面状の発光部35Aを形成したチップオンボード(COB)構造の発光デバイスである。この面状の発光部35Aは、この面に略垂直な方向(以下、単に直下方向と言う。)に光軸Fを有し、この光軸Fが器具本体10の底面10Aを指向する姿勢で器具本体10の中に配置される。COB型LED35は、多数のLEDが密集配置されていることから大光量で高輝度な灯具が得られる。
反射鏡ベース板37は、反射鏡38の組み付けベースとなる板材であり、上記絶縁シート36、及びLED基板34を上記ベースケース体20との間に挟むようにして当該ベースケース体20にネジ止め固定される。上記LED基板34は、反射鏡ベース板37による挟み込みにより、その裏面がベースケース体20に密接した状態で固定される。
台座面40は、ベースケース体20の天井面20Aに一体に形成されており、高熱伝導性を有するLED基板34を通じてCOB型LED35の発熱が伝えられる。台座面40の熱は、ベースケース体20の天井面20Aに伝へられ、当該ベースケース体20の天面10Cから外部に放熱され、これにより、COB型LED35の光源温度が発光動作に適切な温度に維持される。なお、COB型LED35に代えて、他の構造のLED、或いは有機EL等の他の発光素子を用いても良いことは勿論である。
上記包囲壁41のうち、クランプ取付室27Bに面する箇所は上記仕切28によって構成されており、この仕切28には、電源線引込孔43が開口し、この電源線引込孔43を通じて電気配線がクランプ取付室27Bから光源室27Aに引き込まれる。このとき電源線引込孔43をシールするために、この電源線引込孔43にブッシング44を嵌合し、このブッシング44に電源線を通して配線される。
図8は蓋体22を開いた状態を示す道路灯1の側面図であり、図9は同状態を示す道路灯1の上方斜視図である。
これらの図、及び前掲図7に示すように、ベースケース体20の天面10C、及び背面側には、クランプ取付室27Bを露出する開口47が形成されている。具体的には、開口47は、クランプ取付室27Bの天井に対応する箇所の天面10Cから背面10Bに亘る範囲を露出するように形成されており、さらに、クランプ取付室27Bの左右の両側面の側も露出するように形成されている。
かかる蓋体22は、ベースケース体20の天面10Cの略中央(より正確にはクランプ取付室27Bと光源室27Aとの境界近傍)に設けたヒンジ金具46に、光源室27A側に突出したヒンジ側端部22A(図6)を結合してベースケース体20に取り付けられる。したがって、蓋体22の開閉軸が天面10Cの上になることから、蓋体22を開いた場合に当該蓋体22が天面10Cの上に移動する。このため、器具本体10の背面10Bの側の近くに壁面等の構造物が有る場合でも、開蓋時に蓋体22が干渉することがなく、蓋体22を大きく開くことができる。
また、器具本体10の天面10Cは、前掲図2(B)に示すように、正面側(すなわち光源室27Aの側)の他端11Bから背面側(すなわちクランプ取付室27B)の側にかけて流線20Lを描く形状とされている。これにより、図8に示すように、器具本体10が水平面Hに対して所定角度αの傾斜角度で他端11Bを上を向けた姿勢で取り付けられた場合に、天面10Cに降り注ぐ雨水や積雪を背面側に移動させつつ、天面10Cの両側からスムーズに落下させるようになっている。
さらに、この器具本体10には、クランプ取付室27Bの近傍の光源室27Aの天面10Cに、左右の両側に亘って横断し排水溝としての機能を有する横溝45が形成され、また、前掲図2に示すように、他端11Bから背面側に向けて延び、上記横溝45に合流する複数本の誘導溝48が形成されている。これにより、光源室27Aの側の他端11Bから背面側への雨水等の移動を促進し横溝45からスムーズに落下させることができる。
本実施形態では、各誘導溝48が上述の台座面40の直上に対応した位置に設けられており、台座面40を通じて伝熱される光源の熱で積雪を溶かし、横溝45に効率良く案内されるようになっている。
また蓋体22の結合側の縁部は横溝45に沿って配置され、横溝45が蓋体22の開閉に要するクリアランスも兼ねている。この横溝45の中には、蓋体22に結合される上記ヒンジ金具46が収められておりヒンジ金具46が露出しないようにすることで意匠が高められている。このとき、ヒンジ金具46は、横溝45の底面45Aから高い位置であり、かつ、蓋体22のヒンジ側端部22Aで覆われた位置に配設されている。これにより、ヒンジ金具46が風雨に曝され、また横溝45の雨水に浸水し難くなり、水による腐食が抑制される。
ストッパー機構49は、蓋体22の裏面に設けたレール50と、ベースケース体20に一端51Aが結合され他端51Bがレール50に案内自在に係合し蓋体22を支持する支持棒51とを備えている。レール50には、蓋体22の開閉に伴って支持棒51の他端51Bが移動する直線状の孔である案内路50Aが設けられている。開蓋時には、蓋体22が90度以上(本実施形態では115度)の開き角度β(図8)に開いた状態で支持棒51が案内路50Aの下端部50A1に引っ掛かって蓋体22を支持する。また案内路50Aには、下端部50A1を略L字状に上方(天面10Cの側)に延ばした支え用端部50A2が設けられている。この支え用端部50A2に支持棒51が引っ掛かることで、支持棒51が蓋体22の開き角度βが90度以下の状態で蓋体22を閉蓋不能に支持する。
