專利名稱:照明設(shè)備以及具備該照明設(shè)備的照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及以簡單的結(jié)構(gòu)、能夠控制配光特性的照明設(shè)備以及照明裝置,特別是涉及具有較高的照度和較廣的配光特性的路燈、防范燈、路燈等照明裝置以及適于上述照明裝置的照明設(shè)備。
背景技術(shù):
為了實(shí)現(xiàn)交通安全、防止犯罪等而在室外設(shè)置有多個照明裝置。例如,為了使駕駛員能夠可靠地把握道路狀態(tài),并防止在行駛中被來自照明裝置的光妨礙可視性,而對路燈規(guī)定了關(guān)于所照亮的道路的平均亮度、亮度的均勻度、眩光的評價(jià)值。多數(shù)情況下,通常以設(shè)置高度為7nTl0m、設(shè)置間隔大致為30nT40m的方式使用路燈,作為所需要的配光的特征,要求在距離照明裝置±65°附近具備峰值、并且阻止±70°以上的光的特性。為了實(shí)現(xiàn)這樣的配光特性并達(dá)到路燈所要求的規(guī)定值中的更高的基準(zhǔn),需要精密地控制照明裝置的配光。作為用于控制照明裝置的配光特性的技術(shù),存在專利文獻(xiàn)I中記載的方法。上述專利文獻(xiàn)I中記載的照明裝置,使用被稱為反射鏡的反射部件(遮光體)來控制配光特性,從而增大水平方向的亮度。另外,在專利文獻(xiàn)2中記載了具備多個由光源和炮彈形的反射鏡構(gòu)成的光源體的照明裝置。專利文獻(xiàn)2的照明裝置通過在每個光源設(shè)置反射鏡,來抑制裝置的大型化。并且,在專利文獻(xiàn)3中記載了利用凹透鏡來控制配光特性的照明裝置。專利文獻(xiàn)I :日本國公開專利公報(bào)“特開平5-198205號公報(bào)(1993年8月6日公開),,專利文獻(xiàn)2 :日本國公開專利公報(bào)“特開2009-152169號公報(bào)(2009年7月9日公開),,專利文獻(xiàn)3 :日本國公開專利公報(bào)“特開2009-252375號公報(bào)(2009年10月29日公開),,然而,上述現(xiàn)有的照明裝置存在如下的課題。近年來,從省電化、長壽命化的觀點(diǎn)出發(fā),開發(fā)了很多使用LED光源的照明裝置。在使用LED光源的照明裝置中,為了確保設(shè)備光束,多將多個LED光源排列來使用,從而增大光源面積。在這樣的情況下,如專利文獻(xiàn)I所記載的照明裝置那樣存在如下的課題,即,若要使用反射鏡控制配光,則光從各個方向射入反射鏡,因此很難設(shè)定形狀。另外,為了避免上述課題,在増大反射鏡、棱鏡的面積而縮小光源面積的比率的情況下,會產(chǎn)生照明裝置大型化這樣的課題。另外,專利文獻(xiàn)2所記載的照明裝置雖通過對每個光源設(shè)置反射鏡來降低裝置的大型化,但會使部件件數(shù)增加。
另外,專利文獻(xiàn)3所記載的照明裝置雖利用凹透鏡而能夠使光源的外緣部的光線廣角化,但無法使光源的中心區(qū)域的光線廣角化。因此,專利文獻(xiàn)3的照明裝置不能充分地控制配光特性。另外,在設(shè)置于道路等的照明裝置中,控制與道路行進(jìn)方向、寬度方向平行的兩個面的配光是很重要的,但安裝光源體的方法變得復(fù)雜,從而成為增大制造成本的主要原因。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有的問題而完成的,其目的在于提供ー種以簡單的結(jié)構(gòu)、且能夠控制配光特性的照明設(shè)備以及照明裝置。為了解決上述的課題,本發(fā)明的照明設(shè)備的特征在于,具備多個光源;以及光學(xué)部件,其具有對于從上述光源放射的光的入射面和出射面,在上述出射面設(shè)置有由多個棱鏡構(gòu)成的第一棱鏡組,上述第一棱鏡組使從上述光源放射出的光線的配光沿著與上述第一棱鏡組的長度方向正交的方向廣角化。 根據(jù)上述的結(jié)構(gòu),在光學(xué)部件的出射面設(shè)置有第一棱鏡組。由此,射入到第一棱鏡組的、來自光源的光線在第一棱鏡組進(jìn)行反射,從而其方向發(fā)生很大變化。具體而言,該光線向與第一棱鏡組的長度方向正交的方向擴(kuò)散。因此,利用第一棱鏡組能夠使從光源放射的強(qiáng)度較強(qiáng)的光線的方向向從配置有光源的面的法線方向傾斜的方向發(fā)生變化。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)更廣角地配光的照明裝置。