JP2017157325A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光透過性ミラーと反射鏡とを組み合わせることにより、眩しさを抑制しながら所望の配光制御が可能となる照明器具を提供する。【解決手段】光源２０の前方に配置された前面カバー３０と、光源２０の背後より前面カバー３０と対向して配置された反射鏡４０とを備える。前面カバー３０は、光源２０から出射された光、および反射鏡４０により反射された光を、外側へ透過させて外部を照射する光と、内側へ反射させて反射鏡４０に到達する光とに、所定比率で分ける光透過性ミラーにより形成される。反射鏡４０は、前面カバー３０により内側へ反射された光を受けて、前面カバー３０へ向けて所定角度で反射させることを繰り返すように形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、光源から出射された光を減衰させて外部へ照射する照明装置に関する。

従来、反射鏡で配光を制御する照明器具が広く普及しているが、照明光が直接目に入ると眩しいという問題があった。特に、最近の照明器具の傾向として、光源にＬＥＤを採用したものが増えており（例えば、特許文献１参照）、ＬＥＤの指向性の強い発光特性によれば、なおさら眩しさを強く感じることが多かった。

このような問題を解決すべく、光源の照射面をなす前面カバーに拡散グローブを用いた照明器具が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、光源から出射された光を、全て反射させた間接光として出射するように構成した照明器具も知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１１−１２８９４８号公報 特開２００９−１７０１１４号公報 特開２００９−９６３８８号公報

しかしながら、前述した特許文献２に記載の照明器具では、光源から外部に照射される光を拡散させることで、眩しさを抑制することができるが、拡散グローブを通り照射される光が広く均一に拡散されるため、細かな配光制御を行うことができないという問題があった。

また、前述した特許文献３に記載の照明器具では、間接照明とすることにより、広い領域を淡く照らすことができるが、全体的には光量不足により暗くなりがちとなる。また、照度のムラが生じやすく、必要な箇所で十分な照度を確保することができないという問題もあった。

本発明は、以上のような従来技術の有する問題点に着目してなされたものであり、光透過性ミラーと反射鏡とを組み合わせることにより、眩しさを抑制しながら所望の配光制御が可能となる照明器具を提供することを目的としている。

前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］光源（２０）から出射された光を減衰させて外部へ照射する照明装置（１０）において、
前記光源（２０）の前方に配置された前面カバー（３０）と、前記光源（２０）の背後より前記前面カバー（３０）と対向して配置された反射鏡（４０）とを備え、
前記前面カバー（３０）は、前記光源（２０）から出射された光、および前記反射鏡（４０）により反射された光を、外側へ透過させて外部を照射する光と、内側へ反射させて前記反射鏡（４０）に到達する光とに、所定比率で分ける光透過性ミラーにより形成され、
前記反射鏡（４０）は、前記前面カバー（３０）により内側へ反射された光を受けて、前記前面カバー（３０）へ向けて所定角度で繰り返し反射させるように形成されたことを特徴とする照明装置（１０）。

［２］前記前面カバー（３０）のうち予め定めた一部の領域のみ、前記光透過性ミラーにより形成されたことを特徴とする前記［１］に記載の照明装置（１０）。

［３］前記光透過性ミラーの一部の領域は、他の領域と異なる比率の透過率に設定されていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の照明装置（１０）。

［４］前記光源（２０）は、前記反射鏡（４０）の反射面上の所定位置に取り付けられ、
前記前面カバー（３０）は、その外周端が前記反射鏡（４０）の外周端に合わさる状態で固定されたことを特徴とする前記［１］，［２］または［３］に記載の照明装置（１０）。

次に、前述した解決手段に基づく作用を説明する。
前記［１］に記載の照明装置（１０）によれば、光源（２０）から出射された光が前面カバー（３０）に到達すると、所定比率で一部の光は、そのまま外側へ透過して外部を照射し、残りの光は、前面カバー（３０）をなす光透過性ミラーにより内側へ反射されて反射鏡（４０）に到達する。反射鏡（４０）に到達した光は、反射鏡（４０）により前面カバー（３０）へ向けて再び反射される。

