JP2014053157A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光装置から発せられる光の指向性を簡単に変化させる。
【解決手段】発光装置１０には発光部１３を備える発光素子１１が設けられる。発光素子１１の透明基板１２には透明容器２０が設けられ、発光素子１１の封止材１７には電動ポンプ２１を介して接続されるタンク２２，２３が設けられる。タンク２２は配管２４を介して透明容器２０に接続され、タンク２３は配管２５を介して透明容器２０に接続される。さらに、タンク２２と電動ポンプ２１との間にはフィルタ２６が設けられ、透明容器２０と配管２５との間にはフィルタ２７が設けられる。透明容器２０やタンク２２，２３等によって構成される循環回路２８には透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐが充填される。透明流体Ｆの循環方向を切り換えることにより、透明容器２０内の光拡散粒子Ｐの粒子数を増減させることができ、透明容器２０を通過する光の指向性を変化させることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光体を備える発光装置に関する。

照明装置やディスプレイ装置等の光源(発光装置)として、白熱灯、放電灯、固体発光素子等が用いられている。放電灯としては蛍光灯等があり、固体発光素子としてはエレクトロルミネセンス(ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ)がある。また、エレクトロルミネセンスは、発光材料の種類に応じて有機ＥＬと無機ＥＬとに分類される。さらに、無機ＥＬは、電界エネルギーによって発光する真性形の無機ＥＬと、電子注入によって発光する注入形の無機ＥＬつまり発光ダイオード(ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ)とに分類される。なお、有機ＥＬは、発光ダイオードに動作原理が似ていることから、有機発光ダイオード(ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ)とも呼ばれている。

上記の各種光源においては、光の取り出し効率を高めることが望まれている。そこで、有機ＥＬと封止基板との間に誘電性流体を封入し、この誘電性流体中に粒子を浮遊させるようにした有機ＥＬが提案されている(特許文献１参照)。特許文献１の有機ＥＬは、透明電極とガラス基板との間に粒子を含む誘電性流体が封入された構造を有している。これにより、透明電極やガラス基板の境界面における屈折率の変化量を低減することができ、光の反射を抑制して光の取り出し効率を高めることが可能となる。

特表２００８−５２３５４６号公報

ところで、照明装置やディスプレイ装置等においては、使用環境や使用者の好み等に応じて、光の指向性つまり光の広がり具合を変化させることが望まれている。しかしながら、各種光源においては、その種類や形状等に応じて指向性が異なるものの、それらの指向性は固定されるものであった。同様に、特許文献１の光源においても、有機ＥＬと封止基板との間の空間に誘電性流体および粒子が封入されることから、光の指向性は固定されていた。

このように、従来技術においては、光の指向性を容易に変化させることができないという問題が生じている。本発明が解決しようとする課題としては、上記した問題が一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、発光体を備える発光装置であって、前記発光体からの光を通過させ、前記発光体が一方面側に設けられる透光性部材と、前記透光性部材の他方面側に設けられ、流体および前記流体とは屈折率の異なる材料からなる粒子を収容する透光性容器と、前記透光性容器内の流体を移動させ、前記透光性容器内の粒子数を増減させる流体移動機構と、を有することを特徴とする。

実施の形態１における発光装置の構成の一例を示す図である。 (ａ)は光の指向性を強める際の発光装置の作動状態の一例を示す図である。(ｂ)は光の指向性を弱める際の発光装置の作動状態の一例を示す図である。 実施の形態１における発光装置の構成の一例を示す図である。 実施の形態２における発光装置の構成の一例を示す図である。 (ａ)は光の指向性を強める際の発光装置の作動状態の一例を示す図である。(ｂ)は光の指向性を弱める際の発光装置の作動状態の一例を示す図である。 実施の形態３における発光装置の構成の一例を示す図である。 (ａ)は光の指向性を強める際の発光装置の作動状態の一例を示す図である。(ｂ)は光の指向性を弱める際の発光装置の作動状態の一例を示す図である。

以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は、他方の一部または全部の、変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および形態上明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および形態上明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および形態上明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
また、実施の形態を説明するための全図において、同様の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明については省略する。

