JP2017191691A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を確保しつつ、設置時における作業性を高めることのできる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１００は、光ケーブル１５０の先端部に取り付けられ、光ケーブルから出射したレーザー光が照射されることによりレーザー光を異なる波長に変換して所定の色の光を発する発光モジュール２０と、発光モジュールが発した光の配光を制御するレンズ（第二レンズ３５）を保持し、かつ発光モジュール２０が発した熱を放熱するための放熱レンズケース３０と、を備える。放熱レンズケースは、発光モジュールに対して着脱可能な着脱構造（装着孔部３１）を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー光を光源とする照明装置に関する。

従来、レーザー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においては、光源から出力されたレーザー光が光ファイバーケーブルを介して照明装置本体に導光されるようになっている。そして、光ファイバーケーブルを通過したレーザー光によって照明装置本体内の蛍光体が励起されることで、照明装置本体から所望の光色の光が発せられる。また、照明装置本体においては、蛍光体の発光時の熱を放熱するべく放熱部が設けられている。

特開２０１５−１５１４６号公報

ところで、照明装置を例えば建築物に設置する際においては、照明装置本体を取り付けた状態で光ファイバーケーブルを建築物内に引き回すことも想定される。このため照明装置本体が大きいと建築物から制約を受けやすく、それだけ作業効率が低下してしまうのが実状である。このため、照明装置本体を小型化することも考えられるが、放熱部も小さくなってしまって所望の放熱性を得られなくなってしまう。

このため、本発明の課題は、放熱性を確保しつつ、設置時における作業性を高めることのできる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、レーザー光を発生させる光源装置に接続され、レーザー光を導光する光ケーブルに取り付けられる照明装置であって、光ケーブルの先端部に取り付けられ、光ケーブルから出射したレーザー光が照射されることによりレーザー光を異なる波長に変換して所定の色の光を発する発光モジュールと、発光モジュールが発した光の配光を制御するレンズを保持し、かつ発光モジュールが発した熱を放熱するための放熱レンズケースと、を備え、放熱レンズケースは、発光モジュールに対して着脱可能な着脱構造を有する。

本発明によれば、放熱性を確保しつつ、設置時における作業性を高めることができる照明装置を提供できる。

実施の形態に係る照明装置の使用態様を示す斜視図である。 実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す断面図である。 実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す断面図である。 実施の形態に係る放熱レンズケースの概略構成を示す断面図である。 図３で示した例とは異なる発光モジュールと放熱レンズケースとの位置関係を示す断面図である。 実施の形態に係る発光モジュールに保護キャップが装着された状態を示す断面図である。 実施の形態に係る発光モジュールに保護キャップが装着された状態を示す正面図である。 実施の形態に係る係止片の概略構成を示す平面図である。

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。

［照明装置の使用態様］
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の使用態様を示す斜視図である。

図１に示すように、照明装置１００は、建築物の一つであるショーウィンドウ３０１の天井、及び、床の複数箇所に取り付けられており、マネキン３０３を照らすスポットライトとして機能している。また、ショーウィンドウ３０１の外には、レーザー光を発生させる光源装置１４９が備えられている。光源装置１４９から発せられたレーザー光は、ショーウィンドウ３０１の外部に配線された光ケーブル１５０によって各照明装置１００まで伝送されている。光ケーブル１５０は、レーザー光を導光する光ファイバーケーブルであり、光ファイバー１５１に保護被覆１５２を施したケーブルのことである（図３参照）。

光源装置１４９は、レーザー光を発生させ、光ケーブル１５０を用いて複数の照明装置１００に対しレーザー光を供給する光源である。具体的に例えば、光源装置１４９は、青紫〜青色（４３０〜４９０ｎｍ）の波長のレーザー光を放射する半導体レーザー素子を複数個備えている。このように、半導体レーザー素子を１箇所に配置することで、半導体レーザー素子を冷却する冷却装置を集中して配置することができ、冷却効率を高めることができるとともに、排熱などを水の加温などに利用することが可能となる。

照明装置１００は、光ケーブル１５０から伝送されたレーザー光を励起光源として白色光を放射する装置である。

［照明装置の構成］
以下、照明装置１００の構成について説明する。

図２は、実施の形態に係る照明装置１００の概略構成を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係る照明装置１００の概略構成を示す断面図である。

図２及び図３に示すように、照明装置１００は、発光モジュール２０と、放熱レンズケース３０とを備えている。放熱レンズケース３０は、発光モジュール２０に対して着脱可能に取り付けられている。

