CN102313250A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种照明装置，在白色光模式时能够高亮度地照射显色性高的白色光，并且在特殊光模式时也能够照射高亮度的照明光。照明装置(100)具有：LED(1～12)，它们在周方向上隔开间隔呈圆环状排列并使光轴朝向圆环的半径方向内侧来进行配置；导光部件(30)，其向沿着圆环的中心轴线(L)的方向引导从LED(1～12)射出的照明光；电动机(35)，其驱动导光部件(30)，使其绕中心轴线(L)旋转；以及控制部(36)，其与电动机(35)同步地使LED(1～12)呈脉冲状发光，LED(1～12)中的至少一个具有：发光体单元(25、26、27)，它们具有相互不同的发光光谱；以及二向棱镜(28、29)，它们对这些发光体单元(25、26、27)发出的光进行合成并朝向光轴方向射出。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及具有多个光源的照明装置。
背景技术
以往，公知有如下的照明装置：以高输出依次呈脉冲状点亮配置成圆环状的发出R色、G色、B色的光的LED等光源，并按照其亮灯周期使导光杆旋转，由此使来自各光源的照明光重叠来射出高亮度的白色光(例如，参照专利文献1)。
【专利文献1】日本特开2008-102304号公报
但是，根据专利文献1所述的照明装置，由R色、G色、B色这三个波段构成白色，因此在各个波段之间产生波长缺陷。因此，在作为要求高显色性的照明光使用时，有时会产生问题。
此外，在照射具有特定波长的光的特殊光模式时，仅点亮特殊光所需的LED，熄灭不需要的LED。因此，在特殊光的光量中，不包含灭灯的LED，该部分的光量减少。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种照明装置，在白色光模式时能够高亮度地照射显色性高的白色光，并且在特殊光模式时也能够照射高亮度的照明光。
为了达到上述目的，本发明采用以下手段。
本发明采用一种照明装置，该照明装置具有：多个光源，它们在周方向上隔开间隔呈圆环状排列，并且光轴朝向该圆环的半径方向内侧而配置；导光部，其入射面朝向所述圆环的半径方向外侧而配置，该入射面使从该光源射出的照明光入射，所述导光部向沿着所述圆环的中心轴线的方向引导入射到该入射面的照明光；旋转部，其绕所述中心轴线对该导光部进行旋转驱动；以及控制部，其与该旋转部同步地使所述多个光源呈脉冲状发光，所述多个光源中的至少一个具有：多个发光体，它们具有相互不同的发光光谱；以及光合成部，其对从该多个发光体发出的光进行合成并朝向所述光轴方向射出。
根据本发明，朝向圆环的半径方向外侧配置了入射面的导光部被旋转部驱动着绕圆环的中心轴线旋转。此时，通过控制部，与旋转部同步地使在周方向上隔开间隔呈圆环状排列的多个光源呈脉冲状发光。具体而言，通过控制部使与导光部的入射面相对置的光源依次呈脉冲状发光。由此，能够使从光源射出的高强度的照明光连续入射到导光部的入射面，并向沿着圆环的中心轴线的方向重叠射出。
此时，多个光源中的至少一个具有：多个发光体，它们具有相互不同的发光光谱；以及光合成部，其对从这些发光体发出的光进行合成并朝向圆环的半径方向内侧射出。从具有这种结构的光源射出的照明光是对具有相互不同的发光光谱的光进行了合成的光。因此，通过重叠从这些光源射出的照明光，在照射白色光的情况下，能够照明没有波长缺陷的显色性高的白色光。
此外，在照射具有特定波长的光的情况下，不熄灭整体光源，而仅使发出具有需要波长的光的发光体发光即可。由此，在照射具有特定波长的光的情况下，也能够重叠射出来自各光源的照明光，能够提高照明光的强度。
在上述发明中，也可以设为所述控制部根据照明模式选择进行发光的所述发光体。