＜実施の形態１＞
実施の形態１における発光装置について、図１〜図３に基づき説明する。

［発光装置の構成］
実施の形態１における発光装置の構成について説明する。図１は実施の形態１における発光装置１０の構成の一例を示す図である。図１に示すように、発光装置１０は、有機ＥＬ素子からなる発光素子１１を有している。発光素子１１は、透明基板(透光性部材)１２と、この透明基板１２の一方面１２ａ側に設けられる発光部(発光体)１３とを有している。発光部１３は、透明基板１２上に設けられる第１電極１４と、第１電極１４上に設けられる有機半導体層１５と、有機半導体層１５上に設けられる第２電極１６とによって構成されている。このような発光部１３の第１電極１４と第２電極１６とに電圧を印加することにより、有機半導体層１５を発光させることが可能となる。また、発光素子１１は、透明基板１２に接合される封止材(カバー部材)１７を有している。透明基板１２と封止材１７とによって発光部１３は囲まれており、発光部１３は大気から遮断された状態となる。なお、発光部１３から発せられる光は、可視光線に限られることはなく、赤外線や紫外線であっても良い。また、発光部１３から発せられる光は、情報通信用の変調された光であっても良い。

透明基板１２は、ガラスやプラスチック等を用いて構成されており、有機半導体層１５から発せられる光に対して透光性を有している。第１電極１４は、ＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)膜等を用いて構成されており、有機半導体層１５から発せられる光に対して透光性を有している。また、第２電極１６は、アルミニウム膜等を用いて構成されており、有機半導体層１５から発せられる光に対して反射性を有している。すなわち、有機半導体層１５から第１電極１４側に照射される光は、第１電極１４および透明基板１２を通過して外部に照射される。一方、有機半導体層１５から第２電極１６側に照射される光は、第２電極１６において反射した後に、第１電極１４および透明基板１２を通過して外部に照射される。このように、図示する発光素子１１は、所謂ボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子であり、図１に矢印Ａで示すように、透明基板１２を通して光が取り出される構成となっている。また、矢印Ａで示す光路の途中に、有機半導体層１５から発せられる光の指向性を強めるための光学部材を挿入しても良い。この光学部材としては、レンズ、プリズム、フォトニック結晶等が挙げられる。また、レンズ、プリズム、フォトニック結晶等が表面あるいは内部に形成された樹脂フィルム等を、光学部材として使用しても良い。

また、透明基板１２を介して発光部１３に対向するように、透明基板１２には透光性容器としての透明容器２０が設けられている。つまり、発光部１３および透明容器２０によって透明基板１２を挟むように、透明基板１２の一方面１２ａ側には発光部１３が設けられ、透明基板１２の他方面１２ｂ側には透明容器２０が設けられている。透明容器２０は、ガラスや樹脂等を用いて構成されており、発光部１３から発せられる光に対して透光性を有している。なお、透明容器２０の材料としては、ガラスや樹脂に限られることはなく、発光部１３からの光が通過する材料であれば他の材料であっても良い。また、発光素子１１の封止材１７には、電動ポンプ(流体移動機構)２１を介して接続される２つのタンク２２，２３が設けられている。つまり、封止材１７には、収容容器としてのタンク２２が設けられるとともに、これとは別のタンク２３が設けられている。一方のタンク２２は、配管２４を介して透明容器２０の一端側に接続されており、他方のタンク２３は、配管２５を介して透明容器２０の他端側に接続されている。さらに、タンク２２と電動ポンプ２１との間にはフィルタ２６が設けられており、透明容器２０と配管２５との間にはフィルタ２７が設けられている。すなわち、透明容器２０の一端側と他端側とは、配管２４、タンク２２、フィルタ２６、電動ポンプ２１、タンク２３、配管２５およびフィルタ２７を介して連結されている。このように、透明容器２０、配管２４、タンク２２、フィルタ２６、電動ポンプ２１、タンク２３、配管２５およびフィルタ２７によって、循環回路２８が構成されている。なお、フィルタ２６，２７は、後述する透明流体Ｆを通過させる一方、後述する光拡散粒子Ｐを捕捉する機能を有している。

循環回路２８には、発光部１３から発せられる光に対して透光性を有する透明流体(流体)Ｆが充填されている。透明流体Ｆとしては、有機溶媒(例えばグリセリンやエチレングリコール)、オイル(例えばシリコーンオイル)、或いは水等を、単体または混合して使用することが可能である。なお、透明流体Ｆとしては、有機溶媒、オイル、水に限られることはなく、発光部１３からの光が通過する流体であれば他の材料であっても良い。また、循環回路２８を構成する透明容器２０、配管２４およびタンクには、発光部１３から発せられる光に対して透光性を有する多数の光拡散粒子(粒子)Ｐが収容されている。すなわち、一対のフィルタ２６，２７を境に、透明容器２０およびタンク２２側には透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐが収容されており、電動ポンプ２１およびタンク２３側には透明流体Ｆのみが収容されている。

