JP2017010887A

JP2017010887A - 照明装置

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Publication number: JP2017010887A
Application number: JP2015127901A
Authority: JP
Inventors: 真一阿南; Shinichi Anami
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2035-06-25
Also published as: US9927101B2; DE102016111519A1; US20160377268A1; JP6601756B2

Abstract

【課題】照明装置において、簡易な構成で、照明光の照射方向を容易に調整することができるようにする。
【解決手段】照明装置１は、レーザ光を出射する光源２と、光源２から出射されたレーザ光の波長を変換して照明光を照射する波長変換部３と、を備える。波長変換部３の蛍光体プレート３１は、レーザ光の波長を変換して出射する蛍光体３５が設けられた変換領域３Ａと、蛍光体３５が設けられておらずレーザ光を透過させる非変換領域３Ｂと、を有し、非変換領域３Ｂは、変換領域３Ａに対してピンホール状に形成されている。この構成によれば、非変換領域３Ｂから出射したレーザ光が、照射面にレーザポインタのように映し出されるので、レーザ光を参照することで、照明光の照射方向を簡易に調整することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源にレーザ光を用いた照明装置に関する。

従来から、ショーウインドウや博物館等では、対象物を照明するスポットライト型の照明装置が用いられている。従来のスポットライト型の照明装置では、光源として高出力で照明光を照射するＨＩＤランプ等が広く用いられてきたが、近年では、高効率で高出力の発光が可能な半導体レーザを光源に用いた照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、この種のスポットライト型の照明装置を用いる際には、対象物を効果的に照明するために、照明光の照射方向を適切に調整する必要がある。しかしながら、対象物によっては、凹凸や反射特性によって照射範囲が分かり難く、適切な照明光の照射方向に調整することが困難な場合がある。そこで、照明光を出射する前面開口に、レーザポインタを着脱自在に設けた照明装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１４−１７５１２６号公報特開２００１−１８４９３４号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の照明装置は、例えば、照明光の照射方向を適宜に変更する頻度が多い場合には、その都度、レーザポインタを着脱する必要があるので、スポットライト型の照明装置に用いるには適当でない。また、対象物を照明する主光源だけでなく、レーザポインタ用のレーザ光源が別途必要になり、それに伴い、各光源の点灯回路等の部品点数も増え、装置の構成が複雑化してしまう虞がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、簡易な構成で、照明光の照射方向を容易に調整することができる照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザ光の波長を変換して照明光を照射する波長変換部と、を備えた照明装置であって、前記波長変換部は、前記レーザ光の波長を変換して出射する蛍光体が設けられた変換領域と、前記蛍光体が設けられておらず前記光源から照射されるレーザ光を透過させる非変換領域と、を有し、前記非変換領域は、前記変換領域に対してピンホール状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、照明装置から出射された光が対象部に向けて照射されたとき、その照射面には、変換領域から出射した照明光だけでなく、非変換領域から出射したレーザ光が映し出される。このとき、非変換領域は変換領域に対してピンホール状に形成されているので、非変換領域から出射したレーザ光は、照射面にレーザポインタのように映し出される。そのため、ユーザ等は、対象物を照明する際に、レーザ光を参照することで、照明光の照射方向を簡易に調整することができる。また、非変換領域を設けるという簡易な構成により、照明光とは異なる光色で、ユーザ等が識別し易いレーザ光を出射することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る照明装置のスイッチオン状態の側面構成図、（ｂ）は上記照明装置に用いられる波長変換部（蛍光体プレート）の正面図。上記照明装置のスイッチオフ状態の側面構成図。（ａ）は上記実施形態の変形例に係る照明装置のスイッチオン状態の側面構成図、（ｂ）は同照明装置のスイッチオフ状態の側面構成図。（ａ）は上記実施形態の別の変形例に係る照明装置のスイッチオン状態の側面構成図、（ｂ）は同照明装置のスイッチオフ状態の側面構成図。（ａ）は上記実施形態の更に別の変形例に係る照明装置のスイッチオン状態の側面構成図、（ｂ）は同照明装置のスイッチオフ状態の側面構成図。

本発明の一実施形態に係る照明装置について、図１乃至図５を参照して説明する。図１（ａ）に示すように、本実施形態の照明装置１は、レーザ光を出射する光源２と、光源２から出射されたレーザ光の波長を変換して照明光を照射する波長変換部３と、を備える。なお、図例では、光源２から波長変換部３に直接的にレーザ光が伝搬する構成を示しているが、例えば、光源２と波長変換部３とが互いに離れた位置に設置され、これらの間に配された光ファイバ（不図示）によりレーザ光が伝搬されてもよい。

