(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともレンズ体が移動することによってスポット配光とフラッド配光とが可変するように構成された照明装置において；
多角形状の照射開口を有する本体と；
矩形状に配列されたＬＥＤチップが複数組み合わされて略円形に近い平面状をなすように配列されたＬＥＤチップグループを略円形の蛍光体層で覆うようにして略円形の発光部が形成され、前記照射開口に向けて光を放射する光源体と；
スポット配光状態において最もレンズ体が光源部から離間した状態のときに前記光源体の発光部の形状がレンズ機能部分に全て収まるような照射開口と近似の外角形状をなし、前記光源体から放射される光を投影するレンズ体と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、テレビスタジオや劇場等に用いられる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、テレビスタジオや劇場等の照明に用いられる照明装置としてスポットライトが使用されている。この種のスポットライトは、光源としてハロゲン電球や放電ランプが使用され、近年では、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称す）を用いたスポットライトも開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３９７３１４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９２３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらスポットライトは、図５に示すように、光源体１２を内蔵した本体１１は、一般的にはコスト等の観点から板金で構成され、矩形状または多角形状の筒形をなし、一端部に照射開口１１ａが形成されている。そして、本体１１内には、光源から放射される光を投影するために、ガラスからなる円形のレンズ体１３が搭載されている。
【０００５】
このため照射開口１１ａは、レンズ体１３と同様の円形の開口となり、矩形状または多角形状の筒形をなす本体の形状に比べ光が通過する面積が小さくなり、器具効率が低下するという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、所望の明るさを確保することが可能な照明装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態における少なくともレンズ体が移動することによってスポット配光とフラッド配光とが可変するように構成された照明装置は、本体、光源体、レンズ体を有し、本体は、多角形状の照射開口を有する。光源体は、矩形状に配列されたＬＥＤチップが複数組み合わされて略円形に近い平面状をなすように配列されたＬＥＤチップグループを略円形の蛍光体層で覆うようにして略円形の発光部が形成され、前記照射開口に向けて光を放射する。レンズ体は、スポット配光状態において最もレンズ体が光源部から離間した状態のときに前記光源体の発光部の形状がレンズ機能部分に全て収まるような照射開口と近似の外角形状をなし、前記光源体から放射される光を投影する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、所望の明るさを確保することが可能な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態である照明装置を示す斜視図。
【図２】同じく照明装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は光源体の正面図。
【図３】同じく照明装置のシミュレーション結果を示し、（ａ）はスポット状態における光の軌跡を模式的に示す図、（ｂ）はフラッド状態における光の軌跡を模式的に示す図、（ｃ）はシミュレーション結果を示す＜表１＞、＜表２＞である。
【図４】本発明の第２の実施形態である照明装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は光源体の正面図。
【図５】従来の照明装置を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る照明装置の実施形態について説明する。
【実施形態１】
【００１１】
本実施形態の照明装置は、テレビスタジオの照明に用いられるスポットライトを構成するもので、図１に示すように、スポットライト１０は、多角形状の照射開口１１ａを有する本体１１と、本体に設けられ照射開口に向けて光を放射する光源体１２と、照射開口１１ａと近似の多角形状をなし、光源体１２から放射される光を投影するレンズ体１３で構成する。
【００１２】
