JP2006004863A - Ｌｅｄ式スポットライト - Google Patents

Abstract

【課題】 単一光では得られない光色や演色性が得られ、照射光によって照射された被照射体の照射面を均一にむらなく照射できるＬＥＤ式スポットライトを得ることである。
【解決手段】 異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤ１３が取り付けられたＬＥＤ配列部１２の複数個のＬＥＤ１３からの光を混合部に入射する。混合部１４は、複数個のＬＥＤ１３からの光を筒状内面で複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤ１３からの光を混合して集光レンズ１６に出力する。集光レンズ１６からの照射光の照射範囲をスポットライト本体１１のバンドア１８で調節して被照射体に照射する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードＬＥＤを用いたＬＥＤ式スポットライトに関する。

一般に、劇場やテレビスタジオ等の照明用に使用されるスポットライトの光源には、ハロゲン電球や放電ランプが使用されている。これは、光源の発光部分がレンズに対して十分小さく、レンズが光源の光を充分に取り込むことができ効率よく照射できるからである。ハロゲン電球や放電ランプを用いたスポットライトでは、フィラメントをできるだけ高温に熱して光を発生させるので、可視光だけでなく多くの熱線を放射する。従って、光源を収納する筐体には熱に耐える鉄あるいは軽金属の板が使用され、またレンズも耐熱性のガラスが使用されるので、スポットライトが重くなりスポットライトの移動に労力を要している。

そこで、近年のＬＥＤの高光度化に伴い、また省電力化や低発熱の要望もありスポットライトの光源としてＬＥＤが注目されている。発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたＬＥＤ式スポットライトは、多数のＬＥＤを光源として配置し、各ＬＥＤの照射ビームを一点に集光させて仮想の単一点光源ユニットを構成し、この光源ユニットとレンズとの位置関係を可変にして被照射面の照度及び照度分布を変化させるようにしたスポットライトが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、画像記録装置の光源や液晶表示装置のバックライトとして用いられる照明光源装置として、ＬＥＤ光源からの光を反射板によって反射伝送し、散乱板を透過することで散乱させて、ＢＧＲの各色が均等に混ざり合った光をスリット状に一様に照射するようにし、むらのない均一な照度で照明することができるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−３０７５０２号公報（図２、図３） 特開平７−２９０７６０号公報（図１）

しかし、特許文献２のものは、点状素子を線状に配置してそのまま照射する場合に生じる配列ピッチ毎の照明むらをなくすようにするために、導波路によって線状に照射するようにしたものであり、テレビスタジオ等の照明用に使用されるスポットライトのように、被照射体に対しスポット的に照明する光源には適さない。スポットライトでは、単一光では得られない光色や演色性のスポット光が得られることが要請されており、特に、ＬＥＤを用いたスポットライトであっても複数色の光色や演色性を演出できることが要請されている。

本発明の目的は、単一光では得られない光色や演色性が得られ、照射光によって照射された被照射体の照射面を均一にむらなく照射できるＬＥＤ式スポットライトを得ることである。

請求項１の発明に係わるＬＥＤ式スポットライトは、異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤが取り付けられたＬＥＤ配列部と；複数枚の板材で内面が拡散性の高い材質で筒状に形成され、前記ＬＥＤ配列部の複数個のＬＥＤからの光が筒状内面を複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤからの光を混合して出力する混合部と；前記混合部からの光を集光して外部に照射する集光レンズと；前記ＬＥＤ配列部および前記集光レンズを収納するスポットライト本体と；を備えことを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下による。ＬＥＤ式スポットライトは、舞台やテレビスタジオ等の照明用に使用されるスポットライトとして使用される照明装置であり、光源として複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が使用され、被照射体に対して集光レンズで集光した光を照射する。

ＬＥＤ配列部は例えば絶縁材料で椀状に形成され、複数個のＬＥＤは椀状の凹面に密接して配置され、複数個のＬＥＤからの光ビームが所定位置に向くように並んで配置される。複数個のＬＥＤは、主色用の複数個の白色ＬＥＤと補色用の複数個の補色ＬＥＤとからなり、異なる単一色をそれぞれ発光する。

補色ＬＥＤは、例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなどである。これらのＬＥＤはいわゆるパワー型ＬＥＤ及び砲弾型ＬＥＤの双方を含み、パワー型ＬＥＤのみが配置される場合、砲弾型ＬＥＤのみが配置される場合、パワー型ＬＥＤ及び砲弾型ＬＥＤの双方が配置される場合の双方を含む。パワー型ＬＥＤは高ワット型であり光出力が大きく発熱量も砲弾型ＬＥＤに比べて大きいものである。

