照明装置
【課題】装置全体をコンパクトにでき、また、構造がシンプルで、設置角度の調整や取り扱いが容易な照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、長尺な平面基板２と、この平面基板２上の長手方向に沿って複数並べて設けた半導体光源３と、この半導体光源３に対向する位置に配置したレンズ板４とを備える照明装置において、前記レンズ板は、前記半導体光源と対面するレンズ光入射面と、このレンズ光入射面からレンズ厚みを介して形成されるレンズ光出射面とを有し、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の一方に、前記半導体光源からの光を長手方向に沿って配光する第１レンズ部５を形成すると共に、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の他方に、前記半導体光源からの光を前記長手方向に直交する短手方向に沿って配光する第２レンズ部９を形成したものである。
【解決手段】照明装置１は、長尺な平面基板２と、この平面基板２上の長手方向に沿って複数並べて設けた半導体光源３と、この半導体光源３に対向する位置に配置したレンズ板４とを備える照明装置において、前記レンズ板は、前記半導体光源と対面するレンズ光入射面と、このレンズ光入射面からレンズ厚みを介して形成されるレンズ光出射面とを有し、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の一方に、前記半導体光源からの光を長手方向に沿って配光する第１レンズ部５を形成すると共に、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の他方に、前記半導体光源からの光を前記長手方向に直交する短手方向に沿って配光する第２レンズ部９を形成したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤに代表される半導体光源を光源として用いられ街路灯、防犯灯などの屋外用に使用される照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路や公園などの屋外の照明装置には、白熱灯や蛍光灯、水銀灯などが用いられている。しかしながら、これらは消費電力が大きいことから、近年、環境に優しい省エネルギータイプの照明が求められている。
【０００３】
そこで、基板上に消費電力が少ない白色発光ダイオードを複数個配列した屋外照明装置が提供されている。この屋外照明装置では、白色発光ダイオードからの光を前後左右に広げるために、例えば、階段状に形成したモジュールの光源設置面に白色発光ダイオードを設置している。そのため、屋外照明装置は、その階段状となる部分の高さの違いにより路面までの距離を調整することで光の予め設定される照射エリアの全体に配光を行うように構成していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、屋外照明装置は、白色発光ダイオードを支持する支持台部分を長手方向に直交する断面としたときに多角形なるように形成し、その多角形の各面に白色発光ダイオードを配置している。そのため、屋外照明装置は、多角形からの各面と路面までの距離を調整することで光の予め設定される照射エリアの全体に配光を行うように構成していた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−２２０５７２号公報
【特許文献２】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】
しかしながら、従来の照明装置では、以下に示すような問題点が存在していた。
従来の照明装置は、白色発光ダイオードを設置する構造が、階段状あるいは多角形にする必要があるために複雑になり、装置が全体で大きくなってしまった。
また、従来の照明装置は、白色発光ダイオードを設置する構造が、階段状あるいは多角形にする必要があるため、配光の異なる白色発光ダイオードを使用することや、あるいは、設置角度の調整や取り扱いが難しい構成となってしまった。
【０００６】
本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、装置全体をコンパクトにでき、また、構造がシンプルで、設置角度の調整や取り扱いが容易な照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る照明装置は、前記した目的を達成するために、以下のような構成とした。すなわち、照明装置は、長尺な平面基板と、この平面基板上の長手方向に沿って複数並べて設けた半導体光源と、この半導体光源に対向する位置に配置したレンズ板とを備える照明装置において、前記レンズ板は、前記半導体光源と対面するレンズ光入射面と、このレンズ光入射面からレンズ厚みを介して形成されるレンズ光出射面とを有し、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の一方に、前記半導体光源からの光を長手方向に沿って配光する第１レンズ部を形成すると共に、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の他方に、前記半導体光源からの光を前記長手方向に直交する短手方向に沿って配光する第２レンズ部を形成したものである。
【０００８】
かかる構成によれば、照明装置は、半導体光源を設ける位置が平面基板であり、その平面基板の長手方向に配置される半導体光源からの光を、対向する位置に配置されたレンズ板のレンズ光入射面またはレンズ光出射面の一方に形成した第１レンズ部により、前後方向に向かって配光することができる。また、照明装置は、半導体光源からの光を、レンズ板のレンズ光入射面またはレンズ光出射面の他方に形成した第２レンズ部により、左右方向に向かって配光することができる。そのため、照明装置は、半導体光源や平面基板を傾けるなどの操作をすることなく設置して予め設定される照射エリアに光を照射することができる。
【０００９】
また、前記した照明装置において、前記レンズ板の長手方向に沿って配光される光の主光線軸は、前記半導体光源から長手方向に沿った一方向に傾斜させて配光するように前記第１レンズ部を形成し、かつ、前記レンズ板の短手方向に配光される光が、配光される中心部分より周辺部分に光のピークを持つように前記第２レンズ部を形成したものである。
【００１０】
かかる構成によれば、照明装置は、第１レンズ部を、主光線軸を一方向である前方向に傾斜させるように配光し、かつ、第２レンズ部を、左右方向において中心部より周辺部に光のピークを持つように配光しているので、照射エリアに対して全体の照射パターンがバランスの取れたものとなる。
【００１１】
さらに、前記した照明装置において、前記レンズ板の第１レンズ部は、前記半導体光源からの光を入射して所定角度に屈折するプリズム入射面と、このプリズム入射面に入射した光を全反射して出力する全反射面とを備える凸部であるプリズムと、このプリズムから次のプリズムまでの所定間隔を形成した凹部である空間とを長手方向に沿って繰り返して形成したものである。
【００１２】
かかる構成によれば、照明装置は、半導体光源から光が照射されると、第１レンズ部の凸部であるプリズムのプリズム入射面から、照射された光を屈折し全反射面へ入射した光を全反射することで、照射エリアに向かって所定の配光として照射方向が制御された光が照射される。
【００１３】
また、前記した照明装置において、前記レンズ板の第２レンズ部は、前記半導体光源からの光が、予め幅方向と長さ方向とで区画される照射エリアの長さ方向の所定位置に到達するように、当該レンズ板の短手方向に凹部と凸部とを繰り返して形成されたシリンドリカルレンズである構成とした。
