JP2006269182A

JP2006269182A - 照明装置及びスポットライト

Info

Publication number: JP2006269182A
Application number: JP2005083694A
Authority: JP
Inventors: Shiro Makita; 司郎槇田; Koichi Honda; 宏一本多; Naoto Tokuhara; 直人徳原
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】色温度や演色性のムラを軽減できるとともに、作業性や放熱性を向上させることができる照明装置を提供することである。
【解決手段】発光部１１は、疑似光源部となるアパーチャ部１６のアパーチャ１７に光軸が向くように複数個のＬＥＤ１２がそれぞれ取り付けられたＬＥＤ保持部１３を有し、色調整を行う補色ＬＥＤは中心寄りのＬＥＤ保持部１３に取り付けられ、照明のメインとなる主色ＬＥＤは残りのＬＥＤ保持部に取り付けて形成される。アパーチャ１７を通過した光は拡散手段１９で混色され、レンズ２０で集光されて外部に出射される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源としてＬＥＤを用いた照明装置及びスポットライトに関する。

ＬＥＤを用いて高照度や所望の色温度・演色性が得られる照明装置においては、曲面に多数のＬＥＤを光源として配置し、各ＬＥＤの照射ビームを一点に集光させて仮想の単一点光源ユニットを構成し、この光源ユニットとレンズとの位置関係を可変にして被照射面の照度及び照度分布を変化させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、照射光のムラを軽減させるため拡散手段を用いている。さらに、照明装置をスポットライトに適用したものでは、スポットライト本体の器具前面に遮光板（バンドア）を設置して光の照射範囲を調節し、テレビスタジオや舞台等の演出上照射させたくない対象物や人物等への照射光を遮断するようにしている。
特開２００１−３０７５０２号公報（図２、図３）

しかし、ＬＥＤを用いて高照度や所望の色温度・演色性が得られる照明装置とするためには、複数のＬＥＤを密集させ照射光を所望の位置に集中させ、また、主色ＬＥＤに補色ＬＥＤを混在させ照射光を所望の色温度や演色性にする必要がある。補色ＬＥＤを適度に散りばめて配置した場合、外寄りに配置された補色ＬＥＤの照射光は外寄りにムラとなって表れてしまい易い。

また、従来のものは複数のＬＥＤの光源群に対して単一の発光部とＬＥＤ毎の放熱部とで構成されているので、各放熱部の形状や取付位置が制約されてしまうほか、組み立て作業性が悪い。さらに、複数のＬＥＤを密集させて配置するためＬＥＤ同士が接近し、互いの発生熱を受け合いＬＥＤの放熱が適切に行えない場合がある。発光部の背面にはヒートシンク等の放熱部が設けられているが、特に中央部のＬＥＤは周囲が他のＬＥＤに包囲されているので、隣接するＬＥＤの熱を受け易く許容温度以上の高温になってしまいＬＥＤの寿命が短くなることがある。

本発明の目的は、色温度や演色性のムラを軽減できるとともに、作業性や放熱性を向上させることができる照明装置及びスポットライトを提供することである。

請求項１の発明に係わる照明装置は、疑似光源部となるアパーチャに光軸が向くように複数個のＬＥＤが取り付けられるとともに、色調整を行う補色ＬＥＤを中心寄りに取り付けた発光部と；前記補色ＬＥＤに取り付けられた放熱効果を有する部材と；前記アパーチャの光出射側に設けられ、複数個のＬＥＤからの光を混色する拡散手段と；を備えたことを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下による。

アパーチャは複数個のＬＥＤからの光を集光し疑似光源部となる。発光部は、例えば金属やセラミック等の熱伝導率のよい材料でＬＥＤ保持部を形成し、必要に応じてベース板及びその背面に放熱効果を有する部材が取り付けられる。また、色調整を行う補色ＬＥＤは中心寄りの発光部に取り付けられる。中心寄りとは、複数のＬＥＤを円形状または多角形状に配置された円形または多角形の中心から所定内の領域であり、その領域内のすべて及び一部を含む。

