(57)【要約】【課題】本発明は、光の利用効率が良好で、広大な照射エリアをむらなく照射し、配光特性に対する設計の自由度が確保されたＬＥＤ照明灯具を提供することにある。【解決手段】ＬＥＤ光源と夫々異なる形状の配光制御レンズによって光学系を構成した、異なる配光特性を有する３種類のＬＥＤ光学モジュールを形成し、夫々同一配光特性の前記ＬＥＤ光学モジュールを複数個実装した、異なる配光特性を有する３種類のＬＥＤ光学ユニット２６を形成し、異なる配光特性の前記ＬＥＤ光学ユニット２６を組み合わせることによってＬＥＤ照明灯具３４を形成した。【選択図】図２１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源となるＬＥＤと前記ＬＥＤ光源の上方に配設された配光制御レンズによって光学系を構成する、異なる配光特性を有する複数種のＬＥＤ光学モジュールが形成され、前記ＬＥＤ光学モジュールのうち夫々配光特性が同じ複数の前記ＬＥＤ光学モジュールを実装して異なる配光特性を有する複数種のＬＥＤ光学ユニットが形成され、前記ＬＥＤ光学ユニットのうち異なる配光特性を有する複数種の前記ＬＥＤ光学ユニットの組み合わせによって構成されることを特徴とするＬＥＤ照明灯具。
【請求項２】
前記ＬＥＤ照明灯具を照射面に対して傾斜した状態に設置したときに、前記ＬＥＤ照明灯具で照射される照射エリアのうち、前記ＬＥＤ照明灯具に近い照射領域は広い配光特性を有するＬＥＤ光学ユニットによって照射され、前記照射領域が前記ＬＥＤ照明灯具から離れるにつれて順次狭い配光特性を有するＬＥＤ光学ユニットによって照射されるように前記ＬＥＤ光学ユニットが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯具。
【請求項３】
前記配光制御レンズは、前記ＬＥＤからの光の光入射面および外部に対する光出射面のいずれも前記ＬＥＤの前方方向に膨らんだ略凸状を有すると共に前記ＬＥＤ光源近傍を焦点とする位置に位置しており、前記光出射面は連続する複数の異なる形状の自由曲面からなっていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明灯具。
【請求項４】
前記配光制御レンズは、該配光制御レンズの焦点位置からの入射角度に対して出射方向を連続的に指定方向に屈折して出射させるような形状の光出射面を有していることを特徴とする請求項３項に記載のＬＥＤ照明灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ照明灯具に関するものであり、詳しくは、ＬＥＤを光源とする屋外用のＬＥＤ照明灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路や公園等の屋外に設置される照明灯具には、白熱灯、蛍光灯、水銀灯等が使用され、広い範囲を照明するために地上から高い位置に設置される。この場合、夫々の光源となる白熱ランプ、蛍光ランプ、水銀ランプ等の消費電力が大きく、且つ交換作業による交換部品や作業工賃等に係わる費用が発生するために維持費が嵩む。
【０００３】
そこで、維持費の低減を図るために光源にＬＥＤを採用した照明灯具が提案されている。それは、図２４に示すように、１枚のプリント基板に同一指向特性を有する複数の白色ＬＥＤを実装し、前記プリント基板を該プリント基板で多角柱状の一部を構成するように複数枚配置する。
【０００４】
