WO2015093486A1 - 照明装置および照明器具 - Google Patents

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WO2015093486A1
WO2015093486A1 PCT/JP2014/083282 JP2014083282W WO2015093486A1 WO 2015093486 A1 WO2015093486 A1 WO 2015093486A1 JP 2014083282 W JP2014083282 W JP 2014083282W WO 2015093486 A1 WO2015093486 A1 WO 2015093486A1
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fluorescent lamp
scanning unit
laser
phosphor
light
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PCT/JP2014/083282
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治比古 村瀬
魏 吉田
浩 越野
Original Assignee
治比古 村瀬
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    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device and a lighting fixture.
  • Patent Document 1 discloses a lighting LED (Light Emitting Diode) line lamp that obtains a wide-angle light distribution and sufficient illuminance.
  • the LED line lamp for illumination disclosed in Patent Document 1 has two printed circuit boards on which a large number of high-power chip LEDs are mounted in a line, and is mounted symmetrically on a bar-shaped heat sink with good heat dissipation efficiency at a certain angle. It is.
  • an LED is used as a light source.
  • an LED has a small amount of photons per unit area of emitted light. For this reason, in the LED line lamp for illumination currently disclosed by patent document 1, since there is little light quantity over the whole illumination range, it is difficult to obtain sufficient brightness.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a lighting device and a lighting fixture that achieve sufficient brightness.
  • the illumination device includes a light source that emits a beam, and scanning that scans the beam so that a position on the inner surface of the beam that is incident on the phosphor applied to the inner surface of the structure moves. It is characterized by having a part.
  • the beam emitted from the light source is scanned by the scanning unit and then incident on the phosphor applied to the inner surface of the structure.
  • the phosphor is excited and illumination is obtained.
  • a beam has a larger amount of photons per unit area than light emitted from an LED or the like. Therefore, by exciting the phosphor with the beam after scanning, a sufficient amount of light can be secured over the entire illumination range, and bright illumination can be realized.
  • FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing the configuration of a lighting fixture according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an operation principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. 1A to 1C, showing a first progress.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. 1A to 1C, showing a second course.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. 1A to 1C, showing a third progress.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. 1A to 1C, showing the fourth progress.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an operation principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. 1A to 1C, showing a first progress.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. 1A
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. 1A to 1C, showing the fifth progress.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. 1A to 1C, showing the sixth progress.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. 1A to 1C, showing the seventh progress.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the operation principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the operating principle of the fluorescent lamp apparatus shown in FIGS. It is sectional drawing which shows the structure of the illuminating device which concerns on another embodiment of this invention. It is a figure which shows the verification apparatus and mechanism of the effect of this invention. It is a figure which shows the verification result of the effect of this invention by the verification apparatus shown in FIG. It is another figure which shows the verification result of the effect of this invention by the verification apparatus shown in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is a figure which shows another verification apparatus and mechanism of the effect of this invention. It is a figure which shows the verification result of the effect of this invention by the verification apparatus shown in FIG.
  • FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing the configuration of the lighting fixture according to the present embodiment.
  • the fluorescent lamp apparatus (lighting apparatus) 1 shown in FIG. 1 includes a fluorescent lamp 2, a phosphor 3, base parts 4R and 4L, lasers 51 and 52, and scanning parts 61 and 62.
  • the generic name of the base part 4R and the base part 4L will be referred to as “the base part 4”
  • the generic name of the laser 51 and the laser 52 will be referred to as “Laser 5”
  • the generic name of the scanning part 61 and the scanning part 62 will be “scanning”. Part 6 ”.
  • FIG. 1A shows a cross section including the laser 51 and the scanning unit 61
  • FIG. 1C shows a cross section including the laser 52 and the scanning unit 62.
  • Fluorescent lamp (structure) 2 is a transparent or translucent cylindrical member.
  • a fluorescent material 3 is applied to the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • the fluorescent lamp 2 may be a glass tube similar to a general fluorescent lamp, but is not limited thereto, and may be a plastic tube or other resin tube, for example. .
  • the phosphor 3 is excited by the irradiated light and emits light having a wavelength different from that of the light. As described above, the phosphor 3 is applied to the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • the base portion 4 is provided at each end of the fluorescent lamp 2. Specifically, the base portion 4R is provided at one end of the fluorescent lamp 2 (right end portion in FIG. 1), and the base portion 4L is provided at the other end of the fluorescent lamp 2 (left end portion in FIG. 1). ing.
  • the base part 4 is usually provided with two terminals.
  • a power supply voltage or the like can be supplied to a circuit provided in the base part 4 from the outside of the base part 4 (and hence from the outside of the fluorescent lamp fixture 1) via these two terminals.
  • Laser (light source) 5 emits a beam.
  • an ultraviolet laser can be used as the laser 5.
  • the laser can be used as long as the laser can be produced using a white LED, an ultraviolet LED, or the like.
  • the wavelength of the beam emitted from the laser 5 is not particularly limited, but is preferably a wavelength of UVB (UltraViolet radiation B: ultraviolet light B).
  • the wavelength of UVB is 280 to 320 nm.
  • many phosphors are excited by light having a wavelength of UVB. Therefore, the selection range of the phosphor 3 can be expanded by setting the wavelength of the beam to UVB. Even if the wavelength of the light emitted from the laser 5 itself is not the wavelength of UVB, the wavelength of the light incident on the phosphor 3 may be converted to the wavelength of UVB by SHG.
  • the wattage of the laser 5 is, for example, 10 mW.
  • the laser 5 is preferably driven by a pulse signal, and particularly preferably driven by a PWM (Pulse Width Modulation) signal (hereinafter referred to as “PWM drive”).
  • PWM Pulse Width Modulation
  • PWM drive is a modulation method in which the pulse size is constant and the pulse width is changed according to the signal. For example, when a general laser diode is used as the laser 5, if it is driven by continuous oscillation, the life of the fluorescent lamp device 1 is very short, about several tens of hours. On the other hand, the lifetime of the fluorescent lamp device 1 can be extended by PWM driving the laser 5.
  • the life of the fluorescent lamp fixture 1 is about 1000 times that of driving with continuous oscillation (about 20,000 hours).
  • the on time and off time of the pulse are not limited to this.
  • the illumination by the fluorescent lamp device 1 is continuously performed as viewed from the human eye (that is, the light is lit on the human eye).
  • the on-time and the off-time may be adjusted as appropriate according to whether or not they look like.
  • the PWM drive of the laser 5 can be easily realized by providing a PWM modulation circuit (not shown) in the base 4 and controlling the drive of the laser 5 by the PWM modulation circuit.
  • the laser (first light source) 51 is provided in the base part 4R, and the laser (second light source) 52 is provided in the base part 4L.
  • the laser 51 is provided at one end of the fluorescent lamp 2 (see FIG. 1B), and the laser 52 is provided at the other end of the fluorescent lamp 2 (see FIG. 1C). .
  • the scanning unit 6 scans the beam so that the position on the inner surface of the beam from the laser 5 incident on the phosphor 3 applied to the inner surface of the fluorescent lamp 2 moves.
