JP2001297622A

JP2001297622A - 照明装置

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Publication number: JP2001297622A
Application number: JP2000113454A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tamaoki; 智玉置; Hirao Ota; 平雄太田
Original assignee: LAB Sphere Corp
Current assignee: LAB Sphere Corp
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-10-26
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: JP3574819B2

Abstract

(57)【要約】【課題】照明したい部分のみを効率良く、確実に照ら
し出すことが出来る照明装置を提供する。【解決手段】光源１と、この光源１の主発光部を収納
する凹部を有し、この凹部に収納された光源１からの出
力光を、所定の発散角で特定方向に出射する光学媒体２
と、光源１の点灯状態を制御する回路部３と、この回路
部３に接続され、光源の点灯状態を制御するために必要
な情報を供給するセンサ４５とから構成されている。光
源１を覆う光学媒体２は、光源１からの光が入射する入
射面と、入射面に連続して形成された側壁部とから構成
された収納部と、入射面から入射した光を出射する出射
面と、入射面と出射面とを接続し、光源１から発せられ
る光の波長に対して透明の固体からなる光伝送部とを有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は照明装置に関し、特
に特定の部分のみを照明し、省エネルギに好適な局所照
明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】化石燃料の燃焼に伴う炭酸ガス（Ｃ
Ｏ_２）の放出は、地球の温暖化の問題を引き起こし、人
類は深刻なエネルギ危機に直面している。このエネルギ
危機を打開する一つの手段は、無駄なエネルギを使用し
ないことである。しかし、日常的に見られることである
が、照明器具の消し忘れによる無駄なエネルギ消費は無
視出来ない量である。例えば、トイレのように、各家庭
では、極くわずかの使用時間に過ぎないが、消し忘れに
より一日中点灯してしまう可能性もある。このような無
駄なエネルギ消費を削減することにより、火力発電所１
基分程度の省エネルギは容易に実現出来る可能性を有し
ている。

【０００３】一般的な家庭用照明器具として用いられて
いる照明装置としては、白熱灯や蛍光灯などを光源とし
たものが広く知られている。これらの照明装置は、多く
の場合、部屋の天井などに取り付けられ、部屋の中全体
を照明するように用いられている。ところで、照明装置
の利用法には、部屋の中全体を照明する他に、一部分の
みを照らし出すようにした、所謂、ダウンライトや足元
灯、或いはスポットライトのような照明器具がある。以
下、このような特定の部分のみを照らし出す照明装置を
「局部照明装置」と称する。

【０００４】図９は、従来の局部照明装置の一例の構造
を示す断面図である。従来の局部照明装置は、多くの場
合、光源である白熱球１０１全体が納まるようなケース
１０３を用い、その内部を反射鏡１０５としての役割を
果たすステンレスやアルミニウムなどで覆うことによ
り、ケース１０３の周囲への光の拡散を少なくし、光が
ケース１０３の開放部方向へのみ投光されるようにし
て、特定の部分が照明されるようにしている。

【０００５】また、近年、光源として、白熱球の代わり
に白熱球と同様の形状をした蛍光灯が用いられることも
あるが、局部照明装置としての構成に変わりはない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の局部
照明装置では、白熱灯や蛍光灯のように、光が広く拡散
するタイプの光源を用いているため、一方向のみを照明
しようとする場合、様々な問題がある。まず、局部照明
の場合、特定のある部分のみを照明すれば良いのである
が、従来の構造では、ケースの開放部から光が放射され
るようにしてはいるものの、完全に光の拡散を抑えるこ
とが出来ないため、照明効率そのものが悪い。このた
め、光源として白熱灯を用いた場合、照明を必要とする
部分に十分な明るさを得るためには、最低でも４０Ｗ
（１００Ｖの場合）程度の電力消費量の電球が必要であ
り、電力効率が悪い。

【０００７】また、光の不要な拡散を抑えるために、ケ
ースの開放部にレンズを取り付けた構造もあるが、主
に、白熱灯による放熱を考慮した場合、熱を逃がすため
に、他の部分に、どうしても大きな開放部を設ける必要
があり、結局、その部分での光の放出が起きて、光の利
用効率はあまり上がらないこともある。また、投光方向
前面にレンズを設けたとしても完全に光の拡散を抑える
には、高度のレンズ設計技術と研磨技術が必要となるこ
とから、照明装置に使用するには高価になり過ぎて実用
的でない。これは、白熱灯の代わりに蛍光灯を用いて、
熱放出の問題を緩和させたとしても解決出来るものでは
なく、また、レンズによる重量の増加など、レンズを取
り付けること自体、一般的な照明装置には好ましいもの
ではない。

【０００８】更に、従来の局部照明装置は、上記のよう
に４０Ｗ程度以上の白熱電球（又は同様形状の蛍光灯）
を入れる必要があるため、その大きさのケースを設置す
る場所を確保する必要があることから、室内のレイアウ
トを考えた場合、デザイン的な自由度が低いといった問
題もある。特に、ダウンライトのような天井に空洞を設
けて取り付ける局部照明装置の場合、天井に空洞を確保
出来る場所が限定されてしまうため、室内のインテリア
デザインに合った局部照明を得ることが出来ないといっ
た問題があった。レンズなどを設けた場合には、更に重
量が重くなりレイアウトの自由度をいっそう奪うことに
なる。

【０００９】本発明は、上記のような様々な問題点に鑑
みてなされたもので、その目的は、照明したい部分のみ
を効率良く、確実に照らし出すことが出来る照明装置を
提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は、電力効率が高く、周
辺への熱放射の少ない照明装置を提供することである。

【００１１】本発明の更に他の目的は、部屋の中で自由
に取り付けることが出来る小型、軽量の照明装置を提供
することである。

【００１２】本発明の更に他の目的は、照明器具の消し
忘れが防止出来、省エネルギに寄与出来る照明装置を提
供することである。

【００１３】本発明の更に他の目的は、手で点・消灯ス
イッチに触れる必要がなく、自動的に点、消灯を行うこ
とが可能な局部照明装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
光源と、この光源の主発光部を収納する凹部を有し、こ
の凹部に収納された光源からの出力光を、所定の発散角
で特定方向に出射する光学媒体と、光源の点灯状態を制
御する回路部と、この回路部に光源の点灯状態を制御す
るために必要な情報を供給するセンサとを具備する照明
装置であることである。光学媒体は、入射面と、この入
射面からなる底部と、凹部を構成すべくこの底部に連続
して形成された側壁部とから構成された収納部と、入射
面から入射した光を出射する出射面と、入射面と出射面
とを接続し、光源から発せられる光の波長に対して透明
の固体からなる光伝送部とを有する。光源としては、例
えば小型で低消費電力の白熱球などでも良い。しかし、
発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザなどの発光に
際して、顕著な発熱作用を伴わない半導体発光素子が特
に好ましい。半導体発光素子を用いれば、光学媒体の凹
部（収納部）の内部に、半導体発光素子を収納した場合
において、その発熱作用によって、光学媒体に熱的影響
を与えることがない。白熱球を用いる場合は、光学媒体
として石英ガラス等の耐熱性に優れた材料を選択するこ
とが好ましい。白熱球を光学媒体中に埋め込む構造であ
るので、長時間連続点灯の場合は、白熱球の寿命が短く
なる。しかし、短時間の局所照明では、白熱球の放熱の
問題はある程度緩和される。回路部とセンサとは直接電
気信号線で接続されている必要はなく、無線や光信号等
でセンサから回路部へ信号を伝達しても良い。

【００１５】本発明の第１の特徴に係る照明装置におい
ては、光学媒体を構成している入射面及び出射面は、光
伝送部の端面として存在し得る。この光学媒体の構成に
より、所望の照度を簡単に得ることが出来る。この照度
は従来公知のレンズなどの光学系では達成不可能な照度
である。なお、入射面及び出射面のいずれか一方は、曲
率半径無限大、若しくは無限大に近い平坦な面を含み得
ることに留意すべきである。入射面及び出射面のいずれ
か一方が、無限大ではない所定の（有限の）曲率半径を
有していれば、光の収束、発散が制御可能であるからで
ある。また、「所定の発散角」は０°、即ち平行光線を
も含み得るということに留意すべきである。また、発散
角が９０°であっても、収納部が光源の主発光部をほぼ
完全に光学的に覆っているため、有効にその光を集光す
ることが可能である。これは、従来のレンズなどの光学
系では不可能な作用である。即ち、入射面（底部）以外
の収納部の内壁部も、有効な光の入射部として機能し得
る。

