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JP6376385B2 - 通路用照明装置 - Google Patents

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JP6376385B2
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Description

本発明は、歩道及び道路などの通路において使用される通路用照明装置に関する。
LED等の半導体発光素子は、小型、高効率及び長寿命であることから、近年様々な照明装置に用いられている。
ここで、LED防犯灯、トンネル灯、及び道路灯などにおいては、LEDが配置されている部分の輝度が他の部分に比べて高くなり、歩行者がグレアを感じることが課題である。
このような課題に対し、特許文献1のような照明装置が提案されている。特許文献1の照明装置においては、見かけ上の光源の大きさを鏡面反射面(プリズム面)に映り込んだ発光素子列の像によって大きくし、グレアを低減している。
特許第4936090号公報
しかしながら、特許文献1に記載の照明装置では、プリズム面を介してではあるものの、輝度が非常に高いLEDからの光がほぼ直接視認されることになるため、グレアは大きく改善されない可能性がある。
本発明は、グレアを低減することができる通路用照明装置を提供する。
本発明の一態様に係る通路用照明装置は、通路沿いに設置される通路用照明装置であって、導光板と、前記導光板の端面に対向配置された光源とを備え、前記導光板の一方の主面には、前記光源の発光により前記端面から入射した光を他方の主面側に反射することによって前記導光板を面発光させるプリズム群が設けられ、前記導光板は、前記一方の主面が前記通路の進行方向を向くように設置される通路用照明装置。
本発明の一態様に係る通路用照明装置によれば、グレアを低減することができる。
図1は、実施の形態1に係る通路用照明装置の概要を説明するための図である。 図2は、実施の形態1に係る通路用照明装置の正面図である。 図3は、実施の形態1に係る通路用照明装置の側面図である。 図4は、実施の形態1に係る通路用照明装置における導光板及び発光モジュールの配置を示す正面図である。 図5は、実施の形態1に係る通路用照明装置の動作を説明するための図である。 図6は、LEDを用いた一般的な道路灯の発光状態を示す図である。 図7は、実施の形態2に係る通路用照明装置の正面図である。 図8は、実施の形態2に係る通路用照明装置の側面図である。 図9は、実施の形態2に係る通路用照明装置の動作を説明するための図である。 図10は、実施の形態2に係る通路用照明装置の、道路の進行方向における光の照明範囲を説明するための図である。 図11は、実施の形態2の変形例に係る通路用照明装置の側面図である 図12は、実施の形態2の変形例に係る通路用照明装置における導光板及び発光モジュールの配置を示す正面図である。 図13は、実施の形態2の変形例に係る導光板の下側の端面に設けられたレンズ部を示す斜視図である。 図14は、発光モジュールが導光板の側部に位置する端面に対向配置された通路用照明装置の正面図である。
以下、実施の形態に係る通路用照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
(実施の形態1)
[概要]
まず、実施の形態1に係る通路用照明装置の概要について説明する。図1は、実施の形態1に係る通路用照明装置の概要を説明するための図である。
図1に示されるように、実施の形態1に係る通路用照明装置10は、支柱20の上部に取り付けられ、屋外の道路30沿いに設置される。図1の例では、複数の通路用照明装置10が所定の間隔で設置されている。なお、道路は、通路の一例である。通路には、歩道、道路(車道)などが含まれる。
通路用照明装置10は、平面視形状が矩形の板状の照明装置である。通路用照明装置10においては後述する導光板を用いた面発光により均斉度が高められている。なお、通路用照明装置10の、道路30の進行方向における照明範囲は、照明範囲70である。
ここで、通路用照明装置10は、表面の法線40の方向が、道路30の進行方向に一致するように設置されている。
これにより、道路30を歩行する歩行者50、または、道路30を走行する車の運転者は、面発光する通路用照明装置10の発光面の全体を視認することとなる。上述のように、通路用照明装置10の発光面は、均斉度が高いため、歩行者50が感じるグレアが低減される。
