JP2007280900A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数色の光による装飾性の高い照明を簡単かつ安価に実現可能にする。
【解決手段】照明装置８は、一端側を収束し他端側を例えば２つに分岐させるとともに前記他端側の端面を光出射面とする例えば２つの導光体１、２と、導光体の収束した一端側の端面に臨ませて配置した１個のＬＥＤ（発光ダイオード）５と、例えば一方の導光体１に配置されたフィルタ６とを備えた構成である。例えば、ＬＥＤ５は青色光を出射するものとし、フィルタ６は蛍光体（又は燐光体）を含み青色光に対して黄色の蛍光（又は燐）を発するものとすると、一方の導光体１から白色光、他方の導光体２から青色光が被照射体７に照射される。１個のＬＥＤ５でもって複数色の光による照明が可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、発光ダイオードから出射された光を導光体を通じて被照射体に照射する照明装置に関し、特に複数色により装飾性の高い照明を行う照明装置に関する。

近年、ＬＥＤ(発光ダイオード)は、高効率、長寿命の光源として、様々な照明用途で使われる機会が多くなっている。特に高効率の青色や紫外のＬＥＤが開発され、これらのＬＥＤと各種蛍光体を組み合わせることにより、照明として実用レベルの白色ＬＥＤが普及しつつある。
ＬＥＤで白色光を実現する手段としては、（１）Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤを混色する、（２）青色のＬＥＤに黄色の蛍光を発する蛍光体を組み合わせ、補色の関係を利用して擬似白色を作り出す、（３）紫外のＬＥＤに赤・緑・青の３種類の蛍光体を組み合わせ、混色する、の３種類の手法があるが、（２）の手法が最も安価であり、普及している。
また、ＬＥＤは指向性を持つ点状光源であり、単独ではスポット照明としての使用に制限されるため、レンズ、導光体、拡散板を組み合わせて線状、面状の光源として使用される場合がある。典型的な例として液晶バックライトが挙げられる。
一方、ＬＥＤには様々な色調のものがあることから、対象物を複数の色のＬＥＤによって装飾性の高い照明をする要求がなされることがある。この場合異なる色のＬＥＤであっても、同じ位置から照明したのでは、混色してしまって異なる色で照明する効果が薄れてしまうので、異なる位置から異なる角度で対象物を照明する必要がある。当然複数種のＬＥＤを異なる位置に配置する必要があることから、ＬＥＤ個数の増加と配線の複雑化によるコストアップの要因となっていた。

発光ダイオードから出射した光を導光体を通じて被照射体に照射する照明装置として、例えば特許文献１や特許文献２等がある。
特許文献１の照明装置は、計器の表示部用の照明装置であり、発光色が互いに異なる複数の光源（発光ダイオード）を導光体に臨ませ、光透過色の異なる複数色の透光性部材からなる指針を照明するものであるが、前記複数の光源を切り替える切替手段を有して、いずれか一方の光源からのみ照明可能な構成である。

特許文献２の照明装置は、互いに異なる色の光を出射する第１の光源（ＬＥＤ）と第２の光源（ＬＥＤ）とをロッド状又はプレート状の導光体の両端面にそれぞれ臨ませて対向させ、前記２つの光源からの光を導光体内に導き、導光体の外周面から装飾性の高い照明光が照射されるようにしたものである。この照明装置では、光源の点減、光量増減を制御することにより導光体の発光状態を変化させてグラディエーション付けや色の変化を発生させることができる。
なお、特許文献１には、実施例として、導光体の内部に蛍光体を含有させたり外周面に蛍光体層を形成したりして、導光体の外周面から照射される照明光の装飾性を高めることが記載されている。
蛍光体を使用すれば、元の光（発光ダイオードの励起光）と蛍光光の少なくとも２種類の波長（色）の光が存在することになるわけであるが、混在してしまえば人間の目には１種類の光としてしか認識されない。例えば特許文献２において、青色光と黄色光が適度な割合で混合されれば、人間の目には１種類の白色光として認識され、２種類の色の光としては認識されないので、そのような照明の装飾性は限られたものとなる。
特許文献１も特許文献２も、複数の色の光を分離して照明として利用する用途は目的とされておらず、当然そうするための手法も開示されていない。
特許２９５９５１２号 特開２００３−２５７２０５