【００１６】具体的には、本発明の第１の特徴に係る光
源は、弾丸形状等の所定の透明樹脂封止体でモールドさ
れた半導体発光素子でも良く、ディスク型のパッケージ
にモールドされた半導体発光素子でも良く、更にベアチ
ップ状態の半導体発光素子でも良い。ディスク型のパッ
ケージにモールドされた半導体発光素子やベアチップ状
態の半導体発光素子を複数個収納部に搭載すればより明
るい照明が可能である。

【００１７】また、本発明の第１の特徴を構成している
センサの具体的なものとしては、例えば温度センサ、赤
外線センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、
音響センサ、及び移動体センサなどが使用出来る。更
に、電磁波のセンサとして、無線通信の受信機でも良
く、１次元若しくは２次元のイメージセンサも、本発明
の第１の特徴を構成しているセンサに該当する。これ
ら、１次元若しくは２次元のイメージセンサとしては、
ＣＣＤ方式やＭＯＳトランジスタ方式等種々のイメージ
センサが使用可能である。

【００１８】本発明の第１の特徴に係る照明装置によれ
ば、センサにより人間の出入りを検知し、例えば、トイ
レや廊下など人が存在しているときのみ局部照明出来
る。しかもトイレや廊下を、無人状態では自動的に、消
灯状態に出来るので、人為的な光源の消し忘れの問題は
無くなり、省エネルギに寄与出来る。そして、これらの
センサは一つとは限らず、様々なセンサを複数設けても
良く、その組み合わせは自由である。複数のセンサを用
いることにより、人間が進入したのか、ネズミ、猫、犬
が進入したのかを識別するようにも出来る。また、何人
が入室したかも識別するようにも出来る。また、本発明
の照明装置専用のセンサとして独立に設置せず、セキュ
リティ・システムやトイレの流水システムのセンサの信
号の出力を利用しても良い。イメージセンサを本発明の
第１の特徴を構成しているセンサとした場合には、イメ
ージセンサで入力した画像データを別のモニタ上に表示
しても良い。

【００１９】また、本発明の第１の特徴に係る照明装置
は、更に、計時手段や遅延回路（以下において「計時手
段等」と言う。）と、計時手段等による計時結果に基づ
いて光源の点消灯を行うスイッチとを設けても良い。こ
れにより一定時間の経過により、或いはある時刻に達し
たときに照明装置を点灯したり消灯させたりすることが
出来る。更に、本発明の第１の特徴に係る照明装置は、
この計時手段等とともに前述した各種センサを組み合わ
せて設けても良い。各種センサと組み合わせた場合に
は、例えば各種センサによって外部の状況の変化を検知
し、これにより照明装置を点灯し、その後、計時手段等
によって一定時間を計時した後、消灯するようにするこ
とが出来る。また、逆に各種センサによって外部の状況
の変化を検知し、これにより照明装置を消灯し、その
後、計時手段等によって一定時間を計時した後、点灯す
るようにすることが出来る。更に、計時手段等により一
定の時刻から時刻まで点灯（又は消灯）させている間
に、各種センサによって外部の状況の変化を検知して、
点灯又は消灯させるように組み合わせても良い。

【００２０】本発明の第２の特徴は、複数の光源と、複
数の光源の主発光部のそれぞれを収納する凹部を有し、
この凹部に収納された光源からの出力光を、所定の発散
角で特定方向に出射する複数の光学媒体と、光源の点灯
状態を制御する回路部と、この回路部に光源の点灯状態
を制御するために必要な情報を供給する複数のセンサと
を具備し、複数の光学媒体が一次元的に配置されている
照明装置であることである。例えば、廊下等の長い直線
上に一定間隔で、複数の光学媒体及び複数の光学媒体の
内部に収納された複数の光源を配置し、人間の進行に合
わせてスポットライト状に局部照明をし、暗闇の中を一
定方向に誘導することが可能である。この場合は、複数
のセンサも、廊下の所定位置に等間隔で配置し、人間の
位置座標を認識する必要がある。廊下は折れ曲がってい
ても、階段で上下していてもかまわない。ある短い距離
で見たときに実質的に一次元的に、所定のピッチで離間
して配置されていれば良い。折れ曲がりは、直線の組み
合わせと解することが可能である。

【００２１】本発明の第２の特徴のように一次元的な照
明誘導をするためには、回路部にＲＡＭ及びＲＯＭ等の
半導体記憶装置とマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を搭載
し、複数のセンサの信号に応じて、マイクロプロセッサ
が半導体記憶装置のデータを参照しながら、照明すべき
位置座標を指示し、これに応じて各光源が、順次、点灯
するようにすれば良い。長い廊下を全部照明するのでは
なく、足元のみをスポットライト照明するので、極めて
省エネルギに寄与すること大である。マイクロプロセッ
サは、複数のセンサからの信号に応じて人間の歩行速度
を認識し、次の照明領域を決定し、回路部に、どの光源
を選択的にオン・オフするのかを指示させることが出来
る。

【００２２】本発明の第３の特徴は、複数の光源と、複
数の光源の主発光部のそれぞれを収納する凹部を有し、
この凹部に収納された光源からの出力光を、所定の発散
角で特定方向に出射する複数の光学媒体と、光源の点灯
状態を制御する回路部と、この回路部に光源の点灯状態
を制御するために必要な情報を供給する複数のセンサと
を具備し、複数の光学媒体が二次元的に配置されている
照明装置であることである。

【００２３】本発明の第３の特徴において、複数の光学
媒体及び複数の光学媒体の内部に収納された複数の光源
を、二次元的に（例えばマトリクス状に）配置し、二次
元的なスポットライト誘導をするためには、本発明の回
路部には、記憶装置とマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を
搭載する。そして、二次元的に配置された複数の光学媒
体及び複数の光学媒体は、行デコーダ及び列デコーダで
ランダムアクセスする。即ち、複数のセンサの信号に応
じて、マイクロプロセッサが半導体記憶装置のデータを
参照しながら、照明すべき二次元位置座標を指示し、こ
れに応じて各光源が、順次、点灯するようにすれば良
い。広い部屋全体を全部照明するのではなく、足元のみ
をスポットライト照明するので、極めて省エネルギに寄
与すること大である。具体的には、広い部屋への入室者
に応じて照明位置を変化するようにしても良い。例え
ば、５０名程度収納出来る大型トイレに一人だけ入室し
た場合と、２名入室した場合と、１０名入室した場合、
更に５０名入室した場合において照明位置を対応させて
変化させるようにすれば、より省エネルギが実現出来
る。従って、トイレ使用者はスポットライトに誘導され
て大型トイレを使用出来る。

【００２４】本発明の第４の特徴は、互いに隣接して配
置された複数の砲弾型の光学媒体と、この複数の光学媒
体のそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、それ
ぞれの主発光部を収納した複数の光源と、複数の光学媒
体を固定する光学媒体固定手段と、この光学媒体固定手
段の近傍に配置され、複数の光源のそれぞれ電気的に接
続された制御回路とを具備する照明装置としたことであ
る。

【００２５】制御回路を用いて、複数の光源を同時に発
光させることにより、極めて明るい照明器具となる。従
って、光源としてＬＥＤを用いた場合でも、一個一個の
ＬＥＤの照度は低くても、全体として所望の明るさを得
ることが出来る。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同
一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付してい
る。但し、図面は模式的なものであり、各部材の寸法の
関係や比率は現実のものとは異なることに留意すべきで
ある。従って、具体的な各部材の寸法は以下の説明を参
酌して判断すべきものである。また、図面相互間におい
ても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれてい
ることは勿論である。

【００２７】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
形態に係る照明装置は、図１及び図２に示すように、光
源１と、この光源１の主発光部を収納する井戸型の凹部
を有し、この井戸型の凹部に収納された光源１からの出
力光を、所定の発散角で特定方向に出射する砲弾型の光
学媒体２と、光源１の点灯状態を制御する回路部３と、
この回路部３に接続され、光源の点灯状態を制御するた
めに必要な情報を供給するセンサ４５とから構成されて
いる。そして、光源１を内部に収納した砲弾型の光学媒
体２は、支持基板３１に取り付けられている。この支持
基板３１には、照明装置の投光方向を表面とすれば、そ
の裏面側に電力制御用の回路部３を搭載した回路基板４
１が取り付けられており、表面側には、外部状況の変化
を検知するためのセンサ４５が設けられている。但し、
センサ４５は、必ずしも、支持基板３１の表面側に配置
されている必要はない。また、回路部とセンサとは直接
電気な信号線で接続されている必要はなく、無線や光信
号等でセンサから回路部へ信号を伝達しても良い。

