JP2011233268A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】照明光の色調を可変とすることに伴う照明装置の劣化を抑制することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】発光色の異なる複数個の発光装置1r,1g,1bからなる光源と、該光源の発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色の光をそれぞれ調光して出射させる調光部2とを備え、調光部2は、前記光源と対向して発光装置1r,1g,1bから放射された前記発光色ごとの光の透過光量を異ならせる複数個の透光部2a,2b,2cを備えることにより前記発光色ごとの光強度を場所によって異ならせるパネル21と、該パネル21の中心部に設けられ該中心部を中心にパネル21を複数個の発光装置1r,1g,1bに対して相対的に回動させる回転軸23とを有する。
【選択図】図1
【解決手段】発光色の異なる複数個の発光装置1r,1g,1bからなる光源と、該光源の発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色の光をそれぞれ調光して出射させる調光部2とを備え、調光部2は、前記光源と対向して発光装置1r,1g,1bから放射された前記発光色ごとの光の透過光量を異ならせる複数個の透光部2a,2b,2cを備えることにより前記発光色ごとの光強度を場所によって異ならせるパネル21と、該パネル21の中心部に設けられ該中心部を中心にパネル21を複数個の発光装置1r,1g,1bに対して相対的に回動させる回転軸23とを有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、発光色の異なる複数個の発光装置を備えた照明装置に関する。
近年、赤色(R),緑色(G),青色(B)の光を高出力に発光可能な固体発光素子(たとえば、LEDチップ、LD(laser diode)素子や有機EL素子など)を用いた発光装置がそれぞれ開発されている。発光色の異なる複数種の発光装置を用いて、たとえば、赤色光、緑色光や青色光をそれぞれ発光させ、各発光色の光を混色させることにより白色光を得ることができる。
また、別の発光装置として、固体発光素子たるLEDチップと、該LEDチップを被覆すると共に該LEDチップからの光の少なくとも一部を吸収し波長変換した蛍光を発する蛍光体が含有された透光性部材からなる波長変換部材とを備えた発光装置も開発されている。波長変換部材を備えた発光装置は、たとえば、LEDチップが発光した青色光を波長変換部材で波長変換して緑色光や赤色光などとして放射させることができる。また、波長変換部材を備えた発光装置は、たとえば、LEDチップからの青色光と、波長変換部材からの黄色光とを混色させ白色光を放射することもできる。
これらの発光装置は、固体発光素子の高出力化などにともない照明装置にまで利用されている。ここで、照明装置は、照明光の色調を所望の色温度の白色光などに変えることが望まれる場合がある。上述の発光装置を利用した照明装置では、発光色の異なる複数種の発光装置の光をそれぞれ調光させることで照明光の色調を可変とすることができる。
たとえば、図6に示すように、青色光を放射する青色LEDチップのみを利用した発光装置110と、青色LEDチップおよび青色光を吸収し緑色光を放射する緑色蛍光体を有する発光装置111と、青色LEDチップおよび青色光を吸収し赤色光を放射する赤色蛍光体を有する発光装置112と、青色LEDチップおよび青色光を吸収し黄色光を放射する黄色蛍光体を有する発光装置113と、緑色LEDチップのみを利用した発光装置114と、各発光装置110〜114それぞれの光強度を制御する制御装置120とを備えた照明装置が知られている(たとえば、特許文献1を参照。)。
上述の特許文献1の照明装置では、発光色の異なる各発光装置110〜114に供給する電流量を変え、各発光装置110〜114から放射される異なる発光色の光強度をそれぞれ制御して照明装置から放射される照明光の色調を可変とすることができる、としている。
ところで、上述の照明装置の各発光装置110〜114は、各発光装置110〜114に供給する電流量に応じて各発光装置110〜114がそれぞれ発光すると共に発熱も生じる。照明装置から照射される照明光の色調を変えるため各発光装置110〜114へ供給する電流量を変化させた場合、各発光装置110〜114それぞれに生じる発熱量も変化する。
照明装置では、照明光の色調を変化させるたびに、各発光装置110〜114ごとにそれぞれ異なって温度の上昇や温度の下降が繰り返される。各発光装置110〜114ごとの温度変化は、照明装置を構成する各構成部材の熱膨張率の違いにより、各構成部材に熱応力を生じさせる。その結果、照明装置は、照明光の色調の可変に伴う熱応力の負担が大きく、照明装置の劣化が促進される要因となる。照明装置の劣化として、たとえば、LEDチップとLEDチップを被覆する透光性部材との界面剥離など、照明装置を構成する各構成部材の界面剥離、LEDチップや発光装置に給電させる電気接続部の接続不良の発生などが挙げられる。照明装置は、照明装置の劣化により、光強度の低下、経時的な色調の変化や不灯などが生ずる恐れがある。
特に、照明装置は、光出力の向上のため、より光強度の高い光が発光可能な発光装置を使用することが求められており、各発光装置の発熱量も大きくなる傾向にある。照明装置は、各発光装置の光強度を大きくする程、照明光の色調を可変とすることに伴う照明装置の劣化が顕著になる恐れがあり、上述の照明装置の構成だけでは十分ではなく更なる改良が求められている。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、照明光の色調を可変とすることに伴う照明装置の劣化を抑制することが可能な照明装置を提供することにある。
