JP2010092849A - 複数面から形成する配光用曲線を有する配光用パネル - Google Patents

Abstract

【課題】複数面から形成する配光用曲線を有する配光用パネルであって、ランプ、道路線用反射体、又は太陽光エネルギー収集パネルに於いて使用するのに有用な配光用パネルを提供する。
【解決手段】配光用パネル２２０４に、多数の面で、入射光の大部分の経路を制御する配光用曲線を構成する。これらの面を、平面又は弧状面とする。更に、各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。更に、配光用パネル２２０４を、長方形、円形、楕円形、又は異形状とする。また、配光用パネル２２０４を、光透過性プラスチック、光透過性ガラス、又は任意の他の光透過性材料から作製する。
【選択図】図２２

Description

本発明は、配光技術に関し、特には複数面から形成する配光用曲線を有し、媒体の臨界角の光屈折及び反射原理に従い設計する配光用パネルに関する。配光用パネルはランプ、道路線及び反射体、及び太陽光エネルギー収集に於いての使用に適する。照明に使用すると、配光用パネルにより均等で優しい輝度を提供し、エネルギーを節約し、光害を防止できる。道路線に使用すると、配光により目立つ表示にできる。太陽光集光システムで使用すると、配光用パネルにより太陽光集光パネルの費用を低減できる。

標準的なランプには２種類あり、１つは屋内用、もう１つは屋外用である。屋内用ランプは、図１Ａに示すように、光源１０２と、前記光源１０２上側で周囲に配置するハンド型の不透明なランプ笠１０１と、前記ランプ笠１０１内側に設けて光源１０２からの光を所定の照明領域に向けて反射させる反射体１０３と、を備える。この設計によれば、光源１０２からの光線の一部が直接予定照明領域に進み、反射体１０３が光源１０２からの残り光線を、照明領域に向かい反射する。グレア光を回避するために、光源の表面を艶消しにしてもよい。

前述したランプを屋外用に使用する場合には、図１Ｂに示すように、光透過性被覆体１０４で、反射体１０３の下側を被覆してもよい。グレア光を回避するために、光透過性被覆体１０４には、（すりガラスの機能を果たすように）小突起部を外面に形成する。しかしながら、光透過性被覆体１０４又は光源１０２の表面を艶消し処理した結果、明るさは損なわれる。こうした種類のランプでは、輝度がランプ直下の特定領域に集中するガウス分布を示す。

図２は、従来の街路／公園用ランプを示す模式図である。街路／公園用ランプには、ランプ支柱２０１と、前記ランプ支柱２０１の上側に固定して取付けるランプ２０２と、を備える。ランプ２０２には、内側で上向きに配置する光源２０３と、ランプ２０２の光出力側を被覆するランプ笠２０４と、を備える。光透過性ランプ笠２０４により、光線が様々な方向に進むため、道路照明効果が低くなり、著しい光害を引き起こす。

図３は、従来の街路／公園用ランプの別の設計を示す模式図である。この設計によれば、街路／公園用ランプには、ランプ支柱３０１と、前記ランプ支柱３０１の上側に固定して取付け、内側に上向きに配置する光源３０３を有するランプ３０２と、前記ランプ３０２の上方に斜めに配置して、光源３０３からの光線を地面に向けて反射させる反射体３０４と、を備える。街路／公園用ランプのこの設計には、照明範囲が限定されるという欠点がある。

更に、道路線用反射体には、一般的に、道路に敷設する金属フレームと、蛍光体層でコーティングし、金属フレームに固定して取付けるプラスチック製板状部材と、を備える。走行中の自動車のヘッドライトからの光線が反射体の蛍光物質でコーティングしたプラスチック製板状部材に入射すると、蛍光物質でコーティングしたプラスチック製板状部材がその光線を反射し、その結果、運転者は道路線の方向が良好に視認できる。しかしながら、蛍光物質でコーティングしたプラスチック製板状部材が埃で被覆されると、蛍光物質でコーティングしたプラスチック製板状部材の反射性能が低下する、或いは前記部材が消えてしまうこともある。

こうした状況に鑑み、本発明を完成した。本発明の１目的は、複数面から形成する配光用曲線を有する配光用パネルであって、ランプ、道路線用反射体、又は太陽光エネルギー収集パネルに於いて使用するのに有用であり、従来技術の設計に関する欠点を排除できる配光用パネルを、提供することである。ランプ又は道路線用反射体で使用した場合、前記配光用パネルによって入射光線の殆どの屈折角又は反射角を制御し、光を所定の照射領域に均等に投影可能にする。

配光用パネルには、少なくとも４面を備える。多数の面で、入射光の大部分の経路を制御する配光用曲線を構成する。これらの面を、平面又は弧状面とすることができる。更に、各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

更に、配光用パネルを、長方形、円形、楕円形、又は異形状とすることができる。また、配光用パネルを、光透過性プラスチック、光透過性ガラス、又は任意の他の光透過性材料から作製できる。

