JP2016161861A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投映性能を向上できる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１は、ＬＥＤ光源１５と、拡散部材１６と、遮光部材１７と、を備える。拡散部材１７は、ＬＥＤ光源１５を少なくとも部分的に覆うように配置され、ＬＥＤ光源１５から放射された光を拡散する。遮光部材１７は、拡散部材１６を少なくとも部分的に覆うように配置され、拡散部材１６で拡散された光を透過させる複数のピンホール１７ａを有する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

小型のプラネタリウム装置がある。プラネタリウム装置により星像を投映する方法としては、次の２つの方法が知られている。第１の方法は、数枚のレンズを組み合わせて光源からの光を集光し、集光された光を星座板に入射させ、星座板を透過した光を投映する方法である。第２の方法は、光源からの光を集光せずに、星座板に形成された複数の投映用ホールをピンホールレンズとして利用することで光を投映する方法である。

第２の方法を用いるピンホールレンズ式のプラネタリウム装置では、光源を覆う略半球面状の星座板が使用されており、星座板の全面に複数の投映用ホールが形成されているため、星像は３次元的に投映される。

しかしながら、ピンホールレンズ式のプラネタリウム装置では、光源の形状が投映されるため、光源の形状を考慮する必要がある。

特開平１１−１０３０９２号公報

本発明の実施形態は、投映性能を向上できる照明装置を提供する。

実施形態によれば、照明装置は、ＬＥＤと、拡散部材と、遮光部材と、を備える。前記拡散部材は、前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆うように配置され、前記ＬＥＤから放射された光を拡散する。前記遮光部材は、前記拡散部材を少なくとも部分的に覆うように配置され、前記拡散部材で拡散された光を透過させる複数のピンホールを有する。

第１の実施形態に係るプラネタリウム装置の縦断面図である。 図１のプラネタリウム装置における光源部の上面図である。 図２の光源部のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。 第２の実施形態に係る光源部の上面図である。 図４の光源部のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。 第３の実施形態に係るプラネタリウム装置１Ｂの外観を示す斜視図である。 図６のプラネタリウム装置における光源部の上面図である。 図７の光源部のＣ−Ｃ線に沿った縦断面図である。 第４の実施形態に係る光源部の縦断面図である。 比較例のプラネタリウム装置の縦断面図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。これらの実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るプラネタリウム装置（照明装置）１の縦断面図である。図２は、図１のプラネタリウム装置１における光源部１８の上面図である。図３は、図２の光源部１８のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。

プラネタリウム装置１は、例えば、家庭の室内などに設置される。図１に示すように、プラネタリウム装置１は、基台１１と、電池ボックス１２と、電源回路１３と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）実装基板１４と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源１５と、拡散部材１６と、遮光部材１７と、を備える。ＬＥＤ実装基板１４、ＬＥＤ光源１５及び拡散部材１６は、光源部１８として機能する。

基台１１の内部には、電池ボックス１２と電源回路１３とが収容されている。電池ボックス１２から電源回路１３に電力が供給される。基台１１は、ＬＥＤ光源１５、拡散部材１６及び遮光部材１７を支持する支持面１１ａを有する。基台１１の支持面１１ａの略中央にはＬＥＤ実装基板１４が設置されている。なお、本明細書において、基台１１の支持面１１ａに垂直な方向を垂直方向として、支持面１１ａの面内方向を水平方向とする。

ＬＥＤ実装基板１４は、ＬＥＤ光源１５及び拡散部材１６を支持する。ＬＥＤ実装基板１４の上面の略中央にはＬＥＤ光源１５が実装されている。

ＬＥＤ光源１５は、例えば、直方体形状であり、白色光を放射する。白色光の相関色温度は、例えば、１５００〜１００００Ｋであってもよい。

図３に示すように、ＬＥＤ光源１５は、発光層１５ａと、発光層１５ａを覆う封止層１５ｂと、発光層１５ａに電気的に接続されたアノード電極Ａ１及びカソード電極Ｃ１と、を有する。封止層１５ｂは、透明樹脂等で形成される。なお、図１においては、ＬＥＤ実装基板１４及びＬＥＤ光源１５の断面を簡略化して示している。

