JP2012182003A

JP2012182003A - 照明装置

Info

Publication number: JP2012182003A
Application number: JP2011043897A
Authority: JP
Inventors: Takao Saito; 貴夫齋藤; Takashi Sato; 孝佐藤
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】高天井などに対応可能なメンテンスフリー性を有し、さらに、コストを低減するとともに遠距離でも明るさの低下が少ない照明装置を提供する。
【解決手段】紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源１２を有する励起光源部１１と、該励起光源部１１とは空間的に離れた位置に設置され、該励起光源部１１の前記固体光源１２から出射された励起光が空中伝送により入射するときに、入射した励起光に基づいて照明光を出射する受動発光部２１とを備え、受動発光部２１は、支柱２２と、該支柱２２内を導光した励起光により励起され該励起光の波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２３と、該蛍光体層２３を取り囲んで設けられ、該蛍光体層２３で発光した蛍光と励起光とをあわせて導光させる導光部材２４とを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、照明装置に関する。

近年、ＬＥＤの高輝度化に伴って、従来の表示用途から照明用途に加速度的に応用展開が進んでいる。超寿命でメンテナンスフリー性に有利であることから、特にハイパワー品は電球や放電灯の代替として、実用製品が市場に浸透しつつある。

ＬＥＤやＬＤ（レーザダイオード）などの半導体発光素子は、点光源に近い照射特性を持ち光学設計が容易であることから、スクリーン投影用のプロジェクターや、車両用前照灯等の開発・実用化が進んでいる。

しかしながら、半導体発光素子は発熱量が多い割には熱に弱いデバイスであり、直流の電流駆動方式であるために点灯回路が別途必要である。このように、光源だけでなく周辺部材に技術コストとメンテナンス性を要するという短所を持っている。

放電灯の代替として期待されている応用製品の１つに高所照明がある。高所ではメンテナンスが大変であるため、高所での交換作業を回避するための灯具ユニットに関する提案がなされている。例えば特許文献１には、照明が必要な場所まで光源から導光する構成が示されている。

図１は特許文献１の照明装置を示す図である。図１を参照すると、特許文献１の照明装置は、構造物の下部等の安全な場所に設けた光源部１０１と、構造物の上部に設け、光源部１０１からの光を所定方向に向けて出射する出光部１０３と、光源部１０１から出光部１０３まで光を伝送する光伝送体１０２とを備えている。

特許文献１の照明装置によれば、照明装置の出光部分を使用目的に合わせて例えば高所や危険な鉄道用高圧線の近傍等の所望の場所に設置する場合であっても、光源部分のランプ等は安全な場所で交換することができる。

特開平９−０３５５１７号公報

しかしながら、特許文献１の照明装置では、光源部１０１から出光部１０３まで光を伝送する光伝送体１０２を用いているので、光源部１０１から照射場所まで遠距離となる場合に、必要な導光部材のコストが嵩むという問題があった。さらに、特許文献１の照明装置では、光源部１０１から照射場所まで白色光を導光させるため、距離に比例して明るさが低下してしまうという問題があった。

本発明は、高天井などに対応可能なメンテンスフリー性を有し、さらに、コストを低減するとともに遠距離でも明るさの低下が少ない照明装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源を有する励起光源部と、該励起光源部とは空間的に離れた位置に設置され、該励起光源部の前記固体光源から出射された励起光が空中伝送により入射するときに、入射した励起光に基づいて照明光を出射する受動発光部とを備えた照明装置であって、前記受動発光部は、該受動発光部を支えるとともに前記入射した励起光を導光する支柱と、該支柱内を導光した励起光により励起され該励起光の波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層と、該蛍光体層で発光した蛍光と励起光とをあわせて導光させる導光部材とを有していることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記受動発光部には、前記励起光源部からの励起光を反射して、前記支柱内に所定の角度で入射させるための反射手段がさらに設けられていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の照明装置において、前記励起光源部の前記固体光源には、励起光としてコヒーレント光を出射するものが用いられていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置において、前記導光部材は、前記蛍光体層を取り囲んで設けられていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置において、前記受動発光部は、発光面が鉛直下向きであることを特徴としている。