【００１４】
かかる構成によれば、照明装置は、半導体光源から光が照射されると、レンズ板の第２レンズ部の凹部および凸部により、予め設定されている照射エリアの長さ方向の所定位置に、照射された光が配光されるようになるため、平面基板は単純な形状で構わない。
【００１５】
さらに、前記した照明装置において、前記レンズ板および前記平面基板は、幅方向と長さ方向とで区画される照射エリアに対して、当該レンズ板および当該平面基板の長手方向を、前記照射エリアの幅方向または前記照射エリアの長さ方向に沿って配置することとした。
【００１６】
かかる構成によれば、照明装置は、照射エリアの幅方向または長さ方向に沿って配置することで、レンズ板の第１レンズ部および第２レンズ部から照射エリアのほぼ全域に亘って、半導体光源からの光を照射することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る照明装置は、以下に示すような優れた効果を奏するものである。
（１）照明装置は、第１レンズ部および第２レンズ部を備えるレンズ板により、路面等の照射エリアに配光を行うため、半導体光源を設置する設置面を単純な平面状態に構成することができるため、装置を小型化することが可能となる。
（２）照明装置は、第１レンズ部および第２レンズ部を備えるレンズ板を有することで、半導体光源を設置する設置面が平面状態であり、設置面を傾けて調整することや、全体を傾けて調整するようなことがないため、取り扱いが容易となる。
【００１８】
（３）照明装置は、主光線軸を前方向に傾斜させるように第１レンズ部を形成し、かつ、配光される中央部分より周辺部分に光のピークを持つようにしているため、照射エリア全体において、装置真下付近だけを明る過ぎないように制御することができる。
（４）照明装置は、第１レンズ部にプリズムを用いること、あるいは、第２レンズ部に中心部分より周辺部分に光のピークを有するレンズを用いることで、照射エリアの幅方向あるいは長さ方向の全領域において、半導体光源から光を照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る照明装置について適宜図面を参照して説明する。図１は照明装置の設置状態を模式的に示す斜視図、図２は照明装置の設置状態を模式的に示す側面図、図３は照明装置を分解して示す分解斜視図、図４は照明装置のレンズ板を示し、（ａ）はレンズ板の一部を切り欠いて下方から見上げた視野における斜視図、（ｂ）はレンズ板の一部を切り欠いて上方から見下げた視野における斜視図である。
【００２０】
図１ないし図３に示すように、照明装置１は、例えば屋外となる歩道を照射するように設置される。この照明装置１は、光の照射方向として前後方向となる歩道Ｗの幅方向における幅寸法Ｙ、および、歩道の長さ方向における照明装置１の設置間隔Ｘ、Ｘ（２Ｘ）とが照射エリアＡ（＝Ｙ×２Ｘ）として、ここでは予め設定されている。したがって、照明装置１は、照射エリアＡを一様に光照射できるように配光することが好ましく、ここでは、レンズ板４の構成において、レンズ光入射面４ａおよびレンズ光出射面４ｂにそれぞれ第１レンズ部としてのプリズム５および第２レンズ部としてのシリンドリカルレンズ９の構成にすることで、照射エリアＡを一様に照射できるような配光を実現している。
【００２１】
照明装置１は、図３に示すように、ベースフレーム２０と、このベースフレーム２０の取付面２１に接着部材３５およびネジ３６，３６により取り付けられる平面基板２と、この平面基板２に対面し、かつ、半導体光源３に対面した状態で、前記ネジ３６，３６によりベースフレーム２０に支持されるレンズ板４と、このレンズ板４の周縁の防水を行うコーキング材３７とを主に備えている。なお、照明装置１は、ワイヤアセンブリ３０を設置して図示しない電気コードにからの電力により支柱５０に設置した状態で点灯するように構成されている。
【００２２】
ベースフレーム２０は、全体が長方形状に形成されており、一面側に取付面２１を備え、他面側に支柱に取り付けるときの支持部２２を備えており、例えば、アルミニウム合金のような金属部材で形成されている。このベースフレーム２０は、取付面２１側の周縁が立ち上げられて枠状に形成されており、後記するコーキング材３７を設けることで、レンズ板４との間に雨水等の外部に設置したときに外部からの外乱要因となるものが浸入し難くなるように形成されている。
【００２３】
また、ベースフレーム２０の長手方向における一端側には、電気的な接続を行うためのワイヤアセンブリ３０が設置されており、後記する平面基板２に電力を供給できるように形成されている。
【００２４】
平面基板２は、ベースフレーム２０の正面に収まるよう長手方向に延長した形状に形成されており、正面側において、複数のＬＥＤ（発光素子）などのである半導体光源３が長手方向に所定間隔を空けて設けられている。平面基板２の正面および背面は、それぞれ半導体光源３およびベースフレーム２０と安定して接合するために、平坦であることが好ましい。また、平面基板２は、正面及び背面に、半導体光源３を発光させるための配線、配線パターン、異なる素子の搭載など、当該分野で公知の手段が施された基板である。この平面基板２には、搭載された半導体光源３に電源を供給するための図示しない電線が配置されており、その電線は、当該分野で通常用いられているものであれば特に限定されるものではない。
【００２５】
半導体光源３は、光を発光することが可能な半導体であれば、例えばＬＥＤなど、特に限定されるものではなく、当該分野で使用されているもののいずれをも使用することができる。また、半導体光源３は、半導体素子チップ自体を用いてもよく、パッケージや被覆部材等により覆われた半導体発光装置を用いてもよい。後者の場合、各構成部材に波長変換部材（例えば、蛍光体等）、拡散剤等が含有されていてもよいし、複数の半導体素子チップが搭載されていてもよい。特に、ＲＧＢに対応したフルカラーの半導体発光装置を用いることにより、単色の発光素子を用いる場合よりも、混色性を向上させることができる。半導体光源３は、平面基板２上に等間隔で配置されていることが好ましい。これにより、均一な光の分布を実現することができるとともに、半導体光源３から発生する熱の分布を均等にすることができる。
【００２６】
また、半導体光源３は、ＬＥＤを使用する場合、無指向なものの方がレンズ板４との距離を小さくして配置できるので、都合がよい。そして、ＬＥＤとレンズ板４との距離を近づけることで、レンズ板４に入射する光量が増え、ＬＥＤからの光を有効に使用することができる。なお、半導体光源（ＬＥＤ）３からのレンズ板４への光取り込み角は、４５度から８０度の間が望ましい。
【００２７】
図４に示すように、レンズ板４は、少なくとも光有効面が光透過性を有する材料で構成されていれば特に限定されず、当該分野で公知の材料によって形成することができるが、例えば、軽量で、強度の強いプラスチック、特に加工性および耐熱性を考慮すると、ポリカーボネートやアクリルなどの樹脂材料にて構成されていることが好ましい。ここでは、光透過性とは、搭載する半導体光源３からの光を１００％透過することが好ましいが、混色、色むら等を考慮して、半透明及び不透明（例えば、光透過性が７０％程度以上、乳白色のもの等）のものも含むものとする。
【００２８】
このレンズ板４は、半導体光源３の対面するレンズ光入射面４ａに第１レンズ部としてのプリズム５を備えると共に、レンズ光出射面４ｂに第２レンズ部としてのシリンドリカルレンズ９を備えている。レンズ板４のプリズム５は、第１プリズム５Ａから第ｎプリズム５ｎをそれぞれ凸部とし、この第１プリズム５Ａから第ｎプリズム５ｎの間の空間を凹部としている。
【００２９】
