JP2010205605A - 光学モジュール及び照明用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】面発光するＬＥＤ光源を使用した光学モジュールであってＬＥＤ光源の発光面サイズに対してレンズ焦点距離が同等若しくは短い光学モジュールにおいて、所望の配光パターンを得ることができる光学モジュール及び照明用灯具を提供する。
【解決手段】光学モジュール１０は、レンズ１２の凸レンズ部１６によって、ＬＥＤ光源の原点から放射された光を、両反射部１８、１８の中央線と直角な方向に第１の角度範囲を持つ拡散光を照射する。そして、反射部１８、１８は、ＬＥＤ光源の原点から放射された光を両反射部１８、１８の中央線と直角な方向に第２の角度範囲を持つ拡散光を照射し、更に、ＬＥＤ光源の端部から放射される光を両反射部１８、１８の中央線と直角な方向に前記第１の角度範囲及び第２の角度範囲よりも広角な第３の角度範囲を持つ拡散光を照射し、所望のセミカットオフ形配光パターンを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は光学モジュール及び照明用灯具に係り、特に道路照明灯具、街路灯具、歩行者灯具、駐車場灯具、埋め込み灯具、又は看板照明灯具等の照射範囲が設定された照明用灯具に使用される光学モジュール及びその照明用灯具に関する。

道路や公園などの屋外には、灯具高さの高い照明用灯具が設置されている。この照明用灯具は、広い範囲を照明することが要求されていることから、照明用の光源としてメタルハライドランプや蛍光ランプなどの光出力の高い光源が一般的に使用されている。

しかしながら、メタルハライドランプや蛍光ランプは消費電力が大きく、また、電球交換などの維持費が嵩むという欠点があるため、最近ではこの欠点を解消できる光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を使用した照明用灯具が提案されている。

特許文献１には、ＬＥＤ光源を使用した道路照明灯具が開示されている。

この道路照明灯具は、面発光するＬＥＤ光源及び集光レンズからなる光学モジュールと、複数の光学モジュールを取り付けるための基板と、この基板を支持するための支持部材とを備えており、基板に取り付けられた複数の光学モジュールからの光が複数の異なる向きに指向せしめられるように、基板を複数段階に屈曲させて構成されている。

特許文献１に開示された道路照明灯具の配光に関する考え方は、所望の配光パターンを複数の区画に分割し、各区画を１個の光学モジュールが照射するように、複数の光学モジュールを基板に角度を変えて取り付けたことにある。

また、図１１に示すように道路照明灯具１００の照射性能は、灯体設置高さをｈとした時、灯体間隔ｐを３ｈから３．５ｈをカバーするような拡がりをもつ照射が必要になり、その配光パターンはセミカットオフ形配光パターンが最適と言われている。この道路照明灯具１００は、灯体設置高さｈ＝１０ｍ、灯体間隔ｐ＝３５ｍである。

なお、ＪＩＳ Ｚ９１１１「道路照度基準」の規格におけるセミカットオフ形配光パターンとは、ランプの光束１０００ルーメン当たりの光度が、水平角９０°の場合においては、鉛直角８０°のときに１２０カンデラ以下であって、鉛直角９０°のときに３０カンデラ以下であり、鉛直角６５°の場合においては、水平角が６５°から９５°の範囲で１９０カンデラ以上（ただし低圧ナトリウム灯器具および蛍光灯器具の場合は１７０カンデラ以上）の値が存在する配光パターンをいう。

一方、特許文献２には、ＬＥＤを光源として使用し、ＬＥＤ光源から放射される光を、ＬＥＤ光源に近接配置されたレンズによって、ＬＥＤ光源の中心軸に対し直交方向に反射、屈折させて照射する光学モジュールが開示されている。この光学モジュールは、セミカットオフ形配光パターンを得るための光学指向性は有しておらず、道路照明灯具としては不向きである。

