(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザー光により励起発光する色温度および色相を容易に可変できる照明装置を提供する。【解決手段】隣接した第１の領域および第２の領域であって、レーザー光５により励起発光して異なる色の光７を出力する第１の領域および第２の領域を含む発光領域２１を有する発光ユニット２０と、発光領域２１にレーザー光５を照射してスポット６を形成する照射ユニット３０と、スポット６の状態を、スポット６が第１の領域内に形成される第１の状態と、スポット６が第１の領域と第２の領域とに跨いで形成される第２の状態とに固定する色選択ユニット４０とを有する照明装置１を提供する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
隣接した第１の領域および第２の領域であって、レーザー光により励起発光して異なる色の光を出力する第１の領域および第２の領域を含む発光領域を有する発光ユニットと、
前記発光領域に前記レーザー光を照射してスポットを形成する照射ユニットと、
前記スポットの状態を、前記スポットが前記第１の領域内に形成される第１の状態と、前記スポットが前記第１の領域と前記第２の領域とに跨いで形成される第２の状態とに固定する色選択ユニットとを有する、照明装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記色選択ユニットは、前記発光領域内の前記スポットの相対的な位置を変える、照明装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記色選択ユニットは、前記スポットの面積および形状の少なくとも一方を変える、照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記発光ユニットは、第１の円の円周方向に配置された前記第１の領域および前記第２の領域を含み、
前記照射ユニットは、前記第１の円の中心に対し偏心した位置に前記スポットを形成する、照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記発光ユニットは、第１の方向に隣接するように配置された前記第１の領域および前記第２の領域を含み、
前記照射ユニットは、前記第１の方向に長いスポットを形成する、照明装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記発光ユニットは、同心円状に配置された前記第１の領域および前記第２の領域を含み、
前記照射ユニットは、リング状の前記スポットを形成する、照明装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、レーザー光により励起発光する光の色温度および色相を可変できる照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体発光素子を光源とし、色温度を可変することができる照明装置及び照明器具を提供することが記載されている。特許文献１の照明装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子を収納し透光部を有する光源体と、半導体発光素子に給電するための口金部材と、半導体発光素子を昼光色から電球色へ色温度を可変する制御手段とを具備する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５９２６０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザー光により励起発光する光の色温度や色相を容易に選択または変更できる低コストの照明装置が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案の一態様は、隣接した第１の領域および第２の領域であって、レーザー光により励起発光して異なる色の光を出力する第１の領域および第２の領域を含む発光領域を有する発光ユニットと、その発光領域にレーザー光を照射してスポットを形成する照射ユニットと、スポットの状態を、スポットが第１の領域内に形成される第１の状態と、スポットが第１の領域と第２の領域とに跨いで形成される第２の状態とに固定する色選択ユニットとを有する、照明装置である。
【考案の効果】
【０００６】
この装置の発光ユニットは、異なる色を出力する第１の領域と第２の領域とがスポットが跨いで形成されるように配置されている。したがって、色選択ユニットにより、レーザー光のスポットがこれらの領域を跨がないように固定して形成すれば第１の領域または第２の領域に制御された色の光が出力されるように照明装置を設定できる。また、スポットが第１の領域と第２の領域とを跨ぐように固定して形成すれば、第１の領域および第２の領域に制御された色の光が出力されるように照明装置を設定できる。さらに、色選択ユニットにより、スポットを跨いで形成する際に、第１の領域と第２の領域とに含まれる割合を変えることにより、色温度や色相の異なる光が出力されるように照明装置を固定（設定）できる。したがって、簡単な方法で異なる色の光を出力するように設定できる照明装置を簡易な構造で実現でき、低コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】照明装置の全体構成を示す斜視図。
