(57)【要約】【課題】  固体光源素子が外気と通じることを抑制できる投光装置を提供する。【解決手段】  投光装置は、光を出射する固体光源素子と、固体光源素子から出射された光が入射され、該光を装置の外部に向けて出射する光学素子と、固体光源素子を収容する第１筐体と、光学素子を収容する第２筐体と、を備え、第１筐体の内部の体積は、第２筐体の内部の体積よりも、小さく、第１筐体の気密性は、第２筐体の気密性よりも、高い。【選択図】  図３
2018006136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する固体光源素子と、
前記固体光源素子から出射された光が入射され、該光を装置の外部に向けて出射する光学素子と、
前記固体光源素子を収容する第１筐体と、
前記光学素子を収容する第２筐体と、を備え、
前記第１筐体の内部の体積は、前記第２筐体の内部の体積よりも、小さく、
前記第１筐体の気密性は、前記第２筐体の気密性よりも、高い、投光装置。
【請求項２】
前記第１筐体の少なくとも一部は、前記第２筐体の内部に配置される、請求項１に記載の投光装置。
【請求項３】
前記固体光源素子から発生する熱を前記第１筐体の外部に放出する放熱部を備え、
前記放熱部は、前記第２筐体の外部に配置される、請求項２に記載の投光装置。
【請求項４】
前記第２筐体は、内部と外部との間で通気するための開口部を備え、
前記開口部は、重力方向を向くように配置される、請求項１〜３の何れか１項に記載の投光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を出射する固体光源素子を備える投光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投光装置として、光を出射する固体光源素子（例えば、ＬＥＤ）を備える投光装置が、知られている（例えば、特許文献１）。ところで、固体光源素子が外気と通じた条件下では、投光装置から出射される光が所望の光とならない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、課題は、固体光源素子が外気と通じることを抑制できる投光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
投光装置は、光を出射する固体光源素子と、前記固体光源素子から出射された光が入射され、該光を装置の外部に向けて出射する光学素子と、前記固体光源素子を収容する第１筐体と、前記光学素子を収容する第２筐体と、を備え、前記第１筐体の内部の体積は、前記第２筐体の内部の体積よりも、小さく、前記第１筐体の気密性は、前記第２筐体の気密性よりも、高い。
【０００６】
また、投光装置においては、前記第１筐体の少なくとも一部は、前記第２筐体の内部に配置される、という構成でもよい。
【０００７】
また、投光装置においては、前記固体光源素子から発生する熱を前記第１筐体の外部に放出する放熱部を備え、前記放熱部は、前記第２筐体の外部に配置される、という構成でもよい。
【０００８】
また、投光装置においては、前記第２筐体は、内部と外部との間で通気するための開口部を備え、前記開口部は、重力方向を向くように配置される、という構成でもよい。
【発明の効果】
【０００９】
以上の如く、投光装置は、固体光源素子が外気と通じることを抑制できる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る投光装置の全体図であって、斜め上方向に投光している状態を示す図である。
【図２】同実施形態に係る投光装置の全体図であって、真上方向に投光している状態を示す図である。
【図３】同実施形態に係る投光装置の装置本体の内視図である。
【図４】同実施形態に係る投光装置の第１筐体の内視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、投光装置における一実施形態について、図１〜図４を参酌して説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。
【００１２】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る投光装置１は、投光部１２１から外部へ投光する装置本体２と、装置本体２を回動可能に支持し、コンクリートの基礎等の被固定物に固定される支持体３とを備えている。例えば、支持体３が水平方向と平行な被固定物に固定された場合には、投光装置１は、図１に示すように、斜め上方向（鉛直方向との角度が１８０°未満である方向）や、図２に示すように、真上方向（鉛直方向）に、投光できる。