光源２は、半導体レーザ素子２１と、半導体レーザ素子２１の駆動時に発生した熱を放熱するための放熱部２２と、半導体レーザ素子２１を点灯駆動させるための点灯制御回路２３と、を有する。半導体レーザ素子２１には、例えば、４４０ｎｍから４５５ｎｍの波長の青色光を発光するレーザ素子が用いられる。放熱部２２は、放熱性の高いアルミ合金等の金属により形成され、放熱性を高めるためのフィンが設けられた汎用のダイキャスト部材が用いられる。点灯制御回路２３は、商用電源（不図示）からの給電を受けてこれを所定の直流電流に変換すると共に、予め設定された出力信号に対応するよう半導体レーザ素子２１の出力を制御するために印加する電圧を制御する整流変圧回路（不図示）を有する。

波長変換部３は、光源２から出射されたレーザ光の波長を変換して出射する蛍光体が設けられた蛍光体プレート３１を有する。また、波長変換部３は、蛍光体プレート３１へ入射するレーザ光の配光を制御する第１の光学部材３２と、蛍光体プレート３１から出射される照明光の配光を制御する第２の光学部材３３と、を備える。第１の光学部材３２は、集光レンズであり、第１の光学部材３２は光源２から出射されたレーザ光を略平行光に変換して蛍光体プレート３１へ向けて出射する。第２の光学部材３３もまた、集光レンズであり、特に、照明装置１がスポットライト型である場合には、蛍光体プレート３１から出射される照明光の配光を制御する。なお、レーザ光及び照明光の光路上には、上記第１の光学部材３２及び第２の光学部材３３に限らず、配光を制御する各種の光学系部材が適宜に組み込まれ得る。

図１（ｂ）に示すように、蛍光体プレート３１は、基板３４上に光源２から出射されたレーザ光の波長を変換して出射する蛍光体３５と、を有する。蛍光体３５は、正面視円形の膜状に設けられて変換領域３Ａを成し、一方、蛍光体３５が設けられていない領域は、光源２から照射されるレーザ光を透過させる非変換領域３Ｂと成る。

非変換領域３Ｂは、膜状の変換領域３Ａに対して円形のピンホール状に形成されている。また、この非変換領域３Ｂは、光源２から出射されるレーザ光の光軸Ｌ上に配置されたとき蛍光体プレート３１（波長変換部３）におけるレーザ光の照射領域の中心となる位置に設けられている。

基板３４には、例えば、ガラス、水晶、サファイア等の結晶性基板、スピネル等の焼結体基板等が用いられる。水晶、サファイア等の材料は熱伝導性が高く、放熱性に優れるので、特に好適に用いられる。蛍光体３５には、例えば、青色のレーザ光により励起して黄色光を発光する黄色蛍光体が用いられる。

このように構成された照明装置１は、光源２から出射されたレーザ光が、第１の光学部材３２を介して蛍光体プレート３１に照射され、その照射領域のうち、変換領域３Ａに入射したレーザ光の一部は、蛍光体３５により黄色光に変換され、変換領域３Ａからは、青色のレーザ光と黄色光との混色により、白色の照明光が出射される。一方、非変換領域３Ｂには蛍光体３５が設けられていないので、蛍光体プレート３１に照射されたレーザ光のうち、非変換領域３Ｂに入射したレーザ光は、青色のまま蛍光体プレート３１から出射される。そして、白色の照明光及び青色のレーザ光は、第２の光学部材３３から照明装置１外へ出射される。

上記のように構成された照明装置１から出射された光が対象部に向けて照射されたとき、その照射面には、変換領域３Ａから出射した白色の照明光だけでなく、非変換領域３Ｂから出射した青色のレーザ光が映し出される。このとき、非変換領域３Ｂは、膜状の変換領域３Ａに対してピンホール状に形成されているので、非変換領域３Ｂから出射したレーザ光は、照射面にレーザポインタのように映し出される。そのため、ユーザ等は、対象物を照明する際に、青色のレーザ光を参照することで、照明光の照射方向を簡易に調整することができる。また、ポインタ用の別途の光源を用いることなく、蛍光体プレート３１に蛍光体３５が設けられていない非変換領域３Ｂを設けるという簡易な構成により、照明光とは異なる光色で、ユーザ等が識別し易い青色レーザ光を出射することができる。

また、非変換領域３Ｂは、光源２から出射されるレーザ光の光軸Ｌ上に配置されたとき蛍光体プレート３１におけるレーザ光の照射領域の中心となる位置に設けられている。そのため、照明装置１から光が対象部に向けて照射されたとき、その照射面には、変換領域３Ａから出射した白色の照明光の中心に、非変換領域３Ｂから出射した青色のレーザ光が映し出される。従って、例えば、対象物の凹凸や反射特性によって照射範囲が分かり難い場合であっても、ユーザは、光が照射される範囲の中心を容易に把握することができ、照明光の照射方向を容易且つ適切に調整することができる。