  • a typical example of the scanning unit 6 is a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror.
  • a MEMS mirror is a device in which a single mirror is formed on silicon using a silver alloy, and this mirror can be moved using the piezoelectric effect of a PZT (lead zirconate titanate) thin film.
  • Examples of the scanning unit 6 other than the MEMS mirror include a polygon mirror and a galvanometer mirror.
  • the scanning unit 6 Although depending on the refractive index, it is conceivable to use a lens as the scanning unit 6, and it is also conceivable to use a diffraction grating as the scanning unit 6 if the wattage of the laser 5 is sufficiently high (for example, 1 W or more).
  • the scanning speed of the beam by the scanning unit 6 is, for example, on the order of ⁇ s.
  • the scanning part (first scanning part) 61 is provided in the base part 4L, and the scanning part (second scanning part) 62 is provided in the base part 4R.
  • the scanning unit 61 is provided at the other end of the fluorescent lamp 2 (see FIG. 1B), and the scanning unit 62 is provided at one end of the fluorescent lamp 2 (FIG. 1C). reference).
  • a laser 51 and a scanning unit 62 are arranged side by side in a direction perpendicular to the opening direction of the fluorescent lamp 2 in the base 4R, and a laser 52 and a scanning unit 61 of the fluorescent lamp 2 are disposed in the base 4L. They are arranged side by side in a direction perpendicular to the opening direction.
  • the scanning unit 61 scans the beam emitted from the laser 51
  • the scanning unit 62 scans the beam emitted from the laser 52.
  • the beam emitted from the laser 51 is scanned by the scanning unit 61 and then enters the phosphor 3 applied to the inner surface of one end side (right half in FIG. 1) of the fluorescent lamp 2.
  • the fluorescent substance 3 apply
  • the beam emitted from the laser 52 is scanned by the scanning unit 62 and then enters the phosphor 3 applied to the inner surface of the other end side (left half in FIG. 1) of the fluorescent lamp 2.
  • the fluorescent substance 3 apply
  • the illumination of the fluorescent lamp fixture 1 as a whole is a combination of illumination from one end side of the fluorescent lamp fixture 1 and illumination from the other end side of the fluorescent lamp fixture 1.
  • the laser 51 and the scanning unit 61 emit light by scanning the entire inside of the right half of the fluorescent lamp 2 at high speed (see FIG. 1B).
  • the laser 52 and the scanning unit 62 emit light by scanning the entire inside of the left half tube of the fluorescent lamp 2 at high speed (see FIG. 1C).
  • corresponds to the illumination by the fluorescent lamp fixture 1.
  • FIGS. 2 to 13 are cross-sectional views showing the operation principle of the fluorescent lamp apparatus 1.
  • a MEMS mirror is used as the scanning unit 6
  • the fluorescent lamp 2 is divided into a lowermost part 26, a lower part 27, a sub-lower part 28, and a middle to upper part 29 when viewed from the AA section of FIG. 1 (FIG. 18).
  • the light emitting region is formed and the fluorescent lamp fixture 1 as a whole is described as being illuminated.
  • it is arbitrary as to which order the fluorescent lamp 2 emits light in which order.
  • the beam emitted from the laser 5 is guided to the scanning unit 6.
  • FIGS. 2 to 4 show the principle of obtaining light emission from the lowermost portion 26 of the fluorescent lamp 2.
  • the expression of the lowermost part 26 of the fluorescent lamp 2 is omitted.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and is on the inner surface of the fluorescent lamp 2 and is far from the scanning unit 6. Lead to the department.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 7 of the fluorescent lamp fixture 1 is formed at the end of the fluorescent lamp 2 far from the scanning unit 6.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and is on the inner surface of the fluorescent lamp 2 and far from the scanning unit 6.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 8 of the fluorescent lamp device 1 is formed from the end of the light emitting region 7 on the scanning unit 6 side to the intermediate point.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and guides it to the center of the fluorescent lamp 2 on the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 9 of the fluorescent lamp device 1 is formed from the end of the light emitting region 8 on the scanning unit 6 side to the center of the fluorescent lamp 2.
  • the scanning unit 6 gradually changes the mirror angle so that the beam reflection angle ⁇ a becomes large, and the position where the reflected beam is guided is positioned on the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • the light emitting area 7, the light emitting area 8, the light emitting area 9, and so on, the light emitting areas of the fluorescent lamp device 1 are formed in order from a position far from the scanning unit 6.
  • 5 to 7 show the principle of obtaining light emission from the lower portion 27 of the fluorescent lamp 2.
  • the description of the lower part 27 of the fluorescent lamp 2 is omitted in the description of the course shown in FIGS.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and is on the inner surface of the fluorescent lamp 2 and far from the scanning unit 6. Lead to the department.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 10 of the fluorescent lamp apparatus 1 is formed at the end of the fluorescent lamp 2 far from the scanning unit 6.
  • the light emitting regions 8 and 9 are not shown from the viewpoint of clearly showing the beam traveling path.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and is on the inner surface of the fluorescent lamp 2 and far from the scanning unit 6.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 11 of the fluorescent lamp device 1 is formed from the end of the light emitting region 10 on the scanning unit 6 side to the intermediate point. Note that the illustration of the light emitting region 9 is omitted from the viewpoint of easily showing the traveling path of the beam.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and guides it to the center of the fluorescent lamp 2 on the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 12 of the fluorescent lamp apparatus 1 is formed from the end of the light emitting region 11 on the scanning unit 6 side to the center of the fluorescent lamp 2.
  • the scanning unit 6 gradually changes the mirror angle so that the beam reflection angle ⁇ b is increased, and the position for guiding the reflected beam is set on the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • region 10 the light emission area
  • FIGS. 8 to 10 show the principle of obtaining light emission from the quasi-lower part 28 of the fluorescent lamp 2.
  • FIG. 8 to 10 show the principle of obtaining light emission from the quasi-lower part 28 of the fluorescent lamp 2.
  • FIG. 8 to 10 the expression of the sub-lower part 28 of the fluorescent lamp 2 is omitted.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and is on the inner surface of the fluorescent lamp 2 and far from the scanning unit 6. Lead to the department.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 13 of the fluorescent lamp fixture 1 is formed at the end of the fluorescent lamp 2 far from the scanning unit 6. Note that the light emitting regions 8, 9, 11, and 12 are not shown from the viewpoint of clearly showing the beam traveling path.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and is on the inner surface of the fluorescent lamp 2 and far from the scanning unit 6.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 14 of the fluorescent lamp device 1 is formed from the end of the light emitting region 13 on the scanning unit 6 side to the intermediate point. Note that the light emitting regions 9 and 12 are not shown from the viewpoint of clearly showing the beam traveling path.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and guides it to the center of the fluorescent lamp 2 on the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 15 of the fluorescent lamp apparatus 1 is formed from the end of the light emitting region 14 on the scanning unit 6 side to the center of the fluorescent lamp 2.
