WO2012077274A1 - 照明装置 - Google Patents

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planar light
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light
light emitting
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美奈子 赤井
利雄 森
由雄 真鍋
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パナソニック株式会社
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    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21Y2115/20—Electroluminescent [EL] light sources

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device capable of creating a spotlight used for a stage device, a studio, a storefront display and the like.
  • the light emitted from the plurality of solid light emitting elements overlap at the opening of the shield, so it is possible to reduce the light distribution unevenness.
  • the inventors of the present invention have an area in which a plurality of light sources are disposed and a shield.
  • the present inventors have found a favorable positional relationship of each configuration, such as the relationship between the area of the aperture and the positional relationship, and the distance relationship between the aperture of the shield and the light source.
  • the present invention has been made based on the above findings, and is to create a spotlight that can give a clear impression that color unevenness between the central part and the peripheral part of the spotlight can be suppressed as much as possible.
  • the purpose is to provide a lighting device that can
  • a plurality of solid light emitting elements that emit light using a semiconductor are disposed in the same plane, and an optical axis of the solid light emitting element is the solid light emission
  • a planar light source disposed along a direction perpendicular to a plane on which the element is disposed, and a size through which light emitted from the planar light source passes without a gap, the light passes without a gap It is characterized by comprising: a shield provided with an opening disposed at a position and at a position where the center overlaps with the optical axis of the planar light source; and a lens for making light passing through the opening a spotlight.
  • the opening length which is the longest distance among the distances from the center of the opening to the opening end, is in the range of 0.5 times to 0.8 times the shortest distance. It may be something.
  • the lighting device which irradiates the spotlight which secured sufficient light volume and It is possible to
  • planar light source is disposed between the planar light source and the shield, with the planar light source interposed therebetween, and is disposed at a target with respect to the optical axis of the planar light source to reflect light emitted from the planar light source You may provide the reflector which faces to the said opening.
  • FIG. 1 is a plan view showing the illumination device in cross section to show the internal structure.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the lighting device.
  • FIG. 3 is a plan view showing the planar light source in the light emitting direction.
  • FIG. 4 is a plan view showing the relationship between the aperture and the planar light source in cross section.
  • FIG. 5 is a view schematically showing the arrangement area and the opening virtually arranged on the same plane in order to show the relationship between the arrangement area of the light source and the opening.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the radius of the aperture and the amount of color shift (the size of color unevenness) when the shortest distance is fixed.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the radius of the aperture and the light utilization factor when the shortest distance is fixed.
  • FIG. 1 is a plan view showing the illumination device in cross section to show the internal structure.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the lighting device.
  • the illuminating device 100 is provided with the planar light source 101, the shielding board 102, and the lens 103. As shown in FIG.
  • the lighting device 100 further includes a reflector 104 and a housing 105.
  • FIG. 3 is a plan view showing the planar light source in the light emitting direction.
  • a plurality of solid state light emitting devices 111 emitting light using a semiconductor are disposed in a plane (in the YZ plane in the drawing).
  • the solid light emitting element 111 can display, for example, an LED (light emitting diode) or an organic EL element.
  • an LED light emitting diode
  • an organic EL element for example, a blue LED chip that emits blue light is used as the solid light emitting element 111.
  • the blue LED chip it is possible to use a gallium nitride-based semiconductor solid-state light emitting element having a center wavelength of 450 nm to 470 nm and made of an InGaN-based material. Further, it is also possible to use an organic EL as the solid light emitting element 111.
  • pq2Ir (acac) bis (1-phenylisoquinoline) iridium acetylacetonate [pq2Ir (acac)]-based light emitting layer of a phosphorescent dopant which emits red light
  • tris (2-phenylpyridinate) iridium (III) which emits green light
  • It can be configured by a three-color light emitting type organic EL composed of a system light emitting layer and a tertiary butyl phosphine (TBP) light emitting layer that emits blue light.
  • TBP tertiary butyl phosphine
  • the planar light source 101 is provided with a plurality of light emitting modules 110 arranged in a matrix.
  • the light emitting module 110 includes a substrate 113, a plurality of solid light emitting elements 111 attached in a matrix on the surface of the substrate 113, and fluorescence provided on the side of the solid light emitting element 111 opposite to the substrate 113 (light emitting side).
  • the body containing member 112 is provided. Further, the light emitting module 110 is disposed such that the plurality of solid light emitting elements 111 are disposed on the same plane, not on a curved surface.