また、波長変換部３は、非変換領域３Ｂからのレーザ光の出射のオン・オフを操作するためのスイッチＳＷを有する（再び図１（ａ）参照）。また、波長変換部３は、スイッチＳＷがオン状態でないときに非変換領域３Ｂへのレーザ光の照射を抑制する遮光部３６と、遮光部３６を移動させる動作部３７と、を有する。本実施形態の遮光部３６は、光源２から出射されたレーザ光を透過させる透明基材３６ａと、透明基材３６ａが光源２から出射されるレーザ光の光軸Ｌ上に配置されたときレーザ光の照射領域の中心となる位置に設けられた遮光ドット部３６ｂと、を有する。遮光ドット部３６ｂは、例えば、透明基材３６ａに黒色染料が塗布されることにより形成される。

スイッチＳＷがオン状態であるときは、図１（ａ）で示したように、遮光ドット部３６ｂがレーザ光の照射領域外にあるように、動作部３７が遮光部３６をスライド移動させる。このとき、光源２から出射されたレーザ光は、非変換領域３Ｂを透過して、変換領域３Ａから出射された照明光と共に照射されて、レーザポインタとしての役割を果たす。

一方、スイッチＳＷがオン状態でないときは（オフ状態時）、図２に示すように、遮光ドット部３６ｂがレーザ光の照射領域の中央に位置するように、動作部３７が遮光部３６をスライド移動させる。このとき、光源２から出射されたレーザ光は、遮光ドット部３６ｂに遮られて、非変換領域３Ｂには入射せず、変換領域３Ａにのみ照射され、変換領域３Ａから出射された照明光のみが対象物に照射される。つまり、照明装置１によれば、スイッチＳＷがオン状態であるときのみ、非変換領域３Ｂを透過したレーザ光が出射されるので、ユーザ等が照明光の照射方向を調整するときや必要に応じて、照射面（対象物）にレーザポインタを映し出すことができる。

スイッチＳＷは、例えば、照明装置１の本体部（不図示）のうちユーザ等が把持する場所の近傍に設けられた押しボタン（不図示）であり、ユーザ等が押しボタンを指で押した時のみオン状態となり、押しボタンから指を離すと自動的にオフ状態となる。すなわち、ユーザ等が押しボタンを押すという意図的な動作がなされた時のみレーザ光が出射される。これにより、高出力のレーザ光が意図せずに出射することがなく、安全性が高まり、また、スイッチＳＷの消し忘れを防止することができる。

なお、変換領域３Ａから出射される照明光は、蛍光体３５の発光を含むので、レーザ光に比べて指向性が低く、一定程度は分散される。また、非変換領域３Ｂは、照明光の照射範囲に比べて遥かに小さなピンホール状に形成されているので、照明光が照射される対象物（照射面）に光が投影されないホール状の陰ができることは殆んど無い。

次に、上記実施形態の変形例について、図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本変形例に係る照明装置１は、上記実施形態の遮光ドット部３６ｂに換えて、三角錐形状の反射鏡３６ｃを設けたものである。反射鏡３６ｃは、例えば、三角錐形状の基材に反射性を有する金属膜がめっき処理又は蒸着等により設けられることにより形成される。なお、反射鏡３６ｃは、透明基材３６ａと同様の材料で形成されたプリズムであってもよい。

図３（ａ）に示すように、スイッチＳＷがオン状態であるときは、上記実施形態と同様に、反射鏡３６ｃはレーザ光の照射領域外にあり、非変換領域３Ｂを透過したレーザ光と、変換領域３Ａから出射された照明光とが共に照射される。

一方、スイッチＳＷがオン状態でないときは（オフ状態時）、図３（ｂ）に示すように、動作部３７が遮光部３６をスライド移動させて、反射鏡３６ｃがレーザ光の照射領域の中央に移動する。このとき、光源２から出射されたレーザ光の一部は、三角錐形状の反射鏡３６ｃで反射されて、非変換領域３Ｂには入射せず、他のレーザ光と共に、変換領域３Ａに照射され、変換領域３Ａから出射された照明光のみが対象物に照射される。この構成によれば、遮光ドット部３６ｂに比べて、レーザ光の損失を少なくしながらも、非変換領域３Ｂへのレーザ光の照射を抑制することができる。

次に、上記実施形態の別の変形例について、図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本変形例に係る照明装置１は、動作部３７が、スイッチＳＷがオン状態でないときは、蛍光体プレート３１の非変換領域３Ｂを光源２から照射されるレーザ光の照射領域外へ移動させるものである。

