(57)【要約】  軸とカットオフ角度との間の角度範囲にわたって光分布を与えるための街路照明装置であって、装置は、実質的に平坦な分布パターンを有する少なくとも１つのＬＥＤ2を具備し、軸とカットオフ角度の中間の角度に指向される第１のアレイと、実質的に平坦な分布パターンを有する少なくとも１つのＬＥＤを具備し、軸とカットオフ角度の中間の角度に指向され、ほぼ第１のアレイと対向する第２のアレイと、カットオフ角度を超えて第１のアレイ1から光を受光するように指向され、光を実質的に平行なビームとして第２のアレイの方向でカットオフ角度近くで反射する第１の反射器14と、カットオフ角度を超えて第２のアレイから光を受光するように指向され、光を実質的に平行なビームとして第１のアレイ1の方向およびカットオフ角度で反射する第２の反射器とを具備している。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸とカットオフ角度との間の角度範囲にわたる光分布を与える街路照明装置において、
実質的に平坦な分布パターンを有する少なくとも１つのＬＥＤを具備し、軸とカットオフ角度との中間の角度方向に指向される第１のアレイと、
実質的に平坦な分布パターンを有する少なくとも１つのＬＥＤを具備し、軸とカットオフ角度との中間の角度方向に指向され、第１のアレイとほぼ対向している第２のアレイと、
カットオフ角度を超える第１のアレイからの光を受光するように指向され、光を第２のアレイの方向の実質的に平行なビームとして第２のアレイの方向でカットオフ角度で反射する第１の反射器と、
カットオフ角度を超える第２のアレイから光を受光するように指向され、光を第１のアレイの方向の実質的に平行なビームとしてカットオフ角度で反射する第２の反射器とを具備している装置。
【請求項２】
各アレイは複数のＬＥＤを具備し、各ＬＥＤは少なくとも２つの異なる波長領域のうちの一方で実質的にモノクロの光を放射する請求項１記載の装置。
【請求項３】
各アレイは５００−５２５ｎｍの波長領域で放射する複数のシアンＬＥＤと、波長領域５８０−６２５ｎｍで放射する少なくとも１つの赤色ＬＥＤとから構成されている請求項２記載の装置。
【請求項４】
複数のシアンＬＥＤと少なくとも１つの赤色のＬＥＤとは光分布の角度範囲により規定される平面に対して垂直の方向で相互に隣接して配置されている請求項３記載の装置。
【請求項５】
各反射器は相互に整列される４個以下の平坦な集束表面を具備する請求項１乃至４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
アレイは軸に対して約６０゜の角度で背中合わせに取付けられている請求項１乃至５のいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
アレイは軸に対して約６０゜の角度で相互に対面して距離Ｄを隔てて取付けられている請求項１乃至６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
アレイは相互に関して横方向にオフセットされている請求項６又は７記載の装置。
【請求項９】
さらに、各アレイとそのそれぞれの反射器との間に配置され、軸に対してほぼ垂直である第１および第２のベース反射器を具備している請求項１乃至８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
第１又は第２のベース反射器の少なくとも一部は拡散するように光を反射するように構成されているマット表面を具備している請求項９記載の装置。
【請求項１１】
カットオフ角度は軸に対して約７０゜である請求項１乃至１０のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
各アレイはヒートシンク上に取付けられている請求項１乃至１１のいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
さらに、アレイおよび反射器を封入している実質的に密封されたハウジングを具備している請求項１乃至１２のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
各アレイにはハウジングの外部に対する熱伝導路が設けられている請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
熱伝導路はヒートパイプを具備している請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
さらに、少なくとも軸とカットオフ角度との間の角度範囲にわたってアレイと反射器をカバーする実質的に透明なキャップを具備している請求項１乃至１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
キャップは実質的に固体の透明な材料で充填されている請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
アレイと反射器をカバーする実質的に透明なキャップをさらに具備し、そのキャップはＤよりも大きい長さを有するほぼ平坦なセクションによって隔てられている第１および第２の湾曲されたセクションを具備し、第１のセクションはアレイおよび反射器の上に位置している請求項１６記載の装置。