請求項１乃至請求項５記載の発明によれば、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源を有する励起光源部と、該励起光源部とは空間的に離れた位置に設置され、該励起光源部の前記固体光源から出射された励起光が空中伝送により入射するときに、入射した励起光に基づいて照明光を出射する受動発光部とを備えた照明装置であって、前記受動発光部は、該受動発光部を支えるとともに前記入射した励起光を導光する支柱と、該支柱内を導光した励起光により励起され該励起光の波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層と、該蛍光体層で発光した蛍光と励起光とをあわせて導光させる導光部材とを有しているので、高天井などに対応可能なメンテンスフリー性を有し、さらに、コストを低減するとともに遠距離でも明るさの低下が少ない照明装置を提供することができる。

特に、請求項３記載の発明によれば、前記励起光源部の前記固体光源には、励起光としてコヒーレント光を出射するものが用いられているので（すなわち、コヒーレント光を用いた空中伝送を併用するので）、必要最小限の部材構成で済む上に、明るさの低下が少ない照明装置を提供することができる。

また、請求項５記載の発明によれば、前記受動発光部は、発光面が鉛直下向きであるので、埃が付着しにくく、メンテナンスフリーな照明装置を提供することができる。

従来の照明装置を示す図である。本発明の照明装置の一構成例を示す図である。本発明の照明装置の一構成例を示す図である。本発明の照明装置の他の構成例を示す図である。本発明の照明装置の他の構成例を示す図である。図４、図５の例の照明装置の使用例を示す図である。本発明の照明装置の他の構成例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は本発明の照明装置の一構成例を示す図（全体斜視図）である。図２を参照すると、この照明装置１は、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源１２を有する励起光源部１１と、該励起光源部１１とは空間的に離れた位置に設置され、該励起光源部１１の前記固体光源１２から出射された励起光が空中伝送により入射するときに、入射した励起光に基づいて照明光を出射する受動発光部２１とを備えている。

また、図３は、図２の照明装置１の受動発光部２１をＡ−Ａ線に沿って断面で示した図である。図３を参照すると、受動発光部２１は、該受動発光部２１を支えるとともに励起光源部１１の固体光源１２から出射された励起光が空中伝送により入射するときに入射した励起光を導光する支柱２２と、該支柱２２内を導光した励起光により励起され該励起光の波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層２３と、該蛍光体層２３を取り囲んで設けられ、該蛍光体層２３で発光した蛍光と励起光とをあわせて導光させる導光部材２４とを有している。

ここで、励起光源部１１の固体光源１２には、紫外光から可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザーなどの半導体発光素子を用いることができるが、受動発光部２１の支柱２２の入射点への集光性の観点から、励起光としてコヒーレント光を出射するもの（すなわち半導体レーザーなどの半導体発光素子）が用いられるのが好ましい。

より具体的に、固体光源１２には、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍ乃至約４００ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。あるいは、固体光源１２には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍ程度の青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。

また、励起光源部１１と受動発光部２１との距離は特に定めないが、励起光源部１１の固体光源１２からの光はコリメートして使用するのが望ましい（すなわち、固体光源１２からの光をコリメートする（光の形状を整形したりする）コリメートレンズなどが用いられるのが好ましい）。

また、固体光源１２および／または励起光源部１１は、必要に応じて複数用いることもできる。すなわち、例えば、１つの励起光源部１１に複数の固体光源１２を内蔵させても良いし、あるいは、１つの固体光源１２を内蔵する励起光源部１１を複数用いて、１つの受動発光部２１に照射しても良いし、あるいは、これらの複合形態でも良い。

また、励起光源部１１には、固体光源１２の他に、固体光源１２を駆動する駆動回路や、ＡＰＣ回路（出力自動制御回路）等の出力安定機構や、種々の部品、部材が設けられている。

また、励起光源部１１の設置高さについては、安全性の観点から、地上または床から２ｍ以上の位置（人間の背の高さよりも高い位置）であるのが好ましい。すなわち、地上または床から２ｍ以上の位置（人間の背の高さよりも高い位置）から、さらに高い位置に設置された受動発光部２１に向けて照射することで、人体への励起光の被曝の危険を回避することができる。

また、受動発光部２１において、支柱２２は、例えば天井（図示せず）などに取り付けられ、前述したように受動発光部２１を支えるとともに、励起光源部１１の固体光源１２から出射された励起光が空中伝送により入射するときに入射した励起光を導光する機能を有している。

