CN113348322A - 照明装置以及光学部件 - Google Patents
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Abstract
对输出光(71)进行输出的照明装置(1)具备光源(10)和光学部件(50),光学部件(50)具有依存于来自光源(10)的入射光(21)的入射角度θ的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方,入射光(21)以不同的多个入射角度θ向光学部件(50)入射,入射光(21)经由光学部件(50)被变换为出射光(51),出射光(51)包括由光学部件(50)反射的反射光(53)以及透射光学部件(50)的透射光(52),输出光(71)为基于出射光(51)的光,在输出光(71)的被照射面,输出光(71)的色度连续地变化。
Description
技术领域
本发明涉及照明装置以及光学部件。
背景技术
以往,具备发出彼此不同颜色的光的光源的照明装置,在空间气氛表现领域中被广泛利用。
专利文献1公开的照明装置具备由发光二极管构成的多个光源。该多个光源分别发出不同的光,而形成多个被照射面,并且,被照射面具有不同颜色的光混合而成的混合色,而且具有一部分重合的中间区域。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1日本特开2010-157418号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,作为空间气氛表现之一,色调照明受到关注。在上述以往的照明装置中,由于具备分别发出不同颜色的光的多个光源,因此能够作为色调照明来利用。但是在上述以往的照明装置中,由于各个光源的不同,从而输出特性以及发光寿命不同,因此难于进行被照射面的光的控制,并且长期的可靠性低。
于是,本发明的目的在于提供一种即使不具备发出不同颜色的光的多个光源,也能够作为色调照明来利用的具有高的环境气氛表现性的照明装置以及光学部件。
解决课题所采用的手段
为了达成上述目的,本发明的一个形态所涉及的照明装置对输出光进行输出,所述照明装置具备光源以及光学部件,所述光学部件具有依存于来自所述光源的入射光的入射角度的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方,所述入射光以不同的多个入射角度,向所述光学部件入射,所述入射光经由所述光学部件,被变换为出射光,所述出射光包括由所述光学部件反射的反射光以及透过所述光学部件的透射光,所述输出光是基于所述出射光的光,所述输出光在被照射面,所述输出光的色度连续地变化。
并且,发明的一个形态所涉及的光学部件用于对输出光进行输出的照明装置,所述光学部件,具有依存于入射光的入射角度的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方,具有不同的多个入射角度的所述入射光入射到所述光学部件,通过所述光学部件,所述入射光变换为出射光,所述出射光包括由所述光学部件反射的反射光以及透过所述光学部件的透射光,所述输出光是基于所述出射光的光,所述输出光在被照射面,所述输出光的色度连续地变化。
发明效果
通过本发明,能够提供一种即使不具备发出不同颜色的光的多个光源,也能够作为色调照明来利用的具有高的环境气氛表现性的照明装置以及光学部件。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的照明装置的外观的斜视图。
图2是图1的II-II线处的照明装置的截面图。
图3示出了从实施方式1所涉及的光源发出的入射光的发射光谱。
图4示出了实施方式1所涉及的电介质多层膜结构体所放出的透射光的特性。
图5示出了实施方式1所涉及的电介质多层膜结构体所放出的反射光的特性。
图6是示出实施方式1的变形例1所涉及的胶体结晶层结构体的截面图。
图7是作为光学部件的一个例子的周期凹凸层结构体的截面斜视图。
图8示出了实施方式1的变形例1所涉及的胶体结晶层结构体所放出的透射光的特性。
图9示出了实施方式1的变形例1所涉及的胶体结晶层结构体所放出的反射光的特性。
图10是实施方式1的变形例2所涉及的照明装置的截面图。
图11是示出实施方式1的变形例3所涉及的照明装置的外观的斜视图。
图12是示出实施方式2所涉及的照明装置的外观的斜视图。
图13是图12的XIII-XIII线处的照明装置的截面图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下将要说明的实施方式均为示出本发明的一个具体例子。因此,以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式等均为一个例子,其主旨并非是对本发明进行限定。因此,对于以下的实施方式的构成要素之中的没有记载在示出本发明的最上位概念的独立技术方案中的构成要素,作为任意的构成要素来说明。
另外,各个图为模式图,并非严谨的图示。并且在各个图中,对于实质上相同的构成赋予相同的编号,并省略或简化重复的说明。
(实施方式1)
[构成]
首先,利用图1以及图2对本实施方式所涉及的照明装置1的构成进行说明。
图1是示出本实施方式所涉及的照明装置1的外观的斜视图。图2是图1的II-II线处的照明装置1的截面图。另外,在各个图中,将照明装置1的长度方向设为z轴方向,将与z轴方向垂直且彼此正交的两个方向设为x轴方向以及y轴方向。在本实施方式中,y轴方向为铅垂方向。并且,在本实施方式中,上方向是指y轴正方向,下方向是指y轴负方向。图2示出了与照明装置1的yz平面平行的截面。并且,图2所示的空白箭头表示光的行进方向。
本实施方式的照明装置1是被安装在空间的天花板、地面以及壁面等安装面的装置。在本实施方式中,照明装置1是射灯等照明器具。
照明装置1对输出光71进行输出。并且,照明装置1具备光源10、以及光学部件50。并且,本实施方式的照明装置1还具备框体30、保持部31、支承部32、以及透光部件70。
以下对照明装置1的各构成要素进行说明。首先,对照明装置1的外观进行说明。
框体30以及保持部31是在内侧容纳光源10、光学部件50以及透光部件70的部件。
框体30例如由金属制的材料构成,是具有有底圆筒状的结构的部件。框体30经由连接于框体30的外侧底面的支承部32,例如被安装在空间的天花板。
支承部32是对框体30以及与在天花板的安装位置进行连接的部件。支承部32例如由金属制的材料构成,在与天花板的安装位置上,能够在水平方向(xz平面)转动(图1的箭头A1)。并且,支承部32在与框体30的连接位置上,以能够使框体30在上下方向(yz平面)转动(图1的箭头A2)的方式来支承框体30。通过将支承部32在水平方向上的转动、与框体30在上下方向上的转动进行组合,从而能够调整照明装置1的姿势。
保持部31例如由金属制的材料构成,是无底的具有圆筒状的结构的部件,与框体30连接。而且,保持部31能够从框体30取下,是可装卸的结构。并且,虽然没有进行图示,为了成为可装卸的结构,也可以在框体30与保持部31相接的位置设置可装卸的粘着材料。或者可以在框体30与保持部31相接的位置形成螺峰和螺根。
并且,在框体30以及保持部31的圆筒状的内侧,容纳光源10、光学部件50、以及透光部件70。
接着,对照明装置1的内部结构进行说明。
光源10向光学部件50放出光。并且,本实施方式所涉及的光源10发出漫射光。在本实施方式中,在框体30内具有一个光源10,各向同性地放出白色的漫射光。具体而言,光源10具有基板11、发光元件12以及波长变换层13。
基板11是安装光源10的基板,具有用于向光源10供电的金属布线。
发光元件12例如是LED(Light Emitting Diode)。在本实施方式中,发光元件12例如是发出蓝色光的蓝色LED。另外,作为发光元件12,除了LED以外,还可以采用激光二极管。
波长变换层13是对发光元件12所放出的光的波长进行变换的层。具体而言,波长变换层13由作为波长变换材料的包括黄色荧光体胶体颗粒的透光性树脂材料构成。并且,波长变换层13也可以是对发光元件12进行密封的密封层。作为透光性树脂材料,例如可以采用硅系树脂,也可以采用环氧系树脂或尿素系树脂等。并且,黄色荧光体胶体颗粒例如可以采用钇铝石榴石(YAG)系的荧光体胶体颗粒。
通过此构成,发光元件12发出的蓝色光的一部分,由波长变换层13中包括的黄色荧光体胶体颗粒被波长变换为黄色光。于是,没有被黄色荧光体胶体颗粒吸收的蓝色光与通过黄色荧光体胶体颗粒进行了波长变换的黄色光,在波长变换层13中扩散并混合。这样,从波长变换层13放出作为漫射光的白光。
光源10位于作为有底圆筒状的结构的框体30的内侧底面。即,光源10以与基板11的没有形成发光元件12的面、以及框体30的内侧底面相接触的方式而被设置。通过这种构成,光源10能够使光从框体30的内侧底面,向框体30的开口部侧(z轴正方向侧)放出。从光源10放出的光成为入射光21,到达光学部件50。