本体１１は、筐体を構成するもので金属、好適には熱伝導性が良好で軽量な、例えばアルミニウム板で構成され、断面形状が多角形状、本実施形態では、略正方形をなす細長い筒形で、一端部、すなわち、筐体の正面に多角形状、本実施形態では、略正方形の照射開口１１ａを有して構成される。本体１１は、図２（ａ）に示すように、筒形で光路１１ｂを覆い、光路１１ｂの一端部に照射開口１１ａが形成され、他端部に光源体１２が設けられる。本体１１の光路１１ｂを覆っている部分の内面は、無反射仕上げ、例えば、黒色に塗装されている。なお、図１中、１１ｃはスポットライト１０をスタジオの天井等に設置するためのハンドル、１１ｄは光源体１２から発生する熱を放熱するための放熱孔である。
【００１３】
光源体１２は、本体１１に設けられ照射開口１１ａに向けて光を放射するもので、図２（ｂ）に示すように、ＣＯＢ（ｃｈｉｐ  ｏｎ  ｂｏａｒｄ）形のＬＥＤを備えた発光モジュールで構成され、基板１２ａと基板１２ａに配設される発光素子１２ｂからなる。基板１２ａは、セラミックスで構成された薄い平板で略正方形をなすように構成される。なお、基板１２ａは、熱伝導性の良好なアルミニウムや銅等の金属で構成してもよい。そして、基板１２ａの一面側（表面側）には、面状をなす発光部Ａが構成される。発光部Ａは、内周面が略円形をなす土手部と、土手部内に形成された配線パターンに実装される複数個の発光素子１２ｂと、発光素子に充填される蛍光体層１２ｃからなる。これら複数個の発光素子１２ｂは、本実施形態では、ＬＥＤチップ（青色）で構成し、図２（ｂ）に示すように、異なる矩形状に配列されたＬＥＤチップグループを、複数組み合わせて略円形に近い平面状をなすように配列されている。その定格消費電力は、約１００Ｗに設計されている。
【００１４】
蛍光体層１２ｃは、本実施形態では、黄色蛍光体で構成し、蛍光体層で発光素子１２ｂから放射される青色光を透過させるとともに、青色光によって黄色蛍光体を励起して黄色光に変換し、透過した青色光と黄色光が混光して白色の光を放射する。これにより、発光素子１２ｂが一面側に実装されて配設された略円形の平面状の発光部Ａを有する光源体１２が構成される。なお、図２（ａ）中、ｘ−ｘ線は光軸である。
【００１５】
上記に構成された光源体１２は、図２（ａ）に示すように、放熱体１２ｄに取り付けられる。放熱体１２ｄは、熱伝導性の良好な金属、本実施形態では、アルミニウムで構成され、放熱体１２ｄの他面側には、多数の放熱フィン１２ｄ１が、図２（ａ）の上下方向に延在するように一体に形成される。そして、放熱体１２ｄの一面側の平坦な面に対し、光源体１２の基板１２ａの他面側を密着させて固定する。これにより、発光モジュールからなる光源体１２を、直接放熱体１２ｄに取り付けることができ、発光素子１２ｂであるＬＥＤから発生する熱は、セラミックスからなる基板１２ａからアルミニウム製の放熱体１２ｄに直接伝達され、放熱フィン１２ｄ１から外部に効果的に放熱される。
【００１６】
レンズ体１３は、光源体１２から放射される光を集光して被照射面に投影するもので、本体１１の照射開口１１ａと近似の多角形状、本実施形態では、照射開口１１ａと略同形状をなす略正方形のレンズ体として構成される。そして、略正方形のレンズ体１３は、本体１１内で移動可能に嵌合させることができるように、略正方形の断面形状をなす本体１１と近似のサイズに構成する。レンズ体１３は、円形のフレネルレンズを略正方形にカットすることにより形成され、合成樹脂、本実施形態では、透明なアクリル樹脂で構成し、軽量化とコストダウンを図った。因みに、光源体がハロゲン電球の場合には、点灯時に本体等が高温となるため、レンズ体をガラスで構成したが、本実施形態のように、ＬＥＤを光源とすることによって温度上昇を防ぐことが可能になり、合成樹脂製のレンズ体を採用することが可能になった。同時に、ＬＥＤの光の直進性を利用し、スポット性能に優れた照明装置を構成することが可能になった、また、フレネルレンズを採用することによって、柔らかい光（輪郭をぼかすことができる光）を投影し演出することも可能になった。なお、レンズ体１３は、１枚に限らず、用途に応じて２枚など複数枚を用いて構成することも可能である。さらに、光学的な観点から、より透明度の高いガラスで構成してもよい。
【００１７】
上記に構成されたレンズ体１３は、図２（ａ）の矢印に示すように、移動機構１４によって光源体１２との距離を相対的に可変することができるように設置される。すなわち、レンズ体１３は、移動機構１４に支持され、光路１１ｂ内を光軸ｘ−ｘ線に沿って移動するように設けられる。図中１４ａは、レンズフォーカスハンドルで、ハンドル１４ａを回転させて調節することによって、レンズ体１３を移動させ、光源体１２から放射される光をフラッド状態からフォーカスさせて、被照射面での照射面積を連続的に変化させ、また光量を連続変化させる。なお、光のフォーカスは、光源体１２を移動させても、レンズ体１３と光源体１２の両方を移動させるように構成してもよい。
【００１８】