各プリント基板には、該プリント基板に実装されたＬＥＤによって照射される方向において所望される照射エリアおよび照射光量を確保するために、適切な指向特性を有するＬＥＤが適切な個数実装されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２００１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１の照明灯具においては、ＬＥＤが実装された複数のプリント基板の配置方向に対する照射エリアは、各ＬＥＤが当該方向に向いているために広くなっているが、プリント基板の配置方向に直角な方向の照射エリアは、全てのＬＥＤが当該方向に対して同一方向を向いているためにほぼＬＥＤの指向特性によって決まり狭くなっている。従って、照明灯具としては一方向に偏った照射パターンを形成するものであるために配光性能に問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、光利用効率が良好で、広大な照射エリアをむらなく照射し、配光特性に対する設計の自由度が確保されたＬＥＤ照明灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、光源となるＬＥＤと前記ＬＥＤ光源の上方に配設された配光制御レンズによって光学系を構成する、異なる配光特性を有する複数種のＬＥＤ光学モジュールが形成され、前記ＬＥＤ光学モジュールのうち夫々配光特性が同じ複数の前記ＬＥＤ光学モジュールを実装して異なる配光特性を有する複数種のＬＥＤ光学ユニットが形成され、前記ＬＥＤ光学ユニットのうち異なる配光特性を有する複数種の前記ＬＥＤ光学ユニットの組み合わせによって構成されることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記ＬＥＤ照明灯具を照射面に対して傾斜した状態に設置したときに、前記ＬＥＤ照明灯具で照射される照射エリアのうち、前記ＬＥＤ照明灯具に近い照射領域は広い配光特性を有するＬＥＤ光学ユニットによって照射され、前記照射領域が前記ＬＥＤ照明灯具から離れるにつれて順次狭い配光特性を有するＬＥＤ光学ユニットによって照射されるように前記ＬＥＤ光学ユニットが取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記配光制御レンズは、前記ＬＥＤからの光の光入射面および外部に対する光出射面のいずれも前記ＬＥＤの前方方向に膨らんだ略凸状を有すると共に前記ＬＥＤ光源近傍を焦点とする位置に位置しており、前記光出射面は連続する複数の異なる形状の自由曲面からなっていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項３において、前記配光制御レンズは、該配光制御レンズの焦点位置からの入射角度に対して出射方向を連続的に指定方向に屈折して出射させるような形状の光出射面を有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、異なる配光特性を有する複数種の前記ＬＥＤ光学ユニットの組み合わせによってＬＥＤ照明灯具を構成すると共に、前記ＬＥＤ照明灯具を照射面に対して傾斜した状態に設置したときに、ＬＥＤ照明灯具で照射される照射エリアのうち、ＬＥＤ照明灯具に近い照射領域は広い配光特性を有するＬＥＤ光学ユニットによって照射し、前記照射領域が前記ＬＥＤ照明灯具から離れるにつれて順次狭い配光特性を有するＬＥＤ光学ユニットによって照射するような構成とした。
【００１２】
その結果、光利用効率が良好で、広大な照射エリアをむらなく照射し、配光特性に対する設計の自由度が確保されたＬＥＤ照明灯具を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のＬＥＤ照明灯具に係わるＬＥＤ光学モジュールは、光源となるＬＥＤと、ＬＥＤ光源から発せられた光の配光を制御する配光制御レンズによって光学系を形成する。そして、形状が同一な配光制御レンズを備えた、同一の配光特性を有するＬＥＤ光学モジュールを少なくとも１個以上実装してＬＥＤ光学ユニットを構成するか、あるいは、夫々形状が異なる配光制御レンズを備えた、異なる配光特性を有するＬＥＤ光学モジュールを少なくとも２種類以上組み合わせてＬＥＤ光学ユニットを構成し、前記ＬＥＤ光学ユニットを少なくとも１セット以上組み合わせてＬＥＤ照明灯具を構成した。