【００２８】図２に示すように、砲弾型の光学媒体２
は、支持基板３１の裏面側から支持基板３１に設けられ
た穴部に挿入され、光学媒体２の底部より伸延させたス
トッパ３３によって支持されている。砲弾型の光学媒体
２の支持基板裏面側には、反射鏡３５が設けられてお
り、この反射鏡３５によって光源１の裏面側にわずかに
放射された光を光学媒体２方向へ反射させている。反射
鏡３５としては、例えばステンレス、アルミニウム（Ａ
ｌ）などの光沢を有する金属板、或いはクロム（Ｃｒ）
メッキ、金（Ａｕ）メッキ、銀（Ａｇ）メッキなどの金
属光沢メッキや金属蒸着を施されたプラスチック板など
である。特に、本発明の第１の実施形態に係る照明装置
では光源１として半導体発光素子を用いているため、耐
熱性に劣るプラスチック板等の反射鏡を使用することが
出来る。従来の発熱を伴う光源を用いた局部照明装置で
は、反射鏡として用いることが出来る材料には制限があ
り、プラスチック板は使用出来なかった。プラスチック
板による反射鏡は、よりいっそうの軽量化を図ることが
出来るため最も好ましいものである。

【００２９】図３は、本発明の第１の実施形態に係る砲
弾型の光学媒体２と、この光学媒体２の収納部２４に収
納した光源１を説明する模式的な断面図である。光源１
は、図３に示すように、第１のピン１１に一体的に接続
された基台１１ａの上に配置されたＬＥＤチップ１３
と、このＬＥＤチップ１３を被覆する樹脂モールド（樹
脂封止体）１４と、第１のピン１１と対をなす第２のピ
ン１２とから少なくとも構成された樹脂モールドされた
ＬＥＤである。この弾丸型に樹脂モールドされたＬＥＤ
からなる光源１の主発光部の頂部は、凸形状の湾曲面を
有している。このように樹脂モールド１４の頂部近傍が
凸形状の湾曲面をなすことにより、ＬＥＤチップ１３か
らの光は、所定の発散角で図３の右方向に出力される。
凸形状の湾曲面部を除けば、弾丸型に樹脂モールドされ
たＬＥＤは、例えば、直径（外径）２〜１０ｍｍφの円
柱形状である。このＬＥＤからなる光源１は、砲弾型の
光学媒体２の井戸型形状の収納部２４に収納されてい
る。

【００３０】光学媒体２は、図３に示すように、光源１
からの光が入射する入射面２１と、その光が放射される
出射面２２と、入射面２１と出射面２２とを接続する光
伝送部２３によって構成されている。光伝送部２３は、
光源１からの光の波長に対して透明な固体で形成されて
いる。入射面２１と出射面２２との距離は、１５ｍｍ乃
至５０ｍｍ程度に選ぶことが可能である。砲弾型の光学
媒体２の内側には、光源１を収納する収納部２４があ
る。収納部２４は、光源１からの光の入射面２１となる
凹部形状の底部と、この底部に連続して形成された側壁
部２５からなる。側壁部２５は、樹脂モールドされた光
源１の主発光部を、厚さ０．２５〜０．５ｍｍ程度のス
ペーサを介して挿入出来る内径に設計されている。この
スペーサは、光源１の主発光部を除く位置、即ち、図３
収納出来るように、直径（内径）において、ＬＥＤチッ
プ１３の底面の位置より左側に配置すれば良い。樹脂モ
ールドされた光源１の主発光部の外径部とほぼ同一の内
径にして、スペーサを省略しても良い。光学媒体２は、
凸形状の出射面２２を有する頂部を除けば、ほぼ光源１
と、相似な円柱形状である。この砲弾型の光学媒体２の
円柱形状部分の直径（外径）は、１０〜３０ｍｍφであ
る。なお、砲弾型の光学媒体２の直径（外径）は、使用
目的に応じて適宜選択出来る。従って、１０ｍｍφ以下
でも、５０ｍｍφ以上でもかまわない。

【００３１】図３に示す光源１は、第１の屈折率ｎ_１を
有したエポキシ樹脂などの透明材料でモールドされてい
る。そして、砲弾型の光学媒体２は、第１の屈折率ｎ_１
とは異なる第２の屈折率ｎ_０を有する空気２６を介して
光源１を収納している。光源１は、入射面２１となる凹
部形状の底部に接していてもかまわない。また、空気以
外の流体若しくは流動体を介して光源１を収納部２４に
収納しても良い。光源１から発せられる光の波長に対し
て透明な気体若しくは液体であれば、種々の「流体」が
使用可能である。収納部２４の光源１と光学媒体２との
間に、スペーサオイルなどの使用も可能である。また、
「流動体」としての種々のゾル状、コロイド状若しくは
ゲル状の透明物質が使用出来る。また、光学媒体２の有
する第３の屈折率ｎ_２は、第２の屈折率ｎ_０と同じで
も、異なっていても良い。第１の屈折率ｎ_１、第２の屈
折率ｎ_０、及び第３の屈折率ｎ_２を、それぞれ適当な値
に選定することにより、ＬＥＤチップ１３からの光を収
束させることも分散させることも可能である。また、砲
弾型の光学媒体２の光伝送部２３が有する第３の屈折率
ｎ_２を次第に大きく、若しくは、次第に小さくするよう
にして光路設計をしても良い。一般に、図３に示すよう
なＬＥＤにおいては、弾丸型樹脂モールド１４の先端部
（湾曲面）以外の所から出る光は、所謂迷光成分とな
り、照明には寄与しない。しかし、本発明の第１の実施
形態に係る照明装置においては、弾丸型ＬＥＤ１が砲弾
型の光学媒体２の収納部２４にほぼ完全に閉じこめられ
ているので、これらの迷光成分が有効に照明に寄与出来
るようになる。即ち、入射面（底部）以外の収納部２４
の内壁部も、有効な光の入射部として機能し得るのであ
る。また、光源１と光学媒体２の収納部２４との間には
それぞれの界面で反射した光の成分が多重反射し、迷光
成分となっている。従来のようにケース内に光源を収納
したとしてもこれらの迷光成分を完全に一方向へ導き出
すことは出来ず、照明に寄与出来るように取り出すこと
は出来ない。しかし、これらの迷光成分も、本発明の第
１の実施形態に係る照明装置においては、収納部２４の
内部に閉じこめられているので、最終的には、照明に寄
与出来る成分となり得る。この結果、樹脂モールド１４
の形状などの光の取り出し効率や、光学系相互の反射成
分などに依存せず、ほぼ、内部量子効率とほぼ等しい効
率で、潜在的なＬＥＤチップ１３の光エネルギを有効に
取り出すことが可能となる。

【００３２】このようにして、本発明の第１の実施形態
に係る照明装置によれば、弾丸型ＬＥＤ１の数を多数必
要とすることなく、照明に寄与する光ビームとして所望
の照射面積の光束を確保し、且つ所望の照度を簡単に得
ることが出来る。特に、特定の部分のみを照明する照明
装置にあっては、照らし出すことが必要な部分以外への
光放射がほとんど無くなるため、照明効率が非常に高
く、たった一個のＬＥＤで十分な照度を得ることが出来
るのである。

【００３３】図４は、本発明の第１の実施形態に係る砲
弾型の光学媒体２と、この砲弾型の光学媒体２の収納部
２４に収納した光源１を説明する模式的な断面図であ
る。図４においては、光源１は、複数のダイオードチッ
プ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・・・から構成さ
れている。具体的には、ダイオードチップ２０１，２０
２，２０３，２０４，・・・・・は、それぞれディスク型の
パッケージにモールドされている（以下において、これ
らディスク型のパッケージにモールドされたＬＥＤチッ
プ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・・・を「ディス
ク型ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・・・」
と言う。）。そして、この光学媒体１１６は、入射面２
１と、入射面２１から入射した光を出射する出射面２２
と、入射面２１と出射面２２とを接続し、複数のダイオ
ードチップから発せられた光の波長に対して透明の固体
からなる光伝送部とを有する。更に、図３と同様にこの
光学媒体１１６はディスク型ＬＥＤ２０１，２０２，２
０３，２０４，・・・・・を収納するための井戸型の凹部を
有している。この井戸型の凹部は、上記の入射面２１と
この入射面２１に連続して形成された側壁部とから構成
されている。即ち、井戸型の凹部の底部が上記の入射面
として機能している。

