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WO2024252849A1 - 照明装置 - Google Patents

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Publication number
WO2024252849A1
WO2024252849A1 PCT/JP2024/017453 JP2024017453W WO2024252849A1 WO 2024252849 A1 WO2024252849 A1 WO 2024252849A1 JP 2024017453 W JP2024017453 W JP 2024017453W WO 2024252849 A1 WO2024252849 A1 WO 2024252849A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
lighting device
mirror
unit
reflected
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/017453
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博史 北野
遼 山本
泰輔 西森
剛 森住
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2024252849A1 publication Critical patent/WO2024252849A1/ja

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F21V14/04—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of reflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/09—Optical design with a combination of different curvatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device.
  • a lighting device that uses laser light as excitation light to make a phosphor emit light, converts the light into a desired color, and provides illumination (see, for example, Patent Document 1).
  • the light distribution can be controlled by making the light that has been wavelength-converted by the phosphor enter a lens.
  • the lens In the lighting device described above, the lens must be replaced when switching between multiple light distribution patterns, making the process complicated.
  • the object of the present invention is to provide a lighting device that can easily switch between multiple light distribution patterns.
  • the lighting device comprises a light-emitting unit, a reflecting unit that reflects light emitted by the light-emitting unit, and a deformation unit that deforms the reflecting unit, the reflecting unit having a planar mirror portion and comprising a plurality of mirror elements arranged two-dimensionally and a holding unit that holds the plurality of mirror elements, the deformation unit changing the light distribution pattern of the light reflected by the reflecting unit by deforming a reference plane that includes the center of gravity of each of the plurality of mirror elements.
  • the lighting device according to the present invention allows the light distribution pattern to be easily switched.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a lighting device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of a reflecting section according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a reflecting section according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a reflecting portion after deformation according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a table showing light distribution patterns based on the shape of the reflecting portion according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of a reflecting section according to the first modification.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a reflecting section according to the second modification.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily a precise illustration. Furthermore, the same components are given the same reference numerals in each figure.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a lighting device 10 according to the embodiment.
  • the lighting device 10 includes a housing 20, a light-emitting unit 30, a reflecting unit 40, a deformation unit 50, and a diffusion unit 60.
  • the lighting device 10 also includes a power source that supplies power to the light source 32 of the light-emitting unit 30.
  • the housing 20 is a long box body, and contains the light-emitting unit 30, the reflecting unit 40, the deformation unit 50, and the diffusion unit 60.
  • An opening 21 through which illumination light is emitted is formed in a portion of the housing 20 facing the reflecting unit 40.
  • the opening 21 may be a simple opening, or may be covered with a translucent member.
  • the light-emitting unit 30 includes a heat sink 31, a light source 32, a first lens 33, a mirror pipe 34, a wavelength conversion element 35, and a second lens 36.
  • the heat sink 31, the light source 32, the first lens 33, the mirror pipe 34, the wavelength conversion element 35, and the second lens 36 are arranged in this order from one end to the other end in the longitudinal direction of the housing 20.
  • the heat sink 31 is attached to one end of the housing 20 in the longitudinal direction, and has a base 311 and a number of fins 312 protruding from the base 311.
  • the base 311 is disposed inside the housing 20, and supports the light source 32.
  • the multiple fins 312 protrude outward from the housing 20. This allows heat transferred from the light source 32 to the base 311 to be released to the outside of the housing 20 via the multiple fins 312.
  • the light source 32 is a laser element that generates laser light whose emission peak wavelength is included in the blue wavelength band. In this embodiment, the case where two light sources 32 are provided is illustrated, but the number of light sources 32 provided may be one or three or more.
  • the light source 32 is fixed to the base portion 311 of the heat sink 31 in a position in which it irradiates laser light toward the other end of the housing 20 in the longitudinal direction.
  • the light source 32 may be an LED whose emission peak wavelength is included in the blue wavelength band.
  • the first lens 33 is a focusing lens that focuses the laser light emitted from the light source 32.
  • the first lens 33 is disposed in a position facing the light source 32.
  • the mirror pipe 34 is an optical component that guides the laser light focused by the first lens 33 to the wavelength conversion element 35.
  • the mirror pipe 34 is a cylinder with both ends open, and the laser light is reflected on its inner surface.
  • the mirror pipe 34 is arranged with its axial direction aligned with the longitudinal direction of the housing 20. The laser light received at one end of the mirror pipe 34 is reflected on the inner surface of the mirror pipe 34 and travels toward the other end of the mirror pipe 34.
  • the wavelength conversion element 35 is an element that converts at least a portion of the laser light emitted from the other end of the mirror pipe 34 into light of a different wavelength band. Specifically, the wavelength conversion element 35 is arranged so as to cover the other end of the mirror pipe 34.
  • the wavelength conversion element 35 comprises a substrate 351 and a fluorescent section 352.
  • the substrate 351 is a plate that holds the fluorescent section 352.
  • the substrate 351 is formed from a light-transmitting material such as glass or sapphire.
  • the fluorescent section 352 is layered on this substrate 351.
  • the fluorescent part 352 has a plurality of dispersed particles of phosphor that are excited by the laser light emitted from the other end of the mirror pipe 34 and transmitted through the substrate 351 to emit fluorescence, and the phosphor emits fluorescence when irradiated with the laser light.
