JP2009043633A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射して得られる光を効率良く集光することを可能にする照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、光を発する複数個のＬＥＤ３を有する光源部２と、光源部２から発せられる光を反射する反射部材（透明部材４Ａ，円環部４Ｂ，反射面４Ｃ）とを有し、この照明装置１では、反射部材によって反射される反射光が集光される。反射部材は、光源部２の各々が発する光を個別に反射する複数の反射面４Ｃを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ： Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源として複数用い、その光源の光を反射させ、集光する技術が提案されている（特許文献１および２参照）。このように複数のＬＥＤの光を集光する理由の一つは、照明装置から放出される光を明るくするためである。また、複数のＬＥＤの光を集光する理由のもう一つは、個々のＬＥＤの光度・色調等のばらつきを考慮する必要を無くすることである。

特開２００５−１００７２３号公報 特開２００２−３６５４８８号公報

しかしながら、上述の特許文献１および２に記載されている技術では、たとえば図４に示すように、ＬＥＤの光を反射させる反射部材１１にドーナツ状のトロイダル面からなる反射面が形成されている。よってその反射面で反射して得られる複数の光束は、反射方向によって長軸方向および長径が異なる楕円形状になってしまい、その光束形状が一定しない。そのため、特許文献１および２に記載されている技術では、集光効率が良好でなく、集光した光を均一に照射することは困難である。

そこで、本発明の課題は、反射して得られる光を効率良く集光し、その集光した光を均一に照射することを可能にする照明装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明は、光を発する複数個の光源部と、光源部から発せられる光を反射する反射部材とを有し、反射部材によって反射される反射光が集光される照明装置において、反射部材は、複数個の光源部の各々が発する光を個別に反射する複数の反射面を有し、集光される反射光を被照射物に向かって反射する第２の反射面を有している。

個々の光源部が発する光を反射部材によって反射して得られる光の光束の形状は、その反射部材の反射面の形状に依存する。よって、個々の光源部が発する光を個別に反射するための複数の反射面を有する反射部材を用いることで、反射面の形状を、個々の光源部が発する光の光束の形状に対応した形状に形成することができ、反射して得られる光の光束の形状を一定形状にできる。そして、その一定形状の光束の反射光が集光されるため、本発明の照明装置は、反射して得られる光を効率良く集光し、その集光した光を第２の反射面によって被照射物に均一に照射できる。

他の発明の照明装置では、上述の発明に加えて、光源部は、平行光を発している。この構成を採用することによって、反射して得られる光の光束形状をより一定にできる。なお、完全な平行光を得ることは現実的でないため、以下では、「平行光」に不完全な平行光を含ませて「略平行光」と記す。

他の発明の照明装置は、上述の発明に加えて、集光される反射光が透過するレンズを有する。この構成を採用することによって、照明装置として必要とされる照射角を容易に設定することができる。

他の発明の照明装置では、上述の発明に加えて、複数個の光源部が発する光の色が異なっており、集光される反射光が混光されている。この構成を採用することによって、複数個の光源部が発する異なる色を精度良く混光・混色でき、所望の色の光を照射することができる。

他の発明の照明装置では、上述の発明に加えて、複数個の光源部が円周上に配置され、複数個の光源部に対向する位置に反射面が形成される円環部が配置されている。この構成を採用することによって、円周上に配置される複数個の光源部から発せられ、反射面で反射された光を効率良く集光できる。

他の発明の照明装置は、上述の発明に加えて、円環部の内周側に配置され、集光される反射光が透過するレンズを有する。この構成を採用することによって、円周上に配置される複数個の光源部から発せられ、照明装置として必要とされる光の照射角を容易に設定することができる。

本発明によって、反射して得られる光を効率良く集光し、その集光した光を均一に照射することを可能にする照明装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の照明装置を図面に基づいて説明する。

（照明装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る照明装置１の側面図である。図１に示すように、照明装置１は、光源部２と、円盤状部材４とを備えている。また、照明装置１は、照明装置１全体を支える筐体（図示省略）を有している。

光源部２は、中実かつ透明のアクリル樹脂成型体からなる透明部材２Ａと、光源であるＬＥＤ３と、光反射膜（図示省略）を主たる構成要素としている。透明部材２Ａは、ＬＥＤ３から出射される光を略平行光にする光学系をなしている。この透明部材２Ａは、略円錐台形に形成されるとともに、その側面は丸みを帯びた凸状に形成されている。また、透明部材２Ａの側面は、透明部材２Ａの内部へと光を反射する光反射膜で覆われている。本形態のＬＥＤ３は、白色の光を発光する。