【００１４】
その結果、光の集光機能および拡散機能を一体に制御する配光制御機能を有し、所望する配光特性および照射光量分布を得ることが可能で、コンパクトな照明灯具を実現した。
【００１５】
以下、この発明の好適な実施例を図１〜図２３を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施例に限られるものではない。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の実施例１に係わるＬＥＤ光学モジュールの分解立体図、図２は斜視図である。ＬＥＤ光学モジュール１は、下方側から順に熱伝導シート２、熱伝導プレート３、回路基板４および配光制御レンズ５が配置された構成となっている。
【００１７】
最下方に位置する熱伝導シート２は、後述するように、ＬＥＤ光学モジュール１をハウジング上に実装するときに直接ハウジングと接触し、ＬＥＤ光学モジュール１で発生した熱をハウジングに逃がしてＬＥＤ光学モジュール１の温度上昇を抑制する役割を担うものである。従って、熱伝導シート２は熱抵抗を極力小さくするために熱伝導率の良好な材料で、且つ絶縁性を有する材料によって物理的な信頼性を損なわない範囲内で極力薄く設けられる。
【００１８】
熱伝導シート２の上には熱伝導率が高く、硬質の材料（例えば、アルミ、銅、鉄等の金属、あるいはセラミック等）からなる熱伝導プレート３が位置する。熱伝導プレート３の一方の面上の周縁部の複数箇所と中央部の複数箇所に夫々上方に向かって突出したボス６およびボスピン７が設けられている。各ボス６には、熱伝導プレート２と後述する回路基板４および配光制御レンズ５を一体化してＬＥＤ光学モジュール１とするための組立用ネジ８の軸部を螺締するネジ孔９が設けられているものと、複数のＬＥＤ光学モジュール１を組み込んでユニット化するときのＬＥＤ光学モジュール１の固定用ネジの軸部が挿通するネジ挿通孔１０が設けられているものがある。ネジ孔９およびネジ挿通孔１０はいずれも熱伝導プレート３を貫通している。
【００１９】
熱伝導プレート３にはさらに、中央部の上記ボスピン７が設けられた内側に、接着剤を充填する接着剤充填用溝１１が略閉ループ状に設けられている。
【００２０】
熱導電プレート３の上には、薄型の回路基板（例えば、フレキシブル回路基板等）４が位置する。回路基板４には下方に位置する熱伝導プレート３の各ボス６および各ボスピン７に対応する位置に夫々ボス６およびボスピン７が挿通するボス挿通孔１２およびボスピン挿通孔１３が設けられている。
【００２１】
回路基板４にはさらに、中央部の上記ボスピン挿通孔１３が設けられた内側に、窓孔（図示せず）が設けられ、当該窓孔を塞ぐように光源となるＬＥＤ１４が実装されている。ＬＥＤ１４の電極は回路基板４上の配線導体のパッド部に導電性部材（例えば、はんだ、導電性接着剤等）を介して接合され、パッド部から延びる配線導体は回路基板４上を配線されて回路基板４の端部近傍に載設された基板コネクタ１５の電極端子に接続されている。
【００２２】
回路基板４の上には、フランジ１６を有し、下方に位置するＬＥＤ１４から発せられた光の配光を制御する配光制御レンズ５が位置する。フランジ１６にはＬＥＤ光学モジュールの組立用ネジ８の軸部が挿通するネジ挿通孔１７が設けられている。
【００２３】
そこで、上述の熱伝導プレート３、回路基板４および配光制御レンズ５を組立用ネジ８によって一体化すると図２に示すようなＬＥＤ光学モジュール１が組み上がる。
【００２４】
このとき、ＬＥＤ１４が実装された近傍は、例えば図３あるいは図４で示す構造とすることが可能である。図３の構造は、熱伝導プレート３の平坦な面上に、窓孔１８を塞ぐようにＬＥＤ１４が実装された回路基板４が該回路基板４に設けられたボスピン挿通孔１３に熱伝導プレート３に設けられたボスピン７が挿通された状態で配設されており、これにより、熱伝導プレート３に対するＬＥＤ１４の位置決めがなされている。