【請求項１９】
各アレイは１０ワット未満で動作するように構成されている請求項１乃至１８のいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
各アレイは２．０よりも大きいｓ／ｐ比を有している請求項１乃至１９のいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
さらにランプポストを具備し、装置の軸がほぼ垂直に下方向を指向するようにアレイおよび反射器がランプポストに取付けられており、ランプポストは地上３メートル以上の高さでアレイを支持している請求項１乃至２０のいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
ランプポストは共に並列して取付けられている複数のアレイと反射器を具備している請求項２１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する照明装置に関し、特に道路および自転車道のような公共の空間を照明するために使用されるＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
街路照明用の反射器ユニットは眩さによる視覚の妨害を最小にして照明されるべき領域にわたって可能な限り均一に光を分散するように設計されている。光学的設計は支柱の高さ、光の均一性、照明範囲、光の眩さの角度との最適なバランスを満たさなければならない。
【０００３】
眩さは非常に明るい光の存在における観察の困難として定義されている。眩さは明るい光が斜めに照らすときよりも、観察者の顔面へ正面に照らすときに強力である。街灯では、光に接近する観察者により知覚される前方角度はしきい値のインクリメント（Ｔｉ）として知られている。この角度は通常、光が水平軸と少なくとも２０゜の角度で照らすように設計者により特定されている。照明装置の囲いを使用するカットオフの１形態はこれを実現するために使用されることができる。それにもかかわらず、灯の透明なカバーを通る光の反射および屈折は依然として眩さを生じ、上方向の光である「光汚染」の原因でもある。眩さの減少が実際に得られる程度はこれらの尺度の有効性に大きく依存する。
【０００４】
眩さを決定するさらに重要な要因は光源または発光領域の知覚サイズである。所定の発光領域を有する光源から放射された光の量はその輝度により規定され、単位面積当りカンデラの単位で測定されることができる。通常、大きい領域から均一に放射された所定量の光は小さい領域から放射された同じ量の光よりもかなり低い眩さになる。
【０００５】
街路照明の通常の光源は白熱灯、蛍光灯および他の放電ランプを含んでいる。最近、はるかに高い輝度、即ち光束／ｍｍ２に関して高密度にされたＬＥＤ光源を使用する別の低エネルギ設計が開発されている。この高密度の高強度は特別なＬＥＤ光源のモノクロ特徴と共に、光学設計に対して目新しい方法を必要とする。設計における付加的な要因は点光源の物理的寸法である。前述したように、小さく、明るい点光源は遠い距離においてさえも眩さまたは眩しさを起こす可能性があるので、これらの要素は特に眩さに関して重要である。
【０００６】
このタイプの既知の固体状態の光源は通常、チップ上に取付けられるレンズ光学系を使用する。典型的に、ＬＥＤは所望の開口角度、例えば１０゜または７０゜を有するビームを生成するために集積されたレンズを備えた封入容器を有する。狭いビームはこれらが強度を増加し、道路の最も遠い点に導かれることができる点で有効である。街路照明の既存の設計は道路の表面上で光の均一な分布を行うためにしきい値インクリメントに近い増加された光密度を有するＬＥＤのクラスタの使用を試みている。ＬＥＤの発光領域はレンズ開口角度の２乗と共に増加するので、レンズ又はコリメータを使用する集中された点光源は過剰な輝度による増加された眩さの問題を克服することはできない。
【０００７】
ＰＣＴ特許出願第WO2006/132533号明細書に記載されている装置では固体状態光源には道路表面の特別域を照明するために、発生された光の強度および／または方向を処理するために設けられた光処理装置が設けられている。さらに装置は第１の波長領域と第２の波長領域で光を放射するように設計されている。その開示によれば、照明装置は人間の眼の感度が桿状体により決定付けられる方法で第１の波長領域から主波長を有する光を発生するように設計されている。第２の波長領域の光は色知覚を改良するために使用される。特別な周波数の使用は低い光強度での視覚を改良することができるが、眩さの問題が残されている。
【０００８】
