(57)【要約】【課題】  効率的な有効光束を照射することができる光学ユニットを提供する。【解決手段】  光学ユニット（２）は、基板に配置されたＬＥＤ光源の光軸に対して半楕円形状に形成された外郭（２２ｇ）と、ＬＥＤ光源を収容し外郭から凹んで設けられた凹部（２６ｋ、２６ｊ）と、凹部と対向しＬＥＤ光源からの光が出射する出射面（２２ｃ）とを有する透明光学部材（２６）と、出射面側に配置され出射面側に近づくにつれて直径が拡大するテーパ面（２２ｔ）を含む円開口を有する反射光学部材（２２）と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ照明器具に用いられ透明材料からなる透明光学部材であって、
基板に配置されたＬＥＤ光源の光軸に対して半楕円体に形成された外郭と、
前記外郭から凹んで設け、前記ＬＥＤ光源を収容する凹部と、
前記凹部と対向し、前記ＬＥＤ光源からの光が出射する出射面と、を備え、
前記外郭は、前記光軸を基準に放射状に伸びる複数の溝部を有する透明光学部材。
【請求項２】
前記溝部は、一直線に伸びる溝、又は折れ曲がる溝を含む請求項１に記載の透明光学部材。
【請求項３】
前記凹部は、前記ＬＥＤ光源に対面する入射前面と、前記基板に対して斜めに設けられた入射円錐面とを含む請求項１に記載の透明光学部材。
【請求項４】
前記外郭、前記入射前面及び前記入射円錐面の形状が変えられて、前記出射面から出射する前記ＬＥＤ光源からの光の照射角度が変更される請求項３に記載の透明光学部材。
【請求項５】
前記請求項１から請求項４のいずれか一項の透明光学部材と、
前記出射面側に配置され、前記出射面から遠ざかるにつれて直径が拡大するテーパ面を含む円開口を有する反射光学部材と、を備えた光学ユニット。
【請求項６】
前記透明光学部材は、マトリクス状に配置された複数の外郭からなり、前記出射面が互いに連結されており、前記出射面に形成された第１接合部を含み、
前記反射光学部材は、マトリクス状に配置された複数の円開口からなり、枠体で互いに連結されており、前記枠体に形成され前記第１接合部と嵌合する第２接合部を含む、請求項５に記載の光学ユニット。
【請求項７】
基板に配置されたＬＥＤ光源の光軸に対して半楕円形状に形成された外郭と、前記ＬＥＤ光源を収容し前記外郭から凹んで設けられた凹部と、前記凹部と対向し、前記ＬＥＤ光源からの光が出射する出射面と、を有する透明光学部材と、
前記出射面側に配置され、前記出射面側に近づくにつれて直径が拡大するテーパ面を含む円開口を有する反射光学部材と、を備えた光学ユニット。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の光学ユニットと、
前記凹部に収納されるように、マトリクス状に配置されたＬＥＤ光源を有するＬＥＤ基板と、を備えたＬＥＤ照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明器具及びそれに使用される光学部材に関し、特に、サッカー場や野球場等の広範囲を照らすＬＥＤ照明器具、及びそれに使用される光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
高照度の照明が可能なＬＥＤ照明器具は、例えば、ナイター設備のあるグラウンドや競技場等を照明するへの利用がなされている。ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明器具として、特許文献１に開示された発明は、矩形平板状のベースの一面にマトリクス状に配置された複数の光学ユニットを備えている。ＬＥＤ照明器具には、ＬＥＤから出射された配光を所定角度に制御するため、ＬＥＤの配光を制御する複数の反射板（光学部材）が並列配置されて用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２９８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤ照明器具は、複数の反射板（光学部材）を調整して照射範囲を所定角度に制御することは困難である。また、一部の照射範囲の光を遮って照射範囲の光を所定角度内に収めることを行うが、それでは照射光量を有効に活用できない問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記課題を解決するため、効率的な有効光束を照射することができる透明光学部材、光学ユニットを提供する。