特開２００７−２２０５７２号公報 特開２００４−２８１６０６号公報

前述したように、夜間において道路や歩道を照射する照明用灯具の光源はメタルハライドランプや蛍光ランプが広く用いられ、いずれも大光量光源である。これに対してＬＥＤ灯具の光源光量は未だ小光量のため、現状のメタルハライド光源灯具が持つ明るい照明性能と同等にするには、面発光するＬＥＤ光源とレンズとからなる光学モジュールを多数個集合させることにより光量加算する必要がある。

そこで、前記光学モジュールのサイズを光学性能優先で設計すると、個々の光学モジュールを並設した際に灯具サイズが大型化してしまうため、光学モジュールのサイズと光学性能のバランスを考慮したコンパクトな光学設計が必要となる。

このため、レンズの焦点距離を短焦点としてコンパクトな外形としているが、この構造ではＬＥＤ光源の発光面のサイズに対し、焦点距離が短いレンズの組み合わせとなるので、相対的にＬＥＤ光源の発光面のサイズがレンズよりも大きくなる傾向にある。全反射光学を活用したレンズを想定して設計する場合、基本光学設計はＬＥＤ光源の原点から放射された光が、所望照射角度方向に屈折するレンズ設計となるが、原点から離れたＬＥＤ光源からの放射光は、放射角度が次第に大きくなるに従って所望照射角度からずれてくる。更に、ＬＥＤ光源の両端部付近からの放射光は、放射角度が更に大きくなるため制御不能になり、所望照射角度から大きく外れるばかりでなく、有効利用できない雑光も発生し、これがグレアなどの漏れ光となって品質が低下する。これらの問題は、ＬＥＤ光源の発光面サイズよりもレンズサイズを大きくできれば解決できるが、光学モジュールの小型化の要求からレンズサイズを大型化することは好ましくない。

一方で特許文献１の照明用灯具は、技術開発によりＬＥＤ光源の光量が増大し、光学モジュールの個数を削減しようとした場合、各々の光学モジュールは、セミカットオフ形配光パターンのなかの指定された区画を照明しているため、削減した光学モジュールが担う区画が暗くなり、セミカットオフ形配光パターンに欠落現象が生じるという問題がある。このような問題は、各々の光学モジュールにセミカットオフ形配光パターンを得るための光学指向性を持たせれば解消できる。

しかしながら、ＬＥＤ光源の発光面のサイズがレンズに対して大きい光学モジュールの場合、凸レンズでは屈折角に限界があるため、広角に照射できずセミカットオフ形配光パターンの全範囲を照射することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、面発光するＬＥＤ光源を使用した光学モジュールであって、ＬＥＤ光源の発光面サイズがレンズに対して大きい光学モジュールにおいて、グレアなどの漏れ光に起因するＬＥＤ光源の両端部から放射される光を有効利用して、所望の配光パターンを得ることができる光学モジュール及び照明用灯具を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、レンズ及び該レンズの焦点位置にその原点が略配置された面発光するＬＥＤ光源を有し、前記ＬＥＤ光源の発光面端部と光軸と入射面の交点との角度が大きく、前記ＬＥＤ光源の発光面サイズに対してレンズ焦点距離が略同等か、若しくは、前記発光面サイズの方がレンズ焦点距離よりも長い光学モジュールにおいて、前記レンズの表面には、前記ＬＥＤ光源の前記原点を通る中心軸の両側の所定の領域に反射部が形成されるとともに、該反射部の両側の領域に凸レンズ部が形成され、前記凸レンズ部は、前記ＬＥＤ光源の原点から放射された光を屈折で、前記両反射部の中央線と直角な方向に第１の角度範囲を持つ拡散光を照射し、前記反射部は、前記ＬＥＤ光源の原点から放射された光を全反射と屈折で、前記両反射部の中央線と直角な方向に第２の角度範囲を持つ拡散光を照射し、更に前記反射部は、前記ＬＥＤ光源の端部から放射される鋭角で、かつ、高輝度な光を全反射と屈折で、前記両反射部の中央線と直角な方向に前記第１の角度範囲及び第２の角度範囲よりも広角な第３の角度範囲を持つ拡散光を照射し、所望のセミカットオフ形配光パターンを形成することを特徴とする光学モジュールを提供する。

