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公開番号2021103610
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210715
出願番号2019233280
出願日20191224
発明の名称照明装置
出願人京セラ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F21S 2/00 20160101AFI20210618BHJP(照明)
要約【課題】射出する光のスペクトルを所定のスペクトルに制御できる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置1は、照明光45を射出する少なくとも2つの発光装置10と、照明光45を伝搬するとともに第1端40a及び第2端40bを有する第1ファイバ40と、制御装置50とを備える。各発光装置10は、励起光25を射出する発光素子20と、励起光25を変換光75に変換する波長変換部材30と、変換光75の進行方向を第1ファイバ40の第1端40aに向ける光学部材70とを有する。第1ファイバ40の第1端40aに入射した変換光75は、照明光45として第1端40aから第2端40bまで伝搬し、第2端40bから射出される。制御装置50は、第1ファイバ40の第2端40bから射出された照明光45の所定の波長における強度の情報を取得するインタフェース54と、その情報に基づいて発光素子20を制御するプロセッサ52とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
照明光を射出する少なくとも2つの発光装置と、前記照明光を伝搬するとともに第1端及び第2端を有する第1ファイバと、制御装置とを備え、
前記各発光装置は、所定のピーク波長を有する励起光を射出する発光素子と、前記励起光の少なくとも一部を、前記所定のピーク波長と異なるピーク波長を有する変換光に変換する波長変換部材と、前記変換光の少なくとも一部の進行方向を前記第1ファイバの前記第1端に向ける光学部材とを有し、
前記第1ファイバの前記第1端に入射した前記変換光は、前記照明光として前記第1端から前記第2端まで伝搬し、前記第2端から射出され、
前記制御装置は、前記第1ファイバの前記第2端から射出された前記照明光の所定の波長における強度の情報を取得するインタフェースと、前記情報に基づいて前記発光素子を制御するプロセッサとを有する、
照明装置。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記少なくとも2つの発光装置は、前記発光素子としての第1発光素子と前記波長変換部材としての第1波長変換部材とを有する第1発光装置、及び、前記発光素子としての第2発光素子と、前記波長変換部材としての第2波長変換部材とを有する第2発光装置を含み、
前記第1発光素子は、前記励起光としての第1励起光を射出し、
前記第2発光素子は、前記励起光としての第2励起光を射出し、
前記第1波長変換部材は、前記第1励起光を前記変換光としての第1変換光に変換し、
前記第2波長変換部材は、前記第2励起光を前記変換光としての第2変換光に変換し、
前記制御装置は、前記照明光の第1波長における強度の情報及び前記照明光の第2波長における強度の情報のうち少なくとも一方の情報に基づき、取得した情報に基づく前記第1発光素子及び/又は前記第2発光素子を制御する、請求項1に記載の照明装置。
【請求項3】
前記光学部材は、前記変換光の少なくとも一部を、前記第1ファイバの前記第1端に向けて反射する反射面を有するリフレクタを含む、請求項1又は2に記載の照明装置。
【請求項4】
前記反射面は、回転放物面の少なくとも一部を含み、
前記波長変換部材の少なくとも一部は、前記回転放物面の焦点に位置する、請求項3に記載の照明装置。
【請求項5】
前記発光素子は、前記リフレクタの前記第1ファイバに近い側の端部と前記第1ファイバの前記第1端とを結ぶ仮想線から外れて位置する、請求項3又は4に記載の照明装置。
【請求項6】
前記リフレクタは、前記励起光が通過する孔を有し、
前記発光素子の少なくとも一部は、前記波長変換部材の少なくとも一部と前記孔の少なくとも一部とを結ぶ仮想線の上に位置する、請求項3から5までのいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項7】
前記発光素子の少なくとも一部は、前記孔の中に、又は、前記反射面と面一に位置する、請求項6に記載の照明装置。
【請求項8】
前記発光装置は、前記励起光が伝搬する第2ファイバを有し、
前記第2ファイバの少なくとも一部は、前記孔の中に位置する、請求項6に記載の照明装置。
【請求項9】
