JP2016058349A - Luminaire with projector - Google Patents
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Description
本発明は、天井灯に投光器を付加した照明装置に関する。 The present invention relates to an illumination device in which a projector is added to a ceiling lamp.
照明装置光源のLED化に伴い、従来の白熱電球、蛍光灯といった比較的サイズの大きい光源を用いた従来の照明装置より照明装置のデザインの自由度が高くなっている。したがって、多様な構造の照明装置を考えることができるが、一方で、一般家庭の天井には、天井灯一灯分の電源配線しか設置されていないのが普通である。このような状況では、部屋に多様な照明装置を配置するためには、電源配線を同時に施設する必要があり、部屋内には電気配線が張りめぐらされることになる。これを改善するためには、設置したい照明装置に対して何らかの形でエネルギーを分配する必要がある。 With the use of LEDs in the illuminating device light source, the degree of freedom in designing the illuminating device is higher than that in the conventional illuminating device using a relatively large light source such as a conventional incandescent bulb or fluorescent lamp. Accordingly, lighting devices having various structures can be considered, but on the other hand, it is normal that only the power wiring for one ceiling lamp is installed on the ceiling of a general household. In such a situation, in order to arrange various lighting devices in the room, it is necessary to provide power supply wiring at the same time, and electric wiring is spread around the room. In order to improve this, it is necessary to distribute energy to the lighting device to be installed in some form.
方法としては、磁気共鳴を用いた無線電力伝送やなどが考えられるが、伝送ロスや、送電機構が大きいなどの問題が多い。一方、光を直接投光する方式は伝送効率が高く有望である。 As a method, wireless power transmission using magnetic resonance can be considered, but there are many problems such as transmission loss and a large power transmission mechanism. On the other hand, a method of directly projecting light is promising because of its high transmission efficiency.
上記特許文献1の記載には、投光器と導光板との構成で光源と違う部分に光を導光する構成が例示されている。しかしながら、この構成では自由な光源と受光器の位置を実現することができず、部屋での配置が固定化されてしまう。またレイアウト変更の際には工事が必要になり変更の自由度が小さいという課題があった。
In the description of
そこで、本発明の目的は、電気配線することなく、部屋の自由な位置を照明可能とする高い自由度を有する照明装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a lighting device having a high degree of freedom that enables lighting of a free position in a room without electric wiring.
上記目的を達成するために、本発明の照明装置の主な特徴は、照明装置本体に、天井面に沿う方向に光源からの光ビームを該照明装置本体の外部に向けて照射する複数の投光器と、該投光器からの光ビームの光路を変換する光路変換部とを有することである。 In order to achieve the above object, the main feature of the illumination device of the present invention is that a plurality of projectors irradiate the illumination device body with a light beam from a light source toward the outside of the illumination device body in a direction along the ceiling surface. And an optical path conversion unit that converts the optical path of the light beam from the projector.
すなわち、本構成により、部屋の中央付近の天井に設置された主光源と、それに対して配置自由度の大きい光路変換部(受光器)による光照射面を提供することができる。 That is, according to this configuration, it is possible to provide a light irradiation surface by a main light source installed on the ceiling near the center of the room and an optical path conversion unit (light receiver) having a large degree of freedom in arrangement.
具体的には、天井の主灯具のつく電源線により給電された照明装置本体に、方向が可変となるLED光源を用いた投光器と、投光器から照射される細く収斂した光ビームを受光する受光器と具備し、受光器は天井に容易に取り付けられて自由な位置に配置することができ、必要な方向に光ビームを照射させて照明が必要な部分に光を分配する照明装置を提供することができる。この方式では、光エネルギーの伝送は光そのものであるために、大変小さいロスで受光器に届けることができる。 Specifically, a projector using an LED light source whose direction is variable to the illuminating device main body fed by a power line attached to the main lamp on the ceiling, and a receiver that receives a thinly converged light beam emitted from the projector And providing a lighting device that can be easily mounted on the ceiling and can be placed at any position, and irradiates a light beam in a necessary direction to distribute the light to a portion requiring illumination. Can do. In this method, since the transmission of light energy is light itself, it can be delivered to the light receiver with very little loss.
