JP7057549B2

JP7057549B2 - 照明装置および照明制御システム

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Publication number: JP7057549B2
Application number: JP2021029740A
Authority: JP
Inventors: 洵子齋藤; 淳一郎山本; 恭介寺部; しずか石田; 和史吉田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-04-20
Anticipated expiration: 2035-11-17
Also published as: JP2020004735A; JP2021103688A; JP6845487B2

Description

本発明の実施形態は、主光源および副光源を備えた照明装置、およびこの照明装置を用いた照明制御システムに関する。

従来、器具本体に白色光を発光する主光源と白色光とは異なる任意の色の光を発光する副光源とを設け、これら光源を拡散カバーで覆った照明装置がある。この照明装置では、拡散カバーの全体が均一の色および輝度となるように制御している。

また、壁面などに映像を投影する投影部を備え、映像の雰囲気に合った照明シーンとなるように光源を制御する照明装置がある。

そして、従来の照明装置では、発光面に対して光を照射するとともに投影部からの映像を投影するようにしたものはなく、このような場合の課題について考慮されていなかった。

特開２０１２－１８６１１８号公報

本発明が解決しようとする課題は、発光面に対して光を照射するとともに投影部からの映像を投影する場合の課題を解決することができる照明装置および照明制御システムを提供することである。

実施形態の照明装置は、中央に開口部を有する化粧枠と；前記化粧枠の開口部よりも上方に配設されるカバー部と；前記カバー部の上方に対向するように配設され、映像が映し出され前記カバー部に映像を投影する表示器と；照射開口を有し箱状に形成され、前記カバー部を囲むように前記表示器と前記カバー部との間に反射面が設けられた器具本体と；を具備する。

本発明によれば、発光面に対して光を照射するとともに投影部からの映像を投影する場合の課題を解決することが期待できる。

第１の実施形態を示す照明装置の断面図である。同上照明装置の概略斜視図である。同上照明装置の概略側面図である。同上照明装置の拡散カバーの斜視図である。同上照明装置の設置状態の斜視図である。同上照明装置の各光源および投影部の配置を示す模式図である。同上照明装置の発光面の領域を示す模式図である。同上照明装置の制御のブロック図である。同上照明装置を用いた照明制御システムのブロック図である。同上照明装置の投影する映像と各光源の色との関係を示す表である。第２の実施形態を示す照明装置の断面図である。

以下、第１の実施形態を、図１ないし図１０を参照して説明する。

図５に示すように、照明装置10は、天井面11に形成された埋込孔に埋め込み設置される天井埋込形照明装置である。

図１ないし図３に照明装置10の構成を示す。照明装置10は、器具本体12、拡散カバー13、化粧枠14、主光源15、副光源16、および投影部17を備えている。

そして、器具本体12は、四角形箱状に形成されており、天板20、この天板20に沿った第１の方向ａで互いに対向する側板21、および第１の方向ａに直交する第２の方向ｂで互いに対向する側板22を有している。器具本体12の下面には、四角形状の照射開口23が形成されている。

天板20および側板21，22の内面は、例えば白色面などの反射率の高い反射面24に形成されている。

また、図１、図４および図５に示すように、拡散カバー13は、透光性および光拡散性を有する例えば乳白色の樹脂材料を用い、例えば圧空成形法によって一体に形成されている。拡散カバー13は、一方の対向する辺を結ぶ湾曲方向（第１の方向ａ）に湾曲されるとともに他方の対向する辺を結ぶ幅方向（第２の方向ｂ）には直線状に形成されたカバー部13A、このカバー部13Aの湾曲方向（第１の方向ａ）に対して直交する幅方向（第２の方向ｂ）の両側面に設けられた側面部13B、これらカバー部13Aおよび側面部13Bの下端周辺部から外側方向に突設された縁部13Cを有している。拡散カバー13は、周辺部の縁部13Cが化粧枠14に嵌め込まれて取り付けられている。

