JP2014063568A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光散乱性の高い透光カバーでも見た目の色を自然な白色にすることができるとともに、青色発光による体内時計の乱れや眼球への悪影響の懸念を低減させる照明装置を提供すること。
【解決手段】基材２０と、指向性のある可視光線を放出する光源５０と、光源５０を覆う透光カバー６０とを備え、透光カバー６０は、透明樹脂中に粒径１μｍを超え１００μｍ以下の散乱フィラが分散し、全光線透過率が７０％以下であり、透光カバー６０を備えない第１の分光スペクトルＳ１から透光カバー６０を備えた第２の分光スペクトルＳ２を差し引いて求められる差分スペクトルΔＳの光束を、第１の分光スペクトルＳ１の光束で割って求められる透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が１．６〜５．０倍であることを特徴とする照明装置。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、ＬＥＤ電球やＬＥＤ蛍光灯のように樹脂製の透光カバーを用いた照明装置に関する。

従来、照明装置として、フィラメントの熱による発光を利用した白熱電球や、紫外線励起の蛍光体発光による蛍光灯が広く用いられてきた。しかし、白熱電球や蛍光灯は、寿命が短い、赤外線または紫外線を放出する、水銀を使用する、発光効率が低い等の問題があった。

近年、これらの問題を解消する技術として、ＬＥＤ光源やＥＬ光源が開発されてきた。これらのうち、特にＬＥＤ光源は一般の照明装置への利用が加速度的に広がっている。なお、ＬＥＤ光源を用いた照明では従来の白熱電球や蛍光灯ほどの耐熱性や耐久性は求められない。このため、ＬＥＤ光源を用いた照明では、発光源であるＬＥＤを覆う透光カバーとして、従来のようなガラスでなく、ポリカーボネート等の割れにくい樹脂が用いられるようになってきた。

しかしながら、ＬＥＤ光源やＥＬ光源は、実装された面の法線方向に強く光を放出する指向性があり、従来の白熱電球や蛍光灯に比べて光を照射する範囲、すなわち配光分布が狭い。このため、白熱電球や蛍光灯等の従来の照明装置をＬＥＤ光源やＥＬ光源を用いた照明に置き換えた場合は、天井や壁の明るさが著しく変わってしまうという問題があった。

この問題に対応するためにＬＥＤ光源を用いた照明の配光分布を拡げる技術としては、特許文献１（特表２００２−５２５８１４号公報）や特許文献２（特開２０１０−０２７２８２号公報）に、ＬＥＤ光源を実装する平面を多面体にして側面や背面方向を向いて配置する技術が記載されている。
また、別の技術として、特許文献３（特開２００５−００５５４６号公報）に、短波長のＬＥＤ光源の光により長波長の光を励起する蛍光体を透光カバーの内面に塗布し、透光カバー自体が光るようにした照明装置が記載されている。
さらに、別の技術として、特許文献４（特開２０１２−１３４１１５号公報）に、透光カバーの光散乱性を高くして透光カバー形状により配光を拡げる技術が記載されている。

特表２００２−５２５８１４号公報 特開２０１０−０２７２８２号公報 特開２００５−００５５４６号公報 特開２０１２−１３４１１５号公報

特許文献４に記載されるような、指向性の強い光源に対して、透光カバーの光散乱性を高くして配光を拡げる技術は、部品点数や組立工程を増やすことなく所望の配光拡大を実施できるため有効である。
しかしながら、光散乱性を高くすると透光カバー内部での光の散乱が支配的となり、波長毎の散乱性の違いにより透光カバー内部で短波長の光がよく散乱するため、点灯していない状態において透光カバーの外光による見た目の色に青味がさすという問題があった。
また、ＬＥＤ光源として、一般的な青色発光ＬＥＤと緑から赤にかけての色を発光する蛍光体とからなる白色ＬＥＤを用いた場合、人間の対内時計の乱れや眼球への悪影響が懸念されている。すなわち、青色発光ＬＥＤは、太陽光やハロゲンランプに比べて、４２０ｎｍから４８０ｎｍの波長の比較的短波長の光の量が特段に多く、この領域の光による体内時計の乱れや眼球への悪影響が懸念されているからである。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、光散乱性の高い透光カバーでも見た目の色を自然な白色にすることができるとともに、青色発光による体内時計の乱れや眼球への悪影響の懸念を低減させる照明装置を提供することを目的とする。

実施形態の照明装置は、上記問題点を解決するものであり、基材と、この基材上に設けられ、指向性のある可視光線を放出する光源と、前記光源を覆う透光カバーと、を備え、前記透光カバーは、透明樹脂中に粒径１μｍを超え１００μｍ以下の散乱フィラが分散したものであるとともに全光線透過率が７０％以下であり、前記透光カバーを備えない状態で前記光源から放出される全光束の分光スペクトルである第１の分光スペクトルＳ１と、前記透光カバーを備えた状態で前記光源から放出される全光束の分光スペクトルである第２の分光スペクトルＳ２とを用いて、同じ波長の光束同士を下記式（１）のように差し引いて求められる差分スペクトルΔＳの光束を、下記式（２）のように、前記差分スペクトルΔＳと同じ波長の第１の分光スペクトルＳ１の光束で割って求められるスペクトルの光束の比率を透光カバー吸収率スペクトルＲとするとき、
ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２ （１）
Ｒ＝ΔＳ／Ｓ１ （２）
この透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が１．６〜５．０倍であることを特徴とする。

