説明

照明装置

【課題】導光体における光る範囲の広さと明るさを確保して、全体的に明るさが揺らぐような印象を与えられるようにする。
【解決手段】導光体252は筒状をなし、空洞部内に、それぞれ光軸方向を傾けた黄色のLED261が設けられている。導光体252の外周部には、横断面形状において三角形状に突出し、導光体252の長さ方向に沿った三角断面突条が形成されている。さらに、導光体252の外周表面は、例えば平均の直径が5〜10μm、深さが10μm程度の不規則な微細凹凸が形成されている。複数のLED261のうちの一部は周期的に明滅する一方、他の一部は圧電センサによる振動などの検出に基づいてランダムに明滅し、これらの光が導光体252の内部で反射されながら合成、拡散されることによって、全体として、導光体252の長手方向や周方向で明るさが不規則な感じに変化する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば蝋燭を模した明かりを演出するためなどに用いられる照明装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、一定の明るさを有する照明の単調さを和らげるために、明るさにゆらぎを持たせる照明装置が知られている。また、さらに、例えば風の有無などを検出して明るさを変化させることにより、蝋燭の明かり等を模して、より演出効果を高める技術が知られている(例えば、特許文献1、2参照。)。
【0003】
上記のような明るさの制御をする場合、光源としては、例えば比較的駆動が容易な発光ダイオード(LED)を用いることができる。ところが、LEDのように点光源に近い発光体を用いると、鋭い光となりがちである。
【0004】
一方、小さな光源の光を用いて、面状や線状など、ある程度広がりを持った範囲を光らせるために、導光体を用いる技術が知られている。具体的には、例えば、棒状の導光体やアクリル樹脂製のファイバなどにおける周面の一部に微細な凹凸等を形成するとともに、上記導光体等の端面から光源の光を入射させるようにしたものがある。これによれば、導光体等の内部で導かれる光は、周面における微細な凹凸等が形成された部分で反射され、上記凹凸に対向する部分(凹凸が形成されていない部分)などから照明光が出射される(例えば、特許文献3、4参照。)。
【特許文献1】特開平8−167481号公報
【特許文献2】特開2007−194176号公報
【特許文献3】特開2001−291403号公報
【特許文献4】特開2004−226624号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記のように周面の一部に微細な凹凸等が形成された導光体を用いても、導光体の全周、かつ、全長に亘って光を出射させることは容易ではない。このため、光る範囲の広さと明るさを確保して、全体的に明るさが揺らぐような印象を与えるようにすることが困難である。
【0006】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、例えば、導光体における光る範囲の広さと明るさを確保して、全体的に明るさが揺らぐような印象を与えられるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するため、本発明の例の照明装置は、
円筒状の導光体と、
上記導光体の内部に配置された複数の発光体と、
圧電センサと、
上記発光体を制御する制御回路とを有する照明装置であって、
上記導光体の外周面全周には、長手方向に沿って、三角形状の横断面形状を有する複数の突条が形成されるとともに、表面に微細な凹凸が形成され、
上記制御回路は、上記発光体のうちの
第1の発光体を、上記圧電センサによる検出に応じた第1の駆動信号で駆動する一方、
第2の発光体を、周期的に変化する第2の駆動信号で駆動するように構成されていることを特徴とする。
【0008】
ここで、上記発光体は、発光する光の強度が指向性を有するものを用い、導光体の長手方向に対して光軸方向を傾けて設けてもよい。
【0009】
さらに、上記第1、および第2の発光体は、導光体の長手方向に分散して配置してもよい。
【0010】
