(57)【要約】【課題】略軸対称な配光の照明器具、および、照明システムを提供する。【解決手段】レーザー光Ｌに基づきレーザー光Ｌとは異なる波長の光を放射する波長変換部材１０１を備える照明器具１００であって、波長変換部材１０１を囲い、波長変換部材１０１から放射される光を反射する回転面１２１を有する反射部材１０２を備え、反射部材１０２は、回転面１２１に開口しレーザー光Ｌが通過する通過孔１２２を備える照明器具。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光に基づき前記レーザー光とは異なる波長の光を放射する波長変換部材を備える照明器具であって、
前記波長変換部材を囲い、前記波長変換部材から放射される光を反射する回転面を有する反射部材を備え、
前記反射部材は、前記回転面に開口し前記レーザー光が通過する通過孔を備える
照明器具。
【請求項２】
前記反射部材は、前記通過孔を複数箇所に備え、
前記通過孔は、等間隔に配置される
請求項１に記載の照明器具。
【請求項３】
前記反射部材の前記回転面は、前記波長変換部材から遠ざかるに従い徐々に開口面積が大きくなる形状であり、
前記通過孔は、前記回転面の回転軸に沿った長い形状である
請求項１または２に記載の照明器具。
【請求項４】
前記通過孔を通過するレーザー光のパワーは相互に等しい
請求項２に記載の照明器具。
【請求項５】
前記波長変換部材を保持する本体部と、前記本体部に対し前記波長変換部材と反対側に配置される放熱フィンとを有する基体を備え、
前記基体の前記本体部は、レーザー光を導光する光ファイバーを前記放熱フィンの間に配置し、前記光ファイバーの一部が配置される保持孔を備える
請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項６】
前記光ファイバーから出射したレーザー光を反射して前記波長変換部材に照射するミラーをさらに備える
請求項５に記載の照明器具。
【請求項７】
前記光ファイバーの端部と、前記ミラーとを保持し、前記基体に着脱可能に取り付けられる照射部材をさらに備える
請求項６に記載の照明器具。
【請求項８】
レーザー光を発生させる光源装置と、
前項光源装置から放射されるレーザー光を導光する光ファイバーと、
前記光ファイバーにより導光されるレーザー光に基づき前記レーザー光とは異なる波長の光を放射する波長変換部材と、
前記波長変換部材を囲い、前記波長変換部材から放射される光を反射する回転面を有する反射部材とを備え、
前記反射部材は、前記回転面に開口し前記レーザー光が通過する通過孔を備える
照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を光源とする照明器具、および、照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー光を励起光として波長変換部材に分散配置される蛍光体を発光させ、所望の光色の可視光に変換して照明する照明器具が知られている。このような照明器具においては、レーザーダイオードから出力されたレーザー光を光ファイバーを用いて波長変換部材の近傍まで導光し、光ファイバーの端部から放射されるレーザー光を波長変換部材に照射する。従って、波長変換部材から放射される可視光を遮らない位置に光ファイバーの端部が配置される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０８５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、波長変換部材の周囲に反射部材を配置して所望の配光を実現する照明器具においては、反射部材の外側に光ファイバーの端部を配置しなければならず、レーザー光が放射される光ファイバーの端面と波長変換部材との距離が遠くなるという課題がある。一方、反射部材を超えて光ファイバーを波長変換部材の近傍まで配線すると照射された可視光の一部に光ファイバーによるぼやけた部分が発生するという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を考慮し、レーザー光を光源とする照明器具であって、略軸対称な配光の照明器具、および、照明システムを提供することを目的とする。
【０００６】