【００２５】
また、ＬＥＤ１４が実装された回路基板４は熱伝導プレート３に設けられた接着剤充填用溝１１に充填された接着剤１９を介して熱伝導プレート３に接着・固定されている。
【００２６】
更に、回路基板４の窓孔１８には高熱伝導性コンパウンド２０が満たされてＬＥＤ１４と熱伝導プレート３が高熱伝導性コンパウンド２０を介して熱的に接続されており、これにより、ＬＥＤ１４で発生した熱を効率良く熱伝導プレート３に逃がしてＬＥＤ１４の温度上昇を抑制している。
【００２７】
一方、図４の構造は、熱伝導プレート３に、回路基板４に設けられた窓孔１８よりも小さく、且つ回路基板４の厚みと略同一の高さの凸部２１が設けられており、回路基板４の窓孔１８内に位置する熱伝導プレート３の凸部２１の端面２２が回路基板４のＬＥＤ実装面２３と略面一となっている。そのため、ＬＥＤ１４と熱伝導プレート３が直接接触した状態となり、これにより、図３の構造よりも更に効率良くＬＥＤ１４で発生した熱を熱伝導プレート３に逃がしてＬＥＤ１４の温度上昇を更に抑制する構造となっている。
【００２８】
なお、熱伝導プレート３の凸部２１の高さを回路基板４の厚みよりも低くし、その分回路基板の窓孔１８に高熱伝導性コンパウンド２０を満たしてＬＥＤ１４と熱伝導プレート３とを高熱伝導性コンパウンド２０を介して熱的に接続することも可能である。
【００２９】
次に、ＬＥＤ光学モジュールの光学系について説明する。図５はＬＥＤ光学モジュールの光学系を構成するＬＥＤ光源と配光制御レンズを示す概略断面図である。
【００３０】
ＬＥＤ１４の前方方向に延びる光軸Ｘ上に、ＬＥＤ１４に対向する側の面（光入射面２４）と反対側の面（光出射面２５）の両面が共にＬＥＤ１４の前方方向に膨らんだ略凸状の配光制御レンズ５が配置されている。このとき、ＬＥＤ１４を配光制御レンズ５の光入射面２４の焦点ＦがＬＥＤ１４の発光部近傍となっている。
【００３１】
そして、ＬＥＤ１４から放射状に発せられて配光制御レンズ５の光入射面２４に至った光は、光入射面２４から配光制御レンズ５内に入射して配光制御レンズ５内を導光されて光出射面２５に至り、光出射面２５から配光制御レンズ５外に出射される。
【００３２】
従って、配光制御レンズ５はＬＥＤ１４の配光特性を所望の配光特性に変換する役割を担うものであり、その設計については以下のように行なわれる。
【００３３】
ＬＥＤ光学モジュールの照射エリアを複数の区分に分割し、各区分毎に所望の配光特性を設定する。そして、夫々の配光特性を形成する照射光が屈折光として出射されるような配光制御レンズの光出射面の形状を決定する。
【００３４】
このとき、配光制御レンズの光出射面の形状を算出するための基になる条件として、配光制御レンズの光入射面の形状（本実施例においては半径５０ｍｍの球面形状）、光源となるＬＥＤと配光制御レンズの光入射面との距離、配光制御レンズを形成する材料に依存する屈折率が設定される。なお、光入射面の形状およびＬＥＤ光源と光入射面との距離によって、光入射面の任意の点における入射光の入射角が求められる。
【００３５】
そして、これら算出条件に基づいて、例えば、特開２００４−８７１７９号公報に公開されている設計手法を利用すると、ＬＥＤ光源から放射状に発せられて配光制御レンズの光入射面に至り、光入射面で屈折して配光制御レンズ内を導光された光が、出射点において屈折して該屈折光が指定方向に向かうような光出射面の形状を得ることができる。
【００３６】
本発明では、上記配光制御レンズの光出射面の出射点から出射した光の向く方向が、該出射光が照射エリアの各区分毎に指定された配光特性を形成し、且つ隣接する区分の配光特性同士が連続的に形成される方向となるような、配光制御レンズ内を導光されて光出射面の出射点に至った光を屈折する光出射面の形状を有している。