なお、図１、図２中、１５は、本体１１の照射開口１１ａの各辺に設けられたバンドアで、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設定することができる。上記によりＬＥＤを光源とした略円形の光源体１２と、略正方形をなすレンズ体１３および照射開口１１ａを有するスポットライト１０が構成される。
【００１９】
次に上記に構成されたスポットライト１０の作動につき説明する。上記に構成されたスポットライト１０に電源を投入すると、光源体１２の発光素子である各ＬＥＤ１２ｂが点灯して白色の光が放射される。光源体１２から放射された白色の光は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、本体１１の光路１１ｂによって照射開口１１ａに向かって導光され、レンズ体１３を透過して被照射面Ｙに投影される。
【００２０】
この際、照射開口１１ａおよびレンズ体１３が近似する多角形状、本実施形態では、略同形状の略正方形をなしている。このため、略正方形の照射開口１１ａから、光ロスを少なくして照射することができる。この結果、光源体１２の光は、ロスを少なくして投影させることができ、被照射面の明るさを十分に確保することが可能になった。
【００２１】
因みに、図５に示す従来のスポットライトでは、本体１１が断面四角形状、照射開口１１ａが円形で、レンズ体１３が円形であるため、図中斜線で示す部分Ｂで光源体１２からの光が遮光されて光ロスが生じる。なお、従来例を示す図５には、本実施形態と同一部分に同一の符合を付し、詳細な説明は省略する。
【００２２】
上記により、本実施形態のスポットライトは、レンズ体１３と照射開口１１ａの形状が、本体１１の形状とサイズに沿った、無駄のない形状、サイズとなるように構成され、光が通る面積を拡大することができ、器具効率を向上させることが可能になった。
【００２３】
また、同時に、スポットライト１０が点灯されると、発光素子であるＬＥＤ１２ｂの温度が上昇し熱が発生するが、上述したように、ＬＥＤから発生する熱は、セラミックスからなる基板１２ａからアルミニウム製の放熱体１２ｄに直接伝達され、放熱フィン１２ｄ１から外部に効果的に放熱され、ＬＥＤの発光効率の低下を抑制することができ、長期にわたり明るさが低下することがない、より長寿命のスポットライトを提供することが可能となる。
【００２４】
次に、上述した本実施形態のスポットライト１０における明るさを確認するためのシミュレーションを行った。このシミュレーションは、スポットライトとして必要な器具効率、すなわち、スポット照明時の被照射面における明るさに注目し、上述した本実施形態１のスポットライトと、従来例のスポットライトにおける明るさを比較した。シミュレーション対象の実施形態１は、照射開口１１ａが四角形、レンズ体１３が四角形、光源体１２が円形である。シミュレーション対象の従来例は、照射開口１１ａが円形、レンズ体１３が円形、光源体１２が円形である。
【００２５】
シミュレーションでは、レンズ体１３を移動してフラッド状態から中間状態さらにスポット状態における被照射面Ｙの明るさを測定した。被照射面Ｙの明るさは、被照射面Ｙにおける中心照度、すなわち、図３（ａ）（ｂ）に示すように、水平方向の光軸ｘ−ｘ線と垂直面との交点ａの照度である。スポットとは、結像状態（光源の形がそのまま投影された状態）、フラッドとは、非結像状態（照射開口の枠がそのまま投影された状態）である。中間とは、スポットとフラッドの中間点の状態である。
【００２６】
上記条件により［実施形態１］［従来例］における被照射面Ｙの中心照度および配光分布を比較した。その結果が図３（ｃ）に示す表１である。なお、表１中、配光分布は、照射距離３．５ｍでの中心照度の相対比較の一例で示した。
【００２７】
表１に示すように、フラッド状態では、光が拡散されるため、実施形態１（中心照度４５３ｌｘ）も従来例（中心照度４５２ｌｘ）も明るさは略同様であるが、中間状態からスポット状態、特にスポット状態では、従来例の中心照度が２７５４ｌｘであるのに対し、実施形態１の中心照度は３２３７ｌｘとなり、実施形態１では、明るさが約１１８％改善されることが確認された。また、配光分布は、実施形態１において、フラッド状態から中間状態において、照射開口１１ａおよびレンズ体１３の四角形が略投影された分布、特に四角形の四隅が広がった配光を示し、スポット状態では、光源体１２の形状、すなわち、円形が投影された分布を示すことが確認された。この結果、実施形態１においては、スポットライトとして重要なスポット時において明るさが改善され、器具効率が向上されるとともに、フラッド状態から中間状態において、配光分布が広くなり改善されることが確認された。
【実施形態２】
【００２８】
