(57)【要約】【課題】従来に比べ、ＬＥＤから出射された光を効率良く偏向させる。【解決手段】照明装置１は、ＬＥＤ１２の前方に配置されたインナーレンズ１３と、インナーレンズ１３の前方に配置されたアウターレンズ１４とを備え、ＬＥＤ１２からの光を下側への偏向方向へ偏向させる。インナーレンズ１３は、ＬＥＤ１３からの光のうち光軸Ａｘ１周辺のものを偏向方向に略沿った進行方向へ偏向させる第一レンズ部１３１と、ＬＥＤ１２からの光のうち第一レンズ部１３１よりも下側へ向かうものを偏向方向に略沿った進行方向へ偏向させる第二レンズ部１３２と、ＬＥＤ１２からの光のうち第一レンズ部１３１よりも上側へ向かうものを偏向方向に略沿った進行方向へ偏向させる第三レンズ部１３３とを有する。アウターレンズ１４は、第一レンズ部１３１〜第三レンズ部１３３からの光の進行方向を均すレンズカット１４０，…を有する。【選択図】図５
2013037920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤから出射された光を所定の偏向方向へ偏向させる照明装置において、
前記ＬＥＤの前方に配置されたインナーレンズと、
前記インナーレンズの前方に配置されたアウターレンズと、
を備え、
前記インナーレンズは、
前記ＬＥＤと対向する位置に設けられ、前記ＬＥＤから出射された光のうち前記光軸周辺のものを前記偏向方向に略沿った進行方向へ偏向させる第一レンズ部と、
前記第一レンズ部の前記偏向方向側に設けられ、前記ＬＥＤから出射された光のうち前記第一レンズ部よりも前記偏向方向側へ向かうものを前記偏向方向に略沿った進行方向へ偏向させる第二レンズ部と、
前記第一レンズ部の前記偏向方向側とは反対側に設けられ、前記ＬＥＤから出射された光のうち前記第一レンズ部よりも前記反対側へ向かうものを前記偏向方向に略沿った進行方向へ偏向させる第三レンズ部と、
を有し、
前記アウターレンズは、前記第一レンズ部，前記第二レンズ部及び前記第三レンズ部からの光の進行方向を均すように当該光を屈折させるレンズカットを有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第一レンズ部は、
前記ＬＥＤから出射された光のうち前記光軸周辺のものを、前記光軸に沿った平行光としつつ当該第一レンズ部内に入射させる第一入射面と、
前記第一入射面から入射した光を前記偏向方向に略沿うように内部反射させる第一内部反射面と、
前記第一内部反射面で内部反射された光を当該第一レンズ部内から出射させる第一出射面と、
を有し、
前記第二レンズ部は、
前記ＬＥＤから出射された光のうち前記第一レンズ部よりも前記偏向方向側へ出射されたものを、前記偏向方向側への所定方向に沿った平行光としつつ当該第二レンズ部内に入射させる第二入射面と、
前記第二入射面から入射した光を僅かに屈折させつつ当該第二レンズ部内から出射させる第二出射面と、
を有し、
前記第三レンズ部は、
前記ＬＥＤから出射された光のうち前記第一レンズ部よりも前記反対側へ出射されたものを、前記反対側への所定方向に沿った平行光としつつ当該第三レンズ部内に入射させる第三入射面と、
前記第二入射面から入射した光を前記偏向方向側へ内部反射させる第三内部反射面と、
前記第三内部反射面で内部反射された光を屈折させつつ当該第三レンズ部内から出射させる第三出射面と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば街路灯等に用いられる照明装置として、ＬＥＤから出射された光をレンズ等の光学系によって所定方向に偏向させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の照明装置は、図９に示すように、ＬＥＤ８１と、当該ＬＥＤ８１の前方に配置されたレンズ８２とを備えている。レンズ８２の後部には、ＬＥＤ８１を覆うように形成された凹部８２ａが設けられており、この凹部８２ａの底面が、ＬＥＤ８１からの光を前方へ屈折させつつレンズ８２内に入射させる凸面となっている。レンズ８２の側周面８２ｂは、凹部８２ａの内周面から当該レンズ８２内に入射したＬＥＤ８１の光を前方へ内部反射させる面となっている。また、レンズ８２の前面（出射面）には、鋸歯状の複数のレンズカット８２ｃ，…が形成されている。
