JPWO2015125557A1 - 照明装置 - Google Patents

Abstract

可動部を有さず、小型でありながら、広い面に美観を損ねることなく優れたグラデーション照明を実現できる照明装置を提供する。この照明装置は、第１の光束を出射する第１の光源を取り付けた第１の基板と、第２の光束を出射する第２の光源を取り付けた第２の基板の長手方向の軸線は略平行に延在し、前記第１の光束の色度と前記第２の光束の色度とは異なり、前記第１の基板又は前記第２の基板の軸線に対して直交する面において、第１の光学系から出射された第１の光束と、第２の光学系から出射された第２の光束の角度強度分布をそれぞれとったときに、前記第１の光束における最も強度が高くなる角度位置をＰＳ１とし、その強度をＰＫ１とし、前記第２の光束における最も強度が高くなる角度位置をＰＳ２とし、その強度をＰＫ２とし、前記第１の光束と前記第２の光束の角度強度分布上の交点の角度位置をＰＣＳとし、その強度をＳＣＳとしたときに、以下の式を満たす。ＰＳ１＜ＰＣＳ＜ＰＳ２ （１）０．２≦ＳＣＳ／ＰＫ１≦０．９ （２）０．２≦ＳＣＳ／ＰＫ２≦０．９ （３）

Description

本発明は照明装置に関し、例えば壁面等をグラデーション照明可能な照明装置に関する。

近年、空間演出分野において、有彩色照明が広まりつつある。例えば，演劇やコンサート等の舞台上において、有彩色照明により朝日や夕焼けなどの自然を再現することで、観客の感動を更に高めることが期待される。一方、家庭においても、日常生活におけるストレスなどを緩和すべく、有彩色照明により癒やし効果を高める照明空間を創出することも期待されている。例えば、部屋の主照明を暗くし、テーブルにおいた照明装置から好みの色の光線を壁や天井などに向けて出射することで、ユーザーを癒やす効果を得られることが経験的に知られている。

ここで、有彩色照明により壁面などのある程度広い照射面を照明する場合、一般的には、照射面内で明るさや色彩がなめらかに変化し、美観を損なうムラが抑制された、いわゆるグラデーション照明とすることが好ましい。又、照明効果を引き立たせるためには、照明器具が目立たぬように、ある程度小型化されることが望まれる。

特許文献１には、複数の光源から、それぞれが異なる色の光を出射して複数の照射領域を形成し、複数の照射領域は、異なる色の光が混合した混合色を有し、一部が重なりあった中間領域を備え、アクチュエータにより、複数の照射領域の少なくとも一つの大きさを変更可能とする照明装置が開示されている。

特許第５１７５１７０号明細書

しかるに、特許文献１の照明装置によれば、グラデーション照明を実現できるものの、アクチュエータを用いて光源を移動させているので、構成が複雑となってコスト高を招き、また可動部を有するため、長期間使用する場合には定期的なメンテナンスが必要となってメンテナンスコストの負担が大きくなるという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、可動部を有さず、小型でありながら、広い面に美観を損ねることなく優れたグラデーション照明を実現できる照明装置を提供することを目的とする。

上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した照明装置は、第１の光束を出射する第１の光源と、前記第１の光源を取り付けた第１の基板と、前記第１の光源から出射された第１の光束に対して集光機能を有する第１の光学系と、第２の光束を出射する第２の光源と、前記第２の光源を取り付けた第２の基板と、前記第２の光源から出射された第２の光束に対して集光機能を有する第２の光学系とを有し、
前記第１の基板と前記第２の基板の長手方向の軸線は略平行に延在しており、
前記第１の光束の色度と前記第２の光束の色度とは異なっており、
前記第１の基板又は前記第２の基板の軸線に対して直交する面において、前記第１の光学系から出射された第１の光束と、前記第２の光学系から出射された第２の光束の角度強度分布をそれぞれとったときに、前記第１の光束における最も強度が高くなる角度位置をＰＳ１とし、その強度をＰＫ１とし、前記第２の光束における最も強度が高くなる角度位置をＰＳ２とし、その強度をＰＫ２とし、前記第１の光束と前記第２の光束の角度強度分布上の交点の角度位置をＰＣＳとし、その強度をＳＣＳとしたときに、以下の式を満たす。
ＰＳ１＜ＰＣＳ＜ＰＳ２ （１）
０．２≦ＳＣＳ／ＰＫ１≦０．９ （２）
０．２≦ＳＣＳ／ＰＫ２≦０．９ （３）

本発明によれば、可動部を有さず、小型でありながら、広い面に美観を損ねることなく優れたグラデーション照明を実現できる照明装置を提供することができる。

本照明装置の一例の説明のため、角度強度分布の例を示す図であり、横軸が角度、縦軸が強度である。 本照明装置の発光素子の配置例を示す図である。 本実施形態の照明装置１００を示す斜視図である 図３の構成を面IVで切断した断面図である。 照明装置１００を使用状態で示す断面図である 実施例のシミュレーションで用いた、照明装置と照明する部屋との関係を示す図である。 実施例１の照明装置の断面図である。 第１のＬＥＤ１４からの出射光束におけるＮＡ１０刻みの光線図である。 図６の断面における第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤの出射光束の角度強度分布図である。 照射面の照度ピーク（照射面で最も明るい場所）を通る鉛直方向のカラーグラデーションの色度分布の一部を示すグラフである。 実施例２の照明装置の断面図である。 図６の断面における第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤの出射光束の角度強度分布図である。 実施例２にかかる照射面の照度ピーク（照射面で最も明るい場所）を通る鉛直方向のカラーグラデーションの色度分布の一部を示すグラフである。 実施例３の照明装置の断面図である。 図６の断面における第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤの出射光束の角度強度分布図である。 実施例３にかかる照射面の照度ピーク（照射面で最も明るい場所）を通る鉛直方向のカラーグラデーションの色度分布の一部を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）は図２の光学系から出射した光束が作りだす照射領域を簡易的に楕円で示した図である。 （ａ）（ｂ）は別な実施形態にかかる照明装置を示す図である。