光拡散粒子Ｐの材料としては、透明流体Ｆとは屈折率の異なる材料が用いられる。すなわち、透明流体Ｆと屈折率の異なる材料を用いることにより、光が透明流体中の光拡散粒子Ｐを通過する際に、光を光拡散粒子Ｐの境界面で屈折させることが可能となる。これにより、光拡散粒子Ｐを用いて光を拡散させることが可能となる。なお、光を光拡散粒子Ｐの境界面で屈折させるだけでなく、光を光拡散粒子Ｐの表面で反射させても良い。光拡散粒子Ｐの材料として、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、ガラス等の無機材料を使用することが可能である。また、光拡散粒子Ｐの材料として、アクリル系重合樹脂、スチレン系重合樹脂、シロキサン系重合樹脂等の有機材料を使用することも可能である。なお、光拡散粒子Ｐの材料としては、上記した無機材料や有機材料に限られることはなく、発光部１３からの光に対する屈折率が透明流体Ｆと異なる材料であれば他の材料であっても良い。また、図示する光拡散粒子Ｐの形状は球形であるが、これに限られることはなく、立方体、多面体、円柱形、角柱形、板形等の如何なる形状に光拡散粒子Ｐを形成しても良い。さらに、光拡散粒子Ｐの大きさは、フィルタ２６，２７によって捕捉可能な大きさであれば良く、例えば０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。

発光装置１０は、電動ポンプ２１や発光素子１１を制御する制御ユニット３０を有している。制御ユニット３０は、電動ポンプ２１の駆動電流を生成するポンプ駆動回路部３１と、発光素子１１の駆動電流を生成する発光体駆動回路部３２とを有している。ポンプ駆動回路部３１と電動ポンプ２１とは給電ライン３３を介して接続されており、発光体駆動回路部３２と発光素子１１とは給電ライン３４，３５を介して接続されている。また、制御ユニット３０には、電源ライン３６を介して電源３７が接続されており、信号ライン３８を介して操作スイッチ等の操作部３９が接続されている。制御ユニット３０は、操作スイッチ等の操作部３９から出力される操作信号に基づき、ポンプ駆動回路部３１や発光体駆動回路部３２に制御信号を出力し、電動ポンプ２１や発光素子１１に駆動電流を供給する。なお、制御ユニット３０は、ＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)、ＲＡＭ(Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ)およびＲＯＭ(Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)等によって構成されている。

［発光装置の動作］
実施の形態１における発光装置の動作について説明する。図２(ａ)は光の指向性を強める際の発光装置１０の作動状態の一例を示す図である。図２(ｂ)は光の指向性を弱める際の発光装置１０の作動状態の一例を示す図である。図２(ａ)に示すように、発光装置１０の透明容器２０から照射される光の指向性を強める際には、黒塗りの矢印で示す方向に、電動ポンプ２１によって透明流体Ｆが圧送され、透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐは透明容器２０から配管２４側に案内される。そして、タンク２２に移動した透明流体Ｆは、フィルタ２６を通過して電動ポンプ２１側に抜け、再び透明容器２０に案内される。一方、タンク２２に移動した光拡散粒子Ｐは、フィルタ２６によって捕捉されるため、電動ポンプ２１側に抜けることなくタンク２２内に留められる。すなわち、図２(ａ)に黒塗りの矢印で示す方向に、透明流体Ｆを循環させることにより、透明容器２０からタンク２２に光拡散粒子Ｐを集めることが可能となる。これにより、透明容器２０内の光拡散粒子Ｐの粒子数を減少させることができ、図２(ａ)に白抜きの矢印で示すように、透明容器２０を通過する光の指向性を強めることが可能となる。すなわち、透明容器２０を通過する光が、光拡散粒子Ｐに当たり難くなるため、光の指向性を強めることが可能となる。