【０００４】
このような構成により、特許文献１に記載の照明装置は、ＬＥＤ８１から出射された光を、凹部８２ａ及び側周面８２ｂによってレンズ８２内に入射させつつ前方への平行光とした後に、この光をレンズカット８２ｃ，…によって所定方向に偏向させつつレンズ８２内から出射させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５２８８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の照明装置では、最終的に出射光を偏向させるにも拘らず全ての光を一度平行光にしているため、出射光の偏向角に近い出射角度でＬＥＤ８１から出射された光に対しては殆ど無駄な配光制御を行っており、全体として効率の悪い配光制御となっている。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比べ、ＬＥＤから出射された光を効率良く偏向させることができる照明装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
ＬＥＤから出射された光を所定の偏向方向へ偏向させる照明装置において、
前記ＬＥＤの前方に配置されたインナーレンズと、
前記インナーレンズの前方に配置されたアウターレンズと、
を備え、
前記インナーレンズは、
前記ＬＥＤと対向する位置に設けられ、前記ＬＥＤから出射された光のうち前記光軸周辺のものを前記偏向方向に略沿った進行方向へ偏向させる第一レンズ部と、
前記第一レンズ部の前記偏向方向側に設けられ、前記ＬＥＤから出射された光のうち前記第一レンズ部よりも前記偏向方向側へ向かうものを前記偏向方向に略沿った進行方向へ偏向させる第二レンズ部と、
前記第一レンズ部の前記偏向方向側とは反対側に設けられ、前記ＬＥＤから出射された光のうち前記第一レンズ部よりも前記反対側へ向かうものを前記偏向方向に略沿った進行方向へ偏向させる第三レンズ部と、
を有し、
前記アウターレンズは、前記第一レンズ部，前記第二レンズ部及び前記第三レンズ部からの光の進行方向を均すように当該光を屈折させるレンズカットを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の照明装置において、
前記第一レンズ部は、
前記ＬＥＤから出射された光のうち前記光軸周辺のものを、前記光軸に沿った平行光としつつ当該第一レンズ部内に入射させる第一入射面と、
前記第一入射面から入射した光を前記偏向方向に略沿うように内部反射させる第一内部反射面と、
前記第一内部反射面で内部反射された光を当該第一レンズ部内から出射させる第一出射面と、
を有し、
前記第二レンズ部は、
前記ＬＥＤから出射された光のうち前記第一レンズ部よりも前記偏向方向側へ出射されたものを、前記偏向方向側への所定方向に沿った平行光としつつ当該第二レンズ部内に入射させる第二入射面と、
前記第二入射面から入射した光を僅かに屈折させつつ当該第二レンズ部内から出射させる第二出射面と、
を有し、
前記第三レンズ部は、
前記ＬＥＤから出射された光のうち前記第一レンズ部よりも前記反対側へ出射されたものを、前記反対側への所定方向に沿った平行光としつつ当該第三レンズ部内に入射させる第三入射面と、
前記第二入射面から入射した光を前記偏向方向側へ内部反射させる第三内部反射面と、