混合部は、複数枚の板材で内面が拡散性の高い材質で筒状に形成される。そして、筒状の一方端がＬＥＤ配列部に配列された複数個のＬＥＤからの光ビームが集光される集光面に配置され、ＬＥＤ配列部の複数個のＬＥＤからの光が筒状内面を複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤからの光を混合し、筒状の他方端から混合された光を出力する。

集光レンズは、スポットライト本体内の混合部からの光を集光する位置に配設され、混合部から出射される出射光を集光して外部に照射するものであり、球面レンズや平坦状レンズを含む。また、１個または２個以上のレンズを利用した２群構成のレンズを有する場合も含む。

スポットライト本体は、例えば金属製の箱体で形成され、内部に複数個のＬＥＤから出射される出射光を集光する集光レンズを収納する。なお、外部に光を照射する光照射部からの照射光の照射範囲を調節するバンドアを付設してもよい。

本発明によれば、異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤからの光を筒状に形成された混合部で混合し、混合部から集光レンズを通して外部に照射するので、単一光では得られない光色や演色性が得られるとともに、出射光によって照らされた照射面を均一にむらなく照射できる。

請求項２の発明に係わるＬＥＤ式スポットライトは、異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤが取り付けられたＬＥＤ配列部と；内面が拡散性の高い材質で中空球状に形成され、前記ＬＥＤ配列部の複数個のＬＥＤからの光が前記中空球状内面を複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤからの光を混合して出力する混合部と；前記混合部からの光を集光して外部に照射する集光レンズと；前記ＬＥＤ配列部および前記集光レンズを収納するスポットライト本体と；を備えことを特徴とする。

本発明は、請求項１の発明の筒状に形成された混合部に代えて、内面が拡散性の高い材質で中空球状に形成された混合部としたものである。中空球状に形成された混合部の入口孔は、ＬＥＤ配列部に配列された複数個のＬＥＤからの光ビームが集光される集光面に配置される。ＬＥＤ配列部の複数個のＬＥＤからの光は中空球状に形成された混合部の入口孔から中空球状の混合部内部に照射され、中空球状内面を複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤからの光を混合し、中空球状に形成された混合部の出口孔から混合された光を出力する。

本発明によれば、請求項１と同様な効果が得られる。すなわち、異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤからの光を中空球状に形成された混合部で混合し、混合部から集光レンズを通して外部に照射するので、単一光では得られない光色や演色性が得られるとともに、出射光によって照らされた照射面を均一にむらなく照射できる。

請求項３の発明に係わるＬＥＤ式スポットライトは、異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤが取り付けられたＬＥＤ配列部と；前記ＬＥＤ配列部の複数個のＬＥＤの前面に付設され透過性及び拡散性を有した略シート状の第１の混合部と；複数個のＬＥＤからの光が集められる集光面に配置され透過性及び拡散性を有した略シート状の第２の混合部と；前記混合部からの光を集光して外部に照射する集光レンズと；前記ＬＥＤ配列部および前記集光レンズを収納するスポットライト本体と；を備えことを特徴とする。

本発明は、請求項１の発明の筒状に形成された混合部に代えて、ＬＥＤ配列部の複数個のＬＥＤの前面に付設された第１の混合部と、複数個のＬＥＤからの光が集められる集光面に配置された第２の混合部とを設けたものである。

第１の混合部は、透過性及び拡散性を有した略シート状に形成され、ＬＥＤ配列部に取り付けられた複数個のＬＥＤの前面に付設される。従って、複数個のＬＥＤからの光は第１の混合部で混合される。また、第２の混合部も透過性及び拡散性を有した略シート状に形成され、複数個のＬＥＤからの光が集められる集光面に配置される。従って、第１の混合部で異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤからの光を混合し、さらに、第２の混合部にて第１の混合部で混合された複数個のＬＥＤからの光を混合することになる。

本発明によれば、第１の混合部及び第２の混合部で複数個のＬＥＤからの光を二重に混合するので、単一光では得られない光色や演色性が得られるとともに、出射光によって照らされた照射面を均一にむらなく照射できる。

本発明によれば、単一光では得られない光色や演色性が得られるとともに、出射光によって照らされた照射面を均一にむらなく照射できる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図である。スポットライト本体１１は例えば金属製の箱体で形成され、内部にＬＥＤ配列部１２が収納されている。