[構成]
次に、通路用照明装置10の詳細な構成について説明する。図2は、通路用照明装置10の正面図(以下、正面は、発光面または裏面とも記載する)である。図3は、通路用照明装置10の側面図である。図4は、通路用照明装置10における導光板及び発光モジュールの配置を示す正面図である。なお、図3の側面図では、内部構造の理解を容易にするために、筐体については断面が図示されている。
図2〜図4に示されるように、通路用照明装置10は、筐体11と、発光モジュール12(基板12a及び発光素子12b)と、導光板13と、透明パネル14と、プリズム群(複数のプリズム15及び複数のプリズム16)と、反射シート17とを備える。
通路用照明装置10は、実施の形態1では、屋外に設けられる照明装置であり、道路30沿いに設置される。なお、通路用照明装置10は、屋内に設けられてもよい。
筐体11は、発光モジュール12及び導光板13を、位置関係を固定した状態で収容する筐体である。筐体11は、導光板13の裏面13bに対向する部分に開口を有し、当該開口には透明パネル14がはめ込まれる。筐体11は、透明パネル14とともに、通路用照明装置10の外郭を構成する。筐体11は、例えば、コストの観点から樹脂により形成されるが、耐候性及び頑丈さを優先してダイキャストなどの金属で形成されてもよい。
発光モジュール12は、導光板13の端面13aに対向配置された光源であり、基板12aと、基板12a上に複数実装された発光素子12bとを有する。なお、端面13aは、設置された状態の導光板13の上側の端面であり、発光モジュール12は、設置された状態の導光板13の上側の端面13aに対向配置されている。
基板12aは、長尺状の基板であって、発光素子12bが実装される主面が端面13aと対向し、かつ、長手方向が導光板13の端面13aの長手方向に沿うように設けられる。基板12aは、例えば、セラミックなどで形成されるが、アルミニウムなどその他の材料で形成されてもよい。
発光素子12bは、いわゆるSMD(Surface Mount Device)型のLED素子であり、基板12a上に長手方向に沿ってほぼ等間隔で複数設けられる。発光素子12bは、主発光面が端面13aと対向するように基板12a上に配置される。なお、SMD型のLED素子とは、具体的には、樹脂成型されたキャビティの中にLEDチップ(発光素子)が実装され、当該キャビティ内に蛍光体含有樹脂が封入されたパッケージ型のLED素子である。
なお、通路用照明装置10に用いられる光源は、発光モジュール12のような構成に限定されるものではなく、基板12a上に直接LEDチップが実装されたCOB(Chip On Board)型の発光モジュールが光源として用いられてもよい。また、光源に用いられる発光素子は、LEDチップに限定されるものではなく、例えば、半導体レーザ等の半導体発光素子、または、有機EL(Electro Luminescence)や無機EL等のEL素子等その他の固体発光素子であってもよい。
導光板13は、平面視形状が矩形の板状の光学部材である。導光板13は、透光性を有する部材であり、例えば、アクリルで形成されるが、ポリカーボネート、ガラスなどであってもよい。
導光板13の表面13cには、プリズム群(複数のプリズム15及び複数のプリズム16)が設けられる。プリズム群は、発光モジュール12の発光により端面13aから入射した光を裏面13b側に反射することによって導光板13を面発光させる。
プリズム15及びプリズム16は、光線を導光板13外に取り出すために導光板の表面13cに設けられた微細な凹部または凸部である。
プリズム15は、有効面15aと非有効面15bとを有し、有効面15aの法線の方向を適切に設計することにより、配光を制御することができる。なお、プリズム16は、プリズム15と有効面角度15cが異なるプリズムである。
複数のプリズム15及び複数のプリズム16は、マトリクス状に配置されている。図中のX方向を行方向、Y方向を列方向とした場合、導光板13においては、プリズム15の群とプリズム16の群とが行ごとに交互に設けられているが、このような構成は一例であり、プリズムの配置及び種類は特に限定されるものではない。例えば、実施の形態1においては、表面13cに2種類のプリズムが設けられているが、1種類のプリズムが設けられてもよいし、3種類以上のプリズムが設けられてもよい。
導光板13の裏面13bには、プリズム群によって反射された光を、裏面から均一に取り出すための拡散加工が施される。拡散加工としては、シルク印刷、または、シボ加工などが例示される。