前記第三内部反射面で内部反射された光を屈折させつつ当該第三レンズ部内から出射させる第三出射面と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＬＥＤから異なる出射角度で出射された光がインナーレンズの第一レンズ部〜第三レンズ部により個別に偏向されるので、当該第一レンズ部〜第三レンズ部では、ＬＥＤからの光の各入射角度に応じて当該光を必要な分だけ個別に偏向させれば足り、特にＬＥＤからの光の入射角度が所望の偏向角に近い第二レンズ部では、当該光が殆ど偏向されることなく出射される。したがって、ＬＥＤからの全ての光を平行光にしてから当該光を偏向させていた従来に比べ、ＬＥＤから出射された光を効率良く偏向させることができる。
【００１１】
またこのとき、アウターレンズのレンズカットにより、第一レンズ部〜第三レンズ部からの光の進行方向を均すように当該光が屈折されるので、第一レンズ部〜第三レンズ部からの光の進行方向の間にズレが生じていた場合であっても、当該進行方向が均されて全体として所望の偏向方向に沿った均一な光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一の実施形態における照明装置の斜視図である。
【図２】第一の実施形態における灯体の鉛直断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図４】図２のＣ部の拡大図である。
【図５】第一の実施形態における灯体での光の偏向態様を説明するための図である。
【図６】第二の実施形態における照明装置の斜視図である。
【図７】第二の実施形態における照明装置の正面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線での断面図である。
【図９】従来の照明装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
［第一の実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態における照明装置１の斜視図である。
この図に示すように、照明装置１は、街路灯などに用いられるものであり、高所に配置されて周囲の下方を所定範囲に亘って照明するものである。この照明装置１には、光を照射する灯体１０が上部に設けられている。
【００１５】
図２は、灯体１０の鉛直断面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ線での断面図であり、図４は、図２のＣ部の拡大図であり、図５は、灯体１０での光の偏向態様を説明するための図である。
図２及び図３に示すように、灯体１０は、支持部材１１と、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１２，…と、複数のインナーレンズ１３，…と、アウターレンズ１４とを備えている。
【００１６】
支持部材１１は、上下方向に沿って立設された八角筒状の部材であり、その各外側面には、基板１５が取り付けられている。
ＬＥＤ１２，…は、上下方向に沿って略等間隔に並設された状態で各基板１５上に実装されている。各ＬＥＤ１２は、光軸Ａｘ１が当該基板１５と直交するとともに水平面（上下方向と直交する面）内で灯体１０の外方を向くように配置されており、当該光軸Ａｘ１を中心に略放射状に光を出射する。
【００１７】
インナーレンズ１３，…は、ＬＥＤ１２，…の前方、つまりＬＥＤ１２，…に対しその光軸Ａｘ１に沿った方向（以下、光軸Ａｘ１方向という）に配置されている。各インナーレンズ１３は、光軸Ａｘ１と直交する水平方向（上下方向と直交する方向）に沿って一様な形状に形成されており、つまり、当該水平方向と直交する各断面での形状が一様となっている。
【００１８】
図４及び図５に示すように、インナーレンズ１３は、ＬＥＤ１２と対向する位置に設けられた第一レンズ部１３１と、第一レンズ部１３１の下側に設けられた第二レンズ部１３２と、第一レンズ部１３１の上側に設けられた第三レンズ部１３３とを有している。
【００１９】
このうち、第一レンズ部１３１は、ＬＥＤ１２から出射された光のうち光軸Ａｘ１周辺のものを偏向させる。
