(57)【要約】【課題】効率良く光を利用できる照明器具を提供する。【解決手段】光源１と、光源１前方に存在し透明ゴム４や透明パネル５、その内部空間６を満たす透明液体７などからなる透明物質体２とを備え、透明物質体２の屈折率がその外部空間３に存在する物質の屈折率よりも大きくなるように材質が選ばれており、光源１から透明物質体２に入射した光の一部を透明物質体２の周部と外部空間３との境界で全反射させて進行方向を全反射前よりも前方内向きに変えることによって照射範囲を狭めることを特徴とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源前方に存在する透明物質体とを備え、前記透明物質体の屈折率が前記透明物質体の外部空間に存在する物質の屈折率よりも大きく、前記光源から前記透明物質体に入射した光の一部を前記透明物質体の周部と前記外部空間との境界で全反射させて進行方向を全反射前よりも前方内向きに変えることによって照射範囲を狭めることを特徴とする照明器具。
【請求項２】
前記透明物質体が、前記光源を頂部に備える透明な笠と頂部ではない側の前記笠の端部開口を覆う透明パネルとを備える外部構造と、前記外部構造の内部空間を満たす気体以外の透明な物質と、を有して構成されており、前記笠と前記気体以外の透明な物質とが略同等の屈折率を持ち、この屈折率が前記笠を覆う外部空間に存在する物質の屈折率よりも大きく、前記笠と前記外部空間との境界で前記光源からの光の一部を全反射させることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
【請求項３】
前記笠が伸縮性を有し、前記気体以外の透明な物質が液体であり、笠を変形させることで全反射における反射面の角度を調節することを特徴とする請求項２に記載の照明器具。
【請求項４】
前記内部空間を満たす前記液体の量を変化させて前記笠の形状を変えることにより、全反射における反射面の角度を調節することを特徴とする請求項３に記載の照明器具。
【請求項５】
前記光源と前記透明パネルとの間隔を変化させて前記笠の形状を変えることにより、全反射における反射面の角度を調節することを特徴とする請求項３に記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、効率良く光を利用できる照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、反射板等を利用して光源からの光を高効率に利用するための照明器具が数多く発明されてきた。さらに近年では、店舗や美術館、博物館などで様々な大きさの対象物に光を効率的に照射するため、光を照射する対象に応じて配光を制御できる照明器具も発明されている。例えば、特開２００８−１２５４１２号公報（特許文献１）に示されるような照明装置は、略桶形状の反射板の端部を変形でき、植物に対する配光を自在かつ容易に調節可能なものである。これにより、効率的に光を植物に照射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２５４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示された従来の照明器具には、反射板で光を反射する際に反射ロスが生じるという問題が存在する。
【０００５】
本願発明は、このような従来の課題を解決するものであり、反射板を用いたものよりも効率の良い照明器具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願発明の照明器具は、光源と、光源前方に存在する透明物質体とを備え、この透明物質体の屈折率が透明物質体の外部空間に存在する物質の屈折率よりも大きく、光源から透明物質体に入射した光の一部を透明物質体の周部と外部空間との境界で全反射させて進行方向を全反射前よりも前方内向きに変えることによって照射範囲を狭めることを特徴としている。
【０００７】
この透明物質体が、光源を頂部に備える透明な笠と頂部ではない側の笠の端部開口を覆う透明パネルとを備える外部構造と、外部構造の内部空間を満たす気体以外の透明な物質と、を有して構成されており、笠と気体以外の透明な物質とが略同等の屈折率を持ち、この屈折率が笠を覆う外部空間に存在する物質の屈折率よりも大きく、笠と外部空間との境界で光源からの光の一部を全反射させる照明器具であることが好ましい。
【０００８】
笠は伸縮性を有し、笠内部の気体以外の透明な物質が液体であって、笠を変形させることで全反射における反射面の角度を調節する照明器具であるほうがよい。