【００１３】
図３及び図４に示すように、装置本体２は、光を出射する光源４と、入射された光の一部を蛍光に変換して出力する蛍光素子５とを備えている。また、装置本体２は、蛍光素子５から出力された光が入射される第１光学系６と、第１光学系６から出射された光が入射され、該光を平行光にして投光装置１の外部に向けて出射する第２光学系７とを備えている。
【００１４】
装置本体２は、光源４から出射された光を、第１光学系６を経由して蛍光素子５に入射させるための第３光学系８を備えている。また、装置本体２は、第１光学系６と第２光学系７との間に配置される遮光体９と、投光装置１の投射光の径を変化させるために、第２光学系７を駆動させる駆動部１０とを備えている。
【００１５】
装置本体２は、光源４、蛍光素子５、第１光学系６、及び第３光学系８を収容する第１筐体１１と、第２光学系７、遮光体９、及び駆動部１０を収容する第２筐体１２とを備えている。また、装置本体２は、光源４から発生する熱を第１筐体１１の外部に放出する放熱部１３と、放熱部１３を収容する第３筐体１４とを備えている。
【００１６】
光源４は、固体光源素子４である。具体的には、光源４は、レーザ光を出射する発光素子（例えば、半導体レーザ）である。なお、光源４は、ＬＥＤでもよい。また、光源４は、複数（図３及び図４においては、６つ）備えられている。
【００１７】
本実施形態においては、光源４は、青色光（例えば、波長が４００〜４７０ｎｍの光）を出射している。また、光源４が、レーザ光を出射する発光素子であるため、投光装置１から投射される光は、高出力な光となる。例えば、投光装置１の投射光の最大光度は、３０，０００，０００ｃｄ以上であり、好ましくは、３５，０００，０００ｃｄ以上であり、さらに好ましくは、４０，０００，０００ｃｄ以上である。
【００１８】
第３光学系８は、光源４から出射された光が入射されるレンズ８１と、レンズ８１から出射された光を反射するミラー８２とを備えている。また、レンズ８１は、入射された光を集束光にして出射する集光レンズでもよく、また、入射された光を平行光にして出射するコリメートレンズでもよい。
【００１９】
第１光学系６は、第１レンズ６１と、ダイクロイックミラー６２と、第２レンズ６３とを備えている。なお、図４において、１点鎖線は、光源４から出射されて、蛍光素子５に入射される光（各光源４から出射された光の光軸）を示している。また、図３及び図４において、２点鎖線は、蛍光素子５から出力された光を示している。
【００２０】
ダイクロイックミラー６２は、光の第１偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分）を反射し、光の第２偏光成分（例えば、Ｐ偏光成分）を透過する。そして、光源４から出射される光は、第１偏光成分のみからなる直線偏光のレーザ光としている。したがって、第３光学系８から出射された光は、ダイクロイックミラー６２で、全て反射される。そして、該光は、第１レンズ６１を通過した後に、蛍光素子５に入射される。
【００２１】
そして、蛍光素子５から出力された後に、第１レンズ６１の外周部分を通過した光は、ダイクロイックミラー６２に入射されることなく、第２レンズ６３に入射される。また、蛍光素子５から出力された後に、第１レンズ６１の中央部分を通過した光は、ダイクロイックミラー６２に入射された後、ダイクロイックミラー６２を透過した光のみ、第２レンズ６３に入射される。
【００２２】
ところで、蛍光素子５から出力された光は、拡散されているため、第１偏光成分だけでなく、第２偏光成分も有している。したがって、ダイクロイックミラー６２に入射された光のうち、第１偏光成分の光は、ダイクロイックミラー６２で反射され、第２偏光成分の光は、ダイクロイックミラー６２を透過する。
【００２３】
また、第１レンズ６１は、蛍光素子５から出射された発散光が入射され且つ該発散光を平行光にして出射するコリメートレンズであり、第２レンズ６３は、第１レンズ６１から出射された平行光が入射され且つ該平行光を集束光にして出射する集束レンズである。したがって、第１光学系６は、入射された光を集束光にして出射する集光光学系である。
【００２４】
