JP5147357B2 - 道路照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明技術に関し、特に道路を照明する技術に関する。

一般に、車道や歩道などの道路の路面を照明する道路照明装置では、光源として、従来、蛍光ランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプなどのランプが広く用いられている（例えば、特許文献１など参照）。この種のランプは、いずれも高い光量を得ることができるため、ランプからの光をドーム型の反射鏡で反射させるだけで、道路などの広い照明領域を十分な明るさで照明することができる。
道路照明装置の光源として、このようなランプを用いた場合、高い光量が得られる代わりに消費電力も大きく、機械的な故障に起因して寿命も比較的短くてメンテナンス性が悪い。

これに対して、近年、高輝度で白色のＬＥＤ素子が安価に提供されつつあり、このようなＬＥＤ素子を照明光源として用いる照明装置が提案されている（例えば、特許文献２など参照）。この種の照明装置は、ＬＥＤ素子の周囲にフレネルレンズなどの配光レンズを配置して、円形あるいは楕円形の照明領域を照明している。
また、このようなＬＥＤ素子のモールド樹脂に形成されたレンズに加え、ＬＥＤ素子の周囲に反射鏡やプリズムを設け、これらＬＥＤ素子をマトリクス状に配置することにより、照明領域を照明するものも提案されている（例えば、特許文献３など参照）。

特開平９−２３７５１１号公報 特開２００５−１９６９８３号公報 特開２００４−２５３４７８号公報

しかしながら、このような従来技術では、円形、楕円形、あるいは矩形の照明領域を照明することを目的としているため、所定幅で伸延する照明領域を効率よく照明できないという問題点があった。
この種の白色ＬＥＤ素子は、輝度が大幅に改善されたとはいえ、従来の照明用光源、例えば蛍光ランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプなどのランプに比較して光量が少ないため、照明領域を十分な照度で照明することは難しい。したがって、ＬＥＤ素子からの光束を所望の照明領域に効率よく配光することが必要となる。

従来技術では、２次元的な拡がりを持つ円形あるいは楕円形の照明領域を有しているため、所定幅で伸延する照明領域に適用した場合、照明領域の幅方向に余分な光が出射されるため、所望の照明領域の照度が低下する。また、従来技術では、円形あるいは楕円形の照明領域に対して光が均一に出射されるため、照明領域の周縁部における照度が低下する。したがって、特に所定幅で伸延する照明領域では、その遠端領域の照度が不足することから、照明領域内の路面においてムラのない輝度、すなわち良好な輝度均斉度を得ることができない。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、所定幅で伸延する道路の照明領域をＬＥＤ素子からなる光源を用いて十分な路面輝度と良好な輝度均斉度で効率よく照明することが可能な道路照明装置を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる道路照明装置は、道路幅に応じた幅を有するとともに道路長手方向に所定の長さを有する長尺の照明領域を照明する道路照明装置であって、道路の上方に設置され、底部に下方開口部を有する箱状の装置本体と、この装置本体内に設けられて、道路長手方向に並ぶ複数のＬＥＤ素子を有し、下方開口部を介して道路に向けてＬＥＤ素子からの拡散光束を出射する光源ユニットと、この光源ユニットの下方に設けられて、当該ＬＥＤ素子からの拡散光束を道路幅方向に集光することにより、道路長手方向に沿って拡がる扇形の集光光束を出射するサブレンズと、このサブレンズの下方に設けられて、全体として当該サブレンズで集光された集光光束を照明領域へ向けて出射するとともに、集光光束の一部を道路長手方向に沿って屈折させて照明領域内の遠端領域の方向へ出射するメインレンズとを備えている。

この際、メインレンズとして、道路幅方向に伸延するとともに道路長手方向に沿って下方へ湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分の底部と端部との間に、集光光束のうち入射された光を屈折させて照明領域へ出射する１つ以上の部分レンズが形成されているレンズを用いてもよい。
この際、メインレンズの部分レンズとして、照明領域の遠端領域の方向に光軸を有する凸レンズを用いてもよい。
また、メインレンズの部分レンズとして、照明領域の中央領域の方向に光軸を有する凹レンズを用いてもよい。

また、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域の中央領域と遠端領域との間の中間領域へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを用いてもよい。
また、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域より遠方へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを用いてもよい。
また、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域の中央領域へ向けて照射された光の一部を、中央領域と遠端領域の間の中間領域、または遠端領域へ向けて出射する凹レンズを用いてもよい。

また、メインレンズは、道路幅方向に伸延するとともに道路長手方向に沿って下方へ湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分においてその底部から当該底部と端部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成してもよい。
また、メインレンズは、道路幅方向に伸延するとともに道路長手方向に沿って下方へ湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分においてその端部から当該端部と底部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成してもよい。

また、道路幅方向に並列配置された光源ユニットを複数備えるとともに、これら光源ユニットごとにサブレンズを備え、メインレンズで、これらサブレンズで集光された個々の集光光束を道路長手方向に沿った任意の俯角で屈折させて拡散するようにしてもよい。

また、装置本体は、上部に上方開口部を有し、この上方開口部を介して装置本体外部へ露出する放熱構造を有し、光源ユニットのＬＥＤ素子で発生した熱を装置本体外部へ放熱する放熱体を備えてもよい。