前記リフレクタは、前記反射面の反対側の面から突出するフィンを有する、請求項3から8までのいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項10】
前記光学部材は、前記変換光を前記第1ファイバの前記第1端に収束させるレンズを含む、請求項1から9までのいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項11】
前記第1ファイバの前記第2端から射出された前記照明光の所定の波長における強度の情報を検出する検出装置を更に備える、請求項1から10までのいずれか一項に記載の照明装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、照明装置に関する。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
レーザ光による励起によって白色光を発する蛍光体を有する発光素子部と、発光素子部からの白色光が入射するライトガイドとを備える装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2012−95911号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
射出する光のスペクトルを所定のスペクトルに制御することが求められる。
【0005】
本開示の目的は、射出する光のスペクトルを所定のスペクトルに制御し得る照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一実施形態に係る照明装置は、照明光を射出する少なくとも2つの発光装置と、第1ファイバと、制御装置とを備える。前記第1ファイバは、前記照明光を伝搬するとともに第1端及び第2端を有する。前記各発光装置は、発光素子と、波長変換部材と、光学部材とを有する。前記発光素子は、所定のピーク波長を有する励起光を射出する。前記波長変換部材は、前記励起光の少なくとも一部を、前記所定のピーク波長と異なるピーク波長を有する変換光に変換する。前記光学部材は、前記変換光の少なくとも一部の進行方向を前記第1ファイバの前記第1端に向ける。前記第1ファイバの前記第1端に入射した前記変換光は、前記照明光として前記第1端から前記第2端まで伝搬し、前記第2端から射出される。前記制御装置は、インタフェースとプロセッサとを有する。前記インタフェースは、前記第1ファイバの前記第2端から射出された前記照明光の所定の波長における強度の情報を取得する。前記プロセッサは、前記情報に基づいて前記発光素子を制御する。
【発明の効果】
【0007】
本開示の一実施形態に係る照明装置によれば、射出する光のスペクトルが所定のスペクトルに制御され得る。
【図面の簡単な説明】
【0008】
一実施形態に係る照明装置の構成例を示す模式図である。
一実施形態に係る照明装置の構成例を示すブロック図である。
発光装置の構成例を示す図である。
波長変換部材の構成例を示す断面図である。
照明装置を壁面及び天井面に設置する構成例を示す図である。
発光素子が光学部材の孔に位置する発光装置の構成例を示す図である。
励起光を伝搬するファイバが光学部材の孔に挿入されている発光装置の構成例を示す図である。
発光装置の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
(照明装置1の概要)
図1及び図2に示されるように、一実施形態に係る照明装置1は、発光装置10と、第1ファイバ40と、制御装置50とを備える。照明装置1は、少なくとも2つの発光装置10を備える。本実施形態において、発光装置10は、第1発光装置11と、第2発光装置12とを含むとする。発光装置10は、発光素子20と、波長変換部材30とを備える。
【0010】
照明装置1が照明光45を射出する動作が図2のブロック図を参照して説明される。発光装置10において、発光素子20は、励起光25を波長変換部材30に向けて射出する。波長変換部材30は、励起光25を変換光75に変換する。このようにすることで、発光装置10は、変換光75を射出する。各発光装置10から射出される変換光75は、第1ファイバ40に入射する。第1ファイバ40に入射した変換光75は、合成された照明光45として射出される。このようにすることで、照明装置1は、照明光45を射出できる。照明装置1は、照明光45で照明対象80を照らすことができる。
【0011】
照明装置1は、検出装置60を更に備えてよい。照明光45の一部は、検出装置60に入射する。検出装置60は、後述するように、照明光45の所定の波長の強度を検出する。検出装置60は、照明光45の所定の波長の強度の情報、つまり検出結果を、照明光45のスペクトル情報として出力する。制御装置50は、検出装置60から照明光45のスペクトル情報を取得する。制御装置50は、照明光45のスペクトル情報に基づいて発光素子20を制御し、励起光25の強度を変更する。励起光25の強度が変更されることによって、変換光75の強度が変更される。変換光75の強度が変更されることによって、変換光75が合成された照明光45のスペクトルが変更される。つまり、制御装置50は、照明光45のスペクトル情報をフィードバックして照明光45のスペクトルを制御できる。