本発明の照明装置は、発光色の異なる複数個の発光装置からなる光源と、該光源の上記発光装置から放射された各発光色の光をそれぞれ調光して出射させる調光部とを備え、上記調光部は、上記光源と対向して上記発光装置から放射された上記発光色ごとの光の透過光量を異ならせる複数個の透光部を備えることにより上記発光色ごとの光強度を場所によって異ならせるパネルと、該パネルの中心部に設けられ該中心部を中心に上記パネルを複数個の上記発光装置に対して相対的に回動可能とする回転軸とを有することを特徴とする。
この照明装置において、上記パネルは、上記透光部にそれぞれ対応した複数個の扇形状部材を備え、上記回転軸を中心に上記扇形状部材を均等に組み合わせて構成させると共に、上記扇形状部材と上記発光色の異なる上記発光装置とをそれぞれ一対一で対応して配置させてなることが好ましい。
この照明装置において、上記調光部は、同一形状の上記パネルを複数枚積層し、該パネルの少なくとも一つを上記中心部を中心に回動させることにより複数枚の上記パネルの上記透光部同士が重畳する割合を可変としてあることが好ましい。
この照明装置において、発光色の異なる複数個の上記発光装置は、それぞれ同一仕様の上記LEDチップを備えると共に、上記LEDチップからの光を吸収し波長変換して上記発光色に対応する光を発する波長変換部材を少なくとも1つ備えてなることが好ましい。
本発明の照明装置では、照明光の色調を可変とすることに伴う照明装置の劣化を抑制することが可能な照明装置を提供できるという効果がある。
(実施形態1)
以下、本実施形態の照明装置を図1ないし図3に基づいて説明する。なお、図1ないし図3において同じ部材に対しては、同じ番号を付して重複する説明を省略している。
以下、本実施形態の照明装置を図1ないし図3に基づいて説明する。なお、図1ないし図3において同じ部材に対しては、同じ番号を付して重複する説明を省略している。
本実施形態の図1に示す照明装置10は、発光色の異なる複数個(ここでは、3個)の発光装置1r,1g,1bからなる光源と、該光源の発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色(ここでは、赤色、緑色および青色)の光をそれぞれ調光して出射させる調光部2とを備えている。
特に、調光部2は、上記光源と対向して発光装置1r,1g,1bから放射された上記発光色ごとの光の透過光量を異ならせる複数個の透光部2a,2b,2cを備えることにより上記発光色ごとの光強度を場所によって異ならせるパネル21を有している。また、調光部2は、図1(b)で示すパネル21の中心部に設けられ該中心部を中心にパネル21を複数個の発光装置1r,1g,1bに対して相対的に回動(図1(b)の破線の矢印参照)可能とする回転軸23を有している。
照明装置10は、調光部2のパネル21を回動させて各発光装置1r,1g,1bから放射された上記発光色の光をそれぞれ調光して出射させることで、混色光となる照明光の色調を可変とすることができる。
より具体的には、図1に示す照明装置10は、円形平板状の配線基板5の一表面5a上に発光色の異なる発光装置1r,1g,1bを配置している。各発光装置1r,1g,1bは、回転軸23が貫通する配線基板5の中央部から離間した仮想の円周(図示していない)上に配置している。各発光装置1r,1g,1bは、赤色を発光する発光装置1rと、緑色を発光する発光装置1gと、青色を発光する発光装置1bとを等間隔にそれぞれ1個づつ配置している。
ここで、赤色光を発光する発光装置1rは、ピーク波長が約660nmで赤色の光を発光するLEDチップ11rと、該LEDチップ11rを被覆する凸レンズ状の透光性部材12とを備えている。また、緑色光を発光する発光装置1gは、ピーク波長が約520nmで緑色の光を放射するLEDチップ11gと、該LEDチップ11gを被覆する凸レンズ状の透光性部材12とを備えている。さらに、青色光を発光する発光装置1bは、ピーク波長が約460nmで青色の光を放射するLEDチップ11bと、該LEDチップ11bを被覆する凸レンズ状の透光性部材12とを備えている。各透光性部材12の材料としては、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やガラスなどを用いればよい。
本実施形態の照明装置10に用いられる円形平板状の配線基板5は、金属ベース基板を用いており、配線基板5の上記一表面5a上に、たとえば、Auでメッキされ各発光装置1r,1g,1bに給電させるための配線パターン(図示していない)が形成されている。配線基板5の上記配線パターンには、各発光装置1r,1g,1bの各外部電極(図示していない)が、それぞれ図示していない導電性部材(たとえば、AuSnやAgペーストなど)で別途に電気的に接続されている。
また、本実施形態の照明装置10は、配線基板5の一表面5aに実装された各発光装置1r,1g,1bから放出される光の混色を防止して、それぞれの発光色ごとにパネル21側に反射する反射部材4を備えている。本実施形態の照明装置10に用いられる反射部材4は、外形が円柱形状に形成しており、回転軸23が回転可能に挿通される挿通孔が中央部に設けられている。反射部材4は、回転軸23を中心に3つの貫通孔42r,42g,42bが設けられており、各貫通孔42r,42g,42bを配線基板5の一表面5aに実装された各発光装置1r,1g,1bそれぞれに合わせて配置している。反射部材4の各貫通孔42r,42g,42bの側面は、各発光装置1r,1g,1bから放出された光を、それぞれの発光色ごとにパネル21側に反射する反射壁41として機能することになる。反射部材4を介して各発光装置1r,1g,1bが配置された配線基板5の一表面5aと対向する面側には、回転軸23の先端部が固定されるパネル21が設けられている。
本実施形態の照明装置10に用いられるパネル21は、円柱状の反射部材4の外形の大きさと略等しい円形平板状に形成されている。パネル21には、円形平板状のパネル21における回転軸23を中心に略均等に3等分された扇形状の場所ごとに異なる径の大きさの透光孔21a,21b,21cをそれぞれ同間隔で配置して透光部2a,2b,2cを形成している。そのため、円形平板状のパネル21は、回転軸23を中心に略均等に3等分された扇形状の場所それぞれで上記光源側からの光の透過光量が異なることになる。