并且,根據(jù)上述的結(jié)構(gòu),對于多個光源,僅利用一個光學(xué)部件使從光源3放射出的光線的配光廣角化。即,不設(shè)置如專利文獻(xiàn)I以及專利文獻(xiàn)2那樣的反射鏡,就能夠控制配光特性。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)以簡單的結(jié)構(gòu)、且能夠控制配光特性的照明設(shè)備。此外,根據(jù)上述的結(jié)構(gòu),不設(shè)置反射鏡而只利用光學(xué)部件控制配光特性,因此能夠?qū)崿F(xiàn)照明設(shè)備的薄型化以及小型化,并且能夠?qū)崿F(xiàn)組裝容易的高性能的照明設(shè)備。并且,通過實(shí)現(xiàn)薄型化以及小型化,還能夠提供設(shè)計(jì)性也優(yōu)異的照明設(shè)備。另外,也能夠通過削減與不需要的反射鏡的數(shù)量對應(yīng)的部件件數(shù)來實(shí)現(xiàn)降低成本。如上所述,本發(fā)明的照明設(shè)備以及照明裝置具備多個光源;以及光學(xué)部件,其對于從上述光源放射的光具有入射面和出射面,在上述出射面設(shè)置有由多個棱鏡構(gòu)成的第一棱鏡組,上述第一棱鏡組是使從上述光源放射出的光線的配光沿著與上述第一棱鏡組的長度方向正交的方向廣角化的結(jié)構(gòu)。因此,起到能夠提供以簡單的結(jié)構(gòu)且能夠控制配光特性的照明設(shè)備以及照明裝置的效果。通過以下所示的記載可充分明確本發(fā)明的其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。另外,通過參照了附圖的下面的說明可明確本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
圖I是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式的照明設(shè)備的圖,Ca)是表示照明設(shè)備的外觀的立體圖,(b)是設(shè)置于照明設(shè)備的基板的俯視圖,(c)是設(shè)置于照明設(shè)備的光學(xué)部件的出射面的俯視圖,Cd)是光學(xué)部件的入射面的俯視圖。圖2是圖I的照明設(shè)備的剖視圖,Ca)是圖I (C)的A-A'線剖視圖,(b)是將形成于(a)的光學(xué)部件的出射面的棱鏡組的構(gòu)造放大了的圖,(c)是表示經(jīng)由(a)的光學(xué)部件的光線的路徑的圖。圖3是本發(fā)明的照明設(shè)備的剖視圖,(a)和(b)是表示形成于光學(xué)部件的出射面的其他棱鏡組的構(gòu)造的圖。圖4是圖I的照明設(shè)備的剖視圖,Ca)是圖I (d)的B_B'線剖視圖,(b)是將形成于(a)的光學(xué)部件的入射面的棱鏡組的構(gòu)造放大了的圖,(C)是表示經(jīng)由(a)的光學(xué)部件的光線的路徑的圖。圖5是表示形成于本發(fā)明的照明設(shè)備中的光學(xué)部件的入射面的其他構(gòu)造的圖。圖6是表示形成于本發(fā)明的照明設(shè)備中的光學(xué)部件的入射面的其他構(gòu)造的圖。圖7 Ca)和(b)是具備上述照明設(shè)備的照明裝置的概略圖。圖8是表示圖7 Ca)的照明裝置中的配光特性的模擬結(jié)果的圖。圖9是說明使用圖7 Ca)的照明裝置作為路燈的情況的評價(jià)條件的圖,Ca)是說·明照明裝置的設(shè)置狀態(tài)的圖,(b)是表示照明裝置與觀察者的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式以下,通過以下的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說明。此外,在以下的說明中,對于表示相同的功能以及作用的部件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略說明。圖I是用于說明本實(shí)施方式的照明設(shè)備10的圖,Ca)是表示照明設(shè)備10的外觀的立體圖,(b)是設(shè)置于照明設(shè)備10的基板2的俯視圖,Ce)是設(shè)置于照明設(shè)備10的光學(xué)部件I的出射面Ia的俯視圖,Cd)是光學(xué)部件I的入射面Ib的俯視圖。如圖I (a)所示,本實(shí)施方式的照明設(shè)備10由光學(xué)部件I和基板2構(gòu)成。