特許第6440393号(P6440393)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6440393
(24)【登録日】2018年11月30日
(45)【発行日】2018年12月19日
(54)【発明の名称】照明ランプおよび照明装置
(51)【国際特許分類】
   F21S 2/00 20160101AFI20181210BHJP
   F21V 29/503 20150101ALI20181210BHJP
   F21V 29/70 20150101ALI20181210BHJP
   F21V 8/00 20060101ALI20181210BHJP
   F21V 9/32 20180101ALI20181210BHJP
   F21V 3/02 20060101ALI20181210BHJP
   F21V 19/00 20060101ALI20181210BHJP
   F21V 9/08 20180101ALI20181210BHJP
   H01S 5/022 20060101ALI20181210BHJP
   H01S 5/024 20060101ALI20181210BHJP
   F21Y 115/30 20160101ALN20181210BHJP
【FI】
   F21S2/00 231
   F21V29/503
   F21V29/70
   F21V8/00 340
   F21V8/00 360
   F21V9/32
   F21V3/02 400
   F21V19/00 130
   F21V8/00 330
   F21V9/08 200
   H01S5/022
   H01S5/024
   F21Y115:30
【請求項の数】13
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2014-142643(P2014-142643)
(22)【出願日】2014年7月10日
(65)【公開番号】特開2016-18744(P2016-18744A)
(43)【公開日】2016年2月1日
【審査請求日】2017年6月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】390014546
【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001461
【氏名又は名称】特許業務法人きさ特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 典文
【審査官】 河村 勝也
(56)【参考文献】
【文献】 登録実用新案第3126462(JP,U)
【文献】 特開2012−099362(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0020108(US,A1)
【文献】 特開2012−038470(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0170259(US,A1)
【文献】 特開2011−100557(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2005/0219860(US,A1)
【文献】 登録実用新案第3140502(JP,U)
【文献】 特開2013−222547(JP,A)
【文献】 特開2010−015754(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2007/0241653(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21S 2/00
F21K 9/27
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が入射され、互いに対向する第1面と第2面との間で、前記レーザ光を伝搬する板状の導光部と、
前記第1面側に設けられ、前記第2面側に前記レーザ光を反射する反射部と、
前記第2面側に設けられ、前記反射部側から入射されたレーザ光の波長を変換する波長変換部と、
前記波長変換部で変換された光を透過させるカバーと、
前記カバーの両端に取り付けられた口金と、
前記カバーの一端側から他端側に延びて、前記口金にのみ取り付けられた放熱ユニットと、
を有し、
前記放熱ユニットと前記反射部とは、前記放熱ユニットと前記反射部との間に間隙が設けられるように配置されている照明ランプ。
【請求項2】
前記波長変換部は、前記レーザ光を受けて、前記レーザ光よりも長い波長域の光を発する蛍光部であることを特徴とする請求項1記載の照明ランプ。
【請求項3】
前記反射部、前記導光部および前記波長変換部が一体的に形成された光学ユニットは、前記カバーに取り付けられたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明ランプ。
【請求項4】
記レーザ光源は、前記口金に取り付けられたことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の照明ランプ。
