JP7227562B2

JP7227562B2 - 照明装置

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Publication number: JP7227562B2
Application number: JP2019057151A
Authority: JP
Inventors: 康広鎌田; 孝雄北田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2023-02-22
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: JP2020161247A

Description

本発明の実施形態は、被照射面の明るさを均一にする照明装置に関する。

従来、テレビスタジオやステージなどの背景である壁面を照明するホリゾントライトなどの照明装置がある。

この照明装置は、被照射面である壁面に対して床側や天井側に設置され、壁面を均一な明るさで照明するために床側から上方へ、または天井側から下方へ光が伸びるように配光制御が行われている。

このように、壁面が均一な明るさとなるように配光制御が行われているが、照明装置の設置位置に近い領域が明るく、離れた領域が暗くなるなど、壁面の明るさにむらが生じやすく、壁面の明るさを均一にすることが望まれている。

特開２０１５－２１５７号公報

本発明は、被照射面の明るさを均一にできる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、発光素子、第１の反射体、第２の反射体およびプリズムレンズを備える。発光素子は、光照射方向に向けて光軸が傾斜される。第１の反射体は、発光素子の光軸を中心として光照射方向側である第１の方向に配置される放物反射面を有する。第２の反射体は、発光素子の光軸を中心として光照射方向と反対側である第２の方向に配置される拡散反射面を有し、第１の反射体よりも光軸方向の突出高さが高い。プリズムレンズは、光照射方向で第１の反射体および第２の反射体に一面が対向して配置される平板状のレンズ本体、およびレンズ本体の一面に第１の方向および第２の方向に沿って並設された複数のプリズムを有する。第１の方向と第２の方向とでレンズ本体に対するプリズムの角度が異なる。発光素子から照射され、拡散反射面で反射した後、プリズムレンズを通って照射された光は、発光素子から照射され、第１の反射体で反射した後、プリズムレンズを通って照射された光より、横方向の広がりが大きい。

実施形態の照明装置によれば、被照射面の明るさを均一に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。同上照明装置から光が照射される被照射面の配光図である。同上照明装置から光が照射される被照射面の照度分布図である。同上照明装置の斜視図である。同上照明装置の第１の反射体の斜視図である。同上照明装置の側面図である。同上照明装置の使用状態の概略図である。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７を参照して説明する。

図７に示すように、例えばテレビスタジオやステージなどでは、背景としての被照射面である壁面（ホリゾント面）10を照明するためのホリゾントライトである照明装置11が設置される。照明装置11には、床面側で壁面10に沿って設置されるロアーホリゾントライトである照明装置11a、および天井側で壁面10に沿ってバトンなどに吊り下げ設置されるアッパーホリゾントライトである照明装置11bなどが含まれる。

図６に、照明装置11を示す。この照明装置11は、光源部15、この光源部15に電源を供給する電源部16、およびこの電源部16に対して光源部15を角度調整可能に支持する支持部17を備えている。照明装置11は、壁面10の方向を光照射方向Ａとしている。

ロアーホリゾントライトである照明装置11aの場合、光源部15は、光を出射する面が壁面10に対して斜め上方へ向けて対向するように、所定角度上向きとした傾斜姿勢に設置される。また、アッパーホリゾントライトである照明装置11bの場合、光源部15は、上下を反転し、光を出射する面が壁面10に対して斜め下方へ向けて対向するように、所定角度下向きとした傾斜姿勢に設置される。

光源部15は、筐体20、この筐体20内に収容された発光モジュール21および反射装置22を備えている。

筐体20は、一面である上面が開口されたケース25、およびこのケース25の開口を覆って配置されたプリズムレンズ26を備えている。ケース25は、壁面10に沿った幅方向に横長に形成され、プリズムレンズ26の外面（筐体20の開口）が壁面10の方向である光照射方向Ａに向けて傾斜されている。なお、筐体20の開口は光照射方向Ａに向けて傾斜さているが、角度調節可能な支持部17を設けているので、筐体20の開口が筐体20の底板と平行で傾斜していない構造でも構わない。