拡散カバー13のカバー部13Aは、主光源15および副光源16からの光が照射されて発光するとともに投影部17から映像が投影される発光面13Dである。

化粧枠14に取り付けられた拡散カバー13は、照射開口23を覆って器具本体12に配設され、器具本体12の内側に向けて窪むように湾曲されている。

そして、拡散カバー13の発光面13Dには、湾曲方向（第１の方向ａ）の中央領域に投影部17が対向して映像が投影され、湾曲方向（第１の方向ａ）の両端部領域に主光源15が対向して光が照射され、中央領域と端部領域との間で投影部17から映像が照射される領域と主光源15からの光が照射される領域との間に副光源16が対向して光が照射される。

また、図１および図５に示すように、化粧枠14は、中央に四角形状の開口部28を有する四角形枠状に形成され、器具本体12の側板21，22の下端に取り付けられている。すなわち、化粧枠14は、器具本体12の照射開口23の周囲に設けられている。

化粧枠14は、四角形枠状に設けられた化粧板部29、およびこの化粧板部29の上面から立ち上げられて側板21，22に取り付けられる取付部30を備えている。

化粧板部29の外周側には、天井面11の埋込孔を覆って天井面11に対向される縁部31が設けられている。

第１の方向ａの化粧板部29の内側縁には、それぞれ化粧枠14の中央方向に向けて突出する対向部32が設けられている。対向部32は、拡散カバー13の下面との間に間隙を設けて、拡散カバー13の下面に対向されている。対向部32の上面は、例えば白色面などの反射率の高い反射面に形成されている。

本実施形態では、化粧枠14は、第１の方向ａの両側に位置する化粧板部29の幅が、第２の方向ｂの両側に位置する化粧板部29の幅よりも広く設けられている。なお、第２の方向ｂの化粧板部29の内側縁にも対向部32を設けて、化粧板部29の全周の幅を同じ幅としてもよい。

また、図１に示すように、主光源15は、器具本体12内の第１の方向ａの両端部側の位置で、それぞれ第２の方向ｂに沿って設けられている。

主光源15は、所定の色成分の光を発光する。所定の色成分の光は、一般の照明光に用いられる光で、例えば昼光色、昼白色および電球色などの光が含まれる。本実施形態では、例えば、相関色温度が７０００Ｋの昼光色の光を発光する第１の主光源、および相関色温度が２７００Ｋの電球色の光を発光する第２の主光源を備えている。

主光源15には、発光モジュール35が用いられている。発光モジュール35は、基板36、およびこの基板36に実装された複数の発光素子37を備えている。基板36は、器具本体12の第２方向ｂに細長い長方形に形成され、表面に配線パターンが形成されている。複数の発光素子37は、基板36の配線パターン上に、基板36の幅方向の中央に１列または複数列で、基板36の長手方向に沿って所定の間隔をあけて実装されている。発光素子37には、例えば表面実装形のＬＥＤが用いられる。

第１の主光源の発光素子37と第２の主光源の発光素子37とは基板36の長手方向に沿って２列に配列され、あるいは、第１の主光源の発光素子37と第２の主光源の発光素子37とは基板36の長手方向に沿って交互に１列状に配列され、第１の主光源の発光素子37と第２の主光源の発光素子37とが独立して点灯制御できるようにそれぞれ電気的に接続されている。

発光素子37を用いた主光源15は、発光素子37の発光面の中心に垂直な方向であって配光ピークとなる光軸38を中心として例えば１２０°の範囲に光を照射する。

主光源15は、取付部材39によって器具本体12の第１の方向ａの側板21の内面に取り付けられている。取付部材39によって、主光源15は、発光素子37の光軸38が、器具本体12の下面に対して発光面13Dの中央側に向けて所定の角度で傾斜するように取り付けられている。その所定の角度は、発光素子37からの光が発光面13Dの端部側から中央側に亘って照射されるように、例えば４５°に設定されている。

したがって、主光源15は、器具本体12内の第１の方向ａの両端部側にそれぞれ設けられ、発光面13Dの端部側に対向し、発光面13Dの端部側を中心に中央側に亘って光を照射する。そして、１つの主光源15の光束は例えば３０００lm程度で、照明装置10が備える２つの主光源15の合計の光束は６０００lm程度となっている。

