JP2009245621A - 屋外照明灯具ユニット、及び屋外照明灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの屋外照明灯具ユニットで照明範囲全体の配光を得ることができるコンパクトな屋外照明灯具ユニットを提供するとともに、ＬＥＤ光源発光効率が向上し屋外照明灯具ユニットの個数を削減した場合であっても、光学モジュールの配置位置を再度設計することなく照射範囲全体の配光を得ることができる屋外照明灯具を提供する。
【解決手段】実施の形態の道路照明灯具３６の光学ユニット１０は、光源である１個のＬＥＤ光源と１個の凸レンズを組み合せた光学モジュールを１単位として、複数の光学モジュールを一体構成とした光学ユニットであり、目標となる照射性能を満たすように、各光学モジュールの取付角度とその数とが調整されて構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、屋外照明灯具ユニット、及び屋外照明灯具に係り、特に道路照明灯具、街路灯具、看板照明灯具などの照射範囲が限定された屋外照明灯具ユニット、及び屋外照明灯具に関する。

道路や公園などの屋外には、灯具高さの高い屋外照明灯具が設置されている。この屋外照明灯具は、広い範囲を照明することが要求されていることから、照明用の光源として蛍光灯や水銀灯などの光出力の高い光源が一般的に使用されている。

しかしながら、蛍光灯や水銀灯は消費電力が大きく、電球交換などの維持費が嵩むという欠点があるため、最近ではこの欠点を解消できる光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を使用する試みがなされている。

特許文献１には、ＬＥＤ光源を使用した屋外照明灯具ユニットが開示されている。

この屋外照明灯具ユニットは、図５に示すようにＬＥＤ光源１と集光レンズ２を有する光学モジュール３と、複数の光学モジュール３、３…を取り付けるための取付部材と、この取付部材を支持するための支持部材とを備えており、取付部材に取り付けられた複数の光学モジュール３、３…からの光が複数の異なる向きに指向せしめられるように、取付部材を複数段階に屈曲させて構成されている。

特許文献１に開示された屋外照明灯具ユニットの配光に関する考え方は、例えば図６に示すように、必要な照射範囲を１〜９の９区画に分割し、各区画を１個の光学モジュール３が照射するように、９個の光学モジュール３、３…を取付部材に角度を変えて取り付けることにある。よって、特許文献１の光学モジュール３は、図７に示すように集光性が高く（２０〜３０°）、相対強度も高い（１００％）光学指向特性を有している。

なお、図６は、隣接する屋外照明灯具の間隔が３５Ｍ（３．５ｈ（ｈ＝屋外照明灯具の高さ：１０Ｍ））であって、屋外照明灯具を中心とした全長７０Ｍの２車線の路面を照射している図が示されている。
特開２００７−２２０５７２号公報

ところで、ＬＥＤ光源を使用する屋外照明灯具ユニットは、灯具全体の絶対必要光束が決定している場合であって、ＬＥＤ光源の発光効率が向上し個別光束が高値になると、光学モジュール３の個数を削減できるという利点がある。

しかしながら、図６に示したように、個別の光学モジュール３の照明範囲（１〜９の９区画）が、灯体全体の照射範囲に対して狭く、これらの照明範囲を組み合わせて照明範囲を構成した場合、その照射範囲の最小組み合わせ区画数（９区画）に満たなくても灯具全体の絶対必要光束を満足するほどＬＥＤ光源の発光効率が向上したときに光学モジュールの個数を削減すると、照射範囲が部分的に欠落した照射分布になる（照射分布にムラが発生する）という問題があった。