本発明によれば、光源ユニットのＬＥＤ素子から下方へ出射された拡散光束が、サブレンズにより、長手方向Ｘに沿って拡がる扇形の集光光束に集光された後、メインレンズにより、照明領域全体へ向けて出射されるとともに、集光光束の一部が長手方向Ｘに沿って屈折して照明領域内の遠端領域の方向へ出射される。
したがって、光源ユニットのＬＥＤ素子から拡散光束を、道路に沿って設定された所望の照明領域内に集光でき、中央領域に比較して照度が不足する遠端領域においても、十分な照度を得ることができる。このため、光源としてＬＥＤ素子を用いた場合でも、照明領域全域にわたり十分な路面輝度と良好な輝度均斉度で効率よく照明することが可能となり、結果として低い消費電力でメンテナンス性のよい道路照明装置を実現することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［道路照明装置］
まず、図１〜図７を参照して、本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置について説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を斜め上方ら見た外観図である。図２は、本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を斜め下方から見た外観図である。図３は、本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す平面図である。図４は、本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す正面図である。図５は、本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す下面図である。図６は、本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す背面図である。図７は、本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す左側面図である。

道路照明装置１００は、道路の上方に設置されて、道路幅に応じた幅を有するとともに道路長手方向に所定の長さを有する長尺の照明領域を照明する装置である。この道路照明装置１００は、例えば、道路から８ｍ〜１２ｍの高さ位置に設置され、３５ｍ間隔で道路に沿って等間隔に配置される。

本実施の形態は、底部に下方開口部を有する箱状の装置本体に設けられて、道路長手方向に並ぶ複数のＬＥＤ素子を有し、下方開口部を介して道路に向けてＬＥＤ素子からの拡散光束を出射する光源ユニットと、この光源ユニットの下方に設けられて、当該ＬＥＤ素子からの拡散光束を道路幅方向に集光することにより、道路長手方向に沿って拡がる扇形の集光光束を出射するサブレンズと、このサブレンズの下方に設けられて、全体として当該サブレンズで集光された集光光束を照明領域へ向けて出射するとともに、集光光束の一部を道路長手方向に沿って屈折させて照明領域内の遠端領域の方向へ出射するメインレンズとを備えている。

次に、道路照明装置１００の構成について詳細に説明する。以下では、理解を容易とするため、道路が伸延する長手方向を長手方向Ｘと定義し、この長手方向Ｘと直交して道路を横断する道路幅員方向を幅方向Ｙと定義し、これら長手方向Ｘおよび幅方向Ｙと直交して道路照明装置１００から地面の道路へ向かう方向を下方向Ｚと定義する。また道路照明装置を道路の反対側から見た面を道路照明装置１００の正面とする。

この道路照明装置１００を形成する装置本体は、平面視長方形をなし上方に開口する皿状の下部灯体１と、平面視長方形をなし下方に開口して下部灯体１と勘合する皿状の上部灯体２とから構成されている。

下部灯体１には、長手方向Ｘに沿って長尺の長方形状で、下部灯体１の左端１Ｌから右端１Ｒにわたり、その底板１Ａの一部を上方へ偏在されることにより、レンズ支持部１Ｂが形成されている。また、このレンズ支持部１Ｂの一部に、光源ユニット４からの光束を道路に向けて下方へ照射するための２つの下方開口部１Ｃが、長手方向Ｘに沿って並列して形成されている。

上部灯体２の上板２Ａは、その先端部２Ｂに向かって徐々に下方へ傾斜して形成されており、その一部には、下部灯体１のレンズ支持部１Ｂと対向する位置に、上方開口部２Ｃが形成されている。また上部灯体２には、上方開口部２Ｃを介して放熱フィンなどの放熱構造３Ａが装置本体外部へ露出するよう放熱体３が取り付けられている。

放熱体３の底面３Ｂには、２つの下方開口部１Ｃにそれぞれ対向する位置に、幅方向Ｙに沿って長尺の平面視長方形状の支持基板４Ａがそれぞれ取り付けられており、これら支持基板４Ａの底面４Ｂに、複数の光源ユニット４が幅方向Ｙに沿って並列してそれぞれ取り付けられている。

また、これら支持基板４Ａの底面４Ｂには、各光源ユニット４と対向する下方位置にサブレンズ５がそれぞれ取り付けられている。これらサブレンズ５は、光源ユニット４から下方に出射された拡散光束を幅方向Ｙで集光することにより、道路上の照明領域の中央領域の方向を中心として、長手方向Ｘに拡がる扇形の集光光束を下方へ出射する機能を有している。

下部灯体１のレンズ支持部１Ｂには、各サブレンズ５と対向する下方位置に、その一部が下部灯体１の下方開口部１Ｃから装置本体外部へ露出するよう、メインレンズ６が取り付けられている。このメインレンズ６は、全体としてサブレンズ５で集光された集光光束を照明領域へ向けて出射するとともに、集光光束の一部を長手方向Ｘに沿って照明領域内の遠端領域の方向へ屈折させて出射する機能を有している。