其中,將關(guān)于光的輸入輸出的軸向設(shè)為Z軸,將照明設(shè)備10的長度方向設(shè)為Y軸,將寬度方向設(shè)為X軸。如圖I (b)所示,在基板2上矩陣狀地配置有多個光源3。在本實(shí)施方式中,作為ー個例子,如圖I (b)所示,示出與X方向平行地每行配置四個、與Y方向平行地每列配置20個、即總計(jì)配置80個光源3的例子。除了能夠使用LED作為光源3之外,還能夠使用半導(dǎo)體激光等光源作為光源3。在光學(xué)部件I的表面形成有棱鏡形狀以及柱狀凸透鏡形狀。即,如圖I (C)所示,在光學(xué)部件I的出射面Ia形成有由多個棱鏡構(gòu)成的棱鏡組4a、4b (第一棱鏡組)。另一方面,如圖I (d)所示,在光學(xué)部件I的入射面Ib形成有由多個棱鏡構(gòu)成的棱鏡組5 (第二棱鏡組)以及柱狀凸透鏡6。具體而言,圖1(c)中示出了設(shè)置于光學(xué)部件I的射出側(cè)的棱鏡組4a、4b的形成區(qū)域與形成于基板2的光源3的位置關(guān)系。形成有棱鏡組4a、4b的部分是圖中的灰色區(qū)域。在圖I (C)的例子中,棱鏡組4a、4b形成于中央兩列的各光源3的正上方。S卩,棱鏡組4a、4b沿著中央兩列的光源3的長度方向形成在出射面Ia上。棱鏡組4a、4b均包括多個棱鏡,并且這些棱鏡組4a、4b相互分開設(shè)置。另ー方面,圖I (d)中示出了設(shè)置于光學(xué)部件I的入射側(cè)的棱鏡組5以及柱狀凸透鏡6的形成區(qū)域、與形成于基板2的光源3的位置關(guān)系。在光學(xué)部件I的入射面Ib形成有棱鏡組5和柱狀凸透鏡6。形成有棱鏡組5的部分是圖中用灰色表示的區(qū)域。各棱鏡組5沿著入射面Ib的寬度方向以等間隔相互隔開而形成。另外,各棱鏡組5由多個棱鏡構(gòu)成。柱狀凸透鏡6形成于棱鏡組5的中間、即圖中白色的區(qū)域。如圖所示,以棱鏡組5形成干與光源3不重疊的區(qū)域、且以柱狀凸透鏡6形成于光源3的正上方的區(qū)域的方式配置棱鏡組5和柱狀凸透鏡6。S卩,棱鏡組5和柱狀凸透鏡6沿著棱鏡組4a、4b的長度方向周期性地形成。另外,在本實(shí)施方式中,棱鏡組5和柱狀凸透鏡6沿著棱鏡組4a、4b的長度方向交替地形成。棱鏡組5和柱狀凸透鏡6構(gòu)成使射入到光學(xué)部件I的光的光路改變的透鏡部(光路變換部)。接著,結(jié)合圖2對照明設(shè)備10中的光學(xué)部件I的出射面Ia的形狀進(jìn)行說明。圖2是圖I的照明設(shè)備10的剖視圖,(a)是圖I (C)的A-A'線剖視圖,(b)是將形成于(a)的光學(xué)部件I的射出面Ia的棱鏡組4a的構(gòu)造放大了的圖,(C)是表示經(jīng)由(a)的光學(xué)部件I的光線的路徑的圖。其中,在圖2 (b)和(C)中僅示出了棱鏡組4a,但棱鏡組4b也相同。如圖2(a)所示,在本實(shí)施方式中,作為ー個例子,棱鏡組4a、4b由10個棱鏡構(gòu)成。 將形成于射出面Ia的棱鏡組4a、4b的長度方向設(shè)定為照明設(shè)備10的Y軸方向。將棱鏡組4a,4b的中心設(shè)定為光源3的中心位置的正上方。另外,如圖2 (b)所示,棱鏡組4a形成為相對于通過光源3的中央和棱鏡組4a的中心的軸為對稱的形狀。并且,將構(gòu)成棱鏡組4a的各棱鏡的ー側(cè)的底角(傾斜角度)Θ I、Θ 2··· Θ 5設(shè)定成不同的角度。在該例中,將距離圖中用點(diǎn)劃線表示的棱鏡組4a的中心軸較遠(yuǎn)的底角Θ I、Θ 2··· Θ 5設(shè)定為越靠近中心軸(從圖中左端起)則角度越逐漸減小。另外,將棱鏡的頂角ΦI設(shè)定為所有的棱鏡中的頂角ΦI均相同的角度。圖2 (c)表示從光源3射出的光在經(jīng)過了棱鏡組4a的情況下通過的光線圖。從光源3射出的光射入到光學(xué)部件1,接著到達(dá)形成于出射面Ia的棱鏡組4a。將各棱鏡的棱鏡面的角度設(shè)定為可使到達(dá)的一部分或者全部光線的入射角度滿足全反射的條件。因此,射入到棱鏡組4a的棱鏡面的光線在棱鏡面發(fā)生全反射,因此其方向發(fā)生很大變化。即,在使用了正上方方向的亮度較強(qiáng)的光源3的情況下,亮度較強(qiáng)的光的配光方向相對于Z軸發(fā)生很大變化。即,利用棱鏡組4a使從光源3放射出的光線擴(kuò)散,從而使這些光線的配光廣角化。因此能夠?qū)崿F(xiàn)光源3的正上方的亮度相對地減弱的配光特性。這樣,棱鏡組4a使從光源3放射出的光線的配光在與棱鏡組4a的長度方向正交的方向上廣角化。