図面を参照して、本照明装置を説明する。図１において、本発明の照明装置の一例における第１の基板又は第２の基板の軸線に対して直交する面において、第１の光束の角度強度分布をＡＤ１で示し、第２の光束の角度強度分布をＡＤ２で示している。なお、第３の光束の角度強度分布をＡＤ３で示しているが、説明のために設けたものであり、第３の光束の有無には拘らない。

図１において、第１の光束の角度強度分布ＡＤ１で最も強度が高くなる角度位置をＰＳ１とし、その強度をＰＫ１とし、第２の光束の角度強度分布ＡＤ２で最も強度が高くなる角度位置をＰＳ２とし、その強度をＰＫ２とし、第１の光束の角度強度分布ＡＤ１と第２の光束の角度強度分布ＡＤ２との交点ＣＰ１の角度位置をＰＣＳとし、その強度をＳＣＳとすると、上記式（１）〜（３）を満たす。

（１）式を満たすことで、第１の光束における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ１と、第２の光束における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ２とをずらすことが出来、最も強度が高い光束を単色で強調できるため、美しいグラデーション照明を行える。又、第１の光束における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ１と、第２の光束における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ２との間に、交点ＣＰ１が存在するので、ピーク強度よりも低い強度で他の色と等しく混合が行われるため、美しいグラデーション照明を行える。

又（２）、（３）式の値が下限以上であると、色の境界付近での強度低下を抑えて、美しいグラデーション照明を行える。一方、（２）、（３）式の値が上限以下であると、均一に近い照度を持ちながら、最も強度が高い光束を単色で強調できるため、自然で美しいグラデーション照明を行える。

前記第１の光束の角度強度分布において、前記角度位置ＰＳ２における強度をＳＫ１とし、前記第２の光束の角度強度分布において、前記角度位置ＰＳ１における強度をＳＫ２としたときに、以下の式を満たすことが好ましい。
ＳＫ１／ＰＫ２＜０．５ （４）
ＳＫ２／ＰＫ１＜０．５ （５）

図１を参照して、第１の光束の角度強度分布ＡＤ１において角度位置ＰＳ２における強度をＳＫ１とし、第２の光束の角度強度分布ＡＤ２において角度位置ＰＳ１における強度をＳＫ２とすると、上記（４）、（５）式を満たす。これにより単色領域が一層明るく映え、色変わりする領域とのバランスが一層良くなり、投影面のグラデーションが美しく映える。

また、前記角度位置ＰＣＳが１点であることが好ましい。図１において、第２の光束の角度強度分布ＡＤ２と、第３の光束の角度強度分布ＡＤ３の交点は、第１の光束における最も強度が高くなる角度位置を挟んで両側に２つ（ＣＰ２，ＣＰ３）存在する。このように、複数の交点が存在すると色の予期せぬ混合が生じ、美しいグラデーション照明を行えない恐れがあり、また無駄な光束が増えるから効率が悪いといえる。なお、交点を求める場合、交点の強度値が、それぞれ角度強度分布ＡＤ１，ＡＤ２のピーク強度値ＰＫ１，ＰＫ２の５％を下回ったときは、殆ど照明に寄与しないので交点が存在しないものとみなす。

また、以下の式を満たすことが好ましい。
２０°≦ＰＳ２−ＰＳ１≦６０° （７）

第１の光束における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ１と、第２の光束における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ２とを（７）式の下限以上に離すことで、単色領域に比べ混合領域の割合が多くなりすぎず、一方、（７）式の上限以下に離すことで、混合領域に比べ単色領域の割合が多くなり過ぎず、バランスがとれた美しいグラデーション照明を行うことができる。

また、前記角度位置ＰＣＳと前記角度位置ＰＳ２との間における前記第１の光束の角度強度分布の最小値をＭＮ１とし、前記角度位置ＰＣＳと前記角度位置ＰＳ１との間における前記第２の光束の角度強度分布の最小値をＭＮ２としたときに、以下の式を満たすことが好ましい。
ＭＮ１／ＰＫ１＜０．２ （８）
ＭＮ２／ＰＫ２＜０．２ （９）

図１の例では、ＭＮ１＝ＳＫ１，ＭＮ２＝ＳＫ２である。これにより光源からの光を効率的に利用しながらも、単色領域が一層明るく映え、色変わりする領域とのバランスが一層良くなり、投影面のグラデーションが美しく映える。

また、前記第１の光源と前記第２の光源はＬＥＤであり、前記第１の光学系と前記第２の光学系とは一体的に形成されていることが好ましい。発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）は、蛍光灯や白熱電球に代替可能な照明用光源として注目を集めており、多くの照明装置に採用されている。特に、ＬＥＤは、低消費電力で且つ長寿命であるため、交換の手間とコストを削減できる。又、前記第１の光学系と前記第２の光学系とは一体的に形成することで、部品点数の削減や組立工程を簡略化できる。更に、1チップで制御可能の為、色度・強度変化を細かく、簡単に行えるというメリットもある。

また、前記第１の光源及び前記第２の光源の少なくとも一方は，独立して発光可能な発光体を複数個有し、発光させる前記発光体を選択することで、前記第１の光学系及び前記第２の光学系の少なくとも一方から出射する光束の角度強度分布を変更することが可能となっていることが好ましい。

図２は、本照明装置の要部の一例を、基板の長手方向に見た図である。図２の例では、５つの基板ＳＴ１〜ＳＴ５に発光体ＬＭ１〜ＬＭ５が取り付けられている。基板ＳＴ１〜ＳＴ４は、取り付け角度θ１〜θ４がそれぞれ異なっている。一方、基板ＳＴ４，ＳＴ５は、取り付け角度θ４，θ５が等しくなっている。発光体ＬＭ１〜ＬＭ５は独立して点灯制御可能となっており、発光体ＬＭ１〜ＬＭ３から出射された光束は、基板ＳＴ１〜ＳＴ５の法線方向に進行する。

