(57)【要約】【課題】配光制御が可能な光源装置を提供すること。【解決手段】  光特性を制御可能なＬＥＤ照明装置１００であって、複数のＬＥＤ素子５と、ＬＥＤ素子５から照射された光を面上に拡散させてＬＥＤ照明装置１００の発光面から照射させる導光板１及び拡散板２と、ＬＥＤ素子５から照射される光の導光板１への入射を制御する制御回路７とを含み、ＬＥＤ素子５は、導光板１に入射する方向及び発光面から照射される方向に光を照射可能であり、制御回路７は、ＬＥＤ素子５の照射光が導光板１を経て発光面から照射される広配光状態と、ＬＥＤ素子５の照射光が導光板１に入射することなく発光面から照射される狭配光状態とを切り替えることが可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配光特性を制御可能な光源装置であって、
複数の光源と、
前記光源から照射された光を面上に拡散させて前記光源装置の発光面から照射させる拡散光学部材と、
前記光源から照射される光の前記拡散光学部材への入射を制御する制御部とを含み、
前記複数の光源は、前記拡散光学部材に入射する方向及び前記発光面から照射される方向に光を照射可能であり、
前記制御部は、前記光源の照射光が前記拡散光学部材を経て前記発光面から照射される広配光状態と、前記光源の照射光が前記拡散光学部材に入射することなく前記発光面から照射される狭配光状態とを切り替えることが可能であることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光源から照射された光を前記広配光状態よりも狭い照射範囲に集光する集光光学部材を含み、
前記複数の光源は、前記拡散光学部材に入射する方向及び前記集光光学部材に入射する方向に光を照射可能であり、
前記制御部は、前記狭配光状態において、前記光源の照射光が前記集光光学部材のみに照射されるように制御することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記複数の光源は、照射光が前記拡散光学部材に入射するような向きで配置された第１の光源及び照射光が前記拡散光学部材に入射することなく前記発光面から照射されるような向きで配置された第２の光源を含み、
前記制御部は、前記第１の光源及び前記第２の光源の点灯状態を制御することにより前記広配光状態と前記狭配光状態とを切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の光源は、照射光の向きを変えるための回転部材に支持されており、
前記制御部は、回転部材を回転させることにより、前記広配光状態と前記狭配光状態とを切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光源から照射された光を、前記光源の照射光が前記拡散光学部材に入射する方向と、前記光源の照射光が前記拡散光学部材に入射することなく前記発光面から照射される方向とに分光する分光光学部材を含み、
前記制御部は、前記分光光学部材の透過率及び反射理を制御することによって前記広配光状態と前記狭配光状態とを切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光源から照射された光を、前記光源の照射光が前記拡散光学部材に入射する方向と、前記光源の照射光が前記拡散光学部材に入射することなく前記発光面から照射される方向とに分光する分光光学部材を含み、
前記制御部は、前記分光光学部材によって分光された光の、前記光源の照射光が前記拡散光学部材に入射する方向及び前記光源の照射光が前記拡散光学部材に入射することなく前記発光面から照射される方向への入射を制限することによって前記広配光状態と前記狭配光状態とを切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記回転部材の角度を調整することにより、前記狭配光状態において前記発光面から照射される照射光の照射角度を変えることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項８】
前記分光光学部材によって反射された光が前記拡散光学部材に入射することなく前記発光面から照射される方向に照射され、
前記制御部は、前記分光光学部材の角度を調整することにより、前記狭配光状態において前記発光面から照射される照射光の照射角度を変えることを特徴とする請求項５または６に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれか１項に記載の光源装置を用いたことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
単体の光源装置の照射光の配光方法であって、