另ー方面,從在正上方未形成棱鏡組4a的外側(cè)兩列光源3射出的光線,雖受到在光學(xué)部件I的入射面lb、出射面Ia進(jìn)行的菲涅爾(Fresnel)反射、在光學(xué)部件I的內(nèi)部進(jìn)行的全反射的影響,但在X-Z面內(nèi)的配光不發(fā)生很大的變化。因此保持原樣地反映光源3的配光特性,從而來自該部位的光成為光源3的正上方的亮度相對地增強(qiáng)的配光特性。這樣,通過將在光源3的正上方形成棱鏡組4a、4b的部位、與未形成棱鏡組4a、4b的部位組合,從而能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的配光特性。另外,通過使各棱鏡的底角Θ I、Θ 2··· Θ 5發(fā)生變化,能夠精密地控制配光。在圖
2的例子的情況下,在光線到達(dá)棱鏡面時,隨著入射角度増大,則棱鏡的底角Θ1、Θ2··· Θ 5也以增大的方式變化。因此成為出射光的配光方向一致的特性。另外,通過將棱鏡組4a、4b的形狀做成簡單的形狀,從而使光學(xué)部件I的制造變得簡單,并且即便在光學(xué)部件I與光源3的位置錯開的情況下,也能夠?qū)崿F(xiàn)照明特性難以變化的照明設(shè)備10。此外,在圖2所示的例子中,從制造光學(xué)部件I的容易性和對公差的考慮出發(fā),使用具備相同頂角(Φ I)的棱鏡形狀、并且成為相對于中心軸對稱的形狀的結(jié)構(gòu)作為棱鏡組4a、4b。但是,棱鏡組4a、4b并不局限于該形狀,也可以由頂角不同的棱鏡、或相對于中心軸非対稱的形狀的棱鏡構(gòu)成。另外,在圖I (b)以及圖2 (a)中,棱鏡組4a、4b形成于中央兩列光源3的正上方。但是,棱鏡組4a、4b的形成部位并不限定于此。即,如圖3所示,棱鏡組4a、4b也可以不是中央兩列。圖3是照明設(shè)備10的剖視圖,圖3 Ca)以及圖3 (b)是表示形成于光學(xué)部件I的出射面Ia的其他棱鏡組4a、4b的構(gòu)造的圖。棱鏡組4a、4b也可以是圖3 Ca)所示的形成于外側(cè)兩列光源3的正上方的結(jié)構(gòu),還可以是圖3 (b)所示的形成于左側(cè)兩列光源3的正上方的結(jié)構(gòu)等。這樣,根據(jù)本實(shí)施方式的照明設(shè)備10,能夠使原本沿基板2的設(shè)置有光源3的面的 法線方向射出的強(qiáng)度較強(qiáng)的光線的方向,容易地向相對于法線方向傾斜較大的方向變化。因此能夠?qū)崿F(xiàn)具備較廣的配光特性的照明設(shè)備10。特別是在路燈中,從抑制眩光的觀點(diǎn)出發(fā),通過使照明設(shè)備朝向外側(cè)的配置來控制配光特性是很困難的。因此,由本實(shí)施方式的照明設(shè)備10進(jìn)行的配光的控制對具備照明設(shè)備10的路燈(照明裝置)很有效。另外,為了高水準(zhǔn)地達(dá)到作為道路燈所要求的規(guī)格,需要進(jìn)行更加細(xì)致的配光控制。通過將照明設(shè)備10的、在光源3的正上方形成棱鏡組4a、4b的部分與不形成棱鏡組4a、4b的部分組合,能夠進(jìn)行細(xì)致的配光控制。因此具備照明設(shè)備10的路燈能夠高水準(zhǔn)地達(dá)到作為道路燈所要求的規(guī)格。接下來,基于圖4對照明設(shè)備10中的光學(xué)部件I的入射面Ib的形狀進(jìn)行說明。圖4是圖I的照明設(shè)備10的剖視圖,(a)是圖I (d)的B-B'線剖視圖,(b)是將形成于(a)的光學(xué)部件I的入射面Ib的棱鏡組5的構(gòu)造放大了的圖,(c)是表示經(jīng)過了(a)的光學(xué)部件I的光線的路徑的圖。如圖4 Ca)所示,在光學(xué)部件I的入射面Ib形成有棱鏡組5以及柱狀凸透鏡6。棱鏡組5以及柱狀凸透鏡6沿光學(xué)部件I的寬度方向形成(參照圖1(d))。S卩,棱鏡組5以及柱狀凸透鏡6的長度方向?yàn)閄方向。作為ー個例子在圖4 (a)中示出用11個棱鏡形成棱鏡組5的情況。柱狀凸透鏡6和棱鏡組5沿著光學(xué)部件I的長度方向交替地配置。在圖4 Ca)的例子中設(shè)定為將光源3的中心位置配置在柱狀凸透鏡6的光軸上。圖4 (b)表示構(gòu)成棱鏡組5的棱鏡的放大圖。棱鏡組5由以相等間距配置的相同形狀的棱鏡構(gòu)成。另外,棱鏡的底邊的角度(底角)Θ 6、Θ 7相互不同,且為Θ6< Θ7的關(guān)系O圖4 (C)表示在圖I (C)的B-B'截面處的光線圖。從光源3射出的光中、光源3正上方附近的出射角度較小的光線射入到柱狀凸透鏡6,而出射角度較大的光線射入到棱鏡組5。