発光装置および照明器具
【課題】被照射面の長手方向に沿った配光特性を得ることが可能な発光装置および照明器具を提供する。
【解決手段】発光装置１０は、発光部１１、レンズ体１２、反射体１３を具備し、発光部１１は、固体発光素子１１ａを有する。レンズ体１２は、固体発光素子が収容される光入射部１２ａを有し、固体発光素子から光入射部に入射した光ａを、主として固体発光素子の光軸ｘ−ｘと鉛直線ｙ−ｙとの間にわたる広角方向に出射する光出射部１２ｂを有する。反射体１３は、レンズ体から広角方向に出射されない漏れ光ｃを主として光軸方向に反射させる。
【解決手段】発光装置１０は、発光部１１、レンズ体１２、反射体１３を具備し、発光部１１は、固体発光素子１１ａを有する。レンズ体１２は、固体発光素子が収容される光入射部１２ａを有し、固体発光素子から光入射部に入射した光ａを、主として固体発光素子の光軸ｘ−ｘと鉛直線ｙ−ｙとの間にわたる広角方向に出射する光出射部１２ｂを有する。反射体１３は、レンズ体から広角方向に出射されない漏れ光ｃを主として光軸方向に反射させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光ダイオード等の固体発光素子を用いた発光装置および照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体発光素子、例えば発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称する）は、その発光効率の向上により、一般照明用の光源として採用され各種の照明器具が開発されている。特に近年では、防犯灯や道路灯等、屋外で使用される照明器具が商品化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５２１６９号公報
【特許文献２】特開２０１１−０２３２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の防犯灯などの照明器具は、長い路面に沿った長手方向に照明を行う必要があり、ＬＥＤ等の固体発光素子から放射される直進性の強い光によって、長い路面に沿う広角の配光特性を如何に効率的に得るかが重要な課題になっている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、被照射面の長手方向に沿った配光特性を得ることが可能な発光装置および照明器具を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の発光装置は、発光部、レンズ体、反射体を具備し、発光部は、固体発光素子を有する。レンズ体は、固体発光素子が収容される光入射部を有し、固体発光素子から光入射部に入射した光を、主として固体発光素子の光軸と鉛直線との間にわたる広角方向に出射する光出射部を有する。反射体は、レンズ体から広角方向に出射されない漏れ光を主として光軸方向に反射させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被照射面の長手方向に沿った配光特性を得ることが可能な発光装置および照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光部とレンズ体を分離して示す斜視図、（ｂ）は図２（ｃ）のｃ−ｃ線に沿う断面を一部拡大して示す断面図、（ｃ）は図２（ｃ）のｂ−ｂ線に沿う断面を一部拡大して示す断面図。
【図２】同じく発光装置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は本（ｃ）図のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は本（ｃ）図のｄ−ｄ線に沿う断面図。
【図３】同じく発光装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は図２（ｃ）のｃ−ｃ線に沿う断面図。
【図４】同じく発光装置の変形例を示し、（ａ）は第１の変形例を示す図１（ｃ）に相当する断面図、（ｂ）は第２の変形例を示す図１（ｃ）に相当する断面図。
【図５】同じく発光装置の変形例を示し、（ａ）は第３の変形例を示す正面図、（ｂ）は第４の変形例を示す正面図。
【図６】同じく発光装置の変形例を示し、（ａ）は第５の変形例を示す正面図、（ｂ）は第６の変形例を示す正面図。
【図７】実施形態に係る照明器具を示す斜視図。
【図８】同じく照明器具を示し、（ａ）は一部を切り欠いて示す底面図、（ｂ）は一部を切り欠いて示す側面図。
【図９】同じく照明器具の作用を示す図８（ｂ）のａ−ａ線に沿う断面図。
【図１０】同じく照明器具を道路に設置した状態を示し、（ａ）は道路の長手方向から見た図、（ｂ）は点灯時の配光状態を概略的に示す図。
【図１１】同じく照明器具の変形例を示し、（ａ）は第１の変形例を示す図９に相当する断面図、（ｂ）は第１の変形例における光の入射角の状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発光装置および照明器具の実施形態につき、図に従い説明する。先ず、発光装置の構成につき説明する。本実施形態の発光装置は、防犯灯に用いられる発光装置であり、発光装置１０は、図１〜図３に示すように、固体発光素子１１ａを有する発光部１１、固体発光素子１１ａが収容される光入射部１２ａと、固体発光素子１１ａから光入射部１２ａに入射した光を出射する光出射部１２ｂを有するレンズ体１２、固体発光素子１１ａからの漏れ光を反射させる反射体１３で構成する。
【００１０】
発光部１１は、固体発光素子１１ａを有し、この固体発光素子を実装した発光モジュール１１ｂで構成される。固体発光素子は、複数個、本実施形態では７個のＬＥＤチップ１１ａからなり、各ＬＥＤチップは、同一性能を有するＬＥＤチップ、本実施形態では防犯灯として必要な高輝度、高出力の７個の青色ＬＥＤチップで構成する。そしてＬＥＤチップ１１ａが配線基板１１ｃに対して実装され、さらに黄色蛍光体が設けられることにより白色の光を放射するＳＭＤ形の発光モジュールが構成される。
【００１１】
なお、発光モジュール１１ｂは、ＣＯＢ技術によって構成されたものであってもよい。また、配線基板１１ｃは、平面が長方形で薄形形状をなし、熱伝導性が良好な金属やセラミックス等からなる部材、本実施形態では、アルミニウムからなる基板上にエポキシ材等からなる電気絶縁層を形成した薄い平板で構成した。なお、配線基板１１ｃは、ガラスエポキシ材などの非金属性の部材で構成したものであってもよい。
【００１２】
上記に構成された発光モジュール１１ｂは、３個のＬＥＤチップ１１ａが長方形をなす配線基板１１ｃの上辺側の長手方向に沿って横方向に略等間隔に配設され、さらに上辺側の３個のＬＥＤチップ１１ａの間に、各ＬＥＤチップ１１ａが位置するようにして４個のＬＥＤチップ１１ａが下辺側の長手方向に沿って横方向に配設されている。
【００１３】
すなわち、３個のＬＥＤチップ１１ａと４個のＬＥＤチップ１１ａが、略等間隔に千鳥状をなすように配設されている。この配置は後述するレンズ体１２に対応した位置になるように配設されて発光部１１が構成される。図中１１ｄは、長方形をなす配線基板１１ｃの各コーナー部に貫通して形成された取付孔で、発光部１１を照明器具の器具本体等へネジ等の固定手段を用いて取り付けるための取付孔である。
【００１４】
レンズ体１２は、発光部１１のＬＥＤチップ１１ａから放射される光の放射方向を制御するもので、透光性を有する部材、例えば、ガラス、アクリルやポリカーボネート等の合成樹脂、本実施形態では、透明なポリカーボネートによって構成した。レンズ体１２は、樹脂による一体成形によって光入射部１２ａと光出射部１２ｂが一体に形成される。光入射部１２ａは、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘを通る略半円筒形の凹部によって構成する（図３（ｂ））。この凹部の中心（光軸ｘ−ｘ）に、ＬＥＤチップ１１ａの発光中心が位置して収容される。
【００１５】
光出射部１２ｂは、図１（ｂ）に示すように、光入射部１２ａに対向して、光軸ｘ−ｘを中心とした回転対称の略半球状をなす部分と、鉛直線ｙ−ｙ方向の両端に、略半球状に連続して一体に膨出して形成された一対２個の対称形状をなす部分からなる。換言すれば、鉛直線ｙ−ｙ方向に長くなった正面視で小判形の形状をなすように構成されている。
【００１６】
そして、上記に構成された光出射部１２ｂは、図１（ｂ）に実線矢印で示すように、ＬＥＤチップ１１ａから光入射部１２ａに入射した光ａを屈折させて、主としてＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘと鉛直線ｙ−ｙとの間にわたる広角方向、すなわち、鉛直線ｙ−ｙの上下方向にわたる広角方向に出射する。同時に、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘに沿った光ｂを出射する。
【００１７】