  • planar light source 101 By forming the planar light source 101 with a plurality of light emitting modules 110 in this manner, it is possible to create a spotlight with a large amount of light using, for example, the versatile light emitting module 110 used for home lighting. It becomes possible. Further, by using the light emitting module 110 mounted on the surface of the substrate 113 which is a flat surface, the structure of the light emitting module 110 itself can be simplified, and the production of the planar light source 101 becomes easy and inexpensive.
  • the phosphor-containing member 112 causes the phosphor to absorb part of the light from the solid-state light emitting element 111 that emits light of a single color, and generates light of different wavelengths from the phosphor, and the light from the solid-state light emitting element 111 It is a member that emits a color applicable to illumination, such as white light, by mixing the light from the phosphor and emitting it to the outside.
  • the phosphor-containing member 112 is one in which a phosphor is dispersed in a transparent or translucent resin. Further, the phosphor-containing member 112 has a function of sealing the solid light emitting element 111, and protects the solid light emitting element 111 from air and moisture. Note that the sealing member for covering the solid light emitting element 111 and the phosphor-containing member 112 may be separated, and these materials are not limited to resin. For example, it may be a transparent material such as glass known for chip sealing.
  • the phosphor contained in the phosphor-containing member 112 is a light wavelength converter made of fine particles and the like.
  • fine particles of a yellow phosphor are preferably used to obtain white light.
  • this yellow phosphor include YAG (yttrium-aluminum-garnet) -based phosphor materials and silicate-based phosphor materials.
  • supports the said fluorescent substance in a dispersed state silicone resin can be illustrated.
  • the substrate 113 is a rectangular plate-like member on which the solid light emitting element 111 is attached.
  • the substrate 113 is formed of a ceramic substrate such as aluminum oxide.
  • the material of the substrate 113 is not limited, and may be resin, glass, or the like as long as the material has insulation. Further, the substrate 113 may be a flexible substrate having flexibility as well as a rigid body.
  • the solid state light emitting devices 111 are arranged such that the optical axis is along the axis (X axis) direction perpendicular to the YZ plane.
  • the entire planar light source 101 is arranged along the axis (X axis) direction perpendicular to the YZ plane and the optical axis is along the central portion of the arrangement area A of the solid light emitting elements 111. It has an optical axis passing through.
  • the optical axis is an axis virtually connecting the position of the strongest light of the light to be emitted and the position of the light source. That is, an axis indicating the orientation of the solid light emitting element 111 or an axis indicating the light distribution of the planar light source 101 is the optical axis.
  • a heat dissipation means 114 is attached to the planar light source 101. This is to dissipate the heat generated when the planar light source 101 emits light into the air.
  • the heat radiating means 114 for example, a heat radiating body in which a plurality of fins are provided on a plate member in contact with the planar light source 101 and an air flow passing between the fins of the heat radiating body is generated.
  • the heat dissipating means 114 may include a fan for efficiently performing heat exchange therebetween.
  • FIG. 4 is a plan view showing the relationship between the aperture and the planar light source in cross section.
  • the shielding plate 102 is a plate-like member called a so-called aperture, and has a size through which the light L emitted from each of the plurality of solid light emitting elements 111 of the planar light source 101 passes without a gap. It is a member provided with an opening 121 disposed at a position where light emitted from 101 passes without a gap and at a position where the center overlaps with the optical axis B of the planar light source 101.
  • the shielding plate 102 is a thin plate-like member, and is provided with an opening 121 which is a hole penetrating in the thickness direction. Further, at least the surface of the shielding plate 102 on the side of the planar light source 101 is subjected to processing (matt black coating, black plating, etc.) in which reflection is suppressed as much as possible. Further, in the case of the present embodiment, the opening 121 is circular, and the planar light source 101 and the opening 121 are arranged in parallel.
  • FIG. 5 is a view schematically showing the arrangement area and the opening virtually arranged on the same plane in order to show the relationship between the arrangement area of the light source and the opening.
  • the arrangement is an area where the solid light emitting element 111 is arranged from a point P on the planar light source 101 which virtually reaches along the optical axis B of the planar light source 101 from the center C of the opening 121.
  • the shortest distance of the distances to the edge of the region A is the shortest distance D
  • an opening length R which is the longest distance among the distances from the center of the opening 121 to the opening end (the embodiment In the case of radius, it is preferable to satisfy the following equation.