前記光源装置に含まれる複数の光源の照射光を、入射光を面上に拡散させて前記光源装置の発光面から照射させる拡散光学部材に入射される方向と、前記拡散光学部材に入射することなく前記発光面から照射される方向との少なくとも一方に入射させることにより、前記光源の照射光が前記拡散光学部材を経て前記発光面から照射される広配光状態と、前記光源の照射光が前記拡散光学部材に入射することなく前記発光面から照射される狭配光状態とを切り替えることを特徴とする配光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、照明装置及び配光方法関し、特に、配光特性の制御が可能な光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策や省エネ思考の浸透によりＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いた照明装置が普及している。ＬＥＤを用いた照明装置としては、住宅用途では白熱電球や蛍光灯電球に替わるＬＥＤ電球や蛍光灯シーリングに替わるＬＥＤシーリング、店舗・施設用途では蛍光灯ベース照明に替わるＬＥＤベース照明や直管型蛍光灯に替わる直管ＬＥＤなどがある。
【０００３】
また最近ではＬＥＤの波長選択性を応用した美顔機などヘルスケア照明や植物工場での照明装置としても利用され始めている。さらに液晶テレビ用バックライトとしてＬＥＤと導光板を利用した面光源もあり、その面光源を応用して住宅用途のＬＥＤが構成される場合もある。そのようなＬＥＤバックライトの例として、光源、導光板及び光源と導光板との間で両者に密着して設けられる中間層とを備えるバックライトユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０３１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＥＤ光源においては、ある程度の指向性を持たせることが可能であるが、特許文献１に開示されているような従来のＬＥＤ面光源では、光は拡散されるため指向性は失われる。例えば、ＬＥＤシーリングとして用いる場合、プロジェクタのスクリーン周辺は照らさずに、視聴者側は照らすような配光が求められるが、従来は、エリア毎に配置された光源の点灯／消灯による対応が一般的であり、光源装置単体での対応は考慮されていない。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、配光制御が可能な光源装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、配光特性を制御可能な光源装置であって、複数の光源と、光源から照射された光を面上に拡散させて光源装置の発光面から照射させる拡散光学部材と、光源から照射される光の前記拡散光学部材への入射を制御する制御部とを含み、光源の照射光が拡散光学部材を経て発光面から照射される広配光状態と、光源の照射光が拡散光学部材に入射することなく発光面から照射される狭配光状態とを切り替えることが可能であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の態様は、照明装置であって、上記光源装置を用いたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の更に他の態様は、単体の光源装置の照射光の配光方法であって、光源装置に含まれる複数の光源の照射光を、入射光を面上に拡散させて光源装置の発光面から照射させる拡散光学部材に入射される方向と、拡散光学部材に入射することなく発光面から照射される方向との少なくとも一方に入射させることにより、光源の照射光が拡散光学部材を経て発光面から照射される広配光状態と、光源の照射光が拡散光学部材に入射することなく発光面から照射される狭配光状態とを切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、配光制御が可能な光源装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る光源装置の正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光源装置の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光源装置のコントローラを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光源装置の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る光源装置の断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