(57)【要約】【課題】発光色の異なる複数の固体発光素子を用いたときの色斑の発生を軽減しつつ、照射光量の低下を抑制できる固体発光式照明装置及びスポットライトを提供すること。【解決手段】指向性を有し、特定の光色の光を放射するように構成されている第1の固体発光素子１３ａと、指向性を有すると共に、第１の固体発光素子と異なる光色の光を放射するように構成されている第２の固体発光素子１３ｂと、これら固体発光素子からの放射光を混光して所定の方向に投射するように第１及び第２の固体発光素子を収容する器具本体１９と、混光された放射光の光路に位置し、光路と交わる方向で光拡散特性が異なるように構成されている透光部１８とを備えている。【選択図】  図１
2006260947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有し、特定の光色の光を放射するように構成されている第1の固体発光素子と；
指向性を有すると共に、第１の固体発光素子と異なる光色の光を放射するように構成されている第２の固体発光素子と；
第１及び第２の固体発光素子からの放射光を混光して所定の方向に投射するように第１及び第２の固体発光素子を収容する器具本体と；
混光された放射光の光路に位置し、光路と交わる方向で光拡散特性が異なるように構成されている透光部と；
を備えていることを特徴とする固体発光式照明装置。
【請求項２】
指向性を有し、特定の光色の光を放射するように構成されている第1の固体発光素子と；
指向性を有すると共に、第１の固体発光素子と異なる光色の光を放射するように構成されている第２の固体発光素子と；
第１及び第２の固体発光素子からの放射光を混光して所定の方向に投射するように第１及び第２の固体発光素子を収容する器具本体と；
混光された放射光の光路に位置し、光路と交わる方向で光拡散特性が異なるように構成されている透光部と；
第１及び第２の固体発光素子との離間距離を相対的に変動できるように構成され、透光部を透過した放射光の照射範囲を調整する光学レンズと；
第１及び第２の固体発光素子に適合する点灯電力を供給する点灯装置と、
を備えていることを特徴とするスポットライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の固体発光素子を用いた固体発光式照明装置及びスポットライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、劇場やテレビスタジオ等の照明用に使用されるスポットライトの光源には、ハロゲン電球や放電ランプが多用されているが、近年、発光ダイオード等の固体発光素子の高光度化に伴い、スポットライトの光源としてこれらの素子を使用することが注目されている。
【０００３】
この種の固体発光素子は、実質的な発光領域の大きさに対して相対的に高出力の光量が得られ、また発光領域が小さいために配光の制御が容易で、樹脂レンズ等と組み合わせることによって光の指向性が決め易い利点がある。そのため、所望の領域のみ光照射させるものには好適で、無駄な光漏れがない分、実効的な光変換効率が高まることが期待されることが、一つの理由となっている。
【０００４】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたＬＥＤ式スポットライトでは、この利点を生かして指向性のある多数の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たものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、本件出願人らは、光源として各々光量が制御できる異なる発光色の複数の発光ダイオードを配置し、それら発光ダイオードの放射光を混光させることにより、照射光の色調を変化させ得るＬＥＤ式スポットライトを開発した。
【０００６】
ここで、レンズの位置を移動させて被照射面の照度及び照度分布を変化させた場合、特にその照射光を広範囲のものとしたときには、もともとＬＥＤからの放射光の指向性が強いことも相俟って被照射面での均斉度が悪化し、また各々の発光ダイオードから放射される異色光が色斑となり易いため、これを解消しようとレンズの前段で透過光を均一に拡散する拡散板を透過させて、最終的な照射光の均斉度や色斑を改善している。
