(57)【要約】【課題】折りたたみが可能で、搬送や移動が容易な固体照明装置を提供する。【解決手段】固体照明装置は、固体光源と、筐体と、支柱部と、導光部と、光放出部と、を有する。固体光源は、光ビームを放出する半導体発光素子を有する。筐体は、固体光源が配設される底部、少なくとも２つのキャスターおよび支持部を有する。支柱部は、底面に配設され伸縮可能である。導光路は、支柱部の内部に収納され、一方の端部に導入された光ビームを導光し、伸縮可能である。光放出部は、導光路を出射した光ビームを散乱させて散乱光を放出する光変換層と、散乱光を反射して照射方向を変えるミラーと、を有し、支柱部に設けられる。筐体は、少なくとも２つのキャスターおよび支持部により、少なくとも３点を支持される。光放出部は、支柱部および導光路を伸縮することにより所定の高さとされる。散乱光は、ミラーの反射方向を変えることにより、所定の方向を照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを放出する半導体発光素子を有する固体光源と、
前記固体光源が配設される底部と、少なくとも２つのキャスターと、支持部と、を有する筐体と、
前記底部に配設された一方の端部を有し、伸縮可能な支柱部と、
前記支柱部の内部に収納され、一方の端部に導入された前記光ビームを導光する伸縮可能な導光路と、
前記導光路の他方の端部を出射した前記光ビームを散乱させて散乱光を放出する光変換層と、前記散乱光を反射するミラーと、を有し、前記支柱部の他方の端部に設けられた光放出部と、
を備え、
前記筐体は、前記少なくとも２つのキャスターおよび前記支持部により、少なくとも３点を支持され、
前記光放出部は、前記支柱部および前記導光路を伸縮することにより所定の高さとされ、
前記散乱光は、前記ミラーの反射方向を変えることにより、所定の方向を照射する固体照明装置。
【請求項２】
前記光放出部は、凹部が設けられた熱伝導部をさらに有し、
前記光変換層は、前記凹部の内壁に設けられた請求項１記載の固体照明装置。
【請求項３】
前記熱伝導部は、前記内壁の表面に反射層を含む請求項２記載の固体照明装置。
【請求項４】
前記半導体発光素子は、レーザーダイオードまたは発光ダイオードである請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【請求項５】
前記導光路は、光ファイバーまたは空間光伝搬路である請求項１〜４のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【請求項６】
前記光変換層は、光拡散剤および波長変換材の少なくともいずれかを含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【請求項７】
前記筐体は、伸縮可能なハンドル部をさらに有する請求項１〜６のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハロゲンランプなどの代わりにＬＥＤ（Light Emitting  Diode)などの固体発光素子を用いて照明装置を構成すると、長寿命とすることができる。
【０００３】
このような固体照明装置（ＳＳＬ：Solid−State  Lighting)では、青紫色〜青色の波長範囲の放出光と、放出光の一部を用いて蛍光体などの波長変換材から放出される波長変換光と、を混合して照明光を得ることができる。
【０００４】
ＬＥＤを用いる場合、発熱とドループ（droop）の影響を低減するために、電流密度および熱抵抗を低減することが必要である。すなわち、ＬＥＤチップを大面積化しかつアレイ状に配置することが多い。
【０００５】
このため、発光部は、放熱のための大きなヒートシンクと大きな実装基板が必要であり、照明装置が大型化し重量が増す。
【０００６】
スタジオ照明や屋外での照明のため大型照明装置を搬送や移動する場合、重くて大きい発光部や頑丈な支柱や吊り具などを分解する必要があり利便性に欠ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５２９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