ここで、第１の光源を発光体ＬＭ１〜ＬＭ３から構成し、第２の光源を発光体ＬＭ４，ＬＭ５から構成するものとする。例えば、発光体ＬＭ１，ＬＭ２を点灯させ、発光体ＬＭ３を消灯した場合における第１の光束の角度強度分布は、発光体ＬＭ２，ＬＭ３を点灯させ、発光体ＬＭ１を消灯した場合における角度強度分布とは異なることとなる。つまり単色領域の明るさ・角度強度が異なるから、これと発光体ＬＭ４，ＬＭ５の点灯と組み合わせることで、グラデーションの様子が異なったものとなる。色の組み合わせによっては、分布の形状、混じり合う領域の最適解が異なってくる。本発明によれば、可動部を利用することなく、発光体の点灯・消灯によって、グラデーション照明の交点位置やピーク強度位置を含むプロファイルを変更でき、照明の自由度が向上する。

また、前記第１の光学系及び前記第２の光学系の少なくとも一方は、リフレクタ及びレンズの少なくとも一方であることが好ましい。これにより前記第１の光束や前記第２の光束の出射角や強度分布を制御できる。

また、前記第１の基板又は前記第２の基板の軸線に対して直交する面において、前記第１の光学系から出射された第１の光束のうち最も強度が高くなるピーク光線と、前記第２の光学系から出射された第２の光束のうち最も強度が高くなるピーク光線は、互いにクロスすることが好ましい。これにより出射瞳を共有する事が出来る為、照明装置全体を小さくする事ができ、また、共通発光面から様々な方向に第１の光束と第２の光束が出射するので、発光面が広い範囲で連続的に発光している様に見えるという利点もある。

また、前記照明装置は、前記第１の光学系から出射された第１の光束と、前記第２の光学系から出射された第２の光束とを通過させるカバー部材が設けられ、前記第１の光学系の持つ散乱性能をσａとし、前記第２の光学系の持つ散乱性能をσｂとし、前記カバー部材の持つ散乱性能をσｃとしたときに、以下の式を満たすことが好ましい。
σａ＋σｃ≦１５（°） （１０）
σｂ＋σｃ≦１５（°） （１１）

（１０）、（１１）式を満たすように、前記第１の光学系と前記カバー部材の散乱性能の和、及び前記第２の光学系と前記カバー部材の散乱性能の和がガウス分布σで１５°以下であると、指向性が失われることを抑制でき、単色−混合−単色という様な美しいグラデーション照明を得ることができる。

また、以下の式を満たすことが好ましい。
σａ＜１０（°） （１２）
σｂ＜１０（°） （１３）

（１２）、（１３）式を満たすように、前記第１の光学系及び前記第２の光学系にガウス分布σで１０°未満の散乱性能を持たせることで、照射域が美しく映える効果がある。

また、以下の式を満たすことが好ましい。
２≦σａ＜１０（°） （１４）
２≦σｂ＜１０（°） （１５）

更に（１４），（１５）式の値が下限値以上であれば、発光面が視界に入る様な、外観品位が重要な場合において、光源のムラ、例えば、LEDの粒々感を低減する事ができ、外観品位を向上する事が出来る。

また、以下の式を満たすことが好ましい。
σｃ＜１０（°） （１６）

（１６）式を満たすように、出射最終面（発光面）を兼ねるカバー部材にガウス分布σで１０°未満の散乱性能を具備させても、照射域が美しく映える他、装置の中身が見えなくなる等の効果があり、照射のバランスをとることで、照射域や照明装置自体の美観性を向上させる事が出来る。

また、以下の式を満たすことが好ましい。
２≦σｃ＜１０（°） （１７）

更に（１７）式の値が下限値以上であれば、発光面が視界に入る様な、外観品位が重要な場合において、装置内部が見え難くなり、美しい外観となる。以上のような散乱性能は、光学系やカバー部材の表面を粗し面とすることなどで得られる。或いはカバー部材の場合、素材への添加物により乳白色にするようにしても良い。

以下に本発明による実施形態を、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の照明装置１００を示す斜視図であるが、カバー部材３０を外した状態で示している。照明装置１００は、好ましくは押し出し成形によって形成されたアルミ製の三角筒状の筐体１０１と、筐体１０１の両端に取り付けられた側板１０２とを有する。筐体１０１の１面は，長手方向全体にわたって開口した開口部１０１ａとなっている。筐体１０１内には、第１の光源ユニット１０と、第２の光源ユニット２０とが配置されている。

図４は、図３の構成を、光源ユニットの基板の長手方向に直交する面IVで切断した断面図である。第１の光源ユニット１０は、筐体１０１の長手方向にわたって延在する同一断面溝状のリフレクタ（第１の光学系）１１と、リフレクタ１１の底部に設置された細長いアルミ放熱板１２と、アルミ放熱板１２上に配置された細長い基板（第１の基板）１３と、基板１３上に列状に並べられた複数個の第１のＬＥＤ（第１の光源）１４とを有する。基板１３とアルミ放熱板１２とは、熱伝導正面テープ等で密着接合され、筐体１０１へ紙面垂直方向に挿入されるようにして組み付けられる。リフレクタ１１は、溝の側面を構成する一対の湾曲した反射面１１ａを有しており、すなわち一方向に集光パワーを持つ。反射面１１ａを粗し面とすることもできる。第１のＬＥＤ１４は、ここでは青色の発光色を有するものとする。

一方、第２の光源ユニット２０は、第１の光源ユニット１０に隣接並行して、筐体１０１の長手方向にわたって延在する同一断面溝状のリフレクタ（第２の光学系）２１と、リフレクタ２１の底部に設置された細長いアルミ放熱板２２と、アルミ放熱板２２上に配置された細長い基板（第２の基板）２３と、基板２３上に列状に並べられた複数個の第２のＬＥＤ（第２の光源）２４とを有する。基板２３とアルミ放熱板２２とは、熱伝導正面テープ等で密着接合され、筐体１０１へ紙面垂直方向に挿入されるようにして組み付けられる。リフレクタ２１は、溝の側面を構成する一対の湾曲した反射面２１ａを有しており、すなわち一方向に集光パワーを持つ。反射面２１ａを粗し面とすることもできる。第２のＬＥＤ２４は、ここでは赤色の発光色を有するものとする。本実施形態では、リフレクタ１１，２１は、筐体１０１の一部としているが、別体としても良い。

