JP6849942B2

JP6849942B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6849942B2
Application number: JP2017004417A
Authority: JP
Inventors: 戸田　雅宏; 雅宏戸田; 則雅鈴木; 義郎岡
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2037-01-13
Also published as: JP2018113228A

Description

本発明の実施形態は、複数の光源および複数の反射体を用いた照明装置に関する。

従来、例えば競技場やスポーツ施設などに使用される照明装置は、照明領域に対して遠方に設置され、遠方から照明領域に光を照射するため、高出力で、配光角が狭い投光器が用いられている。

このような照明装置にも、発光素子を用いた光源が採用されてきている。この照明装置では、灯体内に、所望の光束を確保するために複数の光源を配設するとともに、これら光源から照射する光の配光角をそれぞれ制御するために複数の反射体を配設している。そして、複数の反射体には、同一の配光特性を有する同一構造の反射体が用いられている。

そのため、照明装置は、複数の反射体により、光軸を中心とする中心光度を確保した配光とするか、中心光度が低くても広い配光となるように周辺光度を確保した配光とするかのいずれか一方の配光となっている。

そのため、照明装置は、複数の反射体により、光軸を中心とする中心光度を確保した配光とするか、中心光度が低くても広い配光となるように周辺光度を確保した配光とするか等の単一配光しか選択できなかった。

特許第５８６８８９７号公報

本発明が解決しようとする課題は、中心光度および周辺光度を確保できる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、灯体、複数の光源および光制御部を備える。複数の光源は、灯体の周辺域に複数配設されているとともに中心域に１つ配設される。光制御部は、それぞれ円筒状で光軸方向へ向けて拡開するとともに光軸方向の長さが異なる少なくとも長反射体と短反射体を有し、光軸方向の長さが長い長反射体が灯体の周辺域の光源に対向され、光軸方向の長さが短い短反射体が灯体の中心域の光源に対向されており、短反射体は長反射体よりも配光角度が広い。

本発明によれば、中心光度および周辺光度を確保することが期待できる。

一実施形態を示す照明装置の断面図である。同上照明装置の斜視図である。同上照明装置の正面図である。同上照明装置の光源の斜視図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。

図１ないし図３に、照明装置10として投光器を示す。この照明装置10は、灯体11、この灯体11を支持する支持体12、および灯体11（光源）に電源を供給するための図示しない電源ユニットを備えている。

そして、灯体11は、本体15、この本体15の後側に配設される光源体16、本体15の前側に配設される光制御体17を備えている。

本体15は、例えば金属材料によって、前後に開口する環状に形成されている。本体15の下部には、電源ユニットからの給電ケーブルが配線される配線ボックス部19が設けられている。

また、光源体16は、複数の光源ユニット21、およびこれら光源ユニット21を一体に取り付けた取付板22を備えており、取付板22によって本体15の後側に取り付けられている。

光源体16の各光源ユニット21は、光源23、およびこの光源23を取り付けた放熱器24を備えている。

光源23は、図４に示すように、ＣＯＢ（Chip On Board）モジュールによって構成されている。光源（ＣＯＢモジュール）23は、基板25、この基板25に実装された複数の発光素子（ＬＥＤ）26、およびこれら発光素子26を覆う蛍光体層27を備えている。基板25上には発光素子26の実装領域の周囲に円環状の枠状部28が設けられ、この枠状部28の内側に蛍光体層27が充填されている。蛍光体層27の表面が光を発光する発光部の発光面29であり、この発光面29は円形で所定の直径D1に形成されている。また、図１に示すように、光源23は、光源ホルダ30に保持され、絶縁性を有する熱伝導シート31を介して放熱器24の前面に取り付けられている。光源ホルダ30の中央には、光源23の発光面29に対向するとともに前方へ向けて拡開する円形の光源開口32が形成されている。

放熱器24は、例えば金属材料で形成されている。放熱器24は、平板状の放熱ベース33、およびこの放熱ベース33の背面から突出された複数の放熱フィン34を備えている。放熱ベース33の前面に光源23が取り付けられている。放熱フィン34は上下方向に沿って配設されており、放熱フィン34間に上下方向に空気が流通する間隙が設けられている。