図２は、光源部２を図１の右側面から見た図である。本形態の照明装置１は、６個の光源部２を備えている。この６個の光源部２は、図２に示すように、破線で示す円周上に等間隔に配置されている。また、これらの６個の光源部２は、照明装置１を構成する筐体に固定されている。なお、各々の光源部２は、出射される光の光軸方向（図１の左右方向）から見たときの形状が円形状となる光を出射する。

図３は、円盤状部材４の斜視図である。円盤状部材４は、中実かつ透明のアクリル樹脂が円盤状に成型されている透明部材４Ａと、光反射膜（図示省略）とを主たる構成要素としている。透明部材４Ａは、円環状に形成され透明部材４Ａの外周側部分を構成する円環部４Ｂと、円環部４Ｂの内周側に配置され円環部４Ｂと一体で形成されるレンズ４Ｅとを有している。

円環部４Ｂの一端面は平面状に形成され、円環部４Ｂの他端面は曲面状に形成されている。具体的には、光源部２と対向する側の面（図１の左側面）は平面状に形成され、光源部２と対向しない側の面（図１の右側面）は曲面状に形成されている。本形態では、円環部４Ｂの他端面には、凸状に丸みを帯びるとともに円周方向に等角度間隔で６分割された６個の曲面が形成されている。すなわち、円環部４Ｂの他端面には、図３に示すように、境界部４Ｆを境にして、６個の曲面が形成されている。この６個の曲面には、光反射膜（図示省略）が貼付されており、６個の曲面のそれぞれは、反射面４Ｃとなっている。

反射面４Ｃは、円環部４Ｂの内側から見ると凹面鏡となっている。本形態の反射面４Ｃは、円環部４Ｂの径方向における曲率と、円環部４Ｂの周方向における曲率とがほぼ等しくなるように形成されている。また、６個の反射面４Ｃの凹面形状は全て同一である。

６個の反射面４Ｃのそれぞれは、個々の光源部２（具体的には、ＬＥＤ３）に対向する位置に配置されており、レンズ４Ｅに形成される後述の第２の反射面４Ｄに向かって、光源部２から出射される光を反射する。なお、本形態では、透明部材４Ａの一部である円環部４Ｂと、反射面４Ｃによって反射部材が構成されている。

レンズ４Ｅの一端面（図１の左側面）は凹面状に形成され、レンズ４Ｅの他端面（図１の右側面）は凸面状に形成されている。また、レンズ４Ｅの一端面は、円環部４Ｂの一端面から窪むように形成され、レンズ４Ｅの他端面は反射面４Ｃ（円環部４Ｂの一端面）よりも突出するように形成されている。

レンズ４Ｅの一端面には、光反射膜（図示省略）が貼付されており、レンズ４Ｅの一端面は、６個の反射面４Ｃで反射された光をレンズ４Ｅの他端面に向かって反射する第２の反射面４Ｄとなっている。この第２の反射面４Ｄで反射された光は、レンズ４Ｅの内部を透過して、レンズ４Ｅの他端面から出射される。なお、第２の反射面４Ｄは、レンズ４Ｅの内側から見ると凸面鏡となっている。

光源部２と円盤状部材４とは、上述のように、６個の反射面４Ｃと個々の光源部２とが対向するように固定されている。たとえば、光源部２と円盤状部材４とは接着剤で固定されている。

（照明装置の動作）
照明装置１は、電源(図示省略）からの電力を受けてＬＥＤ３を点灯させる。ＬＥＤ３から発せられた光は、光反射膜で覆われた透明部材２Ａによって、図１の一点鎖線に示すように、略平行光とされ、光源部２から出射される。なお、図１の一点鎖線の矢印は、光が進む方向を示している。

光源部２から出射された略平行光は、円環部４Ｂに入射する。円環部４Ｂに入射した略平行光は円環部４Ｂを通過し、反射面４Ｃで反射する。反射面４Ｃで反射した光は、さらに円環部４Ｂを通過して、第２の反射面４Ｄに集光する。上述のように、反射面４Ｃは、個別のＬＥＤ３の各々に対向した位置に各々配置され、かつ、６個の反射面４Ｃの凹面形状は全て同一であるため、各々のＬＥＤ３の光は、個別の反射面４Ｃに対して同様の角度で入射する。また、各々の光源部２は、出射される光の光軸方向から見たときの形状が円形状となる光を出射し、反射面４Ｃは、径方向における曲率と周方向における曲率とがほぼ等しくなるように形成されている。したがって、第２の反射面４Ｄに集光される光の光束は光軸方向から見たときほぼ円形状となる。すなわち、第２の反射面４Ｄに集光される光の光束の形状は均一なものとなる。