  • the scanning unit 6 gradually changes the mirror angle so that the beam reflection angle ⁇ c is increased, and the position for guiding the reflected beam is set on the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • region of the fluorescent lamp fixture 1 are formed in an order from the position far from the scanning part 6.
  • FIGS. 11 to 13 show the principle of obtaining light emission from the middle to the upper part 29 of the fluorescent lamp 2.
  • the expression of the middle to upper part 29 of the fluorescent lamp 2 is omitted.
  • FIG. 11 to FIG. Shows the case of performing the last scan.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and is on the inner surface of the fluorescent lamp 2 and far from the scanning unit 6. Lead to the department.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 16 of the fluorescent lamp device 1 is formed at the end of the fluorescent lamp 2 far from the scanning unit 6. Note that the light emitting regions 8, 9, 11, 12, 14, and 15 are not shown from the viewpoint of clearly showing the beam traveling path.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and is on the inner surface of the fluorescent lamp 2 and far from the scanning unit 6.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 17 of the fluorescent lamp device 1 is formed from the end of the light emitting region 16 on the scanning unit 6 side to the intermediate point. Note that the light emitting regions 9, 12, and 15 are not shown from the viewpoint of easily showing the traveling path of the beam.
  • the scanning unit 6 reflects the beam emitted from the laser 5 and guides it to the center of the fluorescent lamp 2 on the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • the phosphor 3 applied to the position where the beam is guided is excited, and light emission is obtained from the excited phosphor 3.
  • the light emitting region 18 of the fluorescent lamp apparatus 1 is formed from the end of the light emitting region 17 on the scanning unit 6 side to the center of the fluorescent lamp 2.
  • the scanning unit 6 gradually changes the mirror angle so that the beam reflection angle ⁇ d is increased, and the position for guiding the reflected beam is determined on the inner surface of the fluorescent lamp 2.
  • region of the fluorescent lamp fixture 1 are formed in an order from the position far from the scanning part 6.
  • FIG. The total of the light emitting regions 7 to 18 corresponds to half of the fluorescent lamp 2 located on the side far from the scanning unit 6.
  • the fluorescent lamp apparatus 1 has the scanning unit 61 in which the beam emitted from the laser 51 is at one end side of the fluorescent lamp 2 (that is, far from the scanning unit 61). The beam emitted from the laser 51 is scanned so as to be incident on the phosphor 3 applied to the inner surface. Similarly, as shown in FIGS. 1A to 1C, the fluorescent lamp apparatus 1 has the scanning unit 61 in which the beam emitted from the laser 51 is at one end side of the fluorescent lamp 2 (that is, far from the scanning unit 61). The beam emitted from the laser 51 is scanned so as to be incident on the phosphor 3 applied to the inner surface. Similarly, as shown in FIGS.
  • the fluorescent lamp apparatus 1 includes a scanning unit 62 in which the beam emitted from the laser 52 is emitted from the other end side of the fluorescent lamp 2 (that is, from the scanning unit 62).
  • the configuration is such that the beam emitted from the laser 52 is scanned so as to enter the phosphor 3 coated on the inner surface on the far side. Thereby, in the whole fluorescent lamp 2, it becomes easy to make a beam inject into the fluorescent substance 3 apply
  • the beam emitted from the laser 5 has a larger number of photons per unit area than the light emitted from the LED or the like. For this reason, when the phosphor 3 is excited while scanning the beam, the phosphor 3 is rapidly excited while being relaxed over a long time. As a result, by repeating the beam scanning on the order of ⁇ s, for example, it appears to the human eye that the illumination by the fluorescent lamp device 1 is continuously performed.
  • the beam emitted from the laser 5 is scanned by the scanning unit 6, and the phosphor 3 applied to the inner surface of the fluorescent lamp 2 is excited by the scanned beam to obtain light emission.
  • the fluorescent lamp device 1 it is possible to increase the amount of light over the entire irradiation range and to obtain sufficient brightness.
  • the wattage of the fluorescent lamp apparatus 1 can be expected to be 40 mW or more.
  • the fluorescent lamp apparatus 1 can be configured without using mercury, which is generally considered difficult to dispose of. For this reason, the fluorescent lamp apparatus 1 can be easily discarded and is friendly to the global environment.
  • the fluorescent lamp device 1 can also be interpreted as an illumination device including a laser 5 and a scanning unit 6. Details of the lighting device will be described in an embodiment described later.
  • the fluorescent lamp apparatus 1 was a lighting apparatus including a fluorescent lamp 2 and a phosphor 3 applied to the inner surface of the fluorescent lamp 2 in addition to the laser 5 and the scanning unit 6.
  • an illumination device can be configured by the laser 5 and the scanning unit 6.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration of the lighting apparatus according to the present embodiment.
  • the same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated.
  • the illumination device shown in FIG. 14 includes a laser 5 and a scanning unit 6.
  • the laser 5 emits a beam
  • the scanning unit 6 moves the position of the beam from the laser 5 incident on the phosphor 3 applied on the inner surface of the room (structure) 19 on the inner surface.
  • the beam is scanned.
  • the phosphor 3 is applied to the inner surface of the room 19.
  • the beam emitted from the laser 5 is scanned by the scanning unit 6 and then enters the phosphor 3 applied to the inner surface of the room 19.
  • the phosphor 3 applied to the inner surface of the room 19 is excited and illumination is obtained.
  • the laser 5 and the scanning unit 6 emit light by scanning the entire room 19 at high speed.
  • the laser 5 and the scanning unit 6 are illuminating devices that can be attached to the room 19 having the inner surface coated with the phosphor 3.
  • FIG. 15 is a diagram showing a verification device and mechanism for the effect.
  • 15 includes a fluorescent lamp 2, an ultraviolet LED 20, and a fluorescent lamp chuck 21.
  • UV LED 20 is a substitute for laser 5.
  • the fluorescent lamp chuck 21 holds the fluorescent lamp 2 and can rotate the fluorescent lamp 2 around the central axis 22 in the direction of the arrow.
  • the verification apparatus was operated as follows (1) and (2).
  • the ultraviolet LED 20 was inserted into the fluorescent lamp 2 and brought close enough to the inner surface of the fluorescent lamp 2. This is because the ultraviolet LED 20 has a small amount of photons per unit area of the emitted light 23, but if the ultraviolet LED 20 and the inner surface of the fluorescent lamp 2 are sufficiently close to each other, a sufficient amount of light (emitted light 23) is emitted from the phosphor 3. This is because the beam after scanning can be reproduced by the outgoing light 23 from the ultraviolet LED 20.
  • the fluorescent lamp 2 was rotated by the fluorescent lamp chuck 21 while moving the ultraviolet LED 20 back and forth along the central axis 22. This is because the emitted light 23 of the ultraviolet LED 20 can be guided to the entire inner surface of the fluorescent lamp 2 and the beam scanning can be reproduced.
  • the brightness of the light-emitting spot 24 obtained by making the emitted light 23 of the ultraviolet LED 20 incident on the phosphor 3 was visually confirmed.
  • FIG. 16 is a diagram showing a verification result of the effect.