本発明によれば、レンズの凸レンズ部によって、ＬＥＤ光源の原点から放射された光を屈折で、両反射部の中央線と直角な方向に第１の角度範囲を持つ拡散光を照射する。そして、反射部は、ＬＥＤ光源の原点から放射された光を全反射と屈折で、両反射部の中央線と直角な方向に第２の角度範囲を持つ拡散光を照射し、更に反射部は、ＬＥＤ光源の端部から放射される鋭角で、かつ、高輝度な光を全反射と屈折で、両反射部の中央線と直角な方向に前記第１の角度範囲及び第２の角度範囲よりも広角な第３の角度範囲を持つ拡散光を照射する。これによって、所望のセミカットオフ形配光パターンを形成することができる。これにより、ＬＥＤ光源の両端部から放射された光は、制御不能な雑光とならず、所望の配光パターンの形成に寄与する。よって、本発明の光学モジュールによれば、面発光するＬＥＤ光源を使用した光学モジュールであって、ＬＥＤ光源の発光面サイズがレンズに対して大きい光学モジュールにおいて、グレアなどの漏れ光に起因するＬＥＤ光源の両端部から放射される光を有効利用して、所望の配光パターンを得ることができる。

また、本発明の前記反射部は、前記反射部は、前記中心軸に対して左右両側に形成されるとともに断面三角形状に形成されていることが好ましい。

更に、本発明によれば、前記第１の角度範囲は片側約６５°以内であり、前記第２の角度範囲は片側約４５°〜６５°であり、前記第３の角度範囲は片側約６５°〜７４°の範囲であることが好ましい。

現行規格のセミカットオフ形配光パターンを形成する際、凸レンズ部では片側約０°から片側約６５°の範囲（第１の角度範囲）まで有効光を出射することができ、片側約６５°から片側７４°の範囲に有効光を出射することができないが、反射部によって、片側約６５°から片側７４°の範囲（第３の角度範囲）に有効光を出射することができる。よって、本発明によれば、ＬＥＤ光源の両端部から放射される光を有効利用して、現行規格のセミカットオフ形配光パターンを得ることができる。

また、本発明の光学モジュールが基板に複数個配設され、光学モジュールは少なくとも１組の灯体に組み付けられ、照射対象面に対して平行若しくは上方斜めに傾斜して取り付けられることを特徴とする照明用灯具を提供する。

本発明の光学モジュールは、所望の配光パターンを得ることができる光学指向性を有しているため、特許文献１の如く光学モジュールの中心軸を区画に向ける必要はなく、道路などの照射対象面に対して直交方向に向けて配置すればよい。すなわち、本発明の照明用灯具によれば、複数個配設された光学モジュールの基板を、照射対象面に対して平行若しくは上方斜めに傾斜して取り付けるだけで照明用灯具を構成することができる。

また、本発明の光学モジュールは、各々の光学モジュールが所望の配光パターンを得ることができる光学指向性を有しているので、ＬＥＤ光源の光量増加に伴う光学モジュールの個数を削減しても、配光パターンに欠落現象は生じず、良好な配光パターンを得ることができる。

一方、レンズの反射部は、ＬＥＤ光源の中心軸に対して左右約３０°以上の範囲に形成されていることが好ましい。また、このレンズは、ＬＥＤ光源から放射される全光量を光学制御して、半球状の有効発光領域から出射することができる。更に、ＬＥＤ光源とレンズとの間は空気層でもよく、屈折率が約１．５の樹脂（シリコン樹脂）をＬＥＤ光源とレンズとの間に充填してもよい。

以上説明したように本発明の光学モジュール及び照明用灯具によれば、面発光するＬＥＤ光源を使用した光学モジュールであって、ＬＥＤ光源の発光面サイズに対してレンズ焦点距離が発光面サイズより同等若しくは短い光学モジュールにおいて、グレアなどの漏れ光に起因するＬＥＤ光源の両端部から放射される光を有効利用して、所望の配光パターンを得ることができる。