また、実施形態の照明装置は、上記問題点を解決するものであり、基材と、この基材上に設けられ、指向性のある可視光線を放出する光源と、前記光源を覆う透光カバーと、を備え、前記透光カバーは、透明樹脂中に粒径１〜１００μｍの散乱フィラが分散したものであるとともに全光線透過率が７０％以下であり、前記透光カバーを備えない状態で前記光源から放出される全光束の分光スペクトルである第１の分光スペクトルＳ１と、前記透光カバーを備えた状態で前記光源から放出される全光側の分光スペクトルである第２の分光スペクトルＳ２とを用いて、同じ波長の光束同士を下記式（１）のように差し引いて求められる差分スペクトルΔＳの光束を、下記式（２）のように、前記差分スペクトルΔＳと同じ波長の第１の分光スペクトルＳ１の光束で割って求められるスペクトルの光束の比率を透光カバー吸収率スペクトルＲとするとき、
ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２ （１）
Ｒ＝ΔＳ／Ｓ１ （２）
前記透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長６００ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が１．７〜５．０倍であることを特徴とする。

本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置の透光カバーの透過率と半値配光角２θ・１／２と効率の関係を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置に外部から光を入射したときの反射光の光線軌道を示す図。 図３の一部の拡大図。 本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置に外部から光を入射したときの見た目の光線軌道を模式的に示す図。 従来の光散乱性の高くない透光カバーを用いた電球型の照明装置に外部から光を入射したときの反射光の光線軌道を示す図。 図６の一部の拡大図。 従来の光散乱性の高くない透光カバーを用いた電球型の照明装置に外部から光を入射したときの光線軌道を模式的に示す図。 本発明の第２の実施形態に係る蛍光灯型の照明装置を示す断面図。 実施例１の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルを示す図。 実施例２の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルを示す図。 実施例３に係る電球型のＬＥＤ電球の透光カバーの断面図。 実施例３の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルを示す図。

以下、図面を参照しながら、種々の実施形態に係る照明装置について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置を示す断面図である。
図１に示されるように、電球型の照明装置であるＬＥＤ電球１は、円錐台形の基材２０の一端面に実装された光源としてのＬＥＤ５０を透光カバー６０で覆う形状をしており、基材２０の中心軸に対して回転対象の形状を有している。

具体的には、ＬＥＤ電球１は、基材２０の軸方向の一方の端面である前面平坦部２１にＬＥＤ基板４０が実装され、このＬＥＤ基板４０上に光源としてのＬＥＤ５０が実装される。ＬＥＤ５０は、ＬＥＤ５０から放出される光の光度が、前面平坦部２１の法線方向で強く、背面側で零となる指向性を有する。ＬＥＤ５０は、たとえば、青色ＬＥＤの周囲を黄色発光する蛍光体を含む樹脂層で覆われて白色光を発光するものになっている。したがって、ＬＥＤ５０は、指向性のある可視光線を放出する光源になっている。

ＬＥＤ５０が実装される基材２０の略円形の前面平坦部２１は、この前面平坦部２１の周辺部で支持される透光カバー６０で全面的に覆われており、ＬＥＤ５０が放出した光は透光カバー６０のみを介して外部に照射されるようになっている。透光カバー６０は、略球形の形状を有する。

ＬＥＤ５０は、４２０〜４８０ｎｍの間にピークを持つ青色光を発光する青色ＬＥＤと、この青色ＬＥＤから放射された青色光をこの青色光よりも長波長の光に変換する蛍光体とを備えることが好ましい。
このようなＬＥＤ５０としては、たとえば、４２０〜４８０ｎｍの間にピークを持つ青色光を発光する青色ＬＥＤと、この青色ＬＥＤから放射された青色光を黄色光に変換する黄色発光蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤが挙げられる。

図１に示されるように、透光カバー６０は、例えば、最大径部６８が６０ｍｍ、背面側端部（開口端）６７の径が４２ｍｍで、最大径部６８から背面側端部６７までの高さが２７ｍｍ、厚さが１ｍｍになっている。

また、基材２０の軸方向の他方の端面には口金３０が設けられている。

（透光カバー）
透光カバー６０の材質、性質について詳細に説明する。
透光カバー６０は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の透明な樹脂硬化物中に、屈折率の異なる散乱材が分散され、必要により顔料、染料等がさらに含まれた材質からなる。
透光カバー６０は、たとえば、これらの物質またはその原料を含む流動体を射出成型することにより形成される。
透光カバー６０に含まれる散乱材は、光を散乱して透光カバー６０の透過率を調整するものである。

＜散乱材＞
散乱材としては、たとえば、シリカ（ＳｉＯ_２）が用いられる。また、散乱材としては、シリカに加えてチタニア（ＴｉＯ_２）が用いられてもよい。チタニアはシリカに比べて、可視光の短波長側の光の透光カバー吸収率スペクトルＲの値が大きいため、透光カバー６０中にチタニアを分散させることにより、体内時計の乱れや人間の眼球へ悪影響を与えるおそれのある青色光等の短波長の可視光の透過量を減少させることができる。すなわち、チタニアは、散乱材としての作用に加えて、短波長の可視光の透過量を減少させる作用を示す。