【特許文献１】特開２００１−３０７５０２号公報（図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、均一に拡散させる拡散板を用いたとき、混光された放射光の輪郭部分の光も拡散されてより外側に広がるため、拡散板を透過した照射光のうち、輪郭部分に対応した部分の光量の低下が目立ち易くなったり、一般的に最も光量が必要とされる中央での光量が相対的に低下する不具合があった。
【０００８】
これらを改善するためには、拡散板の拡散度合いを弱くすることが考えられるが、拡散が弱まると、異なった発光ダイオードの発光色が色斑として認識され易くなるという不具合があり、実用性を損なってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、色斑の発生を軽減しつつ、照射光量の低下を抑制できる固体発光式照明装置及びスポットライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の固体発光式照明装置は、指向性を有し、特定の光色の光を放射するように構成されている第1の固体発光素子と、指向性を有すると共に、第１の固体発光素子と異なる光色の光を放射するように構成されている第２の固体発光素子と、第１及び第２の固体発光素子からの放射光を混光して所定の方向に投射するように第１及び第２の固体発光素子を収容する器具本体と、混光された放射光の光路に位置し、光路と交わる方向で光拡散特性が異なるように構成されている透光部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記本発明及び以下の発明における用語の定義及び技術的意味は以下によるものとし、特に指定のない用語については、当業者が通常想定する一般的な定義又は意味とする。
【００１２】
固体発光素子の指向性とは、その素子から放射される光の放射方向を意味し、指向性を有するとは、光の放射方向が、全方向のうち、広角であるか狭角であるかは問わず、所定の方向となっていることをいう。例えば、発光ダイオードの実質的な発光部に、その放射光を集光等させる樹脂レンズなどが取り付けられているものなどがこれに該当する。
【００１３】
固体発光素子とは、典型的には、発光ダイオード素子、半導体レーザー又はカーボン・ナノチューブを利用した固体発光デバイスなどが該当するが、発光原理や素子の形態等に依らず必要に応じて異種のものを利用することができる。
【００１４】
また、第１の固体発光素子について、特定の光色を放射するとは、その固体発光素子から放射される主体的な光が、予め定められた任意の色度領域にあることをいう。例えば、テレビや舞台照明に多用されているスポットライトを用途とするものにあっては、白色光などに対応した発光色を特定の光色として選択することができ、他方、第２の固体発光素子における異なる光色とは、例えば色調を変化させるために用いられる青色や赤色光などの補色光に対応した光色とすることができる。また、固体発光素子の直接的な発光色自体がそれら特定又は特定以外の光色となっているものの他、例えばその素子に組み込まれた色変換フィルタや蛍光剤などを介して直接的な発光色が変換等されて、特定又は特定以外の光色となっているものであっても良い。
【００１５】
光拡散特性とは、第１及び第２の固体発光素子の放射光に対する光学的な拡散特性を意味し、したがって本発明における透光部は、少なくともその一部が実質的な拡散効果を備え、混光された光が入射される方向（光路）と交差する方向で、その拡散度合が実質的に変化するように構成されている。なお、拡散度合の変化は、連続的であることが好適であるが、所望に応じて、段階的又は離散的なものとすることもでき、例えば、拡散光の指向性を制御できる拡散性透光樹脂やガラスの拡散板などの部材を用いることができる。
【００１６】
