(57)【要約】【課題】光を投光する照射面の照度均斉度を向上させることができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置は、光源、および光学系を備える。光学系は、光源の光を投光するとともに、投光する光の配光を、光軸である鉛直角０°から１／１０ビーム角までの配光曲線が直線状となる配光に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と；
前記光源の光を投光するとともに、投光する光の配光を、光軸である鉛直角０°から１／１０ビーム角までの配光曲線が直線状となる配光に制御する光学系と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
光源と；
前記光源の光を投光するとともに、投光する光の配光を、光軸である鉛直角０°での光度が最も高い配光曲線とするとともに１／１０ビーム角以上の鉛直角に配光曲線の変曲点を有する配光に制御する光学系と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
光源と；
前記光源の光を投光するとともに、投光する光の配光を、光軸を鉛直角０°とし、鉛直角０〜１５°の範囲の球帯光束における鉛直角５〜１０°の範囲の球帯光束の比率が０．４５％以上、鉛直角０〜１５°の範囲の球帯光束における鉛直角１０〜１５°の範囲の球帯光束の比率が０．２９％以上となる配光に制御する光学系と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光を投光する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば競技場で使用される投光器等の照明装置は、照射面が遠方にあるため、狭角の配光特性を有している。
【０００３】
配光特性を示す指標としてビームの開き具合を示す１／１０ビーム角（光度が最も高い光軸である鉛直角０°からの角度であって光度が光軸の光度の１／１０となる角度）がある。従来の照明装置では、鉛直角０°付近の光度の比率が高く、鉛直角０°から１／１０ビーム角の範囲内に変曲点を有する配光曲線となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８６１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の照明装置は、鉛直角０°付近の光度の比率が高く、鉛直角０°から１／１０ビーム角の範囲内に変曲点を有する配光曲線となっているため、照射面では鉛直角０°付近の光度の比率が高く、照射面の照度にむらが生じやすい問題がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、光を投光する照射面の照度均斉度を向上させることができる照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の照明装置は、光源、および光学系を備える。光学系は、光源の光を投光するとともに、投光する光の配光を、光軸である鉛直角０°から１／１０ビーム角までの配光曲線が直線状となる配光に制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、照明装置から光を投光する照射面の照度均斉度を向上させることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態を示す照明装置が投光する光の配光曲線のグラフである。
【図２】同上照明装置の斜視図である。
【図３】同上照明装置から光を照射する照射面の照度分布図である。
【図４】比較例の投光器から光を照射する照射面の照度分布図である。
【図５】同上照明装置を複数用いた競技場における照射面の照度分布図である。
【図６】比較例の投光器を複数用いた競技場における照射面の照度分布図である。
【図７】同上照明装置において鉛直角と球帯光束との関係を示すグラフである。
【図８】同上照明装置において鉛直角０〜１５°の範囲の球帯光束に対する鉛直角５°ずつ球帯光束の比率を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態を、図１ないし図８を参照して説明する。
【００１１】
図２に照明装置10を示す。照明装置10は、例えば競技場で用いられる投光器である。照明装置10は、本体11と、電源ユニット12と、これら本体11および電源ユニット12を設置するための設置台13とを備えている。
【００１２】
本体11は、前面が開口するケース16およびケース16の前面を閉塞する透光カバー17を有している。本体11の内部には、複数の光源18が配置されているとともに、光源18毎に光源18からの光を集光して配光を制御する反射体19がそれぞれ配設されている。そして、反射体19によって、光源18の光を投光するとともに、投光する光の配光を制御する光学系20が構成されている。なお、光学系20は、反射体19の他に、レンズ等や他の光学部品を用いてもよい。