また、チタニアは、青色領域の中でも短波長側ほど吸収が大きくなる特性がある。このため、青色発光を抑制しつつ可視光の明るさを極力維持する効果が高い。具体的には、４２０ｎｍから４８０ｎｍの範囲で透光カバー吸収率スペクトルＲの値が波長に対して単調減少する特性を有しており、人間の視感度が高くなる長波長側では透光カバー吸収率スペクトルＲの値が低減していくため、青色発光抑制と明るさ維持を両立している。

一般的に、ＬＥＤ電球が青色発光ＬＥＤを用いた照明装置である場合、その発光スペクトルは、自然な太陽光や既存の光源に比べて特段に４２０ｎｍから４８０ｎｍの波長の光が多くなる。この領域の光は、体内時計の乱れや眼球への悪影響のおそれがあるため、青色領域の中でも短波長側ほど吸収が大きくなる特性があるチタニアは好適である。

なお、シリカの屈折率は１．４６であり、チタニアの屈折率は２．７である。

散乱フィラの粒径は、１μｍを超え１００μｍ以下、好ましくは１μｍを超え１０μｍ以下である。ここで、散乱フィラの粒径とは、平均粒径である。

散乱フィラの粒径が１μｍ以下で可視光線波長に近くなると、散乱フィラを含む透光カバー６０を外光で見たときに、透光カバー６０の色が強い青みを帯びやすい。散乱フィラは、一般的に、粒径が可視光線程度に小さくなるほど、可視光の長波長側の光よりも短波長側の光をよく散乱するようになるからである。

このように透光カバー６０に含まれる散乱フィラの粒径が小さくなるほど、透光カバー６０が可視光の長波長側の光よりも短波長側の光をよく散乱するようになることは、透光カバー６０に入射した光が透光カバー６０から出射するまでの行程である平均自由行程が、波長に伴って変化することに基づくと思料される。
表１に、散乱フィラを含む透光カバー６０に、４５０ｎｍの青色光、５５０ｎｍの黄緑色光、６００ｎｍのオレンジ色光を入射したときの、平均自由行程の値を示す。

表１に示すように、製造例１の平均粒径２μｍのシリカを含む透光カバー６０では、４５０ｎｍの青色光、５５０ｎｍの黄緑色光、６００ｎｍのオレンジ色光の順に前者ほど平均自由行程が短い。すなわち、外光により透光カバー６０に入射して再び透光カバー６０から出射される光束は、４５０ｎｍの青色光、５５０ｎｍの黄緑色光、６００ｎｍのオレンジ色光の散乱の平均自由行程が短い順に前者ほど多くなり、透光カバー６０は外光の下で青味を少し帯びる傾向にあることが判る。なお、この青味は、後述の透光カバー吸収率スペクトルＲの値の調整で相殺することにより、外光の下で見た透光カバー６０を白色にできることを発見した。

また、製造例１では、４５０ｎｍの青色光の平均自由行程に対する５５０ｎｍの黄緑色光の平均自由行程の比率、および４５０ｎｍの青色光の平均自由行程に対する６００ｎｍのオレンジ色光の平均自由行程の比率は、それぞれ１．１８、１．３１である。このように、平均粒径２μｍのシリカを含む透光カバー６０は、波長の違いによる光の平均自由行程の違いが後述する適正補正範囲内にある、すなわち、光の平均自由行程の波長依存性がそれほど大きくないため、後述の透光カバー吸収率スペクトルＲの調整で相殺することによる透光カバー６０の色が理想的な白色に近くすることができることが判明した。

一方、製造例２の平均粒径１μｍのシリカを含む透光カバー６０では、４５０ｎｍの青色光の平均自由行程に対する５５０ｎｍの黄緑色光の平均自由行程の比率、および４５０ｎｍの青色光の平均自由行程に対する６００ｎｍのオレンジ色光の平均自由行程の比率は、それぞれ１．４３、１．６７と大きい。このため、平均粒径１μｍのシリカを含む透光カバー６０は外光の下で青味を多く帯びる傾向にあることを発見した。このように、平均粒径が小さくなると波長の違いによる光の平均自由行程の違いが大きい、すなわち、光の平均自由行程の波長依存性が大きいため、透光カバー６０の色が青味を強く帯びやすくなる。平均粒径１μｍは、後述する透光カバー吸収率スペクトルＲの調整できる限界であり、これより小さい平均粒径では顕著に波長依存性が増大するため白色乳白の散乱フィラとしては実用できない。

また、散乱フィラの粒径が１００μｍを超えると、散乱角度が減少して散乱フィラとしての作用が無くなっていくとともに、透光カバー６０の射出成型工程で流動体の流動性が低下する。

＜全光線透過率＞
透光カバー６０は、全光線透過率が、７０％以下、好ましくは３０〜７０％、さらに好ましくは４０〜６０％である。ここで、全光線透過率とは、ＪＩＳ−Ｋ−７３６１に規定される全光線透過率である。以下、全光線透過率を、単に透過率という。透光カバー６０の透過率は、透光カバー６０に含まれる散乱フィラの粒径や量、および厚さを調整することにより調整される。
なお、従来のＬＥＤ電球の透光カバーの透過率は、不透明のＬＥＤ電球で８０〜９０％、また、透明のＬＥＤ電球で９０〜９５％程度である。本発明の実施形態のＬＥＤ電球１の透光カバー６０の透過率は、従来のＬＥＤ電球に比べてかなり低いことが判る。