また、レンズ板４のシリンドリカルレンズ９は、凹部としてシリンドリカルレンズ凹部１０と、凸部としてシリンドリカルレンズ凸部１１とを備えている。したがって、レンズ板４は、プリズム５により半導体光源３からの光を前後方向に配光し、かつ、シリンドリカルレンズ９により半導体光源３からの光を左右方向に配光するように制御されている。
【００３０】
レンズ板４のレンズ光入射面４ａに形成されたプリズム５は、半導体光源３から照射される光を、所定角度で配光するように設定される。つまり、プリズム５は、半導体光源３の数に対応して第１プリズム５Ａから第ｎプリズム５ｎまでがそれぞれ形成されている。例えば、半導体光源３の一つに対して第１プリズム５Ａ〜第１３プリズム５Ｍの一群が設置されている。したがって、半導体光源３が、例えば、２０箇所設定されている場合には、第１プリズム５Ａ〜第１３プリズム５Ｍの一群は、２０箇所形成される。
【００３１】
そして、ここでは、プリズム５により、半導体光源３の主光線角θｙを照明装置１として支柱５０に支持されたときに０度（垂直方向）よりも前方向（図２参照）に傾斜する配光となるように設定している。なお、主光線角θｙの求める式は、図２を参照して説明すると、照射したい幅寸法をＹとし、照明装置１の設置高さをＨとしたときに、θｙ＝｛ｔａｎ−１（Ｙ／Ｈ）｝／２（式１）として設定される。ここで、主光線角θｙを傾斜させて使用する理由としては、照明装置１から照射される光は、垂直方向の光の照度が大きくなるため、照射エリアＡの全体に亘る照度分布を中央（装置直下）が強くなりすぎないようにするためである。
【００３２】
例えば、主光線角θｙを２０度とした場合に、半導体光源３の一つに対して中央の第１プリズム５Ａと、その第１プリズム５Ａから後方に第２プリズム５Ｂ〜第７プリズム５Ｇおよび第１プリズム５Ａから前方に第８プリズム５Ｈ〜第１３プリズム５Ｍを設置した場合について、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図５は、照明装置のレンズを示し、（ａ）はレンズを長手方向に沿った向きで断面にした状態を模式的に示す模式図、（ｂ）はレンズのレンズ光入射面に形成したプリズムを模式的に示す断面図である。なお、第１プリズム５Ａを除いて、第２プリズム５Ｂ〜第１３プリズム５Ｍまでは、同じような条件で設定されるため、ここでは、ｎ＝４個目のプリズムとして第４プリズム５Ｄを一例にして説明する。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、例えば、主光線角θｙを２０度に設定した場合には、図５（ｂ）に示すように、第４プリズム５Ｄのプリズム角αをつぎのように設定する。プリズム角αは、空気中の屈折率（ｎａ＝１）をｎａとし、レンズの屈折率をｎ１とし、半導体光源３から第４プリズム５Ｄまでの距離をＬとし、各プリズムのピッチ間隔をＰとし、プリズム数（ｎ個−１）をｍとしたとき、α＝［［９０−［ｓｉｎ−１｛（ｎａ／ｎ１）×ｓｉｎθｙ｝］＋ｓｉｎ−１［（ｎａ／ｎ１）×ｓｉｎ［ｔａｎ−１｛Ｌ／（ｍ×Ｐ）｝］］］／２＋ｓｉｎ−１｛（ｎａ／ｎ１）×ｓｉｎθｙ｝（式２）として算出することができる。ｎ１＝１．４９２とし、主光線角θｙ＝２０とし、ｍ＝４−１＝３として、（式２）に代入して算出すると、αは、約５８度として求められる。
【００３４】
このようにして、第２プリズム５Ｂ〜第１３プリズム５Ｍまでのプリズム角度αを求めて設定している。また、第２プリズム５Ｂ〜第１３プリズム５Ｍのプリズム角度αを設定することで、半導体光源３からプリズム入射面６から入射した光は、屈折して全反射面７到達し、その全反射面７により全反射されてレンズ板４から主光線角θｙが２０度となるように出射する。主光線角θｙを２０度とした場合において、相対強度と角度（主光線角）の関係を図７（ａ）に示す。なお、半導体光源３の光は、レンズ板４から出射するときには、後記するように左右方向に対しても所定角度の広がりをもつ状態となる。
【００３５】
また、図５に示すように、第１プリズム５Ａは、半導体光源３から入射する光を屈折し、レンズ板４から出射するときに屈折することで主光線角θｙを２０度とできるようなプリズム入射面６，６が設定される。つまり、半導体光源３からの光の角度と、空気中の屈折率（ｎａ＝１）をｎａと、レンズの屈折率をｎ１と、レンズ板４から出射する主光線角θｙを２０とにより、プリズム入射面６，６の角度α１が算出されて設定される。
【００３６】
このように、プリズム５（第１プリズム５Ａ〜第ｎプリズム５ｎ）をレンズのレンズ光入射面４ａに形成することで、レンズ板４により前後方向における配光を制御している。ちなみに、プリズム５がレンズ板４のレンズ光入射面４ａ側に形成されていることで、第１プリズム５Ａ〜第ｎプリズム５ｎの間の空間にホコリや細かなゴミが付着してレンズ板４の性能を低下させることを防止することができる。
【００３７】
つぎに、図６を主に参照して、レンズ板４の左右方向における配光の制御について説明する。図６は、照明装置のレンズを長手方向に直交する向きで断面にした状態を模式的に示す模式図である。図４および図６に示すように、プリズム入射面６のレンズ光出射面４ｂには、第２レンズ部としてのシリンドリカルレンズ９が形成されている。このシリンドリカルレンズ９は、レンズ板４の長手方向に直交する短手方向に沿って凹凸となるように設定されている。図６に示すように、シリンドリカルレンズ９は、半導体光源３の中央から垂直線方向となる位置にシリンドリカルレンズ凹部１０を形成し、このシリンドリカルレンズ凹部１０の左右に連続してシリンドリカルレンズ凸部１１，１１を形成している。
【００３８】
このシリンドリカルレンズ９は、照明装置１からの左右方向における広がり角θｘを所定の角度となるように設定される。照明装置１の左右方向における広がり角θｘは、照明装置１の設置間隔をＸとし、照明装置１の設置高さをＨとしたときに、θｘ＝ｃｏｓ−１［Ｈ／｛√（Ｈ２＋Ｘ２）｝］（式３）により算出される。なお、シリンドリカルレンズ凹部１０およびシリンドリカルレンズ凸部１１，１１の曲線は、ここでは、一例として、既存のシミュレーションソフトにより設定されている。
【００３９】
また、シリンドリカルレンズ９は、半導体光源３を点光源として仮定して、一例として、ここでは、広がり角θｘを６５度に設定している。左右方向における相対強度と角度（広がり角）との関係を図７（ｂ）に示す。このように、照明装置１では、光のピークを中央部分ではなく周辺部分にシフトして設定しても、実際は、半導体光源３が広がりを持っているため、図１に示すような、照射エリアＡに対して楕円形状に光が照射され、中央の照度が高く、周辺に向かうにしたがって、照度は低くなっている。
【００４０】
このようにレンズ板４は、レンズ光入射面４ａ側において、半導体光源３からの光を前後方向において制御するようにプリズム５を第１レンズ部として形成し、また、レンズ光出射面４ｂ側において、半導体光源３からの光を左右方向において制御するようにシリンドリカルレンズ９を第２レンズ部として形成している。そのため、照射エリアＡに対して効率よく、かつ、エリア全体に亘って、照明装置１からの光を照射することができるようになる。また、レンズ板４に光の配光する構造を備えるため、照明装置１は、平面基板２の構成が簡易となり、さらに、レンズ４と平面基板２との距離も近づけられることから、装置全体を小型化でコンパクトに形成することができる。
【００４１】
なお、照明装置１は、レンズ板４のレンズ光入射面４ａに第１レンズ部としてプリズム５を形成し、また、レンズ光出射面４ｂに第２レンズ部としてシリンドリカルレンズ９を形成した例として説明したが、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、レンズ光入射面４ａに第１レンズ部としてのシリンドリカルレンズ９を形成し、レンズ光出射面４ｂに第２レンズ部としてのプリズム５を形成する構成であっても構わない。