これにより、例えば、発光体から発せられた光は、導光体の界面で全反射しながら、全反射の条件を満たさない入射角となった部分で、外部に出射する。すなわち、発光体の光が導光体の内部で反射されながら長手方向に導光されるとともに、三角断面突条および微細凹凸によって導光体の周囲に散乱される。そこで、導光体の内部で反射によって導光される性質と、エッジや傷などに光が集中しやすい性質とを組み合わせることによって、導光体の全長に亘って、光を分散、拡散させながら、可視範囲を大幅に広くすることが容易にできる。また、適度な明るさのむらを生じさせることなどもできる。さらに、照明装置の大型化なども容易になる。
【0011】
しかも、複数の発光体のうちの一部が周期的に明滅する一方、他の一部がランダムに明滅し、これらの光が導光体の内部で反射されながら合成、拡散されることによって、全体として、導光体の長手方向や周方向で明るさが不規則な感じに変化し、自然なゆらぎ調光で幻想的に発光する印象を与えることなどができる。
【0012】
本発明の例の照明装置は、また、導光体の端部付近に設けられる発光体の光軸方向の傾きや、配置ピッチが、中央部付近と異なるように、具体的には、例えば中央部付近の傾きよりも大きくしたり、ピッチを短くしたりしてもよい。
【0013】
これにより、例えば、端部付近の明るさを確保するようにしたり、逆に導光体の中央部付近をより明るくするなどグラデーションを持たせるようにしたりすることもできる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、例えば、導光体における光る範囲の広さと明るさを確保して、全体的に明るさが揺らぐような印象を与えられるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0016】
本発明の実施形態に係る照明装置は、例えば図1に示すように、筐体101の内部に発光装置201が設けられて構成されている。筐体101は、例えば、ほぼ直方体の稜に相当する部分を形成する枠101aに、和紙101bが張られて成っている。
【0017】
発光装置201は、詳しくは図2に示すように、基部211に発光部251が立設されて構成されている。基部211は、ケーシング212の周囲のフランジ部212aが、底板213と抑え板214とに挟まれて成り、形成される空間内に、後に詳述する制御回路の回路基板221と、蓄電池222とが納められている。また、例えば筐体101の上部に取付けられる太陽電池パネル231、およびその裏面等に設けられる圧電センサ232は、コード233を介して、上記回路基板221に接続されるようになっている。上記圧電センサ232によって検出される振動や筐体のひずみに応じて、後述するように発光部251の明るさが変化し、蝋燭の明かりが揺らぐように見えるようになっている。
【0018】
発光部251は、例えば、図3に示すように透光率がガラスに次いで高い無色透明なアクリル樹脂製の導光体252と無色透明のカバーパイプ253とが上下端で保持部材254に保持されて構成されている。下端の保持部材254は、ケーシング212のボス部212bに嵌め込まれている。上端の保持部材254は、キャップ255で覆われ、内部が防水状態に保たれるようになっている。
【0019】
上記導光体252は筒状をなし、空洞部252a内に、それぞれ光軸方向(最も発光強度が高い方向)を傾けた例えば黄色のLED261が設けられている。また、導光体252の外周部には、図4に示すように、横断面形状において先端が尖った三角形状に突出し、導光体252の長さ方向に沿った三角断面突条252bが形成されている。さらに、導光体252の外周表面は、図5に示すように、例えば平均の直径が5〜10μm、深さが10μm程度の不規則な微細凹凸252cが形成されている。このような微細凹凸252cは、例えばサンドブラストなどによって形成することができる。
【0020】
導光体252が上記のような形状および表面性状を有することによって、図6、図7に模式的に示すように、LED261から発せられた光は、導光体252の界面で全反射しながら、全反射の条件を満たさない入射角となった部分で、外部に出射する。
【0021】
次に、LED261を駆動する制御回路について説明する。この制御回路は、図8に示すように構成されている。
【0022】
LED点灯キャリア周波数発生器311は、LED261を駆動するPWM(パルス幅変調)信号を生成するための、例えばLED261のちらつきを防止し得る200〜300Hzのキャリア三角波を発生するようになっている。より詳しくは、CR発振器が図9に示すような矩形波を発生し、これに基づいて、三角波発生器が、時定数に応じたコンデンサの充放電により図10に示すようなキャリア三角波を発生する。このキャリア三角波はコンパレータ313およびコンパレータ320に入力されて、後述するように2種類のPWM信号を生成するために用いられる。