また、図１に示すように、発光モジュール21は、基板29、この基板29に実装された発光素子30を備えている。基板29は、筐体20の幅方向に沿って横長に形成され、一面に複数の発光素子30が所定の間隔をあけて実装されている。発光素子30は、ＬＥＤや有機ＥＬなどの半導体発光素子である。発光素子30は、例えば赤、緑、青、白、さらにシアンなどを含めた多色の発光色の素子が用いられている。基板29はケース25に熱的に接続され、発光素子30が発生する熱がケース25を通じて空気中に放熱される。そして、発光素子30の発光面の中心から垂直に伸びる光軸ｚは、基板29に対して垂直で、鉛直方向に対して光照射方向Ａに向けて傾斜されている。

また、図１、図４および図５に示すように、反射装置22は、発光素子30の光軸ｚを中心として光照射方向Ａの側である第１の方向Ｓ1に配置される第１の反射体33と、発光素子30の光軸ｚを中心として光照射方向Ａと反対側である第２の方向Ｓ2に配置される第２の反射体34とを有している。第１の反射体33と第２の反射体34とは離反されている。

第１の反射体33は、各発光素子30毎に個別に設けられた複数の集光反射面である放物反射面35を有している。複数の放物反射面35が第１の反射体33の幅方向に沿って一体に並設されている。各放物反射面35は、正反射特性を有する鏡面に形成されている。各放物反射面35は、発光素子30の光軸ｚ上で発光素子30の発光面あるいは発光面の前後近傍を焦点とする放物面であって、発光素子30の光軸ｚを中心とする回転放物面の略半分とする立体形状に形成されている。隣り合う放物反射面35の先端側の稜線部分の一部が切り欠かれ、隣り合う放物反射面35の先端側が互いに連通されている。

第２の反射体34は、複数の発光素子30に対向する側面に設けられた拡散反射面36を有している。拡散反射面36は、光を拡散するように例えばシボ加工が施されている。拡散反射面36は第２の反射体34の幅方向に連続して一体に形成されている。第２の反射体34の先端側は、第１の反射体33よりも光軸方向の突出高さが高く設けられている。

なお、発光素子30および反射装置22は、光照射方向Ａである第１の方向Ｓ1および第２の方向Ｓ2に沿って複数列配置されていてもよい。

また、図１に示すように、プリズムレンズ26は、光を透過する透明な例えばガラスや樹脂によって形成されている。プリズムレンズ26は、第１の反射体33および第２の反射体34に対して光照射方向Ａに配置されている。プリズムレンズ26は、第１の反射体33および第２の反射体34に一面である内面側が対向して配置される平板状のレンズ本体40、およびこのレンズ本体40の内面側に第１の方向Ｓ1および第２の方向Ｓ2（第１の方向Ｓ1および第２の方向Ｓ2は上下方向でもある）に沿って並設された複数のプリズム41を有している。

プリズム41は、レンズ本体40の内面側からの突出高さが第２の方向Ｓ2から第１の方向Ｓ1に向かって小さくなるように傾斜する傾斜面（レンズ本体40の内面側からの突出高さが第１の方向Ｓ1から第２の方向Ｓ2に向かって大きくなるように傾斜する傾斜面）である第１のプリズム面42、および第１のプリズム面42における第２の方向Ｓ2の端部でレンズ本体40から立ち上げられた立上げ面である第２のプリズム面43を有し、略三角形状に形成されている。

プリズム41は、第１の方向Ｓ1と第２の方向Ｓ2とでレンズ本体40（レンズ本体40の外面側）に対する第１のプリズム面42の角度が異なっている。すなわち、第１の方向Ｓ1に位置するプリズム41のレンズ本体40に対する第１のプリズム面42の角度は、第２の方向Ｓ2に位置するプリズム41のレンズ本体40に対する第１のプリズム面42の角度よりも小さくなっている。よって、複数のプリズム41は、第２の方向Ｓ2から第１の方向Ｓ1に向かうにしたがってレンズ本体40に対する第１のプリズム面42の角度が徐々に小さくなっている。一例として、第１の方向Ｓ1に位置するプリズム41のレンズ本体40に対する第１のプリズム面42の角度は１５°程度、第２の方向Ｓ2に位置するプリズム41のレンズ本体40に対する第１のプリズム面42の角度は３０°程度である。また、複数のプリズム41のピッチは均等である。

