JP2009158168A

JP2009158168A - スポットライト

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Publication number: JP2009158168A
Application number: JP2007332594A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sekii; 広行関井; Tadashi Murakami; 忠史村上; Koki Noguchi; 公喜野口; Naohiro Toda; 直宏戸田; Yuki Shirakawa; 友樹白川; Tetsuya Nishi; 哲也西; Yoko Matsubayashi; 容子松林
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-25
Also published as: JP5022210B2

Abstract

【課題】複数の発光体からの光をマスクの開口に集光し、ズームレンズで照射するスポットライトにおいて、照射効率を高める。
【解決手段】スポットライト１０は、光源２と、光源２の光を通すための開口３１を有したマスク部３と、マスク部３の前方に設けられたズームレンズ４とを備える。光源２は、ＬＥＤ２２と、ＬＥＤ２２の光に光軸方向の指向性を持たせる光学部材２３とを有する発光体２１を複数備え、各発光体２１は、マスク部３の開口面に対向する光源基板１１の平面上に、それらの光軸２４がマスク部３の開口３１を通り、マスク部３の開口面に直交するように配設されている。これにより、各発光体２１が光軸方向の指向性を持ち、それらの光軸２４が互いに略平行になるので、開口３１を通過した光のうち、光軸２４からずれる光線成分が少なくなり、開口３１からの出射光のズームレンズ４への入射ロスが低減され、照射効率が高まる。
【選択図】図１

Description

本発明は、店舗、美術館、博物館などで用いられる被照射体の大きさに応じてスポット照明するスポットライトに関する。

従来から、この種のスポットライトとして、円弧状に配置された複数のＬＥＤの光軸をそれぞれアパーチャの中心を向け、アパーチャからの出射光を、拡散フィルタを介してレンズに入射して照射するＬＥＤ型光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この装置は、複数のＬＥＤが円弧状に配置されているため、アパーチャの中心に向かう各ＬＥＤの光軸がアパーチャの中心軸に対して異なる方向を成し、アパーチャからの各ＬＥＤの出射光が拡散するので、この拡散によるレンズへの入射光ロスにより、レンズへの入射光量が減少し、照射効率が低下し易い。また、アパーチャとレンズ間に拡散フィルタを設けているので、フィルタ挿入損失により光量ロスが発生すると共に、この拡散フィルタの挿入と各ＬＥＤの円弧状の配置により、構成が複雑となっていた。

また、円弧状に配置された複数のＬＥＤからの光ビームの光軸がアパーチャの中心に向けられると共に、各光ビームが導光管部により各ＬＥＤ側からアパーチャに導光され、アパーチャから出た各光ビームを、拡散板を通して組合せレンズに集光して照射するＬＥＤ型光源装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この装置は、上記特許文献１と同様に、アパーチャからの出射光の拡散に基くレンズへの入射光ロスにより、照射効率が低減すると共に、導光管部は、その光ビームの入側開口部が大きく、出側開口部が小さいため、入側開口部から入射した光ビームの一部が導光管部内で入側方向に反射され、光ビームの導光にロスが発生する。
特開２００６−２６９１８２号公報特開２００５−２８５６６９号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、複数の発光体の光軸を互いに略平行してマスクの開口を通過させることにより、照射効率の高いスポットライトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、光源と、前記光源の前面に設けられ、光源からの光を通すための開口を有したマスクと、前記マスクの前方に設けられた結像レンズと、を備えたスポットライトであって、前記光源は、発光素子と、この発光素子からの光に指向性を持たせるために、該発光素子の前面に設けられた光学部材とを有する発光体を複数備え、各発光体の光軸は、前記マスクの開口を通り、該マスクの開口面に略直交するものである。

請求項２の発明は、請求項１のスポットライトにおいて、一端側に前記光源が配設され、他端側が開放され、光源の光を前記マスクに導光する筒体を、さらに備えたものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載のスポットライトにおいて、前記光源から前記マスクに向けてその断面積が大きくなる円錐台形状とされているものである。

請求項１の発明によれば、光学部材により各発光体に光軸方向の指向性を持たせ、各発光体の光がそれらの光軸を互いに略平行に保って開口を通過するようにしたので、開口を通過した各発光体の光のうち、各光軸からずれる光線成分が少なくなり、開口からの出射光の結像レンズへの入射ロスが低減され、照射効率が高まる。

請求項２の発明によれば、筒体があることで、光源の光が殆ど漏れることなくマスクに導光されるので、照射効率を高めることができる。また、筒体内における光の多重反射により、マスクの開口面における光量分布の均一性が良くなり、結像レンズによる被照射面における照射パターンの光量の均一性が良くなる。

請求項３の発明によれば、光源の光のうち、光軸からずれた光線成分を筒体内の円錐台形の側面で反射させて光軸方向に近付けるようにできるので、マスクの開口を通過した光源の光がより光軸に平行に近い光線となり、結像レンズにおける光源の光の集光ロスをより少なくでき、さらに照射効率を高めることができる。