  • the reason for making the aperture length R 0.8 times or less of the shortest distance D is that when the aperture length R is longer than 0.8 times the shortest distance D as shown in the graph of FIG. The reason is that the amount of color misregistration with the peripheral portion rapidly deteriorates beyond 0.5 (au).
  • the point at which the color misregistration amount was evaluated at the peripheral portion was a point at which the illuminance was 1/10 compared to the illuminance at the central portion.
  • the color shift amount is an absolute value (Kelvin) of the amount of change in color between the central portion and the peripheral portion when the color at the central portion of the spotlight is zero.
  • the reason for making the aperture length R 0.5 times or more of the shortest distance D is that the light utilization rate is 30% or less when the aperture length R is shorter than 0.5 times the shortest distance D as shown by the graph in FIG. As a result, it becomes impossible to obtain the light quantity necessary for the spotlight.
  • the color shift amount between the central part and the peripheral part of the distantly illuminated area is generated for the purpose of causing the lens 103 to be distantly illuminated as a spotlight, and the planar light source 101 is Lambertian. It is for light distribution. That is, since the color component ranging from blue to red emitted by the planar light source 101 passes through the lens 103, there is a difference in the refractive index of the blue to red component in the lens 103, and the central portion and the peripheral portion In principle, a color shift occurs between them. In the case of the planar light source 101 which is a Lambertian light source, the color shift is further increased.
  • a shield 102 is disposed between the planar light source 101 of the Lambertian light source and the lens 103.
  • it is sufficient to uniformly maintain the blue to red components of the planar light source 101 before entering the lens 103. This occurs regardless of the position and size of the lens, and if the relationship of 0.5D ⁇ R ⁇ 0.8D is satisfied, the amount of color shift between the central portion and the peripheral portion of the spotlight is 0.5 (a. u.) It can be suppressed to the following.
  • the lens 103 spotlights the light that has passed through the opening 121, that is, the light emitted with the opening 121 as a pseudo light source.
  • the illumination device 100 is provided with a second lens 131 between the lens 103 and the opening 121 in addition to the lens 103 for spotlight creation.
  • the second lens 131 has a function to make the light after passing through the second lens 131 uniform (reduce the graininess) by blurring (diffusing) the light emitted from each of the plurality of solid light emitting elements 111 Is responsible for Therefore, the lens 103 produces a spotlight with the light homogenized by the second lens 131.
  • the material of the lens 103 and the second lens 131 is not particularly limited, but it is possible to reduce the weight of the lighting device 100 by adopting a lens formed of a resin such as acryl or polycarbonate.
  • the lens 103 and the second lens 131 are attached to the housing 105 so that the optical axes of the lens 103 and the second lens 131 coincide with the optical axis of the planar light source 101 passing through the center of the opening 121. .
  • the reflector 104 is disposed between the planar light source 101 and the shielding plate 102 with respect to the optical axis B of the planar light source 101 with the planar light source 101 interposed therebetween, and the light emitted from the planar light source 101 is It is a member for reflecting and directing it to the opening 121.
  • the reflector 104 is formed of four flat plate members disposed so as to surround the planar light source 101 along the outer edge of the planar light source 101, and the mutually opposing surfaces are mirror surfaces. Processing has been applied.
  • the reflector 104 is disposed to cover the area from the surface light source 101 to the shielding plate 102, and each solid-state light emitting element 111 of the surface light source 101 housed inside the end of the reflector 104. The light from the light source is guided to the opening 121 of the shielding plate 102.
  • the planar light source 101 is accommodated in the reflector 104, light not directly reaching the opening 121 among the light emitted from each solid light emitting element 111 Can be reflected in one or more stages in the reflector 104 and guided to the opening 121. Accordingly, the amount of light passing through the opening 121 can be increased, and the irradiation efficiency of the lighting device 100 can be improved.
  • the reflector 104 does not have to surround the entire periphery of the planar light source 101 as in the present embodiment, and the irradiation efficiency can be improved even as two opposing plate-like mirrors. Further, it is not necessary to follow the outer shape of the planar light source 101, and the reflector 104 may be a cylindrical reflector 104 even if the arrangement area A is rectangular. Also, the reflector 104 may not only reflect light regularly but also diffusely reflect light.