前面カバー（３０）である光透過性ミラーの所定比率として、光の透過率ないし反射率は任意に定め得る設計事項である。特に、透過率と反射率とが等しい場合は、一般にハーフミラーとも称されている。このような光透過性ミラーによれば、光を減衰させて眩しさを抑制するだけでなく、所定比率の設定に基づき、照明の目的や用途に応じた所望の光照度を得ることができる。

反射鏡（４０）は、前面カバー（３０）により反射された光を受けて、再び前面カバー（３０）に向けて所定角度で反射させるが、この所定角度は反射面の形状により任意に設定することができる。よって、反射鏡（４０）の反射面の設計に基づき、照明の目的や用途に応じた所望の配光制御が可能となる。このように、配光制御した光と配光制御しない光を組み合わせることで、眩しさを抑制しながら所望の配光を得ることができる。

前記［２］に記載の照明装置（１０）によれば、前面カバー（３０）のうち予め定めた一部の領域のみ、光透過性ミラーにより形成する。これにより、光源（２０）の眩しさが問題とならないような位置や角度においては、光源（２０）から出射された光を、減衰させることなく前面カバー（３０）を通してそのまま照射する等、より多様な配光制御が可能となる。

前記［３］に記載の照明装置（１０）では、前記光透過性ミラーの全域で一律の透過率（反射率）とは限らず、一部の領域を、他の領域と異なる比率の透過率（反射率）に設定する。これにより、光源（２０）から前面カバー（３０）に到達する直接光の光密度に応じて、例えば、光密度が高い領域ほど透過率を低く（逆に反射率を高く）して全体的に均一の照射光が得られるようにしたり、局所的に高い光照度となるように設定しても良い。

前記［４］に記載の照明装置（１０）によれば、光源（２０）を反射鏡（４０）の反射面上の所定位置に取り付けることにより、光源（２０）の支持部材を反射鏡（４０）と兼用することができる。また、前面カバー（３０）の外周端を、反射鏡（４０）の外周端に合わさる状態で固定することにより、反射鏡（４０）および前面カバー（３０）を光源（２０）を囲むケーシングとして構成することができる。

本発明に係る照明装置によれば、前面カバーをなす光透過性ミラーと反射鏡とを組み合わせることにより、眩しさを抑制しながら所望の配光制御が可能となる。
特に、光透過性ミラーにおける所定比率（透過率と反射率）の設定に基づき、照明の目的や用途に応じた所望の光照度を得ることができ、また、反射鏡の反射面の設計に基づき、照明の目的や用途に応じた所望の配光制御が可能となる。

本発明の第１実施の形態に係る照明装置の内部構造を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第１実施の形態に係る照明装置の外観を模式的に示す斜視図である。 本発明の第２実施の形態に係る照明装置の外観を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３実施の形態に係る照明装置の外観を模式的に示す斜視図である。 本発明の第４実施の形態に係る照明装置の外観を模式的に示す斜視図である。 本発明の第５実施の形態に係る照明装置の外観を模式的に示す斜視図である。

以下、図面に基づき、本発明を代表する各種実施の形態を説明する。
図１および図２は、本発明の第１実施の形態を示している。
第１実施の形態に係る照明装置１０は、光源２０から出射された光を減衰させて外部へ照射できるものであり、例えば、鉄道車両や自動車の照明器具、照明用看板、家庭用の照明器具等に広く適用できるものである。

図１に示すように、照明装置１０は、光源２０と、光源２０の前方に配置された前面カバー３０と、光源２０の背後より前面カバー３０と対向して配置された反射鏡４０とを備えている。前面カバー３０および反射鏡４０は、互いに対向した状態で合わされる形状であり、照明装置１０のケーシングも兼ねるように構成されている。

光源２０には、ＬＥＤが採用されている。本実施の形態では例えば、細幅状に延びる基板２１上に、表面実装型のＬＥＤチップ２２を等間隔で複数配列させて固定したものである。ＬＥＤチップ２２は、一般的であるので詳細な説明は省略するが、基板２１に対して直交する光軸を中心に所定角度の放射範囲で光を出射するタイプが用いられる。