此时,在将来自光源10的入射光21的入射角度设为入射角度θ时,入射光21具有不同的多个入射角度θ,来向光学部件50入射。另外,本实施方式所涉及的光源10由于放出漫射光,因此入射角度θ能够取范围更大的值。
光学部件50具有依存于来自光源10的入射光21的入射角度θ的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。即,光学部件50依存于入射角度θ,有选择地对入射光21的一部分的光进行反射。并且,光学部件50依存于入射角度θ,有选择地使入射光21的一部分的光透射。在本实施方式中,光学部件50具有反射波长选择性以及透射波长选择性。因此,光学部件50依存于入射角度θ,有选择地对入射光21的一部分的光进行反射,且使入射光21的其他的一部分的光透射。
并且,入射光21经由光学部件50被变换为出射光51。并且,出射光51包括由光学部件50反射的反射光53以及透过光学部件50的透射光52。即到达光学部件50的入射光21,在由光学部件50反射时,成为反射光53,在透过光学部件50时,成为透射光52。
在本实施方式中,光学部件50与光源10相比,更位于框体30的开口部一侧(z轴正方向侧),由框体30与保持部31夹持。由于光学部件50比光源10更位于框体30的开口部侧,因此如以上所述,来自光源10的光入射到光学部件50。而且,光学部件50向透光部件70放出出射光51。在本实施方式中,光学部件50向透光部件70,放出作为出射光51的一部分的透射光52。
本实施方式的光学部件50为圆板结构,与具有圆筒结构的保持部31的内曲面相接。通过这种构成,从光源10放出的光能够高效地入射到光学部件50。并且,虽然没有进行图示,光学部件50也可以经由垫圈、衬垫或O型密封圈等密封部件,来与保持部31的内曲面相接。
如以上所述,保持部31能够从框体30取下,是可装卸结构。因此,由框体30与保持部31夹持的光学部件50能够通过从框体30取下保持部31,而从框体30以及保持部31取下。因此,光学部件50是可装卸的结构。
光学部件50具有电介质多层膜62、胶体结晶层82、或周期凹凸层92。并且,光学部件50也可以具有胆固醇型液晶层。光学部件50只要具有电介质多层膜62、胶体结晶层82、周期凹凸层92以及胆固醇型液晶层这4个膜或层中的至少一个膜或层即可。而且,光学部件50也可以具有多个不同的种类的膜或层,也可以具有多个相同种类的膜或层。
另外,由于光学部件50只要具有依存于来自光源10的入射光21的入射角度θ的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方即可,因此,光学部件50也可以具有上述以外的构成。
本实施方式所涉及的光学部件50具有电介质多层膜62。更具体而言,本实施方式所涉及的光学部件50是包括电介质多层膜62以及基板61的电介质多层膜结构体60。
电介质多层膜62是具有不同的介电常数的多个电介质材料层叠而成的结构。例如,电介质多层膜62具有折射率低的电介质膜与折射率高的电介质膜交替层叠的结构。这样的电介质多层膜62通过使在折射率低的电介质膜以及折射率高的电介质膜的界面反射的光、与往返于电介质多层膜62的光的相位一致,来使各个光相互协助地朝向相同的反射方向,从而成为反射率高的膜。并且,由于在向电介质多层膜结构体60的入射光21的入射角度θ发生变化时,往返于电介质多层膜62的光的光学距离就发生变化,从而向彼此增强的方向反射的光的波长也发生变化。并且,在电介质多层膜结构体60具有光透射性的情况下,由于反射的光的波长发生变化,同样,透射的光的波长也发生变化。
即电介质多层膜结构体60具有依存于入射光21的入射角度θ的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。在本实施方式中,电介质多层膜结构体60具有反射波长选择性以及透射波长选择性这双方。即电介质多层膜结构体60依存于入射角度θ,有选择性地使入射光21的一部分的光反射,使入射光21的其他的一部分的光透射。
如图2所示,电介质多层膜62可以采用与基板61相接触的方式来配置。并且,在本实施方式中,电介质多层膜62被配置在基板61的z轴负方向一侧的面上。
基板61优选为具有高的透光性。例如,基板61对可见光的透射率优选为80%~100%,更优选为85%~100%。
基板61例如能够使用碱石灰玻璃、低碱磞硅酸玻璃以及无碱铝磞硅酸玻璃等玻璃板。并且也能够使用聚碳酸酯、丙烯酸类树脂以及聚对苯二甲酸乙酯等树脂板。而且,基板61除了能够使用玻璃板以及树脂板这种硬质材料以外,还可以使用薄膜等具有柔性的材料。
例如,基板61可以是树脂膜等。作为树脂膜的材料能够使用聚对苯二甲酸乙酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙乙烯(PS)以及聚乙酸乙烯酯(PVAc)等。基板61的大小以及形状没有特殊的限定。基板61可以按照使用目的以及使用环境等,而具有恰当的大小以及形状。
并且,作为电介质多层膜结构体60,能够使用双色镜或陷波滤波器等。本实施方式的电介质多层膜结构体60采用了作为双色镜的一个例子的TS双色镜绿色(Edmund Optics日本公司制)。
透光部件70是由光透射性高的材料构成的部件。并且,透光部件70可以是不使光散射而透射的部件。例如,透光部件70由丙烯酸或聚碳酸酯等透光性树脂材料或玻璃材料等透光性材料构成。并且,本实施方式的透光部件70由玻璃材料构成。
并且,本实施方式的透光部件70具有圆板结构,该圆板结构的圆形面的一个面上具有凸结构,因此起到凸透镜的作用。因此,透光部件70对从光源10放出的光的配光进行控制。不过,透光部件70并非受此所限,也可以是平坦结构、单凹透镜、双凹透镜以及双凸透镜等其他的形状。
透光部件70被配置成,透光部件70的圆板的曲面与保持部31的内曲面相接触。并且,保持部31位于框体30的开口部,即与框体30相比,位于来自光源10的光放出的方向(z轴正方向)。
如以上所述,在本实施方式中,光学部件50向透光部件70,放出作为出射光51的一部分的透射光52。并且,透光部件70是由光透射性高的材料构成的部件。因此,透光部件70使从光学部件50放出的出射光51透射。透过透光部件70的光是从照明装置1输出的光,即成为输出光71。即,输出光71是基于出射光51的光。
另外,出射光51虽然包括透射光52以及反射光53,但是由于反射光53被关闭在框体30中,因此不能作为输出光71来利用。因此,在本实施方式中,输出光71包括出射光51之中的透射光52。即,本实施方式的照明装置1将透过光学部件50的光(透射光52)作为输出光71来利用。
另外,例如本实施方式所涉及的照明装置1也可以是不具备透光部件70的构成。在这种情况下,从光学部件50向z轴正方向放出的光,不经由透光部件70而成为输出光71。
本实施方式所涉及的照明装置1进一步具备省略了图示的控制部以及电源部。
控制部与光源10电连接,是对光源10的点灯以及灭灯等进行控制的控制装置。控制部由微型计算机、处理器等或专用电路来实现。
电源部例如是将从商用电源等电力系统提供的交流电力,转换为直流电力的电力转换电路。电源部由生成用于使光源10发光的电力的电源电路构成。电源部例如将从商用电源提供的交流电力,进行整流、平滑以及降压等,来转换为规定电平的直流电力,将该直流电力提供到光源10。电源部通过电力线等与电力系统电连接。
在此,对入射光21之中的向光学部件50的入射角度θ不同的入射光211以及入射光212的行为进行说明。光源10由于放出漫射光,因此存在彼此具有不同的入射角度θ的入射光21。该彼此不同的入射角度θ,在入射光21入射时是连续不间断的。即,光源10向光学部件50连续地放出入射角度θ变化的入射光21。作为其中的一个例子,存在入射角度θ彼此不同的入射光211以及入射光212。
从作为白光光源的光源10放出的光即入射光211以及入射光212,直到到达光学部件50为止具有相同的色度。
当入射光211到达光学部件50时,通过光学部件50而被透射以及反射,成为透射光521以及反射光531。同样,当入射光212到达光学部件50时,通过光学部件50而被透射以及反射,成为透射光522以及反射光532。
在此,本实施方式的光学部件50依存于入射角度θ,有选择地使入射光21的一部分的光反射、使入射光21的其他的一部分的光透射。因此,基于入射光211的反射光531的反射波长、与基于入射光212的反射光532的反射波长不同。当然,由于反射波长不同,因此反射光531以及反射光532的色度也就不同。同样,透射光521的透射波长与透射光522的透射波长不同。并且,由于透射波长不同,因此透射光521以及透射光522的色度就不同。即从一个光源10放出的入射光21虽然为白光,但是反射光53以及透射光52按照入射角度θ,而具有不同的色度。
在本实施方式的照明装置1中,由于输出光71是基于作为出射光51的一部分的透射光52的光,因此,透射光521成为输出光711,透射光522成为输出光712。并且,由于透光部件70由光透射性高的材料构成,因此,透射光521以及输出光711的色度相同,透射光522以及输出光712的色度相同。