集光された光は、第２の反射面４Ｄで反射する。第２の反射面４Ｄで反射した光は、レンズ４Ｅの内部を透過して、レンズ４Ｅの他端面から出射され、被照射物へと照射される。この照射された光は、６個のＬＥＤ３の光が混光されたものとなるため、その６個のＬＥＤ３の明るさの和となる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の照明装置１は、個々の光源部２が発する光を個別に反射するための複数の反射面４Ｃを有しているため、個々の光源部２から発せられ反射面４Ｃで反射された光の光束形状を一定形状にできる。そして、その一定形状の光束の反射光が集光されるため、反射して得られる光を効率良く集光し、その集光した光を第２の反射面によって被照射物に均一に照射できる。そのため、照明装置１から放出される光を明るく、かつ均一にすることができる。

また本形態の照明装置１は、光源部２が略平行光を発しているため、反射して得られる光の光束形状をより一定にできる。

また本形態の照明装置１は、複数個の光源部２が円周上に配置され、光源部２に対向する位置に円環部４Ｂが配置されているため、円周上に配置される複数個の光源部２から発せられ、反射面４Ｃで反射された光を効率良く集光できる。

また本形態の照明装置１は、円環部４Ｂの内周側に配置されるレンズ４Ｅを備え、レンズ４Ｅの他端面は凸面状に形成されている。そのため、レンズ４Ｅから被照射物に向かって照射される光を所定位置で集束させることができる。そのため円周上に配置される複数個の光源部２から発せられ、照明装置１として必要とされる光の照射角を容易に設定することが可能になる。

また本形態の照明装置１は、円環部４Ｂの他端面に反射面４Ｃを有し、レンズ４Ｅの一端に第２の反射面４Ｄを有している。そのため、反射面４Ｃで反射された複数の光が同様の角度で第２の反射面４Ｄへと入射する。また、反射面４Ｃから第２の反射面４Ｄへ各々の光が通過する距離が略同じとなる。そのため、第２の反射面４Ｄに効率良く集光することができる。

また本形態の照明装置１は、第２の反射面４Ｄにて各ＬＥＤ３の光が略１点に混ざりあう、混光が精度良く行われるため、個々のＬＥＤ３の光度・色調等のばらつきがあっても、その影響を低減することができる。そのため、ＬＥＤ３の光度・色調等を一定にするための選別等を行わなくても良いこととなる。さらに、個々のＬＥＤ３の光度・色調等のばらつきがあっても、個々の反射面４Ｃに対策を施すことで、照明装置１から照射される光の光度・色調等のばらつきを調整することができる。そのため、個々のＬＥＤ３の光度・色調等のばらつきを低減することで照明装置１から照射される光の光度・色調等のばらつきを調整する場合と比較して、照明装置１から照射される光の光度・色調等の調整を容易に行うことができる。

（他の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、照明装置１を構成する光源部２は、略平行光を発するものである。しかし光源部２は、ある程度拡散する光を発するもの等であっても良い。ある程度拡散する光を反射する反射面４Ｃの凹面形状等が、ある程度拡散する光を第２の反射面４Ｄに集束可能な形状であれば、反射して得られる光を効率良く集光することを可能にする照明装置が得られるためである。

上述した形態では、図２に示すようにＬＥＤ３（光源部２）が円周上に６個等間隔に配置されている。しかしこのような形態としなくても良い。たとえば、ＬＥＤ３が縦横に複数配置され、各々のＬＥＤ３が発する光を個別に反射するための複数の反射面４ＣがＬＥＤ３に対向するように配置されても良い。また、ＬＥＤ３の個数を照明装置１の仕様等に応じて増減させても良い。さらに、円周上に光源部２を複数個配置する場合であっても、それら光源部２の間隔は等間隔でなくても良い。しかし、照明装置１の構造を複雑にさせないためには、光源部２の間隔は等間隔とすることが好ましい。

上述した形態では、照明装置１は光源部２の構成要素としてＬＥＤ３を用いているが、有機ＥＬ素子等の他の発光素子を用いても良い。またＬＥＤ３の発光色は全て白色としているが、発光色が白色以外の発光素子を用いても良い。さらに複数個の光源部２（発光素子）の発光色を異ならせ、円周の中心に、反射光を混光して集光をする第２の反射面４Ｄが配置されても良い。この場合には、異なる発光色を精度良く混光・混色でき、所望の色の光を発することができる。