筐体１０１の開口部１０１ａを遮蔽するようにして、断面円弧状のカバー部材３０が設けられている。カバー部材３０に拡散機能を持たせるようにしてもよい。以下の式を満たすと好ましい。但し、図４に点線で示すように、リフレクタ１１，２１とカバー部材３０との間に、拡散シートＤＦを配置しても良い。
σａ＋σｃ≦１５（°） （１０）
σｂ＋σｃ≦１５（°） （１１）
σａ＜１０（°） （１２）
σｂ＜１０（°） （１３）
σｃ＜１０（°） （１６）
但し、
σａ：リフレクタ１１の散乱性能
σｂ：リフレクタ２１の散乱性能
σｃ：カバー部材３０の散乱性能
好ましくは、以下の式を満たすことである。
２≦σａ＜１０（°） （１４）
２≦σｂ＜１０（°） （１５）
２≦σｃ＜１０（°） （１７）

図４に示すように、第１のＬＥＤ１４と第２のＬＥＤ２４は、互いに異なる角度で取り付けられている。よって、第１のＬＥＤ１４から出射する最も強度が高いピーク光線（一般的には中心線）ＬＢ１は、第１のＬＥＤ１４の出射面の法線方向に出射し、第２のＬＥＤ２４から出射する最も強度が高いピーク光線ＬＢ２は、第２のＬＥＤ２４の出射面の法線方向に出射したときに、光束ＬＢ１，ＬＢ２は図３の断面上でクロスしている。

図５は、照明装置１００を使用状態で示す断面図である。図５において、照明装置１００は、開口部側を壁面ＷＬに対向させた状態で床面ＦＬ上に設置される。不図示のドライバから供給された電流により、第１のＬＥＤ１４と第２のＬＥＤ２４が駆動されて発光する。第１のＬＥＤ１４からの出射光は、リフレクタ１１の反射面１１ａで集光され、カバー部材３０を介して拡散された状態で外部に出射し壁面ＷＬを青色光で照明する。一方、第２のＬＥＤ２４からの出射光は、リフレクタ２１の反射面２１ａで集光され、カバー部材３０を介して拡散された状態で外部に出射し壁面ＷＬ（一部は天井面ＣＬ）を赤色光で照明する。このとき、ハッチングで示すように、第１のＬＥＤ１４からの出射光と第２のＬＥＤ２４からの出射光は一部が重なり合って、鉛直方向に色彩が徐々に変化するグラデーション照明を形成できる。自然界では、空と地平線もしくは水平線など、鉛直方向に色彩が徐々に変化するシーンが多く見られ、これが観察者に癒やしをもたらす効果がある。本実施形態の照明装置により、自然のシーンに近い色彩を疑似的に作り出すことができる。

本実施形態によれば、例えば、図５のように、照明装置１００を壁面ＷＬに向けて下側から照射する場合、各光源から壁面までの距離が異なる使用状態となるが、かかる照明装置１００の使用状態に応じて、例えば、図１の例のような角度強度分布において、ＰＫ１（第１の光束の角度強度分布ＡＤ１でのピーク強度）＜ＰＫ２（第２の光束の角度強度分布ＡＤ２でのピーク強度）となるように適切なピーク強度を設定することができ、これにより壁面等の投影面においてバランスのとれたグラデーション照明を行うことができる。

以下、上述した実施形態に好適な実施例について説明する。図６は、実施例のシミュレーションで用いた、照明装置と照明する部屋との関係を示す図である。ここで、照明装置１００の使用状態として、住宅の壁面ＷＬから天井ＣＬへの照明を想定する。一例として住宅の床面ＦＬから天井ＣＬまでの高さは、約２５００ｍｍとする。更に、床面ＦＬに高さ２５０ｍｍ程度の台を設け、床面ＦＬと平行な台上に照明装置１００を設置し、壁面ＷＬから天井ＣＬに対してできるだけ小型化された２色のグラデーション照明を生成することとする。ここで角度強度分布として、床面ＦＬと平行に壁面ＷＬに向かう角度を０°とし、照明装置１００から鉛直方向に天井ＣＬに向かう側を+９０°とし、床面ＦＬに向かう方向を−９０°とする。照射領域において必要スペックは変化し、それに合わせてリフレクタによる集光機能の変化、第１のＬＥＤ，第２のＬＥＤの数などが変化し、照明サイズが変わっても本発明の範囲内である。また、第１のＬＥＤ，第２のＬＥＤの色度に関して、シミュレーションソフトの都合上、波長で発光色を制御し、シミュレーションを行うものとする。また、以下の実施例形状はバー状としたが、同形状の断面でドーナツ状等でもよく、例えば、天井を照らす様な装置になっていても良い。また光学系は、押し出し形状（1軸方向にパワー）だが、複数軸方向にパワー持っていても良く、少なくとも１軸、本実施例の方向には集光機能を持つ。

（実施例１）
図７は、実施例１の照明装置の断面図である。実施例１では、第１の光源ユニットとして、第１のＬＥＤ１４と基板１３とアルミ放熱板１２とリフレクタ１１とを有し、第２の光源ユニットとして、第２のＬＥＤ２４と基板２３とアルミ放熱板２２とリフレクタ２１を有するものである。第１のＬＥＤ１４の出射面は、鉛直面に対してθ１＝１０°傾いており、第２のＬＥＤ２４の出射面は、鉛直面に対してθ２＝４５°傾いており、角度強度分布における所望のピーク位置の差を実現できる。

実施例１の照明装置は、高さＨ及び幅Ｗ＝約３０ｍｍ、長さ約１４０ｍｍのバー形状の筐体１０１を有しており、第１のＬＥＤ１４，第２のＬＥＤ２４ともに、１６個のＬＥＤを、長手方向（紙面垂直方向）に６．４ｍｍピッチ間隔で配置しており、出射面はともに平面であり、第１のＬＥＤは波長４７０ｎｍの青色、第２のＬＥＤは波長６４０ｎｍの赤色の発光色を有し、それぞれリフレクタ１１，２１の反射面は曲面である。

リフレクタ１１，２１は、長手方向に延在する断面形状同一の溝状であって、高さ方向に光学パワーを持ち、長手方向断面が一様である。その反射面は実際の製造を考慮して、僅かな散乱面（σ２）として設定している。リフレクタ１１，２１に散乱機能を持たせる事で、ＬＥＤ発光時の粒状感を低減し、装置を覗いた時の美観性は向上するが、散乱性能を大きくしすぎると、指向性を失い、美しいグラデーションを生成する妨げになる為、散乱性能は、光学系で合わせてσ＜１５°にすることが好ましい。