【図２】照明装置の概略構成を示す断面図。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、スポットが各領域に形成される例を示す図。
【図４】異なる照明装置の概略構成を示す断面図。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、スポットが各領域に形成される例を示す図。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、スポットが大きさを変えて各領域に形成される例を示す図。
【図７】さらに異なる照明装置の構成を示す図。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
近年フィラメント電球や蛍光ランプに代わって、消費電力が少なく、長寿命の発光ダイオードを光源とした照明器具、照明装置が多くなってきている。発光ダイオードを光源とした照明装置の多くは、光色は単一色である。このため、店舗や屋内の雰囲気を変える為には、灯具本体を交換しなければならない。発光ダイオードは小型なので複数の色温度や色相を持った発光ダイオードを灯具内に配置することにより発光色を変えられる灯具を提供しやすい。しかしながら、光源としては発光ダイオードの数を増やすと灯具のコストが大幅に増加する。近年では、一般家庭においても発光ダイオード照明が普及しており、色や明るさを変える事が出来る、安価で操作が簡単な灯具が要望されている。
【０００９】
図１に、照明装置の全体構成を斜視図により示し、図２に、照明装置１の概略構成を断面図により示している。照明装置（色温度可変照明装置、色変換照明装置）１は、室内等を照明する光（照明光）７を出力する出力ユニット３と、出力ユニット３を天井や壁面などの支持部材２に固定する基部１０とを含む。基部１０は、ハウジング（カバー）１１と、ハウジング１１をボルト等により支持部材２に固定する取付け部１２とを含む。基部１０はローゼットに取り付けられるものであってもよい。基部１０のハウジング１１には、レーザー光５を出力する照射ユニット３０が収納されている。
【００１０】
照射ユニット３０は、レーザー光５を出射する半導体発光素子（レーザー素子、光源）３１と、半導体発光素子３１から出射されるレーザー光５のスポット６の形状を変更するレンズユニット３２と、半導体発光素子３１を駆動する基板３４と、半導体発光素子３１が発生する熱を放熱する放熱部材（支持部材）３３とを含む。半導体発光素子３１には、半導体レーザー素子を用いることができる。レンズユニット３２は、コリメートレンズや回折格子などを用いることができる。レンズユニット３２を用いない構成とすることもできるが、レンズユニット３２を用いることにより、発光ユニット２０に形成されるスポット６の形状や面積を容易に変更できる。レンズユニット３２は、発光ユニット２０に形成されるスポット６のフォーカスを変更する機能を含んでいてもよい。放熱部材３３は、半導体発光素子３１を強固に固定し、半導体発光素子３１から発生する熱を効率よく放熱するため、熱伝導の良好な金属部材、例えばアルミニウム等で形成できる。冷却効率を高めるために、空冷ファンなどをハウジング１１に収納してもよい。
【００１１】
出力ユニット３は、円球状のカバー４を含み、その内部に、光源となる発光ユニット２０が収納されている。発光ユニット２０は、レーザー光源３１から出力されるレーザー光５により異なる色の光を励起発光する複数種類の蛍光体が塗り分けられた発光領域２１が上面２３に形成された円盤状の発光体２５を含む。発光体２５は、照射ユニット３０から照射されるレーザー光５にも耐えられるよう放熱特性の良好な金属、例えばアルミニウム等で構成されている。カバー４は、透明または半透明であり、光拡散能力を備えた乳白色の部材であってもよく、粗面に加工されていたり、内部に光拡散用の部材または材料を含むものであってもよい。カバー４は基部１０に対して中心軸８の周りに回転するように取り付けられており、カバー４の先端にカバー４と同期して中心軸８を中心に回転するように発光体２５が取り付けられている。
【００１２】