【００３４】図４の複数のディスク型ＬＥＤ２０１，２
０２，２０３，２０４，・・・・・は、弾丸型に成形された
フィルム基板１２３の上に配置されている。図４に示す
ように、複数のディスク型ＬＥＤ２０１，２０２，２０
３，２０４，・・・・・は、入射面２１に密着するように配
置する構成が、より明るい発光を得る上で好ましい。フ
ィルム基板１２３は、フレキシブルな有機材料を用いる
ことが可能である。例えば、厚さが、２５μｍ乃至５０
μｍ程度の薄いポリエチレン・テレフタレート（ＰＥ
Ｔ）薄膜やポリイミド薄膜等をフィルム基板１２３の材
料として用いることが可能である。フィルム基板１２３
の表面には、厚さ５μｍ乃至１５μｍ程度のアルミニウ
ム（Ａｌ）配線がパターニングされている。Ａｌ配線
は、Ａｌ薄膜を、フィルム基板１２３全面に堆積後、エ
ッチング法によりパターニングすれば良い。Ａｌ配線
は、スクリーン印刷法を用いてパターニングしても良
い。このＡｌ配線のパターニングにより、フィルム基板
１２３の表面の所定の箇所に、周期的に、フィルム基板
１２３が露出した開口部が形成される。この開口部は、
ディスク型ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，・・・・・搭載
用の矩形の窓部である。図示を省略するが、ディスク型
ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，・・・・・は、セラミック
パッケージの内部にそれぞれＬＥＤチップが配置されて
いる。ディスク型ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，・・・・
・と、Ａｌ配線とは、半田で互いに接続される。そし
て、Ａｌ配線の両端はそれぞれ第１のピン１１及び第２
のピン１２に接続されている。図４に示すように、複数
のディスク型ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，２０４，
・・・・・は、光学媒体１１６の井戸型の凹部の内部におい
て、樹脂１２５によりモールドされている。複数のディ
スク型ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・・・
は、直列接続しても良く、並列接続しても良い。窒化ガ
リウム（ＧａＮ）系半導体材料のエピタキシャル成長基
板として絶縁性の高いサファイア基板が用いられてい
る。このため、通常は青色ＬＥＤのアノード電極及びカ
ソード電極はともにＧａＮ系半導体材料のエピタキシャ
ル成長層の表面側から取り出される。このサファイア基
板は青色ＬＥＤの波長に対して透明であるため、青色Ｌ
ＥＤを搭載するディスク型パッケージの底部に透明材料
を用いる等の所定の光学的設計をすれば、青色ＬＥＤか
らの発光は基板の裏面方向からも取り出すことが可能で
ある。このような場合、図４に示すように、光学媒体１
１６の後面に、背面鏡１２６を配置するのが好ましい。
図４では、背面鏡１２６は、光学媒体１１６の側面のほ
ぼ全面を被覆しているが、光学媒体１１６の側面の一部
のみ被覆するように形成してもかまわないし、側面部へ
の形成は省略しても良い。背面鏡１２６は、Ａｌ、真
鍮、ステンレス等の金属を図４に示す形状に旋盤・フラ
イス盤等を用いて研削加工、若しくはプレス加工機等に
より成型加工し、その後、その表面を研磨して構成すれ
ば良い。更に、これらの表面にニッケル（Ｎｉ）メッキ
や金（Ａｕ）メッキを施せば反射率が向上するので好ま
しい。安価、且つ簡便な方法としては、Ａｌ薄膜等の反
射率の高い金属薄膜を接着した構造でもかまわない。或
いは、熱可塑性樹脂を押出成形若しくは射出成形により
図４に示す形状に加工し、この表面にＡｌ箔等の反射率
の高い金属薄膜や誘電体多層膜を真空蒸着やスパッタリ
ングで堆積した構造、若しくは高反射性ポリエステル白
色フィルム等を接着した構造でもかまわない。更に、光
学媒体１１６の後面に反射率の高い金属薄膜や誘電体多
層膜を真空蒸着やスパッタリングで直接堆積した構造
や、反射率の高い金属薄膜をメッキにより形成した構造
やこれらの複合膜でもかまわない。

【００３５】背面鏡１２６には、第１のピン１１及び第
２のピン１２を貫通させる穴があいており、背面鏡１２
６に第１のピン１１と第２のピン１２とを電気的に短絡
しないように考慮している。弾丸型に成形されたフィル
ム基板１２３を透明材料で構成し、弾丸型フィルム基板
１２３の内部に充填される樹脂１２５も透明材料を用い
れば、複数のディスク型ＬＥＤ２０１，２０２，２０
３，２０４，・・・・・からの発光は裏面方向（図４におい
て右方向）にも進む。この複数のディスク型ＬＥＤ２０
１，２０２，２０３，２０４，・・・・・から右方向（裏方
向）に出力する光は、背面鏡１２６で反射され、複数の
ディスク型ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，２０４，・・
・・・の表面から左方向に出力される。結局、複数のディ
スク型ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・・・
の右方向（裏方向）に出力する光も、表面方向（図４に
おいて左方向）にも進む光と合成され、出射面により所
定の発散角が与えられる。このように、本発明の第１の
実施形態に係る照明装置においては、複数のディスク型
ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・・・が光学
媒体１１６の井戸型の凹部にほぼ完全に閉じこめられ、
光学媒体１１６の後面には、背面鏡１２６が配置されて
いるので、これらの迷光成分がすべて最終的には発光面
となる前面から出力可能である。従って、すべての迷光
成分が、有効に照明に寄与出来るようになる。即ち、井
戸型の凹部に着目すれば、入射面以外の凹部の内壁部
も、有効な光の入射部として機能し、内壁部を透過した
迷光成分は、背面鏡１２６で反射され、最終的には発光
面側から出力可能である。また、複数のディスク型ＬＥ
Ｄ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・・・と光学媒体
１１６の凹部との間にはそれぞれの界面で多重反射した
成分も、井戸型の凹部の内部に閉じこめられ、背面鏡１
２６により内部で反射し、発光面となる前面側に導かれ
る。この結果、これらの多重反射成分がすべて最終的に
は発光面から出力される。このようにして、本発明の第
１の実施形態に係る発光体によれば、複数のディスク型
ＬＥＤ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・・・の数
を、極度に多数必要とすることなく、照明に寄与する光
ビームとして所望の照射面積の光束を確保し、且つ所望
の照度を簡単に得ることが出来る。この照度は従来公知
のレンズ等の光学系では達成不可能な照度である。

【００３６】本発明の第１の実施形態に係る照明装置に
おいて使用した半導体発光素子であるＬＥＤは、電気エ
ネルギを直接光エネルギに変換するため、ハロゲンラン
プなどの白熱灯や蛍光灯に比し、高効率で、しかも発光
に際して白熱を伴わない特徴を有する。白熱球において
は、電気エネルギを一旦熱エネルギに変換し、その発熱
に伴う輻射を利用しているのであり、その変換効率は原
理的に低く、光への変換効率が１％を越えることはな
い。蛍光灯においては、電気エネルギは放電エネルギに
変換されており、こちらも同様に、その変換効率は低
い。一方、ＬＥＤにおいては、変換効率が２０％以上程
度が可能で、白熱球や蛍光灯に比し約１００倍以上の変
換効率が容易に達成出来る。更に、ＬＥＤなどの半導体
発光素子は半永久的とも考え得る長寿命で、且つ蛍光灯
の光のようにちらつきの問題もない。かかる優れた特徴
をＬＥＤは有するものの、ＬＥＤの応用は各種器機のコ
ントロールパネルの表示ランプや、電工掲示板などの表
示装置などの極く限られた範囲に限定されており、ＬＥ
Ｄが照明装置に使用された例は少ない。これはＬＥＤの
輝度は極めて高いにもかかわらず、ＬＥＤ一個の光の出
射面積が１ｍｍ^２程度の小さな面積であるため、照明器
具としての十分な光束が得られないことに起因してい
る。

【００３７】しかし、本発明の第１の実施形態に係る照
明装置のごとく、ある特定の部分のみを照らす照明装置
としては、かえって、この光の射出面積が小さいといっ
た特徴を積極的に利用出来る。即ち、ＬＥＤの出力光
は、余計な部分に光が拡散し難いので、局部照明装置に
適した特徴となる。そして、既に説明したように、本発
明に係る照明装置を構成している光学媒体によって、局
部照明装置として十分な照度と指向性を得ることが出来
るのである。

