JP2020149808A - 照明器具 - Google Patents
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Abstract
【課題】外光の影響を抑えて光を検出すること。【解決手段】蛍光体22と、レーザー光を前記蛍光体22に照射し、前記蛍光体22から蛍光を放射させるレーザー光源と、前記蛍光を反射する反射面と、を備え、前記反射面で反射した光によって照明する照明器具であって、前記反射面に設けられ、表面側から裏面側に光を通す光通し部と、前記光通し部から離間して配置され、前記光通し部を通った光の強度を検出する光検出手段と、前記光検出手段によって検出された強度が所定値を下回った場合に、前記レーザー光の照射を停止する停止手段と、を備える構成とした。【選択図】図14
Description
本発明は、照明器具に関する。
複数のレーザー光を励起光として蛍光体に励起し、励起によって蛍光体から放射される蛍光を反射面で反射して照明に用いる照明器具において、蛍光の強度を検知する光検知器を反射面に設け、光検知器の検知結果に基づいてレーザー光の発振を停止するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の技術では、照明器具の外部から反射面に入射する外光の影響によって、光検知器の検出精度が低下する、という問題がある。
本発明は、外光の影響を抑えて光を検出できる照明器具を提供することを目的とする。
本発明は、蛍光体と、レーザー光を前記蛍光体に照射し、前記蛍光体から蛍光を放射させるレーザー光源と、前記蛍光を反射する反射面と、を備え、前記反射面で反射した光によって照明する照明器具であって、前記反射面に設けられ、表面側から裏面側に光を通す光通し部と、前記光通し部から離間して配置され、前記光通し部を通った光の強度を検出する光検出手段と、前記光検出手段によって検出された強度が所定値を下回った場合に、前記レーザー光の照射を停止する停止手段と、を備えることを特徴とする。
本発明は、上記照明器具において、前記光通し部は、ピンホールである、ことを特徴とする。
本発明は、上記照明器具において、前記光検出手段は、照度センサーである、ことを特徴とする。
本発明は、上記照明器具において、前記蛍光体、前記光通し部、及び前記光検出手段が直線上に配置されている、ことを特徴とする。
本発明は、上記照明器具において、前記反射面の前方に複数の遮光板を備える、ことを特徴とする。
本発明は、上記照明器具において、それぞれに前記光通し部が設けられた複数の前記反射面を備え、1つの前記光検出手段が、それぞれの前記光通し部から入射する光の強度を検出する、ことを特徴とする。
本発明によれば、外光の影響を抑えて光を検出できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下では、照明装置の一態様として、景観照明に好適に用いられる投光装置を例示する。
図1は本実施形態に係る投光装置1の全体構成を示す斜視図であり、図2は投光装置1の背面側を視た斜視図である。また図3は投光装置1の正面図である。
投光装置1は、図1から図3に示すように、照明光を出射する略箱型の装置本体2と、当該装置本体2を支持する取付アーム4と、を備える。取付アーム4は、装置本体2の両側面を挟んで支持するアーム部5と、このアーム部5に設けられた固定片6とを備え、この固定片6が投光装置1の設置箇所に固定される。アーム部5は装置本体2を回動可能(傾動自在)に支持し、これにより装置本体2の取付角度が変更自在に成されている。
投光装置1は、図1から図3に示すように、照明光を出射する略箱型の装置本体2と、当該装置本体2を支持する取付アーム4と、を備える。取付アーム4は、装置本体2の両側面を挟んで支持するアーム部5と、このアーム部5に設けられた固定片6とを備え、この固定片6が投光装置1の設置箇所に固定される。アーム部5は装置本体2を回動可能(傾動自在)に支持し、これにより装置本体2の取付角度が変更自在に成されている。
装置本体2は、正面(前面とも言う)が開口した略箱型の筐体8を有する。筐体8は、熱伝導率が高い例えばアルミニウムを用いたダイキャスト成型によって形成されており、図2に示すように、その背面には、多数の放熱フィン14が一体成型で形成されている。
筐体8の正面開口の縁部にはフランジ10が形成され、図1、及び図3に示すように、このフランジ10に前面カバー12が固定されている。前面カバー12は、透明材料(例えばガラスや透明樹脂など)から形成された略矩形の板状を成し、その表面12Aには、照明光を出射する出射領域16を除いて、シルク印刷(シルクスクリーン印刷とも呼ばれる)により遮光性を得る塗装(本実施形態では黒色インクの塗装)が施されている。
図3に示すように、出射領域16は正面視円形を成す透明な領域であり、この出射領域16を通して、光束断面が円形の略平行光であり白色の光が照明光として装置本体2から出射される。本実施形態の投光装置1では、2つの出射領域16が前面カバー12に横並びに設けられており、それぞれの出射領域16から略平行光の照明光が出射される。
図4は図3のIV−IV断面線図であり、図5は図3のV−V断面線図である。
本実施形態の投光装置1は、蛍光体22を励起する青色のレーザー光と、当該レーザー光によって励起されて生じた黄色の蛍光との混合によって白色光を得る装置である。具体的には、装置本体2には、図4に示すように、光源ユニット20と、蛍光体22と、反射鏡24と、レーザー光遮光ユニット60とが、出射領域16ごとに設けられている。
本実施形態の投光装置1は、蛍光体22を励起する青色のレーザー光と、当該レーザー光によって励起されて生じた黄色の蛍光との混合によって白色光を得る装置である。具体的には、装置本体2には、図4に示すように、光源ユニット20と、蛍光体22と、反射鏡24と、レーザー光遮光ユニット60とが、出射領域16ごとに設けられている。
光源ユニット20は、青色のレーザー光を蛍光体22に照射するユニットである。蛍光体22は、レーザー光の照射によって励起され黄色の蛍光を反射鏡24に向けて放射する部材である。本実施形態の蛍光体22には、LAG系の蛍光体粒子をスカンジウム等からなる無機バインダーに混合して生成された極薄い膜状体(LAG−Sc)が用いられている。かかる蛍光体22は印刷によって蛍光体保持部27の表面に形成されている。なお、蛍光体22としてはYAG−Ce単結晶などを用いることもできる。
反射鏡24は、焦点fからの光を光軸Kに平行な平行光に平行光化する放物反射面24Aを有する反射型の光学部材である。そして、この放物反射面24Aの焦点fに蛍光体22が放物反射面24Aと対向配置されている。具体的には、装置本体2は、図4に示すように、蛍光体22を保持する蛍光体保持部27を有した棒状の蛍光体保持バー28を備えている。蛍光体保持部27の蛍光体22(より正確には、後述する平面反射面27A)が焦点fに位置し、かつ光軸Kの直交方向に延びる姿勢で筐体8に蛍光体保持バー28が固定されている。
反射鏡24は、焦点fからの光を光軸Kに平行な平行光に平行光化する放物反射面24Aを有する反射型の光学部材である。そして、この放物反射面24Aの焦点fに蛍光体22が放物反射面24Aと対向配置されている。具体的には、装置本体2は、図4に示すように、蛍光体22を保持する蛍光体保持部27を有した棒状の蛍光体保持バー28を備えている。蛍光体保持部27の蛍光体22(より正確には、後述する平面反射面27A)が焦点fに位置し、かつ光軸Kの直交方向に延びる姿勢で筐体8に蛍光体保持バー28が固定されている。
蛍光体保持部27は、図4に示すように、蛍光体22を保持する面が平らな平面反射面27Aに形成されており、蛍光体22に入射したレーザー光を、この平面反射面27Aが放物反射面24Aに向けて反射する。これにより、蛍光体22からは放物反射面24Aに向けて、蛍光、及びレーザー光との混合光である白色光が略ランバーシアン分布で放射される。そして、この白色光が放物反射面24Aに入射することで、放物反射面24Aの光軸Kに平行な光に平行光化され、前面カバー12の出射領域16を通って照明光として装置本体2から出射される。
図6は、反射鏡24の光軸Kを含む面で切った投光装置1の縦断面を示す斜視図である。図7は、前面カバー12、及びレーザー光遮光ユニット60と、片方の反射鏡24と、を外した状態の投光装置1の内部構成を示す斜視図である。図8は、図4に示された光源ユニット20の拡大図である。
光源ユニット20は、光軸Kの周りから複数のレーザー光を蛍光体22に照射するものであり、図7に示すように、複数(図示例では12個)のレーザー光源ユニット30と、 これらのレーザー光源ユニット30が組み付けられる組付部材32と、を備えている。
組付部材32は、正面視矩形板状の部材であり、図6、及び図8に示すように、筐体8の底面8Aに固定された取付板34に取り付け固定される。組付部材32、及び取付板34はいずれも、例えばアルミニウム等の高熱伝導性材料から形成されており、レーザー光源ユニット30の発熱を筐体8に伝へ、筐体8の背面の放熱フィン14からスムーズに放熱するようになっている。
光源ユニット20は、光軸Kの周りから複数のレーザー光を蛍光体22に照射するものであり、図7に示すように、複数(図示例では12個)のレーザー光源ユニット30と、 これらのレーザー光源ユニット30が組み付けられる組付部材32と、を備えている。
組付部材32は、正面視矩形板状の部材であり、図6、及び図8に示すように、筐体8の底面8Aに固定された取付板34に取り付け固定される。組付部材32、及び取付板34はいずれも、例えばアルミニウム等の高熱伝導性材料から形成されており、レーザー光源ユニット30の発熱を筐体8に伝へ、筐体8の背面の放熱フィン14からスムーズに放熱するようになっている。
レーザー光源ユニット30は、図8に示すように、レーザー光を出力するレーザーダイオード36と、レーザー光を放物反射面24Aの焦点fに所定のスポット形状で集光するレンズ38と、を備える。レンズ38は、バイコーニックレンズであり、集光機能に加え、レーザーダイオード36から出射されたレーザー光の光束断面形状を蛍光体22に照射される際に、真円や正方形形状などの形状(当該蛍光体22の平面視形状に応じた形状)に近づくように整形する機能を有する。
組付部材32は、図8に示すように、その表面がカップ状に凹み、その凹みの周面に複数の取付凹部40が光軸Kの周りに略等間隔に形成されており、それぞれの取付凹部40にレーザー光源ユニット30が収められる。各レーザー光源ユニット30は、その上から押さえ板42によって組付部材32に押さえ付けられて固定される。
それぞれの取付凹部40は、焦点fからみた場合に、各レーザー光源ユニット30を同じ入射角及び同じ距離に配置するように形成されている。本実施形態では、焦点fからみて各レーザー光源ユニット30は放物反射面24Aの裏側に配置されており、図8に示すように、この放物反射面24Aには、各レーザー光源ユニット30のレーザー光を通すための貫通孔46が設けられている。本実施形態では、各レーザー光は、蛍光体22に入射する際の光軸Kに対する入射角は、少なくともゼロ度よりも大きな所定の角度(本実施形態では30度)に設定されている。
図8に示すように、取付板34には、その表面に垂直に柱状部44が立設されており、組立時には、反射鏡24と、レーザー光源ユニット30とが共に柱状部44に係合して位置決めされる。これにより、放物反射面24Aと、各レーザー光源ユニット30との相対位置が精度良く合わせられる。
しかしながら、レーザーダイオード36やレンズ38のばらつき、貫通孔46における反射、回折等に起因して、レーザーダイオード36から出射されたレーザー光の全てが蛍光体22に照射されるわけではなく、僅かではあるが蛍光体22を外れて照射される成分(以下、「漏れ光成分」という)が生じる。本実施形態の投光装置1では、この漏れ光成分が上述のレーザー光遮光ユニット60によって遮光されており、このレーザー光遮光ユニット60について以下に詳述する。
図9はレーザー光遮光ユニット60の組付を示す分解図であり、図10はレーザー光遮光ユニット60、及び蛍光体保持バー28の裏面構成を示す分解図である。
レーザー光遮光ユニット60は、照明光とともに出射領域16から出射され得るレーザー光の漏れ光成分を遮光する部材である。具体的には、レーザー光遮光ユニット60は、放物反射面24Aで平行光化された照明光を通しつつ、蛍光体22に入射しないレーザー光の漏れ光成分を遮光する。かかるレーザー光遮光ユニット60は、図4、及び図5に示すように、放物反射面24Aの開口端面29と前面カバー12との間に、蛍光体保持バー28に支持された状態で配置される。
レーザー光遮光ユニット60は、照明光とともに出射領域16から出射され得るレーザー光の漏れ光成分を遮光する部材である。具体的には、レーザー光遮光ユニット60は、放物反射面24Aで平行光化された照明光を通しつつ、蛍光体22に入射しないレーザー光の漏れ光成分を遮光する。かかるレーザー光遮光ユニット60は、図4、及び図5に示すように、放物反射面24Aの開口端面29と前面カバー12との間に、蛍光体保持バー28に支持された状態で配置される。
レーザー光遮光ユニット60は、図9、及び図10に示すように、同心円状に固定配置された、直径が互いに異なる複数の遮光板62と、この同心円の径方向に放射状に延びて各遮光板62を支持する複数の支持板64と、を備えている。遮光板62は、両面に反射防止処理(例えば黒色の塗装処理)が施された帯状の薄い金属製の板材を環状(本実施形態では円環状)に曲げた筒形状を成し、遮光板62の両面が光を遮光する遮光面65として機能する。なお、支持板64の両面にも、遮光板62と同様に反射防止処理が施されている。反射防止処理が施されることで、レーザー光遮光ユニット60での漏れ光成分の反射を抑え、当該反射によって漏れ光成分が出射されることを防止できる。
係るレーザー光遮光ユニット60は、図3に示すように、同心円の中心軸を光軸Kに一致させて配置され、それぞれの遮光板62は、光軸Kを囲みつつ遮光面65が、図4、及び図5に示すように、光軸Kに平行に固定配置される。このように遮光板62(遮光面65)が光軸Kに平行に固定配置されることで、光軸Kに平行な平行光である照明光を遮光面65で遮光せずに通過させることになる。
一方で、レーザー光はゼロ度よりも大きな入射角で(すなわち、光軸Kに対して斜めに)蛍光体22に入射されているため、レーザー光の一部が蛍光体22を外れた場合には、光軸Kに平行な光とはならず、そのまま遮光板62の遮光面65に入射し、当該遮光面65によって遮光されることとなる。
一方で、レーザー光はゼロ度よりも大きな入射角で(すなわち、光軸Kに対して斜めに)蛍光体22に入射されているため、レーザー光の一部が蛍光体22を外れた場合には、光軸Kに平行な光とはならず、そのまま遮光板62の遮光面65に入射し、当該遮光面65によって遮光されることとなる。
これにより、蛍光体22を外れたレーザー光の一部が生じたとしても、照明光の遮光による光度の低下を抑えつつ、レーザー光の漏れ光成分が装置本体2から直接出射されることを抑制でき、安全性が高く、LED等のインコヒーレントな光源を用いる場合に比べて高光度な照明を実現できる。
さらに、このレーザー光遮光ユニット60では、遮光板62が光軸Kの周りを囲んで設けられているので、この光軸Kの周りに配置された各レーザー光源ユニット30の位置にかかわらず、各レーザー光源ユニット30のレーザー光の漏れ光成分を遮光できる。
各遮光板62には、図10に示すように、蛍光体保持バー28が差し込まれて係合する切欠凹部68が形成されており、投光装置1へのレーザー光遮光ユニット60の取付時には、各切欠凹部68に蛍光体保持バー28を係合させて取り付ける。上述の通り、各遮光板62は、一般的に高熱伝導性を有する金属から形成されているので、蛍光体22から蛍光体保持バー28に伝わった熱を放熱する放熱部としても機能し、蛍光体22の放熱性能が高められる。
図11は、遮光板62と漏れ光の入射角αとの関係を示す図である。
同図において、添字nは同心円の中心軸(光軸K)から数えた遮光板62の順番を表し、αnはn番目の遮光板62へ入射する漏れ光の光軸Kに対する入射角を表す。またレーザー光源ユニット30の配置のズレや貫通孔46によるレーザー光の遮蔽の影響を無くすために、レーザー光の漏れ光の基点には、放物反射面24Aの貫通孔46の位置(貫通孔46の中心点)を用いる。
同図において、添字nは同心円の中心軸(光軸K)から数えた遮光板62の順番を表し、αnはn番目の遮光板62へ入射する漏れ光の光軸Kに対する入射角を表す。またレーザー光源ユニット30の配置のズレや貫通孔46によるレーザー光の遮蔽の影響を無くすために、レーザー光の漏れ光の基点には、放物反射面24Aの貫通孔46の位置(貫通孔46の中心点)を用いる。
同図に示すように、各遮光板62の端部が同一面(図示例では、放物反射面24Aの開口端面29)に揃えて配置されており、この場合、例えば2番目の遮光板62を通り抜けた漏れ光Nは、この遮光板62への入射角α2で反射鏡24の開口端面29に向かう。この場合、2番目と3番目の遮光板62の配置間隔D3と、3番目の遮光板62の高さH3とが、次式(1)の関係を満たせば、漏れ光Nを3番目の遮光板62で全て遮光できることが分かる。
H3/D3=tan(90-α2) (1)
したがって、n番目の遮光板62については、その配置間隔Dnと、その高さHnとが次式(2)を満たすことで、n番目の遮光板62が、n−1番目とn番目の遮光板62の間を通り抜ける漏れ光Nを全て遮光できることが分かる。
Hn≧Dn・tan(90-αn−1) (2)
本実施形態のレーザー光遮光ユニット60では、図4、及び図5に示すように、各遮光板62の高さHnが全て同じ値に設定されており、各遮光板62は、式(2)にしたがって求められた配置間隔Dnで配置されている。これにより、各遮光板62の間を通り抜ける漏れ光の略全てが遮光され、外部に出射されるのが防止される。また各遮光板62の高さHnを全て同じ値にしているので、放物反射面24Aの開口端面29と前面カバー12との間に過度な隙間を設けることなく、レーザー光遮光ユニット60を効率良く配置できる。これに加え、遮光板62の高さHnが全て同じ場合、各遮光板62の配置間隔Dnは、光軸Kに近いほど狭くなる。上述の通り、遮光板62は、蛍光体22の放熱部としても機能するので、蛍光体22に近い箇所に遮光板62が比較的密に配置されることとなり、効率良く蛍光体22を放熱できるようになる。
なお、レーザー光の大部分が蛍光体22に入射し、放物反射面24Aとレーザー光源ユニット30の多少の位置ズレや光学設計上の誤差によって僅かに漏れ光成分が生じているような場合には、漏れ光成分の大部分は、蛍光体22への入射角α0に比べて入射角αが大きくなる方向に向い、これとは逆の方向に向かう漏れ光成分は僅かである。
したがって、レーザー光源ユニット30が光軸Kの周りに、焦点fからみて同一距離、及び同一の入射角で配置されている場合には、複数の遮光板62を、上記(2)式を満たす高さHn、及び配置間隔Dnで、光軸Kと同軸に同心円状に設けることで、それぞれのレーザー光源ユニット30のレーザー光の漏れ光成分の大部分を遮光できることとなる。
したがって、レーザー光源ユニット30が光軸Kの周りに、焦点fからみて同一距離、及び同一の入射角で配置されている場合には、複数の遮光板62を、上記(2)式を満たす高さHn、及び配置間隔Dnで、光軸Kと同軸に同心円状に設けることで、それぞれのレーザー光源ユニット30のレーザー光の漏れ光成分の大部分を遮光できることとなる。
図12は、レーザー光遮光ユニット60における遮光板62の開口カバー率と遮光性能評価との関係を示す図である。
開口カバー率は、放物反射面24Aの開口端面29においてレーザー光遮光ユニット60が占める程度を示す値である。かかる開口カバー率は、開口端面29の直径(図示例では220mm)に対する、レーザー光遮光ユニット60の最外側の遮光板62の直径Raの比率によって求められる。この最外側の遮光板62の直径Raは、各遮光板62の配置間隔Dnを加算して2倍することでも求められ、Ra=2・ΣDnと表すこともできる。
また同図のレーザー光遮光ユニット60では、全ての遮光板62の高さHnが20mmであり、各遮光板62が光軸Kに近い側から順に上記式(2)における等号(=)が成立する配置間隔Dnに配置されている。
開口カバー率は、放物反射面24Aの開口端面29においてレーザー光遮光ユニット60が占める程度を示す値である。かかる開口カバー率は、開口端面29の直径(図示例では220mm)に対する、レーザー光遮光ユニット60の最外側の遮光板62の直径Raの比率によって求められる。この最外側の遮光板62の直径Raは、各遮光板62の配置間隔Dnを加算して2倍することでも求められ、Ra=2・ΣDnと表すこともできる。
また同図のレーザー光遮光ユニット60では、全ての遮光板62の高さHnが20mmであり、各遮光板62が光軸Kに近い側から順に上記式(2)における等号(=)が成立する配置間隔Dnに配置されている。
同図から分かるように、レーザー光遮光ユニット60は、開口カバー率が大きいほど遮光性能が高まる。また漏れ光を安全性の面で十分に遮光する遮光性能を得るには、約50%以上の開口カバー率が必要であることが分かる。換言すれば、漏れ光成分の照度は光軸Kから離れるほど低くなることを踏まえると、約50%の開口カバー率で漏れ光成分を遮光すれば、大部分のレーザー光成分をレーザー光遮光ユニット60で遮光することができ、レーザー光遮光ユニット60の外側(光軸Kから遠い側)を通り抜ける漏れ光成分を問題ない程度まで抑えることができる、とも言える。
本実施形態のレーザー光遮光ユニット60では、開口カバー率が約70%となる位置に最外側の遮光板62が設けられており、十分に高い遮光性能が得られるようになっている。また、開口カバー率を約70%に留めることで、遮光板62が過剰に設けられることを防止できる。
また、レーザー光遮光ユニット60の外側を通り抜ける漏れ光成分については、図11に示すように、反射鏡24の放物反射面24Aの外側に、当該漏れ光成分が入射する位置に壁面69を設けることで、外部に漏れ光成分が出射されることを防止できる。本実施形態では、図4、及び図5に示すように、筐体8のフランジ10の内側に、レーザー光遮光ユニット60を取り囲むように、その表面が反射防止処理された壁面69が設けられている。
ここで、本実施形態の投光装置1には、レーザー光の漏れ光成分を遮光するレーザー光遮光ユニット60に加え、漏れ光成分が過度に生じた場合にレーザー光源ユニット30のレーザー出力を速やかに停止する安全装置が組み込まれている。以下、かかる安全装置について説明する。
図13は、前面カバー12、レーザー光遮光ユニット60と、反射鏡24と、を外した状態の投光装置1の内部構成を示す斜視図である。また図14は、投光装置1の内部構成を示す縦断面図である。
投光装置1は、上記安全装置として、図13に示すように、照度センサー基板70と、遮断回路基板72と、を備え、これらが取付板34に固定されている。
照度センサー基板70は、照明光の強度を検出する光検出手段の一例である照度センサー70Aを含む回路基板であり、照明光の光量を照度センサー70Aで検出し、遮断回路基板72に出力する。照度センサー基板70は、反射鏡24ごとに設けられる。
遮断回路基板72は、いずれかの照度センサー70Aによって検出された光量が所定値(本実施形態では初期光量の定格値を基準とし、基準値の50%から30%の間で設定された光量)を下回った場合に、各レーザー光源ユニット30への電源供給を遮断して蛍光体22への全てのレーザー光の照射を停止する回路を含む回路基板である。なお、光量の所定値は、初期光量の定格値を基準とする方法に限らず、例えば調光制御が行われる場合は調光時の光量(目標値)を基準としても良い。また、レーザー光の照射を停止する方法としては電源供給を遮断する方法に限らず、レーザーダイオード36がレーザー発振をしなくなる電流値まで電流を抑えることでレーザー光の照射を停止しても良い。
投光装置1は、上記安全装置として、図13に示すように、照度センサー基板70と、遮断回路基板72と、を備え、これらが取付板34に固定されている。
照度センサー基板70は、照明光の強度を検出する光検出手段の一例である照度センサー70Aを含む回路基板であり、照明光の光量を照度センサー70Aで検出し、遮断回路基板72に出力する。照度センサー基板70は、反射鏡24ごとに設けられる。
遮断回路基板72は、いずれかの照度センサー70Aによって検出された光量が所定値(本実施形態では初期光量の定格値を基準とし、基準値の50%から30%の間で設定された光量)を下回った場合に、各レーザー光源ユニット30への電源供給を遮断して蛍光体22への全てのレーザー光の照射を停止する回路を含む回路基板である。なお、光量の所定値は、初期光量の定格値を基準とする方法に限らず、例えば調光制御が行われる場合は調光時の光量(目標値)を基準としても良い。また、レーザー光の照射を停止する方法としては電源供給を遮断する方法に限らず、レーザーダイオード36がレーザー発振をしなくなる電流値まで電流を抑えることでレーザー光の照射を停止しても良い。
これら照度センサー基板70、及び遮断回路基板72を備えることで、レーザー光源ユニット30からレーザー光が蛍光体22に照射されているにもかかわらず、照明光の光量が低下した場合には、遮断回路基板72によって、速やかにレーザー光の照射が停止される。
かかる光量低下は、次のような場合に生じる。例えば、投光装置1に強い衝撃が加わる等して反射鏡24や光源ユニット20などに位置ズレが生じ蛍光体22に入射しないレーザー光の漏れ光成分が増大した場合や、蛍光体22が熱損傷等により劣化、或いは蛍光体保持部27から欠落し、蛍光体保持部27の平面反射面27Aで多くのレーザー光が反射されている場合、などである。これらの場合は、いずれも多くのレーザー光が外部に出射され得る状態である。そして、本実施形態の投光装置1によれば、これらの場合でも、照明光の光量が大きく低下したとき(換言すれば多くのレーザー光が外部に出射される状態のとき)に、レーザー光の照射が停止するので、安全性の高い器具を実現できる。
かかる光量低下は、次のような場合に生じる。例えば、投光装置1に強い衝撃が加わる等して反射鏡24や光源ユニット20などに位置ズレが生じ蛍光体22に入射しないレーザー光の漏れ光成分が増大した場合や、蛍光体22が熱損傷等により劣化、或いは蛍光体保持部27から欠落し、蛍光体保持部27の平面反射面27Aで多くのレーザー光が反射されている場合、などである。これらの場合は、いずれも多くのレーザー光が外部に出射され得る状態である。そして、本実施形態の投光装置1によれば、これらの場合でも、照明光の光量が大きく低下したとき(換言すれば多くのレーザー光が外部に出射される状態のとき)に、レーザー光の照射が停止するので、安全性の高い器具を実現できる。
さて、図7、及び図14に示すように、反射鏡24の放物反射面24Aには、照明光を表面側から裏面側に通すピンホール74が形成されている。図14に示すように、上記照度センサー70Aは、ピンホール74から離間した位置であって、ピンホール74を通って放物反射面24Aの裏面側に進行する照明光が入射する位置に配置されている。また照度センサー70Aのセンサー面70A1と、ピンホール74と、蛍光体22とは、同一直線上に配置されており、蛍光体22から放射される照明光がピンホール74を通じて確実に照度センサー70Aのセンサー面70A1に入射して検出されるようになっている。
このように、照度センサー70Aが放物反射面24Aの裏面側(正面視において、放物反射面24Aに覆われた位置)に配置されているため、照度センサー70Aは、投光装置1の外光の影響を抑えて照明光の光量を精度よく検出できる。
これに加え、投光装置1は、上記レーザー光遮光ユニット60の複数の遮光板62を放物反射面24Aの前方に備えるため、放物反射面24Aの外光の進入を抑え、外光の影響をより抑えた高精度な検出が可能になる。特に、このレーザー光遮光ユニット60は、光軸Kに非平行な光成分を遮光するため、放物反射面24Aに入射する外光成分は光軸Kに平行な成分のみとなり、さらにピンホール74で光量が絞られるため、照度センサー70Aに到達する外光成分は非常に僅かとなる。
これに加え、投光装置1は、上記レーザー光遮光ユニット60の複数の遮光板62を放物反射面24Aの前方に備えるため、放物反射面24Aの外光の進入を抑え、外光の影響をより抑えた高精度な検出が可能になる。特に、このレーザー光遮光ユニット60は、光軸Kに非平行な光成分を遮光するため、放物反射面24Aに入射する外光成分は光軸Kに平行な成分のみとなり、さらにピンホール74で光量が絞られるため、照度センサー70Aに到達する外光成分は非常に僅かとなる。
また、図14に示すように、照度センサー70Aは、そのセンサー面70A1がピンホール74から離間して配置されているので、ピンホール74の近傍にセンサー面70A1を配置した構成に比べ、離間距離と、また、ピンホール74による光の拡がりとによって、センサー面70A1で検出される光量が弱くなる。これにより、投光装置1を高出力化した場合でも、照度センサー70Aにおける検出値の飽和を防いで照明光の光量を検出できる。
これに加え、図14に示すように、照度センサー70Aは、そのセンサー面70A1に、ピンホール74を通った照明光が斜めに入射するように配置されている。これにより、照明光がセンサー面70A1のより広い範囲に入射して入射面積が増えるので、より確実に検出値の飽和を防ぐことができる。
これに加え、図14に示すように、照度センサー70Aは、そのセンサー面70A1に、ピンホール74を通った照明光が斜めに入射するように配置されている。これにより、照明光がセンサー面70A1のより広い範囲に入射して入射面積が増えるので、より確実に検出値の飽和を防ぐことができる。
上述した実施形態によれば、次の効果を奏する。
本実施形態の投光装置1は、放物反射面24Aの光軸Kに平行に固定配置された複数の遮光板62を有し、蛍光体22を外れたレーザー光の漏れ光成分を遮光板62で遮光するレーザー光遮光ユニット60を備えるので、照明光を通過させつつ、レーザー光の漏れ光成分を遮光することができる。
本実施形態の投光装置1では、複数のレーザー光源ユニット30が光軸Kの周りに配置されており、遮光板62のそれぞれは、光軸Kを囲む円環状に形成され、当該光軸Kと同軸に同心円状に配置されている。
これにより、光軸Kの周りの各レーザー光源ユニット30の位置にかかわらずに、各レーザー光源ユニット30のレーザー光の漏れ光成分を遮光板62で遮光できる。
これにより、光軸Kの周りの各レーザー光源ユニット30の位置にかかわらずに、各レーザー光源ユニット30のレーザー光の漏れ光成分を遮光板62で遮光できる。
本実施形態の投光装置1では、遮光板62のそれぞれの高さHnと、配置間隔Dnとが上記(2)式を満たすようにした。
これにより、各遮光板62の間を通り抜ける漏れ光の略全てを遮光し、外部に出射されるのを防止できる。
これにより、各遮光板62の間を通り抜ける漏れ光の略全てを遮光し、外部に出射されるのを防止できる。
本実施形態の投光装置1では、最外側に位置する遮光板62の直径が、前記放物反射面の開口端面29の直径の50%を越える構成となっている。
これにより、漏れ光を安全性の面で十分に遮光する遮光性能が得られる。
これにより、漏れ光を安全性の面で十分に遮光する遮光性能が得られる。
本実施形態の投光装置1は、放物反射面24Aの外側に位置し、レーザー光遮光ユニット60を通り抜けた漏れ光成分を遮光する壁面69を備えるので、より高い遮光性能を実現できる。
本実施形態の投光装置1では、遮光板62のそれぞれの高さHnを等しくしたので、放物反射面24Aの開口端面29と前面カバー12との間に過度な隙間を設けることなく、レーザー光遮光ユニット60を効率良く配置できる。
本実施形態の投光装置1では、遮光板62のそれぞれは、高熱伝導性を有する材料(金属や合金、環状成型が可能な他の適宜の高熱伝導性材)から形成され、蛍光体22を保持する蛍光体保持バー28に係合する構成とした。
これにより、遮光板62が蛍光体22の発熱を放熱する放熱部として機能し、蛍光体22の冷却性が高められる。
また遮光板62の高さHnが全て同じ場合には、各遮光板62の配置間隔Dnが光軸Kに近いほど狭くなるので、蛍光体22に近い箇所に遮光板62が比較的密に配置されることとなり、冷却性能を高めることができる。
これにより、遮光板62が蛍光体22の発熱を放熱する放熱部として機能し、蛍光体22の冷却性が高められる。
また遮光板62の高さHnが全て同じ場合には、各遮光板62の配置間隔Dnが光軸Kに近いほど狭くなるので、蛍光体22に近い箇所に遮光板62が比較的密に配置されることとなり、冷却性能を高めることができる。
本実施形態の投光装置1では、遮光板62のそれぞれの遮光面65に反射防止処理が施されているので、遮光板62で反射した漏れ光成分が出射されることを防止できる。
本実施形態の投光装置1では、照度センサー70Aが放物反射面24Aに設けられたピンホール74から離間して配置されているので、ピンホール74の近傍にセンサー面70A1を配置した構成に比べ、センサー面70A1で検出される光量が弱くなる。これにより、投光装置1を高出力化した場合でも、照度センサー70Aにおける検出値の飽和を防いで照明光の光量を検出できる。
本実施形態の投光装置1では、ピンホール74によって照明光を放物反射面24Aの表面側から裏面側に通すので、簡単な構成で照明光を照度センサー70Aに導くことができる。これに加え、照明光がピンホール74の通過によって拡がるので、照度センサー70Aで検出される光量がより小さくなり、照度センサー70Aにおける検出値の飽和を防いで照明光の光量を検出できる。
本実施形態の投光装置1では、照明光の強度を検出する光検出手段に照度センサー70Aが用いられているので、簡単な構成で照明光を検出できる。
本実施形態の投光装置1では、蛍光体22、ピンホール74、及び照度センサー70Aのセンサー面70A1が同じ直線上に配置されているので、蛍光体22から放射された照明光を、ピンホール74を通じて照度センサー70Aで確実に検出できる。
本実施形態の投光装置1では、放物反射面24Aの前方に、複数の遮光板62を備えるため、放物反射面24Aへの外光の進入が抑えられ、照度センサー70Aによって外光の影響を抑えた照明光の検出が可能になる。
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
(変形例1)
レーザー光遮光ユニット60において、遮光板62の環形状は完全な円環に限らず、主方向において直線部や角部を適宜に含んだ環状でもよい。例えば、図15に示すように、同心円状に配置された複数の遮光板62に代えて、ハニカム構造体161を備えたレーザー光遮光ユニット160を構成してもよい。ハニカム構造体161は、光軸Kに平行に延びる多数の筒状体163(本変形例では断面正六角形)を同一面上(本変形例では、放物反射面24Aの開口端面29上)に隙間無く並べ、各筒状体163の側面163Aに反射防止処理が施された構造体である。このハニカム構造体161においては、光軸Kから略同じ距離Tに位置する各筒状体163の側面163Aが連なることで、当該光軸Kを囲む環状の遮光板が構成される。
レーザー光遮光ユニット60において、遮光板62の環形状は完全な円環に限らず、主方向において直線部や角部を適宜に含んだ環状でもよい。例えば、図15に示すように、同心円状に配置された複数の遮光板62に代えて、ハニカム構造体161を備えたレーザー光遮光ユニット160を構成してもよい。ハニカム構造体161は、光軸Kに平行に延びる多数の筒状体163(本変形例では断面正六角形)を同一面上(本変形例では、放物反射面24Aの開口端面29上)に隙間無く並べ、各筒状体163の側面163Aに反射防止処理が施された構造体である。このハニカム構造体161においては、光軸Kから略同じ距離Tに位置する各筒状体163の側面163Aが連なることで、当該光軸Kを囲む環状の遮光板が構成される。
これにより、本変形例のレーザー光遮光ユニット160は、上述した実施形態のレーザー光遮光ユニット60と同様に、照明光を通過させつつ、光軸Kの周りの各レーザー光源ユニット30の位置にかかわらずに、各レーザー光源ユニット30のレーザー光の漏れ光成分を各筒状体163の側面163Aで遮光することができる。
これに加え、上述した実施形態のレーザー光遮光ユニット60の遮光板62に比べ、ハニカム構造体161は、側面163Aの厚みを薄くしても所定の剛性が得られるので、より多くの照明光を通過させることができる。
これに加え、上述した実施形態のレーザー光遮光ユニット60の遮光板62に比べ、ハニカム構造体161は、側面163Aの厚みを薄くしても所定の剛性が得られるので、より多くの照明光を通過させることができる。
(変形例2)
上述した実施形態において、図16に示すように、2つの放物反射面24Aのそれぞれの間に1つの照度センサー基板70を配置し、それぞれの放物反射面24Aには、当該照度センサー基板70の照度センサー70Aに照明光が入射する位置(例えば、照度センサー70Aと蛍光体22とを結ぶ直線上)にピンホール74を形成することで、1つの照度センサー70Aで各々の放物反射面24Aのピンホール74から入射する照明光の光量を検出してもよい。
本変形例によれば、1つの照度センサー70Aで複数の放物反射面24Aの照明光の光量の検出を行うので、部品点数を削減し、低コスト化を実現できる。
上述した実施形態において、図16に示すように、2つの放物反射面24Aのそれぞれの間に1つの照度センサー基板70を配置し、それぞれの放物反射面24Aには、当該照度センサー基板70の照度センサー70Aに照明光が入射する位置(例えば、照度センサー70Aと蛍光体22とを結ぶ直線上)にピンホール74を形成することで、1つの照度センサー70Aで各々の放物反射面24Aのピンホール74から入射する照明光の光量を検出してもよい。