與射入部位為平面的情況相比,射入到柱狀凸透鏡6的光線的光路沿著其曲率向內(nèi)側(cè)變化。另ー方面,將各棱鏡的棱鏡面的角度設(shè)定為可使到達(dá)的一部分或者全部光線的入射角度滿足全反射的條件。因此,射入到棱鏡組5的棱鏡面的光線在棱鏡面進(jìn)行全反射,因此其方向發(fā)生很大變化。另外,在圖4的情況下,棱鏡組5由通過各個棱鏡的頂點(diǎn)且相對于與Z軸平行的直線為非対稱的形狀的棱鏡構(gòu)成。因此,由棱鏡組5配光的光線方向整體相對于Z軸方向傾斜。出射角度較大的光線,因在光學(xué)部件I表面的反射或因在內(nèi)部的全反射而容易損失。但是,如圖4 (c)所示,通過使從光學(xué)部件I射出的光線方向在沿Z軸的方向上變化,由此能夠增大從光學(xué)部件I射出的光量,從而能夠提高光的利用效率。這樣,棱鏡組5和柱狀凸透鏡6將從光源3放射出的光線的配光沿著棱鏡組5和柱狀凸透鏡6的周期方向窄角化。另外,借助柱狀凸透鏡6、棱鏡組5的聚光功能,能夠?qū)崿F(xiàn)高效地照亮所希望的區(qū)域的照明設(shè)備10。另外,由于經(jīng)過棱鏡組5的光的配光與經(jīng)過柱狀凸透鏡6的光,能夠在某種程度上獨(dú)立地進(jìn)行控制,所以能夠增加照度分布設(shè)計(jì)的自由度,從而容易地得到所希望的照度分布。另外,在Y-Z面上進(jìn)行觀察的情況下,形成于光學(xué)部件I的柱狀凸透鏡6形成為與各光源3 —對一地對應(yīng)。另外,棱鏡組5由多個棱鏡構(gòu)成。由此,能夠?qū)⒅鶢钔雇哥R6的透鏡的高度、棱鏡的尺寸設(shè)定為光源3的大小的程度。因此能夠?qū)崿F(xiàn)照明裝置的薄型化、小型化。另外,為了實(shí)現(xiàn)防止由光源3的發(fā)熱導(dǎo)致的光學(xué)部件I的劣化,有時需要擴(kuò)大光學(xué)部件I與光源3的距離。在該情況下,為了僅利用柱狀凸透鏡6提高光利用效率,需要増大柱狀凸透鏡6的尺寸(透鏡高度)以便聚集射出角度較大的光線。但是,通過使棱鏡組5具有聚光功能,能夠抑制透鏡尺寸的大型化。由此能夠?qū)⒐鈱W(xué)部件I保持為薄型,并能夠抑制光學(xué)部件I的劣化。此外,光學(xué)部件I的入射面Ib的形狀并不限定于圖4的形狀。圖5和圖6是表示形成于照明設(shè)備10的光學(xué)部件I的入射面Ib的其他構(gòu)造的圖。如圖5所示,光源3的中心可以與柱狀凸透鏡6的中心軸(圖中點(diǎn)劃線)不一致。這樣,通過將柱狀凸透鏡6的光軸與光源3的光軸錯開,也能夠控制Y-Z面的配光特性。另外,如圖6所示,也可以是在光學(xué)部件I的入射面只形成棱鏡組5的結(jié)構(gòu)。在并不怎么需要聚光作用而想要提高光的利用效率的情況下,圖6所示的結(jié)構(gòu)很有效。另外,還能夠使光學(xué)部件I的制造變得容易。作為光學(xué)部件I的材料,例如除了丙烯酸樹脂之外,還可以使用聚苯こ烯樹脂、甲基丙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂或者玻璃等在可見光區(qū)域透明性良好且透過率較大的材料。這樣,在照明設(shè)備10中,從光源3放射出的光,能夠由形成于光學(xué)部件I的柱狀凸透鏡6、棱鏡組4a、4b以及棱鏡組5進(jìn)行配光控制。即,形成于光學(xué)部件I的入射面Ib的柱狀凸透鏡6和棱鏡組5具有使光聚斂(窄角化)的功能,且形成于光學(xué)部件I的出射面Ia的棱鏡組4a、4b具有使光擴(kuò)散(廣角化)的功能。另外,形成于入射面Ib的柱狀凸透 鏡6以及棱鏡組5的母線方向與形成于出射面Ia的棱鏡組4a、4b的母線方向正交。即,柱狀凸透鏡6以及棱鏡組5的長度方向與棱鏡組4a,4b的長度方向相互正交。因此,僅利用光學(xué)部件I就能夠單獨(dú)地控制X-Z面、Y-Z面兩個面中的配光特性。接下來,對使用了照明設(shè)備10的照明裝置進(jìn)行說明。圖7 (a)以及圖7 (b)是具備照明設(shè)備10的照明裝置20的概略圖。如圖7 (a)所示,照明裝置20構(gòu)成為將兩個本實(shí)施方式中所說明的照明設(shè)備10并排配置,并且向紙面下方放射光。此外,在該實(shí)施方式中,作為ー個例子,將沿X軸方向以間距17mm并排設(shè)置四列光源3、沿Y軸方向以間距21mm并排設(shè)置20列光源3的照明設(shè)備10配置為在X-Z面觀察時是平行的。光源3的合計(jì)個數(shù)為80個,合計(jì)光源光束為10000 (Im)0此外,光源3的個數(shù)以及光束,可根據(jù)照明裝置20所需的光束的大小而適時變更地設(shè)定。另外,在照明裝置20中,兩個照明設(shè)備10不僅可以如圖7 (a)所示的那樣平行地配置,也可以如圖7 (b)所示的那樣以具有某個角度Ψ的方式配置。該角度Ψ可根據(jù)照明裝置20所需要的設(shè)計(jì)、即未圖示的框體、罩等而適時變更地設(shè)定。或者,為了使從照明裝置20放射的光高效地沿±X軸向擴(kuò)散,也適時變更地設(shè)定該角度Ψ。
