專利名稱：照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用以LED為代表的半導(dǎo)體光源作為光源的路燈、防盜燈等在室外使 用的照明裝置。
背景技術(shù)：
以往，在道路或公園等室外的照明裝置中使用白熾燈、日光燈、汞燈等。但是，這些 燈的耗電量大，因此，近年來，謀求環(huán)保節(jié)能型的照明。因此，提供了在基板上排列耗電量少的多個白色發(fā)光二極管而構(gòu)成的室外照明裝 置。在該室外照明裝置中，為了使來自白色發(fā)光二極管的光朝前后左右擴展，例如將白色發(fā) 光二極管設(shè)置于形成為階梯狀的模塊的光源設(shè)置面。因此，室外照明裝置構(gòu)成為根據(jù)形成 為階梯狀的部分的高度的不同來調(diào)整距路面的距離，由此對光的預(yù)先設(shè)定的照射區(qū)域的整 體進行配光(例如參照專利文獻1)。此外，另一照明裝置以下述方式構(gòu)成使用發(fā)光二極管作為光源，并將照明用透鏡 設(shè)置在與該光源對置的位置。并且，照明用透鏡形成為如下的結(jié)構(gòu)在位于光源側(cè)的入射面 具備入射側(cè)折射區(qū)域和入射側(cè)全反射區(qū)域，并且，在光的發(fā)散面具備發(fā)散側(cè)聚光區(qū)域和發(fā) 散側(cè)全反射區(qū)域。而且，關(guān)于該照明裝置，由于當(dāng)從光源照射光時利用照明用透鏡使光發(fā)散 地進行照射，因此光的利用效率高(例如參照專利文獻2)。專利文獻1 日本特開2007-311178號公報專利文獻2 日本特開2008-084696號公報但是，在以往的照明裝置中存在以下所示的問題。以往的照明裝置需要使設(shè)置白色發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)形成為階梯狀或者多邊形，因 此裝置變得復(fù)雜，裝置整體變大。此外，以往的照明裝置構(gòu)成為在暫且形成為平行光之后在發(fā)散面進行聚光而使光 發(fā)散的照明用透鏡的結(jié)構(gòu)。因此，以往的照明裝置是以光源作為光照射區(qū)域的中心朝垂直 方向進行照射的情況下的結(jié)構(gòu)，在光源的位置不能配置在照射面的中央的情況下無法采用 該照明裝置。另外，在以往的照明裝置中，還記載有使用柱面透鏡的結(jié)構(gòu)，但是，由于是僅對 照射光的一方的方向進行控制的結(jié)構(gòu)，因此，不足以作為對照射面均等地照射光的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于前面所述的問題而作出的，本發(fā)明的課題在于提供一種照明裝 置，該照明裝置能夠使裝置整體簡單且緊湊，并且，設(shè)置角度的調(diào)整和處理容易，而且，無論 裝置相對于設(shè)置面的配置如何都能夠?qū)φ丈涿婢鹊卣丈涔?。為了達(dá)成前面所述的目的，本發(fā)明所涉及的照明裝置形成為以下的結(jié)構(gòu)。即，照 明裝置具備長條形的平面基板；半導(dǎo)體光源，該半導(dǎo)體光源在該平面基板上沿著長邊方 向隔開預(yù)定間隔地并列設(shè)置有多個；透鏡板，該透鏡板配置在與該半導(dǎo)體光源對置的位置； 以及基體框架，該基體框架隔著所述平面基板與該透鏡板卡合，其中，所述透鏡板具備透鏡光入射面和透鏡光出射面，來自所述半導(dǎo)體光源的光入射至所述透鏡光入射面，所述透鏡 光出射面形成為與所述透鏡光入射面隔開透鏡的厚度，所述透鏡板具有第一透鏡部和第二 透鏡部，所述第一透鏡部形成于所述透鏡光入射面和所述透鏡光出射面中的一方，所述第 一透鏡部用于沿著長邊方向?qū)碜运霭雽?dǎo)體光源的光進行配光，所述第二透鏡部形成于 所述透鏡光入射面和所述透鏡光出射面中的另一方，所述第二透鏡部用于沿著與所述長邊 方向正交的短邊方向?qū)碜运霭雽?dǎo)體光 源的光進行配光，所述第一透鏡部在面對區(qū)域的 內(nèi)側(cè)具備曲率面單元，所述面對區(qū)域面對與半導(dǎo)體光源在所述長邊方向的寬度對應(yīng)的區(qū) 域，所述曲率面單元沿著所述長邊方向相鄰地形成有曲率半徑不同的2個以上的凸部曲率 面。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在照明裝置中，用于設(shè)置半導(dǎo)體光源的位置是平面基板，能夠利 用第一透鏡部對來自沿該平面基板的長邊方向配置的半導(dǎo)體光源的光朝長邊方向即前后 方向進行配光，所述第一透鏡部形成于配置在與平面基板對置的位置的透鏡板的透鏡光入 射面和透鏡光出射面中的一方。此外，照明裝置能夠利用第二透鏡部對來自半導(dǎo)體光源的 光朝短邊方向即左右方向進行配光，所述第二透鏡部形成于透鏡板的透鏡光入射面和透鏡 光出射面中的另一方。