即,本实施方式所涉及的输出光71为透射光52,透射光52具有与入射角度θ相对应的色度,因此输出光71同样具有与入射角度θ相对应的色度。
并且,本实施方式所涉及的透射光52以及反射光53由于入射光21而产生的入射角度θ,而决定了透射的方向以及反射的方向。输出光71由于是透射光52,因此,输出光71由于入射光21而产生的入射角度θ,而决定了输出的方向。因此,输出光71在被照射面,照射到与入射角度θ相对应的位置。
若对以上进行总结,在本实施方式的照明装置1的输出光71,输出光71的色度、以及输出光71在被照射面的照射位置,根据入射角度θ而被决定。换而言之,本实施方式的照明装置1即使仅具有一个白光光源10,输出光71也能够通过经由光学部件50,而成为与入射角度θ相对应的色度,并被输出到与入射角度θ相对应的位置。当然,在入射角度θ仅有微小的变化时,与入射角度θ相对应的位置也有微小的变化。
另外,被照射面例如是指,空间的天花板、地面以及壁面等建筑物室内的面。并且,被照射面在室外的情况下,例如可以是建筑物的外壁以及屋顶等,也可以是道路等地面。而且,被照射面并非受一个面所限,例如可以是空间的天花板以及壁面等多个面。并且,被照射面并非受平面所限,也可以是曲面或具有凹凸的面。
[透射光52以及反射光53的特性]
接着,参照图3至图5,对透射光52以及反射光53的色度进行详细说明。
首先示出透射光52以及反射光53的前身的入射光21的发射光谱。即入射光21的发射光谱是从光源10放出的光的发射光谱。
图3示出了从本实施方式所涉及的光源10发出的入射光21的发射光谱。更具体而言,图3的纵轴示出入射光21的发光强度,图3的横轴示出发光波长。
本实施方式所涉及的发光元件12是在波长455nm具有峰值波长的蓝色LED。并且,本实施方式所涉及的黄色荧光体胶体颗粒为YAG,由示出蓝色的波长的光激励,而在示出黄绿色、黄色以及橙色的波长(560nm~610nm)范围发出强光。如图3所示,入射光21的发射光谱具有以蓝色LED产生的455nm为峰值波长的成分、以及以YAG产生的600nm为峰值波长的成分。这样,光源10所放出的光示出白光。
接着,利用图4以及图5,对从光源10发出的光,即向光学部件50的入射光21,经由光学部件50,而被变换为出射光51的行为进行说明。另外,在本实施方式中,光学部件50作为电介质多层膜结构体60(TS双色镜绿色)来说明。
首先,对透射光52进行说明。
图4示出了本实施方式所涉及的电介质多层膜结构体60所放出的透射光52的特性。具体而言,图4的(a)示出了入射角度θ不同的情况下的电介质多层膜结构体60的透射光谱。并且,图4的(b)是示出入射角度θ不同的情况下的电介质多层膜结构体60的透射光52的色度图。
首先,利用图4的(a),对电介质多层膜结构体60的透射光谱进行说明。
本实施方式所涉及的透射光谱是,示出针对从紫外光范围到可见光范围(波长为300nm~800nm)的光的波长的电介质多层膜结构体60的透射率的光谱。
图4的(a)示出了向电介质多层膜结构体60的入射光21的入射角度θ为0°(实线)、30°(虚线)以及60°(双点划线)的透射光谱的实测值。另外,也进行了关于入射角度θ为10°、20°、40°以及50°的透射光谱的测量,但是为了避免图的繁琐而没有进行图示。
在此,对随着向电介质多层膜结构体60的入射光21的入射角度θ的变化的透射光谱的行为进行说明。并且,为了便于说明,高透射率是指,光透射率为50%以上的状态,低透射率是指,光透射率小于50%的状态。
入射角度θ为0°(实线)的情况下,电介质多层膜结构体60具有以波长417nm为中心的低透射率的范围、以及以波长615nm为中心的低透射率的范围。
在此,着眼于以入射角度θ为0°的情况下的波长615nm为中心的低透射率的范围。
电介质多层膜结构体60在入射角度θ为30°(虚线)以及60°(双点划线)时,也具有以波长587nm为中心的低透射率的范围、以及以波长510nm为中心的低透射率的范围。即如图4的(a)中的箭头B1所示,随着入射角度θ的增加,低透射率的范围向短波长一侧偏移。
同样,着眼于以入射角度θ为0°的情况下的波长417nm为中心的低透射率的范围。
电介质多层膜结构体60在入射角度θ为30°(虚线)以及60°(双点划线)时,也具有以波长394nm为中心的低透射率的范围、以及以波长354nm为中心的低透射率的范围。即如图4的(a)中的箭头B2所示,随着入射角度θ的增加,低透射率的范围向短波长一侧偏移。
并且,虽然没有进行图示,关于入射角度θ为10°、20°、40°以及50°的透射光谱,也能够确认到同样的倾向。
即在图4的(a)示出了,随着入射角度θ的变化,电介质多层膜结构体60的透射光谱中的低透射率的范围发生变化。并且,电介质多层膜结构体60在上述的低透射率的范围以外的波长中示出高透射率。即,随着入射角度θ的变化,在电介质多层膜结构体60的透射光谱中,高透射率的范围发生变化。因此,随着入射角度θ的变化,电介质多层膜结构体60的透射光谱发生变化。
并且,在此从电介质多层膜结构体60的原理上来看,当入射角度θ连续地发生变化时,透射光谱也连续地变化。
如以上所述,当向电介质多层膜结构体60的入射光21的入射角度θ发生变化时,往返于电介质多层膜62的光的光学距离就会发生变化,因此向彼此增强的方向反射的光的波长也发生变化。例如,当入射角度θ的变化微小时,进行往返的光的光学距离的变化也微小,进行反射的光的波长变化也微小。因此,在入射角度θ连续地发生变化时,反射的光的波长也会连续地发生变化。
并且,电介质多层膜结构体60依存于入射角度θ,有选择地使入射光21的一部分的光反射,且使入射光21的其他的一部分的光透射。因此,在入射角度θ连续地发生变化时,反射的光的波长也连续地变化,同样,透射的光的波长也连续地变化。即,在入射角度θ连续地变化时,透射光谱就会连续地变化。
接着,利用图4的(b)对透射光52的色度进行说明。本实施方式所示的色度图是国际照明委员会规定的色度图(CIE(International Commission on Illumination)1931)(以下记作色度图)。
色度图中的色度表示,x越大则红色越强,x越小则蓝色越强,y越大则绿色越强,y越小则蓝色越强。
通过利用了从图3所示的光源10发出的入射光21的发射光谱、以及图4的(a)所示的透射光谱的模拟,算出透射光52的色度。更具体而言,图4的(b)中的黑方块表示,使入射角度θ在0°~60°之间每隔10°来变化时的透射光52的色度。并且,白圆圈表示从光源10的发射光谱算出的从光源10放出的入射光21的色度。
如图4的(b)所示,随着入射角度θ的变化,黑方块的xy坐标发生变化。即,随着入射角度θ的变化,透射光52的色度发生变化。
如图4的(a)所示,当入射角度θ连续地变化时,透射光谱就连续地变化,因此,透射光52的色度也连续地变化。
即在本实施方式中,光源10放出的入射光21由于入射角度θ连续地变化,因此透射光52的色度也连续地变化。
并且,在照明装置1中,输出光71为透射光52。因此,输出光71的色度也连续地变化。而且,如以上所述,输出光71在被照射面,照射到与入射角度θ对应的位置。
若对以上进行总结,本实施方式的照明装置1即使仅具备一个白光光源10,输出光71在被照射面,输出光71的色度也连续地变化。而且,输出光71在被照射到被照射面时,输出光71的色度连续地变化。也就是说,输出光71在被照射面成为表现色调的光。
因此,照明装置1即使不具备射出不同颜色的光的多个光源,也就是说即使仅具备一个白光光源10,就能够作为色调照明来利用,具有高的空间气氛表现性。
接着,对反射光53进行说明。
图5示出了本实施方式所涉及的电介质多层膜结构体60所放出的反射光53的特性。具体而言,图5的(a)示出了在入射角度θ不同的情况下的电介质多层膜结构体60的光的反射光谱。并且,图5的(b)是入射角度θ不同的情况下的电介质多层膜结构体60的反射光53的色度图。
首先,利用图5的(a),对电介质多层膜结构体60的光的反射光谱进行说明。
本实施方式所涉及的光反射光谱是示出针对从紫外光范围到可见光范围(波长为300nm~800nm)的光的波长,电介质多层膜结构体60的各波长的反射率的光谱。
图5的(a)示出了向电介质多层膜结构体60的入射光21的入射角度θ为10°(实线)、30°(虚线)以及50°(双点划线)的光的反射光谱的实测值。另外,入射角度θ为20°、40°以及60°的光反射光谱也进行了测量,但是为了避开图的繁琐而没有进行图示。
在此,对随着向电介质多层膜结构体60的入射光21的入射角度θ的变化,光的反射光谱的行为进行说明。在入射角度θ为10°(实线)的情况下,电介质多层膜结构体60具有以波长414nm为中心的高反射率的范围、以及以波长613nm为中心的高反射率的范围。
在此,着眼于以入射角度θ为0°的情况下的波长613nm为中心的高反射率的范围。电介质多层膜结构体60在入射角度θ为30°(虚线)以及50°(双点划线)时,也具有以波长587nm为中心的高反射率的范围、以及以波长525nm为中心的高反射率的范围。即如图5的(a)中的箭头B3所示,随着入射角度θ的增加,高反射率的范围向短波长一侧偏移。