さらに、プリズムレンズ26と基板29は、これらのなす角度α1が０°よりも大きい関係に配置されている。この角度α1は、プリズムレンズ26と基板29から第１の方向Ｓ1の延長した仮想線が交わる点を中心とする角度である。一例として、プリズムレンズ26の水平方向（水平線）Ｈに対する角度α2が５５°、基板29の水平方向Ｈに対する角度α3が４０°であり、角度α1は１５°である。なお、プリズムレンズ26と基板29の角度は、０°であってもプリズム41があれば構わない。

また、電源部16は、交流電源などの外部電源を直流電源などの所定の点灯電源に変換し、発光モジュール21に供給する。

そして、照明装置11の発光素子30が発光することにより、発光素子30から光軸方向に向かう光がプリズムレンズ26を透過して直接光として光照射方向Ａに出射され、発光素子30から第１の反射体33に向かう光が放物反射面35で反射して反射光としてプリズムレンズ26を透過して光照射方向Ａに出射され、発光素子30から第２の反射体34に向かう光が拡散反射面36で反射してプリズムレンズ26を透過して光照射方向Ａに出射される。

発光素子30からの直接光は、第１の反射体33の先端側と第２の反射体34の先端側との間の範囲を通過してプリズムレンズ26に入射する。発光素子30からの直接光が入射するプリズムレンズ26の領域のプリズム41の第１のプリズム面42の角度は相対的に大きいため、プリズム41で屈曲して出射される直接光の出射角度も大きくなる。具体的には、最も第１の方向Ｓ1に向かってプリズムレンズ26に入射する直線光ａ1は水平方向Ｈを基準として例えば５５°の方向に屈曲して出射され、光軸方向に向かってプリズムレンズ26に入射する直線光ａ2は水平方向Ｈを基準として例えば７５°の方向に屈曲して出射され、最も第２の方向Ｓ2に向かってプリズムレンズ26に入射する直線光ａ3は水平方向Ｈを基準として例えば８５°の方向に屈曲して出射される。そのため、発光素子30からの直接光は、壁面10における照明装置11の設置高さよりも遠く離れた高さ領域に照射され、その領域での明るさが確保される。

発光素子30からの直接光は、複数のプリズム41の第１のプリズム面42に入射する。このとき、プリズムレンズ26と基板29のなす角度α1が０°よりも大きい関係にあるため、第１のプリズム面42に対して発光素子30からの直接光の入射角が９０°近くに大きくなり、発光素子30からの直接光が第１のプリズム面42からプリズム41内に入射しやすく、直接光を有効に利用できる。なお、プリズムレンズ26と基板29の角度は、０°であってもプリズム41があれば構わない。

また、第１の反射体33の放物反射面35で反射する反射光ｂ1は、放物反射面35で集光され、光軸方向と平行な方向に多く反射される。第１の反射体33の放物反射面35で反射する反射光ｂ1が入射するプリズムレンズ26の領域のプリズム41の第１のプリズム面42の角度は相対的に大きいため、プリズム41で屈曲して出射される反射光ｂ1の出射角度も大きくなる。具体的には、第１の反射体33の放物反射面35で反射する反射光ｂ1は水平方向Ｈを基準として例えば７５°の方向に屈曲して出射される。さらに、光照射方向Ａから遠ざかる方向である第２の方向Ｓ2のプリズム41に入射する反射光ｂ1ほど、上方への屈折の角度が大きくなる。そのため、第１の反射体33の放物反射面35で反射する反射光ｂ1は、壁面10における照明装置11の設置高さよりも遠く離れた高さ領域に照射され、その領域での明るさが確保される。