ＬＥＤ光源１５のアノード電極Ａ１は、ＬＥＤ実装基板１４に形成された配線パターンＷ１を介して、ＬＥＤ実装基板１４上に形成されたアノード電極Ａ２に接続されている。ＬＥＤ光源１５のカソード電極Ｃ１は、ＬＥＤ実装基板１４に形成された配線パターンＷ１を介して、ＬＥＤ実装基板１４上に形成されたカソード電極Ｃ２に接続されている。アノード電極Ａ２とカソード電極Ｃ２は、電源回路１３と電気的に接続されている。これにより、電源回路１３からＬＥＤ光源１５に電流が供給される。

拡散部材１６は、ＬＥＤ光源１５を少なくとも部分的に覆うようにＬＥＤ実装基板１４上に配置されている。図示する例では、拡散部材１６は、ＬＥＤ光源１５を全体的に覆うように配置されている。拡散部材１６は、略球面の一部の曲面を有し、垂直方向に凸状になっている。図示する例では、拡散部材１６は略半球面を有しているが、これに限らず、拡散部材１６は、半球面より狭い、略球面の一部の曲面を有していてもよい。拡散部材１６は、例えば、光を拡散する拡散材料を含む透明なシリコン系樹脂で形成され、ＬＥＤ光源１５から放射された光を拡散する。

遮光部材（星座板）１７は、ＬＥＤ実装基板１４、ＬＥＤ光源１５及び拡散部材１６を少なくとも部分的に覆うように基台１１上に配置されている。図示する例では、遮光部材１７は、ＬＥＤ実装基板１４、ＬＥＤ光源１５及び拡散部材１６を全体的に覆うように配置されている。遮光部材１７の形状は、例えばドーム形であるが、これに限らない。遮光部材１７には、拡散部材１６で拡散された光を透過させる複数のピンホール（透過孔、投映用ホール）１７ａが形成されている。遮光部材１７のピンホール１７ａ以外の部分は、黒色であり、光を透過させない。このようなピンホール１７ａは、ピンホールレンズとして機能する。遮光部材１７は、黒色の樹脂で形成されてもよく、ピンホール１７ａは、透明な樹脂で形成されてもよい。

複数のピンホール１７ａを透過した光は、図示しない壁面などの投映面に投映される。複数のピンホール１７ａは、恒星の配置に対応した位置に設けられている。そのため、観察者は、投映面に投映された星像を観察することができる。

四角形状のＬＥＤ光源１５から放射された光は、ＬＥＤ光源１５を覆っている拡散部材１６によって拡散される。そのため、例えば垂直方向から観察すると、発光源（ＬＥＤ光源１５及び拡散部材１６）は略円形に整形されて視認される。ピンホール１７ａは、発光源の形状を投映面に投映する。そのため、発光源が略円形になることで、ピンホール１７ａから投映された光も略円形となる。従って、星空としての見栄えが向上する。

また、図３に示すように、ＬＥＤ光源１５は、外囲器を備えないパッケージ構造を有している。そのため、ＬＥＤ光源１５は、略水平方向（支持面１１ａの面内方向）にも光が放射される配光特性を有している。つまり、ＬＥＤ光源１５の配光角は、約１８０°以上である。このような配光特性により、プラネタリウム装置１の略水平方向への星像の投映も可能となっている。なお、水平方向から観察すると拡散部材１６は略半円形に観察されるため、水平方向に投映される光は略半円形となる。

ところで、投映される星像の直径は、次の（１）式で求められる。
星像の直径＝ＬＥＤ光源の面積×（投映面距離−投影機直径）／投影機直径・・・（１）

投映面距離は、ＬＥＤ光源１５の中心から投映面までの距離である。投影機直径は、ＬＥＤ光源１５の中心から遮光部材１７までの距離の２倍である。

星空としての見栄えを向上させる方法として、投映する星像の数を増やすことが挙げられる。しかし、上記の（１）式から理解できるように、ＬＥＤ光源１５の大きさが大きくなると投映された星像も大きくなり、投映面で星像が重なってしまう現象が発生する。