この第一レンズ部１３１には、ＬＥＤ１２側へ膨出する凸面状（非球面）の第一入射面１３１ａが、当該ＬＥＤ１２と対向する位置に設けられている。この第一入射面１３１ａは、その焦点にＬＥＤ１２が位置するとともに、ＬＥＤ１２から当該第一入射面１３１ａの外周縁への紫外線の出射角度（光軸Ａｘ１からの出射方向の角度）が２０°となるように形成されている。このような構成により、第一入射面１３１ａは、ＬＥＤ１２から出射された光のうち、出射角度が２０°未満の光軸Ａｘ１周辺のものを、光軸Ａｘ１に沿うように屈折させて光軸Ａｘ１方向への平行光としつつ、第一レンズ部１３１（インナーレンズ１３）内へ入射させる。
第一レンズ部１３１の前部（ＬＥＤ１２とは反対側の部分）には、光軸Ａｘ１方向へ突出する尖角部が形成されており、当該尖角部の上側の面が第一反射面１３１ｂを構成し、下側の面が第一出射面１３１ｃを構成している。
第一反射面１３１ｂは、光軸Ａｘ１と直交する面に対し臨界角よりも大きな角度をなして下方へ傾斜する面であり、第一入射面１３１ａから光軸Ａｘ１方向へ進む光を下側へ内部反射（全反射）させる。
第一出射面１３１ｃは、上下方向と略直交する面であり、第一反射面１３１ｂで内部反射された光を第一レンズ部１３１（インナーレンズ１３）内から出射させる。この第一出射面１３１ｃから出射される光の進行方向は、当該光がアウターレンズ１４を通じて最終的に装置外へ出射される偏向方向に略沿った方向となっている。
【００２０】
第二レンズ部１３２は、ＬＥＤ１２から出射された光のうち、第一入射面１３１ａ（第一レンズ部１３１）よりも下側へ向かうものを偏向させる。
この第二レンズ部１３２には、ＬＥＤ１２に向かって斜め上方へ膨出する凸面状（非球面）の第二入射面１３２ａが、第一入射面１３１ａの下端に連なっている。この第二入射面１３２ａは、ＬＥＤ１２を中心に光軸Ａｘ１を下側へ４０°回転させた第二中心軸Ａｘ２について対称形に形成されるとともに、その焦点にＬＥＤ１２が位置している。このような構成により、第二入射面１３２ａは、ＬＥＤ１２から出射された光のうち、２０°以上の出射角度で下側に出射されたものを、第二中心軸Ａｘ２に沿うように屈折させて当該第二中心軸Ａｘ２に沿った方向（以下、第二中心軸Ａｘ２方向という）への平行光としつつ、第二レンズ部１３２（インナーレンズ１３）内へ入射させる。
第二レンズ部１３２の前面には、第二出射面１３２ｂが形成されている。この第二出射面１３２ｂは、上側に向かって光軸Ａｘ１方向へ傾斜する面となっており、第二入射面１３２ａから第二中心軸Ａｘ２方向へ進む光を、下側へ僅かに屈折させつつ第二レンズ部１３２（インナーレンズ１３）内から出射させる。この第二出射面１３２ｂから出射される光の進行方向は、当該光がアウターレンズ１４を通じて最終的に装置外へ出射される偏向方向に略沿った方向となっている。
【００２１】
第三レンズ部１３３は、ＬＥＤ１２から出射された光のうち、第一入射面１３１ａ（第一レンズ部１３１）よりも上側へ向かうものを偏向させる。
この第三レンズ部１３３には、ＬＥＤ１２に向かって斜め下方へ膨出する凸面状（非球面）の第三入射面１３３ａが、第一入射面１３１ａの上端に連なっている。この第三入射面１３３ａは、ＬＥＤ１２を中心に光軸Ａｘ１を上側へ４０°回転させた第三中心軸Ａｘ３について対称形に形成されるとともに、その焦点にＬＥＤ１２が位置している。このような構成により、第三入射面１３３ａは、ＬＥＤ１２から出射された光のうち、２０°以上の出射角度で上側に出射されたものを、第三中心軸Ａｘ３に沿うように屈折させて当該第三中心軸Ａｘ３に沿った方向（以下、第三中心軸Ａｘ３方向という）への平行光としつつ、第三レンズ部１３３（インナーレンズ１３）内へ入射させる。
第三レンズ部１３３の上端面は、第三反射面１３３ｂとなっている。この第三反射面１３３ｂは、光軸Ａｘ１方向に向かってやや上方へ傾斜する面となっており、第二入射面１３２ａから第三中心軸Ａｘ３方向へ進む光を下側へ内部反射（全反射）させる。