【００３８】なお、本発明の第１の実施形態に係る照明
装置に用いる弾丸型ＬＥＤ１や複数のディスク型ＬＥＤ
２０１，２０２，２０３，２０４，・・・・・としては、種
々の色（波長）のＬＥＤが使用可能である。但し室内照
明目的のためには、白色ＬＥＤが人間の目には自然であ
るので好ましい。白色ＬＥＤとしては、種々の構造のも
のが使用出来る。例えば白色の蛍光を発する蛍光材を青
色や紫外光等のＬＥＤで励起するタイプが使用可能であ
る。また、弾丸型ＬＥＤ１として、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３枚のＬＥＤチップを点光源と
見なせるほど隣接して、弾丸型樹樹脂モールド１４の内
部に配置して構成しても良い（或いは、Ｒ，Ｇ，及びＢ
の３枚のＬＥＤチップを縦に積層して構成しても良
い）。或いは、各色２枚づつのＬＥＤチップを用意し、
合計６枚のＬＥＤチップを収納部に収納しても良い。更
に、各色３枚づつのＬＥＤチップを用意し、合計９枚の
ＬＥＤチップを、図４に示すように弾丸型に成形された
フィルム基板１２３の上に配置し、これを収納部に収納
しても良い。この場合、Ｒ，Ｇ，及びＢの３枚のＬＥＤ
チップを縦に積層したスタックを３組隣接して、フィル
ム基板１２３の上に配置しても良い。一つの樹脂モール
ド１４から、それぞれの色のＬＥＤチップに対応し、合
計６本のピンが導出されても良く、樹脂モールド１４の
内部配線として、６本のピンを２本にまとめ、外部ピン
としては２本設けられた構造としてもかまわない。この
場合、一方の電極（接地電極）を共通とすれば、外部ピ
ンは４本で良い。一方、各種装飾用や、所謂インテリア
ライトなどとして用いる場合には、各種の色によるＬＥ
Ｄをそのまま用いることで、様々な色付きの照明が可能
となる。Ｒ，Ｇ，及びＢの３枚（６枚、９枚，・・・・・）
のＬＥＤチップを弾丸型樹樹脂モールド１４の内部に搭
載した構造の場合は、それぞれのＬＥＤの発光強度を調
整することにより、可視光領域のすべての色が選択可能
である。勿論、各種蛍光体やフィルターと組み合わせ
て、ＬＥＤ本体だけでは出し得ない色を出すようにして
も良い。

【００３９】図５は、本発明の第１の実施形態に係る照
明装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の
実施形態に係る照明装置では、先に説明したように、こ
の照明装置の周囲の状況を検知するためのセンサ４５が
設けられて、このセンサ４５からの出力信号により、自
動的に光源１を点、消灯することが出来るようにしてい
る。図１に示す回路基板４１の内部には、図３に示す回
路部３が集積化されている。即ち、回路部３は、電源５
１と、この電源５１に接続された制御用スイッチ５２と
から構成されている。電源５１は、周知のブリッジ回路
等で商用交流を整流するもので良く、公知の種々のスイ
ッチング電源が使用可能である。後述するように、非常
灯や誘導灯のように、停電時にも動作させるためには、
電池との並列回路にしておけば良い。また、電池のみで
動作させるようにしておけば、商用交流の電源線の配置
が困難な種々の場所に、本発明の照明装置を簡単に接地
出来る。更に、制御用スイッチ５２には、光源１及びセ
ンサ４５が接続され、光源１を制御する。センサ４５か
らの出力信号は一定の条件となったときに、制御用スイ
ッチ５２がオン状態となり、その条件が無くなったとき
にオフ状態になるような信号である。そして、この回路
部３では、センサ４５からの出力信号を受けた制御スイ
ッチ５２が電源５１からの電力を光源１へ導通させる。
制御スイッチ５２としては、例えばセンサ４５からの出
力信号（オン、オフ信号）により各種の半導体スイッチ
ング素子や、ソリッドステートリレー、メカニカルリレ
ー等が使用可能である。また、商用電源をオン／オフ出
来るソリッドステートリレーも可能である。例えば、半
導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ、電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）、静電誘導トランジスタ（ＳＩ
Ｔ）、バイポーラトランジスタ（ＢＪＴ）、静電誘導サ
イリスタ（ＳＩ）、ＧＴＯサイリスタ等が使用可能であ
る。具体的には、ｎＭＯＳトランジスタを制御スイッチ
５２として用いた場合で説明すれば、ｎＭＯＳトランジ
スタのゲート電極に"ハイレベル"の信号を、センサ４５
からの出力信号として印加すれば、ｎＭＯＳトランジス
タは、ターン・オンする。また、センサ４５からの出力
信号を受けて、光源１を、所定のパルス幅と所定の繰り
返し周波数で点滅動作させるためには、制御スイッチ５
２は、上記の半導体スイッチング素子とこの半導体スイ
ッチング素子の駆動回路、更に駆動回路に信号を供給す
るパルス発信回路等を組み合わせることが可能である。
更に、これらの半導体スイッチング素子とこの半導体ス
イッチング素子の駆動回路等を同一半導体基板に搭載し
たパワーＩＣでも良い。このように、制御スイッチ５２
に所定の駆動回路を内蔵しておけば、種々のモードで点
灯状態を制御出来、例えば、警報装置的な使用が可能で
ある。センサ４５としては、例えば温度センサ、赤外線
センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、音響
センサ、及び移動体センサなどである。センサ４５の内
部回路として、増幅器、作動増幅器、バッファ増幅器等
を内蔵し、高感度化と高安定化を達成しても良い。或い
はラッチ回路等を内蔵し、一定状態を維持するようにし
たり、所定の遅延回路と組み合わせ、そのラッチ状態を
リセットする回路を付加してもかまわない。

【００４０】センサ４５として温度センサを取り付けた
場合は、照明装置の外部の温度変化により点、消灯を行
うことが出来るようになり、例えば周囲の気温の変化に
より点、消灯を行うようにすれば、火災などが発生した
場合に、足元のみを照明する照明装置として使用するこ
とが出来る。温度センサとしては、サーミスタ、熱電
対、パイロメータ、半導体温度センサ、或いは焦電効果
を用いたもの等が使用可能である。半導体温度センサ
は、例えば、サーミスタと同様に半導体薄膜、酸化物半
導体の温度による抵抗変化を測定するものの他に、ｐｎ
接合ダイオードの逆方向リーク電流や順方向降下電圧の
温度による変化を利用したものが使用出来る。或いは、
トランジスタのベース・エミッタ間電圧Ｖ_ＢＥの温度に
よる変化を利用したものが使用出来る。赤外線センサ
は、温度センサの一種として考えることも可能であり、
焦電効果を用いた赤外線センサでも良い。赤外線センサ
としては、Ｐｂ_ｘＳｎ_１−ｘＴｅ，Ｈｇ_ｘＣｄ_１−ｘＴ
ｅ等の赤外線領域に禁制帯幅を有する半導体赤外線セン
サが好ましい。ゲルマニウム（Ｇｅ）に金（Ａｕ）をド
ープし、その不純物レベルのエネルギを利用するもので
もかまわない。センサ４５として赤外線センサを取り付
けた場合は、照明装置の外部で熱源の変化や移動により
点、消灯を行うことが出来るようになり、例えば熱源で
ある人の出入りなどがあった場合、或いは火災などによ
る周囲の熱現象の変化により、点灯したり消灯したりす
ることが出来る。従って、本発明の第１の実施形態に係
る照明装置を門灯として取り付ければ玄関先などを、人
の出入りがあった場合にのみ照らし出したり、同様にト
イレや廊下など人の出入りしているときのみ、しかも部
分的な照明で良いような場所に好適に用いることが出来
る。トイレや廊下は無人状態では自動的に、消灯状態に
出来るので、人為的な光源の消し忘れの問題は無くな
り、省エネルギに寄与出来る。また、窓の周囲や普段人
の出入りのないような所に設置することで、防犯灯とし
ても機能させることが出来る。防犯灯としても機能させ
る場合は、光学媒体（２，１１６）の光軸方向を可変と
し、この光学媒体（２，１１６）の光軸方向を機械的に
移動させる駆動部を設けても良い。このように、光軸方
向を機械的に移動させる駆動部を設けておけば、侵入者
を検知し、侵入者の位置を追尾しながら局部照明するこ
とも可能である。センサ４５として湿度センサを取り付
けた場合は、照明装置の外部の湿度変化により点、消灯
を行うことが出来るようになり、例えば雨が降って来
て、湿度が上がり、雨により周囲の状況が暗くなった場
合には点灯し、雨が止んで日が照ることにより湿度が下
がれば消灯させることが出来る。湿度センサは多孔質セ
ラミックスの電気抵抗や容量の変化を測定するタイプの
他、毛髪湿度計等と組み合わせた半ば機械的なセンサで
も良い。或いはダイオードやトランジスタ等の半導体素
子の水分吸着による特性変化を測定するタイプのもので
かまわない。センサ４５として照度センサを取り付けた
場合は、照明装置の外部の明るさの変化により点、消灯
を行うことが出来るようになり、例えば夕暮れから夜
間、或いは雨の日などの暗いときには点灯し、明るくな
れば消灯したりすることが出来るので門灯や街頭などに
も好適に用いることが出来る。照度センサとしては、硫
化カドミウム（ＣｄＳ）等の光導電素子、ｐｉｎダイオ
ードやフォトトランジスタ等の種々の照度センサが使用
可能である。この場合は、照度センサの出力に応じて、
光源１の輝度をアナログ的に変化するように制御スイッ
チ５２を構成しておけば良い。ＰＷＭコンバータ等を用
いて、光源１の輝度を線型（若しくは段階的に）変化さ
せても良い。このように、照度センサの出力に応じて、
自動的に明るさを調整し、不要の場合は消灯状態に出来
るので、省エネルギに寄与出来る。

