(57)【要約】【課題】照射角度を適切に制御することができる灯具を提供する。【解決手段】航空機用位置灯１０は、ＬＥＤ２４と、ＬＥＤ２４からの光を反射する反射面を有するリフレクタ２５とを含む発光ユニット２０を備える。リフレクタ２５の反射面は、ＬＥＤ２４の光軸に対して垂直な断面において放物線形状を有するとともに、ＬＥＤ２４の光軸に対して平行な断面において反射光を前方に集光して拡散させる楕円形状を有するよう形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの光を反射する反射面を有するリフレクタと、を含む発光ユニットを備える灯具であって、
前記リフレクタの反射面は、前記半導体発光素子の光軸に対して垂直な断面において放物線形状を有するとともに、前記半導体発光素子の光軸に対して平行な断面において反射光を前方に集光して拡散させる集光拡散形状を有するよう形成されることを特徴とする灯具。
【請求項２】
当該灯具の略水平方向に配置された２つの前記発光ユニットを備え、
２つの前記発光ユニットは、それぞれのリフレクタの反射面が互いに向かい合うように配置されることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
【請求項３】
当該灯具の略水平方向に配置された２つの前記発光ユニットを備え、
２つの前記発光ユニットは、それぞれのリフレクタの反射面が背中合わせになるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
【請求項４】
当該灯具の略垂直方向に配置された複数の前記発光ユニットを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の灯具。
【請求項５】
前記集光拡散形状は、楕円形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灯具に関し、特に航空機等の位置灯に用いられる灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機には、進行方向と位置を表示して相互の衝突を防止するために、位置灯が設けられている。航空機の右翼端には緑色、左翼端には赤色、尾部には白色の位置灯を設けることが定められている。従来、位置灯の光源としては白熱灯が用いられていたが、近年では発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられるようになってきている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５１３４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
航空機用位置灯では、照射角度が規定されている。例えば両翼端の位置灯は進行方向の軸線に対し外側に１１０°の照射角度が規定されており、尾部の位置灯は後方に１４０°の照射角度が規定されている。従って、ＬＥＤを用いた位置灯では、ＬＥＤからの出射光を要求される照射角度を満たすよう適切に制御する必要がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、照射角度を適切に制御することができる灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の灯具は、半導体発光素子と、半導体発光素子からの光を反射する反射面を有するリフレクタと、を含む発光ユニットを備える灯具であって、リフレクタの反射面は、半導体発光素子の光軸に対して垂直な断面において放物線形状を有するとともに、半導体発光素子の光軸に対して平行な断面において反射光を前方に集光して拡散させる集光拡散形状を有するよう形成される。
【０００７】
当該灯具の略水平方向に配置された２つの発光ユニットを備えてもよい。２つの発光ユニットは、それぞれのリフレクタの反射面が互いに向かい合うように配置されてもよい。
【０００８】
当該灯具の略水平方向に配置された２つの発光ユニットを備えてもよい。２つの発光ユニットは、それぞれのリフレクタの反射面が背中合わせになるように配置されてもよい。
【０００９】
当該灯具の略垂直方向に配置された複数の発光ユニットを備えてもよい。
【００１０】
集光拡散形状は、楕円形状であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、照射角度を適切に制御することができる灯具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る航空機用位置灯が設置される航空機の全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係る航空機用位置灯の斜視図である。
【図３】灯具ユニットの概略垂直断面図である。
【図４】灯具ユニットの概略水平断面図である。
【図５】ＬＥＤの光軸に対して垂直な断面において発光ユニットから放出される光を示す図である。
【図６】ＬＥＤの光軸に対して平行な断面において、２つの発光ユニットから放出される光を示す図である。
【図７】図７（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る航空機用位置灯の配光特性を示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態に係る航空機用位置灯を説明するための図である。