  • the light-emitting spot 24 has a sufficiently clear contrast with the fluorescent lamp 2, and it can be seen that the light-emitting spot 24 is sufficiently bright.
  • FIG. 17 is another diagram showing the verification result of the effect.
  • the light emitting portion 25 obtained by operating the verification device as described in (1) and (2) is obtained around the central axis 22 of the fluorescent lamp 2. If such a light emitting portion 25 is formed from one end to the other end of the fluorescent lamp 2 by scanning (here, the ultraviolet LED 20 is moved back and forth along the central axis 22), illumination can be obtained from the entire surface of the fluorescent lamp 2. Is possible.
  • FIG. 19 is a diagram showing a verification device and mechanism for the effect.
  • the verification apparatus shown in FIG. 19 includes an ultraviolet LED 20, a rotating shaft body 30, and a plate-like member 31.
  • UV LED 20 is fixed.
  • the rotary shaft 30 is a columnar or cylindrical member.
  • a plate-like member 31 is attached to the end of the rotary shaft 30 on the ultraviolet LED 20 side.
  • the rotating shaft body 30 can rotate the plate-like member 31 around the central axis 32 in the direction of the arrow.
  • the plate-like member 31 is a transparent or translucent plate, and the phosphor 3 is applied to the surface facing the ultraviolet LED 20. The light emitted from the ultraviolet LED 20 is incident on the phosphor 3 applied to the plate member 31.
  • the light emitted from the ultraviolet LED 20 is applied to the predetermined irradiation region 33 and applied to the plate member 31.
  • the phosphor 3 was excited.
  • a light emission spot 34 having substantially the same shape as the irradiation region 33 is formed on the plate-like member 31 by light emission from the excited phosphor 3.
  • the plurality of light emission spots 34 sequentially draw a circle around the central axis 32 in the direction opposite to the rotation direction of the plate-like member 31. It will be formed (see FIG. 20).
  • each light emission spot 34 continues to emit light for a while (specifically, from when the phosphor 3 serving as the light emission base is excited until it is relaxed).
  • the verification apparatus shown in FIG. 19 it is possible to form a plurality of light emission spots 34 on the plate-like member 31 and thereby form a band-like light emission region.
  • annular light emitting region could be formed on the plate-like member 31 by the plurality of light emitting spots 34.
  • FIG. 20 is a diagram showing a verification result of the effect.
  • annular light emitting region 35 can be formed on the plate-like member 31 by a plurality of light emitting spots 34.
  • the light source is a laser.
  • the beam can be easily realized.
  • the laser is driven by a PWM signal.
  • the lifetime of the lighting device is very short, about several tens of hours.
  • the lifetime of the lighting device can be extended by driving the laser with a PWM signal.
  • the wavelength of the beam is a wavelength of UVB.
  • the selection range of the phosphor can be expanded by setting the wavelength of the beam to the wavelength of UVB. Even if the wavelength of the light emitted from the light source is not the wavelength of UVB, the wavelength of the light incident on the phosphor may be converted to the wavelength of UVB by SHG (Second Harmonic Generation). SHG is generation of half-wavelength light of incident light, that is, generation of second harmonics.
  • the scanning unit is any one of a MEMS mirror, a polygon mirror, and a galvanometer mirror.
  • the scanning unit can be easily realized.
  • a lighting fixture according to aspect 6 of the present invention is characterized by including the lighting device according to any one of aspects 1 to 5, the structure, and the phosphor.
  • a lighting fixture according to aspect 7 of the present invention is the lighting apparatus according to aspect 6, wherein the structure is a cylindrical member, the light source is disposed at one end of the structure, and the scanning unit is the other of the structure. Located at the end.