なお、導光板13の表面13cは、言い換えれば、導光板13の一方の主面であり、導光板13の裏面13bは、言い換えれば、導光板13の他方の主面である。
導光板13は、表面13cの法線方向が通路の進行方向と一致するように設置される。ここで、「表面13cの法線方向」とは、微細なプリズム群を平坦であるとみなした場合の表面13cの法線方向を意味し、図中のY方向に相当する。また、ここでの「一致」とは、導光板13の取り付けばらつきなどを含めて実質的に一致することを意味し、厳密な意味での一致(完全一致)を意味するわけではない。導光板13は、表面13cが通路の進行方向を向くように設置されればよい。
透明パネル14は、屋外でのプリズムの結露による、光学性能劣化を防止するための樹脂製のパネルである。透明パネル14の平面視形状は、矩形である。透明パネル14は、筐体11とともに、通路用照明装置10の外郭を構成する。
反射シート17(反射板)は、導光板13の特殊加工面、すなわち、表面13cに装着される、ポリエチレンテレフタレート(PET)などからなる光を反射するシートである。反射シート17により、反射の効率が向上される。なお、通路用照明装置10において要求される配光に応じて、鏡面性の高い反射シートを使用するか、拡散性の高い反射シートを使用するかが決定される。
[動作]
以上のような構成の通路用照明装置10の動作について説明する。図5は、通路用照明装置10の動作を説明するための図である。
まず、発光モジュール12が発した光は、導光板13の上側の端面13aから屈折して導光板13の内部に入射する。なお、一部の光は、屈折せずに直進する。
入射した光は、導光板13の内部で全反射を繰り返して導光される。導光された光のうち、プリズム15及びプリズム16の有効面に当たった光は、裏面13b側に反射(全反射)される。なお、導光された光のうち、表面13cから導光板13の外に出た光は、反射シート17にて反射され、導光板13内に戻される。
裏面13bに到達した光は、屈折して導光板13外に出射される。この結果、光は、透明パネル14を介して通路用照明装置10外に取り出される。
プリズム15及びプリズム16の有効面に当たらなかった光は、導光板13の下側の端面13dから導光板13外に取り出され、筐体11の内面11aにて吸収される。
[効果]
次に、通路用照明装置10の効果について、図6を参照しながら説明する。図6は、LEDを用いた一般的な道路灯の発光状態を示す図である。
図6に示されるように、一般的な道路灯においては、LEDが配置されている部分の輝度が他の部分に比べて非常に高くなり、歩行者50は、大きなグレアを感じることになる。
これに対し、通路用照明装置10は、上述したような構成により、通路用照明装置10と歩行者50(または運転者)との距離が十分であれば、通路用照明装置10は、高い均斉度で、ほぼ均一に面発光する。なお、実施の形態1のように、通路用照明装置10が屋外用であるときは、通路用照明装置10と歩行者50(または運転者)との距離は、十分である場合がほとんどである。
また、一般に、特定の方向に制御できる光度は、照明装置の平均輝度×見かけの発光面積で決まり、見かけの発光面積を大きくすることによりグレアを軽減することができる。そして、同じ発光面積、同じ光度であれば、より均斉度が高いほうがグレアを感じにくい。
ここで、上述のように、通路用照明装置10は、面発光する導光板13の一方の主面の法線方向が道路30の進行方向と一致するように設置される。
これにより、見かけの発光面積を高い均斉度で広げることができ、歩行者50、または、運転者のグレアを低減できるとともに、必要な照度基準が確保できる。
また、通路用照明装置10では、発光モジュール12が導光板13の上側の端面13aに対向配置される。したがって、導光板13の下方向に向かって光が導光されるので、上方向、つまり、空に向かう光の量を減らすことが容易である。したがって、光害対策が容易であるという利点がある。
さらに、通路用照明装置10では、複数種類のプリズムが設けられるが、このように複数種類のプリズムの有効面角度を最適化することにより、道路照明に要求される配光を得やすい効果がある。
なお、実施の形態1では、導光板13は、表面13cの法線方向が通路の進行方向と一致するように設置されるが、一致していない場合であっても、十分に離れた位置の歩行者50または運転者が導光板の裏面の全体を視認できれば、グレアの低減効果は得られる。
(実施の形態2)
実施の形態1に係る通路用照明装置10においては、裏面13bから光が出射されたが、裏面13bに加えて表面13cから光が出射されてもよい。