例えば、投映面距離を１．５ｍ、投影機直径を０．２ｍ、星像数を１万個とすると、投映面で星像が重ならずシャープに投映するためには、ＬＥＤ光源１５の大きさは１ｍｍ×１ｍｍ程度になる。従って、ＬＥＤ光源１５として、１ｍｍ×１ｍｍ以下の大きさのものを用いることが好ましい。

以上で説明したように、本実施形態によれば、ＬＥＤ光源１５から放射された光を拡散部材１６により拡散し、拡散された光がピンホール１７ａを透過するようにしている。これにより、投映面に投映される星像の形状は、ＬＥＤ光源１５の形状に依存せず、拡散部材１６の表面形状に対応した形状となる。拡散部材１６の表面形状は略半球面であるため、拡散部材１６は、投映面側の多くの方向から見て略円形に観察される。そのため、投映面の多くの位置に略円形の星像が投映される。従って、実際の星空を観察しているような見栄えになり、投映性能を向上できる。

ここで、比較例のプラネタリウム装置１Ｘについて説明する。

図１０は、比較例のプラネタリウム装置１Ｘの縦断面図である。比較例では、図１の光源部１８に替えて、フィラメント電球２０が設けられている。この場合、投映される星像の形状は、フィラメント電球２０のフィラメント２０ａの形状に近くなる。そのため、星が光っているようには見え難い。

また、前述のように、光源はピンホール１７ａに対して充分に小さくないとシャープな星像が得られないため、一般的なフィラメント電球２０では星像が大きくなり過ぎてしまう。また、フィラメント２０ａの寿命は比較的短いため、フィラメント電球２０の頻繁な交換が必要になる。

なお、単にフィラメント電球２０に替えて図１のＬＥＤ光源１５を用いるのみでは、ＬＥＤ光源１５の形状が投映面に投映されるため、略矩形の星像が投映される。この場合も、星が光っているようには見え難い。

前述のように、第１の実施形態によれば、このような比較例の問題点を解決できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、拡散部材１６Ａの形状が第１の実施形態と異なる。

図４は、第２の実施形態に係る光源部１８Ａの上面図である。図５は、図４の光源部１８ＡのＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。図４，５では、図２，３と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。また、光源部１８Ａ以外の構成は、図１と同一である。

拡散部材１６Ａは、半球面より広い、略球面の一部の曲面を有する。つまり、拡散部材１６Ａの垂直方向の高さは、球の半径ｒ１より大きい。このように、拡散部材１６Ａの全体形状は、球の下部を平面で切断した形になっている。拡散部材１６Ａの表面は、第１の実施形態の拡散部材１６よりも球面に近づいている。

ＬＥＤ実装基板１４Ａの少なくとも拡散部材１６Ａと接触する領域は、疎水性を有している。

拡散部材１６Ａは、例えば、以下の形成方法で形成してもよい。

まず、表面が疎水性のＬＥＤ実装基板１４Ａを準備する。ＬＥＤ実装基板１４Ａの親水性の表面にフッ素系又はテフロン系コーティング剤等の疎水性化剤を塗布して、疎水性を付与してもよい。

次に、ＬＥＤ実装基板１４Ａの表面に、拡散材料を含む透明なシリコン系樹脂をポッティングする。樹脂は、接触角θ１が９０°より大きくなるものを用いる。接触角θ１が大きい程、ポッティングされた樹脂の形状がより球形に近くなるため、好ましい。これにより、樹脂は、図５に示すような球の下部を平面で切断した形状になる。この樹脂を硬化させることにより、拡散部材１６Ａが形成される。

本実施形態によれば、第１の実施形態と比較して、拡散部材１６Ａの表面がより球面に近いため、拡散部材１６Ａは、より多くの方向から略円形に観察される。つまり、拡散部材１６Ａは、水平方向に近い方向からであっても略円形に観察される。そのため、プラネタリウム装置１の略水平方向にも略円形の光を投映できる。従って、第１の実施形態と比較して、投映面のより多くの位置に略円形の光が投影され、投映性能をより向上できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、拡散部材１６Ｂ及び遮光部材１７Ｂの形状が第１の実施形態と異なる。