例えば、ＬＥＤ光源の発光効率が１．２倍に向上したとすると、図８の如く、９の区画を照射する光学モジュール３を削減し、８台の光学モジュール３、３…によって照射範囲全体を照射しても、灯具全体の絶対必要光束は満足する。しかしながら、９の区画の一部が照射されず欠落するという欠点があった。このような場合、８台の光学モジュール３、３…の配置位置を再度設計し直さなければならず、設計的に手間がかかるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、一つの屋外照明灯具ユニットで照明範囲全体の配光を得ることができるコンパクトな屋外照明灯具ユニットを提供するとともに、ＬＥＤ光源の発光効率が向上し屋外照明灯具ユニットの個数を削減した場合であっても、光学モジュールの配置位置を再度設計することなく照射範囲全体の配光を得ることができる屋外照明灯具ユニット、及び屋外照明灯具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、集光レンズとＬＥＤ光源とからなる光学モジュールを複数備え、該複数の光学モジュールを予め設定された照明範囲全体の配光を得るように、その個数と取付角度とを調整して曲線状に配置するとともに一体構成したことを特徴とする屋外照明灯具ユニットを提供する。

請求項１に記載の発明によれば、集光レンズとＬＥＤ光源とからなる複数の光学モジュールを予め設定された照明範囲全体の配光を得るように、その個数と取付角度とを調整して曲線状に配置したので、一つの屋外照明灯具ユニットで照明範囲全体の配光を得ることができ、また、複数の光学モジュールを一体構成したので、コンパクトになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、屋外照明灯具ユニットが取り付けられた屋外照明灯具の直下近傍の照射範囲を照射する前記光学モジュールの個数が少なく、前記直下近傍の照射範囲の両側であって屋外照明灯具ユニットに対し距離が遠くなる照射範囲を照射する前記光学モジュールの個数が多くなるように構成されることが好ましい。

請求項２に記載の発明によれば、屋外照明灯具が設置された直下近傍の道路（照射範囲）を照射する光学モジュールの個数が少なく、道路上の照射範囲と屋外照明灯具ユニットの距離が遠くなる（光学モジュールの取付角度が開く）に従って光学モジュールの個数が増加するように構成したので、路面の照射範囲全体の明るさを略均一に近づけることができる。すなわち、請求項２に記載の発明によれば、明るさは距離の二乗に反比例するため、屋外照明灯具ユニットに対し距離が遠くなる路面を照射する光学モジュールの個数を多くしている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記複数のＬＥＤ光源の光出力を個別に調整する電源回路が設けられていることが好ましい。

請求項３によれば、電源回路によってＬＥＤ光源の光出力を個別に調整することにより、照射範囲全体の明るさを略均一に近づけることができ、また、所望の配光分布も作成することができる。

上記課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３のいずれかに記載の屋外照明灯具ユニットが複数設けられたことを特徴とする屋外照明灯具を提供する。

請求項４の屋外照明灯具によれば、一つの屋外照明灯具ユニットで照明範囲全体の配光を得ることができる複数の屋外照明灯具ユニットが取り付けられているので、ＬＥＤ光源の発光効率が向上し屋外照明灯具ユニットの個数を削減した場合であっても、光学モジュールの配置位置を再度設計することなく照射範囲全体の配光を得ることができる。

本発明に係る屋外照明灯具ユニットによれば、集光レンズとＬＥＤ光源とからなる複数の光学モジュールを予め設定された照明範囲全体の配光を得るように、その個数と取付角度とを調整して曲線状に配置したので、照射範囲全体において略均一な照射分布を実現でき、また、複数の光学モジュールを一体構成したので、コンパクトになる。これによって本来の凸レンズ集光機能と、光の分布をコントロールする拡散制御機能とを一体に融合したコンパクトな屋外照明灯具を提供できる。

また、本発明に係る屋外照明灯具によれば、ＬＥＤ光源の発光効率が向上し屋外照明灯具ユニットの個数を削減した場合であっても、光学モジュールの配置位置を再度設計することなく照射範囲全体の配光を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態である屋外照明灯具ユニット、及び屋外照明灯具について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の道路照明灯具（屋外照明灯具）に取り付けられる光学ユニット（屋外照明灯具ユニット）１０の側面図である。また、図２は、図１に示した光学ユニット１０をレンズ側から見た正面図であり、光学ユニット１０、１０が２列に配列構成された図が示されている。なお、光学ユニット１０の配列数は１列でもよく、３列以上であってもよい。その配列数は、照明範囲の必要とされる明るさによって選択される。