第三レンズ部１３３の前面は、第三出射面１３３ｃとなっている。この第三出射面１３３ｃは、下側に向かってやや光軸Ａｘ１方向へ傾斜する面となっており、第三反射面１３３ｂで内部反射された光を下側へ屈折させつつ第三レンズ部１３３（インナーレンズ１３）内から出射させる。この第三出射面１３３ｃから出射される光の進行方向は、当該光がアウターレンズ１４を通じて最終的に装置外へ出射される偏向方向に略沿った方向となっている。
【００２２】
図２及び図５に示すように、アウターレンズ１４は、略円筒状に形成され、全てのインナーレンズ１３，…の外側を覆っている。アウターレンズ１４の外周面には、複数のレンズカット１４０，…が全面に亘って形成されている。これらのレンズカット１４０，…は、アウターレンズ１４の周方向に沿って全周に亘るとともに、緩やかな波状の一様な鉛直断面形状にそれぞれ形成され、上下方向に並設されている。当該レンズカット１４０，…は、第一レンズ部１３１，第二レンズ部１３２及び第三レンズ部１３３から出射された光の進行方向を均すように当該光を屈折させる。
【００２３】
以上の構成を具備する照明装置１では、ＬＥＤ１２から出射された光のうち、出射角度が２０°未満の光軸Ａｘ１周辺のものが、第一入射面１３１ａを通じて光軸Ａｘ１方向への平行光とされつつインナーレンズ１３の第一レンズ部１３１内へ入射する。この光は、第一反射面１３１ｂにより下側へ内部反射された後に、第一出射面１３１ｃから第一レンズ部１３１（インナーレンズ１３）外へ出射される。
【００２４】
また、ＬＥＤ１２から出射された光のうち、第一入射面１３１ａよりも下側へ向かうものが、第二入射面１３２ａを通じて第二中心軸Ａｘ２方向への平行光とされつつインナーレンズ１３の第二レンズ部１３２内へ入射する。この光は、第二出射面１３２ｂを通じて僅かに屈折されつつ第二レンズ部１３２（インナーレンズ１３）外へ出射される。
【００２５】
また、ＬＥＤ１２から出射された光のうち、第一入射面１３１ａよりも上側へ向かうものが、第三入射面１３３ａを通じて第三中心軸Ａｘ３方向への平行光とされつつインナーレンズ１３の第三レンズ部１３３内へ入射する。この光は、第三反射面１３３ｂにより下側へ内部反射された後に、第三出射面１３３ｃを通じて屈折されつつ第三レンズ部１３３（インナーレンズ１３）外へ出射される。
【００２６】
第一レンズ部１３１，第二レンズ部１３２及び第三レンズ部１３３から出射されたこれらの光は、アウターレンズ１４を透過する際に、レンズカット１４０，…によってそれぞれの進行方向が均され、照明装置１の周囲の下方へ均一に照射される。
【００２７】
このとき、第一レンズ部１３１から出射された光は、比較的に大きな偏向角（光軸Ａｘ１からの角度）で偏向されて照明装置１の近方へ照射され、第三レンズ部１３３から出射された光は、比較的に小さな偏向角で偏向されて照明装置１から遠方へ照射され、第二レンズ部１３２から出射された光は、これらの中間領域へ照射される。
【００２８】
このように、照明装置１では、ＬＥＤ１２，…から出射された光が、インナーレンズ１３及びアウターレンズ１４を通じて、光軸Ａｘ１よりも下側の所定範囲の偏向方向に亘って偏向され、当該照明装置１の周囲の下方へ均一に照射される。
【００２９】
以上のように、照明装置１によれば、ＬＥＤ１２から異なる出射角度で出射された光がインナーレンズ１３の第一レンズ部１３１〜第三レンズ部１３３により個別に偏向されるので、当該第一レンズ部１３１〜第三レンズ部１３３では、ＬＥＤ１２からの光の各入射角度に応じて当該光を必要な分だけ個別に偏向させれば足り、特にＬＥＤ１２からの光の入射角度が所望の偏向角に近い第二レンズ部１３２では、当該光が殆ど偏向されることなく出射される。したがって、ＬＥＤからの全ての光を平行光にしてから当該光を偏向させていた従来に比べ、ＬＥＤ１２から出射された光を効率良く偏向させることができる。
【００３０】
またこのとき、アウターレンズ１４のレンズカット１４０，…により、第一レンズ部１３１〜第三レンズ部１３３からの光の進行方向を均すように当該光が屈折されるので、第一レンズ部１３１〜第三レンズ部１３３からの光の進行方向の間にズレが生じていた場合であっても、当該進行方向が均されて全体として所望の偏向方向に沿った均一な光を得ることができる。