図６は、第３の実施形態に係るプラネタリウム装置１Ｂの外観を示す斜視図である。図６に示すように、遮光部材１７Ｂの外形は、円柱状である。第１の実施形態と同様に、遮光部材１７の側面及び上面には、光が透過する複数のピンホール１７ａが形成されている。

図７は、図６のプラネタリウム装置１Ｂにおける光源部１８Ｂの上面図である。図８は、図７の光源部１８ＢのＣ−Ｃ線に沿った縦断面図である。図７に示すように、拡散部材１６Ｂは、複数の突出部１６Ｂａを有する。突出部１６Ｂａの数は、特に限定されない。拡散部材１６Ｂは、垂直方向から見て、四角形状のＬＥＤ光源１５を星形に囲んでいる。つまり、複数の突出部１６Ｂａは、それぞれ異なる水平方向に放射状に突出している。拡散部材１６Ｂは、例えば、金型を用いて整形される。図示する例では、拡散部材１６Ｂの垂直方向の表面は、ほぼ平坦になっている。

本実施形態によれば、拡散部材１６Ｂは複数の突出部１６Ｂａを有するため、拡散部材１６Ｂは、特に垂直方向に近い方向から、星形に近い形状に観察される。そのため、垂直方向に近い方向に位置する投映面に、略星形の光が投映される。従って、星空としての見栄えが向上し、投映性能を向上できる。

なお、垂直方向等に突出する突出部１６Ｂａが更に設けられてもよい。

また、遮光部材１７Ｂは、円柱状に限らず、第１の実施形態のようにドーム形でもよく、他の形状でもよい。

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、拡散部材１６Ｃが蛍光体１９を含む点において、第１の実施形態と異なる。

図９は、第４の実施形態に係る光源部１８Ｃの縦断面図である。図９は、図３の断面図に対応する。図９では、図１〜３と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。また、光源部１８Ｃ以外の構成は、図１と同一である。

ＬＥＤ光源１５Ｃは、例えば、青色光などの白色光以外の光を放射する。

拡散部材１６Ｃは、ＬＥＤ光源１５Ｃから放射された光を吸収して白色光を発光する複数の蛍光体１９を含む。これにより、投映面には白色光による星像が投映される。拡散部材１６Ｃの形状は、図１と同一である。

本実施形態によれば、ＬＥＤ光源１５Ｃとして白色ＬＥＤ光源を用いる必要がないため、設計の自由度が高まる。このような構成によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１Ｂ プラネタリウム装置（照明装置）
１１ 基台
１１ａ 支持面
１４ ＬＥＤ実装基板（基板）
１５ ＬＥＤ光源
１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 拡散部材
１６Ｂａ 突出部
１７，１７Ｂ 遮光部材
１７ａ ピンホール
１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ 光源部
１９ 蛍光体

Claims (9)

1. ＬＥＤと、
   前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆うように配置され、前記ＬＥＤから放射された光を拡散する拡散部材と、
   前記拡散部材を少なくとも部分的に覆うように配置され、前記拡散部材で拡散された光を透過させる複数のピンホールを有する遮光部材と、
   を備える照明装置。
2. 前記拡散部材は、球面の一部の曲面を有する請求項１に記載の照明装置。
3. 前記拡散部材は、半球面を有する請求項２に記載の照明装置。
4. 前記拡散部材は、半球面より広い、球面の一部の曲面を有する請求項２に記載の照明装置。
5. 前記ＬＥＤ及び前記拡散部材を支持する基板を備え、
   前記基板の前記拡散部材と接触する領域は、疎水性を有している請求項４に記載の照明装置。
6. 前記拡散部材は、複数の突出部を有する請求項１に記載の照明装置。
7. 前記複数のピンホールは、恒星の配置に対応した位置に設けられている請求項１から請求項６の何れかに記載の照明装置。
8. 前記拡散部材は、前記ＬＥＤから放射された光を吸収して白色光を発光する蛍光体を含む請求項１から請求項７の何れかに記載の照明装置。
9. 前記ＬＥＤ、前記拡散部材、及び、前記遮光部材を支持する支持面を有する基台を備え、
   前記ＬＥＤは、前記支持面の面内方向にも光を放射する請求項１から請求項８の何れかに記載の照明装置。

Images