これにより、光源ユニット４のＬＥＤ素子から下方へ出射された拡散光束が、サブレンズ５により、長手方向Ｘに沿って拡がる扇形の集光光束に集光された後、メインレンズ６により、照明領域全体へ向けて出射されるとともに、集光光束の一部が長手方向Ｘに沿って屈折して照明領域内の遠端領域の方向へ出射される。

この他、上部灯体２の背部側面２Ｄには、装置外部から水平方向にポール９の端部を挿入するための筒状の取付部２Ｅが固定されている。
また下部灯体１の底板１Ａには、各光源ユニット４を駆動するための電源回路や制御回路、さらにはポール９の管内を介して装置本体内に導入された電源配線を電気的に接続するための端子台などを含む回路部１Ｄが取り付けられている。

［光学系の構成］
次に、図８〜図１２を参照して、本発明の一実施の形態にかる道路照明装置の光学系の構成について説明する。
図８は、光源ユニットを斜め下方から見た斜視図である。図９は、サブレンズを斜め下方から見た斜視図である。図１０は、メインレンズを斜め下方から見た斜視図である。図１１は、本発明の一実施の形態にかる道路照明装置の要部を示すＡ−Ａ断面図である。図１２は、本発明の一実施の形態にかる道路照明装置の要部を示すＢ−Ｂ断面図である。

本実施の形態にかかる道路照明装置の光学系は、サブレンズ５とメインレンズ６から構成されている。
光源ユニット４は、図８に示すように、平面視長方形状の基板４１と、この基板４１の底面４２に複数のＬＥＤ素子４４が一列に実装されてなる発光部４３から構成されている。各ＬＥＤ素子は表面実装型のＬＥＤチップからなり、ＬＥＤ素子から四方へ拡散する拡散光束が出射される。この発光部４３の長手方向Ｘおよび幅方向Ｙの中心位置を発光中心点４５という。

サブレンズ５は、全体としてガラスや透明樹脂からなり、図９に示すように、光源ユニット４の発光部４３に沿って長尺の、下方へ凸の蒲鉾形状をなすシリンドリカルレンズなどのレンズ部５１と、隣接するレンズ部５１の上側端部間を連結する連結部５２とから構成されている。この連結部５２により、光源ユニット４の発光部４３の配置ピッチに応じて各レンズ部５１が並行配列されて一体化されている。各レンズ部５１の長手方向Ｘおよび幅方向Ｙの中心位置を光中心位置５３という。

メインレンズ６は、全体としてガラスや透明樹脂からなり、図１０および図１１に示すように、幅方向Ｙに沿って伸延するとともに、下方へ湾曲する樋形状をなすレンズ部６Ａと、このレンズ部６Ａの湾曲部分のうち左右の上側端部から湾曲部分の外側水平方向へ突出するよう形成された取付部６Ｂとから構成されている。

また、レンズ部６Ａは、光中心位置Ｐを中心として長手方向Ｘに沿った俯角方向において、その湾曲部分の左右の端部６Ｄから底部６Ｅまでの間に、機能の異なる部分レンズ６１Ｒ，６２Ｒ，６３Ｒと部分レンズ６１Ｌ，６２Ｌ，６３Ｌがそれぞれ連接形成されている。このうち、部分レンズ６１Ｒ，６２Ｒは１つの部分レンズ（凸レンズ）６４Ｒと見なすことができ、部分レンズ６１Ｌ，６２Ｌを１つの部分レンズ（凸レンズ）６４Ｌと見なすことができ、部分レンズ６３Ｒ，６３Ｌを１つの部分レンズ（凹レンズ）６３と見なすことができる。

図１１および図１２に示すように、放熱体３の底面３Ｂには、下部灯体１の２つの下方開口部１Ｃにそれぞれ対向する位置に、熱伝導性に優れた絶縁シート４Ｃを介して、支持基板４Ａがネジ４Ｄによりそれぞれ取り付けられている。
各光源ユニット４は、発光部４３を下方に向け、熱伝導性に優れた絶縁シート４Ｅを介してそれぞれネジにより、これら支持基板４Ａの底面４Ｂに取り付けられている。これら光源ユニット４は、長手方向Ｘに沿って長尺に、かつ幅方向Ｙに沿って互いに並列して取り付けられている。

支持基板４Ａの底面４Ｂには、隣接する光源ユニット４の間に、光源ユニット４と並列する方向に、その側面が黒色塗装された遮光板４Ｆが立設されている。この遮光板４Ｆにより、光源ユニット４の発光部４３からの光が、当該光源ユニット４に対向するサブレンズ５以外の方向へ射出するのを防止できる。
この際、遮光板４Ｆのうち照明領域に面する前方側面４Ｇに反射面を形成することにより、発光部４３からの光を照明領域側へ反射することができ、照明領域全体における照度を改善することができる。

また、支持基板４Ａの底面４Ｂには、各光源ユニット４と対向する下方位置に、サブレンズ５が、スペーサ５Ｂを介してネジ５Ａによりそれぞれ取り付けられている。これにより、光源ユニット４の発光部４３が、サブレンズ５のレンズ部５１の共役点に発光部４３に配置され、発光部４３からの拡散光束が、レンズ部５１により幅方向Ｙで所望の照明領域の幅に集光される。