【０００９】
さらに、内部の液体の量を変化させて笠の形状を変えることにより、全反射における反射面の角度を調節する照明器具であってもよい。
【００１０】
また、光源と透明パネルとの間隔を変化させて笠の形状を変えることにより、全反射における反射面の角度を調節する照明器具であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の照明器具は、反射板を用いたものよりも高効率に光を利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本願発明の実施形態１にかかる照明器具の、狭角配光時における縦断面図、（ｂ）は本願発明の実施形態１にかかる照明器具の、広角配光時における縦断面図。
【図２】（ａ）は本願発明の実施形態２にかかる照明器具の、狭角配光時における縦断面図、（ｂ）本願発明の実施形態２にかかる照明器具の、広角配光時における縦断面図。
【図３】本願発明の実施形態２にかかる照明器具の、スクリューねじ詳細斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本願発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
＜実施形態１＞
本願発明の第一の実施形態を図１に示す。この照明器具は、光源１と、光源１前方に存在する透明物質体２とを備え、透明物質体２の屈折率が透明物質体２の外部空間３に存在する物質の屈折率よりも大きく、光源１から透明物質体２に入射した光の一部を透明物質体２の周部と外部空間３との境界で全反射させて進行方向を全反射前よりも前方内向きに変えることによって照射範囲を狭めることを特徴とするものである。また、この透明物質体２は、光源１を頂部に備える透明な笠４と頂部ではない側の笠４の端部開口を覆う透明パネル５とを備える外部構造と、外部構造の内部空間６を満たす気体以外の透明な物質と、を有して構成されており、笠４と気体以外の透明な物質とが略同等の屈折率を持ち、この屈折率が笠４を覆う外部空間３に存在する物質の屈折率よりも大きく、笠４と外部空間３との境界で光源１からの光の一部を全反射させることを特徴とする。さらに、笠４が伸縮性を有し、気体以外の透明な物質が透明液体７であり、笠４を変形させることで全反射における反射面の角度を調節することを特徴とし、内部空間６を満たす透明液体７の量を変化させて笠４の形状を変えることにより、全反射における反射面の角度を調節する照明器具である。
【００１４】
以下、本実施形態の照明器具を具体的に説明する。この照明器具は、表面実装型ＬＥＤの光源１が実装されたエポキシ樹脂のプリント配線基板８が上部内側に取り付けられ、開放された下面がアクリル樹脂製の平らな透明パネル５で閉じられた筐体９に囲まれている。上記笠４にあたる、シリコン樹脂を主原料とした透明ゴム４が、筐体９の内部で透明パネル５と基板８に両端を連結されるようにして取り付けられており、基板８、透明パネル５、透明ゴム４で囲まれた内部空間６は透明液体７である水によって満たされている。基板８の、光源１の周辺は、給電部に透明液体７が接触しないようエポキシ樹脂製透明封止材１０で保護されている。また、筐体９の外部には内部空間６に透明液体７を出し入れするためのポンプ１１が取り付けられており、ポンプ１１には、筐体９と透明ゴム４を貫通して内部空間６へと至るパイプ１２が備わっている。透明ゴム４の周りを囲む外部空間３は空気で満たされている。この外部空間３は、筐体９内部の、透明ゴム４で分けられた空間のうち内部空間６でないほうの空間である。このとき、透明ゴム４は、透明ゴム４と外部空間３との境界面上のどの点においても、光源１から最短経路で到達する光の入射角が臨界角以上になるような形状になっている。
【００１５】
光源１から出た光は、透明封止材１０から透明液体７を経て透明パネル５または透明ゴム４へと至る。それぞれの屈折率差が小さければ、透明封止材１０と透明液体７との境界面、透明液体７と透明ゴム４との境界面での表面反射や屈折はほとんどなく、光は高効率に隣接する物体内部へ導かれる。透明パネル５へと至った光のほとんどは、照明器具の構成上透明パネル５と外部との境界面への入射角が小さいので全反射せず外部へ出て行く。一方、透明ゴム４へと至った光は、透明ゴム４と外部空間３との境界面への入射角が臨界角よりも大きいので全反射し、照明器具の前方へ進行方向を変えられて透明パネル５より外部へ出る。なお、透明ゴム４へ至った光が必ずしも全て全反射するわけではなく、屈折して外部空間へ出て行くものも存在し得る。