【００１３】
光源18は、ＬＥＤ等の発光素子21を用いている。光源18は、白色系の光を発生する光源18を主体とするが、色再現性の向上のために、赤色系の光や青緑色の光を発生する光源18を組み合わせてもよい。
【００１４】
また、電源ユニット12は、各光源18に電力を供給し、各光源18を点灯させる。
【００１５】
そして、照明装置10は、競技場に立設される支柱の上部や競技場の屋根等に複数設置され、競技場内に光を照射する。
【００１６】
次に、図１には、照明装置10が投光する光の配光曲線のグラフを示す。
【００１７】
グラフの横軸には、光学系20によって投光する光の中心の光軸ｚ（図２参照）を鉛直角０°とした場合の鉛直角を示す。グラフの縦軸には、光学系20によって投光する光の最も高い光度を１とした場合の光度の相対比を示す。配光特性を示す指標としてビームの開き具合を示す１／１０ビーム角（光度が最も高い光軸ｚである鉛直角０°からの角度であって光度が光軸ｚでの光度の１／１０となる角度）があるが、この１／１０ビーム角は光度の相対比０．１となる。
【００１８】
配光曲線ＡおよびＢは、１／１０ビーム角が鉛直角１５°、変曲点A1およびB1が１／１０ビーム角の鉛直角（鉛直角１５°）にある。配光曲線Ａは、鉛直角０°から１／１０ビーム角までが直線に近似した配光曲線となっている。配光曲線Ｂは、鉛直角０°から１／１０ビーム角までの光度の相対比が配光曲線Ａよりも高い配光曲線となっている。
【００１９】
さらに、配光曲線Ｃは、１／１０ビーム角が鉛直角１５°、変曲点C1が１／１０ビーム角の鉛直角にある。そして、配光曲線Ｃは、鉛直角０°から１／１０ビーム角まで直線状となっている。
【００２０】
なお、変曲点A1、B1、C1は、１／１０ビーム角以上の鉛直角にあってもよい。
【００２１】
また、配光曲線Ｄは、比較例として従来の投光器が有する配光曲線を示す。配光曲線Ｄは、鉛直角０〜５°の範囲での光度の比率が高く、鉛直角０°から１／１０ビーム角の範囲内に変曲点D1を有している。１／１０ビーム角は鉛直角１１°程度となっている。
【００２２】
本実施形態の照明装置10は、配光曲線Ａ、ＢまたはＣのいずれかを有している。これら配光曲線Ａ、ＢまたはＣは光学系20の設定によって制御する。
【００２３】
そして、配光曲線ＡおよびＢは、例えばゴンペルツ曲線で数値的に表すことができる。ゴンペルツ曲線は、次の式で表される。
【００２４】
【数１】
2016096060.tif 000003
【００２５】
ゴンペルツ曲線のパラメータは、Ｋ：１（固定）、ｘ：変曲点のｘ座標、ｂ：変曲点のｙ座標、ｃ：傾きである。
【００２６】
配光曲線Ａは、Ｋ＝１、ｘ＝１５、ｂ＝０．１、ｃ＝−０．１５とするゴンペルツ曲線で表される。
【００２７】
配光曲線Ｂは、Ｋ＝１、ｘ＝１５、ｂ＝０．１、ｃ＝−０．５とするゴンペルツ曲線で表される。
【００２８】
なお、配光曲線Ｃは、Ｋ＝１、ｘ＝１５、ｂ＝０．１、ｃ＝（−０．１５よりも小さい値）とするゴンペルツ曲線で表される。
【００２９】
図３には、配光曲線Ａの場合において、照明装置10から光を照射する照射面の照度分布図を示す。図４には、比較例として、配光曲線Ｄの従来の投光器から光を照射する照射面の照度分布図を示す。図４に示すように、配光曲線Ｄの場合には、器具光束が同じ場合、配光曲線Ｄと比べて相対的に中心光度が特に高くなるため、照射点周辺の照度が著しく高くなる。そのため、照射面内の照度差から照度むらが生じ、照度均斉度（最小値／平均値）が低下してしまう。それに対して、図３に示すように、配光曲線Ａの場合には、中心光度が相対的に低くなるため、照射面の照度むらが抑制され、照度均斉度を向上させることができる。
【００３０】
さらに、配光曲線Ｂの場合にも、配光曲線Ａと同様であり、照度均斉度を向上させることができる。
【００３１】
そのため、Ｋ＝１、ｘ＝１５、ｂ＝０．１で、かつｃの範囲が−０．５≦ｃ≦−０．１５の範囲であれば、照度均斉度を向上させることができる。すなわち、図１に示すように、鉛直角０°から１／１０ビーム角の範囲の配光曲線が、配光曲線Ａと配光曲線Ｂとの間の範囲にあることで、中心光度が相対的に低くなり、照射面の照度むらの抑制されることで、照度均斉度を向上させることができる。
【００３２】
なお、配光曲線Ｃの場合にも、配光曲線Ａと同様の傾向となり、照度均斉度を向上させることができる。そのため、鉛直角０°から１／１０ビーム角の範囲の配光曲線は、配光曲線Ａと配光曲線Ｂとの間の範囲にあることがより好ましいが、配光曲線Ｃと配光曲線Ｂとの間の範囲にあっても、配光曲線Ｄと比べて中心光度が相対的に低くなるため、照度均斉度を向上させることができる。
【００３３】
また、図５には、配光曲線Ａを有する照明装置10を複数用いた競技場における照射面であるグランドエリアの照度分布図を示す。図６には、比較例として、配光曲線Ｄの従来の投光器を複数用いた競技場における照射面の照度分布図を示す。図５および図６から分かるように、本実施形態の照明装置10を複数台用いる状況においても、グランドエリアにおける照射面の照度均斉度を向上させることができる。