一方、メインレンズ６は、樋形状をなすレンズ部６Ａが、下部灯体１の下方開口部１Ｃから装置本体外部へ露出するよう、取付部６Ｂが下部灯体１のレンズ支持部１Ｂにネジ６Ｃにより取り付けられている。これにより、レンズ部６Ａの湾曲内側上部位置に光源ユニット４の発光部４３が配置される。
この際、レンズ部６Ａは、湾曲内側上部位置に所望の照明領域が得られる共役点として、レンズ部６Ａの長手方向Ｘにおける左右中央位置であって、レンズ部６Ａの湾曲部分の左右の端部６Ｄから僅かに上方の位置に、光中心位置Ｐが設計されており、この光中心位置Ｐに発光部４３の中心が配置されるよう、両者の位置関係がレンズ支持部１Ｂと放熱体３の底面３Ｂとにより決定されている。

このようにして、光源ユニット４の発光部４３は、その長尺方向が長手方向Ｘと並行して複数並列配置され、サブレンズ５は、これら発光部４３の下方位置に、その長尺方向が発光部４３に並行してそれぞれ配置される。また、メインレンズ６は、これらサブレンズ５の下方位置に、その長尺方向がこれら発光部４３およびサブレンズ５とは直交する幅方向Ｙと並行して配置される。

この際、光源ユニット４は、発光部４３の発光中心点４５がメインレンズ６の光中心位置Ｐと一致するよう配置される。また、サブレンズ５は、レンズ部５１の光中心位置５３が、発光中心点４５と光中心位置Ｐを通過する下方向Ｚに並行な光軸Ｑ上に位置するよう、光源ユニット４とメインレンズ６との間に配置される。

これにより、光源ユニット４のＬＥＤ素子４４から下方へ出射された拡散光束が、サブレンズ５により、長手方向Ｘに沿って拡がる扇形の集光光束に集光された後、メインレンズ６により、照明領域全体へ向けて出射されるとともに、集光光束の一部が長手方向Ｘに沿って屈折して照明領域内の遠端領域の方向へ出射される。

［光学系の動作］
次に、図１３〜図１７を参照して、本発明の一実施の形態にかる道路照明装置の光学系の動作について説明する。
図１３は、メインレンズの光拡散特性を示す説明図である。図１４は、照明領域（側面視）を示す説明図である。図１５は、照明領域（平面視）を示す説明図である。図１６は、光源ユニット単体の配光特性を示す説明図である。図１７は、本発明の一実施の形態にかる道路照明装置のメインレンズを用いた場合の光源ユニットの配光特性を示す説明図である。

照明領域８は、本実施の形態にかかる道路照明装置１００の照明により所定の路面輝度を得る領域であり、この例では車道８１と路肩８２を含む道路８０の幅を持つ略長方形状をなしている。レンズ部６Ａの光中心位置Ｐに配置された発光部４３からの拡散光束は、サブレンズ５により、長手方向Ｘに沿って拡がる扇形の集光光束７０に集光された後、レンズ部６Ａへ導かれる。
この集光光束７０は、幅方向Ｙにおいて少なくとも照明領域８の幅に応じた角度の拡がりを有している。このため、高所に配置される道路照明装置１００の場合、道路照明装置１００から照明領域８までの距離が長いため、図１２に示すように、幅方向Ｙにおいてほぼ並行な光線をなしており、レンズ部６Ａでは、幅方向Ｙにおいて集光光束７０に対してほとんど作用しない。したがって、ここでは幅方向Ｙに関する配光機能の説明は省略し、長手方向Ｘに沿った俯角方向におけるメインレンズ６の配光機能について説明する。

なお、以下では、光中心位置Ｐすなわち光源ユニット４の発光部４３の左右中心から出射された集光光束７０に関するメインレンズ６の配光特性を説明するが、図１３に示すように、光源ユニット４の発光部４３は、長手方向Ｘに沿ってある程度の長さを有している。したがって、実際には、発光部４３の左右中心から出射された集光光束７０により形成された照明領域８に重なるように、この照明領域８に対して長手方向Ｘに沿って僅かにずれた照明領域が、発光部４３の左右端部から出射された集光光束に基づいてメインレンズ６により形成される。

レンズ部６Ａは、図１３に示すように、光中心位置Ｐを中心として長手方向Ｘに沿った俯角方向において、湾曲部分の左右の端部６Ｄから底部６Ｅまでの角度方向に設けた３つの角度領域θ１、θ２、θ３のそれぞれに対応して、機能の異なる部分レンズが連接形成された複合レンズから構成されている。

以下では、光中心位置Ｐから見て、角度領域θ１と角度領域θ２の境目方向を角度方向θＡと定義し、光中心位置Ｐから見て、角度領域θ２と角度領域θ３の境目方向を角度方向θＢと定義し、光中心位置Ｐから見て、真下の方向を真下方向θＣと定義する。これら角度領域θ１，θ２，θ３および角度方向θＡ，θＢは、光中心位置Ｐと真下方向θＣを結ぶ線、すなわち光軸Ｑを中心として左右対称である。

端部６Ｄから始まる角度領域θ１に設けられた部分レンズ６１Ｒ，６１Ｌは、端部６Ｄから角度方向θＡに向けて、その湾曲部分の厚さが徐々に厚くなる凸レンズから構成されている。
すなわち、これら部分レンズ６１Ｒ，６１Ｌは、集光光束７０のうち照明領域８の遠端領域８Ａより遠方へ向けて出射された光の一部を、長手方向Ｘに沿って屈折させることにより、遠端領域８Ａへ向けて出射する凸レンズである。