  • the fluorescent part 352 can be a material in which phosphor particles are dispersed inside a base material made of transparent resin or glass, or a material in which phosphor particles are solidified.
  • the fluorescent part 352 emits white light. That is, the fluorescent part 352 converts the laser light into light of a longer wavelength band.
  • the type and characteristics of the phosphor are not particularly limited, but since a relatively high-output laser light is used as the excitation light, it is desirable that the phosphor has high heat resistance and does not cause brightness saturation.
  • a relatively high-output laser light is used as the excitation light, it is desirable that the phosphor has high heat resistance and does not cause brightness saturation.
  • YAG yttrium aluminum garnet
  • the type of base material that holds the phosphor in a dispersed state is not particularly limited, but if the transparency is high, it is good because the yellow light emission efficiency is also high.
  • a relatively high-output laser light is incident, a material with high heat resistance is good.
  • the second lens 36 is a collimating lens that converts the light wavelength-converted by the wavelength conversion element 35 into parallel light.
  • the second lens 36 is disposed in a position opposite the wavelength conversion element 35.
  • the reflecting section 40 is a section that reflects the light emitted by the light emitting section 30, i.e., the light whose wavelength has been converted by the wavelength conversion element 35, toward the opening 21 of the housing 20. Specifically, the reflecting section 40 is disposed at the other end of the housing 20 in the longitudinal direction.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the reflector 40 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the reflector 40 according to the embodiment.
  • the Z-axis direction is the thickness direction of the reflector 40
  • the X-axis direction and the Y-axis direction are directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the Z-axis direction.
  • the reflecting section 40 has a plurality of mirror elements 41 and a holding section 42 that holds the plurality of mirror elements 41.
  • the holding section 42 is a flexible sheet body made of, for example, a circular rubber sheet.
  • the holding section 42 may be made of a material other than rubber as long as it is flexible.
  • the plurality of mirror elements 41 are attached two-dimensionally to the surface of the holding section 42.
  • the multiple mirror elements 41 are each of the same type and are rigid bodies having higher rigidity than the holding portion 42.
  • Each mirror element 41 is formed from, for example, metal, glass, or resin.
  • Each mirror element 41 has a planar mirror portion 411.
  • the mirror portion 411 is polygonal in plan view (hexagonal in this embodiment), and its surface is a reflective surface. Specifically, the surface of the mirror portion 411 may be polished to form a reflective surface, or a reflective layer may be laminated on the surface of the mirror portion 411 to form a reflective surface.
  • the multiple mirror elements 41 are arranged in a honeycomb shape such that there is a small gap between adjacent mirror elements 41.
  • the mirror elements 41 are also arranged in a planar shape.
  • the reference plane S1 including the center of gravity of each mirror element 41 is also planar.
  • the deformation portion 50 is a portion that deforms the reflecting portion 40. Specifically, the deformation portion 50 is disposed at a position on the reflecting portion 40 that faces the holding portion 42. The deformation portion 50 is disposed at the center of the holding portion 42 when viewed from above.
  • the deformation portion 50 is a piston device that expands and contracts in the Z-axis direction, and its tip is fixed to the center of the holding portion 42.
  • the deformation portion 50 is in the reference state
  • the reflecting portion 40 is in the state shown in FIG. 3, and the reference surface S1 is flat.
  • the deformation portion 50 expands from the reference state in the Z-axis positive direction, the center of the holding portion 42 is also pushed in the Z-axis positive direction and deformed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the reflecting portion 40 after deformation according to the embodiment.
  • the reference surface S1 also curves convexly following the deformation of the holding portion 42.
  • the holding portion 42 and the reference surface S1 are approximately spherical.
  • the curvature of the holding portion 42 and the reference surface S1 can be adjusted by adjusting the amount of extension of the deformation portion 50.
  • the posture and position of each mirror element 41 are changed independently when the holding portion 42 is deformed.
  • the reference surface S1 is a surface that includes the center of gravity of each mirror element 41.
  • the normal directions of each mirror element 41 are different from each other.
  • the reference surface S1 can be freely deformed into a form that includes two or more planes (the reflecting surfaces of each mirror element 41) with different normal directions.
  • the holding portion 42 also returns to its original shape (see Figure 3).
  • the deformation unit 50 may be driven manually or by power from a drive source.
  • the amount of extension of the deformation unit 50 may be adjusted based on the control of a control unit.
  • the drive source include a motor and a solenoid.
  • the control unit include a microcomputer.
  • the diffusion section 60 is a diffusion plate that diffuses the reflected light reflected by the reflection section 40.
  • the diffusion section 60 is disposed between the opening 21 of the housing 20 and the reflection section 40. In other words, the diffusion section 60 is disposed on the optical path of the reflected light.
  • the light reflected by each mirror element 41 is diffused by the diffusion section 60, thereby suppressing the graininess.
  • the optical axis direction of the reflected light reflected by each mirror element 41 is different. Therefore, a light distribution pattern consisting of multiple discrete spot lights is obtained.
  • the reflected light reflected by each mirror element 41 is diffused and spreads by passing through the diffusion section 60. By appropriately selecting this diffusion angle, the gaps (dark areas) of the discrete spot lights disappear, and a light distribution pattern consisting of one large spot light can be obtained. This suppresses the graininess.