一方、図２(ｂ)に示すように、発光装置１０の透明容器２０から照射される光の指向性を弱める際には、黒塗りの矢印で示す方向に、電動ポンプ２１によって透明流体Ｆが圧送され、透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐは透明容器２０から配管２５側に案内される。すなわち、図２(ａ)に示した状態とは、逆向きに透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐが案内されている。そして、透明容器２０内の透明流体Ｆは、フィルタ２６ｂ通過して電動ポンプ２１側に抜け、再び透明容器２０に案内される。一方、透明容器２０内の光拡散粒子Ｐは、フィルタ２７によって捕捉されるため、電動ポンプ２１側に抜けることなく透明容器２０内に留められる。すなわち、図２(ｂ)に黒塗りの矢印で示す方向に、透明流体Ｆを循環させることにより、タンク２２から透明容器２０に光拡散粒子Ｐを集めることが可能となる。これにより、透明容器２０内の光拡散粒子Ｐの粒子数を増加させることができ、図２(ｂ)に白抜きの矢印で示すように、透明容器２０を通過する光の指向性を弱めることが可能となる。すなわち、透明容器２０を通過する光が、光拡散粒子Ｐに当たり易くなるため、光の指向性を弱めることが可能となる。

このように、実施の形態１によれば、透明流体Ｆの循環方向を切り換えることにより、透明容器２０内の光拡散粒子Ｐの粒子数を増減させることができ、透明容器２０を通過する光の指向性を容易に変化させることが可能となる。すなわち、透明容器２０内の粒子数を増加させて光の指向性を弱めることと、透明容器２０内の粒子数を減少させて光の指向性を強めることとが、透明流体Ｆの流れ方向を切り換えることで双方向に繰り返し可能となっている。なお、双方向に繰り返し可能とは、例えば、図２(ａ)に示す作動状態から図２(ｂ)に示す作動状態に発光装置１０の動作が可能であるとともに、図２(ｂ)に示す作動状態から図２(ａ)に示す作動状態に発光装置１０の動作が可能であることを意味している。また、実施の形態１によれば、透明流体Ｆの循環を停止させることにより、光の指向性を任意の状態に保持することが可能となる。また、光拡散粒子Ｐの材料を調整することにより、光拡散粒子Ｐに蛍光発光性を持たせるようにしても良い。これにより、透明流体Ｆの循環方向を切り換えることにより、透明容器２０を通過した光の色度を変化させることができ、発光装置１０の商品性を向上させることが可能となる。

また、図１に示すように、透明基板１２上には透明容器２０が設けられ、封止材１７上にはタンク２２，２３が設けられている。これにより、発光部１３から発せられる熱を、透明容器２０やタンク２２等の循環回路２８に伝達することが可能となり、循環回路２８内の透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐに伝達することが可能となる。すなわち、光の指向性を変えるための循環回路２８を用いて、発光部１３を積極的に冷却することができるため、冷却機能を備えた発光装置１０の低コスト化を達成することが可能となる。

また、透明基板１２に有機半導体層１５が積層されることから、発光時には封止材１７よりも透明基板１２が加熱された状態となる。ここで、透明基板１２にはガラスや樹脂が用いられるため、一般的に透明基板１２の冷却効果は低くなっている。また、透明基板１２は、その熱が封止材１７に伝わることでも冷却されるが、一般的な封止構造ではその冷却効果は十分ではない。すなわち、中空封止構造の場合、透明基板１２と封止材１７とは基板外周部の極僅かな面積でのみ接触するため、透明基板１２から封止材１７に対する熱の伝導効率は低くなっている。また、固体封止構造の場合、有機半導体層１５と封止材１７との間に保護膜として樹脂層が挿入されるため、透明基板１２から封止材１７に対する熱の伝導効率は低くなっている。いずれの封止構造においても、透明基板１２からの発熱を効率よく封止材１７に伝えることが難しく、十分な冷却効果が得られないという問題がある。また、熱源である有機半導体層１５は透明基板１２の外周部には形成されないため、透明基板１２の外周部は冷却されるが、透明基板１２の中央部は冷却されにくいという問題もある。このような冷却に関する問題を解決するため、透明基板１２には透明容器２０が設けられており、封止材１７にはタンク２２，２３が設けられている。これにより、循環回路２８内の透明流体Ｆを介して透明基板１２から封止材１７に熱を移動させることが可能となる。また、透明流体Ｆを介して熱を移動させることにより、発光素子１１の局部的な温度上昇を抑制することができ、発光素子１１の発光部１３を効率良く冷却することが可能となる。