［発光モジュール］
図４は、実施の形態に係る発光モジュール２０の概略構成を示す断面図である。

図３及び図４に示すように、発光モジュール２０は、筐体４０と、フェルール５０と、係止部６０と、発光部７０と、レンズ保持部８０と、ケーブル保持部９０とを備えている。

筐体４０は、光ケーブル１５０の先端部が取り付けられる筒状の筐体である。筐体４０は、例えばアルミニウム、銅などの熱伝導性が比較的高い金属により形成されている。

筐体４０には、第一孔部４１と、第二孔部４２と、第三孔部４３と、第四孔部４４とが一端部から順に配列された貫通孔４５が形成されている。第一孔部４１と、第二孔部４２と、第三孔部４３と、第四孔部４４とは、同軸上に沿って配列されている。

第一孔部４１は、第二孔部４２よりも直径の大きい円柱状の開口部であり、筐体４０の一端面に形成されている。第一孔部４１には、ケーブル保持部９０を介して光ケーブル１５０の先端部が取り付けられている。

第二孔部４２は、第一孔部４１よりも直径の小さい円柱状の開口部であり、第一孔部４１と第三孔部４３との間に配置されている。この第二孔部４２には、保護被覆１５２の先端面から突出した光ファイバー１５１が、フェルール５０と、係止部６０とを介して挿入される。

第三孔部４３は、第二孔部４２と第四孔部４４との間に配置されて、第二孔部４２側が小径部となり、第四孔部４４側が大径部となる円錐台状の開口部である。第三孔部４３の大径部を閉塞するように、発光部７０が設けられている。

第四孔部４４は、第三孔部４３よりも直径の大きい円柱状の開口部であり、筐体４０の他端面に形成されている。この第四孔部４４内には、レンズ保持部８０が取り付けられている。

また、筐体４０の外周面には、全周に亘って連続する凹部４６が形成されている。この凹部４６は、後述する保護キャップ２００（図７等参照）を筐体４０に係止する際に用いられる。

フェルール５０は、保護被覆１５２から突出した光ファイバー１５１に取り付けられる筒状の部材である。フェルール５０は、例えば、ステンレス、セラミックスまたは樹脂等から形成されている。具体的には、フェルール５０は、フェルール５０の先端面と光ファイバー１５１の先端面とが面一となるように、光ファイバー１５１の先端部に取り付けられている。フェルール５０が第二孔部４２内に挿入されると、光ファイバー１５１の先端面が第三孔部４３を介して、発光部７０に対向した状態になる。つまり、光ファイバー１５１の先端面から放出されたレーザー光は、第三孔部４３を介して発光部７０に到達することになる。

係止部６０は、第三孔部４３に係止して、フェルール５０の抜けを防止する筒状の部材である。係止部６０は、金属または樹脂等から形成されている。具体的には、係止部６０には、フェルール５０と保護被覆１５２との間における光ファイバー１５１が挿通されている。これにより、係止部６０は、光ファイバー１５１との相対的な移動が可能となっている。また、係止部６０は、フェルール５０が第三孔部４３内に配置された後に、第三孔部４３に嵌合することで、フェルール５０の第三孔部４３からの抜けを防止している。

発光部７０は、第三孔部４３を通過したレーザー光が照射されることにより、当該レーザー光を異なる波長に変換して、所定の色の光を発する光学素子である。発光部７０は、第三孔部４３を覆うように、第四孔部４４の底面に配置され固定されている。発光部７０は、筐体４０に接触しているので、発光部７０からの熱は筐体４０に伝導する。

そして、発光部７０は、基板７１と、蛍光部７２とを備えている。

基板７１は、蛍光部７２を保持した状態で、第四孔部４４の底面に取り付けられた板体である。基板７１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。基板７１は、矩形板状に形成されている。基板７１の一例としては、光軸方向視で正方形をなす板体である。この基板７１の外側を向く主面に蛍光部７２が積層されている。

蛍光部７２は、例えば、レーザー光によって励起されて蛍光を発する蛍光体の粒子を分散状態で備えており、レーザー光の照射により蛍光体が蛍光を発する。このため、蛍光部７２の外方の主面が発光面となる。具体的に、蛍光部７２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。つまり蛍光部７２は、レーザー光を蛍光に変換する波長変換部材であると言える。蛍光部７２は、光軸方向視で円形の板状に形成されて基板７１に積層されている。

本実施の形態の場合、蛍光部７２は白色光を放射するものであり、レーザー光の照射によって赤色を発光する第一蛍光体、青色を発光する第二蛍光体、緑色を発光する第三蛍光体の３種類の蛍光体が適切な割合で含まれている。