蛍光素子５は、励起光を蛍光に変換する蛍光体を有している。本実施形態においては、蛍光体は、ＹＡＧ系の結晶材料で形成されており、光源４から出射された励起光である青色光を、黄緑色の蛍光（例えば、波長が５２５〜５７５ｎｍにピークを持ち、４５０〜８００ｎｍにかけた広い可視域のスペクトルを持った光）に変換する。
【００２５】
蛍光素子５は、入射された光の一部を、蛍光体で蛍光に変換している。したがって、蛍光素子５から出力された光は、蛍光素子５で変換された蛍光と、蛍光素子５で変換されなかった未変換光（励起光のままの光）とを含んでいる。本実施形態においては、蛍光素子５から出力された光（即ち、投光装置１の投射光）は、蛍光である黄緑色光と未変換光である青色光とが合成されて、白色光となる。
【００２６】
第１筐体１１は、光を透過する透光部１１１と、光を遮蔽する遮光部１１２と、光源４及び蛍光素子５から発生する熱を放熱部１３に熱伝導させる伝熱部１１３とを備えている。そして、第１光学系６の第２レンズ６３から出射された光は、透光部１１１を透過することで、第１筐体１１から出射される。
【００２７】
放熱部１３は、複数のフィンを有するヒートシンク１３１と、外気を流通させるファン１３２とを備えている。そして、放熱部１３は、第１筐体１１及び第２筐体１２の外部に配置されている。これにより、放熱部１３は、光源４及び蛍光素子５から発生する熱を、伝熱部１１３を経由して、第１筐体１１及び第２筐体１２の外部に放出している。
【００２８】
遮光体９は、光を遮蔽する遮光部９１と、光が通過する光路部９２とを備えている。本実施形態においては、光路部９２は、開口であるが、透光性を有する材質で形成されていてもよい。そして、光路部９２は、集光光学系である第１光学系６（具体的には、第２レンズ６３）の焦点の位置（完全に焦点の位置だけでなく、略焦点の位置も含む）に配置されている。これにより、第１光学系６から出射された光は、光路部９２を通過した後に、第２光学系７に入射される。
【００２９】
また、光路部９２の領域は、蛍光素子５の光出力領域よりも、大きい。なお、「蛍光素子５の光出力領域」の外縁は、例えば、蛍光素子５の表面において、蛍光素子５から出力される光の光強度が最大値に対してｅ-2（＝0.1353）となる位置である。
【００３０】
なお、第１光学系６が集光光学系であるため、第１光学系６から出射された光は、焦点の位置まで集束し、その後、発散する。そして、第２光学系７は、第１光学系６から出射された光が入射される際に発散光となるように、第１光学系６から離間して配置されている。
【００３１】
また、第２光学系７は、レンズ７１を備えている。そして、レンズ７１は、遮光体９の光路部９２を通過した後に発散している発散光が入射され、該発散光を平行光にして出射する。例えば、レンズ７１は、コリメートレンズ又はフレネルレンズである。
【００３２】
駆動部１０は、第２光学系７のレンズ７１を、該レンズ７１に入射される光の進行方向（入射される光の光軸方向であって、図３の破線矢印方向（図３の上下方向））に沿って移動させる。これにより、レンズ７１に入射される光の領域が変化するため、レンズ７１から出射される平行光（即ち、投光装置１の投射光）の径が変化する。
【００３３】
第２筐体１２は、光を投光装置１の外部に向けて投射するために、光を透過する投光部１２１と、光を遮蔽する遮光部１２２とを備えている。また、第２筐体１２は、内部と外部との間で通気するための開口部１２３を備えている。
【００３４】
開口部１２３は、重力方向を向くように配置されている。具体的には、投光装置１が真上方向に投光する（図２参照）際に、開口部１２３は、第２筐体１２の下面となる位置に、配置されている。これにより、投光装置１が斜め上方向に投光する（図１参照）際に、開口部１２３は、斜め下方向を向くように配置され、投光装置１が真上方向に投光する（図２参照）際に、開口部１２３は、真下方向を向くように、配置されている。
【００３５】
ところで、第１筐体１１の内部の体積は、第２筐体１２の内部の体積よりも、小さくなっている。そして、第１筐体１１の一部は、第２筐体１２の内部に配置されている。なお、第１筐体１１の気密性は、第２筐体１２の気密性よりも、高くなっている。
【００３６】
例えば、第１筐体１１の気密性は、ＩＥＣ（国際電気標準会議）６０５２９、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｃ０９２０で規定される保護等級において、ＩＰ６６以上であることが好ましい。さらに、第１筐体１１の気密性は、ＩＰ６７以上であることがより好ましく、さらに、ＩＰ６８であることがさらに好ましい。