本実施形態のスポットライトは、図４に示すように、実施形態１のスポットライト１０において、光源体１２の形状を、多角形状に形成したものである。本実施形態において、光源体１２を照射開口１１ａと相似形の略正方形をなす形状に構成した。これは、図４（ｂ）に示すように、略同形の矩形状に配列されたＬＥＤチップグループを、複数組み合わせて略正方形に近い平面状をなすように配列して構成した。その定格消費電力は、約１００Ｗに設計されている。なお、その他の構成は、実施形態１と同様に構成したものであり、本実施形態を示す図４には、実施形態１と同一部分に同一の符合を付すことにより、詳細な説明は省略する。
【００２９】
そして、本実施形態においても、実施形態１と同様のシミュレーションを行った。このシミュレーションは、スポットライトとして必要な配光、すなわち、スポット照明時の被照射面における配光、特に配光形状に注目してシミュレーションを行った。シミュレーション対象の本実施形態２は、照射開口１１ａが四角形、レンズ体１３が四角形、光源体１２が四角形である。シミュレーションでは、レンズ体１３を移動してフラッド状態から中間状態さらにスポット状態における被照射面の配光の形状を測定した。その結果が図３（ｃ）に示す表２である。
【００３０】
表２に示すように、配光分布は、実施形態２において、フラッド状態から中間状態において、照射開口１１ａおよびレンズ体１３の四角形が略投影された分布、特に四角形の四隅が広がった配光を示し、さらに、スポット状態でも光源体１２の四角形が明確に投影された分布を示すことが確認された。この結果、本実施形態２においては、フラッド状態から中間状態さらにスポット状態において、配光分布が広くなり改善されることが確認された。特に、スポットライトとして重要なスポット時において配光形状が明確に広くなって改善されることが確認された。また、本実施形態においても、実施形態１と同様に、スポット時において、光源体１２の四角形が明確に投影され、重要なスポット時における明るさが改善され、器具効率も向上させることができる。
【００３１】
特に、本実施形態によれば、スポット時の配光形状が四角形となることから、四角の画面であるテレビ画像を作成する上で、作成する四角の画像に合わせたスポット照明を行うことが可能になり、画面全体にわたって明るさを略均等にすることが可能になり、テレビスタジオに好適な照明装置を提供することが可能になる。また、劇場等のスポット照明としても、従来の楕円形に広がる配光でなく、場面に適した矩形状の配光形状をもった照明効果・演出を発揮させることも可能になる。
【００３２】
以上、上述した各実施形態において、スポットライト１０は、以下のように構成してもよい。本体１１の断面形状を、照射開口１１ａおよびレンズ体１３と同様に、略正方形をなす形状に形成したが、異なる断面形状に形成してもよい。例えば、光源側を円形の光源体に合わせた円形の断面形状とし、これに連続してプレス加工等によって、略正方形をなす照射開口１１ａを形成してもよい。
【００３３】
また、照射開口１１ａ、レンズ体１３の形状は、正方形に限らず、三角形、五角形、六角形、八角形等の多角形状に構成してもよい。これによれば、特に、劇場等のスポット照明において、場面に合わせた各種の配光形状をもった照明効果・演出を発揮させることも可能になる。
【００３４】
また、実施形態２において、光源体１２は、照射開口１１ａと相似形の略正方形をなす形状に構成したが、相似形にすることは必要な条件ではなく、多角形をなす照射開口１１ａと異なる多角形、例えば、照射開口が四角形で、光源体が六角形をなすように構成してもよい。
【００３５】
さらに、上述した各実施形態において、発光素子１２ｂは、例えば、青色を発光する窒
化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなるＬＥＤチップで構成されることが好適であるが、発光素子は、ＣＯＢ技術を用いて、マトリックス状や千鳥状または放射状など、規則的に一定の順序をもって一部または全体が配列されて実装されたものでも、表面実装形（ＳＭＤ形）で構成されたものであってもよく、ＳＭＤ形の場合、発光素子は複数個で構成されていることが好ましいが、照明の用途に応じて必要な個数は選択され、例えば、４個程度の素子群を構成し、この群１個、若しくは複数の群をなすように構成してもよい。さらには、１個の発光素子で構成されたものであってもよい。さらに、白色で発光するようにしたが、照明装置の用途に応じ、赤色、青色、緑色等でも、さらには各種の色を組み合わせて構成してもよい。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  照明装置
１１  本体
１１ａ  照射開口
１２  光源体
１２ｂ  ＬＥＤチップ
１２ｃ  蛍光体層
Ａ  発光部
１３  レンズ体
【図１】
0005553235.tif 000002
【図２】
0005553235.tif 000003
【図４】
0005553235.tif 000004
【図５】
0005553235.tif 000005
【図３】
0005553235.tif 000006