上記のように従来の照明装置は、被照射体を複数の色で照明する場合、光源としてその色の種類に対応する複数のＬＥＤを用いていたので、前述のようにＬＥＤ個数の増加と配線の複雑化によるコストアップの要因となっていた。
また、装飾性については、特許文献１の照明装置は装飾性は全く有していないし、装飾性を目的とする特許文献２においても、単に複数の色を混色して一種類の色で照明するだけなので、その装飾性は限られたものであった。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、装飾性の高い照明を可能にしながら、ＬＥＤ個数の増加と配線の複雑化によるコストアップの問題の生じない照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明の照明装置は、一端側を収束し他端側を複数に分岐させるとともに前記他端側の端面を光出射面とする複数本の導光体と、前記導光体の収束した一端側の端面に臨ませて配置した少なくとも１個の発光ダイオードと、少なくとも１本の導光体の前記一端側又は他端側又は途中に配置された、透光性樹脂シートに蛍光体又は燐光体を分散してなるフィルタとを備えるとともに、前記光出射面からは照明光が出射され、被照射体上の前記照明光による被照射領域が異なっていることを特徴とする。

請求項２は、請求項１の照明装置において、フィルタを複数本の導光体にそれぞれ配置するとともに、各導光体のフィルタは、発光ダイオードの光を受けた時に互いに異なる波長の光を発する蛍光体又は燐光体を分散させたものであることを特徴とする。

請求項３は、請求項１の照明装置において、各導光体からの照明光がそれぞれ互いに離れた位置から異なる角度で被照射体に照射されるようにしたことを特徴とする。

請求項４の発明の照明装置は、一端側を収束し他端側を複数に分岐させるとともに、導光体の長手方向に沿った側面の片側に光反射手段あるいは光拡散手段を形成し、その反対側の側面を光出射面とした複数本の導光体と、前記導光体の収束した一端側の端面に臨ませて配置した少なくとも１個の発光ダイオードと、少なくとも１本の導光体の前記一端側又は前記光反射手段の箇所より発光ダイオード側に配置された、蛍光体又は燐光体を分散してなるフィルタとを備えたことを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜４の照明装置において、蛍光体又は燐光体を分散したフィルタを配置した導光体における前記フィルタより光出射面側の位置に、発光ダイオードが発した光の波長を吸収する吸収フィルタを配置したことを特徴とする。

請求項６の発明の照明装置は、一端側を収束し他端側を複数に分岐させるとともに前記他端側の端面を光出射面とする複数本の導光体と、前記導光体の収束した一端側の端面に臨ませて配置した、少なくとも１個の発光ダイオードと、少なくとも１本の導光体の前記一端側又は他端側又は途中に配置された、前記発光ダイオードから出射された光のなかの特定波長を吸収する吸収フィルタとを備えるとともに、前記各導光体からの照明光による被照射体の被照射領域が異なっていることを特徴とする。

本発明によれば、１個のＬＥＤ（発光ダイオード）から出射される１色の光で、複数色の光を被照射体の異なる領域に照射する照明が可能となる。したがって、複数色の光による装飾性の高い照明が可能でありながら、ＬＥＤ個数の増加と配線の複雑化によるコストアップの問題は発生せず、装飾性が高く被照射体に立体感を発生させる照明装置を簡単かつ安価に実現することができる。

以下、本発明を実施した照明装置について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の照明装置８の構成説明図である。この照明装置８は、２本の導光体１、２を用いた場合であり、両導光体１、２の一端側（図１で左端側）を収束し他端側を２つに分岐するとともに前記他端側の端面１ａ、２ａを光出射面としている。導光体１、２の前記収束した一端側の端面（光入射面）１ｂ、２ｂに臨ませて１個のＬＥＤ（発光ダイオード）５を配置する。そして、一方の導光体１の途中に、透光性樹脂シートに蛍光体を分散してなるフィルタ６を配置している。他方の導光体２はそのまま用いている。図示例では、ＬＥＤ５が青色を出射するＬＥＤであり、フィルタ６は、青色の励起光により黄色の蛍光を発する蛍光体を透光性樹脂シートに分散したものである。こうして、各導光体１、２の光出射面からの照明光が被照射体７の異なる領域に照射されるようにしている。なお、発光ダイオードの数と、発光ダイオードから出射光を導く導光体の数は、双方とも少なくとも１個あるいは１本有れば良い。更に詳しくは、導光体の分岐数は発光ダイオードの数よりも大であれば良い。これは本発明で共通である。