接下來,對照明裝置20中的配光特性進(jìn)行說明。圖8是表示模擬圖7 (a)的照明裝置20的配光特性后的結(jié)果的圖。圖9是說明使用圖7 (a)的照明裝置20作為路燈的情況下的評價(jià)條件的圖,圖9 (a)是說明照明裝置20的設(shè)置狀態(tài)的圖,圖9 (b)是表示照明裝置20與觀察者23a、23b的關(guān)系的圖。在圖8中,光源的配光特性假定為朗伯(Lambert)分布。在圖8中,實(shí)線表示與X-Z面錯開16°的平面上的配光特性。如圖9 (a)所示,這在將照明裝置20應(yīng)用于路燈的情況下,照明裝置20相對于道路22不是平行的而是以傾斜了角度η的方式配置。如圖9 (a)所示,實(shí)線對應(yīng)于配置有照明裝置20的情況下的包括照明裝置20的中央和靠近照明裝置20 一側(cè)的車道中央的平面上的配光特性。另ー方面,圖8的虛線表示Y-Z平面上的配光特性。以往的路燈的配光特性由于是不具有光學(xué)部件I的狀態(tài),所以與光源3同樣地成為在O。方向上具有峰值的配光特性。但是,如圖8所示,照明裝置20借助設(shè)置于光學(xué)部件I的出射面Ia的棱鏡組4的作用而能夠使光擴(kuò)散。因此,在照明裝置20中,實(shí)現(xiàn)了在±60°附近具有峰值的配光。另外,借助形成于光學(xué)部件I的入射面Ib的棱鏡組5和柱狀凸透鏡6,使光在Y-Z面聚斂(窄角化),因此可知其配光特性被聚斂。在該模擬中設(shè)定為,出射面Ia的棱鏡的頂角Φ1=55°,底邊的角度(底角)Θ1=77°,從Θ1到Θ 5依次減小3° (參照圖2 (b))。另外,將其棱鏡的底面的寬度(底邊的長度)設(shè)為1_。另ー方面,使用曲率為8_的圓柱透鏡作為入射面Ib的柱狀凸透鏡6,使棱鏡組5中的棱鏡的底邊的角度(底角)Θ6=56°、Θ7=64°,并將底面的寬度(底邊的長度)設(shè)定為1mm。另外,下述表I表示將本實(shí)施方式的照明裝置20應(yīng)用于路燈的情況下的綜合亮度均勻度、車道軸向亮度均勻度的值。表I
綜合亮度均勻度~車道軸向亮度均勻度~
觀察者 23a ' O. 51O. 6
觀察者 23b ' O. 49O. 59
其中,為了得到表I所示的各特性值而使用了歐洲規(guī)格所記載的值作為道路的反射率。此外,如圖9 Ca)所示,將照明裝置20的X方向設(shè)為與道路22的行進(jìn)方向平行。另外,如圖9 (b)所示,將連結(jié)照明裝置20的燈具的高度設(shè)為Sm,并以30m的間隔設(shè)置照明裝置20。假定道路22是整體的道路寬度W為9m、且具有兩條反向車道(一條車道4. 5m)的道路。此時,若將圖9 (a)所示的η設(shè)為30°,則從照明裝置20的中央到靠近燈具(照明裝置20)—側(cè)的車道的中央、與從燈具的中央到道路22的中央所成的角ξ大約為16°。綜合均勻度表示分別從作為對象的道路22離開d=60m的觀察者23a與觀察者23b的角度觀察時、道路22的最小亮度/平均亮度。觀察者23a、23b位于各車道的中央。在觀察者23a的情況下,車道軸向亮度均勻度表示觀察者23a在作為對象的道路上觀察到的LI線上的亮度均勻性,在觀察者23b的情況下,車道軸向亮度均勻度表示觀察者在作為對象的道路上觀察到的L2線上的亮度均勻性。LI是位于距離照明裝置20為W/4處的線,L2是位于距離照明裝置20為3W/4處的線。對于綜合均勻度以及車道軸向均勻度,要求分別為O. 4以上、O. 5以上的值。如表I所示,可知在將照明裝置20應(yīng)用于路燈的情況下,所有的值都達(dá)到了所要求的值。如以上說明的那樣,在本實(shí)施方式的照明設(shè)備10以及照明裝置20中,能夠僅利用 在光學(xué)部件I的入射面Ib具有柱狀凸透鏡6和棱鏡組5、在出射面Ia具有棱鏡組4a、4b的光學(xué)部件I來控制兩個面(x-z面和Y-Z面)的配光特性,就能夠使配光特性最佳化。由此,能夠利用具備照明設(shè)備10的照明裝置20作為高水準(zhǔn)地達(dá)到道路照明所希望的規(guī)格的路燈。