JP5536615B2

JP5536615B2 - 集魚灯

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Publication number: JP5536615B2
Application number: JP2010246225A
Authority: JP
Inventors: 勝加藤; 和憲渡邉; 博史稲田
Original assignee: Nichia Corp; Towa Denki Seisakusho KK
Current assignee: Nichia Corp; Towa Denki Seisakusho KK
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-11-02
Also published as: TW201138616A; JP2011115158A; KR101807307B1; KR20110051158A; TWI439228B

Description

本発明は、イカ、サンマ、イワシ、アジ等を集めるための集魚灯に関する。

従来の白熱灯、ハロゲン、メタルハライド、等のランプを使用した集魚灯は、光の利用効率が悪いため大量の燃油を消費し、大量のCO2排出により環境への負荷が問題になっている。また、あらゆる方向へ照射し、人工衛星からも確認できる程の眩し過ぎる光は光害となり、紫外線を含む光は人体への悪影響が問題になっている。そうした中、近年、光源としてＬＥＤを使用した集魚灯が提案されている。

例えば、特許文献１には、ＬＥＤ面状光源を２枚用い、船の右側の海面を照射する右側面状光源および船の左側の海面を照射する左側面状光源として組合せることにより、海面を効果的に照射できる旨が記載されている。

特開２００３−１３４９６７

しかしながら、特許文献１に記載された集魚灯は、単にＬＥＤからの光を海面に効果的に照射させ、主に光の利用効率を向上させることを目的とするものであり、船体の揺れによる海中での照度分布の変化には着目していない。

すなわち、従来の集魚灯では、船の揺れにより海中での照度分布が変化することにより、イカ、サンマ、イワシ、アジ等の獲物が集まりにくかったり、一度集まった獲物が再び離れてしまう等の問題があった。

本発明に係る集魚灯は、船体に設置されて海面を照らす集魚灯であって、
該集魚灯は、前記海面に直交する一平面において、前記船体に揺れの無い状態で水平より下方に第１の配光ピークを有しかつ水平より上方に第２の配光ピークを有する配光パターンを有することを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る集魚灯は、前記配光パターンに前記第１の配光ピークと前記第２の配光ピークとを有しているので、配光中心角を中心とした前記船体の最大揺れ角度範囲内において、相対強度の変化を小さくすることが可能になり、前記船体が最大揺れ角度内でゆれた場合であっても船体から離れた遠方における照度の変化を小さくできる。

また、本発明に係る集魚灯において、前記第１の配光ピークの強度は、前記第２の配光ピークの強度よりも小さいことが好ましく、これにより、船体近傍の照度の変化を小さくできる。

集魚灯は、光源となるＬＥＤと、前記ＬＥＤからの光の配光を制御する配光制御部材と、を備え、配光制御部材は、ＬＥＤからの光の配光を第１の配光ピーク側に制御する第１の配光制御領域と、ＬＥＤからの光の配光を第２の配光ピーク側に制御する第２の配光制御領域と、第１の配光制御領域と第２の配光制御領域との間の第３の配光制御領域と、を含むことが好ましい。このとき、第1の配光ピークは第１の配光制御領域で制御された光と第３の配光制御領域で制御された光とが一部重複することにより形成され、第２の配光ピークは第２の配光制御領域で制御された光と第３の配光制御領域で制御された光とが一部重複することにより形成される。