光源２０の発光色は任意に選択できるものであり、ＬＥＤチップ２２も一色とは限らず、異なる発光色のものを複数備えるようにしても良い。基板２１は、その表面が実装面となっており、実装面上にＬＥＤチップ２２が電気的に接続される配線回路が形成されている。一方、基板２１の裏面は取付面となっており、後述する反射鏡４０の反射面上に取り付けられる。

前面カバー３０は、その内側となる上方より入射した光を、外側へ透過させて外部を照射する光と、内側へ反射させて後述の反射鏡４０に到達する光とに、所定比率で分ける光透過性ミラーで形成されている。前面カバー３０の照射ないし反射面は、種々の形状を採用することができるが、本実施の形態では、全長に亘り下方に湾曲した弧状断面であり、平面視で前後方向に長い矩形状に形成されている。前面カバー３０は、その湾曲頂部の法線が、前記ＬＥＤチップ２２の光軸と一致する状態に配置される。

前面カバー３０に入射する光は、光源２０からの直接光だけでなく、後述の反射鏡４０から反射された間接光も含まれる。すなわち、前面カバー３０は、光源２０から出射された光、および反射鏡４０により反射された光を、それぞれ所定比率で外側へ透過させると共に、内側へ反射させるものである。ここで所定比率とは、光の透過率ないし反射率であり、これらの値は任意に定め得る設計事項である。

前面カバー３０である光透過性ミラーは、具体的には例えば、透明なガラスやアクリル等の板材の表面に、反射膜として錫や銀等の金属を極めて薄くメッキあるいは蒸着して形成される。前述の所定比率は、反射膜の厚みで適宜設定することができ、薄いほど透過率が高くなり、厚いほど反射率が高くなる。この透過率と反射率とが等しい場合は、一般にハーフミラーとも称され、透過率が０％で反射率が１００％とすれば通常の鏡となる。

反射鏡４０は、前面カバー３０（光透過性ミラー）により内側へ反射された光を受けて、前面カバー３０へ向けて所定角度で反射させるように形成されている。反射鏡４０の反射面も、種々の形状を採用することができるが、本実施の形態では、前面カバー３０と上下対称となる断面形状に形成されている。すなわち、反射鏡４０は、全長に亘り上方に湾曲した弧状断面であり、平面視で前後方向に長い矩形状に形成されている。

反射鏡４０の反射面上には、その湾曲頂部を通る長手方向に延びた中心線に沿って、前記光源２０における基板２１の取付面がネジ等で固定されている。この光源２０を中心として左右対称に湾曲した反射鏡４０の反射面は、前面カバー３０より内側に反射された光を、少なくとも前面カバー３０の湾曲頂部を焦点として反射させる曲面形状に形成されている。

反射鏡４０は、具体的には例えば、アクリル等の板材の表面に、アルミニウムや銀等の光反射率の高い金属膜を被覆して形成したり、あるいは金属板材をそのまま湾曲させて形成される。反射鏡４０に関しては、透過率は０％で反射率は１００％とする。すなわち、反射鏡４０は、前記前面カバー３０とは異なり、入射した光を全反射するものである。

反射鏡４０と前面カバー３０とは、前述したように、外周端のうち側端縁同士が互いに合わさる形状であり、それぞれの側端縁はネジ等で固定される。これにより、前面カバー３０と反射鏡４０によって、照明装置１０のケーシングが構成されている。かかるケーシングの内部あるいは外部の適所には、図示省略したが光源２０の電源回路や制御回路等の関連部品が配設される。

次に、本実施の形態に係る照明装置１０の作用について説明する。
図１において、光源２０が点灯すると、太線矢印ａ１で示すように、ＬＥＤチップ２２から出射された光は、所定角度の放射範囲で前面カバー３０に向かう。前面カバー３０に到達した光は、所定比率で一部は細線矢印ａ２で示すように、そのまま外側へ透過して外部を照射し、残り光は細線矢印ｂ１で示すように、前面カバー３０をなす光透過性ミラーによって内側へ反射される。