ここで、支柱２２には、透明な樹脂、ガラス、セラミックなど、種々のものを用いることができるが、重量や耐久性・取り扱い性を考慮すると、透明なアクリル樹脂や透明なポリカーボネート樹脂などを用いるのが好適である。また、支柱２２の断面形状は、円形、四角形、六角形などにすることができる。また、支柱２２の側壁面は特に加工せずとも、支柱２２への励起光の入射角を調整することで、支柱２２内で励起光を全反射によって導光させることができるが、支柱２２から励起光が漏れたりするのを確実に防ぐために塗装・蒸着・貼り付け等によって支柱２２を不透明部材あるいは反射部材でコーティングしたりするのが良い。

また、受動発光部２１において、蛍光体層２３は、支柱２２内を導光した励起光により励起され固体光源１２の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。具体的には、固体光源１２が紫外光を発光するものである場合、蛍光体層２３が、例えば、青、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（青、緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには）、支柱２２内を導光した励起光が蛍光体層２３を照射するとき、蛍光体層２３からは白色の照明光（擬似白色光）が放出される。また、固体光源１２が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２３が、例えば、緑、赤、黄色などの蛍光体のうち、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいるときには（例えば、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには（緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには））、支柱２２内を導光した励起光（青色光）が蛍光体層２３を照射するとき、蛍光体層２３からは白色の照明光（擬似白色光）が放出される。また、固体光源１２が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体層２３が、例えば、黄色の蛍光体だけを含んでいるときには、支柱２２内を導光した励起光（青色光）が蛍光体層２３を照射するとき、蛍光体層２３からは、蛍光体層２３で発光した蛍光（黄色光）と励起光（青色光）とをあわせて（蛍光（黄色光）と励起光（青色光）との混合光として）、白色の照明光（擬似白色光）が放出される。

ここで、具体的に、蛍光体層２３の蛍光体としては、波長が約３８０ｎｍ乃至約４００ｎｍの紫外光により励起されるものとして（固体光源１２に、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍ乃至約４００ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いる場合）、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等を用いることができ、黄色蛍光体には、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_８：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋等を用いることができ、青色蛍光体には、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋等を用いることができる。また、波長が約４４０ｎｍ乃至約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして（固体光源１２に、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍ程度の青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いる場合）、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、ＫＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋、ＫＴｉＦ_６：Ｍｎ^４＋等を用いることができ、黄色蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｌｕ，Ｙ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｙ_３（Ｇａ，Ａｌ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_８：Ｅｕ^２＋等を用いることができる。

なお、蛍光体には有機物、無機物、有機無機複合体があるが、信頼性に優れる無機物の蛍光体を使用することが望ましい。蛍光体層２３は、樹脂やガラスなどのマトリックス中に蛍光体を分散させる方法や、無機物のみからなる樹脂成分を実質的に含まない方法などで、形成することが出来る。また、高輝度化を実現するためには、蛍光体層２３には、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体層が用いられるのが好ましい。ここで、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体層とは、蛍光体層の形成に通常使用される樹脂成分が蛍光体層の５ｗｔ％以下であるものを意味する。このような蛍光体層を実現するものとして、蛍光体粉末をガラス中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体の単結晶や蛍光体の多結晶体（以下、蛍光体セラミックスという）などが挙げられる。なお、蛍光体セラミックスには、蛍光体とそれとは異なる組成のセラミックスからなる多結晶体も含まれる。蛍光体セラミックスは、蛍光体の製造過程において、焼成前に材料を任意の形状に成形し、焼成した蛍光体の塊である。蛍光体セラミックスは、その製造工程のうち、成形工程においてバインダーとして有機物を使用する場合があるが、成形後に脱脂工程を設け有機成分を焼き飛ばすため、焼成後の蛍光体セラミックスには有機樹脂成分は５ｗｔ％以下しか残留しない。したがって、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体層は、そのほとんどが無機物質のみから構成されているため、熱による変色が発生することがない。また、無機物質のみからなるガラスやセラミックスは、一般に樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体層から基板への熱放散においても有利である。特に蛍光体セラミックスは、一般的に、ガラスよりもさらに熱伝導率が高く、単結晶より製造コストが安いため好適である。

上記のように、蛍光体層２３としては、上述の蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ^３＋やＥｕ^２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。これらの中でも透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。これは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスである。ポアや不純物は熱拡散を妨げる原因にもなるため、透光性セラミックスは高い熱伝導率を示す。このため蛍光体層として利用した場合には励起光や蛍光を拡散により失うことなく蛍光体層から取り出して利用でき、さらに蛍光体層で発生した熱を効率良く放散することができる。透光性を示さない焼結体でも出来るだけポアや不純物の少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。