なお、主光源15は、発光面13Dに光を均一に照射するために、光拡散性を有する光源カバーで覆うようにしてもよい。

また、副光源16は、器具本体12内の第１の方向ａの両端部側の位置で、それぞれ第２の方向ｂに沿って設けられている。

副光源16は、主光源15が発光する光とは異なる光成分の光を発光する。副光源16が発光する光成分の光としては、例えば、特定の光色、あるいは赤色、緑色および青色などによるカラー光が含まれる。本実施形態では、副光源16は、任意の色を再現可能なカラー光を発光するものとする。

副光源16には、発光モジュール42が用いられている。発光モジュール42は、基板43、およびこの基板43に実装された複数の発光素子44を備えている。基板43は、器具本体12の第２方向ｂに細長い長方形に形成され、表面に配線パターンが形成されている。複数の発光素子44は、基板43の配線パターン上に、基板43の幅方向の中央に１列または複数列で、基板43の長手方向に沿って所定の間隔をあけて実装されている。発光素子44には、例えば表面実装形のＬＥＤが用いられている。

発光素子44を用いた副光源16は、発光素子44の発光面の中心に垂直な方向であって配光ピークとなる光軸45を中心として例えば１２０°の範囲に光を照射する。

副光源16は、主光源15とともに取付部材39に取り付けられている。主光源15は取付部材39の端部側に取り付けられているのに対して、副光源16は取付部材39の中央寄り位置に主光源15と並んで取り付けられている。

したがって、副光源16は、器具本体12内の第１の方向ａの両端部側にそれぞれ設けられ、発光面13Dの端部領域と中央領域との間の中間領域に対向し、発光面13Dに光を照射する。そして、副光源16の光束は、副光源16の光束は例えば２７０lm程度となっている。なお、照明装置10が主光源15からの光による主照明の機能を維持し、かつ副光源16からの光によって空間が変色することを抑制するためには、副光源16の光束は１つの主光源15の光束よりも小さく、例えば１／５以下、さらには１／７以下であることが好ましい。

なお、副光源16は、発光面13Dに光を均一に照射するために、光拡散性を有する光源カバーで覆うようにしてもよい。

また、図１ないし図３に示すように、投影部17は、器具本体12の上部に配設されている。投影部17は、例えば、液晶表示器に映し出される映像を光学系によって拡大し、投影レンズ17aによって投影するプロジェクタである。投影する映像データは、投影部17内の記憶部に記憶していてもよいし、外部から入力してもよい。

投影部17は、発光面13Dの中央領域に対向して映像を投影する。本実施形態では、器具本体12上の第２の方向ｂの一端側に配設されるが、投影レンズ17a等の光学手段によってアスペクト比などが補正処理された映像が照射されて発光面13Dの中央領域の全域に歪みが無い画像を投影することができる。なお、投影部17は、器具本体12上の中央に配設し、映像を発光面13Dの中央領域の全域に投影するようにしてもよい。

そして、主光源15と副光源16と投影部17とは、発光面13Dに対して図１および図６に示す位置関係にある。すなわち、発光面13Dの両端の端部領域にそれぞれ対向するように主光源15が設けられ、発光面13Dの中央領域と端部領域との間に対向するように副光源16が設けられ、発光面13Dの中央領域に対向するように投影部17が設けられている。

そのため、図１および図７に示すように、発光面13Dの両端の端部領域は主光源15からの光が照射される主発光領域13aとされ、発光面13Dの中央領域は投影部17からの映像が投影される投影領域13bとされ、発光面13Dの端部領域（主発光領域13a）と中央領域（投影領域13b）との間の領域は主光源15からの光と投影部17からの投影ととともに副光源16からの光とが照射される中間発光領域（グラデーション領域）13cとされる。