  • the structure is a cylindrical member, includes the light source and two scanning units, and the first light source that is one of the light sources includes The second light source, which is the other light source, is disposed at the other end of the structure, and the first scanning unit, which is one of the scanning units, is located at the other end of the structure.
  • the second scanning unit, which is the other scanning unit, is disposed at one end of the structure, and the first scanning unit is configured such that the beam emitted from the first light source is the structure.
  • the beam emitted from the first light source is scanned so as to be incident on the phosphor coated on the inner surface on one end side of the first light source, and the second scanning unit scans the beam emitted from the second light source.
  • the second light is incident on the phosphor coated on the inner surface of the other end of the second light. Scanning a beam emitted from.
  • the first scanning unit emits from the first light source so that the beam emitted from the first light source is incident on the phosphor coated on the inner surface on one end side of the structure. Scan the beam.
  • the second scanning unit emits from the second light source so that the beam emitted from the second light source enters the phosphor applied to the inner surface on the other end side of the structure. The beam is scanned. Thereby, in the whole structure, it becomes easy to make a beam enter the fluorescent substance apply
  • the present invention can be used for lighting devices and lighting fixtures.
  • Fluorescent lamp fixtures 2 Fluorescent lamp (structure) 3 Phosphor 5 Laser (light source) 6 Scanning unit 19 room (structure) 51 Laser (first light source) 52 Laser (second light source) 61 Scanning part (first scanning part) 62 Scanning part (second scanning part)

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Abstract

　照明装置および照明器具において、十分な明るさを実現する。ビームを出射するレーザー（５）と、蛍光ランプ（２）の内面に塗布された蛍光体（３）に入射するビームの内面上の位置が移動するようにビームを走査する走査部（６）とを備えたものである。

Description

照明装置および照明器具
　本発明は、照明装置および照明器具に関する。
　照明装置、さらには蛍光灯器具等の照明器具において、十分な明るさが望まれている。
　例えば、特許文献１には、広角な配光と十分な照度を得る照明用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ラインランプが開示されている。特許文献１に開示されている照明用ＬＥＤラインランプは、高出力チップＬＥＤをライン状に多数実装したプリント基板２枚を放熱効率のよい棒状ヒートシンクに一定の角度を付けて左右対称に取り付けたものである。
日本国公開特許公報「特開２００７－２８０７３９号公報（２００７年１０月２５日公開）」
　特許文献１に開示されている照明用ＬＥＤラインランプでは、光源としてＬＥＤが用いられている。ここで、ＬＥＤは一般に、出射光の単位面積あたりのフォトンの量が少ない。このため、特許文献１に開示されている照明用ＬＥＤラインランプでは、照明範囲の全体に亘って、光量が少ないので十分な明るさを得ることが難しい。
　本発明は、前記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、十分な明るさを実現する照明装置および照明器具を提供することにある。
　本発明の態様１に係る照明装置は、ビームを出射する光源と、構造物の内面に塗布された蛍光体に入射する前記ビームの前記内面上の位置が移動するように前記ビームを走査する走査部とを備えたものであることを特徴としている。
　前記の構成によれば、光源から出射されたビームを、走査部により走査した後、構造物の内面に塗布された蛍光体に入射させる。これにより、蛍光体が励起され、照明が得られる。ビームは、ＬＥＤ等が発光する光に比べ、単位面積あたりのフォトンの量が多い。このため、走査した後のビームによって蛍光体を励起させることによって、照明範囲の全体に亘って、十分な光量を確保することができ、明るい照明を実現することが可能となる。
　本発明によれば、十分な明るさを実現することができる。
図１の（ａ）～（ｃ）は、本発明の一実施の形態に係る照明器具の構成を示す断面図である。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第１経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第２経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第３経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第４経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第５経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第６経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第７経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第８経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第９経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第１０経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第１１経過を示している。 図１の（ａ）～（ｃ）に示す蛍光灯器具の動作原理を示す断面図であって、第１２経過を示している。 本発明の別の実施の形態に係る照明装置の構成を示す断面図である。 本発明の効果の一検証装置およびメカニズムを示す図である。 図１５に示す検証装置による、本発明の効果の検証結果を示す図である。 図１５に示す検証装置による、本発明の効果の検証結果を示す別の図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 本発明の効果の別の検証装置およびメカニズムを示す図である。 図１９に示す検証装置による、本発明の効果の検証結果を示す図である。
　〔実施の形態１〕
　図１の（ａ）～（ｃ）は、本実施の形態に係る照明器具の構成を示す断面図である。
　図１に示す蛍光灯器具（照明器具）１は、蛍光ランプ２、蛍光体３、口金部４Ｒおよび４Ｌ、レーザー５１および５２、走査部６１および６２を備えている。
　なお、以下、口金部４Ｒと口金部４Ｌとの総称を「口金部４」とし、レーザー５１とレーザー５２との総称を「レーザー５」とし、走査部６１と走査部６２との総称を「走査部６」とする。
　また、図１の（ａ）においては口金部４が透視されておらず、図１の（ｂ）および図１の（ｃ）においては口金部４が透視されている。図１の（ｂ）はレーザー５１および走査部６１を含む断面を示しており、図１の（ｃ）はレーザー５２および走査部６２を含む断面を示している。