したがって、道路表面上に均一な光分布を行いながら、低い電力の固体状態光源の利点と減少された眩さとを組み合わせた照明装置が特に必要とされている。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は軸とカットオフ角度との間の角度範囲にわたって光分布を与えるための街路照明装置を提供することによりこれらの問題を解決し、その装置は、実質的に平坦な分布パターンを有する少なくとも１つのＬＥＤを具備し、軸とカットオフ角度の中間の角度で指向される第１のアレイと、軸とカットオフ角度の中間の角度で指向され、ほぼ第１のアレイと対向する第２のアレイと、カットオフ角度を超えた第１のアレイからの光を受光するように指向され、光を実質的に平行なビームとしてカットオフ角度近くで第２のアレイの方向に反射する第１の反射器と、カットオフ角度を超えて第２のアレイから光を受光するように指向され、光を実質的に平行なビームとして第１のアレイの方向およびカットオフ角度近くで反射する第２の反射器とを具備している。この方法で、カットオフ角度を超えて放射される光を取り、これをほぼカットオフ角度で反射することにより、照明装置の最も遠い距離における照明は光源の強度を増加せずに増加されることができる。第１のアレイのカットオフ角度に近い投射光はしたがって部分的には第１のアレイから、部分的には第２の反射器から来る。これらは相互に隔てられているので、光源の効率的な寸法も増加され、それによってその有効輝度が減少される。
【００１０】
以下の説明は、ＬＥＤを参照するが、本発明では、これは発光できる任意の適切な固体状態装置を指しているものと理解すべきである。このような装置は電気エネルギを光に効率的に変換できるダイオード又は他の形態の接合部の装置であってもよい。さらに、平坦な分布パターンについては光の非焦点分布を指すことを意図される。特にＬＥＤでは、これは１８０゜に近い、特に１２０゜を超え、好ましくは約１４０゜以上の立体角度にわたる均一な方法での光の放射を指すことを意図される。当業者により理解されるように、このような平坦な分布は完全に均一ではなく、基板表面に近い角度と比較して、より大きな強度がＬＥＤが取付けられている基板に垂直な角度で観察されることができる。好ましくは平坦な分布はＬＥＤの球形封入容器により実現される。封入容器に収容された装置を参照するが、任意の適切な形態の非焦点カバーが個々のＬＥＤ上に与えられることができる。通常、カットオフ角度は大部分の街路照明応用で７０゜またはほぼ７０゜で選択される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、各アレイは複数のＬＥＤを具備し、各ＬＥＤは少なくとも２つの異なる波長領域のうちの一方で実質的にモノクロの光を放射する。選択された周波数で動作する個々のＬＥＤ素子の使用によって、最大のエネルギ効率が実現されることができる。特にこのようなＬＥＤは蛍光体を使用する通常の広スペクトル「白色」ＬＥＤよりも非常に長く継続しエネルギが効率的であることが発見されている。さらに、選択された波長で動作するＬＥＤの使用によって、所望のスペクトル分布が実現されることができる。
【００１２】
最も好ましくは、各アレイは５００−５２５ｎｍの波長領域で放射する複数のシアン又は緑色のＬＥＤと、波長領域５８０−６２５ｎｍで放射する少なくとも１つの赤色ＬＥＤからなる。科学的研究はこの特定のスペクトルの組合せが周辺視界で２倍の光知覚を与えることを示している。
【００１３】
眩さの典型的な特性はこれが眼の表面および眼中の光点の強度および輝度により生じることである。眼の湿潤表面上の反射は視覚を妨害する。眼球中の屈折は異なる波長で異なる遮断角度を生じる。全スペクトルの分布を有するランプは、各異なる波長で種々の眼の遮断角度を生じ、これは色収差として知られている。眼の丸形状は球面収差を生じる可能性がある。光の強度の減少によって、および光源の特定のスペクトル構造の選択によって、これらの効果は実質的に減少されることができる。特に眩さは劇的に減少され、周辺視界は改良されることができる。光は白色光として知覚されることができるが、実際には眼中の異なる受容体により受けられる。光強度の低下は薄明視または「トワイライト」視として知られている状態を生じる。これらのレベルでは、眼中の桿状体は暗所視と呼ばれる最低の光レベルで５０７ｎｍのピークを有する超高感度である。桿状体は赤色光により影響されるとは全く考えられていない。さらに長い波長の赤色光は眼中の赤色感度コーンにより受けられ、街路照明の要件において十分な程度の中心視覚と色のコントラストを可能にする。特に、赤色感知コーンは網膜上のコーン全体の３分の２を構成し、特にこれらの受容体のアドレシングはそれ故有効であることに注意する。両波長は異なる遮断角度を有し、したがって網膜で異なる画像を形成する。それにもかかわらず、これらは異なる受容体により受けられ、明白に脳によって別々に処理される。これは視覚において任意の知覚された妨害を強く減少するように見える。さらに５２５乃至５８０ｎｍの介在領域には全く光が存在しないか最少の光だけが存在すべきである。理論による拘束を望まないが、この領域の黄色光は桿状体受容体の飽和を生じ、薄明視を減少することが考えられている。暗所視光として知られている視覚の最低の光レベルと明所視レベルの間の比はＳ／Ｐ比として表される。電流ランプは最大で１，５のＳ／Ｐ比に到達する。ここで説明したＬＥＤ装置は５までのＳ／Ｐ比を提供できる。低い光レベルで経験した二重光強度は２よりも高いＳ／Ｐ比でのみ発見される。
【００１４】