筐体１０１の開口部１０１ａに設けたカバー部材３０は、素材自体に拡散機能（σ４）を持たせ、ＬＥＤ１４，２３の粒々感の低減、照射面のムラ消しの役割を持っている。リフレクタ１１，２１から開口部１０１ａの間に拡散シート等を配置しても同様の効果を得られるが、カバー部材３０にその機能を持たせる事で拡散シート等を省略でき、容易に組み立てる事が出来る。発光面となるカバー部材３０自体に粒子等を混ぜ込み拡散機能を持たせる、或いは内外を粗面にする等の手法は、デザイン性・光学性能を考慮し適宜選択できる。

第１のＬＥＤ１４のＮＡ１０刻みの光線図は図８に示す様になる。光束の経路が分かり易い様に、第１のＬＥＤ１４用のリフレクタに当たる光束は、その面に吸収される様に設定されている。図のＸで示す様に第１のＬＥＤ１４用のリフレクタ１１に当たっていないＮＡ３０の光束の一部が、第２のＬＥＤ２４用の床側リフレクタに当たる事無いようにリフレクタの終端部の位置を設計している。第１のＬＥＤ１４用の天井側リフレクタ終端部も同様に、第１のＬＥＤ２４の光束に当たらない様に設計している。また、第１のＬＥＤ１４の床側と第２のＬＥＤ２４の天井側のリフレクタは省スペース化を目的に接触しており、その長さは互いの接触していないリフレクタよりも短くなっている。

以下、実施例１のシミュレーション結果を示す。図９は、図６の断面における角度強度分布図であり、縦軸は出射強度を示し、横軸は図５で定義される角度である。ＬＥＤの発光強度は最初に全て１lmでシミュレーションを行い、３０、６０ｃｍ先の壁面でのピーク照度比が略１対１となる様に、調整した結果である。図９において、第１のＬＥＤ１１から出射されリフレクタ１１で集光された光束における角度強度分布をＡＤ１とし、第２のＬＥＤ２１から出射されリフレクタ２１で集光された光束における角度強度分布をＡＤ２とする。又、比較のため、リフレクタ１１がないとした場合における第１のＬＥＤ１１からの出射光束における角度強度分布をＡＤ１Ｌとし、リフレクタ２１がないとした場合における第２のＬＥＤ２１からの出射光束における角度強度分布をＡＤ２Ｌとする。リフレクタを設けない場合の角度強度分布ＡＤ１Ｌ，ＡＤ２Ｌに対し、リフレクタを設けることで、角度強度分布ＡＤ１，ＡＤ２に示すようにピーク強度が高まり、単色が映える美しいグラデーション照明を実現できる。

図９において、角度強度分布ＡＤ１，ＡＤ２の交点ＣＰ１が１カ所であり、つまり角度位置ＰＣＳが１点である。角度強度分布ＡＤ１における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ１＝１０°であり、そのピーク強度ＰＫ１＝１１．５であり、角度強度分布ＡＤ２における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ２＝５０°であり、そのピーク強度ＰＫ２＝２８であり、角度強度分布ＡＤ１，ＡＤ２の交点の角度位置ＰＣＳ＝２０°であり、強度ＳＣＳ＝１０である（各符号は図１参照，以下同じ）。よって、１０°＜２０°＜５０°となって（１）式を満たす。又、ＳＣＳ／ＰＫ１＝０．８７であるから（２）式を満たし、ＳＣＳ／ＰＫ２＝０．３４であるから（３）式を満たす。

更に、角度強度分布ＡＤ１において角度位置ＰＳ２における強度ＳＫ１＝０であり、角度強度分布ＡＤ２において角度位置ＰＳ１における強度ＳＫ２＝０であるから、それぞれ（４）、（５）式を満たす。又、ＰＳ２−ＰＳ１＝４０°となるから（７）式を満たす。更に、角度位置ＰＣＳと角度位置ＰＳ２との間における角度強度分布ＡＤ１の最小値ＭＮ１＝ＳＫ１＝０であり、角度位置ＰＣＳと角度位置ＰＳ１との間における角度強度分布ＡＤ２の最小値ＭＮ２＝ＳＫ２＝０であるから、それぞれ（８）、（９）式を満たす。

このように、各々の角度強度分布ＡＤ１，ＡＤ２は互いのピーク強度位置で略０になっていると、無駄な拡がりが無く、各々の単色領域も美しく発光する様になっており、グラデーションが美しく映える様になっている。図１０にカラーグラデーションの色度分布の一部を示す。照射面の照度ピーク値（照射面で最も明るい場所）を通り、床から天井方向への色度分布であり、カラーグラデーションの変化方向である。本実施例では前述の様に、一般住宅で照明装置発光面を壁面に向けて壁面〜天井面にカラーグラデーションを生成する場合を想定している。壁面から６０ｃｍ程度離した場合の色度分布図を示す（各距離での色度分布図は、図９のＬＥＤ毎の角度強度分布より求める事が出来る）。評価面サイズは２７００ｍｍ×２５００ｍｍ（床〜天井方向×幅）で１０×１０ｍｍ毎にその色度を表している。床〜天井方向にかけて壁面で青〜赤のグラデーションに移り行く結果となっている。グラフの傾きが色変化の度合いを示す物で、後述の他実施例に比べ、傾きが大きく、くっきりとした色変化になっている。色度の変化のする領域とそうでない領域を持ち、色の組み合わせ毎に、グラフの傾き加減を適切に調整する事が、美しいグラデーションを生成する上で重要であり、交点の位置、ピーク角度位置差がそれらを制御する重要なパラメータとなっている。

（実施例２）
図１１は、実施例２の照明装置の断面図である。実施例２では、第１の光源ユニットとして、第１のＬＥＤ１４とリフレクタ１１と基板１３、更にレンズ１５を有し、第２の光源ユニットとして、第２のＬＥＤ２４とリフレクタ２１と基板２３、更にレンズ２５を有するものである。第１のＬＥＤ１４の出射面は、鉛直面に対してθ１＝２５°傾いており、第２のＬＥＤ２４の出射面は、鉛直面に対してθ２＝４５°傾いており、角度強度分布における所望のピーク位置の差を実現できる。