【００３７】
つまり、配光制御レンズは該配光制御レンズの焦点位置からの入射角度に対して出射方向を連続的に指定方向に屈折して出射させるような形状の光出射面を有している。
【００３８】
次に、ＬＥＤ光学モジュールの光学性能について説明する。まず、ＬＥＤ光学モジュールを指向性の狭い狭指向性ＬＥＤ光学モジュール、指向性の広い広指向性ＬＥＤ光学モジュールおよび狭指向性ＬＥＤ光学モジュールと広指向性ＬＥＤ光学モジュールの間の指向性を有する中間指向性ＬＥＤ光学モジュールの３種類のＬＥＤ光学モジュールを設定した。
【００３９】
そして、指向性の異なる夫々のＬＥＤ光学モジュールを実現するための配光制御レンズを考案し、光線追跡を行なった（図６参照）。このとき、いずれの配光制御レンズの光入射面もＬＥＤの前方方向に半径５０ｍｍの球面形に状膨らんだ凸形状とした。
【００４０】
図６より、配光制御レンズ５の光出射面２５の曲率と光出射面２５から出射される光線の広がりとに関連性があることがわかる。つまり、（ａ）から（ｂ）、（ｂ）から（ｃ）と光出射面２５の曲率が小さくなるにつれて、光出射面２５から出射される光線の広がりが大きくなっている。従って、狭指向性ＬＥＤ光学モジュールについては配光制御レンズの光出射面を主に曲率の大きい球面または非球面あるいはその組み合わせで構成し、広指向性ＬＥＤ光学モジュールについては配光制御レンズの光出射面を主に曲率の小さい球面または非球面あるいはその組み合わせで構成し、中間指向性ＬＥＤ光学モジュールについては配光制御レンズの光出射面を主に中間の曲率の大きさの球面または非球面あるいはその組み合わせで構成することが基本となる。
【００４１】
そこで、上記光線追跡の結果から導かれた配光制御レンズの基本構成に基づいて、図７、図８、図９に示す３種類のＬＥＤ光学モジュールを設計した。この場合、３種類のＬＥＤ光学モジュールは夫々配光制御レンズのみが異なり、詳しくは、配光制御レンズの光出射面の形状のみが異なる。
【００４２】
図７に示すＬＥＤ光学モジュールは狭指向性ＬＥＤ光学モジュール１ａであり、配光制御レンズ５の光出射面２５は形状の異なる複数の連続する自由曲面で構成され（この場合は８面構成）、配光制御レンズの中心軸Ｚ（ＬＥＤの光軸Ｘでもある）を中心とする略点対称の形状を呈している。
【００４３】
また、図８に示すＬＥＤ光学モジュールは中間指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｂであり、配光制御レンズ５の光出射面２５は形状の異なる複数の連続する自由曲面で構成され（この場合は４面構成）、配光制御レンズの中心軸Ｚ（ＬＥＤの光軸Ｘでもある）を中心とする略点対称の形状を呈している。
【００４４】
また、図９に示すＬＥＤ光学モジュールは広指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｃであり、配光制御レンズ５の光出射面２５は形状の異なる複数の連続する自由曲面で構成され（この場合は４面構成）、配光制御レンズの中心軸Ｚ（ＬＥＤの光軸Ｘでもある）を中心とする略点対称の形状を呈している。
【００４５】
また、上記夫々の配光制御レンズを、該配光制御レンズの中心軸Ｚを含み中心軸から放射状に延びる切断面で切断したときの断面において、中心軸Ｚ近傍の曲率が最も大きい光出射面２５同士を比較すると、図７の狭指向性ＬＥＤ光学モジュール１ａ、図８の中間指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｂ、図９の広指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｃの順に該曲率の大きい光出射面を有している。
【００４６】