正確な強度は特定の応用にしたがって変化するが、各アレイが３００ルーメンに満たない光を転送することが最も好ましい。照明装置の正確な配置によって、これは１乃至３ルクスの強度で選択された表面を照明するのに十分である。通常の実施形態では、ＬＥＤは３つのシアンＬＥＤの２つの行と、シアンＬＥＤ間に対称的に位置されている２つの赤色ＬＥＤの１つの行からなるマトリックスで構成されている。これによってＬＥＤのコンパクトな間隔と赤色およびシアン領域の光の適切な比が可能になり、適切な色知覚での良好な薄明視を確実にする。好ましくはマトリックスは同じ色の隣接するＬＥＤ間の約３．５ｍｍの間隔に基づいている。本発明の重要な特徴によれば、このようなマトリックスは隔離される単色が照明される領域へ当てられることを防止するように配置され方向付けされるべきである。これは異なる色のＬＥＤをマトリックス内で相互に横方向に隣接して整列することにより実現されることができる。これについては、横方向は光分布の角度範囲により規定される平面に垂直な方向である。
【００１５】
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、反射器は相互に整列される５個未満の平坦な集束表面を具備する。これについては、用語「平坦」はそれ自体が光を集束することを意図されていない表面を指すために使用されている。それにもかかわらず、可視画像を形成することを意図されていないので、これは欠陥を含んでおり、光学的に完全な平坦である必要はない。これは光沢があってもマットであってもよい。用語「平坦な集束表面」は表面がその中心でそれぞれのアレイを有する放物線のセクションに近似する配列で相互に関して角度付けされる事実を指示することを意図されている。通常、３つの集束表面がほとんどの目的で十分であることが発見されている。好ましくは集束表面は単一片で全て一体化されて形成されることができる。異なる波長で動作する光源と組み合わせて平坦な表面を使用することによって、色分離が減少されることができる。従来技術の装置は湾曲された表面の反射ミラーを有する。しかしながら湾曲された表面による反射において色は分離され結果的な照明は多くの目的では許容可能ではなくなるので、これは欠点につながる。集束表面の寸法が限定されることも所望である。特に、大きい表面は観察者が照明装置を通過するときに不所望な移動の知覚を生むことが発見されている。これは各集束表面の寸法をそのアレイの寸法（約７−１０ｍｍ）に限定することによって少なくとも部分的に克服されることができる。ＬＥＤの知覚された映像はその後、効率的に表面を充填し、もはやそれを横切って移動しない。集束表面の寸法は街路に沿った移動方向と整列されたその高さに関係することが理解される。その幅はさらに大きくてもよい。
【００１６】
本発明のさらに別の特徴によれば、各アレイは光源により発生された熱を放散するためにヒートシンクに取付けられることができる。ヒートシンクは任意の適切な導電媒体、好ましくは例えばアルミニウムシート材料のような金属であってもよい。ＬＥＤアレイは熱伝導接着剤、最も好ましくはＵＶ硬化アクリル接着剤を使用して接着されることが好ましい。
【００１７】
最も好ましくは、照明装置はアレイおよび反射器を収容する実質的に密封されたハウジングを具備する。このようなＬＥＤ光源の耐用年数は通常の電灯よりも非常に高いので、ハウジングは湿気または汚れの進入を防止するために永久的に密封されることができる。故障時に、完成品は置換されるかリサイクルされる。特にこのような密封されたユニットの場合、ＬＥＤの寿命は温度依存であるのでＬＥＤからハウジング外部への良好な熱伝導が好ましい。これはＬＥＤまたはヒートシンクから外部への適切な伝導路により実現されることができる。ハウジングの外部表面は自然対流により十分な熱放散を行うことができる。代わりに又は付加的に、熱伝導体またはヒートパイプは照明の支持体またはランプポスト或いは別の熱交換素子に接続することができる。
【００１８】
照明装置の好ましい構成では、ヒートシンクはピラミッド構造を具備し、第１および第２のアレイはヒートシンクの対向面上に背中合わせで取付けられている。ヒートシンクはベースおよび反射器の平坦な表面にほぼ整列されている２つのさらに別の平面を有する三角形のプリズムであってもよい。このような構成はこれが例えば街路または通路の方向に沿って投光するように設計されているので１−Ｄ照明装置と呼ばれることができる。この場合、プリズムおよび整列された反射器は街路又は通路の方向を横切って配向されることもできる。代わりに２次元構成では、ピラミッド構造は、照明装置が配備される方法に基づいて、３、４またはそれ以上の平面を具備することができる。通常、照明装置の軸は軸方向で指向されているピラミッド構造で規定されることができる。この場合、ヒートシンクの面は好ましくは軸に対して６０゜乃至７０゜の角度を付けられる。
【００１９】
別の構造では、アレイは軸に対して約６０゜の角度で相互に面して取付けられ、距離Ｄを隔てられている。このような構成は以下さらに説明するように複数の利点を有している。特に、距離Ｄが通常アレイとそのそれぞれの反射器との間の間隔に対応するならば、構成はよりコンパクトに作られることができる。
【００２０】
前述の両者の構造的な構成では、アレイは整列されることができるか、相互に横方向にオフセットされることができる。横方向にアレイをオフセットすることによって、知覚される光源の更なる拡がりが実現されることができ、その強度の減少につながる。アレイが相互に対面する構成では、横方向のオフセットはさらに効率的な反射器の使用を可能にする。
【００２１】