折りたたみが可能で、搬送や移動が容易な固体照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の固体照明装置は、固体光源と、筐体と、支柱部と、導光部と、光放出部と、を有する。前記固体光源は、光ビームを放出する半導体発光素子を有する。前記筐体は、前記固体光源が配設される底部、少なくとも２つのキャスターおよび支持部を有する。前記支柱部は、前記底面に配設された一方の端部を有し、伸縮可能である。前記導光路は、前記支柱部の内部に収納され、一方の端部に導入された前記光ビームを導光し、伸縮可能である。前記光放出部は、前記導光路の他方の端部を出射した前記光ビームを散乱させて散乱光を放出する光変換層と、前記散乱光を反射して照射方向を変えるミラーと、を有し、前記支柱部の他方の端部に設けられる。前記筐体は、前記少なくとも２つのキャスターおよび前記支持部により、少なくとも３点を支持される。前記光放出部は、前記支柱部および前記導光路を伸縮することにより所定の高さとされる。前記散乱光は、前記ミラーの反射方向を変えることにより、所定の方向を照射する。
【発明の効果】
【００１０】
折りたたみが可能で、搬送や移動が容易な固体照明装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態にかかる固体照明装置の使用状態を表す模式斜視図である。
【図２】図２（ａ）は第１の実施形態の光放出部の模式斜視図、図２（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図３】図３（ａ）は光放出部の変形例の模式断面図、図３（ｂ）はその模式斜視図、である。
【図４】第１の固体照明装置に用いる固体光源の模式斜視図である。
【図５】比較例にかかる固体照明装置の模式斜視図である。
【図６】第１の実施形態にかかる固体照明装置の移動状態を表す模式斜視図である。
【図７】第２の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図である。
固体照明装置は、固体光源（ライトエンジン）３０と、筐体２８と、支柱部６０と、導光路３２と、光放出部４０と、を有する。なお、図１において、筐体２８のカバーおよび側面を省略してある。
【００１３】
固体光源３０は、電源とコード７０で接続され、光ビームＧ１を放出する半導体発光素子（図示せず）を有する。半導体発光素子から放出される光ビームＧ１の波長は、青紫色（４０５ｎｍ）〜赤色（７００ｎｍ）の範囲とすることができる。
【００１４】
また、半導体発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light  Emitting  Diode)またはレーザーダイオード（ＬＤ：Laser  Diode）とすることができる。ＬＤとすると、光ビームＧ１の広がり角が４０度×２５度などと狭いので、光ファイバーなどに効率よく導入し、離間した光放出部４０まで光ビームＧ１を伝搬できる。
【００１５】
筐体２８は、底部２２、少なくとも２つのキャスター２０ａ、２０ｂおよび支持部２６を有する。少なくとも２つのキャスター２０ａ、２０ｂにより、搬送、移動が容易となる。また支持部２６は、キャスターや底面２２に設けられた支点やスタンドなどとすることができる。少なくとも２つのキャスター２０ａ、２０ｂおよび支持部２６により、少なくとも３点を支持点として筐体２８を安定に固定できる。なお、キャスターをストッパーで固定すると傾斜地ではさらに安定する。また、筐体２８は、伸縮可能なハンドル部２４をさらに有することができる。
【００１６】
支柱部６０は、底部２２に配設された一方の端部６０ａを有する。支柱部６０を蛇腹や伸縮可能なパイプのような構造とすると、矢印の方向に伸ばすことができる。この場合、たとえば、支柱部６０にストッパーを設けると、照明光ＧＴの照射位置を所定の高さにすることが容易となる。また、支柱部６０の材質は、プラスチック、金属などとすることができる。
【００１７】
導光路３２は、光ファイバーのように伸縮可能な導光体とし、支柱部６０内に収納する。光ファイバーの巻線の半径は光ファイバーの最小曲げ径よりも大きくし、光ファイバーが折れずかつ放射損が増大しないようにする。支柱部６０の半径はそれよりも大きくすればよい。光ビームＧ１の波長は、たとえば、７００ｎｍ以下とすることができる。
【００１８】
このような波長の光ビームを伝送する場合、コア径が１００〜２００μｍなどの石英光ファイバーを用いる。あるいは、光密度が低い光源ならば、コア径が９８０μｍ、クラッド径が１０００μｍのマルチモードプラスチックファイバーなどを用いることもできる。