またその光学部材を使ったＬＥＤ照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態は、ＬＥＤ照明器具に用いられ透明材料からなる透明光学部材である。その透明光学部材は、基板に配置されたＬＥＤ光源の光軸に対して半楕円体に形成された外郭と、外郭から凹んで設けられＬＥＤ光源を収容する凹部と、凹部と対向しＬＥＤ光源からの光が出射する出射面と、を備える。そして外郭は、光軸を基準に放射状に伸びる複数の溝部を有することが好ましい。
【０００７】
そして溝部は、一直線に伸びる溝、又は折れ曲がる溝であってもよい。また凹部は、ＬＥＤ光源に対面する入射前面と、基板に対して斜めに設けられた入射円錐面とを含んでいる。そして透明光学部材は、外郭、入射前面及び入射円錐面の形状が変えられて、出射面から出射するＬＥＤ光源からの光の照射角度が変更できる。
【０００８】
本実施形態の光学ユニットは、上述した透明光学部材と、透明光学部材の出射面側に配置され出射面から遠ざかるにつれて直径が拡大するテーパ面を含む円開口を有する反射光学部材と、を備えている。
【０００９】
光学ユニットの透明光学部材は、マトリクス状に配置された複数の外郭からなり、出射面が互いに連結されている。そして透明光学部材は、出射面に形成された第１接合部を含む。反射光学部材は、マトリクス状に配置された複数の円開口からなり枠体で互いに連結されている。反射光学部材は、枠体に形成され第１接合部と嵌合する第２接合部を含む。
【００１０】
別の実施形態の光学ユニットは、基板に配置されたＬＥＤ光源の光軸に対して半楕円形状に形成された外郭と、ＬＥＤ光源を収容し外郭から凹んで設けられた凹部と、凹部と対向しＬＥＤ光源からの光が出射する出射面とを有する透明光学部材と、出射面側に配置され出射面側に近づくにつれて直径が拡大するテーパ面を含む円開口を有する反射光学部材と、を備える。
別の実施形態のＬＥＤ照明器具は、上述した光学ユニットと、凹部に収納されるように、マトリクス状に配置されたＬＥＤ光源を有するＬＥＤ基板と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の透明光学部材もしくは光学ユニットは、効率的な有効光束を照射することができる。またその光学部材を使ったＬＥＤ照明器具も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＬＥＤ照明器具の正面側の斜視図である。
【図２】ＬＥＤ照明器具の部分断面図である。
【図３】（ａ）は、光学ユニットの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。（ｄ）は反射光学部材２２と透明光学部材２６と分離した状態の斜視図である。
【図４】（ａ）は、第２例の反射光学部材２３の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。（ｄ）は反射光学部材２３の斜視図である。
【図５】（ａ）は、第２例の透明光学部材２７の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は透明光学部材２７の背面図である。
【図６】有効光束を説明する図である。
【図７】（ａ）は、透明光学部材２７の外郭２７ｇの拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（ｃ）は透明光学部材２７の外郭２７ｇの拡大図で異なる溝部の形状を示したものである。
【図８】（ａ）は照射角度１５度のＬＥＤ照明器具１の照射結果であり、（ｂ）はＬＥＤ照明器具１の照射角度と相対照射強度との関係のグラフである。（ｃ）は光学ユニット２に使用された照射角度１５度の透明光学部材２７の断面図である。