光源体16の取付板22は、各光源ユニット21の取付位置に対応して光源23が挿通される挿通孔35が形成されている。そして、各光源ユニット21の放熱器24が取付板22の後側に取り付けられている。

そして、本実施形態では、６つの光源23が用いられ、５つの光源23が灯体11の周辺域に周方向に沿って等間隔に配設され、１つの光源23が灯体11の中央域に配設されている。そして、これら光源23は、同一構成のものが用いられ、つまり、発光面29の大きさ（直径D1）が同じものが用いられている。なお、光源23であるＣＯＢモジュールにおいては、発光面29の直径D1が大きいほど発光効率が高い特性を有するため、発光面29の直径D1が大きいものを用いることが好ましい。

また、光制御体17は、光制御部37、この光制御部37を収容するケース38、およびこのケース38の前面を覆う透光カバー39を備えている。

光制御部37は、光源ユニット21の光源23の１つずつに対応して配光制御に用いられる複数の反射体41、およびこれら反射体41を一体に支持して本体15に取り付ける反射体ホルダ42を備えている。

光制御部37の反射体41は、例えば金属材料で形成されている。反射体41は、前後に開口する円筒状で、光軸方向（発光面29の中心から垂直方向に出る光の方向を光軸方向という）へ向けて拡開する放物面形状に形成されている。反射体41の後端側には光源23の発光面29に対向して光が入射する入射開口43が形成され、反射体41の前端側には光を出射する出射開口44が形成されている。

反射体41の内面には、光軸方向へ向けて拡開する放物面によって構成される反射面45が形成されている。この反射面45には、高屈折率膜（TiO₂）と低屈折率膜（SiO₂）とが積層された増反射膜46が形成されている。増反射膜46は、可視光の９０％以上（好ましくは９４％以上）を反射する高い反射効率を有している。

反射体41には、光軸方向の長さが異なる少なくとも２種類の反射体41が用いられている。本実施形態では、光軸方向の長さL1が長く、狭角配光の反射体（以下、長反射体という）41aと、光軸方向の長さL2が短く、長反射体41aよりも広角配光の反射体（以下、短反射体という）41bとの２種類が用いられている。

長反射体41aは、入射開口43の入射開口径をD2a、出射開口44の出射開口径をD3aとすると、入射開口径D2aは発光面29の直径D1よりも大きく、出射開口径D3aは入射開口径D2aよりも大きい関係にある。

短反射体41bは、入射開口43の入射開口径をD2b、出射開口44の出射開口径をD3bとすると、入射開口径D2bは発光面29の直径D1よりも大きく、出射開口径D3bは入射開口径D2aよりも大きい関係にある。

長反射体41aの入射開口径D2aは短反射体41bの入射開口径D2bよりも大きく、長反射体41aの出射開口径D3aは短反射体41bの出射開口径D3bよりも大きい関係にある。すなわち、長反射体41aは、短反射体41bよりも全体的に径（開口径）が大きくなっている。

長反射体41aは、入射開口43を有する後側の入射側反射体47と出射開口44を有する前側の出射側反射体48とに２分割され、これらを一体的に組み合わせて構成されている。なお、長反射体41aは、２分割せず、一体に形成されていてもよい。

そして、各反射体41は各光源23の前方にそれぞれ配設されている。本実施形態では、灯体11の周辺域に配設される５つの光源23の前方に５つの長反射体41aがそれぞれ配設され、灯体11の中央域に配設される１つの光源23の前方に１つの短反射体41bが配設されている。

光制御体17のケース38は、例えば金属材料で、前後に開口するとともに後側から前側に向かって拡開する円筒状に形成されており、後端側が本体15の前面に取り付けられている。ケース38の前端側に、円形の照射開口50が形成されている。そして、ケース38内に複数の反射体41が収容されている。