反射体１３は、図１（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ１１ａから光入射部１２ａに入射した光がレンズ体１２内で乱反射し、レンズ体１２から上述した広角方向に出射されない漏れ光ｃを、主として光軸ｘ−ｘ方向に反射させるように制御するもので、レンズ体１２における鉛直線ｙ−ｙと略直交する方向ｚ−ｚに一体に突出させて形成した連結部１２ｃに位置して、鉛直線ｙ−ｙを中心線とした左右に、対称に一対２個が形成される。
【００１８】
反射体１３は、レンズ体１２の底面に対して、直角三角形における直角の底辺が位置するようにして、連結部１２ｃを底面から窪ませて一体に形成した凹部１３ａからなる。凹部１３ａは、断面形状が直角三角形をなし、その斜辺部が反射面（反射鏡）１３ｂとなり、頂点が連結部１２ｃの表面に突出するように形成されることから、表面にスリット状の孔が形成される。
【００１９】
そして、図２（ｂ）に示すように、反射面１３ｂの角度α１は、光線ｃが全反射する角度、本実施形態では４５〜５５°の範囲で、約５０°の角度に形成した。そして、図１（ｃ）に実線矢印で示すように、レンズ体１２から上述した広角方向に出射されない漏れ光ｃを反射面１３ｂによって、主として光軸ｘ−ｘ方向に向かって全反射させる。
【００２０】
上述したレンズ体１２と反射体１３は、透光性を有する部材、本実施形態においては、平面が長方形で薄形をなす透明なポリカーボネートからなる基板１４の樹脂成形時に、鉛直線ｙ−ｙと略直交する方向ｚ−ｚに連続して複数個が一体的に形成され、各レンズ体１２の光入射部１２ａに発光部１１の各ＬＥＤチップ１１ａが収容されて長方形の発光装置１０が構成される。先ず、レンズ体１２と反射体１３は、反射体１３を有する連結部１２ｃによって、略等間隔に連結された３個組みのレンズ体１２と、反射体１３を有する連結部１２ｃによって、略等間隔に連結された４個組みのレンズ体１２が、基板１４の樹脂成形時に一体に形成される。
【００２１】
そして、３個組みのレンズ体１２が、長方形をなす基板１４の上辺側の長手方向に沿って一体に形成され、上辺側の３個組みのレンズ体１２の間に、各レンズ体１２が位置するようにして、４個組みのレンズ体１２が下辺側の長手方向に沿って一体に形成される。すなわち、３個組みのレンズ体１２と４個組みのレンズ体１２が、略等間隔に千鳥状をなすように一体に形成されて配設されている。この配置における位置関係は、前述の発光部１１における千鳥状に配設されたＬＥＤチップ１１ａに対応した位置になるように配設されている。
【００２２】
さらに、長方形をなす基板１４の縦横寸法は、発光モジュール１１ｂを構成する長方形の配線基板１１ｃにおける縦横寸法と略同様に形成され、それぞれを重ねることによって、レンズ体１２とＬＥＤチップ１１ａの位置合わせが自動的になされる。図１（ａ）中、１４ａは、長方形をなす基板１４の各コーナー部に貫通して形成された取付孔で、配線基板１１ｃの取付孔１１ｄと合致するように形成され、基板１４を発光部１１とともに、照明器具の器具本体等へネジ等の固定手段を用いて取り付けるための取付孔である。
そして、上記のレンズ体１２および反射体１３を構成する基板１４と、発光部１１を構成する配線基板１１ｃを重ね合わせると、発光部１１の各ＬＥＤチップ１１ａとレンズ体１２の光入射部１２ａの位置が合致し、ＬＥＤチップ１１ａがレンズ体１２の光入射部１２ａ内に自動的に収容される。
【００２３】
なお、基板１４と配線基板１１ｃは、耐熱性を有し、かつ電気絶縁性の良好なシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなる接着剤によって固着してもよい。または、取付孔１４ａ、１１ｄを用いて、ネジにより固定してもよい。これにより、レンズ体１２と反射体１３は、透光性を有する基板１４によって、鉛直線ｙ−ｙ方向と略直交する方向ｚ−ｚに連続した３個組みと４個組みの２列に分離して配設され、各レンズ体１２の光入射部１２ａに対し、発光部１１のＬＥＤチップ１１ａがそれぞれ収容された長方形の薄形形状をなす発光装置１０が構成される。本実施形態において、発光装置１０の外形寸法は、次のように構成した（図２）。長さ寸法Ｌ１は約１４０ｍｍ、レンズ体１２の頂点を含めた高さ寸法Ｈ１は約８．５ｍｍ、幅寸法Ｗ１は約５０ｍｍである。
【００２４】
上記に構成された発光装置１０を点灯すると、図１（ｂ）に示すように、レンズ体１２の光出射部１２ｂ１によって、実線矢印で示すように、ＬＥＤチップ１１ａから光入射部１２ａに入射した光ａを屈折させて、主としてＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘと鉛直線ｙ−ｙとの間にわたる広角方向出射され、同時に、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘに沿った光ｂも出射される。これら作用により、光源として必要な、鉛直線ｙ−ｙの上下方向にわたる広角方向に向かう配光特性、すなわち、道路等の被照射面の長手方向に沿った配光特性を確実に得ることが可能になる。
【００２５】
同時に、図１（ｃ）に実線矢印で示すように、レンズ体１２から上述した広角方向に出射されない漏れ光ｃを反射面１３ｂによって、主として光軸ｘ−ｘ方向に向かって全反射させることから、漏れ光ｃを有効的に活用して漏れ光の改善を行うことができ、発光部１１から放射される光を、可能な限りロスを少なくして効率的に、光源として必要な鉛直線ｙ−ｙの上下方向にわたる広角方向に向かって放射させることが可能になる。上述したレンズ体１２および反射体１３のこれら作用が相まって、道路等の被照射面の長手方向に沿った照明率を向上させることが可能になる。
【００２６】
また、合計７個のＬＥＤチップ１１ａおよびレンズ体１２は、３個組みと４個組みの２列に分離され、かつ千鳥状に配設したので、長方形をなす限られた面積に効率的に配置することができ、発光装置全体の小型化を図ることが可能になる。同時に、千鳥状に配設されることから、図２（ｃ）中、上下方向（鉛直線ｙ−ｙ方向）に隣接するレンズ体１２は、互いに左右にずれた位置に配設されることから、各レンズ体１２から上下方向に向かって放射される光の干渉を抑制することができ、光ロスを一層少なくすることが可能になる。
【００２７】
さらに、千鳥状に配設されることから、基板１４の上辺側に配設された３個組みのレンズ体においては、その両端部に位置するレンズ体１２と基板１４の取付孔１４ａとの間隔寸法ｌ１を離間させることができる（ｌ１＞ｌ２）。これにより、屋外照明器具として必要な雷サージに対して必要な約１５ｍｍ以上の間隔を、ＬＥＤチップ１１ａと取付ネジｓとの間に十分形成することができ、雷サージによるＬＥＤチップの破損を防止することが一層可能になる。
【００２８】
また、レンズ体１２と反射体１３は、基板１４に複数個が一体に形成され、レンズ体および反射体を、１個のＬＥＤチップに対して個別に支持することなく、複数個のＬＥＤチップに対して一挙に同時に支持することができ、組み立て性を向上させることができ、量産化に適した発光装置を提供することが可能になる。また、照明器具への組み込みに対しても、取付孔１４ａ、１１ｄを用いて複数個のＬＥＤチップ１１ａと、複数のレンズ体１２および反射体１３を一挙に同時に組み込むことができ、照明器具の量産化にも適した発光装置を提供することが可能になる。
【００２９】
以上、本実施形態において、発光装置１０は、図４（ａ）に示すように、レンズ体１２と別体に構成した短冊状の反射体１３を、基板１４の樹脂成形時に一体に埋め込んで形成してもよい。さらには、図４（ｂ）に示すように、基板１４の表面にレンズ体１２に隣接して短冊状の反射体１３を接着等の手段によって固着して設けるようにしてもよく、要は、レンズ体１２から上述した広角方向に出射されない漏れ光ｃを反射面１３ｂによって、主として光軸ｘ−ｘ方向に向かって全反射させることが可能な反射体であればよい。これら別体に構成された短冊状の反射体１３は、鏡面加工を施した金属、例えば、アルミニウム板で構成してもよく、さらには、ガラスや合成樹脂で構成したものであってもよい。
【００３０】
また、レンズ体１２および反射体１３は、図５（ａ）に示すように、略正方形をなす基板１４に、１個の発光部１１、１個のレンズ体１２、１個のレンズ体１２に対応して設けられた一対２個の反射体１３で構成されたものであってもよい。さらに、図５（ｂ）に示すように、長尺状の基板１４に対して略直線状をなすように横方向に１列に配設し、長尺状の発光装置１０を構成してもよい。また。図６（ａ）に示すように、長方形の基板１４に対して、略平行に２列をなすように配設してもよい。さらに、図６（ｂ）に示すように、千鳥状に配設したレンズ体および反射体において、基板１４の両端部に位置するレンズ体１２および反射体１３を、基板１４の長手方向の中心線ｃ−ｃ上に位置させて配設してもよい。この構成によれば、基板１４の各コーナー部に設けた取付孔１４ａと、基板両端部に位置する各ＬＥＤチップ１１ａとの間に、所定の間隔寸法ｌ１を十分にとることができ、雷サージによるＬＥＤチップの破損を一層確実に防止することが可能になる。
【００３１】