【図９】本発明の別の実施形態に係る航空機用位置灯を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る灯具について詳細に説明する。本実施形態に係る灯具は、航空機用位置灯である。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る航空機用位置灯が設置される航空機１００の全体図である。図１に示すように、航空機１００の左翼１０１の端部には赤色位置灯１１０が設けられ、右翼１０２の端部には緑色位置灯１１２が設けられ、尾部には白色位置灯１１４が設けられる。赤色位置灯１１０および緑色位置灯１１２の照射角度は、航空機１００の進行方向の軸線に対し外側に１１０°であり、白色位置灯１１４の照射角度は、航空機１００の後方に１４０°である。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る航空機用位置灯１０の斜視図である。ここでは、航空機の左翼に設けられる赤色位置灯を例として、航空機用位置灯１０の構造を説明する。
【００１６】
図２に示すように、航空機用位置灯１０は、灯具前方に開口された凹部を有するランプボディ１４と、ランプボディ１４の開口部を覆う透明な前面カバー１２とを備える。ランプボディ１４と前面カバー１２は、灯室１６を形成している。前面カバー１２およびランプボディ１４は、左翼の形状に沿うような形状に形成されている。
【００１７】
灯室１６には、灯具ユニット１８が設けられている。灯具ユニット１８は、固定部１９によりランプボディ１４の内壁に固定されている。
【００１８】
本実施形態において、灯具ユニット１８は、１０個の発光ユニット２０（第１発光ユニット２０＿１〜第１０発光ユニット２０＿１０）と、第１基板２１と、第２基板２２と、ヒートシンク２３とを備える。各発光ユニット２０は、光源としてのＬＥＤ２４と、ＬＥＤ２４から出射された光を反射する反射面を有するリフレクタ２５とを備える。
【００１９】
第１基板２１と第２基板２２は、ヒートシンク２３を間に挟んで互いに平行に設けられている。灯室１６内において、第１基板２１および第２基板２２は、垂直に配置されている。
【００２０】
第１基板２１のヒートシンク２３と反対側の面上には、第１発光ユニット２０＿１〜第５発光ユニット２０＿５の５つの発光ユニット２０が略垂直方向に並んで設けられている。また、第２基板２２のヒートシンク２３と反対側の面上には、第６発光ユニット２０＿６〜第１０発光ユニット２０＿１０の５つの発光ユニット２０が略垂直方向に並んで設けられている。第１発光ユニット２０＿１〜第５発光ユニット２０＿５と、第６発光ユニット２０＿６〜第１０発光ユニット２０＿１０とは、第１基板２１と第２基板２２と中間面に対して対称に設けられている。
【００２１】
図３は、灯具ユニット１８の概略垂直断面図である。図３では第１基板２１上に設けられた第１発光ユニット２０＿１〜第５発光ユニット２０＿５の断面を示すが、第２基板２２上に設けられた第６発光ユニット２０＿６〜第１０発光ユニット２０＿１０も同様の断面を有する。
【００２２】
図３に示すように、第１基板２１上において５つの発光ユニットの中央に位置する第３発光ユニット２０＿３は、水平方向に光を放出するように配置されている。第３発光ユニット２０＿３の上方に位置する第２発光ユニット２０＿２は、水平方向から斜め上方に向けて光を放出するように配置されており、第２発光ユニット２０＿２の上方に位置する第１発光ユニット２０＿１は、さらに斜め上方に向けて光を放出するように配置されている。また、第３発光ユニット２０＿３の下方に位置する第４発光ユニット２０＿４は、水平方向から斜め下方に向けて光を放出するように配置されており、第４発光ユニット２０＿４の下方に位置する第５発光ユニット２０＿５は、さらに斜め下方に向けて光を放出するように配置されている。
【００２３】
第２基板２２上においても同様に５つの発光ユニットが配置されている。すなわち、第２基板２２上において５つの発光ユニットの中央に位置する第８発光ユニット２０＿８は、水平方向に光を放出するように配置されている。第８発光ユニット２０＿８の上方に位置する第７発光ユニット２０＿７は、水平方向から斜め上方に向けて光を放出するように配置されており、第７発光ユニット２０＿７の上方に位置する第６発光ユニット２０＿６は、さらに斜め上方に向けて光を放出するように配置されている。また、第８発光ユニット２０＿８の下方に位置する第９発光ユニット２０＿９は、水平方向から斜め下方に向けて光を放出するように配置されており、第９発光ユニット２０＿９の下方に位置する第１０発光ユニット２０＿１０は、さらに斜め下方に向けて光を放出するように配置されている。
【００２４】
図４は、灯具ユニット１８の概略水平断面図である。図４は、図３に示す灯具ユニット１８のＡ−Ａ断面であり、第３発光ユニット２０＿３および第８発光ユニット２０＿８の水平断面を示している。
【００２５】
図３および図４に示すように、各発光ユニット２０において、ＬＥＤ２４は第１基板２１または第２基板２２上に設けられている。第１基板２１および第２基板２２には、各ＬＥＤ２４に給電するための配線や、ＬＥＤ２４を搭載するための搭載部等が形成されている。
【００２６】