同样,着眼于以入射角度θ为10°的情况下的波长414nm为中心的高反射率的范围。电介质多层膜结构体60在入射角度θ为30°(虚线)以及60°(双点划线)时,也具有以波长394nm为中心的高反射率的范围、以及以波长367nm为中心的高反射率的范围。即如图5的(a)中的箭头B4所示,随着入射角度θ的增加,高反射率的范围向短波长一侧偏移。
并且,虽然没有进行图示,对于入射角度θ为20°、40°以及60°的反射光谱也能够确认到同样的倾向。
即在图5的(a)示出了,随着入射角度θ的变化,电介质多层膜结构体60的反射光谱中的高反射率的范围也发生变化。
并且,如图4所示,从电介质多层膜结构体60的原理上来看,当入射角度θ连续地变化时,高反射率的范围也连续地变化。即,当入射角度θ连续地变化时,反射光谱也连续地变化。
接着,利用图5的(b)对反射光53的色度进行说明。
通过利用从图3所示的光源10发出的入射光21的发射光谱、以及图5的(a)所示的反射光谱进行模拟,从而算出反射光53的色度。更具体而言,图5的(b)中的黑方块表示,使入射角度θ在10°~60°中每隔10°来变化时的反射光53的色度。并且,白圆圈表示从光源10的发射光谱算出的从光源10放出的入射光21的色度。
如图5的(b)所示,随着入射角度θ的变化,黑方块的xy坐标也变化。即,随着入射角度θ的变化,反射光53的色度也变化。如以上所述,当入射角度θ连续地变化时,反射光谱也连续地变化,因此,反射光53的色度也连续地变化。
若对以上进行总结,在本实施方式中,光源10放出的入射光21由于入射角度θ连续地变化,因此,反射光53的色度也连续地变化。
本实施方式的反射光53被封闭在框体30内,不能作为输出光71来利用。但是若以与本实施方式不同的构成,将反射光53作为输出光71来输出,则基于反射光53的输出光71与本实施方式同样,在被照射面成为表现色调的光。
在此,针对本实施方式所涉及的照明装置1,示出其他的构成。
在本实施方式所涉及的照明装置1中,光源10虽然为一个,但是并非受此所限。光源10可以是多个,而且也可以是不同的光源。不同的光源是指,可以放出红色、绿色以及蓝色等有色光的光源。
例如,本实施方式所涉及的照明装置1在还具备放出红色的有色光的光源的情况下,输出光71在基于光源10的色调光的基础上,成为红色更强的光。
并且,在本实施方式所涉及的照明装置1中,光源10虽然放出白光,但是并非受此所限。例如,光源10也可以不是白光,而可以射出多个波长。
并且,在光源10为多个、且均放出白光的情况下,多个光源10优选为具有相同的输出特性以及发光寿命。例如,多个光源10能够全部采用相同的制造商,相同的型号。据此,照明装置1即使具备多个光源10,由于多个光源10的输出特性以及发光寿命相同,因此被照射面上的输出光71的控制变得容易,并且长期的可靠性增高。
在本实施方式中,作为照明装置1,采用了射灯。不过,照明装置1也可以采用吸顶灯、筒灯、壁灯、吊灯、落地灯、脚灯、门廊灯以及花园灯等。即使在利用这种照明装置1的情况下,通过从光源10放出的光入射到光学部件50这种构成,也能够得到与本实施方式相同的效果。
另外,如以上所示,光学部件50为可装卸的结构。通过从框体30中取下光学部件50,从而,照明装置1所放出的光成为与光源10所放出的入射光21相同的色度,即成为白光。这样,通过光学部件50的这种可装卸的结构,从而能够进行将照明装置1所放出的光作为表示色调的光、或者作为白光的选择。
进一步,例如对与本实施方式不同的照明系统的构成例进行说明。照明系统是对输出光进行输出的照明系统。照明系统具备照明装置以及光学部件,在照明装置内有光源,光学部件位于照明装置外,具有依存于来自光源的入射光的入射角度的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。入射光以不同的多个入射角度,向光学部件入射,入射光经由光学部件,而被变换为出射光。出射光包括由光学部件反射的反射光以及透过光学部件的透射光。输出光是基于出射光的光,输出光在被照射面上,其色度连续地变化。
在这样的照明系统中,在从照明装置中的光源放出的光的一部分向光学部件入射时,入射光经由光学部件而变换为出射光。并且,照明装置与光学部件被设置在相隔规定的距离的位置。该相隔规定的距离是指,从照明装置内包括的光源放出的光的一部分能够入射到光学部件的距离。照明系统中的输出光是基于出射光的光,输出光在被照射面上,其色度连续地变化。
即,这种照明系统即使不具备射出不同颜色的光的多个光源,即通过具备单一的光源,就能够作为色调照明系统来利用,具有高的空间气氛表现性。
[效果等]
如以上所述,本实施方式所涉及的照明装置1是对输出光71进行输出的照明装置。照明装置1具备光源10以及光学部件50,光学部件50具有依存于来自光源10的入射光21的入射角度θ的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。入射光21以不同的多个入射角度θ向光学部件50入射,入射光21经由光学部件50而被变换为出射光51,出射光51包括由光学部件50反射的反射光53以及透过光学部件50的透射光52。输出光71是基于出射光51的光,输出光71在被照射面上,其色度连续地变化。
据此,关于输出光71,输出光71的色度与输出光71在被照射面上的照射位置根据入射角度θ而被决定。即,照明装置1即使不具备射出不同颜色的光的多个光源,也就是说,即使仅具备一个白光光源10,也能够作为色调照明来利用,具有高的空间气氛表现性。
并且,在本实施方式所涉及的照明装置1中,入射光21为漫射光。
据此,入射角度θ能够取更大范围的值。因此,输出光71的色度能够取同样的大范围的值。
并且,在本实施方式所涉及的照明装置1中,光学部件50具有电介质多层膜62。
据此,能够利用具有高的波长选择性的光学部件50。
并且,本实施方式所涉及的光学部件50是用于对输出光71进行输出的照明装置1的光学部件50。光学部件50具有依存于入射光21的入射角度θ的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方,具有不同的多个入射角度θ的入射光21入射到光学部件50,并将入射光21变换为出射光51。出射光51包括进行反射的反射光53以及进行透射的透射光52,输出光71是基于出射光51的光,输出光71在被照射面上,其色度连续地变化。
据此,关于输出光71,输出光71的色度与输出光71在被照射面上的照射位置根据入射角度θ而被决定。即通过光学部件50,照明装置1即使不具备射出不同颜色的光的多个光源,也就是说,即使仅具备一个白光光源10,也能够作为色调照明来利用,具有高的空间气氛表现性。
(实施方式1的变形例1)
在实施方式1中作为光学部件50,采用了电介质多层膜结构体60。然而,光学部件50也可以是胶体结晶层结构体80、周期凹凸层结构体90或胆固醇型液晶结构体。在实施方式1的变形例1中,作为光学部件50,采用了胶体结晶层结构体80之处与实施方式1不同。另外,在实施方式1的变形例1中,对于与实施方式1共通的构成要素省略详细说明。
即,作为光学部件50的胶体结晶层结构体80与光源10相比,更位于框体30的开口部侧(z轴正方向侧),由框体30与保持部31夹持。并且,作为光学部件50的胶体结晶层结构体80为圆板结构,与具有相同的圆筒结构的保持部31的内表面接触。并且,入射光21入射到胶体结晶层结构体80。进一步,出射光51(即透射光52以及反射光53)从胶体结晶层结构体80射出。
进一步,在此对作为光学部件50采用了周期凹凸层结构体90以及胆固醇型液晶结构体的构成进行说明。
[构成]
首先对胶体结晶层结构体80进行说明。图6是示出本实施方式的变形例1所涉及的胶体结晶层结构体80的截面图。
胶体结晶层结构体80包括基板81以及胶体结晶层82。并且,胶体结晶层82包括粘合剂83以及多个胶体颗粒84。粘合剂83被配置在多个胶体颗粒84之间。在本变形例中的胶体结晶层82,具有胶粒尺寸的多个胶体颗粒84,以胶体颗粒84的中心间距d1的间隔,排列成规则的三维。不过,在不影响本变形例的目的的情况下,多个胶体颗粒84的排列没有必要具有严密的规则性。
基板81优选为具有高的透光性。例如,基板81的可见光透射率优选为80%~100%,更优选为85%~100%。
基板81例如能够使用碱石灰玻璃、低碱磞硅酸玻璃以及无碱铝磞硅酸玻璃等玻璃板。并且,也能够使用聚碳酸酯、丙烯酸类树脂以及聚对苯二甲酸乙酯等树脂板。而且,基板81除了能够使用玻璃板以及树脂板等硬质材料,还可以使用薄膜等具有柔性的材料。
例如,基板81可以是树脂膜等。作为树脂膜的材料能够使用聚对苯二甲酸乙酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙乙烯(PS)以及聚乙酸乙烯酯(PVAc)等。基板81的大小以及形状没有特殊的限定。基板81按照使用目的以及使用环境等,具有恰当的大小以及形状。
基板81的形状没有特殊的限定,例如能够为膜状。并且,胶体结晶层结构体80的厚度没有特殊的限定,例如优选为10μm~5000μm,更优选为1000μm~3000μm。