以下、本発明の第１の実施形態に係るスポットライトについて、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態のスポットライト１０は、一端が閉鎖され、他端が開放された矩形の筺体１と、筺体１内の閉鎖端側に配設された光源２と、光源２の前面に設けられ、光源２からの光を通すための略円形の開口３１を有したマスク部（マスク）３と、マスク部３の前方に設けられたズームレンズ（結像レンズ）４とを備え、展示場等の被照射面１００にズームレンズ４からの照射光１０１を投光する。筺体１は、つや消し黒色の塗装がなされた金属又は樹脂により形成され、マスク部３は、金属又は樹脂から成る。

光源２は、半導体素子からなる発光ダイオード（ＬＥＤ）（発光素子）２２及びＬＥＤ２２の前面に設けられた光学部材２３を有する発光体２１を複数備え、筺体１の閉鎖端近くに保持される光源基板１１に配設される。光学部材２３は、樹脂から成り、ＬＥＤ２２を覆い、ＬＥＤ２２からの光に指向性を持たせるためのレンズとして形成されている。これにより、発光体２１は、ＬＥＤ２２が樹脂で覆われた狭角配光の砲弾型ＬＥＤとなっている。また、これら発光体２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）は、それらの光軸２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）が、マスク部３の開口３１を通り、この開口３１の開口面に略直交するようにそれぞれ配設されている。これにより、光軸２４ａ、２４ｂ、２４ｃは互いに平行となり、開口３１の中心で開口面に直交する中心線に略平行となる。ここでは、発光体２１ａは、その光軸２４ａがマスク部３の開口３１の中心線と略一致するように光源２の略中央部に配設されている。

ズームレンズ４は、マスク部３の開口３１近くに配設される集光用のレンズ４１と、レンズ４１から筺体１の開口側に配設される焦点調整用のレンズ４２を有する。レンズ４１とレンズ４２は、アクリル、ポリカーボネイトなどの樹脂で形成され、それぞれ可動台４３、４４に支持され、可動台４３、４４を移動させて、レンズ間距離を調整する。また、レンズ４１とレンズ４２の各光軸４０は、マスク部３の開口３１の中心線と略一致するように配設され、これらのレンズ４１、４２は、開口３１からの光を集光し、光の焦点を被写体に結像する。このとき、開口３１とレンズ４１間、レンズ４１とレンズ４２間の各距離を調整することにより、ズームレンズ４の焦点距離を合わせながら、被照射面積を調整する。

ここで、発光体２１の光の指向性について、図２を参照してその概要を説明する。発光体２１の光の指向性は、砲弾形状の凸型レンズで形成された光学部材２３により形成される。この光学部材２３による指向性パターン２０は、発光体２１の光が光軸２４方向に絞られ、鋭角に近くなるような狭いビーム幅θを成し、従って、発光体２１からの光は、発光体２１の光軸２４の方向に集中される。これにより、光源２から発射された発光体２１の光は、マスク部３の開口３１外に拡散する光線成分が低減され、拡散ロスを少なくして開口３１を通過し、かつ、マスク部３の開口３１を通過後も光軸２４に沿って略平行にズームレンズ４に入射する。これにより、マスク部３とズームレンズ４間、及びズームレンズ４のレンズ４１とレンズ４２間で、入射光がズームレンズ４外に入射又は放射することを抑制することができ、ズームレンズ４における集光効率が上がる。また、拡散フィルタ等を使用しないので、挿入損失などが発生しない。

このように、上記実施形態のスポットライトによれば、光学部材２３により各発光体２１の光に光軸２４方向に指向性を持たせ、各発光体２１の光がそれらの光軸２４を互いに略平行に保ってマスク部３の開口３１を通過するようにしたので、開口３１を通過した各発光体２１の光のうち、各光軸２４からずれる光線成分が少なくなる。これにより、開口３１からの出射光が殆ど略平行を成し、この出射光のズームレンズ４への入射ロスが低減され、照射効率が高まる。

また、各発光体２１の光軸２４がマスク部３の開口面に直交するようにしたので、各発光体２１をマスクの開口面に対向する光源基板１１の同一平面上に配置できると共に、拡散フィルタ等が不要なので、構成が簡単になる。

次に、本発明の第２の実施形態に係るスポットライトについて、図３を参照して説明する。本実施形態のスポットライト１０は、光源２を収容し、一端側５１に光源２が配設され、他端側５２が開放された筒体５を備え、筒体５は、光源２の光をマスク部３に導光する。他の構成は、前記実施形態と同様である。

本実施形態の筒体５は、その断面が一定の円形を成す円筒状に形成されており、内面が蒸着、スパッタなどにより鏡面処理された金属製のパイプよりなる。また、筒体５は、その円筒の中心軸５０が発光体２１ａの光軸２４ａと略一致するように配設され、その一端側５１が光源２を実装した光源基板１１で覆われ、光源２が筒体５内に収容される。また、筒体５の他端側５２の開口は、マスク部３の開口３１に連なり、収容された光源２の各発光体２１からの光がマスク部３の開口３１に導光される。また、光源基板１１に実装された各発光体２１は、開口３１の中心軸（光軸２４ａに相当）に略直交する光源基板１１の平面上の、開口３１と対向する略同形の円形領域内に配設されている。