本発明によれば、電気配線することなく、部屋の自由な位置を照明可能とする高い自由度を有する照明装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illuminating device which has the high freedom degree which can illuminate the free position of a room without electrical wiring can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明を適用した照明装置の全体構造(天井灯システム)を示す図である。天井5の表面に照明装置本体1が配置され、天井5の周辺には受光器3が配置されている。照明装置本体1には通常照明として用いる照明装置本体の拡散発光面(セード)2と共に、受光器3に光線を投光する投光器を具備している。投光器の射出部18より受光器3に向けて光線を天井5の表面に沿うように照射し、受光器3では受光した光線の向きを変え、必要な方向に光を照射する。本図に示す構成では、受光器3で受光した光線は床7に照射され、受光器光照射面4に示す範囲を主として照明する。
FIG. 1 is a diagram showing an overall structure (ceiling light system) of a lighting device to which the present invention is applied. The lighting device
この構成により、照明装置本体1のみでは暗かった部屋の周辺部分(図中で示す受光器光照射面4の領域)などを受光器3により効率よく照明することができる。本発明では受光器3には電力は必要がないため電源配線を施設する必要はなく、配置は単に、天井5に据えつけるだけで済み、簡単な工事で自由な位置に設置することができる。
With this configuration, it is possible to efficiently illuminate the peripheral portion of the room (the region of the light receiving
照明装置本体1の投光器の向きが変えられないと、受光器3の設置する方向は照明装置本体1に対して固定されてしまい、受光器3との距離が設定できるだけの配置自由度となる。これでは照明デザイン的に制約が大きい。この課題に対しては、照明装置本体に付けた投光器からの射出光の向きを可変とすることである程度広くすることができる。
If the direction of the projector of the illuminating device
図2は、投光器1つからの射出方向の可変角度を90度とした場合の床面の光照射範囲を示す。光照射可能領域8Aは、受光器3Aで照明することが可能な範囲を示している。同様に、光照射可能領域8B−8Dのそれぞれは、受光器3B,3C,(3D)で照明することが可能な範囲を示している。各光照射可能領域8A−8Dは互いに重なり合って照明する領域を持ち、図に示すように、床7のほぼ全域を受光器3A,3B,3C,(3D)により照明範囲をカバーすることができる。
FIG. 2 shows the light irradiation range of the floor surface when the variable angle of the emission direction from one projector is 90 degrees. The light
本実施例では、電源は照明装置本体にのみ給電され、受光器(実施例6、7で詳述する)は電源不要である。 In this embodiment, the power source is supplied only to the lighting device main body, and the light receiver (described in detail in Examples 6 and 7) does not require a power source.
従って、本実施例に示す発明は、受光器は天井に容易に取り付けられて自由な位置に配置することができ、必要な方向に光ビームを照射させて照明が必要な部分に光を分配することができる効果を有する。 Therefore, in the invention shown in this embodiment, the light receiver can be easily mounted on the ceiling and can be arranged at any position, and the light beam is irradiated in a necessary direction to distribute the light to a portion requiring illumination. It has an effect that can be.
なお、同一光照射可能領域内の近接した領域を2つの受光器で照明する場合(本例では、3Aと(3D))は、光照射可能領域が重なっているような領域(本例では、8Aと8D)を除いて、他の光照射可能領域を照射することはできない。 In addition, when illuminating an adjacent area within the same light irradiable area with two light receivers (in this example, 3A and (3D)), an area where the light irradiable areas overlap (in this example, Except for 8A and 8D), other light irradiable areas cannot be irradiated.
従って、図中の受光器(3D)を受光器3Dに移動し、同一光照射可能領域8A内の近接した2つの領域を照射する必要がある。
そこで、以下の実施例2〜5では、このレイアウトの自由度をさらに改善した例を示す。
Therefore, it is necessary to move the light receiver (3D) in the figure to the
Therefore, Examples 2 to 5 below show examples in which the degree of freedom of the layout is further improved.