  • Figure 5 is a table showing the light distribution patterns based on the shape of the reflector 40 in the embodiment.
  • the light distribution pattern P1 of the light reflected by the reflecting portion 40 is circular.
  • the light distribution pattern P2 of the light reflected by the reflecting section 40 becomes a substantially circular or elliptical shape larger than the light distribution pattern P1.
  • the deforming unit 50 can change the light distribution pattern of the light reflected by the reflecting unit 40 by deforming the reference surface S1.
  • the reference surface S1 can be deformed into a wider variety of shapes by providing multiple deformation sections 50.
  • the reference surface S1 can be deformed into a cylindrical surface.
  • the light distribution pattern P4 reflected by the reflecting section 40 will be elliptical.
  • the reference surface S1 can be deformed into a more complex shape, and the light distribution pattern can also be made more complex.
  • the tip of the deformation portion 50 can be made sharp, the reference surface S1 can be deformed into a conical surface. In this case, the light distribution pattern P5 reflected by the reflection portion 40 becomes annular.
  • the light (incident light) that enters the reflector 40 from the light-emitting unit 30 is collimated by the second lens 36.
  • the light reflected by the reflector 40 spreads as it moves away from the reflector 40. In other words, the spread angle of the incident light is smaller than the spread angle of the reflected light, making it possible to illuminate a wide range.
  • the lighting device 10 comprises a light-emitting unit 30, a reflecting unit 40 that reflects light emitted by the light-emitting unit 30, and a deformation unit 50 that deforms the reflecting unit 40.
  • the reflecting unit 40 has a planar mirror portion 411 and comprises a plurality of mirror elements 41 arranged two-dimensionally, and a holding unit 42 that holds the plurality of mirror elements 41.
  • the deformation unit 50 changes the light distribution patterns P1 to P5 of the light reflected from the reflecting unit 40 by deforming a reference plane S1 that includes the center of gravity of each of the plurality of mirror elements 41.
  • the deformation unit 50 changes the light distribution patterns P1 to P5 of the light reflected by the reflection unit 40 by deforming the reference surface S1, so that the light distribution patterns P1 to P5 can be easily switched.
  • each mirror element 41 is independently provided on the holding portion 42, when the reference surface S1 is deformed, each mirror element 41 smoothly changes its posture and position. Therefore, the light distribution patterns P1 to P5 can be switched smoothly. Furthermore, for example, if the reflecting portion is formed from a single flexible reflecting plate, wrinkles may occur when the reflecting plate is deformed three-dimensionally, making it impossible to realize the intended reflective surface shape, which may hinder the formation of the intended light distribution patterns P1 to P5. In this embodiment, since each mirror element 41 constituting the reflecting portion 40 is independent, wrinkles are unlikely to occur even if the posture and position of each mirror element 41 changes. In other words, the intended light distribution patterns P1 to P5 can be more reliably realized.
  • the reference surface S1 can be freely transformed into at least one of an approximately spherical, ellipsoidal, cylindrical, or conical shape, a variety of light distribution patterns P1 to P5 can be realized.
  • the reference surface S1 can be freely transformed into a shape that includes two or more planes with different normal directions, a wide variety of light distribution patterns P1 to P5 can be suitably realized in the reflecting section 40 that includes multiple mirror elements 41.
  • the mirror elements 41 can be arranged densely. This allows the gaps between the mirror portions 411 of each mirror element 41 to be made as small as possible. The larger the gaps between the mirror portions 411, the more light is lost, but if the gaps can be made smaller, the amount of light lost can be reduced.
  • the mirror portion 411 has a hexagonal shape in plan view, so the mirror elements 41 can be arranged in a honeycomb pattern. This allows the gaps between the mirror portions 411 to be small even when the reference surface S1 is curved.
  • the light distribution patterns P1 to P5 can be easily switched.
  • the spread angle of the incident light is smaller than the spread angle of the reflected light, it is possible to illuminate a wide range. Even if a light source with a small spread angle is used and the spread angle of the incident light is reduced, it is possible to increase the variation in the final light distribution pattern of the illumination light. Furthermore, it is possible to reduce the size of the housing 20.
  • the mirror element 41 is a rigid body, even if the holding portion 42 is deformed, the mirror element 41 itself is unlikely to deform. This makes it possible to more reliably achieve the intended light distribution patterns P1 to P5.
  • each mirror element 41 of the reflecting section 40 is diffused by the diffusing section 60, so the graininess is suppressed. This allows for lighting that is less unnatural.
  • the diffusion unit 60 is a diffusion plate that is placed on the optical path of the light reflected by the reflection unit 40, so the diffusion unit 60 and the reflection unit 40 can be separate and their positions can be adjusted individually.
  • the mirror portion 411 has a hexagonal shape in plan view.
  • the mirror portion may have another polygonal shape in plan view.
  • FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of the reflector 40a according to the first modification.
  • the mirror portion 411a has a square shape in plan view.
  • the mirror portion may have a shape other than a polygon in plan view. Examples of shapes of the mirror portion other than a polygon in plan view include a circle, an ellipse, and an oval.
  • the diffusion unit 60 is a diffusion plate disposed opposite the reflector 40.
  • the diffusion unit may be disposed anywhere as long as it can diffuse the light reflected by the reflector.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the schematic configuration of the reflector 40b according to the second modification.