  • the housing 105 is a hollow member that can accommodate the planar light source 101, the shielding plate 102, and the lens 103.
  • the casing 105 is in the form of a rectangular tube having a rectangular cross section, and the end where the planar light source 101 is disposed is closed by the heat radiating means 114 or the like, and the other end illuminates the spotlight.
  • the light extraction hole 151 is provided.
  • the housing 105 is preferably formed of a matte black painted metal or resin.
  • the illumination device 100 With the illumination device 100 as described above, the light emitted from the planar light source 101 passes through the opening 121 without a gap, so that the spot light irradiated through the lens 103 can generate color unevenness as much as possible. And the contour is clearly visible.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • another embodiment realized by arbitrarily combining the components described herein and excluding some of the components may be used as an embodiment of the present invention.
  • the present invention also includes modifications obtained by applying various modifications to those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, that is, the meaning described in the claims with respect to the above embodiment.
  • the planar light source 101 in which the plurality of solid light emitting elements 111 are attached to one substrate may be used.
  • the arrangement area A in which the solid light emitting device 111 is arranged is not limited to a square, and may be any shape such as a circle.
  • the lighting apparatus 100 may include a drive circuit for causing the planar light source 101 to emit light.
  • the lighting device according to the present invention can be used as a so-called spotlight used for a stage or a television studio, a device for lighting up a building, a device for a storefront display, or the like.

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Abstract

　固体発光素子（１１１）が、同一平面内に複数個配置され、かつ、固体発光素子（１１１）の光軸が固体発光素子（１１１）が配置される平面に対して垂直な方向に沿って配置される面状光源（１０１）と、面状光源（１０１）から放射される光が隙間無く通過する大きさを有し、光が隙間無く通過する位置、かつ、中心が面状光源（１０１）の光軸と重なる位置に配置される開口（１２１）を備える遮蔽体（１０２）と、開口（１２１）を通過した光をスポットライトにするレンズ（１０３）とを備える。