【００４２】
つぎに、照明装置１の作用について説明する。
図１に示すように、照明装置１は、歩道などの街路灯として、ここでは設定されている例として説明する。照明装置１は、設置高さＨと、歩道の幅寸法Ｙと、設置間隔Ｘとにより、照射エリアＡに対して、楕円照射面となるように設定される、一例として幅寸法Ｙを４０００ｍｍ、高さＨを５０００ｍｍ、設置間隔Ｘを１２０００ｍｍとした場合、すでに説明したように、主光線角θｙを２０度とし、かつ、広がり角θｘを６５度として設定している。
【００４３】
このように、配光の状態をレンズ板４により設定しているため、平面基板２は、形状を複雑にする必要がない。また、照明装置１は、支柱５０の長手方向に対して直交するように水平に設置することで、照射エリアＡに対して適切に配光した状態で光照射することができる状態となり、作業者に対して取り扱いを容易となる。
【００４４】
図示しない電源の入力により照明装置１の半導体光源３から光が照射されると、光はレンズ板４のプリズム５のプリズム入射面６から入射して、全反射面７により全反射することで、レンズ光出射面４ｂに向かい、前後方向において主光軸角θｙが２０度となる光に制御される。そして、レンズ光出射面４ｂから出射するときに、シリンドリカルレンズ９により左右方向において６５度となるように配光されることになる。
【００４５】
なお、照明装置１は、図１に示すように、楕円形状の照射領域を形成し、隣り合う照明装置１との重なり合う光の照射部分により、照射エリアＡに対して万遍なく光を照射することができる。また、照明装置１は、主光線角θｙを２０度とし、広がり角θｘを６５度として説明したが、主光線角θｙおよび広がり角θｘは、照射エリアの条件により所定の角度に設定され、その数値が限定されるものではない。
【００４６】
また、照明装置１は、長手方向を道路の幅方向に沿って設置するものとして説明したが、照明装置１の長手方向を道路の長さ方向に沿って設置するようにしてもよい。照明装置１は、長手方向を道路の長さ方向に沿って設置する場合には、例えば、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、プリズム５およびシリンドリカルレンズ９の向きが９０度回転した状態で設置される。つまり、レンズ板４は、プリズム５の凹部および凸部がレンズ板４の短手方向に沿って形成された状態とし、また、シリンドリカルレンズ９の凹凸がレンズ板４の長手方向に沿って形成されることになる。
【００４７】
さらに、レンズ板４は、長方形状に形成した一体のものとして説明したが、半導体光源３ごとに分割されている構成とすることや、あるいは、複数の半導体光源３ごとに対応して分割された状態で構成されるものであっても構わない。また、第１レンズ部および第２レンズ部は、それぞれ、凹凸が繰り返される形状である凹凸部として説明したが、異なる屈折率の部材を組み合わせて構成するものであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、前後方向および左右方向に対して配光を制御するレンズを備える照明装置であるため、屋外のみならず屋内でも使用される照明、街路灯、防犯灯、標識灯を始め、各種の照明灯に使用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る照明装置の設置状態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に係る照明装置の設置状態を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明に係る照明装置を分解して示す分解斜視図である。
【図４】本発明に係る照明装置のレンズを示し、（ａ）はレンズの一部を切り欠いて下方から見上げた視野における斜視図、（ｂ）はレンズの一部を切り欠いて上方から見下げた視野における斜視図である。
【図５】本発明に係る照明装置のレンズを示し、（ａ）はレンズを長手方向に沿った向きで断面にした状態を模式的に示す模式図、（ｂ）はレンズのレンズ光入射面に形成したプリズムを模式的に示す断面図である。
【図６】本発明に係る照明装置のレンズを長手方向に直交する向きで断面にした状態を模式的に示す模式図である。
【図７】本発明に係る照明装置において、（ａ）は、前後方向における相対強度と主光線角の角度との関係を示すグラフ図、（ｂ）は、左右方向における相対強度と広がり角度との関係を示すグラフ図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る照明装置の他の構成を示すレンズを断面にして模式的に示す模式図である。
【図９】本発明に係る照明装置の他の構成のレンズ板を示し、（ａ）はレンズ板のレンズ光出射面を上に向けて上方から見た状態の斜視図、（ｂ）はレンズ板のレンズ光出射面の一部を拡大して断面にした断面図、（ｃ）はレンズ板のレンズ光入射面を上に向けて上方から見た状態の斜視図、（ｄ）はレンズ板のレンズ入射面の一部を拡大して断面にした断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 照明装置
２ 平面基板
３ 半導体光源
４ レンズ
４ａ レンズ光入射面
４ｂ レンズ光出射面
５ プリズム（第１レンズ部）
５Ａ〜５ｎ 第１プリズム〜第ｎプリズム（凸部）
６ プリズム入射面
７ 全反射面
８ 空間（凹部）
９ シリンドリカルレンズ（第２レンズ部）
１０ シリンドリカルレンズ凹部
１１ シリンドリカルレンズ凸部
２０ ベースフレーム
２１ 取付面
２２ 支持部
３０ ワイヤアセンブリ
３５ 接着部材
３６ ネジ
３７ コーキング材
５０ 支柱
Ａ 照射エリア
Ｘ 設置間隔
Ｙ 幅寸法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤに代表される半導体光源を光源として用いられ街路灯、防犯灯などの屋外用に使用される照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路や公園などの屋外の照明装置には、白熱灯や蛍光灯、水銀灯などが用いられている。しかしながら、これらは消費電力が大きいことから、近年、環境に優しい省エネルギータイプの照明が求められている。
【０００３】
そこで、基板上に消費電力が少ない白色発光ダイオードを複数個配列した屋外照明装置が提供されている。この屋外照明装置では、白色発光ダイオードからの光を前後左右に広げるために、例えば、階段状に形成したモジュールの光源設置面に白色発光ダイオードを設置している。そのため、屋外照明装置は、その階段状となる部分の高さの違いにより路面までの距離を調整することで光の予め設定される照射エリアの全体に配光を行うように構成していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、屋外照明装置は、白色発光ダイオードを支持する支持台部分を長手方向に直交する断面としたときに多角形なるように形成し、その多角形の各面に白色発光ダイオードを配置している。そのため、屋外照明装置は、多角形からの各面と路面までの距離を調整することで光の予め設定される照射エリアの全体に配光を行うように構成していた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−２２０５７２号公報
【特許文献２】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】
しかしながら、従来の照明装置では、以下に示すような問題点が存在していた。