実際に試作したものの仕様を説明すると、両導光体１、２として、アクリル製５ｍｍ角、長さ２００ｍｍの矩形断面の棒状のものを用い、ＬＥＤ５には青色出射のＬＥＤ（E1S17-3B1A6-02 豊田合成製）を用い、フィルタ６として、青色の励起光により黄色の蛍光を発する蛍光体（P46-Y3 化成オプトニクス製)を１５ｗｔ％含有するシリコーン樹脂シート（０．５ｍｍ厚）を用いた。フィルタ６は、導光体１に入れたスリットに挿入固定する等により、導光体１の途中に配置することができる。
ＬＥＤ５に２０ｍＡ（ミリアンペア）の電流を流して発光させたところ、フィルタ６を挿入した一方の導光体１の端面１ａからは青色光と黄色光との補色の関係による白色（擬似白色）の光が、他方の導光体２の端面２ａからはＬＥＤ５の光の色すなわち青色の光が出射された。
出射端１ａ、２ａの直下３０ｍｍ位置における照度は、白色光が２０．６ルクス、青色光が１０．２ルクスであった。二つの導光体１、２の間に被照射体７として、５０ｍｍ角の表面つや消しのアルミ製立方体を配置し、斜め上方から青色光、斜め下方から白色光を照射したところ、各面で色合いの異なる、立体感の強調された照明となった。

上記の通り、１個のＬＥＤ５から出射される一種類（青色）の光でもって、複数色（２色）の光を被照射体７の異なる領域に照射する照明が可能となる。したがって、複数色（２色）の光による装飾性の高い照明が可能でありながら、ＬＥＤ個数の増加と配線の複雑化によるコストアップの問題は発生せず、装飾性の高い照明を簡単かつ安価に実現することができる。なお、照明光の拡散により被照射体上では被照射領域の輪郭付近が部分的にオーバーラップする場合がある。あるいは、被照明領域のかなりの部分がオーバーラップする場合がある。本発明ではこのような場合でも異なる領域を照らしていると表現する場合がある。この表現は本発明で共通に用いられる。

図２は本発明の第２実施例の照明装置１８の構成説明図である。
この照明装置１８は、３本の導光体１１、１２、１３を用いた場合であり、この３本の導光体１１、１２、１３の一端側（図２で左端側）を収束し他端側を３つに分岐するとともに前記他端側の端面１１ａ、１２ａ、１３ａを光出射面としている。導光体１１、１２、１３の前記収束した一端側の端面１１ｂ、１２ｂ、１３ｂに臨ませて１個のＬＥＤ（発光ダイオード）１５を配置する。そして、各導光体１１、１２、１３の途中にそれぞれ、透光性樹脂シートに異なる波長の蛍光を発する蛍光体を分散したフィルタ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを配置している。前記ＬＥＤ１５は紫外線（ＵＶ）を出射するＬＥＤであり、各フィルタ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃはそれぞれ、紫外線の励起光により赤色の蛍光を発する蛍光体、緑色の蛍光を発する蛍光体、青色の蛍光を発する蛍光体を透光性樹脂シートに分散している。１７は立体状の被照射体を示す。

上記の照明装置１８によれば、１つのＬＥＤ１５のみで、３種類の波長の光を出射することができ、照明光のさらなる多様性を簡単かつ安価に実現できる。

本発明は、好適には１つのＬＥＤを用いるが、図３に示すように複合型の照明装置２８を構成できる。すなわち、この照明装置２８は第１の照明装置２８’と第２の照明装置２８”とを備え、両照明装置２８’、２８”の構成はいずれも、一端側を収束し他端側を複数に分岐させた２本導光体２１’、２２’又は２１”、２２”と、導光体の収束した一端側の端面に臨ませて配置した１個の発光ダイオード２５’、２５”とを備えた構成を有する。第１の照明装置２８’は２本の導光体２１’、２２’のそれぞれ途中にフィルタ２６Ａ、２６Ｂを配置し、第２の照明装置２８”は１本の導光体２１”のみについて途中にフィルタ２６Ｃを配置した構成である。
この場合、例えば、第１の照明装置２８’のＬＥＤ２５’は紫外線、第２の照明装置２８”のＬＥＤ２５”は青色光をそれぞれ出射するＬＥＤとし、フィルタ２６Ａ、Ｂは紫外線に対してそれぞれ赤色又は緑色の蛍光を発する蛍光体、フィルタ２６Ｃは青色光に対して黄色の蛍光を発する蛍光体を透光性樹脂シート中に分散させる。これにより、導光体２１’からは赤色光、導光体２２’からは緑色光、導光体２１”からは白色光、導光体２２”からは青色光がそれぞれ出射される。