従来技術による半分型ランプ笠で被覆したランプを示す模式図である。 従来技術による全体型ランプ笠で被覆したランプを示す模式図である。 従来の街路／公園用ランプを示す模式図である。 従来の街路／公園用ランプの別の設計を示す模式図である。 本発明（Ｉ）による配光用パネルを介した光屈折について説明している。 本発明（ＩＩ）による配光用パネルを介した光屈折について説明している。 本発明（ＩＩＩ）による配光用パネルを介した光屈折について説明している。 本発明の第１実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１実施形態による配光用パネルの光路制御を示す模式図である。 本発明の第２実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２実施形態による配光用パネルの光路制御を示す模式図である。 本発明の第３実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第３実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第３実施形態による配光用パネルの光路制御を示す模式図である。 本発明の第４実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第４実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第４実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第５実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第５実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第５実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第６実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第６実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第６実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第７実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第７実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第７実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第８実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第８実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第８実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第９実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第９実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１０実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１０実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１１実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１１実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１１実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１２実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１２実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１２実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１３実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１３実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１３実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１４実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１４実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１４実施形態による配光用パネルの構造を示す。 ランプにおける本発明の適用例を示す模式図である。 ランプにおける本発明の別の適用例を示す模式図である。 ランプにおける本発明の更に別の適用例を示す模式図である。 本発明の第１５実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１５実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１６実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１６実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１７実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１７実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１８実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１８実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１８実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１９実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１９実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第１９実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２０実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２０実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２０実施形態による配光用パネルの構造を示す。 道路線用反射体における本発明の適用例を示す模式図である。 太陽光集光システムにおける本発明の適用例を示す。 太陽光集光システムにおける本発明の適用例を示す。 本発明の第２１実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２１実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２２実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２２実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２２実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２３実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２３実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２３実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２４実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２４実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２５実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２５実施形態による配光用パネルの構造を示す。 本発明の第２５実施形態による配光用パネルの構造を示す。 太陽光集光パネルにおける本発明の適用例を示す模式図である。

図４、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、これらの図では、本発明の構造及び原理を示しており、光線の移動を制御する本発明の働きについて説明している。

図４を参照すると、配光用パネル４０１を示しており、複数面を有している。２本の入射光線４０２が同一角度で配光用パネル４０１の１面４０３に入射して、屈折後に別の面４０４に進むが、入射光線４０２と法線４０５との間の夾角は配光用パネルの臨界角より小さくなる。屈折の法則を適用すると、光線は配光用パネルの外へと屈折する。

図４に示した面４０４の角度を図４Ａに示した面４０７の角度に変化させると、入射光線４０２と法線４０８との間の夾角は配光用パネルの臨界角より大きくなる。反射の法則（入射角は反射角と等しい）を適用すると、光線は右方に上向きに別の面４０９へと反射する。この時、入射光線と面４０９の法線４１０との間の夾角は配光用パネルの臨界角より小さくなる。屈折の法則を適用すると、光線は配光用パネルの外へと屈折する。

図４Ａに示した面４０９の角度を図４Ｂに示した面４１１及び４１３の角度に変えると、１つの入射光線４０２ａと面４１１の法線４１２との間の夾角は５４．９°となり、配光用パネルの臨界角より大きくなる。従って、反射の法則を適用すると、光線は右方に上向きに別の面４１５に向かい反射する。この時、入射光線と法線４１６との間の夾角は、配光用パネルの臨界角より小さくなり、従ってこの光線は配光用パネルの外へと反射する。更に、他の入射光線４０２ｂと面４１３の法線４１４との間の夾角は６２．３°となり、配光用パネルの臨界角より大きくなる。従って、反射の法則を適用すると、光線は配光用パネルで右方に上向きに別の面４１５に向かい反射する。この時、入射光線と法線４１７との間の夾角は配光用パネルの臨界角より小さくなり、従って光線は屈折法則を適用すると、配光用パネルの外へと屈折する。