由此，能够在例如照射白色光的白色光模式时，射出没有波长缺陷的显色性高的白色光。此外，在照射具有特定波长的光的特殊光模式时，仅使发出具有需要波长的光的发光体发光，能够重叠射出来自各光源的照明光，能够射出高亮度的照明光。
在上述发明中，也可以设为所述多个发光体是分别发出R成分、G成分、B成分的光的发光体。
由此，通过使发出R成分、G成分、B成分的光的所有发光体发光，并对这些光进行合成，能够从各光源射出白色光。此外，通过使发出R成分、G成分、B成分的光的发光体中的任意一个发光，能够从各光源射出具有特定波长的光。
在上述发明中，也可以设为所述多个发光体中的1个发光体使光轴朝向所述半径方向内侧来进行配置，其他发光体使光轴朝向与所述半径方向垂直的方向来进行配置，所述光合成部使来自所述1个发光体的光透射，另一方面，使来自所述其他发光体的光朝向所述半径方向内侧反射。
由此，来自使光轴朝向半径方向内侧进行配置的发光体(1个发光体)的光透过光合成部，并且来自使光轴朝向与半径方向垂直的方向进行配置的发光体(其他发光体)的光通过光合成部朝向半径方向内侧反射。由此，能够对来自使光轴朝向半径方向内侧进行配置的发光体(1个发光体)的光和来自使光轴朝向与半径方向垂直的方向进行配置的发光体(其他发光体)的光进行合成，并朝向半径方向内侧射出。
在上述发明中，也可以设为所述其他发光体沿所述半径方向排列配置有多个，所述光合成部沿所述半径方向排列配置有多个。
由此，能够对来自3个以上的发光体的光进行合成并朝向半径方向内侧射出。
在上述发明中，也可以设为所述光合成部是二向分色镜。
由此，能够使来自1个发光体的光透射，并且使来自其他发光体的光朝向半径方向内侧反射。由此，能够对来自1个发光体的光和来自其他发光体的光进行合成，并朝向半径方向内侧射出。
在上述发明中，也可以设为通过所述光合成部合成的所述多个发光体的发光光谱的峰值波长相互隔开放射光谱的大致半值宽度以上。
由此，能够使通过光合成部合成的多个发光体的发光光谱不相交、即不过分接近，能够提高从各光源射出的照明光的显色性。
在上述发明中，也可以设为在所述多个光源与所述导光部之间设置有导光部件，该导光部件对从各所述光源射出的光进行准直引导。
由此，能够通过导光部件使从各光源射出的光准直入射至导光部的入射面，能够提高光源的射出效率。
在上述发明中，也可以设为所述导光部件具有横截面积随着从入射面接近出射面而增大的形状，该入射面使来自所述光源的照明光入射，该出射面使入射到该入射面的照明光射出。
通过这样将导光部件设为锥形杆形状，能够使所入射的照明光准直，能够改善NA(Numerical Aperture：数值孔径)并提高照明光的亮度。
根据本发明，起到如下效果：在白色光模式时能够高亮度地照射显色性高的白色光，并且在特殊光模式时也能够照射高亮度的照明光。
附图说明
图1是示出本发明一个实施方式所涉及的照明装置的概略结构的俯视图。
图2是图1的照明装置的纵剖视图。
图3是示出图1的照明装置中的各照明模式的发光状态的图。
图4是图1的照明装置中的白色光模式时的各LED的时序图。
图5是图1的照明装置中的特殊光模式1时的各LED的时序图。
图6是图1的照明装置中的特殊光模式2时的各LED的时序图。
图7是图1的照明装置中的特殊光模式3时的各LED的时序图。
图8是示出图1的照明装置中的各发光体单元的发光光谱的曲线图。
图9是示出图1的照明装置中的重叠光光谱的曲线图。
图10是示出图1的照明装置中的二向棱镜的透射特性的曲线图。
图11是示出通过图10的二向棱镜合成的照明光的光谱的曲线图。
图12是示出现有照明装置的概略结构的俯视图。
图13是示出图12的照明装置中的重叠光光谱的曲线图。
图14是示出图12的照明装置中的二向棱镜的透射特性的曲线图。
图15是示出通过图14的二向棱镜合成的照明光的光谱的曲线图。
标号说明
1～12：LED(光源)
21：发光体