図3は、本発明の第2の実施例を示す図で、照明装置の投光器の構成と投光器からの光ビームの稼働範囲を説明する図である。図3a)は、投光器の構成を示す図で、複数の投光器20が照明装置本体1内部に配置された状態を示す。また、図3b)は、1つの投光器20を図示したもので、基板19上に光学部品が搭載された構成を示している。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention and is a diagram for explaining the configuration of the projector of the illumination device and the operating range of the light beam from the projector. FIG. 3 a) is a diagram showing the configuration of the projector, and shows a state in which a plurality of
本実施例の投光器の構成は照明装置本体1に組み込む形で、投光器20が設置される。光の出射方向の調整は、投光器20全体を移動することにより実行される点が本実施例の特徴である。
The structure of the projector of the present embodiment is incorporated in the lighting device
投光器20は、ヒートシンク13上に設置された光源LED10、該LED10からの光を投影レンズ9に向けて集光するコンデンサーレンズ11、投光器ユニットのサイズを小さくするために光線を折り畳む目的の反射ミラー12a,12b、コンデンサーレンズの像を受光器に向けて集光するための投影レンズ9より構成される。本実施例では投光器20上に固定された上述した光学構成部品9〜13が一体となって、照明装置本体1上で移動することにより、射出する光線の方向を変えることができる。移動は、例えば、投光器20を照明装置本体1の中心を基準として円周方向に回転させて行う。
The
図中に示すR型とL型とは、上述した光学構成部品9〜13は全く同一構成であるが、R型とL型とは互いに鏡像関係、すなわち、投影レンズ9を透過する光方向に線対称に折り返すと互いに重なる配置関係となっている。R型とL型とを並置する理由は、R型同士、またはL型同士を並置すると、稼働範囲の制約が大きくなるので、それを回避するためである。因みに、本実施例で用いた構成では、L型とL型を最近接させた時の両者の中心角は40度(図中の右上方に示す)となり、ヒートシンク13が互いに離隔するようにL型とR型を最近接させた時の両者の中心角は20度(図中の左上方に示す)となり、ヒートシンク13が互いに隣接するようにL型とR型を最近接させた時の両者の中心角は60度(図中の左下方に示す)となる。
The R-type and L-type shown in the figure have the same configuration as the
本図で示すよう、R型とL型とを並置する構成では、2つの光線の間隔を最小20度まで小さくすることができる。従って、図2の場合と比較すると受光器配置の自由度を大きくすることができる。投光器20全体を移動させるので、移動の方法には自由度が大きくなる。本実施例のように、ほぼ照明装置本体1の中心に沿って円弧上を移動させても良いが、そうでなくても良い。円弧上を移動させると、投影レンズ9が装置の周囲に沿って大きく動くために、装置の開口部分が大きくなってしまう。これを避けるためには投影レンズ9を中心に稼働させてもよい。この場合は開口部分を小さくすることができる。
As shown in the figure, in the configuration in which the R type and the L type are juxtaposed, the interval between the two light beams can be reduced to a minimum of 20 degrees. Therefore, the degree of freedom of light receiver arrangement can be increased as compared with the case of FIG. Since the
本実施例では、光学構成部品9〜13は基板19上に固定され、その基板を移動あるいは回転することにより、射出する光線の方向を変えているので、各光学構成部品の調整に要する手間が少なく、また各部品の稼働部分がないので部品寿命に係る信頼性を高く維持できる特徴がある。
In this embodiment, the
図4は、本発明の第3の実施例を示す図で、照明装置の投光器の構成と投光器からの光ビームの稼働範囲を説明する図である。
図4は、投光器の構成を示す図で、複数の投光器20が照明装置本体1内部に配置された状態を示す。本図では、4つの投光器20が図示されているが、1つ1つの投光器20は、図3b)で示すような基板19上に光学部品が搭載されている(図示せず)。具体的には、投光器20は、ヒートシンク13上に設置された光源LED10、該LED10からの光を投影レンズ9に向けて集光するコンデンサーレンズ11、投光器ユニットのサイズを小さくするために光線を折り畳む目的の反射ミラー12、コンデンサーレンズの像を受光器に向けて集光するための投影レンズ9、光線の方向を変えるための回転ミラー14より構成される。なお、回転ミラー14は、光源LED10からの光ビームと投影レンズ9からの光ビームが有するそれぞれの光軸を含む平面に対して垂直方向に設けられた回転軸(図示せず)に対して回転を行う。
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention and is a diagram for explaining the configuration of the projector of the illumination device and the operating range of the light beam from the projector.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the projector, and shows a state in which a plurality of
本実施例では、回転ミラー14が投光器20の射出部18に設置されているので、光線の方向を変えるためには回転ミラー14のみを回転すればよく、光線の向きを変えるのが容易であるという特徴がある。本実施例は、光の出射は、回転ミラー14の回転により動径方向に出射する点が特徴である。ここで、動径方向とは、照明装置本体の中心点から周縁方向に向かう方向を指すものとする。出射される光ビームの稼働範囲は、図示するように、動径方向に90度の開きが可能となる。
なお、回転ミラー14の回転は、手動でも電動でもよいが、電源配線の観点から、手動が好ましい。
In this embodiment, since the
The rotation of the
図5は、本発明の第4の実施例を示す図で、照明装置の投光器の構成と投光器からの光ビームの稼働範囲を説明する図である。 FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention and is a diagram for explaining the configuration of the projector of the illumination device and the operating range of the light beam from the projector.