【００１６】
このように、本実施形態の照明器具は拡散しようとする光を照明器具の前方へ向けるのに全反射現象を用いる。光の制御に反射板や通常の照明用の笠を用いる従来の照明器具では、反射板や笠での反射率は必ず100％よりも小さくなるので反射ロスが生じる。それに対し、全反射となった場合の反射率は100％であるので、本実施形態の照明器具は従来のものより高効率に光を利用できる。
【００１７】
また、本実施形態では内部空間６を透明液体７で満たしているので、照明器具の熱容量が大きくなるため光源１の温度上昇を軽減することができる。そのほか、ＬＥＤパッケージを用いた従来照明器具に比べると高効率に光を利用できる。これは、こういった照明器具には内部保護のため透明パネルが前面に設けられていることが多く、その場合ＬＥＤパッケージと透明パネルとの間は通常空気で満たされているが、本実施形態ではこの空間を空気よりも屈折率が透明パネル５に近い液体で満たしたことにより、この空間から透明パネル５に光が入射するときの表面反射を少なくすることができるからである。
【００１８】
さらに、透明液体７の内部空間６への注入及び内部空間６からの吸引をポンプ１１で行うことにより、透明ゴム４にかかる圧力を変えて透明ゴム４の形状を変化させることができる。これについて以下で具体的に説明する。まず、透明液体７を注入して内部空間６における液体量を増やすことで、透明ゴム４にかかる圧力を上げることができる。この圧力が十分高ければ、図１（ａ）のように透明ゴム４の断面形状が略放物線状になり、図１（ａ）に破線で示すように光の照射範囲を狭く設定することができる。また、透明液体７を吸引して内部空間６における液体量を減らすことで透明ゴム４にかかる圧力を下げ、図１（ｂ）のように透明ゴム４の断面形状を略台形円錐状にし、図１（ｂ）に破線で示すように光の照射範囲を広く設定することができる。このように、ポンプ１１を用いて内部空間６の透明液体７の量を調節することで照射範囲を微調節することが可能である。これにより、店舗、美術館、博物館などのように、光の照射対象の大きさが、まちまちであったり時間的に変わったりする場所でも、余分な範囲への照射を減らすことができ効率よく光を利用できる。またこのような場所では、対象物だけに光が当たるよう調節することによる演出効果も期待できる。従来の反射板等を用いた照明器具では、照射範囲の調節を行う方法として、複数枚の反射板を組み合わせるものや反射板を曲げたり伸ばしたりして変形させるものがある。しかし、前者は構造が複雑で高価になるなどの問題点があり、後者は曲げ伸ばしを繰り返すうちに反射板が疲労し、破壊してしまう可能性があるという問題がある。本実施形態はゴムを用いた単純な構造であるし、変形するのが透明ゴムでありゴム弾性を持つため、過大な負荷をかけなければ変形を繰り返すことによる疲労は反射板よりも少ない。
【００１９】
本実施形態では透明ゴム４の主原料をシリコン樹脂としているが、荷重を加えることにより変形し荷重を取り除くと元の形状に戻る、いわゆるゴム弾性を持つ物質であって、透明で、外部空間３との間で全反射が可能な屈折率を持つものであれば他の物質でもよい。
【００２０】
透明ゴム４との境界で全反射が可能な屈折率を持っていれば、外部空間３を満たすものも空気でなくてもよい。
【００２１】
透明封止材１０についても、本実施形態ではアクリル樹脂を採用したが、例えばシリコン樹脂などのように、光源１の発熱に耐えうる程度の耐熱性を持ち、透明で、透明ゴム４との屈折率差の小さなものであれば他の物質でもよい。
【００２２】
また、内部空間６を満たす透明液体７として水を用いているが、透明ゴム４との屈折率差の小さな透明液体であれば水でなくてもよい。本実施形態のようにシリコン樹脂を主原料とした透明ゴムを用いる場合、この屈折率はおよそ1.4から1.53程度であるので、水の他に条件を満たす液体は、パラフィン油、ベンゼンなどが例として挙げられる。
【００２３】
これら透明ゴム４、透明封止材１０、透明液体７の組み合わせとしては、それぞれの境界面における表面反射や屈折による方向変化を小さく抑えるために、屈折率差がおよそ0.2以下になるものが望ましい。
【００２４】
透明パネル５はアクリル樹脂製としたが、これ以外でも、ポリカーボネードなどの透明樹脂やガラスなど透明なものであればよい。
【００２５】
なお、本実施形態は光源１としてエポキシ樹脂を使用したプリント配線基板８に取り付けられた表面実装型ＬＥＤを用いているが、基板はエポキシ樹脂を使用したプリント配線基板に限るものではなく、また、基板に取り付けられた表面実装型ＬＥＤではなく砲弾型ＬＥＤ、白熱球、蛍光灯など、他の光源を使っても構わない。