本発明のさらに別の特徴によれば、ベース反射器は各アレイとそのそれぞれの反射器との間に配置される。ベース反射器は軸に対してほぼ垂直に角度を付けられ、即ち軸方向に面している。しかしながらベース反射器の少なくとも一部は最も遠い範囲の方向の光の反射を増加するために軸から僅かに離れて角度を付けられることができる。ベース反射器の少なくとも一部は拡散器として作用するためのマット表面を有することができる。拡散器は全ての方向で光を反射し、軸方向における照明のレベルを等化する役目をする。
【００２２】
本発明のさらに別の特徴によれば、装置は少なくとも軸とカットオフ角度との間の角度範囲にわたってアレイと反射器をカバーする実質的に透明なキャップも具備している。その透明なキャップは好ましくは直接光と反射光の両者が約９０゜の角度で入射することを確実にするように成形され、それによって透明なカバーの内部上の放射された光の内部反射および屈折が減少されることができる。別の実施形態では、透明なポリウレタンで完全にランプの光学面を充填することはフレネル反射を減少し、通常大きくないカバーの内部で生じるブルースター効果を避けることができる。
【００２３】
アレイが相互に面する前述の構造では、キャップはほぼ平面のセクションを間に有してそれぞれ第１および第２のアレイの上に存在する距離Ｄだけ隔てられた第１および第２の湾曲されたセクションを具備することができる。第１の湾曲されたセクションは第２のアレイの位置周辺に位置される湾曲の中心部を有することができその逆も可能である。このような装置は深いプロフィール形状を避けながらキャップからの垂直の光放出を確実にするように幾何学的に良好に適合されている。
【００２４】
本発明の特定の特性によれば、各アレイは１０ワット未満で動作するように構成されることができる。大部分の状況では、３ルクスまでの十分な照明が８ワット未満の出力で実現されることができる。カバー範囲の増加が必要とされるならば、複数のアレイはモジュール構成で組み立てられることができる。この方法では、照明のカバー範囲は光源の輝度を増加せずに増加される。
【００２５】
本発明はまた前述のタイプの装置に関連し、さらにランプポストを具備し、装置の軸が通常垂直に下方向を指向するようにアレイおよび反射器がランプポストに取付けられており、ランプポストは地上少なくとも３メートルの高さでアレイを支持する。
【００２６】
本発明のさらに別の特徴および利点は以下の図面を参照にして認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明で使用するためのＬＥＤアレイの平面図である。
【図２】図１のアレイの側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による照明装置の斜視図である。
【図４Ａ】図３の装置からの光放射の概略図である。
【図４Ｂ】図３の装置からの光放射の概略図である。
【図４Ｃ】図３の装置からの光放射の概略図である。
【図４Ｄ】図３の装置からの光放射の概略図である。
【図４Ｅ】図３の装置からの光放射の概略図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の分解斜視図である。
【図７】組み立てられた状態における図６の照明装置の斜視図である。
【図８】本発明の第４の実施形態による多チャンネル照明装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下は単なる例示として与えられ、図面を参照している本発明の複数の実施形態の説明である。図１を参照すると、共通の基板４上に取付けられた発光ダイオード２のアレイ１が示されている。アレイは６個のシアン／緑色のＬＥＤ６と２個のアンバー／赤色のＬＥＤ８からなる。ＬＥＤはその他の点では通常のものであり、それぞれ約５００乃至５１０ｎｍと５８５乃至５９５の波長帯域の光を放射する。図２に示されているように、ＬＥＤ２はそれぞれエポキシ樹脂材料の封入容器３によりカバーされている。各封入容器３は光がその表面に垂直な平坦な分布パターンで放射され、光の大きな屈折または集束が生じないように実質的に半球形である。放射された光は約１５０゜の立体角を有するほぼ均等な円錐パターンを発生する。示されていないが、全てのＬＥＤ２の共通の封入容器も使用されることができることが理解される。
【００２９】
図３は本発明による照明装置10を示し、ここでは図１に示されているタイプのアレイ１の対は反射器装置14の一部を形成するヒートシンク12に取付けられている。照明装置を封入容器するためのハウジングおよびキャップは図を明瞭にする理由で示されていない。ヒートシンク12は三角柱プリズムの形態のピラミッド構造を具備している。ヒートシンク12の頂点16は照明装置10の軸Ｘの方向に整列されている。アレイ１は熱伝導接着剤を使用してヒートシンク12の第１の面18と第２の面20に接着されている。
【００３０】
反射器装置14は各アレイ１において全部で７つの反射表面を具備している。明瞭にする目的で、面18の前方の表面のグループだけを説明する。しかしながら面20の前方の表面もほぼ同じであることが理解される。ヒートシンク12からスタートして、５つの反射表面は順次配置されており、ベース反射器22、ベース拡散器24、第１の集束表面26、第２の集束表面28、第３の集束表面30を有している。ヒートシンク12の側方には側面表面32と34が構成されている。側面表面の傾斜については原時点では更に説明しないが、当業者は道路の幅等の要求を満たすためにこれを選択する方法を周知であろう。全ての反射表面はマットであるベース拡散器24を除けば明るく高い反射性である。