ここで、青色励起の黄色発光蛍光体であるＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体を例に、透光性を有する蛍光体セラミックスの製造方法を説明する。蛍光体セラミックスは出発原料の混合工程、成形工程、焼成工程、加工工程を経て製造される。出発原料には、酸化イットリウムや酸化セリウムやアルミナ等、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体の構成元素の酸化物や、焼成後に酸化物となる炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いる。出発原料の粒径はサブミクロンサイズのものが望ましい。これらの原料を化学量論比となるように秤量する。このとき焼成後のセラミックスの透過率向上を目的として、カルシウムやシリコンなどの化合物を添加することも可能である。秤量した原料は、水もしくは有機溶剤を用い、湿式ボールミルにより十分に分散、混合を行う。次に混合物を所定の形状に成形する。成形方法としては、一軸加圧法、冷間静水圧法、スリップキャスティング法や射出成形法等を用いることができる。得られた成形体を１６００〜１８００℃で焼成する。これにより、透光性のＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体セラミックスを得ることができる。

また、受動発光部２１において、導光部材（例えば導光板や導光拡散板）２４には、液晶バックライトで一般的に用いられているような、印刷ドット（反射ドット）方式や溝加工方式・凹凸成型方式など、種々のものを用いることができる。すなわち、導光部材２４の本体は、透明なアクリル樹脂や透明なポリカーボネート樹脂などが用いられ、導光部材２４は、約３ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲の厚さＴのものとなっている。なお、前述の蛍光体層２３の厚さは、蛍光体層２３から放出される照明光（例えば擬似白色光）を導光部材２４にできる限り多く入射させるため、導光部材２４の厚さＴと同程度か、導光部材２４の厚さＴよりも少し薄めのものであるのが良い。

そして、図２、図３には図示していないが、導光部材２４の出光面２４ａとは反対側の面２４ｂには、印刷ドット（反射ドット）方式の場合には、反射ドット（例えば白色の印刷ドット）が形成されている。ここで、反射ドットは、そのドット径が約０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の範囲のものであり、その間隔（ピッチ）は約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の範囲のものとなっている。なお、以下では、説明の便宜上、導光部材２４が印刷ドット（反射ドット）方式のものであるとする。

また、導光部材２４の外周部２４ｃには、導光部材２４の外周部２４ｃから光が漏れるのを防止するための反射部材２５が設けられている。なお、図２、図３の例では、反射部材２５は、導光部材２４の外周部２４ｃだけに設けられているが、導光部材２４の出光面２４ａからの照明光（例えば擬似白色光）の出射効率をより高めるため、反射部材２５は、導光部材２４の出光面２４ａとは反対側の面２４ｂにも設けられるのが、より好ましい。

また、図２、図３の例では、受動発光部２１には、励起光源部１１からの励起光を反射して、支柱２２内に所定の角度（励起光を支柱２２内で全反射させながら導光させる角度）で入射させるための反射手段として、反射鏡２６が支柱２２内に（具体的には、支柱２２の天井側の根元部分に）設けられている。支柱２２内に反射鏡２６を設ける方法としては、支柱部材を反射鏡２６を設ける部分で一度切断し反射鏡２６を設けた後に再び接着する方法や、成型時に断面形状に沿った外形の反射鏡２６を埋め込む方法などがある。

また、図２、図３の例では、蛍光体層２３の出光面側には、ハーフミラーまたはルーバー２７が設けられている。ここで、ハーフミラーまたはルーバー２７は、非点灯時（消灯時）に蛍光体層２３の色（例えば黄色）が見えてしまうのを隠すためで、本発明の機能上は特に必要はない。なお、図２、図３の例では、ハーフミラーまたはルーバー２７は、蛍光体層２３の出光面を覆って蛍光体層２３の出光面上に埋め込まれた形で設けられているが、ハーフミラーまたはルーバー２７は、蛍光体層２３の出光面を覆うように取り付けられていればよく、蛍光体層２３の出光面上に埋め込まれた形でなくてもよい。例えば、蛍光体層２３、導光部材２４の出光面の外部に設けられていてもよい。