粘合剂83例如优选为包括树脂。粘合剂83中能够使用在300nm~800nm的波长范围中具有高的光透射率的树脂。粘合剂83中使用的树脂优选为含有如下的树脂构成的族中选出的至少一个,这些树脂包括:丙烯酸类树脂、聚碳酸酯系树脂、环烯系树脂、环氧系树脂、硅系树脂、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、苯乙烯系树脂以及氨基甲酸乙酯系树脂。
多个胶体颗粒84至少包括无机材料以及树脂材料的一方。这样,胶体颗粒84可以仅由无机材料形成,也可以仅由树脂材料形成。并且,胶体颗粒84也可以由无机材料以及树脂材料这双方形成。
作为无机材料,例如能够使用金以及银等金属、二氧化硅、氧化铝以及二氧化钛等金属氧化物。并且,作为树脂材料,能够使用苯乙烯系树脂以及丙烯酸类树脂等。这些材料可以单独地使用一种,也可以将两种组合在一起使用。
胶体颗粒84的平均胶体粒径一般为1nm~1000nm,优选为50nm~300nm,更优选为70nm~280nm。
胶体结晶层82的层厚例如优选为1μm~200μm,更优选为10μm~100μm。胶体结晶层82的层厚越厚,则在胶体结晶层82反射的光的比例就越大。
相对于胶体结晶层82的全体的体积的胶体颗粒84的体积的比例,例如优选为10%~60%,更优选为20%~50%。并且,相对于胶体结晶层82的全体的体积的粘合剂83的体积的比例,例如优选为40%~90%,更优选为50%~80%。通过设定为这样的范围,从而能够使胶体结晶层82的光透射性以及形状稳定性良好。
胶体颗粒84的中心间距d1的平均值优选为100nm~380nm,更优选为140nm~310nm。通过调整胶体颗粒84的中心间距d1的平均值,从而能够使所希望的波长的光反射。另外,胶体颗粒84的中心间距d1的平均值,能够通过对胶体结晶层82的表面,以扫描型电子显微镜进行观察来求出。
如图6所示,胶体结晶层82可以配置在基板81上。胶体结晶层82虽然是图6所示的与基板81的表面接触,也可以在胶体结晶层82与基板81之间配置没有图示的其他的层。
在此,对胶体结晶层结构体80的制造方法进行说明。关于本变形例的胶体结晶层结构体80的制造方法,只要能够形成胶体结晶层82,没有特殊的限定。具体而言,可以将胶体颗粒84分散在上述的丙烯酸类树脂等粘合剂83的原料中,将得到的分散液涂布到基板81等进行固化,据此来制造胶体结晶层结构体80。
涂布分散液的方法没有特殊的限定,例如能够利用喷涂法、旋转涂布法、狭缝涂布法以及辊式涂布法等。并且,使单体聚合的方法没有特殊的限定,可以通过加热来聚合,也可以通过活化能(电磁波、紫外线、可见光线、红外线、电子射线以及γ线等)来聚合。在通过活化能来使单体聚合的情况下,可以将光聚合引发剂等添加到分散液。作为光聚合引发剂能够采用自由基光聚合引发剂、阳离子光聚合引发剂、阴离子光聚合引发剂等周知的光聚合引发剂。
另外,本变形例所涉及的胶体结晶层结构体80是如下这样制造的。
首先,在作为丙烯酸类树脂的一个例子的三乙二醇二甲基丙烯酸酯单体(新中村化学工业株式会社制“NK酯3G”)中,以含量成为28体积%的方式,添加硅石胶体颗粒(株式会社日本催化剂制,平均胶体颗粒径:180nm)。接着,在室温(25℃)条件下,施加10分钟的20kHz的超声波,使胶体颗粒在粘合剂内分散排列为规则的三维状。这样,得到胶体颗粒(硅石胶体颗粒)在单体中均匀分散的分散液。
接着,在上述的分散液中添加质量分数为1.0%的光聚合引发剂(BASF社制“IRGACURE(注册商标)1173”)。于是,在室温(25℃)条件下,在边长为200mm、厚度为2.0mm的丙烯酸类基板上,以棒式涂布机来涂布上述分散液。此时,采用的棒式涂布机的支数为#18。于是,在得到的涂布膜上照射紫外光,使单体聚合,据此得到在基板上形成有胶体结晶层82的胶体结晶层结构体80。
通过具有这种胶体结晶层82,被照射在胶体结晶层结构体80的光的一部分被布拉格反射,没有被反射的光的一部分透过胶体结晶层结构体80。
据此,胶体结晶层结构体80依存于入射角度θ,具有反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。另外,本实施方式中的胶体结晶层结构体80由于采用透光性高的基板81以及粘合剂83,因此透光性高。据此,胶体结晶层结构体80具有反射波长选择性或透射波长选择性这双方。
接着,利用图7对周期凹凸层结构体90进行说明。
图7是作为光学部件50的一个例子的周期凹凸层结构体90的截面斜视图。周期凹凸层结构体90包括基板91、以及周期凹凸层92。周期凹凸层92包括凹部94。而且,周期凹凸层92包括凸部93。并且,周期凹凸层92中的凹凸的结构例如可以是,凸部93或凹部94以半球状、圆柱状、圆锥状、圆锥台状、角柱状、角锥状、角锥台状离散地周期性存在的结构。并且,例如凸部93或凹部94也可以是具有沟状,被形成为条状的结构。
实施方式1的变形例1中的周期凹凸层92具有多个沟状的凹部94,多个沟状的凹部94被设置成条状。并且,多个沟状的凹部94在相对于凹部94的延伸方向为正交的方向上排列设置。并且,在相邻的凹部94之间设置凸部93。本变形例中的凸部93的截面视形状虽然是四方形,但是并非受此所限。即在对周期凹凸层92进行俯视时,为条状的凹凸结构。周期凹凸层92的厚度例如为1μm~50μm,但是并非受此所限。
凹部94的深度h表示凹部94沟的深度。并且,凹部的间距d2是周期凹凸层92的凹部94间的间距,是相邻的凹部94间的距离。深度h以及间距d2为可见光波长尺寸。具体而言,可见光波长尺寸为380nm~780nm。
基板91能够利用与胶体结晶层结构体80所包括的基板81相同的材料。
周期凹凸层92被设置在基板91上。周期凹凸层92例如采用紫外线固化树脂等的光固化性树脂材料形成。作为紫外线固化树脂,能够使用硅类树脂、丙烯酸类树脂以及氨基甲酸乙酯类树脂等。并且,紫外线固化树脂中可以添加光聚合引发剂等。作为光聚合引发剂能够采用自由基光聚合引发剂、阳离子光聚合引发剂、阴离子光聚合引发剂等周知的光聚合引发剂。
在此,对周期凹凸层结构体90的制造方法进行说明。关于本变形例的周期凹凸层结构体90的制造方法,在能够形成周期凹凸层92的情况下,没有特殊的限定。周期凹凸层结构体90例如利用采用了纳米压印装置或滚筒方式的凹版印刷装置等的转印技术来制造。
具体而言,通过将构成周期凹凸层92的紫外线固化树脂材料涂布到基板91的表面,从而在基板91上形成树脂膜。将具有用于转印沟状的凹部94的凹凸结构(即对沟状的凹部94进行反转的结构)的模具压在树脂膜上,以压紧的状态从基板91侧开始照射紫外线,据此对树脂膜进行固化。据此,形成具有沟状的凹部94的周期凹凸层92。最后取下模具,从而形成具有沟状的凹部94的周期凹凸层结构体90。
通过具有这样的周期凹凸层92,从而被照射到周期凹凸层结构体90的光的一部分被布拉格反射,没有被反射的光的一部分透过周期凹凸层结构体90。
据此,周期凹凸层结构体90依存于入射角度θ,具有反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。另外,本实施方式中的周期凹凸层结构体90,通过采用具有透光性的基板91以及周期凹凸层92,从而具有透光性。在这种情况下,周期凹凸层结构体90具有反射波长选择性或透射波长选择性这双方。
最后对胆固醇型液晶结构体进行说明。
胆固醇型液晶结构体包括基板和胆固醇型液晶层。胆固醇型液晶结构体所包括的基板,能够使用与胶体结晶层结构体80所包括的基板81相同的材料。
胆固醇型液晶具有多个包括棒状分子的层,是该层被层叠的结构。并且,胆固醇型液晶的各层中的棒状分子按照一定的方向来排列,胆固醇型液晶的相邻的层具有分子排列扭曲的螺旋结构。胆固醇型液晶按照各层的分子排列,其折射率发生周期性的变动,因此在各层的界面产生布拉格反射。
据此,胆固醇型液晶结构体依存于入射角度θ,具有反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。另外,本实施方式中的胆固醇型液晶结构体通过采用具有透光性的基板以及胆固醇型液晶层,从而具有透光性。在这种情况下,胆固醇型液晶结构体具有反射波长选择性或透射波长选择性这双方。
[透射光52以及反射光53的特性]
接着,利用图8以及图9对胶体结晶层结构体80中的透射光52以及反射光53的色度进行详细说明。
首先对透射光52进行说明。
图8示出了本实施方式的变形例1所涉及的胶体结晶层结构体80所放出的透射光52的特性。具体而言,图8的(a)示出了在入射角度θ不同的情况下的胶体结晶层结构体80的透射光谱。并且,图8的(b)是入射角度θ不同的情况下的胶体结晶层结构体80的透射光52的色度图。
首先,利用图8的(a),对胶体结晶层结构体80的透射光谱进行说明。
本变形例所涉及的透射光谱是示出,相对于波长为400nm~800nm的光的胶体结晶层结构体80的透射率的光谱。