此外，由于照明裝置在第一透鏡部具備曲率面單元，因此，當(dāng)朝半導(dǎo) 體光源的正下方照射的光入射至曲率面單元時，光的折射方向根據(jù)曲率半徑不同的2個以 上的凸部曲率面而變化，因此能夠使光沿著該配光方向非常均衡地射出。因此，通過在不進 行使半導(dǎo)體光源或平面基板傾斜等的操作的情況下設(shè)置照明裝置，就能夠非常均衡地(不 會產(chǎn)生2次峰值地)對預(yù)先設(shè)定的照射區(qū)域照射光。此外，在前面所述的照明裝置中，所述第一透鏡部在所述曲率面單元與下一個所 述曲率面單元之間沿著長邊方向形成有棱鏡，所述棱鏡形成為頂點角度不同的凸?fàn)?，并?所述第一透鏡部形成為使沿著所述透鏡板的長邊方向進行配光的光的主光軸從所述半導(dǎo) 體光源朝沿著長邊方向的一個方向傾斜地進行配光。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，照明裝置的第一透鏡部以使主光軸朝作為一個方向的前方向傾 斜的方式進行配光，并且，照明裝置的第二透鏡部在左右方向以使光的峰值出現(xiàn)于周邊部 而不是中心部的方式進行配光，因此，對于照射區(qū)域，整體的照射圖案能夠獲得均衡。進一步，在前面所述的照明裝置中，所述棱鏡形成為具備棱鏡入射面和全反射面 的結(jié)構(gòu)，來自所述半導(dǎo)體光源的光入射至所述棱鏡入射面而折射成預(yù)定角度，向入射面的 相反側(cè)折射后的光在所述全反射面發(fā)生全反射并被輸出。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在照明裝置中，當(dāng)從半導(dǎo)體光源照射光時，自作為第一透鏡部的 凸部的棱鏡的棱鏡入射面起，使照射的光折射并將其引導(dǎo)至全反射面，對該引導(dǎo)至全反射 面的光進行全反射，由此，能夠朝照射區(qū)域照射以形成預(yù)定的配光的方式對照射方向進行 了控制的光。此外，在前面所述的照明裝置中，所述曲率面單元以使各個所述凸部曲率面隨著 朝向所述透鏡板的長邊方向的一端而曲率半徑變大的方式配置。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，對于照明裝置，當(dāng)朝半導(dǎo)體光源的正下方照射的光入射至曲率 面單元時，光的折射方向從凸部曲率面的曲率半徑大的一方直到曲率半徑小的一方發(fā)生變 化，因此能夠使光沿著該配光方向均衡地射出。因此，通過在不進行使半導(dǎo)體光源或平面基 板傾斜等的操作的情況下設(shè)置照明裝置，就能夠均衡地(不會產(chǎn)生2次峰值地)對預(yù)先設(shè)定的照射區(qū)域照射光。 此外，在前面所述的照明裝置中，所述曲率面單元形成為如下的結(jié)構(gòu)單元中心軸 與所述半導(dǎo)體光源的中心光軸在所述長邊方向錯開，所述單元中心軸是結(jié)構(gòu)上的曲率面單 元中心軸或者是所述凸部曲率面的曲率半徑發(fā)生變化的曲率面劃分中心軸，并且所述曲率 面單元朝向所述透鏡板的長邊方向的一端按照所述半導(dǎo)體光源的中心光軸、單元中心軸的 順序配置。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，由于照明裝置朝向透鏡板的長邊方向的一端按照半導(dǎo)體光源的 中心光軸、單元中心軸的順序進行配置，因此能夠高效地將位于接近半導(dǎo)體光源的位置的 光朝沿著長邊方向的一個方向引導(dǎo)。因此，即便照明裝置未配置在照射區(qū)域的中央，也能夠 非常均衡地將所照射的光配光至預(yù)先設(shè)定的照射區(qū)域。進一步，在前面所述的照明裝置中，所述透鏡板和所述平面基板相對于由寬度方 向和與該寬度方向正交的長度方向劃分出的照射區(qū)域，使該透鏡板和該平面基板的長邊方 向沿著所述照射區(qū)域的寬度方向或者所述照射區(qū)域的長度方向配置。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，照明裝置沿著照射區(qū)域的寬度方向或者長度方向配置，由此，能 夠從透鏡板的第一透鏡部和第二透鏡部遍及照射區(qū)域的大致整個區(qū)域地照射來自半導(dǎo)體 光源的光。本發(fā)明所涉及的照明裝置能夠起到如下所示的優(yōu)異的效果。(1)照明裝置利用具備第一透鏡部和第二透鏡部的透鏡板對路面等的照射區(qū)域進 行配光，所述第一透鏡部具有曲率面單元，因此，能夠使結(jié)構(gòu)簡單，能夠高效地利用來自半 導(dǎo)體光源的光，并且，能夠使裝置小型化。(2)照明裝置具有具備第一透鏡部和第二透鏡部的透鏡板，所述第一透鏡部具有 曲率面單元和棱鏡，由此，在設(shè)置照明裝置時無需進行角度調(diào)整之類的作業(yè)，因此容易處 理。特別地，照明裝置能夠高效地對從接近半導(dǎo)體光源的位置照射出來的光的方向性進行 調(diào)整，無論裝置的設(shè)置位置如何都能夠以不會產(chǎn)生2次峰值的方式非常均衡地對照射區(qū)域 照射光。(3)照明裝置以使曲率面單元的單元中心軸與半導(dǎo)體光源的中心光軸錯開的方式 配置，因此，能夠順利地對朝半導(dǎo)體光源的正下方照射的光的配光方向進行定向，無論相對 于照射區(qū)域的設(shè)置位置如何都能夠以不會產(chǎn)生2次峰值的方式非常均衡地對照射區(qū)域照 射光。