このような構成の照明装置では、受動発光部２１を高天井などに設置し、励起光源部１１を、反射鏡２６に所定の角度（励起光を支柱２２内で全反射させながら導光させる角度）で励起光を入射させる位置（できれば、安全性の観点から、地上または床から２ｍ以上の位置（人間の背の高さよりも高い位置））に設置する。しかる後、励起光源部１１の固体光源１２を点灯させると、固体光源１２からの励起光は、反射鏡２６によって反射されて、支柱２２内を全反射しながら導光し、蛍光体層２３に達する。これにより、蛍光体層２３は、蛍光を発光し、蛍光体層２３からの蛍光と励起光とは混合光（例えば擬似白色光）として（すなわち、例えば白色の照明光として）、蛍光体層２３の出光面から外部に（例えば床面に向けて）放出されるとともに、導光部材２４に入射する。導光部材２４に入射した混合光（例えば擬似白色光）は、導光部材２４を導光し、導光部材２４を導光する過程で例えば反射ドットなどにより導光部材２４の出光面２４ａから外部に（例えば床面に向けて）放出される。このようにして、受動発光部２１からは、例えば白色の照明光が例えば床面に向けて放出される。

ところで、本発明では、受動発光部２１を高天井などに設置しても、励起光源部１１については高い位置に設置する必要がなく、従って、励起光源部１１が故障し、励起光源部１１の固体光源１２、駆動回路、ＡＰＣ回路、部品などを交換等するときに、これを容易に行うことができる。すなわち、高天井などに対応可能なメンテンスフリー性を有している。さらに、励起光源部１１と受動発光部２１との間には、光を伝送するための光伝送体などを設ける必要がないので、コストを低減することができる。さらに、励起光源部１１の固体光源１２に、励起光としてコヒーレント光を出射するものが用いられるときには、励起光源部１１と受動発光部２１との距離が遠距離となっても、受動発光部２１に励起光を拡散させずに入光させることができ、明るさの低下が少ない照明装置を提供できる。

また、図２、図３の例では、受動発光部２１は、発光面（すなわち、ハーフミラーまたはルーバー２７、導光部材２４の出光面２４ａ）が鉛直下向きＺとなっている。すなわち、例えば床面に面している。このように、受動発光部２１の発光面を鉛直下向きにすることので、受動発光部２１の発光面に埃が付着しにくく、メンテナンスフリーな照明装置を提供することができる。

本願の発明者は、実際に、図２、図３の例の照明装置を以下のようにして作製した。すなわち、図２、図３の例の照明装置において、支柱２２を円柱で、その全長を５０ｃｍ、直径を２０ｍｍのものにし、支柱２２の根元（天井側）から３０ｍｍの位置に反射鏡２６を所定の角度（向き）に設けた（支柱２２に埋め込んだ）。また、支柱２２の天井側とは反対側の先端部には、直径２０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの円板状の蛍光体層２３を接着し、さらに最先端部分には、直径２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのハーフミラー２７を接着した。前述のように、このハーフミラー２７は、非点灯時に蛍光体層２３の色（例えば黄色）が見えてしまうのを隠すためで、本発明の機能上は特に必要はない。そして、蛍光体層２３を取り囲むように、全体の直径が３０ｃｍ、厚さが３ｍｍで、中央に直径２０ｍｍの穴が開いた円盤状の導光部材２４を接着した。なお、導光部材２４には、アクリル板に白色ドットが印刷された導光拡散板を用いた。また、支柱２２の他に、より確実に受動発光部２１を支えるため、適宜釣り糸（図示せず）で導光部材２４を天井から吊った。

このような照明装置において、励起光源部１１の固体光源１２（例えば、青色光を発光する半導体レーザー）から出射されたコヒーレントな励起光（例えば青色光）は、直進して、受動発光部２１の支柱２２の根元部分にある反射鏡２６に到達し、反射鏡２６で反射されて、支柱２２内を全反射を繰り返しながら蛍光体層２３（例えば黄色蛍光体層）に到達する。蛍光体層２３に到達した励起光（青色光）は、蛍光体層２３を励起して、一部が波長変換されて黄色の蛍光を発光し、黄色の蛍光と青色光の励起光とは混合されて擬似白色光となり、蛍光体層２３からハーフミラー２７および導光部材２４に擬似白色光が伝播し、全体が白色に発光した。

なお、図２、図３の例の照明装置では、導光部材２４の中央に蛍光体層２３および支柱２２を設けたが、導光部材２４の任意所望の位置に蛍光体層２３および支柱２２を設けることもできる。また、図２、図３の例の照明装置では、導光部材２４は平板状のものとなっているが、導光部材２４に湾曲した形状のものを用いることもできる。