以下、実施の形態2に係る通路用照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態2の説明では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明され、重複する説明は省略される。
[構成]
まず、実施の形態2に係る通路用照明装置の詳細な構成について説明する。図7は、実施の形態2に係る通路用照明装置の正面図である。図8は、実施の形態2に係る通路用照明装置の側面図である。なお、図8の側面図では、内部構造の理解を容易にするために、筐体については断面が図示されている。
図7及び図8に示されるように、実施の形態2に係る通路用照明装置110は、筐体111と、発光モジュール12と、導光板113と、透明パネル14と、透明パネル14aと、プリズム群と、集光レンズ部18とを備える。
筐体111は、導光板113の裏面113bに対向する部分に開口を有し、当該開口には、透明パネル14がはめ込まれる。また、筐体111は、導光板113の表面113cに対向する部分に開口を有し、当該開口には、透明パネル14がはめ込まれる。
また、筐体111は、導光板113の下側の端面113dに対向する部分に開口を有し、当該開口には、透明パネル14aがはめ込まれる。すなわち、導光板113の下側の端面113dは、遮光されていない。
導光板113は、表面113cに加えて、さらに、裏面113bにプリズム群(複数のプリズム15及び複数のプリズム16)が設けられている。また、導光板113の上側の端面113aには、集光レンズ部18が設けられる。プリズム群は、発光モジュール12の発光により端面113aから入射した光を表面113c側に反射することによって導光板113を面発光させる。
集光レンズ部18は、発光モジュール12の発光素子12bから発する光を集光して、導光板113の上側の端面113aに導くためのレンズ部である。集光レンズ部18は、発光モジュール12の発光素子12bと1対1で対応する複数のレンズからなるレンズアレイであり、導光板113と一体成型(一体形成)される。なお、集光レンズ部18に代えて、導光板113と、発光モジュール12との間に導光板113とは別体の集光レンズが設けられてもよい。
以上のように、通路用照明装置110は、主として、導光板113の裏面113bにプリズム群(複数のプリズム15及び複数のプリズム16)が設けられている点と、導光板113の下側の端面113dが遮光されていない点が通路用照明装置10と異なる。
[動作]
以上のような構成の通路用照明装置110の動作について説明する。図9は、通路用照明装置110の動作を説明するための図である。図10は、通路用照明装置110の、道路30の進行方向における光の照明範囲を説明するための図である。
まず、発光モジュール12が発した光は、集光レンズ部18によって集光されて導光板113の内部に入射する。
ここで、集光レンズ部18によれば、プリズム15の有効面15aに到達する光線の角度範囲15d(図9のプリズム15の拡大図参照)を狭くすることができる。また、図示されないが、プリズム16に到達する光線の到達範囲についても同様である。このため、例えば、図9に示されるように、導光板113の裏面113bにおけるプリズム15とプリズム16との間に光を集中させて出射させるなどの制御が可能となる。
導光板113の内部に入射した光は、導光板113の内部で全反射を繰り返して導光される。導光された光のうち、表面113c側に設けられたプリズム15及びプリズム16の有効面に当たった光は、裏面113b側に反射(全反射)される。裏面113bに到達した光は、屈折して導光板113外に出射される。
また、導光された光のうち、裏面113b側に設けられたプリズム15及びプリズム16の有効面に当たった光は、表面113c側に反射(全反射)される。表面113cに到達した光は、屈折して導光板113の外に出射される。
以上のように、導光板113は、表面13c及び裏面13bの両方が面発光するため、図10に示される照明範囲170のように、導光板113の表面13c側、及び、裏面13b側の両方に光を照射することができる。
なお、プリズム15及びプリズム16の有効面に当たらなかった光は、導光板113の下側の端面113dから導光板113外に取り出され、透明パネル14aを介して通路用照明装置110の外に取り出される。
[効果]
次に、通路用照明装置110の効果について説明する。屋外の道路用の照明装置では、照明装置の照明範囲等に応じて設置間隔についての規定が設けられていることが多い。通路用照明装置110によれば、導光板113の表面13c側、及び、裏面13b側の両方に光を照射することができ、広い照明範囲170が実現されるため、設置間隔を広げることができ、設置台数を少なくすることができる。