【請求項5】
前記導光部と、前記放熱ユニットとは、前記カバー内に収容されている請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の照明ランプ。
【請求項6】
前記放熱ユニットは、前記波長変換部側に光を反射する反射面が形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の照明ランプ。
【請求項7】
前記レーザ光源は、前記口金のそれぞれに取り付けられたことを特徴とする請求項4〜請求項6の何れか1項に記載の照明ランプ。
【請求項8】
前記カバーの一端側のレーザ光源と前記カバーの他端側のレーザ光源とは、光軸をずらして設置されていることを特徴とする請求項7記載の照明ランプ。
【請求項9】
前記レーザ光源は、前記導光部の入射端部に沿って、列状に配置されたことを特徴とする請求項1〜請求項8の何れか1項に記載の照明ランプ。
【請求項10】
前記レーザ光源のうちの少なくとも1つは、前記導光部の入射端部に異なる角度で前記レーザ光を入射するように設置されたことを特徴とする請求項7〜請求項9の何れか1項に記載の照明ランプ。
【請求項11】
前記カバーは、円筒状に形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項10の何れか1項に記載の照明ランプ。
【請求項12】
当該照明ランプは、長尺で、外形が円筒形状である直管形照明ランプであることを特徴とする請求項1〜請求項11の何れか1項に記載の照明ランプ。
【請求項13】
請求項1〜請求項12の何れか1項に記載の照明ランプを備えることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、照明ランプおよび照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、以下の特許文献1に示すように、レーザ光源から放射されたレーザ光を拡散部で拡散させて、拡散部で拡散させた光を波長変換部に入射して、出射光を得る構成の発光装置が知られている。特許文献1に記載の発光装置では、拡散部の拡散度を変化させることによって、発光装置の側面から、均一な光を放射できるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−56003号公報(第5〜6頁、図2
【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、特許文献1に記載の発光装置では、出射光を効率良く得ることができないという問題点がある。なぜなら、特許文献1の発光装置では、レーザ光を拡散部で拡散させて、波長変換部の蛍光体に照射していたため、レーザ光を効率良く蛍光体に照射することができていない。その結果、特許文献1の発光装置では、蛍光体を効率良く励起することができなかったため、出射光を効率良く得ることができない。
【0005】
さらに、特許文献1に記載の発光装置では、拡散部で拡散させたレーザ光を、拡散部の周囲に形成された波長変換部に照射して、波長変換部の周囲の出射面から出射光を得る構成であったため、出射面から光を均一に出射させることが困難である。
【0006】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、均一性が高い出射光を効率良く得ることができる照明ランプおよび照明装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の照明ランプは、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光が入射され、互いに対向する第1面と第2面との間で、レーザ光を伝搬する板状の導光部と、第1面側に設けられ、第2面側にレーザ光を反射する反射部と、第2面側に設けられ、反射部側から入射されたレーザ光の波長を変換する波長変換部と、波長変換部で変換された光を透過させるカバーと、カバーの両端に取り付けられた口金と、カバーの一端側から他端側に延びて、口金にのみ取り付けられた放熱ユニットと、を有し、放熱ユニットと反射部とは、放熱ユニットと反射部との間に間隙が設けられるように配置されている。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、第1面側の反射部で反射されたレーザ光が、第1面に対向する第2面側の波長変換部に入射されるため、例えば波長変換部の蛍光体が効率良く励起される。さらに、板状の導光部の第1面と第2面との間で伝搬されたレーザ光が波長変換部に導かれ、波長変換部で変換された光を、カバーに透過させて出射光を得る構成であるため、均一な出射光を得ることができる。その結果、この発明によれば、均一性が高い出射光を効率良く得ることができる照明ランプおよび照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】この発明の実施の形態1に係る照明ランプを備えた照明装置の斜視図である。
図2図1に記載の照明ランプの斜視図である。
図3図2のA−A断面を概略的に記載した概略断面図である。
図4図3のB部を拡大した拡大図である。