また、本実施形態において、発光装置１０は、平面が長方形等の矩形状の薄形形状をなすことが、防犯灯や道路灯などの比較的大型の照明器具の光源として用いるためには好ましいが、平面形状としては、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形状、さらには円形や楕円形状等をなすものであってもよく、目的とする配光特性を得るための全ての形状が許容される。
【００３２】
発光部１１の固体発光素子は、例えば、青色を発光する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなるＬＥＤチップ１１ａで構成されることが好適であるが、半導体レーザ、有機ＥＬなどを発光源とした固体発光素子が許容される。また、白色で発光するようにしたが、照明器具の用途に応じ、赤色、青色、緑色等でも、さらには各種の色を組み合わせて構成してもよい。さらに、調光や調色機能をもたせてもよい。なお、本実施形態の変形例を示す図４〜図６において、図１〜図３と同一部分に同一の符号を付し、詳細な説明は省略した。
【００３３】
次に、上記に構成された発光装置１０を用いた照明器具の構成につき説明する。本実施形態の照明器具は、上述した図１〜図３に示すレンズ体１２および反射体１３を千鳥状に配設した発光装置１０を光源とした防犯灯であり、防犯灯２０は、図７〜図９に示すように、器具本体２１、器具本体２１の長手方向に沿ってレンズ体１２と反射体１３が位置するように配設された上述の発光装置１０、発光装置１０を覆うように設けられる透光性のカバー部材２２で構成する。
【００３４】
器具本体２１は、熱伝導性の良好なアルミダイカスト製で、一面に開口部２１ａを形成した略船底形状をなす箱体に構成され、この器具本体２１内に、開口部２１ａに面し突出して上述した発光装置１０が収納され支持される。すなわち、器具本体２１の一方の空間部、図８において左方の広い船底形の空間部に、器具本体２１の長手方向の中心線ｄ−ｄ上に位置して、断面が略Ｖ字状をなす取付部２１ｂが支持される。
【００３５】
取付部２１ｂは、熱伝導性を有するステンレス若しくはアルミニウム等の金属板、本実施形態ではアルミニウム板からなり、一対２枚の発光装置１０を、それぞれ配設するための一対２枚の取付板２１ｂ１を有し、Ｖ字の先端が器具本体２１の開口部２１ａに面し突出するように、これら取付板同士が所定の角度α２をもって交差するように一体的に形成される（図９）。換言すれば、一対の取付板２１ｂ１の互いの背部が所定の角度α２をもって対向し、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１の板面が、図９において左右対称に、器具本体２１の底部に向かって徐々に開きながら傾斜するように位置させて船底形状の底部に固定される。そして、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１の角度α２は、本実施形態では８０〜１００°の範囲で、約９０°の角度に形成した。
【００３６】
そして、器具本体２１を、その長手方向の中心線ｄ−ｄを、道路の幅方向（道路の長手方向に直交する方向）に向けて電柱等に設置した場合（図１０（ａ））、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１が左右対称に、上方に向かって徐々に開きながら傾斜し、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１における板面が左右対称に斜め下方に向かって位置する状態となる。本実施形態において、一対の取付板２１ｂ１における板面と鉛直線ｙ−ｙとのなす角度α３が、約４５°の角度となるように、左右対称に傾斜して設けられる。各取付板２１ｂ１の表面は、鏡面加工等を施して反射体の機能を持たせるように構成するとよい。
【００３７】
上記のように、器具本体２１に固定されたＶ字の一対の取付板２１ｂ１のそれぞれの板面に対して、上述した発光装置１０が１枚ずつ配置されて支持される。すなわち、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１の板面に対して、各発光装置１０のレンズ体１２と反射体１３が、取付板２１ｂ１の長手方向、換言すれば、器具本体２１の長手方向の中心線ｄ−ｄ方向に沿って位置するようにして配設される。
【００３８】
これにより、３個組みと４個組み２列の合計７個のＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１の板面に対してそれぞれが配設される。さらに、４個組みのＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が、取付板２１ｂ１の上辺部に位置し、３個組みのＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が取付板２１ｂ１の下辺部に位置するように配設する。
【００３９】
これにより、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１における板面は、板面と鉛直線ｙ−ｙとのなす角度α３が、約４５°の角度となるように、左右対称に斜め下方に向かって位置していることから、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘ、換言すれば、器具の光軸ｘ´−ｘ´、と鉛直線ｙ−ｙとのなす角度α３が、約４５°の角度となるように、左右対称に斜め下方に向くように配設され、発光装置１０から放射される光ａ、ｂ、ｃが、被照射面、すなわち、道路の長手方向の両側に沿って放射されるように構成される。
【００４０】
なお、発光装置１０は、次のようにして取付板２１ｂ１に固定される。先ず、発光モジュール１１ｂの配線基板１１ｃを、取付板２１ｂ１の所定の位置に合わせて載置する。この際、熱伝導性および電気絶縁性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなる絶縁シート若しくは接着剤等を介在させて、発光部１１と取付板２１ｂ１、すなわち、器具本体２１ａ側との電気絶縁を図る。
【００４１】
次に、レンズ体１２および反射体１３の基板１４を、配線基板１１ｃの上に重ねて載置する。基板１４と配線基板１１ｃが重ねられることにより、各レンズ体１２の光入射部１２ａに各ＬＥＤチップ１１ａが自動的に収容され、同時に基板１４の取付孔１４ａと配線基板の取付孔１１ｄの位置が合わされ、取付孔１４ａ、１１ｄを介し取付板２１ｂ１に対してタッピンネジｓをねじ込むことによって配線基板１１ｃの裏面側が取付板２１ｂ１の板面に対し密着して固定される。これにより、複数個のＬＥＤチップ１１ａと、複数のレンズ体１２および反射体１３が、一挙に同時に器具本体２１に組み込まれる。
【００４２】
カバー部材２２は、防犯灯２０のグローブを構成するもので、透明または乳白色等の半透明の透光性を有する部材、例えば、ガラス、アクリルやポリカーボネート等の合成樹脂、本実施形態では、透明なアクリル樹脂によって構成した。カバー部材２２は、器具本体２１内に支持された発光装置１０を覆うように、一面に開口部２２ａを形成した断面が略Ｖ字状の箱体をなすように構成する。
【００４３】
上記に構成されたカバー部材２２は、開口部２２ａを器具本体２１の開口部２１ａに合致させ、器具本体２１内に支持された２枚の発光装置１０を共に覆うようにしてネジ等で着脱ができるように取り付けられる。これにより、カバー部材２２は、断面が略Ｖ字状をなす両側面が、Ｖ字状に支持された各発光装置１０に対し、略平行に沿った状態で覆われるように位置して被せられ、防犯灯２０が構成される。
【００４４】
なお、器具本体２１の開口部２１ａとカバー部材２２の開口部２２ａは、シリコーン樹脂等からなるパッキングを介して嵌合させ防水性・防塵性を保持するように構成する。また、カバー部材２２は、ネジを取り外して発光装置１０や点灯装置３０等の点検、修理等ができるように構成する。図中２３は、器具本体２１の一方、すなわち、点灯装置３０側に取り付けられた取付金具からなる支持部材であり、この支持部材２３により、上記に構成された防犯灯２０を電柱Ｐ等に支持固定する。本実施形態において、防犯灯２０の外形寸法は、次のように構成した（図８）。器具本体２１の長さ寸法Ｌ２は約３５６ｍｍ、カバー部材２２を含めた高さ寸法Ｈ２は約９８ｍｍ、幅寸法Ｗ２は約１９０ｍｍである。
【００４５】
次に、上記のように構成した防犯灯２０を、図１０に示すように道路Ｒの片側に設置された電柱Ｐに取付けて使用した場合の作用につき説明する。先ず、図１０（ａ）に示すように、支持部材２３により器具本体２１を電柱Ｐの約４．５ｍの高さに取付ける。この際、器具本体２１の長手方向の中心線ｄ−ｄが略水平になるように設置し、さらに中心線ｄ−ｄが道路Ｒの幅方向（道路Ｒの長手方向に直交する方向）に略沿って位置するように支持する。これにより、各発光装置１０は、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘ、すなわち、器具の光軸ｘ´−ｘ´と、鉛直線ｙ−ｙとのなす角度α３が、約４５°の角度となるように、電柱Ｐを境にした左右対称に、斜め下方に向くように配設される（図９の状態）。
【００４６】