また、図８に示すように、照明装置10は、この照明装置10を制御する制御部50を備えている。制御部50は、例えば外部から制御信号を入力し、主光源15に電源を供給して点灯させる主電源部51、副光源16に電源を供給して点灯させる副電源部52、および投影部17をそれぞれ制御する。

主電源部51および副電源部52は、それぞれ、交流電源を所定の直流電源に変換して主光源15の発光素子37および副光源16の発光素子44に供給して点灯させる。そして、主電源部51および副電源部52は、制御部50の処理による制御によって、主光源15および副光源16を調光および調色制御する。

制御部50は、投影部17によって投影する画像データを取得、演算して主照明の色調との中間となる所望の色成分を色成分データとして検出し、検出した色成分データに応じて副光源16によって照射する光の色成分を制御する。色成分データの検出は、投影する映像の輪郭領域の色成分データを検出してもよいし、映像の全体から色成分データを検出してもよい。

また、図９に、複数の照明装置10を用いた照明制御システム60を示す。この照明制御システム60は、制御装置61、複数の照明装置10、およびこれら制御装置61と各照明装置10とをそれぞれ通信可能に接続する信号線62を備えている。そして、制御装置61は、各照明装置10に信号を送り、各照明装置10を点灯、消灯、調光および調色させるとともに、投影部17によって映像を投影させる。

次に、照明装置10の動作について説明する。

主光源15が点灯することにより、主光源15からの光が発光面13Dの端部領域である主発光領域13aを中心として照射されて発光面13Dが光る。発光面13Dを透過する主光源15からの光が照明空間に照射される。この場合、主光源15が器具本体12の端部側に設けられ、主光源15の光軸38を照明装置10の中央方向に向けて傾斜させていることにより、埋込形の照明装置10であっても広い配光角の範囲に主光源15からの光を照射することができる。

投影部17が稼働することにより、映像が発光面13Dの中央領域である投影領域13bに投影される。投影される映像は、例えば、空の映像、樹木や木漏れ日の映像などがある。

副光源16が点灯することにより、副光源16からの光が発光面13Dの端部領域と中央領域との間である中間発光領域13cに照射される。

そして、発光面13Dの中間発光領域13cは、発光面13Dに照射される主光源15からの光と投影部17から投影される映像の周辺部とが重なり合うことでグラデーションを呈するが、映像によっては、映像の輪郭がはっきりと現れてしまうことがある。

その発光面13Dの中間発光領域13cに対して、さらに副光源16から制御部50の処理によって画像の色調と主照明の色調との中間色の光が照射されることにより、映像の輪郭がぼやかされ、主光源15からの光と投影部17から投影される映像の周辺部との間で自然なグラデーションを呈する。

このとき、投影部17が投影する光の強さ、および副光源16からの光の強さは、照明空間に照射される主光源15からの光の強さに比べて弱い。そのため、照明空間には、主として主光源15からの光が照射され、例えば読書や作業を行うのに適した照明環境とすることができる。

また、制御部50は、投影部17によって投影する画像データを取得し、例えば投影する映像の輪郭領域の色成分データを検出し、検出した色成分データに応じて副光源16によって照射する光の色成分を制御する。

例えば、図１０に示すように、映像部17からの映像が雨、主光源15からの光が白色の場合には、副光源16は水色の光を発光面13Dの中間発光領域13cに照射することにより、雨が投影される投影領域13bと白色が照射される主発光領域13aとの間の中間発光領域13cが、違和感の生じない色で、グラデーションを呈する。

映像部17からの映像が桜、主光源15からの光が電球色の場合には、副光源16はピンク色の光を発光面13Dの中間発光領域13cに照射することにより、桜が投影される投影領域13bと電球色が照射される主発光領域13aとの間が、違和感の生じない色で、グラデーションを呈する。

映像部17からの映像が常緑樹木、主光源15からの光が白色と電球色との中間色の場合には、副光源16はそれらの色成分データの中間色である所定の緑色の光を発光面13Dの中間発光領域13cに照射することにより、常緑樹木が投影される投影領域13bと中間色が照射される主発光領域13aとの間が、違和感の生じない色で、グラデーションを呈する。