【図９】（ａ）は照射角度４５度のＬＥＤ照明器具１の照射結果であり、（ｂ）はＬＥＤ照明器具１の照射角度と相対照射強度との関係のグラフである。（ｃ）は光学ユニット２に使用された照射角度４５度の透明光学部材２７の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明器具について説明する。以下の実施形態において、本照明器具は、陸上競技場、サッカー場もしくは野球場といった大型競技施設で用いられる高出力タイプの照明器具として説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあり、大きさ、角度又は厚み等は誇張して描いている。また説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。
【００１４】
＜ＬＥＤ照明器具の概略＞
図１に示すように、ＬＥＤ照明器具１は、ＬＥＤ光源を複数配置した基板を内蔵した器具本体１２と、基板の出射側に配置された複数の光学ユニット２（２−１１から２−８８）と、これら光学ユニット２の出射側に配置され、器具本体１２を保護する保護ガード１３と、を備える。保護ガード１３は、ＬＥＤ光源が出射した光を出射することで、この出射面が照明器具１の発光面となる。
【００１５】
図１中の左上から右上にかけて、光学ユニット２−１１から２−１８がＬＥＤ照明器具１に配置される。その一段下側（−Ｙ軸側）には光学ユニット２−２１から２−２８がＬＥＤ照明器具１に配置される。一番下側には光学ユニット２−８１から２−８８がＬＥＤ照明器具１に配置される。これら光学ユニット２はすべて同じ仕様であってもよいし、後述するように異なる仕様であってもよい。なお、ＬＥＤ照明器具１は正面側（＋Ｚ軸側）から見ると、正方形状であるが長方形状であっても円形状であってもよい。複数の光学ユニット２は、ＬＥＤ照明器具１の器具本体１２の形状に合わせて適宜配置される。
【００１６】
図２は、ＬＥＤ照明器具１の部分断面図であり、光学ユニット２−４１及び２−５１の断面図である。ＬＥＤ照明器具１は、ＬＥＤ光源８、ＬＥＤ光源８を載せた回路基板６、器具本体１２、保護ガード１３等から構成されている。ＬＥＤ光源８からの光の光軸Ｌは、Ｚ軸方向と平行である。
【００１７】
器具本体１２は、アルミダイカスト等の金属製で、正方形もしくは円形の深皿状であり、正面側（＋Ｚ軸側）に内側表面１２ｃを有している。そして、器具本体１２は、背面側（−Ｚ軸側）には複数のヒートシンク１２ｈを有している。ヒートシンク１２ｈは、回路基板６を介してＬＥＤ光源８の発光に伴って生じた熱を外部に放熱する。
【００１８】
また、器具本体１２は、その内側表面１２ｃに密着するように回路基板６が設けられている。回路基板６には、複数のＬＥＤ光源８が半田付けされており、回路基板６を介してＬＥＤ光源８に電源が供給され、ＬＥＤ光源８が点灯する構成になっている。
【００１９】
また、内側表面１２ｃの回路基板６の上側（＋Ｚ軸側）には、後述する複数の光学ユニット２が配置される。図２では、同じ仕様の光学ユニット２−４１及び２−５１が内側表面１２ｃに嵌め込まれるように配置されている。そして、複数の光学ユニット２の上側（＋Ｚ軸側）には、保護ガード１３が配置される。保護ガード１３は、ＬＥＤ光源８からの出射光を出射するため、透明ガラス又は透明プラスチック（ポリカーボネートもしくはアクリル（ＰＭＭＡ）等）で形成されており、ＬＥＤ照明器具１の内部の保護・防水を行っている。
【００２０】
＜光学ユニットの概略＞
光学ユニット２は、反射光学部材２２と透明光学部材２６との組み合わせにより、ＬＥＤ光源８の光を所定の照射領域に照射する。具体的には、光学ユニット２は、図３に示す透明光学部材２６と反射光学部材２２とをそれぞれ１つを１組にした構成である。図３（ａ）は、＋Ｚ軸方向からみた正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ｄ）は光学ユニット２の反射光学部材２２と透明光学部材２６と分離した状態を示した斜視図である。なお（ｄ）は理解を助けるため、反射光学部材２２の斜視方向と透明光学部材２６の斜視方向とが若干ずれて描かれている。図３（ａ）に示されるように、光学ユニット２を正面から見ると、反射光学部材２２が観察でき、透明光学部材２６の正面（出射面）２６ｃが観察できる。
【００２１】
（反射光学部材  第１例）