集魚灯の一断面視において、配光制御部材は、第１の配光制御領域に複数の凸部を備え、第２の配光制御領域に複数の凸部を備えることが好ましい。

本発明によれば、船の揺れによる海中での照度分布の変化を抑制することができるので、集魚能力がより向上した集魚灯とすることができる。

実施の形態１に係る集魚灯の斜視図である。実施の形態１に係る集魚灯の断面図である。実施の形態１に係る集魚灯の配光イメージ図である。実施の形態１に係る集魚灯の船体からの配光イメージ図である。実施の形態１に係る集魚灯の船体からの配光イメージ図である。実施の形態１に係る集魚灯の船体からの配光イメージ図である。実施の形態１に係る集魚灯の海中での照度分布を示す図である。図１（ｂ）におけるＬＥＤ近傍の拡大図である。図５における配光イメージ図である。実施の形態２に係る集魚灯のＬＥＤ近傍の拡大断面図である。第１の配光制御領域によって配光された第１の配光特性ｄ１と、第２の配光制御領域によって配光された第２の配光特性ｄ２と、第３の配光制御領域によって配光された第３の配光特性ｄ３と、それらが重なってできた集魚灯全体の配光特性ｔｄとを示すグラフである。船体の揺れが無い状態において、配光特性上に船体から離れた遠方の基準点Ｐを照らす角度を示したグラフである。船体の揺れが−５°、−１０°、−１５°、−２０°である状態においてそれぞれ、配光特性上に船体から離れた遠方の基準点Ｐを照らす角度を示したグラフである。船体の揺れが＋５°、＋１０°、＋１５°、＋２０°である状態においてそれぞれ、配光特性上に船体から離れた遠方の基準点Ｐを照らす角度を示したグラフである。（１）〜（３）は、比較例の集魚灯について、船体の揺れが±０°、−２０°、＋２０°である状態においてそれぞれ、配光特性上に船体から離れた遠方の基準点Ｐを照らす角度を示したグラフであり、（４）は、比較例の集魚灯の海中での照度分布を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。

（実施の形態１）
図１に、本実施の形態に係る集魚灯１０を示す。（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の一断面視となるＸ−Ｘにおける断面図である。集魚灯１０は、基板１１と、基板１１上に配置された光源となるＬＥＤ１２と、基板１１を収める筐体１３と、ＬＥＤ１２からの光の配光を制御する配光制御部材１４と、を有する。配光制御部材１４は筐体１３にビス等で固定されるがここでは特に図示していない。

図２に、一断面視となる図１（ｂ）における集魚灯１０の配光パターンを示す（図１（ｂ）の左右方向が図２の左右方向に対応している。）。図２において、横軸は角度を示し、縦軸は相対的な発光強度比（相対強度）を示す。集魚灯１０の配光パターンは、一断面視において、互いに異なる第１の配光ピークＰ１と第２の配光ピークＰ２とを含む（極大値となる第１の配光ピークＰ１と、極大値となる第２の配光ピークＰ２と、の間に極小値を有する。）。詳細には、船体に集魚灯１０を設置したときに、船体に揺れがない状態において、水平方向（海面に対して平行となる方向）よりも下方にある第１の配光ピークと、水平方向よりも上方にある第２の配光ピークとを含む。第１の配光ピークＰ１は、第２の配光ピークＰ２よりも小さくなるように構成されている。

これにより、船体が揺れても、常に船体遠方の海面を照射することができ（船体遠方の海中まで光を届けることができる）、海中における照度分布の変化を効果的に抑えることができる。したがって、海中での照度分布の変化により、獲物が集まりにくかったり、一度集まった獲物が再び離れてしまうという問題を軽減することができる。

集魚灯１０の配光パターンは連続的に変化している。図２では、−６０度近傍から相対強度が０から上がり−２０度近傍の極大値（第１の配光ピークＰ１）、−５度近傍の極小値、＋２０度近傍の極大値（第２の配光ピークＰ２）を経て、＋６０度近傍で相対強度が０まで下がっている。配光パターンを±６０度に制限することにより、上記効果に加え光の利用効率を損なうことのない配光パターンとしている。ただし、本発明の配光パターンは略±６０度の範囲内に限定されるものではなく、想定される船体の揺れ角度や集魚灯の設置状況（設置角度）に応じて、例えば±８０度や±７０度とすることも可能であるし、−側の角度と＋側の角度を異ならすことも可能である。

以下、図３に基づいて、本発明の構成により如何にして海中における照度分布の変化を抑制することができるかを説明する。

図３は、集魚灯１０を搭載した船体からの配光イメージ図である。図３において、（ａ）は船体に揺れがない状態の配光イメージ図、（ｂ）は船体が−２０度（図面において左側）傾いた状態の配光イメージ図、（ｃ）は船体が＋２０度（図面において右側）傾いた状態の配光イメージ図である。理解を容易にするため、図２における第１の配光ピークＰ１に対応する光をＰ１、図２における第２の配光ピークＰ２に対応する光をＰ２としている（Ｐ１及びＰ２を実線、他を破線で示している。）。

図４に、図３（ａ）〜（ｃ）の場合における、海中での照度分布を示す。縦軸は水深を示し、横軸は船体からの距離を示している。ここでは、船体に揺れのない状態（図３（ａ））の照度分布を実線（ａ）、船体が−２０度傾いた状態（図３（ｂ））の照度分布を破線（ｂ）、船体が＋２０度傾いた状態（図３（ｃ））の照度分布を一点鎖線（ｃ）で示している。ここでも、理解を容易にするため、図２における第１の配光ピークＰ１に対応する光をＰ１、図２における第２の配光ピークＰ２に対応する光をＰ２としている。