【００３７】
なお、ＩＰの第１特性数字（１番目の数字）は、人体および固形物に対する保護等級を示している。例えば、ＩＰの第１特性数字の「６」は、耐塵形である（粉塵が内部に侵入しない）ことを示している。
【００３８】
また、ＩＰの第２特性数字（２番目の数字）は、水の侵入に対する保護等級を示している。例えば、ＩＰの第２特性数字の「６」は、耐水形である（波浪またはいかなる方向からの水の強い直接噴流によっても有害な影響をうけない）ことを示し、「７」は、防浸形である（規定の圧力、時間で水中に浸漬しても有害な影響をうけない）ことを示し、「８」は、水中形である（製造者によって規定される条件に従って、連続的に水中に置かれる場合に適し、原則として完全密閉構造である）ことを示している。
【００３９】
したがって、「ＩＰ６６」は、「耐塵形」であり且つ「耐水形」であることを示している。また、「ＩＰ６７」は、「耐塵形」であり且つ「防浸形」であることを示し、「ＩＰ６８」は、「耐塵形」であり且つ「水中形」であることを示している。
【００４０】
本実施形態に係る投光装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る投光装置１の作用について説明する。
【００４１】
例えば、筐体に対して気密性を高める構造を採用した場合でも、筐体の内部の体積が大きくなればなるほど、僅かな隙間などが形成されてしまう。そして、斯かる隙間から外気が侵入すると、粉塵が筐体の内部に侵入したり、侵入した外気の湿度が高い場合には、筐体の内部で結露が発生したりする。
【００４２】
なお、光源４である固体光源素子４に粉塵が付着すると、粉塵が焼き付く場合があり、また、固体光源素子４に結露した水が侵入すると、固体光源素子４を破損する場合がある。また、蛍光素子５に結露した水が侵入すると、蛍光素子５から所定の強度の光が出力されない場合がある。
【００４３】
そこで、筐体１１，１２で収容する必要がある構成４〜９のうち、光源４、蛍光素子５、第１光学系６、及び第３光学系８は、第１筐体１１に収容し、第２光学系７及び遮光体９は、第２筐体１２に収容している。その上で、第１筐体１１の内部の体積が、第２筐体１２の内部の体積よりも、小さくなっているため、第１筐体１１の気密性をより高くすることができている。したがって、第１筐体１１の内部に収容されている各構成４〜６，８が外気と通じることを抑制できる。
【００４４】
以上より、本実施形態に係る投光装置１は、光を出射する固体光源素子４と、前記固体光源素子４から出射された光が入射され、該光を装置１の外部に向けて出射する光学素子（本実施形態では、第２光学系７及び遮光体９）と、前記固体光源素子４を収容する第１筐体１１と、前記光学素子（本実施形態では、第２光学系７及び遮光体９）を収容する第２筐体１２と、を備え、前記第１筐体１１の内部の体積は、前記第２筐体１２の内部の体積よりも、小さく、前記第１筐体１１の気密性は、前記第２筐体１２の気密性よりも、高い。
【００４５】
斯かる構成によれば、第１筐体１１は、固体光源素子４を収容し、第２筐体１２は、光学素子（本実施形態では、第２光学系７及び遮光体９）を収容している。そして、第１筐体１１の内部の体積は、第２筐体１２の内部の体積よりも、小さく、さらに、第１筐体１１の気密性は、第２筐体１２の気密性よりも、高くなっている。これにより、第１筐体１１の気密性を高めることができるため、固体光源素子４が外気と通じることを抑制できる。
【００４６】
また、本実施形態に係る投光装置１においては、前記第１筐体１１の少なくとも一部は、前記第２筐体１２の内部に配置される、という構成である。
【００４７】
斯かる構成によれば、第１筐体１１の少なくとも一部が、第２筐体１２の内部に配置されているため、当該少なくとも一部は、第２筐体１２に覆われている。これにより、第１筐体１１は、第２筐体１２を経由して、外気と通じることになる。したがって、第１筐体１１の気密性をさらに高めることができるため、固体光源素子４が外気と通じることをさらに抑制できる。
【００４８】
また、本実施形態に係る投光装置１においては、前記固体光源素子４から発生する熱を前記第１筐体１１の外部に放出する放熱部１３を備え、前記放熱部１３は、前記第２筐体１２の外部に配置される、という構成である。
【００４９】
斯かる構成によれば、固体光源素子４から発生する熱は、放熱部１３により、第１筐体１１の外部に放出される。そして、放熱部１３が、第２筐体１２の外部に配置されているため、固体光源素子４から発生する熱は、放熱部１３により、第２筐体１２の外部に放出される。