  • a diffusion layer laminated on the surface of the mirror section 411 serves as the diffusion section 60b.
  • This diffusion section 60b is designed to diffuse light immediately before it is reflected by the mirror section 411 and light immediately after it is reflected. In this case, since the diffusion section 60b is integrated into the reflector 40b, the number of parts can be reduced.
  • the light source 32 is a laser element or an LED.
  • other light sources may be used. Examples of other light sources include incandescent light bulbs, halogen light bulbs, and fluorescent lights.
  • the mirror element 41 is a rigid body, but the mirror element may be elastically deformable.
  • the reference surface S1 is deformed from a flat surface to a convex curved surface.
  • the light wavelength-converted by the wavelength conversion element 35 is converted to parallel light by the second lens 36 before reaching the reflecting section 40. Because it is parallel light, the spread angle of the reflected light can be made larger than the spread angle of the incident light whether the reference surface S1 is a convex curved surface or a concave curved surface.
  • the present invention also includes forms obtained by applying various modifications to the embodiments that a person skilled in the art may conceive, and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of each embodiment within the scope of the spirit of the present invention.
  • the lighting device according to the present invention is not limited to the following examples.
  • the lighting device of Technology 1 includes a light-emitting unit, a reflecting unit that reflects light emitted by the light-emitting unit, and a deformation unit that deforms the reflecting unit, the reflecting unit having a planar mirror portion and including a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged, and a holding unit that holds the plurality of mirror elements, and the deformation unit changes the light distribution pattern of the light reflected by the reflecting unit by deforming a reference plane that includes the center of gravity of each of the plurality of mirror elements.
  • Technology 2 relates to the lighting device described in Technology 1, in which the reference surface can be freely transformed into at least one of a spherical surface, a cylindrical surface, and a conical surface.
  • Technology 3 is a lighting device according to technology 1 or 2, in which the reference surface can be freely transformed into a form including two or more planes with different normal directions.
  • Technology 4 is a lighting device according to any one of technologies 1 to 3, in which the mirror portion has a polygonal shape in plan view.
  • Technology 5 is a lighting device according to any one of Technology 1 to Technology 4, in which the light-emitting unit has a light source made of a laser element or an LED, and a wavelength conversion element that converts a portion of the light emitted by the light source into light of a different wavelength band.