上記に設置された状態で防犯灯２０を点灯すると、各発光装置１０のレンズ体１２から放射される光ａ、ｂ、ｃは、透明なカバー部材２２の上下方向にわたって透過するとともに、全体としては器具の左右の光軸ｘ´−ｘ´方向に沿って、すなわち、被照射面である道路Ｒの長手方向に沿い、かつ、電柱Ｐの左右両側に沿って放射され、長い道路Ｒを明るく照らすように照明することができる。
【００４７】
この際、発光装置１０は、４個組みのＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が、取付板２１ｂ１の上辺部に位置し、３個組みのＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が取付板２１ｂ１の下辺部に位置するように配設したので、電柱Ｐに設置した状態で上下において、ＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３の配置個数が非対称となるように配設されている。
【００４８】
このため、上部に位置するＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３の個数が４個で多くなり、ビーム強度を高めることができ、道路Ｒの長手方向に向かってより遠方にビームを飛ばすことが可能になる。また、同時に、電柱Ｐの直下付近は、均等に照射させる必要があるが、下部に位置するＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３の個数が３個と少なくなっているが、電柱直下付近の明るさの均斉度に十分に寄与することができ、照射したい直下エリアを均一に照射することが可能になる。
【００４９】
さらに、本実施形態における発光装置１０は、上述したように、レンズ体１２から広角方向に出射されない漏れ光ｃを反射面１３ｂによって、主として光軸ｘ−ｘ方向に向かって全反射されることから、漏れ光を有効的に活用し、光源として必要な鉛直線ｙ−ｙの上下方向にわたる広角方向に向かって放射させることができるので、道路Ｒの長手方向に沿った照明率を向上させることが可能になる。これら作用が相まって、図１０（ｂ）に概略的に示す配光状態のように、電柱Ｐの下方領域から道路Ｒの両側の長手方向にわたって、広範囲に明るく照らすことができ、防犯灯として必要な照明を確実に行うことが可能になる。
【００５０】
また、複数個のＬＥＤチップ１１ａと、複数のレンズ体１２および反射体１３は、一挙に同時に器具本体２１に組み込むことができ、組み立て作業も簡素化され量産に適した防犯灯を提供することが可能になる。また、一対の発光装置１０は、略Ｖ字状をなす取付部１５ｂに支持されて一括して器具本体内の一方の広い空間部に収納され、また他方の狭い空間部には点灯装置３０が収納され部品配置も簡素化され、一層組み立て易い防犯灯を提供することが可能になる。
【００５１】
また、発光装置１０を取り付けた取付部１５ｂは、器具本体２１の内面に支持されているので、発光部１１のＬＥＤチップ１１ａで発生した熱が、熱伝導性の良好なアルミニウムからなる配線基板１１ｃから、アルミニウム製の取付部１５ｂ、さらに器具本体２１に伝達され、器具本体の外面から外部に効果的に放熱され、ＬＥＤ点灯時における温度上昇を抑制し、発光効率の低下を抑制することができるとともに、ＬＥＤの長寿命化をはかることが可能となる。さらに、発光装置１０は、基板１４および配線基板１１ｃが、ネジｓによって器具本体２１の取付部１５ｂに確実に密着されて固定されており、ＬＥＤから発生する熱を効果的に器具本体側に伝達して放熱させることができる。
【００５２】
さらに、発光装置１０は、発光部１１が発光モジュール１１ｂとして構成されているので、必要な個数の発光モジュールを適宜選択して、防犯灯を設置する場所に合わせた配光特性を有する照明を行うことも可能となる。例えば、片側の照明が不要な行き止まりの道路の場合には、左右対称に設置された発光装置の内、片側の発光装置を省略、若しくは不点灯状態となし、不要な方向に向かう光を阻止して近隣住宅や畑の農産物に悪影響を与える恐れをなくすこともでき、各種の設置場所に適応可能な汎用性に優れた防犯灯を提供することもできる。また、個数だけでなく、上述した図５〜図６に例示した、各種構成の発光装置を組み合わせて各種機能に合わせた照明器具を構成するようにしてもよい。また、左右で異なる構成の発光装置を設け、左右が非対称となるように組み合わせてもよい。さらに、点灯装置３０内に調光制御装置を設け、複数の発光装置を適宜選択して点灯若しくは消灯させ、道路周辺の建物や環境等、設置場所の状況に合わせた防犯照明を行うことも可能となる。また、調色制御装置を設け、設置場所の状況に合わせた照明色の照明を行うことも可能となる。
【００５３】
また、光源として固体発光素子であるＬＥＤを用いているため器具の寿命が長くなり、ランプ交換などの維持費をかけることなく長期にわたり使用することができる。同時に広範囲の配光をもった照明を行うことができ、防犯灯の設置間隔を広くすることも可能となり、経済的かつ広範囲の照明を行うことができる。また、光源としてＬＥＤを使用したので、従来の蛍光ランプやＨＩＤランプにおける点灯装置の重い安定器等が不要で、器具全体の小形化、軽量化を図ることができ、防犯灯を電柱等の高所に設置する際の施工性が容易となり、確実に設置することが可能となる。
【００５４】
以上、本実施形態の照明器具において、カバー部材２２は、図１１（ａ）に示すように、両側面を器具本体２１の内面側、すなわち、Ｖ字状に配設された発光装置１０に対して内面側に向けて、湾曲させるように形成してもよい。
【００５５】
この構成によれば、図１１（ｂ）に示すように、Ｖ字状に傾斜されて配設された発光装置１０から出射された光ａに対して、カバー部材２２への入射角度θ１を相対的に大きくすることでカバー部材２２への入射効率を高めるとともに、内面側に湾曲させることで無制御に上方に出射される光を防止しながら無制御の光ｄも下方に出射することができるため、器具効率向上に貢献することが可能になる。
【００５６】
因みに、Ｖ字状に配設された発光装置１０に対して、外面側に湾曲したカバー部材２２´を設けると、配光のピーク角が大きくなって（光ａ´）、カバー部材２２´への入射角θ２が浅く（小さく）なるとカバー部材２２´の境界面で反射が大きくなり、内部に反射されて制御できない光ｅが多くなり、器具効率が低下する要因となってしまう。
【００５７】
これに対し、本構成によれば、Ｖ字状に配設された発光装置１０に対して、カバー部材２２を逆のＶ字状となし、クロス配光を有した光学系となすことができ、入射角θ１を深く（大きく）することで出射効率を高めることが可能になる。また、器具光束が同一であれば、光源の光束を低下させることができ、より一層の省エネ化を図ることも可能になる。
【００５８】
したがって、光学ユニットである発光装置１０を、器具の側面近くに略Ｖ字状に配設し、配光のピーク角を６０〜８０°程度とし（電柱に設置された器具の直下を角度０°とした場合）、透光性のカバー部材２２を内面側に湾曲させることで、器具効率に優れた防犯灯等の照明器具を提供することが可能になる。
【００５９】
また、本実施形態において、器具本体２１内に収納した点灯装置３０は、器具本体とは別置きに構成してもよい。また、器具本体２１とカバー部材２２をネジで固定したが、器具本体２１とカバー部材２２の一端縁部を回動自在に軸支し、この軸を支点とし開閉ができるように構成してもよい。
【００６０】
上記実施形態において照明器具は、屋外用の防犯灯として構成したが、工場、研究施設、図書館や美術館等の長い廊下に用い、廊下の長手方向に沿って照明を行う室内用の照明器具を構成してもよい。室内用の照明器具として構成する場合には、防水のためのパッキングは省略してもよい。さらに、照明器具としては、住宅や店舗等における天井埋込形、直付形、吊下形、さらには壁面取付形等が許容され、さらには、オフィス等、施設・業務用の大型の照明器具などを構成してもよい。
【００６１】
なお、本実施形態の変形例を示す図１１において、図７〜図１０と同一部分に同一の符号を付し、詳細な説明は省略した。以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 発光装置
１１ 発光部
１１ａ 固体発光素子
１２ レンズ体
１２ａ 光入射部
１２ｂ 光出射部
ｘ−ｘ 光軸
ｙ−ｙ 鉛直線
１３ 反射体
２０ 照明器具
２１ 器具本体
２２ カバー部材
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光ダイオード等の固体発光素子を用いた発光装置および照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体発光素子、例えば発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称する）は、その発光効率の向上により、一般照明用の光源として採用され各種の照明器具が開発されている。特に近年では、防犯灯や道路灯等、屋外で使用される照明器具が商品化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５２１６９号公報