また、通路用照明装置110では、集光レンズ部18により、プリズム15及びプリズム16の有効面に到達する光線の角度範囲を狭くし光線の制御を行うことが可能となる。したがって、光の照射が必要な路面に対して効率的に光を照射することができる。
また、通常、導光板113の表面113c及び裏面113bに設けられたプリズム群によって、導光板113の下側の端面113dから光を出射することは難しい。これに対し、通路用照明装置110では、設置された状態の導光板113の下側の端面113dが遮光されていないことにより、導光板113の直下の照度を確保することができる。
[変形例]
上記のように、導光板113の下側の端面113dが遮光されていない場合、路面にプリズム15及びプリズム16の像が結像してしまう場合がある。そこで、このような結像を低減するために、導光板113の下側の端面113dには、レンズ部が設けられてもよい。図11は、実施の形態2の変形例に係る通路用照明装置の側面図である。図12は、実施の形態2の変形例に係る通路用照明装置における導光板及び発光モジュールの配置を示す正面図である。なお、図11の側面図では、内部構造の理解を容易にするために、筐体111については断面が図示されている。
図11及び図12に示されるように、通路用照明装置210の導光板113の下側の端面113dには、レンズ部113eが設けられている。図13は、レンズ部113eを示す斜視図である。
レンズ部113eは、具体的には、フレネルレンズとして機能するが、その他のレンズとして機能してもよい。レンズ部113eは、導光板113と一体成型(一体形成)される。なお、レンズ部113eに代えて、導光板113とは別体のレンズ(フレネルレンズ)が設けられてもよい。
導光板113の下側の端面113dにレンズ部113eが設けられることにより、導光板113の下側の端面113dから通路用照明装置210の外部に出射される光によるプリズム15及びプリズム16の像の結像を低減することができる。また、導光板113の下側の端面113dから発する光を路面に効率的に広げることができる。
(その他の実施の形態)
以上、実施の形態1及び2について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態においては、発光モジュールは、設置された状態の導光板の上側の端面に対向配置されたが、その他の端面に対向配置されてもよい。発光モジュールは、例えば、設置された状態の導光板の側部に位置する端面に対向配置されてもよい。図14は、発光モジュールが導光板の側部に位置する端面に対向配置された通路用照明装置の正面図である。
図14に示される通路用照明装置310は、主として、筐体311と、発光モジュール312(基板312a及び発光素子12b)と、導光板313と、プリズム群(複数のプリズム15及び複数のプリズム16)とを備える。また、図示されないが、上記実施の形態で説明した透明パネル等も備える。
筐体311は、発光モジュール312及び導光板313を収容する筐体である。
発光モジュール312は、導光板313の側部に位置する端面313aに対向配置された光源であり、基板312aと、基板312a上に複数実装された発光素子12bとを有する。基板312aは、長尺状の基板であって、発光素子12bが実装される主面が端面313aと対向し、かつ、長手方向が導光板の端面313aの長手方向に沿うように設けられる。
導光板313の表面には、プリズム群(複数のプリズム15及び複数のプリズム16)が設けられる。プリズム群は、発光モジュール312の発光により端面313aから入射した光を裏面側に反射することによって導光板313を面発光させる。
このように、発光モジュール312は、設置された状態の導光板313の側部に位置する端面313aに対向配置されてもよい。
また、このような導光板313(通路用照明装置310)は、道路30に立設された支柱20の上部に、端面313aが支柱20に沿うように取り付けられる。なお、支柱20は、図14においては破線で示される。このとき、発光モジュール312は、支柱20の内部に配置されてもよい。
屋外用の照明装置においては、発光モジュール312の防水性が課題となるが、このように発光モジュール312が支柱20の内部に設けられることにより、発光モジュール312の防水性を高めることができる。また、通常、通路用照明装置310には、支柱20側から電力が供給されるが、発光モジュール312が支柱20の内部に設けられることにより、電力供給用の配線の引き回し等を簡素化することができる。つまり、通路用照明装置310への給電が容易であるという利点もある。