第１の実施の形態の光学モジュールの外観図 図１に示した光学モジュールの平面図 （Ａ）は図２に示した光学モジュールをＡ−Ａ線で切断した断面図、（Ｂ）は図２に示した光学モジュールをＢ−Ｂ線で切断した断面図 ＬＥＤ光源の配光指向特性であるランバシアン分布を示した説明図 ＬＥＤ光源の原点から放射されてレンズから出射された光の光線を示した説明図 図１に示したレンズの反射部による光線の照射方向を示した説明図 図１に示した光学モジュールの配光指向特性を示した説明図 第２の実施の形態のレンズの反射部による光線の照射方向を示した説明図 図８に示した光学モジュールの配光指向特性を示した説明図 図１に示した光学モジュールが複数配置された照明用灯具及び灯体の説明図 道路照明灯具のセミカットオフ形配光パターンの説明図 比較例である光学モジュールの光線の照射方向を示した説明図

以下、添付図面に従って本発明に係る光学モジュール及び照明用灯具の好ましい実施の形態について詳説する。

図１には、本発明の第１の実施の形態の光学モジュール１０であって、道路照明灯具に好適な光学モジュール１０の外観図が示されている。図２は光学モジュール１０の平面図、図３（Ａ）は、図２に示した光学モジュール１０をＡ−Ａ線で切断した断面図、図３（Ｂ）は、図２に示した光学モジュール１０をＢ−Ｂ線で切断した断面図である。

光学モジュール１０は図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レンズ１２及びＬＥＤ光源１４から構成される。ＬＥＤ光源１４は面発光の光源であり、レンズ１２の焦点位置にその原点Ｐが略配置されている。原点Ｐとは、ＬＥＤ光源１４の中心軸Ｚ上のＬＥＤ光源１４の上面位置である。また、レンズ１２の焦点距離とは、原点Ｐから原点Ｐの直上にあるレンズ入射面までの距離である。この光学モジュール１０は、レンズ１２の焦点距離を短焦点としたコンパクトな外形であるが、ＬＥＤ光源１４の発光面１５のサイズがレンズ１２に対して大きい光学モジュールに構成されている。

ところで、車両が通行する道路を照らし出す路側帯に設置された道路照明灯具を、ＬＥＤ光源１４で灯具構成をした場合、求められる配光パターンは、図１１に示したセミカットオフ形配光パターンである。また、路面を均一な明るさで照明するために光学軸直上は指向性を弱め、側方６０°方向の指向性を強める必要がある。ＬＥＤ光源１４の配光指向特性は図４に示すように、路面に対して垂直な面直上に指向性が高いランバシアン分布である。このランバシアン分布の配光パターンを、図１１に示したセミカットオフ形配光パターンに対応した指向性に整えるために、レンズ（材料：アクリル、屈折率ｎ＝１．４９２）１２によって配光分布設計により調整している。

配光分布設計によりＬＥＤ光源１４の発光面１５のサイズに対してレンズ焦点距離が短くなると、必然的に意図しない方向へ照射されてしまう雑光の光量が増加していく。ＬＥＤ光源１４の発光面１５のサイズは、レンズ焦点距離に対する比率で以下のように表現できる。

この場合、発光面サイズに対して、レンズ焦点距離が長いので、発光面端部付近からの放射光のレンズへの入射角度は小さいため、レンズからの照射角度は所望角度に近くなり、雑光が発生するようなことはない。しかし、図４のランバシアン分布を見ても分かるように、レンズに入射するＬＥＤ光源からの放射光の有効角度範囲は狭くなるため、ＬＥＤ光源の光利用率は悪くなり照射される光量は少なくなる。また、焦点距離が長いので光学系も長尺化し、小型化には有効な手段とは言えないことは明らかである。