【特許文献２】特開２０１１−０２３２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の防犯灯などの照明器具は、長い路面に沿った長手方向に照明を行う必要があり、ＬＥＤ等の固体発光素子から放射される直進性の強い光によって、長い路面に沿う広角の配光特性を如何に効率的に得るかが重要な課題になっている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、被照射面の長手方向に沿った配光特性を得ることが可能な発光装置および照明器具を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の発光装置は、発光部、レンズ体、反射体を具備し、発光部は、固体発光素子を有する。レンズ体は、固体発光素子が収容される光入射部を有し、固体発光素子から光入射部に入射した光を、主として固体発光素子の光軸と鉛直線との間にわたる広角方向に出射する光出射部を有する。反射体は、レンズ体から広角方向に出射されない漏れ光を主として光軸方向に反射させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被照射面の長手方向に沿った配光特性を得ることが可能な発光装置および照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る発光装置を示し、（ａ）は発光部とレンズ体を分離して示す斜視図、（ｂ）は図２（ｃ）のｃ−ｃ線に沿う断面を一部拡大して示す断面図、（ｃ）は図２（ｃ）のｂ−ｂ線に沿う断面を一部拡大して示す断面図。
【図２】同じく発光装置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は本（ｃ）図のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は本（ｃ）図のｄ−ｄ線に沿う断面図。
【図３】同じく発光装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は図２（ｃ）のｃ−ｃ線に沿う断面図。
【図４】同じく発光装置の変形例を示し、（ａ）は第１の変形例を示す図１（ｃ）に相当する断面図、（ｂ）は第２の変形例を示す図１（ｃ）に相当する断面図。
【図５】同じく発光装置の変形例を示し、（ａ）は第３の変形例を示す正面図、（ｂ）は第４の変形例を示す正面図。
【図６】同じく発光装置の変形例を示し、（ａ）は第５の変形例を示す正面図、（ｂ）は第６の変形例を示す正面図。
【図７】実施形態に係る照明器具を示す斜視図。
【図８】同じく照明器具を示し、（ａ）は一部を切り欠いて示す底面図、（ｂ）は一部を切り欠いて示す側面図。
【図９】同じく照明器具の作用を示す図８（ｂ）のａ−ａ線に沿う断面図。
【図１０】同じく照明器具を道路に設置した状態を示し、（ａ）は道路の長手方向から見た図、（ｂ）は点灯時の配光状態を概略的に示す図。
【図１１】同じく照明器具の変形例を示し、（ａ）は第１の変形例を示す図９に相当する断面図、（ｂ）は第１の変形例における光の入射角の状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発光装置および照明器具の実施形態につき、図に従い説明する。先ず、発光装置の構成につき説明する。本実施形態の発光装置は、防犯灯に用いられる発光装置であり、発光装置１０は、図１〜図３に示すように、固体発光素子１１ａを有する発光部１１、固体発光素子１１ａが収容される光入射部１２ａと、固体発光素子１１ａから光入射部１２ａに入射した光を出射する光出射部１２ｂを有するレンズ体１２、固体発光素子１１ａからの漏れ光を反射させる反射体１３で構成する。
【００１０】
発光部１１は、固体発光素子１１ａを有し、この固体発光素子を実装した発光モジュール１１ｂで構成される。固体発光素子は、複数個、本実施形態では７個のＬＥＤチップ１１ａからなり、各ＬＥＤチップは、同一性能を有するＬＥＤチップ、本実施形態では防犯灯として必要な高輝度、高出力の７個の青色ＬＥＤチップで構成する。そしてＬＥＤチップ１１ａが配線基板１１ｃに対して実装され、さらに黄色蛍光体が設けられることにより白色の光を放射するＳＭＤ形の発光モジュールが構成される。
【００１１】
なお、発光モジュール１１ｂは、ＣＯＢ技術によって構成されたものであってもよい。また、配線基板１１ｃは、平面が長方形で薄形形状をなし、熱伝導性が良好な金属やセラミックス等からなる部材、本実施形態では、アルミニウムからなる基板上にエポキシ材等からなる電気絶縁層を形成した薄い平板で構成した。なお、配線基板１１ｃは、ガラスエポキシ材などの非金属性の部材で構成したものであってもよい。
【００１２】
上記に構成された発光モジュール１１ｂは、３個のＬＥＤチップ１１ａが長方形をなす配線基板１１ｃの上辺側の長手方向に沿って横方向に略等間隔に配設され、さらに上辺側の３個のＬＥＤチップ１１ａの間に、各ＬＥＤチップ１１ａが位置するようにして４個のＬＥＤチップ１１ａが下辺側の長手方向に沿って横方向に配設されている。
【００１３】
すなわち、３個のＬＥＤチップ１１ａと４個のＬＥＤチップ１１ａが、略等間隔に千鳥状をなすように配設されている。この配置は後述するレンズ体１２に対応した位置になるように配設されて発光部１１が構成される。図中１１ｄは、長方形をなす配線基板１１ｃの各コーナー部に貫通して形成された取付孔で、発光部１１を照明器具の器具本体等へネジ等の固定手段を用いて取り付けるための取付孔である。
【００１４】
レンズ体１２は、発光部１１のＬＥＤチップ１１ａから放射される光の放射方向を制御するもので、透光性を有する部材、例えば、ガラス、アクリルやポリカーボネート等の合成樹脂、本実施形態では、透明なポリカーボネートによって構成した。レンズ体１２は、樹脂による一体成形によって光入射部１２ａと光出射部１２ｂが一体に形成される。光入射部１２ａは、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘを通る略半円筒形の凹部によって構成する（図３（ｂ））。この凹部の中心（光軸ｘ−ｘ）に、ＬＥＤチップ１１ａの発光中心が位置して収容される。
【００１５】
光出射部１２ｂは、図１（ｂ）に示すように、光入射部１２ａに対向して、光軸ｘ−ｘを中心とした回転対称の略半球状をなす部分と、鉛直線ｙ−ｙ方向の両端に、略半球状に連続して一体に膨出して形成された一対２個の対称形状をなす部分からなる。換言すれば、鉛直線ｙ−ｙ方向に長くなった正面視で小判形の形状をなすように構成されている。
【００１６】
そして、上記に構成された光出射部１２ｂは、図１（ｂ）に実線矢印で示すように、ＬＥＤチップ１１ａから光入射部１２ａに入射した光ａを屈折させて、主としてＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘと鉛直線ｙ−ｙとの間にわたる広角方向、すなわち、鉛直線ｙ−ｙの上下方向にわたる広角方向に出射する。同時に、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘに沿った光ｂを出射する。
【００１７】
反射体１３は、図１（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ１１ａから光入射部１２ａに入射した光がレンズ体１２内で乱反射し、レンズ体１２から上述した広角方向に出射されない漏れ光ｃを、主として光軸ｘ−ｘ方向に反射させるように制御するもので、レンズ体１２における鉛直線ｙ−ｙと略直交する方向ｚ−ｚに一体に突出させて形成した連結部１２ｃに位置して、鉛直線ｙ−ｙを中心線とした左右に、対称に一対２個が形成される。
【００１８】
反射体１３は、レンズ体１２の底面に対して、直角三角形における直角の底辺が位置するようにして、連結部１２ｃを底面から窪ませて一体に形成した凹部１３ａからなる。凹部１３ａは、断面形状が直角三角形をなし、その斜辺部が反射面（反射鏡）１３ｂとなり、頂点が連結部１２ｃの表面に突出するように形成されることから、表面にスリット状の孔が形成される。
【００１９】
そして、図２（ｂ）に示すように、反射面１３ｂの角度α１は、光線ｃが全反射する角度、本実施形態では４５〜５５°の範囲で、約５０°の角度に形成した。そして、図１（ｃ）に実線矢印で示すように、レンズ体１２から上述した広角方向に出射されない漏れ光ｃを反射面１３ｂによって、主として光軸ｘ−ｘ方向に向かって全反射させる。
【００２０】
上述したレンズ体１２と反射体１３は、透光性を有する部材、本実施形態においては、平面が長方形で薄形をなす透明なポリカーボネートからなる基板１４の樹脂成形時に、鉛直線ｙ−ｙと略直交する方向ｚ−ｚに連続して複数個が一体的に形成され、各レンズ体１２の光入射部１２ａに発光部１１の各ＬＥＤチップ１１ａが収容されて長方形の発光装置１０が構成される。先ず、レンズ体１２と反射体１３は、反射体１３を有する連結部１２ｃによって、略等間隔に連結された３個組みのレンズ体１２と、反射体１３を有する連結部１２ｃによって、略等間隔に連結された４個組みのレンズ体１２が、基板１４の樹脂成形時に一体に形成される。
【００２１】