図5図4のC−C断面を概略的に記載した概略断面図である。
図6図5のD−D断面を概略的に記載した概略断面図である。
図7図1に記載の照明装置のブロック図である。
図8図4に示す光源ユニットおよび波長変換部の特性の一例を示すグラフである。
図9図7に記載のブロック図の変形例1である。
図10図1に記載の照明装置の変形例1である。
図11図10に記載の照明装置の照明ランプの部分のE−E断面を概略的に記載した概略断面図である。
図12】この発明の実施の形態2に係る照明ランプの断面(図4のC−C断面)を概略的に記載した概略断面図である。
図13図12に記載の照明ランプのブロック図である。
図14】この発明の実施の形態3に係る照明ランプの断面(図5のD−D断面)を概略的に記載した概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その大きさおよび配置は、この発明の範囲内で適宜変更することができる。
【0011】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る照明ランプ1を備える照明装置600の斜視図である。この実施の形態に係る照明ランプ1および照明装置600は、均一性が高い出射光を効率良く得ることができる。
【0012】
[照明装置]
照明装置600は、固定具(図示せず)を介して、例えば、天井に取り付けられる。照明装置600は、着脱自在の照明ランプ1と、照明ランプ1に給電して照明ランプ1を点灯させる照明器具500とを備えている。照明ランプ1が点灯することによって床面、室内空間などに光が照射される。
【0013】
照明器具500は、器具本体140と、照明ランプ1の上側に配設された反射板120とを備えている。また、照明器具500は、照明ランプ1の両端に設けられた口金5(図2を参照)と電気的に接続される一対のソケット100を備えている。ソケット100は、照明ランプ1を機械的に支持する役割も有している。また、器具本体140には、AC−DC変換部130が収納されている。AC−DC変換部130は、スイッチ(図示せず)をONの状態に切り替えると、ソケット100を介して照明ランプ1に給電し、スイッチをOFFの状態に切り替えると、照明ランプ1への給電を停止するものである。
【0014】
[照明ランプ]
図2は、図1に記載の照明ランプ1の斜視図である。照明ランプ1は、例えば、円筒形状の外郭であるカバー4と、カバー4の両端に取り付けられた一対の口金5と、カバー4内に収納されたランプユニット7(図3を参照)とを備えている。照明ランプ1は、長尺で、外形が円筒形状である直管タイプのものである。
【0015】
[カバー]
カバー4は、周壁が長手方向(矢印Y方向)に平行に延びるように形成された筒状部材である。カバー4は、その内部にランプユニット7を収納している。カバー4は、透光性を有し、ランプユニット7から出射された光を外部に透過させるものである。カバー4は、例えば、樹脂材料を押出成形することで得られる。カバー4を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリカーボネート(PC)またはアクリル(PMMA)などが使用される。
【0016】
カバー4は、照明ランプ1の設計仕様に応じて拡散、反射、演色などの光学的な機能をもたせることができる。例えば、カバー4は、光を拡散透過する乳白色管となるように、拡散材を混ぜ込んだ樹脂材料で形成される。なお、カバー4を構成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、例えば、ガラス管若しくは樹脂にガラスなどが混在したハイブリットタイプなどを採用してもよい。
【0017】
カバー4は、少なくとも一部に光が出射する領域を有する構成であってもよい。例えば、カバー4は、照明ランプ1の出射側が透光樹脂で構成され、他の部分は白色高反射樹脂で構成される。また、カバー4は、断面形状が多角形の角筒または半円筒のような他の筒状の管であってもよい。また、カバー4は、照明ランプ1の出射側のみを覆う板状の部材であってもよい。
【0018】
[口金]
口金5は、カバー4の両端に取り付けられている。口金5は、図1に示すソケット100の両側に挿入されるものである。口金5がソケット100に挿入されると、照明ランプ1は、照明器具500に機械的に支持され、且つ照明器具500と電気的に接続される。なお、口金5は、例えばG13タイプなどの口金を採用することができるが、それに限定されるものではなく、他の種類の口金を採用してもよい。
【0019】
図2に示すように、口金5は、導電性を有する給電端子51と、給電端子51が埋め込まれた絶縁性の口金筐体50とを備えている。給電端子51と口金筐体50は、例えばインサート成形などで一体的に形成される。
【0020】
給電端子51は、例えば、導電性を有する金属で構成され、口金筐体50は、例えば、絶縁性を有する樹脂材料で構成される。給電端子51には、例えば、酸化を防止するためのメッキ処理等が施されている。なお、口金筐体50と給電端子51との絶縁が確保されている場合には、口金筐体50は金属で構成されてもよい。
【0021】
[照明ランプの内部構成]