なお、照明装置10の投影部17が投影する映像と主光源15が照射する光色は、制御装置61からの制御で切り換える。

このように、本実施形態の照明装置10によれば、主光源15からの光による主照明の機能を維持しながら、光演出効果を得ることができる。

さらに、拡散カバー13の中央領域が器具本体12の内側に窪むように湾曲しているため、その拡散カバー13の中央領域に投影される映像が遠くにあるような奥行き感や開放感が得られやすく、光演出効果を向上できる。

なお、拡散カバー13の側面部13Bの内面側を鏡面とすれば、拡散カバー13の中央領域に投影される映像の虚像が側面部13Bに映るため、映像が連続的に奥に続いているように見え、より奥行き感や開放感が得られやすくできる。

主光源15からの光と投影部17からの映像とが重なり合う発光面13Dの中間発光領域13cに対して、さらに副光源16からの光を照射することにより、輪郭がはっきりした映像でもその映像の輪郭をぼやかし、主光源15からの光と投影部17からの映像との間で自然なグラデーションを呈する。

また、投影部17から映像を投影しない場合でも、発光面13Dの中央領域に対して副光源16からの光を照射し、発光面13Dの中央領域が暗くならないようにできる。

また、照明制御システム60では、例えば、複数の照明装置10が１列に並んで配設している場合、複数の照明装置10の発光面13Dに投影する映像をリンクさせるようにできる。例えば、空を飛ぶ鳥の映像を投影する場合、一端側の照明装置10から他端側の照明装置10に向かって順に表示させていくことにより、鳥が連続して飛んでいるような印象を与えることができる。

また、投影部17が投影する映像の明るさ（明度）に応じて主光源15および副光源16の明るさを制御するようにしてもよい。例えば、投影部17が星空の映像を投影する場合、映像自体は黒が主体となり、明るさ（明度）が低下することとなるので、この場合には主光源15を消灯（オフ）し、副光源16は星や天空の色調にあわせた色成分データにより低照度の照射を行うようにしてもよい。

次に、図１１に第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成については、同じ符号を用いて、その構成および作用効果についての説明を省略する。

投影部17として、液晶表示器や有機ＥＬ表示器などのモニタ70を用いる。このモニタ70の画面71を発光面13Dの中央領域に対向させる。

そして、モニタ70の画面71に映し出された映像が発光面13Dの中央領域（投影領域13b）に投影される。

この場合にも、主光源15からの光とモニタ70からの映像とが発光面13Dの中間発光領域13cで重なり合い、この発光面13Dの中間発光領域13cに対して、さらに副光源16からの光を照射することにより、画面71の両端で映像が切れても、その映像の輪郭をぼやかし、主光源15からの光とモニタ70からの映像との間で自然なグラデーションを呈する。

なお、各実施形態において、拡散カバー13は、中心を頂部として周辺部に向けて湾曲する球面状に形成してもよい。この場合、拡散カバー13の周辺部は、四角形状および円形状のいずれでもよい。さらに、主光源15は、器具本体12の側面全周域に設けて、拡散カバー13の外径側から拡散カバー13に白色光を照射するようにすればよい。

また、拡散カバー13は、平板状でもよく、あるいは、中央領域13aが器具本体12から突出するように湾曲していてもよい。

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。

10 照明装置
12 器具本体
13A カバー部
13D 発光面
17 投影部
21，22 側板
23 照射開口
24 反射面
60 照明制御システム
61 制御装置

Claims

中央に開口部を有する化粧枠と；
前記化粧枠の開口部よりも上方に配設されるカバー部と；
前記カバー部の上方に対向するように配設され、映像が映し出され前記カバー部に映像を投影する表示器と；
照射開口を有し箱状に形成され、前記カバー部を囲むように前記表示器と前記カバー部との間に反射面が設けられた器具本体と；
を具備することを特徴とする照明装置。
請求項１記載の照明装置と；
前記照明装置と通信し、前記照明装置に映像データを送信する制御装置と；
を具備することを特徴とする照明制御システム。