まず第１例の反射光学部材２２について説明する。図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、反射光学部材２２は４つの円開口のテーパ面２２ｔを有しており、円開口のテーパ面２２ｔは出射面から遠ざかる（＋Ｚ軸方向）につれて直径が拡大する。４つの円開口は、４つのＬＥＤ光源８（図２を参照）の光軸Ｌに対応している。反射光学部材２２は４つの円開口を有しているが、１つの円開口のみで構成されてもよく、２つもしくは３つの円開口で構成されてもよく、又は９つ（３＊３）の円開口で構成されてもよい。反射光学部材２２は、透明光学部材２６を介して入射してくるＬＥＤ光源８からの光をテーパ面２２ｔで反射させるため、少なくともテーパ面２２ｔは鏡面仕上げされていることが好ましい。また反射光学部材２２の枠体の正面２２ｃも鏡面仕上げされていることが好ましい。ガラス等の保護ガード１３でＬＥＤ光源８の光の一部が反射された場合に、再び保護ガード１３からの反射光を出射側に反射させるためである。反射光学部材２２はアルミダイカストであってもよく、プラスチック樹脂にニッケルメッキを施したものでもよい。テーパ面２２ｔは光軸Ｌに対して１０から２０度傾いていることが好ましい。
【００２２】
図３（ａ）及び（ｃ）に示されるように、４つの円開口の中央に、貫通孔２２ａと台座２２ｂとが形成されている。貫通孔２２ａには不図示のボルト等の締結手段が挿入され、台座２２ｂにボルト等のヘッドの頭部が当接する。図３（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、反射光学部材２２の背面２２ｄから、第２接合部である円錐台２２ｅに形成されている。円錐台２２ｅの中心に貫通孔２２ａが形成されている。また反射光学部材２２の背面２２ｄには、１以上の位置決め突起２２ｆが形成されてもよい。円錐台２２ｅ及び位置決め突起２２ｆは、透明光学部材２６との位置決めに使用され、ＬＥＤ光源８からの光の光軸Ｌとを一致させる。
【００２３】
（透明光学部材  第１例）
次に透明光学部材２６について説明する。透明光学部材２６は、透明ガラス又は透明プラスチック（ポリカーボネートもしくはアクリル（ＰＭＭＡ）等）で構成されることが好ましい。図３（ｂ）及び（ｄ）に示されるように、透明光学部材２６は４つの半楕円体に形成された外郭２６ｇを有しており、半楕円体の外郭２６ｇは出射面側（＋Ｚ軸側）に近づくにつれて直径が拡大する。透明光学部材２６は４つの外郭２６ｇを有しているが、１つの外郭のみで構成されてもよく、２つもしくは３つの外郭で構成されてもよく、又は９つ（３＊３）の外郭で構成されてもよい。例えば２以上の外郭で構成される場合には、正面２６ｃが互いに連結される構造が好ましい。４つの外郭２６ｇは入射側（−Ｚ軸側）には、凹部が形成されており、凹部はＬＥＤ光源８を収容する。凹部はＬＥＤ光源８（図２を参照）に対面する入射前面２６ｋと、回路基板６（図２を参照）に対して斜めに設けられた入射円錐面２６ｊとを含んでいる。入射前面２６ｋ及び入射円錐面２６ｊは、ＬＥＤ光源８から出射した光を透明光学部材２６内に導く。そして透明光学部材２６内に導かれた光は、外郭２６ｇの内面で反射して透明光学部材２６の正面２６ｃから出射したり、外郭２６ｇの内面で反射することなく透明光学部材２６の正面２６ｃから出射したりする。正面２６ｃは凹部と対向する出射面である。
【００２４】
図３（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、４つの外郭２６ｇの中央に、背面２６ｄから伸びる円錐台２６ｈが形成され、円錐台２６ｈの中央に貫通孔２６ａとている。貫通孔２６ａには不図示のボルト等の締結手段が挿入され、その締結手段は回路基板６の貫通孔を介して器具本体１２（図２を参照）に締結する。その円錐台２６ｈの内側には第１接合部である円錐凹部２６ｅが形成されており、反射光学部材２２の円錐台２２ｅが円錐凹部２６ｅに嵌り込む。透明光学部材２６の正面２６ｃには凹んだ位置決め孔部２６ｆが形成され、位置決め突起２２ｆが位置決め孔部２６ｆに嵌り込む。これで反射光学部材２２と透明光学部材２６とが位置決めされる。なお、円錐台２２ｅの代わりに五角錐台、四角錐台もしくは三角錐台等を形成すれば、円錐凹部２６ｅも五角錐凹部、四角錐凹部もしくは三角錐凹部等で形成される。このような多角形の錐台及び錐凹部であれば、位置決め突起２２ｆを設ける必要はない。
【００２５】
