JP6899112B2

JP6899112B2 - 照明装置

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Publication number: JP6899112B2
Application number: JP2017117820A
Authority: JP
Inventors: 翔之本柳; 光三小川; 光寺崎; 智憲熊谷
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Asahi Rubber Inc
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Asahi Rubber Inc
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2021-07-07
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: JP2019003834A

Description

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

従来、発光源が発する光を光学系で光軸方向に集光し、この集光した光を光学系の光軸方向に対向する位置に配置した蛍光体に入射し、この蛍光体から光を光軸方向に向けて放射する照明装置がある。

このような照明装置では、光軸方向へ向けて光を照射することを目的として構成されているため、配光が狭く、広い配光が好ましい照明用途には適さない。また、蛍光体から光軸方向へ向けて光を放射するだけで、光り方の演出効果については考慮されていない。

特開２０１３−１０９９０９号公報特表２０１３−５３５７９７号公報

本発明が解決しようとする課題は、光学系の光軸方向に対して反対側への配光を確保できるとともに、光り方の演出効果を得ることができる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、発光源、光学系、光拡散部、グローブおよび線材を有する。発光源は、紫外線波長の光を発する。光学系は、発光源が発する紫外線波長の光を光軸方向に集光する。光拡散部は、光学系の光軸方向に対向する位置に配置され、光学系で集光される発光源からの紫外線波長の光の入射で励起されて全方向に可視光を放射する蛍光体を有する。グローブは、透光性を有し、光拡散部を覆い、光拡散部から放射される可視光が光学系の光軸方向から９０°以上を含む範囲に透過する。線材は、光拡散部をグローブ内で光学系の光軸方向に対向する位置に保持する。

本発明によれば、光学系の光軸方向に対して反対側への配光を確保できるとともに、グローブ内で発光部が浮遊しているような光り方の演出効果を得ることが期待できる。

一実施形態を示す照明装置の断面図である。同上照明装置の斜視図である。同上照明装置の斜視図である。同上照明装置を用いた照明器具の１つの灯体の概略正面図である。

以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１ないし図３に照明装置10を示す。照明装置10は、例えば一般照明に用いられる白熱電球用のソケットに装着して使用可能な電球形ランプである。なお、照明装置10は、図１に示す仮想の中心軸ｚを中心として円筒状に構成されており、また、グローブ側を一端側、給電部側を他端側とする。

照明装置10は、筐体11を備えている。この筐体11の一端側に発光モジュール12（発光源）、光学系13、光学系保持部14、光拡散部15、光拡散部保持部16およびグローブ17が配設され、また、筐体11の他端側に絶縁ケース18および給電部19が配設されている。また、絶縁ケース18内に電源部20が配設されている。

そして、筐体11は、例えば金属材料によって形成されている。筐体11は、円筒状に形成された外周部23を有し、この外周部23の一端側が開口され、外周部23の他端側に発光モジュール取付部24が設けられている。

また、発光モジュール12は、基板27、およびこの基板27上に実装された発光源28を備えている。

基板27は、筐体11の発光モジュール取付部24の一端面に配置され、複数のねじによって固定される。

発光源28は、一端側が光を発光する発光面であり、他端側が基板27に実装されており、発光面の中心からの光軸が中心軸ｚと一致するように筐体11に配設されている。発光源28は、例えばＬＥＤ光源であり、青色領域の波長以下であって、紫外線領域の波長の光を発する。なお、発光源28は、白色や赤色等の可視光領域の波長の光を発するものであってもよい。さらに、発光源28は、ＬＥＤ光源に限らず、レーザー光を発する半導体レーザー光源であってもよい。

また、光学系13は、発光源28が発する光を光軸方向ａに集光する。光学系13は、発光源28から光軸方向ａに沿って順に配列される１次レンズ31および２次レンズ32を備えている。これら１次レンズ31および２次レンズ32は、例えばシリコーン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ガラス等の材料で形成されている。