従来の照明装置は、白色発光ダイオードを設置する構造が、階段状あるいは多角形にする必要があるために複雑になり、装置が全体で大きくなってしまった。
また、従来の照明装置は、白色発光ダイオードを設置する構造が、階段状あるいは多角形にする必要があるため、配光の異なる白色発光ダイオードを使用することや、あるいは、設置角度の調整や取り扱いが難しい構成となってしまった。
【０００６】
本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、装置全体をコンパクトにでき、また、構造がシンプルで、設置角度の調整や取り扱いが容易な照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る照明装置は、前記した目的を達成するために、以下のような構成とした。すなわち、照明装置は、長尺な平面基板と、この平面基板上の長手方向に沿って複数並べて設けた半導体光源と、この半導体光源に対向する位置に配置したレンズ板とを備える照明装置において、前記レンズ板は、前記半導体光源と対面するレンズ光入射面と、このレンズ光入射面からレンズ厚みを介して形成されるレンズ光出射面とを有し、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の一方に、前記半導体光源からの光を長手方向に沿って配光する第１レンズ部を形成すると共に、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の他方に、前記半導体光源からの光を前記長手方向に直交する短手方向に沿って配光する第２レンズ部を形成したものである。
【０００８】
かかる構成によれば、照明装置は、半導体光源を設ける位置が平面基板であり、その平面基板の長手方向に配置される半導体光源からの光を、対向する位置に配置されたレンズ板のレンズ光入射面またはレンズ光出射面の一方に形成した第１レンズ部により、前後方向に向かって配光することができる。また、照明装置は、半導体光源からの光を、レンズ板のレンズ光入射面またはレンズ光出射面の他方に形成した第２レンズ部により、左右方向に向かって配光することができる。そのため、照明装置は、半導体光源や平面基板を傾けるなどの操作をすることなく設置して予め設定される照射エリアに光を照射することができる。
【０００９】
また、前記した照明装置において、前記レンズ板の長手方向に沿って配光される光の主光線軸は、前記半導体光源から長手方向に沿った一方向に傾斜させて配光するように前記第１レンズ部を形成し、かつ、前記レンズ板の短手方向に配光される光が、配光される中心部分より周辺部分に光のピークを持つように前記第２レンズ部を形成したものである。
【００１０】
かかる構成によれば、照明装置は、第１レンズ部を、主光線軸を一方向である前方向に傾斜させるように配光し、かつ、第２レンズ部を、左右方向において中心部より周辺部に光のピークを持つように配光しているので、照射エリアに対して全体の照射パターンがバランスの取れたものとなる。
【００１１】
さらに、前記した照明装置において、前記レンズ板の第１レンズ部は、前記半導体光源からの光を入射して所定角度に屈折するプリズム入射面と、このプリズム入射面に入射した光を全反射して出力する全反射面とを備える凸部であるプリズムと、このプリズムから次のプリズムまでの所定間隔を形成した凹部である空間とを長手方向に沿って繰り返して形成したものである。
【００１２】
かかる構成によれば、照明装置は、半導体光源から光が照射されると、第１レンズ部の凸部であるプリズムのプリズム入射面から、照射された光を屈折し全反射面へ入射した光を全反射することで、照射エリアに向かって所定の配光として照射方向が制御された光が照射される。
【００１３】
また、前記した照明装置において、前記レンズ板の第２レンズ部は、前記半導体光源からの光が、予め幅方向と長さ方向とで区画される照射エリアの長さ方向の所定位置に到達するように、当該レンズ板の短手方向に凹部と凸部とを繰り返して形成されたシリンドリカルレンズである構成とした。
【００１４】
かかる構成によれば、照明装置は、半導体光源から光が照射されると、レンズ板の第２レンズ部の凹部および凸部により、予め設定されている照射エリアの長さ方向の所定位置に、照射された光が配光されるようになるため、平面基板は単純な形状で構わない。
【００１５】
さらに、前記した照明装置において、前記レンズ板および前記平面基板は、幅方向と長さ方向とで区画される照射エリアに対して、当該レンズ板および当該平面基板の長手方向を、前記照射エリアの幅方向または前記照射エリアの長さ方向に沿って配置することとした。
【００１６】
かかる構成によれば、照明装置は、照射エリアの幅方向または長さ方向に沿って配置することで、レンズ板の第１レンズ部および第２レンズ部から照射エリアのほぼ全域に亘って、半導体光源からの光を照射することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る照明装置は、以下に示すような優れた効果を奏するものである。
（１）照明装置は、第１レンズ部および第２レンズ部を備えるレンズ板により、路面等の照射エリアに配光を行うため、半導体光源を設置する設置面を単純な平面状態に構成することができるため、装置を小型化することが可能となる。
（２）照明装置は、第１レンズ部および第２レンズ部を備えるレンズ板を有することで、半導体光源を設置する設置面が平面状態であり、設置面を傾けて調整することや、全体を傾けて調整するようなことがないため、取り扱いが容易となる。
【００１８】
（３）照明装置は、主光線軸を前方向に傾斜させるように第１レンズ部を形成し、かつ、配光される中央部分より周辺部分に光のピークを持つようにしているため、照射エリア全体において、装置真下付近だけを明る過ぎないように制御することができる。
（４）照明装置は、第１レンズ部にプリズムを用いること、あるいは、第２レンズ部に中心部分より周辺部分に光のピークを有するレンズを用いることで、照射エリアの幅方向あるいは長さ方向の全領域において、半導体光源から光を照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る照明装置について適宜図面を参照して説明する。図１は照明装置の設置状態を模式的に示す斜視図、図２は照明装置の設置状態を模式的に示す側面図、図３は照明装置を分解して示す分解斜視図、図４は照明装置のレンズ板を示し、（ａ）はレンズ板の一部を切り欠いて下方から見上げた視野における斜視図、（ｂ）はレンズ板の一部を切り欠いて上方から見下げた視野における斜視図である。
【００２０】
図１ないし図３に示すように、照明装置１は、例えば屋外となる歩道を照射するように設置される。この照明装置１は、光の照射方向として前後方向となる歩道Ｗの幅方向における幅寸法Ｙ、および、歩道の長さ方向における照明装置１の設置間隔Ｘ、Ｘ（２Ｘ）とが照射エリアＡ（＝Ｙ×２Ｘ）として、ここでは予め設定されている。したがって、照明装置１は、照射エリアＡを一様に光照射できるように配光することが好ましく、ここでは、レンズ板４の構成において、レンズ光入射面４ａおよびレンズ光出射面４ｂにそれぞれ第１レンズ部としてのプリズム５および第２レンズ部としてのシリンドリカルレンズ９の構成にすることで、照射エリアＡを一様に照射できるような配光を実現している。
【００２１】
照明装置１は、図３に示すように、ベースフレーム２０と、このベースフレーム２０の取付面２１に接着部材３５およびネジ３６，３６により取り付けられる平面基板２と、この平面基板２に対面し、かつ、半導体光源３に対面した状態で、前記ネジ３６，３６によりベースフレーム２０に支持されるレンズ板４と、このレンズ板４の周縁の防水を行うコーキング材３７とを主に備えている。なお、照明装置１は、ワイヤアセンブリ３０を設置して図示しない電気コードにからの電力により支柱５０に設置した状態で点灯するように構成されている。
