(57)【要約】【課題】従来に比べ、高精度な配光制御を行う。【解決手段】照明装置１は、光軸Ａｘを中心に略放射状に光を出射するＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２の前方に配置され、当該ＬＥＤ１２から出射された光を光軸Ａｘ方向への平行光とするインナーレンズ１３と、インナーレンズ１３の前方に配置され、当該インナーレンズ１３で平行光とされた光を偏向させるレンズカット１４０，…を有するアウターレンズ１４と、を備える。【選択図】図４
2013037918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を中心に略放射状に光を出射するＬＥＤと、
前記ＬＥＤの前方に配置され、当該ＬＥＤから出射された光を前記光軸に沿った光軸方向への平行光とする光学系と、
前記光学系の前方に配置され、当該光学系で平行光とされた光を偏向させるレンズカットを有するレンズと、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光学系は、インナーレンズであり、
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から出射された光を前記光軸方向へ屈折させつつ当該インナーレンズ内へ入射させる第一入射面と、
前記第一入射面の端部から前記ＬＥＤ側へ立設され、前記ＬＥＤから出射されて前記第一入射面よりも側方へ向かう光を当該インナーレンズ内へ入射させる第二入射面と、
前記第二入射面の先端から前記光軸方向へ向かって外側へ広がるように形成され、前記第二入射面から当該インナーレンズ内へ入射した光を前記光軸方向へ内部反射させる内部反射面と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光学系は、前記光軸を中心軸とする放物面状の面であって、その焦点に前記ＬＥＤが配置された反射面であ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１０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、ＬＥＤ８１からの光を平行光とする配光制御要素である凹部８２ａ及び側周面８２ｂと、この平行光を偏向させる配光制御要素であるレンズカット８２ｃ，…とが一体的に構成されているため、これらを相互に良好な精度で加工・成形することが困難であり、ひいては、この加工・成形精度の低下に起因して配光制御の精度も低下してしまう。
【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、高精度な配光制御を行う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、照明装置において、
光軸を中心に略放射状に光を出射するＬＥＤと、
前記ＬＥＤの前方に配置され、当該ＬＥＤから出射された光を前記光軸に沿った光軸方向への平行光とする光学系と、
前記光学系の前方に配置され、当該光学系で平行光とされた光を偏向させるレンズカットを有するレンズと、
を備え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、
前記光学系は、インナーレンズであり、
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から出射された光を前記光軸方向へ屈折させつつ当該インナーレンズ内へ入射させる第一入射面と、
前記第一入射面の端部から前記ＬＥＤ側へ立設され、前記ＬＥＤから出射されて前記第一入射面よりも側方へ向かう光を当該インナーレンズ内へ入射させる第二入射面と、
前記第二入射面の先端から前記光軸方向へ向かって外側へ広がるように形成され、前記第二入射面から当該インナーレンズ内へ入射した光を前記光軸方向へ内部反射させる内部反射面と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の照明装置において、
前記光学系は、前記光軸を中心軸とする放物面状の面であって、その焦点に前記ＬＥＤが配置された反射面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＬＥＤの光軸方向に配置され、当該ＬＥＤから出射された光を光軸方向への平行光とする光学系と、当該光学系の光軸方向に配置され、当該光学系で平行光とされた光を偏向させるレンズカットを有するレンズと、を備えるので、ＬＥＤからの光を平行光とする配光制御要素と、当該平行光を偏向させる配光制御要素（レンズカット）とを個別に加工・成形することができる。したがって、これら２つの配光制御要素が一体的に構成されていた従来に比べ、当該２つの配光制御要素を容易に加工・成形することができ、ひいては高精度な配光制御を実現することができる。
【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】第一の実施形態の変形例における灯体の鉛直断面図である。
【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】第二の実施形態の変形例における照明装置の断面図である。
【図１０】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Ａｘ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Ａｘ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Ａｘに沿った方向（以下、光軸Ａｘ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Ａｘ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。また、各インナーレンズ１３は、光軸Ａｘを含む水平面について対称形に形成されている。
【００１８】
図４に示すように、インナーレンズ１３のうち、ＬＥＤ１２と対向する部分には、当該ＬＥＤ１２側へ開口する凹部１３ａが形成されている。