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ー光が励起光となるため、熱耐性が高いものが望ましい。また、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、白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ー光が入射するため、耐熱性の高いものがよい。

レンズ保持部８０は、発光部７０が発した光を拡散する第一レンズ８１を保持する筒状の部材である。レンズ保持部８０は、金属または樹脂等から形成されている。レンズ保持部８０には、筐体４０の他端面に重ね合わされる鍔部８２が全周に亘って形成されている。この鍔部８２の外径は、筐体４０の外径と同一であり、鍔部８２の外周面と筐体４０の外周面とが全周に亘って面一となっている。

また、レンズ保持部８０は、テーパー状の内周面を有しており、この内周面に囲まれた空間内に第一レンズ８１が配置され、固定されている。レンズ保持部８０は、その一部が第四孔部４４内に収容されることにより、筐体４０の他端部に取り付けられる。これにより、レンズ保持部８０に保持された第一レンズ８１が、発光部７０に対向することになるので、発光部７０から発せられた光は、直接或いは、レンズ保持部８０の内周面を反射することにより、第一レンズ８１に進入し、当該第一レンズ８１から外方に拡散して放出される。

ケーブル保持部９０は、光ケーブル１５０の先端部を保持する有底筒状の部材である。ケーブル保持部９０は金属または樹脂等から形成されている。ケーブル保持部９０の内部には、保護被覆１５２の先端部が挿入され嵌合されている。ケーブル保持部９０の底部には、保護被覆１５２から突出した光ファイバー１５１が貫通する貫通孔９１が形成されている。また、ケーブル保持部９０は、筐体４０の第一孔部４１に挿入され、嵌合されている。

［放熱レンズケース］
図５は、実施の形態に係る放熱レンズケース３０の概略構成を示す断面図である。

図３及び図５に示すように、放熱レンズケース３０は、発光モジュール２０が発した光の配光を制御する第二レンズ３５を保持し、かつ発光モジュール２０が発した熱を放熱する部材である。放熱レンズケース３０は、例えばアルミニウム、銅などの熱伝導性が比較的高い金属により形成されている。放熱レンズケース３０には、発光モジュール２０が装着される装着孔部３１と、第二レンズ３５を保持するレンズ保持孔部３２と、装着孔部３１とレンズ保持孔部３２とを連通する中間孔部３３とが形成されている。

装着孔部３１は、放熱レンズケース３０の一端面に形成された円筒状の開口部である。この装着孔部３１内に発光モジュール２０が挿入されることで、放熱レンズケース３０と発光モジュール２０とが着脱可能となっている。具体的には、装着孔部３１の内径は、放熱レンズケース３０と発光モジュール２０とが着脱可能に嵌合する大きさに形成されている。つまり、この装着孔部３１は、発光モジュール２０に対して着脱可能な着脱構造の一例である。

装着孔部３１に発光モジュール２０が嵌合すると、発光モジュール２０と放熱レンズケース３０とが密着する。これにより、発光モジュール２０から発せられた熱は、放熱レンズケース３０に伝導し、放熱レンズケース３０から放熱される。

レンズ保持孔部３２は、放熱レンズケース３０の他端面に形成された略円錐台状の開口部である。レンズ保持孔部３２の他端部側の内部には、第二レンズ３５が保持されている。ここで、第二レンズ３５は、発光部７０から発せられた光の配光を制御する配光制御レンズである。第二レンズ３５は、発光部７０に対向するように配置されている。レンズ保持孔部３２をなす内周面３２１は、他端側が一端側よりも拡径なテーパー面となっている。これにより、発光モジュール２０から放出された光の一部は、内周面３２１で反射して、第二レンズ３５に到達する。

中間孔部３３は、装着孔部３１とレンズ保持孔部３２とを連通する略円柱状の開口部である。中間孔部３３における他端部は、先細りの形状となっている。この中間孔部３３と、装着孔部３１と、レンズ保持孔部３２とは同軸上に沿って配列されている。

放熱レンズケース３０と発光モジュール２０とを組み付ける際においては、作業者は、発光モジュール２０を装着孔部３１内に挿入し、嵌合させる。装着孔部３１内においては、発光モジュール２０は単に嵌合しているだけである。このため、作業者が発光モジュール２０を押し込んだり、引き出したりすることによって、発光モジュール２０と放熱レンズケース３０との相対的な位置関係を調整することができる。