なお、好ましくは、円形または多角形の中心に少なくとも補色ＬＥＤが配設されることであり、中心に配設された補色ＬＥＤの周囲に１個以上の補色ＬＥＤを設けてもよい。そして、中心に補色ＬＥＤを配設すると、拡散手段により主色ＬＥＤの光と確実に混色されるので、照射光のムラを確実に軽減できる。

拡散手段は例えばフィルムであり、アパーチャの光出射側に設けられ、複数個のＬＥＤからの光を混色するとともに、アパーチャの形状のエッジ（輪郭）をぼかす役割を有する。

請求項２の発明に係わる照明装置は、請求項１の発明において、前記発光部は、放熱効果を有する部材に取り付けたとともに、前記補色ＬＥＤは、主色ＬＥＤより低出力であることを特徴とする。

本発明は、発光部を放熱効果を有する部材に取り付けたとともに、補色ＬＥＤは、主色ＬＥＤより低出力のＬＥＤを使用し、補色ＬＥＤの温度上昇を抑制し色温度を安定させるようにしたものである。

一般に、ＬＥＤは温度によって色温度が変化するので、発光部を放熱効果を有する部材に取り付けて放熱効果を向上させる。さらに、発光部の中心寄りのＬＥＤは周囲が他のＬＥＤに包囲されているので、隣接するＬＥＤの熱を受け易く温度上昇することから、放熱効果を有する部材を設けることに加え、主色ＬＥＤより低出力の補色ＬＥＤを使用して補色ＬＥＤの発生熱を抑制する。つまり、放熱効果を有する部材によって中心よりの領域の放熱を促すので、色調整を行う補色ＬＥＤの色温度を安定させる。

請求項３の発明に係わる照明装置は、請求項１または２の発明において、前記アパーチャ部のアパーチャから出射する光を遮光し出射光の照射範囲を調節する遮光部を設けたことを特徴とする。

本発明は、各ＬＥＤの光線がほぼ均一に重なっているアパーチャの近傍に遮光部を設けたものである。各ＬＥＤからの出射光の集光部であるアパーチャでは、各ＬＥＤの光線がほぼ均一に重なっている。このアパーチャの近傍に遮光部を設けることで、各ＬＥＤの光線は均等の割合で遮光される。従って、アパーチャから照射された光は、はっきりとした遮光効果を得ることができる。さらにアパーチャの光出射側からに設置された拡散手段により適度に拡散された遮光状態を作り出すことができる。

請求項４の発明に係わる照明装置は、請求項１ないし３のいずれか一の発明において、前記発光部に配設された各ＬＥＤは、熱伝導率の高い材料からなる柱状のＬＥＤ保持部の先端に設けられており、前記ＬＥＤ保持部の先端は、アパーチャにＬＥＤからの光が向くように傾斜状に形成されていることを特徴とする。

ＬＥＤ保持部は熱伝導率の高い材料で柱状に形成され、複数のＬＥＤ保持部が例えば発光部のベース板に円形状に植立して配置され、その先端部にＬＥＤが搭載される。ＬＥＤ保持部の先端部は、ＬＥＤが搭載されたときアパーチャ部のアパーチャに光軸が向くように傾斜状に形成される。

請求項５の発明に係わるスポットライトは、請求項１ないし３のいずれか一記載の照明装置と、；前記照明装置を収納するスポットライト本体と；を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、補色ＬＥＤを中心寄りに配置するので、補色ＬＥＤの照射光は外寄りに照射されず、照射光の中心寄りで主色ＬＥＤとよく混色され照射光のムラは軽減できる。また、補色ＬＥＤから発生した熱は、放熱効果を有する部材へ放熱されるので、中心部の補色ＬＥＤの温度上昇を抑えることができる。

請求項２の発明によれば、補色ＬＥＤの消費電力を主色ＬＥＤより低く設定するので、補色ＬＥＤを中心寄りに配置しても発生熱量が少なく熱による色温度の変化を抑制できる。特に、所望の色温度や演色性が主色ＬＥＤの色温度や演色性に近い場合は、補色ＬＥＤの消費電力は主色ＬＥＤより低く設定できるので、その場合に特に有効である。