【0023】
LED調光周期発生器312は、上記LED点灯キャリア周波数発生器311と同じような回路であるが、LED261を周期的に明滅させるための例えば発振周期5〜10秒の調光周期三角波を発生するようになっている。すなわち、CR発振器が図11に示すような矩形波を発生し、三角波発生器が図12に示すような調光周期三角波を発生する。
【0024】
そこで、コンパレータ313は、図13に示すようにLED点灯キャリア周波数発生器311から出力されるキャリア三角波のレベルが、LED調光周期発生器312から出力される調光周期三角波のレベルよりも高い場合に“H”(ハイ)レベルになるPWM信号を出力する。すなわち、パルス幅が0〜100%の間で変化し、調光周期三角波のレベルが低いほどパルス幅が広くなる信号が出力される。
【0025】
振動検出器314は、圧電センサ232によって所定以上の強さの振動や筐体のひずみが検出されるごとに“H”レベルになる信号を出力するようになっている。より詳しくは、圧電センサ232によって検出された信号は交流増幅回路によって増幅され、コンパレータによって所定の基準レベルと比較されて、上記基準レベルよりも高い場合に“H”レベルの信号が出力されるようになっている。そこで、振動等が非常に弱い場合には出力信号は“L”(ロー)レベルに維持され、振動等が強いほど幅の広いパルスが出力される。ここで、上記増幅器におけるオペレーショナルアンプの+入力と電源および接地との間に設けられたダイオードは、過剰な検出電圧をバイパスしてオペレーショナルアンプを保護するものである。また、+入力と接地との間に設けられた抵抗は入力インピーダンスを設定するためのものである。増幅回路の増幅率は、オペレーショナルアンプの−入力と接地との間、および−入力と出力との間に設けられた抵抗によって設定される。オペレーショナルアンプの−入力と出力との間に設けられたコンデンサは、早い立ち上がり電圧や微小浮遊電圧を緩慢な電圧変動にするためのミラー効果コンデンサである。
【0026】
なお、振動検出器314は2組設けられている例を示すが、1組でもよいし、3組以上設けて、より多様な検出を可能にするなどしてもよい。
【0027】
パルス発生器315は、上記振動検出器314によって振動や筐体のひずみが検出されない場合でも明かりが揺らいで見えるようにするための信号を出力するようになっている。この例では、3つのパルス発生器315が発生する互いに異なる周期やパルス幅のワンショットパルスを合成することにより、ランダムなパルス信号を出力するようになっている。具体的には、例えば各パルス発生器315のCR発振器は、それぞれ10秒、13秒、または17秒周期で発振するようになっている。モノステイブルマルチバイブレータは、CR発振器から出力されるパルスの立ち上がりでトリガーされて、コンデンサと抵抗との時定数で定まる幅のパルスを出力する。これらのパルス信号は、OR回路316により合成されることによって、ランダムなパルス信号が得られる。
【0028】
なお、上記パルス信号は、厳密なランダム信号ではないが、LED261の明るさが揺らいで見えるようにするためには、同一パターンの繰り返し周期が十分長いなど、一見してランダムに見えるような擬似的にランダムなパルス信号でよい。なお、上記に限らず、より多くの周期等の信号を合成して一層ランダム性が高く見えるようにしてもよいし、これらのような信号や、周期信号、ランダムノイズなどに1/fフィルタを作用させるなどしてもよい。
【0029】
上記複数の振動検出器314およびパルス発生器315から出力される信号は、OR回路316およびOR回路317によって合成され、電荷充電回路318に入力される。電荷充電回路318は、OR回路317の出力が“H”レベルの間、その電荷充電回路318内のコンデンサを充電するようになっている。
【0030】
積分回路319のコンデンサは、上記電荷充電回路318の出力レベルが高い場合には、上記電荷充電回路318のコンデンサに充電された電荷が再充電される一方、電荷充電回路318の出力レベルが低い場合には放電される。そこで、積分回路319からは、振動検出器314およびパルス発生器315から出力されるパルスの頻度に応じて、図14に示すように離散したり連続したりする三角波が出力される。
【0031】