【0012】
第1発光装置11は、励起光25を、第1ピーク波長を有する変換光75に変換して第1ファイバ40に向けて射出する。第1ピーク波長を有する変換光75は、第1変換光とも称される。第1発光装置11が備える発光素子20は、第1発光素子とも称される。第1発光素子が射出する励起光25は、第1励起光とも称される。第1発光装置11が備える波長変換部材30は、第1波長変換部材とも称される。
【0013】
第2発光装置12は、励起光25を、第2ピーク波長を有する変換光75に変換して第1ファイバ40に向けて射出する。第2ピーク波長を有する変換光75は、第2変換光とも称される。第2発光装置12が備える発光素子20は、第2発光素子とも称される。第2発光素子が射出する励起光25は、第2励起光とも称される。第2発光装置12が備える波長変換部材30は、第2波長変換部材とも称される。
【0014】
励起光25の一部は、波長変換部材30において変換されず励起光25のままで第1ファイバ40に向けて射出されることがある。波長変換部材30で変換されずそのまま第1ファイバ40に向けて射出される励起光25は、未変換光とも称される。
【0015】
照明光45は、第1変換光と第2変換光と未変換光とを含む。照明光45のスペクトルは、第1変換光の強度と、第2変換光の強度と、未変換光の強度とに基づいて定まる。なお、光の強度の単位はW/m
2
である。
【0016】
制御装置50は、第1励起光の強度を第1発光素子に変更させる制御情報を生成し、第1発光素子に出力する。制御装置50は、第2励起光の強度を第2発光素子に変更させる制御情報を生成し、第2発光素子に出力する。このようにすることで、制御装置50は、各発光素子20が射出する励起光25の強度を制御する。制御装置50は、励起光25の強度を制御することによって、第1変換光及び第2変換光それぞれの強度を制御する。制御装置50は、第1変換光の強度と第2変換光の強度との比率を制御することによって、照明光45のスペクトルを制御する。
【0017】
制御装置50は、照明光45のスペクトルを所定のスペクトルに近づけるように、照明光45のスペクトル情報に基づいて、励起光25の強度を制御する。このようにすることで、照明装置1は、実際に第1ファイバ40から射出される照明光45のスペクトル情報をフィードバックできる。その結果、照明光45のスペクトルが所定のスペクトルに近づけられやすくなる。
【0018】
(照明装置1の各構成の説明)
以下、照明装置1が備える各構成が詳細に説明される。
【0019】
<第1ファイバ40>
第1ファイバ40は、第1端40aと、第2端40bとを有する。本実施形態において、変換光75は、第1端40aから第1ファイバ40に入射し、第2端40bから射出されるとする。第1ファイバ40は、変換光75の進行方向に交差する断面視において、内側に位置するコア41と、外側に位置するクラッド42とを有する。変換光75は、第1ファイバ40の第1端40aからコア41に入射し、コア41の内部を伝搬し、第2端40bから射出される。
【0020】
照明装置1は、第1ファイバ40の第1端40aに位置するレンズ44を更に有してよい。レンズ44は、第1ファイバ40の第1端40a側から入射してくる変換光75を、コア41に収束させる。レンズ44が第1ファイバ40の第1端40aに位置する場合、レンズ44に入射した変換光75が第1ファイバ40の第1端40aに入射し得る。レンズ44の口径が大きいほど、第1ファイバ40に入射する変換光75が多くなる。レンズ44の口径は、レンズ44に入射した変換光75を第1ファイバ40のコア41に収束させることができる範囲の径に対応する。レンズ44に入射した変換光75を第1ファイバ40のコア41に収束させることができる範囲は、収束範囲とも称される。
【0021】
照明装置1は、第1ファイバ40を覆うカバー48を更に備えてもよい。カバー48は、第1ファイバ40を支持してよい。カバー48は、検出装置60を支持してもよい。カバー48は、検出装置60と制御装置50とを接続する通信線を支持してもよい。
【0022】
<発光装置10>
図3に示されるように、発光装置10は、発光素子20と、波長変換部材30とを備える。発光装置10は、波長変換部材30から射出される変換光75を、第1ファイバ40の第1端40aに向かう方向に反射するリフレクタ70を更に備えてよい。リフレクタ70は、光学部材とも称される。
【0023】
<<リフレクタ70>>