圖1是示意性地示出本發(fā)明所涉及的照明裝置的設(shè)置狀態(tài)的立體圖。圖2是示意性地示出本發(fā)明所涉及的照明裝置的設(shè)置狀態(tài)的側(cè)視圖。圖3是將本發(fā)明所涉及的照明裝置分解示出的分解立體圖。圖4示出了本發(fā)明所涉及的照明裝置的透鏡，其中(a)是將透鏡的一部分切除并 從下方朝上觀察的視場中的立體圖，(b)是將透鏡的一部分切除并從上方朝下觀察的視場 中的立體圖，(c)是將(b)所示的區(qū)域B放大示出的立體圖。圖5是示意性地示出本發(fā)明所涉及的照明裝置的透鏡板以沿著長邊方向的方向 進行剖切后的狀態(tài)的剖視圖。
圖6是示意性地示出將本發(fā)明所涉及的照明裝置的透鏡以與長邊方向正交的方向進行剖切后的狀態(tài)的剖面。圖7的(a)是示出在本發(fā)明所涉及的照明裝置中、相對強度與主光線角的角度在 前后方向上的關(guān)系的曲線圖，圖7的(b)是示出在本發(fā)明所涉及的照明裝置中、相對強度與 擴展角度在左右方向上的關(guān)系的曲線圖。圖8的(a)、(b)是示意性地示出本發(fā)明所涉及的照明裝置的形成為其他結(jié)構(gòu)的透 鏡的剖視圖。圖9的(a) (b)是將本發(fā)明所涉及的照明裝置的其他結(jié)構(gòu)的透鏡板分別局部切 除而示出的剖視圖。
具體實施例方式以下，參照合適的附圖對本發(fā)明所涉及的照明裝置進行說明。圖1是示意性地示出照明裝置的設(shè)置狀態(tài)的立體圖，圖2是示意性地示出照明裝 置的設(shè)置狀態(tài)的側(cè)視圖，圖3是將照明裝置分解示出的分解立體圖，圖4示出了照明裝置的 透鏡板，圖4的(a)是將透鏡板的一部分切除并從下方朝上觀察的視場中的立體圖，圖4的 (b)是將透鏡板的一部分切除并從上方朝下觀察的視場中的立體圖，圖4的(c)是將圖4的 (b)所示的區(qū)域B放大示出的立體圖，圖5是示意性地示出照明裝置的透鏡板以沿著長邊方 向的方向進行剖切后的狀態(tài)的剖視圖，圖6是示意性地示出將照明裝置的透鏡以與長邊方 向正交的方向進行剖切后的狀態(tài)的剖視圖。如圖1和圖2所示，照明裝置1例如設(shè)置成用于照射室外的人行道。關(guān)于該照明 裝置1的照射范圍，由人行道的寬度方向的寬度尺寸Y、以及照明裝置1在人行道的長度方 向上的設(shè)置間隔X、X(2X)來限定，所述人行道的寬度方向是光的照射方向中的前后方向， 照射區(qū)域(面積)A由公式A = YX 2X算出。因此，照明裝置1優(yōu)選配置在照射區(qū)域A的一 端側(cè)，并且以能夠平等地對照射區(qū)域A進行光照射的方式進行配光，此處，如圖3所示，在透 鏡板4的結(jié)構(gòu)中，在透鏡光入射面4a和透鏡光出射面4b分別形成作為第一透鏡部的棱鏡 5和曲率面(凸部曲率面)8(參照圖5)的結(jié)構(gòu)以及作為第二透鏡部的柱面透鏡9的結(jié)構(gòu)， 由此能夠?qū)崿F(xiàn)對照射區(qū)域A平等地進行照射的配光。如圖3所示，照明裝置1主要具備基體框架20 ；平面基板2，該平面基板2借助接 合部件35和螺釘36、36安裝于該基體框架20的安裝面21 ；以及透鏡板4，該透鏡板4在與 該平面基板2相面對、且與半導(dǎo)體光源3對置的狀態(tài)下借助所述螺釘36、36和斂縫件37支 承于基體框架20。另外，照明裝置1構(gòu)成為設(shè)置有纜線總成30，并借助來自未圖示的電線 的電力在設(shè)置于支柱50(參照圖1)的狀態(tài)下點亮?；w框架20整體形成為長方形形狀，在基體框架20的一個面?zhèn)染邆渫哥R板4的 安裝面21，在基體框架20的另一面?zhèn)染邆洚?dāng)安裝于支柱時處于外側(cè)的頂蓋部22，基體框架 20例如由鋁合金之類的金屬部件形成。該基體框架20的安裝面21側(cè)的周緣立起而形成為 框狀，通過設(shè)置后述的斂縫件37，而形成為雨水等當(dāng)設(shè)置于外部時成為來自外部的外部干 擾的主要因素難以浸入基體框架20與透鏡板4之間。此外，在基體框架20的長邊方向的一端側(cè)設(shè)置有用于進行電連接的纜線總成30， 從而形成為能夠?qū)笫龅钠矫婊?供給電力。另外，基體框架20的頂蓋部22的截面形成為拱頂型(未圖示)，以便容易將通過后述的半導(dǎo)體光源3的點亮而產(chǎn)生的熱散熱至外部，并且，在頂部側(cè)沿整個長邊方向凸出有薄板狀的凸部22a，借助這種結(jié)構(gòu)，使得烏鴉和鴿 子等鳥難以停留于照明裝置1。