請求項３の発明によれば、各ＬＥＤの光線がほぼ均一に重なっているアパーチャの近傍に遮光部を設けたので、各ＬＥＤの光線は均等の割合で遮光される。従って、アパーチャからの照射された光は、はっきりとした遮光効果を得ることができる。

請求項４の発明によれば、ＬＥＤ保持部は熱伝導率の高い材料で形成されるので、ＬＥＤ保持部に搭載された個々のＬＥＤから発生した熱は、ＬＥＤ保持部からベース板さらには放熱効果を有する部材へ熱伝導して放熱されるので、互いに隣接するＬＥＤの熱を受け難くなりＬＥＤの温度上昇を抑えることができる。

請求項５の発明によれば、請求項１ないし４のいずれか一の発明の効果を備えたスポットライトを得ることができる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる照明装置の構成図である。発光部１１は、複数のＬＥＤ１２、各々のＬＥＤ１２を搭載するＬＥＤ保持部１３、ＬＥＤ保持部１３が植立されたベース板１４及びＬＥＤ１２で発生熱した熱を放熱する放熱部１５から構成されている。放熱部１５は放熱効果を有する部材で形成されている。

ＬＥＤ保持部１３は熱伝導率の高い材料で柱状に形成され、先端部にそれぞれＬＥＤ１２が搭載されている。そして、中心寄りのＬＥＤ保持部１３は短く、中心から遠くなるにつれて長くなるようにＬＥＤ保持部１３を形成する。ＬＥＤ１２を搭載した各々のＬＥＤ保持部１３はベース板１４上に同心円状に植立して配置される。植立したＬＥＤ保持部１３の先端部は、搭載されたＬＥＤ１２がアパーチャ部１６のアパーチャ１７に光軸が向くように面取りされている。これにより、アパーチャ１７に向かって略すり鉢状にＬＥＤ１２を配列する。このように、ＬＥＤ保持部１３はベース板１４に竹槍状に配置されるので、発光部１１にＬＥＤ１２を配設する際に容易に同心円状に配置できる。

ベース板１４は熱伝導の高い材料で形成され、ＬＥＤ保持部１３を取り付けるとともに筐体１８にも取り付けられる。ベース板１４の背面にはＬＥＤ１２からの発生熱を筐体１８の外へ逃がす放熱部１５が設けられている。この放熱部１５は例えばヒートシンクであり、各々のＬＥＤ保持部１３に共通の一つの放熱部として形成されている。ベース板１４は放熱部１５を取り付けるために設けられているので、放熱部１５をＬＥＤ保持部１３や筐体１８に直接的に取り付けできる場合には、ベース板１４を省略できる。

ＬＥＤ保持部１３は熱伝導率の高い材料で柱状に形成されているので、個々のＬＥＤ１２から発生した熱は、ＬＥＤ保持部１３から熱伝導率の高いベース板１４を介して放熱部１５へ熱伝導し放熱される。そのため、互いのＬＥＤ１２の熱を受け難くなりＬＥＤ１２の温度上昇を抑えることができる。

次に、発光部１１の各々のＬＥＤ１２からの光は、アパーチャ部１６のアパーチャ１７で集光され、拡散フィルタ１９を介してレンズ２０に出射される。拡散手段１９は、アパーチャ１７とレンズ２０との間に設けられ、複数個のＬＥＤ１２からの光を混色するとともに、アパーチャ１７の形状のエッジ（輪郭）をぼかす役割を有する。また、レンズ２０はアパーチャ部１６のアパーチャ１７から離間して設けられ、アパーチャ１７から拡散フィルタ１９を介して出射される出射光を集光して外部に出射する。