光制御体17の透光カバー39は、例えば透明なガラスで、円板状に形成されている。そして、透光カバー39の周辺部がシール材52を介してケース38の前端に配置され、ケース38の前端をかしめることにより、透光カバー39がケース38の前端に固定されている。

また、支持体12は、灯体11を回動可能に支持し、例えば構造物などの被設置部に灯体11を設置する。支持体12は、設置部54、およびこの設置部54の両側から折曲された一対のアーム部55を備えている。設置部54は、造営物などにボルトなどによって固定される。アーム部55の先端は本体15の両側から突設されている軸部材に回動可能に連結されており、軸部材を中心として本体15を含む灯体11を回動可能に支持する。アーム部55には、アーム部55に対して灯体11を締め付け固定するためのハンドル56が配設されている。そして、ハンドル56を緩めることにより、灯体11がアーム部55に対して回動可能となり、灯体11からの光照射方向を調整することができる。

そして、このように構成された照明装置10において、電源ユニットから各光源23に点灯電源が供給されると、各光源23が発光し、各光源23の発光面29から出射する光が反射体41の内側に入射し、各反射体41によって配光が制御された光が透光カバー39を透過して照明領域に照射される。

複数の反射体41のうち、長反射体41aでは光軸方向の長さL1が長いために狭角配光の光に制御し、短反射体41bでは光軸方向の長さL2が短いために長反射体41aよりも広角配光の光に制御する。

そのため、複数の長反射体41aで狭角配光に制御された光によって中心光度を確保することができるとともに、短反射体41bで広角配光に制御された光によって周辺光度を確保することができる。そして、レンズ等を用いず、反射体41のみによって配光を制御することにより、照明領域への照明率を向上できる。

また、光源23に用いられるＣＯＢモジュールにおいては、発光面29の直径D1が大きいほど発光効率が高い特性を有するため、照明装置10の器具効率を高めるには、発光面29の直径D1が大きいものを用いることが好ましい。しかし、発光面29の直径D1が大きくなると、配光角が広くなりやすい。

配光角を狭くするためにレンズを用いた投光器などもあるが、レンズの表面が光ることで、照明対象とする照明領域以外への漏れ光が多くなり、照明領域への照明率（光源23の全光束のうち照明領域に到達する光束の割合）が低下してしまう。

漏れ光が少なく、照明領域への照明率を高めるには、レンズを用いず、反射体41のみを用いることが好ましいが、配光角を狭くするには開口径が大きい反射体41を用いる必要がある。

本実施形態の照明装置10では、光軸方向の長さL1が長い長反射体41aは出射開口44の開口径が大きく、光軸方向の長さL2が短い短反射体41bは出射開口44の開口径が小さい構成となっている。そして、発光面29の直径D1が大きい光源23と開口径が大きい出射開口44の長反射体41aとを組み合わせて用いることにより、配光角を狭くすることができるうえに、器具効率（光源23の全光束のうち器具外に放射される光束の割合）が高く、照明領域への照明率を高くすることができる。

仮に、灯体11内に配置される全ての反射体41について長反射体41aを用いた場合、つまり、灯体11内の中央域に配置される反射体41にも長反射体41aを用いた場合、灯体11の外径を大きくする必要があり、照明装置10が大形化してしまう。また、灯体11の外径が大きくなるのを抑制するために、灯体11内の中央域には光源23および反射体41を配置しない場合、照明装置10に必要な光束を確保することができない場合がある。

本実施形態の照明装置10では、灯体11内の中央域に光源23および出射開口44の開口径の小さい短反射体41bを配置することにより、灯体11の外径が大きくなるのを抑制しながら、照明装置10に必要な光束を確保することができる。

そして、本実施形態の照明装置10によれば、軸方向の長さが異なる２種類の反射体41を用いることにより、つまり狭角配光の長反射体41aおよび広角配光の短反射体41bを用いることにより、中心光度および周辺光度を確保することができる。

さらに、光軸方向の長さL1が長い長反射体41aは出射開口44の開口径が大きく、光軸方向の長さL2が短い短反射体41bは出射開口44の開口径が小さい構成となるため、出射開口44の開口径が異なる２種類の反射体41を用いることになり、灯体11の大形化を抑制しかつ光束を確保しながら、照明領域への照明率を向上できる。