Description

照明装置
　本願発明は、舞台装置やスタジオ、店頭ディスプレイなどに用いられるスポットライトを創出することのできる照明装置に関する。
　従来、発熱の低減や消費電力の抑制を目的として、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体を利用して発光する固体発光素子が複数個並べて配置されるものを光源とする照明装置がある。当該照明装置の構成は、従来のフィラメントを利用して発光する電球を光源とした照明装置の構成と類似しており、光源から放射された光を遮蔽体の開口に通過させ、遮蔽体の開口を通過した光をレンズにより集光してスポットライトとして放射する構成が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。
　このような照明装置では、複数の固体発光素子から放射される光が遮蔽体の開口で重なりあうため、配光むらが軽減することが可能となる。
特開２００９－４２７６号公報
　ところが、上記光源を利用した照明装置は、全体的に色むらが低減されたスポットライトを創出することは可能なものの、スポットライトの中心部と周縁部との間で色むらが現れるため、外縁形状がくっきりとしたスポットライトを看取させることができる照明装置とすることが困難であった。
　そこで、本願発明者らは、点光源を複数備えた照明装置により創出されたスポットライトの色むらを軽減すべく鋭意実験と研究を重ねた結果、複数の光源が配置されている領域と遮蔽体の開口の面積の関係や位置関係、遮蔽体の開口と光源との距離関係など、各構成の良好な位置関係を見いだすに至った。
　本願発明は、上記知見に基づきなされたものであり、スポットライトの中心部と周縁部との間の色むらを可及的に抑えてくっきりとした印象を与えることのできるスポットライトを創出することのできる照明装置の提供を目的としている。
　上記目的を達成するために、本願発明にかかる照明装置は、半導体を利用して発光する固体発光素子が、同一平面内に複数個配置され、かつ、前記固体発光素子の光軸が前記固体発光素子が配置される平面に対して垂直な方向に沿って配置される面状光源と、前記面状光源から放射される光が隙間無く通過する大きさを有し、前記光が隙間無く通過する位置、かつ、中心が前記面状光源の光軸と重なる位置に配置される開口を備える遮蔽体と、前記開口を通過した光をスポットライトにするレンズとを備えることを特徴としている。
　これによれば、スポットライトの中心部と周縁部との間の色むらを可及的に抑えることが可能となる。従って、スポットライトが照射される部分を看取する看者に対し、明瞭でくっきりとした印象を与えることが可能なスポットライトを照射することができる。
　前記開口の中心から仮想的に前記面状光源の光軸に沿って到達する前記面状光源上の点から前記固体発光素子が配置される領域である配置領域の端縁までの距離の内の最も短い距離を最短距離とした場合、前記開口の中心から開口端までの距離のうちもっとも長い距離である開口長は、前記最短距離の０．５倍以上、０．８倍以下の範囲にあるものでもよい。
　以上のような開口長となる開口を有した遮蔽体とすれば、スポットライトの中心部と周縁部との間の色むらを押さえつつ、十分な光量を確保したスポットライトを照射する照明装置とすることが可能となる。
　さらに、前記面状光源と前記遮蔽体との間に、前記面状光源を挟んで前記面状光源の光軸に対して対象に配置され、前記面状光源から放射された光を反射して前記開口に向かわせるリフレクタを備えてもよい。
　これによれば、スポットライトの中心と周縁部との間の色むらの発生を抑制しつつ、低消費電力でも高い光量を確保することが可能となる。
　本願発明によれば、中心部と周縁部との間の色むらが可及的に抑制されたスポットライトを創出することが可能となる。
図１は、内部構造を示すため照明装置を断面で示す平面図である。 図２は、照明装置の外観を示す斜示図である。 図３は、面状光源を発光方向から示す平面図である。 図４は、開口と面状光源との関係を断面で示す平面図である。 図５は、光源の配置領域と開口との関係を示すために配置領域と開口とを仮想的に同一平面に並べて模式的に示す図である。 図６は、最短距離を一定とした場合の、開口の半径と色ずれ量（色むらの大きさ）との関係を示すグラフである。 図７は、最短距離を一定とした場合の、開口の半径と光利用率との関係を示すグラフである。
　次に、本願発明に係る照明装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る照明装置の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。
　図１は、内部構造を示すため照明装置を断面で示す平面図である。
　図２は、照明装置の外観を示す斜示図である。
　これらの図に示すように、照明装置１００は、面状光源１０１と、遮蔽板１０２と、レンズ１０３とを備えている。照明装置１００はさらに、リフレクタ１０４と筐体１０５とを備えている。