次に、図3図6を用いて、照明ランプ1の内部構成について説明する。図3は、図2のA−A断面を概略的に記載した概略断面図であり、図4は、図3のB部を拡大した拡大図であり、図5は、図4のC−C断面を概略的に記載した概略断面図であり、図6は、図5のD−D断面を概略的に記載した概略断面図である。照明ランプ1は、カバー4と口金5とで覆われた内部空間に、放熱ユニット6とランプユニット7とを収容している。
【0022】
[ランプユニット]
ランプユニット7は、光源ユニット2と光学ユニット3とを有する。光源ユニット2は、光学ユニット3に向けて光を出射するものである。光学ユニット3は、光源ユニット2から入射された光を、照明ランプ1の出射側に出射するものである。
【0023】
[光源ユニット]
光源ユニット2は、照明ランプ1の長手方向(矢印Y方向)に沿った両側から、光学ユニット3に向けて、光を出射するものである。光源ユニット2は、例えば、カバー4の両端に設置された口金5に取り付けられている。このため、口金5をカバー4に取り付けるのみで、光源ユニット2の位置決めが行われる。照明ランプ1の一方の側に配置された光源ユニット2と、照明ランプ1の他方の側に配置された光源ユニット2とは、光の出射の向きが互いに向かい合うように配置されている。照明ランプ1の両側に配置された光源ユニット2の間には、光学ユニット3が配置されている。光源ユニット2から出射された光は、光学ユニット3に入射される。
【0024】
光源ユニット2は、基板23に設置されたレーザ光源パッケージ20およびDC−DC変換部24を有する。基板23は、例えば、リジット基板またはフレキシブル基板等で構成される。基板23は、例えば、ハンダ付けなどの方法によって、口金5の給電端子51に接続され、口金5と電気的および機械的に接続される。
【0025】
基板23には、図示を省略してある電極パッドおよび配線パターンなどが形成されている。電極パッド及び配線パターンを構成する材料としては、例えば銅、アルミニウムなどの電気抵抗の小さい金属が採用される。基板23上には、例えば、白色のレジストが塗布されて、レジスト膜部が形成される。レジスト膜部は、配線パターン等の保護を行うとともに、配線間の絶縁性を向上させる。また、レジスト膜部は、光を反射する機能も有する。なお、基板23に、光を反射するための反射シートが貼り付けてあってもよい。
【0026】
DC−DC変換部24は、レーザ光源パッケージ20に駆動電力を供給するものである。DC−DC変換部24は、例えば、基板23に実装された電子部品を含む電気回路である。口金5の給電端子51を介して、基板23に電力が供給されると、DC−DC変換部24は、レーザ光源パッケージ20に駆動電力を供給する。
【0027】
[レーザ光源パッケージ]
レーザ光源パッケージ20は、レーザ光を出射するレーザ光源である。レーザ光源パッケージ20は、例えば、基板23の電極パッド上にリード端子20Bをハンダ付けするなどの方法で固定される。複数のレーザ光源パッケージ20は、光学ユニット3の入射端部31の形状に合わせて、列状に配置される。レーザ光源パッケージ20は、光学ユニット3の入射端部31との間に間隙を設けて設置されている。したがって、レーザ光源パッケージ20の熱が、光学ユニット3に伝わらないように構成されている。この実施の形態の例では、1列の直線状に配置されたレーザ光源パッケージ20が、光学ユニット3の入射端部31にレーザ光を入射している。なお、レーザ光源パッケージ20は、1つであってもよい。
【0028】
レーザ光源パッケージ20は、レーザ光を出射するレーザ光源21とレーザ光を集光する集光レンズ22とを有する。レーザ光源21は、DC−DC変換部24から駆動電力の供給を受けてレーザ光を出射する。この実施の形態のレーザ光源21は、例えば、400〜480nm程度の青色帯域のレーザ光を出射するものであるが、他の波長域のレーザ光を出射するものであってもよい。集光レンズ22で集光されたレーザ光は、レーザ光源パッケージ20から光学ユニット3の入射端部31に向けて出射される。なお、この実施の形態の例では、レーザ光源パッケージ20は、レーザ光を集光する集光レンズ22を有するものとして説明を行ったが、後述する光学ユニット3がレーザ放射角に最適化した設計であれば、集光レンズ22を省略してもよい。例えば、レーザ光源パッケージ20が、光学ユニット3と近接して配置されている場合には、集光レンズ22を省略することができる。
【0029】
なお、例示したような、1個の半導体チップをパッケージ化したレーザ光源パッケージ20の代わりに、チップオンボード(COB)などのように、半導体チップを直接、基板23に実装する構成であってもよく、あるいは、複数の半導体チップをパッケージ化した半導体レーザを直接、基板23に実装する構成であってもよい。また、レーザ光源パッケージ20の個数、配置、種類は、照明ランプ1の用途などに応じて適宜変更することができる。また、レーザ光源パッケージ20を用いる代わりに、LED光源パッケージ等の他の光源を用いる構成であってもよい。
【0030】
[光学ユニット]
光学ユニット3は、照明ランプ1の長手方向(矢印Y方向)に沿って延びる長尺の板状部材である。平板状の光学ユニット3は、長手方向の両側に入射端部31を有する。光学ユニット3は、入射端部31からレーザ光を入射して、出射光を照明ランプ1の出射側に出射する。