【００２６】
透明液体７の量を変化させるのはポンプによらなければならないわけではなく、例えば水道圧によって注入を行うような他の方法でもよい。
＜実施形態２＞
図２、図３に、本願発明の実施形態２の照明器具を示す。この照明器具は実施形態１と同様に透明ゴム４による全反射を利用するものであり、実施形態１と略同一の構成を備えているので、共通の構成については説明を省略し特徴的な構成及び作用効果についてのみ説明する。
【００２７】
本実施形態の照明器具は、光源１と透明パネル５との間隔を変化させて笠４の形状を変えることにより、全反射における反射面の角度を調節することを特徴としており、本実施形態の照明器具が実施形態１の照明器具と異なるところは、内部空間６における透明液体７の量を変えることによってではなく、光源１と透明パネル５との距離を変えることによって、透明ゴム４を変形させる点である。そのため、ポンプ１１はなく、基板８はスクリュー付台１３の下面略中央に取り付けられている。これにより、照明器具自体の可動部は増えるが、ポンプ等の外部機構なしに配光を調節可能である。実施形態１の筐体９は本実施形態では、底部が閉じられ外面にスクリューねじのおねじ部１５が設けられた円筒体を基本構成とするスクリュー付台１３と、内面にスクリューねじのめねじ部１６が設けられた円筒体１４と、にあたる。図３はこのスクリューねじに関する部分を抜き出したものである。
【００２８】
基板８はスクリュー付台１３下面に固定され、円筒体１４を回してスクリューねじを締めたり弛めたりしたときに透明パネル５が一緒に回らないよう、透明パネル５は、円筒体１４の内側で回転可能になるように円筒体１４に取り付けられている。これにより、透明ゴム４を激しくねじれさせることなく、スクリューねじを回して光源１と透明パネル５との距離を変えることができる。内部空間６における透明液体７の量が変わらない状態で円筒体１４を手動で回してスクリューねじを締め、光源１と透明パネル５との距離を短くすると、透明ゴム４にかかる圧力が高くなる。この圧力が十分高ければ図２（ａ）のように透明ゴム４の断面形状を略放物線状にすることができ、図２（ａ）に破線で示すように光の照射範囲を狭く設定することができる。逆に、円筒体１４を手動で回してスクリューねじを弛め、光源１と透明パネル５との距離を長くすると、透明ゴム４にかかる圧力が低くなって図２（ｂ）のように透明ゴム４の断面形状を略台形円錐状にすることができ、図２（ｂ）に破線で示すように光の照射範囲を広く設定することができる。
【００２９】
万一内部空間６から透明液体７が漏れたとしても、スクリューの噛み合わせの隙間から照明器具外部への水漏れについては、図２のように光照射方向が重力方向と一致するように配置すれば問題ない。また、このように配置することで、透明液体７の圧力及び照明器具にかかる重力により噛み合わせの隙間が小さくなる。
【００３０】
本実施形態では、基板８をスクリュー付台１３に固定し透明パネル５を円筒体１４の動きとは関係なく回転可能としたが、基板８と透明パネル５が相対的に回転することによる透明ゴム４のねじれを防ぐことができればよく、つまり、基板８と透明パネル５の少なくとも一方を、スクリュー付台１３または円筒体１４と一体に動かないようにすればよい。例えば、透明パネル５を円筒体１４に固定し、スクリュー付台１３に基板８を中央の一点で支持させてスクリュー付台１３の動きとは関係なく回転可能にしてもよい。
【００３１】
また、スクリューねじを締めたり弛めたりするために円筒体１４を手動で回すとしたが、スクリュー付台１３を回すようにしてもよく、手動ではなく電動で回動させるようにしてもよい。
【００３２】
なお、光源１と透明パネル５との距離を変化させるのは、ねじによらなければならないわけではなく、例えば、光源１と透明パネル５との間をばねでつないでおき、ばねの弾性力に逆らって光源１と透明パネル５との距離を都合の良い長さに伸ばしストッパーを咬ませて固定するなど他の方法でもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  光源
２  透明物質体
３  外部空間
４  笠（透明ゴム）
５  透明パネル
６  内部空間
７  透明液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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