图8的(a)示出了透射光谱的实测值,向胶体结晶层结构体80入射的入射光21的入射角度θ为10°(实线)、20°(虚线)、40°(单点划线)以及60°(双点划线)。另外,对于入射角度θ为0°、30°以及50°的透射光谱也进行了测量,为了避开图的繁琐而没有进行图示。
在此,对随着向胶体结晶层结构体80的入射光21的入射角度θ的变化,透射光谱的行为进行说明。
在入射角度θ为10°(实线)的情况下,胶体结晶层结构体80具有以波长556nm为中心的低透射率的范围。并且,在入射角度θ为20°(虚线)的情况下,胶体结晶层结构体80具有以波长425nm为中心的低透射率的范围、以及以波长544nm为中心的低透射率的范围。接着,在入射角度θ为40°(单点划线)的情况下,胶体结晶层结构体80具有以波长506nm为中心的低透射率的范围。进一步,在入射角度θ为60°(双点划线)的情况下,胶体结晶层结构体80具有以波长458nm为中心的低透射率的范围、以及以波长559nm为中心的低透射率的范围。
即,随着入射角度θ的增加,低透射率的范围成为图8的(a)中的箭头B5以及箭头B6所示那样,低透射率的范围偏移。
在此,在入射角度θ为40°的情况下,低透射率的范围仅观察到一个以波长506nm为中心的范围。在入射角度θ为20°的情况下的两个低透射率的范围,通过入射角度θ向40°增加,从而在以波长506nm为中心的低透射率的范围重合,因此,在入射角度θ为40°的情况下的低透射率的范围只有一个。具体而言,在入射角度θ为20°的情况下的以波长425nm为中心的低透射率的范围向长波长侧偏移,以波长544nm为中心的低透射率的范围向短波长侧偏移。并且,虽然没有进行图示,对于入射角度θ为0°、30°以及50°的情况下的透射光谱,也能够确认到同样的倾向。
即,图8的(a)示出了随着入射角度θ的变化,胶体结晶层结构体80的透射光谱中的低透射率的范围发生变化。并且,胶体结晶层结构体80在上述的低透射率的范围以外的波长中示出高透射率。即,随着入射角度θ的变化,在胶体结晶层结构体80的透射光谱中高透射率的范围发生变化。
并且,在此,即使在胶体结晶层结构体80中,当入射角度θ连续地变化时,透射光谱也连续地变化。在实施方式1的电介质多层膜结构体60中,如以上所述,当入射角度θ发生变化时,光的光学距离发生变化,反射的光的波长也变化。这是因为,即使在本变形例的胶体结晶层结构体80中,光的行为与电介质多层膜结构体60同样的缘故。
即在胶体结晶层结构体80中,当入射角度θ连续地变化时,透射光谱也连续地变化。
接着,利用图8的(b),对透射光52的色度进行说明。
利用从图3所示的光源10发出的入射光21的发射光谱、与图8的(a)所示的透射光谱,进行模拟,来算出透射光52的色度。更具体而言,图8的(b)中的黑方块表示,入射角度θ在0°~60°之间每隔10°就发生变化时的透射光52的色度。
如图8的(b)所示,随着入射角度θ的变化,黑方块的xy坐标也变化。即,随着入射角度θ的变化,透射光52的色度也变化。
如图8的(a)所示,当入射角度θ连续地变化时,透射光谱也连续地变化,因此,透射光52的色度也连续地变化。
接着,对反射光53进行说明。
图9示出了本实施方式的变形例1所涉及的胶体结晶层结构体80所放出的反射光53的特性。具体而言,图9的(a)示出了在入射角度θ不同的情况下的胶体结晶层结构体80的光反射光谱。并且,图9的(b)是在入射角度θ不同的情况下的胶体结晶层结构体80的反射光53的色度图。
首先,利用图9的(a),对胶体结晶层结构体80的光反射光谱进行说明。
本变形例所涉及的光反射光谱是示出针对波长为400nm~800nm的光的波长的胶体结晶层结构体80的反射率的光谱。
图9的(a)示出了向胶体结晶层结构体80的入射光21的入射角度θ为10°(实线)、30°(虚线)以及50°(双点划线)时的光的反射光谱的实测值。另外,关于入射角度θ为20°、40°以及60°的光的反射光谱也进行了测量,为了避免图的繁琐而没有进行图示。
在此,对伴随向胶体结晶层结构体80的入射光21的入射角度θ的变化的光反射光谱的行为进行说明。
在入射角度θ为10°(实线)的情况下,胶体结晶层结构体80具有以波长555nm为中心的反射率的峰值。胶体结晶层结构体80即使在入射角度θ为30°(虚线)以及50°(双点划线)的情况下,也具有以波长526nm为中心的反射率的峰值、以及以波长481nm为中心的反射率的峰值。即如图9的(a)中的箭头B7所示,随着入射角度θ的增加,反射率的峰值向短波长侧偏移。并且,虽然没有进行图示,关于入射角度θ为20°、40°以及60°的光的反射光谱也能够确认到同样的倾向。
若对以上进行总结,图9的(a)示出了随着入射角度θ的变化,胶体结晶层结构体80的光的反射光谱中的高反射率的范围的变化。
而且,如图8所示,从胶体结晶层结构体80的原理上来看,当入射角度θ连续地变化时,高反射率的范围也连续地变化。即当入射角度θ连续地变化时,光的反射光谱也连续地变化。
接着,利用图9的(b)对反射光53的色度进行说明。
利用从图3所示的光源10发出的入射光21的发射光谱、以及图9的(a)所示的光的反射光谱,通过进行模拟,来算出反射光53的色度。更具体而言,图9的(b)中的黑方块表示,将入射角度θ在10°~60°的范围中每10°发生变化时的反射光53的色度。
如图9的(b)所示,随着入射角度θ的变化,黑方块的xy坐标也发生变化。即,随着入射角度θ的变化,反射光53的色度也发生变化。
如以上所述,当入射角度θ连续地变化时,由于光的反射光谱连续地变化,因此反射光53的色度也连续地变化。
若对以上进行总结,本变形例的胶体结晶层结构体80示出了与实施方式1的电介质多层膜结构体60为相同倾向的光的行为。并且,在此虽然省略详细说明,以同样的原理进行光反射或光透射的周期凹凸层结构体90以及胆固醇型液晶结构体,也示出与胶体结晶层结构体80为相同倾向的光的行为。因此,胶体结晶层结构体80、周期凹凸层结构体90以及胆固醇型液晶结构体,作为具有依存于入射角度θ的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方的光学部件50而有效应用。
通过采用这些光学部件50,输出光71在所谓的被照射面进行照射时,成为表示色调的光。即,照明装置即使不具备射出不同颜色的光的多个光源,也就是说,即使仅具备一个白光光源10,也能够作为具有高的空间气氛表现性的色调照明来利用。
另外,在本变形例的胶体结晶层结构体80、以及实施方式1的电介质多层膜结构体60中,由于透射以及反射光谱不同,因此即使采用相同的光源10,表现色调的光的色度也不同。光学部件50可以按照用途而被恰当地选择。
[效果等]
如以上所述,在本实施方式的变形例所涉及的照明装置中,光学部件50具有胶体结晶层82。
据此,能够利用具有高的波长选择性的光学部件50。
如以上所述,在本实施方式的变形例所涉及的照明装置中,光学部件50具有包括凹部94的周期凹凸层92。并且,周期凹凸层92的凹部94的间距d2以及深度h为可见光波长尺寸。
据此,能够利用具有高的波长选择性的光学部件50。
(实施方式1的变形例2)
如图2所示,在实施方式1中,没有言及针对入射光21的光学部件50的角度。在实施方式1的变形例2中,入射光21的光轴与光学部件50的表面所成的角度被构成为不是90°之处与实施方式1不同。另外,在实施方式1的变形例2中对于与实施方式1共同的构成要素,将省略详细说明。
[构成]
图10是本实施方式的变形例2所涉及的照明装置1a的截面图。并且,图10所示的空白箭头表示光的行进方向。
照明装置1a除了具备实施方式1的照明装置1以外,还具备倾斜夹具33。并且,照明装置1a与实施方式1的照明装置1同样,具备光源10、框体30、光学部件50以及透光部件70。而且,光源10具有基板11、发光元件12以及波长变换层13。
倾斜夹具33是被容纳在保持部31的部件,以使入射光21的光轴与光学部件50的表面所成的角度不为90°的方式,使光学部件50倾斜并进行固定。
例如,倾斜夹具33由金属制的材料构成,且是具有无底的圆筒状的结构的部件。倾斜夹具33的内曲面上具有槽,用于固定光学部件50,倾斜夹具33的外曲面以与保持部31的内曲面相接的方式来连接。并且,倾斜夹具33可以是能够从保持部31装卸的结构。
在此,光轴是指,从光源10放出的光中的向放射强度最高的角度行进的光的方向(例如,在图10中为光轴L1)。进一步具体而言,入射光21的光轴L1与光学部件50的表面所成的角度为,光轴L1与光学部件50中的和光源10相对的表面所成的角度。即在图10中,入射光21的光轴与光学部件50的表面所成的角度为角度φ。
并且,与实施方式1相同,入射光21经由光学部件50被变换为出射光51。进一步,出射光51包括由光学部件50反射的反射光53以及透射光学部件50的透射光52。
如以上所述,由照明装置1a输出的输出光71a的色度依存于入射光21的入射角度θ。通过角度φ不为90°的这种构成,与角度φ为90°的构成相比,向光学部件50的入射光21的入射角度θ发生变化,输出光71a的色度也发生变化。即,照明装置1a的输出光71a表现与照明装置1的输出光71不同的色调,以此提高光的表现性。