【００３１】
図４Ａ乃至４Ｅは反射器装置14の異なる表面上の光の入射を示している頂点16に垂直な図３の照明装置10の断面図である。装置10は使用位置へさかさまに回転されており、軸Ｘはランプポスト36に一致している。アレイ１は約１４０゜の角度にわたって光を放射するように示されている。実際に、光は約１４０゜の立体角を有する円錐形パターンで放射されるが、本発明の目的では照明パターンの２次元表示だけが考慮される。
【００３２】
図４Ａで認められるように、ヒートシンク12の表面18と20は軸Ｘから離れて２５゜の角度で、相互に５０゜の角度で位置している。この角度は地上４メートルの高さに取付けられるとき、両アレイ１からのＬＥＤ２の放射が僅かなオーバーラップを有する方法で選択される。さらに長いランプポストを使用するとき、オーバーラップはより大きくなるか代わりにより小さい角度が使用されることができる。
【００３３】
図４Ｂは軸Ｘから約７５゜離れた角度付けされている反射器22を示している。ベース表面22に入射するアレイ１からの光は軸Ｘから離れるように反射され、ランプポスト36から中距離で付加的な光を与えるように第３の集束表面30上を通過する。ベース拡散器24はベース反射器22の延長部であり、同じ角度で配置されている。そのマット表面はアレイ１からの入射光を実質的に全ての方向で均一に散乱させる。この光はランプポスト36のベース周辺の照明効果を等化するために主として使用される。
【００３４】
図４Ｃはヒートシンク12から約７ｃｍの距離におけるベース拡散器24に隣接して位置される第１の集束表面26、第２の集束表面28、第３の集束表面30を示している。各集束表面26、28、30はアレイ１の寸法に対応して約７ｍｍの高さを有する。それぞれは実質的に平行なビーム38でアレイ１から入射光を誘導する擬似放物表面の一部分を形成するように角度を付けられている。ビーム38は６０乃至７０゜の範囲でヒートシンク12上で軸Ｘを通過し、しきい値のインクリメント限度の下でランプポスト36からさらに別の領域へ付加的な照明を行う。
【００３５】
図４Ｄに示されているように、表面26、28、30自体は軸Ｘに対して０と１０゜の間で角度を付けられる。表面30の上端はアレイからの直接光が軸Ｘに対して６０゜と７０゜の間の角度でそこを通過するような高さに位置されている。このことは照明装置10に接近する人がランプポスト36に到着する少し前まで最も下のＬＥＤ２を直接的に見ないことを意味している。
【００３６】
上記の大きさに基づいて、照明装置10は図４Ｅに示されているように光を放射し、ここではＡは直接的に放射された光（光の約５０％）を表し、Ｂは一度反射された光（光の約４５％）を表し、Ｃはベース拡散器により反射された光（光の約５％）を表している。光Ｂは約９０％の効率で反射される。拡散された光Ｃの約５０％は失われる。総合して光の約６％（４５％の１０％＋５％の５０％）が反射器の吸収により失われる。照明装置により放射された光は非常に均一であり、均質である。発生された光パターンは、クラス５の平均光強度と３ルクスの平均光強度と非常に適合し０．２を超える均一性を有する街路灯の光分布に等しいことが発見されている（ここでは均一性は平均水平輝度に対する最低の水平輝度の割合として規定されている）。これはマトリックス当り８ワット未満の非常に減少されたパワー入力で実現される。このパワーレートと４，８０ｍの高さのランプポストに基づいて、１２ｍまでの距離が正確に照明されることができる。６ｍのランプポストは１５ワットで正確に３０ｍの距離を照明できる。
【００３７】
図５は本発明の第２の実施形態による照明装置110を示しており、第１の実施形態と類似の素子は100を前に付けて同じ参照符合により示されている。
【００３８】
図５によれば、アレイ101の対はヒートシンク112上で相互に面して取付けられている。アレイは好ましくは図１に示されているタイプであるが、他のＬＥＤ装置も使用されることができることが理解されよう。アレイ101は反射器装置114中に取付けられている。各アレイの背後には第２の集束表面128と第３の集束表面130が位置されている。対向する集束表面128と130との間の距離は距離Ｄである。この実施形態では、第１の集束表面はアレイ101を支持するヒートシンク112によって置換されているので存在しないことに注意すべきである。アレイ101と反射器114の指向方向は図３および４の実施形態のものとほぼ類似している。ヒートシンク112は装置110の軸Ｘに対して約２５゜に角度を付けられている。換言すると、ヒートシンク112とアレイ101の表面の垂線は軸Ｘに対して６５゜の角度で位置している。集束表面128、130はアレイ101から受けられた光が軸Ｘに対して約７０゜の角度でほぼ平行なビーム138として反射される。示されている実施形態では、集束表面128、130はヒートシンク112に直ぐ隣接して配置され、それによってアレイ101はしたがって相互間の距離Ｄで位置されている。勿論、アレイはそれらのそれぞれの反射表面よりも共に近づいて位置されることも可能である。
【００３９】