このように、発光素子１１を積極的に冷却するためには、透明基板１２と透明容器２０とを密着させるとともに、封止材１７とタンク２２，２３とを密着させることが望ましい。このため、透明基板１２と透明容器２０との接触面や、封止材１７とタンク２２，２３との接触面は、平滑面であることが望ましいが、接触面とは逆側の透明容器２０の表面に対し、光の拡散等を目的に凹凸を形成しても良い。また、光拡散粒子Ｐの材料を調整することにより、光拡散粒子Ｐの熱伝導性を高めても良い。これにより、発光素子１１をより積極的に冷却することが可能となり、発光装置１０の冷却機能を高めることが可能となる。なお、図示する発光素子１１は、所謂ボトムエミッション方式の有機ＥＬ素子であるが、これに限られることはなく、発光素子１１が所謂トップエミッション方式の有機ＥＬ素子であっても、同様に、発光素子１１を効率良く冷却することが可能である。

［発光装置の変形例］
実施の形態１における発光装置の変形例について説明する。図３は実施の形態１における発光装置４０の構成の一例を示す図である。なお、図３においては、発光装置４０の制御系を省略して図示している。

図３に示すように、発光装置４０は、光源としての発光素子１１を内部に収容する発光ユニット４１を有している。発光ユニット４１は、発光部１３を備える発光素子１１と、この発光素子１１を収容するケース４２とを有している。ケース４２は、ケース本体(カバー部材)４３と、これに設けられる透明板(透光性部材)４４とを備えている。ケース本体４３と透明板４４とによって発光素子１１(発光部１３)は囲まれている。また、透明板４４の一方面４４ａ側には発光素子１１(発光部１３)が設けられ、透明板４４の他方面４４ｂ側には透明容器２０が設けられている。さらに、透明容器２０に接続されるタンク２２，２３や電動ポンプ２１は、ケース４２のケース本体４３や透明板４４に設けられている。このように、ケース４２に発光素子１１を収容するとともに、このケース４２に透明容器２０やタンク２２等を設けるようにしても良い。上記のように、発光装置４０を構成した場合であっても、上記の発光装置１０と同様の効果を得ることが可能である。

また、図１および図３に示した発光装置１０，４０においては、発光体として発光素子１１の発光部１３を挙げているが、これに限られることはない。例えば、図３に示した発光装置４０においては、発光素子１１の全体を発光体として捉えても良い。また、発光体に用いられる光源の種類としては、有機ＥＬ素子に限られることはなく、無機ＥＬ素子、発光ダイオード、蛍光灯、白熱灯等であっても良いことは言うまでもない。

また、図１および図３に示した発光装置１０，４０の循環回路２８は、タンク２２と電動ポンプ２１との間にはフィルタ２６を有しており、透明容器２０と配管２５との間にフィルタ２７を有しているが、これに限られることはない。例えば、タンク２２と電動ポンプ２１との間のフィルタ２６を取り外した場合であっても、上記の発光装置１０，４０と同様の効果を得ることが可能である。すなわち、透明容器２０内の粒子数を減少させる際には、図２(ａ)に黒塗りの矢印で示す方向に透明流体Ｆを循環させることにより、透明容器２０から配管２５に光拡散粒子Ｐを集めることが可能となる。一方、透明容器２０内の粒子数を増加させる際には、図２(ｂ)に黒塗りの矢印で示す方向に透明流体Ｆを循環させることにより、配管２５から透明容器２０に光拡散粒子Ｐを集めることが可能となる。

なお、上記の説明では、流体移動機構として電動ポンプ２１を用いているが、これに限られることはなく、流体移動機構として手動ポンプを用いても良い。また、透明流体Ｆや光拡散粒子Ｐを圧送するポンプとしては、ギヤポンプやベーンポンプ等の容積ポンプであっても良く、渦巻きポンプ等の非容積ポンプであっても良い。また、透明流体Ｆや光拡散粒子Ｐを圧送するポンプとしては、回転方向を逆転させて透明流体Ｆの循環方向を切り換える形式のポンプに限られることはなく、回転方向を維持したまま流路を切り換えることで循環方向を切り換える形式のポンプであっても良い。

＜実施の形態２＞
実施の形態２における発光装置について、図４および図５に基づき説明する。上記した実施の形態１では、光の指向性を任意の状態に保持する際に、透明流体の循環を停止させることが必要となる。これに対し、実施の形態２では、透明流体の循環状態を維持しつつ、光の指向性を任意の状態に保持することを可能としている。以下の説明においては、主に実施の形態１と異なる点について説明する。図４は実施の形態２における発光装置５０の構成の一例を示す図である。図５(ａ)は光の指向性を強める際の発光装置５０の作動状態の一例を示す図である。図５(ｂ)は光の指向性を弱める際の発光装置５０の作動状態の一例を示す図である。