各発光ユニット２０において、リフレクタ２５はＬＥＤ２４の後方、側方、および上方を囲むように第１基板２１または第２基板２２上に設けられている。本実施形態において、リフレクタ２５の反射面２５ａは、楕円放物面状に形成されている。すなわち、リフレクタ２５の反射面２５ａは、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘに対して垂直な断面において放物線形状を有するとともに、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘに対して平行な断面において楕円形状を有するように形成される。ここで、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘとは、ＬＥＤ２４の出射面に垂直な軸である。
【００２７】
図３に示すように、各リフレクタ２５の反射面２５ａは、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘに対して垂直な断面において放物線形状となっており、該放物線の焦点にＬＥＤ２４の光軸Ａｘが位置している。「反射面２５ａの光軸Ａｘに対して垂直な断面が放物線形状を有する」とは、そのようなどの断面においても、反射面２５ａが放物線形状となることを意味する。
【００２８】
また、図４に示すように、各リフレクタ２５の反射面２５ａは、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘに対して平行な断面において楕円形状に形成されている。ここで、「光軸Ａｘに対して平行な断面」とは、光軸Ａｘと、光軸Ａｘに対する垂直断面における反射面２５ａの放物線の対称軸とを含む面（以下、「中心断面」と呼ぶ）に対して平行な面を意味する。「反射面２５ａの光軸Ａｘに対して平行な断面が楕円形状を有する」とは、中心断面に平行などの断面においても、反射面２５ａが楕円形状となることを意味する。図４に示す中心断面において、ＬＥＤ２４は、楕円形状の反射面２５ａの第１焦点Ｆ１に位置している。
【００２９】
図４に示すように、第３発光ユニット２０＿３と第８発光ユニット２０＿８は、第１基板２１、ヒートシンク２３および第２基板２２を間に挟んで、リフレクタ２５の反射面２５ａが互いに向かい合うように配置されている。同様に、第１発光ユニット２０＿１と第６発光ユニット２０＿６、第２発光ユニット２０＿２と第７発光ユニット２０＿７、第４発光ユニット２０＿４と第９発光ユニット２０＿９、および第５発光ユニット２０＿５と第１０発光ユニット２０＿１０は、それぞれ、第１基板２１、ヒートシンク２３および第２基板２２を間に挟んで、リフレクタ２５の反射面２５ａが互いに向かい合うように配置されている。
【００３０】
次に、上述した発光ユニットから放出される光について説明する。図５は、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘに対して垂直な断面において発光ユニットから放出される光を示す。上述したように、リフレクタ２５の反射面２５ａは、光軸Ａｘに対する垂直断面において放物線形状となるように形成されており、該放物線の焦点にＬＥＤ２４の光軸Ａｘが位置している。従って、ＬＥＤ２４からの光は、反射面２５ａで平行光として反射され、外部に放出される。
【００３１】
図６は、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘに対して平行な断面において、２つの発光ユニットから放出される光を示す。ここでは、第３発光ユニット２０＿３と第８発光ユニット２０＿８の組を例として説明する。上述したように、各発光ユニット２０において、リフレクタ２５の反射面２５ａは、光軸Ａｘに対する平行断面において楕円形状となるように形成されている。また、中心断面における楕円形状の反射面２５ａの第１焦点Ｆ１に、ＬＥＤ２４が位置している。従って、ＬＥＤ２４からの光は、図６に示すように、反射面２５ａで第２焦点Ｆ２に一旦集光された後、拡散される。
【００３２】
本実施形態では、第２つの発光ユニット２０をそれぞれのリフレクタ２５の反射面２５ａが互いに向かい合うように配置している。従って、１つの発光ユニット２０からの照射角度θが５５°となるように反射面２５ａの楕円形状を設計することにより、２つの発光ユニット２０を組み合わせて、合計１１０°の水平方向の照射角度を得ることができる。各発光ユニット２０の照射角度は、楕円形状を変えて第１焦点Ｆ１および第２焦点Ｆ２の位置を調整することで容易に変えることができる。例えば、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２の間隔が短くなるよう楕円形状を変更することで、発光ユニット２０の照射角度θを大きくできる。例えば各発光ユニット２０の照射角度が７０°なるよう反射面２５ａの楕円形状を設計すれば、航空機の尾部に設けられる白色位置灯を構成できる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る航空機用位置灯１０によれば、楕円放物面に形成された反射面２５ａを有するリフレクタ２５を備える発光ユニット２０を用いることにより、水平方向の照射角度を適切に制御できる。
【００３４】
また、各発光ユニット２０は、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘに対して垂直な断面においては、放出光が平行光となるので照射角度が小さい。しかしながら、本実施形態に係る航空機用位置灯１０のように、複数の発光ユニット２０を放射方向を変えながら略垂直方向に並べることにより、垂直方向の照射角度を大きくすることができる。