ベース反射器122は２つのアレイ101の間で軸Ｘに通常垂直に構成される。ベース反射器122は両アレイから光の一部を反射する。この実施形態では、反射器装置114の全ての表面はＭＩＲＯ７品質の僅かにマットなアルミニウムから形成される。この材料はＤＩＮ５０３６−３によれば約９４％の全反射値と８４−９０％の拡散反射値、およびＤＩＮ６７５３０によれば５５−６５％の輝度を有する。先の実施形態でのように、大部分の光（５０％）が直接放射される。残りの光では、約３０％が表面128、130により焦点を結ばれ、先端へ誘導される。残りの光はほぼランプの下の領域にわたって拡散される。
【００４０】
装置110をカバーするキャップ140がさらに図５に示されている。キャップ140は透明なポリカーボネートから形成され、ほぼ平坦な中心セクション144により分離されている１対の湾曲された端部142を具備する。平坦な中心セクション144は、集束表面128、130とアレイ101上にわたり、したがって距離Ｄよりも大きい。湾曲された表面142はキャップ140のセクションを与え、それを通してビーム138はほとんど屈折無く通過できる。各アレイ101からの残りの光は主に平坦な中心セクション144を通過し、したがって異なる波長の分離による影響を比較的受けない。
【００４１】
図６は本発明の第３の実施形態による照明装置210を示し、ここでは第１の実施形態と類似の素子は200を前に付けて同じ参照符合により示されている。
【００４２】
第３の実施形態は通常、図５の構造と類似しており、照明装置210は２つの部分的な反射器装置214、214’を有する第１および第２のチャンネル246と248との間で横方向に分割されている。反射器装置214、214’もＭＩＲＯ７品質のアルミニウムを使用して製造される。第１のアレイ201は第１のチャンネル246内に位置されているヒートシンク212上で支持されている。第１のチャンネル246の対向する端部にはこの図には見られないが第１の集束表面226、第２の集束表面228、第３の集束表面230が位置されている。集束表面226、228、230に隣接し第２のチャンネル248内に位置されるのはこの図面では見られないが第１のアレイ201とほぼ同じである第２のアレイ201’である。第２のチャンネル246の対向する端部の第２のアレイ201’に面するのは第２の反射器装置214’の第１の集束表面226’、第２の集束表面228’、第３の集束表面230’である。各部分的な反射器装置214、214’はまたベース反射器222、222’、横方向の表面232、232’および234、234’を有している。横方向の表面232、232’はほぼ垂直（軸Ｘに対して平行）であり、横方向の表面234、234’は軸に対して約４５゜で角度を付けられていることに注意する。このような照明装置は街路または通路の片側に位置されるように設計され、角度を付けられた横方向の表面234、234’は光が街路の幅を横切って側路に投光されることを可能にする。
【００４３】
図６には照明装置210をカバーするキャップ240とハウジング250も示されており、ハウジング250はキャップ240と共に効率的に密封されたユニットを形成する。キャップ240は図５に関して説明したように低プロフィール構造であり、ほぼ平坦な中心セクション244により分離されている湾曲された端部242を具備している。ハウジング250は鋳造アルミニウムから形成され、反射器装置214、214’を受ける凹部252を有している。凹部252内にはアレイ201、201’からハウジングの外部への熱伝導路として作用するように構成されているヒートパイプ254が位置されている。ヒートパイプ254はまたアレイ201、201’への電気的接続と照明装置210の外部支持体又はランプポストに対する接続のための導管としても作用する。
【００４４】
図７はさらに図６の矢印Ｖにしたがってしきい値のインクリメントの方向又はカットオフ角度で見たときの組み立てられた照明装置210を示している。この角度で、第１のアレイ201は直接見られないが、各集束表面226、228、230で反射されているように見える。アレイ201'は第２のチャンネル248内で見られる。さらにこの方位で見られるように、アレイ201'のビューとアレイ201の反射された画像はキャップ240の端部242を通して生じる。
【００４５】
さらに、図７で、図１に概略的に示されているＬＥＤ装置を仮定すると、反射器装置214、214’に関するアレイ201、201’の方位は複数のシアンＬＥＤと赤色ＬＥＤが光分布の角度範囲により規定される平面に垂直な方向で互いに隣接して構成されている。このような構成は隔離された単色が照明される領域に与えられることを防止する。
【００４６】
図８は図６および７のものに類似した多チャンネル照明装置310の第４の実施形態の斜視図を示している。第１の実施形態と類似の素子は300を前に付けて同じ参照符合により示されている。
【００４７】
図８によれば、照明装置310は第１および第２のチャンネル346と348の２セットを具備している以外は図６のものに同じである。キャップ340とハウジング350は共に密封されたユニットを形成している。ハウジング350は鋳造アルミニウムから形成され、反射器装置314を受けるための凹部352を有している。ブラケット356は外部支持体又はランプポスト336に対する照明装置310の接続を可能にする。