１次レンズ31は、一端面側を凸面、他端面側を平面とする半球形状に形成されており、平面側が発光源28の発光面に覆って密着または一体に設けられている。

２次レンズ32は、光軸方向ａに沿って順に配列される第１レンズ部33と第２レンズ部34とを備えている。第１レンズ部33は、一端面側を平面、他端面側を凸面とする半球形状に形成され、また、第２レンズ部34は、一端面側を凸面、他端面側を平面とする半球形状に形成されている。これら第１レンズ部33および第２レンズ部34は、互いに平面側が所定の間隔をあけて対向するように配置されている。

そして、１次レンズ31は、発光源28が発する光を漏れなく入射するとともに２次レンズ32（第１レンズ部33）に効率よく入射させる。２次レンズ32は、１次レンズ31から入射する光を光軸方向ａに沿った平行光とするとともに、平行光を光軸上に集光するように出射する。

なお、光学系13は、発光源28が発する光を光軸方向ａに集光できれば、反射や屈折作用を有する部材、またはそれらの組み合わせ等の任意の構成を採用することができ、その一例としてレンズや反射鏡を用いることができる。また、例えば光学系13としてレンズを用いる場合にはどのようなレンズ構成を用いてもよく、また、発光源28が発する光をレンズまで導光するような導光体を用いてもよい。

また、光学系保持部14は、２次レンズ32を発光源28からの光軸上に保持する。光学系保持部14は、２次レンズ32の第１レンズ部33を保持する第１保持部37、および第２レンズ部34を保持する第２保持部38を有している。

第１保持部37は、軸方向に開口する円筒状に形成され、一端側に直径が小さく、第１レンズ部33の周面の最大外径付近を嵌合して保持するレンズ嵌合部39が設けられている。第１保持部37の他端側は、レンズ嵌合部39よりも直径が大きく、筐体11内に一端側から挿入されて固定されている。第１保持部37は、筐体11との間で発光源28を覆い、発光源28が発する光が第１レンズ部33以外から漏れないようにしている。

第２保持部38は、軸方向に開口する円筒状に形成され、一端側に第２レンズ部34の最大外径付近を嵌合して保持するレンズ嵌合部40が設けられている。第２保持部38は第１保持部37のレンズ嵌合部39の周囲に一端側から挿入されて固定され、第１保持部37の一端側とともに第１レンズ部33の光軸方向の位置を規制し、第１レンズ部33と第２レンズ部34との間に隙間を形成する。

なお、１次レンズ31は発光モジュール12側に保持されるため、この発光モジュール12が光学系保持部14の一部として機能する。

また、光拡散部15は、光学系13の光軸方向ａに対向する焦点位置またはその焦点位置の近傍に光拡散部保持部16によって配置される。

光拡散部15は、発光源28からの紫外線領域の光の入射で励起されて全方向に可視光領域の光を発するように２次発光する例えば蛍光体、りん光体および顔料等の発光体を備えている。光拡散部15は、発光体をシリコーン系のバインダー内やガラス内に添加し、所定の形状に焼結されている。なお、発光源28から入射する可視光領域の光を全方向に拡散反射する例えばフィラー等の光拡散材を備えていてもよく、あるいは、発光体と光拡散材の両方を備えていてもよい。

光拡散部15は、両端面が平面となる円形のシート状または円柱状に形成されている。光拡散部15は、光軸上で、光学系13に対向する一方の端面が光軸方向ａに対して直交するように光拡散部保持部16によって配置される。光拡散部15は、一般的な拡散平面が有する配光特性よりも半値角が広い特性を有している。

なお、光拡散部15は、立体状に形成してもよい。立体状には、光拡散部15のシートを光軸方向ａに対して傾けて配置したもの、光拡散部15のシートを曲げたものも含まれる。

また、光拡散部保持部16は、細く目立ちにくい線材43が用いられている。線材43には、例えば金属製のワイヤが用いられる。線材43は、中間部に光拡散部15を保持し、両端部がグローブ17に支持されており、光拡散部15をグローブ17内で光学系13の光軸方向ａに対向する焦点位置またはその焦点位置の近傍に配置する。線材43の両端は、例えばグローブ17に設けられた挿通孔48に挿通されて接着固定されている。