[效果等]
如以上所述,在本实施方式的变形例2所涉及的照明装置1a中,入射光21的光轴L1与光学部件50的表面所成的角不是90°。
据此,向光学部件50的入射光21的入射角度θ发生变化,输出光71的色度也变化,从而照明装置1a的光的表现性高。
(实施方式1的变形例3)
如图2所示,在实施方式1中示出了,光学部件50的构成为被固定配置在框体30的内侧。在实施方式1的变形例3中与实施方式1的不同之处是,光学部件50b被设置成能够转动。另外,在实施方式1的变形例3中,对于与实施方式1共同的构成要素省略详细的说明。
[构成]
图11是示出本实施方式的变形例3所涉及的照明装置1b的外观的斜视图。
照明装置1b所具备的光学部件50b被设置成能够转动。并且,照明装置1b由于将光学部件50b设置成能够转动,因此,例如照明装置1b可以具备第1转动连接部35、第2转动连接部36、一对臂部34、以及固定部55。并且,照明装置1b所具备的光学部件50b也可以设置在框体30b的外侧。变形例3的照明装置1b与实施方式1的不同之处是,光学部件50b被设置成能够转动,照明装置1b具备第1转动连接部35、第2转动连接部36、一对臂部34以及固定部55,光学部件50b被设置在框体30b的外侧。
并且,照明装置1b与实施方式1的照明装置1所具备的保持部31以及支承部32同样,具备保持部31b以及支承部32b。
固定部55是用于固定光学部件50b的部件。例如,固定部55由金属制的材料构成,是具有无底的圆筒状的结构的部件。而且,在固定部55的内曲面固定光学部件50b。并且,在固定部55的外曲面与一对臂部34连接。
圆筒形状的一对臂部34是用于对固定部55与框体30b进行连接的部件。例如,一对臂部34由金属制的材料构成,且是具有平板状的结构的部件成为一对的构成。即,具有平板状的结构的部件为两个,构成一对臂部34。
第1转动连接部35为两个,分别被设置在一对臂部34的各自的一端(在图11中为z轴负方向)。被设置在一对臂部34的一方、以及一对臂部34的另一方的第1转动连接部35夹持框体30b。因此,第1转动连接部35与框体30b以能够转动的方式来连接。
并且,第2转动连接部36为两个,分别被设置在一对臂部34的各自的另一端(在图11中为z轴正方向)。被设置在一对臂部34的一方、以及一对臂部34的另一方的第2转动连接部36夹持固定部55。因此,第2转动连接部36以与固定部55能够转动的方式来连接。
第1转动连接部35与固定部55以能够在上下方向(yz平面)上转动(图11的箭头A3)的方式来连接,第2转动连接部36以使固定部55将x轴作为轴而能够转动(图11的箭头A4)的方式,与固定部55连接。
光学部件50b由于被固定在固定部55,因此通过第1转动连接部35的旋转,从而与框体30b相比,能够位于上方向(y轴正方向)、下方向(y轴负方向)或光出射方向(z轴正方向)。
并且,光学部件50b通过第2转动连接部36的转动,因此能够将x轴作为轴来转动。
在照明装置1b中,光学部件50b不位于框体30b的内侧。因此,从透光部件70b放出的光为从光源10放出的光。
通过将光学部件50b配置成比框体30b更位于光出射方向(z轴正方向),因此,从透光部件70b放出的白光向光学部件50b入射。并且,通过将光学部件50b配置成比框体30b更位于上方向(y轴正方向)或下方向(y轴负方向),从而,从透光部件70b放出的白光不向光学部件50b入射。
即通过第2转动连接部36的转动,能够使从透光部件70b放出的白光向光学部件50b的入射角度θ发生变化,来进行控制。据此,能够容易地对从照明装置1b放出的光的色度进行控制。即能够提高从照明装置1b放出的光的色调光的表现性。
而且,通过第1转动连接部35的转动,能够对从透光部件70b放出的光是否入射到光学部件50b进行控制。据此,能够选择从照明装置1b放出的光是色调光还是白光。
[效果等]
即实施方式1的变形例3所涉及的照明装置1b是对输出光进行输出的照明装置1b。照明装置1b具备光源以及光学部件50b,该光学部件50b具有依存于来自光源的入射光的入射角度的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。入射光以不同的多个入射角度,向光学部件50b入射。入射光经由光学部件50b而变换为出射光,出射光包括由光学部件50b反射的反射光以及透射光学部件的透射光。输出光是基于出射光的光,光学部件50b以能够转动的方式而被设置,在输出光的被照射面,输出光的色度连续地变化。
据此,能够容易地对从照明装置1b放出的光的色度进行控制。即能够提高从照明装置1b放出的光即色调光的表现性。
(实施方式2)
如图2所示,实施方式1的照明装置1被构成为,输出光71中包括光学部件50的透射光52。在实施方式2中与实施方式1的不同之处是,输出光71c利用反射光53c以及透射光52c这双方。另外,在实施方式2中对于与实施方式1共同的构成要素,省略详细说明。
[构成]
首先,利用图12以及图13,对本实施方式所涉及的照明装置1c的构成进行说明。
图12是示出本实施方式所涉及的照明装置1c的外观的斜视图。图13是图12的XIII-XIII线处的照明装置1c的截面图。另外,在各个图中,将照明装置1c的长度方向设为x轴方向,将与x轴方向垂直且彼此正交的两个方向设为y轴方向以及z轴方向。在本实施方式中,y轴方向为铅垂方向。图13示出了与照明装置1的yz平面平行的截面。在本实施方式中,上方向表示y轴正方向,下方向表示y轴负方向。并且,图13所示的空白箭头表示光的行进方向。
本实施方式的照明装置1c是被安装在空间的天花板、地面以及壁面的装置。在本实施方式中,照明装置1c是被安装在空间的壁面的壁灯等照明器具,向上下方向输出光。
照明装置1c对输出光71c进行输出。并且,照明装置1c具备光源10c以及光学部件50c。而且,本实施方式的照明装置1c具备保持部31c、框体正面部37c、框体背面部38c、框体侧面部39c、以及透光部件70c。
以下,对照明装置1c的各构成要素进行说明。首先对照明装置1c的外观进行说明。
框体正面部37c、与框体背面部38c、以及保持部31c成为一体,支承光源10c、光学部件50c、以及透光部件70c。例如,框体正面部37c、框体背面部38c、框体侧面部39c、以及保持部31c为由金属制的材料构成的部件。
框体正面部37c以及框体背面部38c具有板状的结构。框体正面部37c以及框体背面部38c具有在上方向(y轴正方向)和下方向(y轴负方向)上分别设置的凸部,用于支承光学部件50c以及透光部件70c。并且,该凸部具有沿着照明装置1c的长度方向(x轴)延伸的结构,以支承光学部件50c以及透光部件70c。
并且,框体背面部38c以框体背面部38c的外侧面、与安装了照明装置1c的空间的壁面相接触的方式而被设置。即在图13中,安装了照明装置1c的空间的壁面存在于框体背面部38c的z轴负方向侧。框体正面部37c与框体背面部38c正对,被设置在与空间的壁面相反的一侧。
保持部31c包括位于框体正面部37c以及框体背面部38c的上方向(y轴正方向)的一对上方保持部311c。同样,保持部31c包括位于框体正面部37c以及框体背面部38c的下方向(y轴负方向)的一对下方保持部312c。
如图13所示,一对上方保持部311c以及一对下方保持部312c的截面图均为L字型,具有沿着照明装置1c的长度方向(x轴)以L字型的形状延伸的棒状的结构。并且,一对上方保持部311c以及一对下方保持部312c均由金属制的材料构成。
并且,一对上方保持部311c与框体正面部37c以及框体背面部38c的凸部支承光学部件50c。并且,一对下方保持部312c与框体正面部37c以及框体背面部38c的凸部支承透光部件70c。在这些支承的位置,支承的方法可以是任意的,例如可以在支承的位置设置粘着材料来支承。
框体侧面部39c在照明装置1c的长度方向(x轴)的两端分别被设置一个,框体侧面部39c分别具有板状的结构。更具体而言,以覆盖框体正面部37c、框体背面部38c、保持部31c、光学部件50c、透光部件70c的侧面的方式,被设置并连接在长度方向(x轴)的两端。在设置框体侧面部39c的位置,与其他的构成要素进行连接的方法可以是任意的,例如在支承的位置可以设置粘着材料来进行连接。
照明装置1c与实施方式1的照明装置1同样,进一步具备控制部以及电源部。
并且,光学部件50c被设置在照明装置1c的上方(y轴正方向),透光部件70c被设置在照明装置1c的下方(y轴负方向)。
在此,进一步对光源10c、光学部件50c、以及透光部件70c进行详细说明。
光源10c向光学部件50c以及透光部件70c放出光。进一步,本实施方式所涉及的光源10c放出漫射光。本实施方式所涉及的光源10c各向同性地放出白光的漫射光。并且,光源10c具有基板11c、发光元件12c以及波长变换层13c。
基板11c、发光元件12c以及波长变换层13c的构成与实施方式1的基板11、发光元件12以及波长变换层13相同。