従って、適切に複数面配光用パネルの各面の傾斜角、曲率及び表面積を調節することによって、光路を予定照射領域に向かうよう制御できる。

次に、本発明の実施例について以下に記述する。図５及び図５Ａでは、本発明の第１実施形態による、配光用曲線を成す複数面を有する配光用パネルを示す。配光用パネル５０１には、上側中心部に配置する受光面である中心面５０２と、下側に配置する光反射面である面５０と、異なる角度からの入射光線を所定照明領域に向けて反射又は屈折させる仕様の異なる複数の周面５０４〜５１０と、全ての入射光線を配光用パネル５０１の外へと照射領域に向けて屈折させる上側に配置した上面５１１と、を有する。全ての面を中心基準線５１２周りに配設して、円形配光用パネルを構成する。各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図６は、本発明の第１実施形態による配光用パネルの光路制御について示した模式図である。入射光線６０２が同じ入射角で配光用パネル６０１の中心面６０３に入射すると、全光線は配光用パネル内で面６０４の内側へと屈折する。この時、入射角は配光用パネルの臨界角より大きくなり、従って光線は、入射角と等しい角度で右方に上向きに、異なる仕様の異なる面に向かい反射する。配光用パネルの臨界角より大きい入射角で面６０５に入射した光線は、上面６１１へと反射する。上面６１１へと入射した光線の入射角は配光用パネルの臨界角より小さいため、これらの光線は予定照射領域へと屈折する。面６０６に入射する光線の入射角は配光用パネルの臨界角より大きくなり、従って、これらの光線は上向きに上面６１１へと反射する。この時、光線の入射角は配光用パネルの臨界角より大きくなり、従って、これらの光線は予定照射領域へと反射する。残りの光線も同様に予定照射領域へと進む。しかしながら、光線が異なる仕様の異なる面に入射するため、光線は異なる角度で反射される。光線が配光用パネルの外へと反射する範囲６１２から、配光用曲線を成す複数面を有する配光用パネルは、光線の進行方向を所定照射領域に向かうよう効果的に制御し、その結果広範な照射効果、更には、配光効果を得られる。

図７、図７Ａ及び図７Ｂでは、第２実施形態による配光用曲線を成す複数面を有する配光用パネルを示す。この第２実施形態による配光用パネル７０１は、複数面を中心基準線７０２周りに半分側だけ配設して、半円形配光用パネルを形成する以外は、上述した第１実施形態と略同様である。中心基準線に対して反対側のもう半分の構造体には、光源から受光する受光面である上面７０３と、光を反射させる底側の仕様の異なる３底面７０５〜７０７と、光を屈折させる片方側の第１側面７０８と、光を反射させる対向する側の円弧状の第２側面７０４と、を有する。配光用パネルの各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望する屈折角又は反射角となるよう設計する。

図８は、本発明の第２実施形態による配光用パネルの光路制御を示す模式図である。入射光線８０２が配光用パネル８０１の中心領域で受光面８１０に入射すると、これらの光線は、図６で示したのと同様な方法で屈折及び／又は反射する。複数の入射光線が、中心基準線に対して他側にある、配光用パネル８０１のもう片方の半分の構造体の受光面８０４に同じ入射角で入ると、屈折せず、直接下側の３底面８０５〜８０７に進む。３底面８０５〜８０７に入るこれらの光線の入射角は、配光用パネル８０１の臨界角より大きくなる。従って、これらの光線は、配光用パネル８０１の外へとは屈折せず、右方向に異なる反射角で、右側面８０８へと反射する。右側面８０８に入射する光線の入射角は配光用パネル８０１の臨界角より小さくなる。従って、これらの光線は、右方向に配光用パネル８０１の外に面８０９へと屈折し、その後配光用パネル８０１の内側へと屈折し、次に右側の仕様の異なる面によって上向きに照射領域へと反射する。この過程は、図６で示したものと同じであり、従ってこの点に関して更なる説明は不要である。従って、この第２実施形態の配光用パネルにより、光線の大部分を所定照射領域に照射可能である。

図９及び図９Ａでは、第３実施形態による配光用曲線を成す複数面を有する配光用パネルを示している。この第３実施形態による配光用パネル９０１には、光源から受光するよう部分的に設計した上面９０２と、光を反射する反射面である第１底面９０３と、光を屈折させる屈折面である第２底面９１２と、仕様の異なる複数の側面９０４〜９１０と、を有する。殆どの側面を、異なる反射角で光を反射するよう設計する。残りの側面を、異なる屈折角で光を屈折するよう設計する。これらの側面に入射する光線を、最終的に所定照射領域に進むようにする。この配光用パネルの面を、中心基準線９１１周りに配設して、円形形状とする。更に、各面の傾斜角、曲率、表面積をそれぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図１０は、本発明の第３実施形態による配光用パネルの光路制御について示す模式図である。入射光線１００２が同じ入射角で配光用パネル１００１の受光面１００３の中心領域に入射すると、これらの光線は屈折せず底面１００４へと直接進む。底面１００４に入射する光線の入射角が配光用パネル１００１の臨界角より大きいため、これらの光線は右方へそれぞれの入射角に対応する各反射角で側面へと反射する。面１００５に入射する光線の入射角は配光用パネルの臨界角より小さくなり、従って前記面１００５に入射する光線は屈折する。面１００６に入射する光線の入射角は配光用パネルの臨界角より小さくなり、従って前記面１００６に入射する光線は、所定照射領域へと屈折する。面１００７に入射する光線の入射角は配光用パネルの臨界角より小さくなり、従って前記１００７に入射する光線は、所定照射領域へと屈折する。面１００８に入射する光線の入射角は配光用パネルの臨界角より小さくなり、従って前記面１００８に入射する光線は、所定照射領域へと屈折する。面１００９に入射する光線の入射角は配光用パネルの臨界角より大きくなり、従って前記面１００９に入射する光線は、底面１０１１へと反射する。しかしながら、面１００９によって底面１０１１に反射した光線の入射角は配光用パネルの臨界角より小さいため、これらの光線はその後所定照射領域へと屈折する。更に、面１０１０に入射する光線の入射角は配光用パネルの臨界角より大きくなり、従って前記面１０１０に入射する光線は、下方の底面１０１１へと反射する。しかしながら、面１０１０によって底面１０１１へと反射した光線の入射角は配光用パネルの臨界角より小さいため、これらの光線はその後所定照射領域へと屈折する。従って、本第３実施形態の配光用パネルにより光線の進行方向を効果的に制御でき、その結果広範な照明効果だけでなく配光効果さえも達成できる。