図１に示すように光学ユニット１０は、所定の曲率で曲線状に配置された５個の凸レンズ（集光レンズ）１２、１４、１６、１８、２０を有している。これらの凸レンズ１２〜２０は、凸レンズ１２を中央として、凸レンズ１４、１６がその両側に、そして、凸レンズ１８、２０が凸レンズ１４、１６の両側にそれぞれ３０°の間隔をもって一体成型されている。

また、光学ユニット１０は、凸レンズ１２〜２０の内側に配置されるとともに、これらの凸レンズ１２〜２０に対応して離間配置された白色のＬＥＤ光源２２、２４、２６、２８、３０を有している。

すなわち、実施の形態の光学ユニット１０は、光源である１個のＬＥＤ光源と１個の凸レンズを組み合せた光学モジュールを１単位として、複数（実施の形態では５個）の光学モジュールを一体構成とした光学ユニットであり、目標となる照射性能を満たすように、すなわち、予め設定された照明範囲全体の配光を得るように、各光学モジュールの取付角度（３０度間隔）とその数（５個）とが調整されて構成されている。

凸レンズ１２〜２０の材質は、一体成型可能な樹脂製（ＰＭＭＡ）が好ましいが、曲線状に成型する観点から高い形状自由度をもつ材質を選択することが好ましい。

また、この光学ユニット１０が取り付けられる道路照明灯の照射性能は、灯体設置高さをｈとした時、灯体間隔ｐを３ｈから３．５ｈをカバーするような拡がりをもつ照射が必要になり、そのランプ光学指向特性はセミカットオフ形配光が最適である。更に、実施の形態の道路照明灯具３６は、図３の如く、灯体設置高さｈ＝１０ｍ、灯体間隔ｐ＝３５ｍである。また、光学ユニット１０には、図１の如くＬＥＤ光源発熱を光学ユニット１０から放熱させるための放熱構造（放熱フィン、アルミなど材質）３２が備えられている。更に、ＬＥＤ光源２２〜３０の光出力を制御する点灯回路電源３４は、光学ユニット単位、又はＬＥＤ光源単位で設けられている。この点灯回路電源３４は、灯具内に収納してもよく、灯具の取付支柱内に収納してもよい。

前述したセミカットオフ形配光とは、ランプの光束１０００ルーメン当たりの光度が、水平角９０°の場合においては、鉛直角８０°のときに１２０カンデラ以下であって、鉛直角９０°のときに３０カンデラ以下であり、鉛直角６５°の場合においては、水平角が６５°から９５°の範囲で１９０カンデラ以上（ただし低圧ナトリウム灯器具および蛍光灯器具の場合は１７０カンデラ以上）の値が存在するようにされている配光をいう。

上記セミカットオフ形配光を実現するための、光学ユニット１０の光学指向特性を図４に示す。

同図に示す光学指向特性を得るために光学ユニット１０は、図１に示したように５個の光学モジュールが３０度の間隔を持って曲線状に配置される。そして、中央に配置されたＬＥＤ光源２２の相対強度が約４４％、その両側に配置されたＬＥＤ光源２４、２６の相対強度が約４６％、そして、その両側に配置されたＬＥＤ光源２８、３０の相対強度が約９３％となるようにＬＥＤ光源２２〜３０の光出力が点灯回路電源３４によってそれぞれ制御されている。これにより、図４の光学指向特性を得ることができ、セミカットオフ形配光を得ることができる。

なお、上記例は、同一諸元の凸レンズ１２〜２０を使用した場合における光学指向特性作成方法であるが、ＬＥＤ光源２２〜３０の光出力を同一とした場合には、凸レンズ１２〜２０を変更すればよい。すなわち、凸レンズ１２、１４、１６を一つのレンズとして集光性を弱め、凸レンズ１８、２０を集光性の高いレンズとしたり、凸レンズ１２、１４、１６をワイド側レンズとし、凸レンズ１８、２０を集光性の高いレンズとしたりしても、図４に示した光学指向特性を得ることができる。