また、灯体11内の長反射体41aの数が短反射体41bの数よりも多いことにより、狭角配光の照明装置10を提供できる。

また、灯体11内の周辺域に複数の長反射体41aを配設し、中央域に短反射体41bを配設することにより、限られた大きさの灯体11内に、複数の長反射体41aおよび短反射体41bを効率よく有効に配置することができる。つまり、灯体11の周辺域に配設される複数の長反射体41aの間にできるデットスペースを有効利用して、短反射体41bを配設することができる。

しかも、灯体11内の周辺域に複数の長反射体41aを配設し、中央域に短反射体41bを配設することにより、短反射体41bによる配光角が長反射体41aによる配光角よりも広くても、軸対称の配光形状とすることができる。

また、灯体11内の周辺域の光源23のみを点灯して狭角配光としたり、灯体11の中央域の光源23のみを点灯して広角配光としたり、１つの照明装置10で配光を切り換えることができる。

また、灯体11の複数の光源23には、発光面29の大きさが同じ構成のもの、つまり同一の光源23を用いることにより、光源23の共通化を図り、照明装置10の製造性を向上することができる。

また、反射体41の反射面45には、高屈折膜と低屈折膜とが積層された反射効率の高い増反射膜46が形成されているため、照明装置10の器具効率が高くなるとともに、配光の広がりが少なく、配光角を狭くすることができる。

また、反射体41は、金属材料で形成されているため、光源23の光エネルギーが大きくても、劣化を防止することができる。

なお、灯体11の周辺域に５つの長反射体41aを配設し、中央域に１つの短反射体41bを配設することで、灯体11内を効率よく有効に利用して長反射体41aを配設することができるが、照明装置10の出力の種類に応じて、例えば、周辺域に６つ以上あるいは４つ以下の長反射体41aを配設してもよい。

また、灯体11内の周辺域にも、短反射体41bを１つまたは複数配設してもよい。この場合、灯体11内の周辺域に長反射体41aと短反射体41bとを１つおきに配設してもよいし、灯体11内の周辺域を所定の領域毎に分けて配設してもよい。

また、灯体11内の周辺域に複数の短反射体41bのみを配設し、中央域に長反射体41aを配設してもよい。この場合、照明装置10の全体的な配光を広角配光としながら、中心光度も確保できる。

また、軸方向の長さが異なる反射体41の種類は、２種類に限らず、３種類以上の異なる長さでもよい。そして、複数種類の反射体41を組み合わせることにより、配光を任意に設定したり、各反射体41を灯体11内に効率よく配置することが可能となる。

また、複数の光源23には、異なる色温度の光を放出する光源23を用いてもよい。この場合、長反射体41aには高い色温度の光源23を組み合わせ、短反射体41bには低い色温度の光源23を組み合わせたり、あるいはその逆に組み合わせてもよい。

また、短反射体41bの反射面45に入射せずに出射開口44から直接出射される光源23の直接光は、長反射体41aに遮られることなく、外部に出射されることが好ましい。この場合、短反射体41bは、光軸方向の長さ、開口径、長反射体41aとの位置関係等の設定により、直接光が長反射体41aに遮られないように構成すればよい。このように構成すれば、外部に取り出される光が増加し、照明率を向上できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 照明装置
11 灯体
23 光源
37 光制御部
41a 長反射体
41b 短反射体

Claims

灯体と；
前記灯体の周辺域に複数配設されているとともに中心域に１つ配設される複数の光源と；
それぞれ円筒状で光軸方向へ向けて拡開するとともに光軸方向の長さが異なる少なくとも長反射体と短反射体を有し、光軸方向の長さが長い前記長反射体が前記灯体の周辺域の前記光源に対向され、光軸方向の長さが短い前記短反射体が前記灯体の中心域の前記光源に対向されており、前記短反射体は前記長反射体よりも配光角度が広い光制御部と；
を具備することを特徴とする照明装置。