なお、本明細書、および、特許請求の範囲において、「略軸対称」とは、完全な軸対称を含みある程度の誤差や不十分な部分を有する意味で用いている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る照明器具は、レーザー光に基づき前記レーザー光とは異なる波長の光を放射する波長変換部材を備える照明器具であって、前記波長変換部材を囲い、前記波長変換部材から放射される光を反射する回転面を有する反射部材を備え、前記反射部材は、前記回転面に開口し前記レーザー光が通過する通過孔を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レーザー光を光源とする照明器具であって、略軸対称の配光の可視光を照射することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る照明器具の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る波長変換部材を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る照射部材およびその近傍を示す断面図である。
【図４】実施の形態に係る照射部材を基体から取り外した状態を示す分解斜視図である。
【図５】実施の形態の照明システムを示すブロック図である。
【図６】実施の形態の変形例に係る照明器具の外観を示す斜視図である。
【図７】実施の形態の変形例に係る照明器具の断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施の形態に係る照明器具について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態及び変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態及び変形例における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１１】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付し、その説明が省略される場合がある。
【００１２】
（実施の形態）
［照明器具の構成概要］
図１は、実施の形態に係る照明器具の外観を示す斜視図である。
【００１３】
同図に示す照明器具１００は、レーザー光Ｌ（図３参照）に基づきレーザー光Ｌとは異なる波長の光である可視光を放射する装置であり、例えば、室内または屋外の所定の場所を照らすいわゆるスポットライトである。照明器具１００は、波長変換部材１０１と、反射部材１０２とを備え、さらに、基体１０３と、照射部材１０４とを備えている。
【００１４】
図２は、波長変換部材を示す断面図である。
【００１５】
波長変換部材１０１は、照射されたレーザー光Ｌを励起光としてレーザー光Ｌとは波長の異なる可視光に波長を変換する部材であり、波長変換材１１１と、基材１１２と、反射板１１３とを備えている。
【００１６】
波長変換材１１１は、レーザー光Ｌを励起光として蛍光を放射する物質である。本実施の形態の場合、青色のレーザー光Ｌにより黄色の蛍光を放射する黄色蛍光体である。具体的に黄色蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体を例示することができる。
【００１７】
本実施の形態において、青色であるレーザー光Ｌの一部は、波長変換部材１０１に含まれる波長変換材１１１によって黄色光に波長変換される。そして、波長変換材１１１に吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体によって波長変換された黄色光とは、波長変換部材１０１中で拡散及び混合される。これにより、波長変換部材１０１からは白色光が出射される。
【００１８】
基材１１２は、波長変換材１１１を分散状態で保持し、レーザー光Ｌおよび波長変換材１１１から放射される蛍光を透過させることができる部材である。基材１１２の材料としては特に限定されるものではないが、例えば、メチル系のシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂などの有機材料、また、ガラスまたはセラミックス等の無機材料を例示することができる。特に、耐熱性が要求される場合は無機材料が選定される。
【００１９】
反射板１１３は、レーザー光Ｌ、および、波長変換部材１０１が放射する蛍光を反射する部材である。反射板１１３を構成する材料は特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属を素材とする板状の部材、ガラス基板の表面に金属層が形成された板状の部材などを挙示することができる。