另外,在本實(shí)施方式的照明設(shè)備10以及照明裝置20中,不需要使用框體等作為反射鏡,因此能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊的照明設(shè)備以及照明裝置。另外,即便在使用光源面積較大的陣列狀的LED光源作為光源3的情況下,由于以與各LED光源對應(yīng)的方式形成柱狀凸透鏡6以及棱鏡組4a、4b、棱鏡組5,所以也能夠?qū)崿F(xiàn)不導(dǎo)致大型化且配光特性優(yōu)異的照明設(shè)備10以及照明裝置20。此外,本實(shí)施方式的照明設(shè)備10和照明裝置20可以具備用于固定電源部和光源3的框體以及罩等。在室外等使用的照明裝置20的情況下,通過設(shè)置框體以及罩,能夠保護(hù)光源、光學(xué)部件I避免受到雨、灰塵等的侵害。另外,上述實(shí)施方式的照明設(shè)備10以及使用了上述照明設(shè)備10的照明裝置20,能夠廣泛地用于防范燈、街燈、路燈、公園燈等室外照明以及其他照明。另外,本實(shí)施方式的照明設(shè)備10,在光學(xué)部件I的出射面Ia形成有棱鏡組4a、4b,在入射面Ib形成有棱鏡組5以及柱狀凸透鏡6。另外,棱鏡組4a、4b、柱狀凸透鏡6形成于陣列狀地配置的光源3的正上方。另外,棱鏡組5由多個相同形狀、相同間距的棱鏡構(gòu)成,并形成于光源3之間。另外,棱鏡組5以及柱狀凸透鏡6具有使光聚集的功能。另ー方面,形成于出射面Ia的棱鏡組4a、4b具有使光擴(kuò)散的功能。因此,通過使形成于出射面Ia的棱鏡組4a、4b的長度方向與形成于入射面Ib的棱鏡組5以及柱狀凸透鏡6的長度方向正交,從而能夠獨(dú)立地控制正交的兩個方向的配光。即,棱鏡組4a、4b、棱鏡組5以及柱狀凸透鏡6作為控制配光的光學(xué)控制元件而發(fā)揮作用。通過使用這樣的光學(xué)控制元件,本實(shí)施方式的照明設(shè)備10以及照明裝置20能夠用一個部件(僅用光學(xué)部件I)控制配光。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)照明設(shè)備10以及照明裝置20的薄型化以及小型化,并且能夠?qū)崿F(xiàn)組裝容易的高性能的照明設(shè)備10以及照明裝置20。在本發(fā)明的照明設(shè)備中,優(yōu)選在上述入射面設(shè)置有多個透鏡部,上述透鏡部沿著上述第一棱鏡組的長度方向周期性地形成,且上述透鏡部使從上述光源放射出的光線的配光沿著上述透鏡部的周期方向窄角化。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu),在光學(xué)部件的入射面設(shè)置有多個沿著第一棱鏡組的長度方向形成的透鏡部。由此,入射到透鏡部的來自光源的光線沿著透鏡部的周期方向窄角化。即,透鏡部將從光源放射出的光聚集。其結(jié)果,利用透鏡部能夠進(jìn)行與第一棱鏡組不同的配光控制。因此利用形成于光學(xué)部件的第一棱鏡組和透鏡部,能夠控制兩個軸方向的配光特性,并使配光特性最佳化。因此即便不使用反射鏡等,也能夠?qū)崿F(xiàn)例如具有適合道路照明用的照明裝置的配光分布、照度的照明設(shè)備。在本發(fā)明的照明設(shè)備中,優(yōu)選上述透鏡部包括柱狀凸透鏡和由多個棱鏡構(gòu)成的第二棱鏡組,且上述柱狀凸透鏡與第二棱鏡組交替地形成。根據(jù)上述結(jié)構(gòu),透鏡部包括柱狀凸透鏡和第二棱鏡組。由此,與射入部位為平面的情況相比,入射到柱狀凸透鏡的光線的光路沿著柱狀凸透鏡的曲率向內(nèi)側(cè)變化。另ー方面,入射到第二棱鏡組的光線在棱鏡面進(jìn)行反射,從而其方向發(fā)生很大變化。由此,能夠增大從光學(xué)部件射出的光量,從而能夠提高光的利用效率。另外,借助柱狀凸透鏡、第二棱鏡組的聚光功能,能夠?qū)崿F(xiàn)高效地照亮所希望的區(qū)域的照明設(shè)備。另外,由于經(jīng)過第二棱鏡組的光的配光與經(jīng)過柱狀凸透鏡的光,能夠在某種程度上獨(dú)立地進(jìn)行控制,所以能夠增加照度分布設(shè)計(jì)的自由度,從而容易地得到所希望的照度分布。為了解決上述課題,本發(fā)明的照明裝置的特征在于具備上述任意的照明設(shè)備。因此,能夠提供一種以簡單的結(jié)構(gòu)且具備能夠控制配光特性的照明設(shè)備的照明裝置。