図４（ａ）に示すように、この変形例では、上記実施形態及び変形例における遮光部３６に相当する構成を含まず、蛍光体プレート３１を移動させる。また、蛍光体プレート３１は、蛍光体３５が設けられた変換領域３Ａが、上記実施形態及び変形例と比べて大きく、且つ蛍光体プレート３１のうち第１の光学部材３２から出射されるレーザ光の照射領域を充足する大きさに形成されている、また、非変換領域３Ｂは、変換領域３Ａ全体の中では隔たった位置に設けられている。

スイッチＳＷがオン状態であるときは、上記実施形態と同様に、非変換領域３Ｂを透過したレーザ光と、変換領域３Ａから出射された照明光とが共に照射される。一方、スイッチＳＷがオン状態でないときは（オフ状態時）、図４（ｂ）に示すように、動作部３７が蛍光体プレート３１をスライド移動させて、非変換領域３Ｂが光源２から第１の光学部材３２を介して照射されるレーザ光の照射領域外へ移動する。このとき、光源２から出射されたレーザ光の一部は、照射範囲外の非変換領域３Ｂには入射せず、変換領域３Ａに照射され、変換領域３Ａから出射された照明光のみが対象物に照射される。この構成によれば、遮光ドット部３６ｂを用いた場合に比べて、レーザ光の損失を少なくしながらも、非変換領域３Ｂへのレーザ光の照射を抑制することができる。

次に、上記実施形態の更に別の変形例について、図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本変形例に係る照明装置１は、本変形例に係る照明装置１は、動作部３７が、スイッチＳＷがオン状態でないときに、非変換領域３Ｂから出射されるレーザ光を変換領域３Ａへ反射する反射部３６ｄを有するものである。

図５（ａ）に示すように、本変形例では、遮光部３６が、蛍光体プレート３１の光出射側であって、蛍光体プレート３１と第２の光学部材３２との間にあり、動作部３７によりスライド自在となっている。そして、この遮光部３６の反射部３６ｄは、透明基材３６ａにおける、光源２から出射されるレーザ光の光軸Ｌ上に配置されたときレーザ光の照射領域の中心となる位置に設けられている。

スイッチＳＷがオン状態であるときは、上記実施形態と同様に、非変換領域３Ｂを透過したレーザ光と、変換領域３Ａから出射された照明光とが共に照射される。一方、スイッチＳＷがオン状態でないときは（オフ状態時）、図５（ｂ）に示すように、動作部３７が遮光部３６をスライド移動させて、反射部３６ｄが、非変換領域３Ｂの光出射方向前方に移動する。このとき、光源２から出射されたレーザ光の一部は、照射範囲外の非変換領域３Ｂには入射せず、非変換領域３Ｂから出射されたレーザ光は、反射部３６ｄによって反射されて変換領域３Ａに照射され、変換領域３Ａの蛍光体３５はレーザ光を受けて励起して黄色光を発光する。この黄色光は、第１の光学部材３２から直接的に変換領域３Ａに入射して発光した黄色光、及び変換されない一部の青色のレーザ光と共に透明基材３６ａを透過して、第２の光学部材３３を介して、照明装置１外へ出射される。この構成によれば、レーザ光の損失を少なくしながらも、非変換領域３Ｂへのレーザ光の照射を抑制することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、円形のピンホール状の非変換領域３Ｂが、変換領域３Ａに対して１つ形成された構成例を挙げたが、非変換領域３Ｂは２つ以上であってもよく、また円形に限らず、例えば、直線や多角形、記号等であってもよい。

１照明装置
２光源
３波長変換部
３Ａ変換領域
３Ｂ非変換領域
３１蛍光体プレート（波長変換部）
３６遮光部
３６ｂ遮光ドット部（遮光部）
３６ｄ反射部
３７動作部
ＳＷスイッチ

Claims

レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザ光の波長を変換して照明光を照射する波長変換部と、を備えた照明装置であって、
前記波長変換部は、前記レーザ光の波長を変換して出射する蛍光体が設けられた変換領域と、前記蛍光体が設けられておらず前記光源から照射されるレーザ光を透過させる非変換領域と、を有し、
前記非変換領域は、前記変換領域に対してピンホール状に形成されていることを特徴とする照明装置。
前記非変換領域は、前記光源から出射されるレーザ光の光軸上に配置されたとき前記波長変換部における前記レーザ光の照射領域の中心となる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記非変換領域からのレーザ光の出射のオン・オフを操作するためのスイッチを更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
前記光源は、前記スイッチにおいてオフ操作がなされたとき前記非変換領域へのレーザ光の照射を抑制する遮光部を有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
前記波長変換部は、前記スイッチにおいてオフ操作がなされたとき前記非変換領域を前記光源から照射されるレーザ光の照射領域外へ移動させる動作部を有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
前記スイッチにおいてオフ操作がなされたとき前記非変換領域から出射されるレーザ光を前記変換領域へ反射する反射部を有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。