平面基板2以能夠收納于基體框架20的正面的方式形成為沿長邊方向延長的形 狀，在平面基板2的正面?zhèn)妊亻L邊方向隔開預(yù)定間隔地設(shè)置有多個LED(發(fā)光元件)等半導(dǎo) 體光源3。為了分別與半導(dǎo)體光源3和基體框架20穩(wěn)定地接合，平面基板2的正面和背面 優(yōu)選為平坦面。并且，平面基板2是在正面和背面實施了用于使半導(dǎo)體光源3發(fā)光的配線、 配線圖案、不同元件的安裝等該領(lǐng)域中公知的方法而得到的基板。在該平面基板2配置有 用于對所安裝的半導(dǎo)體光源3供給電源的未圖示的電線，該電線只要是在該領(lǐng)域中通常使 用的電線即可，并無特殊限定。半導(dǎo)體光源3只要是能夠發(fā)出光的半導(dǎo)體即可，例如是LED等，并無特殊限定，也 可以使用在該領(lǐng)域中使用的任意半導(dǎo)體。此外，半導(dǎo)體光源3可以使用半導(dǎo)體元件芯片自 身，也可以使用利用封裝體或包覆部件等覆蓋的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。在后者的情況下，各結(jié)構(gòu) 部件中可以含有波長轉(zhuǎn)換部件(例如熒光體等)、擴散劑等，也可以安裝有多個半導(dǎo)體元件 芯片。特別地，通過使用與RGB(紅綠藍(lán))對應(yīng)的全彩色(fullcolor)的半導(dǎo)體發(fā)光裝置， 與使用單色的發(fā)光元件的情況相比較，能夠提高混色性。半導(dǎo)體光源3優(yōu)選等間隔地配置 在平面基板2上。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的光分布，并且，能夠使從半導(dǎo)體光源3產(chǎn)生的熱的 分布均等。此外，對于半導(dǎo)體光源3，在使用LED的情況下，使用無指向的LED能夠縮小與透鏡 板4之間的距離進行配置，因此是合適的。并且，通過使LED與透鏡板4之間的距離變近， 射入透鏡板4的光量增加，能夠有效地使用來自LED的光。另外，來自半導(dǎo)體光源(LED) 3 的光相對于透鏡板4的受光角優(yōu)選在45度至80度之間。如圖4所示，透鏡板4只要至少光有效面由具有透光性的材料構(gòu)成即可，并無特 殊限定，可以利用該領(lǐng)域中公知的材料來形成，例如可以利用重量輕且強度高的塑料來形 成，特別地，如果考慮加工性和耐熱性，則優(yōu)選利用聚碳酸酯或丙烯酸等樹脂材料來形成。 此處，所謂透光性，優(yōu)選使來自所安裝的半導(dǎo)體光源3的光100%透射，但是，考慮到混色、 顏色不均等，也包含半透明和不透明的材料(例如透光性在大約70%以上、乳白色的材料
寸乂 O該透鏡板4在與半導(dǎo)體光源3對置的透鏡光入射面4a具備透鏡單元12，所述透鏡 單元12以預(yù)定間隔形成有作為第一透鏡部的棱鏡5和曲率面單元8，并且，在透鏡光出射面 4b具備作為第二透鏡部的柱面透鏡9。因此，透鏡板4以下述方式進行控制利用曲率面單 元8和棱鏡5在前后方向(長邊方向)對來自半導(dǎo)體光源3的光進行配光，并且，利用柱面 透鏡9在左右方向(短邊方向)對來自半導(dǎo)體光源3的光進行配光。如圖5所示，透鏡板4的棱鏡5和曲率面單元8構(gòu)成為曲率面單元8配置在與半 導(dǎo)體光源3相面對的位置，并且，棱鏡5在長邊方向配置在曲率面單元8的兩側(cè)。如圖4的(c)和圖5所示，曲率面單元8形成為在長邊方向配置在透鏡板的與沿 著半導(dǎo)體光源3的寬度的區(qū)域Al相面對的區(qū)域(面對區(qū)域)A2的內(nèi)側(cè)。曲率面單元8與 各個半導(dǎo)體光源3對應(yīng)地設(shè)置，并且曲率面單元8設(shè)置成用于將接近中心光軸Cl的照射光 高效地朝向光的配光方向引導(dǎo)。該曲率面單元8沿著長邊方向相鄰地設(shè)置有2個以上的曲率半徑不同的曲率面(在圖5中為2個面第一曲率面8A、第二曲率面8B)。并且，對于曲率面單元8，此處，第一曲率面8A和第二曲率面8B沿著長邊方向相鄰 地配置在處于區(qū)域A2的內(nèi)側(cè)的區(qū)域A3的范圍內(nèi)，且設(shè)定成第二曲率面8B的曲率半徑R2 比第一曲率面8A的曲率半徑Rl大(Rl < R2)。即，在曲率面單元8中設(shè)定成隨著朝向透 鏡板4的前端(長邊方向的一端)而曲率半徑變大。