さらに図３（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、透明光学部材２６は４つの支持脚２６ｂを有しており、ＬＥＤ光源８と透明光学部材２６との距離を調製している。４本の支持脚２６ｂは、外郭２６ｇのＺ軸方向の長さよりも長く、また円錐台２６ｈのＺ軸方向の長さよりも長い。透明光学部材２６は４つの４本の支持脚２６ｂを有しているが、３本以上であればその数はいくつでも良い。また、透明光学部材２６と回路基板６との位置決めができるように、支持脚２６ｂに位置決め突起２６ｍが形成されてもよい。
【００２６】
（反射光学部材  第２例）
次に、図４を使って第２例の反射光学部材２３について説明する。図３で説明した第１例の反射光学部材２２は、正面２２ｃから背面２２ｄまでの長さ（Ｚ軸方向）が４つの円開口のテーパ面２２ｔの長さに対応していた。第２例の反射光学部材２３は、枠体の正面２３ｃから背面２３ｄまでの長さ（Ｚ軸方向）が短く、４つの円開口のテーパ面２２ｔが正面２３ｃから突出して形成されている。この点が第１例の反射光学部材２２と第２例の反射光学部材２３との違いである。
【００２７】
第２例の反射光学部材２３は、第１例の反射光学部材２２と比べて軽量に形成することができ、反射光学部材２２と同じ材料を使用することができる。両者に、機能的に大きく異なるところはない。図４において、第１例の反射光学部材２２と同じ機能の部材には末尾の符号を同じで示されている。例えば第１例の円錐台２２ｅは、第２例の円錐台２３ｅに対応している。
【００２８】
（反射光学部材  第２例）
次に、図５を使って第２例の透明光学部材２７について説明する。図３で説明した第１例の透明光学部材２６は、半楕円体の外郭２６ｇの表面に溝などが形成されていない。第２例の透明光学部材２７の外郭２７ｇは、光軸Ｌを基準に放射状に伸びる複数の溝部２７ｇｇを有している。特に図５（ｃ）に示されるように、外郭２７ｇに放射状に伸びる複数の溝部２７ｇｇが描かれている。この点が第１例の透明光学部材２６と第２例の透明光学部材２７との違いである。
【００２９】
第２例の透明光学部材２７は、第１例の透明光学部材２６と比べて、透明光学部材２７内でＬＥＤ光源８からの光を溝部２７ｇｇで反射させることができる。特に、Ｚ軸方向ではなくＸ軸又はＹ軸方向に反射させる光を多くすることができる。これにより第１例の反射光学部材２２又は第２例の反射光学部材２３との組み合わせにより、光学ユニット２から出射する光の有効光束を多くすることができる。有効光束を多くするということは、光漏れ（無効光束）による眩しさ（グレア：Glare）を抑えることができる。
【００３０】
ここで図６を使って、有効光束について補足する。有効光束を定義するときには、ビーム角度及びフィールド角度で指定できる。ビーム角度とは、照明強度がピーク強度の５０％に到達する角度である。フィールド角度とは照明強度がピーク強度の１０％に到達する角度である。このビーム角度外に漏れる光のフィールド角度が小さいほど有効光束が多いことを意味し、光漏れによる眩しさを抑えていることを意味する。またビーム角度からフィールド角度までの角度が小さいほど指向性が高いことを意味する。
【００３１】
図７（ａ）は、透明光学部材２７の外郭２７ｇの拡大図であり、図７（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面である。図７（ｂ）に示されるように、断面がＶ字状の溝部２７ｇｇが形成されている。断面がＶ字状に限られず、Ｕ字状の溝部２７ｇｇであってもよい。また図示しないが波型形状の溝部２７ｇｇであってもよい。また図７（ｂ）では溝部２７ｇｇの幅が一定間隔で、−Ｚ軸方向から＋Ｚ軸方向に広がるように形成されているが、溝部２７ｇｇの幅が一定でなく可変であっても良い。透明光学部材２７内でＬＥＤ光源８からの光をできるだけ多く溝部２７ｇｇで反射させる形状であることが好ましい。
【００３２】
図７（ｃ）は、透明光学部材２７の外郭２７ｇの拡大図であり、図７（ａ）とは異なる溝部２７ｇｗが形成されている。複数の溝部２７ｇｗは、光軸Ｌを基準に放射状に伸びているが一直線ではなく波状の曲線で形成されている。波状の曲線溝部２７ｇｗは透明光学部材２７内でＬＥＤ光源８からの光を反射させる。
【００３３】
＜ＬＥＤ照明器具による照射角度＞
図８及び図９を使って、ＬＥＤ照明器具１による照射角度及びその有効光束を説明する示す。図８（ａ）は照射角度１５度のＬＥＤ照明器具１の照射結果を示したものである。図８（ｂ）はＬＥＤ照明器具１の照射角度と照射強度とを表したグラフである。図８（ｃ）はＬＥＤ照明器具１の光学ユニット２に使用された透明光学部材２７の断面図である。この透明光学部材２７が照射角度１５度用のものである。図１で示した光学ユニット２（２−１１から２−８８）までに、この照射角度１５用の透明光学部材２７が使われている。