  • Technology 6 is a lighting device according to any one of technologies 1 to 5, in which the spread angle of the incident light from the light-emitting section to the reflecting section is smaller than the spread angle of the reflected light reflected by the reflecting section.
  • Technology 7 is a lighting device according to any one of technologies 1 to 6, in which the mirror element is a rigid body.
  • Technology 8 is a lighting device according to any one of technologies 1 to 7, which has a diffusion section 60 that diffuses the light reflected by the reflection section.
  • Technology 9 is the lighting device described in Technology 8, in which the diffusion section is a diffusion plate disposed on the optical path of the reflected light.
  • Technology 10 is the lighting device described in Technology 7, in which the diffusion section is a diffusion layer laminated on the mirror section.
  • Illumination device 30 Light-emitting portion 32 Light source 35 Wavelength conversion element 40, 40a, 40b Reflection portion 41 Mirror element 42 Holding portion 50 Deformation portion 60, 60b Diffusion portion 352 Fluorescent portion 411, 411a Mirror portion P1, P2, P3, P4, P5 Light distribution pattern S1 Reference surface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

照明装置（１０）は、発光部（３０）と、発光部（３０）が発した光を反射する反射部（４０）と、反射部（４０）を変形させる変形部（５０）と、を備え、反射部（４０）は、平面状のミラー部（４１１）を有し、二次元的に配列された複数のミラー素子（４１）と、複数のミラー素子（４１）を保持する保持部（４２）と、を備え、変形部（５０）は、複数のミラー素子（４１）のそれぞれの重心を含む基準面（Ｓ１）を変形させることで、反射部（４０）を反射した光の配光パターン（Ｐ１～Ｐ５）を変更する。

Description

照明装置
　本発明は、照明装置に関する。
　従来、レーザ光を励起光として蛍光体を発光させ、所望の光色に変換して照明する照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような照明装置では、蛍光体で波長変換された光をレンズに入射させることで配光を制御できるようになっている。
特開２０２０－２４７９７号公報
　上記した照明装置では、複数の配光パターンを切り替える際にはレンズを交換しなければならず、その作業が煩雑となっていた。
　本発明の目的は、複数の配光パターンを容易に切替可能な照明装置を提供することである。
　本発明の一態様に係る照明装置は、発光部と、前記発光部が発した光を反射する反射部と、前記反射部を変形させる変形部と、を備え、前記反射部は、平面状のミラー部を有し、二次元的に配列された複数のミラー素子と、前記複数のミラー素子を保持する保持部と、を備え、前記変形部は、前記複数のミラー素子のそれぞれの重心を含む基準面を変形させることで、前記反射部を反射した光の配光パターンを変更する。
　本発明に係る照明装置によれば、配光パターンを容易に切り替えることができる。
図１は、実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す模式断面図である。 図２は、実施の形態に係る反射部の概略構成を示す平面図である。 図３は、実施の形態に係る反射部の概略構成を示す断面図である。 図４は、実施の形態に係る変形後の反射部を示す断面図である。 図５は、実施の形態に係る反射部の形状に基づく各配光パターンを示す表である。 図６は、変形例１に係る反射部の概略構成を示す平面図である。 図７は、変形例２に係る反射部の概略構成を示す断面図である。
　以下では、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、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。
　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ている。
　［実施の形態］
　以下、実施の形態について説明する。まず、実施の形態に係る照明装置の使用態様について説明する。図１は、実施の形態に係る照明装置１０の概略構成を示す模式断面図である。図１に示すように、照明装置１０は、筐体２０と、発光部３０と、反射部４０と、変形部５０と、拡散部６０とを備えている。なお、図示は省略するが、照明装置１０は、発光部３０の光源３２に電力を供給する電源も備えている。筐体２０は、長尺な箱体であり、発光部３０と、反射部４０と、変形部５０と、拡散部６０とを収容している。筐体２０において反射部４０に対向する部位には、照明光が出射される開口部２１が形成されている。開口部２１は、単なる開口であってもよいし、透光部材で覆われていてもよい。