また、短焦点距離になるに従い見た目の発光面１５のサイズが大きく比率が逆転する場合もある。

図１２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で示した比較例の光学モジュール１１０では、
発光面サイズ：レンズ焦点距離＝４ｍｍ：４ｍｍ
であり、双方は同一寸法である。

セミカットオフ形配光パターンの形成により、ＬＥＤ光源１１４の原点Ｐからの放射光を所望の方向（例えば左右６０°方向）へ向うように配光設計をするが、発光面１１５のサイズに対して短焦点距離のためにＬＥＤ光源１１４の両端部からの光は必然的に見た目の光源サイズ角度分±１５°を含め拡大された投影像を形成する（６０°を狙うと左右１５°方向へ向う光もある）。結果、０°方向近傍である灯具真下に照射する光量が多過ぎて分散し難い状況となり、路面照度均一性を損なう。

そこで、比較例のレンズ１１２では、全反射を用いた反射部１１８、１１８をレンズ１１２の表面に形成し、屈折レンズである凸レンズ部１１６、１１６と合成したレンズ設計を行う。

それでも発光面１１５のサイズに対する短焦点距離が与える悪影響は大きく、ＬＥＤ光源１１４の両端部付近から放射された光は、制御された方向（狙った主光軸から±１５°以内）に有効出射できず、内部損失や１８０°以上の方向に向う雑光になる。

ＬＥＤ光源１１４の両端部からの発光も含め雑光を発生させず、ＬＥＤ光源１４の一般指向特性である図４のランバシアン分布の配光パターンから、図１１のセミカットオフ形配光パターンに変更するレンズが図１〜図３に示したレンズ１２である。

比較例の光学モジュール１１０を踏まえて、図１に示した実施の形態の光学モジュール１０では、レンズ１２は全体として略半球形状に形成され、その表面には、ＬＥＤ光源１４の中心軸Ｚの両側の所定の領域に反射部１８、１８が形成されるとともに、これらの反射部１８、１８の両側の領域に凸レンズ部１６が形成されている。凸レンズ部１６は、ＬＥＤ光源１４の原点Ｐから放射される左右３０°を超える放射光を主に屈折で、両反射部１８、１８の中央線と直角な方向に第１の角度範囲を持つ拡散光を照射して、図１１に示したセミカットオフ形配光パターンの一部を形成する。また、反射部１８は、ＬＥＤ光源１４の原点Ｐから放射される左右３０°以下の放射光を全反射と屈折で、両反射部１８、１８の中央線と直角な方向に第２の角度範囲を持つ拡散光を照射するとともに、ＬＥＤ光源１４の端部付近から放射される鋭角で、かつ、高輝度な放射光を全反射と屈折で、両反射部１８、１８の中央線と直角な方向に、前述した第１の角度範囲、及び第２の角度範囲よりも広角な第３の角度範囲を持つ光を照射して、セミカットオフ形配光パターンを形成する。第１〜第３の角度範囲については後述する。

現行規格のセミカットオフ形配光パターンを形成する際、図５に示すように凸レンズ部１６では、ＬＥＤ光源１４の原点Ｐから放射された光を、片側約０°から約６５°の範囲（第１の角度範囲）まで有効光を出射することができ、片側約６５°から片側７４°の範囲に有効光を出射することができない。なお、図５では、原点Ｐから放射された光の光線が示され、そのなかには片側８０°近傍まで出射された光線が示されているが、片側約６５°を超えた光線の照度は非常に低く有効光として利用できない。つまり、凸レンズ部１６では、セミカットオフ形配光パターンのうち片側約０°から片側約６５°までの配光パターンしか得ることができない。

そこで、一部重複するが片側約４５°から片側７４°まで範囲（第２の角度範囲、第３の角度範囲）の配光パターンを、反射部１８、１８によって得るようにしている。

すなわち、反射部１８は、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、中心軸Ｚに対して左右両側に形成されるとともに断面三角形状に形成されている。また、反射部１８は図１の如く、略半球形状のレンズ１２の表面において円周方向に円弧状に形成されている。以下、図６において左側の反射部１８について説明する。