言い換えれば、調光部2のパネル21は、透光部2a,2b,2cごとに異なる大きさの透光孔21a,21b,21cを備えることによって、発光装置1r,1g,1bが発光した上記発光色の光強度を円形平板状のパネル21を回転軸23を中心に略均等に3等分された扇形状の場所ごとに異ならせることができる。
また、本実施形態の照明装置10における調光部2には、パネル21の中心部に固定された回転軸23を回動させる駆動部24(たとえば、ステッピングモータやサーボモータなど)を備えている。なお、図1(b)に示す照明装置10は、内部の構造が把握できるように便宜上、パネル21と、反射部材4と、配線基板5との間をそれぞれ離間して図示している。
本実施形態の照明装置10は、図示していない後述の制御部からの制御信号により、駆動部24を制御して回動させる。駆動部24は、一端部を駆動部24に固定した回転軸23を回動させることで、回転軸23の他端部に固定されたパネル21を回動させる。駆動部24は、パネル21の回動により、上記扇形状の場所を発光装置1r,1g,1bから各発光色ごとの光が放射される反射部材4の各貫通孔42r,42g,42bごとの位置に対応して配置させることができる。
照明装置10は、調光部2のパネル21を駆動部24により回動させて位置決めすることにより、各発光装置1r,1g,1bそれぞれが一定の光強度で発光した各発光色の光を透過光量が異ならせた透光部2a,2b,2cによりそれぞれ調光させて出射させる。照明装置10は、調光部2から出射させた光を加法混色させることにより、照明光の色調を所望の色温度の白色光などとすることができる。
本実施形態の照明装置10は、照明光の色調を可変とするために発光装置1r,1g,1bへ供給する駆動電流を変化させる必要がない。そのため、本実施形態の照明装置10は、照明光の色調を変化させても照明装置10を構成する各構成部材の温度をそれぞれ一定に保つことができる。したがって、本実施形態の照明装置10は、照明光の色調を可変とすることに伴う照明装置10の劣化を抑制することが可能となる。また、照明装置10は、パネル21の透光部2a,2b,2cを介して発光装置1r,1g,1bからの光を出射する。そのため、照明装置10は、照明装置10を見た者が発光装置1r,1g,1bの光を直視することを低減させ、不快感や物の見えづらさを生じさせるような眩しさ(グレア)を抑制することが可能となる。
以下、本実施形態の照明装置10に用いられる各構成について詳述する。
本実施形態の照明装置10に用いられる発光装置1r,1g,1bは、通電により光を発光可能な固体発光素子を備えたものである。固体発光素子としては、たとえば、LEDチップ、LD(laser diode)素子や有機EL素子などが挙げられる。発光装置1r,1g,1bは、異なる発光色の光を発光できればよい。したがって、発光装置1r,1g,1bの固体発光素子は、赤色光、黄色光、緑色光や青色光を発光するものだけに限られず、たとえば、可視光を効率よく発光する蛍光体を励起可能な紫外線を放射するものでもよい。
固体発光素子としてLEDチップを用いた場合、たとえば、緑色光を発光するLEDチップ11gと、青色光を発光するLEDチップ11bとは、それぞれSiC基板上にn型の窒化ガリウム系化合物半導体層、Inが含有された窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層、p型の窒化ガリウム系化合物半導体層が順に積層させたものを用いることができる。LEDチップ11g,11bは、p型の各窒化ガリウム系化合物半導体層と電気的に接続されるアノード電極と、SiC基板に形成されるカソード電極とをそれぞれ設ければよい。ここで、LEDチップは、上記発光層のIn組成比を変えることで、青色光を発光するLEDチップ11bや緑色光を発光するLEDチップ11gとすることができる。
また、赤色光を発光するLEDチップ11rは、GaP基板上にn型のガリウムアルミニウムインジウム燐層と、ガリウムアルミニウムインジウム燐層の発光層と、p型のガリウムアルミニウムインジウム燐層とを順に積層させたものを用いることができる。LEDチップ11rは、p型のガリウムアルミニウムインジウム燐層と電気的に接続されるアノード電極と、GaP基板に形成されるカソード電極とをそれぞれ設ければよい。
本実施形態の照明装置10の発光装置1r,1g,1bは、配線基板5の上記一表面5a上に、AlNなどの材料からなるサブマウント部材(図示していない)を介して、各LEDチップ11r,11g,11bを実装させている。また、発光装置1r,1g,1bは、透光性部材12でLEDチップ11r,11g,11bを封止して形成させている。透光性部材12は、LEDチップ11r,11g,11bからの光の取り出し効率を高めることができると共に、LEDチップ11r,11g,11bをワイヤ(図示していない)などで電気的に接続させて給電経路を形成する場合、ワイヤを保護することもできる。
発光装置1r,1g,1bは、上述の構成だけに限らず、たとえば、共通の外形を持ち、内部に窪んだ凹部と、該凹部の内底面上に一対の導体パターン(図示していない)が形成されたパッケージの内部に収納させたものを用いてもよい。発光装置1r,1g,1bは、上記パッケージにおける上記凹部の内底面に各LEDチップ11r,11g,11bを実装させればよい。
発光装置1r,1g,1bは、上記パッケージにおける凹部の内底面上の上記一対の導体パターン(たとえば、最表面がAuでメッキされた導体パターン)を利用して、LEDチップ11r,11g,11bの給電経路を構成することができる。また、発光装置1r,1g,1bは、配線基板5の一表面5a上に形成させる上記配線パターンとAuSnなどで適宜に電気的に接続させて給電経路を形成すればよい。