　発光部３０は、ヒートシンク３１と、光源３２と、第一レンズ３３と、ミラーパイプ３４と、波長変換素子３５と、第二レンズ３６とを備えている。ヒートシンク３１と、光源３２と、第一レンズ３３と、ミラーパイプ３４と、波長変換素子３５と、第二レンズ３６とは、筐体２０の長手方向の一端部から他端部に向けてこの順で並んでいる。
　ヒートシンク３１は、筐体２０の長手方向の一端部に取り付けられており、台座部３１１と、当該台座部３１１から突出した複数のフィン３１２とを有している。台座部３１１は、筐体２０の内方に配置されており、光源３２を支持している。複数のフィン３１２は、筐体２０から外方に突出している。これにより、光源３２から台座部３１１に伝わった熱が、複数のフィン３１２を介して筐体２０の外方へ放出されるようになっている。
　光源３２は、発光ピーク波長が青色波長帯域に含まれるレーザ光を発生させるレーザ素子である。本実施の形態では、光源３２は、２つ設けられている場合を例示しているが光源３２の設置個数は１つであっても３つ以上であってもよい。光源３２は、筐体２０の長手方向の他端部に向けてレーザ光を照射する姿勢でヒートシンク３１の台座部３１１に固定されている。光源３２は、発光ピーク波長が青色波長帯域に含まれるＬＥＤであってもよい。
　第一レンズ３３は、光源３２から照射されたレーザ光を集光する集光レンズである。第一レンズ３３は、光源３２に対向する位置に配置されている。
　ミラーパイプ３４は、第一レンズ３３で集光されたレーザ光を波長変換素子３５まで導く光学部材である。具体的には、ミラーパイプ３４は、両端が開放された筒体であり、その内面でレーザ光が反射される。ミラーパイプ３４は、軸方向が筐体２０の長手方向に沿う姿勢で配置されている。ミラーパイプ３４の一端部で受け入れられたレーザ光は、ミラーパイプ３４の内面で反射されながら、ミラーパイプ３４の他端部に向かう。
　波長変換素子３５は、ミラーパイプ３４の他端部から出射したレーザ光の少なくとも一部を、異なる波長帯の光に変換する素子である。具体的には、波長変換素子３５は、ミラーパイプ３４の他端部を覆うように配置されている。波長変換素子３５は、基板３５１と蛍光部３５２とを備えている。基板３５１は、蛍光部３５２を保持する板体である。基板３５１は、例えばガラス、サファイアなどの透光性材料から形成されている。この基板３５１に蛍光部３５２が積層されている。
　蛍光部３５２は、ミラーパイプ３４の他端部から出射し、基板３５１を透過したレーザ光によって励起されて蛍光を発する複数の蛍光体の粒子を分散状態で備えており、レーザ光の照射により蛍光体が蛍光を発する。具体的に、蛍光部３５２は、透明な樹脂やガラスからなる基材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの、または、蛍光体の粒子を固めたもの等を例示できる。本実施の形態の場合、蛍光部３５２は白色光を放射するものである。つまり、蛍光部３５２は、レーザ光をより長い波長帯の光に変換する。蛍光体の種類及び特性は特に限定されるものではないが、比較的高い出力のレーザ光が励起光となるため、熱耐性が高く、輝度飽和が発生しないものが望ましい。例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体が採用される。蛍光体を分散状態で保持する基材の種類は特に限定されるものではないが、透明性が高ければ、黄色光の放射効率も高くなるのでよい。また、比較的高い出力のレーザ光が入射するため、耐熱性の高いものがよい。
　第二レンズ３６は、波長変換素子３５で波長変換された光を平行光に変換するコリメートレンズである。第二レンズ３６は、波長変換素子３５に対向する位置に配置されている。
　反射部４０は、発光部３０が発した光、つまり、波長変換素子３５で波長変換された光を、筐体２０の開口部２１に向けて反射する部位である。具体的には、反射部４０は、筐体２０の長手方向の他端部に配置されている。
　図２は、実施の形態に係る反射部４０の概略構成を示す平面図である。図３は、実施の形態に係る反射部４０の概略構成を示す断面図である。ここで、Ｚ軸方向は、反射部４０の厚み方向であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向に直交する平面内で互いに直交する方向である。
　図２及び図３に示すように、反射部４０は、複数のミラー素子４１と、複数のミラー素子４１を保持する保持部４２とを有している。保持部４２は、例えば円形のゴムシートからなるフレキシブルなシート体である。保持部４２は、フレキシブルであればゴム以外の材料から形成されていてもよい。保持部４２の表面には、複数のミラー素子４１が二次元的に貼り付けられている。
　複数のミラー素子４１のそれぞれは、同型であり、保持部４２よりも剛性が高い剛体である。各ミラー素子４１は、例えば金属、ガラス、または樹脂から形成されている。各ミラー素子４１は、平面状のミラー部４１１を有している。ミラー部４１１は、平面視多角形状（本実施の形態では六角形状）であり、その表面が反射面である。具体的には、ミラー部４１１の表面を研磨して反射面としてもよいし、ミラー部４１１の表面に反射層を積層して反射面としてもよい。複数のミラー素子４１は、隣り合うミラー素子４１同士がわずかに隙間をあけるように、ハニカム状に配置されている。
　図３に示すように、保持部４２が平面状である場合には、各ミラー素子４１も平面状に並んでいる。このとき、各ミラー素子４１の重心を含む基準面Ｓ１も平面状となっている。
　図１に示すように変形部５０は、反射部４０を変形させる部位である。具体的には、変形部５０は、反射部４０において保持部４２に対向する位置に配置されている。変形部５０は、保持部４２の平面視において中央部に配置されている。変形部５０は、Ｚ軸方向に伸縮するピストン装置であり、先端部が保持部４２の中央部に固定されている。変形部５０が基準状態にある場合には、反射部４０は図３に示す状態であり、基準面Ｓ１が平面状となっている。変形部５０が基準状態からＺ軸プラス方向に伸びると保持部４２の中央部もＺ軸プラス方向に押されて変形する。
　図４は、実施の形態に係る変形後の反射部４０を示す断面図である。図４に示すように、保持部４２の変形に追従して基準面Ｓ１も凸状に湾曲することとなる。具体的には、保持部４２及び基準面Ｓ１は略球面状となっている。変形部５０の伸び量を調整することで、保持部４２及び基準面Ｓ１の曲率を調整できる。なお、各ミラー素子４１は、保持部４２が変形されると独立して姿勢及び位置が変動される。前述したように基準面Ｓ１は、各ミラー素子４１の重心を含む面である。変形後の基準面Ｓ１では、各ミラー素子４１の法線方向は互いに異なる方向となっている。つまり、基準面Ｓ１は、法線方向の異なる２つ以上の平面（各ミラー素子４１の反射面）を含む形態に変形自在である。