【００２２】
ベースフレーム２０は、全体が長方形状に形成されており、一面側に取付面２１を備え、他面側に支柱に取り付けるときの支持部２２を備えており、例えば、アルミニウム合金のような金属部材で形成されている。このベースフレーム２０は、取付面２１側の周縁が立ち上げられて枠状に形成されており、後記するコーキング材３７を設けることで、レンズ板４との間に雨水等の外部に設置したときに外部からの外乱要因となるものが浸入し難くなるように形成されている。
【００２３】
また、ベースフレーム２０の長手方向における一端側には、電気的な接続を行うためのワイヤアセンブリ３０が設置されており、後記する平面基板２に電力を供給できるように形成されている。
【００２４】
平面基板２は、ベースフレーム２０の正面に収まるよう長手方向に延長した形状に形成されており、正面側において、複数のＬＥＤ（発光素子）などのである半導体光源３が長手方向に所定間隔を空けて設けられている。平面基板２の正面および背面は、それぞれ半導体光源３およびベースフレーム２０と安定して接合するために、平坦であることが好ましい。また、平面基板２は、正面及び背面に、半導体光源３を発光させるための配線、配線パターン、異なる素子の搭載など、当該分野で公知の手段が施された基板である。この平面基板２には、搭載された半導体光源３に電源を供給するための図示しない電線が配置されており、その電線は、当該分野で通常用いられているものであれば特に限定されるものではない。
【００２５】
半導体光源３は、光を発光することが可能な半導体であれば、例えばＬＥＤなど、特に限定されるものではなく、当該分野で使用されているもののいずれをも使用することができる。また、半導体光源３は、半導体素子チップ自体を用いてもよく、パッケージや被覆部材等により覆われた半導体発光装置を用いてもよい。後者の場合、各構成部材に波長変換部材（例えば、蛍光体等）、拡散剤等が含有されていてもよいし、複数の半導体素子チップが搭載されていてもよい。特に、ＲＧＢに対応したフルカラーの半導体発光装置を用いることにより、単色の発光素子を用いる場合よりも、混色性を向上させることができる。半導体光源３は、平面基板２上に等間隔で配置されていることが好ましい。これにより、均一な光の分布を実現することができるとともに、半導体光源３から発生する熱の分布を均等にすることができる。
【００２６】
また、半導体光源３は、ＬＥＤを使用する場合、無指向なものの方がレンズ板４との距離を小さくして配置できるので、都合がよい。そして、ＬＥＤとレンズ板４との距離を近づけることで、レンズ板４に入射する光量が増え、ＬＥＤからの光を有効に使用することができる。なお、半導体光源（ＬＥＤ）３からのレンズ板４への光取り込み角は、４５度から８０度の間が望ましい。
【００２７】
図４に示すように、レンズ板４は、少なくとも光有効面が光透過性を有する材料で構成されていれば特に限定されず、当該分野で公知の材料によって形成することができるが、例えば、軽量で、強度の強いプラスチック、特に加工性および耐熱性を考慮すると、ポリカーボネートやアクリルなどの樹脂材料にて構成されていることが好ましい。ここでは、光透過性とは、搭載する半導体光源３からの光を１００％透過することが好ましいが、混色、色むら等を考慮して、半透明及び不透明（例えば、光透過性が７０％程度以上、乳白色のもの等）のものも含むものとする。
【００２８】
このレンズ板４は、半導体光源３の対面するレンズ光入射面４ａに第１レンズ部としてのプリズム５を備えると共に、レンズ光出射面４ｂに第２レンズ部としてのシリンドリカルレンズ９を備えている。レンズ板４のプリズム５は、第１プリズム５Ａから第ｎプリズム５ｎをそれぞれ凸部とし、この第１プリズム５Ａから第ｎプリズム５ｎの間の空間を凹部としている。
【００２９】
また、レンズ板４のシリンドリカルレンズ９は、凹部としてシリンドリカルレンズ凹部１０と、凸部としてシリンドリカルレンズ凸部１１とを備えている。したがって、レンズ板４は、プリズム５により半導体光源３からの光を前後方向に配光し、かつ、シリンドリカルレンズ９により半導体光源３からの光を左右方向に配光するように制御されている。
【００３０】
レンズ板４のレンズ光入射面４ａに形成されたプリズム５は、半導体光源３から照射される光を、所定角度で配光するように設定される。つまり、プリズム５は、半導体光源３の数に対応して第１プリズム５Ａから第ｎプリズム５ｎまでがそれぞれ形成されている。例えば、半導体光源３の一つに対して第１プリズム５Ａ〜第１３プリズム５Ｍの一群が設置されている。したがって、半導体光源３が、例えば、２０箇所設定されている場合には、第１プリズム５Ａ〜第１３プリズム５Ｍの一群は、２０箇所形成される。
【００３１】
そして、ここでは、プリズム５により、半導体光源３の主光線角θｙを照明装置１として支柱５０に支持されたときに０度（垂直方向）よりも前方向（図２参照）に傾斜する配光となるように設定している。なお、主光線角θｙの求める式は、図２を参照して説明すると、照射したい幅寸法をＹとし、照明装置１の設置高さをＨとしたときに、θｙ＝｛ｔａｎ−１（Ｙ／Ｈ）｝／２（式１）として設定される。ここで、主光線角θｙを傾斜させて使用する理由としては、照明装置１から照射される光は、垂直方向の光の照度が大きくなるため、照射エリアＡの全体に亘る照度分布を中央（装置直下）が強くなりすぎないようにするためである。
【００３２】
例えば、主光線角θｙを２０度とした場合に、半導体光源３の一つに対して中央の第１プリズム５Ａと、その第１プリズム５Ａから後方に第２プリズム５Ｂ〜第７プリズム５Ｇおよび第１プリズム５Ａから前方に第８プリズム５Ｈ〜第１３プリズム５Ｍを設置した場合について、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図５は、照明装置のレンズを示し、（ａ）はレンズを長手方向に沿った向きで断面にした状態を模式的に示す模式図、（ｂ）はレンズのレンズ光入射面に形成したプリズムを模式的に示す断面図である。なお、第１プリズム５Ａを除いて、第２プリズム５Ｂ〜第１３プリズム５Ｍまでは、同じような条件で設定されるため、ここでは、ｎ＝４個目のプリズムとして第４プリズム５Ｄを一例にして説明する。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、例えば、主光線角θｙを２０度に設定した場合には、図５（ｂ）に示すように、第４プリズム５Ｄのプリズム角αをつぎのように設定する。プリズム角αは、空気中の屈折率（ｎａ＝１）をｎａとし、レンズの屈折率をｎ１とし、半導体光源３から第４プリズム５Ｄまでの距離をＬとし、各プリズムのピッチ間隔をＰとし、プリズム数（ｎ個−１）をｍとしたとき、α＝［［９０−［ｓｉｎ−１｛（ｎａ／ｎ１）×ｓｉｎθｙ｝］＋ｓｉｎ−１［（ｎａ／ｎ１）×ｓｉｎ［ｔａｎ−１｛Ｌ／（ｍ×Ｐ）｝］］］／２＋ｓｉｎ−１｛（ｎａ／ｎ１）×ｓｉｎθｙ｝（式２）として算出することができる。ｎ１＝１．４９２とし、主光線角θｙ＝２０とし、ｍ＝４−１＝３として、（式２）に代入して算出すると、αは、約５８度として求められる。
【００３４】
このようにして、第２プリズム５Ｂ〜第１３プリズム５Ｍまでのプリズム角度αを求めて設定している。また、第２プリズム５Ｂ〜第１３プリズム５Ｍのプリズム角度αを設定することで、半導体光源３からプリズム入射面６から入射した光は、屈折して全反射面７到達し、その全反射面７により全反射されてレンズ板４から主光線角θｙが２０度となるように出射する。主光線角θｙを２０度とした場合において、相対強度と角度（主光線角）の関係を図７（ａ）に示す。なお、半導体光源３の光は、レンズ板４から出射するときには、後記するように左右方向に対しても所定角度の広がりをもつ状態となる。