リフレクタ70は、変換光75を第1ファイバ40の第1端40aに向けて反射する反射面76を有する。変換光75を射出する波長変換部材30は、リフレクタ70から見て反射面76の側に位置する。変換光75の少なくとも一部は、波長変換部材30から直接第1ファイバ40の第1端40aに向かって進行し得る。変換光75の少なくとも一部は、反射面76で反射して第1ファイバ40の第1端40aに向かって進行し得る。反射面76で反射した変換光75が第1ファイバ40に入射する場合、発光装置10がリフレクタ70を備えない場合と比べて、第1ファイバ40に入射する変換光75が増加し得る。
【0024】
ここで、第1ファイバ40の第1端40aに向かう軸70aが仮定される。反射面76は、軸70aから見た軸まわりの方向に沿って波長変換部材30の少なくとも一部を囲んでよい。反射面76が波長変換部材30を囲むことによって、反射面76で第1ファイバ40の第1端40aに向けて反射される変換光75が増加し得る。反射面76が軸70aの方向に沿って第1ファイバ40の方に延びるほど、反射面76に入射する変換光75が増加し得る。
【0025】
リフレクタ70は、第1ファイバ40に近い側に端部74を有する。波長変換部材30とリフレクタ70の端部74とを結ぶ線を第1ファイバ40の側に延長した線がレンズ44の収束範囲に入る場合、反射面76で反射されずに直接第1ファイバ40に向かう変換光75のすべてが第1ファイバ40の第1端40aに入射し得る。その結果、第1ファイバ40に入射する変換光75が増加し得る。
【0026】
反射面76は、軸70aの周りで軸対称となる形状を有してよい。波長変換部材30の少なくとも一部は、軸70a上に位置してよい。このようにすることで、第1ファイバ40の第1端40a又はレンズ44に入射する変換光75が収束しやすくなる。その結果、第1ファイバ40に入射する変換光75が増加し得る。
【0027】
反射面76は、放物線の回転体である回転放物面の少なくとも一部を有してよい。回転放物面は、軸70aを回転軸として構成されるとする。変換光75が放物線の焦点から回転放物面に向かって射出される場合、回転放物面で反射した変換光75は、回転放物面の回転軸である軸70aに平行な方向に進行する。波長変換部材30の少なくとも一部は、回転放物面の焦点に位置してよい。波長変換部材30の少なくとも一部が回転放物面の焦点に位置することによって、反射面76で反射した変換光75は、第1ファイバ40の第1端40aに向けて進行しやすくなる。その結果、反射面76で反射した変換光75のうち第1ファイバ40の第1端40aに到達し、第1ファイバ40に入射する光の割合が増加し得る。
【0028】
励起光25は、リフレクタ70の端部74で囲まれる開口から入射してよい。つまり、発光素子20は、波長変換部材30と端部74とを結ぶ線の延長線よりも軸70aに近い側に位置してよい。この場合、発光素子20は、リフレクタ70の端部74と第1ファイバ40の第1端40a又はレンズ44の収束範囲とを結ぶ仮想線79から外れて位置してよい。つまり、収束範囲と離れたところに、収束範囲の延長線上ではないところに発光素子20が位置していてもよい。このようにすることで、第1ファイバ40に入射する変換光75が増加し得る。
【0029】
リフレクタ70は、反射面76の一部に、励起光25が通過する孔78を有してよい。この場合、発光素子20の少なくとも一部は、波長変換部材30と孔78とを結ぶ仮想線29の延長線上に位置してよい。このようにすることで、発光素子20は、リフレクタ70と第1ファイバ40の第1端40a又はレンズ44の収束範囲との間から外れて位置できる。その結果、リフレクタ70から第1ファイバ40に入射する変換光75が増加し得る。また、発光装置10の構造の設計の自由度が高くなり得る。
【0030】
<<発光素子20>>
発光素子20は、励起光25を射出する。本実施形態において、励起光25は、360nmから430nmまでの波長領域にピーク波長を有するレーザ光であるとする。360nmから430nmまでの波長領域は、紫色光領域とも称される。紫色光領域に含まれるピーク波長を有する光は、紫色光とも称される。つまり、本実施形態において、励起光25として紫色光が用いられるとする。紫色光は、可視光に含まれる。紫色光に対する人間の視感度は、可視光の中の他の色の光と比べて低い。励起光25として紫色光が用いられることによって、励起光25の強度の制御が演色性に影響を及ぼしにくくなる。励起光25としてレーザ光が用いられることによって、励起光25の単色性及び指向性が高められ得る。励起光25のエネルギーが制御されやすくなるとともに、励起光25の進行方向が制御されやすくなる。
(【0031】以降は省略されています)

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