なお、線材43は、両端を略コ字形に折曲して光学系保持部14や筐体11側に取り付けるようにしてもよく、つまり白熱電球のフィラメントの支持構造と同様に構成してもよい。また、線材43としては、透明な樹脂製やガラス製のものを用いてもよいが、その場合には線材43内を光が導光する可能性があるため、光拡散部15のみが発光しているように見せるには導光しない材料とすることが好ましい。また、光拡散部15を保持する光拡散部保持部16としては、導光する可能性があるが、グローブ17内に配置される透明な円板や、グローブ17の先端面部47等でもよい。

また、グローブ17は、透光性を有する例えば樹脂やガラス等の材料で、円筒状に形成されている。グローブ17は、透明でもよいし、乳白色等の半透明でもよい。

グローブ17は、円筒状の周面部46、およびこの周面部46の一端面を閉塞する先端面部47を有している。なお、グローブ17は、周面部46および先端面部47を別体で構成してもよいし、一体的に形成したものであってもよい。グローブ17の内面には紫外線反射膜が形成され、外部への紫外線の透過を防止している。グローブ17は、周面部46の他端部が光学系保持部14の第２保持部38の外周に配置されるとともに筐体11側に固定されている。

グローブ17は、光拡散部15を覆う。光拡散部15は、グローブ17の軸方向の中間位置よりも筐体11側に近い位置に線材43で配置されている。グローブ17の周面には、線材43の端部が挿通する挿通孔48が設けられ、この挿通孔48に挿通された線材43の端部が例えば接着固定されている。

そして、グローブ17は、光学系13の光軸方向ａを０°として、光拡散部15から放射される光が９０°以上を含む範囲に透過する。グローブ17を光が透過可能な範囲すなわち光を放射可能な範囲は、０°から筐体11の一端側でけられるまでの角度αの範囲で、本実施形態では０〜約１５０°の範囲となっている。

なお、例えば光軸方向ａに対して反対方向への配光を制御するために、グローブ17にレンズ部を設けたり形状を工夫するなどして、グローブ17が配光制御機能を備えていてもよい。

また、絶縁ケース18は、円筒状で、筐体11の他端側に取り付けられている。

また、給電部19は、筐体11の他端側で、絶縁ケース18に取り付けられている。給電部19は、例えばＥ１７やＥ２６等の一般照明に用いられる白熱電球用のソケットに接続可能な口金が用いられている。なお、図１ないし図３には、口金の具体的な構造の図示を省略し、概略的に示している。また、給電部19は、口金に限らず、ランプ種類によっては一対のピン等でもよい。

また、電源部20は、絶縁ケース18の内側に収容されている。電源部20は、給電部19から入力する交流電源等の外部電源を直流電源等の所定の点灯電源に変換して発光源28（発光モジュール12）に供給する。電源部20は、回路基板50、およびこの回路基板50に実装された複数の電子部品51を有している。

次に、図４には照明装置10を使用する照明器具54の１つの灯体55の概略正面図を示す。照明器具54は、例えば、シャンデリア器具であり、器具本体から突設された複数のアームによって複数の灯体55が支持されている。

照明器具54の灯体55は、台座56の上面に、例えばガラス製で円筒状の筒体57が配設されているとともに、この筒体57の内側にソケット58が接続方向を上方へ向けて配設されている。

照明装置10は、給電部19がソケット58に上方から接続されることにより、グローブ17が上方に向けられた状態に装着される。

そして、外部電源がソケット58を通じて照明装置10に供給されると、電源部20が外部電源を所定の点灯電源に変換して発光源28（発光モジュール12）に供給し、発光源28が光を発する。

発光源28が発する光は、光学系13の１次レンズ31および２次レンズ32を通じて光軸方向ａに集光し、光拡散部15に入射する。発光源28からの光が入射した光拡散部15は、全方向に向けて光を放射する。光拡散部15から全方向に放射された光は、グローブ17を透過して外部に照射される。

このとき、発光源28が発する光が紫外線領域の光で、光拡散部15が蛍光体等の発光体であるため、発光源28が発する紫外線領域の光が光拡散部15に入射すると、光拡散部15は紫外線領域の光で蛍光体等の発光体が励起されて可視光領域の光を発するように２次発光し、光拡散部15からは光拡散部15を中心として全方向に可視光領域の光を放射する。この場合、グローブ17の内面に設けられた紫外線反射膜により、紫外線領域の光がグローブ17の外部に放射されるのを防止する。