　蛍光ランプ（構造物）２は、透明または半透明の筒状の部材である。蛍光ランプ２の内面には蛍光体３が塗布されている。蛍光ランプ２は、一般的な蛍光ランプと同様のガラス管を用いることができるがこれに限定されず、例えばプラスチック製の管であってもよいし、その他の樹脂製の管であってもよい。
　蛍光体３は、照射された光によって励起され、この光と異なる波長の光を放出するものである。先に述べたとおり、蛍光体３は蛍光ランプ２の内面に塗布されている。
　口金部４は、蛍光ランプ２の両端にそれぞれ設けられている。具体的に、口金部４Ｒは蛍光ランプ２の一端（図１では右側の端部）に設けられており、口金部４Ｌは蛍光ランプ２の他端（図１では左側の端部）に設けられている。
　口金部４には、通常２つの端子が設けられている。口金部４の外部（ひいては蛍光灯器具１の外部）から、この２つの端子を介して、口金部４に設けられた回路に電源電圧等を供給することができる。
　レーザー（光源）５は、ビームを出射するものである。レーザー５として例えば、紫外線レーザーを用いることができる。白色ＬＥＤまたは紫外線ＬＥＤ等を用いてレーザーを作成することができれば、そのレーザーを用いても勿論構わない。
　レーザー５が出射するビームの波長は、特に限定されないが、ＵＶＢ（UltraViolet radiation B：紫外線Ｂ）の波長であるのが好ましい。ＵＶＢの波長は、２８０～３２０ｎｍである。一般に、蛍光体は、ＵＶＢの波長を有する光によって励起されるものが多い。従って、該ビームの波長をＵＶＢとすることにより、蛍光体３の選択の幅を広げることができる。レーザー５の出射光自体の波長がＵＶＢの波長ではなくても、ＳＨＧにより蛍光体３への入射光の波長をＵＶＢの波長に変換してもよい。また、レーザー５のワット数は例えば、１０ｍＷである。
　また、レーザー５は、パルス信号によって駆動されるのが好ましく、特にＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号によって駆動（以下、「ＰＷＭ駆動」と称する）されるのが好ましい。ＰＷＭとは、パルスの大きさは一定で、パルス幅を信号に応じて変化させる変調方式である。例えば、レーザー５として一般的なレーザーダイオードを用いた場合、これを連続発振により駆動すると、蛍光灯器具１の寿命は数十時間程度と非常に短くなる。一方、レーザー５をＰＷＭ駆動することによって、蛍光灯器具１の寿命を延ばすことができる。一例として、パルスのオン時間１μｓ、パルスのオフ時間１ｍｓにて、レーザー５がＰＷＭ駆動される場合、蛍光灯器具１の寿命は、連続発振により駆動する場合のおよそ１０００倍（２万時間程度）とすることが可能である。但し、パルスのオン時間およびオフ時間はこれに限定されず、例えば人間の目から見て蛍光灯器具１による照明が継続的に行われていると認識できるか（すなわち、人間の目に点灯しているように見えないか）否かに応じて、オン時間およびオフ時間を適宜調整すればよい。レーザー５のＰＷＭ駆動は、口金部４にＰＷＭ変調回路（図示しない）を設け、該ＰＷＭ変調回路によりレーザー５の駆動を制御すれば容易に実現することができる。
　レーザー（第１光源）５１は口金部４Ｒの中に設けられており、レーザー（第２光源）５２は口金部４Ｌの中に設けられている。換言すれば、レーザー５１は蛍光ランプ２の一端に設けられており（図１の（ｂ）参照）、レーザー５２は蛍光ランプ２の他端に設けられている（図１の（ｃ）参照）。
　走査部６は、蛍光ランプ２の内面に塗布された蛍光体３に入射するレーザー５からのビームの同内面上の位置が移動するように該ビームを走査するものである。走査部６の典型的な例は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。ＭＥＭＳミラーとは、シリコン上に銀合金を用いて１個のミラーを形成し、このミラーをＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）薄膜の圧電効果を用いて動かせるようにしたデバイスである。ＭＥＭＳミラー以外の走査部６の例として、ポリゴンミラー、ガルバノミラーが挙げられる。さらに、屈折率にもよるが走査部６としてレンズを用いることも考えられるし、レーザー５のワット数が十分高ければ（例えば１Ｗ以上）走査部６として回折格子を用いることも考えられる。走査部６によるビームの走査の速度は例えば、μｓのオーダーである。
　走査部（第１走査部）６１は口金部４Ｌの中に設けられており、走査部（第２走査部）６２は口金部４Ｒの中に設けられている。換言すれば、走査部６１は蛍光ランプ２の他端に設けられており（図１の（ｂ）参照）、走査部６２は蛍光ランプ２の一端に設けられている（図１の（ｃ）参照）。口金部４Ｒ内にはレーザー５１および走査部６２が蛍光ランプ２の開口方向に対して垂直な方向に並んで配置されており、口金部４Ｌ内にはレーザー５２および走査部６１が蛍光ランプ２の開口方向に対して垂直な方向に並んで配置されている。そして、走査部６１はレーザー５１から出射されたビームを走査し、走査部６２はレーザー５２から出射されたビームを走査する。
　このとき、レーザー５１から出射されたビームは、走査部６１により走査された後、蛍光ランプ２の一端側（図１では右側半分）の内面に塗布された蛍光体３に入射する。これにより、蛍光ランプ２の一端側の内面に塗布された蛍光体３が励起され、蛍光灯器具１の一端側からの照明が得られる。また、レーザー５２から出射されたビームは、走査部６２により走査された後、蛍光ランプ２の他端側（図１では左側半分）の内面に塗布された蛍光体３に入射する。これにより、蛍光ランプ２の他端側の内面に塗布された蛍光体３が励起され、蛍光灯器具１の他端側からの照明が得られる。言うまでもないが、蛍光灯器具１全体としての照明は、蛍光灯器具１の一端側からの照明と、蛍光灯器具１の他端側からの照明との組み合わせとなる。
　換言すれば、レーザー５１および走査部６１は、蛍光ランプ２の右側半分の管内全体を高速スキャンして発光させている（図１の（ｂ）参照）。同様に、レーザー５２および走査部６２は、蛍光ランプ２の左側半分の管内全体を高速スキャンして発光させている（図１の（ｃ）参照）。そして、これらの発光の組み合わせが、蛍光灯器具１による照明に対応すると言える。
　図２～図１３は、蛍光灯器具１の動作原理を示す断面図である。ここでは、走査部６としてＭＥＭＳミラーを用いた例について説明する。
　なお、以下では説明を簡潔にするために、蛍光ランプ２を図１のＡ－Ａ断面（図１８）から見て、最下部２６、下部２７、準下部２８、および中～上部２９に分割し、この順で発光領域を形成して蛍光灯器具１全体としての照明を得るものとして説明している。しかしながら、蛍光灯器具１全体としての照明を得るにあたり、蛍光ランプ２をどの位置からどの順序で発光させるかについては任意である。
　レーザー５から出射されたビームが、走査部６に導かれる。
　図２～図４には、蛍光ランプ２の最下部２６から発光を得る原理を示している。説明を簡潔にするために、図２～図４に示す経過に係る説明において、蛍光ランプ２の最下部２６である旨の表現は省略している。
　図２に示す経過（第１経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部において、蛍光灯器具１の発光領域７が形成される。
　図３に示す経過（第２経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部と蛍光ランプ２の中央との中間地点に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７に加え、発光領域７の走査部６側の端部から、該中間地点まで、蛍光灯器具１の発光領域８が形成される。
　図４に示す経過（第３経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、蛍光ランプ２の中央に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７および８に加え、発光領域８の走査部６側の端部から、蛍光ランプ２の中央まで、蛍光灯器具１の発光領域９が形成される。
　図２～図４に示す経過の間、走査部６は徐々に、ビームの反射角θａが大きくなるようにミラーの角度を変化させ、反射させたビームを導く位置を、蛍光ランプ２の内面上において、徐々に走査部６に近づける。これにより、発光領域７、発光領域８、発光領域９という具合に、走査部６から遠い位置から順に蛍光灯器具１の発光領域が形成されていく。
　図５～図７には、蛍光ランプ２の下部２７から発光を得る原理を示している。説明を簡潔にするために、図５～図７に示す経過に係る説明において、蛍光ランプ２の下部２７である旨の表現は省略している。
　図５に示す経過（第４経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７～９に加え、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部において、蛍光灯器具１の発光領域１０が形成される。なお、ビームの進行経路を分かりやすく示すという観点から、発光領域８および９については図示を省略した。
　図６に示す経過（第５経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部と蛍光ランプ２の中央との中間地点に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７～１０に加え、発光領域１０の走査部６側の端部から、該中間地点まで、蛍光灯器具１の発光領域１１が形成される。なお、ビームの進行経路を分かりやすく示すという観点から、発光領域９については図示を省略した。