まず、本実施の形態では、図４に示すように、遠方（例えば、５０ｍ以上船体から離れた地点）における海中の照度が変化しないようにしている。これは、本実施の形態の集魚灯が離れた位置に２つのピークＰ１及びＰ２を備えた配光特性を有していることにより実現される。
例えば、本実施の形態では、船体が最大±２０°傾くことを想定して、船体の傾きが±２０°の範囲内であれば、図９〜図１１に示すように、船体遠方における基準点Ｐの海面を照射する光の相対強度が０．７より小さくならないように２つのピークＰ１及びＰ２の間隔及びその強度を含む配光特性を設定している。

これに対して、例えば、図１２（１）〜（３）に示すような１つのピークを持った集魚灯では、図１２において図示するように、船体遠方における基準点Ｐの海面を照射する光の相対強度は、船体が最大±２０°傾いたときには、０．６又は０．５程度まで低下する。
したがって、図１２（１）〜（３）に示すような１つのピークを持った集魚灯では、図１２（４）に示すように、船体遠方における基準点Ｐの海面を照射する光の相対強度は、船体が最大±２０°傾いたときには、大きく低下する。
尚、図１２（４）のグラフにおいて、ａの実線が傾きが無い状態の船体からの距離に対する照度分布を示し、ｂの破線が船体が−２０°傾いたときの船体からの距離に対する照度分布を示し、ｃの一点鎖線が船体が＋２０°傾いたときの船体からの距離に対する照度分布を示している。
また、図１２（１）〜（３）に示すような１つのピークを持った比較例である集魚灯の配光特性は、本実施の形態の集魚灯から配光制御部材１４を除くことにより得られる。
以下、本実施の形態の集魚灯についてより詳細に説明する。

例えば、本実施の形態では、船体に揺れがない状態において、第１の配光ピークＰ１は水平方向（海面に平行な方向）よりも下方となるように制御され、第２の配光ピークＰ２は水平方向よりも上方となるように制御されている（図３（ａ））。これにより、船体に揺れがない状態では、第１の配光ピークＰ１の光により船体近傍の海面が照射され、第１の配光ピークＰ１と第２の配光ピークＰ２との間の光により、船体遠方の海面が照射される。このとき、海中での照度分布は図４の実線（ａ）のようになる。

このとき、船体遠方における基準点Ｐの海面を照射する第１の配光ピークＰ１と第２の配光ピークＰ２の間の光は、極小値にあったとしても比較的高い０．７以上の相対強度を有している（図９（１）参照）。

また、船体が−２０度（図３の左側）傾くと、第１の配光ピークＰ１の光が船体のより近傍の海面に照射され、第２の配光ピークＰ２の光が船体遠方の海面に照射される（図３（ｂ））。これにより、船体が図３（ｂ）のように傾いた状態であっても、第２の配光ピークＰ２の光により、船体遠方の海面に光を照射することができる。このとき、海中での照度分布は図４の点線（ｂ）のようになる。

このとき、船体遠方における基準点Ｐの海面を照射する光は、第２のピークを越えた比較的高い０．８程度の相対強度を有している（図１０（７）参照）。

さらに、船体が＋２０度（図３の右側）傾くと、第１の配光ピークＰ１の光が船体遠方の海面に照射され、第２の配光ピークＰ２の光は図３（ａ）及び（ｂ）に比較してより上空に照射される。これにより、船体が図３（ｃ）のように傾いた状態であっても、第１の配光ピークＰ１の光により、船体遠方の海面に光を照射することができる。このとき、海中での照度分布は図４の一点鎖線（ｃ）のようになる。

このとき、船体遠方における基準点Ｐの海面を照射する光は、ほぼ第１のピークの光であり、比較的高い０．８程度の相対強度を有している（図１１（７）参照）。

図４に示すとおり、本発明の集魚灯では船体の傾きによる船体から離れた海中での照度分布の変化を最小限に抑えることが可能である。すなわち、船体が傾いた状態であっても（図４の点線（ｂ）、一点鎖線（ｃ））、常に船体遠方の海面まで光を照射することができ且つ遠方における照度分布を略一定とすることができる。さらに船体近傍においても、第１の配光ピークＰ１を第２の配光ピークＰ２よりも小さくすることより、海中での照度分布の変化を最小限に抑えることができる。