細線矢印ｂ１で示した前面カバー３０からの反射光が、反射鏡４０に到達すると、細線矢印ｂ２で示すように、反射鏡４０により再び前面カバー３０に向けて所定角度で全反射される。そして、前面カバー３０に到達した反射光は、再び所定比率で一部は細線矢印ｂ３で示すように、そのまま外側へ透過して外部を照射し、残り光は細線矢印ｂ２の逆の光路を辿るように、繰り返し内側へ反射される。

図１では、図解を容易にするために途中までの光の反射までしか示してないが、前面カバー３０による一部の光の外部への照射と、反射鏡４０との間での残りの光の反射は繰り返される。このように、前面カバー３０である光透過性ミラーと反射鏡４０とを組み合わせることで、光源２０からの指向性の高い光であっても、眩しさを抑制しながら配光制御を行うことができる。特に、前面カバー３０である光透過性ミラーにおける光の透過率と反射率を任意に定めることで、照明の目的や用途に応じた所望の光照度を得ることができる。

また、反射鏡４０は、前面カバー３０により反射された光を受けて、再び前面カバー３０に向けて所定角度で全反射させるが、ここで所定角度は、反射面の形状により任意に設定することができる。よって、反射鏡４０の反射面の形状を工夫することにより、照明の目的や用途に応じた所望の配光制御が可能となる。なお、反射鏡４０による全反射は、前面カバー３０から反射された光だけに限られることなく、光源２０から出射された直接光の一部も反射するように設定しても良い。

具体的な配光制御としては、例えば、前面カバー３０の照射面の全域より均一に光が照射されるようにしたり、前面カバー３０の照射面における特定の位置ないし方向への光が明るく、あるいは暗くなるように設定すること等が考えられる。このように、配光制御した光と配光制御しない光を組み合わせることで、眩しさを抑制しながら所望の配光を得ることができる。

しかも、本実施の形態に係る照明装置１０では、光源２０の基板２１を反射鏡４０の反射面上の所定位置に取り付けることにより、光源２０の支持部材を反射鏡４０と兼用することができる。また、前面カバー３０の外周端を、反射鏡４０の外周端に合わさる状態で固定することにより、反射鏡４０および前面カバー３０だけで光源２０を囲むケーシングを構成することができる。これにより、部品点数が少なくなり、製造コストを低減することができる。

また、光源２０をＬＥＤによって構成したことにより、所望の明るさを低い電力消費で得られるばかりでなく、蛍光灯等に比べて装置全体を小型化することができ、照明の用途に応じた全体形状に自由にデザインすることも可能となる。さらに、ＬＥＤ等の指向性の強い光源ほど、眩しさを抑制する効果も顕著となる。

このような照明装置１０では、前面カバー３０の必ずしも全域を光透過性ミラーにより形成する必要はない。すなわち、前面カバー３０のうち予め定めた一部の領域のみを、光透過性ミラーにより形成しても良い。例えば、図３に示した第２実施の形態に係る照明装置１０Ａでは、前面カバー３０のうち中心線を間にした片側の半分だけ、光透過性ミラーにより形成しており（図中で薄墨色の部分）、もう片側の半分は、透過率１００％の透明に形成している。

これにより、光源２０の眩しさが問題とならないような位置や角度においては、光源２０から出射された光を、減衰させることなく前面カバー３０を通してそのまま照射する等、より多様な配光制御が可能となる。その他、図示省略したが、前面カバー３０の照射面のうち、複数に区画された箇所を光透過性ミラーで形成しても良い。例えば、細幅状の光透過性ミラーを縞状に並べたり、ドットないしマス目状の光透過性ミラーを所定間隔おきに並べること等が考えられる。

また、前面カバー３０である光透過性ミラーの全域で、必ずしも一律の透過率（反射率）に設定する必要もない。すなわち、前面カバー３０のうち予め定めた一部の領域を、他の領域と異なる比率の透過率（反射率）に設定しても良い。例えば、図示省略したが、ＬＥＤチップ２２の光軸が交差する箇所（前面カバー３０の湾曲頂部）の反射率を高く（逆に透過率が低く）なるように設定し、当該箇所から両側方向へ遠ざかるほど、反射率が低く（逆に透過率が高く）なるように設定すること等が考えられる。