図３（ａ）〜（ｄ）は、発光ユニット２０の発光体２５の上面２３を、カバー４を回転することにより異なる角度（回転角度）にセットした状態を示している。発光ユニット２０の発光体２５の上面２３に設けられた円形の発光領域２１は、中心軸８の周りに４分割され、第１の領域５１、第２の領域５２、第３の領域５３および第４の領域５４が形成されている。それぞれの領域５１〜５４にはレーザー光５により異なる色の光を励起発光する複数種類の蛍光体が塗布されている。したがって、この発光ユニット２０は、レーザー光５により励起発光して異なる色の光７を出力する第１の領域５１、第２の領域５２、第３の領域５３および第４の領域５４が周方向に（周に沿って、中心８の周りに）順番に隣接した発光領域２１を含む。発光領域２１に配置される領域の数は、３つ以下であってもよく、５つ以上であってもよい。発光体２５の形状は、円盤状以外に、円錐状、楕円状、球状等であってもよく、四角形等の多角形でもあってよく、立体形状などであってもよい。
【００１３】
発光ユニット２０の発光領域２１の各領域に塗布される蛍光体の種類は限定されるものではないが、一例は、第１の領域５１には赤色蛍光を出力する第１の蛍光体が塗布され、第２の領域５２には緑色蛍光を出力する第２の蛍光体が塗布され、第３の領域５３には青色蛍光を出力する第３の蛍光体が塗布され、第４の領域５４には白色蛍光を出力する第４の蛍光体が塗布されたものである。
【００１４】
発光領域２１にスポット６を形成する照射ユニット３０の半導体発光素子３１は、中心軸８からシフト（偏心）した位置に取り付けられている。したがって、スポット６は発光領域２１の中心軸８からシフトした、偏心した位置に形成され、カバー４を手、または簡易な機構で中心軸８の周りに回転することにより、発光領域２１の分割された領域５１〜５４の異なる領域にレーザー光５のスポット６が形成される。このため、カバー４を回すことにより、発光ユニット２０から異なる色温度または色相の照明光７が出力される。この照明装置１は、照明装置１の外郭となるカバー４を回転させることで、カバー４を通して出力される照明光７の色温度および色相を変え、異なる色の照明光７をセットできる。このため、照明装置１は、カバー４を色選択ユニット４０として使用でき、好み等により照明光７を変更できる照明装置である。この照明装置１は、天井等に取り付けるシーリングライトのほか、スポットライト、ベースライト、街路灯等としても使用できる。
【００１５】
図３（ａ）は、スポット６が発光領域２１の第１の領域５１に形成された第１の状態Ｓ１を示す。第１の領域５１にレーザー光５のスポット６が形成されているので、第１の領域５１に塗布された第１の蛍光体が励起発光して赤色の照明光７が出力される。
【００１６】
図３（ｂ）は、カバー４により発光体２５が図面上の時計方向９に回転してスポット６が第１の領域５１と第１の領域５１に隣接する第２の領域５２とに跨るように形成された第２の状態を示す。スポット６の一部が第２の領域５２にかかるので、第２の領域５２に塗布された緑色蛍光を出力する第２の蛍光体が励起発光し、赤色に緑色が混ざったオレンジ光が照明光７として出力される。
【００１７】
図３（ｃ）は、カバー４により発光体２５がさらに回転してスポット６が占める第１の領域５１と第２の領域５２との割合が１：１に変わった状態を示している。スポット６が第１の領域５１と第２の領域５２とに均等に割り当てられるので、赤色に緑色が混ざった黄色の光が照明光７として出力される。
【００１８】
図３（ｄ）は、発光体２５がさらに回転して第２の領域５２にスポット６が形成された第１の状態Ｓ１を示している。スポット６が第２の領域５２に形成されるので、第２の領域５２に塗布された緑色蛍光を出力する第２の蛍光体が励起発光し、緑色の光が照明光７として出力される。
【００１９】
色選択ユニット４０を兼ねるカバー４により発光体２５をさらに回転すると、スポット６が第２の領域５２、第３の領域５３、第４の領域５４、第１の領域５１と順番に移動する。この操作により、照明装置１から水色、青色、白色などの照明光７を選択して出力できる。また、発光体２５の回転を止める位置（角度）によりスポット６が占める各領域の面積が微妙に変化するので、蛍光体が発する励起光の色の割合が、微妙に変化し、色を多種表現することができ、照明装置１から出力される色温度および色相を無段階に変更（調光）できる。したがって、電球色から白色光まで色温度および色相を可変する事が出来る照明装置１を提供することができる。また、発光領域に塗布する蛍光体の色（種類）を替える代わりに、励起発光の変換効率の異なる蛍光体をそれぞれ塗布することにより、照明装置１から出色される光７の明るさを変化させることもできる。さらに、発光体２５を交換することにより照明装置１から出力される照明光７の種類をほぼ無限に設定できる。
【００２０】
このように、この照明装置１は、隣接した複数、例えば第１の領域および第２の領域であって、レーザー光により励起発光して異なる色の光を出力する第１の領域および第２の領域を含む発光領域２１を有する発光ユニット２０と、発光領域２１にレーザー光５を照射してスポット６を形成する照射ユニット３０と、スポット６の状態を、スポット６が発光領域２１の第１の領域内に形成される第１の状態Ｓ１と、スポット６が発光領域２１の第１の領域と第２の領域とに跨いで形成される第２の状態Ｓ２とに固定する色選択ユニット４０とを有する。
【００２１】