【００１９】
固体照明装置を屋外の傾斜地などで用いる場合、三点で支持された筐体２８が傾斜することがある。支柱部６０が傾斜していても、ミラー４６の角度を垂直方向および水平方向にそれぞれ変化させることにより所定の方向に照明光ＧＴを放出できる。また、ミラー４６を支柱部６０の中心軸６０ｃの周囲に回転すると、３６０度にわたって、照明光ＧＴを放出できる。
【００２０】
図２（ａ）は光放出部の模式斜視図、図２（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
光放出部４０は、熱伝導部４２、光変換層４４およびミラー４６を有する。また、光放出部４０は支柱部６０の他方の端部６０ｂに設けられ、導光路３２から光ビームが導入される。熱伝導部４２は熱伝導率の高い金属やセラミックスを含むことができる。また、光変換層４４は、導光路３２を出射した光ビームＧ１を散乱させて散乱光を放出する。すなわち、光ビームＧ１を散乱光に変換する。ミラー４６は、散乱光を所定の方向に反射して照明光ＧＴとして放出する。
【００２１】
図２に表す光放出部４０において、波長変換層などを含む光変換層４４が熱伝導部４２に設けられた凹部の傾斜した内壁４２ａに設けられている。散乱光や波長変換光は、内壁４２ａにより反射されて凹部の上方に向かって放出されるので、図２の構造は反射型構造と呼ぶことができる。内壁４２ａがＡｇなどからなる反射層を含むと、光反射率を高めることが容易となる。
【００２２】
図３（ａ）は光放出部の変形例の模式断面図、図３（ｂ）はその模式斜視図、である。
図３（ａ）に表すように、変形例にかかる光放出部９２は、ＹＡＧ(Yttrium-Aluminum-Garnet)やアルミナセラミックスからなる透明管４８および透明管４８の内壁４８ａに設けられた光変換層４４を有する透過型構造と呼ぶことができる。
【００２３】
透過型構造の場合、光ビームは透明管４８の内部空間に設けられた導光路３２の端部から出射され、光変換層４４を照射する。光変換層４４から放出された散乱光および波長変換光は、透明管４８の外縁４８ｂから径方向に広がりつつ放出される。
【００２４】
また、図３（ｂ）に表すように、放出光を集光する特性を有するリフレクタ９４などで集光したのちミラー４６に入射すれば、所定の方向に照明光ＧＴを放出できる。
【００２５】
固体光源３０が赤色（波長範囲：６１０〜７００ｎｍ）、緑色（波長範囲：５１０〜５４０ｎｍ）、青色（波長範囲：４０５〜４９０ｎｍ）などのレーザー光を放出し、波長変換を行わない場合、光変換層４４は光拡散剤を含む光拡散層とすることができる。すなわち、コヒーレントなレーザー光を、導光路３２で導光したのち、光拡散層に向けて照射する。光拡散層で多重反射、多重散乱されて生じた散乱光はミラー４６により所定の方向に放出される。光拡散層の面積がコヒーレンス長より広ければ、コヒーレンスを低減しやすくなる。このようにして、インコヒーレントな可視光を照明光として用いることができる。
【００２６】
コヒーレンス長より広い面積の光拡散層には、拡散透過率の高い材料を含む光拡散粒子が樹脂層などに分散して配置される。このため、粒子による散乱が増加し、配光角が広くなると同時にコヒーレンスを低下することができる。なお、光散乱粒子は、ポリメタクリル酸メチルや炭酸カルシウムなどとすることができる。
【００２７】
また、固体光源３０が、青紫色〜青色の波長範囲の光ビームＧ１を放出する場合、光変換層４４は、ＹＡＧ蛍光体などの波長変換材を含む波長変換層とすることができる。光ビームＧ１の一部は波長変換層に吸収され、光ビームＧ１の波長よりも長い波長の赤色波長変換光や緑色波長変換光を散乱光として放出される。他方、波長変換層に吸収されなかった光ビームＧ１の一部は、光変換層４４で多重反射や多重散乱されて散乱光として放出される。このため、波長変換光と、光ビームＧ１から転じた散乱光とが混合され、電球色や白色光など所望の色温度を有する照明光ＧＴが放出される。
【００２８】
光放出部４０、９２は、固体発光素子を含んでいないので熱は主として光変換層４４から生じる。このためヒートシンクが小型でよい。小型かつ軽量となる光放出部４０、９２が支柱部６０の上方に配設されても、筐体２８は安定である。支柱部６０の高さは、たとえば、５０ｃｍ〜２ｍなどとすることができる。
【００２９】
図４は、固体光源の模式斜視図である。