ここでＬＥＤチップ２２から照射された光の光密度は、前面カバー３０の湾曲頂部から遠くなるほど低くなるので、前面カバー３０を透過する光の分布を均一に近づけることができ、均一な照射光を実現することが可能となる。あるいは、光源２０から前面カバー３０に到達する直接光の光密度に関わらず、前面カバー３０の特定の箇所のみ、局所的に高い光照度、逆に低い光照度となるように設定しても良い。このように、前面カバー３０の照射面において、相対的な明暗の違いを持たせることが可能となる。なお、異なる比率の透過率は、光透過性ミラーの全域のうち異なる領域ごとに断続的に異なる比率である必要はなく、例えば、特定領域に対して透過率が連続的に変化するように異ならせたグラデーションの態様としても良い。

また、前面カバー３０の照射ないし反射面の形状、反射鏡４０の反射面の形状も、所望の配光制御に応じて種々の形状を採用できるものであり、図１〜図３に示したような左右対称に湾曲した弧状断面に限られることはない。例えば、図４に示した第３実施の形態に係る照明装置１０Ｂでは、前面カバー３０の湾曲頂部の両側は、それぞれ曲率が異なるように湾曲しており、左右非対称の断面形状に形成されている。反射鏡４０の反射面の形状についても、同様に左右非対称の断面形状に形成されている。

さらに、図１〜図４に示した照明装置１０，１０Ａ，１０Ｂの形状は、前後方向に延びる矩形状に形成されているが、他にも図５に示した第４実施の形態に係る照明装置１０Ｃのように、上下対象な円形ドーム状の前面カバー３０および反射鏡４０を組み合わせて構成しても良い。この場合、光源２０を成すＬＥＤチップ２２は、長手方向に複数並べる必要はなく、反射鏡４０の中央頂部に取り付ける１つで足りる。

図５に示すように、照明装置１０Ｃでは、前面カバー３０全域が光透過性ミラーで形成されているが、このような円形ドーム状の前面カバー３０でも、一部の領域のみ光透過性ミラーにより形成しても良い。例えば、図６に示した第５実施の形態に係る照明装置１０Ｄでは、前面カバー３０のうち片側の半分だけ光透過性ミラーにより形成しており（図中で薄墨色の部分）、もう片側の半分は透過率１００％の透明に形成している。もちろん、前記各種実施の形態と同様に、前面カバー３０における光透過性ミラーの全域で、一律の透過率（反射率）に設定する必要もない。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述したような実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、前面カバー３０や反射鏡４０の全体的な形状や、前面カバー３０の照射ないし反射面、それに反射鏡４０の反射面の具体的な形状は、図示したものに限定するものではなく、適宜変更が可能である。また、光源２０としてＬＥＤチップ２２を使用した例を説明したが、他に例えば、小型電球等を使用しても良い。

本発明に係る照明装置は、鉄道車両や航空機、自動車等の客室内の間接照明等に幅広く利用することができる。

１０…照明装置
２０…光源
２１…基板
２２…ＬＥＤチップ
３０…前面カバー
４０…反射鏡

Claims (4)

1. 光源から出射された光を減衰させて外部へ照射する照明装置において、
   前記光源の前方に配置された前面カバーと、前記光源の背後より前記前面カバーと対向して配置された反射鏡とを備え、
   前記前面カバーは、前記光源から出射された光、および前記反射鏡により反射された光を、外側へ透過させて外部を照射する光と、内側へ反射させて前記反射鏡に到達する光とに、所定比率で分ける光透過性ミラーにより形成され、
   前記反射鏡は、前記前面カバーにより内側へ反射された光を受けて、前記前面カバーへ向けて所定角度で繰り返し反射させるように形成されたことを特徴とする照明装置。
2. 前記前面カバーのうち予め定めた一部の領域のみ、前記光透過性ミラーにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光透過性ミラーの一部の領域は、他の領域と異なる比率の透過率に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記光源は、前記反射鏡の反射面上の所定位置に取り付けられ、
   前記前面カバーは、その外周端が前記反射鏡の外周端に合わさる状態で固定されたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の照明装置。

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