そして、３個組みのレンズ体１２が、長方形をなす基板１４の上辺側の長手方向に沿って一体に形成され、上辺側の３個組みのレンズ体１２の間に、各レンズ体１２が位置するようにして、４個組みのレンズ体１２が下辺側の長手方向に沿って一体に形成される。すなわち、３個組みのレンズ体１２と４個組みのレンズ体１２が、略等間隔に千鳥状をなすように一体に形成されて配設されている。この配置における位置関係は、前述の発光部１１における千鳥状に配設されたＬＥＤチップ１１ａに対応した位置になるように配設されている。
【００２２】
さらに、長方形をなす基板１４の縦横寸法は、発光モジュール１１ｂを構成する長方形の配線基板１１ｃにおける縦横寸法と略同様に形成され、それぞれを重ねることによって、レンズ体１２とＬＥＤチップ１１ａの位置合わせが自動的になされる。図１（ａ）中、１４ａは、長方形をなす基板１４の各コーナー部に貫通して形成された取付孔で、配線基板１１ｃの取付孔１１ｄと合致するように形成され、基板１４を発光部１１とともに、照明器具の器具本体等へネジ等の固定手段を用いて取り付けるための取付孔である。
そして、上記のレンズ体１２および反射体１３を構成する基板１４と、発光部１１を構成する配線基板１１ｃを重ね合わせると、発光部１１の各ＬＥＤチップ１１ａとレンズ体１２の光入射部１２ａの位置が合致し、ＬＥＤチップ１１ａがレンズ体１２の光入射部１２ａ内に自動的に収容される。
【００２３】
なお、基板１４と配線基板１１ｃは、耐熱性を有し、かつ電気絶縁性の良好なシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなる接着剤によって固着してもよい。または、取付孔１４ａ、１１ｄを用いて、ネジにより固定してもよい。これにより、レンズ体１２と反射体１３は、透光性を有する基板１４によって、鉛直線ｙ−ｙ方向と略直交する方向ｚ−ｚに連続した３個組みと４個組みの２列に分離して配設され、各レンズ体１２の光入射部１２ａに対し、発光部１１のＬＥＤチップ１１ａがそれぞれ収容された長方形の薄形形状をなす発光装置１０が構成される。本実施形態において、発光装置１０の外形寸法は、次のように構成した（図２）。長さ寸法Ｌ１は約１４０ｍｍ、レンズ体１２の頂点を含めた高さ寸法Ｈ１は約８．５ｍｍ、幅寸法Ｗ１は約５０ｍｍである。
【００２４】
上記に構成された発光装置１０を点灯すると、図１（ｂ）に示すように、レンズ体１２の光出射部１２ｂ１によって、実線矢印で示すように、ＬＥＤチップ１１ａから光入射部１２ａに入射した光ａを屈折させて、主としてＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘと鉛直線ｙ−ｙとの間にわたる広角方向出射され、同時に、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘに沿った光ｂも出射される。これら作用により、光源として必要な、鉛直線ｙ−ｙの上下方向にわたる広角方向に向かう配光特性、すなわち、道路等の被照射面の長手方向に沿った配光特性を確実に得ることが可能になる。
【００２５】
同時に、図１（ｃ）に実線矢印で示すように、レンズ体１２から上述した広角方向に出射されない漏れ光ｃを反射面１３ｂによって、主として光軸ｘ−ｘ方向に向かって全反射させることから、漏れ光ｃを有効的に活用して漏れ光の改善を行うことができ、発光部１１から放射される光を、可能な限りロスを少なくして効率的に、光源として必要な鉛直線ｙ−ｙの上下方向にわたる広角方向に向かって放射させることが可能になる。上述したレンズ体１２および反射体１３のこれら作用が相まって、道路等の被照射面の長手方向に沿った照明率を向上させることが可能になる。
【００２６】
また、合計７個のＬＥＤチップ１１ａおよびレンズ体１２は、３個組みと４個組みの２列に分離され、かつ千鳥状に配設したので、長方形をなす限られた面積に効率的に配置することができ、発光装置全体の小型化を図ることが可能になる。同時に、千鳥状に配設されることから、図２（ｃ）中、上下方向（鉛直線ｙ−ｙ方向）に隣接するレンズ体１２は、互いに左右にずれた位置に配設されることから、各レンズ体１２から上下方向に向かって放射される光の干渉を抑制することができ、光ロスを一層少なくすることが可能になる。
【００２７】
さらに、千鳥状に配設されることから、基板１４の上辺側に配設された３個組みのレンズ体においては、その両端部に位置するレンズ体１２と基板１４の取付孔１４ａとの間隔寸法ｌ１を離間させることができる（ｌ１＞ｌ２）。これにより、屋外照明器具として必要な雷サージに対して必要な約１５ｍｍ以上の間隔を、ＬＥＤチップ１１ａと取付ネジｓとの間に十分形成することができ、雷サージによるＬＥＤチップの破損を防止することが一層可能になる。
【００２８】
また、レンズ体１２と反射体１３は、基板１４に複数個が一体に形成され、レンズ体および反射体を、１個のＬＥＤチップに対して個別に支持することなく、複数個のＬＥＤチップに対して一挙に同時に支持することができ、組み立て性を向上させることができ、量産化に適した発光装置を提供することが可能になる。また、照明器具への組み込みに対しても、取付孔１４ａ、１１ｄを用いて複数個のＬＥＤチップ１１ａと、複数のレンズ体１２および反射体１３を一挙に同時に組み込むことができ、照明器具の量産化にも適した発光装置を提供することが可能になる。
【００２９】
以上、本実施形態において、発光装置１０は、図４（ａ）に示すように、レンズ体１２と別体に構成した短冊状の反射体１３を、基板１４の樹脂成形時に一体に埋め込んで形成してもよい。さらには、図４（ｂ）に示すように、基板１４の表面にレンズ体１２に隣接して短冊状の反射体１３を接着等の手段によって固着して設けるようにしてもよく、要は、レンズ体１２から上述した広角方向に出射されない漏れ光ｃを反射面１３ｂによって、主として光軸ｘ−ｘ方向に向かって全反射させることが可能な反射体であればよい。これら別体に構成された短冊状の反射体１３は、鏡面加工を施した金属、例えば、アルミニウム板で構成してもよく、さらには、ガラスや合成樹脂で構成したものであってもよい。
【００３０】
また、レンズ体１２および反射体１３は、図５（ａ）に示すように、略正方形をなす基板１４に、１個の発光部１１、１個のレンズ体１２、１個のレンズ体１２に対応して設けられた一対２個の反射体１３で構成されたものであってもよい。さらに、図５（ｂ）に示すように、長尺状の基板１４に対して略直線状をなすように横方向に１列に配設し、長尺状の発光装置１０を構成してもよい。また。図６（ａ）に示すように、長方形の基板１４に対して、略平行に２列をなすように配設してもよい。さらに、図６（ｂ）に示すように、千鳥状に配設したレンズ体および反射体において、基板１４の両端部に位置するレンズ体１２および反射体１３を、基板１４の長手方向の中心線ｃ−ｃ上に位置させて配設してもよい。この構成によれば、基板１４の各コーナー部に設けた取付孔１４ａと、基板両端部に位置する各ＬＥＤチップ１１ａとの間に、所定の間隔寸法ｌ１を十分にとることができ、雷サージによるＬＥＤチップの破損を一層確実に防止することが可能になる。
【００３１】
また、本実施形態において、発光装置１０は、平面が長方形等の矩形状の薄形形状をなすことが、防犯灯や道路灯などの比較的大型の照明器具の光源として用いるためには好ましいが、平面形状としては、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形状、さらには円形や楕円形状等をなすものであってもよく、目的とする配光特性を得るための全ての形状が許容される。
【００３２】
発光部１１の固体発光素子は、例えば、青色を発光する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなるＬＥＤチップ１１ａで構成されることが好適であるが、半導体レーザ、有機ＥＬなどを発光源とした固体発光素子が許容される。また、白色で発光するようにしたが、照明器具の用途に応じ、赤色、青色、緑色等でも、さらには各種の色を組み合わせて構成してもよい。さらに、調光や調色機能をもたせてもよい。なお、本実施形態の変形例を示す図４〜図６において、図１〜図３と同一部分に同一の符号を付し、詳細な説明は省略した。
【００３３】
次に、上記に構成された発光装置１０を用いた照明器具の構成につき説明する。本実施形態の照明器具は、上述した図１〜図３に示すレンズ体１２および反射体１３を千鳥状に配設した発光装置１０を光源とした防犯灯であり、防犯灯２０は、図７〜図９に示すように、器具本体２１、器具本体２１の長手方向に沿ってレンズ体１２と反射体１３が位置するように配設された上述の発光装置１０、発光装置１０を覆うように設けられる透光性のカバー部材２２で構成する。
【００３４】
器具本体２１は、熱伝導性の良好なアルミダイカスト製で、一面に開口部２１ａを形成した略船底形状をなす箱体に構成され、この器具本体２１内に、開口部２１ａに面し突出して上述した発光装置１０が収納され支持される。すなわち、器具本体２１の一方の空間部、図８において左方の広い船底形の空間部に、器具本体２１の長手方向の中心線ｄ−ｄ上に位置して、断面が略Ｖ字状をなす取付部２１ｂが支持される。