22：基板
23：导光杆(导光部件)
25、26、27：发光体单元
28：第1二向棱镜(光合成部)
29：第2二向棱镜(光合成部)
30：导光部件(导光部)
31：导光杆
32：反射棱镜
35：电动机(旋转部)
36：控制部
100：照明装置
L：中心轴线
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的照明装置进行说明。
图1是示出本实施方式的照明装置100的概略结构的俯视图，图2是图1的A-A,截面的纵剖视图。
如图1和图2所示，照明装置100具有：呈圆环状排列配置的多个LED(光源)1～12、配置在呈圆环状排列的LED 1～12的半径方向内侧的导光部件(导光部)30、绕圆环的中心轴线L驱动导光部件30旋转的电动机(旋转部)35、以及对上述部件进行控制的控制部36。
LED 1～12在周方向上隔开预定间隔并使光轴朝向圆环的半径方向内侧来进行配置，通过从未图示的电源提供驱动电流，朝圆环的半径方向内侧射出照明光。
由于LED 1～12具有相同的结构，所以此处将LED 3作为代表例使用图2进行说明。
如图2所示，LED 3具有：射出R成分的照明光的发光体单元25、射出G成分的照明光的发光体单元26、射出B成分的照明光的发光体单元27、对从发光体单元25射出的照明光和从发光体单元26射出的照明光进行合成的第1二向棱镜(光合成部)28、以及对来自第1二向棱镜28的照明光和从发光体单元27射出的照明光进行合成的第2二向棱镜(光合成部)29。
发光体单元25使光轴朝向LED 1～12形成的圆环的半径方向内侧来进行配置。发光体单元26、27使光轴朝向与所述半径方向垂直的方向(沿着中心轴线L的方向)来进行配置。此处，发光体单元26、27除了各个发光体的发光光谱相互不同以外，与发光体单元25具有相同的结构。
发光体单元25具有例如LED等发光体21、固定发光体21的基板22、和对从发光体21射出的照明光进行引导的导光杆23。
导光杆23是对来自发光体21的照明光进行引导的锥形杆，具有横截面积随着从入射面接近出射面而增大的形状，该入射面使来自发光体21的照明光入射，该出射面使入射到该入射面的照明光射出。
通过这样将导光杆23设为锥形杆形状，能够使所入射的照明光准直，能够改善NA(Numerical Aperture：数值孔径)并提高照明光的亮度。
第1二向棱镜28配置于发光体单元25的光轴和发光体单元26的光轴相交的位置。第1二向棱镜28使从发光体单元25射出的照明光透射，另一方面，将从发光体单元26射出的照明光反射到半径方向内侧。由此，第1二向棱镜28对从发光体单元25射出的照明光和从发光体单元26射出的照明光进行合成，并将合成光引导至半径方向内侧。
第2二向棱镜29配置于发光体单元25的光轴和发光体单元27的光轴相交的位置。第2二向棱镜29使通过第1二向棱镜28合成的合成光透射，另一方面，将从发光体单元27射出的照明光反射到半径方向内侧。由此，第2二向棱镜29对来自第1二向棱镜28的合成光和从发光体单元27射出的照明光进行合成，并将合成光引导至半径方向内侧。
通过具有上述结构，LED 3对从具有相互不同的发光光谱的发光体单元25、26、27射出的照明光进行合成，并朝向导光部件30射出合成光。
LED 1～12与LED 3具有相同结构，对分别从发光体单元25、26、27射出的照明光进行合成，并朝向导光部件30射出合成光。
如图2所示，导光部件30具有使从LED 1～12射出的照明光入射的入射面33，并具有将入射到入射面33的照明光引导至圆环的半径方向内侧的导光杆31和将通过导光杆31引导的照明光朝沿着圆环的中心轴线L的方向反射的反射棱镜32。通过具有这种结构，导光部件30将从LED 1～12向半径方向内侧射出的照明光朝沿着中心轴线L的方向射出。