　図７に示す経過（第６経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、蛍光ランプ２の中央に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７～１１に加え、発光領域１１の走査部６側の端部から、蛍光ランプ２の中央まで、蛍光灯器具１の発光領域１２が形成される。
　図５～図７に示す経過の間、走査部６は徐々に、ビームの反射角θｂが大きくなるようにミラーの角度を変化させ、反射させたビームを導く位置を、蛍光ランプ２の内面上において、徐々に走査部６に近づける。これにより、発光領域１０、発光領域１１、発光領域１２という具合に、走査部６から遠い位置から順に蛍光灯器具１の発光領域が形成されていく。
　図８～図１０には、蛍光ランプ２の準下部２８から発光を得る原理を示している。説明を簡潔にするために、図８～図１０に示す経過に係る説明において、蛍光ランプ２の準下部２８である旨の表現は省略している。
　図８に示す経過（第７経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７～１２に加え、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部において、蛍光灯器具１の発光領域１３が形成される。なお、ビームの進行経路を分かりやすく示すという観点から、発光領域８、９、１１、および１２については図示を省略した。
　図９に示す経過（第８経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部と蛍光ランプ２の中央との中間地点に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７～１３に加え、発光領域１３の走査部６側の端部から、該中間地点まで、蛍光灯器具１の発光領域１４が形成される。なお、ビームの進行経路を分かりやすく示すという観点から、発光領域９および１２については図示を省略した。
　図１０に示す経過（第９経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、蛍光ランプ２の中央に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７～１４に加え、発光領域１４の走査部６側の端部から、蛍光ランプ２の中央まで、蛍光灯器具１の発光領域１５が形成される。
　図８～図１０に示す経過の間、走査部６は徐々に、ビームの反射角θｃが大きくなるようにミラーの角度を変化させ、反射させたビームを導く位置を、蛍光ランプ２の内面上において、徐々に走査部６に近づける。これにより、発光領域１３、発光領域１４、発光領域１５という具合に、走査部６から遠い位置から順に蛍光灯器具１の発光領域が形成されていく。
　図１１～図１３には、蛍光ランプ２の中～上部２９から発光を得る原理を示している。説明を簡潔にするために、図１１～図１３に示す経過に係る説明において、蛍光ランプ２の中～上部２９である旨の表現は省略している。また、中～上部２９全体にビームを導くためには、ビームを導くべき位置の高さに応じて走査を多数回行う必要があるが、図示を簡潔にするために、図１１～図１３には、そのうち最後の走査を行う場合を図示している。
　図１１に示す経過（第１０経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７～１５に加え、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部において、蛍光灯器具１の発光領域１６が形成される。なお、ビームの進行経路を分かりやすく示すという観点から、発光領域８、９、１１、１２、１４、および１５については図示を省略した。
　図１２に示す経過（第１１経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、走査部６から遠い側の蛍光ランプ２の端部と蛍光ランプ２の中央との中間地点に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７～１６に加え、発光領域１６の走査部６側の端部から、該中間地点まで、蛍光灯器具１の発光領域１７が形成される。なお、ビームの進行経路を分かりやすく示すという観点から、発光領域９、１２、および１５については図示を省略した。
　図１３に示す経過（第１２経過）において、走査部６は、レーザー５から出射されたビームを反射させ、蛍光ランプ２の内面上であって、蛍光ランプ２の中央に導く。該ビームが導かれた位置に塗布された蛍光体３が励起され、励起された蛍光体３から発光が得られる。この時点では、発光領域７～１７に加え、発光領域１７の走査部６側の端部から、蛍光ランプ２の中央まで、蛍光灯器具１の発光領域１８が形成される。
　図１１～図１３に示す経過の間、走査部６は徐々に、ビームの反射角θｄが大きくなるようにミラーの角度を変化させ、反射させたビームを導く位置を、蛍光ランプ２の内面上において、徐々に走査部６に近づける。これにより、発光領域１６、発光領域１７、発光領域１８という具合に、走査部６から遠い位置から順に蛍光灯器具１の発光領域が形成されていく。発光領域７～１８を総合すると、走査部６から遠い側に位置する、蛍光ランプ２の半分に相当している。
　ここで、ＭＥＭＳミラーの角度の可動範囲は小さい。このため、走査部６としてＭＥＭＳミラーを用いた場合、走査したビームを走査部６の近くに導くことが難しい。このため、図１の（ａ）～（ｃ）に示すとおり、蛍光灯器具１は、走査部６１が、レーザー５１から出射されたビームが蛍光ランプ２の一端側（すなわち、走査部６１から遠い側）の内面に塗布された蛍光体３に入射するように、レーザー５１から出射されたビームを走査する構成としている。同様に、図１の（ａ）～（ｃ）に示すとおり、蛍光灯器具１は、走査部６２が、レーザー５２から出射されたビームが蛍光ランプ２の他端側（すなわち、走査部６２から遠い側）の内面に塗布された蛍光体３に入射するように、レーザー５２から出射されたビームを走査する構成としている。これにより、蛍光ランプ２全体において、蛍光ランプ２の内面に塗布された蛍光体３にビームを入射させることが容易となる。
　なお、レーザー５から出射されたビームは、ＬＥＤ等が発光する光に比べ、単位面積あたりのフォトンの数が多い。このため、ビームを走査しつつ蛍光体３を励起させたとき、蛍光体３は、速やかに励起される一方、長い時間をかけて緩和される。この結果、例えばμｓのオーダーでビームの走査を繰り返すことにより、人間の目には蛍光灯器具１による照明が継続的に行われているように見える。
　こうして、蛍光灯器具１では、レーザー５から出射されたビームを走査部６によって走査し、走査後のビームによって蛍光ランプ２の内面に塗布された蛍光体３を励起させて発光を得る。これにより、蛍光灯器具１では、照射範囲の全体に亘って、光量を多くすることができ、十分な明るさを得ることが可能となる。なお、一例として、ワット数１０ｍＷのレーザー５を用いて蛍光灯器具１を構成した場合、蛍光灯器具１のワット数としては４０ｍＷ以上が見込める。
　さらに、蛍光灯器具１は、一般に廃棄が困難であるとされる水銀を用いることなく構成することが可能である。このため、蛍光灯器具１の廃棄は容易であり、地球環境にもやさしい。
　蛍光灯器具１は、レーザー５および走査部６を備えた照明装置であると解釈することもできる。照明装置の詳細については、後述する実施の形態において説明する。
　〔実施の形態２〕
　蛍光灯器具１は、レーザー５および走査部６に加え、蛍光ランプ２と、蛍光ランプ２の内面に塗布された蛍光体３とを備えた照明器具であった。
　一方、レーザー５および走査部６とは別に、蛍光ランプ２および蛍光体３と同様の機能を有する部材を用意すれば、レーザー５および走査部６により照明装置を構成することも可能である。
　図１４は、本実施の形態に係る照明装置の構成を示す断面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は繰り返さない。
　図１４に示す照明装置は、レーザー５と、走査部６とを備えている。レーザー５は、ビームを出射するものであり、走査部６は、部屋（構造物）１９の内面に塗布された蛍光体３に入射するレーザー５からのビームの同内面上の位置が移動するように該ビームを走査するものである。
　上述したとおり、部屋１９には内面に蛍光体３が塗布されている。そして、レーザー５から出射されたビームは、走査部６により走査された後、部屋１９の内面に塗布された蛍光体３に入射する。これにより、部屋１９の内面に塗布された蛍光体３が励起され、照明が得られる。換言すれば、レーザー５および走査部６は部屋１９全体を高速スキャンして発光させている。
　レーザー５および走査部６は、内面に蛍光体３が塗布された部屋１９に取り付け可能な照明装置であると言える。
　〔効果の検証１〕
　図１～図１３に示す蛍光灯器具１および図１４に示す照明装置により、十分な明るさを実現することができるという効果について検証を行った。
　図１５は、前記効果の検証装置およびメカニズムを示す図である。
　図１５に示す検証装置は、蛍光ランプ２、紫外線ＬＥＤ２０、および蛍光ランプチャック２１により構成されている。
　紫外線ＬＥＤ２０は、レーザー５の代用品である。
　蛍光ランプチャック２１は、蛍光ランプ２を把持するものであり、蛍光ランプ２を中心軸２２の周りに矢印の方向に回転させることができるものである。
　ここで、図１５に示す検証装置により蛍光灯器具１の動作原理を再現すべく、該検証装置を下記（１）および（２）のように動作させた。
　（１）紫外線ＬＥＤ２０を蛍光ランプ２の内部に挿入し、蛍光ランプ２の内面に十分近づけた。これは、紫外線ＬＥＤ２０は出射光２３の単位面積あたりのフォトンの量が少ないが、紫外線ＬＥＤ２０と蛍光ランプ２の内面とを十分近づければ、十分な光量の光（出射光２３）が蛍光体３に入射され、紫外線ＬＥＤ２０からの出射光２３により走査後のビームを再現することができるためである。