　その後、変形部５０がＺ軸マイナス方向に縮んで基準状態に戻ると保持部４２も元の形状に復帰する（図３参照）。
　ここで、変形部５０は手動で駆動しても、駆動源からの動力で駆動してもよい。駆動源からの動力で駆動する場合には、制御部の制御に基づいて変形部５０の伸び量が調整されてもよい。駆動源としては例えばモータ、ソレノイド等が挙げられる。制御部としては例えばマイクロコンピュータ等が挙げられる。
　拡散部６０は、反射部４０で反射された反射光を拡散する拡散板である。拡散部６０は、筐体２０の開口部２１と反射部４０との間に配置されている。つまり、拡散部６０は、反射光の光路上に配置されている。各ミラー素子４１で反射された光は拡散部６０で拡散されることで、粒感が抑制されることになる。具体的には、図４に示す状態で拡散部６０がない場合を想定すると、各ミラー素子４１で反射した反射光の光軸方向がそれぞれ異なる。このため、複数の離散的なスポット光で構成される配光パターンとなる。本実施の形態のように拡散部６０があれば、各ミラー素子４１で反射した反射光は拡散部６０を透過することで拡散されて拡がっていく。この拡散角を適切に選択しておくことで、離散的であったスポット光の隙間（暗部）がなくなって、一つの大きなスポット光として構成される配光パターンとすることができる。これにより、粒感が抑制される。
　次に、反射部４０の変形を起因とした配光パターンの切り替えについて説明する。図５は、実施の形態に係る反射部４０の形状に基づく各配光パターンを示す表である。
　図５に示すように、基準面Ｓ１が平面状である場合には、反射部４０で反射された光の配光パターンＰ１は円形状となる。
　変形部５０によって反射部４０が変形されて基準面Ｓ１が曲率の大きい球面状となった場合には、反射部４０で反射された光の配光パターンＰ２は、配光パターンＰ１よりも大型な略円形状、あるいは、楕円形状となる。
　変形部５０によって反射部４０が変形されて基準面Ｓ１が曲率の小さい球面状となった場合には、反射部４０で反射された光の配光パターンＰ３は、配光パターンＰ２よりも大型な略円形状、あるいは、楕円形状となる。このように、変形部５０は、基準面Ｓ１を変形させることで、反射部４０で反射した光の配光パターンを変更できる。
　なお、変形部５０を複数設けることで基準面Ｓ１をより多様な形状に変形させることも可能である。例えば、複数の変形部５０を直線状に配置しておけば、基準面Ｓ１を円筒面状に変形できる。この場合、反射部４０で反射された配光パターンＰ４は長円形状となる。複数の変形部５０の伸び量を異ならせることで、基準面Ｓ１をより複雑な形状に変形でき、配光パターンも複雑化することも可能である。
　また、変形部５０の先端を尖らせておくことで、基準面Ｓ１を円錐面状に変形できる。この場合、この場合、反射部４０で反射された配光パターンＰ５は円環状となる。
　なお、配光パターンＰ２～Ｐ５においても、発光部３０から反射部４０に入射する光（入射光）は、第二レンズ３６によって平行光とされている。一方、反射部４０で反射された光（反射光）は、反射部４０から遠ざかるにしたがって広がっていく。つまり、入射光の拡がり角は、反射光の拡がり角よりも小さいので、広範囲にわたって照明することが可能である。
　［効果など］
　照明装置１０は、発光部３０と、発光部３０が発した光を反射する反射部４０と、反射部４０を変形させる変形部５０と、を備え、反射部４０は、平面状のミラー部４１１を有し、二次元的に配列された複数のミラー素子４１と、複数のミラー素子４１を保持する保持部４２と、を備え、変形部５０は、複数のミラー素子４１のそれぞれの重心を含む基準面Ｓ１を変形させることで、反射部４０を反射した光の配光パターンＰ１～Ｐ５を変更する。
　これによれば、変形部５０が基準面Ｓ１を変形させることで、反射部４０を反射した光の配光パターンＰ１～Ｐ５を変更するので、配光パターンＰ１～Ｐ５を容易に切り替えることができる。
　特に、各ミラー素子４１は独立して保持部４２に設けられているので、基準面Ｓ１が変形されると、各ミラー素子４１がスムーズに姿勢及び位置を変動させる。したがって、配光パターンＰ１～Ｐ５の切り替えもスムーズに行うことができる。また、例えば反射部が一枚のフレキシブルな反射板から形成されている場合、その反射板を三次元的に変形させる際にはシワが発生して意図した反射面形状を実現できず、その結果、意図した配光パターンＰ１～Ｐ５の形成を阻害する要因となりうる。本実施の形態では、反射部４０をなす各ミラー素子４１が独立しているので、各ミラー素子４１の姿勢及び位置が変動したとしてもシワが発生しにくい。つまり、意図した配光パターンＰ１～Ｐ５をより確実に実現できる。
　基準面Ｓ１が略球面状、略楕円面状、略円筒面状、略円錐面状の少なくとも１つに変形自在であるので、多様な配光パターンＰ１～Ｐ５を実現可能である。
　基準面Ｓ１が、法線方向の異なる２つ以上の平面を含む形態に変形自在であるので、複数のミラー素子４１を備えた反射部４０において好適に多様な配光パターンＰ１～Ｐ５を実現できる。
　ミラー部４１１の平面視形状が多角形状であるので、各ミラー素子４１を稠密に配置できる。したがって、各ミラー素子４１のミラー部４１１間の隙間を極力小さくできる。ミラー部４１１間の隙間が大きくなるとそれだけ失われる光が多くなるが、当該隙間を小さくできれば、失われる光を抑制できる。特に、本実施の形態では、ミラー部４１１の平面視形状が六角形状であるので、各ミラー素子４１をハニカム状に配置できる。これにより、基準面Ｓ１が曲面となった場合においても、ミラー部４１１間の隙間を小さくできる。
　光源３２が発した光を波長変換素子３５で波長変換する照明装置１０においても、配光パターンＰ１～Ｐ５を容易に切り替えることができる。
　入射光の拡がり角が、反射光の拡がり角よりも小さいので、広範囲にわたって照明することが可能である。また、例えば拡がり角が小さい光源を採用し、入射光の拡がり角を小さくした場合でも、最終的な照明光の配光パターンのバリエーションを多くすることが可能である。さらに、筐体２０の小型化も可能である。
　ミラー素子４１が剛体であるので、保持部４２が変形したとしても、ミラー素子４１自体は変形しにくい。このため、意図した配光パターンＰ１～Ｐ５をより確実に実現できる。
　反射部４０の各ミラー素子４１で反射された光が拡散部６０で拡散されるので、粒感が抑制されることになる。したがって、違和感の少ない照明を行うことができる。
　拡散部６０が、反射部４０で反射された反射光の光路上に配置された拡散板であるので、拡散部６０と反射部４０とを別体にでき、個別に位置調整することができる。
　［その他］