ＬＥＤ配列部１２は絶縁材料で椀状に形成され、複数個のＬＥＤ１３は椀状の凹面に密接して配置され、複数個のＬＥＤ１３からの光ビームが混合部１４の光入口部に向くように並んで配置される。複数個のＬＥＤ１３は、主ビーム用の複数個の白色ＬＥＤ１３ａと補色用の複数個の補色ＬＥＤ１３ｂとからなり、補色ＬＥＤ１３ｂは、例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなどである。

各々のＬＥＤ１３は、光ビームの光軸中心が混合部１４の光入口部に向くように光ビームを射出する。混合部１４は、複数枚の板材で内面が拡散性の高い材質で筒状に形成され、ＬＥＤ配列部１２の複数個のＬＥＤ１３ａ、１３ｂからの光が筒状内面を複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤからの光を混合して光出力部から出力する。

混合部１４で混合された光は集光レンズ１６ａに向けて射出され、集光レンズ１６ａで集光された光はさらに集光レンズ１６ｂで集光され、外部の照射体に照射される。集光レンズ１６は、球面レンズや平坦状レンズで形成される。図１では２個のフレネルレンズを用いた場合を示しているが、１個または３個以上のフレネルレンズを用いてもよい。

また、集光レンズ１６とＬＥＤ配列部１２との距離を相対的に可変とする移動機構１７が設けられており、この移動機構１７によりフォーカスさせることにより、被照射面での照射面積を連続変化させ、また光量を連続変化させる。また、集光レンズ１６側のスポットライト本体１１にはバンドア１８が設けられており、このバンドア１８の開閉角度を調節することにより、ＬＥＤ式スポットライトからの光の照射範囲を調節する。

図２は、混合部１４の斜視図である。混合部１４は複数枚の板材で内面が拡散性の高い材質で筒状に形成され、一方端に光入口部１４ａを有し他方端に光出口部１４ｂを有する。図２では四角筒状に形成されたものを示しているが、円筒状に形成してもよいし、四角筒状以外の多角筒状に形成してもよい。筒状の板材としては、例えば硫酸バリウム片が用いられる。また、硫酸バリウム片に代えて、筒状の板材として金属板を用い、筒状の内面を鏡面で形成してもよい。そして、ＬＥＤ配列部１２の複数個のＬＥＤ１３からの光が光入口部１４ａに入射され、筒状内面を複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤ１３からの光を混合して光出力部１４ｂから出力する。これにより、光出口部１４ｂから均一な混合光が出射される。

第１の実施の形態によれば、異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤからの光を筒状の混合部１４に入射し、反射の繰り返しで混合するので、単一光では得られない光色や演色性が得られるとともに、出射光によって照らされた照射面を均一にむらなく照射できる。

（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、筒状の混合部１４に代えて中空状の混合部１４を設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図３において、中空球状の混合部１４は、内面が拡散性の高い材質で中空球状に形成され、一方端に光入口部１４ａを有し他方端に光出口部１４ｂを有する。中空球状の内面には、例えば硫酸バリウムが塗布されている。また、硫酸バリウムの塗布に代えて、中空球状の材料として金属を用い、中空球状の内面を鏡面で形成してもよい。そして、ＬＥＤ配列部１２の複数個のＬＥＤ１３からの光が光入口部１４ａに入射され、筒状内面を複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤ１３からの光を混合して光出力部１４ｂから出力する。これにより、光出口部１４ｂから均一な混合光が出射される。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果が得られる。すなわち、異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤからの光を中空球状に形成された混合部で混合し、混合部から集光レンズを通して外部に照射するので、単一光では得られない光色や演色性が得られるとともに、出射光によって照らされた照射面を均一にむらなく照射できる。

（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、筒状の混合部１４に代えて、第１の混合部１９および第２の混合部２０を設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図４において、第１の混合部１９は透過性及び拡散性を有した略シート状に形成され、ＬＥＤ配列部１２の複数個のＬＥＤ１３の前面に付設されている。複数個のＬＥＤ１３は椀状に形成されたＬＥＤ配列部１２の凹面に密接して配置されていることから、第１の混合部１９も椀状に形成され複数個のＬＥＤ１３の前面に配置される。第１の混合部１９は、例えばマイクロレンズアレイであり、異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤ１３からの光を混合して、スポットライト本体１１の所定の集光面に向けて照射される。

一方、その所定の集光面には第２の混合部２０が設けられている。第２の混合部２０も透過性及び拡散性を有した略シート状に形成されている。従って、第１の混合部１９で異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤ１３からの光を混合し、さらに、第２の混合部２０で第１の混合部１９で混合された複数個のＬＥＤ１３からの光を混合することになる。