　（２）紫外線ＬＥＤ２０を中心軸２２に沿って前後させつつ、蛍光ランプチャック２１により蛍光ランプ２を回転させた。これは、紫外線ＬＥＤ２０の出射光２３を、蛍光ランプ２の内面全体に導くことができ、ビームの走査を再現することができるためである。
　そして、紫外線ＬＥＤ２０の出射光２３を蛍光体３に入射して得られた発光スポット２４を視認して、その明るさを確認した。
　図１６は、前記効果の検証結果を示す図である。
　発光スポット２４は蛍光ランプ２との間に十分鮮明なコントラストを有しており、発光スポット２４が十分明るいものであることが分かる。
　図１７は、前記効果の検証結果を示す別の図である。
　前記検証装置を前記（１）および（２）のように動作させて得られた発光部分２５は、蛍光ランプ２の中心軸２２の周りに得られている。走査（ここでは、紫外線ＬＥＤ２０を中心軸２２に沿って前後させること）により、このような発光部分２５を蛍光ランプ２の一端から他端まで形成すれば、蛍光ランプ２の全面から照明を得ることが可能である。
　〔効果の検証２〕
　続いて、図１～図１３に示す蛍光灯器具１および図１４に示す照明装置により、構造物（図１に示す蛍光ランプ２および図１４に示す部屋１９）の内面全体から発光が得られることを確認するために、以下に示す検証を行った。
　図１９は、前記効果の検証装置およびメカニズムを示す図である。
　図１９に示す検証装置は、紫外線ＬＥＤ２０、回転軸体３０、および板状部材３１により構成されている。
　紫外線ＬＥＤ２０は、固定されている。
　回転軸体３０は、円柱状または円筒状の部材である。回転軸体３０における紫外線ＬＥＤ２０側の端部には、板状部材３１が取り付けられている。回転軸体３０は、板状部材３１を中心軸３２の周りに矢印の方向に回転させることができるものである。
　板状部材３１は、透明または半透明の板であり、紫外線ＬＥＤ２０と対向する面に蛍光体３が塗布されている。紫外線ＬＥＤ２０から出射された光は、板状部材３１に塗布された蛍光体３に入射される。
　図１９に示す検証装置による検証では、回転軸体３０により板状部材３１を回転させつつ、紫外線ＬＥＤ２０から出射された光を予め定められた照射域３３に照射して板状部材３１に塗布された蛍光体３を励起させた。
　このとき、励起された蛍光体３からの発光により、板状部材３１上に、照射域３３と略同形状の発光スポット３４が形成される。上述したとおり、板状部材３１は回転軸体３０により回転されるため、板状部材３１の回転方向と反対方向に、複数個の発光スポット３４が中心軸３２の周りに円を描くように順次形成されることとなる（図２０参照）。
　また、各発光スポット３４は、しばらくの間（具体的には、自身の発光の基となる蛍光体３が励起されてから緩和されるまでの間）消えずに発光を続ける。この結果、図１９に示す検証装置では、板状部材３１上に複数個の発光スポット３４を形成し、これにより帯状の発光領域を形成することが可能となっている。
　そして、この複数個の発光スポット３４により、板状部材３１上に円環状の発光領域を形成することができるかどうかを確認した。
　図２０は、前記効果の検証結果を示す図である。
　図２０から明らかであるとおり、複数個の発光スポット３４により、板状部材３１上に円環状の発光領域３５を形成することができた。
　本発明の態様２に係る照明装置は、前記態様１において、前記光源がレーザーである。
　前記の構成によれば、ビームを容易に実現することができる。
　本発明の態様３に係る照明装置は、前記態様２において、前記レーザーがＰＷＭ信号によって駆動される。
　例えば、レーザーとして一般的なレーザーダイオードを用いた場合、これを連続発振により駆動すると、照明装置の寿命は数十時間程度と非常に短くなる。一方、レーザーをＰＷＭ信号により駆動することによって、照明装置の寿命を延ばすことができる。
　本発明の態様４に係る照明装置は、前記態様１から３のいずれかにおいて、前記ビームの波長がＵＶＢの波長である。
　一般に、蛍光体は、ＵＶＢの波長を有する光によって励起されるものが多い。前記の構成によれば、ビームの波長をＵＶＢの波長とすることにより、蛍光体の選択の幅を広げることができる。光源の出射光自体の波長がＵＶＢの波長ではなくても、ＳＨＧ（Second Harmonic Generation）により蛍光体への入射光の波長をＵＶＢの波長に変換してもよい。ＳＨＧとは、入射光の半波長の光の発生、すなわち第２次高調波の発生である。
　本発明の態様５に係る照明装置は、前記態様１から４のいずれかにおいて、前記走査部が、ＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー、ガルバノミラーのいずれかである。
　前記の構成によれば、走査部を容易に実現することができる。
　本発明の態様６に係る照明器具は、前記態様１から５のいずれかの照明装置と、前記構造物と、前記蛍光体とを備えていることを特徴としている。
　前記の構成によれば、前記照明装置と同様の効果を奏する照明器具を実現することができる。
　本発明の態様７に係る照明器具は、前記態様６において、前記構造物が筒状の部材であり、前記光源が前記構造物の一端に配置されており、前記走査部が前記構造物の他端に配置されている。
　本発明の態様８に係る照明器具は、前記態様６において、前記構造物が筒状の部材であり、前記光源および前記走査部を２つ備えており、一方の前記光源である第１光源が前記構造物の一端に配置されており、他方の前記光源である第２光源が前記構造物の他端に配置されており、一方の前記走査部である第１走査部が前記構造物の他端に配置されており、他方の前記走査部である第２走査部が前記構造物の一端に配置されており、前記第１走査部は、前記第１光源から出射されたビームが前記構造物の一端側の内面に塗布された蛍光体に入射するように、前記第１光源から出射されたビームを走査し、前記第２走査部は、前記第２光源から出射されたビームが前記構造物の他端側の内面に塗布された蛍光体に入射するように、前記第２光源から出射されたビームを走査する。
　例えば、走査部としてＭＥＭＳミラーを用いた場合、走査したビームを走査部の近くに導くことが難しい。このため、前記の構成によれば、第１走査部が、第１光源から出射されたビームが構造物の一端側の内面に塗布された蛍光体に入射するように、第１光源から出射されたビームを走査する。同様に、前記の構成によれば、第２走査部が、第２光源から出射されたビームが構造物の他端側の内面に塗布された蛍光体に入射するように、第２光源から出射されたビームを走査する。これにより、構造物全体において、構造物の内面に塗布された蛍光体にビームを入射させることが容易となる。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　本発明は、照明装置および照明器具に利用することができる。
１　蛍光灯器具（照明器具）
２　蛍光ランプ（構造物）
３　蛍光体
５　レーザー（光源）
６　走査部
１９　部屋（構造物）
５１　レーザー（第１光源）
５２　レーザー（第２光源）
６１　走査部（第１走査部）
６２　走査部（第２走査部）

Claims (8)

  1. 　ビームを出射する光源と、
    　構造物の内面に塗布された蛍光体に入射する前記ビームの前記内面上の位置が移動するように前記ビームを走査する走査部とを備えたことを特徴とする照明装置。
  2. 　前記光源がレーザーであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記レーザーがＰＷＭ信号によって駆動されることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
  4. 　前記ビームの波長がＵＶＢの波長であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
  5. 　前記走査部が、ＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー、ガルバノミラーのいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置と、
    　前記構造物と、
    　前記蛍光体とを備えていることを特徴とする照明器具。
  7. 　前記構造物が筒状の部材であり、
    　前記光源が前記構造物の一端に配置されており、
    　前記走査部が前記構造物の他端に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の照明器具。
  8. 　前記構造物が筒状の部材であり、
    　前記光源および前記走査部を２つ備えており、
    　一方の前記光源である第１光源が前記構造物の一端に配置されており、
    　他方の前記光源である第２光源が前記構造物の他端に配置されており、
    　一方の前記走査部である第１走査部が前記構造物の他端に配置されており、
    　他方の前記走査部である第２走査部が前記構造物の一端に配置されており、
    　前記第１走査部は、前記第１光源から出射されたビームが前記構造物の一端側の内面に塗布された蛍光体に入射するように、前記第１光源から出射されたビームを走査し、
    　前記第２走査部は、前記第２光源から出射されたビームが前記構造物の他端側の内面に塗布された蛍光体に入射するように、前記第２光源から出射されたビームを走査することを特徴とする請求項６に記載の照明器具。
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