これにより、サブレンズ５からの集光光束７０のうち長手方向Ｘにおいて照明領域８より遠方方向ここでは角度領域θ１へ出射された光７１Ｒ，７１Ｌは、部分レンズ６１Ｒ，６１Ｌにより当初の進路方向より斜め下方へ屈折して、光７５Ｒ，７５Ｌとして照明領域８の遠端領域８Ａへ出射される。
したがって、凸レンズという比較的簡素な構成の部分レンズ６１Ｒ，６１Ｌにより、照明領域８内において比較的不足している遠端領域８Ａの照度を、照明領域８より遠方方向へ出射されていた無駄な光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域８を効率よく均等に照明することができる。

角度領域θ１に続いて始まる角度領域θ２に設けられた部分レンズ６２Ｒ，６２Ｌは、角度方向θＢから角度方向θＡに向けて、その湾曲部分の厚さが徐々に厚くなる凸レンズから構成されている。
すなわち、これら部分レンズ６２Ｒ，６２Ｌは、集光光束７０のうち照明領域８の中央領域８Ｃと遠端領域８Ａとの間の中間領域８Ｂへ向けて出射された光の一部を、長手方向Ｘに沿って屈折させることにより、遠端領域８Ａへ向けて出射する凸レンズである。

これにより、サブレンズ５からの集光光束７０のうち長手方向Ｘにおいて装置本体の斜め下方向ここでは角度領域θ２へ出射された光７２Ｒ，７２Ｌは、部分レンズ６２Ｒ，６２Ｌにより当初の進路方向より斜め上方へ屈折して、光７６Ｒ，７６Ｌとして照明領域８の遠端領域８Ａへ出射される。
したがって、凸レンズという比較的簡素な構成の部分レンズ６２Ｒ，６２Ｌにより、照明領域８内において比較的不足している遠端領域８Ａの照度を、照度が十分な照度の中間領域８Ｂへ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域８を効率よく均等に照明することができる。

一方、角度領域θ２に続いて始まる角度領域θ３に設けられた部分レンズ６３Ｒ，６３Ｌは、角度方向θＢから底部６Ｅ方向に向けて、その湾曲部分の厚さが徐々に薄くなる凹レンズから構成されている。
すなわち、これら部分レンズ６３Ｒ，６３Ｌは、集光光束７０のうち照明領域の中央領域へ向けて照射された光の一部を、長手方向Ｘに沿って屈折させることにより、中間領域８Ｂまたは遠端領域８Ａへ向けて出射する凹レンズである。

これにより、サブレンズ５からの集光光束７０のうち長手方向Ｘにおいて装置本体の中央領域８Ｃ方向ここでは角度領域θ３へ出射された光７３Ｒ，７３Ｌは、部分レンズ６３Ｒ，６３Ｌにより当初の進路方向より斜め上方へ屈折して、光７７Ｒ，７７Ｌとして照明領域８の中間領域８Ｂさらには遠端領域８Ａへ出射される。
したがって、凹レンズという比較的簡素な構成の部分レンズ６３Ｒ，６３Ｌにより、照明領域８内において比較的不足している中間領域８Ｂや遠端領域８Ａの照度を、照度が過剰な中央領域８Ｃへ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域８を効率よく均等に照明することができる。

部分レンズのうち、互いに隣接する部分レンズ６１Ｒ，６２Ｒや部分レンズ６１Ｌ，６２Ｌは、いずれも凸レンズであることから、これらを一体の部分レンズとして捉えることができる。すなわち、部分レンズ６１Ｒ，６２Ｒは、遠端領域８Ａの方向すなわち角度方向θＡに光軸を有する凸レンズ６４Ｒから形成してもよい。
これにより、集光光束７０のうち長手方向Ｘにおいて照明領域８より遠方方向ここでは角度領域θ１へ出射された光７１Ｒと、装置本体の斜め下方向ここでは角度領域θ２へ出射された光７２Ｒとが、凸レンズ６４Ｒにより屈折して、光７５Ｒ，７６Ｒとして照明領域８の遠端領域８Ａへ出射される。

同じく、部分レンズ６１Ｌ，６２Ｌは、遠端領域８Ａの方向すなわち角度方向θＡに光軸を有する凸レンズ６４Ｌから形成してもよい。
これにより、集光光束７０のうち長手方向Ｘにおいて照明領域８より遠方方向ここでは角度領域θ１へ出射された７１Ｌと、装置本体の斜め下方向ここでは角度領域θ２へ出射された光７２Ｌとが、凸レンズ６４Ｌにより屈折して、光７５Ｌ，７６Ｌとして照明領域８の遠端領域８Ａへ出射される。

また、部分レンズのうち、互いに隣接する部分レンズ６３Ｒ，６３Ｌは、いずれも凹レンズであることから、これらを一体の部分レンズとして捉えることができる。すなわち、部分レンズ６３Ｒ，６３Ｌは、中央領域８Ｃの方向すなわち真下方向θＣに光軸を有する凹レンズ６３から形成してもよい。
これにより、集光光束７０のうち中央領域８Ｃ方向ここでは角度領域θ３へ出射された光７３Ｒ，７３Ｌが、凹レンズ６３により屈折して、光７７Ｒ，７７Ｌとして照明領域８の中間領域８Ｂおよび遠端領域８Ａへ出射される。