【００３５】
また、図５に示すように、第１プリズム５Ａは、半導体光源３から入射する光を屈折し、レンズ板４から出射するときに屈折することで主光線角θｙを２０度とできるようなプリズム入射面６，６が設定される。つまり、半導体光源３からの光の角度と、空気中の屈折率（ｎａ＝１）をｎａと、レンズの屈折率をｎ１と、レンズ板４から出射する主光線角θｙを２０とにより、プリズム入射面６，６の角度α１が算出されて設定される。
【００３６】
このように、プリズム５（第１プリズム５Ａ〜第ｎプリズム５ｎ）をレンズのレンズ光入射面４ａに形成することで、レンズ板４により前後方向における配光を制御している。ちなみに、プリズム５がレンズ板４のレンズ光入射面４ａ側に形成されていることで、第１プリズム５Ａ〜第ｎプリズム５ｎの間の空間にホコリや細かなゴミが付着してレンズ板４の性能を低下させることを防止することができる。
【００３７】
つぎに、図６を主に参照して、レンズ板４の左右方向における配光の制御について説明する。図６は、照明装置のレンズを長手方向に直交する向きで断面にした状態を模式的に示す模式図である。図４および図６に示すように、プリズム入射面６のレンズ光出射面４ｂには、第２レンズ部としてのシリンドリカルレンズ９が形成されている。このシリンドリカルレンズ９は、レンズ板４の長手方向に直交する短手方向に沿って凹凸となるように設定されている。図６に示すように、シリンドリカルレンズ９は、半導体光源３の中央から垂直線方向となる位置にシリンドリカルレンズ凹部１０を形成し、このシリンドリカルレンズ凹部１０の左右に連続してシリンドリカルレンズ凸部１１，１１を形成している。
【００３８】
このシリンドリカルレンズ９は、照明装置１からの左右方向における広がり角θｘを所定の角度となるように設定される。照明装置１の左右方向における広がり角θｘは、照明装置１の設置間隔をＸとし、照明装置１の設置高さをＨとしたときに、θｘ＝ｃｏｓ−１［Ｈ／｛√（Ｈ２＋Ｘ２）｝］（式３）により算出される。なお、シリンドリカルレンズ凹部１０およびシリンドリカルレンズ凸部１１，１１の曲線は、ここでは、一例として、既存のシミュレーションソフトにより設定されている。
【００３９】
また、シリンドリカルレンズ９は、半導体光源３を点光源として仮定して、一例として、ここでは、広がり角θｘを６５度に設定している。左右方向における相対強度と角度（広がり角）との関係を図７（ｂ）に示す。このように、照明装置１では、光のピークを中央部分ではなく周辺部分にシフトして設定しても、実際は、半導体光源３が広がりを持っているため、図１に示すような、照射エリアＡに対して楕円形状に光が照射され、中央の照度が高く、周辺に向かうにしたがって、照度は低くなっている。
【００４０】
このようにレンズ板４は、レンズ光入射面４ａ側において、半導体光源３からの光を前後方向において制御するようにプリズム５を第１レンズ部として形成し、また、レンズ光出射面４ｂ側において、半導体光源３からの光を左右方向において制御するようにシリンドリカルレンズ９を第２レンズ部として形成している。そのため、照射エリアＡに対して効率よく、かつ、エリア全体に亘って、照明装置１からの光を照射することができるようになる。また、レンズ板４に光の配光する構造を備えるため、照明装置１は、平面基板２の構成が簡易となり、さらに、レンズ４と平面基板２との距離も近づけられることから、装置全体を小型化でコンパクトに形成することができる。
【００４１】
なお、照明装置１は、レンズ板４のレンズ光入射面４ａに第１レンズ部としてプリズム５を形成し、また、レンズ光出射面４ｂに第２レンズ部としてシリンドリカルレンズ９を形成した例として説明したが、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、レンズ光入射面４ａに第１レンズ部としてのシリンドリカルレンズ９を形成し、レンズ光出射面４ｂに第２レンズ部としてのプリズム５を形成する構成であっても構わない。
【００４２】
つぎに、照明装置１の作用について説明する。
図１に示すように、照明装置１は、歩道などの街路灯として、ここでは設定されている例として説明する。照明装置１は、設置高さＨと、歩道の幅寸法Ｙと、設置間隔Ｘとにより、照射エリアＡに対して、楕円照射面となるように設定される、一例として幅寸法Ｙを４０００ｍｍ、高さＨを５０００ｍｍ、設置間隔Ｘを１２０００ｍｍとした場合、すでに説明したように、主光線角θｙを２０度とし、かつ、広がり角θｘを６５度として設定している。
【００４３】
このように、配光の状態をレンズ板４により設定しているため、平面基板２は、形状を複雑にする必要がない。また、照明装置１は、支柱５０の長手方向に対して直交するように水平に設置することで、照射エリアＡに対して適切に配光した状態で光照射することができる状態となり、作業者に対して取り扱いを容易となる。
【００４４】
図示しない電源の入力により照明装置１の半導体光源３から光が照射されると、光はレンズ板４のプリズム５のプリズム入射面６から入射して、全反射面７により全反射することで、レンズ光出射面４ｂに向かい、前後方向において主光軸角θｙが２０度となる光に制御される。そして、レンズ光出射面４ｂから出射するときに、シリンドリカルレンズ９により左右方向において６５度となるように配光されることになる。
【００４５】
なお、照明装置１は、図１に示すように、楕円形状の照射領域を形成し、隣り合う照明装置１との重なり合う光の照射部分により、照射エリアＡに対して万遍なく光を照射することができる。また、照明装置１は、主光線角θｙを２０度とし、広がり角θｘを６５度として説明したが、主光線角θｙおよび広がり角θｘは、照射エリアの条件により所定の角度に設定され、その数値が限定されるものではない。
【００４６】
また、照明装置１は、長手方向を道路の幅方向に沿って設置するものとして説明したが、照明装置１の長手方向を道路の長さ方向に沿って設置するようにしてもよい。照明装置１は、長手方向を道路の長さ方向に沿って設置する場合には、例えば、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、プリズム５およびシリンドリカルレンズ９の向きが９０度回転した状態で設置される。つまり、レンズ板４は、プリズム５の凹部および凸部がレンズ板４の短手方向に沿って形成された状態とし、また、シリンドリカルレンズ９の凹凸がレンズ板４の長手方向に沿って形成されることになる。
【００４７】
さらに、レンズ板４は、長方形状に形成した一体のものとして説明したが、半導体光源３ごとに分割されている構成とすることや、あるいは、複数の半導体光源３ごとに対応して分割された状態で構成されるものであっても構わない。また、第１レンズ部および第２レンズ部は、それぞれ、凹凸が繰り返される形状である凹凸部として説明したが、異なる屈折率の部材を組み合わせて構成するものであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、前後方向および左右方向に対して配光を制御するレンズを備える照明装置であるため、屋外のみならず屋内でも使用される照明、街路灯、防犯灯、標識灯を始め、各種の照明灯に使用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る照明装置の設置状態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に係る照明装置の設置状態を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明に係る照明装置を分解して示す分解斜視図である。