反射部１８の対向する一対の面１８Ａ、１８Ｂのうち一方面１８Ａは、図６（Ａ）で示すように、中心軸Ｚに対して左方に２２°の角度に傾斜して形成され、ＬＥＤ光源１４の中央から左右３０°に放射された光を中心軸Ｚに対し、主として左側に約４５°の方向に反射する。反射部１８の傾斜角度は、原点Ｐから端部までの発光面１５から放射される光が傾斜面に当たった時全反射されるような角度であればよい。このため、レンズ１２の材料であるアクリルの全反射角度は４２°なので、反射部１８の傾斜角度は４８°以下であればよいが、原点Ｐから左右３０°の放射光を４５°以上の出射光に反射する必要があるため、下限の角度は約２０°になる。レンズの材質が変更され、また、発光面サイズとレンズ焦点距離の比率が変更されれば、その傾斜角度範囲が変更されるのは言うまでもない。また、一方面１８Ａは、図６（Ｂ）で示すように、ＬＥＤ光源１４の左端から放射された高輝度の光を中心軸Ｚに対し、主として左側に約７４°の方向に反射する。この放射光は中央から３０°以内の強い光のため、凸レンズ部１６で得られる７４°の出射光に比べて、明るい有効光として利用できる。一方、他方面１８Ｂは、中心軸Ｚに対して平行か、若しくは、若干量右方に所定角度傾斜して形成され、図６（Ｃ）で示すように、ＬＥＤ光源１４の右端から放射された光を中心軸Ｚに対し、主として右側に約４５°〜６５°の方向に反射する。なお、右側の反射部１８は、左側の反射部１８に対して左右対象方向にＬＥＤ光源１４からの光を反射する。

この反射部１８、１８によって反射された光により、図１１に示したセミカットオフ形配光パターンの片側約０°〜片側約６５°の範囲（第１の角度範囲）の照射光は主にＬＥＤ光源１４の原点Ｐから放射される左右３０°以上の放射光で形成され、片側約４５°から片側約６５°までの範囲（第２の角度範囲）の照射光はＬＥＤ光源１４の端部付近から放射される左右３０°を超える放射光で形成され、片側約６５°から片側約７４°までの範囲（第３の角度範囲）の照射光はＬＥＤ光源１４の端部付近から放射される左右３０°以下の高輝度の放射光で形成される。

よって、第１の実施の形態の光学モジュール１０によれば、ＬＥＤ光源１４の両端部から放射される鋭角な左右３０°以下の高輝度の光を有効利用して、現行規格のセミカットオフ形配光パターンを得ることができる。なお、図７は、光学モジュール１０による配光指向特性が示され、両側６０°近傍に光量のピークを有している。

図８は、第２の実施の形態の光学モジュール２０の断面図であり、図６に示した第１の実施の形態の光学モジュール１０と同一又は類似の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。

この光学モジュール２０は、レンズ２２及びＬＥＤ光源１４から構成されている。レンズ２２は、凸レンズ部１６と反射部２８とから構成されている。

反射部２８は、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、中心軸Ｚに対して左右両側に形成されており、片側それぞれ連続した２段の断面三角形状に形成されている。以下、図８において左側の反射部２８について説明する。

この反射部２８は、片側２段目（中心軸に対して近いものを片側１断面、遠いものも片側２段目目を規定する）の断面三角形の垂直線と凸レンズ部１６の表面が交わる点と原点Ｐが通る直線と中心軸Ｚのなす角度は約３０°である。また、片側２段目の断面三角形の垂直面と片側１段目の断面三角形の傾斜面を延長して交わる点と、片側２断面の断面三角形の垂直面と凸レンズ１６が交わる点と、中心軸Ｚがレンズ２２の表面で交わる点の３点を結んで形成される三角形は、図３（Ａ）で示したレンズ１２の片側の断面三角形の反射部１８と略同じ形状となる。