【００３１】
［第二の実施形態］
続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
図６は、本発明の第二の実施形態における照明装置２の斜視図であり、図７は、照明装置２の正面図であり、図８は、図７のＤ−Ｄ線での断面図である。
これらの図に示すように、照明装置２は、スタジアム照明灯などに用いられるものであり、高所に配置されて前方の下方を所定範囲に亘って照明するものである。
【００３３】
この照明装置２は、平板状の支持部材２１を備えている。支持部材２１の前面には、基板１５上に実装された複数のＬＥＤ１２，…が、複数列且つ複数段に亘って配列されている。
各段のＬＥＤ１２，…の前方には、インナーレンズ２３が配置されている。このインナーレンズ２３は、各段の全てのＬＥＤ１２，…の前方に亘って延在するように左右方向へ長尺に形成されている点を除き、上記第一の実施形態におけるインナーレンズ１３と同様に形成されている。
【００３４】
インナーレンズ２３，…の前方には、略平板状のアウターレンズ２４が配置されている。このアウターレンズ２４は、全てのインナーレンズ２３，…の前方を覆いつつ、周縁部で支持部材２１と嵌合している。当該アウターレンズ２４の前面には、複数のレンズカット２４０，…が形成されている。このレンズカット２４０，…は、左右方向に沿って延在するように形成されている点を除き、上記第一の実施形態におけるレンズカット１４０，…と同様に形成されている。
【００３５】
以上の照明装置２によっても、上記第一の実施形態における照明装置１と同様の効果を奏することができる。
【００３６】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した第一及び第二の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３７】
例えば、上記第一及び第二の実施形態では、複数のインナーレンズ１３，２３は、互いに隣接するものと端部で連結させて一体的に構成してもよい。このように構成すれば、当該インナーレンズ１３，２３の配置作業を簡素化することができる。
【００３８】
また、第一の実施形態では、アウターレンズ１４が略円筒状に形成されていなくともよく、支持部材１１の各外側面と平行な内周面及び外周面を有する八角筒状に形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１              照明装置
１０            灯体
１１          支持部材
１２          ＬＥＤ
Ａｘ１      光軸
１３          インナーレンズ
１３１      第一レンズ部
１３１ａ  第一入射面
１３１ｂ  第一反射面
１３１ｃ  第一出射面
１３２      第二レンズ部
１３２ａ  第二入射面
Ａｘ２  第二中心軸
１３２ｂ  第二出射面
１３３      第三レンズ部
１３３ａ  第三入射面
Ａｘ３  第三中心軸
１３３ｂ  第三反射面
１３３ｃ  第三出射面
１４          アウターレンズ
１４０      レンズカット
２              照明装置
２１          支持部材
２３          インナーレンズ
２４          アウターレンズ
２４０      レンズカット
【図１】
2013037920.tif 000003
【図２】
2013037920.tif 000004
【図３】
2013037920.tif 000005
【図４】
2013037920.tif 000006
【図５】
2013037920.tif 000007
【図６】
2013037920.tif 000008
【図７】
2013037920.tif 000009
【図８】
2013037920.tif 000010
【図９】
2013037920.tif 000011