上記の照明装置１においては、カバー４を回転して色を選択しているが、カバー４の代わりに基部１０を色選択ユニット４０として回転して発光領域２１の中に形成されるスポット６の位置を変えてもよい。カバー４および基部１０を色選択ユニット４０として使用してもよい。色選択ユニット４０は、発光領域２１内のスポット６の相対的な位置を変えるものであればよく、プリズム、鏡などの他の光学素子を有するものであってもよい。
【００２２】
スポット６の形状は楕円ではなく円形であってもよい。しかしながら、スポット６の形状は楕円のように、発光領域２１の分割された領域５１〜５４の隣接する方向（第１の方向）に長い形状であることが望ましい。スポット６の円周方向に沿った長さＬが、発光領域２１の各領域内の円周方向に沿った長さよりも長くてもよいが、各領域内に収まる長さのスポットを形成することにより、それぞれの領域に塗布された蛍光体が励起発光する光を単独で出力できる。
【００２３】
また、スポット６の円周方向に沿った長さＬと半径方向に沿った長さ（幅）Ｗとの比は、１．１：１から５０：１であることが望ましく、１．５：１から２０：１であることがさらに望ましく、２：１から１０：１であることがさらに好ましい。スポット６の形状は、楕円形に限らず、縦長の形状であれば、例えば、円盤状の発光体２５の縁に沿って湾曲していたりしてもよい。湾曲したスポットは円周に沿って曲げた（湾曲させた）レンチキュラーレンズをレンズユニット３２に含めることにより形成できる。スポット６の形状を、異なる蛍光体が隣接して塗布される円周方向に延びた形状とすることにより、色温度や色相をより微妙に制御できる。
【００２４】
この照明装置１の考案にかかる実施形態は、半導体発光素子３１と色変換を行う蛍光体を具備する事を特徴とする。本考案の実施形態によれば、半導体発光素子３１から出たレーザー光５を、多彩な色の照明光７へと変換することができる。照明装置１においては、色選択ユニット４０により、発光ユニット２０に形成されるスポット６の状態を、実際に色合い（色温度）を見ながら、無段階に調整できる。このため、発光ユニット２０に塗布された蛍光体の励起波長の違いや変換効率の違いを利用して、色温度、色相および明るさを容易に変更できる。さらに、この構成は、非常に部品点数が少なく、安価な照明装置１を提供することができる。また、色の切り替えも、色選択ユニット４０により受光する蛍光体の位置を変えるだけのため、簡単な動作で切り替えられる。
【００２５】
照明装置１においては、基部１０に対して回転可能に取り付けられた球状のカバー４の先端４ａに発光ユニット２０の発光体２５を取り付けているが、カバー４の形状は、洋ナシ型や円柱状であってもよく、断面の形状も円形の他、多角形等であってもよい。カバー４は、照明装置１の外郭をなし、側面等の全体を覆うものであってもよく、アングル、フレーム、メッシュなどのような照明光７が透過する隙間を形成するものであってもよい。基部１０とカバー４との取付方法も様々でよく、基部１０の立上り部１３にカバー４を回転可能に組み込んでもよく、その他の回転可能な取付構造を採用してもよい。カバー４は手動で回転するものであってもよく、モーター等によりリモートで回転させて所望の角度あるいは位置でカバー４の動きを固定するものであってもよい。
【００２６】
図４に、異なる照明装置１ａの概略構成を断面図により示している。この照明装置１ａは、第１の方向Ｘに長い板状の発光体２５を備えた発光ユニット２０を含む。上記の照明装置１においては、発光ユニット２０は円盤状の発光体２５を含み、その円周方向（第１の円の円周方向）に第１の領域５１および第２の領域５２を含む複数の領域が配置されており、照射ユニット３０は、発光体２５の中心（第１の円の中心）に対し偏心した位置にスポット６を形成している。これに対し、以下に示す照明装置１ａにおいては、長手方向に複数の領域を配置し、長手方向にスライドすることにより色の異なる照明光７を出力する。また、上記の照明装置１では、一定の形状のスポット６を形成しているが、以下の照明装置１ａにおいては、色選択ユニット４０は、スポット６の面積および形状の少なくとも一方を変えることによりさらにフレキシブルに照明光７の色を選択できるようにしている。
【００２７】
図５に、発光体２５の発光領域２１を示している。発光体２５は長方形の発光領域２１を含み、照明装置１ａは、カバー４の先端４ａに発光体２５を長手方向（第１の方向、Ｘ方向）にスライドするように支持する支持部材２４を含む。したがって、支持部材２４が色選択ユニット４０として機能する。
【００２８】
発光領域２１は、第１の方向Ｘに沿って隣接するように配置された第１の領域５１、第２の領域５２、第３の領域５３および第４の領域５４を含む。照射ユニット３０の半導体発光素子３１は、照明装置１ａの中心軸８上に配置されており、レンズユニット３２は、第１の方向Ｘに沿って長く、しかしながら各領域５１〜５４の長さよりも短いスポット６を形成する。
【００２９】