而且，曲率面劃分中心軸(單元中心軸)C2與半導(dǎo)體光源3的中心光軸Cl沿著長 邊方向錯開配置，所述曲率面劃分中心軸C2是曲率面單元8的第一曲率面8A與第二曲率 面8B之間的邊界。并且，曲率面單元8的單元中心軸C2設(shè)定成比半導(dǎo)體光源3的中心光 軸Cl靠透鏡板4的一端側(cè)(位于光的配光方向的一側(cè))。此處，曲率面單元8形成為第一 曲率面8A和第二曲率面8B在長邊方向的比率大致相同。并且，曲率面單元8的第一曲率面8A和第二曲率面8B的曲率半徑Rl、R2的值根 據(jù)透鏡板4對光的配光方向(照射角度)來設(shè)定。此處，與后述的棱鏡5相同，2個曲率半 徑R1、R2設(shè)定成使圖2中所示的主光線角θ 20度。這樣，曲率面單元8以上述的結(jié)構(gòu) 設(shè)置于處在區(qū)域Α2的內(nèi)側(cè)的區(qū)域A3，由此，能夠在半導(dǎo)體光源3的附近高效地對以光軸中 心為邊界朝不同的方向照射的光進行配光。并且，在除曲率面單元8的設(shè)置位置以外的區(qū) 域中，利用后述的棱鏡5對來自半導(dǎo)體光源3的光的照射進行光的配光是有效的。如圖4的(b)、(c)以及圖5所示，棱鏡5沿著長邊方向?qū)⒌谝焕忡R5A至第η棱鏡 5η分別形成為凸部，所述凸部形成為頂點角度不同的凸?fàn)?，并將該第一棱鏡5Α至第η棱鏡 5η之間的空間形成為凹部。另外，所謂棱鏡的頂點角度不同的凸?fàn)钍侵溉绾笏龅胤謩e 使棱鏡角度α 1 α 10的角度沿著配光方向變化。形成于透鏡板4的透鏡光入射面4a的棱鏡5設(shè)定成以預(yù)定角度對從半導(dǎo)體光源 3照射的光進行配光。即，棱鏡5與半導(dǎo)體光源3的數(shù)量對應(yīng)地沿著長邊方向形成有第一 棱鏡5A至第η棱鏡5η，所述第一棱鏡5Α至第η棱鏡5η分別形成為頂點角度不同的凸?fàn)睢?例如，相對于1個半導(dǎo)體光源3設(shè)置有第一棱鏡5Α 第十棱鏡5J這一組棱鏡(與曲率面 單元8 —并構(gòu)成透鏡單元12)。因此，例如在設(shè)定有20處半導(dǎo)體光源3的情況下，第一棱鏡 5Α 第十棱鏡5J這樣的一組棱鏡形成有20處。并且，此處設(shè)定成當(dāng)將照明裝置1支承于支柱50時，利用棱鏡5形成使半導(dǎo)體光 源3的主光線角度(垂直方向)朝前方向(參照圖2)傾斜的配光。另外，參照圖 2進行說明，當(dāng)設(shè)想要照射的寬度尺寸為Y、設(shè)照明裝置1的設(shè)置高度為H時，用于求出主光 線角θγ的公式設(shè)定成θγ= [^!^^/^!/^(公式丨)。此處，使主光線傾斜而形成主光 線角θ γ進行使用的原因在于對于從照明裝置1照射的光，垂直方向的光的照度大，因此， 要避免整個照射區(qū)域A中的照度分布在中央(裝置正下方)過強。例如，在使主光線角θ γ為20度的情況下，參照圖5對相對于1個半導(dǎo)體光源3設(shè) 置了第一棱鏡5Α、并從該第一棱鏡5Α開始設(shè)置了第二棱鏡5Β 第五棱鏡5Ε以及第六棱鏡 5F 第十棱鏡5J的情況進行說明。另外，除了第一棱鏡5Α之外，從第二棱鏡5Β 第十棱 鏡5J都以相同的條件設(shè)定，因此，此處以η =第4個的棱鏡即第四棱鏡5D作為一個示例進 行說明。如圖5所示，例如，在將主光線角θ γ設(shè)定成20度的情況下，第四棱鏡5D的棱鏡 角α4如下設(shè)定。當(dāng)設(shè)空氣中的折射率為nafca= 1)、設(shè)透鏡的折射率為nl、設(shè)從半導(dǎo)體光源3到第四棱鏡5D的距離為L、設(shè)各個棱鏡的隔開間隔為P、設(shè)棱鏡數(shù)(η個-1)為 m 時，棱鏡角 α 能夠以下述公式算出α = {90- {sin"1 [ (na/nl) X sin θ γ]} +sin"1 {(na/ nl) X sin {tan"1 [L/ (mX P) ]}}} /2+sin"1 [ (na/nl) Xsin θ γ](公式 2)。設(shè) nl = 1. 492 (透鏡 板4材料的折射率)，設(shè)主光線角θγ = 20，設(shè)m = 4-1 = 3，代入公式2進行計算，求出α 4 為大約58度。以這種方式求出并設(shè)定第二棱鏡5Β 第十棱鏡5J的棱鏡角度α 2 α 10。并 且，通過設(shè)定第二棱鏡5Β 第十棱鏡5J的棱鏡角度α 2 α 10，從半導(dǎo)體光源3射入棱 鏡入射面6的光折射而到達(dá)全反射面7，并被該全反射面7全反射而從透鏡板4以主光線 角度的方式射出。在使主光線角θ 20度的情況下，相對強度與角度(主光線 角)的關(guān)系如圖7的(a)所示(在圖7的(a)中以虛線示出“二分割”)。另外，當(dāng)半導(dǎo)體 光源3的光從透鏡板4射出時，如后所述形成為相對于左右方向也具有預(yù)定角度的擴展的 狀態(tài)。此外，如圖5所示，第一棱鏡5A設(shè)定有棱鏡入射面6、6，從半導(dǎo)體光源3射入的光 在該棱鏡入射面6、6折射，并在從透鏡板4射出時折射，由此能夠使主光線角θ γ為20度。 艮口，通過來自半導(dǎo)體光源3的光的角度、空氣中的折射率na(na= 1)、透鏡的折射率nl、從 透鏡板4射出的為20度的主光線角θ γ，能夠算出并設(shè)定棱鏡入射面6、6的角度α 。