【0031】
光学ユニット3は、導光部30、反射部32および波長変換部34を含む。導光部30を挟んで両面に、反射部32と波長変換部34とが対向して配置されている。詳しくは、導光部30の第1面33A側に反射部32が配置され、導光部30の第1面33Aに対向する第2面33B側に波長変換部34が配置されている。なお、光学ユニット3の長手方向に沿って延びる両端部には、そこから光が漏れ出さないように、アルミテープ等の反射要素が設けてあってもよい。または、導光部30の長手方向に沿って延びる両端部のみに反射要素が設けられていてもよい。導光部30の長手方向に沿って延びる両端部に反射要素を設ける場合には、該当箇所にアルミニウム等の蒸着膜を形成することができる。この実施の形態に係る光学ユニット3は、反射部32、導光部30および波長変換部34が一体的に積層された積層部材である。なお、光学ユニット3は、それぞれが個別に構成された、導光部30、反射部32および波長変換部34が、一体的に積層されたものであってもよい。さらに、波長変換部34は、導光部30と離間して配置されていてもよい。
【0032】
導光部30は、例えば、アクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)またはガラス等の透光性を有する材質で形成された板状の部材である。導光部30の長手方向の両側には、入射端部31が形成されている。入射端部31は、光源ユニット2からの光を効率よく入射できるように、例えば、平面または曲面で形成されている。なお、導光部30の一方の側から入射されたレーザ光が、他方の側の光源ユニット2に入り込まないように、入射端部31に構造パターンが形成されていてもよい。
【0033】
入射端部31から入射された光は、導光部30の長手方向に沿って伝搬される。すなわち、入射端部31から入射された光は、導光部30の放熱ユニット6側の第1面33Aと第1面33Aに対向する第2面33Bとの間で反射を繰り返しながら、導光部30の長手方向に伝搬する。
【0034】
反射部32は、例えば、導光部30の第1面33A側に形成された凸形状の構造パターンである。導光部30の長手方向に伝搬された光が、凸形状の反射部32に入射すると、その曲面によって反射される。このときに、導光部30の界面における全反射条件を満たさなくなる光が生じ、その光が導光部30の第2面33Bに向かって進行する。反射部32で反射された光は、第2面33Bを通過して、波長変換部34に入射される。
【0035】
導光部30の第1面33A側に形成された反射部32の構造パターンは、光源ユニット2に対する位置に応じて配置密度が変化している。例えば、光源ユニット2に対する位置に応じて、反射部32の構造パターンの単位面積当たりの数または大きさ等を変化させたり、形状を変化させたりして、導光部30の第2面33Bから出射される光の長手方向(Y方向)の光量分布を均一化させている。なお、反射部32の構造パターンは、凸形状に限定されない。すなわち、反射部32の構造パターンは、プリズム形状、ランダムな凹凸パターン形状などであってもよい。反射部32の構造パターンは、形状に応じて、プレス成形、パンチング、切削、サンドブラスト等の方法を適宜選択して形成することができる。また、導光部30の第1面33A側に、拡散機能を有する反射部32を形成してもよい。
【0036】
また、光の光量分布を均一化するように、光学ユニット3の厚寸分布を調整してあってもよい。また、導光部30の全反射条件を調整して、光の光量分布を均一化するように、導光部30は、異なる屈折率を有する複数の層で形成されてもよい。導光部30の複数の層は、例えば、異なる材質で形成され、または、同一の材質の基板に、ゲルマニウム(Ge)またはリン(P)等が添加されることによって形成される。なお、反射部32は、導光部30を伝搬するレーザ光のみではなく、波長変換部34が発した光を反射する。
【0037】
導光部30の第2面33B側には、波長変換部34が配置されている。波長変換部34は、第2面33Bから出射されたレーザ光の波長を変換するものである。波長変換部34は、例えば、蛍光体を含んで構成された蛍光部であり、第2面33Bから出射されたレーザ光を受けて、レーザ光と異なる波長で発光するとともに、レーザ光を透過させる。
【0038】
波長変換部34に入射された青色のレーザ光は、波長変換部34の蛍光体に照射されて、黄色光に変換されるとともに、適度に散乱を繰り返しながら波長変換部34を通過する。その結果、青色のレーザ光と黄色の蛍光とが混ざって所望の色温度の光(例えば、白色)を得ることができる。すなわち、波長変換部34は、青色帯域の波長を有するレーザ光と、青色帯域の波長を有するレーザ光に励起されて波長変換部34から発せられる黄色の蛍光とが混合された光を出射する。このときに、青色のレーザ光のスペックルノイズは、波長変換部34内で散乱することによってコヒーレンスが低減しているため、波長変換部34が出射した光のスペックルノイズが低減されている。
【0039】