【００３４】
また、図７には、照明装置10において鉛直角と球帯光束との関係を示すグラフである。グラフの横軸には鉛直角を示し、縦軸には球帯光度を示す。球帯光度とは、鉛直角θにおける水平角方向の平均光度と鉛直角θにおける球帯係数を掛け合わせたものとする。なお球体係数は器具の全光束を求める際に使用するもので、JIS8105-5:2011に示されている。
【００３５】
曲線AAは、Ｋ＝１、ｘ＝１５、ｂ＝０．１、ｃ＝−０．１５とするゴンペルツ曲線で表される配光曲線Ａの場合である。曲線BBは、Ｋ＝１、ｘ＝１５、ｂ＝０．１、ｃ＝−０．５とするゴンペルツ曲線で表される配光曲線Ｂの場合である。曲線DDは、比較例として、従来の投光器の配光曲線Ｄの場合である。なお、本実施形態の照明装置10および従来の投光器ともに、器具光束を同じ（１１０，０００ｌｍ）にしている。
【００３６】
図８には、鉛直角０〜１５°の球帯光束に対する鉛直角５°ずつの球帯光束の比率を示す表である。すなわち、鉛直角０〜１５°内の球帯光束が、鉛直角毎にどの程度含まれているかを示している。
【００３７】
従来の投光器すなわち配光曲線Ｄの場合、鉛直角０〜５°の範囲に球帯光束が集中し、鉛直角５〜１０°および鉛直角１０〜１５°のそれぞれの範囲の球帯光束は少なくなっている。
【００３８】
それに対して、本実施形態は、鉛直角０〜５°の範囲に球帯光束よりも、鉛直角５〜１０°および鉛直角１０〜１５°の範囲の球帯光束が大きくなっている。
【００３９】
そして、本実施形態の照明装置10は、鉛直角０°〜１５°の範囲内の球帯光束における鉛直角５°〜１５°の割合が配光曲線Ｄより大きくなると、中心光度の低い配光形状となり、照射面の照度均斉度を向上させることができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態の照明装置10によれば、照射面の照度均斉度を向上させることができる。
【００４１】
すなわち、照明装置10から投光する光の配光を、鉛直角０°から１／１０ビーム角までの配光曲線が直線状となる配光に制御することで、中心光度が相対的に低くなり、さらに照射面の照度分布が急な勾配のないおよそ等間隔で照度が下がるような分布となるため、最も照射面の照度均斉度を向上させることができる。また。配光曲線が直線状よりも膨らむ形状でも、中心光度を相対的に低くすることができるため、照射面の照度均斉度を向上させることができる。
【００４２】
照明装置10から投光する光の配光を、鉛直角０°から１／１０ビーム角未満までに配光曲線の変曲点がなく、１／１０ビーム角以上の鉛直角に配光曲線の変曲点を有する配光に制御することにより、照射面の照度均斉度を向上させることができる。
【００４３】
照明装置10から投光する光の配光を、鉛直角０°から１／１０ビーム角までの配光曲線がＫ＝１、ｂ＝０．１、ｘ＝１５でかつ−０．５≦ｃ≦−０．１５の範囲を満たすゴンペルツ曲線で表される配光に制御することにより、照射面の照度均斉度を向上させることができる。
【００４４】
照明装置10から投光する光の配光を、鉛直角０〜１５°の範囲の球帯光束における鉛直角５〜１０°の範囲の球帯光束の比率が０．４５％以上、鉛直角０〜１５°の範囲の球帯光束における鉛直角１０〜１５°の範囲の球帯光束の比率が０．２９％以上となる配光に制御することにより、照射面の照度均斉度を向上させることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態の照明装置10では、従来の投光器と全光束が同じ場合、従来の投光器よりも中心光度が低くなるため、水平面の照射面だけでなく、鉛直面の最大照度も低くなる。全体の水平面照度はほぼ同じであるため、照度均斉度の向上だけでなく、均斉度眩しさの評価指標であるＧＲ値（グレア値）を低下させることができる。
【００４６】
また、本実施形態の照明装置10では、１／１０ビーム角以上の光度を従来の投光器よりも抑えることができ、照射面を効率よく照らせることに加えて、照明装置10を斜め方向から見たときの発光面の輝度を低減できるため、照明装置10を直接見たときの眩しさを感じる範囲を狭めることができる。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
10    照明装置
18    光源
20    光学系
【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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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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