コンパレータ320は、コンパレータ313と同様に、図15に示すようにLED点灯キャリア周波数発生器311から出力されるキャリア三角波のレベルが、積分回路319から出力される三角波のレベルよりも高い場合に“H”レベルになるPWM信号を出力する。
【0032】
コンパレータ313およびコンパレータ320から出力されるPWM信号がそれぞれ“H”レベルになると、後述するように蓄電池222が十分に充電されていて、かつ、日没(周囲が暗くなったこと)が検出されていれば、照明制御回路321から“H”レベルの駆動信号が出力される。この駆動信号は電流増幅器322によって反転増幅され、電流制限用の抵抗323を介してLED261のカソードに入力され、各LED261がパルス幅に応じた明るさで点灯する。また、本実施形態では、コンパレータ313またはコンパレータ320から出力されるPWM信号のパルス幅が狭い場合でも最低光量を確保するために、例えばLED点灯キャリア周波数発生器311のCR発振器の出力が“H”レベルである場合にも、これが電流増幅器324で反転増幅されて、逆流防止ダイオード326、および抵抗325を介してLED261のカソードに入力され、バイパス電流によってLED261が点灯するようになっている。なお、上記最低光量の程度は特に限定されず、特に確保しない場合も含めて種々に設定してよく、また、確保する方法も、最低光量の程度等に応じて種々の方法を適用すればよい。さらに、各LED261の配置位置等に応じて、それぞれ異なる最低光量を確保するなどしてもよい。
【0033】
また、本実施形態の制御回路は、太陽電池パネル231によって蓄電池222を充電するとともに、周囲が暗くなったことを検出して上記のような発光を開始するようになっている。
【0034】
電源回路331は、太陽電池パネル231および蓄電池222から供給される電力に基づいて、昼夜を問わず安定した回路駆動用電力を各部に供給するようになっている。
【0035】
充電制御回路332は、充電回路332aと、過充電検出回路332bと、日没検出回路332cとを備え、太陽電池パネル231が十分な電力を供給できるほど周囲が明るく、かつ、蓄電池222が過充電でない場合には、充電回路332aの充電制御トランジスタがONになって、太陽電池パネル231から逆流防止ダイオードを介して供給され電流制限抵抗により大きさが制限される電流で蓄電池222が充電されるようになっている。一方、過充電検出回路332bは、蓄電池222の充電が完了して発生電圧が所定以上になると、“L”レベルの信号を出力し、これがAND回路を介して電流増幅器で反転増幅された信号によって充電回路332aの充電制御トランジスタをOFFにし、充電回路332aによる充電を停止させるようになっている。
【0036】
また、日没検出回路332cは、太陽電池パネル231の発生電圧が所定以下の場合、すなわち周囲が暗い場合に、“L”レベルの信号を出力し、やはり充電回路332aによる充電を停止させるようになっている。なお、充電制御トランジスタがOFFの場合でも、並列に接続された抵抗を介してわずかな充電電流が流れるようにして、蓄電池222の自己放電に対する補充伝が行われるようになっている。
【0037】
日没検出回路332cは、また、電池終期電圧検出回路333と共にLED261の発光の有無を制御するようになっている。すなわち、周囲が明るい場合には、日没検出回路332cからは“H”レベルの信号が出力され、インバータで反転されて照明制御回路321に入力される。一方、電池終期電圧検出回路333からは、蓄電池222の電圧が所定よりも低くなった場合に“L”レベルの信号が出力され、照明制御回路321に入力される。照明制御回路321では、上記のように周囲が明るい場合、および蓄電池222の電圧が低い場合には、コンパレータ313、コンパレータ320、およびLED点灯キャリア周波数発生器311のCR発振器から出力されるパルス信号がマスクされ、LED261の発光が抑制されるようになっている。
【0038】
なお、上記過充電検出回路332b、日没検出回路332c、および電池終期電圧検出回路333の例では、オペレーショナルアンプの入力端子には、ノイズ低減用のコンデンサ、および過大入力抑制用のダイオードが設けられるとともに、ヒステリシスを持たせて出力が頻繁に反転するのを防止するための抵抗が設けられている。
【0039】