図5は、投光器の構成を示す図で、複数の投光器20が照明装置本体1内部に配置された状態を示す。本図では、4つの投光器20が図示されているが、1つ1つの投光器20は、図3b)で示すような基板19上に光学部品が搭載されている(図示せず)。具体的には、投光器20は、ヒートシンク13上に設置された光源LED10、該LED10からの光を投影レンズ9に向けて集光するコンデンサーレンズ11、投光器ユニットのサイズを小さくするために光線を折り畳む目的の2つの反射ミラー12a、12bコンデンサーレンズの像を受光器に向けて集光するための投影レンズ9、光線の方向を変えるための回転ミラー14より構成される。なお、回転ミラー14の回転軸は、実施例3で説明した構成と同様である。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the projector, and shows a state in which a plurality of
本実施例で示す構成では、回転ミラー12aに入る直前の光線は照明装置本体の中心から外側方向、すなわち動径方向から導き入れられ、回転ミラー12bにより光線の向きを照明装置本体の接線方向(動径方向と交わる方向、または直交する方向)に変えられる。
In the configuration shown in the present embodiment, the light beam immediately before entering the
回転ミラー14が図中のAで示すように配置されている場合は、光はαで示す方向に反射される。次に、回転ミラー14をBで示す位置に回転すると、光はβで示す方向に反射される。すなわち、光を180度回転した反対方向にも出射することが可能になる。
つまり、この構成では一つの射出部18に対して二つの90度範囲の方向に光を照射することが可能である。この場合は一つの投光器あたり合計180度の範囲で光を照射することができるので、設置した部屋のほぼすべての位置で2台の受光器を設置することが可能となりレイアウトの自由度が大きくとれるという特徴がある。
When the
That is, in this configuration, it is possible to irradiate light in the direction of two 90 degree ranges with respect to one emitting
図6は、本発明の第5の実施例を示す図で、照明装置の投光器の構成と投光器からの光ビームの稼働範囲を説明する図である。
図6a)は、投光器の構成を示す図で、複数の投光器20が照明装置本体1内部に配置された状態を示す。本図では、4つの投光器20が図示されているが、1つ1つの投光器20は、図6b)で示すような基板19上に光学部品が搭載されている。
FIG. 6 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention and is a diagram for explaining the configuration of the projector of the illumination device and the operating range of the light beam from the projector.
FIG. 6 a) is a diagram showing the configuration of the projector, and shows a state in which a plurality of
具体的には、投光器20は、ヒートシンク13上に設置された光源LED10、該LED10からの光を投影レンズ9に向けて集光するコンデンサーレンズ11、投光器ユニットのサイズを小さくするために光線を折り畳む目的の反射ミラー12a、12b、コンデンサーレンズの像を受光器に向けて集光するための投影レンズ9、光線の方向を変えるための回転ミラー14より構成される。なお、回転ミラー14の回転軸は、図中の一点鎖線で示す軸(z方向)であり、その軸の周りに回転するものとする(図中矢印)。
Specifically, the
図6b)について、詳細に説明する。図6b)は、図6a)に示すA方向から見た図であり、図6a)がx−y平面であるのに対して、図6b)は、その平面に対して垂直であるx−z面を示している。すなわち、本実施例の投光器20は、z方向に立体的な構造となっている。
FIG. 6b) will be described in detail. 6b) is a view from the A direction shown in FIG. 6a), and FIG. 6a) is an xy plane, whereas FIG. 6b) is an xz perpendicular to the plane. Shows the surface. That is, the
図6b)では、光源LED10からの光が、反射ミラー12aでx方向に反射され、反射された光は、次に反射ミラー12bでz方向に反射され、投影レンズ9を通過した光は、回転ミラー14で、x方向に反射される。
ここで、反射ミラー12b、投影レンズ9、回転ミラー14は、図6a)では、重なって見えている。
In FIG. 6b), the light from the
Here, the reflecting
本実施例では、投光器内の光線の経路に立ち上げミラーを設置することで光線を一度垂直方向に向ける。この垂直光を回転ミラー14によりもう一度水平方向に戻すことにより光の方向を変える仕組みである。この方式によれば、一度垂直方向に光線を向けるために、ほかの方式のように浅い角度での反射を利用することなく、45度に傾けた小型の回転ミラー14で簡単に光の方向を変えることができる。したがって、光の方向を変える部分の機構を小さくできるという特徴を持つ。
In the present embodiment, the light beam is once directed in the vertical direction by installing a rising mirror in the path of the light beam in the projector. This is a mechanism for changing the direction of the light by returning the vertical light to the horizontal direction again by the rotating
図7は、本発明の受光器3の構造について説明する図である。
受光器3は本体の投光器の投影レンズ9から投影された光ビームを受け、それを所望の方向(多くは下向き)に向きを変え、さらに適度の角度に配光を広げる必要がある。したがって、受光器の中には受光器反射ミラー15(ほぼ45度)と拡散板16を備えている。受光器3から配光を広げた光ビームは、床面の受光器光照射面4を照射する。