【００３５】
取付部２１ｂは、熱伝導性を有するステンレス若しくはアルミニウム等の金属板、本実施形態ではアルミニウム板からなり、一対２枚の発光装置１０を、それぞれ配設するための一対２枚の取付板２１ｂ１を有し、Ｖ字の先端が器具本体２１の開口部２１ａに面し突出するように、これら取付板同士が所定の角度α２をもって交差するように一体的に形成される（図９）。換言すれば、一対の取付板２１ｂ１の互いの背部が所定の角度α２をもって対向し、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１の板面が、図９において左右対称に、器具本体２１の底部に向かって徐々に開きながら傾斜するように位置させて船底形状の底部に固定される。そして、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１の角度α２は、本実施形態では８０〜１００°の範囲で、約９０°の角度に形成した。
【００３６】
そして、器具本体２１を、その長手方向の中心線ｄ−ｄを、道路の幅方向（道路の長手方向に直交する方向）に向けて電柱等に設置した場合（図１０（ａ））、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１が左右対称に、上方に向かって徐々に開きながら傾斜し、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１における板面が左右対称に斜め下方に向かって位置する状態となる。本実施形態において、一対の取付板２１ｂ１における板面と鉛直線ｙ−ｙとのなす角度α３が、約４５°の角度となるように、左右対称に傾斜して設けられる。各取付板２１ｂ１の表面は、鏡面加工等を施して反射体の機能を持たせるように構成するとよい。
【００３７】
上記のように、器具本体２１に固定されたＶ字の一対の取付板２１ｂ１のそれぞれの板面に対して、上述した発光装置１０が１枚ずつ配置されて支持される。すなわち、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１の板面に対して、各発光装置１０のレンズ体１２と反射体１３が、取付板２１ｂ１の長手方向、換言すれば、器具本体２１の長手方向の中心線ｄ−ｄ方向に沿って位置するようにして配設される。
【００３８】
これにより、３個組みと４個組み２列の合計７個のＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１の板面に対してそれぞれが配設される。さらに、４個組みのＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が、取付板２１ｂ１の上辺部に位置し、３個組みのＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が取付板２１ｂ１の下辺部に位置するように配設する。
【００３９】
これにより、Ｖ字の一対の取付板２１ｂ１における板面は、板面と鉛直線ｙ−ｙとのなす角度α３が、約４５°の角度となるように、左右対称に斜め下方に向かって位置していることから、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘ、換言すれば、器具の光軸ｘ´−ｘ´、と鉛直線ｙ−ｙとのなす角度α３が、約４５°の角度となるように、左右対称に斜め下方に向くように配設され、発光装置１０から放射される光ａ、ｂ、ｃが、被照射面、すなわち、道路の長手方向の両側に沿って放射されるように構成される。
【００４０】
なお、発光装置１０は、次のようにして取付板２１ｂ１に固定される。先ず、発光モジュール１１ｂの配線基板１１ｃを、取付板２１ｂ１の所定の位置に合わせて載置する。この際、熱伝導性および電気絶縁性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなる絶縁シート若しくは接着剤等を介在させて、発光部１１と取付板２１ｂ１、すなわち、器具本体２１ａ側との電気絶縁を図る。
【００４１】
次に、レンズ体１２および反射体１３の基板１４を、配線基板１１ｃの上に重ねて載置する。基板１４と配線基板１１ｃが重ねられることにより、各レンズ体１２の光入射部１２ａに各ＬＥＤチップ１１ａが自動的に収容され、同時に基板１４の取付孔１４ａと配線基板の取付孔１１ｄの位置が合わされ、取付孔１４ａ、１１ｄを介し取付板２１ｂ１に対してタッピンネジｓをねじ込むことによって配線基板１１ｃの裏面側が取付板２１ｂ１の板面に対し密着して固定される。これにより、複数個のＬＥＤチップ１１ａと、複数のレンズ体１２および反射体１３が、一挙に同時に器具本体２１に組み込まれる。
【００４２】
カバー部材２２は、防犯灯２０のグローブを構成するもので、透明または乳白色等の半透明の透光性を有する部材、例えば、ガラス、アクリルやポリカーボネート等の合成樹脂、本実施形態では、透明なアクリル樹脂によって構成した。カバー部材２２は、器具本体２１内に支持された発光装置１０を覆うように、一面に開口部２２ａを形成した断面が略Ｖ字状の箱体をなすように構成する。
【００４３】
上記に構成されたカバー部材２２は、開口部２２ａを器具本体２１の開口部２１ａに合致させ、器具本体２１内に支持された２枚の発光装置１０を共に覆うようにしてネジ等で着脱ができるように取り付けられる。これにより、カバー部材２２は、断面が略Ｖ字状をなす両側面が、Ｖ字状に支持された各発光装置１０に対し、略平行に沿った状態で覆われるように位置して被せられ、防犯灯２０が構成される。
【００４４】
なお、器具本体２１の開口部２１ａとカバー部材２２の開口部２２ａは、シリコーン樹脂等からなるパッキングを介して嵌合させ防水性・防塵性を保持するように構成する。また、カバー部材２２は、ネジを取り外して発光装置１０や点灯装置３０等の点検、修理等ができるように構成する。図中２３は、器具本体２１の一方、すなわち、点灯装置３０側に取り付けられた取付金具からなる支持部材であり、この支持部材２３により、上記に構成された防犯灯２０を電柱Ｐ等に支持固定する。本実施形態において、防犯灯２０の外形寸法は、次のように構成した（図８）。器具本体２１の長さ寸法Ｌ２は約３５６ｍｍ、カバー部材２２を含めた高さ寸法Ｈ２は約９８ｍｍ、幅寸法Ｗ２は約１９０ｍｍである。
【００４５】
次に、上記のように構成した防犯灯２０を、図１０に示すように道路Ｒの片側に設置された電柱Ｐに取付けて使用した場合の作用につき説明する。先ず、図１０（ａ）に示すように、支持部材２３により器具本体２１を電柱Ｐの約４．５ｍの高さに取付ける。この際、器具本体２１の長手方向の中心線ｄ−ｄが略水平になるように設置し、さらに中心線ｄ−ｄが道路Ｒの幅方向（道路Ｒの長手方向に直交する方向）に略沿って位置するように支持する。これにより、各発光装置１０は、ＬＥＤチップ１１ａの光軸ｘ−ｘ、すなわち、器具の光軸ｘ´−ｘ´と、鉛直線ｙ−ｙとのなす角度α３が、約４５°の角度となるように、電柱Ｐを境にした左右対称に、斜め下方に向くように配設される（図９の状態）。
【００４６】
上記に設置された状態で防犯灯２０を点灯すると、各発光装置１０のレンズ体１２から放射される光ａ、ｂ、ｃは、透明なカバー部材２２の上下方向にわたって透過するとともに、全体としては器具の左右の光軸ｘ´−ｘ´方向に沿って、すなわち、被照射面である道路Ｒの長手方向に沿い、かつ、電柱Ｐの左右両側に沿って放射され、長い道路Ｒを明るく照らすように照明することができる。
【００４７】
この際、発光装置１０は、４個組みのＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が、取付板２１ｂ１の上辺部に位置し、３個組みのＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３が取付板２１ｂ１の下辺部に位置するように配設したので、電柱Ｐに設置した状態で上下において、ＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３の配置個数が非対称となるように配設されている。
【００４８】
このため、上部に位置するＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３の個数が４個で多くなり、ビーム強度を高めることができ、道路Ｒの長手方向に向かってより遠方にビームを飛ばすことが可能になる。また、同時に、電柱Ｐの直下付近は、均等に照射させる必要があるが、下部に位置するＬＥＤチップ１１ａと、レンズ体１２および反射体１３の個数が３個と少なくなっているが、電柱直下付近の明るさの均斉度に十分に寄与することができ、照射したい直下エリアを均一に照射することが可能になる。
【００４９】
さらに、本実施形態における発光装置１０は、上述したように、レンズ体１２から広角方向に出射されない漏れ光ｃを反射面１３ｂによって、主として光軸ｘ−ｘ方向に向かって全反射されることから、漏れ光を有効的に活用し、光源として必要な鉛直線ｙ−ｙの上下方向にわたる広角方向に向かって放射させることができるので、道路Ｒの長手方向に沿った照明率を向上させることが可能になる。これら作用が相まって、図１０（ｂ）に概略的に示す配光状態のように、電柱Ｐの下方領域から道路Ｒの両側の長手方向にわたって、広範囲に明るく照らすことができ、防犯灯として必要な照明を確実に行うことが可能になる。