図１１、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、本発明の第４実施形態による配光用パネルを示している。この第４実施形態によれば、配光用パネル１１０１を、この第４実施形態による配光用パネル１１０１の複数の面を、半円形の配光用パネルを形成するよう中心基準線１１０２の周りに片側だけ配置する以外は、上記第３実施形態と略同様にする。中心基準線１１０２に対するもう片方の半分の構造体には、光源から受光する受光面である上面１１０３と、光を屈折させる底側の仕様の異なる３底面１１０５、１１０６及び１１０７、光を屈折させる片方の側面側の第１側面１１０８と、光を反射させるもう片方の側面側の円弧状の第２側面１１０４と、を有する。配光用パネル１１０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図１２、図１２Ａ及び図１２Ｂでは、本発明の第５実施形態による配光用パネルを示している。この第５実施形態によれば、配光用パネル１２０１には、光を反射する底面１２０３と、所定の照明領域に向けて異なる角度で光を屈折又は反射させる複数の側面１２０４〜１２１０と、光を配光用パネル１２０１の外に所定の照明領域へと屈折させる上面１２１１と、を備える。配光用パネル１２０１の面を、中心基準線上又は周りに配設し、それにより矩形の配光用パネルを構成する。配光用パネル１２０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図１３、図１３Ａ及び図１３Ｂでは、本発明の第６実施形態による配光用パネルを示している。この第５実施形態によれば、上側想像線１３０９に対する配光用パネル１３０１の右半分の構造体を、上記第５実施形態と略同様とする。配光用パネル１３０１の左半分には、光源から受光する受光面である上面１３０２と、光を反射させるよう設計した仕様の異なる３底面１３０４、１３０５及び１３０６と、光を屈折させる２つの右側面１３０７及び１３０８と、光を反射させる１つの左側面１３０３と、を有する。配光用パネルの右半分と左半分で矩形形状を構成する。更に、配光用パネル１３０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図１４、図１４Ａ及び図１４Ｂでは、本発明の第７実施形態による配光用パネルを示している。この第７実施形態によれば、配光用パネル１４０１には、光源から受光するよう構成する中心領域を有する上面１４０１と、光を反射させるよう設計する第１底面１４０３と、光を屈折させるよう設計する第２底面１４１２と、異なる角度で光を所定の照明領域に向けて反射又は屈折させる仕様の異なる複数の側面１４０４〜１４１０と、を備える。面を中心基準線１４１１上又は周りに配設して、矩形形状を構成する。更に、配光用パネル１４０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図１５、図１５Ａ及び図１５Ｂでは、本発明の第８実施形態による配光用パネルを示している。この第８実施形態によれば、配光用パネル１５０１には、想像線１５０２で分割した右半分と左半分を有する。配光用パネル１５０１の右半分の構造体を、上記第７実施形態の右半分と略同様にする。配光用パネル１５０１の左半分には、光源から受光する受光面である上面１５０３と、光を反射する仕様の異なる３底面１５０５、１５０６及び１５０７と、光を屈折させる右側面１５０８と、光を反射する左側面１５０４と、を備える。配光用パネルの右半分と左半分で矩形形状を構成する。更に、配光用パネル１５０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図１６及び図１６Ａでは、本発明の第９実施形態による配光用パネルを示している。この第９実施形態によれば、配光用パネル１６０１には、上面１６０２と、光源から受光するよう構成する複数の上部境界面１６０３〜１６０６と、光を屈折させる底部の屈折レンズ１６１２と、光を異なる角度で所定照明領域に向けて反射させる仕様の異なる複数の側面１６０７〜１６１１と、を備える。中心基準線１６１３に基づいて、面で円形形状を構成する。更に、配光用パネル１６０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図１７及び図１７Ａでは、本発明の第１０実施形態による配光用パネルを示している。この第１０実施形態によれば、配光用パネル１７０１には、光源から受光するよう設計する複数の上面１７０２〜１７０８と、光を屈折するよう設計する底面１７１３と、光を異なる角度で所定の照明領域に反射させる仕様の異なる複数の側面１７０９〜１７１２と、を備える。中心基準線１７１４に基づいて、面で円形形状を構成する。更に、配光用パネル１７０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図１８、図１８Ａ及び図１８Ｂでは、本発明の第１１実施形態による配光用パネルを示している。この第１１実施形態によれば、配光用パネル１８０１には、複数組の仕様の異なる面１８０２、１８０３及び１８０４を備える。配光用パネル１８０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図１９、図１９Ａ及び図１９Ｂでは、本発明の第１２実施形態による配光用パネルを示している。この第１２実施形態によれば、配光用パネル１９０１には、複数組の仕様の異なる面１９０２〜１９０６を備える。配光用パネル１９０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図２０、図２０Ａ及び図２０Ｂでは、本発明の第１３実施形態による配光用パネルを示している。この第１３実施形態によれば、配光用パネル２００１には、複数組の仕様の異なる面２００２、２００３及び２００４を備える。配光用パネル２００１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図２１、図２１Ａ及び図２１Ｂでは、本発明の第１４実施形態による配光用パネルを示している。この第１４実施形態によれば、配光用パネル２１０１には、複数組の仕様の異なる面２１０２〜２１０８を備える。配光用パネル２１０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図２２では、本発明の第１適用例を示している。本発明のこの第１適用例によれば、配光用パネルを電気スタンドにおいて使用し、前記電気スタンドには、ランプ台２２０１と、前記ランプ台２２０１の上側で固設するランプ２２０２と、前記ランプに上向きに配設する光源２２０３と、上述した本発明の第１〜第１４実施形態から選択し、ランプ２２０２周りに配設する配光用パネル２２０４と、を備える。この適用例によれば、配光用パネル２２０４を、本発明の第１実施形態となるよう作製する。光源２２０３からの光線を、配光用パネル２２０４を介して床に向けて屈折及び反射させる。