這樣，通過在透鏡板4的透鏡光入射面4a形成棱鏡5 (第一棱鏡5A 第η棱鏡 5η)，能夠利用透鏡板4對前后方向的配光進行控制。另外，曲率面單元8和棱鏡5形成于 透鏡板4的透鏡光入射面4a側(cè)，由此，能夠防止在第一棱鏡5A 第η棱鏡5η之間的空間 中附著灰塵或細(xì)小的塵土而使透鏡板4的性能下降。另外，如圖7的(a)所示，在示出相對 強度與角度在透鏡板4的前后方向上的關(guān)系的曲線圖中，能夠使光非常均衡地沿著配光方 向照射而不會形成2次峰值。并且，根據(jù)透鏡板4的結(jié)構(gòu)，即便將光的峰值偏移設(shè)定于周邊 部分而不是設(shè)定于中央部分(圖2的垂直方向)，由于實際上半導(dǎo)體光源3具有擴展性，因 此，能夠如圖1所示地對照射區(qū)域A非常均衡地朝設(shè)定的配光方向照射橢圓形狀的光，并且 中央的照度高，隨著朝向周邊而照度降低。接下來，主要參照圖6，對透鏡板4在左右方向(短邊方向)的配光的控制進行說 明。如圖4和圖6所示，在透鏡光出射面4b形成有作為第二透鏡部的柱面透鏡9。該柱面 透鏡9以沿著透鏡板4的與長邊方向正交的短邊方向形成為凹凸?fàn)畹姆绞皆O(shè)置。如圖6所 示，柱面透鏡9在下述位置形成有柱面透鏡凹部10，所述位置位于從半導(dǎo)體光源3的中央引 出的垂線方向，并且柱面透鏡9在該柱面透鏡凹部10的左右兩側(cè)連續(xù)地形成有柱面透鏡凸 部 11、11。該柱面透鏡9設(shè)定成使從照明裝置1朝左右方向擴展的擴展角θ、為預(yù)定的角度。 當(dāng)設(shè)照明裝置1的設(shè)置間隔為X、設(shè)照明裝置1的設(shè)置高度為H時，照明裝置1在左右方向 的擴展角θ χ利用下式算出jfCOslH^V" (H2+X2) ]}(公式3)。另外，此處，作為一個 示例，柱面透鏡凹部10和柱面透鏡凸部11、11的曲線通過現(xiàn)有的模擬軟件來設(shè)定。 并且，對于柱面透鏡9，假定半導(dǎo)體光源3為點光源，作為一個示例，此處，將擴展 角θ x設(shè)定成65度。圖7的(b)中示出了相對強度與角度(擴展角)在左右方向上的關(guān) 系(在圖7的(b)中，以虛線示出“二分割”。另外，所謂“二分割”是指曲率面單元8被分 割成第一曲率面8A和第二曲率面8B的狀態(tài)(圖5的狀態(tài)))。這樣，在照明裝置1中，即便將光的峰值偏移設(shè)定于周邊部分而不是設(shè)定于中央部分，由于實際上半導(dǎo)體光源3具有擴 展性，因此，能夠如圖1所示地對照射區(qū)域A照射橢圓形狀的光，并且中央的照度高，隨著朝 向周邊而照度降低。這樣，透鏡板4在透鏡光入射面4a側(cè)形成有棱鏡5作為第一透鏡部，以便在前后 方向?qū)碜园雽?dǎo)體光源3的光進行控制，并且，在透鏡光出射面4b側(cè)形成有柱面透鏡9作 為第二透鏡部，以便在左右方向?qū)碜园雽?dǎo)體光源3的光進行控制。因此，能夠高效地、且 遍及整個照射區(qū)域地對照射區(qū)域A照射來自照明裝置1的光。此外，由于在透鏡板4具備 對光進行配光的結(jié)構(gòu)，因此，照明裝置1中平面基板2的結(jié)構(gòu)簡單，而且透鏡板4與平面基 板2之間的距離也變近，因此能夠小型且緊湊地形成裝置整體。 接下來，對照明裝置1的作用進行說明。如圖1所示，對將照明裝置1設(shè)置成人行道等的路燈的例子進行說明。照明裝置 1根據(jù)設(shè)置高度H、人行道的寬度尺寸Y以及設(shè)置間隔X，將照射區(qū)域A設(shè)定成橢圓照射面。 作為一個示例，在設(shè)寬度尺寸Y為4000mm、設(shè)高度H為5000mm、設(shè)設(shè)置間隔X為12000mm的 情況下，如已經(jīng)說明的那樣，將主光線角θ γ設(shè)定成20度，并且，將擴展角θχ設(shè)定成65度。這樣，由于利用透鏡板4來設(shè)定配光的狀態(tài)，因此，無需使平面基板2的形狀復(fù)雜。 此外，照明裝置1以與支柱50的長邊方向正交的方式水平地設(shè)置，由此形成為能夠在相對 于照射區(qū)域A適當(dāng)?shù)剡M行了配光的狀態(tài)下進行光照射的狀態(tài)，對于作業(yè)者來說容易處理。當(dāng)通過未圖示的電源的輸入而從照明裝置1的半導(dǎo)體光源3照射光時，光從透鏡 板4的曲率面單元8和棱鏡5的棱鏡入射面6入射，在曲率面單元8處折射，或者在棱鏡5 處被全反射面7全反射，由此，所述光被控制成朝向透鏡光出射面4b且在前后方向上主光 線角θ γ為20度的光。然后，當(dāng)從透鏡光出射面4b射出時，利用柱面透鏡9以在左右方向 形成為65度的方式進行配光。另外，如圖1所示，照明裝置1形成橢圓形狀的照射區(qū)域，且能夠利用與相鄰的照 明裝置1的照射部分重合的光的照射部分普遍地對照射區(qū)域A照射光。