【００２０】
なお本実施の形態の場合、反射板１１３の一表面に、波長変換材を含有した基材１１２が塗布または印刷等されることで、波長変換部材１０１が形成されている。また、波長変換部材１０１の形状等は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、基材１１２および、反射板１１３の形状は円盤状となっており、後述する反射部材１０２の回転面１２１の回転軸１２０（図３参照）と同軸となるように配置されている。
【００２１】
反射部材１０２は、波長変換部材１０１を囲い、波長変換部材１０１から放射される光を反射する回転面１２１を有する部材である。反射部材１０２は、回転面１２１の一部に開口しレーザー光Ｌが通過する通過孔１２２を備えている。
【００２２】
ここで、回転面１２１とは、空間に配置される曲線、または、直線を回転軸１２０を中心として回転した場合に得られる曲面である。本実施の形態の場合、回転軸１２０は光軸に対応している。また、回転面１２１は、回転軸１２０から見たときに、形状が円周方向には変化せず、回転軸１２０からの距離のみに依存して変化する軸対称であると言える。なお、回転面１２１の一部に通過孔１２２の端部が開口しているため、回転面１２１の少なくとも一部は完全な軸対称ではない。また、本実施の形態の場合は、回転面１２１の少なくとも開口端及びその近傍は軸対称の部分が存在している。
【００２３】
本実施の形態の場合、反射部材１０２は、通過孔１２２を２箇所に備えており、二つの通過孔１２２は、周方向において等間隔に配置、つまり、回転軸１２０を中心に１８０°回転すると一致する位置に配置されている。
【００２４】
さらに反射部材１０２の回転面１２１は、波長変換部材１０１から遠ざかるに従い徐々に開口面積が大きくなる、いわゆるお椀型の形状であり、通過孔１２２は、回転面１２１の回転軸１２０に沿った長いスリット形状となっている。これにより、波長変換部材１０１に向かって斜めに透過するレーザー光Ｌを通過孔１２２の壁面が遮ることを回避でき、かつ、照明器具１００の配光に対する通過孔１２２の影響を低く抑えることが可能となる。
【００２５】
なお、反射部材１０２を構成する材料は特に限定されるものではないが、金属など熱伝導度の高い材料で反射部材１０２を形成することで波長変換部材１０１が発する熱を反射部材１０２でも放熱することができる。
【００２６】
また、回転面１２１は、シボ加工など微細な表面上の凹凸を備えていても構わない。
【００２７】
基体１０３は、波長変換部材１０１、反射部材１０２、および、照射部材１０４を保持する本体部１３２と、波長変換部材１０１が発する熱を外部に放熱する放熱フィン１３１とを備える部材である。放熱フィン１３１は、本体部１３２に対し波長変換部材１０１の反対側に本体部１３２と一体に設けられている。
【００２８】
基体１０３を構成する材料は特に限定されるものではないが、金属など熱伝導度の高い材料が好ましい。
【００２９】
図３は、照射部材およびその近傍を示す断面図である。
【００３０】
同図に示すように、照射部材１０４は、レーザー光Ｌを導光する光ファイバー２０２の端部と、ミラー１４１と、レンズ系１４４とを保持し、基体１０３に対し着脱可能に取り付けられる部材である。
【００３１】
この照射部材１０４により、高精度な位置調整が要求されるミラー１４１やレンズ系１４４等の光学部品を一括して組み立てることができる。
【００３２】
図４は、照射部材を基体から取り外した状態を示す分解斜視図である。
【００３３】
同図に示すように、基体１０３の本体部１３２には、通過孔１２２に通過させるレーザー光Ｌを導光する光ファイバー２０２が挿通されるとともに、照射部材１０４を差し込んで取り付けるための保持孔１３３が設けられている。
【００３４】
これにより、基体１０３に取り付けられた波長変換部材１０１に対する照射部材１０４の位置合わせを正確に行うことができる。また、光ファイバー２０２を基体１０３の外周の外側に配置することなく配線できるため、照明器具１００を天井などの建材に設けられた孔に容易に取り付けることが可能となる。
【００３５】