本發(fā)明不限定于上述各實(shí)施方式,可在權(quán)利要求所示的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更,對于不同的實(shí)施方式中各自公開的技術(shù)方法適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合而得到的實(shí)施方式,也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠廣泛地用于防范燈、街燈、路燈、公園燈等在室外使用的照明設(shè)備以及 使用了上述照明設(shè)備的照明裝置等各種照明裝置。附圖標(biāo)記說明I…光學(xué)部件;2…基板;3…光源;4a、4b…棱鏡組(第一棱鏡組);5…棱鏡組(透鏡部、第二棱鏡組);6…柱狀凸透鏡(透鏡部);10…照明設(shè)備;20···照明裝置;22…道路;23a…觀察者;23b…觀察者
權(quán)利要求
1.ー種照明設(shè)備,其特征在于,具備 多個光源;和 光學(xué)部件,該光學(xué)部件具有對于從所述光源放射的光的入射面和出射面, 在所述出射面設(shè)置有由多個棱鏡構(gòu)成的第一棱鏡組, 所述第一棱鏡組使從所述光源放射出的光線的配光沿著與所述第一棱鏡組的長度方向正交的方向而廣角化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明設(shè)備,其特征在干, 在所述入射面設(shè)置有多個透鏡部, 所述透鏡部沿著所述第一棱鏡組的長度方向周期性地形成, 所述透鏡部使從所述光源放射出的光線的配光沿著所述透鏡部的周期方向而窄角化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明設(shè)備,其特征在干, 所述透鏡部包括柱狀凸透鏡、和由多個棱鏡構(gòu)成的第二棱鏡組, 所述柱狀凸透鏡與第二棱鏡組交替地形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明設(shè)備,其特征在干, 構(gòu)成所述第二棱鏡組的棱鏡是以等間距配置的相同形狀的棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的照明設(shè)備,其特征在干, 構(gòu)成所述第二棱鏡組的棱鏡,其棱鏡面的角度被設(shè)定為使到達(dá)棱鏡面的光線進(jìn)行全反射。
6.根據(jù)權(quán)利要求Γ5中任一項(xiàng)所述的照明設(shè)備,其特征在干, 構(gòu)成所述第一棱鏡組的棱鏡,其棱鏡面的角度被設(shè)定為使到達(dá)棱鏡面的光線進(jìn)行全反射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任一項(xiàng)所述的照明設(shè)備,其特征在干, 所述第一棱鏡組由多個棱鏡構(gòu)成,所述棱鏡的所述出射面的寬度方向的截面形狀是三角形, 各棱鏡被設(shè)定為,使遠(yuǎn)離第一棱鏡組的中心軸的底角越靠近中心軸越減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明設(shè)備,其特征在干, 構(gòu)成所述第一棱鏡的棱鏡的頂角全部相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求Γ8中任一項(xiàng)所述的照明設(shè)備,其特征在干, 所述光源是發(fā)光二極管。
10.ー種照明裝置,其特征在于,具備 權(quán)利要求廣9中任一項(xiàng)所述的照明設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供一種照明設(shè)備以及具備該照明設(shè)備的照明裝置。照明設(shè)備(10)在光學(xué)部件(1)的入射面具有柱狀凸透鏡、和由多個棱鏡構(gòu)成的棱鏡組,并在出射面(1a)具有由多個形狀分別不同的棱鏡構(gòu)成的棱鏡組(4a、4b)。形成于出射面(1a)的棱鏡組(4a),使在其內(nèi)部進(jìn)行反射而沿基板面的法線方向射出的強(qiáng)度較強(qiáng)的光線的方向,向相對于法線方向較大地傾斜的方向偏轉(zhuǎn)。因此能夠提供以簡單的結(jié)構(gòu)就能夠控制配光特性的照明設(shè)備(10)。
文檔編號F21S2/00GK102686934SQ201080059455
公開日2012年9月19日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者渡邊由紀(jì)夫 申請人:夏普株式會社