　図３は、面状光源を発光方向から示す平面図である。
　面状光源１０１は、半導体を利用して発光する固体発光素子１１１が、平面内（図中ＹＺ平面内）に複数個配置されたものである。
　固体発光素子１１１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）や有機ＥＬ素子などを挙示することができる。具体的に例えば、固体発光素子１１１としては、例えば青色光を発光する青色ＬＥＤチップ等が用いられる。青色ＬＥＤチップとしては、ＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長が４５０［ｎｍ］～４７０［ｎｍ］の窒化ガリウム系の半導体固体発光素子等を用いることができる。また、前記固体発光素子１１１として、有機ＥＬを用いることも可能である。例えば、赤色光を発光するリン光ドーパントのビス（１－フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート［ｐｑ２Ｉｒ（ａｃａｃ）］系発光層、緑色光を発光するトリス（２－フェニルピリジナート）イリジウム（III）系発光層、青色光を発光するターシャリーブチルホスフィン（ＴＢＰ）系発光層からなる３色発光方式の有機ＥＬにて構成することができる。
　本実施の形態の場合、面状光源１０１は、複数の発光モジュール１１０をマトリクス状に並べた状態で備えている。発光モジュール１１０は、基板１１３と、基板１１３の表面にマトリクス状に取り付けられる複数個の固体発光素子１１１と、固体発光素子１１１の基板１１３と反対側（光が放射される側）に設けられる蛍光体含有部材１１２とを備えている。また、複数の固体発光素子１１１が曲面上ではなく同一平面上に配置されるように発光モジュール１１０が配置されている。
　このように面状光源１０１を複数の発光モジュール１１０で構成することで、例えば家庭用の照明に用いられるような汎用性のある発光モジュール１１０を利用して大きな光量のスポットライトを創出することが可能となる。また、平面である基板１１３の表面に実装された発光モジュール１１０を用いることで、発光モジュール１１０自体の構造を簡略化でき面状光源１０１の生産が容易かつ低コストとなる。
　蛍光体含有部材１１２は、単一色で発光する固体発光素子１１１からの光の一部を蛍光体に吸収させると共に、異なる波長の光を蛍光体から発生させ、固体発光素子１１１からの光と前記蛍光体からの光を混ぜ合わせて外部に放射することにより、白色光など照明に適用しうる色を放射する部材である。蛍光体含有部材１１２は、透明、又は、半透明の樹脂に蛍光体が分散した状態で存在するものである。また、蛍光体含有部材１１２は、固体発光素子１１１を封止する機能を備えており、固体発光素子１１１を空気や湿気から保護する。なお、固体発光素子１１１を被覆するための封止部材と蛍光体含有部材１１２とを別体としてもよく、これらの材料は、樹脂に限定されるものではない。例えば、チップ封止用として知られている、ガラスのような透明性材料であってもよい。
　また、蛍光体含有部材１１２に含まれる蛍光体は、微粒子等からなる光波長変換体である。蛍光体は例えば、固体発光素子１１１が青色ＬＥＤである場合、白色光を得るために、黄色蛍光体の微粒子が好適に用いられる。この黄色蛍光体としては、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体材料、やシリケート系蛍光体材料などが例示できる。また、前記蛍光体を分散状に担持する樹脂としては、シリコーン樹脂を例示することができる。
　基板１１３は、固体発光素子１１１が表面に取り付けられる矩形板状の部材である。例えば基板１１３は、酸化アルミニウム等のセラミック基板で構成される。なお基板１１３の材質は限定されるものではなく、絶縁性を備える材料であれば、樹脂やガラス等でもかまわない。また、基板１１３は、剛体ばかりでなく、可撓性を備えたフレキシブル基板でもよい。
　また面状光源１０１において固体発光素子１１１は、ＹＺ平面に対して垂直な軸（Ｘ軸）方向に光軸が沿うように配置されている。固体発光素子１１１のこのような配置により面状光源１０１全体としては、ＹＺ平面に対して垂直な軸（Ｘ軸）方向に沿い光軸が沿い、固体発光素子１１１の配置領域Ａの中央部を通る光軸を備える。
　ここで、光軸とは放射される光の内、最も強い光の位置と光源の位置とを仮想的に結ぶ軸である。つまり、固体発光素子１１１の配向性を示す軸や面状光源１０１の配光性を示す軸が光軸となる。
　また図１図２に示すように、面状光源１０１には放熱手段１１４が取り付けられている。これは、面状光源１０１が光を放射する際に発生する熱を空気中に放熱するものである。放熱手段１１４としては、例えば、面状光源１０１に接触する板部材に複数のフィンが設けられた放熱体と、該放熱体のフィンの間を通過する空気流を発生させ、フィンと空気との間の熱交換を効率よく行わせるファンとを備えた放熱手段１１４を例示できる。