また、照射部材１０４と光ファイバー２０２とを着脱可能に接続部１４５を備えている。これにより、保持孔１３３に刺し通された光ファイバー２０２を、基体１０３から分離された照射部材１０４に接続することができ、光ファイバー２０２が接続された照射部材１０４を基体１０３に取り付けることができる。従って、照明器具１００の取り付け工事を容易に行う事が可能となる。
【００３６】
ミラー１４１は、照射部材１０４に取り付けられた光ファイバー２０２の端部から出射されるレーザー光Ｌを反射して波長変換部材１０１に反射したレーザー光Ｌを照射する部材である。これにより、レーザー光Ｌを波長変換部材１０１に照射するために光ファイバー２０２を湾曲させる必要がなくなる。また、光ファイバー２０２を緩やかに湾曲させる場所を確保する必要がなくなるため、照明器具１００を小型化することが可能となる。
【００３７】
レンズ系１４４は、光ファイバー２０２の端部から出射するレーザー光Ｌを効率よく波長変換部材１０１に照射するためのものであり、第一レンズ１４２と、第二レンズ１４３とを備えている。
【００３８】
第一レンズ１４２は、光ファイバー２０２の端部から放射状に広がって出射するレーザー光Ｌを所定の径の平行光に変換するいわゆるコリメートレンズである。
【００３９】
第二レンズ１４３は、波長変換部材１０１の表面に対し斜めに照射されるレーザー光Ｌの照射部分の形状を、波長変換部材１０１の形状に合致させるためのレンズである。本実施の形態の場合、波長変換部材１０１の表面の形状は略真円であるので、第二レンズ１４３は、斜めに照射されるレーザー光Ｌの照射部分の形状を真円に近づけることができるシリンドリカルレンズが採用されている。これにより、波長変換部材１０１の全体から可視光を放射させることが可能となる。
【００４０】
つぎに、照明システム２００の実施形態について説明する。
【００４１】
図５は、照明システムを示すブロック図である。
【００４２】
同図に示すように、照明システム２００は、建屋の天井などに取り付けられ、床面に向かって可視光を放射するスポットライトであり、上述の照明器具１００と、光源装置２０１と、光ファイバー２０２とを備えている。
【００４３】
光源装置２０１は、レーザー光Ｌを発生させ、光ファイバー２０２を介して照明器具１００にレーザー光Ｌを供給する装置である。光源装置２０１は、例えば、青紫〜青色（４００〜４９０ｎｍ）の波長のレーザー光Ｌを放射する半導体レーザー素子を１以上備えている。
【００４４】
本実施の形態の場合、光源装置２０１は、照明器具１００が備える二つの照射部材１０４から通過孔１２２を通過して波長変換部材１０１に照射されるレーザー光Ｌのパワーが相互に等しくなるように調整されている。具体的に例えば、同一出力の複数の半導体レーザー素子にそれぞれ光ファイバー２０２を接続し、これらの光ファイバー２０２を同じ本数となるようにバンドルして一対の束とし、それぞれの束を照射部材１０４に接続することにより、波長変換部材１０１に照射するレーザー光Ｌのパワーを等しくすることができる。
【００４５】
以上により、二つの照射部材１０４から、周方向均等に配置された通過孔１２２をそれぞれ通過して波長変換部材１０１に幾何学的に均等（回転対称）に照射され、かつ、レーザー光Ｌのパワーも均等であるため、波長変換部材１０１から回転軸１２０に対して軸対称な可視光が放射される。さらに、当該可視光を同軸上に配置された回転面１２１が反射することで、光軸（回転軸１２０）に対して軸対称の配光を得ることが可能となる。
【００４６】
［効果など］
以上説明したように、本実施の形態に係る照明器具１００は、レーザー光Ｌに基づきレーザー光Ｌとは異なる波長の光を放射する波長変換部材１０１を備える照明器具１００であって、波長変換部材１０１を囲い、波長変換部材１０１から放射される光を反射する回転面１２１を有する反射部材１０２を備え、反射部材１０２は、回転面１２１に開口しレーザー光Ｌが通過する通過孔１２２を備える。
【００４７】
この構成によれば、波長変換部材１０１から放射される可視光を略軸対称な回転面１２１で反射することができるため、光軸に対し略軸対称な配光を得ることができる。
【００４８】
具体的には、本実施の形態における照明器具１００の反射部材１０２は、通過孔１２２を複数箇所に備え、通過孔１２２は、周方向に等間隔に配置されている。
【００４９】
この構成によれば、励起光であるレーザー光Ｌを波長変換部材１０１に照射するパターンが略対称となることで、略対称に可視光を波長変換部材１０１から放射させることが可能となる。さらに、照射部材１０４を基体１０３に設置するスペースが確保しやすくなる。
【００５０】