図６は、図３で示した例とは異なる発光モジュール２０と放熱レンズケース３０との位置関係を示す断面図である。この図６では、図３の場合よりも発光モジュール２０と第二レンズ３５との間隔が小さくなる位置関係となっている。このように、発光モジュール２０と発光モジュール２０との相対的な位置関係を調整することで、発光モジュール２０と第二レンズ３５の間隔を調整することができ、第二レンズ３５から放出される光の配光を制御することが可能である。

また、照明装置１００には、放熱レンズケース３０が発光モジュール２０から取り外された際に、発光モジュール２０に取り付けられる保護キャップ２００が設けられている。

図７は、実施の形態に係る発光モジュール２０に保護キャップ２００が装着された状態を示す断面図である。図８は、実施の形態に係る発光モジュール２０に保護キャップ２００が装着された状態を示す正面図である。

図７及び図８に示すように、保護キャップ２００は、発光モジュール２０に取り付けられて、発光モジュール２０を保護する部材である。保護キャップ２００は、非透光性の金属または樹脂等から形成されている。保護キャップ２００には、有底筒状のキャップ本体２１０と、キャップ本体２１０の外底面ら外方に向けて突出する突出部２２０とが設けられている。

キャップ本体２１０の内部には、発光モジュール２０が挿入され嵌合されている。キャップ本体２１０の外周面には、筐体４０の凹部４６と連通する係止孔２１１が形成されている。この係止孔２１１は、キャップ本体２１０を分断しないように、キャップ本体２１０の周囲に沿って形成されている。このため、係止孔２１１は、軸方向から見ると略Ｃ字状に形成されている。この係止孔２１１と、筐体４０の凹部４６とには係止片２３０が嵌められている。

図９は、実施の形態に係る係止片２３０の概略構成を示す平面図である。この図９においては、軸方向から係止片２３０を見た図となっている。図９に示すように、係止片２３０は、係止孔２１１と同様に軸方向から見て略Ｃ字状に形成されている。係止片２３０は、例えば樹脂などの弾性体によって形成されている。そして、保護キャップ２００を発光モジュール２０に取り付けた状態で、係止片２３０を筐体４０の凹部４６及び係止孔２１１内に嵌め込むと、係止片２３０が保護キャップ２００の抜けを防止する。一方、筐体４０の凹部４６及び係止孔２１１から係止片２３０を取り外せば、係止片２３０による係止が解除されて、保護キャップ２００を発光モジュール２０から取り外すことができる。

また、図８に示すように、保護キャップ２００の突出部２２０には、配線作業用のケーブル３００を保持するための保持孔２２１が形成されている。この保持孔２２１に、配線作業用のケーブル３００の一端部を挿通して突出部２２０に結び付ければ、配線作業用のケーブル３００を保護キャップ２００に取り付けることができる。

［照明装置の作用］
次に、照明装置１００の作用について説明する。

例えば建築物の一つであるショーウィンドウ３０１の天井、及び、床の複数箇所に、照明装置１００を設置する手順について説明する。まず、作業者は、光ケーブル１５０の先端部に装着された状態の発光モジュール２０に対して保護キャップ２００を取り付ける。また、作業者は、保護キャップ２００の突出部２２０に配線作業用のケーブル３００を取り付ける。その後、作業者は、配線作業用のケーブル３００を操作することにより、光ケーブル１５０を引き回しながら、ショーウィンドウ３０１の所望の位置に発光モジュール２０を配置する。このとき、発光モジュール２０及び保護キャップ２００は、建築物からの制約を受けることになるが、発光モジュール２０及び保護キャップ２００は、放熱レンズケース３０と比べて外寸が大きくないために、スムーズに配線作業を行うことが可能である。また、配線作業時においては、保護キャップ２００が発光モジュール２０を覆っているので、作業時におけるアイセーフ機能を確保することができる。

発光モジュール２０を所望の位置に配置できたら、作業者は、発光モジュール２０から保護キャップ２００を取り外し、当該発光モジュール２０に対して放熱レンズケース３０を取り付ける。このとき、作業者は、所望の配光が得られるように、放熱レンズケース３０と発光モジュール２０との相対的な位置関係を調整する。調整後においては、必要に応じて放熱レンズケース３０と発光モジュール２０とを位置ズレしないように固定してもよい。