すなわち、開いた蓋体22が閉じるには、作業者が分岐路50A4に支持棒51の他端51Bを案内するように操作する必要がある。このような操作が成されずに、例えば風等の影響で蓋体22が閉じようとする場合には、支持棒51の他端51Bが案内路50Aを直線状に勢いよく移動し、ストレートに上端部50A3に到達して蓋体22が全閉する前に係止され、作業中に不意に蓋体22に挟まれるといった事を防止できる。
以下、発光素子ユニット6について詳細に説明する。
図10は、発光素子ユニット6の全体構成を示す斜視図である。また図11は発光素子ユニット6、及び反射鏡38の構成を示す図であり、図11(A)は平面図、図11(B)は背面図、図11(C)は底面図、図11(D)は正面図である。また図12は発光素子ユニット6、及び反射鏡38の構成を示す図であり、図12(A)は平面図、図12(B)は正面図、図12(C)は底面図、図12(D)は左側面図、図12(E)は右側面図である。図13は、レンズ面による光軸近傍の光の配光の説明図である。なお、図11では、構成の把握を容易にするために、反射鏡38の正面方向及び背面方向の直射光反射面38A1、38A2、並びに底面38A3を省略して図示している。
レンズ体39は、上述の通り、COB型LED35の発光部35Aを覆う透過型光学素子であり、発光部35Aを中心として左右対称な形状を成し、発光部35Aの光を左右の両側に配光する。具体的には、レンズ体39は、図10−図12に示すように、発光部35Aの直下を横断して左右両側に跨がるように弧を描くアーチ型の本体部70を有し、この本体部70の左右両端部に、反射鏡38の後述する底面38A3にネジ止めされる取付片(固定部)77を一体に備えて構成される。本体部70のアーチ型形状により、図13に矢印K1で示すように、発光部35Aの光が左右の両側の遠方に配光される。レンズ体39は、光軸F方向において発光部35Aと最も接近する部分(本実施形態では、取付片77)が、発光部35Aと所定距離Lだけ離間配置され、発光部35Aの熱を効率良く逃がすことができるようになっている。
これにより、レンズ体39による左右両側遠方への配光と、直射光反射面38A1、38A2による両側遠方の間への配光とによって、横長の照射エリアが照射される。さらに、開口71、72の大きさによって、左右両側の遠方に配光する光量と直射光として取り出して遠方の間を照射する光量との配分を簡単に調整でき、使い勝手の良い光源ユニット25が実現できる。
すなわち、この光源ユニット25にあっては、左右両側の遠方の間の範囲(すなわち、光源ユニット25の直下方向の範囲)を上記直射光反射面38A1、38A2の反射光で照らし、この範囲よりも手前側の範囲を非配光光で照らすことで、光源ユニット25の正面方向を効率良く照明する構成となっている。
すなわち、反射鏡38は、図12に示すように、上記発光部35Aに対応する箇所に、当該発光部35Aを露出させる開口38Bが形成された底面(裏面反射光反射面)38A3を有し、上記レンズ体39の本体部70は、上記開口38Bと、その周面の底面38A3を覆って取り付けられている。これにより、発光部35Aの光が本体部70の裏面75で裏面反射された裏面反射光が底面38A3で本体部70に向けて再反射され非配光光として取り出されることとなり、器具全体として光量増加が図られる。
レンズ体39の上記本体部70は、左右に延びる概略アーチ型に形成されることで左右方向への配光が形成され、左右両端部(すなわち、アーチの根元部)に近いほど、底面38A3と成す角度である俯角θ(図13参照)が小さく、遠方に向かう光を放射する。そこで、この本体部70の左右両端部には、遠方である右方向側、及び左方向側に光を配光するレンズ面70Aが形成されている。
さらに詳述すると、レンズ面70Cは、図10、及び図11に示すように、断面略三角形で前後方向に延びる略三角柱状を成し、左右の面がそれぞれ、発光部35Aから入射した光を遠方に配光する入射面(全反射面)70C1、及び当該入射面70C1で配光された光が出射する出射面70C2として形成されている。換言すれば、レンズ面70Cは、レンズ体39のアーチ形状から凸状に突出する凸部として構成されている。
これにより、このレンズ体39にあっては、中央部にレンズ面70B、70Cを備えるアーチ型の本体部70によって、横長の照射エリアのうち、直下方向の照射エリアを除いた照射エリアである、左右方向遠方が照射される。
これにより、直下方向の照射エリアは、上述の通り、発光部35Aから前後方向に向かう直射光を直射光反射面38A1、38A2で折り曲げた光で照射されるとともに、図13に矢印K4に示すように、レンズ体39に備えた透過面70Dを透過した透過光によって照射される。