光源10c位于框体背面部38c的内侧面。即光源10c以基板11c的没有形成发光元件12c的面、与框体背面部38c的内侧面相接触的方式而被设置。通过这种构成,光源10c能够从框体背面部38c的内侧面,向照明装置1c的上方向(y轴正方向)以及下方向(y轴负方向)放出光。从光源10c放出的光成为入射光21c,到达光学部件50c以及透光部件70c。例如,入射光21c包括向光学部件50c入射的入射光213c以及向透光部件70c入射的入射光214c。并且,入射光21c具有不同的多个入射角度θ,向光学部件50c入射。
另外,在图13中,本实施方式所涉及的照明装置1c虽然具备一个光源10c,不过并非受此所限。照明装置1c也可以具备多个光源10c,多个光源10c可以在x轴方向上排列配置。
在本实施方式中,光学部件50c为平板结构,由框体正面部37c、框体背面部38c、以及上方保持部311c夹持。
关于光学部件50c的光的行为,与实施方式1的光学部件50相同。即光学部件50c具有依存于来自光源10c的入射光21c的入射角度θ的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。在本实施方式中,光学部件50c具有反射波长选择性以及透射波长选择性。即光学部件50c依存于入射角度θ,有选择性地使入射光21c的一部分的光反射,并且使入射光21c的其他的一部分的光透射。
并且,入射光21c经由光学部件50c,被变换为出射光51c。即入射光213c经由光学部件50c,被变换为出射光51c。并且,出射光51c包括由光学部件50c反射的反射光53c以及透射光学部件50c的透射光52c。即到达光学部件50c的入射光21c(在本实施方式中为入射光213c),在由光学部件50c反射时成为反射光53c,在透射光学部件50时成为透射光52c。
向照明装置1c的上方向(y轴正方向)放出的透射光52c,成为从照明装置1c输出的光,即成为输出光71c。即输出光71c包括透射光52c。
并且,光学部件50c与实施方式1的光学部件50同样,具有电介质多层膜62、胶体结晶层82或周期凹凸层92。详细的光学部件50c的结构与实施方式1的光学部件50相同。
透光部件70c能够使用与实施方式1的透光部件70同样的材料。不过,透光部件70c与实施方式1的透光部件70不同,是不具有凸透镜形状的平板结构,由框体正面部37c、框体背面部38c、以及下方保持部312c夹持。并且,进一步,透光部件70c使入射光21c(在本实施方式中为入射光214c)以及反射光53c,朝向照明装置1c的下方向(y轴负方向)透射。
向照明装置1c的下方向(y轴负方向)放出的反射光53c,成为从照明装置1c输出的光,即成为输出光71c。即输出光71c包括反射光53c。同样,向照明装置1c的下方向(y轴负方向)放出的入射光214c,成为从照明装置1c输出的光,即成为输出光71c。即输出光71c包括反射光53c以及入射光214c。
对以上进行总结,本实施方式中的输出光71c包括透射光52c以及反射光53c。由于出射光51c包括透射光52c以及反射光53c,因此本实施方式中的输出光71c是基于出射光51c的光。
并且,如实施方式1所示,透射光学部件50的光是表现色调的光。因此,基于透射光52c的输出光71c成为表现色调的光。
而且,由于透光部件70c由光透射性高的材料构成,因此在透射透光部件70c的前后,反射光53c以及入射光214c的色度不发生变化。即基于入射光214c的输出光71c为白光。并且,如实施方式1所示,由光学部件50c反射的光是表现色调的光。因此,基于反射光53c的输出光71c成为表现色调的光。
对以上进行总结,在本实施方式的照明装置1c的构成为,输出光71c利用反射光53以及透射光52这双方。并且,在照明装置1c中,向上方向(y轴正方向)放出的输出光71c成为色调光,向下方向(y轴负方向)放出的输出光71c为白光与色调光的混合光。据此,进一步提高照明装置1c的表现性。
[效果等]
并且,在本实施方式所涉及的照明装置1c,输出光71c包括反射光53c以及透射光52c。
据此,作为输出光71c,照明装置1c能够利用光学部件50c的反射光53c以及透射光52c这双方的色调光。因此,进一步提高照明装置1c的空间气氛表现性。
(其他)
以上对实施方式所涉及的照明装置进行了说明,本发明并非受上述实施方式所限。
在各实施方式中虽然采用了放出漫射光的光源,但是并非受此所限。例如,光源也可以放出平行光。从光源放出的平行光可以在由光学透镜等进行配光控制后,成为入射光,入射到光学部件。在此构成中,通过由光学透镜进行配光控制,从而,基于从光源放出的平行光的入射光以不同的多个入射角度,向光学部件入射。
另外,在各实施方式中,光学部件虽然是圆板结构,不过并非受此所限。例如,光学部件可以具有圆板结构,进一步,该圆板结构的圆形面的双面具有凸结构,从而可以是双面凸透镜结构。在这种情况下,入射光入射的光学部件的面成为曲面。因此,光源放出的光不论是平行光还是漫射光,基于从光源放出的光的入射光都以不同的多个入射角度,向光学部件入射。
进一步,在光学部件由薄膜等具有柔性的构成来形成的情况下,光学部件也可以弯曲而设置在照明装置。即使在这种情况下,也与上述同样,入射光入射的光学部件的面成为曲面。因此,不论光源放出的光是平行光还是漫射光,基于从光源放出的光的入射光都以不同的多个入射角度,向光学部件入射。
各实施方式中的光学部件具有依存于来自光源的入射光的入射角度的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方。而且,各实施方式中的光学部件具有反射波长选择性以及透射波长选择性这双方。因此,光学部件依存于入射角度,有选择性地使入射光的一部分的光反射,使入射光的其他的一部分的光透射,不过并非受此所限。例如,各实施方式中的光学部件可以仅具有反射波长选择性,对来自光源的入射光之中的反射光以外的光进行吸收。即,各实施方式所涉及的照明装置的输出光可以仅是基于反射光的光。
另外,在各实施方式中,被照射面例如是空间的天花板、地面以及壁面等建筑物室内的面,不过并非受此所限。例如,烟雾等气体、雨滴等液体、以及被散布在空间的微胶体颗粒等都可以作为被照射面。
并且,本发明人员发现,光学部件的反射光谱(或透射光谱)的半宽度越大,则在被照射面的输出光的色度就有发生大的变化的可能性。
在此,例如为了便于说明,电介质多层膜结构体60的反射光53的特性(图5)、与胶体结晶层结构体80的反射光53的特性(图6)进行比较。在改变入射角度θ时的电介质多层膜结构体60的色度变化,比改变入射角度θ时的胶体结晶层结构体80的色度变化大。这是因为,本发明人员发现,电介质多层膜结构体60的反射光谱中的反射峰值的半宽度,比胶体结晶层结构体80的反射光谱中的反射峰值的半宽度大的缘故。
即,通过控制光学部件的反射光谱(或透射光谱)的半宽度,从而发现能够对输出光的色度进行控制的可能性。
另外,在对上述各实施方式执行本领域技术人员所能够想到的各种变形而得到的形态、或在不脱离本发明的主旨的范围内对各实施方式的构成要素以及功能进行任意地组合而实现的形态均包括在本发明内。
符号说明
1 照明装置
10 光源
21 入射光
50 光学部件
51 出射光
52 透射光
53 反射光
62 电介质多层膜
71 输出光
82 胶体结晶层
92 周期凹凸层
94 凹部
d2 间距
h 深度
L1 光轴
Claims (8)
1.一种照明装置,对输出光进行输出,
所述照明装置具备光源以及光学部件,
所述光学部件具有依存于来自所述光源的入射光的入射角度的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方,
所述入射光以不同的多个入射角度,向所述光学部件入射,
所述入射光经由所述光学部件,被变换为出射光,
所述出射光包括由所述光学部件反射的反射光以及透过所述光学部件的透射光,
所述输出光是基于所述出射光的光,
所述输出光在被照射面,所述输出光的色度连续地变化。
2.如权利要求1所述的照明装置,
所述输出光包括所述反射光以及所述透射光。
3.如权利要求1或2所述的照明装置,
所述入射光的光轴与所述光学部件的表面所成的角不为90°。
4.如权利要求1至3的任一项所述的照明装置,
所述入射光为漫射光。
5.如权利要求1至4的任一项所述的照明装置,
所述光学部件具有电介质多层膜。
6.如权利要求1至5的任一项所述的照明装置,
所述光学部件具有胶体结晶层。
7.如权利要求1至6的任一项所述的照明装置,
所述光学部件具有包括凹部的周期凹凸层,
所述凹部的间距以及深度为可见光波长尺寸。
8.一种光学部件,用于对输出光进行输出的照明装置,
所述光学部件,具有依存于入射光的入射角度的反射波长选择性或透射波长选择性的至少一方,
具有不同的多个入射角度的所述入射光入射到所述光学部件,
通过所述光学部件,所述入射光变换为出射光,
所述出射光包括由所述光学部件反射的反射光以及透过所述光学部件的透射光,
所述输出光是基于所述出射光的光,
所述输出光在被照射面,所述输出光的色度连续地变化。
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