実施例２の照明装置は、高さ約３０ｍｍ、幅約２０ｍｍ、長さ約１４０ｍｍのバー形状の筐体を有しており、第１のＬＥＤ１４，第２のＬＥＤ２４ともに、１６個のＬＥＤを、長手方向（紙面垂直方向）に６．４ｍｍピッチ間隔で配置しており、出射面はともに平面であり、第１のＬＥＤは波長４７０ｎｍの青色、第２のＬＥＤは波長６４０ｎｍの赤色の発光色を有している。なお、本実施例では、平板状であるカバー部材３０の一部（第２のＬＥＤ２４からの出射光束の透過部）に、複数の平行な溝からなる拡散部３０aを形成している。

リフレクタ１１，２１の機能に関しては、実施例１と同様であるが、加えて、第１のＬＥＤ１４からの出射光束を図１０で下方に向けるために、リフレクタ１１の反射面１１ｂを有する。一方、レンズ１５，２５に関しては、レンズ部がシリンドリカル形状であって、リフレクタ１１，２１と同様に一方向にパワーを持ち、ＮＡが小さい物をより集光するように設計している為、リフレクタを小さくでき、高さ及び幅方向のサイズダウンを実現している。本実施例では、リフレクタ１１、２１，レンズ１５，２５共に，正の光学パワーを持つ様に設計しているが、レンズ１５，２５を負レンズにしても良く、リフレクタ１１，２１と併せて、ＬＥＤ単体のランバーシアン分布よりも光束の拡がりが狭くなっていれば、集光機能を有する光学系という事が出来る。なお、レンズ１５，２５の側面の一方を鈎状の脚部とし、アルミの押し出し成形から形成されると好ましい筐体１０１の溝内に、紙面垂直方向から挿入して組み付けるようにしても良い。このとき、レンズ１５，２５の一部１５ａ、２５ａを基板１３，２３に当接させることで、基板１３，２３の固定ができる。ここでは、基板１３，２３を、両面テープで筐体１０１に貼り付けた後、レンズ１５，２５で固定する。

以下、実施例２のシミュレーション結果を示す。図１２は、図６の断面における角度強度分布図であり、縦軸は出射強度を示し、横軸は図５で定義される角度である。条件等は実施例１と同様である。図１２において、第１のＬＥＤ１１から出射されリフレクタ１１で集光された光束における角度強度分布をＡＤ１とし、第２のＬＥＤ２１から出射されリフレクタ２１で集光された光束における角度強度分布をＡＤ２とする。

図１２において、角度強度分布ＡＤ１，ＡＤ２の交点ＣＰ１が１カ所であり、つまり角度位置ＰＣＳが１点である。角度強度分布ＡＤ１における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ１＝１０°であり、そのピーク強度ＰＫ１＝１０であり、角度強度分布ＡＤ２における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ２＝４５°であり、そのピーク強度ＰＫ２＝２０．８であり、角度強度分布ＡＤ１，ＡＤ２の交点の角度位置ＰＣＳ＝２３°であり、強度ＳＣＳ＝７．８である。よって、１０°＜２３°＜４５°となって（１）式を満たす。又、ＳＣＳ／ＰＫ１＝０．７８であるから（２）式を満たし、ＳＣＳ／ＰＫ２＝０．３７５であるから（３）式を満たす。

更に、角度強度分布ＡＤ１において角度位置ＰＳ２における強度ＳＫ１＝４．３であり、角度強度分布ＡＤ２において角度位置ＰＳ１における強度ＳＫ２＝３．８であるから、それぞれＳＫ１／ＰＫ２＝０．２１，ＳＫ２／ＰＫ１＝０．３８となって（４）、（５）式を満たす。又、ＰＳ２−ＰＳ１＝３５°となるから（７）式を満たす。更に、角度位置ＰＣＳと角度位置ＰＳ２との間における角度強度分布ＡＤ１の最小値ＭＮ１＝ＳＫ１＝４．３であり、角度位置ＰＣＳと角度位置ＰＳ１との間における角度強度分布ＡＤ２の最小値ＭＮ２＝ＳＫ２＝３．８であるから、ＭＮ１／ＰＫ１＝０．４３，ＭＮ２／ＰＫ２＝０．１８となって（８）、（９）式を満たす。

図１３に実施例２のカラーグラデーションの色度分布の一部を示す。その条件も、実施例１と同様である。実施例１と比べ、グラデーションの変化領域が長く、傾きが緩くゆったりとしている。つまり、色の移り変わりをより広い範囲で認識出来る条件となっている。

（実施例３）
図１４は、実施例３の照明装置の断面図である。実施例３では、第１の光源ユニットとして、第１のＬＥＤ１４と基板１３とリフレクタ１１とを有し、第２の光源ユニットとして、第２のＬＥＤ２４と基板２３とリフレクタ２１とを有するものである。第１のＬＥＤ１４の出射面は、鉛直面に対してθ１＝５０°傾いており、第２のＬＥＤ２４の出射面は、鉛直面に対してθ２＝１５°傾いており、角度強度分布における所望のピーク位置の差を実現できる。

実施例３の照明装置は、高さ約２０ｍｍ、幅約２０ｍｍ、長さ約１４０ｍｍのバー形状の筐体（不図示）を有しており、第１のＬＥＤ１４，第２のＬＥＤ２４ともに、１６個のＬＥＤを、長手方向（紙面垂直方向）に６．４ｍｍピッチ間隔で配置しており、出射面はともに平面であり、第１のＬＥＤは波長６４０ｎｍの赤色、第２のＬＥＤは波長４７０ｎｍの青色の発光色を有している。なお、本実施例では、カバー部材３０が、平板をＬ字断面状に折り曲げてなり、第１のＬＥＤ１４の出射光束を透過する領域３１と、第２のＬＥＤ２４の出射光束を透過する領域３２とを有してなる。

