JP2011113773A

JP2011113773A - 面光源装置、及び、照明装置

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Publication number: JP2011113773A
Application number: JP2009268239A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Kajiura; 信孝梶浦
Original assignee: YOWA KK
Current assignee: YOWA KK
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】
互いに異なる少なくとも２種類の色温度を有するＬＥＤを用いた面光源装置において、色ムラのない照射光の出力を図ることを目的とする。
【解決手段】
本発明の面光源装置は、互いに異なる少なくとも２種類の色温度を有するＬＥＤ２２ａ、２２ｂが交互に配置されるとともに、導光板１０の端面に面して配置されるＬＥＤアレイ２０と、透明板状体であるとともに、ＬＥＤアレイ２０から放射される光を取り入れるための端面１２と、裏面に配された散乱部１１とを有し、端面１２から入射された光が散乱部１１にて散乱されることで表面側に放射される導光板１０と、を有することを特徴としている。

【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを用いた面光源装置、そして、面光源装置を利用した照明装置に関するものである。

近年、環境に対する配慮が注目を集める中、消費電力の少なさをメリットにもつＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた照明装置が次世代の照明器具として脚光をあびている。ＬＥＤを照明装置に用いる場合、点光源としてのＬＥＤを２次元方向に配列することで面光源として用いられる場合がある。

このようなＬＥＤを用いた照明装置として、特許文献１には、発光色の異なる複数の光源を備え、各光源の発光強度を各々調整することで照度もしくは色温度を容易に変化させ、高い演色性の光を得ることができる照明装置が記載されている。

また、特許文献２には、色調が異なる光を出射する第１から第３の光源のうち、２種類の光源から出射される光源光Ｌ、Ｗをそれぞれ国体放射奇跡近傍の異なる位置の色温度を有するようにし、各光源から出射された光源光Ｌ、Ｗ、Ｙの加法混色により混色光ＬＷＹを得るようにしたＬＥＤ照明灯具が記載されている。

特開２００９−１１７０８０号公報特開２００９−１２３４２９号公報

特許文献１、特許文献２のように色温度が異なる複数のＬＥＤを用いて照明装置を形成した場合、点光源としてのＬＥＤからの照射光が十分に混色されないという問題がある。このような問題は、プロカメラマンが室内で商品や人物を撮影する際に使用するスタジオ照明装置では写真（作品）の仕上がりに顕著な差異を生じさせる。

十分に混色されていない照射光が商品や人物に照射されると、その照射面に色ムラを生じさせ、できあがった写真に致命的な欠陥をもたらしてしまう。特に、照明装置から近距離に位置する被写体の部分では、その色ムラは顕著なものとなる。また、複数の照明装置を利用した場合に形成される陰の部分では、この色ムラは視覚的に目立ちやすいものとなり写真の仕上がりを劣化させてしまう。

また、商品のディスプレイ用に使用される店舗照明では、特許文献１のＬＥＤを用いた照明装置によれば、色温度を容易に変化させることができるため、季節によって、例えば、夏には寒色系の色温度に、冬には暖色系の色温度に変更することで演出効果のアップを図り商品価値を高めることが可能となる。しかしながら、前述したような色ムラが生じた場合には逆に商品価値を下げてしまうことにもなりかねない。

特許文献１では、図２に示されるように、ＬＥＤモジュール５の前方に拡散板６が設置されてはいるが、スタジオ照明や店舗照明として使用する際に不要となる色ムラを解消するには十分に混色されるものとはなっていない。

本発明は、このように色温度が異なる複数のＬＥＤを用いて照明装置を形成する際において問題となる色ムラの発生を十分に抑えることのできる面光源装置、及び、照明装置を提供することを目的としている。

そのため、本発明の面光源装置は、互いに異なる少なくとも２種類の色温度を有するＬＥＤが交互に配置されるとともに、導光板の端面に面して配置されるＬＥＤアレイと、透明板状体であるとともに、ＬＥＤアレイから放射される光を取り入れるための端面と、裏面に配された散乱部とを有し、端面から入射された光が散乱部にて散乱されることで表面側に放射される導光板と、を有することを特徴としている。

また、本発明の照明装置は、互いに異なる少なくとも２種類の色温度を有するＬＥＤが交互に配置されるとともに、面光源用導光板の端面に面して配置されるＬＥＤアレイと、透明板状体であるとともに、ＬＥＤアレイから放射される光を取り入れるための端面と、裏面に配された散乱部とを有し、端面から入射された光が散乱部にて散乱されることで表面側に放射される導光板と、ＬＥＤアレイにおいてそれぞれの種類のＬＥＤ毎に設けられ、ＬＥＤの点灯制御を行う駆動部と、を有することを特徴としている。