FIG. 7 is a diagram illustrating the structure of the
The
本実施例では、受光器反射ミラー15は、受光器3に固定され、反射角度も固定される。受光器反射ミラー15と拡散板16の機能は、拡散機能が付加された反射ミラーを作ることで一つの部品にまとめることも可能である。この場合には拡散機能付の受光器反射ミラー15のみでよく、拡散板16は不要となる。
In this embodiment, the light
図8は、本発明の受光器3の反射光の方向を変化させることにより、照射範囲の拡大を図る構造の実施例を示すための図である。
FIG. 8 is a diagram for showing an embodiment of a structure for expanding the irradiation range by changing the direction of the reflected light of the
受光器内の受光器反射ミラー15あるいは受光器本体3の向きを可変とすることで、本体の投光器からの光を同じ方向から受けても、受光器からの受光器光照射面4を可変とすることができる。この図はでは、受光器反射ミラー15の向きを可変とすることで照明範囲を変えている。
By making the direction of the light receiving
この方法によれば図9に示すように、従来の受光器の真下が中心の照明範囲に加えて、受光器の可変範囲分の照明範囲が追加されるために、さらに広い範囲の照明が可能になる。
図9は、本発明の照明装置の受光器側のレイアウト拡大機能による照射面積拡大を示す図である。受光器3C本体の向きが可変であるので、受光器3Cを中心とした円形領域が照射面積を示している。他の受光器3A、B、Dに関しても同様の照射面積を示す。従って、例えば、図2で示す照射面積8Aに対して、図8では,拡大照射面17Aで示すように照射面積が大きく拡大されている。同様に、図2で示す3B−3Dの照射面積は、拡大照射面17B−17Dのように拡大される。
According to this method, as shown in FIG. 9, in addition to the illumination range centered directly below the conventional photoreceiver, an illumination range for the variable range of the photoreceiver is added, so a wider range of illumination is possible. become.
FIG. 9 is a diagram showing the irradiation area expansion by the layout expansion function on the light receiver side of the illumination device of the present invention. Since the direction of the main body of the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
たとえば、上記した実施例は本発明を分かりやす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
実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施
例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部に
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。
In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included.
For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1:照明装置本体、
2:拡散発光面、
3,3A,3B,3C,3D:受光器、
4:受光器光照射面、
5:天井、
6:壁、
7:床
8A,8B,8C,8D:光照射可能領域、
9:投影レンズ、
10:光源LED、
11:コンデンサーレンズ、
12,12a,12b:反射ミラー、
13:ヒートシンク、
14:回転ミラー、
15:受光器反射ミラー、
16:拡散板、
17A,17B,17C,17D:拡大照射面、
18:射出部、
19:基板、
20:投光器。
1: Lighting device body,
2: Diffuse light emitting surface,
3, 3A, 3B, 3C, 3D: Receiver
4: Receiver light irradiation surface,
5: Ceiling,
6: Wall,
7:
9: Projection lens
10: Light source LED,
11: Condenser lens
12, 12a, 12b: reflection mirror,
13: heat sink,
14: Rotating mirror,
15: Receiver reflector mirror,
16: Diffuser
17A, 17B, 17C, 17D: enlarged irradiation surface,
18: injection part,
19: substrate
20: Floodlight.
Claims (10)
前記照明装置本体の外部に設置され、前記投光器からの光ビームを受光し床面に向けて光路を変換する受光器と、を備えることを特徴とする照明装置。 A plurality of projectors that irradiate a light beam from a light source toward the outside of the lighting device body on the lighting device body attached to the ceiling surface;
A light receiving device installed outside the lighting device main body and receiving a light beam from the light projector and converting an optical path toward a floor surface.
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