此外，使照明裝置 1的主光線角度、擴展角θ、為65度地進行了說明，但是，主光線角擴展角 θ、可以根據(jù)照射區(qū)域的條件設(shè)定成預(yù)定的角度，其數(shù)值并無限定。此外，關(guān)于照明裝置1，對長邊方向沿著道路的寬度方向設(shè)置的照明裝置1進行了 說明，但是，也可以將照明裝置1的長邊方向沿著道路的長度方向設(shè)置。在將照明裝置1的 長邊方向沿著道路的長度方向設(shè)置的情況下，例如，在棱鏡5和柱面透鏡9的朝向旋轉(zhuǎn)了 90 度的狀態(tài)下設(shè)置。即，透鏡板4形成為棱鏡5的凹部和凸部沿著透鏡板4的短邊方向形成 的狀態(tài)，并且，柱面透鏡9的凹凸沿著透鏡板4的長邊方向形成。進而，關(guān)于透鏡板4，對形成為長方形形狀的一體的透鏡板4進行了說明，但是，也 可以形成為與各個半導(dǎo)體光源3對應(yīng)地被分割開的結(jié)構(gòu)，或者構(gòu)成為與多個半導(dǎo)體光源3 對應(yīng)地被分割開的狀態(tài)。此外，關(guān)于第一透鏡部和第二透鏡部，分別對形成為反復(fù)形成有凹 凸的形狀的凹凸部進行了說明，但是，也可以通過組合折射率不同的部件來構(gòu)成。另外，關(guān)于照明裝置1，對在透鏡板4的透鏡光入射面4a形成有作為第一透鏡部的 棱鏡5、并且在透鏡光出射面4b形成有作為第二透鏡部的柱面透鏡9的例子進行了說明，但 是，例如，如圖8的(a)、(b)所示，也可以是在透鏡光入射面4a形成作為第一透鏡部的柱面 透鏡9、且在透鏡光出射面4b形成作為第二透鏡部的棱鏡5的結(jié)構(gòu)。
此外，關(guān)于曲率面單元8，對由第一曲率面8A和第二曲率面8B構(gòu)成的例子進行了 說明，但是，如圖9的(a) (c)所示，曲率面單元8a 8b也可以以下述方式構(gòu)成。另外， 對已經(jīng)說明的結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同的標(biāo)號并省略說明。圖9的(a)所示的曲率面單元8a構(gòu)成為具備第二曲率面8B和將第一曲率面分成 兩部分而形成的第一曲率面8Ap8A2。該第一曲率面SA1AA2的曲率半徑R1、R2和第二曲率 面8B的曲率半徑R3形成為隨著朝向透鏡板4的一端側(cè)而變大。即R1<R2<R3。并且， 曲率面單元8a設(shè)定成其單元中心軸C2比半導(dǎo)體光源3的光軸中心Cl靠透鏡板4的一端 側(cè)。 圖9的(b)所示的曲率面單元8b構(gòu)成為具備第一曲率面SA1 ；第二曲率面8B ；以 及第三曲率面8C，該第三曲率面8C形成于第一曲率面SA1與第二曲率面8B之間。該第一 曲率面SA1的曲率半徑R1、第三曲率面8C的曲率半徑R2、以及第二曲率面8B的曲率半徑 R3形成為隨著朝向透鏡板4的一端側(cè)而以Rl < R2 < R3的方式變大。曲率面8b設(shè)定成 其單元中心軸(結(jié)構(gòu)上的曲率面單元中心軸)C2比半導(dǎo)體光源3的光軸中心Cl靠透鏡板 4的一端側(cè)。圖9的(c)所示的曲率面單元8c構(gòu)成為具備將第一曲率面分成兩部分而形成的 第一曲率面SA1AA2 ；以及將第二曲率面分成兩部分而形成的第二曲率面8Βρ8Β2。該第一 曲率面8Ap8A2的曲率半徑Rl、R2與第二曲率面8Βρ8Β2的曲率半徑R3、R4形成為隨著朝 向透鏡板的一端側(cè)而以Rl < R2 < R4 < R3的方式變大。曲率面單元8c設(shè)定成其單元中 心軸C2比半導(dǎo)體光源3的光軸中心Cl靠透鏡板4的一端側(cè)。如圖9的(a) (c)所示，在曲率面單元8a 8c中，通過增加曲率面的數(shù)量，在 對半導(dǎo)體光源3的朝正下方照射的光進行配光的情況下，容易更加高效地將光引導(dǎo)至預(yù)定 的方向。圖7的(a)中示出了相對強度與主光線角的角度在具有該曲率面單元8a 8c的 透鏡板的前后方向上的關(guān)系，圖7的(b)中示出了相對強度與擴展角度在具有該曲率面單 元8a 8c的透鏡板的左右方向上的關(guān)系。在圖7的(a)中，四分割表示曲率面單元8c的 情況，三分割-1表示曲率面單元8a的情況，三分割_2表示曲率面單元8b的情況。另外，此處，包含沿著長邊方向形成于曲率面單元8的兩側(cè)的棱鏡5在內(nèi)的透鏡單 元12的結(jié)構(gòu)上的中心軸與單元中心軸C2大致一致，但是，透鏡單元12整體的結(jié)構(gòu)上的中 心軸和半導(dǎo)體光源3的中心光軸Cl沿著長邊方向錯開(朝向光的配光方向以透鏡單元12 的結(jié)構(gòu)上的中心軸位于前方的方式錯開)。工業(yè)上的可利用性由于本發(fā)明是具備在前后方向和左右方向?qū)ε涔膺M行控制的透鏡的照明裝置，因 此能夠用于以在室外和室內(nèi)均可使用的照明、路燈、防盜燈、標(biāo)識燈為代表的各種照明燈。