る光源装置の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る光源装置の断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る光源装置の断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る光源装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）照明装置を模式的に示す正面図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置を、図１の切断線ＡＡ´において切断した断面図である。図１においては、面光源として構成されるＬＥＤ照明装置の発光面側から見た光源装置の状態を示している。本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１００は、導光板１、拡散板２、反射板３、レンズ４、ＬＥＤ素子５ａ、５ｂ、ＬＥＤ基板６ａ、６ｂを含む。
【００１３】
尚、図１においては、理解を容易にするため、レンズ４を透過させて破線で示している。また、図２においては、図示の関係上、発光面が図面情報に向いて示されているが、シーリングライトとして用いられる場合等には、発光面が下方に向くように設置される。
【００１４】
ＬＥＤ素子５は、例えば青色発光ダイオードと黄色蛍光体で構成され、青色で励起された黄色蛍光体が光ることで白色に発光する光源である。ＬＥＤ素子５ａとＬＥＤ素子５ｂとは、光の照射方向が直交するように配置されている。ＬＥＤ素子５ａの照射光は導光板１に、ＬＥＤ素子５ｂの照射光はレンズ４に入射する。導光板１は、ＬＥＤ素子５ａから照射された光を面光源とするために導く光学部材である。
【００１５】
図２（ｃ）に示すように、導光板1へ入射された光は反射板３で全反射しながら導光板１全体に導光され、拡散板２に当たった光がランバート散乱されてＬＥＤ照明装置１００の発光面から照射される。この拡散板２からの出射光はランバート散乱なので、光の配光は広くなっている。即ち、導光板１及び拡散板２が拡散光学部材として機能する。そして、図２（ｃ）に示す状態は、ＬＥＤ照明装置１００の広配光状態である。
【００１６】
ＬＥＤ素子５ｂからレンズ４に入射した光は、図２（ｂ）に示すように、レンズ４のパラボラ面による全反射により鉛直方向へ集光される。そして、拡散板２から照射される光よりも強い指向性を持って、ＬＥＤ照明装置１００の発光面から照射される。即ち、ＬＥＤ素子５ｂから照射された光の配光は、ＬＥＤ素子５ａから照射された光よりも狭くなっている。従って、レンズ４が集光光学部材として機能する。そして、図２（ｂ）に示すように、光源から照射される光がレンズ４のみに入射する状態は、ＬＥＤ照明装置１００の狭配光状態である。
【００１７】
ＬＥＤ基板６ａ、６ｂには、ＬＥＤ素子５ａ、５ｂを駆動するための配線が施され、更にＬＥＤ素子５ａ、５ｂの熱を逃がす作用も有する、図３は、本実施形態に係るＬＥＤ素子５ａ、５ｂ（以降、一般的にＬＥＤ素子５とする）及びＬＥＤ基板６ａ、６ｂを含み、ＬＥＤ素子５を駆動するためのコントローラ２００の構成を示す図である。図３に示すように、本実施形態に係るコントローラ２００は、ＬＥＤ素子５の他、制御回路７、外部入力端子８及びバッファ１０を含む。
【００１８】
制御回路７は例えばマイコンなどのロジック回路で構成され、複数あるＬＥＤ素子５のどれを点灯させるかを制御する制御部である。一方ＬＥＤ素子５を駆動するためには定電流駆動が必要であり、制御回路７が直接駆動することができないため、バッファ１０が必要になる。外部制御入力端子８には例えばリモコン信号が入力され、入力されたリモコンコードを制御回路７が認識し、その認識結果に応じてどのＬＥＤ素子５を発光させるか、即ち、ＬＥＤ素子５ａ、５ｂのいずれか、若しくは両方を発光させるかを決定する。
【００１９】
ここで、ＬＥＤ照明装置１００に設けられた全てのＬＥＤ素子５、即ち、ＬＥＤ素子５ａ及びＬＥＤ素子５ｂの両方が発光すると、図２（ｃ）に示す拡散板２の広配光と、図２（ｂ）に示すレンズ４の狭配光が混ざり、結果広配光の照明となる。また、ＬＥＤ素子５ａのみを発光させると、図２（ｃ）に示す拡散板２の広配光のみとなり、この場合も、広配光の正面となる。一方、ＬＥＤ素子５ｂのみを発光させると、図２（ｂ）に示すレンズ４の狭配光だけとなり、照明装置１００が設置された位置の直下だけを照らすことが可能となる。
【００２０】