　図４は、開口と面状光源との関係を断面で示す平面図である。
　遮蔽板１０２は、いわゆるアパーチャと称される板状の部材であり、面状光源１０１の複数の固体発光素子１１１からそれぞれ放射される光Ｌが隙間無く通過する大きさを有し、面状光源１０１から放射される光が隙間無く通過する位置、かつ、中心が面状光源１０１の光軸Ｂと重なる位置に配置される開口１２１を備える部材である。
　以上のような開口１２１の大きさ、および、面状光源１０１と開口１２１との位置関係を採用することで、創出されるスポットライトの色むらの発生を抑制することが可能となる。特に本実施の形態のように並べられた複数の発光モジュール１１０で構成される面状光源１０１の場合、一の発光モジュール１１０と隣接する他の発光モジュール１１０との間に大きな非発光部分が発生するが、開口１２１に隙間無く光Ｌを通過させる大きさ及び位置関係とすることにより、スポットライトの色むらを抑制することが可能となる。
　遮蔽板１０２は、薄い板状の部材であり、厚さ方向に貫通する孔である開口１２１が設けられている。また、遮蔽板１０２の少なくとも面状光源１０１側の面には反射を極力抑えた加工（つや消し黒色の塗装や、黒色のメッキなど）が施されている。また本実施の形態の場合、開口１２１は円形となっており、面状光源１０１と開口１２１とが平行となるように配置されている。
　図５は、光源の配置領域と開口との関係を示すために配置領域と開口とを仮想的に同一平面に並べて模式的に示す図である。
　同図に示すように、開口１２１の中心Ｃから仮想的に面状光源１０１の光軸Ｂに沿って到達する面状光源１０１上の点Ｐから固体発光素子１１１が配置される領域である配置領域Ａの端縁までの距離の内の最も短い距離を最短距離Ｄとした場合、開口１２１の中心から開口端までの距離のうちもっとも長い距離であるである開口長Ｒ（本実施の形態の場合は半径）は次式を満たすことが好ましい。
　０．５Ｄ≦Ｒ≦０．８Ｄ
　開口長Ｒを最短距離Ｄの０．８倍以下とするのは、図６のグラフで示すように、開口長Ｒが最短距離Ｄの０．８倍よりも長くなると、スポットライトの中心部と周縁部との間の色ずれ量が０．５（ａ．ｕ．）を超えて急激に悪化するためである。
　ここで、周縁部において色ずれ量を評価した点は、中心部の照度と比較して照度が１／１０となる点とした。
　また、色ずれ量とは、スポットライトの中心部の色を色ずれ量ゼロとしたときの、中心部と周縁部との間の色の変化量の絶対値（ケルビン）である。図６に示すグラフは、Ｒ／Ｄ＝１における中心部と周縁部の色ずれ量を１としたときの、各Ｒ／Ｄにおける色ずれ量を相対比較したものである。
　開口長Ｒを最短距離Ｄの０．５倍以上とするのは、図７のグラフで示すように、開口長Ｒが最短距離Ｄの０．５倍より短くなると、光利用率が３０％以下となりスポットライトとして必要な光量を得ることができなくなるためである。
　なお、図７に示すグラフは、Ｒ／Ｄ＝１において実際に面状光源１０１からレンズ１０３に取り込まれる光量(有効光束)を１としたときの、各Ｒ／Ｄにおける有効光束を相対比較したものである。
　また、遠方に灯光させた領域の中心部と周縁部との間の色ずれ量が発生するのは、レンズ１０３がスポットライトとして遠方に灯光させるための仕様であり、面状光源１０１がランバーシアン配光をとるためである。すなわち、面状光源１０１で発光した青色から赤色に及ぶ色成分がレンズ１０３を通過したことで、レンズ１０３における青色から赤色成分の屈折率の違いがあり、灯光領域で中心部と周縁部との間の色ずれが原理的に発生する。ランバーシアン光源である面状光源１０１であれば色ずれがさらに大きくなる。この色ずれをスポットライトの中心部と周縁部との間で０．５（ａ．ｕ．）以下に抑えるために、ランバーシアン光源の面状光源１０１とレンズ１０３の間に遮蔽体１０２を配置して、レンズ１０３に入射される前に面状光源１０１の青色から赤色成分を一様に保てばよいこととなる。これはレンズの位置や大きさと関係なく起こり、上記０．５Ｄ≦Ｒ≦０．８Ｄの関係を満たせば、スポットライトの中心部と周縁部との間の色ずれ量を０．５（ａ．ｕ．）以下に抑えることができる。
　レンズ１０３は、開口１２１を通過した光、つまり開口１２１を疑似光源として放射される光をスポットライトにするものである。本実施の形態の場合、照明装置１００は、スポットライト創出用のレンズ１０３の他、レンズ１０３と開口１２１との間に第二レンズ１３１とを備えている。第二レンズ１３１は、複数の固体発光素子１１１のそれぞれから放射される光をぼやけさせる（拡散させる）ことで第二レンズ１３１を通過させた後の光を均一化（粒々感の抑制）する機能を担っている。従って、レンズ１０３は、第二レンズ１３１によって均一化された光でスポットライトを作り出すこととなる。レンズ１０３や第二レンズ１３１の材質は、特に限定されるものではないが、アクリル、ポリカーボネイトなどの樹脂で形成されるレンズを採用することにより照明装置１００の軽量化を図ることが可能となる。また、レンズ１０３、第二レンズ１３１の光軸が開口１２１の中心を通過する面状光源１０１の光軸と一致するように、レンズ１０３と第二レンズ１３１とは筐体１０５に取り付けられている。