透光カバー６０の透過率が７０％以下であると、透光カバー６０中に分散される散乱フィラによる光散乱性が高くなり、光が透光カバー６０内で迷走し、入射した光の軌道とは無関係に透光カバー６０の面法線方向に対してコサイン分布で光を照射するようになる。これにより、ＬＥＤ電球１の配光性が高くなる。

透光カバー６０の透過率が７０％を超えると、ＬＥＤ電球１の配光分布が狭くなる。

一方、透光カバー６０の透過率が小さすぎると、ＬＥＤ電球１の発光効率が小さくなる。

ＬＥＤ電球１の配光分布と発光効率について、図面を参照して説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置の透光カバーの透過率と半値配光角２θ・１／２と効率（発光効率）の関係を示す図である。

ここで、半値配光角２θ・１／２とは、光度が半減する角度範囲（半値配光角、以下、配光角という）である。

また、透光カバーの効率とは、透光カバー６０を除去したＬＥＤ電球１の光束に対する、透光カバー６０を取り付けたＬＥＤ電球１の光束の比率である。光束は、ＪＩＳ−Ｃ−７８０１に規定された積分球によるＬＥＤ電球の全光束測定方法を用いて測定される光束である。

図２より、透光カバー６０の透過率を低くしていくと効率は低下していくものの、配光角は拡がっていくことが判る。これは、指向性の強い光源５０を用いる場合、従来のように光源５０から出る光を透光カバー６０を介して透過させるのではなく、透光カバー６０内部で迷走させて光源５０から出た光の経路とは無関係に透光カバー６０の面法線方向を中心に光を外部へ照射させることで透光カバー６０の形状に依存した配光分布の拡大を実現しているためである。具体的には、透光カバー６０の透過率が７０％以下であると、透光カバー６０内部で迷走して配光が拡大する効果が現れ、透過率６０％以下であると、光源５０の光線経路とはほぼ無関係に透光カバー６０の形状に依存した配光となる。

なお、散乱フィラの含有量を増やす等により透光カバーの透過率を低くして透光カバーの光散乱性を高めた場合、前述のように短波長の光のほうが散乱性が高いために透光カバーの外光による見た目の色が青味を帯びやすくなる。しかし、本発明の実施形態では、透光カバー６０の透光カバー吸収率スペクトルＲの値を制御することにより、透光カバーの透過率が低くても、透光カバーの外光による見た目の色が青味を帯びにくくなっていることが判明した。

＜透光カバー吸収率スペクトル＞
透光カバー６０は、透光カバー吸収率スペクトルＲの値が、所定の値をとる。
ここで、透光カバー吸収率スペクトルＲとは、透光カバー６０を備えない状態で光源５０から放出される全光束の分光スペクトルである第１の分光スペクトルＳ１と、透光カバー６０を備えた状態で光源５０から放出される全光束の分光スペクトルである第２の分光スペクトルＳ２とを用いて、同じ波長の光束同士を下記式（１）のように差し引いて求められる差分スペクトルΔＳの光束を、下記式（２）のように、前記差分スペクトルΔＳと同じ波長の第１の分光スペクトルＳ１の光束で割って求められるスペクトルの光束の比率である。ここで、全光束の分光スペクトルは、ＪＩＳ−Ｃ−７８０１に規定された積分球によるＬＥＤ電球の全光束測定方法を用いて、観測窓から測定される光を分光輝度計で測定した分光スペクトルである。

ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２ （１）
Ｒ＝ΔＳ／Ｓ１ （２）

ここで、第１の分光スペクトルＳ１、および第２の分光スペクトルＳ２は、たとえば、横軸を波長（ｎｍ）、縦軸を光束（ｌｍ）に関連した輝度（ｃｄ／ｍ^２）とした座標に、曲線のグラフとして示される。ここで、縦軸は分光輝度計で評価した輝度値であるが、同じ視野角設定で測定すれば相対的には全光束を示す指標となっており、この同条件での前提により全光束の分光スペクトルとして定義した。厳密には輝度値であるが、以下の相対的な指標である透光カバー吸収率スペクトルＲを算出する場合は問題ない測定法である。
また、透光カバー吸収率スペクトルＲは、たとえば、横軸を波長（ｎｍ）、縦軸を透光カバー吸収率（％）とした座標に、曲線のグラフとして示される。

透光カバー吸収率スペクトルＲの値は、たとえば、散乱フィラの材質、顔料や染料で調整することができる。

透光カバー６０の透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が、通常１．６〜５．０倍である。

また、透光カバー６０の透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が、通常１．６〜５．０倍であることに代えて、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長６００ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が、通常１．７〜５．０倍であってもよい。

さらに、透光カバー６０の透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が、通常１．６〜５．０倍であり、かつ、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長６００ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が、通常１．７〜５．０倍であることが好ましい。

本発明の第１の実施形態のＬＥＤ電球１は、透光カバー６０の透光カバー吸収率スペクトルＲが上記範囲内の値を採ることにより、散乱フィラの散乱の波長依存性により外光による透光カバー６０の見た目の色が青味を帯びてしまう場合でも、透光カバー６０自体の吸収の波長依存性で補償して黄色味方向に回復させることができる。