このような発光装置1r,1g,1bのパッケージは、アルミナや窒化アルミニウムなどを用いたセラミック基板、Cu、AlやFeなどの金属材料を用いた金属ベース基板やエポキシ樹脂基板などを用いることができる。また、発光装置1r,1g,1bのパッケージは、たとえば、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂材料で一対の金属導体を一体成形させたものを用いてもよい。この場合、発光装置1r,1g,1bは、LEDチップ11r,11g,11bと一対の金属導体とをそれぞれ電気的に接続させ、樹脂材料から露出する一対の金属導体を発光装置1r,1g,1bの外部電極として機能させてもよい。
なお、本実施形態の照明装置10では、各発光装置1r,1g,1bに対応して、それぞれ一個づつのLEDチップ11r,11g,11bを用いているが、各LEDチップ11r,11g,11bの数は、一個だけに限らずそれぞれ複数個用いてもよい。この場合、各LEDチップ11r,11g,11bは、上記導体パターンなどを用いて、適宜に直列、並列や直並列に電気的に接続させればよい。
本実施形態の照明装置10に用いられる調光部2は、各発光装置1r,1g,1bが放射した異なる発光色の光を調光して外部に出射することが可能なものである。
調光部2は、複数個の透光部2a,2b,2cを備えたパネル21を有している。透光部2a,2b,2cは、たとえば、各透光部2a,2b,2cごとに大きさが異なる複数種類の透光孔21a,21b,21cが設けられている。パネル21は、各透光部2a,2b,2cにより、発光装置1r,1g,1bが発光した上記発光色の光強度をパネル21の場所によって異ならせることができる。また、調光部2は、パネル21の中心部に設けられ該中心部を中心に回動可能とする回転軸23を備えている。調光部2は、パネル21を回動させることで、発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色の光をそれぞれ調光させることができる。
本実施形態の図2(a)に例示する照明装置10では、たとえば、赤色光を発光する発光装置1rに対向するパネル21の場所に、大きさの異なる3種類の透光孔21a,21b,21cのうち最も小さい径の透光孔21cを複数個備えた透光部2cが配置されている(図2(a)中の左側を参照)。緑色光を発光する発光装置1gに対向するパネル21の場所には、中程度の大きさとなる径の透光孔21bを複数個備えた透光部2bが配置されている(図2(a)中の中央を参照)。青色光を発光する発光装置1bに対向するパネル21の場所には、最も大きい径の透光孔21aを複数個備えた透光部2aが配置されている(図2(a)中の右側を参照)。
調光部2は、各発光装置1r,1g,1bに対向するパネル21の場所に設けられた各透光部2a,2b,2cの透過光量をそれぞれ、赤色(R):緑色(G):青色(B)=1:2:3とすることができる。なお、図2中に破線で示した円の大きさによって、透過光量をそれぞれ例示している。これによって、図2(a)に示す照明装置10は、照明装置10から出射される照明光は、各発光装置1r,1g,1bそれぞれの光強度を一定としたまま、色温度の高い寒色系の照明光を照射させることが可能となる。
次に、図2(b)で示す照明装置10では、図2(a)と同じ照明装置10を用いている。図2(b)で示す照明装置10のパネル21は、図1(b)の破線で示す如く、パネル21の中心部を中心に複数個の発光装置1r,1g,1bに対して相対的に回動させたのち固定している。照明装置10は、たとえば、赤色光を発光する発光装置1rに対向するパネル21の場所に、最も大きい径の透光孔21aを複数個備えた透光部2aが配置されている(図2(b)中の左側を参照)。緑色光を発光する発光装置1gに対向するパネル21の場所には、最も小さい径となる透光孔21cを複数個備えた透光部2cが配置されている(図2(b)中の中央を参照)。青色光を発光する発光装置1bに対向するパネル21の場所には、中程度の大きさとなる径の透光孔21bを複数個備えた透光部2bが配置されている(図2(b)中の右側を参照)。調光部2は、各発光装置1r,1g,1bに対向するパネル21の場所に設けられた各透光部2a,2b,2cの透過光量をそれぞれ、赤色(R):緑色(G):青色(B)=3:1:2とすることができる。これにより、図2(b)に示す照明装置10は、図2(a)における照明装置10の各発光装置1r,1g,1bに供給する電流量を変えることなく、図2(a)における照明装置10と比較して色温度が低い暖色系の照明光を照射させることが可能となる。
続いて、図2(c)で示す照明装置10も、図2(a)と同じ照明装置10を用いている。図2(c)で示す照明装置10のパネル21は、図1(b)の破線で示す如く、パネル21の中心部を中心に複数個の発光装置1r,1g,1bに対して相対的に図2(b)の位置からさらに回動させたのち固定している。照明装置10は、たとえば、赤色光を発光する発光装置1rに対向するパネル21の場所に、中程度の大きさとなる径の透光孔21bを複数個備えた透光部2bが配置されている(図2(c)中の左側を参照)。緑色光を発光する発光装置1gに対向するパネル21の場所には、最も大きい径となる透光孔21aを複数個備えた透光部2aが配置されている(図2(c)中の中央を参照)。青色光を発光する発光装置1bに対向するパネル21の場所には、最も小さい径の透光孔21cを複数個備えた透光部2cが配置されている(図2(c)中の右側を参照)。調光部2は、各発光装置1r,1g,1bに対向するパネル21の場所に設けられた各透光部2a,2b,2cの透過光量をそれぞれ赤色(R):緑色(G):青色(B)=2:3:1とすることができる。これにより、図2(c)に示す照明装置10は、図2(b)における照明装置10の各発光装置1r,1g,1bに供給する電流量を変えることなく、図2(b)に示す照明装置10から出射される照明光と比較して、より比視感度の高い混色光となる照明光を照射させることが可能となる。