上記の照明装置２８によれば、赤色、緑色、白色、青色の４色の光を被照射体２７に照射することができる。図示例では、紙面上にて被照射体２７の上下と前面（紙面左側）上下部の４箇所を照射する配置であるが、例えば被照射体２７の上下と左右側面の４箇所を照射する配置とすることもできる。

図１、図２、図３の各実施例の照明装置８、１８、２８で導光体に配置されるフィルタはいずれも導光体の途中に介挿されているが、導光体の一端側（ＬＥＤ側）あるいは出射端側（他端側、被照射体側）に配置できる。この場合、導光体の端面に直接取り付けてもよいし、ＬＥＤと導光体の端面との間に光路内に間接的に配置してもよい。
また、上述の説明では各実施例の導光体の断面形状を矩形断面としたが、円形断面その他の断面形状であってもよいし、棒状の一体成形部材ではなく、複数本の光ファイバを束ねた光ファイババンドルでもよい。
また、実施例では各導光体から出射する光を１つの被照射体に照射する場合について説明したが、各導光体から出射する光をそれぞれ別の被照射体に照射する場合にも当然適用できる。
さらに、本発明の照明装置は立体物に対する照明に限らず、単なる平面への照明であってもよいし、例えば床上に複数の物品ないし物体を置いた場合におけるそれらの全体を照明する場合にも適用できる。

図４に本発明のさらに他の実施例の照明装置３８を示す。
この照明装置３８は、図１の照明装置８と同様に一端側を収束し他端側を複数に分岐させた２本の導光体３１、３２を有する。
両導光体３１、３２の収束した一端側にＬＥＤ３５を配置し、一方の導光体３１におけるＬＥＤ３５の近傍にフィルタ３６を配置している。
この照明装置３８における各導光体３１、３２は、被照射体３７を挟んで互いに平行に対向しており、そして、対向方向（図４で上下方向）の外側の側面、すなわち長手方向に沿った側面の片側に光反射手段として、例えば導光体長さ方向に間隔をあけて複数のＶ溝３１ｃ、３２ｃを形成してその反対側の側面（内側の側面）を光出射面３１ａ、３２ａとしている。ＬＥＤ３５は青色を発するＬＥＤである。フィルタ３６は青色光に対して黄色の蛍光を発する蛍光体を透光性樹脂シート中に分散させている。
なお、導光体における光出射面の部分は、図示例のように直線状の場合に限らず、曲線状であってもよい。

上記の照明装置３８において、ＬＥＤ３５から各導光体３１、３２に入射した光は導光体内を進む途中で溝３１ｃ、３２ｃの内部面で反射され反対側の光出射面３１ａ、３２ａから出射される。この場合、一方の導光体３１の光出射面３１ａからは白色光が出射され、他方の導光体３２の光出射面３２ａからは青色光が出射されて、それぞれ被照射体３７の上下面を照射する。
この照明装置３８によれば、被照射体３７の広い範囲の照明を行える。

上記実施例では、両導光体３１、３２の対向方向外側の側面に形成する光反射手段としてＶ溝３１ｃ、３２ｃを形成したが、これに限らず、外側の側面に白色印刷を施して反射面とする方法、梨地などの微細な模様を付けるシボ加工や多数の微小半球凹面を形成するドット加工等により散乱反射面とする光散乱手段を採用できる。

上述の各実施例のフィルタには蛍光体を用いたが、蛍光体に代えて燐光体の採用が可能である。
例えば図１の実施例において、黄色の燐光を発する燐光体を分散したフィルタを用いると、図１の実施例と同様な照明ができる。