図４に示すように、発光素子１１の封止材１７には、調整配管５１およびバイパス配管５２を介して接続されるタンク５３，５４が設けられている。つまり、カバー部材としての封止材１７には、収容容器であるタンク５３が設けられている。また、発光素子１１の封止材１７には、電動ポンプ２１を介してタンク５４に接続されるタンク５５が設けられている。タンク５３とタンク５４とは、並列となる調整配管５１およびバイパス配管５２を介して接続されている。調整配管５１には、流路面積を調整可能な電磁調整弁５６が設けられている。バイパス配管５２の両端には、上記のフィルタ２６，２７と同様に機能するフィルタ５７，５８が設けられている。また、タンク５３には配管２４を介して透明容器２０の一端側が接続されており、タンク５５には配管２５を介して透明容器２０の他端側が接続されている。このように、透明容器２０、配管２４、タンク５３、調整配管５１、バイパス配管５２、タンク５４、電動ポンプ２１、タンク５５および配管２５によって、循環回路５９が構成されている。

また、発光装置５０が備える制御ユニット３０は、電磁調整弁５６の駆動電流を生成する電磁弁駆動回路部６０を有している。電磁弁駆動回路部６０と電磁調整弁５６とは給電ライン６１を介して接続されている。制御ユニット３０は、操作スイッチ等の操作部３９から出力される操作信号に基づき、電磁弁駆動回路部６０に制御信号を出力し、電磁調整弁５６に駆動電流を供給して調整配管５１の流路面積を調整する。

図５(ａ)に示すように、発光装置５０の透明容器２０から照射される光の指向性を強める際には、電磁調整弁５６によって調整配管５１の流路面積を縮小するとともに、電動ポンプ２１を作動させて黒塗りの矢印で示す方向に透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐを圧送する。このように、調整配管５１の流路面積を縮小することにより、タンク５３からタンク５４に移動する透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐの量を減少させることが可能となる。一方、調整配管５１の流量減少分を補うように、バイパス配管５２を介して透明流体Ｆが案内されるが、バイパス配管５２には光拡散粒子Ｐを捕捉するフィルタ５７，５８が設けられるため、バイパス配管５２を介して透明流体Ｆだけが案内される。すなわち、図５(ａ)に示すように、循環流量を維持したままタンク５３からタンク５４に移動する光拡散粒子Ｐを絞ることができ、透明容器２０を通過する透明流体Ｆに含まれる光拡散粒子Ｐを減少させることが可能となる。このように、透明容器２０内の光拡散粒子Ｐの粒子数を減少させることにより、図５(ａ)に白抜きの矢印で示すように、透明容器２０を通過する光の指向性を強めることが可能となる。すなわち、透明容器２０を通過する光が、光拡散粒子Ｐに当たり難くなるため、光の指向性を強めることが可能となる。

一方、図５(ｂ)に示すように、発光装置５０の透明容器２０から照射される光の指向性を弱める際には、電磁調整弁５６によって調整配管５１の流路面積を拡大するとともに、電動ポンプ２１を作動させて黒塗りの矢印で示す方向に透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐを圧送する。このように、調整配管５１の流路面積を拡大することにより、タンク５３からタンク５４に移動する透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐの量を増加させることが可能となる。これにより、図５(ｂ)に示すように、タンク５３からタンク５４に移動する光拡散粒子Ｐを増やすことができ、透明容器２０を通過する透明流体Ｆに含まれる光拡散粒子Ｐを増加させることが可能となる。このように、透明容器２０内の光拡散粒子Ｐの粒子数を増加させることにより、図５(ｂ)に白抜きの矢印で示すように、透明容器２０を通過する光の指向性を弱めることが可能となる。すなわち、透明容器２０を通過する光が、光拡散粒子Ｐに当たり易くなるため、光の指向性を弱めることが可能となる。

このように、実施の形態２によれば、調整配管５１の流路面積を増減させることにより、透明容器２０内の光拡散粒子Ｐの粒子数を増減させることができ、透明容器２０を通過する光の指向性を容易に変化させることが可能となる。すなわち、透明容器２０内の粒子数を増加させて光の指向性を弱めることと、透明容器２０内の粒子数を減少させて光の指向性を強めることとが、調整配管５１の流路面積を調整することで双方向に繰り返し可能となっている。また、実施の形態２によれば、調整配管５１の流路面積を任意の大きさで固定することにより、光の指向性を任意の状態に保持することが可能となる。しかも、実施の形態２によれば、図５(ａ)および(ｂ)に示すように、透明容器２０内の粒子数を所定範囲内に保持しつつ、循環回路５９に透明流体Ｆを流し続けることが可能となる。すなわち、光の指向性を任意の状態に保持しつつ、循環回路５９に透明流体Ｆを循環させ続けることができるため、発光装置５０の冷却機能を大幅に高めることが可能となる。