次に、前記の如く構成された光学ユニット１０の特徴について説明する。

この光学ユニット１０は、凸レンズ１２〜２０とＬＥＤ光源２２〜３０とからなる５個の光学モジュールを予め設定された照明範囲全体の配光を得るように、例えば、図４の光学配光特性を得るように、その個数（５個）と取付角度（３０度間隔）とを調整して曲線状に配置したので、一つの光学ユニット１０で照明範囲全体の配光を得ることができる。また、５個の光学モジュールを一体構成したので、コンパクトになる。

また、実施の形態の光学ユニット１０によれば、光学ユニット１０が取り付けられた道路照明灯具３６の直下近傍の照射範囲を照射する光学モジュールの個数を少なく、前記直下近傍の照射範囲の両側であって光学ユニット１０に対し距離が遠くなる照射範囲を照射する光学モジュールの個数が多くなるように構成することが好ましい。これにより、路面の照射範囲全体の明るさを略均一に近づけることができる。すなわち、明るさは距離の二乗に反比例するため、光学ユニット１０に対し距離が遠くなる路面を照射する光学モジュールの個数を多くすることが、照射範囲全体の明るさを略均一に近づける観点から好ましい。

更に、実施の形態の光学ユニット１０によれば、点灯回路電源３４によってＬＥＤ光源２２〜３０の光出力を個別に調整することにより、図４に示した光学指向特性を得ることができ、また、照射範囲全体の明るさを略均一に近づけることができ、更に、所望の配光分布も作成することができる。

一方、この光学ユニット１０が複数設けられた道路照明灯具３６によれば、一つの光学ユニット１０で照明範囲全体の配光を得ることができるので、ＬＥＤ光源２２〜３０の発光効率が向上し光学ユニット１０の個数を削減した場合であっても、光学モジュールの配置位置を再度設計することなく照射範囲全体の配光を得ることができる。

なお、実施の形態では、屋外照明灯具として道路照明灯具を説明したが、これに限定されるものではなく、街路灯具、看板照明灯具にも適用することができる。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

実施の形態の道路照明灯具の光学ユニットを示した側面図である。 図１に示した光学ユニットを凸レンズ側から見た正面図である。 セミカットオフ形の配光を示した説明図である。 セミカットオフ形の配光を得るための光学ユニットの光学指向性特性を示した説明図である。 従来の光学モジュールの構成を示した側面図である。 ９区画に分割された照射範囲を９個の光学モジュールで照射することを説明した図である。 従来の光学モジュールの光学指向性特性を示した説明図である。 光学モジュールの照射範囲に欠落が生じたことを説明した図である。

符号の説明

１０…光学ユニット（屋外照明灯具ユニット）、１２、１４、１６、１８、２０…凸レンズ(集光レンズ)、２２、２４、２６、２８、３０…ＬＥＤ光源、３２…放熱構造、３４…点灯回路電源（電源回路）、３６…道路照明灯具（屋外照明灯具）

Claims (4)

1. 集光レンズとＬＥＤ光源とからなる光学モジュールを複数備え、該複数の光学モジュールを予め設定された照明範囲全体の配光を得るように、その個数と取付角度とを調整して曲線状に配置するとともに一体構成したことを特徴とする屋外照明灯具ユニット。
2. 屋外照明灯具ユニットが取り付けられた屋外照明灯具の直下近傍の照射範囲を照射する前記光学モジュールの個数が少なく、前記直下近傍の照射範囲の両側であって屋外照明灯具ユニットに対し距離が遠くなる照射範囲を照射する前記光学モジュールの個数が多くなるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の屋外照明灯具ユニット。
3. 前記複数のＬＥＤ光源の光出力を個別に調整する電源回路が設けられたことを特徴とする請求項１、又は２に記載の屋外照明灯具ユニット。
4. 請求項１、２又は３のいずれかに記載の屋外照明灯具ユニットが複数設けられたことを特徴とする屋外照明灯具。

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