そして、（ａ）の狭指向性ＬＥＤ光学モジュールは図１０の配光パターンを示し、（ｂ）の中間指向性ＬＥＤ光学モジュールは図１１の配光パターンを示し、（ｃ）の広指向性ＬＥＤ光学モジュールは図１２の配光パターンを示す。配光パターンからわかるように、曲率の大きい光出射面を有するほど狭い配光パターンを有するＬＥＤ光学モジュールとなる。
【００４７】
尚、各配光制御レンズにおいて、形状の異なる複数の自由曲面の夫々から出射される光は、ＬＥＤ光学モジュールの照射エリアを複数の区分に分割したときの１つの区分に対応する配光特性を形成するものである。従って、ＬＥＤ光学モジュールの配光制御レンズの光出射面を構成する、形状の異なる複数の連続する自由曲面の数と、ＬＥＤ光学モジュールの照射エリアを構成する複数に分割された区分の数は同一である。
【００４８】
これら３種類のＬＥＤ光学モジュールは単体でも使用できるが、同一種類を複数個あるいは異なる種類を複数個組み合わせてＬＥＤ光学ユニットを構成することにより、単体の場合よりも多くの照射光量を確保することができる。
【００４９】
図１３は３つの広指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｃによって構成された広指向性ＬＥＤ光学ユニット２６ｃの分解立体図、図１４は斜視図である。その構成は、下方に防水キャップ２７を取り付けた、放熱フィンを有するハウジング２８上に３つの広指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｃを熱伝導プレート（図示せず）を介して載置し、広指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｃのネジ挿通孔１０に挿通された固定用ネジ２９の軸部をハウジング２８に設けられたネジ孔に螺締してハウジング２８上に広指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｃを固定する。
【００５０】
そして、ハウジング２８に取り付けられて、外部の電力供給源からの電力をユニット内に導入する外部接続コネクタ３０からユニット内に配線されたコードに取り付けられた配線コネクタ３１と広指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｃの基板コネクタ１５を接続する。
【００５１】
更に、広指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｃ以外の領域をエクステンション３２で塞ぎ、最後にアウターレンズ３３をハウジング２８に固定して広指向性ＬＥＤ光学ユニット２６ｃが完成する。
【００５２】
なお、ハウジング２８は熱の良導体からなり、例えばアルミダイキャストハウジングである。
【００５３】
同様の構成によって、３個の中間指向性ＬＥＤ光学モジュール１ｂを実装した中間指向性ＬＥＤ光学ユニット２６ｂおよび３個の狭指向性ＬＥＤ光学モジュール１ａを実装した狭指向性ＬＥＤ光学ユニット２６ａを設計した。
【００５４】
そこで、本実施例１のＬＥＤ照明灯具３４は２個の狭指向性ＬＥＤ光学ユニット、４個の中間指向性ＬＥＤ光学ユニットおよび３個の広指向性ＬＥＤ光学ユニットの９個のＬＥＤ光学ユニット２６を図１５のように配置し、２車線（３．５ｍ間隔）道路を想定して図１６に示すように各ＬＥＤ光学ユニット２６が指定した照射領域を照射するように割り当てた。この配光パターンをシミュレーションによって求めた結果を図１７に示している。
【００５５】
図１７より、各ＬＥＤ光学ユニット２６で照射される領域が効率良く配置されており、照射面内の輝度ばらつきの少ないＬＥＤ照明灯具３４となっていることがわかる。
【実施例２】
【００５６】
本実施例のＬＥＤ照明灯具３４は２個の狭指向性ＬＥＤ光学ユニット、４個の中間指向性ＬＥＤ光学ユニットおよび６個の広指向性ＬＥＤ光学ユニットの１２個のＬＥＤ光学ユニット２６を図１８のように配置し、２車線（３．５ｍ間隔）道路を想定して図１９に示すように各ＬＥＤ光学ユニット２６が、指定した照射領域を照射するように割り当てた。この配光パターンをシミュレーションによって求めた結果を図２０に示している。