【図４】本発明に係る照明装置のレンズを示し、（ａ）はレンズの一部を切り欠いて下方から見上げた視野における斜視図、（ｂ）はレンズの一部を切り欠いて上方から見下げた視野における斜視図である。
【図５】本発明に係る照明装置のレンズを示し、（ａ）はレンズを長手方向に沿った向きで断面にした状態を模式的に示す模式図、（ｂ）はレンズのレンズ光入射面に形成したプリズムを模式的に示す断面図である。
【図６】本発明に係る照明装置のレンズを長手方向に直交する向きで断面にした状態を模式的に示す模式図である。
【図７】本発明に係る照明装置において、（ａ）は、前後方向における相対強度と主光線角の角度との関係を示すグラフ図、（ｂ）は、左右方向における相対強度と広がり角度との関係を示すグラフ図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る照明装置の他の構成を示すレンズを断面にして模式的に示す模式図である。
【図９】本発明に係る照明装置の他の構成のレンズ板を示し、（ａ）はレンズ板のレンズ光出射面を上に向けて上方から見た状態の斜視図、（ｂ）はレンズ板のレンズ光出射面の一部を拡大して断面にした断面図、（ｃ）はレンズ板のレンズ光入射面を上に向けて上方から見た状態の斜視図、（ｄ）はレンズ板のレンズ入射面の一部を拡大して断面にした断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 照明装置
２ 平面基板
３ 半導体光源
４ レンズ
４ａ レンズ光入射面
４ｂ レンズ光出射面
５ プリズム（第１レンズ部）
５Ａ〜５ｎ 第１プリズム〜第ｎプリズム（凸部）
６ プリズム入射面
７ 全反射面
８ 空間（凹部）
９ シリンドリカルレンズ（第２レンズ部）
１０ シリンドリカルレンズ凹部
１１ シリンドリカルレンズ凸部
２０ ベースフレーム
２１ 取付面
２２ 支持部
３０ ワイヤアセンブリ
３５ 接着部材
３６ ネジ
３７ コーキング材
５０ 支柱
Ａ 照射エリア
Ｘ 設置間隔
Ｙ 幅寸法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な平面基板と、この平面基板上の長手方向に沿って複数並べて設けた半導体光源と、この半導体光源に対向する位置に配置したレンズ板とを備える照明装置において、
前記レンズ板は、前記半導体光源と対面するレンズ光入射面と、このレンズ光入射面からレンズ厚みを介して形成されるレンズ光出射面とを有し、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の一方に、前記半導体光源からの光を長手方向に沿って配光する第１レンズ部を形成すると共に、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の他方に、前記半導体光源からの光を前記長手方向に直交する短手方向に沿って配光する第２レンズ部を形成したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記レンズ板の長手方向に沿って配光される光の主光線軸は、前記半導体光源から長手方向に沿った一方向に傾斜させて配光するように前記第１レンズ部を形成し、かつ、前記レンズ板の短手方向に配光される光が、配光される中心部分より周辺部分に光のピークを持つように前記第２レンズ部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記レンズ板の第１レンズ部は、前記半導体光源からの光を入射して所定角度に屈折する入射するプリズム入射面と、このプリズム入射面に入射した光を全反射して出力する全反射面とを備える凸部であるプリズムと、このプリズムから次のプリズムまでの所定間隔を形成した凹部である空間とを長手方向に沿って繰り返して形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記レンズ板の第２レンズ部は、前記半導体光源からの光が、予め幅方向と長さ方向とで区画される照射エリアの長さ方向の所定位置に到達するように、当該レンズ板の短手方向に凹部と凸部とを繰り返して形成されたシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記レンズ板および前記平面基板は、幅方向と長さ方向とで区画される照射エリアに対して、当該レンズ板および当該平面基板の長手方向を、前記照射エリアの幅方向または前記照射エリアの長さ方向に沿って配置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１】
長尺な平面基板と、この平面基板上の長手方向に沿って複数並べて設けた半導体光源と、この半導体光源に対向する位置に配置したレンズ板とを備える照明装置において、
前記レンズ板は、前記半導体光源と対面するレンズ光入射面と、このレンズ光入射面からレンズ厚みを介して形成されるレンズ光出射面とを有し、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の一方に、前記半導体光源からの光を長手方向に沿って配光する第１レンズ部を形成すると共に、前記レンズ光入射面および前記レンズ光出射面の他方に、前記半導体光源からの光を前記長手方向に直交する短手方向に沿って配光する第２レンズ部を形成したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記レンズ板の長手方向に沿って配光される光の主光線軸は、前記半導体光源から長手方向に沿った一方向に傾斜させて配光するように前記第１レンズ部を形成し、かつ、前記レンズ板の短手方向に配光される光が、配光される中心部分より周辺部分に光のピークを持つように前記第２レンズ部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記レンズ板の第１レンズ部は、前記半導体光源からの光を入射して所定角度に屈折する入射するプリズム入射面と、このプリズム入射面に入射した光を全反射して出力する全反射面とを備える凸部であるプリズムと、このプリズムから次のプリズムまでの所定間隔を形成した凹部である空間とを長手方向に沿って繰り返して形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記レンズ板の第２レンズ部は、前記半導体光源からの光が、予め幅方向と長さ方向とで区画される照射エリアの長さ方向の所定位置に到達するように、当該レンズ板の短手方向に凹部と凸部とを繰り返して形成されたシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記レンズ板および前記平面基板は、幅方向と長さ方向とで区画される照射エリアに対して、当該レンズ板および当該平面基板の長手方向を、前記照射エリアの幅方向または前記照射エリアの長さ方向に沿って配置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２５２３７５（Ｐ２００９−２５２３７５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９５２８７（Ｐ２００８−９５２８７）
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【出願人】（３９００１００５４）小糸工業株式会社 (136)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【出願人】（３９００１００５４）小糸工業株式会社 (136)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]