カバー部材３０は、内部に拡散機能を持たせたものであり、外部から視認される各ＬＥＤ１４、２３の粒々感の低減や、照射面のムラ消しの役割を持っている。リフレクタ１１，２１からカバー部材３０までの間に拡散シート等を配置しても同様の効果を得られるが、カバー部材３０にその機能を持たせる事で拡散シート等を省略でき、組み立て性が向上する。発光面としてのカバー部材３０自体に、粒子等を混ぜ込み拡散機能を持たせる、或いは内外を粗面にする等の手法は、デザイン性・光学性能を考慮し適宜選択できる。

本実施例の光学系の特徴として、ＬＥＤ１４，２３間におけるリフレクタ１１，２１の中央側反射面が、それに対向する反射面より長く延在しているので、各々のＬＥＤ１４，２３から出射する光束が各々照射領域まで照射しすぎないように、すなわち、複数色の光束が混じり合う混合領域（後述する図１５でＡＲ１）と、単色の光束のみの単色領域（図１５でＡＲ２）のバランスを崩さないような形状となっている。対向する反射面が短いのは、最低限の光学性能を満たし、かつ、サイズダウンする為である。ここで、角度強度分布上、ピーク強度に対して５％未満の光束が混ざる場合には、１色の光束のみの単色領域であるものとみなす。

本実施例の光学系の別の特徴として、カバー部材３０にて、第１のＬＥＤ１４の出射光束を透過する領域３１と、第２のＬＥＤ２４の出射光束を透過する領域３２とを分けているので、各々のＬＥＤ１４，２３の出射光束に出射領域を持たせる事で、発光面輝度を抑える事ができ、また、装置全体を薄くする事が出来る。

以下、実施例３のシミュレーション結果を示す。図１５は、図６の断面における角度強度分布図であり、縦軸は出射強度を示し、横軸は図５で定義される角度である。条件等は実施例１と同様である。図１５において、第１のＬＥＤ１１から出射されリフレクタ１１で集光された光束における角度強度分布をＡＤ１とし、第２のＬＥＤ２１から出射されリフレクタ２１で集光された光束における角度強度分布をＡＤ２とする。

図１５において、角度強度分布ＡＤ１，ＡＤ２の交点ＣＰ１が１カ所であり、つまり角度位置ＰＣＳが１点である。角度強度分布ＡＤ１における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ１＝１０°であり、そのピーク強度ＰＫ１＝９．８であり、角度強度分布ＡＤ２における最も強度が高くなる角度位置ＰＳ２＝４５°であり、そのピーク強度ＰＫ２＝２１．８であり、角度強度分布ＡＤ１，ＡＤ２の交点の角度位置ＰＣＳ＝１５°であり、強度ＳＣＳ＝７．８である。よって、１０°＜１５°＜４５°となって（１）式を満たす。又、ＳＣＳ／ＰＫ１＝０．８０であるから（２）式を満たし、ＳＣＳ／ＰＫ２＝０．３５８であるから（３）式を満たす。

更に、角度強度分布ＡＤ１において角度位置ＰＳ２における強度ＳＫ１＝３．８であり、角度強度分布ＡＤ２において角度位置ＰＳ１における強度ＳＫ２＝６．２であり、それぞれＳＫ１／ＰＫ２＝０．１７，ＳＫ２／ＰＫ１＝０．６３となって（４）、（５）式を満たす。又、ＰＳ２−ＰＳ１＝３５°となるから（７）式を満たす。更に、角度位置ＰＣＳと角度位置ＰＳ２との間における角度強度分布ＡＤ１の最小値ＭＮ１＝ＳＫ１＝３．８であり、角度位置ＰＣＳと角度位置ＰＳ１との間における角度強度分布ＡＤ２の最小値ＭＮ２＝ＳＫ２＝０であるから、ＭＮ１／ＰＫ１＝０．３９，ＭＮ２／ＰＫ２＝０．０２となって（８）、（９）式を満たす。

図１６に実施例３のカラーグラデーションの色度分布の一部を示す。その条件も、実施例１と同様である。実施例１、２と比べ、グラデーションの変化領域がさらに長く、傾きがさらに緩いので非常にゆったりとしたグラデーションになっている。つまり、色の移り変わりをさらに広い範囲で、ゆったりと認識出来る条件となっている。

以上述べた実施例の他、図２に示すようにＬＥＤ群を並べて配置しても良い。図１７（ａ）（ｂ）は図２の光学系から出射した光束が作りだす照射領域を簡易的に楕円で示した図である。例えば、図１７（ａ）はＬＥＤとしてのＬＭ１〜ＬＭ３がＡ色、ＬＭ４，ＬＭ５がＢ色であった場合の照射域の状態を示し、図１７（ｂ）は、ＬＭ１，ＬＭ２がＡ色、ＬＭ３〜ＬＭ５がＢ色であった場合の照射域の状態を示している。この様に、各光源群の発光色を適宜変える事で、簡易に角度強度分布を変え、単色領域・色変化領域の割合を変化させ、様々な美しいグラデーションを簡易な方法、簡易な装置で実現する事ができ、その結果、どの様な色の組み合わせでも美しいグラデーションを創り出す事が出来る。

以上の実施例では、バー形状を上げたが、円環（ドーナツ）状、蛇の様にうねった形状でも実現可能である。

以上述べた実施例の様に、グラデーションの変化領域や変化の仕方（色度変化の傾き）は照射面や発光する色により最適条件が異なる。仕様に合わせたチューニングを行う必要がある。被照射面の条件により、各ＬＥＤ群の角度強度分布の形状（拡がり）は変わる事は容易に想像でき、それにより、そのサイズも変わる事は容易に理解される。