凹部１３ａの底部には、ＬＥＤ１２側へ膨出する凸面状（非球面）の第一入射面１３１が、ＬＥＤ１２と対向する位置に設けられている。この第一入射面１３１は、その焦点にＬＥＤ１２が位置しており、ＬＥＤ１２から出射された光のうち光軸Ａｘ周辺の中央部のものを、光軸Ａｘに沿うように屈折させて光軸Ａｘ方向への平行光としつつ、インナーレンズ１３内へ入射させる。
凹部１３ａの上下の内側面は、第二入射面１３２となっている。この第二入射面１３２は、ＬＥＤ１２の前方を覆うように第一入射面１３１の上下両端部からＬＥＤ１２側へ立設された面であり、ＬＥＤ１２から出射された光のうち第一入射面１３１よりも上下側方へ向かうものをインナーレンズ１３内へ入射させる。
インナーレンズ１３の上下の外側面は、内部反射面１３３となっている。この内部反射面１３３は、第二入射面１３２の先端（凹部１３ａの開口端）から光軸Ａｘ方向へ向かって外側（光軸Ａｘから離間する側）へ広がるように形成された湾曲面であり、第二入射面１３２からインナーレンズ１３内へ入射した光を、光軸Ａｘ方向に沿うように内部反射させて光軸Ａｘ方向への平行光とする。
インナーレンズ１３の前面（ＬＥＤ１２とは反対側の面）は、光軸Ａｘに略直交する出射面１３４となっている。この出射面１３４は、第一入射面１３１及び内部反射面１３３から光軸Ａｘ方向へインナーレンズ１３内を進む光を、そのまま光軸Ａｘ方向へ出射させる。
【００１９】
アウターレンズ１４は、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（図２及び図３参照）。アウターレンズ１４の外周面のうち、各インナーレンズ１３の前方に位置する部分には、５つのレンズカット１４０，…が形成されている。
この５つのレンズカット１４０，…は、アウターレンズ１４の周方向に沿って全周に亘り一様な断面形状にそれぞれ形成された２つの第一レンズカット１４１及び３つの第二レンズカット１４２から構成されており、具体的には、当該第一レンズカット１４１及び第二レンズカット１４２が、上側から下側に向かって、第一レンズカット１４１，第二レンズカット１４２，第一レンズカット１４１，第二レンズカット１４２，第二レンズカット１４２となる順番で、上下方向に並設された構成となっている。
【００２０】
このうち、第一レンズカット１４１は、上面をなす第一レンズ反射面１４１ａと、下面をなす第一レンズ出射面１４１ｂとが先端で連なった形状に形成されている。
第一レンズ反射面１４１ａは、光軸Ａｘ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、アウターレンズ１４の内周面から入射した光軸Ａｘ方向への光を下側へ内部反射（全反射）させる。なお、この第一レンズ反射面１４１ａは、基端から先端への途中部分を、上方へ凸状に屈曲させてもよい。
第一レンズ出射面１４１ｂは、上下方向と略直交する面であり、第一レンズ反射面１４１ａで内部反射された光をアウターレンズ１４内から出射させる。
【００２１】
第二レンズカット１４２は、上面をなす第二レンズ屈折面１４２ａ及び第二レンズ反射面１４２ｂと、下面をなす第二レンズ出射面１４２ｃとが先端で連なった形状に形成されている。
第二レンズ屈折面１４２ａ及び第二レンズ反射面１４２ｂは、第二レンズカット１４２の基端から先端に向かってこの順番に連なっている。このうち、第二レンズ屈折面１４２ａは、光軸Ａｘと直交する面に対して臨界角よりも小さな角度をなして下方へ傾斜する面であり、アウターレンズ１４の内周面から入射した光軸Ａｘ方向への光を下側へ屈折させつつアウターレンズ１４内から出射させる。一方、第二レンズ反射面１４２ｂは、光軸Ａｘ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、アウターレンズ１４の内周面から入射した光軸Ａｘ方向への光を下側へ内部反射（全反射）させる。
第二レンズ出射面１４２ｃは、上下方向と略直交する面であり、第二レンズ反射面１４２ｂで内部反射された光をアウターレンズ１４内から出射させる。
また、第二レンズカット１４２は、当該第二レンズカット１４２よりも上側に配置された第一レンズカット１４１から下側への出射光を遮らないように、この第一レンズカット１４１よりも低く（光軸Ａｘ方向へ小さく）形成されている。
【００２２】
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光軸Ａｘ周辺の中央部のものが、第一入射面１３１を通じて光軸Ａｘ方向への平行光とされつつインナーレンズ１３内へ入射する。また、ＬＥＤ１２から出射された光のうち、第一入射面１３１よりも上下側方へ向かうものが、第二入射面１３２を通じて屈折されつつインナーレンズ１３内へ入射した後に、内部反射面１３３によって光軸Ａｘ方向へ内部反射される。こうして、ＬＥＤ１２から出射された略全ての光が、光軸Ａｘ方向への平行光とされる。そして、この平行光は、出射面１３４を通じてインナーレンズ１３内から光軸Ａｘ方向へ出射される。
【００２３】
インナーレンズ１３から光軸Ａｘ方向へ出射された平行光は、アウターレンズ１４の内周面から当該アウターレンズ１４内へ入射した後、レンズカット１４０，…によって光軸Ａｘよりも下側へ偏向されつつ当該アウターレンズ１４内から出射される。
具体的には、第一レンズカット１４１の第一レンズ反射面１４１ａ、又は第二レンズカット１４２の第二レンズ反射面１４２ｂでの内部反射を経て出射された光は、比較的に大きな偏向角で偏向されて、照明装置１の近方へ照射される。また、第二レンズカット１４２の第二レンズ屈折面１４２ａでの屈折を経て出射された光は、比較的に小さな偏向角で偏向されて、照明装置１の遠方へ照射される。
【００２４】
以上のように、照明装置１によれば、ＬＥＤ１２の光軸Ａｘ方向に配置され、当該ＬＥＤ１２から出射された光を光軸Ａｘ方向への平行光とするインナーレンズ１３と、インナーレンズ１３の光軸Ａｘ方向に配置され、当該インナーレンズ１３で平行光とされた光を偏向させるレンズカット１４０，…を有するアウターレンズ１４とを備えるので、ＬＥＤ１２からの光を平行光とする配光制御要素（第一入射面１３１，第二入射面１３２及び内部反射面１３３）と、当該平行光を偏向させる配光制御要素（レンズカット１４０，…）とを個別に加工・成形することができる。したがって、これら２つの配光制御要素が一体的に構成されていた従来に比べ、当該２つの配光制御要素を容易に加工・成形することができ、ひいては高精度な配光制御を実現することができる。
【００２５】