【００３５】
図７（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る航空機用位置灯１０の配光特性を示す。図７（ａ）は、航空機用位置灯１０の等光度曲線を示す。図７（ｂ）の実線は、航空機用位置灯１０の光度曲線を示し、図７（ｂ）の破線は、規格として要求される光度を示す。
【００３６】
図８は、本発明の別の実施形態に係る航空機用位置灯を説明するための図である。図４と同様に、図８は、第３発光ユニット２０＿３および第８発光ユニット２０＿８の水平断面を示している。
【００３７】
本実施形態においては、図８に示すように、第３発光ユニット２０＿３および第８発光ユニット２０＿８は、それぞれのリフレクタ２５の反射面２５ａが背中合わせになるように配置されている。同様に、第１発光ユニット２０＿１と第６発光ユニット２０＿６、第２発光ユニット２０＿２と第７発光ユニット２０＿７、第４発光ユニット２０＿４と第９発光ユニット２０＿９、および第５発光ユニット２０＿５と第１０発光ユニット２０＿１０もまた、それぞれのリフレクタ２５の反射面２５ａが背中合わせになるように配置されている。各発光ユニット２０の基本的な構成、すなわちリフレクタ２５の反射面２５ａの形状等は、上述した実施形態と同じである。
【００３８】
本実施形態においても、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘに対して平行な断面において、第１焦点Ｆ１に位置するＬＥＤ２４からの光は、図８に示すように反射面２５ａで第２焦点Ｆ２に一旦集光された後、拡散される。
【００３９】
上述の実施形態では、互いのリフレクタ２５の反射面２５ａが向かい合うように２つの発光ユニット２０を配置したことにより、２つの発光ユニット２０からの放出光が交差していた。本実施形態では、それぞれのリフレクタ２５の反射面２５ａが背中合わせになるように２つの発光ユニット２０を配置したことにより、２つの発光ユニット２０からの放出光は交差しない。
【００４０】
本実施形態においても、１つの発光ユニット２０からの照射角度θが５５°となるように反射面２５ａの楕円形状を設計することにより、２つの発光ユニット２０を組み合わせて、合計１１０°の水平方向の照射角度を得ることができる。また、反射面２５ａの楕円形状を変更することにより、各発光ユニット２０の照射角度を容易に変更できる。
【００４１】
図９は、本発明の別の実施形態に係る航空機用位置灯を説明するための図である。図９は、発光ユニット２０の水平断面を示している。
【００４２】
本実施形態においては、図９に示すように、２つの発光ユニット２０の組合せではなく、１つの発光ユニット２０を用いて水平方向に光を放射している。発光ユニット２０の基本的な構成は上述した実施形態と同じであるが、本実施形態においては、照射角度の規格を満たすために、上記２つの実施形態の場合よりも第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２の間隔を短くして、照射角度θを大きくする必要がある。
【００４３】
本実施形態によれば、発光ユニット２０の数を減らすことができるので、航空機用位置灯１０のコストを低減できる。
【００４４】
上述した３つの実施形態では、リフレクタ２５の反射面２５ａの光軸Ａｘに対する平行断面における形状を楕円形状とした。しかしながら、反射面２５ａの光軸Ａｘに対する平行断面における形状は、反射光を前方に集光して拡散させる集光拡散形状であれば、楕円形状に限定されず、任意の形状とすることができる。例えば、反射面の部位に応じて反射面前方の光軸上に異なる焦点を有する（すなわち焦点群を有する）ような曲面であってもよい。
【００４５】
また、上述した３つの実施形態では、本発明の実施形態に係る灯具を航空機用位置灯を例として説明したが、本発明の実施形態に係る灯具が適用されるのは航空機に限定されず、例えば船舶に適用されてもよい。
【００４６】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４７】
例えば、上述の実施形態では、光源としてＬＥＤを例示したが、光源は半導体発光素子であればＬＥＤに限定されず、例えば半導体レーザが用いられてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０  航空機用位置灯、  １２  前面カバー、  １４  ランプボディ、  １６  灯室、  １８  灯具ユニット、  ２０  発光ユニット、  ２１  第１基板、  ２２  第２基板、  ２３  ヒートシンク、  ２４  ＬＥＤ、  ２５  リフレクタ、  １００  航空機、  １０１  左翼、  １１０  赤色位置灯、  １１２  緑色位置灯、  １１４  白色位置灯。
【図１】
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【図２】
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【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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