【００３４】
図９（ａ）は照射角度４５度のＬＥＤ照明器具１の照射結果を示したものである。図９（ｂ）はＬＥＤ照明器具１の照射角度と照射強度とを表したグラフである。図９（ｃ）はＬＥＤ照明器具１の光学ユニット２に使用された透明光学部材２７の断面図である。この透明光学部材２７が照射角度４５度用のものである。この透明光学部材２７が照射角度４５度用のものである。図１で示した光学ユニット２（２−１１から２−８８）までに、この照射角度４５用の透明光学部材２７が使われている。
【００３５】
照射角度は、透明光学部材２７の外郭２７ｇの形状並びに凹部（入射前面２７ｋ及び入射円錐面２７ｊ）の形状を変えることで、変更することができる。一方、第１例の反射光学部材２２のテーパ面２２ｔ又は第２例の反射光学部材２３のテーパ面２２ｔのテーパ角度は変える必要はない。
【００３６】
図８（ａ）に示されるように、照射角度１５度のＬＥＤ照明器具１は、２５０ｍ先で有効光束直径６８．０ｍを照射することができる。ＬＥＤ照明器具１の定格光束は約５０，０００ルーメンであり、中心照度８．０ルクスであった。図８（ｂ）に示される表は、横軸が角度で縦軸が相対強度である。ビーム角度（５０％）が約１４．３度になりフィールド角度（１０％）が約２８．０度になっている。このようにＬＥＤ照明器具１は有効光束が極めて高いことがわかる。
【００３７】
次に図８（ｃ）に示される、照射角度１５度の透明光学部材２７の外郭２７ｇの形状並びに凹部（入射前面２７ｋ及び入射円錐面２７ｊ）の形状を説明する。透明光学部材２７の外形は高さ（Ｚ軸方向）Ｈ８であり、幅及び奥行き（Ｘ，Ｙ軸方向）Ｄ８である。そして、外郭２７ｇは、曲率半径の大きい（曲率が小さい）曲面に形成されている。入射前面２７ｋは−Ｚ軸側に凸状の曲面でありその幅Ｄ１は狭く形成されている。入射前面２７ｋは凸レンズ機能を有している。入射円錐面２７ｊも光軸Ｌ側に凸状の曲面でありその高さＨ１は高く形成されている。
【００３８】
図９（ａ）に示されるように、照射角度４５度のＬＥＤ照明器具１は、１００ｍ先で有効光束直径８１．６ｍを照射することができる。ＬＥＤ照明器具１の定格光束は約５０，０００ルーメンであり、中心照度９．６ルクスであった。図９（ｂ）に示されるように、ビーム角度（５０％）が約４３．５度になりフィールド角度（１０％）が約６２．０度になっている。このようにＬＥＤ照明器具１は有効光束が極めて高いことがわかる。
【００３９】
次に図９（ｃ）に示される、照射角度４５度の透明光学部材２７の外郭２７ｇの形状並びに凹部（入射前面２７ｋ及び入射円錐面２７ｊ）の形状を説明する。照射角度４５度の透明光学部材２７と同様に、照射角度４５度の透明光学部材２７の外形も高さＨ８であり、幅及び奥行きＤ８である。そして、外郭２７ｇは、曲率半径の小さい（曲率が大きい）曲面に形成されている。入射前面２７ｋは−Ｚ軸側に凸状の曲面でありその幅Ｄ３は広く形成されている。入射前面２７ｋは凸レンズ機能を有している。入射円錐面２７ｊも光軸Ｌ側に凸状の曲面又は直線でありその高さＨ３は低く形成されている。
【００４０】
入射前面２７ｋの幅Ｄ１と幅Ｄ３とを比べると、幅Ｄ３は幅Ｄ１の約２倍である。入射円錐面２７ｊの高さＨ１と高さＨＤ３とを比べると、高さＨ３は高さＨ１の約１／３倍である。このように外郭２７ｇの曲率半径、入射前面２７ｋ及び入射円錐面２７ｊの幅及び高さを調整することで、ＬＥＤ照明器具１の照射角度を、１０度から６０度まで適宜変更することができる。
【００４１】
また、透明光学部材２７の高さＨ８、幅及び奥行きＤ８は同じであり、光学ユニット２が同じ大きさであるため、異なる照射角度の透明光学部材２７を有する光学ユニット２を、器具本体１２に配置することも可能である。例えば、ＬＥＤ照明器具１の最外周（２−１１〜２−１８、２−２１、２−２８、２−３１、２−３８、……２−８１〜２−８８）に照射角度１５度の透明光学部材２７を有する光学ユニット２を配置する。その内側に照射角度３０度の透明光学部材２７を有する光学ユニット２を配置する。そして中心領域に照射角度４５度の透明光学部材２７を有する光学ユニット２を配置することも可能である。またＬＥＤ照明器具１の最上段（＋Ｙ軸側）に照射角度１５度の透明光学部材２７を有する光学ユニット２を配置し、中段に照射角度３０度の透明光学部材２７を有する光学ユニット２を配置し、最下段（−Ｙ軸側）に照射角度４５度の透明光学部材２７を有する光学ユニット２を配置することも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  …  ＬＥＤ照明器具    ２  …  光学ユニット    ６  …  回路基板