図２３では、本発明の第２適用例を示している。本発明のこの第２適用例によれば、配光用パネルを電気スタンドにおいて使用し、前記電気スタンドには、ランプ台２３０１と、前記ランプ台２３０１の上側で固設するランプ２３０２と、前記ランプに上向きに配設する光源２３０３と、上述した本発明の第１〜第１４実施形態から選択し、ランプ２３０２の周りに配設する配光用パネル２３０４と、前記配光用パネル２３０４の上側でこれを被覆する不透明なランプ笠２３０５と、を備える。光源２３０３からの光線を、配光用パネル２３０４を介して床に向けて屈折及び反射させる。

図２４では、本発明の第３適用例を示している。本発明のこの第３適用例によれば、配光用パネルを電気スタンドにおいて使用し、前記電気スタンドには、ランプ台２４０１と、前記ランプ台２４０１の水平に延伸させた上部に係着させた不透明なランプ笠２４０２と、前記不透明なランプ笠２４０２内側に懸架する光源２４０４と、前記不透明なランプ笠２４０２内側で光源２４０４を覆い取付けて、光源２４０４からの光を下方に床に向けて反射させる反射体２４０３と、上述した本発明の第１〜第１４実施形態から選択し、上記不透明なランプ笠２４０２、反射体２４０３及び光源２４０４から成るランプの下側に配設する配光用パネル２４０５と、を備える。この適用例によれば、配光用パネル２４０５を、本発明の第３実施形態となるよう作製する。光源２４０３からの光線を、配光用パネル２２０５を介して床に向けて屈折及び反射させる。