このような配光特性を応用すると、図４に示すような、環境に応じた運用が可能となる。即ち、ＬＥＤ照明装置１００が窓１１の近くに配置されているような場合、ＬＥＤ照明装置１００に含まれるＬＥＤ素子５のうち、窓１１側についてはＬＥＤ素子５ｂのみを点灯させ、それ以外の範囲についてはＬＥＤ素子５ａのみを点灯させる。このようなＬＥＤ素子５毎の点灯／消灯制御は、制御回路７が、外部入力端子８から入力された信号に基づいて行う。
【００２１】
これにより、窓１１側については、ＬＥＤ素子５ｂから照射された光がレンズ４に入射し、ＬＥＤ照明装置１００の直下を中心に狭配光で照らす。他方、それ以外の範囲については、ＬＥＤ素子５ａから照射された光が導光板１に入射し、拡散板２によって拡散されてＬＥＤ照明装置１００の周囲を広配光で照らす。このような態様により、窓際の外光が入る箇所の照明量を落とし、部屋の奥側は暗いので広く照らす、という制御ができる。これにより不要な照明量を減らすことができるため、省電力効果を高めることができる
【００２２】
同様に、図４に示す窓１１をプロジェクタのスクリーンとして考えると、プロジェクタのスクリーンには光が照射されないようになり、プロジェクタによって投影される画像が見やすくなると共に、その他の範囲は通常通り照明される。このように、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１００によれば、省電力効果の向上のみならず、状況に応じた配光特性の制御により、ユーザの利便性を高めることが可能となる。
【００２３】
尚、図１及び図２（ａ）〜（ｃ）の例においては、ＬＥＤ素子５ａ及びＬＥＤ素子５ｂが近接して１組として構成された場合を例として説明したが、これは一例であり、ＬＥＤ素子５ａとＬＥＤ素子５ｂとが夫々異なる位置に配置された態様でも可能である。また、ＬＥＤ素子５ａとＬＥＤ素子５ｂとが千鳥配置やランダム配置であっても可能である。
【００２４】
また、上記実施形態においては、ＬＥＤ照明装置１００をシーリングライトとして用いる場合を例として説明した。これに限らず、施設用途のベース照明や、LED美顔機、植物工場用照明、液晶表示装置のバックライト等、ＬＥＤを用いた照明装置であれば適用可能である。
【００２５】
次に、ＬＥＤ素子５の他の配置例について説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、ＬＥＤ素子５の他の配置例を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）に示す態様においては、上述したＬＥＤ素子５ａ、５ｂのように別々にＬＥＤ素子が設けられているのではなく、１つのＬＥＤ素子５が回転部材であるヒンジ１２に支持されて設けられている。図５（ａ）は、ＬＥＤ素子５の照射光が導光板１に入射するようにヒンジ１２の回転角度が設定されている場合を示す図である。この場合、図２（ｃ）において説明したように、ＬＥＤ素子５から照射された光は、拡散板２を経て広配光で照射される。
【００２６】
図５（ｂ）は、ＬＥＤ素子５の照射光がレンズ４に入射するようにヒンジ１２の回転角度が設定されている場合を示す図である。この場合、図２（ｂ）において説明したように、ＬＥＤ素子５から照射された光は、レンズ４を経て狭配光で照射される。ヒンジ１２を回転させるためのモータは、ＬＥＤ素子５と同様に制御回路７と接続されている。そして、図５（ａ）、（ｂ）に示す状態の切り替え、即ちヒンジ１２の回転角度の変更は、制御回路７が外部入力端子８から入力された信号に基づいて行う
【００２７】
図５（ａ）、（ｂ）に示す態様によれば、図２の例の半分の数のＬＥＤ素子によって、同様の効果を得ることが可能である。また、図５（ａ）、（ｂ）の態様においても、ＬＥＤ素子５の向く方向を夫々変えることにより、図４において説明した態様と同様の効果を得ることも可能である。更に、ヒンジ１２を高速で回転させ、図５（ａ）に示す状態と図５（ｂ）に示す状態とが高速で切り換わるように制御することにより、拡散板２を経た広配光の照射光と、レンズ４を経た狭配光の照射光とが両方照射された状態と同様の状態を実現することも可能である。
【００２８】
図６（ａ）〜（ｄ）は、図５（ａ）、（ｂ）とも異なるＬＥＤ素子５の他の配置例を示す図である。図６（ａ）〜（ｄ）に示す態様においては、１つのＬＥＤ素子５が設けられており、その照射光がレンズ４に入射するように配置されている。ＬＥＤ素子５とレンズ４との間には、ミラーボックス１３が配置されており、ミラーボックス１３内部にはハーフミラー１３ａが設けられている。このハーフミラー１３ａは、電気的に反射率、透過率を制御することが可能な分光光学部材である。
【００２９】