なお、透光カバー６０の透光カバー吸収率スペクトルＲの、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率や波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が５．０倍を超える値であると、ＬＥＤ電球１を点灯したときのＬＥＤ光源５０から放出される光を透光カバー６０で長波長側にフィルタする効果大きくなり、照明器具としての色温度を低温側に変動させやすい。

透光カバー吸収率スペクトルＲは、視感度の高い波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値が１０％以下であると、光利用効率的に好ましい。

なお、従来のポリカーボネートを用いた透光カバーを備えるＬＥＤ電球では、ポリカーボネートの黄色味を補償するために透光カバーの原料として、５５０〜６００ｎｍの長波長領域の光を優先的に吸収する顔料または染料が添加されることがあった。

本発明の第１の実施形態のＬＥＤ電球１では、透光カバー６０の透過率７０％以下であり散乱性が強いため、ポリカーボネート自体の黄色味はほとんど視認できなくなる。このため、本発明の第１の実施形態のＬＥＤ電球１では、５５０〜６００ｎｍの長波長領域の光を優先的に吸収する顔料または染料の添加量を減少させるかまたは添加しなくて済むようになることから、光利用効率が高くなる。

透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値が１５％以上であると、青色光による体内時計の乱れや眼球への悪影響の懸念を小さくすることができるため好ましい。

透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４２０〜４８０ｎｍの範囲内で透光カバー吸収率スペクトルＲの値が単調減少する形状を示すと、体内時計の乱れや眼球への悪影響を起こしやすい短波長側の可視光を多く吸収するとともに、体内時計の乱れや眼球への悪影響を起こしにくい中波長側の可視光をあまり吸収しないため、照度が高いまま眼球の健康によいため好ましい。

（作用）
ＬＥＤ電球１の作用について図面を参照して説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置に外部から光を入射したときの反射光の光線軌道を示す図である。図４は、図３の一部の拡大図である。図３および図４に示されるＬＥＤ電球１としては、透光カバー６０の透過率が５０％のものを用いた。

図３および図４に示されるように、ＬＥＤ電球１の透光カバー６０の外面から透光カバー６０内に入射された入射光７１の一部は、透光カバー６０内部で散乱フィラにより散乱され、透光カバー６０内部で迷走した後に、出射光７２として外部へ拡散放出され、出射光７２が人の目に入ることになる。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置に外部から光を入射したときの見た目の光線軌道を模式的に示す図である。

図５に示されるように、ＬＥＤ電球１の透光カバー６０の外面６５から透光カバー６０内に入射された入射光７１の一部は、散乱フィラであるシリカ６２によって散乱されて透明樹脂としてのポリカーボネート６１中を迷走する。そして、図５に示されるように、透光カバー６０の内面６６を透過することなく、入射した側の透光カバー６０の外面６５から出射光７２として出射される。

ＬＥＤ電球１の透光カバー６０は、透光カバー６０の透過率、透光カバー６０に分散される散乱フィラ６２の粒径、および透光カバー６０の透光カバー吸収率スペクトルＲの値を所定範囲内に制御することにより、透光カバー６０内を迷走する光は短波長ほど強く散乱されるため、外光に起因する透光カバー６０からの出射光７２は青味を少し帯びた色となる。
なお、この青味は、後述の透光カバー吸収率スペクトルＲの値の調整で相殺することにより、外光の下で見た透光カバー６０を白色に近くすることができる。

比較のため、従来のＬＥＤ電球８０の作用について図面を参照して説明する。
ここで、従来のＬＥＤ電球８０は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ電球１において、透光カバーの散乱フィラ濃度を変えることにより透過率を８６％としたものである。このため、従来のＬＥＤ電球８０は、光散乱性の高くない透光カバー８８を備えるＬＥＤ電球になっている。

図６は、従来の光散乱性の高くない透光カバーを用いた電球型の照明装置に外部から光を入射したときの反射光の光線軌道を示す図である。図７は、図６の一部の拡大図である。

図６および図７に示されるように、従来のＬＥＤ電球８０は、透光カバー８８の透過性が高いため、外光は透光カバー８８の屈折率界面でフレネル反射するか、透過してＬＥＤ電球内部で反射した光が再度透過して外部に放出される。このため、透光カバー８８内の散乱フィラで迷走して外部に放出される光線はわずかである。したがって、透光カバー８８を備えるＬＥＤ電球８０では、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ電球１の外光に起因する透光カバーからの出射光が青味を帯びた色となる効果はほとんどない。

図８は、従来の光散乱性の高くない透光カバー８８を用いた電球型の照明装置８０に外部から光を入射したときの光線軌道を模式的に示す図である。

図８に示されるように、従来のＬＥＤ電球８０の透光カバー８８の外面８５から透光カバー８８内に入射された入射光９１のうち入射光９１Ａは、シリカ６２によって散乱されて透明樹脂としてのポリカーボネート６１中をあまり迷走せずに進む。そして、図８に示されるように、透光カバー８８の内面８６を通過することなく、入射した側の透光カバー８８の外面８５から出射光９２Ａとして出射される。