上記のように、導光体252の外周部に三角断面突条252bが形成されるとともに、微細凹凸252cが形成され、空洞部252a内に複数のLED261が斜めに設けられていることにより、LED261の光が導光体252の内部で反射されながら長手方向に導光されるとともに、三角断面突条252bおよび微細凹凸252cによって導光体252の周囲に散乱される。そこで、導光体252の内部で反射によって導光される性質と、エッジや傷などに光が集中しやすい性質とを組み合わせることによって、導光体252の全長に亘って、光を分散、拡散させながら、可視範囲を大幅に広くすることが容易にできる。また、適度な明るさのむらを生じさせることなどもできる。さらに、照明装置の大型化なども容易になる。
【0040】
しかも、上記複数のLED261のうちの一部が周期的に明滅する一方、他の一部がランダムに明滅し、これらの光が導光体252の内部で反射されながら合成、拡散されることによって、全体として、導光体252の長手方向や周方向で明るさが不規則な感じに変化し、自然なゆらぎ調光で幻想的に発光する印象を与えることなどができる。
【0041】
なお、上記の実施形態では、例えば図3に示したように、それぞれのLED261が光軸方向を同一平面内で交互に逆方向に傾けて設けられる例を示したが、これに限らず、例えば螺旋に沿うような方向に傾けるなど、3次元方向に傾けたり、放射方向(導光体252の長手方向に直角な方向)に向くものを混在させたりしてもよいし、互いに逆方向を向いたものを組にして設けるなどしてもよい。
【0042】
また、LED261の傾きやピッチは、導光体252の全長に亘って均等に限らず、例えば端部付近ではピッチを狭くしたり導光体252の長手方向に対する角度を大きくしたりして端部付近の明るさを確保するようにしたり、逆に導光体252の中央部付近をより明るくするなどグラデーションを持たせるようにしたりしてもよい。
【0043】
また、黄色のLED261と、無色透明な導光体252、およびカバーパイプ253とが用いられる例を示したが、これに限らず、例えばオレンジ、白、赤等を組み合わせるなどして用いたり、導光体252等に着色したものを用い、または別途着色フィルム等を併用したりしてもよい。
【0044】
また、和紙101bを用いた筐体101内に発光装置201が設けられる例を示したが、これに限らず、種々の材質や形態の筐体に設けるなどしてもよい。
【0045】
また、圧電センサ232は太陽電池パネル231の裏面等に設けられる例を示したが、これに限らず、筐体101等に独立して設けてもよいし、さらに、例えば和紙101bに隣接させて設けるなどしてもよい。また圧電センサ232を複数設けて、種々のランダムな信号を検知し得るようにしてもよい。
【0046】
また、太陽電池パネル231と蓄電池222が用いられる例を示したが、商用電源を用い得るようにしたりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本発明にかかる照明装置は、例えば蝋燭を模した明かりを演出するためなどに用いられる照明装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の実施形態の照明装置の外観を示す正面図である。
【図2】筐体101内に設けられる発光装置201の構成を示す縦断面図である。
【図3】発光装置201における発光部251の構成を示す縦断面図である。
【図4】発光部251における導光体252の構成を示す横断面図である。
【図5】導光体252の表面の性状を示す拡大断面図である。
【図6】導光体252内の放射方向の光の進み方の例を模式的に示す説明図である。
【図7】導光体252内の長手方向の光の進み方の例を模式的に示す説明図である。
【図8】制御回路の例を示す回路図である。
【図9】LED点灯キャリア周波数発生器311のCR発振器の出力を示す波形図である。
【図10】LED点灯キャリア周波数発生器311の三角波発生器の出力を示す波形図である。
【図11】LED調光周期発生器312のCR発振器の出力を示す波形図である。
【図12】LED調光周期発生器312の三角波発生器の出力を示す波形図である。
【図13】コンパレータ313から出力されるPWM信号を示す波形図である。
【図14】OR回路317の出力を示す波形図である。
【図15】コンパレータ320から出力されるPWM信号を示す波形図である。
【符号の説明】
【0049】
101 筐体
101a 枠
101b 和紙
201 発光装置
211 基部
212 ケーシング
212a フランジ部
212b ボス部
213 底板
214 抑え板
221 回路基板
222 蓄電池
231 太陽電池パネル
232 圧電センサ
233 コード
251 発光部