これは、光の強さが船体からの距離の二乗に反比例することによる。つまり、船体遠方の領域においては第１の配光ピークＰ１及び第２の配光ピークＰ２の大きさの違いで光が届く水深に差が生じにくい（図４では（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合も、船体から１００ｍの距離で約１０ｍの海中まで光が達している。）。船体近傍においては、第１の配光ピークＰ１を第２の配光ピークＰ２よりも小さくすることで、両者が同じ大きさである場合に比較して照度分布の変化を効果的に抑制している（光の強さは船体からの距離の二乗に反比例するので、船体近傍においては僅かな配光ピークの大小差が照度分布に大きく影響してしまう。）。

尚、以上の説明は、船体の傾きが無い場合と±２０°傾いたときの船体から離れた海中と船体近傍の海中の照度分布について説明したが、船体が±５°、±１０°、±１５°傾いたときの遠方の基準点Ｐを照射する光の相対強度を図１０（１）〜（６）及び図１１（１）〜（６）に示す。

以下、本実施の形態の集魚灯の構成を説明する。
図１（ｂ）の一ＬＥＤ近傍における拡大図を図５に示す（図５では、筐体１３は図示していない。）。基板１１上にはＬＥＤ１２が配置されており、ＬＥＤ１２に対向して配光制御部材１４が設けられている。配光制御部材１４は、ＬＥＤ１２からの光の配光を第１の配光ピーク側に制御する第１の配光制御領域と、ＬＥＤ１２からの光の配光を第２の配光ピーク側に制御する第２の配光制御領域と、第１の配光制御領域と第２の配光制御領域との間の第３の配光制御領域と、を含む。

図６に、図５における配光イメージを示す。また、図８に、第１の配光制御領域によって配光された第１の配光特性ｄ１と、第２の配光制御領域によって配光された第２の配光特性ｄ２と、第３の配光制御領域によって配光された第３の配光特性ｄ３と、それらが重なってできた集魚灯全体の配光特性ｔｄとを示す。図６及び図８に示すように、第１の配光ピークＰ１は第１の配光制御領域で制御された光（第１の配光）と第３の配光制御領域で制御された光（第３の配光）とが一部重複することにより形成され、第２の配光ピークＰ２は第２の配光制御領域で制御された光（第２の配光）と第３の配光制御領域で制御された光（第３の配光）とが一部重複することにより形成されている。これにより、比較的簡単な構成にもかかわらず、第１の配光ピークＰ１及び第２の配光ピークＰ２を有する配光パターンを得ることができる。

配光制御部材１４は、第１の配光制御領域に複数の凸部を備え、第２の配光制御領域にも複数の凸部を備える。すなわち、図１（ａ）の長手方向（線分Ｘ−Ｘに垂直な方向）に複数の切欠き設ける（図１（ａ）では特に図示していない。）ことにより、断面視において複数の凸部を形成している（図１（ｂ）、図５参照）。各凸部は個々にその形状が異なっており、これによりＬＥＤ１２からの光の配光を制御している。

第１の配光制御領域及び第２の配光制御領域に複数の凸部を設けることにより、実施の形態２の配光制御部材に比較して、配光制御部材１４そのものの厚さを薄くすることができるので、熱等による反りを抑制することができる。配光制御部材１４に反りが生じると、配光パターンが変わってしまったり、反りを抑えるために物理的な力を加えた場合には配光制御部材自体にクラックが生じる等の問題がある。そこで、複数の凸部を有する構成として配光制御部材１４の厚さを薄くすることで、これらの問題が生じる虞を大きく軽減することができる。

なお、本実施の形態においては、船体の傾きが±２０度で最大となることを前提としているので、第１の配光ピークＰ１を−２０度近傍とし、第２の配光ピークＰ２を＋２０度近傍としている。ただし、各ピークの角度は想定される船体の傾きを考慮して決定すればよく、本実施の形態の角度に限定されないことは言うまでもない。

本実施の形態においては、集魚灯１０を船体に設置する際に基板１１の面（基板面）が鉛直方向（海面に垂直な方向）となることを前提としているので、基板面に垂直且つ鉛直方向における一断面視の配光パターンが船体からの集魚灯１０の配光パターンと一致している。ただし、集魚灯の配光パターンは船体への設置状況を考慮して決定すればよく、必ずしも基板面と鉛直方向を一致させる必要はない。