なお、照明装置10は、調光部2のパネル21を交換することにより、たとえば、発光色の異なる発光装置1r,1g,1bに対向する調光部2のパネル21に設けられた各透光部2a,2b,2cの透過光量をそれぞれ赤色(R):緑色(G):青色(B)=3:2:1に変えてもよい。この場合、照明装置10は、赤っぽく色温度が低い混色光となる照明光を照射させることが可能となる。照明装置10は、パネル23の中心部に設けた回転軸23を駆動部24で回動させ、発光色の異なる発光装置1r,1g,1bに対してパネル21の位置を赤色(R):緑色(G):青色(B)=1:3:2となる位置に移動させた場合、色温度が高い混色光となる照明光を照射させることもできる。
また、本実施形態の照明装置10に用いられる調光部2のパネル21は、透光部2a,2b,2cにそれぞれ対応した複数個の扇形状部材(図示していない)を備え、回転軸23を中心に上記扇形状部材を均等に組み合わせた構成としてもよい。この場合、パネル21の上記扇形状部材は、上記発光色の異なる発光装置1r,1g,1bとそれぞれ一対一で対応して配置させればよい。すなわち、パネル21は、異なる透光部2a,2b,2cとなる上記扇形状部材をパネル21の中心部を中心に略均等に配置させて円形平板状に形成させることになる。
上記扇形状部材を組み合わせたパネル21は、透過光量が異なる別の扇形状部材とそれぞれ取り替えることが可能なように着脱自在に構成することができる。これにより、照明装置10は、パネル21を構成する上記扇形状部材の交換により、照明装置10から出射される照明光の色調をより細かく変えることが可能となる。
本実施形態の照明装置10に用いられるパネル21の材料としては、各種金属材料や樹脂材料などを適宜に用いることができる。パネル21の厚みは、発光装置1r,1g,1bから放射される光が透光部2a,2b,2cの内部で閉じ込められ減衰することを抑制させるため、薄いほうが好ましい。また、パネル21の厚みは、最低限、パネル21の機械的強度を確保できる厚みとすればよい。
パネル21は、パネル21の場所によって透光部2a,2b,2cの透過光量に差異を設けるため、異なる径の大きさ透光孔21a,21b,21cを同間隔で複数個配置するだけでなく、図3で示す全て同じ径の大きさの透光孔21dを異なる間隔で配置してもよい。
すなわち、パネル21は、透光部2a,2b,2cの透過光量に差異を設けるため、透光孔の間隔や径の大きさなどを適宜に変化させることができる。また、本実施形態の照明装置10に用いられるパネル21の透光部2a,2b,2cを構成する透光孔の形状は、円形状に形成させているが、これに限られない。したがって、透光孔の形状は、三角形状や四角形状など多角形形状とさせてもよい。
パネル21は、発光装置1r,1g,1b側の一方面上に発光装置1r,1g,1bが放射した光に対して、反射率が高い或いは、透過率が低い遮光層を設けても良い。遮光層は、たとえば、各種金属材料や黒色酸化物を蒸着することで形成させてもよいし、黒色塗料を塗布することで形成させてもよい。パネル21は、遮光層により発光装置1r,1g,1bからの光強度を制御性よく調整することが可能となる。これにより、本実施形態の照明装置10における調光部2のパネル21は、発光装置1r,1g,1bからの光の一部を遮光し調光する役割を制御性よく行うことが可能となる。
パネル21に備えられた透光部2a,2b,2cは、照明装置10から照射させる照明光の色調を考慮して、形状、大きさ、数や間隔などを適宜に設定した透光孔で形成することができる。透光部2a,2b,2cは、光が透過可能なものであって、必ずしも物理的にパネル21を貫通して内部が空洞な透光孔だけに限るわけではない。したがって、透光部2a,2b,2cは、パネル21を貫通する空洞の内部を透光性樹脂などで封止した透光孔を用いてもよい。また、透光部2a,2b,2cは、透光性のパネル21に光を透過させる部分を除いて遮光する遮光マスク(図示していない)を形成させて構成してもよい。
さらに、透光部2a,2b,2cとして、発光装置1r,1g,1bからの光を散乱する光拡散材(図示していない)や発光装置1r,1g,1bからの光を吸収する吸収材(図示していない)を利用して構成することもできる。すなわち、パネル21は、光拡散材や吸収材の含有量をパネル21の場所によってそれぞれ調整して配置させることにより、発光装置1r,1g,1bから放射された光の透過光量をそれぞれ制御する透光部2a,2b,2cを備えることもできる。光拡散材や吸収材の含有量をパネル21の場所によってそれぞれ調整させるパネル21は、光拡散材などの含有量の異なる樹脂材料を用いた多色成形法により成形することで形成することもできる。
照明装置10から所望の色調の照明光を得るため、パネル21に備えられた透光部2a,2b,2cに必要な透過光量は、各発光装置1r,1g,1bから放射される発光スペクトルと、CIEのxy色度座標における所望の照明光の色度点から適宜に算出することができる。
本実施形態の照明装置10に用いられる調光部2の回転軸23は、調光部2のパネル21を回動させるために設けられたものである。回転軸23は、パネル21の中心部に固定させている。パネル21への回転軸23の固定方法は、たとえば、接着剤による接着やネジにより固定するなど適宜の方法を用いて形成すればよい。また、パネル21と回転軸23とを一体成形により形成させておいてもよい。回転軸23の材質は、金属材料や樹脂材料など特に限定するものではない。
本実施形態の照明装置10の調光部2は、たとえば、パネル21の回転軸23を、パルス発振器からの信号に同期して回動するステッピングモータや位置検知センサなどからパネル21の位置情報に基づいて回転角を調整するサーボモータなどを用いた駆動部24により、回動させてパネル21を位置決め制御することができる。照明装置10は、パネル21を回動させて位置決め制御することにより、照明光の色調を可変とすることができる。なお、照明装置10は、駆動部24を用いてパネル21を回動させるだけでなく、手動でパネル21を回動させて照明光の色調を可変とさせる構造としてもよい。