【００５７】
図２０より、各ＬＥＤ光学ユニットで照射される領域が効率良く配置されており、照射面内の輝度ばらつきの少ないＬＥＤ照明灯具となっていることがわかる。本実施例は上記実施例１に対して広指向性ＬＥＤ光学ユニットが３個多いため、照射領域のほぼ全面に亘って輝度が高くなっている。
【実施例３】
【００５８】
本実施例のＬＥＤ照明灯具３４は７個の狭指向性ＬＥＤ光学ユニット、６個の中間指向性ＬＥＤ光学ユニットおよび５個の広指向性ＬＥＤ光学ユニットの１８個のＬＥＤ光学ユニットが図２１のように所定の角度で折り曲げられた３つの平面を有する筐体３５に取り付けられている。このＬＥＤ照明灯具３４を図２２のように照射面から上所定の高さの位置に所定の角度傾けた状態で設置する。
【００５９】
このとき、照明灯具を構成するＬＥＤ光学ユニット２６のうち、ＬＥＤ照明灯具３４からの距離が短い照射領域（広指向領域）は主に広指向性ＬＥＤ光学ユニット２６ｃが照射カバーし、照明灯具からの距離が長い照射領域（狭指向領域）は主に狭指向性ＬＥＤ光学ユニット２６ａが照射カバーし、照明灯具からの距離が中間の照射領域（中間指向領域）は主に中間指向性ＬＥＤ光学ユニット２６ｂが照射カバーする。
【００６０】
また、照射エリアを広げたり、あるいは照射エリア全体の明るさを均一化にするために、ＬＥＤ光学ユニット２６は必要に応じて筐体３５の取り付け面に対して傾けた状態で取り付けられることもある。本実例においても、図２１から分かるように、いくつかのＬＥＤ光学ユニット２６は筐体３５の取り付け面に対して傾けた状態で取り付けられている。
【００６１】
図２３は本実施例のＬＥＤ照明灯具３４の配光パターンである。照射面の中心に対して左右各３０°、前後各２３°の範囲内がバランスよく照明されていることがわかる。このような配光パターンを有するＬＥＤ照明灯具は、例えば、競技場のナイター照明用灯具など、広範囲な場所を明るく均一に照らす目的には優れた効果を奏するものである。
【００６２】
以上述べたように、本発明のＬＥＤ照明灯具に係わるＬＥＤ光学モジュールにおいて、光源となるＬＥＤと配光制御レンズによって光学系を形成するようにした。そのため、光源からの光を照射方向に向けるためのリフレクタが不要であり、その分部品点数の削減、組み付け精度の向上、および軽量化等の効果が期待できる。
【００６３】
また、配光制御レンズの光入射面の形状をＬＥＤ光源を取り囲むような球面形状としたため、ＬＥＤ光源から放射状に発せられて光入射面に至った光に対して光入射面から配光制御レンズ内に入射する光の割合が大きくなり、光の利用効率が向上した。
【００６４】
また、ＬＥＤ光学モジュールの配光制御レンズの光出射面を形状の異なる複数の連続する自由曲面で構成し、各自由曲面から出射される光によって、照射エリアを複数の区分に分割した夫々の区分の配光特性が形成されるようにした。その結果、ＬＥＤ光学モジュールの配光特性を細かく設定することが可能となり、配光特性に対する設計の自由度が飛躍的に高まった。
【００６５】
また、配光制御レンズを替えることによって得られる、配光特性の異なるＬＥＤ光学モジュールの中から、同一の配光特性を備えた複数のＬＥＤ光学モジュールあるいは異なる配光特性を備えた複数のＬＥＤ光学モジュールの組み合わせによってＬＥＤ光学ユニットを構成することにより、ＬＥＤ光学モジュール単独の場合よりも多くの照射光量を確保することができると共に、ＬＥＤ光学モジュール単独の場合と同様にＬＥＤ光学ユニットの配光特性を細かく設定することが可能となり、配光特性に対する設計の自由度が飛躍的に高まった。
【００６６】