したがって、道路灯1の直下方向と左右方向との間での照度の均衡が図られ、照度ムラを抑えて効率良く広い範囲が照明されることとなる。
そこで、この道路灯1では、図11に示すように、左右方向に向かう俯角θが所定値以下の光をレンズ体39を挟んだ反対方向の遠方に反射する低俯角光反射面38A4、38A5が反射鏡38の左右両側に設けられている。
これにより、俯角θが所定値以下の光が器具本体10で遮蔽されることなく左右方向の遠方の照射に有効に利用することができる。
なお、図13に矢印K5に示すように、上記レンズ面70Aから出射された光においても、俯角θが小さい光は、低俯角光反射面38A4、38A5によって反対方向の遠方に向けて反射される。
例えば、上記実施形態では、一対で略V字状に形成された全反射面を2つ(レンズ面70Bとレンズ面70C)設けたが、一対の全反射面の数はこれに限定されるものではなく、1つでもよく、3つ以上であってもよい。
また、上記実施形態では、反射鏡38を設けたが、反射鏡38は省略してもよい。
6 発光素子ユニット
10 器具本体
34 LED基板
35 COB型LED(発光素子モジュール)
35A 発光部
36 絶縁シート
37 反射鏡ベース板(固定板)
38 反射鏡
39 レンズ体
70B、70C レンズ面(凸部)
70B1、70C1 入射面(全反射面)
70D、70D1、70D2、70D3 透過面(透過部)
77 取付片(固定部)
Claims (8)
- 複数の発光素子を基板上に配置して面状の発光部を形成した発光素子モジュールと、前記発光部を覆うレンズ体とを備え、
前記レンズ体は、前記発光部の光軸方向に向けて当該発光部の外縁から投影されるエリア内に、前記光軸に対して比較的狭い範囲に配光する透過部と、透過部で配光される光よりも広い範囲に配光する全反射面とを有し、
前記レンズ体は隣接して形成される一対の凸部を複数備え、
一対の前記凸部は、両者の間に略V字状の前記全反射面を形成し、
一対の前記凸部は、他の一対の前記凸部と隙間を空けて設けられて、他の一対の前記凸部との間の前記エリア内に前記透過部が形成されていることを特徴とする発光素子ユニット。 - 前記レンズ体と前記発光部との間を、前記光軸方向に離間配置したことを特徴とする請求項1に記載の発光素子ユニット。
- 複数の発光素子を基板上に配置して面状の発光部を形成した発光素子モジュールと、前記発光部を覆うレンズ体とを備え、
前記レンズ体は、前記発光部を外部に露出させるように前記レンズ体を貫通して前記発光部の光を外部に直接通す開口と、前記発光部の光軸方向に向けて当該発光部の外縁から投影されるエリア内に、光軸に対して比較的狭い範囲に配光する透過部と、透過部で配光される光よりも広い範囲に配光する全反射面とを有し、
前記発光素子モジュールは、前記発光部を除き難燃性の絶縁シートで覆い、固定板で器具本体に固定するとともに、前記レンズ体の固定部は、反射鏡を前記固定板との間に挟むようにして当該固定板に固定したことを特徴とする照明器具。 - 前記レンズ体は隣接して形成される一対の凸部を少なくとも1つ備え、
隣接する一対の前記凸部は、両者の間に略V字状の前記全反射面を形成することを特徴とする請求項3に記載の照明器具。 - 複数の発光素子を基板上に配置して面状の発光部を形成した発光素子モジュールと、前記発光部を覆うレンズ体とを備え、
前記レンズ体は、前記発光部の光軸方向に向けて当該発光部の外縁から投影されるエリア内に、光軸に対して比較的狭い範囲に配光する透過部と、透過部で配光される光よりも広い範囲に配光する全反射面とを有し、
前記レンズ体は隣接して形成される一対の凸部を複数備え、
一対の前記凸部は、両者の間に略V字状の前記全反射面を形成し、
一対の前記凸部は、他の一対の前記凸部と隙間を空けて設けられて、他の一対の前記凸部との間の前記エリア内に前記透過部が形成されていることを特徴とする照明器具。 - 前記レンズ体と前記発光部との間を、前記光軸方向に離間配置したことを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の照明器具。
- 前記発光素子モジュールは、前記発光部を除き難燃性の絶縁シートで覆い、固定板で器具本体に固定するとともに、前記レンズ体の固定部は、反射鏡を前記固定板との間に挟むようにして当該固定板に固定したことを特徴とする請求項5又は6に記載の照明器具。
- 複数の発光素子を基板上に配置して面状の発光部を形成した発光素子モジュールと、前記発光部を覆うレンズ体とを備え、
前記レンズ体は、前記発光部の光軸方向に向けて当該発光部の外縁から投影されるエリア内に、光軸に対して比較的狭い範囲に配光する透過部と、透過部で配光される光よりも広い範囲に配光する全反射面とを有し、
前記発光素子モジュールは、前記発光部を除き難燃性の絶縁シートで覆い、固定板で器具本体に固定するとともに、前記レンズ体の固定部は、反射鏡を前記固定板との間に挟むようにして当該固定板に固定したことを特徴とする照明器具。
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