波長変換部34は、例えば、YAG系、シリケート系、カズン系、サイアロン系、チオガレート系、などの蛍光体を、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂に混合して形成されている。この実施の形態の例では、波長変換部34は、導光部30の第2面33Bに塗布されて形成された蛍光体層である。波長変換部34には、蛍光体が均一に分散されている。波長変換部34の蛍光体は、青色のレーザ光によって励起されて、黄色の波長の光を発する。青色のレーザ光と黄色の蛍光が混合されて、波長変換部34から出射された白色の光は、カバー4によって拡散されて、照明ランプ1から出射される。
【0040】
[光学ユニットの保持構造]
光学ユニット3は、カバー4の内部に形成された支持部43によってカバー4に保持されている。支持部43は、カバー4の内面41の2箇所に形成された溝である。支持部43を構成する溝は、カバー4の長手方向に沿って形成されており、光学ユニット3の長手方向に平行な端部が挿入される。
【0041】
光学ユニット3の長手方向に平行な端部が、支持部43に挿入されると、長手方向以外の動きが規制され、カバー4内で確実に支持される。また、支持部43には、光学ユニット3の長手方向に沿った位置を位置決めする位置決め部(図示を省略)が形成されている。例えば、光学ユニット3が位置決め部に位置決めされて、その後に、光学ユニット3がカバー4に接着されることによって、光学ユニット3の長手方向の位置が規制される。
【0042】
光学ユニット3は、好適には、カバー4の中心を含む位置に配置されているため、光学ユニット3を大型化することができる。また、光学ユニット3とカバー4の光出射面との間の間隔を離すことができるので、大きな拡散効果を得ることができる。さらに、光学ユニット3は平板形状であり、カバー4の光出射面は円筒形状である。光学ユニット3の短手方向に沿って、光が強く照射される中央位置では、光学ユニット3とカバー4の出射面との間隔が大きくなっているため、大きな拡散効果を得ることができる。その結果、カバー4の外面40から均一な光を出射させることができる。
【0043】
[放熱ユニット]
放熱ユニット(ヒートシンク)6は、一対の口金5の間に配置され、照明ランプ1の長手方向に沿って延びている。放熱ユニット6は、凹凸形状のフィン61を有し、表面積が大きく形成されている。放熱ユニット6の両端には、ねじ取付け部60が形成されている。また、口金5には、ねじ取付け部(貫通孔)52が形成されている。放熱ユニット6のねじ取付け部60と口金5のねじ取付け部52とを合わせるように位置決めした状態で、ねじ8によってねじ止めされる。放熱ユニット6は、光学ユニット3の反射部32に、反射部32と間隙を設けて設置されており、放熱ユニット6の熱が、光学ユニット3に直接的に伝わらないようになっている。例えば、口金5と放熱ユニット6とがねじ止めされた後に、口金5とカバー4との間に接着部材9が充填される。
【0044】
放熱ユニット6は、カバー4の一端側から他端側に延びて、口金5に取り付けられているため、カバー4およびカバー4に設置された光学ユニット3の変形が抑制されている。また、放熱ユニット6が大型化されているため、光源ユニット2の発熱を好適に抑えることができる。
【0045】
レーザ光源21から発生した動作熱は、基板23を介して放熱ユニット6に伝わり、カバー4および口金5から、照明ランプ1の外側に放出される。なお、放熱を促進するように、基板23に放熱板を兼ねたホルダ20Aを基板23から起立させて取り付けてあってもよい。ホルダ20Aは、熱伝導性を有する材料で形成されるものであり、鉄、アルミニウム、またはこれらを含む合金等の金属材料で形成される。ホルダ20Aは、例えば、金属材料を押出成形して得られる。また、ホルダ20Aは、熱伝導性を有するセラミックまたは熱伝導性のフィラーなどを混ぜ込んだ高熱伝導樹脂等で構成されてもよい。また、基板23と放熱ユニット6との間の熱伝導性を高めるために、基板23と放熱ユニット6との間に、例えば、熱伝導性樹脂を充填してあってもよい。
【0046】
放熱ユニット6は、熱伝導性を有する材料で形成されるものであり、例えば、鉄、アルミニウム、またはこれらを含む合金等の金属材料で形成される。放熱ユニット6は、例えば、金属材料を押出成形して得られる。また、放熱ユニット6は、熱伝導性を有するセラミックまたは熱伝導性のフィラーなどを混ぜ込んだ高熱伝導樹脂等で構成されてもよい。
【0047】
放熱ユニット6及びホルダ20Aは、コの字状に一体成形されてもよい。このようにすることで、レーザ光源21の動作熱は、より効率的に放熱ユニット6に伝達されるので、レーザ光源21の動作温度を抑制することができ、照明ランプ1の信頼性を向上させることができる。
【0048】
なお、放熱ユニット6の主面62には、反射シートが貼り付けられ、または、反射塗料が塗布されており、反射面が形成されている。放熱ユニット6側に出射された光は、放熱ユニット6の主面46で反射されて、光学ユニット3に入射される。または、放熱ユニット6の主面62には、絶縁層および回路パターンが形成され、レーザ光源パッケージ20、DC−DC変換部24などが実装されている。
【0049】