本実施形態の照明装置10の反射部材4は、各発光装置1r,1g,1bそれぞれから発せられた光を調光部2のパネル21側に反射する役割を果たす。反射部材4は、蒸着法やスパッタリング法などにより、反射率が高い金属材料のコーティングを反射壁41の表面に施せばよい。反射部材4の反射壁41の形状は、各発光装置1r,1g,1bの配光分布を考慮して反射面を回転放物面状など適宜の形状に設計すればよい。
本実施形態の照明装置10に用いられる配線基板5は、異なる発光装置1r,1g,1bをそれぞれ実装可能なものである。配線基板5には、各発光装置1r,1g,1bへの給電を確保するための配線パターン(図示していない)が設けられている。配線基板5は、発光装置1r,1g,1bからの熱を効率よく放熱するため、AlN、アルミナセラミックス、金属を母材とする金属基板などを用いることが好ましい。配線基板5に導電性の金属基板を用いる場合は、上記配線パターンと金属基板の間には絶縁性を確保するための絶縁層(図示していない)を適宜に設ければよい。
なお、配線基板5は、発光装置1r,1g,1bから放射させる光の光強度が小さく、発光装置1r,1g,1bの発熱量が小さい場合、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板などを用いて構成してもよい。なお、本実施形態の照明装置10の配線基板5は、配線基板5の形状を円形平板状としているが、これに限られない。したがって、配線基板5の形状は、たとえば、楕円の板状や矩形板状などの多角形の板状に形成させてもよい。
また、照明装置10は、配線基板5の上記一表面5a上に反射膜(図示していない)を設けても良い。上記反射膜は、発光装置1r,1g,1bから放射される光を効率よく反射可能なものであって、具体的には、Al、Al合金、Ag、Ag合金などの金属材料やBaSO4などの白色顔料となる無機材料が含有されたガラスを用いて構成すればよい。
配線基板5は、発光装置1r,1g,1bの給電経路を上記配線パターンによって確保している。
また、本実施形態の照明装置10は、各発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色の光をそれぞれ調光して出射させる調光部2を制御するためマイクロコンピュータなどからなる制御部(図示していない)を備えることもできる。上記制御部は、たとえば、照明装置10から出射される照明光の色温度を調整する際の色温度と調光部2が出射する調光された各発光色の光とを対応させたテーブルを記憶した記憶部を備えている。また、上記制御部は、調光部2が出射する各発光色の光を所定の光強度に調光した光とするために、調光部2のパネル21を回動させる駆動部24を制御する。上記制御部は、色温度設定部(図示していない)の操作によって設定された色温度に対応する調色信号に基づいて、調光部2の回転軸23を介して駆動部24でパネル21を回動させて制御するように構成してもよい。
また、照明装置10は、調光部2のパネル21から出射された光の配光を制御するために、反射板、拡散板やレンズなどの配光制御部(図示していない)を別途設けても良い。
本実施形態の照明装置10は、照明装置10から出射させる照射光の色調を可変とするために発光装置1r,1g,1bへ供給する駆動電流を変化させる必要がない。本実施形態の照明装置10では、発光装置1r,1g,1bの点灯に伴う発熱が、どの発光色の発光装置1にも共通に同様に生ずる。すなわち、照明装置10は、各発光装置1r,1g,1bへ供給する駆動電流を変化させる必要がなく、照明装置10を構成する各構成部材の温度を略一定に保つことができ、発光装置1の熱変化に起因する応力発生を抑制できるという効果がある。また、本実施形態の照明装置10では、照明光の色調を可変とするために、各発光装置1r,1g,1bへ供給する駆動電流を制御する制御回路を不要とすることもできる。
さらに、本実施形態の照明装置10では、照明光の色調を変えた場合でも発光装置1r,1g,1bのLEDチップ11r,11g,11b自体に温度変化が生ずることが実質的にない。そのため、照明装置10の各発光装置1r,1g,1bから放射される光が照明光の色調を変化させた直後にLEDチップ11r,11g,11b自体の温度変化によって波長シフトなどすることもなく安定した色調の照明光を照射させることができる。
(実施形態2)
本実施形態は、図1で示した実施形態1の照明装置10におけるパネル21を一枚だけ用いて調光部2を構成する代わりに、図4に示すように略同一形状の2枚のパネル21,22を用いて調光部2を構成した点が異なる。なお、実施形態1と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態は、図1で示した実施形態1の照明装置10におけるパネル21を一枚だけ用いて調光部2を構成する代わりに、図4に示すように略同一形状の2枚のパネル21,22を用いて調光部2を構成した点が異なる。なお、実施形態1と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
図4に示す照明装置10は、発光色の異なる複数個(ここでは、3個)の発光装置1r,1g,1bからなる光源と、該光源の発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色(ここでは、赤色光、緑色光および青色光)の光をそれぞれ調整して出射させる調光部2とを備えている。
本実施形態の照明装置10における調光部2は、上記光源と対向して発光装置1r,1g,1bから放射された上記発光色ごとの光の透過光量を異ならせる複数個の透光部2a,2b,2cを備えることにより、上記発光色ごとの光強度を場所によって異ならせるパネル21,22を有している。
ここで、調光部2は、同一形状のパネル21,22を複数枚(ここでは、2枚)積層し、パネル21,22の少なくとも一つを、パネル21,22の中心部を中心に回動させることにより、複数枚のパネル21,22の透光部2a,2b,2c同士が重畳する割合を可変としてある。