また、第２の反射体34の拡散反射面36で反射する光は拡散される。第２の反射体34の拡散反射面36で拡散反射される拡散反射光のうちの一部の拡散反射光ｃ1，ｃ2は、第１の反射体33の先端部外側を通過して光照射方向Ａに出射される。第２の反射体34の拡散反射面36で反射される拡散反射光ｃ1，ｃ2はプリズム41の第１のプリズム面42または第２のプリズム面43に入射する。第２の反射体34の拡散反射面36で反射される拡散反射光ｃ1，ｃ2が入射するプリズムレンズ26の領域のプリズム41の第１のプリズム面42の角度は相対的に小さいため、プリズム41で屈曲して出射される拡散反射光ｃ1，ｃ2の出射角度も小さくなる。具体的には、第２の反射体34の拡散反射面36で反射される拡散反射光ｃ1，ｃ2は水平方向Ｈを基準として例えば５５°の方向から水平方向Ｈよりも小さい角度の方向の角度θの範囲に屈曲して出射される。そのため、第２の反射体34の拡散反射面36で拡散反射される拡散反射光ｃ1，ｃ2は、壁面10における照明装置11の設置高さに近い高さ領域に照射され、その領域での明るさが確保される。

したがって、プリズムレンズ26は、第１の反射体33よりも光軸方向に向けて出射する発光素子30の直接光および放物反射面35で反射する反射光が入射する領域のプリズム41の角度よりも、第１の反射体33よりも光照射方向Ａに向けて第２の反射体34の拡散反射面36で反射する拡散反射光が入射する領域のプリズム41の角度が小さい関係にある。

そして、図２に照明装置11から光が照射される壁面10の配光図を示し、図３に照明装置11から光が照射される壁面10の照度分布図を示す。

図２の配光図において、Ｐは照明装置11の設置位置、Ｄ1は発光素子30からの直接光および第１の反射体33の放物反射面35で反射する反射光の照射領域、Ｄ2は第２の反射体34の拡散反射面36で拡散反射する拡散光の照射領域、Ｄ3は照明装置11から出射する光の全体の照射領域である。図２に示すように、壁面10における照明装置11の設置高さよりも離れた高さ領域に照射され、第２の反射体34の拡散反射面36で拡散反射される拡散反射光ｃ1，ｃ2は、壁面10における照明装置11の設置高さに近い高さ領域に照射され、壁面10の広い領域に光が照射される。

図３は図２の配光図の中心照度分布であり、縦軸が照明装置11の設置位置Ｐからの位置、横軸が照度の強度である。上述の照射領域Ｄ1と照射領域Ｄ2とに亘って連続して照度が確保されている。

このように構成された本実施形態の照明装置11によれば、発光素子30の光軸ｚを中心として光照射方向Ａである第１の方向Ｓ1に配置された放物反射面35を有する第１の反射体33と、発光素子30の光軸ｚを中心として光照射方向Ａと反対側である第２の方向Ｓ2に配置される拡散反射面36を有し、第１の反射体33よりも光軸方向の突出高さが高い第２の反射体34とを組み合わせて構成することにより、壁面10の明るさを均一にできる。

さらに、第１の反射体33および第２の反射体34に対向して光照射方向Ａにプリズムレンズ26を配置し、このプリズムレンズ26の複数のプリズム41の角度を第１の方向Ｓ1と第２の方向Ｓ2とで異ならせることにより、第１の反射体33および第２の反射体34による配光制御と相まって、壁面10の明るさをより均一にできる。

すなわち、第１の方向Ｓ1に位置するプリズム41のレンズ本体40に対する第１のプリズム面42の角度は、第２の方向Ｓ2に位置するプリズム41のレンズ本体40に対する第１のプリズム面42の角度よりも小さくなっていることにより、第１の反射体33および第２の反射体34による配光制御と相まって、壁面10の明るさをより均一にできる。