図４、図５には、本発明の照明装置の他の構成例が示されている。なお、図４は全体斜視図、図５は図４の照明装置の受動発光部をＡ−Ａ線に沿って断面で示した図である。また、図４、図５において、図２、図３と同様の（あるいは対応した）箇所には同じ符号を付している。

図４、図５の照明装置３１では、受動発光部４１において、導光部材２４には長さ方向Ｘに湾曲した形状のものが用いられ、また、導光部材２４の端部に蛍光体層２３および支柱２２が設けたものとなっている。

本願の発明者は、実際に、図４、図５の例の照明装置を以下のようにして作製した。すなわち、図４、図５の例の照明装置において、支柱２２を円柱で、その全長を５０ｃｍ、直径を２０ｍｍのものにし、支柱２２の根元（天井側）から３０ｍｍの位置に反射鏡２６を所定の角度（向き）に設けた（支柱２２に埋め込んだ）。また、支柱２２の天井側とは反対側の先端部には、直径２０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの円板状の蛍光体層２３を接着し、さらに最先端部分には、直径２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのハーフミラー２７を接着した。前述のように、このハーフミラー２７は、非点灯時に蛍光体層２３の色（例えば黄色）が見えてしまうのを隠すためで、本発明の機能上は特に必要はない。そして、長さ５０ｃｍ、幅３０ｃｍ、厚さ３ｍｍの直方体を、長さ方向Ｘに湾曲させた形状の導光拡散板を導光部材２４として用い、この導光部材（導光拡散板）２４の幅方向Ｙの中央位置（幅方向の端から１５ｃｍの位置）で、長さ方向Ｘの端から３ｃｍの位置に、蛍光体層２３および支柱２２が配置されるようにした。

図４、図５の例の照明装置では、導光部材（導光拡散板）２４を湾曲させることで、擬似白色光の配光を制御することができる。具体的に、例えば図６に示すように、支柱２２の一端を天井などに設置し、壁に掛けられている絵画などの作品９０を照明するのに、湾曲した導光部材（導光拡散板）２４を用いることで、壁に掛けられている絵画などの作品９０に適した良好な照明を行うことができる。

また、上述の各例では、励起光源部１１からの励起光を反射して、支柱２２内に所定の角度（励起光を支柱２２内で全反射させながら導光させる角度）で入射させるための反射手段として、反射鏡２６を支柱２２内に設けたが（埋め込んだが）、例えば図７に示すように、反射鏡５１、５２を支柱２２の外部（例えば天井裏など）に設け、励起光源部１１からの励起光を反射鏡５１、５２により反射して、支柱２２内に所定の角度（励起光を支柱２２内で全反射させながら導光させる角度）で入射させるようにすることもできる。あるいは、人の出入りすることができる天井裏などであれば、天井裏などに励起光源部１１を配置し、反射手段（反射鏡）を設けずに、励起光源部１１からの励起光を直接、支柱２２内に所定の角度（励起光を支柱２２内で全反射させながら導光させる角度）で入射させるようにすることも可能である。

本発明は、一般照明などに利用可能である。

１、３１照明装置
１１励起光源部
１２固体光源
２１、４１受動発光部
２２支柱
２３蛍光体層
２４導光部材
２５反射部材
２６反射鏡
２７ハーフミラーまたはルーバー
５１、５２反射鏡

Claims

紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光する固体光源を有する励起光源部と、該励起光源部とは空間的に離れた位置に設置され、該励起光源部の前記固体光源から出射された励起光が空中伝送により入射するときに、入射した励起光に基づいて照明光を出射する受動発光部とを備えた照明装置であって、前記受動発光部は、該受動発光部を支えるとともに前記入射した励起光を導光する支柱と、該支柱内を導光した励起光により励起され該励起光の波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層と、該蛍光体層で発光した蛍光と励起光とをあわせて導光させる導光部材とを有していることを特徴とする照明装置。
請求項１記載の照明装置において、前記受動発光部には、前記励起光源部からの励起光を反射して、前記支柱内に所定の角度で入射させるための反射手段がさらに設けられていることを特徴とする照明装置。
請求項１または請求項２に記載の照明装置において、前記励起光源部の前記固体光源には、励起光としてコヒーレント光を出射するものが用いられていることを特徴とする照明装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置において、前記導光部材は、前記蛍光体層を取り囲んで設けられていることを特徴とする照明装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置において、前記受動発光部は、発光面が鉛直下向きであることを特徴とする照明装置。