【００５０】
したがって、固体光源素子４が出力状態から未出力状態に切り替わった際に、放熱部１３からの放熱が無くなったとしても、第２筐体１２の内部の温度が変化することを抑制することができる。その結果、例えば、固体光源素子４が出力状態である際に、湿度の高い外気が第２筐体１２の内部に侵入していたとしても、固体光源素子４が出力状態から未出力状態に切り替わった際に、第２筐体１２の内部で結露が発生することを抑制できる。
【００５１】
また、本実施形態に係る投光装置１においては、前記第２筐体１２は、内部と外部との間で通気するための開口部１２３を備え、前記開口部１２３は、重力方向を向くように配置される、という構成である。
【００５２】
斯かる構成によれば、開口部１２３が、第２筐体１２の内部と外部との間で通気させるため、第２筐体１２の内部は、第２筐体１２の外部の環境に追従できる。また、開口部１２３が重力方向を向くように配置されているため、例えば、重力方向に降る雨水が開口部１２３を経由して第２筐体１２の内部に侵入することを抑制することができる。また、例えば、仮に、第２筐体１２の内部で結露が発生した場合は、結露した水が開口部１２３を経由して第２筐体１２の外部に排出することができる。
【００５３】
なお、投光装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、投光装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
【００５４】
上記実施形態に係る投光装置１においては、第１筐体１１は、光源４、蛍光素子５、第１光学系６、及び第３光学系８を収容している、という構成である。しかしながら、投光装置は、斯かる構成に限られない。例えば、第１筐体１１は、光源４及び蛍光素子５のみを収容する、という構成でもよく、また、光源４のみを収容する、という構成でもよい。要するに、第１筐体１１は、少なくとも固体光源素子４を収容している、という構成であればよい。
【００５５】
また、上記実施形態に係る投光装置１においては、第２筐体１２に収容される光学素子は、第２光学系７（レンズ７１）及び遮光体９である、という構成である。しかしながら、投光装置は、斯かる構成に限られない。例えば、第２筐体１２に収容される光学素子は、第２光学系７（レンズ７１）だけでもよく、遮光体９だけでもよく、他の素子でもよい。
【００５６】
また、上記実施形態に係る投光装置１においては、第１筐体１１の一部は、第２筐体１２の内部に配置されている、という構成である。しかしながら、投光装置は、斯かる構成に限られない。例えば、第１筐体１１の全部は、第２筐体１２の内部に配置されている、という構成でもよく、また、例えば、第１筐体１１の全部は、第２筐体１２の外部に配置されている、という構成でもよい。
【００５７】
また、上記実施形態に係る投光装置１においては、放熱部１３は、ヒートシンク１３１及びファン１３２を備える、という構成である。しかしながら、投光装置は、斯かる構成に限られない。例えば、放熱部１３は、ペルチェ素子を備える、という構成でもよい。
【００５８】
また、投光装置１においては、第２筐体１２は、開口部１２３を覆うカバー体を備える、という構成でもよい。そして、斯かるカバー体は、例えば、粉塵や水が通過することができず且つ空気が通過できるフィルタとしてもよく、また、粉塵や水だけでなく、空気も通過することができない蓋体としてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…投光装置、２…装置本体、３…支持体、４…光源（固体光源素子）、５…蛍光素子、６…第１光学系、７…第２光学系、８…第３光学系、９…遮光体、１０…駆動部、１１…第１筐体、１２…第２筐体、１３…放熱部、１４…第３筐体、６１…第１レンズ、６２…ダイクロイックミラー、６３…第２レンズ、７１…レンズ、８１…レンズ、８２…ミラー、９１…遮光部、９２…光路部、１１１…透光部、１１２…遮光部、１１３…伝熱部、１２１…投光部、１２２…遮光部、１２３…開口部、１３１…ヒートシンク、１３２…ファン
【図１】
2018006136.tif 000003
【図２】
2018006136.tif 000004
【図３】
2018006136.tif 000005
【図４】
2018006136.tif 000006