JP2006107975A - 照明装置および発光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、炎が揺らいでいるように見せることができる照明装置および発光方法を提供することにある。
【解決手段】 本発明の照明装置１０は、一定の輝度で常時点灯する第１発光体２０ａと、周期的に輝度が変化する第２発光体２０ｂと、第２発光体２０ｂとは異なるタイミングで輝度が変化する第３発光体２０ｃとを有する。これらの発光体２０が外装部材１２の内部に収納され、外装部材１２の投影部１４に映し出された光は、炎が揺らいでいるように見せることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、炎が揺らいでいるように見せることが可能な照明装置および発光方法に関するものである。

従来から種々の照明装置が開発・発売されている。それらの照明装置は、通常の照明からその場の雰囲気に合わせた演出用まで様々である。

演出用の照明として炎が揺らいでいるように見せる照明装置がある（特許文献１参照）。これは、多数の発光ダイオードを用いたものである。各発光ダイオードに流れる電流を正弦波にする。各発光ダイオードに流れる正弦波電流の位相をずらし、各発光ダイオードの明るさが異なるようにする。このことによって、合成された光の輝度が時間的に微妙に変化し、炎が揺らいでいるように見せることができる。

しかし、複数の発光ダイオードを用いただけでは、一定周期で明るさが変化しているだけに見える場合があり、好ましくない。

特開２００２−３３４６０６号公報

本発明の目的は、炎が揺らいでいるように見せることができる照明装置および発光方法を提供することにある。

本発明の照明装置の要旨は、一定の輝度で常時点灯する発光体と、複数のグループに分けられ、該グループごとに異なるタイミングで輝度が変化する発光体と、全ての前記発光体を収納し、該発光体が発した光を映し出す投影部、該光の通過穴、またはその両方を有する外装部材と、を含むことである。外装部材に収納された複数の発光体が、それぞれ異なる輝度となり、投影部などにその光が映し出される。

前記常時点灯する発光体を第１発光体とし、前記複数のグループが、第２発光体を有するグループと第３発光体を有するグループとを含み、前記第１から第３発光体の中において、該第１発光体が前記外装部材の投影部に近い位置に配置されてもよい。

前記第２発光体は点灯しながら輝度が変化し、前記第３発光体は点滅してもよい。

前記第１から第３発光体の中において、該第３発光体が前記外装部材の投影部から遠い位置に配置されてもよい。

前記第２発光体、第３発光体、またはその両方に流れる電流を時間的に変化させるために、音声信号を記憶し、出力するレコーダと、出力された音声信号を受信し、電気信号に変換するアンプとを含でもよい。

本発明の発光方法の要旨は、外装部材に収納された複数の発光体の発光方法であって、前記複数の発光体が、第１発光体、第２発光体、および第３発光体を含み、前記第１発光体が一定の輝度で点灯するステップと、前記第２発光体が時間的に輝度が変化しながら点灯するステップと、前記第３発光体が点滅するステップと、を含むことである。全てのステップは同時に進行する。

本発明は、複数の発光体を使用し、各発光体の輝度の変化や発光体の位置によって、炎が揺らいでいるように見せることができる。外装部材を和風のものにすれば、ロウソクなどの炎が揺らいでいるように見せることができ、和風建築物などの雰囲気に合うようになる。

本発明に係る照明装置およびその発光方法の実施形態について、図面を用いて説明する。本発明の照明装置は、建物などの装飾や演出用に使用するものである。図１に示すように、和風建築物に合うような竹筒を外装部材１２として利用してもよい。

本発明の照明装置１０は、図１に示す外装部材１２の内部に図２に示すような電気回路１８が構成されている。電気回路１８は、一定の輝度で点灯する第１発光体２０ａと、周期的に輝度が変化する第２発光体２０ｂと、第２発光体２０ｂとは異なるタイミングで輝度が変化する第３発光体２０ｃとを有する。このように、発光体２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、発光方法の異なる複数のグループに分かれている。以下、符号２０ａ，２０ｂ，２０ｃを総称して２０と記載する。

本実施形態では、３種類の異なる発光を行う発光体２０を使用する。この３種類の光によって炎が揺らいでいるように見せることができる。また、各発光体２０の数は限定されない。発光体２０の一例としては、発光ダイオードである。発光ダイオードであれば、消費電力を低くすることができる。以下、発光体２０は発光ダイオードとして説明する。発光ダイオード２０が発する光の色は、黄色、赤色、白色などが好ましいが、限定されない。