なお、発光源28が発する光が可視光領域の光で、光拡散部15が光拡散材を含む場合には、発光源28が発する可視光領域の光が光拡散部15に入射すると、光拡散部15は可視光領域の光を光拡散材によって拡散反射させ、光拡散部15から全方向に向けて可視光領域の光を放射する。

そして、グローブ17を透過して外部へ放射される光は、光軸方向ａからこの光軸方向ａに対して反対側にも放射される。つまり、光軸方向ａを０°として、光拡散部15から放射される光は９０°以上を含む範囲にも放射される。そのため、グローブ17を光が透過可能な範囲すなわち光を放射可能な範囲は、０°から筐体11の一端側でけられるまでの角度αの範囲で、本実施形態では０〜約１５０°の広い範囲となる。そのため、照明装置10の配光は、図４に示したシャンデリア器具に適した配光となる。

また、グローブ17内で光拡散部15から光を全方向に放射することにより、光拡散部15はグローブ17内で発光部が浮遊しているような浮遊光源として視認される。これは、グローブ17を通じて光拡散部15を見ることが可能な範囲内のどの方向から見ても同様に視認される。

発光源28が紫外線領域の光を発する場合、発光源28から光拡散部15までの間は紫外線領域の光を視認されないため、光拡散部15はグローブ17内で発光部が浮遊しているような浮遊光源として視認されやすくなる。

このように、本実施形態の照明装置10によれば、光学系13の光軸方向ａに対して反対側への配光を確保できるとともに、グローブ17内で光拡散部15が浮遊しているような浮遊光源と視認される光り方の演出効果を得ることができる。

また、光拡散部15をグローブ17内に配置するために線材43を用いることにより、光拡散部15の支持構造が目立ちにくく、外観を良好にできる。

また、光学系13は、発光源28に設けられる１次レンズ31と、この１次レンズ31を透過した光を光軸方向ａに集光する２次レンズ32とを有するため、１次レンズ31で発光源28が発する光を漏れなく取り込んで集光する２次レンズ32に入射させることができ、効率を向上できる。

また、光拡散部15を立体形状とすれば、浮遊光源としての演出効果をより高めることができる。

また、光拡散部15は、光学系13で集光される光を入射して２次発光する発光体、および光学系13で集光される光を拡散する光拡散材の少なくとも一方を含むため、例えば紫外線領域や可視光領域等の任意の波長の光を発する発光源28と組み合わせることができる。

なお、照明装置は、電源部を備えていなくてもよい。この場合、電源部は、器具側等に配設して点灯電源を電源装置に供給するように構成すればよい。

また、照明装置としては、電球形ランプに限らず、照明装置を一体に組み込んだ照明器具でもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 照明装置
11 筐体
13 光学系
15 光拡散部
17 グローブ
19 給電部
28 発光源
31 １次レンズ
32 ２次レンズ
43 線材
ａ光軸方向

Claims

紫外線波長の光を発する発光源と；
前記発光源が発する紫外線波長の光を光軸方向に集光する光学系と；
前記光学系の光軸方向に対向する位置に配置され、前記光学系で集光される前記発光源からの紫外線波長の光の入射で励起されて全方向に可視光を放射する蛍光体を有する光拡散部と；
透光性を有し、前記光拡散部を覆い、前記光拡散部から放射される可視光が前記光学系の光軸方向から９０°以上を含む範囲に透過するグローブと；
前記光拡散部を前記グローブ内で前記光学系の光軸方向に対向する位置に保持する線材と；
を具備することを特徴とする照明装置。
前記光学系は、前記発光源に設けられる１次レンズと、この１次レンズを透過した紫外線波長の光を光軸方向に集光する２次レンズとを有する
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記光拡散部は、立体形状である
ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
一端側に前記発光源、前記光学系、前記光拡散部、前記グローブおよび前記線材が設けられた筐体と；
前記筐体の他端側に設けられた給電部と；
を具備することを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の照明装置。