一方、入射光９１のうち入射光９１Ｂは、シリカ６２によって散乱されることなくポリカーボネート６１を透過し、透光カバー８８の内面８６から出射される。この内面８６から出射された光は、透光カバー８８の他の部分の内面等の部分で反射されることにより内面８６から透光カバー８８内に再び入射され、透光カバー８８の外面８５から出射光９２Ｂとして出射される。これらの出射光９２Ａ、９２Ｂは散乱フィラであるシリカ６２による散乱をほとんど受けていないため、前述したような散乱の波長依存性はほとんど起こらない。

また、図３〜図５に示す、透過率が５０％の透光カバー６０を備える本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ電球１と、図６〜図８に示す、透過率が８６％の透光カバー８８を備える従来のＬＥＤ電球８０とについて、同一条件で、外光に対する透光カバーの色を測定した。透光カバーの色は、ＪＩＳ−Ｚ−８７２９に規定されるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の値で評価した。

この結果、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ電球１の透光カバー６０は、従来のＬＥＤ電球８０の透光カバー８８に比較して、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の色座標のｂ^＊が−３ほど青い方向にシフトすることが判った。

上述のように、透光カバーの透過率を低くすると、ＬＥＤ電球の配光を拡大するという好ましい作用を示す一方で、短波長側で散乱の平均自由行程が短くなることから外光による透光カバーの色が青味を強く帯びるというあまり好ましくない作用も示す。特に透光カバーの透過率が７０％以下になると、これらの作用が顕著に表れる。

これに対し、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ電球１では、透光カバー６０の透過率を７０％以下とすることに加え、透光カバー６０の透光カバー吸収率スペクトルＲの値を、所定範囲内に制御することにより、透光カバーの配光を拡大するという好ましい作用を発現させつつ、透光カバーが青味を帯びすぎず自然な白色に見えるようにしている。

すなわち、透光カバー６０の透光カバー吸収率スペクトルＲの値を、長波長側の透光カバー吸収率スペクトルＲの値が小さくなるように調整して、あるいは短波長側の透光カバー吸収率スペクトルＲの値が大きくなるように調整して、長波長側の光を多く出射させることにより、透光カバーが青味を帯びすぎず自然な白色に見えるようにしている。

（第１の実施形態の効果）
本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ電球１によれば、光散乱性の高い透光カバーでも見た目の色を自然な白色にすることができるとともに、青色発光による体内時計の乱れや眼球への悪影響の懸念を低減させることができる。

この理由について説明する。

ポリカーボネートは、それ自体が黄色味を有する。このため、従来の、透光カバーの透明樹脂としてポリカーボネートを用いたＬＥＤ電球では、ポリカーボネートの黄色味を補償するために、透光カバー中に、黄色波長の光を優先的に吸収する顔料または染料、具体的には５５０〜６００ｎｍの長波長領域の光を吸収する顔料または染料が加えられて、黄色味を相殺することが一般的であった。

これに対し、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ電球１によれば、透光カバー６０の透過率を７０％以下として外光による見た目の色が青味方向にずれるような構成としていることから上述の顔料または染料の添加量を減らしたり、前記顔料または染料を添加しないようにしたりすることで最適な透光カバー吸収率スペクトルＲを実現している。

［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態に係る蛍光灯型の照明装置を示す断面図である。
図９に第２の実施形態として示され、蛍光灯型の照明装置であるＬＥＤ電球１１は、図１に第１の実施形態として示され、電球型の照明装置であるＬＥＤ電球１に比較して、口金３０が図示しない長手端部にあり、透光カバー６０および基材２０の形状が異なる点で異なり、その他の点は同じである。

このため、図９に第２の実施形態として示される蛍光灯型のＬＥＤ電球１１では、図１に第１の実施形態として示される電球型のＬＥＤ電球１と同じ構成に同じまたはＡを付加した符号を付し、構成および作用の説明を省略する。

図９に示されるように、蛍光灯型の照明装置であるＬＥＤ電球１１は、下面が曲面状に形成された板状または環状の基材２０Ａの平面部２１Ａに実装された光源としてのＬＥＤ５０を透光カバー６０Ａで覆う形状をしており、全体が、直線状に引き伸ばした棒状の立体形状、または、曲線状に引き伸ばした環状を有している。

ＬＥＤ電球１１は、透光カバー６０Ａは、ポリカーボネート製の樹脂に光を散乱する散乱材を混ぜた材料で押出成型により略直管状または略円環状に形成されている。
透光カバー６０Ａは、例えば、最大径部６８Ａが２２ｍｍ、背面側端部（開口端）６７Ａの径が１４．６ｍｍで、厚さが１ｍｍになっている。

ＬＥＤ電球１１は、基材２０Ａの平面部２１ＡにＬＥＤ基板５０が実装され、このＬＥＤ基板４０上に光源としてのＬＥＤ５０が実装される。ＬＥＤ５０は、ＬＥＤ５０から放出される光の光度が、前面平坦部２１の法線方向で強く、背面側で零となる指向性を有する。ＬＥＤ５０は、たとえば、青色ＬＥＤの周囲を黄色発光する蛍光体を含む樹脂層で覆われて白色光を発光するものになっている。したがって、ＬＥＤ５０は、指向性のある可視光線を放出する光源になっている。

（作用）
図９に第２の実施形態として示される蛍光灯型のＬＥＤ電球１１の作用は、図１に第１の実施形態として示される電球型のＬＥＤ電球１の作用と同じであるため、説明を省略する。