請求項２記載のスポットライトは、指向性を有し、特定の光色の光を放射するように構成されている第1の固体発光素子と、指向性を有すると共に、第１の固体発光素子と異なる光色の光を放射するように構成されている第２の固体発光素子と、第１及び第２の固体発光素子からの放射光を混光して所定の方向に投射するように第１及び第２の固体発光素子を収容する器具本体と、混光された放射光の光路に位置し、光路と交わる方向で光拡散特性が異なるように構成されている透光部と、第１及び第２の固体発光素子との離間距離を相対的に変動できるように構成され、透光部を透過した放射光の照射範囲を調整する光学レンズと、第１及び第２の固体発光素子に適合する点灯電力を供給する点灯装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、混光された放射光の光路に位置し、光路と交わる方向で光拡散特性が異なるように構成された透光部を備えているため、拡散作用が相対的に強い透光部では、その光拡散作用により、異なった発光ダイオードの発光色の色斑を軽減でき、また、拡散作用が相対的に弱い透光部では、照射光量の低下が防止できるため、全体として、色斑の発生を軽減しつつ、照射光量の低下が抑制可能となる固体発光式照明装置を提供できる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の構成に加え、第１及び第２の固体発光素子に適合する点灯電力を供給する点灯装置と、第１及び第２の固体発光素子との離間距離を相対的に変動できるように構成され、透光部を透過した放射光の照射範囲を調整する光学レンズとを備えているため、照射光の色調の調整ができると共に、色斑の発生を軽減しつつ、照射光量の低下が抑制可能となるスポットライトを提供できる。さらには、光学レンズは、透光部を透過した放射光を投射するようになっているため、光学レンズから投射された照射光を透光部が透過するものに対して、光学レンズのズーム状態によって、照射光が透過する透光部の領域が変化してしまうという現象が発生せず、したがって、ズーム状態によっては、透光部の光拡散特性が発揮されなくなるという支障を未然に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施の形態）
【００２０】
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる固体発光式照明装置１１の概略構成図である。ＬＥＤ配列部１２には固体発光素子としてＬＥＤ１３が複数個取り付けられており、特定の光色を放射する主ビーム用の白色ＬＥＤ１３ａに加え、白色とは光色の異なる補色用ＬＥＤ１３ｂ１、１３ｂ２が取り付けられている。ここで、ＬＥＤ１３は、砲弾型のものや、光出力が相対的に大きい高出力型パワーＬＥＤを使用することができ、また、補色用ＬＥＤとしては、例えば赤色系、緑色系、青色系などの有色を発するＬＥＤを単独又は適宜組み合わせ等して用いることができる。
【００２１】
ＬＥＤ配列部１２の複数個のＬＥＤ１３は、アパーチャ１６が位置する領域で出射光が混光されるようにアパーチャ１６の中心に向けてビームを射出するように配列されている。
【００２２】
アパーチャ部１５は、ＬＥＤ配列部１２に取り付けられた複数個のＬＥＤ１３の放射光のうち、アパーチャ１６の領域外にある乱光を遮断し、アパーチャ１６を介して、例えばスポットライトの集光レンズ１７に向けてＬＥＤ１３の放射光を通過させる。
【００２３】
このように、ＬＥＤ配列部１２に取り付けられた複数個のＬＥＤ１３の光ビームが集光する所定位置にアパーチャ１６が位置するようにアパーチャ部１５は設けられているため、このアパーチャ１６が疑似光源とみなせるようになる。
【００２４】
また、アパーチャ部１５のアパーチャ１６と集光レンズ１７との間には、透光部として拡散板１８が設けられている。
【００２５】
この拡散板１８は、樹脂等の材質で形成されたもので、一方面の中央領域は凹凸加工されていると共に、外縁に向かうにしたがってその表面が平滑になるように加工されている。
【００２６】
したがって、外輪郭領域においては、光を拡散せずに全透過させる一方、中央部では所定の光拡散角度を持っている。
【００２７】
この光拡散角度は、ＬＥＤ１３の照射角度をθ１、拡散板１４の拡散角度をθ２とすると（１）式で表される。
【００２８】
α＝（θ１２−θ２２）１／２    …（１）
【００２９】
例えば、ＬＥＤ１３ａの照射角度θ１がθ１＝１０°であるとし、拡散板１８の拡散角度θ２がθ２＝１０°のとき、その拡散板射出角度αは、α＝１４．１°となる。
【００３０】
したがって、拡散板１８の中央領域での拡散角度は、集光レンズ１７に到達する拡散光が集光レンズ１７の径程度に収まる範囲とすることが好ましい。
【００３１】