図１７に示すメインレンズ６の配光特性によれば、図１６の光源ユニット単体の配光特性と比較して、照明領域８の遠端領域８Ａの方向、ここでは装置本体の真下方向θＣ（光軸Ｑ）から長手方向Ｘにおいて約６０°の角度方向に高い光度が得られていることがわかる。
角度方向θＡや角度領域θ１については、道路照明装置１００の設置高さと照明領域８の遠端領域８Ａとの角度位置関係により決定すればよい。また、角度方向θＢや角度領域θ２、θ３については、照明領域８の全域にわたり照度分布が所望の範囲内に納まるような角度、例えば装置本体の真下方向θＣから長手方向Ｘにおいて約４０°の角度方向を選択すればよい。

［本実施の形態の効果］
このように本実施の形態は、底部に下方開口部を有する箱状の装置本体に設けられて、道路長手方向に並ぶ複数のＬＥＤ素子を有し、下方開口部を介して道路に向けてＬＥＤ素子からの拡散光束を出射する光源ユニットと、この光源ユニットの下方に設けられて、当該ＬＥＤ素子からの拡散光束を道路幅方向に集光することにより、道路長手方向に沿って拡がる扇形の集光光束を出射するサブレンズと、このサブレンズの下方に設けられて、全体として当該サブレンズで集光された集光光束を照明領域へ向けて出射するとともに、集光光束の一部を道路長手方向に沿って屈折させて照明領域内の遠端領域の方向へ出射するメインレンズとを備えている。

これにより、光源ユニットのＬＥＤ素子から下方へ出射された拡散光束が、サブレンズにより、長手方向Ｘに沿って拡がる扇形の集光光束に集光された後、メインレンズにより、照明領域全体へ向けて出射されるとともに、集光光束の一部が長手方向Ｘに沿って屈折して照明領域内の遠端領域の方向へ出射される。
したがって、光源ユニットのＬＥＤ素子から拡散光束を、道路に沿って設定された所望の照明領域内に集光でき、中央領域に比較して照度が不足する遠端領域においても、十分な照度を得ることができる。このため、光源としてＬＥＤ素子を用いた場合でも、照明領域全域にわたり十分な路面輝度と良好な輝度均斉度で効率よく照明することが可能となり、結果として低い消費電力でメンテナンス性のよい道路照明装置を実現することが可能となる。

また、本実施の形態では、メインレンズとして、道路幅方向に伸延するとともに道路長手方向に沿って下方へ湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分の底部と端部との間に、集光光束のうち入射された光を屈折させて照明領域へ出射する１つ以上の部分レンズが形成されたレンズを用いるようにしたので、長手方向Ｘに沿って拡がる扇形の集光光束について、長手方向Ｘに沿った俯角方向において所望の配光特性を容易に得ることができる。

また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち装置本体の斜め下方向へ照射される光を屈折させて、照明領域の遠端領域へ出射する凸レンズを用いるようにしたので、凸レンズという比較的簡素な構成のレンズにより、遠端領域の照度不足を、照度が十分な中間領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。

また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域より遠方へ照射される光を屈折させて、照明領域の遠端領域へ出射する凸レンズを用いるようにしたので、凸レンズという比較的簡素な構成のレンズより、遠端領域の照度不足を、照明領域より遠方方向へ出射されていた無駄な光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。また、遠方方向へ出射される光が低減されるため、道路を走行する車両のドライバーが感じる眩しさを抑制できる。

また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、照明領域の遠端領域の方向に光軸を有する凸レンズを用いるようにしたので、凸レンズという比較的簡素な構成のレンズにより、遠端領域の照度不足を、照度が十分な中間領域へ出射されていた光の一部、および照明領域より遠方方向へ出射されていた無駄な光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。また、遠方方向へ出射される光が低減されるため、道路を走行する車両のドライバーが感じる眩しさを抑制できる。

また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち装置本体の中央領域へ照射される光を拡散させて、照明領域のうち当該中央領域へ出射する凹レンズを用いるようにしたので、凹レンズという比較的簡素な構成のレンズより、遠端領域の照度不足を、照度が過剰な中央領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。

また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域より遠方へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを用いるようにしたので、凹レンズという比較的簡素な構成のレンズより、遠端領域の照度不足を、照度が過剰な中央領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。

また、本実施の形態では、メインレンズが、道路幅方向に伸びかつ下方に湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分において底部から底部と端部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成されているため、遠端領域の照度不足を、照度が十分な中間領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。

また、本実施の形態では、メインレンズが、道路幅方向に伸びかつ下方に湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分において端部から端部と底部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成されているため、遠端領域の照度不足を、照明領域より遠方方向へ出射されていた無駄な光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。

また、本実施の形態では、メインレンズが、道路幅方向に伸びかつ下方に湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分において端部と底部の間の中間部から底部に向けて厚さが徐々に薄くなるよう形成されているため、遠端領域の照度不足を、遠端領域の照度不足を、照度が過剰な中央領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないＬＥＤ素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。