図５（ａ）は、スポット６が第１の領域５１内に形成された第１の状態Ｓ１を示しており、赤色の光７が出力される。図５（ｂ）は、発光体２５が支持部材２４によりスライドし、スポット６が第１の領域５１と第２の領域５２とに跨るように形成された第２の状態Ｓ２を示している。図５（ｂ）においては、オレンジ色の照明光７が出力される。図５（ｃ）は、発光体２５が支持部材２４によりさらにスライドし、スポット６が第２の領域５２内に形成された第１の状態Ｓ１を示している。図５（ｃ）においては、緑色の照明光７が出力される。
【００３０】
同様にして、発光ユニット２０を第１の方向Ｘに沿ってスライドさせることにより、照明装置１と同様に好みの色（色温度）の照明光７を出力させることができる。
【００３１】
この照明装置１ａの照射ユニット３０は、レンズユニット３２を、中心軸８を光軸として前後に動かしてスポット６の大きさを制御するスポット調整ユニット３９を含む。このスポット調整ユニット３９は、発光領域２１に形成されるスポット６の大きさを変えることにより発光領域２１から出力される照明光７の色を変える色選択ユニット４０としての機能を含む。
【００３２】
図６に、発光ユニット２０の発光領域２１に形成されるスポット６のサイズを変えることにより照明光７の色を変える様子を示している。図６（ａ）は、スポット６が第３の領域５３内に形成された第１の状態Ｓ１を示している。図６（ａ）においては、第３の領域５３に塗布された青色蛍光体により青色の照明光７が出力される。図６（ｂ）は、スポット６の大きさを拡大してスポット６が第２の領域５２、第３の領域５３および第４の領域５４に跨るように形成された第２の状態Ｓ２を示している。図６（ｂ）においては、緑がかった青白い色の照明光７が出力される。図６（ｃ）は、図６（ｂ）の状態から、発光体２５を支持部材２４により第１の方向Ｘに移動させてスポット６のサイズが大きな状態で移動した第２の状態Ｓ２を示している。図６（ｃ）においては、スポット６の中心は緑色蛍光体上にあるため、緑がかった白色の照明光７が出力される。
【００３３】
図７に、さらに異なる照明装置１ｂを示している。この照明装置１ｂの発光ユニット２０は、同心円状に配置された第１の領域５１、第２の領域５２および第３の領域５３を含む発光領域２１が形成された発光体２５を含む。また、照射ユニット３０は、発光領域２１にリング状にスポット６を形成するレンズユニット３２を含む。さらに、照明装置１ｂは、発光体２５とレンズユニット３２との相対的な距離を制御して発光領域２１に形成されるスポット６の径を変えて色を選択する色選択ユニット４０を含む。
【００３４】
この照明装置１ｂにおいては、色選択ユニット４０によりレンズユニット３２と発光体２５との距離を制御することにより、リング状のスポット６が第１の領域５１に形成される第１の状態Ｓ１と、スポット６が第１の領域５１と第２の領域５２に跨るように形成される第２の状態Ｓ２とに、それぞれ固定できる。レンズユニット３２と発光体２５との距離を変える代わりにレンズユニット３２により、スポット６のフォーカスをずらしてスポット６の径（幅）を変えて異なる色の照明光７が出力されるようにしてもよい。
【００３５】
これらの照明装置１、１ａ、１ｂに用いられる青色蛍光体が塗布された第３の領域５３は、青色光の光源を用いれば、蛍光体を塗布する必要は無く、例えば光反射層や光拡散層を設けた領域に代替することができる。
【００３６】
また、これらの照明装置１、１ａ、１ｂに用いられる光源は、少なくとも青色光を発するか、青色光より短波長の光を発することで、各蛍光体から所望の蛍光を得ることができる。加えて、これらの照明装置１、１ａ、１ｂにはレーザー素子を例にしたが、指向性の高いＬＥＤ素子であれば代替することもできる。
【００３７】
以上に説明したように、これらの照明装置１、１ａおよび１ｂは、レーザー光５により励起発光して異なる色の光７を出力する複数の領域を順番に、あるいは相互に隣接して形成し、それらの領域に対して１つに限定して、または複数に跨るようにレーザー光５のスポット６を形成することにより様々な色の照明光７を安定して出力できる。照明装置は多くのアプリケーションに適しており、建物内部の照明や街路灯に限らず、多種多様な場面の照明に適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１、１ａ、１ｂ  照明装置
２０  発光ユニット、  ２１発光領域
３０  照射ユニット
４０  色選択ユニット
５１  第１の領域、  ５２  第２の領域、  ５３  第３の領域、  ５４  第４の領域
【図１】
0003194822.tif 000003
【図２】
0003194822.tif 000004
【図３】
0003194822.tif 000005
【図４】
0003194822.tif 000006
【図５】
0003194822.tif 000007
【図６】
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【図７】
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