図６（ｂ）は、ハーフミラー１３ａの透過率が最大で、全透過の状態を示す図である。この場合、ＬＥＤ素子５から照射された光はハーフミラー１３ａを透過してレンズ４に入射する。その結果、図２（ｂ）において説明したように、ＬＥＤ素子５から照射された光は、レンズ４を経て狭配光で照射される。他方、図６（ｃ）は、ハーフミラー１３ａの反射率が最大で、全反射の状態を示す図である。この場合、ＬＥＤ素子５から照射された光はハーフミラー１３ａによって全反射されて導光板１に入射する。その結果、図２（ｃ）において説明したように、ＬＥＤ素子５から照射された光は、拡散板２を経て広配光で照射される。
【００３０】
図６（ｄ）は、ハーフミラー１３ａの透過率及び反射率が中程度で、５０％反射、５０％透過の状態を示す図である。この場合、ＬＥＤ素子５から照射光はハーフミラー１３ａによって半分反射されて導光板１に入射すると共に、半分はハーフミラー１３ａを透過してレンズ４に入射する。その結果、拡散板２を経た広配光及びレンズ４を経た狭配光が共に照射される。
【００３１】
図６（ａ）〜（ｄ）に示す態様によれば、図５（ａ）、（ｂ）と同様に、図２の例の半分の数のＬＥＤ素子によって、同様の効果を得ることが可能であると共に、ハーフミラー１３ａの透過率、反射率を、夫々のＬＥＤ素子５に対応するハーフミラー毎に変えることにより、図４において説明した態様と同様の効果を得ることも可能である。
【００３２】
図６（ａ）〜（ｄ）においては、照射光がレンズ４に入射する方向に向けてＬＥＤ素子５を配置する場合を例として説明したが、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、導光板１に入射する方向に向けてＬＥＤ素子５を配置しても良い。
【００３３】
また、ハーフミラー１３ａの透過率及び反射率が電気的に調整可能である態様の他、透過率及び反射率が共に５０％で固定されたハーフミラー１３ａを用いても良い。この場合、ミラーボックス１３からの光の出口にシャッターを設け、光を照射したい方向のシャッターのみを開くように制御回路７が制御することにより、上記と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３４】
また、上記実施形態においては、レンズ４を経て照射される狭配光の照射光が、ＬＥＤ照明装置１００の発光面から垂直な方向に指向性を持って照射される場合を例として説明した。しかしながら、例えば、図４に示すような場合において、より窓１１から遠い範囲を照射したい場合もあり得る。図５（ａ）、（ｂ）や図７（ａ）〜（ｄ）の態様を応用することにより、狭配光の照射光の照射位置を制御する態様について説明する。
【００３５】
図８（ａ）、（ｂ）は、図５（ａ）、（ｂ）の態様を応用することにより、狭配光の照射光の照射位置を制御する態様を示す図である。図８（ａ）に示すように、発光面と垂直な方向を中心として指向性を有する状態から、図８（ｂ）に示すように、ヒンジ１２を回転させてＬＥＤ素子５の照射方向を変えると共に、それに応じてレンズ４の角度をも変えることにより、照射光の照射位置を制御することが可能となる。
【００３６】
図９（ａ）、（ｂ）は、図６（ａ）〜（ｄ）の態様を応用することにより、狭配光の照射光の照射位置を制御する態様を示す図である。図９（ａ）に示すように、発光面と垂直な方向を中心として指向性を有する状態から、図９（ｂ）に示すように、ハーフミラー１３ａを回転させてＬＥＤ素子５の照射方向を変えると共に、それに応じてレンズ４の角度をも変えることにより、照射光の照射位置を制御することが可能となる。
【００３７】
尚、図８（ｂ）、図９（ｂ）においては、ヒンジ１２、ハーフミラー１３ａの回転に応じてレンズ４をも回転させる場合を例として説明した。これに限らず、ヒンジ１２、ハーフミラー１３ａの回転によるＬＥＤ素子５の照射光の照射位置の変化に対応可能なようにレンズ４の入射範囲を広げることにより、レンズ４を固定部品として配置したままでも同様の効果を実現することができる。
【００３８】
また、上記実施形態においては、狭配光の照射光を得るためにレンズ４を用いる場合を例として説明したが、ＬＥＤ素子５の照射光の指向性が十分である場合、レンズ４を省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  導光板
２  拡散板
３  反射板
４  レンズ
５、５ａ、５ｂ  ＬＥＤ素子
６  ＬＥＤ基板
７  制御回路
８  外部制御入力端子
１０  バッファ
１１  窓
１２  ヒンジ
１３  ミラーボックス
１３ａ  ハーフミラー
１００  ＬＥＤ照明装置
２００  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013140732.tif 000009
【図８】
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【図９】
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