このように、上記実施形態のスポットライト１０によれば、筒体５内に光源２を収容しているので、各発光体２１の光のうち、各光軸２４からずれた光線を筒体５内で多重反射させてマスク部３の開口３１内に導光させることができる。これにより、光源２の光が殆ど漏れることなくマスク部３の開口３１に導光されて集光されるので、ズームレンズ４への入射光量が増え、照射効率がより向上する。

また、筒体５内での光の多重反射により、光源２の殆どの光が開口３１に導光されることにより、擬似光源となる開口３１の開口面が明るくなり、照射光が明るくなると共に、開口３１面における光量分布の均一性が良くなり、被照射面における照射パターンの光量の均一性が良くなる。また、ズームレンズ４に入射される光は、ズームレンズ４の光軸４０に略平行な光線成分が多いので、照射光の輪郭を明確にし易くなる。

また、複数の発光体２１を曲面上ではなく、同一平面上に配設できるので、ＬＥＤ２２を平板の光源基板１１に表面実装できることにより、光源基板１１の構成が簡単になり、生産が容易になる。

次に、本発明の第３の実施形態に係るスポットライトについて、図４及び図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態のスポットライトにおいて、筒体５ａは、発光体２１の光軸２４に沿って、光源２からマスク部３に向けてその断面積が大きくなる円錐台形状とされており、他の構成は、前記実施形態と同様である。

本実施形態の筒体５ａは、図５（ａ）に示すように、光源２が配設され一端側５１ａの断面積が小さく、開放された他端側５２ａの断面積が大きくなって、マスク部３の開口３１に連なって配設される。また、筒体５ａの中心軸５０と、マスク部３の開口３１の中心軸、及びズームレンズ４の光軸４０は、略一直線上にある。

ここで、この円錐台形状の筒体５ａ内における発光体２１の光の進行について、図５（ｂ）を参照して説明する。発光体２１の光のうち、光軸２４に傾斜を持って発射された光線２５は、筒体５ａの中心軸５０と傾斜を成す側面５３の傾斜面で反射され、側面が傾斜を持たない場合（例えば、円筒形の筒体）に比較して、筒体５ａの中心軸５０に平行に近くなるように進行する。これにより、マスク部３の開口３１を通過して出射する光は、筒体５ａの中心軸５０（光軸２４ａ、４０に相当）に平行な成分が多くなり、ズームレンズ４により多くの光量を集光することができる。

このように、上記実施形態のスポットライト１０によれば、各発光体２１の光軸２４からずれた光線成分を筒体５の円錐台形の側面５３の傾斜面により、光軸２４に平行に近付けることができる。従って、マスク部３の開口３１を通過した光源２の光を、光軸２４に平行な光線にさらに近付けることができる。これにより、ズームレンズ４への入射光が増加すると共に、ズームレンズ４のレンズ４１、４２間でズームレンズ４外に洩れて放射する光を低減することができ、ズームレンズ４における光の集光の効率が高まり、照射効率をさらに向上させることができる。また、ズームレンズ４に入射される光が平行光線に近いので、照射光の輪郭を明確にできる。

なお、本発明は上記各種の実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。上記第２の実施形態では、円筒形の筒体の口径を一定にしたが、筒体の口径を可変することにより、光源からの光量を変えずに照射面積を変えることもできる。また、この筒体の形状は、円筒形に限らず、断面形状が楕円や多角形でもよい。また、光源における発光体の数は、３つに限らない。

本発明の第１の実施形態に係るスポットライトの構成図。上記スポットライトにおける発光体の光の指向性を説明する図。本発明の第２の実施形態に係るスポットライトの構成図。本発明の第３の実施形態に係るスポットライトの構成図。（ａ）は上記スポットライトの筒体の斜視図、（ｂ）は同筒体内の光の進行を説明する図。

符号の説明

２光源
３マスク部（マスク）
４ズームレンズ（結像レンズ）
５筒体
５ａ筒体
１０スポットライト
２１発光体
２２ＬＥＤ（発光素子）
２３光学部材
３１開口

Claims

光源と、前記光源の前面に設けられ、光源からの光を通すための開口を有したマスクと、前記マスクの前方に設けられた結像レンズと、を備えたスポットライトであって、
前記光源は、発光素子と、この発光素子からの光に指向性を持たせるために、該発光素子の前面に設けられた光学部材とを有する発光体を複数備え、
各発光体の光軸は、前記マスクの開口を通り、該マスクの開口面に略直交することを特徴とするスポットライト。
一端側に前記光源が配設され、他端側が開放され、光源の光を前記マスクに導光する筒体を、さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のスポットライト。
前記筒体は、前記光軸に沿って、前記光源から前記マスクに向けてその断面積が大きくなる円錐台形状とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスポットライト。