JP6483189B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来より、ＬＥＤ等の光源を備える発光体を回転させることのできる発光装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６−５８１４７号公報

上記のような発光装置では、光源への電気的接続（ケーブル等）により、発光体を自由に回転することが難しい場合がある。例えば、発光体を連続して回転させると、ケーブルに捻れが生じて発光体の自由な回転を妨げるだけでなく、ケーブルの断線を生じるおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光体を自由に回転させることのできる発光装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光装置は、光源と、光源が搭載される固定部と、固定部に対して回転軸回りに回転可能に支持される回転発光部であって、前記光源の光軸と前記回転軸とが一致するように配置される回転発光部とを備える。回転発光部は、光源からの光を内部に入射する入射面と、内部を導光した光を出射する出射面とを有し、回転軸に沿って配置される棒状導光体と、棒状導光体の出射面から出射された光の方向を変える光方向変換素子と、光方向変換素子からの光を受けて発光する発光体とを備える。

棒状導光体の断面形状が正多角形状であってもよい。正多角形状が、正三角形状、正四角形状または正六角形状であってもよい。

棒状導光体の出射面は、フロスト加工部を有してもよい。

光方向変換素子は、棒状導光体の出射面からの光の一部を透過するとともに、他の一部を発光体に向けて反射するハーフミラーを備えてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、発光体を自由に回転させることのできる発光装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る発光装置の要部断面斜視図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の要部断面分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の要部断面側面図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の要部概略断面図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の要部分解斜視図である。 円形状の断面形状を有する棒状導光体における、出射面での発光の様子を示す図である。 四角形状の断面形状を有する棒状導光体における、出射面での発光の様子を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る発光装置１０の要部断面斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る発光装置１０の要部断面分解斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る発光装置１０の要部断面側面図である。図４は、本発明の実施形態に係る発光装置１０の要部概略断面図である。図５は、本発明の実施形態に係る発光装置１０の要部分解斜視図である。

本実施形態に係る発光装置１０は、固定部１１と、固定部１１に対して回転軸Ａｘ回りに回転可能に支持される回転発光部１２とを備える。

まず、回転発光部１２について説明する。回転発光部１２は、概略Ｔ字状の部品であり、中空円筒形状の軸部１３と、軸部１３の一端部に固定される発光部筐体１４とを備える。発光部筐体１４は、軸部１３の中心軸に対して垂直方向に延びる筐体である。回転発光部１２は、軸部１３の中心軸を回転軸Ａｘとして回転可能となるよう固定部１１に支持される。

中空円筒形状の軸部１３の内部には、棒状導光体１５が配置されている。棒状導光体１５は、光源からの光を内部に入射する入射面１５ａと、内部を導光した光を出射する出射面１５ｂとを有し、回転軸Ａｘに沿って配置される。

発光部筐体１４は、ボディ１６と、ボディ１６を覆うカバー１７とから成り、これらにより内部空間２１が形成される。ボディ１６の下面中央部には軸部１３の一端部が固定される。ボディ１６の下面中央部には、発光部筐体１４の内部空間２１と軸部１３の内部とが連通するように穴部１６ａが設けられている。この穴部１６ａにより、軸部１３の内部に設けられた棒状導光体１５の出射面１５ｂが発光部筐体１４の内部空間２１に露出している。

ボディ１６の下面中央部には、回転発光部１２を固定部１１に装着する際に利用される４つの磁石２３と、２つの回転防止用ピン２４が配置される。４つの磁石は、フランジ２２によりボディ１６の下面中央部に固定される。フランジ２２には、４つの磁石２３を収容するための４つの穴が形成されている。回転防止用ピン２４は、ボディ１６の下面から突出している。フランジ２２には、回転防止用ピン２４が貫通する貫通孔２２ｂが形成されている。

発光部筐体１４の内部空間２１には、ハーフミラー１８と、発光体としての２つの導光板１９とが配置される。

ハーフミラー１８は、内部空間２１の中央部に、棒状導光体１５の出射面１５ｂと対向するように配置される。このハーフミラー１８は、棒状導光体１５の出射面１５ｂから出射された光の方向を変える光方向変換素子として機能する。ハーフミラー１８は、棒状導光体１５の出射面１５ｂからの光の一部を透過するとともに、他の一部を導光板１９に向けて反射する。本実施形態において、ハーフミラー１８は、棒状導光体１５の出射面１５ｂからの光の一部を回転軸Ａｘ方向に透過するとともに、他の一部を回転軸Ａｘに対して直交する方向に反射する。ハーフミラー１８は、反射面を２つ有しており、それぞれの反射面は棒状導光体１５の出射面１５ｂからの光の一部を互いに反対方向に反射する。

２つの導光板１９は、発光部筐体１４の中央付近から互いに反対方向に延びるように配置される。導光板１９は、ハーフミラー１８からの光を入射面１９ａから入射させて、内部で導光しながら延出方向に沿った出射面１９ｂから出射する。導光板１９の出射面１９ｂから出射された光は、カバー１７を透過して外部に照射される。

本実施形態に係る発光装置１０においては、ハーフミラー１８を透過した光と、導光板１９から出射される光とがカバー１７から外部に照射される。ハーフミラー１８に代えて単なるミラーを用いた場合、回転発光部１２の中央部分が暗くなる。本実施形態のようにハーフミラー１８を用いることで、照射光の明るさの均一性を向上できる。また、照射光の明るさの均一性をさらに向上するために、カバー１７の内面や外面に光拡散処理が施されてもよい。これに代えてまたは加えて、カバー１７の内面近傍に光拡散部材が配置されてもよい。

次に、固定部１１について説明する。固定部１１は、ベース部材３０と、ベース部材３０に搭載される光源３１とを備える。光源３１は、ＬＥＤ３２と、反射鏡３３とから構成され、所定の光軸方向に光を出射するものである。ＬＥＤ３２は、出射面が光軸に対して垂直となるように配置される。反射鏡３３は、ＬＥＤ３２を取り囲むように構成され、ＬＥＤ３２から横方向に出射された光を、光軸と平行な方向に向けて反射する。反射鏡３３は、回転放物面状の反射面を有するものであってよい。回転発光部１２が固定部１１に装着された状態において、光源３１の光軸と回転発光部１２の回転軸Ａｘは一致する。

固定部１１はさらに、光源３１の上方に回転発光部１２を支持するための中空円筒状の回転部材３４を備える。回転部材３４の内部には、回転発光部１２の軸部１３が挿入される。回転部材３４は、支持部材４０，４１により、ベース部材３０上に、回転軸Ａｘ回りに回転可能に支持されている。回転部材３４と支持部材４０，４１との間にはベアリング４２，４３が配置される。

回転部材３４の回転発光部側の端面３４ａには、回転防止用穴３４ｂが形成されている。また、回転部材３４の端面３４ａには、４つの磁石３４ｃが設けられている。回転発光部１２の軸部１３が回転部材３４の内部に完全に挿入されたとき、回転発光部１２の回転防止用ピン２４が回転部材３４の端面３４ａに形成された回転防止用穴３４ｂの挿入されるとともに、回転発光部１２のフランジ２２に設けられた磁石２３と回転部材３４の端面３４ａに設けられた磁石３４ｃとが磁力によって吸引され、回転発光部１２が回転部材３４に固定される。

回転発光部１２の回転時は、回転方向に大きな負荷がかかるため、回転発光部１２の回転防止用ピン２４を回転部材３４の端面３４ａの回転防止用穴３４ｂに挿入している。しかしながら、単に回転発光部１２のフランジ２２と回転部材３４の端面３４ａとを当接させただけの場合、回転方向や速度の急激な変化を繰り返し受けたときに、騒音やガタが出やすく、耐久性も低くなる。そこで本実施形態に係る発光装置１０では、回転部材３４の端面３４ａと回転発光部１２のフランジ２２との間に薄いゴムワッシャー２５が挟まれている。このゴムワッシャー２５により、磁石２３と磁石３４ｃの吸引力は、回転方向の大きな摩擦力に変換され、実質的には、この大きな摩擦力で回転負荷が支えられる。また、急激な回転の変化による衝撃がこのゴムワッシャー２５によって吸収されるので騒音を防止できるとともに、装置寿命を延ばすことができる。さらにこのゴムワッシャー２５は、固定部１１内に水分が侵入することを防ぎ、ＬＥＤ３２等の電子部品を保護する役割も有する。

固定部１１はさらに、回転発光部１２が挿入された回転部材３４を回転するための回転機構を備える。この回転機構は、回転部材３４に取り付けられた第１プーリ３５と、ベース部材３０上に設けられたモータ３６と、モータ３６のシャフト３６ａに取り付けられた第２プーリ３７と、第１プーリ３５と第２プーリ３７とをつなぐベルト３８と、回転部材３４の回転位置を検出するためのエンコーダ３９とを備える。

モータ３６のシャフト３６ａに取り付けられた第２プーリ３７が回転すると、ベルト３８によって第１プーリ３５が回転され、回転部材３４および回転発光部１２が回転軸Ａｘ回りに回転する。このように、本実施形態では、第１プーリ３５、第２プーリ３７およびベルト３８を用いることにより、回転軸Ａｘと同軸にモータ３６のシャフト３６ａを配置することなく、回転部材３４および回転発光部１２を回転させることができる。これにより、回転軸Ａｘ上に光源３１を配置することが容易となる。

モータ３６の回転は、制御部（図示せず）により制御される。その制御の際には、エンコーダ３９から検出された回転部材３４の回転位置情報が利用される。制御部は、ＬＥＤ３２の発光の制御を行ってもよい。

以上のように構成された発光装置１０の動作について説明する。光源３１からの光は、入射面１５ａから棒状導光体１５内に入射する。棒状導光体１５内を導光された光は、出射面１５ｂから出射する。出射面１５ｂから出射された光の一部はハーフミラー１８を透過し、別の一部はハーフミラー１８で反射して入射面１９ａから導光板１９内に入射する。導光板１９内を導光された光は、出射面１９ｂから出射する。導光板１９の出射面１９ｂから出射された光およびハーフミラー１８を透過した光は、カバー１７を透過して外部に照射される。

ここで、本実施形態に係る発光装置１０では、光源３１は固定部１１に固定されており、一方、回転発光部１２は固定部１１に対して回転軸Ａｘ回りに回転可能に支持されている。光源３１と回転発光部１２との間にケーブルなどの電気的接続は存在しないので、ケーブルなどの捻れを気にすることなく、回転発光部１２を自由に連続回転させることが可能である。

また、回転発光部１２が屋外の雨のかかる場所に設置された場合でも、回転発光部１２自体には電子部品が１つも存在しないので、電解腐食が生じる事態を防止できる。また、屋外に設置された場合には頻繁にメンテナンスを行うことが想定されるが、本実施形態に係る発光装置１０では、回転発光部１２と固定部１１とが磁力により固定されているだけであるので、容易に固定部１１から回転発光部１２を取り外すことができる。従って、発光装置１０はメンテナンス性に優れている。

ここで、上記の発光装置１０において、ＬＥＤ３２としてＲＧＢ一体型のＬＥＤを用いる場合を考える。ＲＧＢ一体型のＬＥＤでは、ＲＧＢの各色のチップを平面上に並べて配置するため、ＬＥＤ内でＲＧＢ各色の発光位置が偏っていることになる。この発光位置が偏ったＲＧＢ各色の光がそのまま棒状導光体１５内を導光されると、ＲＧＢ各色の光が偏ったまま出射面１５ｂから照射されて見栄えが低下するおそれがある。

そこで、このような事態を防止するために、棒状導光体１５の断面形状は三角形状、四角形状、六角形状等の正多角形状であることが好ましい。棒状導光体１５の断面形状を正多角形状とすることで、万華鏡と同様の原理により、棒状導光体１５内を導光される光が平均化されるので、上記のようなＲＧＢ各色の光の偏りが緩和できる。反対に、棒状導光体１５の断面形状が円形の場合、入射面１５ａでの光の偏りがそのまま棒状導光体１５内を導光されやすい。

図６は、円形状の断面形状を有する棒状導光体１５における、出射面１５ｂでの発光の様子を示す。図７は、四角形状の断面形状を有する棒状導光体１５における、出射面１５ｂでの発光の様子を示す。図６および図７はいずれも、ＲＧＢ一体型のＬＥＤを用いた光源から棒状導光体１５の入射面に光を入射させ、棒状導光体１５の出射面１５ｂを撮影したものである。

図６から、棒状導光体１５の断面形状が円形状の場合、出射面１５ｂの中央部付近にＬＥＤが映り込んでおり、ＲＧＢ各色の光の偏りが生じていることが分かる。一方、図７から、棒状導光体１５の断面形状が四角形状の場合、ＬＥＤの映り込みは生じておらず、ＲＧＢ各色は平均化されていることが分かる。

ＲＧＢ各色の光の偏りをさらに平均化するために、棒状導光体１５の出射面１５ｂにフロスト加工部を設けてもよい。上記のように棒状導光体１５を正多角形状としただけでもある程度ＲＧＢ各色の光の偏りを平均化できるが、棒状導光体１５を正多角形状とするのに加えて、出射面１５ｂにフロスト加工部を設けて出射面１５ｂから出射される光をさらに平均化することにより、発光色の偏りがより一層改善された高品質な光を作り出すことができる。このように発光色の偏りを改善することは、本実施形態のように発光体を回転させる態様においては、本格的な装飾照明に耐えうる高品質な混色や綺麗な明暗を表現する上で特に重要である。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。本実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上述の実施形態では、２つの導光板１９を互いに反対方向に延びるように配置したが、導光板１９の数や配置はこれに限定されず、例えば５つの導光板を星型に配置することも可能である。

また、上述の実施形態では、方向変換素子としてハーフミラー１８を用いたが、ハーフミラー１８に代えてプリズムが配置されてもよい。

１０ 発光装置、 １１ 固定部、 １２ 回転発光部、 １３ 軸部、 １４ 発光部筐体、 １５ 棒状導光体、 １６ ボディ、 １７ カバー、 １８ ハーフミラー、 １９ 導光板、 ２１ 内部空間、 ２２ フランジ、 ２３ 磁石、 ２４ 回転防止用ピン、 ２５ ゴムワッシャー、 ３０ ベース部材、 ３１ 光源、 ３２ ＬＥＤ、 ３３ 反射鏡、 ３４ 回転部材、 ３５ 第１プーリ、 ３６ モータ、 ３７ 第２プーリ、 ３８ ベルト、 ３９ エンコーダ、 ４０ 支持部材。

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源が搭載される固定部と、
   前記固定部に対して回転軸回りに連続回転可能に支持される回転発光部であって、前記光源の光軸と前記回転軸とが一致するように配置される回転発光部と、
   を備える発光装置であって、
   前記回転発光部は、
   前記光源からの光を内部に入射する入射面と、内部を導光した光を出射する出射面とを有し、前記回転軸に沿って配置される棒状導光体と、
   前記棒状導光体の出射面から出射された光の方向を変える光方向変換素子と、
   前記光方向変換素子からの光を受けて発光する発光体と、
   を備え、
   前記光源は、平面上に並べて配置された複数のＬＥＤチップであり、
   前記棒状導光体の断面形状が正多角形状であることを特徴とする発光装置。
2. 光源と、
   前記光源が搭載される固定部と、
   前記固定部に対して回転軸回りに連続回転可能に支持される回転発光部であって、前記光源の光軸と前記回転軸とが一致するように配置される回転発光部と、
   を備える発光装置であって、
   前記回転発光部は、
   前記光源からの光を内部に入射する入射面と、内部を導光した光を出射する出射面とを有し、前記回転軸に沿って配置される棒状導光体と、
   前記棒状導光体の出射面から出射された光の方向を変える光方向変換素子と、
   前記光方向変換素子からの光を受けて発光する発光体と、
   を備え、
   前記棒状導光体の断面形状が正多角形状であり、
   前記光方向変換素子は、前記棒状導光体の出射面からの光の一部を透過するとともに、他の一部を前記発光体に向けて反射するハーフミラーを備えることを特徴とする発光装置。
3. 前記正多角形状が、正三角形状、正四角形状または正六角形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記棒状導光体の出射面は、フロスト加工部を有す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発光装置。