図２は、発光部１１の正面図である。色調整を行う補色ＬＥＤ１２は中心寄りのＬＥＤ保持部１３に取り付けられ、照明のメインとなる主色ＬＥＤ１２は残りのＬＥＤ保持部１３に取り付けられる。図２では、円形状に植立して配置された円形の中心から所定半径内の領域のすべてに補色ＬＥＤ１２を配置した場合を示しているが、その領域の一部に補色ＬＥＤ１２を配置するようにしてもよい。

また、色調整を行う補色ＬＥＤ１２は、主色ＬＥＤ１２より低出力のものを使用するようにしてもよい。発光部１１の中心寄りのＬＥＤ１２は周囲が他のＬＥＤ１２に包囲されているので、隣接するＬＥＤ１２の熱を受け易く温度上昇する。すなわち、中心寄りの補色ＬＥＤ１２からの発生熱は、背面の放熱部１５の後部からの放熱が大半を占めているが、外寄りの主色ＬＥＤ１２からの発生熱は、背面の放熱部１５材の後部や側部および筐体１８の表面からも放熱されるため、中心寄りの補色ＬＥＤ１２は外寄りの主色ＬＥＤ１２より高温になる傾向である。

そこで、補色ＬＥＤ１２を中心寄りに配置したことに伴い、主色ＬＥＤ１２より低出力の補色ＬＥＤ１２を使用して発生熱を抑制し、色調整を行う補色ＬＥＤ１２の色温度を安定させる。これにより、色調整を行う補色ＬＥＤ１２の温度を安定させ、温度によって色温度が変化することを抑制する。

図３は、熱伝導率の高い材料で柱状に形成されたＬＥＤ保持部１３にフィン２１を設け、放熱効果をさらに高めるようしたものである。図１に示した場合と同様に、複数のＬＥＤ１２は、それぞれ熱伝導率の高い材料で柱状に形成されたＬＥＤ保持部１３に搭載され、アパーチャ１７に向かって略すり鉢状に配列されている。そして、各々のＬＥＤ保持部１３は共通の一つの放熱部１５に接続されている。さらに、ＬＥＤ保持部１３に複数のフィン２１を設ける。これにより、放熱効果が向上するので、ＬＥＤ１２を密集させる配置を保つことができる。

第１の実施の形態によれば、アパーチャ１７に向けた補色ＬＥＤ１２を中心寄りに配置し、補色ＬＥＤの周りに主色ＬＥＤをアパーチャ１７に向けて配置するので、照射光の中心寄りで補色ＬＥＤの光が主色ＬＥＤの光とよく混色され照射光のムラは軽減できる。また、所望の色温度や演色性が主色ＬＥＤの色温度や演色性に近い場合は、補色ＬＥＤの消費電力を主色ＬＥＤより低く設定するので、補色ＬＥＤを中心寄りに配置しても発生熱量が少なく、熱による色温度の変化を抑制できる。

ＬＥＤ保持部１３は柱状に形成され、その先端部にＬＥＤ１２を搭載してアパーチャ１７に向かって円形かつ略すり鉢状にＬＥＤ１２を配列することができるので、制作コストの軽減になる。また、ＬＥＤ保持部１３は柱状に形成されているので、互いのＬＥＤ１２の熱を受け難くなり、また、各々のＬＥＤ１２での発生熱はＬＥＤ保持部１３を通して放熱部１５に導かれるので放熱効果が向上する。ＬＥＤ保持部１３にフィン２１を設けた場合にはさらに放熱効果が向上する。

（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態に係わる照明装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、アパーチャ部１６のアパーチャ１７から出射する光を遮光し出射光の照射範囲を調節する遮光部２２を追加して設けたものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。

図４において、アパーチャ部１６のアパーチャ１７と拡散フィルタ１９との間に遮光部２２が設けられている。発光部１１の各ＬＥＤ１２からの出射光は、集光部であるアパーチャ１７において、各ＬＥＤ１２の光線がほぼ均一に重なっている。このアパーチャ１７の近傍に遮光部２２を設けることで、各ＬＥＤ１２の光線は均等の割合で遮光できる。