反射部２８は、図８（Ａ）で示すように、ＬＥＤ光源１４の中央から放射された光を中心軸Ｚに対し、主として左側に約４５°の方向に反射する。また、反射部２８は、図８（Ｂ）で示すように、ＬＥＤ光源１４の左端から放射された高輝度の光を中心軸Ｚに対し、主として左側に約６５°から約７４°の方向に反射する。そして、反射部２８は、図８（Ｃ）で示すように、ＬＥＤ光源１４の右端から放射された光を中心軸Ｚに対し、主として右側約４５°から約６５°までの方向に反射する。なお、右側の反射部２８は、左側の反射部２８に対して左右対象方向にＬＥＤ光源１４からの光を反射する。

この反射部２８、２８によって反射された光により、図１１に示したセミカットオフ形配光パターンの片側約４５°の照射光は、主にＬＥＤ光源１４の原点Ｐから放射される左右３０°以下の放射光で形成され、片側約４５°から片側約６５°までの照射光は、主にＬＥＤ光源１４の端部付近から放射される左右３０°を超える放射光で形成され、片側約６５°から片側約７４°までの照射光は、主にＬＥＤ光源１４の端部付近から放射される左右３０°以下の高光度の放射光で形成される。

よって、第２の実施の形態の光学モジュール１０によれば、ＬＥＤ光源１４の両端部から放射される光を有効利用して、現行規格のセミカットオフ形配光パターンを得ることができる。また、この光学モジュール２０によれば、指向特性を中心軸Ｚより最高指向角度を微細に制御する場合に、光損失が少なく有効に働く。なお、図９は、光学モジュール２０による配光指向特性が示され、両側５６°近傍に光量のピークを有している。

なお、レンズ２２の反射部２８において、片側２段目の断面三角形の高さが片側１段目の断面三角形の高さと同じ程度であれば、ＬＥＤ光源１４の発光面１５の端部からの放射光が片側１段目の断面三角形に反射、屈折して６０°〜７４°方向に出射した場合、片側２段目の断面三角形の傾斜面で反射されるという問題がある。この問題を解消するため、片側２段目の断面三角形の高さを片側２段目の断面三角形の高さよりも低くして、片側１段目の断面三角形から出射した６０°〜７４°方向の光を、片側２段目の三角形状で遮ることなく照射することが好ましい。

図１０（Ａ）は、図１に示した光学モジュール１０、１０…が基板３０上に縦横方向に並列配置されて構成された灯具ユニット３２が示されている。

この灯具ユニット３２を図１０（Ｂ）に示す道路照明灯具３４の灯体３６のランプ傘３８に、基板３０が路面に対して平行若しくは傾くように取り付ける。この道路照明灯具３４が照明する道路が、図１１の如く二車線通行道路であれば、灯具ユニット３２の傾斜角度を上向きに約２０°傾けた方が効率よく二車線通行道路全体を照らすことができるが、中央分離帯や駐車場などの照射したい場所が中央に位置している場合、灯体３６もその場所の中央に設置するため、灯具ユニット３２の傾斜角度は路面に平行に取り付けた方がよい。また、道路斜線の数によっては最適な傾斜角度が変わるため、灯具ユニット３２の傾斜角度は約０°〜約２０°が適正な範囲となる。灯具ユニット３２は、各々の光学モジュール１０、１０…がセミカットオフ形配光パターンを得ることができる光学指向性を有しているので、ＬＥＤ光源１４の光量増加に伴う光学モジュール１０の個数を削減しても、セミカットオフ形配光パターンに欠落現象は生じず、良好なセミカットオフ形配光パターンを得ることができる。

以上述べた実施の形態では、所望の配光パターンをセミカットオフ形配光パターンに例えて説明したが、配光パターンはセミカットオフ形配光パターンに限定されるものではない。