　以上、本発明に係る照明装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態では、ミラー部４１１の平面視形状が六角形状である場合を例示した。しかしながら、ミラー部の平面視形状は他の多角形でもよい。図６は、変形例１に係る反射部４０ａの概略構成を示す平面図である。図６に示すように、変形例１に係る反射部４０ａでは、ミラー部４１１ａの平面視形状が正方形状となっている。なお、ミラー部の平面視形状は、多角形以外であってもよい。多角形以外のミラー部の平面視形状としては、例えば円形状、楕円形状、長円形状などが挙げられる。
　上記実施の形態では、拡散部６０が反射部４０に対向する位置に配置された拡散板である場合を例示した。しかしながら、拡散部は反射部で反射された光を拡散できるのであれば如何なる箇所に配置されていてもよい。
　図７は、変形例２に係る反射部４０ｂの概略構成を示す断面図である。図７に示すように、変形例２に係る反射部４０ｂでは、ミラー部４１１の表面に積層された拡散層が拡散部６０ｂとされている。この拡散部６０ｂは、ミラー部４１１で反射される直前の光及び反射された直後の光を拡散するようになっている。この場合、拡散部６０ｂが反射部４０ｂに一体化されているので、部品点数を削減できる。
　また、上記実施の形態では、光源３２がレーザ素子またはＬＥＤである場合を例示した。しかしながら、他の光源を採用することも可能である。他の光源としては、例えば、白熱電球、ハロゲン電球、蛍光灯などが挙げられる。
　また、上記実施の形態では、ミラー素子４１が剛体である場合を例示したが、ミラー素子は弾性変形自在であってもよい。
　また、上記実施の形態では、基準面Ｓ１が平面から凸曲面に変形される場合を例示した。しかしながら、基準面を凹曲面に変形させることも可能である。上記実施の形態では、波長変換素子３５で波長変換された光は、第二レンズ３６で平行光に変換されてから、反射部４０に至る。平行光であるので、基準面Ｓ１が凸曲面であっても凹曲面であっても、反射光の拡がり角を入射光の拡がり角よりも大きくできる。
　その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　以下に、上記実施の形態に基づいて説明した本発明に係る照明装置の例を示す。本発明に係る照明装置は、以下の例に限定されるものではない。
　例えば、技術１の照明装置は、発光部と、発光部が発した光を反射する反射部と、反射部を変形させる変形部と、を備え、反射部は、平面状のミラー部を有し、二次元的に配列された複数のミラー素子と、複数のミラー素子を保持する保持部と、を備え、変形部は、複数のミラー素子のそれぞれの重心を含む基準面を変形させることで、反射部を反射した光の配光パターンを変更する。
　技術２は、技術１に記載の照明装置において、基準面は、球面状、円筒面状、円錐面状の少なくとも１つに変形自在である。
　技術３は、技術１または技術２に記載の照明装置において、基準面は、法線方向の異なる２つ以上の平面を含む形態に変形自在である。
　技術４は、技術１～技術３のいずれかひとつに記載の照明装置において、ミラー部の平面視形状は、多角形状である。
　技術５は、技術１～技術４のいずれかひとつに記載の照明装置において、発光部は、レーザ素子またはＬＥＤからなる光源と、光源が発した光の一部を、異なる波長帯の光に変換する波長変換素子とを有する。
　技術６は、技術１～技術５のいずれかひとつに記載の照明装置において、発光部から反射部に入射する入射光の拡がり角は、反射部で反射された反射光の拡がり角よりも小さい。
　技術７は、技術１～６のいずれかひとつに記載の照明装置において、ミラー素子は剛体である。
　技術８は、技術１～７のいずれかひとつに記載の照明装置において、反射部で反射された反射光を拡散する拡散部６０を有する。
　技術９は、技術８に記載の照明装置において、拡散部は、前記反射光の光路上に配置された拡散板である。
　技術１０は、技術７に記載の照明装置において、拡散部は、ミラー部に積層された拡散層である。
１０　照明装置
３０　発光部
３２　光源
３５　波長変換素子
４０、４０ａ、４０ｂ　反射部
４１　ミラー素子
４２　保持部
５０　変形部
６０、６０ｂ　拡散部
３５２　蛍光部
４１１、４１１ａ　ミラー部
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５　配光パターン
Ｓ１　基準面

Claims (10)

  1. 　発光部と、
    　前記発光部が発した光を反射する反射部と、
    　前記反射部を変形させる変形部と、を備え、
    　前記反射部は、
    　平面状のミラー部を有し、二次元的に配列された複数のミラー素子と、
    　前記複数のミラー素子を保持する保持部と、を備え、
    　前記変形部は、
    　前記複数のミラー素子のそれぞれの重心を含む基準面を変形させることで、前記反射部を反射した光の配光パターンを変更する、
    　照明装置。
  2. 　前記基準面は、略球面状、略楕円面状、略円筒面状、略円錐面状の少なくとも１つに変形自在である、
    　請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記基準面は、法線方向の異なる２つ以上の平面を含む形態に変形自在である、
    　請求項１または２に記載の照明装置。
  4. 　前記ミラー部の平面視形状は、多角形状である、
    　請求項１または２に記載の照明装置。
  5. 　前記発光部は、レーザ素子またはＬＥＤからなる光源と、前記光源が発した光の少なくとも一部を、異なる波長帯の光に変換する波長変換素子とを有する、
    　請求項１または２に記載の照明装置。
  6. 　前記発光部から前記反射部に入射する入射光の拡がり角は、前記反射部で反射された反射光の拡がり角よりも小さい、
    　請求項１または２に記載の照明装置。
  7. 　前記ミラー素子は、剛体である、
    　請求項１または２に記載の照明装置。
  8. 　前記反射部で反射された反射光を拡散する拡散部を有する、
    　請求項１または２に記載の照明装置。
  9. 　前記拡散部は、前記反射光の光路上に配置された拡散板である、
    　請求項８に記載の照明装置。
  10. 　前記拡散部は、前記ミラー部に積層された拡散層である、
    　請求項８に記載の照明装置。
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JPH09298154A (ja) * 1996-05-07 1997-11-18 Nikon Corp 照明装置
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