また、本実施の形態では、道路幅方向に並列配置された光源ユニットを複数備えるとともに、これら光源ユニットごとにサブレンズを備え、メインレンズにより、これらサブレンズで集光された個々の集光光束を道路長手方向に沿った任意の俯角で屈折させて拡散するようにしたので、複数の光源ユニットでメインレンズを共用でき、製品・製造コストを削減できるとともに、各光源ユニットでばらつきのない配光特性を容易に実現することが可能となる。なお、１つの光源ユニットにより十分な光量が得られる場合、光源ユニットおよびサブレンズをメインレンズに対して１組だけ設けた構成でも、前述と同様の作用効果が得られる。

また、本実施の形態では、装置本体の上部に上方開口部を設け、この上方開口部を介して装置本体外部へ露出する放熱構造を有し、光源ユニットのＬＥＤ素子で発生した熱を装置本体外部へ放熱する放熱体を備えているため、光源ユニットで発生した熱を装置本体外部へ効率よく放熱することが可能となる。

［実施の形態の拡張］
以上では、メインレンズ６が複数の部分レンズ６１Ｒ，６２Ｒ，６３Ｒ，６３Ｌ，６２Ｌ，６１Ｌ、あるいは部分レンズ６４Ｒ，６３，６４Ｌから構成されている場合を例として説明したが、部分レンズの構成については、これに限定されるものではなく、例えばメインレンズ６のうち特定の角度領域にのみ部分レンズを形成してもよい。

例えば、図１３のうち角度領域θ１にのみ部分レンズ６１Ｒ，６１Ｌを形成し、角度領域θ２，θ３については、左右の角度方向θＡにおける厚さで湾曲部分を形成してもよい。これにより、部分レンズ６１Ｒ，６１Ｌによる作用のみを利用して、遠端領域８Ａの照度を補うことができる。
また、図１３のうち角度領域θ３にのみ部分レンズ６３Ｒ，６３Ｌ、すなわち部分レンズ６３を形成し、角度領域θ１，θ２については、左右の角度方向θＢにおける厚さで湾曲部分を形成してもよい。これにより、部分レンズ６３による作用のみを利用して、中間領域８Ｂさらには遠端領域８Ａの照度を補うことができる。

また、図１３のうち角度領域θ２にのみ部分レンズ６２Ｒ，６２Ｌを形成し、角度領域θ１については、左右の角度方向θＡにおける厚さで湾曲部分を形成し、角度領域θ３については、左右の角度方向θＢにおける厚さで湾曲部分を形成してもよい。これにより、部分レンズ６２Ｒ，６２Ｌによる作用のみを利用して、遠端領域８Ａの照度を補うことができる。

また、これら部分レンズ６１Ｒ，６２Ｒ，６３Ｒ，６３Ｌ，６２Ｌ，６１Ｌのいずれかを任意に組合せて形成してもよい。例えば、角度領域θ１，θ２については、部分レンズ６１Ｒ，６２Ｒ，６２Ｌ，６１Ｌ、すなわち部分レンズ６４Ｒ，６４Ｌを形成し、角度領域θ３については、左右の角度方向θＢにおける厚さで湾曲部分を形成してもよい。これにより、部分レンズ６４Ｒ，６４Ｌによる作用のみを利用して、遠端領域８Ａの照度を補うことができる。

また、これら部分レンズは、真下方向θＣを中心として左右対称に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、左右非対称で上記部分レンズを形成してもよい。また、部分レンズ６１Ｒ，６２Ｒ，６３Ｒと部分レンズ６１Ｌ，６２Ｌ，６３Ｌは、真下方向θＣを中心としてそれぞれ左右対称な配光特性を有することを前提として説明したが、これに限定されるものではなく、それぞれ左右非対称な配光特性を有する部分レンズを形成してもよい。

本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を斜め上方ら見た外観図である。 本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を斜め下方から見た外観図である。 本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す平面図である。 本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す正面図である。 本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す下面図である。 本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す背面図である。 本発明の一実施の形態にかかる道路照明装置を示す左側面図である。 光源ユニットを斜め下方から見た斜視図である。 サブレンズを斜め下方から見た斜視図である。 メインレンズを斜め下方から見た斜視図である。 本発明の一実施の形態にかる道路照明装置の要部を示すＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施の形態にかる道路照明装置の要部を示すＢ−Ｂ断面図である。 メインレンズの光拡散特性を示す説明図である。 照明領域（側面視）を示す説明図である。 照明領域（平面視）を示す説明図である。 光源ユニット単体の配光特性を示す説明図である。 本発明の一実施の形態にかる道路照明装置のメインレンズを用いた場合の光源ユニットの配光特性を示す説明図である。