また、上記実施の形態では、導光板(通路用照明装置)は、長手方向が鉛直方向に一致するように支柱に取り付けられたが、短手方向が鉛直方向に一致するように取り付けられてもよく、取り付けの向きは特に限定されるものではない。また、導光板の平面視形状についても、特に限定されるものではなく、その他の多角形や、円形などであってもよい。
なお、本発明は、これらの実施の形態またはその変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態またはその変形例に施したもの、あるいは異なる実施の形態またはその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
10、110、210、310 通路用照明装置
12、312 発光モジュール(光源)
13、113、313 導光板
13a、13d、113a、113d、313a 端面
13b、113b 裏面(一方の主面)
13c、113c 表面(他方の主面)
15、16 プリズム
18 集光レンズ部
20 支柱
30 道路(通路)
113e レンズ部

Claims (13)

  1. 通路沿いに設置される通路用照明装置であって、
    導光板と、
    前記導光板の端面に対向配置された光源とを備え、
    前記導光板の一方の主面には、前記光源の発光により前記端面から入射した光を他方の主面側に反射することによって前記導光板を面発光させるプリズム群が設けられ、
    前記導光板は、前記一方の主面が前記通路の進行方向を向くように設置される
    前記プリズム群には、前記端面から入射した光を反射する有効面の角度が互いに異なる複数種類のプリズムが含まれる
    通路用照明装置。
  2. 前記導光板は、前記一方の主面の法線方向が前記通路の進行方向と一致するように設置される
    請求項1に記載の通路用照明装置。
  3. さらに、前記導光板の前記他方の主面には、前記光源の発光により前記端面から入射した光を前記一方の主面側に反射することによって前記導光板を面発光させるプリズム群が設けられる
    請求項1または2に記載の通路用照明装置。
  4. 前記光源は、設置された状態の前記導光板の上側の前記端面に対向配置されている
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の通路用照明装置。
  5. 前記端面には、さらに、前記光源からの光を集光して前記導光板の内部に入射させる集光部が設けられる
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の通路用照明装置。
  6. 設置された状態の前記導光板の下側の端面は、遮光されていない
    請求項4に記載の通路用照明装置。
  7. 前記下側の端面には、レンズ部が設けられる
    請求項6に記載の通路用照明装置。
  8. 前記レンズ部は、フレネルレンズとして機能する
    請求項7に記載の通路用照明装置。
  9. 前記光源は、設置された状態の前記導光板の側部に位置する前記端面に対向配置されている
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の通路用照明装置。
  10. 前記導光板は、前記通路に立設された支柱の上部に、前記端面が前記支柱に沿うように取り付けられ、
    前記光源は、前記支柱の内部に配置される
    請求項9に記載の通路用照明装置。
  11. 前記通路用照明装置は、屋外に設置される
    請求項1〜10のいずれか1項に記載の通路用照明装置。
  12. 前記プリズム群には、前記端面から入射した光を反射する有効面の角度が互いに異なる2種類のプリズムが含まれ、
    前記導光板の一方の主面には、前記2種類のプリズムの一方からなる第一プリズム列、及び、前記2種類のプリズムの他方からなる第二プリズム列が交互に配置される
    請求項1〜11のいずれか1項に記載の通路用照明装置。
  13. 前記導光板の端面には、前記プリズム群に含まれるプリズムの有効面に到達する光線の角度範囲を絞る集光レンズ部が設けられる
    請求項1〜12のいずれか1項に記載の通路用照明装置。
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