（第２の実施形態の効果）
図９に第２の実施形態として示される蛍光灯型のＬＥＤ電球１１の効果は、図１に第１の実施形態として示される電球型のＬＥＤ電球１の効果と同じであるため、説明を省略する。

なお、上述の実施形態では電球形、蛍光灯型の照明装置を説明したが、本発明は透過率７０％以下の高い散乱性を有する透光カバーを用いた場合の最適な透光カバー吸収率スペクトルＲの値の比率を提示するものであり、照明装置の形態を限定するものではない。
光源も、指向性がつよく透過率７０％以下の透光カバーで配光が改善するもので、かつ、４２０ｎｍから４８０ｎｍに目立つピークを持つものであれば、ＬＥＤに限定するものではない。

以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されて解釈されるものではない。

［実施例１］
図１に示される形状および大きさの電球型のＬＥＤ電球１を作製した。
透明樹脂６１としてポリカーボネートと、散乱フィラ６２として平均粒径２μｍのシリカと、短波長領域を吸収する顔料とを用い、これらを射出成型して透光カバー６０を作製した。
ＬＥＤ電球１の透光カバー６０は、全光線透過率が５０％、透光カバー吸収率スペクトルＲの値が表２に示す値になるようにした。
図１０に、実施例１の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルＲを示す。

［比較例１］
従来のポリカーボネート樹脂の黄色味を補償する５５０〜６００ｎｍの長波長領域に吸収を持つ顔料を加えたまま散乱フィラ濃度を上げて全光束透過率を５０％とした透光カバーを用いたＬＥＤ電球を作製した。このＬＥＤ電球は、透光カバー吸収率スペクトルＲの値が表２に示す値になるように調整したものであり、形状や大きさは実施例１と同様にした。
透光カバーの透過率が５０％と散乱が強いため外光による見た目の色が青味を帯びてしまう。また、視感度の高い波長領域で吸収率が大きいため光利用効率も悪い。
図１０に、比較例１の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を示す。

（実施例１と比較例１との比較）
実施例１のＬＥＤ電球は、比較例１のＬＥＤ電球に比べて、５５０〜６００ｎｍの長波長領域を吸収する顔料を低減して最適な透光カバー吸収率スペクトルＲを実現した。
また、実施例２の透光カバーの色をＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の色座標で評価したところ、比較例１に比較して色座標ｂ＊で＋１ほど黄色味方向に補償できていることが判った。

［実施例２］
透光カバー吸収率スペクトルＲの値が表２に示す値になるように調整した以外は、実施例１と同様にして電球型のＬＥＤ電球を作製した。
本実施例は、透光カバー吸収率スペクトルＲの値を、相対的に短波長側での透光カバー吸収率スペクトルＲの値が大きくなるようにしたものである。
なお、透光カバー吸収率スペクトルＲの値を表２に示す値に調整するために、５５０〜６００ｎｍの長波長領域を吸収する顔料の配合量を比較例１に比べて減らすとともに、３５０〜５００ｎｍの短波長領域に吸収を持つ顔料成分を添加した。
図１１に、実施例２の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルＲを示す。
図１１に示されるように、実施例２の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍと波長５５０ｎｍ、または波長４５０ｎｍと波長６００ｎｍとの透光カバー吸収率スペクトルＲの値のバランスが適正範囲にあるとともに、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値が１５％以上と大きくなっている。
また、実施例２の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルＲは、４２０〜４８０ｎｍでの透光カバー吸収率スペクトルＲの値が波長の増加に対して単調減少している。すなわち、人間の視感度が高くなる長波長側の領域で吸収が減少するようになっている。
さらに、実施例２の透光カバーの色をＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の色座標で評価したところ、比較例１に比較して色座標ｂ＊で＋１．５ほど黄色味方向に補償できていることが判った。
実施例２のＬＥＤ電球によれば、透光カバーの見た目の色が自然な白色であり、見た目の明るさを維持しつつ、青色発光による体内時計の乱れや眼球への悪影響の懸念が低減される。

［実施例３］
透光カバー吸収率スペクトルＲの値が表２に示す値になるように調整した以外は、実施例１と同様にして電球型のＬＥＤ電球を作製した。
なお、透光カバー吸収率スペクトルＲの値を表２に示す値に調整するために、実施例１に比較して、散乱フィラとして平均粒径２μｍのチタニアをさらに配合した原料を用いて透光カバーを作成した。
本実施例は、散乱フィラとして、シリカに加えて、短波長側で光を吸収する傾向があるチタニアを用いることにより、透光カバー吸収率スペクトルＲの値を、相対的に短波長側での透光カバー吸収率スペクトルＲの値が大きくなるようにしたものである。
図１２は、実施例３に係る電球型のＬＥＤ電球の透光カバーの断面図である。
図１２に示されるように、本実施例の電球型のＬＥＤ電球１Ｂの透光カバー６０Ｂは、透明樹脂としてのポリカーボネート６１中に、散乱フィラとしてのシリカ６２と、散乱フィラとしてのチタニア６３とが分散している。
このため、ＬＥＤ電球１Ｂの透光カバー６０Ｂの外面６５から透光カバー６０内に光が入射された場合、入射光の一部は、シリカ６２およびチタニア６３によって散乱されてポリカーボネート６１中を迷走するようになっている。そして、透光カバー６０Ｂの外面６５から出射光が出射されるようになっている。
図１３に、実施例３の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルＲを示す。
図１３に示されるように、実施例３の透光カバーの透光カバー吸収率スペクトルＲは、
波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値が１９．５％と高く、かつ、透光カバー吸収率スペクトルＲの値の比率は波長５５０ｎｍに対する波長４５０ｎｍの場合に２．７９、波長６００ｎｍに対する波長４５０ｎｍの場合に３．９０と大きくなっている。
また、実施例３の透光カバーの色をＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の色座標で評価したところ、比較例１に比較して色座標ｂ＊で＋２ほど黄色味方向に補償できていることが判った。