図7は、図1に記載の照明装置600のブロック図である。交流電源から入力された交流電圧は、器具本体140のAC−DC変換部130に入力される。AC−DC変換部130は、電気回路で構成されており、入力された交流電圧を整流して、直流電圧に変換する。AC−DC変換部130で変換された直流電圧は、ソケット100に取り付けられた照明ランプ1の口金5の給電端子51を介して、DC−DC変換部24に入力される。DC−DC変換部24は、例えば、DC−DC変換を行う電気回路であり、レーザ光源21を駆動する直流電力を出力する。
【0050】
[蛍光体発光]
図8は、図4に示す光源ユニット2および波長変換部34の特性の一例を示すグラフである。光源ユニット2が出射した青色のレーザ光の波長Aは、波長変換部34の蛍光体の励起スペクトルBのピークに近いため、効率良く波長変換部34の蛍光体を励起することができる。また、光源ユニット2が出射するレーザ光は、単一波長の光であるため、蛍光体が発する蛍光の波長と混合させて、所望の色温度の光を得ることができる。なお、図8において、Cは、波長変換部34の蛍光体の蛍光スペクトルCである。
【0051】
[実施の形態1に係る照明ランプの効果]
上記のように、この実施の形態に係る照明ランプでは、導光部の入射端部から入射したレーザ光を、互いに対向する第1面と第2面との間で伝搬させているため、レーザ光を効率良く伝搬させることができる。そして、導光部に伝搬した光は、反射部で反射されて、波長変換部に入射されているため、レーザ光を効率良く波長変換部に入射させることができる。例えば、反射部は、凸形状の構造パターンであり、導光部の第2面から均一な光量分布で光を出射させることができる。
【0052】
導光部の第2面から波長変換部に入射されたレーザ光は、その全てが波長変換部の蛍光体に照射されるのではなく、適度に散乱を繰り返しながら波長変換部を通過する。その結果、レーザ光と蛍光とが混ざって所望の色温度の光が波長変換部から出射される。このときに、レーザ光は、波長変換部の内部で散乱されコヒーレンスが軽減された状態で外部に出射されるため、レーザ光特有のスペックルノイズが抑制されている。波長変換部から出射された光は、カバーを透過して、均一な光となって、被照射対象に照射される。このように、この実施の形態に係る照明ランプを備える照明装置では、均一性が高い出射光を効率良く得ることができる。
【0053】
[照明ランプの変形例1]
図9は、図7に記載のブロック図の変形例1である。図9に示す変形例では、交流電源から入力された交流電圧は、ソケット100に取り付けられた照明ランプ1の口金5の給電端子51を介して、AC−DC変換部24Aに入力される。照明ランプ1のAC−DC変換部24Aは、例えば、AC−DC変換を行う電気回路であり、レーザ光源21を駆動する直流電力を出力する。このように、この変形例1では、照明ランプ1に、AC−DC変換部24Aが配置される構成であるため、図1に示す器具本体140のAC−DC変換部130を省略することができる。すなわち、器具本体140の施工性を向上させることができる。
【0054】
[照明装置の変形例1]
図10は、図1に記載の照明装置600の変形例1である。図11は、図10に記載の照明装置600Aの照明ランプ1Aの部分のE−E断面を概略的に記載した概略断面図である。図1に示す例では、照明器具500に着脱可能な直管タイプの照明ランプ1を取り付けた例について説明したが、この変形例1の照明ランプ1Aは、照明器具500Aと一体的に形成された直付型タイプのものである。照明ランプ1のカバー4Aは、光出射側の面が緩やかな曲線状に形成されている。カバー4Aの断面形状は、概略蒲鉾形状に形成されている。カバー4Aの内部には、光源ユニット2、光学ユニット3および放熱ユニット6等が収容されている。なお、照明装置および照明ランプの形状は、上記の形状に限定されるものではなく、適宜選択されることができる。
【0055】
実施の形態2.
実施の形態2では、実施の形態1と比較して、レーザ光源パッケージ20およびDC−DC変換部24の配置が異なるのみである。以下の説明では、実施の形態1と重複する部分については、説明を省略する。
【0056】
図12は、この実施の形態に係る照明ランプ1Bの断面(図4のC−C断面)を概略的に記載した概略断面図である。図13は、図12に記載の照明ランプ1Bのブロック図である。
【0057】
図12に示すように、この実施の形態では、一端側の口金5に取り付けられたレーザ光源パッケージ20と他端の口金5に取り付けられたレーザ光源パッケージ20とが、光軸をずらして配置されている。このため、この実施の形態では、例えば、レーザ光源パッケージ20の個数を減らしつつ、均一性が高い出射光を得ることができる。または、隣り合うレーザ光源パッケージ20の間の間隔を狭めて配置することによって、均一性が高い出射光を得ることができる。
【0058】
また、この実施の形態では、一端側の口金5側にのみ、DC−DC変換部24が設置されている。この実施の形態では、図13に示すように、一端側の口金5に取り付けられたレーザ光源21および他端の口金5に取り付けられたレーザ光源21は、1つのDC−DC変換部24から駆動電力の供給を受けてレーザ光を出射する。このように構成することによって、DC−DC変換部24の個数を減らすことができ、組立工数も削減できるため、照明ランプの材料コスト及び製造コストを低減させることができる。
【0059】
実施の形態3.