本実施の形態においては、集魚灯１０の配光パターンに、第１の配光ピーク及び第２の配光ピークの２つの配光ピークを含む例について説明したが、本発明はこれに限定されない。つまり、船体が最大に傾いたときに第２の配光ピーク又は第１の配光ピークのいずれか一方の光が遠方の海面を照射していればよい（図３（ｂ）、（ｃ）参照）のであり、例えば両者の間に第３の配光ピークを有していても良い。ただし、両者の間に第３の配光ピークを設けた場合は、図３（ｃ）の状態で第２の配光ピーク及び第３の配光ピークの光は海面に照射されることなく上空に照射されるので、光の利用効率の点からすれば好ましくない。したがって、本実施の形態のように第１の配光ピークと第２の配光ピークがあり、船体が最大に傾いた状態で、第１の配光ピーク又は第２の配光ピークの一方の光で遠方の海面を照射できるように制御されていることが好ましい。

以下、本実施の形態に係る集魚灯１０の主な構成要素について説明する。

（基板１１）
基板１１は特に限定されるものではないが、本実施の形態では、多層構造で層間に所定の配線パターンが施された所謂プリント基板を用いている。プリント基板は汎用性が高く、所望の配線パターンを容易に形成することができるので好ましい。

（ＬＥＤ１２）
光源は特に限定されるものではないが、例えば本実施の形態のようにＬＥＤ１２を用いることができる。獲物の視感度を考慮して、所望の波長のＬＥＤを用いることもできる。
例えば、イカの最大視感度波長は４８０ｎｍ〜４９０ｎｍ近傍であるので、対象とする獲物がイカである場合はピーク波長が４８０ｎｍ〜４９０ｎｍ近傍の発光スペクトルを有するＬＥＤを用いることができる。

（筐体１３）
基板１１を収納する筐体には種々の材料、種々の構成のものを用いることができる。本実施の形態では、筐体１３の主成分をアルミとし、ＬＥＤ１２からの熱を効果的に放散させている。さらに、筐体１３の底部をフィン状とし表面積を大きく確保することで、放熱性をより向上させることもできる。

（配光制御部材１４）
配光制御部材１４は、ＬＥＤ１２からの光の配光を制御するためのものであり、例えばＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂で形成される。ここでは、配光制御部材１４により、互いに異なる第１の配光ピークＰ１と第２の配光ピークＰ２とを形成している。ただし、本実施の形態と比較して煩雑な作業が必要にはなるが、例えば配光パターン及び発光強度の異なる複数のＬＥＤを任意に配置して、互いに異なる第１の配光ピークＰ１と第２の配光ピークＰ２とを含む配光パターンとすることも可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、配光制御部材２４が異なるだけで、他の構成は実施の形態１に係る集魚灯１０と共通している。図７に示す配光制御部材２４は所謂シリンドリカルレンズであり、第１の配光ピークＰ１を得るために一方が小さく湾曲した表面を有し（図７の左側）、第２の配光ピークＰ２を得るために他方が大きく湾曲した表面を有し（図７の右側）、両者は段差を伴って一体に形成されている。このような構成であっても、図４のような配光パターンを得ることができる。

１０・・・集魚灯
１１・・・基板
１２・・・ＬＥＤ
１３・・・筐体
１４・・・配光制御部材

Claims

船体に設置されて海面を照らす集魚灯であって、
該集魚灯は、前記海面に直交する一平面において、前記船体に揺れが無い状態で水平より下方に第１の配光ピークを有しかつ水平より上方に第２の配光ピークを有する配光パターンを有することを特徴とする集魚灯。
前記第１の配光ピークの強度は、前記第２の配光ピークの強度よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の集魚灯。
前記集魚灯は、光源となるＬＥＤと、前記ＬＥＤからの光の配光を制御する配光制御部材と、を備え、
前記配光制御部材は、前記ＬＥＤからの光の配光を前記第１の配光ピーク側に制御する第１の配光制御領域と、前記ＬＥＤからの光の配光を前記第２の配光ピーク側に制御する第２の配光制御領域と、前記第１の配光制御領域と前記第２の配光制御領域との間の第３の配光制御領域と、を含み、
前記第1の配光ピークは、前記第１の配光制御領域で制御された光と前記第３の配光制御領域で制御された光とが一部重複することによりを形成され、
前記第２の配光ピークは、前記第２の配光制御領域で制御された光と前記第３の配光制御領域で制御された光とが一部重複することにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の集魚灯。
前記一断面視において、前記配光制御部材は、前記第１の配光制御領域に複数の凸部を備え、前記第２の配光制御領域に複数の凸部を備えることを特徴とする請求項３に記載の集魚灯。