［実施例４〜実施例１２、比較例２〜比較例１５］
実施例１〜３以外にも、様々なサンプルを作製し透光カバースペクトルＲと見た目の色味や発光色および効率を評価した。これらは改善効果有無にかかわらず一部を表２に記載した。表２中、散乱フィラとしてのシリカやチタニアを用いた場合に「あり」、用いない場合に「なし」と表示した。
透過率が７０％以下となる散乱性の強い透光カバーでは外光による見た目の青味を生じる問題があるが、上述した透光カバー吸収率スペックトルＲの範囲とすることで発光特性に不具合を生じることなく青味を緩和することができることを確認した。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以上説明した実施例によれば、光散乱性の高い透光カバーでも見た目の色を自然な白色にすることができるとともに、青色発光による体内時計の乱れや眼球への悪影響の懸念を低減させることができる。

１、１Ｂ、８０ ＬＥＤ電球（電球型の照明装置）
１１ ＬＥＤ電球（蛍光灯型の照明装置）
２０、２０Ａ 基材
２１ 前面平坦部
２１Ａ 平面部
３０ 口金
４０ ＬＥＤ基板
５０ 光源（ＬＥＤ）
６０、６０Ａ、６０Ｂ、８８ 透光カバー
６１ 透明樹脂（ポリカーボネート）
６２ 散乱フィラ（シリカ）
６３ 散乱フィラ（チタニア）
６５、８５ 透光カバーの外面
６６、８６ 透光カバーの内面
６７ 背面側端部（開口端）
６８ 最大径部
７１、９１、９１Ａ、９１Ｂ 入射光
７２、９２、９２Ａ、９２Ｂ 出射光

Claims (9)

1. 基材と、
   この基材上に設けられ、指向性のある可視光線を放出する光源と、
   前記光源を覆う透光カバーと、を備え、
   前記透光カバーは、透明樹脂中に粒径１μｍを超え１００μｍ以下の散乱フィラが分散したものであるとともに全光線透過率が７０％以下であり、
   前記透光カバーを備えない状態で前記光源から放出される全光束の分光スペクトルである第１の分光スペクトルＳ１と、前記透光カバーを備えた状態で前記光源から放出される全光側の分光スペクトルである第２の分光スペクトルＳ２とを用いて、同じ波長の光束同士を下記式（１）のように差し引いて求められる差分スペクトルΔＳの光束を、下記式（２）のように、前記差分スペクトルΔＳと同じ波長の第１の分光スペクトルＳ１の光束で割って求められるスペクトルの光束の比率を透光カバー吸収率スペクトルＲとするとき、
   ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２ （１）
   Ｒ＝ΔＳ／Ｓ１ （２）
   この透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が１．６〜５．０倍であることを特徴とする照明装置。
2. 前記透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長６００ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が１．７〜５．０倍であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 基材と、
   この基材上に設けられ、指向性のある可視光線を放出する光源と、
   前記光源を覆う透光カバーと、を備え、
   前記透光カバーは、透明樹脂中に粒径１〜１００μｍの散乱フィラが分散したものであるとともに全光線透過率が７０％以下であり、
   前記透光カバーを備えない状態で前記光源から放出される全光束の分光スペクトルである第１の分光スペクトルＳ１と、前記透光カバーを備えた状態で前記光源から放出される全光側の分光スペクトルである第２の分光スペクトルＳ２とを用いて、同じ波長の光束同士を下記式（１）のように差し引いて求められる差分スペクトルΔＳの光束を、下記式（２）のように、前記差分スペクトルΔＳと同じ波長の第１の分光スペクトルＳ１の光束で割って求められるスペクトルの光束の比率を透光カバー吸収率スペクトルＲとするとき、
   ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２ （１）
   Ｒ＝ΔＳ／Ｓ１ （２）
   前記透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値を波長６００ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値で割った吸収比率が１．７〜５．０倍であることを特徴とする照明装置。
4. 前記透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長５５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値が１０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４５０ｎｍの透光カバー吸収率スペクトルＲの値が１５％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記透光カバー吸収率スペクトルＲは、波長４２０〜４８０ｎｍの範囲内で透光カバー吸収率スペクトルＲの値が単調減少する形状を示すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記光源は、４２０〜４８０ｎｍの間にピークを持つ青色光を発光する青色ＬＥＤと、この青色ＬＥＤから放射された青色光をこの青色光よりも長波長の光に変換する蛍光体とを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記散乱フィラは、シリカを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の照明装置。
9. 前記散乱フィラは、チタニアをさらに含むことを特徴とする請求項８記載の照明装置。

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