　リフレクタ１０４は、面状光源１０１と遮蔽板１０２との間に、面状光源１０１を挟んで面状光源１０１の光軸Ｂに対して対象に配置され、面状光源１０１から放射された光を反射して開口１２１に向かわせるための部材である。
　本実施の形態の場合、リフレクタ１０４は、面状光源１０１の外縁に沿って面状光源１０１を囲むように配置される４枚の平板状の部材で形成され、相互に対向する面は、鏡面処理が施されている。また、リフレクタ１０４は、面状光源１０１から遮蔽板１０２に至るまでの間を覆うように配置されており、リフレクタ１０４の端部の内方に収容された面状光源１０１の各固体発光素子１１１からの光を遮蔽板１０２の開口１２１に導光するものとなっている。
　このように、本実施形態の照明装置１００によれば、リフレクタ１０４内に面状光源１０１を収容しているので、各固体発光素子１１１から放射される光のうち、開口１２１に直接到達しない光をリフレクタ１０４内で一段または多段反射させて開口１２１に導光することができる。これにより、開口１２１を通過する光の量が増えて照明装置１００の照射効率を向上させることが可能となる。
　なお、リフレクタ１０４は、本実施の形態のように面状光源１０１の周囲をすべて囲う必要はなく、対向する２枚の板状の鏡としても照射効率の向上を図ることが可能となる。また、面状光源１０１の外形に沿う必要はなく、配置領域Ａが矩形であっても、円筒形のリフレクタ１０４としても良い。また、リフレクタ１０４は、光を正反射するものばかりでなく、乱反射するものでもかまわない。
　筐体１０５は、面状光源１０１と遮蔽板１０２とレンズ１０３とを収容することができる空洞の部材である。本実施の形態の場合、筐体１０５は、断面が矩形の角筒状であり、面状光源１０１が配置される端部は放熱手段１１４等により閉鎖され、他端はスポットライトを照射するための光取出孔１５１が設けられている。筐体１０５は、つや消し黒色の塗装がなされた金属又は樹脂により形成されることが好ましい。
　以上のような照明装置１００とすることにより、面状光源１０１から放射された光が開口１２１を隙間無く通過するため、レンズ１０３を介して照射されるスポットライトは、色むらの発生が可及的に抑制され、輪郭がはっきりと看取できるものとなる。
　さらに、要すればリフレクタ１０４を設けることで、色むらの発生が抑制されたスポットライトの照度を向上させることが可能となる。
　なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
　例えば、複数の発光モジュール１１０を備えた面状光源１０１ばかりでなく、１枚の基板に複数の固体発光素子１１１が取り付けられた面状光源１０１でもかまわない。また、固体発光素子１１１が配置される配置領域Ａは、正方形に限定されるわけではなく、円形など任意の形であってもかまわない。
　また、照明装置１００は、面状光源１０１を発光させるための駆動回路を備えていてもかまわない。
　本願発明にかかる照明装置は、舞台やテレビスタジオに用いられるいわゆるスポットライトや、建造物をライトアップするための装置、店頭ディスプレイ用の装置等として利用可能である。
１００　照明装置
１０１　面状光源
１０２　遮蔽体
１０３　レンズ
１０４　リフレクタ
１０５　筐体
１１０　発光モジュール
１１１　固体発光素子
１１２　蛍光体含有部材
１１３　基板
１１４　放熱手段
１２１　開口
１３１　第二レンズ
１５１　取出孔
Ａ　配置領域
Ｂ　面状光源の光軸
Ｃ　開口の中心
Ｄ　最短距離
Ｒ　開口長

Claims (3)

  1. 　半導体を利用して発光する固体発光素子が、同一平面内に複数個配置され、かつ、前記固体発光素子の光軸が前記固体発光素子が配置される平面に対して垂直な方向に沿って配置される面状光源と、
    　前記面状光源から放射される光が隙間無く通過する大きさを有し、前記光が隙間無く通過する位置、かつ、中心が前記面状光源の光軸と重なる位置に配置される開口を備える遮蔽体と、
    　前記開口を通過した光をスポットライトにするレンズと
    を備える照明装置。
  2. 　前記開口の中心から仮想的に前記面状光源の光軸に沿って到達する前記面状光源上の点から前記固体発光素子が配置される領域である配置領域の端縁までの距離の内の最も短い距離を最短距離とした場合、前記開口の中心から開口端までの距離のうちもっとも長い距離である開口長は、前記最短距離の０．５倍以上、０．８倍以下の範囲にある
    請求項１に記載の照明装置。
  3. 　さらに、
    　前記面状光源と前記遮蔽体との間に、前記面状光源を挟んで前記面状光源の光軸に対して対象に配置され、前記面状光源から放射された光を反射して前記開口に向かわせるリフレクタ
    を備える請求項１に記載の照明装置。
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