図２５及び図２５Ａでは、本発明の第１５実施形態による配光用パネルを示している。この第１５実施形態によれば、配光用パネル２５０１には、光を入出力するよう構成する上面２５０２と、光を反射させる仕様の異なる複数の底面２５０３、２５０４及び２５０５と、取付用の突出した取付面２５０６と、を備える。面２５０２〜２５０５で、中心基準線２５０７に基づいて、円形形状を構成する。配光用パネル２５０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図２６及び図２６Ａでは、本発明の第１６実施形態による配光用パネルを示している。この第１６実施形態によれば、配光用パネル２６０１には、光を出力する上面２６０２と、光を出力する周面２６０３と、光を反射させる複数の底面２６０４及び２６０５と、底側周囲に延伸させた取付用の突出した取付面２６０６と、を備える。中心基準線２６０７に基づいて、面２６０２〜２６０６で、円形形状を構成する。更に、上面２６０２には、光を出力し、滑止め効果を提供する突起部２６０８を有する。更にまた、配光用パネル２６０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図２７及び図２７Ａでは、本発明の第１７実施形態による配光用パネルを示している。この第１７実施形態によれば、配光用パネル２７０１には、光を出力する上面２７０２と、光源から受光する周面２７０３と、光を反射させる複数の底面２７０４及び２７０５と、底側周囲に延伸させた取付用の突出した取付面２７０６と、を備える。中心基準線２７０７に基づいて、面２７０２〜２７０６で、円形形状を構成する。更に、上面２６０２には、光を出力し、滑止め効果を提供する突起部２６０８を有する。更にまた、配光用パネル２７０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図２８、図２８Ａ及び図２８Ｂでは、本発明の第１８実施形態による配光用パネルを示している。この第１８実施形態によれば、配光用パネル２８０１には、光を入出力する上面２８０２と、光を反射させる複数の底面２８０３、２８０４及び２８０５と、底側周囲に延伸させた取付用の突出した取付面２８０６と、を備える。更に、配光用パネル２８０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図２９、図２９Ａ及び図２９Ｂでは、本発明の第１９実施形態による配光用パネルを示している。この第１９実施形態によれば、配光用パネル２９０１には、光を出力する上面２９０２と、光を入力する周面２９０３と、光を反射させる複数の底面２９０４及び２９０５と、底側周囲に延伸させた取付用の突出した取付面２９０６と、を備える。上面２９０２には、光を出力し、滑止め効果を提供する突起部２９０８を有する。更に、配光用パネル２９０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図３０、図３０Ａ及び図３０Ｂでは、本発明の第２０実施形態による配光用パネルを示している。この第２０実施形態によれば、配光用パネル３００１には、光を出力する上面３００２と、光を入力する周面３００３と、光を反射させる複数の底面３００４及び３００５と、底側周囲に延伸させた取付用の突出した取付面３００６と、を備える。中心基準線３００７に基づいて、面３００２〜３００６で、矩形形状を構成する。更に、配光用パネル３００１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図３１を参照すると、配光用パネル３１０１を、上述した本発明の第１５〜第２０実施形態の１つ、例えば、第１５実施形態とするよう作製し、中央分離帯及び反射体として使用するよう道路３１０２に固着している。移動中のヘッドライトからの光線３１０３が配光用パネル３１０１の外面３１０４に入射すると、これらの入射光線は第１内面３１０５へと、入射角が配光用パネルの臨界角より大きいため、屈折する。光線が第１内面３１０５に入ると、前記光線の入射角が配光用パネルの臨界角より大きいため、前記光線は前記第１内面３１０５によって右方に、第２内面３１０６へと屈折する。光線がこの第２内面３１０６に入ると、これら光線の入射角が配光用パネルの臨界角より大きいため、これらの光線は外面３１０４に向けて屈折する。これらの光線の入射角が配光用パネルの臨界角より大きいため、これらの光線は配光用パネル３１０１の外面３１０４の外へと進む。従って、車の運転者ははっきりと配光用パネル３１０１の表示を視認でき、安全確認できる。

図３２では、本発明による配光用パネルから形成する凸レンズ３２０１であって、且つ前記凸レンズ３２０１の焦点に集光器３２０３を持つ凸レンズを説明している。光線が凸レンズ３２０１に入射すると、光線は太陽光集光器３２０３に集光される。この固定した設計によれば、凸レンズ３２０１の受光角度を限定することで、太陽光を限定された時間内で太陽光集光器３２０３に集光するよう機能する。図３２Ａで示すように、稼働時間を延長するために、機械装置３２０４を使用して、図３２に示した構造体を支持する。この機械装置３２０４によって、太陽に対する地球の自転方向及び速度に合わせて、図３２に示した構造体を動作させる。こうした仕組みにより太陽光エネルギー集光効率を向上できるが、設置費用は相対的に高くなる。

本発明に従い太陽光システムで太陽光を集光するよう構成した配光用パネルを使用すると、有効集光時間を大幅に延長できる。こうした太陽光システムでの配光用パネルの使用では、単に僅かに材料費が増えるだけで、太陽光システムの性能を大幅に向上させられる。本発明には、低出力太陽光システムで使用すると、産業的価値がある。以下の実施形態は、太陽光システムにおいて太陽光を集光するのに有用である。