すなわち、本発明の光学モジュールの特徴は、凸レンズ部１６によって、ＬＥＤ光源１４の原点Ｐから放射された光を屈折で、両反射部１８、１８の中央線と直角な方向に第１の角度範囲（片側約０°から片側約６５°）を持つ拡散光を照射する。そして、反射部１８、１８は、ＬＥＤ光源１４の原点Ｐから放射された光を全反射と屈折で、両反射部１８、１８の中央線と直角な方向に第２の角度範囲（片側約４５°から片側約６５°）を持つ拡散光を照射し、更に反射部１８、１８は、ＬＥＤ光源１４の端部から放射される鋭角で、かつ、高輝度な光を全反射と屈折で、両反射部１８、１８の中央線と直角な方向に前記第１の角度範囲及び第２の角度範囲よりも広角な第３の角度範囲（片側約６５°から片側約７４°）を持つ拡散光を照射する。これによって、図１１に示したセミカットオフ形配光パターンを形成することにある。

これにより、ＬＥＤ光源１４の両端部から放射された光は、制御不能な雑光とならず、所望の配光パターンの形成に寄与する。よって、本発明の光学モジュールによれば、面発光するＬＥＤ光源を使用した光学モジュールであってＬＥＤ光源の発光面サイズに対してレンズ焦点距離が発光面サイズより同等若しくは短い光学モジュールにおいて、グレアなどの漏れ光に起因するＬＥＤ光源の両端部から放射される光を有効利用して、所望の配光パターンを得ることができる。

上述した実施の形態においては、光学モジュール１０を道路照明灯具に適用した例を説明したが、街路灯具、歩行者灯具、駐車場灯具、埋め込み灯具、又は看板照明灯具等の照射範囲が設定された照明用灯具に光学モジュール１０を適用することができる。

１０…光学モジュール、１２…レンズ、１４…ＬＥＤ光源、１５…発光面、１６…凸レンズ部、１８…反射部、２０…光学モジュール、２２…レンズ、２８…反射部、３０…基板、３２…灯具ユニット、３４…道路照明灯具、３６…灯体、３８…ランプ傘

Claims (4)

1. レンズ及び該レンズの焦点位置にその原点が略配置された面発光するＬＥＤ光源を有し、前記ＬＥＤ光源の発光面端部と光軸と入射面の交点との角度が大きく、前記ＬＥＤ光源の発光面サイズに対してレンズ焦点距離が略同等か、若しくは、前記発光面サイズの方がレンズ焦点距離よりも長い光学モジュールにおいて、
   前記レンズの表面には、前記ＬＥＤ光源の前記原点を通る中心軸の両側の所定の領域に反射部が形成されるとともに、該反射部の両側の領域に凸レンズ部が形成され、
   前記凸レンズ部は、前記ＬＥＤ光源の原点から放射された光を屈折で、前記両反射部の中央線と直角な方向に第１の角度範囲を持つ拡散光を照射し、
   前記反射部は、前記ＬＥＤ光源の原点から放射された光を全反射と屈折で、前記両反射部の中央線と直角な方向に第２の角度範囲を持つ拡散光を照射し、更に前記反射部は、前記ＬＥＤ光源の端部から放射される鋭角で、かつ、高輝度な光を全反射と屈折で、前記両反射部の中央線と直角な方向に前記第１の角度範囲及び第２の角度範囲よりも広角な第３の角度範囲を持つ拡散光を照射し、所望のセミカットオフ形配光パターンを形成することを特徴とする光学モジュール。
2. 前記反射部は、前記中心軸に対して左右両側に形成されるとともに断面三角形状に形成されている請求項１に記載の光学モジュール。
3. 前記第１の角度範囲は片側約６５°以内であり、前記第２の角度範囲は片側約４５°〜６５°であり、前記第３の角度範囲は片側約６５°〜７４°の範囲である請求項１又は２に記載の光学モジュール。
4. 請求項１、２又は３に記載の光学モジュールが基板に複数個配設され、光学モジュールは少なくとも１組の灯体に組み付けられ、照射対象面に対して平行若しくは上方斜めに傾斜して取り付けられることを特徴とする照明用灯具。

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