さらに、本発明の照明装置は、入力部による設定に基づいて各駆動部を制御する制御部を有することを特徴とするものである。

さらに、本発明の照明装置において、各駆動部は、ＰＷＭ制御によりＬＥＤの点灯制御を行うことを特徴とするものである。

本発明の面光源装置によれば、色温度の異なる複数のＬＥＤから発せられる光を、混色手段としての導光板内で十分に混色させた上で照射することが可能となり、照射される側において色ムラを生じさせることがない。特に、スタジオ照明装置や店舗照明として利用した際に都合のよい照明装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る面光源装置を説明するための図。本発明の実施形態に係る面光源装置における照射光発生の様子を示す図。本発明の実施形態に係る面光源装置を制御する各種構成を示すブロック図。

図１は、本発明の実施形態に係る面光源装置を説明するための図である。本実施形態では、面光源装置３０は、中央に配置された導光板１０と、その周囲を取り囲むようにして配置された４つのＬＥＤアレイ２０ａ〜２０ｄによって形成されている。このように導光板１０の全周を取り囲むようにＬＥＤアレイ２０ａ〜２０ｄを配置したことで、導光板１０からの放射光の輝度を向上を図ることが可能となる。導光板１０の形状、並びに、ＬＥＤアレイ２０の形状、配置数はこの実施形態に限らず、必要に応じて適宜に定めることができる。

導光板１０は、アクリル板などによって形成された透明板状体であって、ｂで示される１辺が４５［ｃｍ］程度の正方形の形状を有し、端部における厚さを約３［ｍｍ］程度としている。導光板１０の裏面には、プリズムを形成、あるいは、ドットを印刷することで形成された散乱部が設けられており、端部から入射する光を表面側に放射し、照射光を形成する。この散乱部は、導光板１０の表面側における各位置での照射光が略等しくなるように形成されており、照射光の輝度分布の均一化が図られている。

各ＬＥＤアレイ２０ａ〜２０ｂは、基板２１と、当該基板２１上に配置された第１ＬＥＤ２２ａ、第２ＬＥＤ２２によって形成されている。図２の右側には、４つのうちの１つのＬＥＤアレイ２０ａにおいて、導光板１０の端部に向かう面の一部の拡大図が示されている。

この拡大図に示されるように第１ＬＥＤ２２ａと、第２ＬＥＤ２２ｂは、交互に並んで配列される。この第１ＬＥＤ２２ａと第２ＬＥＤ２２ｂは、どちらも白色ＬＥＤであるが、放射光の色温度が異なったものとなっている。本実施形態では、第１ＬＥＤ２２ａに電球色に近い３５００Ｋ（ケルビン）の色温度を有するＬＥＤが、第２ＬＥＤ２２ｂに蛍光灯色に近い６５００Ｋの色温度を有するＬＥＤが用いられている。本実施形態では２種類のＬＥＤ２２ａ、２２ｂを用いたが、３種類以上のＬＥＤを用いてＬＥＤアレイ２０が形成されるものであってもよい。

図２は、本発明の実施形態に係る面光源装置における照射光発生の様子を示した図であって、ちょうど、図１に示される導光板１０とＬＥＤアレイ２０ａが隣接する部分における断面図となっている。ＬＥＤアレイ２０に設けられたＬＥＤ２２から照射された光は、導光板１０の端面１２から導光板１０内部に入射される。導光板１０に入射した光は、導光板１０の裏面に形成された散乱部１１にて散乱され、導光板１０の表面から照射される。

このＬＥＤアレイ２０では、図１に示されているように互いに異なる２種類の色温度を有する第１ＬＥＤ２２ａと、第２ＬＥＤ２２ｂが隣接して交互に配置されている。そのため、導光板１０の表面から照射される放射光は、第１ＬＥＤ２２ａからの放射光と第２ＬＥＤ２２ｂからの放射光が十分に混色された状態となって放射される。実験では、導光板１０の端面１２から数ミリメートルの距離において十分な混色状態となることが確認されている。このように本実施形態では、導光板１０が複数の色温度を有するＬＥＤ２２ａ、２２ｂの混色手段として機能し、照射対象となる物体の表面、そして、照射された物体によって形成される陰部分において色ムラを生じさせることを防止する。

また、第１ＬＥＤ２２ａと、第２ＬＥＤ２２ｂの光量比を調整することで、導光板１０からの照射光の色温度を自由な値に調整することも可能となる。具体的には、第１ＬＥＤ２２ａ（色温度３５００Ｋ）と、第２ＬＥＤ２２ｂ（色温度６５００Ｋ）を１：１の光量比とすることで、導光板１０からの照射光の色温度を５０００Ｋに設定することが可能となる。

また、第１ＬＥＤ２２ａ（色温度３５００Ｋ）と、第２ＬＥＤ２２ｂ（色温度６５００Ｋ）を１：０の光量比とすれば、照射光の色温度を３５００Ｋに、第１ＬＥＤ２２ａ（色温度３５００Ｋ）と、第２ＬＥＤ２２ｂ（色温度６５００Ｋ）を０：１の光量比とすれば、照射光の色温度を６５００Ｋに設定することが可能となる。このように、本実施形態によれば、複数のＬＥＤ２２からの光を導光板１０にて混色させることで所望の色温度の照射光を得ることが可能となる。さらには、光量比を可変とすることで、色温度を調整することも可能となる。