电动机35的旋转轴与反射棱镜32连接并且配置于中心轴线L上，绕中心轴线L驱动导光杆31和反射棱镜32一体旋转。
控制部36与电动机35同步地使LED 1～12呈脉冲状发光。具体而言，控制部36使导光杆31的入射面33相对置的LED依次呈脉冲状发光。
此外，控制部36根据照明模式选择进行发光的发光体单元。具体而言，如例如图3所示，控制部36具有白色光模式、特殊光模式1、特殊光模式2、特殊光模式3这四个照明模式。
在图3所示的例子中，在LED 1～4中，发光体单元25射出R1成分的照明光，发光体单元26发出G1成分的照明光，发光体单元27发出B1成分的照明光。此外，在LED 5～8中，发光体单元25射出R2成分的照明光，发光体单元26发出G2成分的照明光，发光体单元27发出B2成分的照明光。此外，在LED 9～12中，发光体单元25射出R3成分的照明光，发光体单元26发出G3成分的照明光，发光体单元27发出B3成分的照明光。其中，B1是将420nm设为峰值波长的发光体，B2是将450nm设为峰值波长的发光体，B3是将480nm设为峰值波长的发光体，G1是将510nm设为峰值波长的发光体，G2是将540nm设为峰值波长的发光体，G3是将570nm设为峰值波长的发光体，R1是将600nm设为峰值波长的发光体，R2是将630nm设为峰值波长的发光体，R3是将660nm设为峰值波长的发光体。
该情况下，控制部36在白色模式下，使LED 1～12的所有发光体单元发光。此时，各发光体单元如图4所示，所有发光体单元与电动机35进行的导光部件30的旋转同步地依次发光。
在特殊光模式1下，控制部36仅使LED 1～4的发光体单元27、LED 4～12的发光体单元26以及LED 9～12的发光体单元25发光。此时，各发光体单元如图5所示，如上那样选择的发光体单元与电动机35进行的导光部件30的旋转同步地依次发光。
在特殊光模式2下，控制部36仅使LED 1～8的发光体单元27以及LED 9～12的发光体单元26发光。此时，各发光体单元如图6所示，如上那样选择的发光体单元与电动机35进行的导光部件30的旋转同步地依次发光。
在特殊光模式3下，控制部36仅使LED 1～4的发光体单元25和发光体单元26、LED 4～8的发光体单元25以及LED 9～12的发光体单元27发光。此时，各发光体单元如图7所示，如上那样选择的发光体单元与电动机35进行的导光部件30的旋转同步地依次发光。
以下说明进行上述控制的照明装置100的动作。
当起动照明装置100时，通过电动机35驱动导光部件30绕中心轴线L旋转，与导光部件30的入射面33相对置的LED依次呈脉冲状发光。由此，从LED 1～12射出的高强度的照明光连续入射到导光部件30的入射面33，并朝向被照明物重叠射出。
该情况下，从LED 1～12射出的照明光是对从各发光体单元发出的照明光进行了合成的光。此外，通过控制部36根据照明模式选择进行发光的发光体单元。此处，LED 1～12中的各发光体单元的发光光谱如图8所示。通过根据照明模式对来自这些发光体单元的照明光进行合成，如图9所示，能够根据照明模式，使波长成分不同的照明光从导光部件30射出。
此外，第1二向棱镜28和第2二向棱镜29具有如下的透射特性(反射特性)：使预定波长频带的光透射，另一方面，对除此以外的波长频带的光进行反射。此处，作为一例，使用图10和图11对设置于LED 5～8中的第2二向棱镜29的透射特性(反射特性)进行说明。
在图10中，所谓入射角，是指各照明光向第2二向棱镜29的入射角。在本实施方式中，发光体单元25的光轴朝向半径方向内侧来进行配置，并且配置成发光体单元25的光轴与发光体单元26和发光体单元27的光轴垂直，因此各照明光的入射角均为45°。
此外，如图11所示，从发光体单元26射出的B2成分的照明光的峰值波长为450nm，从发光体单元27射出的G2成分的照明光的峰值波长为540nm。
因此，如图10所示，能够将设置于LED 5～8中的第2二向棱镜29的透射特性(反射特性)设为以这些照明光的峰值波长的中心值(495nm)为目标的透射区域。由此，设置于LED 5～8中的第2二向棱镜29能够对从发光体单元26射出的B2成分的照明光(峰值波长450nm)进行反射，另一方面，使从发光体单元27射出的G2成分的照明光(峰值波长540nm)透射，从而能够不浪费地对这些照明光进行合成并朝向半径方向内侧射出。
同样，关于其他二向棱镜28、29，也能够通过如上述那样设定透射特性(反射特性)，不浪费地对各照明光进行合成并朝向半径方向内侧射出。
另外，在本实施方式所涉及的照明装置100中，优选的是通过二向棱镜28、29合成的发光体单元25、26、27的发光光谱的峰值波长相互隔开放射光谱的大致半值宽度以上。
此处，作为比较例，使用图12对现有的照明装置101进行说明。
如图12所示，现有的照明装置101具有：呈圆环状排列配置的多个LED 1～9、配置在呈圆环状排列的LED 1～9的半径方向内侧的旋转杆50、以及绕圆环的中心轴线驱动旋转杆50旋转的电动机(省略图示)。
该现有的照明装置101以高输出依次脉冲点亮发出R色、G色、B色光的LED 1～9，并按照其亮灯周期使旋转杆50旋转，由此使来自LED 1～9的照明光重叠来射出高亮度的白色光。
但是，如图13所示，根据现有的照明装置101，由R色、G色、B色这三个波段构成白色，因此在各个波段之间产生波长缺陷。因此，在作为要求高显色性的照明光使用时，有时也会产生问题。另一方面，在将LED 1～9全部采用发出模拟白色光的LED的情况下，如图13所示，射出特定波长光强度高的照明光，从而与上述同样，有时也会产生问题。
此外，在现有的照明装置101中，在照射具有特定波长的光的特殊光模式时，仅点亮特殊光所需的LED，熄灭不需要的LED。因此，特殊光的光量不包含灭灯的LED的光量，因此该部分的光量减少。
此外，在现有的照明装置101中，在为了提高白色光的显色性而使各照明光的峰值波长接近时，如图15所示，在多个照明光中存在重复的波长频带。该情况下，考虑在旋转杆50中设置二向棱镜(反射镜)。但是，该情况下，如图14所示，即使将二向棱镜的透射特性设为以这些照明光的峰值波长的中心值为目标的透射区域，反射和透射也混合存在，从而产生没有被合成的照明光增加、合成光的光量下降的问题。
与此相对，根据本实施方式的照明装置100，LED 1～12具有：具有相互不同的发光光谱的发光体单元25、26、27；以及对从这些发光体单元25、26、27发出的光进行合成并朝向圆环的半径方向内侧射出的二向棱镜28、29。即，从LED 1～12射出的照明光是对相互不同的发光光谱进行了合成的光。因此，如图9所示，在照射白色光的情况下(白色光模式时)，通过对从这些LED 1～12射出的照明光进行重叠，能够照明没有波长缺陷的显色性高的白色光。
此外，根据本实施方式的照明装置100，如图9所示，在照射具有特定波长的光的情况下，不熄灭整体LED，而仅使发出具有需要波长的光的发光体单元发光即可。由此，在照射具有特定波长的光的情况下，也能够重叠射出来自各LED的照明光，能够提高照明光的强度。
此外，根据本实施方式的照明装置100，如图2所示，对不同波长成分的光进行合成的二向棱镜28、29按照每个LED进行设置，因此能够使这些二向棱镜28、29具有适于合成来自各发光体单元的照明光的透射特性。由此，能够不浪费地对来自各发光体单元的照明光进行合成并朝向半径方向内侧射出，能够通过导光部件30重叠射出高亮度的照明光。
另外，如前所述，在本实施方式所涉及的照明装置100中，通过二向棱镜28、29合成的发光体单元25、26、27的发光光谱的峰值波长相互隔开的放射光谱的大致半值宽度以上。