また、同一の配光特性を備えた複数のＬＥＤ光学ユニットあるいは異なる配光特性を備えた複数のＬＥＤ光学モユニットの組み合わせによってＬＥＤ照明灯具を構成することにより、広大な照射エリアを複数の区分に分割した夫々の区分の配光特性を、ＬＥＤ光学ユニット単位で割り当てることができる。その結果、ＬＥＤ光学ユニットの場合と同様にＬＥＤ照明灯具の配光特性を広大な照明エリアに亘って細かく設定することができると共に照射エリア内の輝度の均一性が確保され、配光特性に対する設計の自由度が飛躍的に高まった。
【００６７】
更に、ＬＥＤ照明灯具は外観意匠が単なる丸型ではなく、機能性に基づいた立体的でボリューム感のある外観を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ＬＥＤ光学モジュールの分解立体図である。
【図２】ＬＥＤ光学モジュールの斜視図である。
【図３】ＬＥＤ光学モジュールの部分断面図である。
【図４】ＬＥＤ光学モジュールの部分断面図である。
【図５】ＬＥＤ光学モジュールに係わる光学系を示す説明図である。
【図６】ＬＥＤ光学モジュールに係わる配光制御レンズの光線追跡図である。
【図７】狭指向性ＬＥＤ光学モジュールの斜視図である。
【図８】中間指向性ＬＥＤ光学モジュールの斜視図である。
【図９】広指向性ＬＥＤ光学モジュールの斜視図である。
【図１０】狭指向性ＬＥＤ光学モジュールの配光パターンを示すグラフである。
【図１１】中間指向性ＬＥＤ光学モジュールの配光パターンを示すグラフである。
【図１２】広指向性ＬＥＤ光学モジュールの配光パターンを示すグラフである。
【図１３】ＬＥＤ光学ユニットの分解立体図である。
【図１４】ＬＥＤ光学ユニットの斜視図である。
【図１５】実施例１のＬＥＤ照明灯具の概略正面図である。
【図１６】実施例１のＬＥＤ照明灯具に係わるＬＥＤ光学ユニットの照射領域を示す概略図である。
【図１７】実施例１のＬＥＤ照明灯具の配光パターンを示すグラフである。
【図１８】実施例２のＬＥＤ照明灯具の概略正面図である。
【図１９】実施例２のＬＥＤ照明灯具に係わるＬＥＤ光学ユニットの照射領域を示す概略図である。
【図２０】実施例２のＬＥＤ照明灯具の配光パターンを示すグラフである。
【図２１】実施例３のＬＥＤ照明灯具の正面図である。
【図２２】実施例のＬＥＤ照明灯具の設置状態を示す概略図である。
【図２３】実施例３のＬＥＤ照明灯具の配光パターンを示すグラフである。
【図２４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    ＬＥＤ光学モジュール
１ａ    狭指向性ＬＥＤ光学モジュール
１ｂ    中間指向性ＬＥＤ光学モジュール
１ｃ    広指向性ＬＥＤ光学モジュール
２    熱伝導シート
３    熱伝導プレート
４    回路基板
５    配光制御レンズ
６    ボス
７    ボスピン
８    組立用ネジ
９    ネジ孔
１０    ネジ挿通孔
１１    接着剤充填用溝
１２    ボス挿通孔
１３    ボスピン挿通孔
１４    ＬＥＤ
１５    基板コネクタ
１６    フランジ
１７    ネジ挿通孔
１８    窓孔
１９    接着剤
２０    高熱伝導性コンパウンド
２１    凸部
２２    端面
２３    ＬＥＤ実装面
２４    光入射面
２５    光出射面
２６    ＬＥＤ光学ユニット
２６ａ    狭指向性ＬＥＤ光学ユニット
２６ｂ    中間指向性ＬＥＤ光学ユニット
２６ｃ    広指向性ＬＥＤ光学ユニット
２７    防水キャップ
２８    ハウジング
２９    固定用ネジ
３０    外部接続コネクタ
３１    配線コネクタ
３２    エクステンション
３３    アウターレンズ
３４    ＬＥＤ照明灯具
３５    筐体
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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