また、導光体には、前述の各フィルタとともに、特定の波長を吸収する吸収フィルタ（色フィルタ）を配置できる。例えば、図５は蛍光体を分散したフィルタ６より光出射面側の位置（図示例ではフィルタ６に隣接する位置）に、青色光を発する発光ダイオード５が発した青色光を吸収する吸収フィルタ４６を配置する。
図１の実施例の照明装置８では、導光体１からは黄色の蛍光と元の青色光とが混ざって中間の色が出射されるが、この実施例の照明装置４８では、青色光の吸収フィルタ４６により元の青色光を吸収して黄色光のみを取り出せる。これにより、さらに多様な色調が得られる。

図６の照明装置５８は、白色光のＬＥＤ５５を用いた。白色ＬＥＤは、例えば青色発光チップを黄色の蛍光体で覆って補色の関係で白色光を出射するようになっている。
この１個の白色ＬＥＤ５５の出射した白色光を二つの導光体５１、５２に分岐し、一方の導光体５１に、特定の波長として、例えば黄色光の波長を吸収する吸収フィルタ５６を挿入した。
白色ＬＥＤ５５から出射された光には青色光の波長と黄色光の波長が含まれているので、一方の導光体５１からは、黄色光の吸収フィルタ５６により黄色光が吸収されて青色系の光が出射され、他方の導光体５２からは白色光が出射される。こうして青白二色の照明光が得られる。

本発明の一実施例の照明装置の構成説明図である。 本発明の他の実施例の照明装置の構成説明図である。 本発明のさらに他の実施例の照明装置の構成説明図である。 本発明のさらに他の実施例の照明装置の構成説明図である。 本発明のさらに他の実施例の照明装置の構成説明図である。 本発明のさらに他の実施例の照明装置の構成説明図である。

符号の説明

1、2 、11、12、13、21’、22’、21”、22”、31、32、51、52 導光体
１ａ、２ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ 他端側の端面（光出射面）
１ｂ、２ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、 一端側の端面（光入射面）
５、１５、２５’、２５”、３５、５５ ＬＥＤ（発光ダイオード）
６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、３６ フィルタ
７、１７、２７、３７ 被照射体
８、１８、２８、３８、４８、５８ 照明装置
３１ａ、３２ａ 光出射面
３１ｂ、３２ｂ 一端側の端面（光入射面）
３１ｃ、３２ｃ 溝
４６、５６ 吸収フィルタ

Claims (6)

1. 一端側を収束し他端側を複数に分岐させるとともに前記他端側の端面を光出射面とする複数本の導光体と、前記導光体の収束した一端側の端面に臨ませて配置した少なくとも１個の発光ダイオードと、少なくとも１本の導光体の前記一端側又は他端側又は途中に配置された、透光性樹脂シートに蛍光体又は燐光体を分散してなるフィルタとを備えるとともに、前記光出射面からは照明光が出射され、被照射体上の前記照明光による被照射領域が異なっていることを特徴とする照明装置。
2. 前記フィルタを複数本の導光体にそれぞれ配置するとともに、各導光体のフィルタは、発光ダイオードの光を受けた時に互いに異なる波長の光を発する蛍光体又は燐光体を分散させたものであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 各導光体からの照明光がそれぞれ互いに離れた位置から異なる角度で被照射体に照射されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 一端側を収束し他端側を複数に分岐させるとともに、導光体の長手方向に沿った側面の片側に光反射手段あるいは光拡散手段を形成し、その反対側の側面を光出射面とした複数本の導光体と、前記導光体の収束した一端側の端面に臨ませて配置した少なくとも１個の発光ダイオードと、少なくとも１本の導光体の前記一端側又は前記光反射手段の箇所より発光ダイオード側に配置された、蛍光体又は燐光体を分散してなるフィルタとを備えたことを特徴とする照明装置。
5. 蛍光体又は燐光体を分散したフィルタを配置した導光体における前記フィルタより光出射面側の位置に、発光ダイオードが発した光の波長を吸収する吸収フィルタを配置したことを特徴とする請求項１〜４記載の照明装置。
6. 一端側を収束し他端側を複数に分岐させるとともに前記他端側の端面を光出射面とする複数本の導光体と、前記導光体の収束した一端側の端面に臨ませて配置した、少なくとも１個の発光ダイオードと、少なくとも１本の導光体の前記一端側又は他端側又は途中に配置された、前記発光ダイオードから出射された光のなかの特定波長を吸収する吸収フィルタとを備えるとともに、前記各導光体からの照明光による被照射体の被照射領域が異なっていることを特徴とする照明装置。

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