８  …  ＬＥＤ光源
１２  …  器具本体    １３  …  保護ガード
２２、２３  …  反射光学部材    ２６、２７  …  透明光学部材
【図１】
2020057512.tif 000003
【図２】
2020057512.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月29日(2019.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ照明器具に用いられ透明材料からなる透明光学部材と、鏡面仕上げされた反射光学部材とを備えた光学ユニットであって、
前記透明光学部材は、
基板に配置されたＬＥＤ光源の光軸に対して半楕円体に形成され、前記光軸を基準に放射状に伸びる複数の溝部を含む外郭と、
前記外郭から凹んで設け、前記ＬＥＤ光源を収容する凹部と、
前記凹部と対向し、前記ＬＥＤ光源からの光が出射する出射面と、を有し、
前記反射光学部材は、
前記出射面に接して配置され、円開口を有する背面と、
前記円開口から遠ざかるにつれて直径が拡大するテーパ面と、を有する、
光学ユニット
【請求項２】
前記透明光学部材の前記溝部は、一直線に伸びる溝、又は折れ曲がる溝を含む請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
基板に配置されたＬＥＤ光源の光軸に対して半楕円形状に形成された外郭と、前記ＬＥＤ光源を収容し前記外郭から凹んで設けられた凹部と、前記凹部と対向し、前記ＬＥＤ光源からの光が出射する出射面と、を有する透明光学部材と、
前記出射面に接して配置され、円開口を有する背面と、鏡面仕上げされ前記円開口から遠ざかるにつれて直径が拡大するテーパ面とを有する反射光学部材と、を備えた光学ユニット。
【請求項４】
前記透明光学部材の前記凹部は、前記ＬＥＤ光源に対面する入射前面と、前記基板に対して斜めに設けられた入射円錐面とを含む請求項１又は請求項３に記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記透明光学部材の前記外郭、前記入射前面及び前記入射円錐面の形状が変えられて、前記出射面から出射する前記ＬＥＤ光源からの光の照射角度が変更される請求項４に記載の光学ユニット。
【請求項６】
前記透明光学部材は、マトリクス状に配置された複数の外郭からなり、前記出射面が互いに連結されており、前記出射面に形成された第１接合部を含み、
前記反射光学部材は、マトリクス状に配置された複数の円開口からなり、枠体で互いに連結されており、前記枠体に形成され前記第１接合部と嵌合する第２接合部を含む、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記反射光学部材は、前記背面と反対側の正面を有し、該正面から前記テーパ面が特出して形成される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学ユニットと、
前記凹部に収納されるように、マトリクス状に配置されたＬＥＤ光源を有するＬＥＤ基板と、を備えたＬＥＤ照明器具。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
（透明光学部材  第２例）
次に、図５を使って第２例の透明光学部材２７について説明する。図３で説明した第１例の透明光学部材２６は、半楕円体の外郭２６ｇの表面に溝などが形成されていない。第２例の透明光学部材２７の外郭２７ｇは、光軸Ｌを基準に放射状に伸びる複数の溝部２７ｇｇを有している。特に図５（ｃ）に示されるように、外郭２７ｇに放射状に伸びる複数の溝部２７ｇｇが描かれている。この点が第１例の透明光学部材２６と第２例の透明光学部材２７との違いである。