固体光源３０は、半導体発光素子３１、駆動回路３３およびヒートシンク３４を有する。固体光源３０は、結合レンズユニット３５をさらに有することができる。半導体発光素子３１がＬＤである場合、ＬＤからの広がりつつ放出される光ビームＧ１は、結合レンズユニット３５により効率よく光ファイバーに入射される。さらに光ファイバーをアレイ状に束ねると、大光量の光ビームＧ１を光放出部４０へ伝搬できる。
【００３０】
ヒートシンク３４は、半導体発光素子３１および駆動回路３３で生じた熱を逃す。また、ヒートシンク３４は筐体２８の底部２２の側に配設されるので重心を低くでき、固体照明装置を安定に設置できる。
【００３１】
図５は、比較例にかかる固体照明装置の模式斜視図である。
固体照明装置は、固体光源１３０、集光レンズなどを有する光学部１１０、電源１００、および固体光源１３０と光学部１１０とを三脚などで支持する支持部１４０を有している。また、固体光源１３０は、ＬＥＤを複数配列し光ファイバーなどを介さずに光学部１１０で集光して照明光１５０として放出する。
【００３２】
ＬＥＤは、アレイとして広い面積にわたって配置する必要がある。発光部が広いと、小さな光学系を用いて配光を制御してスポットライトのように指向性の高い照明光１５０を効率良く取り出すことが困難である。効率が悪いと、所定の光束を得るためのＬＥＤの数が増加し、大きなヒートシンクが必要となる。また、重量の大きい固体光源１３０を三脚などからなる支持部１４０の上方に配設するので、不安定であり広げられた三脚は危険でもあるまた、搬送や移動を行う場合、固体照明装置を分解する必要を生じる。
【００３３】
さらに、発生熱の大きい固体光源１３０の筐体の表面温度は上昇し、危険なことがある。ＬＥＤを含む固体光源１３０の代わりに、たとえば、３００Ｗ級のハロゲンランプを用いる固体照明装置でも同様に、搬送や移動が容易ではなく、光源部の放熱などが困難である。  
【００３４】
図６は、第１の実施形態にかかる固体照明装置の移動状態を表す模式斜視図である。
なお、図６において、筐体２８のカバーおよび側面を省略してある。固体照明装置を移動する場合、支柱部６０および導光路３２は縮められ折りたたんでコンパクトに収納可能である。また、ミラー４６も折りたたまれた状態とすることができる。コード７０は、リールなどにより筐体２８内に巻き込んで収納できる。
【００３５】
もし、筐体２８が伸縮可能はハンドル部２４を有していれば、ハンドル部２４を引き出し、支持部２６の支点やスタンドを床や地面から浮かせて、少なくとも２つのキャスター２０ａ、２０ｂにより固体照明装置を容易に移動することができる。
【００３６】
図７は、第２の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図である。
導光路３２は、破線で表すように空間光伝搬路でもよい。光ファイバーの代わりに、支柱部６０の一方の端部６０ａの側の底部２２にミラー４７を設ける。ＬＤなどからの光ビームＧ１は、ミラー４７により折り曲げられ、ミラー４６に到達する。光ビームは、ミラー４６でさらに折り曲げられたのち、所定の方向に照明光ＧＴとして放出される。光ビームＧ１が青紫色〜青色波長範囲である場合、支柱部６０を遮光性材料で覆うと、高エネルギー光の照射を抑制することが容易となる。光ビームＧ１がＬＤ光の場合、このようにしてコヒーレントなＬＤ光が漏れることを抑制できる。
【００３７】
第１および第２の実施形態にかかる固体照明装置は、折りたたみが可能で、搬送や移動
が容易である。また、重心が低いので、傾斜地であっても固体照明装置を安定した状態で設置することができる。このように固体照明装置は、スタジオや屋外におけるスポット照明やフラット照明などに有用である。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
２０、２０ａ、２０ｂ  キャスター、２２  底部、２４  ハンドル部、２６  支持部、２８  筐体、３０固体光源、３１  半導体発光素子、３２  導光路、３３  駆動回路、３４  ヒートシンク、４０  光放出部、４２  熱伝導部、４２ａ  （凹部の）内壁、４４  光変換層、４６、４７  ミラー、６０  支柱部、６０ａ、６０ｂ  端部、６０ｃ  中心軸、９２  光放出部、Ｇ１  光ビーム、ＧＴ  照明光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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