図１８（ａ）は、別な実施形態にかかる図２と同様な断面図であり、基板と光学系は省略している。図１８（ｂ）は、本実施形態にかかる図１７と同様な図であるが３色点灯状態で示す。本実施形態では、光源ＬＥＤ１は、黄色の出射光を出射し、光源ＬＥＤ１に隣接する光源ＬＥＤ２は、青色の出射光を出射し、光源ＬＥＤ２に隣接する光源ＬＥＤ３は、赤色の出射光を出射する。ここで、第１の光源と第２の光源は、光源ＬＥＤ３のみを消灯した場合（図１８（ｂ）の赤照明が消える）に光源ＬＥＤ１と光源ＬＥＤ２が相当し，光源ＬＥＤ１のみを消灯した場合（図１８（ｂ）の黄照明が消える）に光源ＬＥＤ２と光源ＬＥＤ３が相当し、光源ＬＥＤ２のみを消灯した場合（図１８（ｂ）の青照明が消える）に光源ＬＥＤ１と光源ＬＥＤ３がそれぞれ相当する。つまり、出射光線の角度強度分布が隣り合う光源であれば，上記（１）〜（９）式を満たすことで本発明の第１の光源と第２の光源になりうる。これを図示しない４つの光源の場合に応用するに、中央の２つの光源を消灯したときは、両端の点灯している２つの光源が、この条件式を満足することで本発明の範囲に含まれる。５つ以上の場合も同様である。

特に色相が近い発光色の光源を点灯させる場合には、全ての組み合わせで上記（１）〜（９）式を満たすものを３つ以上同時に発光させることで、美しいグラデーション照明を実現できる。一方、色相が遠い発光色の光源の場合には、上記（１）〜（９）式を満たすようにして２つのみ点灯させることで美しいグラデーション照明を実現できる。

本発明は、本明細書に記載の実施形態や実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や実施例や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。

１０ 第１の光源ユニット
１１ リフレクタ
１１ａ 反射面
１１ｂ 反射面
１２ アルミ放熱板
１３ 基板
１５ レンズ
２０ 第２の光源ユニット
２１ リフレクタ
２２ アルミ放熱板
２３ 基板
２５ レンズ
３０ カバー部材
３０ａ 拡散部
１００ 照明装置
１０１ 筐体
１０１ａ 開口部
１０２ 側板

Claims (15)

1. 第１の光束を出射する第１の光源と、前記第１の光源を取り付けた第１の基板と、前記第１の光源から出射された第１の光束に対して集光機能を有する第１の光学系と、第２の光束を出射する第２の光源と、前記第２の光源を取り付けた第２の基板と、前記第２の光源から出射された第２の光束に対して集光機能を有する第２の光学系と、を有し、
   前記第１の基板と前記第２の基板の長手方向の軸線は略平行に延在しており、
   前記第１の光束の色度と前記第２の光束の色度とは異なっており、
   前記第１の基板又は前記第２の基板の軸線に対して直交する面において、前記第１の光学系から出射された第１の光束と、前記第２の光学系から出射された第２の光束の角度強度分布をそれぞれとったときに、前記第１の光束における最も強度が高くなる角度位置をＰＳ１とし、その強度をＰＫ１とし、前記第２の光束における最も強度が高くなる角度位置をＰＳ２とし、その強度をＰＫ２とし、前記第１の光束と前記第２の光束の角度強度分布上の交点の角度位置をＰＣＳとし、その強度をＳＣＳとしたときに、以下の式を満たすことを特徴とする照明装置。
   ＰＳ１＜ＰＣＳ＜ＰＳ２ （１）
   ０．２≦ＳＣＳ／ＰＫ１≦０．９ （２）
   ０．２≦ＳＣＳ／ＰＫ２≦０．９ （３）
2. 前記第１の光束の角度強度分布において、前記角度位置ＰＳ２における強度をＳＫ１とし、前記第２の光束の角度強度分布において、前記角度位置ＰＳ１における強度をＳＫ２としたときに、以下の式を満たす請求項１に記載の照明装置。
   ＳＫ１／ＰＫ２＜０．５ （４）
   ＳＫ２／ＰＫ１＜０．５ （５）
3. 前記角度位置ＰＣＳが１点である請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 以下の式を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
   ２０°≦ＰＳ２−ＰＳ１≦６０° （７）
5. 前記角度位置ＰＣＳと前記角度位置ＰＳ２との間における前記第１の光束の角度強度分布の最小値をＭＮ１とし、前記角度位置ＰＣＳと前記角度位置ＰＳ１との間における前記第２の光束の角度強度分布の最小値をＭＮ２としたときに、以下の式を満たす請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
   ＭＮ１／ＰＫ１＜０．２ （８）
   ＭＮ２／ＰＫ２＜０．２ （９）
6. 前記第１の光源と前記第２の光源はＬＥＤであり、前記第１の光学系と前記第２の光学系とは一体的に形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置。
7. 前記第１の光源及び前記第２の光源の少なくとも一方は，独立して発光可能な発光体を複数個有し、発光させる前記発光体を選択することで、前記第１の光学系及び前記第２の光学系の少なくとも一方から出射する光束の角度強度分布を変更することが可能となっている請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置。
8. 前記第１の光源と前記第２の光源は、細長い基板上に列状に並べられた複数個のＬＥＤからなる請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置。
9. 前記第１の光学系及び前記第２の光学系の少なくとも一方は、リフレクタ及びレンズの少なくとも一方である請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置。
10. 前記第１の基板又は前記第２の基板の軸線に対して直交する面において、前記第１の光束の角度強度分布において前記角度位置ＰＳ１を通るピーク光線と、前記第２の光束の角度強度分布において前記角度位置ＰＳ２を通るピーク光線は、互いにクロスする請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置。
11. 前記照明装置は、前記第１の光学系から出射された第１の光束と、前記第２の光学系から出射された第２の光束とを通過させるカバー部材が設けられ、前記第１の光学系の持つ散乱性能をσａとし、前記第２の光学系の持つ散乱性能をσｂとし、前記カバー部材の持つ散乱性能をσｃとしたときに、以下の式を満たす請求項１〜１０のいずれかに記載の照明装置。
    σａ＋σｃ≦１５（°） （１０）
    σｂ＋σｃ≦１５（°） （１１）
12. 以下の式を満たす請求項１１に記載の照明装置。
    σａ＜１０（°） （１２）
    σｂ＜１０（°） （１３）
13. 以下の式を満たす請求項１１に記載の照明装置。
    ２≦σａ＜１０（°） （１４）
    ２≦σｂ＜１０（°） （１５）
14. 以下の式を満たす請求項１１〜１３のいずれかに記載の照明装置。
    σｃ＜１０（°） （１６）
15. 以下の式を満たす請求項１１〜１３のいずれかに記載の照明装置。
    ２≦σｃ＜１０（°） （１７）

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