より具体的には、本実施形態の照明装置10に用いられる調光部2は、複数個の透光部2a,2b,2cを備えた同一形状の一対のパネル21,22を備えている。各パネル21,22の透光部2a,2b,2cには、それぞれ透光部2a,2b,2cごとに大きさが異なる複数種類の透光孔21a〜21c,22a〜22cが設けられている。一対のパネル21,22は、パネル21,22の位置を合わせて重ねれば、それぞれのパネル21,22における透過光量と同じになるように構成している。
また、一対のパネル21,22は、一方のパネル21の回動(図4の破線の矢印を参照)とは別途に、他方のパネル22の中心部に備えられ一方のパネル21の回転軸(図示していない)と同軸上の回転軸23を回動(図4の一点鎖線の矢印を参照)させることで他方のパネル22を回転可能に構成している。
本実施形態の照明装置10の調光部2では、一対のパネル21,22の透光部2a,2b,2cの位置を揃えた状態から、一方のパネル21を他方のパネル22に対して回動させた結果、各パネル21,22の透光部2a,2b,2c同士が重畳する割合が変化して一対のパネル21,22の透光孔21a〜21c,22a〜22cそれぞれがずれることにより透過光量が変化する。
照明装置10の調光部2は、透光部2a,2b,2cの重畳する割合の変化により、一対のパネル21,22を透過する発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色ごとの光の透過光量を変え各発光色ごとの光をそれぞれ調光して出射させることが可能となる。これにより、照明装置10は、発光色の異なる発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色の光をそれぞれ調光することで照明光の色調を可変とすることができる。
特に、本実施形態の照明装置10における調光部2は、一方のパネル21と他方のパネル22とをそれぞれ回動させることにより、実施形態1の照明装置10と比較して、発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色ごとの光強度をより細かく変えることができる。
なお、一方のパネル21と、他方のパネル22とは、必ずしも同一構成の透光部2a,2b,2cを備えた場合だけでなくともよい。したがって、一方のパネル21の透光部2a,2b,2cと、他方のパネル22の透光部2a,2b,2cとは、それぞれ大きさや形状の異なる透光孔を備えて構成したものでもよい。また、一方のパネル21と他方のパネル22とは、必ずしも両方とも回動させる必要もなく、いずれか一方だけ回動させることもできる。さらに、本実施形態の照明装置10における調光部2は、2枚のパネル21,22を用いるものだけに限られず、3枚以上の複数毎にパネルを重ねて発光装置1r,1g,1bから放射された各発光色の光を調光する構成としてもよい。
(実施形態3)
本実施形態は、図1で示した実施形態1の照明装置10におけるそれぞれ異なるLEDチップ11r,11g,11bを備えた発光色の異なる発光装置1r,1g,1bを用いる代わりに、図5に示す同一仕様(発光層の半導体材料、発光波長や構造が略同じ)のLEDチップ11bを備えた発光色の異なる発光装置1r’,1g’,1bを用いた点が相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態は、図1で示した実施形態1の照明装置10におけるそれぞれ異なるLEDチップ11r,11g,11bを備えた発光色の異なる発光装置1r,1g,1bを用いる代わりに、図5に示す同一仕様(発光層の半導体材料、発光波長や構造が略同じ)のLEDチップ11bを備えた発光色の異なる発光装置1r’,1g’,1bを用いた点が相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態の照明装置10は、発光色の異なる複数個(ここでは、3個)の発光装置1r’,1g’,1bが、それぞれ同一仕様の青色光を発光するLEDチップ11bを備えると共に、青色光を発光する発光装置1b以外の発光装置1r’,1g’がLEDチップ11bからの青色光を吸収し波長変換して上記発光色に対応する光を発する波長変換部材13r,13gをそれぞれ備えている。
より具体的には、本実施形態の照明装置10に用いられる発光装置1r’,1g’,1bは、各LEDチップ11bをそれぞれ被覆する凸レンズ形状の透光性材料からなる透光性部材12が設けられている。ここで、赤色光を発光する発光装置1r’は、凸レンズ形状の透光性部材12上に空気層14を介してドーム形状の波長変換部材13rで囲んで形成されている。発光装置1r’の波長変換部材13rは、LEDチップ11bからの青色光を吸収して赤色の蛍光が発光可能な赤色蛍光体(たとえば、Euで付活されたCaAlSiN3やEuで付活された(Sr,Ca,Mg)AlSiN3、Ceで付活された(Sr,Ca,Mg)AlSiN3、Ceで付活された(Sr,Ca)2Si5N8など)をバインダーとなるシリコーン樹脂中に均一に分散した後、硬化させて形成している。
また、緑色光を発光する発光装置1g’は、凸レンズ形状の透光性部材12上に空気層14を介してドーム形状の波長変換部材13gで囲んで形成されている。発光装置1g’の波長変換部材13gは、LEDチップ11bからの青色光を吸収して緑色の蛍光が発光可能な緑色蛍光体(たとえば、Ceで付活されたCa3Sc2Si3O12、Ceで付活されたCaSc2O4やEuで付活された(Sr,Ba,Ca)SiO4など)をバインダーとなるシリコーン樹脂中に均一に分散した後、硬化させて形成している。
これに対して、青色光を発光する発光装置1bは、波長変換部材を備えておらず、LEDチップ11bからの光が透光性部材12を介してパネル21側に放射される構成としている。発光装置1r’,1g’,1bの各LEDチップ11bには、発光ピーク波長が460nmの青色光を発光する青色LEDを用いている。また、発光装置1bの透光性部材12には、LEDチップ11bからの光を拡散させる拡散材(図示していない)が含有されている。発光装置1bは、透光性部材12に拡散材を含有することにより、赤色光を発光する発光装置1r’から放射される光と、緑色光を発光する発光装置1g’から放射される光との配光特性を揃えることができる。