設置後、発光モジュール２０が点灯すると、放熱レンズケース３０の第二レンズ３５を介して、所望の配光で照明光が外方に放出される。このとき、発光モジュール２０が発した熱は、放熱レンズケース３０を介して放熱されることになる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態によれば、レーザー光を発生させる光源装置１４９に接続され、レーザー光を導光する光ケーブル１５０に取り付けられる照明装置１００である。照明装置１００は、光ケーブル１５０の先端部に取り付けられ、光ケーブル１５０から出射したレーザー光が照射されることによりレーザー光を異なる波長に変換して所定の色の光を発する発光モジュール２０と、発光モジュール２０が発した光の配光を制御する第二レンズ３５を保持し、かつ発光モジュール２０が発した熱を放熱するための放熱レンズケース３０とを備えている。放熱レンズケース３０は、発光モジュール２０に対して着脱可能な着脱構造（装着孔部３１）を有している。

この構成によれば、放熱レンズケース３０が発光モジュール２０に対して着脱可能であるので、照明装置１００の設置作業時においては、放熱レンズケース３０を発光モジュール２０から取り外すことができる。したがって、発光モジュール２０が取り付けられた光ケーブル１５０の配線作業をスムーズに行うことができる。一方、放熱レンズケース３０は、設置時における建築物の制約を考慮しないサイズで形成することができる。つまり、一定以上の放熱性を確保することができる。

これらのことにより、放熱性を確保しつつ、設置時における作業性を高めることのできる照明装置を提供することができる。

また、着脱構造は、装着後における放熱レンズケース３０と発光モジュール２０との相対的な位置関係を調整可能としている。

この構成によれば、放熱レンズケース３０と発光モジュール２０との相対的な位置関係を調整することができるので、放熱レンズケース３０が保持する第二レンズ３５と、発光モジュール２０との間隔を調整することができる。第二レンズ３５と、発光モジュール２０との間隔が調整できれば、第二レンズ３５から放出される光の配光を制御することができる。

また、放熱レンズケース３０が発光モジュール２０から取り外された際に、発光モジュール２０に取り付けられる保護キャップ２００を有している。

この構成によれば、放熱レンズケース３０が発光モジュール２０から取り外された際に、発光モジュール２０に保護キャップ２００が取り付けられているので、配線作業時に発光モジュール２０が破損してしまうことを保護キャップ２００で抑制することができる。また、配線作業時に、発光モジュール２０からレーザー光が万が一漏れたとしても、保護キャップ２００によってそれ以上の漏れを防止することができる。

また、保護キャップ２００には、配線作業用のケーブル３００を保持するための保持孔２２１が形成されている。

この構成によれば、配線作業用のケーブル３００を保持するための保持孔２２１が保護キャップ２００に形成されているので、保持孔２２１を介して配線作業用のケーブル３００を保護キャップ２００に取り付けることができる。したがって、配線作業用のケーブル３００も用いて、光ケーブル１５０を引き回すことができる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る照明装置について、上記実施の形態及び変形例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、着脱構造の一例として、放熱レンズケース３０に形成された装着孔部３１を例示した。しかし、放熱レンズケース３０と発光モジュール２０とを着脱可能とするのであれば、着脱構造は如何様でもよい。その他の着脱構造としては、例えばネジ構造を用いた着脱構造などが挙げられる。ネジ構造を採用した場合、放熱レンズケースに雌ネジを形成し、当該雌ネジに螺合する雄ネジを発光モジュールに形成することになる。この場合、放熱レンズケースと発光モジュールとの接触面積を大きくすることができるので、放熱性をより高めることができる。

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。

２０ 発光モジュール
３０ 放熱レンズケース
３１ 装着孔部（着脱構造）
３５ 第二レンズ（レンズ）
１００ 照明装置
１４９ 光源装置
１５０ 光ケーブル
２００ 保護キャップ
２２０ 突出部
２２１ 保持孔

Claims (4)

1. レーザー光を発生させる光源装置に接続され、前記レーザー光を導光する光ケーブルに取り付けられる照明装置であって、
   前記光ケーブルの先端部に取り付けられ、前記光ケーブルから出射した前記レーザー光が照射されることにより前記レーザー光を異なる波長に変換して所定の色の光を発する発光モジュールと、
   前記発光モジュールが発した光の配光を制御するレンズを保持し、かつ前記発光モジュールが発した熱を放熱するための放熱レンズケースと、を備え、
   前記放熱レンズケースは、前記発光モジュールに対して着脱可能な着脱構造を有する
   照明装置。
2. 前記着脱構造は、装着後における前記放熱レンズケースと前記発光モジュールとの相対的な位置関係を調整可能としている
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記放熱レンズケースが前記発光モジュールから取り外された際に、前記発光モジュールに取り付けられる保護キャップを有する
   請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記保護キャップには、配線作業用のケーブルを保持するための保持孔が形成されている
   請求項３に記載の照明装置。

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