以上のような固体発光式照明装置によれば、拡散板１８は、ＬＥＤの放射光の光路と交わる方向で、その中央領域が光拡散特性を有し、また外輪郭領域において拡散しないように構成されているため、放射光の輪郭部分での光拡散がなく、その結果、輪郭部分に対応した部分の光量の低下を防止することができる。また、中央領域の光は、透光部である拡散板１８により拡散されるため、ＬＥＤ１３から放射された各色の色斑を改善できる。したがって、舞台やスタジオなどに多用されているスポットライトで実用上問題となる光中央部での色斑が効果的に解消される。
【００３２】
（第２の実施の形態）
【００３３】
図２は本発明の実施の形態に係わるスポットライトの概略構成図、図３はその概略正面図である。
【００３４】
スポットライト本体１９は例えば金属製の箱体で形成され、内部に図１に示した固体発光式照明装置１１が収納される。
【００３５】
集光レンズ１７は、固体発光式照明装置１１から離間してスポットライト本体１９に配設され、固体発光式照明装置１１から出射される出射光を集光する。集光レンズ１７は球面レンズや平坦状レンズで構成することができる。本実施形態では１個のフレネルレンズを用いた場合を示している。
【００３６】
また、集光レンズ１７と固体発光式照明装置１１との距離を相対的に可変とするように既知の移動機構２０が設けられている。この移動機構２０は、光源フォーカスハンドル２０ａ及びレンズフォーカスハンドル２０ｂを含み、この移動機構２０により、ＬＥＤ配列部１２と集光レンズ１７との離間距離を相対的に変動させることにより、被照射面での光照射面積が変化し、また光量が変化するように構成されている。
【００３７】
また、集光レンズ１７側のスポットライト本体１９にはバンドア２１が設けられており、このバンドア２１の開閉角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所望により遮光し調節する。
【００３８】
ＬＥＤ１３に適合する点灯電力を供給する点灯装置（図示せず）は、スポットライト本体１９の下部に位置する点灯装置収納部１９ａ内に収納されている。この点灯装置は、供給される商用電源をＬＥＤに適合した低ワットの直流に変換し、また外部から出力されたＤＭＸ信号などの調光信号に応じて、主ビームの白色ＬＥＤ１３ａ及び補色用ＬＥＤ１３ｂ１、１３ｂ２に対する点灯電力を各々独立に調整できるように構成されている。
【００３９】
以上のようなスポットライトによれば、上記の実施形態と同じく拡散板１８は、ＬＥＤの放射光の光路と交わる方向で、その中央領域が光拡散特性を有し、また外輪郭領域において拡散しないように構成されているため、放射光の輪郭部分での光拡散がなく、その結果、輪郭部分に対応した部分の光量の低下を防止することができる。また、中央領域の光は、透光部である拡散板１８により拡散されるため、ＬＥＤ１３から放射された各色の色斑を改善できる。さらには、拡散された後の光を移動機構２０によりフォーカスするので、光学レンズのズーム状態によって、照射光が透過する透光部の領域が変化してしまうという現象が発生しないため、したがって、ズーム状態によっては、透光部の光拡散特性が発揮されなくなるということがなく、所望のとおり被照射面を照明することができる。
【００４０】
以上説明した実施形態においては、透光部を構成する拡散板として、一方面の中央領域は凹凸加工されていると共に、外縁に向かうにしたがってその表面が平滑になるように加工されたもの、換言すれば、光路に直交する方向にその中央から外輪に向かうにしたがって光拡散性が弱まる特性のものを説明しているが、これに限らず、光拡散特性を異ならせても良い。
【００４１】
すなわち、光路と交わる方向にその中央から外輪に向かうにしたがって光拡散性が強まる特性のものを使用すれば、相対的に照射面の中心領域での光量を増加することができ、輪郭周囲での色斑の発生を軽減することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の固体発光式照明装置に係る実施の形態の概略構成図。
【図２】本発明のスポットライトに係る実施の形態の概略構成図。
【図３】図２に示したスポットライトの概略正面図。
【符号の説明】
【００４３】
１１…固体発光式照明装置、１２…ＬＥＤ配列部、１３…補色ＬＥＤ、
１４…透光部（拡散板）、１５…アパーチャ部、１６…アパーチャ、１７…集光レンズ、
１８…拡散板、１９…スポットライト本体、２０…移動機構、２１…バンドア
【図１】
2006260947.tif 000003
【図２】
2006260947.tif 000004
【図３】
2006260947.tif 000005