また、反射部材１０２の回転面１２１は、波長変換部材１０１から遠ざかるに従い徐々に開口面積が大きくなる形状であり、通過孔１２２は、回転面１２１の回転軸に沿った長い形状である。
【００５１】
この構成によれば、回転面１２１の面積に対する通過孔１２２の開口部の面積の割合を低く抑えることができ、波長変換部材１０１から放射される可視光を反射する面積を大きくすることができる。また、開口部の配光に対する影響を少なくすることが可能となる。
【００５２】
また、通過孔１２２を通過するレーザー光Ｌのパワーは相互に等しい。
【００５３】
この構成によれば、レーザー光Ｌの照射パターンをパワーも含めて均等化することができるため、波長変換部材１０１から可視光を均等に放射させることができ、光軸に対して軸対称な配光を容易に得ることが可能となる。
【００５４】
また、波長変換部材１０１を保持する本体部１３２と、本体部１３２に対し波長変換部材１０１と反対側に配置される放熱フィン１３１とを有する基体１０３を備え、基体１０３の本体部１３２は、レーザー光Ｌを導光する光ファイバー２０２を放熱フィン１３１の間に配線し、光ファイバー２０２の端部を波長変換部材１０１側に配置するための保持孔１３３を備える。
【００５５】
この構成によれば、１以上の光ファイバー２０２を放熱フィン１３１側に配置することができ、照明器具１００を設置する際の光ファイバー２０２の取り扱いが容易になる。
【００５６】
また、光ファイバー２０２から出射したレーザー光Ｌを反射して波長変換部材１０１に照射するミラー１４１をさらに備えている。
【００５７】
この構成によれば、光ファイバー２０２から出射したレーザー光Ｌを鋭角に曲げて波長変換部材１０１に照射することができ、照明器具１００全体をコンパクト化することが可能となる。
【００５８】
また、光ファイバー２０２の端部と、ミラー１４１とを保持し、基体１０３に着脱可能に取り付けられる照射部材１０４をさらに備える。また、反射部材１０２も基体１０３に対して着脱可能である。
【００５９】
この構成によれば、所定の機能を備えた部分をそれぞれモジュール化することができ、異なる種類の照明器具１００に対しても共用部品とすることができる。特に、照射部材１０４を別部品とすることで、レーザー光Ｌの径路の調整、即ち光学部品の位置や角度の調整を別工程で行う事が可能となる。
【００６０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００６１】
例えば、照明器具１００は、通過孔１２２、および、照射部材１０４を、図６に示すように、等間隔に３つ、またはそれ以上備えていても構わない。
【００６２】
また、通過孔１２２の開口部の形状は、スリット状ばかりでなく、楕円状など任意の形状を採用しうる。
【００６３】
また、波長変換部材１０１は、反射板１１３を備えず、基体１０３に直接取り付けらレルものでも構わない。
【００６４】
また、図７に示すように、ミラー等を用いることなく光ファイバー２０２を湾曲させて波長変換部材１０１にレーザー光Ｌを照射しても構わない。この場合、通過孔１２２に光ファイバー２０２の端部が差し込まれていても構わない。
【００６５】
また、波長変換部材１０１、および、反射部材１０２の前方には、透光性を有するカバー部材が配置されても構わない。カバー部材は、ガラスまたは樹脂等を素材とする部材であり、例えば、埃等の異物が波長変換部材１０１に付着することを抑制する役割を有するものでも構わない。さらに、カバー部材は、光の拡散または集光等の光学的な機能を有してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１００  照明器具
１０１  波長変換部材
１０２  反射部材
１０３  基体
１０４  照射部材
１２１  回転面
１２２  通過孔
１３１  放熱フィン
１３２  本体部
１４１  ミラー
２００  照明システム
２０１  光源装置
２０２  光ファイバー
【図１】
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【図２】
2018032464.tif 000004
【図３】
2018032464.tif 000005
【図４】
2018032464.tif 000006
【図５】
2018032464.tif 000007
【図６】
2018032464.tif 000008
【図７】
2018032464.tif 000009