【００５０】
また、複数個のＬＥＤチップ１１ａと、複数のレンズ体１２および反射体１３は、一挙に同時に器具本体２１に組み込むことができ、組み立て作業も簡素化され量産に適した防犯灯を提供することが可能になる。また、一対の発光装置１０は、略Ｖ字状をなす取付部１５ｂに支持されて一括して器具本体内の一方の広い空間部に収納され、また他方の狭い空間部には点灯装置３０が収納され部品配置も簡素化され、一層組み立て易い防犯灯を提供することが可能になる。
【００５１】
また、発光装置１０を取り付けた取付部１５ｂは、器具本体２１の内面に支持されているので、発光部１１のＬＥＤチップ１１ａで発生した熱が、熱伝導性の良好なアルミニウムからなる配線基板１１ｃから、アルミニウム製の取付部１５ｂ、さらに器具本体２１に伝達され、器具本体の外面から外部に効果的に放熱され、ＬＥＤ点灯時における温度上昇を抑制し、発光効率の低下を抑制することができるとともに、ＬＥＤの長寿命化をはかることが可能となる。さらに、発光装置１０は、基板１４および配線基板１１ｃが、ネジｓによって器具本体２１の取付部１５ｂに確実に密着されて固定されており、ＬＥＤから発生する熱を効果的に器具本体側に伝達して放熱させることができる。
【００５２】
さらに、発光装置１０は、発光部１１が発光モジュール１１ｂとして構成されているので、必要な個数の発光モジュールを適宜選択して、防犯灯を設置する場所に合わせた配光特性を有する照明を行うことも可能となる。例えば、片側の照明が不要な行き止まりの道路の場合には、左右対称に設置された発光装置の内、片側の発光装置を省略、若しくは不点灯状態となし、不要な方向に向かう光を阻止して近隣住宅や畑の農産物に悪影響を与える恐れをなくすこともでき、各種の設置場所に適応可能な汎用性に優れた防犯灯を提供することもできる。また、個数だけでなく、上述した図５〜図６に例示した、各種構成の発光装置を組み合わせて各種機能に合わせた照明器具を構成するようにしてもよい。また、左右で異なる構成の発光装置を設け、左右が非対称となるように組み合わせてもよい。さらに、点灯装置３０内に調光制御装置を設け、複数の発光装置を適宜選択して点灯若しくは消灯させ、道路周辺の建物や環境等、設置場所の状況に合わせた防犯照明を行うことも可能となる。また、調色制御装置を設け、設置場所の状況に合わせた照明色の照明を行うことも可能となる。
【００５３】
また、光源として固体発光素子であるＬＥＤを用いているため器具の寿命が長くなり、ランプ交換などの維持費をかけることなく長期にわたり使用することができる。同時に広範囲の配光をもった照明を行うことができ、防犯灯の設置間隔を広くすることも可能となり、経済的かつ広範囲の照明を行うことができる。また、光源としてＬＥＤを使用したので、従来の蛍光ランプやＨＩＤランプにおける点灯装置の重い安定器等が不要で、器具全体の小形化、軽量化を図ることができ、防犯灯を電柱等の高所に設置する際の施工性が容易となり、確実に設置することが可能となる。
【００５４】
以上、本実施形態の照明器具において、カバー部材２２は、図１１（ａ）に示すように、両側面を器具本体２１の内面側、すなわち、Ｖ字状に配設された発光装置１０に対して内面側に向けて、湾曲させるように形成してもよい。
【００５５】
この構成によれば、図１１（ｂ）に示すように、Ｖ字状に傾斜されて配設された発光装置１０から出射された光ａに対して、カバー部材２２への入射角度θ１を相対的に大きくすることでカバー部材２２への入射効率を高めるとともに、内面側に湾曲させることで無制御に上方に出射される光を防止しながら無制御の光ｄも下方に出射することができるため、器具効率向上に貢献することが可能になる。
【００５６】
因みに、Ｖ字状に配設された発光装置１０に対して、外面側に湾曲したカバー部材２２´を設けると、配光のピーク角が大きくなって（光ａ´）、カバー部材２２´への入射角θ２が浅く（小さく）なるとカバー部材２２´の境界面で反射が大きくなり、内部に反射されて制御できない光ｅが多くなり、器具効率が低下する要因となってしまう。
【００５７】
これに対し、本構成によれば、Ｖ字状に配設された発光装置１０に対して、カバー部材２２を逆のＶ字状となし、クロス配光を有した光学系となすことができ、入射角θ１を深く（大きく）することで出射効率を高めることが可能になる。また、器具光束が同一であれば、光源の光束を低下させることができ、より一層の省エネ化を図ることも可能になる。
【００５８】
したがって、光学ユニットである発光装置１０を、器具の側面近くに略Ｖ字状に配設し、配光のピーク角を６０〜８０°程度とし（電柱に設置された器具の直下を角度０°とした場合）、透光性のカバー部材２２を内面側に湾曲させることで、器具効率に優れた防犯灯等の照明器具を提供することが可能になる。
【００５９】
また、本実施形態において、器具本体２１内に収納した点灯装置３０は、器具本体とは別置きに構成してもよい。また、器具本体２１とカバー部材２２をネジで固定したが、器具本体２１とカバー部材２２の一端縁部を回動自在に軸支し、この軸を支点とし開閉ができるように構成してもよい。
【００６０】
上記実施形態において照明器具は、屋外用の防犯灯として構成したが、工場、研究施設、図書館や美術館等の長い廊下に用い、廊下の長手方向に沿って照明を行う室内用の照明器具を構成してもよい。室内用の照明器具として構成する場合には、防水のためのパッキングは省略してもよい。さらに、照明器具としては、住宅や店舗等における天井埋込形、直付形、吊下形、さらには壁面取付形等が許容され、さらには、オフィス等、施設・業務用の大型の照明器具などを構成してもよい。
【００６１】
なお、本実施形態の変形例を示す図１１において、図７〜図１０と同一部分に同一の符号を付し、詳細な説明は省略した。以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 発光装置
１１ 発光部
１１ａ 固体発光素子
１２ レンズ体
１２ａ 光入射部
１２ｂ 光出射部
ｘ−ｘ 光軸
ｙ−ｙ 鉛直線
１３ 反射体
２０ 照明器具
２１ 器具本体
２２ カバー部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体発光素子を有する発光部と；
固体発光素子が収容される光入射部を有し、固体発光素子から光入射部に入射した光を、主として固体発光素子の光軸と鉛直線との間にわたる広角方向に出射する光出射部を有するレンズ体と；
レンズ体から広角方向に出射されない漏れ光を主として光軸方向に反射させる反射体と；
を具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記レンズ体と反射体は、透光性を有する部材によって鉛直線と略直交する方向に連続して複数個が一体的に形成され、各レンズ体の光入射部に固体発光素子が収容されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
器具本体と；
器具本体の長手方向に沿ってレンズ体と反射体が位置し、かつ固体発光素子の光軸が斜め下方に向くように配設された請求項１または２に記載の発光装置と；
発光装置を覆うように設けられる透光性のカバー部材と；
を具備し、発光装置から放射される光が、被照射面の長手方向に沿って放射されるようにしたことを特徴とする照明器具。
【請求項１】
固体発光素子を有する発光部と；
固体発光素子が収容される光入射部を有し、固体発光素子から光入射部に入射した光を、主として固体発光素子の光軸と鉛直線との間にわたる広角方向に出射する光出射部を有するレンズ体と；
レンズ体から広角方向に出射されない漏れ光を主として光軸方向に反射させる反射体と；
を具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記レンズ体と反射体は、透光性を有する部材によって鉛直線と略直交する方向に連続して複数個が一体的に形成され、各レンズ体の光入射部に固体発光素子が収容されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
器具本体と；
器具本体の長手方向に沿ってレンズ体と反射体が位置し、かつ固体発光素子の光軸が斜め下方に向くように配設された請求項１または２に記載の発光装置と；
発光装置を覆うように設けられる透光性のカバー部材と；
を具備し、発光装置から放射される光が、被照射面の長手方向に沿って放射されるようにしたことを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７５０１３（Ｐ２０１２−１７５０１３Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３７８２８（Ｐ２０１１−３７８２８）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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