図３は、本発明の実施形態に係る面光源装置を制御する各種構成を示すブロック図である。本実施形態において面光源装置を制御する構成として、第１ＬＥＤ２２ａを駆動する第１駆動部４１ａ、第２ＬＥＤ２２ｂを駆動する第２駆動部２２ｂ、各駆動部４１ａ、４１ｂを制御する制御部４２、制御部４２に対して各種設定を行うための入力部４３が備えられている。なお、本発明では、図１で説明した面光源装置、そして、この図において少なくとも各駆動部４１ａ、４２ｂを含むことで照明装置が形成される。

第１駆動部４１ａ、第２駆動部４１ｂは、ＬＥＤ２２において色温度変化を変化させないように、ＬＥＤ２２に供給する電圧、電流は一定とし、通電時間を変化させるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を用いたＬＥＤ駆動が採用されている。

このように、種類の異なるＬＥＤ２２ａ、２２ｂを、それぞれに設けられた駆動部４１にて駆動することで、各ＬＥＤ２２における光量を独立して制御可能とし、各ＬＥＤ２２間での光量比を設定可能とすることができる。なお、これら駆動部４１は、図のように１種類のＬＥＤ２２について１つを対応付ける必要はなく、１種類のＬＥＤ２２を、複数の駆動部４１にて駆動することとしてもよい。例えば、図１に示される各ＬＥＤアレイ２０において、駆動部４１を配置することとしてもよい。

さらに、本実施形態では、各駆動部４１ａ、４１ｂを制御するための制御部４２、制御部に対し各種設定を行うための入力部４３が設けられている。これらは、面光源装置から照射される照射光の色温度をユーザーが調整可能なように設けられた構成である。入力部４３は、色温度を設定するための入力手段であって、ボリューム、スイッチなどで構成される。現在の設定色温度を表示する表示部を設けることとしてもよい。

制御部４２は、入力部で設定された色温度に基づいて、第１駆動部４１ａ、第２駆動部４１ｂを制御することで、第１ＬＥＤ２２ａと第２ＬＥＤ２２ｂの光量比を設定する。色温度と光量比の関係は、制御部４２内のテーブル、もしくは、関数によって定められており、制御部４２は、この関係を参照することで光量比の設定を行う。このように本実施形態では、ユーザーは、入力部４３にて色温度を設定可能とすることで、所望の色温度の照射光を得ることが可能となる。

さらに、この入力部４３には全体光量を設定する手段を設けることとしてもよい。入力部から全体光量が入力されると、制御部４２では、設定されている色温度を維持したまま面光源装置から照射される全体光量を変更する。簡易的には、各駆動部４１間での光量比を一定に保ったまま光量を変化させることで実現できるが、光量を変化させた場合、色温度が変わってしまう場合には、予め、制御部にて全体光量と、色温度に対応付けられた光量比の関係を、制御部４２内のテーブル、もしくは、関数によって定めておくとよい。

このように、本実施形態の面光源装置によれば、互いに異なる少なくとも２種類の色温度を有するＬＥＤを交互に配置するとともに、ＬＥＤからの光を導光板の端面から入射させ、導光板内で十分に混色させて照射するため、照射の対象となる物体面における色ムラ、特に、陰の部分における色ムラを解消することが可能となる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１０…導光板、１１…散乱部、１２…端面、２０…ＬＥＤアレイ、２１…基板、２２…ＬＥＤ、２２ａ…第１ＬＥＤ、２２ｂ…第２ＬＥＤ、３０…面光源、４１ａ…第１駆動部、４１ｂ…第２駆動部、４２…制御部、４３…入力部

Claims

互いに異なる少なくとも２種類の色温度を有するＬＥＤが交互に配置されるとともに、導光板の端面に面して配置されるＬＥＤアレイと、
透明板状体であるとともに、ＬＥＤアレイから放射される光を取り入れるための端面と、裏面に配された散乱部とを有し、端面から入射された光が散乱部にて散乱されることで表面側に放射される導光板と、を有することを特徴とする
面光源装置。
互いに異なる少なくとも２種類の色温度を有するＬＥＤが交互に配置されるとともに、面光源用導光板の端面に面して配置されるＬＥＤアレイと、
透明板状体であるとともに、ＬＥＤアレイから放射される光を取り入れるための端面と、裏面に配された散乱部とを有し、端面から入射された光が散乱部にて散乱されることで表面側に放射される導光板と、
ＬＥＤアレイにおいてそれぞれの種類のＬＥＤ毎に設けられ、ＬＥＤの点灯制御を行う駆動部と、を有することを特徴とする
照明装置。
入力部による設定に基づいて各駆動部を制御する制御部を有することを特徴とする
請求項２に記載の照明装置。
各駆動部は、ＰＷＭ制御によりＬＥＤの点灯制御を行うことを特徴とする
請求項２または請求項３に記載の照明装置。