外装部材１２は、第１から第３発光ダイオード２０が発した光を映し出す投影部１４、光の通過穴１６、またはその両方を有し、第１から第３発光ダイオード２０を収納する。

図１には、外装部材１２として竹筒を示しているが、竹筒に限定されることはない。提灯や行灯など和風のものを使用することによって、和風建築物に組み合わせたときに雰囲気が良くなる。本物の竹筒を使用する以外に、樹脂成形で擬似的に竹筒としたものでもよい。

投影部１４は、外装部材１２に穴を開け、その穴をふさぐようにして設けた和紙やワーロン紙などである。これは、投影部１４に映し出される光を炎の揺らぎのように見せるためであると同時に、和風建築物の雰囲気に合わせるためである。また、外装部材１２全体を和紙などで構成しても良い。投影部１４の形状は任意であり、図１ではひょうたん形状になっている。なお、炎の揺らぎは、炎が揺れて時間的に変化する様子とする。

通過穴１６は、例えば竹筒を斜めに切った切り口である。外部から見える外装部材の内面部分に光が映し出される。映し出される光が揺らぐことによって、外装部材１２の内部でロウソクが燃えているように見せることができる。

図２では各発光ダイオード２０は５つであり、それぞれ直列接続になっている。第２発光ダイオード２０ｂは発振回路２２に接続されている。発振回路２２は、発光ダイオード２０ｂがコレクタＣに接続され、かつエミッタＥを接地したトランジスタＴ１と、トランジスタＴ１のベースＢに接続された発振器２４と、トランジスタＴ１のベースＢ−コレクタＣ間およびベースＢ−エミッタＥ間に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２より構成される。発振回路２２は、発振周波数を変えられるように構成してもよい。電源は、例えば１２Ｖを出力するものを使用する。

発振周波数を変えるためのボリュームや回路１８の電源スイッチを設けた場合、外装部材１２の目立たない位置にそれらを設けてもよい。

発光ダイオード２０と直列に抵抗もしくは定電圧ダイオード（ツェナーダイオード、ＣＲＤ）を接続する（図示省略）。これらは、発光ダイオード２０に過電流が流れて損傷するのを保護する保護回路の役割がある。

各発光ダイオード２０に流れる電流を図３に示す。第１発光ダイオード２０ａには一定電流が流れる（図３（ａ））。したがって、第１発光ダイオード２０ａは一定の輝度で常時発光する。

第２発光ダイオード２０ｂには一定値以上のパルス電流が流れる（図３（ｂ））。パルスの最低値は、例えば最大値の１／３程である。発振回路２２の抵抗Ｒ１，Ｒ２によって、完全に０Ａとはならない構成なっている。したがって、第２発光ダイオード２０ｂは発光と消灯が完全に切り替わるのではない。常時点灯しながら輝度が変化する。

第３発光ダイオード２０ｃは自己点滅型の発光ダイオードであり、パルス電流が流れる（図３（ｃ））。第２発光ダイオード２０ｂとは異なり、パルスの最低値は０Ａである。したがって、第３発光ダイオード２０ｃは点滅する。

なお、第３発光ダイオード２０ｃを別途発振回路に接続するのであれば、第３発光ダイオード２０ｃは自己点滅型の発光ダイオードに限定されることはない。この場合、第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃに接続する発振回路は、別々のものとなり、発振周波数も異なるようにする。また、自己点滅型の発光ダイオードと発振回路を組み合わせてランダムな点滅をさせてもよい。

第２発光ダイオード２０ｂと第３発光ダイオード２０ｃに流れるパルス電流の周期は、異なるようにする。例えば、第２発光ダイオード２０ｂは約５〜１５Ｈｚ、第３発光ダイオード２０ｃは約３Ｈｚである。第２発光ダイオード２０ｂと第３発光ダイオード２０ｃの輝度の変化するタイミングが異なることになる。

上述のように、複数種の発光ダイオード２０を用い、それぞれの発光するタイミング、輝度、周期が異なる。このことにより、投影部１４に映し出される光の輝度が時間的に微妙に変化するため、炎が揺らいでいるように見せることができる。

図４に示すように、第１から第３発光ダイオード２０において、第１発光ダイオード２０ａが外装部材１２の投影部１４や内面２６に近い位置に配置されている。これは、投影部１４や通過穴１６への光の影響を考慮したものである。第１発光ダイオード２０ａが外装部材１２の投影部１４に最も近い位置に配置されることによって、投影部１４に対する第１発光ダイオード２０ａの光の輝度などの影響が一番大きくなるようにしている。常時点灯する光の中に、点滅したりする光がミックスされることとなる。このことによって、投影部１４に映し出される光が揺らいでいるように見える。なお、内面２６は投影部１４や通過穴１６の有する面であり、図４では投影部１４を有する内側面を言う。

一方、第２または第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃが外装部材１２の投影部１４に最も近い位置に配置されると、投影部１４に映し出される光は点滅したものとなる。これは、周期的に輝度が変化する第２または第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃの光が投影部１４に近くなるため、その光の輝度の変化などの影響が大きくなるからである。したがって、光が揺らいでいるようには見えず、その場の雰囲気を壊すこととなる。このことよりも、本発明の発光ダイオード２０の配置が良いことがわかる。

また、発光ダイオード２０の発光方法は、外装部材１２の投影部１４や内面２６に近い位置から常時点灯、常時点灯しながら輝度が変化、点滅という順番になっている。このように外装部材１２の投影部１４に近い位置から遠い位置に向かって点灯から点滅に徐々に変化しているのも、点滅の影響が一番大きいため、点滅の影響を徐々に和らげて、炎が揺らいでいるように見せるためである。

上述したように、本発明は、単に複数種の発光ダイオード２０を使用するにとどまらず、発光ダイオード２０の配置を創意工夫している。全ての発光ダイオード２０の光が投影部１４でミックスされて映し出されたときに、炎が揺らいでいるように見える。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。例えば、図５（ａ）に示すように、投影部１４に対して発光ダイオード２０を傾ける構成であっても良い。図５（ｂ）のように、投影部１４に映し出される第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃの光が炎２８の外縁になるようにする。第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃに流れる電流が同一とならないようにする。例えば、第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃにパルスや正弦波電圧を印加する場合、相対的に位相や電圧の振幅がずれるようして別々に電圧を印加する。また、第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃに不規則に変化する電圧を印加してもよい。

発光ダイオード２０の光が投影部１４に映し出されたときに、筋が入ったように光と影の境界ができる場合がある。そこで、図５（ａ）のように発光ダイオード２０につば（板体）２９を付けて、筋を発生させる光をカットしてもよい。

灯籠などのように複数の面に炎を表したい場合、図６のように複数の発光体２０が複数の投影部１４に向かうように設ける。四方に擬似的な炎が映し出される。

図７に示すように、発振回路がレコーダ３０とアンプ３２を含むように構成してもよい。レコーダ３０には図８に示すような信号を入力し、レコーダ３０で記憶する。入力された信号をレコーダ３０が出力し、アンプ３２で増幅する。増幅された信号が発光ダイオード２０に印加される。図８に示すように、信号が不規則であるので発光ダイオード２０の輝度の変化も不規則になる。このことにより、発光ダイオード２０の光を炎のように見せることができる。なお、信号の増幅が必要ないのであればアンプ３２は省略してもよい。また、信号はプラス成分とマイナス成分があり、実際にはどちらか一方のみが使用されるが、このことについては後述する。

レコーダ３０への信号の入力方法は、手動または自動のどちらでも良い。自動であれば、シーケンサのタイムスイッチで自動的に信号を発生させて、その信号をレコーダ３０へ入力する。図８に示すように、信号の振幅および幅は不規則である。レコーダ３０で記憶されるのは、例えば約１分間である。この記憶された信号は繰り返し出力されるようにする。

また、レコーダ３０とアンプ３２の間にスピーカとマイクを設けてもよい。レコーダ３０には音声チップが含まれ、音声信号を再生できるようにする。レコーダ３０に記録された音をスピーカで音声出力し、マイクで集音する。集音した音を電気信号に変換し、アンプ３２で増幅する。

なお、図５から図８で説明した構成は、一つにまとめた構成でもよい。すなわち、図５の発光ダイオードへの電圧の印加を図７や図８の構成を用いておこなってもよい。

図５において、発光ダイオード２０へ電圧を印加するための回路は図９のように構成しもよい。加電圧装置４２と発振器４４が直列接続になっている。加電圧装置４２は、発光ダイオード２０が消灯しないように、一定電圧を出力する回路である。発振器４４は上述したように、種々時間的に出力電圧を変化させるものである。

図９（ａ）〜（ｃ）において、第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃには、図８で示したような電圧が印加されるようになる。第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃに電圧を印加するとき、位相がずれるようにする。また、図９（ａ）、（ｃ）では、第１発光ダイオード２０ａには一定電圧が印加されるように、発振器４４を介さずに電圧を印加する。

図９（ａ）〜（ｃ）のような構成となるための具体的な回路で示すと図１０のようになる。なお、図１０において、第１発光ダイオード２０ａへの電圧を印加するための回路構成Ａ，Ｂ，Ｃが全て入っている。すなわち、９（ａ）〜（ｃ）の第１発光ダイオード２０ａへ電圧を印加するための回路をそれぞれ示している。したがって、いずれか１つを採用し、他の回路を省略した構成であってもよい。

図９（ａ），（ｃ）は、第１発光ダイオード２０ａに一定電圧を印加するために、図１０のＡやＣの点線枠で示すような発光ダイオード２０ａと抵抗Ｒ６の直列回路となっている。図９（ｂ）のようにするには、図１０のＢの点線枠で示すように、発光ダイオード２０ａはトランジスタＴ５のコレクタに接続される。トランジスタＴ５のベースには抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ４が接続される。

第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃが交互に点灯するために、図１０のように、一方のトランジスタＴ３のコレクタと他方のトランジスタＴ３のベースとの間にはコンデンサＣ１，Ｃ２が入り、両方のトランジスタＴ３がループ状になっている。コンデンサＣ１，Ｃ２によって２つのトランジスタＴ３が交互に動作する。抵抗Ｒ７は第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃへの過電流を防止する。また、可変抵抗Ｒ８は、トランジスタＴ３のベースへの電圧調整を行う。

図８の信号が入力されると、ダイオードＤ１によって整流される。すなわち、図８の信号のプラス成分のみが通過する。ダイオードＤ１はトランジスタＴ４のベースに接続されており、コレクタに増幅出力される。その出力は、２つのトランジスタＴ３を介して、第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃに交互に供給される。

トランジスタＴ４のベースに接続された可変抵抗Ｒ９は加電圧調整のためである。可変抵抗Ｒ９の抵抗値を変化させて所望の電圧に調整する。この可変抵抗Ｒ９により、信号がないときでも発光ダイオード２０が幾分光を発するようになり、完全に消灯することはない。ダイオードＤ１に接続されたコンデンサＣ３は入力された信号をなめらかにするためである。トランジスタＴ４のベースで、定電圧と発信された信号とが加算される。

図１０のダイオードＤ１の極性を反転させることによって、図８の信号の整流を正負逆転させることができる。すなわち、図１０の構成であれば、図８の信号のプラス分だけを通過させることができるが、ダイオードＤ１の極性を反転させればマイナス分だけを通過させることができる。信号のマイナス分だけを通過させることによって、第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃの動作を逆にすることができる。すなわち、信号がないときは最高輝度の光を発し、信号の値だけ輝度が下がるようになる。このような場合であっても光の輝度の変化によって炎が揺らいでいるように見せることができる。

図２の回路は図１１のように変更しても良い。乱数発生回路３４は、ベースＢに発振回路２４が接続されたトランジスタＴ２とトランジスタＴ２のベースＢ−コレクタＣ間の可変抵抗Ｒ３とを組み合わせたものである。可変抵抗Ｒ３の熱雑音がトランジスタＴ２で増幅され、コレクタ出力に影響するため、発振状態がランダムに変化する。すなわち、振幅や周波数がランダムに変化する。したがって、熱雑音によってトランジスタＴ２の出力がランダムに変化することによって、発光ダイオード２０ｂ，２０ｃに流れる電流の周波数や振幅をランダムに変えることができる。発光ダイオード２０ｂ，２０ｃの輝度がランダムに変化するため、炎に近づけることができる。

また、自己点滅型の発光ダイオード２０ｃと乱数発生回路３４とを組み合わせることによって、さらに不規則な発光となる。炎に近づけることができる。

定電圧回路３６は、交流から直流に変換するＡＣ−ＤＣ変換回路である。

輝度調整回路３８は、可変抵抗Ｒ４である。抵抗値を変えることによって、発光ダイオード２０に流れる電流値が変化し、輝度が変化することになる。なお、電流がパルスや正弦波であれば、最大値が変化することとなる。

なお、発光ダイオード２０と直列に抵抗Ｒ５や定電圧ダイオード４０が接続されているが、可変抵抗Ｒ４を一定以上に保って発光ダイオード２０を保護するのであれば、抵抗Ｒ５や定電圧ダイオード４０をなくしてもよい。

また、発光ダイオード２０ｂ，２０ｃに流れる電流の最低値は０Ａ以外であってもよい。そのためには、発光ダイオード２０ｂ，２０ｃに印加する電圧の基準を変化させる基準電圧可変回路を設ける。基準電圧変換回路は、図１１に示すようなトランジスタＴ２に接続された可変抵抗Ｒ３であってもよい。

図１１の発振回路２４は、図７に示したレコーダ３０やアンプ３２を使用したものを使用することができる。

発光ダイオード２０の種類ごとに、流れる電流を異なるようにしてもよい。例えば、第２発光ダイオード２０ｂには正弦波電圧を印加し、第３発光ダイオード２０ｃにはパルス電圧を印加する。

また、上述した実施形態では発光ダイオード２０の種類は３種類であったが、複数種であれば３種類に限定されない。各発光ダイオード２０によって発する光の色を異なるようにしてもよい。

上に複数の電気回路を示したが、各電気回路で使用されたものは、種々組み合わせを変更してもよい。

発光体として発光ダイオード２０で説明を行ったが、発光ダイオードに限定されない。電球や蛍光管などを発光体として利用してもよい。

図１２のように、投影面１４の裏側にロウソク形状の物４６を置くことによって、第１発光ダイオード２０ａの照明効果により、ロウソクを表現することができる。ロウソク形状の物４６は、の板状体や円柱状体などである。

また、図１３のように、第２および第３発光ダイオード２０ｂ，２０ｃを任意の位置４８内でずらすことによって、投影面１４に大小の光２８ａ，２８ｂが映し出され、暖炉のたき火を表現することができる。第１発光ダイオード２０ａは複数になってもよい。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明に係る照明装置の外観の一例を示す図である。 照明装置の内部の電気回路を示す図である。 各発光ダイオードに流れる電流を示す図である。 発光ダイオードの配置を示す図である。 （ａ）は発光ダイオードを傾けた場合の図であり、（ｂ）は投影面に映し出される光を示す図である。 図５において、複数の面に光を照射する場合の発光ダイオードの配置を示す図である。 発振回路の他の例を示す図である。 図７の発振回路のレコーダが記憶する信号の一例を示す図である。 図７の各発光ダイオードに電圧を印加するための回路構成を示す図である。 図１０の実際の回路構成を示す図である。 電気回路の他の構成を示す図である。 ロウソクを表現するための構成を示す図である。 暖炉の炎を表現するための構成を示す図である。

符号の説明

１０：照明装置
１２：外装部材
１４：投影部
１６：通過穴
１８：電気回路
２０：発光体（発光ダイオード（ＬＥＤ））
２２：発振回路
２４，４４：発振器
２６：内面
２８：投影面の光
２９：つば
３０：レコーダ
３２：アンプ
３４：乱数発生回路
３６：低電圧回路
３８：輝度調節回路
４０：定電圧ダイオード
４２：加電圧装置

Claims (6)

1. 一定の輝度で点灯する発光体と、
   複数のグループに分けられ、該グループごとに異なるタイミングで輝度が変化する発光体と、
   全ての前記発光体を収納し、該発光体が発した光を映し出す投影部、該光の通過穴、またはその両方を有する外装部材と、
   を含む照明装置。
2. 前記一定の輝度で点灯する発光体を第１発光体とし、
   前記複数のグループが、第２発光体を有するグループと第３発光体を有するグループとを含み、
   前記第１から第３発光体の中において、該第１発光体が前記外装部材の投影部に近い位置に配置された請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第２発光体は点灯しながら輝度が変化し、前記第３発光体は点滅する請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第１から第３発光体の中において、該第３発光体が前記外装部材の投影部から遠い位置に配置された請求項３に記載の照明装置。
5. 前記第２発光体、第３発光体、またはその両方に流れる電流を時間的に変化させるために、音声信号を記憶し、出力するレコーダと、出力された音声信号を受信し、電気信号に変換するアンプとを含む請求項２乃至４に記載の照明装置。
6. 外装部材に収納された複数の発光体の発光方法であって、
   前記複数の発光体が、第１発光体、第２発光体、および第３発光体を含み、
   前記第１発光体が一定の輝度で点灯するステップと、
   前記第２発光体が時間的に輝度が変化しながら点灯するステップと、
   前記第３発光体が点滅するステップと、
   を含む発光方法。

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