標(biāo)號說明1 照明裝置；2 平面基板；3 半導(dǎo)體光源；4 透鏡板(透鏡)；4a 透鏡光入射面； 4b 透鏡光出射面；5 棱鏡(第一透鏡部)；5A 5η 第一棱鏡 第η棱鏡(凸部)；6 棱 鏡入射面；7:全反射面；8:曲率面(凸部曲率面)；9:柱面透鏡(第二透鏡部)；10:柱面透 鏡凹部；11 柱面透鏡凸部；20 基體框架；21 安裝面；22 頂蓋部；30 纜線總成；35 接合 部件；36 螺釘；37 斂縫件；50 支柱；A 照射區(qū)域；X 設(shè)置間隔；Y 寬度尺寸。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，所述照明裝置具備長條形的平面基板；半導(dǎo)體光源，該半導(dǎo)體光源 在該平面基板上沿著長邊方向隔開預(yù)定間隔地并列設(shè)置有多個；透鏡板，該透鏡板配置在 與該半導(dǎo)體光源對置的位置；以及基體框架，該基體框架隔著所述平面基板與該透鏡板卡合，所述照明裝置的特征在于，所述透鏡板具備透鏡光入射面和透鏡光出射面，來自所述半導(dǎo)體光源的光入射至所述 透鏡光入射面，所述透鏡光出射面形成為與所述透鏡光入射面隔開透鏡的厚度，所述透鏡板具有第一透鏡部和第二透鏡部，所述第一透鏡部形成于所述透鏡光入射 面和所述透鏡光出射面中的一方，所述第一透鏡部用于沿著長邊方向?qū)碜运霭雽?dǎo)體光 源的光進行配光，所述第二透鏡部形成于所述透鏡光入射面和所述透鏡光出射面中的另一 方，所述第二透鏡部用于沿著與所述長邊方向正交的短邊方向?qū)碜运霭雽?dǎo)體光源的光 進行配光，所述第一透鏡部在面對區(qū)域的內(nèi)側(cè)具備曲率面單元，所述面對區(qū)域面對與半導(dǎo)體光源 在所述長邊方向的寬度對應(yīng)的區(qū)域，所述曲率面單元沿著所述長邊方向相鄰地形成有曲率 半徑不同的2個以上的凸部曲率面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述第一透鏡部在所述曲率面單元與下一個所述曲率面單元之間沿著長邊方向形成 有棱鏡，所述棱鏡形成為頂點角度不同的凸?fàn)?，并且所述第一透鏡部形成為使沿著所述透 鏡板的長邊方向進行配光的光的主光軸從所述半導(dǎo)體光源朝沿著長邊方向的一個方向傾 斜地進行配光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述棱鏡具備棱鏡入射面和全反射面，來自所述半導(dǎo)體光源的光入射至所述棱鏡入 射面而折射成預(yù)定角度，向入射面的相反側(cè)折射后的光在所述全反射面發(fā)生全反射并被輸出ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的照明裝置，其特征在于，所述曲率面單元以使各個所述凸部曲率面隨著朝向所述透鏡板的長邊方向的一端而 曲率半徑變大的方式配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的照明裝置，其特征在于，所述曲率面單元形成為使單元中心軸與所述半導(dǎo)體光源的中心光軸在所述長邊方向 錯開，所述單元中心軸是結(jié)構(gòu)上的曲率面單元中心軸或者是所述凸部曲率面的曲率半徑發(fā) 生變化的曲率面劃分中心軸，并且所述曲率面單元朝向所述透鏡板的長邊方向的一端按照 所述半導(dǎo)體光源的中心光軸、單元中心軸的順序配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的照明裝置，其特征在于，所述透鏡板和所述平面基板相對于由寬度方向和與該寬度方向正交的長度方向劃分 出的照射區(qū)域，使該透鏡板和該平面基板的長邊方向沿著所述照射區(qū)域的寬度方向或者所 述照射區(qū)域的長度方向配置。
全文摘要
照明裝置(1)具備長條形的平面基板(2)；該平面基板上的沿著長邊方向排列有多個的半導(dǎo)體光源(3)；以及配置在與半導(dǎo)體光源對置的位置的透鏡板(4)，所述透鏡板具備透鏡光出射面和面對半導(dǎo)體光源的透鏡光入射面，在透鏡光入射面和透鏡光出射面中的一方形成有用于沿著長邊方向?qū)碜园雽?dǎo)體光源的光進行配光的第一透鏡部(5)，在透鏡光入射面和透鏡光出射面中的另一方形成有用于沿著短邊方向?qū)碜园雽?dǎo)體光源的光進行配光的第二透鏡部(9)，所述第一透鏡部在面對區(qū)域的內(nèi)側(cè)具備曲率面單元(8)，所述面對區(qū)域面對與半導(dǎo)體光源在長邊方向的寬度對應(yīng)的區(qū)域，所述曲率面單元沿長邊方向相鄰地形成有曲率半徑不同的2個以上的凸部曲率面。
文檔編號F21V13/02GK102112804SQ20098013044
公開日2011年6月29日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者加藤勝, 渡邊和憲 申請人:小糸工業(yè)株式會社, 日亞化學(xué)工業(yè)株式會社