本変形例によれば、1つの照度センサー70Aで複数の放物反射面24Aの照明光の光量の検出を行うので、部品点数を削減し、低コスト化を実現できる。
(変形例3)
上述した実施形態において、照度センサー70Aが照明光(青色のレーザー光と黄色の蛍光の混合光)を検出する構成を例示したが、これに限らず、照度センサー70Aに入射する照明光からレーザー光成分をカットする光学フィルタを備えてもよい。これにより、例えば蛍光体22の損傷や脱落によって蛍光の光量が減少した場合、レーザー光成分がピンホール74を通って照度センサー70Aに向かったとしても、当該レーザー光成分の光量によらずに、蛍光の光量減少を正確に検出することができる。
上述した実施形態において、照度センサー70Aが照明光(青色のレーザー光と黄色の蛍光の混合光)を検出する構成を例示したが、これに限らず、照度センサー70Aに入射する照明光からレーザー光成分をカットする光学フィルタを備えてもよい。これにより、例えば蛍光体22の損傷や脱落によって蛍光の光量が減少した場合、レーザー光成分がピンホール74を通って照度センサー70Aに向かったとしても、当該レーザー光成分の光量によらずに、蛍光の光量減少を正確に検出することができる。
(変形例4)
上述した実施形態において、放物反射面24Aには、照明光を表面側から裏面側に通す光通し部としてピンホール74を設けたが、光通し部には、ピンホール74に限らず、適宜の開口面積、及び開口形状の孔を用いることができる。
上述した実施形態において、放物反射面24Aには、照明光を表面側から裏面側に通す光通し部としてピンホール74を設けたが、光通し部には、ピンホール74に限らず、適宜の開口面積、及び開口形状の孔を用いることができる。
(他の変形例)
本発明は、投光装置に限らず、任意の照明器具に適用できる。
また上述した実施形態において、水平、及び垂直等の方向、各種の数値、及び形状は、特段の断りがなされていない限り、これらの方向、及び数値の周辺の範囲、並びに近似の形状を意識的に除外するものではなく、同一の作用効果を奏し、また数値にあっては臨界的意義を逸脱しない限りにおいて、その周辺の範囲、並びに近似の形状(いわゆる、均等の範囲)を含む。
本発明は、投光装置に限らず、任意の照明器具に適用できる。
また上述した実施形態において、水平、及び垂直等の方向、各種の数値、及び形状は、特段の断りがなされていない限り、これらの方向、及び数値の周辺の範囲、並びに近似の形状を意識的に除外するものではなく、同一の作用効果を奏し、また数値にあっては臨界的意義を逸脱しない限りにおいて、その周辺の範囲、並びに近似の形状(いわゆる、均等の範囲)を含む。
1 投光装置(照明器具)
20 光源ユニット
22 蛍光体
24 反射鏡
24A 放物反射面(反射面)
29 開口端面
30 レーザー光源ユニット
36 レーザーダイオード(レーザー光源)
46 貫通孔
60、160 レーザー光遮光ユニット
62 遮光板
70A 照度センサー(光検出手段)
71A1 センサー面
72 遮断回路基板(停止手段)
74 ピンホール(光通し部)
K 光軸
f 焦点
20 光源ユニット
22 蛍光体
24 反射鏡
24A 放物反射面(反射面)
29 開口端面
30 レーザー光源ユニット
36 レーザーダイオード(レーザー光源)
46 貫通孔
60、160 レーザー光遮光ユニット
62 遮光板
70A 照度センサー(光検出手段)
71A1 センサー面
72 遮断回路基板(停止手段)
74 ピンホール(光通し部)
K 光軸
f 焦点
Claims (6)
- 蛍光体と、
レーザー光を前記蛍光体に照射し、前記蛍光体から蛍光を放射させるレーザー光源と、
前記蛍光を反射する反射面と、を備え、
前記反射面で反射した光によって照明する照明器具であって、
前記反射面に設けられ、表面側から裏面側に光を通す光通し部と、
前記光通し部から離間して配置され、前記光通し部を通った光の強度を検出する光検出手段と、
前記光検出手段によって検出された強度が所定値を下回った場合に、前記レーザー光の照射を停止する停止手段と、
を備えることを特徴とする照明器具。 - 前記光通し部は、ピンホールである、ことを特徴とする請求項1に記載の照明器具。
- 前記光検出手段は、照度センサーである、ことを特徴とする請求項1または2に記載の照明器具。
- 前記蛍光体、前記光通し部、及び前記光検出手段が直線上に配置されている、ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の照明器具。
- 前記反射面の前方に複数の遮光板を備える、ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の照明器具。
- それぞれに前記光通し部が設けられた複数の前記反射面を備え、
1つの前記光検出手段が、それぞれの前記光通し部から入射する光の強度を検出する、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の照明器具。
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- 2019-03-12 JP JP2019044438A patent/JP2020149808A/ja active Pending
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