由此，能够使通过二向棱镜28、29合成的发光体单元25、26、27的发光光谱不相交、即不过分接近，能够提高从各LED射出的照明光的显色性。
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了具体说明，但是具体结构不限于该实施方式，还包含不脱离本发明主旨的范围的设计变更等。
例如，在本实施方式的照明装置100中，以具有12个LED(LED 1～LED 12)为例进行了说明，但不限于该数量。但是，配置于圆环上的LED数量越多，导光效率越高。这是因为，当LED数量变多时，圆环上的相邻的LED的设置角度变小，因此在导光部件30旋转时，能够抑制位于相邻的LED之间时的效率的下降。另外，考虑到实际设计时兼顾成本，因此期望成本尽量少。
此外，各LED具有的发光体单元的数量不限于3个。基本上，期望各LED具有的发光体单元各为3个，但是也可以是具有1个、2个或4个以上的发光体单元的LED。另外，在发光体单元为1个的情况下，不需要光合成部(二向棱镜28、29)。此外，发光体单元的数量也可以根据LED而不同。
此外，在本实施方式的照明装置100中，也可以替代二向棱镜28、29而采用具有相同透射特性的二向分色镜。

Claims (9)

1.一种照明装置，其具有：
多个光源，它们在周方向上隔开间隔呈圆环状排列，并且光轴朝向该圆环的半径方向内侧而配置；
导光部，其入射面朝向所述圆环的半径方向外侧而配置，该入射面使从该光源射出的照明光入射，所述导光部向沿着所述圆环的中心轴线的方向引导入射到该入射面的照明光；
旋转部，其绕所述中心轴线对该导光部进行旋转驱动；以及
控制部，其与该旋转部同步地使所述多个光源呈脉冲状发光，
所述多个光源中的至少一个具有：
多个发光体，它们具有相互不同的发光光谱；以及
光合成部，其对从该多个发光体发出的光进行合成并向所述光轴方向射出。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述控制部根据照明模式选择进行发光的所述发光体。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述多个发光体是分别发出R成分、G成分、B成分的光的发光体。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述多个发光体中的1个发光体使光轴朝向所述半径方向内侧来进行配置，其他发光体使光轴朝向与所述半径方向垂直的方向来进行配置，
所述光合成部使来自所述1个发光体的光透射，另一方面，使来自所述其他发光体的光朝向所述半径方向内侧反射。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中，
所述其他发光体沿所述半径方向排列配置有多个，
所述光合成部沿所述半径方向排列配置有多个。
6.根据权利要求4所述的照明装置，其中，
所述光合成部是二向分色镜。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
通过所述光合成部合成的所述多个发光体的发光光谱的峰值波长相互隔开放射光谱的大致半值宽度以上。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
在所述多个光源与所述导光部之间设置有导光部件，该导光部件对从各所述光源射出的光进行准直引导。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中，
所述导光部件具有横截面积随着从入射面接近出射面而增大的形状，该入射面使来自所述光源的照明光入射，该出射面使入射到该入射面的照明光射出。
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