第３の実施の形態によれば、第１の混合部１９及び第２の混合部２０で複数個のＬＥＤ１３からの光を二重に混合するので、単一光では得られない光色や演色性が得られるとともに、出射光によって照らされた照射面を均一にむらなく照射できる。

（第４の実施の形態）
図５は、本発明の第４の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図である。この第４の実施の形態は、図４に示した第３の実施の形態に対し、ＬＥＤ配列部１２に代えて、第１の混合部１９に複数個のＬＥＤ１３を保持するための保持部２１を設けたものである。図４と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図５において、第１の混合部１９は椀状に形成され、その椀状に形成された第１の混合部１９の背面側に、複数個のＬＥＤ１３を保持するための保持部２１が形成されている。複数個のＬＥＤ１３は第１の混合部１９の保持部２１で保持され、複数個のＬＥＤからの光ビームが第２の混合部１９に向くように並んで配置される。第１の混合部１９は、例えばマイクロレンズアレイであり、異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤ１３からの光を混合して、第２の混合部１９に向けて照射される。従って、第１の混合部１９で異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤ１３からの光を混合し、さらに、第２の混合部２０で第１の混合部１９で混合された複数個のＬＥＤ１３からの光を混合することになる。

第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態の効果に加え、複数個のＬＥＤ１３は第１の混合部１９に保持されることになるので、ＬＥＤ配列部１２は不要となり、ＬＥＤ式スポットライトの構造が簡素化できる。

（第５の実施の形態）
図６は、本発明の第５の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図である。この第５の実施の形態は、図４に示した第３の実施の形態に対し、第１の混合部１９を複数個のＬＥＤ１３毎に分割し、各々のＬＥＤ１３に係止するための係止部２２を設けたものである。図４と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図６において、第１の混合部１９は複数個のＬＥＤ１３毎に分割して形成され、各々のＬＥＤ１３に係止部２２にて装着されて、各々のＬＥＤ１３の前面に配置される。

第５の実施の形態によれば、第１の混合部１９は各々のＬＥＤ１３に取り付けられることになるので、第１の混合部１９のスポットライト本体１１への取り付けが不要になり、ＬＥＤ式スポットライトの構造が簡素化できる。また、ＬＥＤ毎に第１の混合部１９を着脱できるので、必要なＬＥＤ１３だけに第１の混合部１９を装着することもできる。

本発明の第１の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図。 本発明の第１の実施の形態における混合部の斜視図。 本発明の第２の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図。 本発明の第３の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図。 本発明の第４の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図。 本発明の第５の実施の形態に係わるＬＥＤ式スポットライトの構成図。

符号の説明

１１…スポットライト本体、１２…ＬＥＤ配列部、１３…ＬＥＤ、１４…混合部、１６…集光レンズ、１７…移動機構、１８…バンドア、１９…第１の混合部、２０…第２の混合部、２１…保持部、２２…係止部

Claims (3)

1. 異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤが取り付けられたＬＥＤ配列部と；
   複数枚の板材で内面が拡散性の高い材質で筒状に形成され、前記ＬＥＤ配列部の複数個のＬＥＤからの光が筒状内面を複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤからの光を混合して出力する混合部と；
   前記混合部からの光を集光して外部に照射する集光レンズと；
   前記ＬＥＤ配列部および前記集光レンズを収納するスポットライト本体と；
   を備えことを特徴とするＬＥＤ式スポットライト。
2. 異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤが取り付けられたＬＥＤ配列部と；
   内面が拡散性の高い材質で中空球状に形成され、前記ＬＥＤ配列部の複数個のＬＥＤからの光が前記中空球状内面を複数回反射することで異なる単一色の複数個のＬＥＤからの光を混合して出力する混合部と；
   前記混合部からの光を集光して外部に照射する集光レンズと；
   前記ＬＥＤ配列部および前記集光レンズを収納するスポットライト本体と；
   を備えことを特徴とするＬＥＤ式スポットライト。
3. 異なる単一色をそれぞれ発光する複数個のＬＥＤが取り付けられたＬＥＤ配列部と；
   前記ＬＥＤ配列部の複数個のＬＥＤの前面に付設され透過性及び拡散性を有した略シート状の第１の混合部と；
   複数個のＬＥＤからの光が集められる集光面に配置され透過性及び拡散性を有した略シート状の第２の混合部と；
   前記混合部からの光を集光して外部に照射する集光レンズと；
   前記ＬＥＤ配列部および前記集光レンズを収納するスポットライト本体と；
   を備えことを特徴とするＬＥＤ式スポットライト。

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