また、上記２つの配光制御要素がレンズとして一体的に構成されていた従来の照明装置において素通しのアウターレンズを設けた場合に比べ、平行光を偏向させる配光制御要素（レンズカット１４０，…）をアウターレンズ１４に形成することにより、当該配光制御要素の分だけ照明装置１（灯体１０）をコンパクトに構成することができる。
【００２６】
［第一の実施形態の変形例］
続いて、上記第一の実施形態の変形例について説明する。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。
【００２７】
図５は、本変形例における照明装置１Ａが備える灯体１０Ａの鉛直断面図である。
この図に示すように、照明装置１Ａが備える灯体１０Ａは、上記第一の実施形態における複数のインナーレンズ１３，…に代えて、複数のリフレクタ１６，…を備えている。
【００２８】
各リフレクタ１６は、各基板１５上の複数のＬＥＤ１２，…の前方に配置された複数の反射部１６０，…を、図示しない端部で上下に連結させた形状に形成されている。
反射部１６０は、光軸Ａｘ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るとともに、光軸Ａｘを含む水平面（上下方向と直交する面）について対称形に形成されている。具体的には、反射部１６０は、光軸Ａｘ方向へ開口する湾曲板状に形成されるとともに、基端部に形成された孔部からＬＥＤ１２が開口内に臨んでいる。この反射部１６０の内面は、光軸Ａｘを中心軸とする放物面状の面であって、その焦点にＬＥＤ１２が配置された反射面１６０ａとなっており、ＬＥＤ１２から出射された光を光軸Ａｘ方向への平行光となるように反射させる。
【００２９】
以上の照明装置１Ａ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。すなわち、ＬＥＤ１２からの光を平行光とする配光制御要素（反射面１６０ａ）と、当該平行光を偏向させる配光制御要素（レンズカット１４０，…）とを個別に加工・成形することができるので、これら２つの配光制御要素が一体的に構成されていた従来に比べ、当該２つの配光制御要素を容易に加工・成形することができ、ひいては高精度な配光制御を実現することができる。
【００３０】
［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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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の前面のうち、各インナーレンズ２３の前方に位置する部分には、５つのレンズカット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。
【００３４】
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。
【００３５】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した第一の実施形態及びその変形例，並びに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。
【００３６】
例えば、上記第一の実施形態及びその変形例，並びに第二の実施形態では、インナーレンズ１３，２３及び反射部１６０（反射面１６０ａ）が、光軸Ａｘと直交する水平方向に沿って一様な形状に形成されている、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こととしたが、当該インナーレンズ１３，２３及び反射部１６０（反射面１６０ａ）は、光軸Ａｘを対称軸とする軸対称形状としてもよい。但し、この場合には、インナーレンズ２３を各ＬＥＤ１２に対応させる必要があることは勿論である。
【００３７】
また、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が円筒状に形成されていなくともよく、インナーレンズ１３，…の各出射面１３４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。
【００３９】
また、第二の実施形態では、図９に示すように、照明装置２が、第一の実施形態の変形例における照明装置１Ａと同様に、インナーレンズ２３，…に代えて、リフレクタ１６，…を備えていてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１，１Ａ          照明装置
１０，１０Ａ      灯体
１１            支持部材
１２            ＬＥＤ
Ａｘ          光軸
１３            インナーレンズ（光学系）
１３１        第一入射面
１３２        第二入射面
１３３        内部反射面
１３４        出射面
１４            アウターレンズ（レンズ）
１４０        レンズカット
１４１      第一レンズカット
１４１ａ  第一レンズ反射面
１４１ｂ  第一レンズ出射面
１４２      第二レンズカット
１４２ａ  第二レンズ屈折面
１４２ｂ  第二レンズ反射面
１４２ｃ  第二レンズ出射面
１６            リフレクタ
１６０        反射部
１６０ａ    反射面（光学系）
２                照明装置
２１            支持部材
２３            インナーレンズ（光学系）
２４            アウターレンズ（レンズ）
２４０        レンズカット
【図１】
2013037918.tif 000003
【図２】
2013037918.tif 000004
【図３】
2013037918.tif 000005
【図４】
2013037918.tif 000006
【図５】
2013037918.tif 000007
【図６】
2013037918.tif 000008
【図７】
2013037918.tif 000009
【図８】
2013037918.tif 000010
【図９】
2013037918.tif 000011
【図１０】
2013037918.tif 000012