【００４１】センサ４５として加速度センサを取り付け
た場合は、照明装置の外部で振動が起きた場合に、この
振動を照明装置が移動する加速度として捕らえるもの
で、例えば人の出入りなどによって照明装置の周囲に振
動が起こったり、又は地震や土砂崩れなどの災害によっ
て照明装置が振動した場合に、点灯したり消灯したりす
ることが出来る。従って、門灯として利用したり、或い
はトイレや廊下など、人の出入りしているときのみ照明
することが必要な場所に、非常灯や誘導灯を兼ねて設置
することが出来る。災害が発生し、避難通路となる廊下
等では、災害による振動で自動的に、且つ、必要部分の
みを点灯することが出来るため、全体を照らし出してし
まう場合より、避難通路がはっきりとして分かりやすく
なる。なお、この場合、加速度センサのみを床面に設置
しても良い。非常灯や誘導灯の目的の場合は、商用交流
を整流するスイッチング電源と電池との並列回路にして
おき、停電時には電池で動作させるようにすれば良い。
光源１として半導体発光素子を用いれば、消費電力が小
さいので、長時間の点灯が可能である。例えば、災害復
旧に数日以上要するような大災害の場合は、避難後の停
電時の照明にも使用出来る。加速度センサとしては、シ
リコン（Ｓｉ）の片持ち梁の機械的変形を利用したも
の、或いは集積化静電サーボ型加速度センサ等の半導体
マイクロマシン技術を用いたものが使用可能である。セ
ンサ４５として音響センサを取り付けた場合は、照明装
置の外部で音がした場合に点、消灯を行うことが出来る
ようになり、例えば人が出入りすることなどにより発生
した音、又は地震や水害、或いは火災などの災害により
発生した音を検知して、点灯したり消灯したりすること
が出来る。従って、門灯、トイレ、廊下などに配置する
ことが好適であり、更に、窓の周囲や普段人の出入りの
ないような所に設置することで、防犯灯としても機能さ
せることが出来る。センサ４５として移動体センサを取
り付けた場合は、照明装置の外部で何等かの物体が移動
した場合に点、消灯を行うことが出来るようになり、例
えば人や自動車などが出入りすることなどにより移動す
る物体を検知した場合に、点灯したり消灯したりするこ
とが出来る。従って、門灯、トイレ、廊下などに配置す
ることが好適であり、また、自動車の車庫などでも出入
口のみを部分的に照らし出すといった用途に好適であ
る。更に、窓の周囲や普段人の出入りのないような所に
設置することで、防犯灯としても機能させることが出来
る。音響センサには圧電素子等が使用出来る。

【００４２】なお、これらのセンサは一つとは限らず、
様々なセンサを複数設けても良く、その組み合わせは自
由である。

【００４３】以上説明したように、本発明の第１の実施
形態による照明装置は、光源１と光学媒体（２，１１
６）によって、局部照明として非常に高い照明効率を得
ることが出来、且つ各種センサの働きにより局部照明が
好適な場所において、自動的に点、消灯を行うことが可
能となるのである。

【００４４】また、消費電力、発熱量ともに非常に少な
くすることが出来、且つ、小型、軽量であるため、間接
照明のようなインテリアライトとして室内に設けた場合
には、室内における配置の自由度が向上し、様々な場所
で使用することが可能となる。従って、例えば天井に取
り付けるダウンライトのような間接局部照明として、天
井のあらゆる場所に簡単に取り付けることが出来、ま
た、例えば置物や絵画などを照明する局部照明装置とし
て好適に使用することが可能である。

【００４５】（第２の実施の形態）本発明の「光源」と
しては、白熱球、小型放電管、無電極放電ランプ、半導
体発光素子等が採用可能である。白熱球には、沃素（Ｉ
_２）タングステンランプ等のハロゲンランプ、ピリケン
球とも称せられるキセノン（Ｘｅ）タングステンランプ
（クセノンランプ）やクリプトン（Ｋｒ）タングステン
ランプ（クリプトンランプ）、ニップル球若しくはスポ
ット球とも称せされる真空若しくはアルゴンガス封入の
豆球等が含まれる。更にハロゲンミニチュアランプ等の
ミニチュアランプも白熱球に含まれる。小型放電管とし
ては、蛍光放電管の他、小型キセノンランプ、小型メタ
ルハライドランプ、小型高圧ナトリウムランプ、小型水
銀灯が使用可能である。無電極放電ランプとしては、石
英ガラス等から構成された管球中にアルゴン（Ａｒ）、
ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋ
ｒ）等の希ガス及びガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）、タリウム（Ｔｌ）等の金属ハロゲン化物、水銀
（Ｈｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓ
ｅ）、テルル（Ｔｅ）等の放電媒体を封入した構造を用
いることが可能である。そして、例えば、１００ＭＨｚ
乃至２．４５ＧＨｚ、若しくは更に高周波のマイクロ波
をこの管球に印加すれば、放電媒体が放電して発光す
る。小型化のためには、マイクロ波はトランジスタ発振
回路で構成すれば良い。半導体発光素子としては、発光
ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザが使用可能であ
る。

【００４６】ＬＥＤ等の半導体発光素子は低消費電力で
長寿命である特性を有するが、一般に、ハロゲンランプ
等の白熱球に比して照度が低い。そこで、図６に示すよ
うに、複数（ｎ個）の半導体発光素子Ｄ_１，Ｄ_２，・・・・
・・，Ｄ_ｎを集合して一括照明すれば、所望の明るさを得
られる。半導体発光素子Ｄ_１，Ｄ_２，・・・・・・，Ｄ_ｎを同
時に発光させるためには、商用の交流を整流する整流回
路８１と、整流回路８１に接続された電流制限素子（固
定抵抗）８２と、電流制限素子８２に接続された平滑回
路８３と、平滑回路８３に接続された定電流素子（若し
くは定電流回路）８４とにより制御回路を構成すれば良
い。図６では、ｎ個の半導体発光素子Ｄ _１，Ｄ_２，・・・・
・・，Ｄ_ｎの直列回路を示しているが、複数の半導体発光
素子を並列接続しても良い。但し、５０個程度の半導体
発光素子（ＬＥＤ）を直列接続すると、商用の交流を整
流した１３０Ｖ程度の直流電圧をそのまま使えるので、
回路が簡単化するので好ましい。１００個程度のＬＥＤ
を、同時に発光させるためには、５０個の直列回路を２
つ並列接続すれば良い。直列接続するＬＥＤの個数は、
動作電圧により選定すれば良い。