上述した形態では、照明装置１を構成する光源部２および円盤状部材４を構成する透明部材２Ａ，４Ａの材質に、透明のアクリル樹脂成型物を用いている。しかし透明部材２Ａ，４Ａの材質に、ガラス、ポリプロピレン等、他の材質のものを用いても良い。また、たとえば透明部材２Ａ，４Ａの材料は、着色を施したものとしても良い。そのような構成とすることで、最終的に被照射物に照射する光の色は、ＬＥＤ３の発光色を変えることなく変化させることができる。さらに、透明部材２Ａ，４Ａの材料には中実のものを用いているが、一部が中空のものを用いても良い。

上述した形態では、照明装置１を構成する光源部２と円盤状部材４の固定に接着剤を用いている。しかし、光源部２と円盤状部材４とを照明装置１の筐体に固定する等他の固定手段を用いることとしても良い。また、照明装置１を構成する筐体は必須の構成部材ではないため、省略することができる。

上述した形態では、レンズ４Ｅの他端面は凸面状に形成されている。しかし、レンズ４Ｅの他端面は、凹面状に形成されても良い。この場合であっても、レンズ４Ｅから被照射物に向かって照射される光を所定位置で集束させることができ、照明装置１として必要とする照射角等を容易に設定することができる。なお、レンズ４Ｅの他端面は、平面状に形成されても良い。

上述した形態では、光源部２は、透明部材２Ａを有しているが、この透明部材２Ａは、照明装置１の必須の構成部材ではないため、省略されても良い。また、照明装置１は、円盤状部材４を有しているが、円盤状部材４は省略されても良い。この場合には、ＬＥＤ３に対向する位置にＬＥＤ３から発せられた光を反射する反射面が配置され、この反射面で反射された光が集光する位置に集光した光を被照射物に向かって反射する第２の反射面が配置されれば良い。また、レンズ４Ｅが省略されても良い。この場合には、反射面４Ｃで反射された光が集光位置に集光した光を被照射物に向かって反射する第２の反射面が配置されれば良い。

上述した形態では、照明装置１を構成する反射部材４が有する６個の反射面４Ｃの凹面形状は全て同一である。しかし６個の反射面４Ｃの凹面形状は、異なっていても良い。たとえば、照明装置１を構成するＬＥＤ３等の発光素子の発光特性が、一つの照明装置１の中で異なる場合には、個々のＬＥＤ３等の発光特性に合わせて反射面４Ｃの凹面形状を異ならせることが好ましい。

上述した形態では、第２の反射面４Ｄは、凸面鏡となっている。しかし第２の反射面４Ｄは凹面鏡であっても良いし、平面鏡であっても良い。

上述した形態では、反射面４Ｃは、径方向における曲率と周方向における曲率とがほぼ等しくなるように形成されている。しかし、反射面４Ｃは、径方向における曲率と周方向における曲率とが異なるように形成されても良い。たとえば、ＬＥＤ３から出射される光の光軸方向から見たときの形状が楕円形である場合には、その光の形状に応じて、反射面４Ｃの径方向における曲率と周方向における曲率とが異なっても良い。

本発明の実施の形態に係る照明装置が光を照射している状態の側面図である。 図１に示す照明装置の右側面図であって、反射部材の図示を省略した状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置を構成する反射部材の斜視図である。 従来の照明装置を構成する反射部材の斜視図である。

符号の説明

１ 照明装置
２ 光源部
４ 円盤状部材（反射部材、反射面、第２の反射面、レンズ）
４Ｂ 円環部
４Ｃ 反射面
４Ｄ 第２の反射面
４Ｅ レンズ

Claims (6)

1. 光を発する複数個の光源部と、上記光源部から発せられる上記光を反射する反射部材とを有し、上記反射部材によって反射される反射光が集光される照明装置において、
   上記反射部材は、上記複数個の光源部の各々が発する光を個別に反射する複数の反射面を有し、集光される上記反射光を被照射物に向かって反射する第２の反射面を有していることを特徴とする照明装置。
2. 前記光源部は、平行光を発することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 集光される前記反射光が透過するレンズを有することを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
4. 前記複数個の光源部が発する光の色が異なっており、集光される前記反射光が混光されることを特徴とする請求項１、２または３記載の照明装置。
5. 前記複数個の光源部が円周上に配置され、前記複数個の光源部に対向する位置に前記反射面が形成される円環部が配置されていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の照明装置。
6. 前記円環部の内周側に配置され、集光される前記反射光が透過するレンズを有することを特徴とする請求項５記載の照明装置。

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