252 導光体
252a 空洞部
252b 三角断面突条
252c 微細凹凸
253 カバーパイプ
254 保持部材
255 キャップ
261 LED
311 LED点灯キャリア周波数発生器
312 LED調光周期発生器
313 コンパレータ
314 振動検出器
315 パルス発生器
316 OR回路
317 OR回路
318 電荷充電回路
319 積分回路
320 コンパレータ
321 照明制御回路
322 電流増幅器
323 抵抗
324 電流増幅器
325 抵抗
326 逆流防止ダイオード
331 電源回路
332 充電制御回路
332a 充電回路
332b 過充電検出回路
332c 日没検出回路
333 電池終期電圧検出回路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒状の導光体と、
上記導光体の内部に配置された複数の発光体と、
圧電センサと、
上記発光体を制御する制御回路とを有する照明装置であって、
上記導光体の外周面全周には、長手方向に沿って、三角形状の横断面形状を有する複数の突条が形成されるとともに、表面に微細な凹凸が形成され、
上記制御回路は、上記発光体のうちの
第1の発光体を、上記圧電センサによる検出に応じた第1の駆動信号で駆動する一方、
第2の発光体を、周期的に変化する第2の駆動信号で駆動するように構成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項2】
請求項1の照明装置であって、
上記発光体は、発光する光の強度が指向性を有するものであって、導光体の長手方向に対して光軸方向を傾けて設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項3】
請求項2の照明装置であって、
導光体の端部付近に設けられる発光体の光軸方向の傾きが、中央部付近に設けられる発光体の傾きよりも大きいことを特徴とする照明装置。
【請求項4】
請求項1の照明装置であって、
導光体の端部付近における発光体の配置ピッチが、中央部付近よりも短いことを特徴とする照明装置。
【請求項5】
請求項1の照明装置であって、
さらに、枠に薄紙が貼り付けられて構成され、上記導光体を覆う筐体を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項6】
請求項1の照明装置であって、
上記圧電センサは、振動または筐体のひずみを検知するように構成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項7】
請求項1の照明装置であって、
上記第1、および第2の発光体が、導光体の長手方向に分散して配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項8】
請求項1の照明装置であって、
上記制御回路は、上記圧電センサの検出に基づく信号と、ランダム信号とを合成して、上記第1の駆動信号を生成することを特徴とする照明装置。
【請求項9】
請求項8の照明装置であって、
上記制御回路は、周期およびパルス幅の少なくとも一方が異なる複数種類の信号を合成して、上記ランダム信号を生成することを特徴とする照明装置。
【請求項10】
請求項1の照明装置であって、
上記制御回路は、上記第1、および第2の駆動信号に係わらず、上記第1、および第2の発光体の少なくとも一方を常時所定の最低限の明るさで発光させることを特徴とする照明装置。
【請求項11】
請求項1の照明装置であって、
上記制御回路は、周囲の明るさが所定以下になったときに、上記発光体を発光させることを特徴とする照明装置。

【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】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【公開番号】特開2010−182540(P2010−182540A)
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−25201(P2009−25201)
【出願日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【特許番号】特許第4418922号(P4418922)
【特許公報発行日】平成22年2月24日(2010.2.24)
【出願人】(506185414)株式会社ノミック (2)
【Fターム(参考)】