符号の説明

１…下部灯体、１Ａ…底板、１Ｂ…レンズ支持部、１Ｃ…下方開口部、１Ｄ…回路部、１Ｒ…右端、１Ｌ…左端、２…上部灯体、２Ａ…上板、２Ｂ…先端部、２Ｃ…上方開口部、２Ｄ…背部側面、２Ｅ…取付部、３…放熱体、３Ａ…放熱構造、３Ｂ…底面、４…光源ユニット、４１…基板、４２…底面、４３…発光部、４４…ＬＥＤ素子、４５…発光中心点、４Ａ…支持基板、４Ｂ…底面、４Ｃ，４Ｅ…絶縁シート、４Ｄ…ネジ、４Ｆ…遮光板、４Ｇ…前方側面、５…サブレンズ、５１…レンズ部、５２…連結部、５３…光中心位置、５Ａ…ネジ、５Ｂ…スペーサ、６…メインレンズ、６Ａ…レンズ部、６Ｂ…取付部、６Ｃ…ネジ、６Ｄ…端部、６Ｅ…底部、６１Ｒ，６１Ｌ，６２Ｒ，６２Ｌ，６３Ｒ，６３Ｌ…部分レンズ、６３…部分レンズ（凹レンズ）、６４Ｒ，６４Ｌ…部分レンズ（凸レンズ）、７０…集光光束、７１Ｒ，７１Ｌ，７２Ｒ，７２Ｌ，７３Ｒ，７３Ｌ…光（屈折前）、７５Ｒ，７５Ｌ，７６Ｒ，７６Ｌ，７７Ｒ，７７Ｌ……光（屈折後）、８…照明領域、８Ａ…遠端領域、８Ｂ…中間領域、８Ｃ…中央領域、８０…道路、８１…車道、８２…路肩、９…ポール、Ｐ…光中心位置、Ｑ…光軸、Ｘ…長手方向、Ｙ…幅方向、θ１，θ２，θ３…角度領域、θＡ…角度方向（遠端領域方向）、θＢ…角度方向（中間領域方向）、θＣ…真下方向（中央領域方向）。

Claims (11)

1. 道路幅に応じた幅を有するとともに道路長手方向に所定の長さを有する長尺の照明領域を照明する道路照明装置であって、
   道路の上方に設置され、底部に下方開口部を有する箱状の装置本体と、
   この装置本体内に設けられて、道路長手方向に並ぶ複数のＬＥＤ素子を有し、前記下方開口部を介して前記道路に向けて前記ＬＥＤ素子からの拡散光束を出射する複数の光源ユニットと、
   前記光源ユニットごとに当該光源ユニットの下方に設けられて、当該ＬＥＤ素子からの拡散光束を前記道路幅方向に集光することにより、前記道路長手方向に沿って拡がる扇形の集光光束を出射する複数のサブレンズと、
   前記サブレンズの下方に設けられて、全体として当該サブレンズで集光された前記集光光束を前記照明領域へ向けて出射するとともに、前記集光光束の一部を前記道路長手方向に沿って屈折させて前記照明領域内の遠端領域の方向へ出射するメインレンズとを備え、
   前記光源ユニットおよび前記サブレンズからなる複数の組が、前記メインレンズに対向して前記道路幅方向に並列配置されている
   ことを特徴とする道路照明装置。
2. 請求項１に記載の道路照明装置において、
   前記メインレンズは、道路幅方向に伸延するとともに道路長手方向に沿って下方へ湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分の底部と端部との間に、集光光束のうち入射された光を屈折させて照明領域へ出射する１つ以上の部分レンズが形成されていることを特徴とする道路照明装置。
3. 請求項２に記載の道路照明装置において、
   前記メインレンズは、前記部分レンズとして、照明領域の遠端領域の方向に光軸を有する凸レンズを有することを特徴とする道路照明装置。
4. 請求項２に記載の道路照明装置において、
   前記メインレンズは、前記部分レンズとして、照明領域の中央領域の方向に光軸を有する凹レンズを有することを特徴とする道路照明装置。
5. 請求項２に記載の道路照明装置において、
   前記メインレンズは、前記部分レンズとして、集光光束のうち照明領域の中央領域と遠端領域との間の中間領域へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを有することを特徴とする道路照明装置。
6. 請求項２に記載の道路照明装置において、
   前記メインレンズは、前記部分レンズとして、集光光束のうち照明領域より遠方へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを有することを特徴とする道路照明装置。
7. 請求項２に記載の道路照明装置において、
   前記メインレンズは、前記部分レンズとして、集光光束のうち照明領域の中央領域へ向けて照射された光の一部を、中央領域と遠端領域の間の中間領域、または遠端領域へ向けて出射する凹レンズを有することを特徴とする道路照明装置。
8. 請求項１に記載の道路照明装置において、
   前記メインレンズは、道路幅方向に伸延するとともに道路長手方向に沿って下方へ湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分においてその底部から当該底部と端部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成されていることを特徴とする道路照明装置。
9. 請求項１に記載の道路照明装置において、
   前記メインレンズは、道路幅方向に伸延するとともに道路長手方向に沿って下方へ湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分においてその端部から当該端部と底部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成されていることを特徴とする道路照明装置。
10. 請求項１に記載の道路照明装置において、
    前記メインレンズは、これらサブレンズで集光された個々の集光光束を道路長手方向に沿った任意の俯角で屈折させて拡散する
    ことを特徴とする道路照明装置。
11. 請求項１に記載の道路照明装置において、
    前記装置本体は、上部に上方開口部を有し、
    この上方開口部を介して装置本体外部へ露出する放熱構造を有し、前記光源ユニットのＬＥＤ素子で発生した熱を装置本体外部へ放熱する放熱体を備える
    ことを特徴とする道路照明装置。

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