さらに、プリズムレンズ26は、第１の反射体33よりも光軸方向に向けて出射する発光素子30の直接光および放物反射面35で反射する反射光が入射する領域のプリズム41の角度よりも、第１の反射体33よりも光照射方向Ａに向けて第２の反射体34の拡散反射面36で反射する拡散反射光が入射する領域のプリズム41の角度が小さい関係にあることにより、第１の反射体33および第２の反射体34による配光制御と相まって、壁面10の明るさをより均一にできる。

また、プリズムレンズ26と基板29のなす角度α1が０°よりも大きい関係にあるため、第１のプリズム面42に対して発光素子30からの直接光の入射角が９０°近くに大きくなり、発光素子30からの直接光が第１のプリズム面42からプリズム41内に入射しやすく、直接光を有効に利用できる。

次に、図８に第２の実施形態を示す。

反射装置22の第１の反射体33と第２の反射体34を一組として、複数組を光照射方向Ａに複数列に配置される。この場合、隣り合う組の第１の反射体33の先端側と第２の反射体34の先端側とを一致するように配置される。なお、図８には２列の反射装置22を示すが、３列以上の反射装置22でもよい。

この場合にも、プリズムレンズ26と基板29のなす角度α1が０°よりも大きい関係にあることにより、各反射装置22と組み合わされる各発光素子30からの直接光が第１のプリズム面42からプリズム41内に入射しやすく、直接光を有効に利用できる。

なお、このような構成の照明装置11は、ロアーホリゾントライトである照明装置11a、およびアッパーホリゾントライトである照明装置11bのいずれにも適用することができる。

そして、アッパーホリゾントライトである照明装置11bの場合には、プリズムレンズ26の水平方向Ｈに対する角度α2を５５°以上とすることにより、照明装置11bからフロアー方向への漏れ光を低減でき、漏れ光がフロアーの人の視界やカメラに入りにくくできる。

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。

11 照明装置
26 プリズムレンズ
29 基板
30 発光素子
33 第１の反射体
34 第２の反射体
35 放物反射面
36 拡散反射面
40 レンズ本体
41 プリズム
Ａ光照射方向
Ｓ1 第１の方向
Ｓ2 第２の方向
ｚ光軸

Claims

光照射方向に向けて光軸が傾斜される発光素子と；
前記発光素子の光軸を中心として前記光照射方向側である第１の方向に配置される放物反射面を有する第１の反射体と；
前記発光素子の光軸を中心として前記光照射方向と反対側である第２の方向に配置される拡散反射面を有し、前記第１の反射体よりも光軸方向の突出高さが高い第２の反射体と；
前記光照射方向で前記第１の反射体および前記第２の反射体に一面が対向して配置される平板状のレンズ本体、およびこのレンズ本体の一面に前記第１の方向および前記第２の方向に沿って並設された複数のプリズムを有し、前記第１の方向と前記第２の方向とで前記レンズ本体に対する前記プリズムの角度が異なるプリズムレンズと；
を具備し、
前記発光素子から照射され、前記拡散反射面で反射した後、前記プリズムレンズを通って照射された光は、前記発光素子から照射され、前記第１の反射体で反射した後、前記プリズムレンズを通って照射された光より、横方向の広がりが大きい
ことを特徴とする照明装置。
前記プリズムレンズは、前記第１の方向に位置する前記プリズムの前記レンズ本体に対する角度が前記第２の方向に位置する前記プリズムの前記レンズ本体に対する角度よりも小さい
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記プリズムレンズは、前記第１の反射体よりも光軸方向に向けて出射する前記発光素子の直接光および前記放物反射面で反射する反射光が入射する領域の前記プリズムの角度よりも、前記第１の反射体よりも前記光照射方向に向けて前記拡散反射面で反射する拡散反射光が入射する領域の前記プリズムの角度が小さい
ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
前記発光素子を実装する基板を備え、
前記レンズ本体と前記基板とのなす角度は０°よりも大きい
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の照明装置。