図３３及び図３３Ａでは、本発明の第２１実施形態による配光用パネルを示している。この第２１実施形態によれば、配光用パネル３３０１には、光を入力する中央上面３３０２と、前記中央上面３３０２周りに配設して光を反射させる複数の周面３３０３〜３３１４と、光を屈折させる中央底面３３２９と、光を反射させる複数の下部境界面３３１７〜３３２８と、光を反射させる２側面３３１５及び３３１６と、を備える。中心基準線３３３０に基づいて、面３３０２〜３３２９で、円形形状を構成する。更に、配光用パネル３３０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図３４、図３４Ａ及び図３４Ｂでは、第２２実施形態による配光用パネルを示している。この第２２実施形態によれば、配光用パネル３４０１には、想像線３４０２で分割した右半分と左半分を有する。右半分の構造を、上記第２１実施形態の右半分と、面を想像線３４０２に基づいて矩形形状に構成する以外は、同じにする。更に、配光用パネル３４０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図３５、図３５Ａ及び図３５Ｂでは、本発明の第２３実施形態による配光用パネルを示している。この第２３実施形態は、配光用パネル３５０１の上部中心領域を弧状面３５０２とする以外は、上述した第２２実施形態と略同様である。更に、配光用パネル３５０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図３６及び図３６Ａでは、本発明の第２４実施形態による配光用パネルを示している。この第２４実施形態によれば、配光用パネル３６０１には、光を入力する中央上面３６０２と、前記中央上面３６０２周りに配設して光を反射させる複数の面３６０３と、光を出力させる屈折面である中央底面３６２９と、前記中央底面３６２９周りに配設して光を反射させる複数の面３６１７〜３６２８と、光を反射させる２側面３６１５及び３６１６と、を備える。中心基準線３６３１に基づいて、これらの面３６０２〜３６２９で、円形形状を構成する。また、配光用パネル３６０１には、底側の中心に貫通孔３６３０を更に備える。前記貫通孔３６３０の大きさを、中央底面３６２９より小さくする。更に、配光用パネル３６０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図３７、図３７Ａ及び図３７Ｂでは、本発明の第２５実施形態による配光用パネルを示している。この第２５実施形態によれば、配光用パネル３７０１を中心想像線３７０２で右半分と左半分に分割する。右半分の構造を、上記第２４実施形態と、この第２５実施形態による面が矩形形状を構成する以外は、同じとする。更に、配光用パネル３７０１には、パネル３７０３の中心に切開した貫通孔３７０４を有する。更に、配光用パネル３７０１の各面の傾斜角、曲率、表面積を、それぞれ所望の屈折角又は反射角になるよう設計する。

図３８では、本発明のまた別の適用例を示している。この適用例によれば、配光用パネル３８０１を、上記第２１実施形態となるよう作製し、前記配光用パネルには、その底側の中心に太陽光集光パネル３８０２を取付けている。上部受光面に入射する太陽光の入射角３８０３が、垂線に対して４２°３８０３と１７°３８０９との間の２５度以内であれば、入射光線は配光用パネル３８０１で屈折する。これらの光線が、多数の面で形成する配光用曲線３８０４に入ると、配光用パネル３８０１の異なる面で前記光線は、平行光線で反射される。光線が面３８０５に入射すると、これらの光線の入射角が配光用パネルの臨界角より大きいため、上向きに左方に、光線の入射角が配光用パネルの臨界角より大きい面３８０６に向かい反射する。従って、面３８０６に入射した光線は、上向きに右方に、複数面から形成する配光用曲線３８０７へと反射する。光線は配光用曲線３８０７に入射すると、中央底面３８０８に向かい反射し、太陽光集光パネル３８０２へと集光される。上部受光面３８１７に入射する太陽光の入射角が垂線に対して１７°３８０９より小さいと、入射光線は上部受光面３８１７で配光用パネルの内部へと屈折する。光線が底面３８０８に達すると、太陽光集光パネル３８０２の境界へと屈折する。比較的垂線に近い角度で配光用パネルに入射する光線は、比較的広領域に亘り太陽光集光パネルへと照射可能である。光線３８０１が配光用パネルの上側に垂直に入射する場合、光線が太陽光集光パネルへと照射される範囲は、最大レベルとなる。光線が左側に向かい進行する場合、光線が太陽光集光パネルに照射される範囲は、相対的に減少する。光線が垂線に対する入射角が１７°超となる範囲に入ると、入射光線の照射範囲は、太陽光集光パネル３８０２を超えて、配光用パネルの配光用曲線３８１２の範囲に入る。入射角が垂線に対して４２°と１７°の間の２５度の範囲内にある光線は、配光用曲線３８１２、面３８１３、面３８１４、面３８１４及び配光用曲線３８１５で、太陽光集光パネル３８０２へと反射する。

前述した本発明の様々な実施形態は、従来の照明器具において従来の光透過ランプ笠の代わりに使用する、道路線又は道路用反射体とする、或いは太陽光集光システムにおいて使用して太陽エネルギーを太陽光集光パネルに集めるのに有用である。

本発明の特定の実施形態について、説明目的で詳述したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、様々な変更及び改善を行ってもよい。従って、本発明は、付記したクレームを除いては、制限されないものとする。