なお、上記の説明では、バイパス配管５２の両端にフィルタ５７，５８を設けているが、これに限られることはなく、フィルタ５７，５８のいずれか１つを削減しても良い。また、上記の説明では、電動ポンプ２１を作動させて配管２５、透明容器２０、配管２４の順に透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐを流しているが、これに限られることはなく、上記の説明とは逆方向、つまり配管２４、透明容器２０、配管２５の順に透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐを流しても良い。また、上記の説明では、電磁駆動される電磁調整弁５６を用いて調整配管５１の流路面積を調整しているが、これに限られることはなく、手動操作される流量調整弁等を用いて調整配管５１の流路面積を調整しても良い。

＜実施の形態３＞
実施の形態３における発光装置について、図６および図７に基づき説明する。上記した実施の形態１，２では、電動ポンプやフィルタ等を用いて透明容器内の粒子数を増減させている。これに対し、実施の形態３では、電動ポンプやフィルタ等を用いることなく透明容器内の粒子数を増減させることを可能としている。以下の説明においては、主に実施の形態１，２と異なる点について説明する。図６は実施の形態３における発光装置７０の構成の一例を示す図である。図７(ａ)は光の指向性を強める際の発光装置７０の作動状態の一例を示す図である。図７(ｂ)は光の指向性を弱める際の発光装置７０の作動状態の一例を示す図である。

図６に示すように、発光素子１１の透明基板１２には、透明容器７１が設けられている。つまり、透明基板１２の他方面１２ｂ側には、透光性容器である透明容器７１が設けられている。この透明容器７１は、上記した透明容器２０と同様に、ガラスや樹脂等を用いて構成されており、発光部１３から発せられる光に対して透光性を有している。透明容器７１は、容器本体７２と、これに摺動自在に設けられる容器カバー７３とによって構成されている。また、容器本体７２と容器カバー７３とはネジ部材(流体移動機構)７４を介して連結されている。このネジ部材７４を締め込むことにより、容器本体７２と容器カバー７３とを近づけることができ、透明容器７１の容量を縮小することが可能となる。一方、ネジ部材７４を緩めることにより、容器本体７２と容器カバー７３とを離すことができ、透明容器７１の容量を拡大することが可能となる。また、発光素子１１の封止材１７には、タンク７５が設けられている。つまり、カバー部材としての封止材１７には、収容容器であるタンク７５が設けられている。タンク７５は、タンク本体７６と、これに摺動自在に設けられるタンクカバー７７とによって構成されている。タンク本体７６とタンクカバー７７とを近づけることにより、タンク７５の容量を縮小することが可能となる。一方、タンク本体７６とタンクカバー７７とを離すことにより、タンク７５の容量を拡大することが可能となる。このような透明容器７１とタンク７５とは配管２４，２５を介して連結されており、透明容器７１やタンク７５には透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐが充填されている。

図７(ａ)に示すように、発光装置７０の透明容器７１から照射される光の指向性を強める際には、ネジ部材７４を締め付けて透明容器７１の容量が縮小される。これにより、透明容器７１内の透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐは、透明容器７１の容量縮小に伴って透明容器７１から押し出され、透明容器７１から配管２４，２５を経てタンク７５に移動する。このように、透明容器７１からタンク７５に対して透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐを移動させることにより、透明容器７１内の光拡散粒子Ｐの粒子数を減少させることができ、図７(ａ)に白抜きの矢印で示すように、透明容器７１を通過する光の指向性を強めることが可能となる。すなわち、透明容器７１を通過する光が、光拡散粒子Ｐに当たり難くなるため、光の指向性を強めることが可能となる。