なお、照明装置10から出射される照射光の色調を可変とさせる範囲を大きくするためには、発光装置1r’,1g’,1bから放出させる光の色調は、CIEのxy色度座標におけるスペクトル軌跡にできるだけ近い発光色の発光装置1r’,1g’,1bを用いればよい。また、照明装置10から出射される照明光の色調を、CIE標準光源D65の色調に対して可変とさせる場合、照明装置10の各発光装置1r’,1g’,1bは、波長変換部材を用いて赤色系の白色光、緑色系の白色光および青色系の白色光などを利用することもできる。したがって、照明装置10の発光装置1r’,1g’,1bは、赤色光、緑色光や青色光を発光するものだけでなく、赤みの強い白色光、青みの強い白色光および緑みの強い白色光などを発光するものでもよい。
たとえば、発光装置1g’から赤色系の白色光を放射させるためには、波長変換部材13r中に青色光を吸収して赤色が発光可能な上記赤色蛍光体に加えて、青色光を吸収して黄色の蛍光が発光可能な黄色蛍光体(たとえば、Euで付活された(Sr,Ba)2SiO4やCeで付活されたY3Al5O12など)の量を調整して含有させればよい。
同様に、発光装置1g’から緑色系の白色光を放射させるためには、波長変換部材13g中に青色光を吸収して緑色が発光可能な上記緑色蛍光体に加えて、青色光を吸収して黄色の蛍光が発光可能な黄色蛍光体(たとえば、Euで付活された(Sr,Ba)2SiO4やCeで付活されたY3Al5O12など)の量を調整して含有させればよい。
また、発光装置1bから青色系の白色光を放射させるためには、波長変換部材中に青色光を吸収して黄色の蛍光が発光可能な黄色蛍光体(たとえば、Euで付活された(Sr,Ba)2SiO4やCeで付活されたY3Al5O12など)の量を調整して含有させた構成としてもよい。
本実施形態の照明装置10の発光装置1r’,1g’,1bは、同一の仕様のLEDチップ11bを用いている。そのため、本実施形態の照明装置10は、発光装置1r’,1g’,1bの各LEDチップ11bに供給する駆動電流を全て略同一で一定としたまま調光部2によって異なる発光色の光をそれぞれ調光して出射させることにより、照明光の色調を可変とすることができる。したがって、照明装置10は、各発光装置1r’,1g’,1bの発熱量を実質的に全て同じで一定とすることができる。また、照明装置10は、発光色の異なる発光装置1r’,1g’,1bそれぞれの点灯回路を同様にして構成することが可能となる。
1r,1g,1b 発光装置
2 調光部
2a,2b,2c 透光部
10 照明装置
11r,11g,11b LEDチップ
13r,13g 波長変換部材
21,22 パネル
23 回転軸
2 調光部
2a,2b,2c 透光部
10 照明装置
11r,11g,11b LEDチップ
13r,13g 波長変換部材
21,22 パネル
23 回転軸
Claims (4)
- 発光色の異なる複数個の発光装置からなる光源と、該光源の前記発光装置から放射された各発光色の光をそれぞれ調光して出射させる調光部とを備え、
前記調光部は、前記光源と対向して前記発光装置から放射された前記発光色ごとの光の透過光量を異ならせる複数個の透光部を備えることにより前記発光色ごとの光強度を場所によって異ならせるパネルと、該パネルの中心部に設けられ該中心部を中心に前記パネルを複数個の前記発光装置に対して相対的に回動可能とする回転軸とを有することを特徴とする照明装置。 - 前記パネルは、前記透光部にそれぞれ対応した複数個の扇形状部材を備え、前記回転軸を中心に前記扇形状部材を均等に組み合わせて構成していると共に、前記扇形状部材と前記発光色の異なる前記発光装置とをそれぞれ一対一で対応して配置させてなることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記調光部は、同一形状の前記パネルを複数枚積層し、該パネルの少なくとも一つを前記中心部を中心に回動させることにより複数枚の前記パネルの前記透光部同士が重畳する割合を可変としてあることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。
- 発光色の異なる複数個の前記発光装置は、それぞれ同一仕様の前記LEDチップを備えると共に、前記LEDチップからの光を吸収し波長変換して前記発光色に対応する光を発する波長変換部材を少なくとも1つ備えてなることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の照明装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013061571A1 (en) | 2011-10-24 | 2013-05-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing isobutanol and recombinant microorganism capable of producing isobutanol |
-
2010
- 2010-04-23 JP JP2010100270A patent/JP2011233268A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013061571A1 (en) | 2011-10-24 | 2013-05-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing isobutanol and recombinant microorganism capable of producing isobutanol |
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