【００４７】具体的には、図７に示すように、互いに隣
接して配置された複数の砲弾型の光学媒体２ａ，２ｂ，
・・・・・，２ｆ，・・・・・と、この複数の光学媒体２ａ，２
ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・のそれぞれに設けられた井戸型
の凹部の内部に、それぞれの主発光部を収納した複数の
光源（ＬＥＤ）１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・と、複
数の光学媒体２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・を固定す
る光学媒体固定手段（光学媒体固定板）７２と、この光
学媒体固定手段７２の近傍に配置され、複数の光源（Ｌ
ＥＤ）１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・のそれぞれ電気
的に接続された制御回路とから構成すれば良い。ここ
で、複数の砲弾型の光学媒体２ａ，２ｂ，・・・・・，２
ｆ，・・・・・のそれぞれは、図３又は図４に示す構造であ
る。図７において、制御回路は回路基板６６を用いて構
成され、制御回路筐体６５の内部に収納されている。こ
の制御回路は図６に示すように、整流回路８１、電流制
限素子８２、平滑回路８３、定電流素子８４とから構成
されている。

【００４８】回路基板６６や制御回路筐体６５等は、円
錐形の絶縁ケース６３の内部に収納されている。そし
て、光学媒体固定手段７２は、この絶縁ケース６３に固
定金具７３ａ，７３ｂ，・・・・で固定されている。更に、
回路基板６６は、光学媒体固定手段７２に固定金具７１
ａ，７１ｂ，・・・・で固定されている。光源１ａ，１ｂ，
・・・・・，１ｆ，・・・・・としての各ＬＥＤからは、それぞれ
２本ずつピンが出ている（図３及び図４参照。）。この
各ＬＥＤからのピンは、それぞれ２本ずつ回路基板６６
に直接半田付けされ、制御回路から所定の電流が印加さ
れる。

【００４９】円錐形の絶縁ケース６３の絞られた頂部近
傍には、図７に示すように、ＡＣ１００Ｖ電極６１ｂが
接続されている。このＡＣ１００Ｖ電極６１ｂと絶縁終
端６２により絶縁され、ＡＣ１００Ｖ電極６１ａが配置
されている。ＡＣ１００Ｖ電極６１ａ、６１ｂ及び絶縁
終端６２により、ＡＣ１００Ｖ口金６１が構成されてい
る。ＡＣ１００Ｖ電極６１ａには、電源供給用線材６４
ａが、ＡＣ１００Ｖ電極６１ｂには、電源供給用線材６
４ｂが接続され、この電源供給用線材６４ａ、６４ｂに
より、制御回路筐体６５の内部に収納された制御回路に
ＡＣ１００Ｖが供給される。

【００５０】本発明の第２の実施形態に係る照明装置に
用いる光源１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・としてのＬ
ＥＤは、図７に示すような弾丸型（砲弾型）ＬＥＤで
も、ディスク型（表面実装型）ＬＥＤでもかまわない。
ＬＥＤとしては、種々の色（波長）のＬＥＤが使用可能
である。但し室内照明目的のためには、第１の実施形態
で述べたように、白色ＬＥＤが好ましい。また、複数の
ＬＥＤチップを、図４に示すように弾丸型に成形された
フィルム基板１２３の上に配置し、これを収納部に収納
しても良い。各種装飾用や、インテリアライトなどとし
て用いる場合には、各種の色によるＬＥＤをそのまま用
いることで、様々な色付きの照明が可能となる。従っ
て、光源１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・の集合体を構
成する各ＬＥＤは、異なる発光色のＬＥＤが含まれてい
ても良い。

【００５１】図７に示す照明装置（光学媒体集合体）
は、ビームの平行性に優れているので、スポット照明装
置として、単独で用いることが可能である。例えば、Ｒ
ＧＢ３色のスポット照明装置を、それぞれ用意すれば、
カラーテレビ放送の撮影スタジオの照明に用いることが
可能である。この場合、光源１ａ，１ｂ，・・・・・，１
ｆ，・・・・・としてＬＥＤを用いることにより、発熱量が
少なくなるので、撮影スタジオ内の温度上昇が回避出来
る。また、光源１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・として
ＬＥＤを用いることにより、時間応答が速いので迅速な
光の色切り替えが可能となり、高品位テレビ放送に好適
である。

【００５２】また、本発明の第２の実施形態に係る光学
媒体集合体は、図８に示すように、支持基板３１に取り
付けても良い。即ち、図１における光学媒体２の代わり
に、図７に示す光学媒体集合体を、ソケット台座８８を
用いて支持基板３１に取り付ければ、本発明の第１の実
施形態と同様に、センサ４５からの情報で、点灯／消灯
を制御出来る。図７に示す光学媒体集合体の円錐形の絶
縁ケース６３には口金６１が付いているので、支持基板
３１となる天井に配置されたソケット台座８８に設けら
れたランプソケットに差し込むだけで、光学媒体集合体
を支持基板３１に固定出来る。

【００５３】図８に示すように、支持基板３の裏面に
は、図７に示す光学媒体集合体の点灯状態を制御する回
路部３が配置されている。そして、この回路部３にセン
サ４５が接続されている。センサ４５は、光学媒体集合
体の点灯状態を制御するために必要な情報を供給する。
この支持基板３１には、ＡＣ１００Ｖ制御用の回路部３
を搭載した回路基板４１が取り付けられている。従っ
て、本発明の第１の実施形態で説明した種々の動作が、
図８に示す構成で可能である。

【００５４】（その他の実施の形態）以上本発明を適用
した実施の形態を説明したが、上記した第１及び第２の
実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明
を限定するものであると理解すべきではない。当業者に
は様々な代替実施の形態、実施例及び運用形態が明らか
となろう。

【００５５】上述した実施の形態では、センサ４５によ
り照明装置の点、消灯を行うこととしたが、これに代え
て、又はセンサと組み合わせて、計時手段であるタイマ
ーを用いて、ＬＥＤの点、消灯を行うようにしても良
い。

【００５６】例えばセンサ４５に代えてタイマーを用い
て自動的に点、消灯を行うようにした場合は、一定の時
刻になると点灯したり、消灯させたりすることが出来る
ようになる。また、上述した各種センサと組み合わせて
タイマーを用いた場合には、センサ４５によって照明装
置を点灯させ、タイマーにより一定時間後に消灯させる
ような使い方が出来る。更に、タイマーにより一定の時
刻から時刻まで点灯させている間、又は消灯させている
間に、各種センサによって外部の状況の変化を検知し
て、点灯又は消灯させるような使い方も可能である。

【００５７】また、第１の実施の形態では、図３に示し
たように、ＬＥＤチップ１３を保持している第１のピン
１１の基台１１ａは、平面形状のものとしているが、こ
れに代えて、この基台１１ａの形状を、ＬＥＤチップ１
３の光放射が前面方向へ反射されるように、カップ形状
（お椀形状などとも称する）に加工されていても良い。
この場合、前述した反射鏡３５は不要としても良い。

【００５８】また、光源としてＬＥＤを例示したが、半
導体レーザを用いることも可能である。しかし、半導体
レーザは高価であるため、防犯灯などの特殊用途として
用いることが望ましい。

【００５９】また、半導体発光素子による光源に代え
て、消費電力が少なく、発熱量の小さな電球、例えば消
費電力１Ｗ程度のものであれば白熱球を使用可能であ
る。従来、このような消費電力の少ない白熱球は、局部
照明としても、室内灯などとして用いる場合には、十分
な照度を得ることが出来なかったため、せいぜい懐中電
灯に用いられている程度であったが、本発明の特徴を構
成している光学媒体によって、このような低消費電力の
白熱球であっても、分散してしまう光を一方向に集めて
放射させることが可能となるので、特定の部分を照明す
るため照明装置として十分な照度を得ることが出来るよ
うになる。

【００６０】特に、耐熱性の光学媒体を使用すれば、消
費電力の大きい白熱球、小型放電管、無電極放電ランプ
等の光源も使用可能である。耐熱性の光学媒体用の光学
材料としては、石英ガラス、サファイアガラス等の耐熱
ガラスが好ましい。或いは、ポリサルホン樹脂、ポリエ
ーテルサルホン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエー
テルエステルアミド樹脂、メタクリル樹脂、非晶性ポリ
オレフィン樹脂、パーフルオロアルキル基を有する高分
子材料等の耐熱性樹脂等の耐熱性光学材料が使用可能で
ある。酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、炭化
珪素（ＳｉＣ）等の結晶性材料でも良い。

【００６１】また、無電極放電ランプの管球そのもの
を、図３及び図４に示す本発明の光学媒体２，１１６が
兼用する構造としても良い。この場合は光学媒体２、１
１６の井戸型形状の収納部２４を閉じて、放電媒体を封
入することになる。

【００６２】更に、上述した説明から理解出来るように
温度センサ、赤外線センサ、湿度センサ、照度センサ、
加速度センサ、音響センサ等は半導体製造技術で実現可
能であるので、回路部３とセンサ４５とをモノリシック
に集積化しても良い。

【００６３】更に、図４に示す構成において、弾丸型の
フィルム基板１２３の内側や、フィルム基板１２３の表
面（外側）にモノリシックに集積化した回路部３を搭載
してもかまわない。このように、回路部３を光学媒体１
１６の収納部の内部に搭載することにより、更に小型化
された局部照明装置が提供出来る。

【００６４】また、本発明のセンサ４５は、光源のター
ンオン用とターンオフ用の２系統設けても良い。

【００６５】更に、複数の光学媒体（２，１１６）及び
複数の光学媒体の内部に収納された複数の光源１を、二
次元的に（例えばマトリクス状に）一定ピッチで離間し
て配置し、二次元的に逐次移動するスポットライト照明
をしても良い。この場合は、複数のセンサを部屋の要部
に配置し、その部屋の入室者の人数を認識出来るように
しても良い。例えば、回路部３にＲＡＭ及びＲＯＭ等の
半導体記憶装置とマイクロプロセッサをも搭載し、入室
者に応じて、二次元マトリクスの所定の位置をランダム
・アクセスし、スポットライト照明の位置を時々刻々変
化するようにしても良い。例えば、５０名程度収納出来
る大型トイレに一人だけ入室した場合と、２名入室した
場合と、１０名入室した場合、更に５０名入室した場合
において照明位置を対応させて変化させるようにすれ
ば、より省エネルギが実現出来る。

【００６６】また、トイレに限らず、遊園地、展示会場
等でも同様な選択的照明による誘導が可能である。例え
ば、半導体記憶装置とマイクロプロセッサにより、局所
照明で進行方向を指示し、各個人を所定のブースまで、
誘導するように出来る。このためには、各人が前もって
所定のＩＤ番号のＩＣカードを所有するようにしておい
ても良い。そして、ＩＣカードには、無線発信器を搭載
し、本発明のセンサ４５が、その無線発信器から送られ
た信号中のＩＤ信号を認識するように構成すれば、その
特定の個人の通路のみを選択的にスポットライト照明
し、誘導することも可能である。従って、セキュリティ
システムにも適用可能である。大型トイレの場合はＩＤ
番号は、不要で単に人数及び入室順番を認識し、空いて
いる箇所に至る通路をスポットライト照明し、誘導し、
更に必要箇所のスポットライト照明のみを選択的に行え
ば省エネルギに寄与出来る。この大型トイレの例では、
大型トイレの天井に複数の本発明の照明装置をマトリク
ス状に、一定ピッチで離間して、配置しておき、複数の
センサ４５の信号に応じて、マイクロプロセッサが半導
体記憶装置のデータを参照しながら、照明すべき位置座
標を指示し、これに応じて各光源１が点灯することにな
る。従って、トイレ使用者はスポットライトに誘導され
て大型トイレを使用出来る。

【００６７】また、複数の光学媒体（２，１１６）及び
複数の光学媒体の内部に収納された複数の光源１を、一
次元的に、一定ピッチで離間して配置し、一次元的に逐
次移動するスポットライト照明による誘導をしても良
い。長い廊下等の一次元的な照明誘導をするためには、
回路部にＲＡＭ及びＲＯＭ等の半導体記憶装置とマイク
ロプロセッサ（ＣＰＵ）を搭載し、複数のセンサの信号
に応じて、マイクロプロセッサが半導体記憶装置のデー
タを参照しながら、照明すべき位置座標を指示し、これ
に応じて各光源が、順次、点灯し、明るい場所が逐次移
動するようなスポットライト照明するので、極めて省エ
ネルギに寄与すること大である。マイクロプロセッサ
は、複数のセンサからの信号に応じて人間の歩行速度を
認識し、次の照明領域を決定し、回路部に、どの光源を
選択的にオン・オフするのかを指示させることが出来
る。

【００６８】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。従
って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許
請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる
ものである。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、小
型で低消費電力の光源、特にＬＥＤなどの低消費電力光
源を用いることが出来ると共に、非常に高い照明効率で
特定の部分のみを照らし出す局部照明装置を提供するこ
とが出来る。

【００７０】また、本発明によれば、各種センサの働き
により局部照明が好適な場所において、自動的に点、消
灯を行うことが可能となる。従って例えばトイレに使用
すれば、手で点・消灯スイッチに触れる必要がないの
で、衛生的である。更に、両手を荷物の運搬に用いるよ
うな作業現場のスポットライト照明にも好適である。

【００７１】また、本発明の照明装置は、自動的に消灯
出来るので、照明器具の消し忘れが防止出来、省エネル
ギに寄与出来る。

【００７２】また、本発明の照明装置によれば、ビーム
の平行性に優れ、発熱量が少ないので、カラーテレビ放
送の撮影スタジオの照明に用いることが可能である。ま
た、迅速な光の色の切り替えが可能であるので高品位テ
レビ放送に好適である。

【００７３】また、本発明の照明装置によれば、小型、
軽量にすることが出来るので、種々の携帯用スポット照
明装置の他、室内灯、特にインテリアライトにも適用で
きる。この場合、小型・軽量であるので、室内のあらゆ
る場所に自由に配置することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の概略
構成を示す鳥瞰図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の一部
を示す断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の光源
部分近傍の要部断面図である。

【図４】本発明の第１の実施形態に係る照明装置に用い
る他の光源部分近傍の要部断面図である。

【図５】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成
を示すブロック図である。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の構成
を示すブロック図である。

【図７】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の断面
図である。

【図８】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の概略
構成を示す鳥瞰図である。

【図９】従来の照明装置に用いる光源部分近傍の要部断
面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・光源２，２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・，１１６光学媒
体１１第１のピン１１ａ基台１２第２のピン１３ＬＥＤチップ１４樹脂モールド２１入射面２２出射面２３光伝送部２４収納部２５側壁２６空気３１支持基板３３ストッパ３５反射鏡４１回路基板４５センサ５１電源５２制御スイッチ６１ＡＣ１００Ｖ口金６１ａ、６１ｂＡＣ１００Ｖ電極６２絶縁終端６３絶縁ケース６４ａ，６４ｂ電源供給用線材６５制御回路筐体６６回路基板７１ａ，７１ｂ，７３ａ，７３ｂ，・・・・固定金具７２光学媒体固定手段（光学媒体固定板）８１整流回路８２電流制限素子（固定抵抗）８３平滑回路８４定電流素子（若しくは定電流回路）８８ソケット台座１２３フィルム基板１２５樹脂１２６背面鏡２０１，２０２，２０３，２０４ディスク型ＬＥＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源の主発光部を収納する凹部を有し、該凹部に収
納された前記光源からの出力光を、所定の発散角で特定
方向に出射する光学媒体と、前記光源の点灯状態を制御する回路部と、該回路部に前記光源の点灯状態を制御するために必要な
情報を供給するセンサとを具備することを特徴とする照
明装置。
【請求項２】複数の光源と、前記複数の光源の主発光部のそれぞれを収納する凹部を
有し、該凹部に収納された前記光源からの出力光を、所
定の発散角で特定方向に出射する複数の光学媒体と、前記光源の点灯状態を制御する回路部と、該回路部に前記光源の点灯状態を制御するために必要な
情報を供給する複数のセンサとを具備し、前記複数の光
学媒体が一次元的に配置されていることを特徴とする照
明装置。
【請求項３】複数の光源と、前記複数の光源の主発光部のそれぞれを収納する凹部を
有し、該凹部に収納された前記光源からの出力光を、所
定の発散角で特定方向に出射する複数の光学媒体と、前記光源の点灯状態を制御する回路部と、該回路部に前記光源の点灯状態を制御するために必要な
情報を供給する複数のセンサとを具備し、前記複数の光
学媒体が二次元的に配置されていることを特徴とする照
明装置。
【請求項４】互いに隣接して配置された複数の砲弾型
の光学媒体と、該複数の光学媒体のそれぞれに設けられた井戸型の凹部
の内部に、それぞれの主発光部を収納した複数の光源
と、前記複数の光学媒体を固定する光学媒体固定手段と、該光学媒体固定手段の近傍に配置され、前記複数の光源
のそれぞれ電気的に接続された制御回路とを具備するこ
とを特徴とする照明装置。