１０１、２０４、２３０５、２４０２ ランプ笠
１０２、２０３、３０３、２２０３、２３０３、２３０３、２４０４ 光源
１０３、３０４、２４０３ 反射体
１０４ 光透過性被覆体
２０１、３０１ ランプ支柱
２０２、３０２、２２０２、２３０２ ランプ
４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１、１００１、１１０１、１２０１、１３０１、１４０１、１５０１、１６０１、１７０１、１８０１、１９０１、２００１、２１０１、２２０４、２３０４、２４０５、２５０１、２６０１、２７０１、２８０１、２９０１、３００１、３１０１、３４０１、３５０１、３６０１、３７０１、３８０１ 配光用パネル
４０２、６０２、８０２、８０３、１００２ 入射光線
４０３、４０４、４０７、４０９、４１１、４１３、４１５、５０３、６０４、６０５、６０６〜６１０、８０９、１００５、１００６、１００７、１００８、１００９、１０１０、１８０２、１８０３、１８０４、１９０２〜１９０６、２００２、２００３、２００４、２１０２〜２１０８、３６０３〜３６１４、３６１７〜３６２８、３８０５、３８０６、３８１３、３８１４、３８１４ 面
４０５、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１７法線
５０２、６０３ 中心面
５０４〜５１０、２６０３、２７０３、２９０３、３００３、３３０３〜３３１４ 周面
５１１、６１１、７０３、９０２、１１０３、１２１１、１３０２、１４０２、１５０３、１６０２、１７０２〜１７０８、２５０２、２６０２、２７０２、２８０２、２９０２、３００２ 上面
５１２、７０２、９１１、１１０２、１４１１、１６１３、１７１４、２５０７、２６０７、２７０７、３００７、３３３０、３６３１ 中心基準線
７０４、７０８、８０８、９０４〜９１０、１１０４、１１０８、１２０４〜１２１０、１３０３、１３０７、１３０８、１４０４〜１４１０、１５０４、１５０８、１６０７〜１６１１、１７０９〜１７１２、３３１５、３３１６、３６１５、３６１６ 側面
７０５〜７０７、８０５〜８０７、９０３、９１２、１００４、１０１１、１１０５、１１０６、１１０７、１２０３、１３０４、１３０５、１３０６、１４０３、１４１２、１５０５、１５０６、１５０７、１７１３、２５０３、２５０４、２５０５、２６０４、２６０５、２７０４、２７０５、２８０３、２８０４、２８０５、２９０４、２９０５、３００４、３００５ 底面
８０４、８１０、１００３ 受光面
１３０９、１５０２、３４０２ 想像線
１６０３〜１６０６ 上部境界面
１６１２ 屈折レンズ
２２０１、２３０１、２４０１ ランプ台
２５０６、２６０６、２７０６、２８０６、２９０６、３００６ 取付面
２６０８、２９０８ 突起部
３１０２ 道路
３１０３ 光線
３１０４ 外面
３１０５、３１０６ 内面
３２０１ 凸レンズ
３２０３ 太陽光集光器
３２０４ 機械装置
３３０２、３６０２ 中央上面
３３１７〜３３２８ 下部境界面
３３２９、３６２９、３８０８ 中央底面
３５０２ 弧状面
３６３０、３７０４ 貫通孔
３７０２ 中心想像線
３７０３ パネル
３８０２ 太陽光集光パネル
３８０３ 入射角
３８０４、３８０７、３８１２、３８１５ 配光用曲線
３８１７ 上部受光面

Claims (13)

1. 少なくとも４面を備え、前記少なくとも４面には、外部光線を受光する少なくとも１つの受光面と、少なくとも１つの光反射面と、少なくとも１つの光屈折面とを備え、各前記面には、所定の屈折角又は反射角となるよう決定するそれぞれの曲率と、それぞれの傾斜角と、それぞれの表面積と、を備えること、を特徴とする配光用パネル。
2. ランプにおいて使用し、前記ランプの光出力側に配設して前記ランプからの光線の屈折及び反射を制御して、光線を所定の照明領域に均等に配光し、前記ランプには、少なくとも１つのランプ笠及び少なくとも１つの光源を備える、請求項１に記載の配光用パネル。
3. 道路及びレールに、光を反射させるために適用可能な、請求項１に記載の配光用パネル。
4. 太陽光エネルギーを太陽光集光パネルに集光する太陽光システムに適用可能な、請求項１に記載の配光用パネル。
5. 前記配光用パネルの面を平面とすること、を特徴とする請求項１に記載の配光用パネル。
6. 前記配光用パネルの面を弧状面とすること、を特徴とする請求項１に記載の配光用パネル。
7. 前記配光用パネルの面を、平面と弧状面の組み合わせとすること、を特徴とする請求項１に記載の配光用パネル。
8. 矩形、円形、楕円形、異形状の１つを示すよう構成する、請求項１に記載の配光用パネル。
9. 光透過性プラスチックと光透過性ガラスの材料群から作製する、請求項１に記載の配光用パネル。
10. 前記弧状面を、凸状面とすること、を特徴とする請求項６に記載の配光用パネル。
11. 前記弧状面を凹状面とすること、を特徴とする請求項６に記載の配光用パネル。
12. 前記弧状面を凸状面とすること、を特徴とする請求項７に記載の配光用パネル。
13. 前記弧状面を凹状面とすること、を特徴とする請求項７に記載の配光用パネル。

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