実施の形態1では、平板状の光学ユニット3であったが、この実施の形態に係る光学ユニット3Aは、曲げ形状を有するものである。以下の説明では、実施の形態1と重複する部分については、説明を省略する。
【0060】
図14は、この実施の形態に係る照明ランプ1の断面(図5のD−D断面)を概略的に記載した概略断面図である。この実施の形態では、光学ユニット3Aは、曲面を有するように形成されている。すなわち、この実施の形態に係る光学ユニット3Aは、光学ユニット3Aの短手方向の中央部が、光学ユニット3Aの光が出射する向きに、突出するように湾曲された形状を有する。
【0061】
この実施の形態の光学ユニット3Aは、湾曲形状を有しているため、光学ユニット3Aを大型に形成することができる。また、この実施の形態の光学ユニット3Aでは、光学ユニット3Aの湾曲形状表面から出射した出射光が、カバー4の内面41を均一に照射するため、照明ランプ1は均一な光を照射することができる。
【0062】
この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々に改変することができる。すなわち、上記の実施の形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施の形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【0063】
例えば、上記の実施の形態の説明では、長手方向に細長いタイプの照明ランプについての説明を行ったが、この発明の照明ランプは、例えば、正方形または円形等の他の形状の照明ランプであってもよい。例えば、正方形または円形の照明ランプであった場合には、その周方向の全面に光源ユニットを配置して、周方向の全面から光を入射してもよい。
【0064】
また、上記の実施の形態では、導光部の長手方向の両側に光源ユニットを配置して、導光部の両側から光を入射させる例について説明したが、光源ユニットは、導光部の片側から導光部に光を入射してもよい。この場合には、例えば、光源ユニットが配置された一端側とは反対側の導光部の他端には、光を反射する反射要素が設けられており、光が他端側から漏れ出すのを防止している。なお、反射要素は、光源ユニットへの反射シートの貼り付けまたはアルミニウム等の蒸着膜を形成することによって形成される。
【0065】
また、レーザ光源パッケージのうちの少なくとも1つは、レーザ光を導光部の入射端部に異なる角度で入射するように設置されてもよい。例えば、隣り合うレーザ光源パッケージが、レーザ光を導光部の入射端部に、異なる角度で入射するように設置されていてもよい。このように、レーザ光源パッケージを設置することによって、光学ユニットは均一な光を出射することができる。
【0066】
また、上記の説明では、波長変換部は、黄色蛍光体を含み、黄色蛍光を発する例について説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、波長変換部は、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含み、緑色蛍光および赤色蛍光が混ぜ合わされた黄色蛍光を発する。または、波長変換部は、複数の波長の蛍光を組み合わせて、黄色蛍光を発する。
【0067】
また、上記の説明では、青色のレーザ光と黄色の蛍光とを組み合わせて、白色の光を得る構成について説明したが、レーザ光と波長変換部の発する波長変換された光とを組み合わせて、所望の色の光を得ることができる。
【符号の説明】
【0068】
1 照明ランプ、1A 照明ランプ、1B 照明ランプ、1C 照明ランプ、2 光源ユニット、3 光学ユニット、3A 光学ユニット、4 カバー、4A カバー、5 口金、6 放熱ユニット、7 ランプユニット、8 ねじ、9 接着部材、20 レーザ光源パッケージ、20A ホルダ、20B リード端子、21 レーザ光源、22 集光レンズ、23 基板、24 DC−DC変換部、24A AC−DC変換部、30 導光部、31 入射端部、32 反射部、33A 第1面、33B 第2面、34 波長変換部、40 外面、41 内面、43 支持部、46 主面、50 口金筐体、51 給電端子、52 ねじ取付け部、60 ねじ取付け部、61 フィン、62 主面、100 ソケット、120 反射板、130 AC−DC変換部、140 器具本体、500 照明器具、500A 照明器具、600 照明装置、600A 照明装置、A レーザ光波長、B 励起スペクトル、C 蛍光スペクトル。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14