一方、図７(ｂ)に示すように、発光装置７０の透明容器７１から照射される光の指向性を弱める際には、ネジ部材７４を緩めて透明容器７１の容量が拡大される。これにより、タンク７５内の透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐは、透明容器７１の容量拡大に伴って透明容器７１に吸い込まれ、タンク７５から配管２４，２５を経て透明容器７１に移動する。このように、タンク７５から透明容器７１に対して透明流体Ｆおよび光拡散粒子Ｐを移動させることにより、透明容器７１内の光拡散粒子Ｐの粒子数を増加させることができ、図７(ｂ)に白抜きの矢印で示すように、透明容器７１を通過する光の指向性を弱めることが可能となる。すなわち、透明容器７１を通過する光が、光拡散粒子Ｐに当たり易くなるため、光の指向性を弱めることが可能となる。

このように、実施の形態３によれば、ネジ部材７４によって透明容器７１の容量を変化させることにより、透明容器７１内の光拡散粒子Ｐの粒子数を増減させることができ、透明容器７１を通過する光の指向性を容易に変化させることが可能となる。すなわち、透明容器７１内の粒子数を増加させて光の指向性を弱めることと、透明容器７１内の粒子数を減少させて光の指向性を強めることとが、透明容器７１の容量を変化させることで双方向に繰り返し可能となっている。また、実施の形態３によれば、透明容器７１の容量を任意の容量で固定することにより、光の指向性を任意の状態に保持することが可能となる。しかも、実施の形態３によれば、上記の電動ポンプ２１やフィルタ２６，２７，５７，５８を削減することができるため、発光装置５０の低コスト化や小型化を達成することが可能となる。また、電動ポンプ２１を削減することができるため、発光装置５０の消費電力を抑制することが可能となる。なお、実施の形態３においても、透明流体Ｆによって発光素子１１が積極的に冷却されることは言うまでもない。

なお、上記の説明では、透明容器７１に容量を調整するためのネジ部材７４を設けているが、これに限られることはなく、タンク７５に容量を調整するためのネジ部材７４を設けても良い。また、上記の説明では、循環回路２８を形成するように、２本の配管２４を用いて透明容器７１とタンク７５とを接続しているが、これに限られることはなく、１本の配管を用いて透明容器７１とタンク７５とを接続しても良い。また、上記の説明では、流体移動機構として手動操作されるネジ部材７４を用いているが、これに限られることはなく、電動アクチュエータ等を用いて透明容器７１またはタンク７５の容量を変化させても良い。特に、透明容器７１とタンク７５とを１本の配管を用いて接続した場合には、この配管に流体移動機構としての電動ポンプや手動ポンプを設けることにより、ポンプを作動させて透明容器７１の容量を増減させることが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１０ 発光装置
１２ 透明基板(透光性部材)
１２ａ 一方面
１２ｂ 他方面
１３ 発光部(発光体)
２０ 透明容器(透光性容器)
２１ 電動ポンプ(流体移動機構)
２２ タンク(収容容器)
４０ 発光装置
４４ 透明板(透光性部材)
４４ａ 一方面
４４ｂ 他方面
５０ 発光装置
５３ タンク(収容容器)
７０ 発光装置
７１ 透明容器(透光性容器)
７４ ネジ部材(流体移動機構)
７５ タンク(収容容器)
Ｆ 透明流体(流体)
Ｐ 光拡散粒子(粒子)

Claims (5)

1. 発光体を備える発光装置であって、
   前記発光体からの光を通過させ、前記発光体が一方面側に設けられる透光性部材と、
   前記透光性部材の他方面側に設けられ、流体および前記流体とは屈折率の異なる材料からなる粒子を収容する透光性容器と、
   前記透光性容器内の流体を移動させ、前記透光性容器内の粒子数を増減させる流体移動機構と、を有することを特徴とする発光装置。
2. 請求項１記載の発光装置において、
   前記透光性容器内の粒子数を増加させて光の指向性を弱めることと、前記透光性容器内の粒子数を減少させて光の指向性を強めることとが、双方向に繰り返し可能であることを特徴とする発光装置。
3. 請求項２記載の発光装置において、
   前記透光性容器に接続される収容容器を有し、
   前記流体移動機構は、前記透光性容器と前記収容容器との間で流体を移動させ、前記透光性容器内の粒子数を増減させることを特徴とする発光装置。
4. 請求項３記載の発光装置において、
   前記透光性部材と共に前記発光体を囲むカバー部材に対して前記収容容器を設け、
   前記流体を介して前記透光性部材と前記カバー部材との間で熱を移動させることを特徴とする発光装置。
5. 請求項３記載の発光装置において、
   前記流体移動機構は、前記透光性容器内の粒子数を所定範囲内に保持しつつ、前記透光性容器と前記収容容器との間で流体を循環させることを特徴とする発光装置。

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