図５は遮光部２２の一例を示す平面図であり、図５（ａ）は遮光部２２で出射光を遮光していない状態、図５（ｂ）は遮光部２２で出射光を遮光している状態を示す。遮光部本体２３のアパーチャ１７の位置する箇所には開口部２４が設けられ、その開口部２４の周囲にはスライド可能な遮光部材２５が設けられている。この遮光部材２５を調節することによって、遮光する範囲を調節する。図５ではアパーチャ１７の形状が円形で、遮光部材２５が長方形である場合を示しているが、遮光部材２５に曲率を持たせ遮光後の形状を円形に保つようにすることも可能である。遮光部材２５としてスライド式の板を用いた場合について説明したが、テープ等を遮光部本体２３の開口部２４に貼り付けて形成するようにしてもよい。

第２の実施の形態によれば、各ＬＥＤの光線がほぼ均一に重なっているアパーチャの近傍に遮光部２２を設けて遮光するので、遮光後の各ＬＥＤ１２の光線は均等の割合で遮光される。従って、レンズ２０によって照射された光は、はっきりとした遮光効果を得ることができる。

（第３の実施の形態）
図６は本発明の第３の実施の形態に係わるスポットライトの構成図である。この第３の実施の形態は、第１の実施の形態の照明装置をスポットライト本体２６に収納しスポットライトを構成したものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

スポットライト本体２６の内部に第１の実施の形態の照明装置が収納されている。スポットライト本体２６の前面部にはバンドア２７が設けられ、このバンドア２７の開閉角度を調節することによりスポットライトからの光の照射範囲を調節する。また、スポットライト本体２６には、レンズ２０と照明装置の発光部１１との距離を相対的に可変とする移動機構２８が設けられており、移動機構２８は光源フォーカスハンドル２８ａ及びレンズフォーカスハンドル２８ｂから構成されている。この移動機構２８によりフォーカスさせることにより、被照射面での照射面積を連続変化させ、また光量を連続変化させる。

なお、第２の実施の形態の照明装置をスポットライト本体２６の内部に収納してスポットライトを構成することも可能である。その場合には、バンドア２７を省略することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係わる照明装置の構成図。本発明の第１の実施の形態における発光部の正面図。本発明の第１の実施の形態に係わる照明装置の他の一例を示す構成図。本発明の第２の実施の形態に係わる照明装置の構成図。本発明の第２の実施の形態における遮光部の一例を示す平面図。本発明の第３の実施の形態に係わるスポットライトの構成図。

符号の説明

１１…発光部、１２…ＬＥＤ、１３…ＬＥＤ保持部、１４…ベース板、１５…放熱部、１６…アパーチャ部、１７…アパーチャ、１８…筐体、１９…拡散フィルタ、２０…レンズ、２１…フィン、２２…遮光部、２３…遮光部本体、２４…開口部、２５…遮光部材、２６…スポットライト本体、２７…バンドア、２８…移動機構

Claims

疑似光源部となるアパーチャに光軸が向くように複数個のＬＥＤが取り付けられるとともに、色調整を行う補色ＬＥＤを中心寄りに取り付けた発光部と；
前記補色ＬＥＤに取り付けられた放熱効果を有する部材と；
前記アパーチャの光出射側に設けられ、複数個のＬＥＤからの光を混色する拡散手段と；
を備えたことを特徴とする照明装置。
前記発光部は、放熱効果を有する部材に取り付けたとともに、前記補色ＬＥＤは、主色ＬＥＤより低出力であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記アパーチャ部のアパーチャから出射する光を遮光し出射光の照射範囲を調節する遮光部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
前記発光部に配設された各ＬＥＤは、熱伝導率の高い材料からなる柱状のＬＥＤ保持部の先端に設けられており、前記ＬＥＤ保持部の先端は、アパーチャにＬＥＤからの光が向くように傾斜状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の照明装置。
請求項１ないし４のいずれか一記載の照明装置と、；
前記照明装置を収納するスポットライト本体と；
を備えたことを特徴とするスポットライト。