【００４８】
以上、本発明を前述したような好ましい実施形態を参照して説明した。これらの実施形態は当業者によく知られている種々の変形および別の形態を許容できることが認識されよう。例えば反射器はモジュール方法で行われ、さらに高い強度および／または高いマストのための付加的なアレイと縦続して位置されることができる。特に図６、７、８の反射器装置は所望の照明出力に応じて付加的なチャンネルと共に形成されることができる。図３では、プリズム形状のヒートシンクはさらに別のアレイの位置のために拡張されることができる。代わりに、プリズムの代わりに、３つの側面または４つの側面のピラミッドがさらに広い領域の照明用に使用されることもできる。
【００４９】
前述したものに加えて、多数の他の変形が本発明の技術的範囲から逸脱せずにここで説明された構造および技術に対して行われることができる。したがって、特定の実施形態を説明したが、これらは単なる例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【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】
軸とカットオフ角度との間の角度範囲にわたる光分布を与える街路照明装置において、
実質的に平坦な光分布パターンを有する少なくとも１つのＬＥＤを具備し、軸とカットオフ角度との中間の角度方向に指向される光源の第１のアレイと、
実質的に平坦な光分布パターンを有する少なくとも１つのＬＥＤを具備し、軸とカットオフ角度との中間の角度方向に指向され、光源の第２のアレイとを具備し、
前記第１及び第２のアレイは垂直な中心軸の両側に互いに反対側を向いて配置され、
さらに、カットオフ角度を超える角度で第１のアレイから放射された光を受けるように配置された複数の反射表面を具備している第１の反射装置と、
カットオフ角度を超える角度で第２のアレイから放射された光を受けるように配置された複数の反射表面を具備している第２の反射装置とを具備し、
前記第１の反射装置はカットオフ角度近くの第１のアレイから光の一部を第２のアレイの方向の実質的に平行なビームとして反射するような角度で配置された反射表面を有しており、
前記第２の反射装置はカットオフ角度近くの第２のアレイから光の一部を第１のアレイの方向の実質的に平行なビームとして反射するような角度で配置された反射表面を有している街路照明装置。
【請求項２】
前記アレイは軸に対して角度を有して背中合わせに取付けられている請求項１記載の街路照明装置。
【請求項３】
前記第１及び第２のアレイは相互に対面している請求項１記載の街路照明装置。
【請求項４】
前記第１及び第２のアレイは軸に対して角度を有して相互に対面して距離を隔てて取付けられている請求項３記載の街路照明装置。
【請求項５】
前記第１及び第２のアレイは相互に関して横方向にオフセットされている請求項３記載の街路照明装置。
【請求項６】
前記第１及び第２のアレイはそれぞれ複数のＬＥＤを具備し、各ＬＥＤは少なくとも２つの異なる波長領域のうちの一方で実質的にモノクロの光を放射する請求項１乃至５のいずれか１項記載の街路照明装置。
【請求項７】
各アレイは２．０よりも大きいｓ／ｐ比を有している請求項６項記載の街路照明装置。
【請求項８】
各アレイは５００−５２５ｎｍの波長領域で放射する複数のシアンＬＥＤと、波長領域５８０−６２５ｎｍで放射する少なくとも１つの赤色ＬＥＤとから構成されている請求項６記載の街路照明装置。
【請求項９】
複数のシアンＬＥＤと少なくとも１つの赤色のＬＥＤとは光分布の角度範囲により規定される平面に対して垂直の方向で相互に隣接して配置されている請求項８記載の街路照明装置。
【請求項１０】
各反射装置は相互に整列される４個以下の平坦な集束表面を具備する請求項１乃至９のいずれか１項記載の街路照明装置。
【請求項１１】
さらに、各反射装置は各アレイとその集束表面との間に配置され、軸に対してほぼ垂直である第１および第２のベース反射装置を具備している請求項１０記載の街路照明装置。
【請求項１２】
前記第１又は第２のベース反射器の少なくとも一部は拡散するように光を反射するように構成されているマット表面を具備している請求項１１記載の街路照明装置。
【請求項１３】
前記カットオフ角度は軸に対して約６０乃至７０゜の範囲にある請求項１または２記載の街路照明装置。
【請求項１４】
前記アレイはハウジングに取付けられ、各アレイはヒートシンクに取付けられ、ハウジングの外部に対する熱伝導路が設けられている請求項１乃至１３のいずれか１項記載の街路照明装置。
【請求項１５】
さらに、少なくとも軸とカットオフ角度との間の角度範囲にわたってアレイと反射装置をカバーする実質的に透明なキャップを具備している請求項１乃至１４のいずれか１項記載の街路照明装置。
【請求項１６】
さらにランプポストを具備し、装置の軸がほぼ垂直に下方向を指向するようにアレイおよび反射器がランプポストに取付けられており、ランプポストは地上３メートル以上の高さでアレイを支持している請求項１乃至１５のいずれか１項記載の街路照明装置。
【国際調査報告】
2010534908.tif 000015
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