JP2014197501A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
簡易な構成でハロゲン電球の代替として使用できるＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】
３６０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する半導体発光素子を有する第１ＬＥＤと、３６０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する半導体発光素子を有し、所定の色温度の白色光を出射する第２ＬＥＤと、前記第１ＬＥＤの光射出方向に配置されており、前記第１ＬＥＤから出射される光を赤色光〜オレンジ色光に変換する光変換部材を有する非レンズ部、及び前記第２ＬＥＤの光射出方向に配置されたレンズ部を有するレンズモジュールと、外部から供給される駆動信号が供給される期間において、前記第１ＬＥＤに供給される駆動電流を一定値で制御するとともに、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流を前記駆動信号に応じて可変電流で制御する電流制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光装置を複数備えるＬＥＤ照明装置に関する。

従来、一般照明装置として、ＬＥＤ等の発光装置を複数備えたダウンライト、ユニバーサルダウンライト、及びスポットライト等の照明装置が広く用いられている。また、このような照明装置から出射される光の演色性を高めるための改良例として、例えば、特許文献１に記載のＬＥＤ照明装置や特許文献２及び特許文献３に記載の照明装置が提案されている。

特許文献１に記載されたＬＥＤ照明装置は、例えば、中央部に位置する赤色ＬＥＤの周囲を囲むように白色ＬＥＤが配置された構造を有する。特許文献２に記載された照明装置は、例えば、白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとを備えた照明装置において、白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとの合成光の色度を、ＪＩＳ・Ｚ・９１１２に規定された蛍光ランプの光源色の色度範囲内とする。さらに、特許文献３に記載された照明装置は、例えば、白色系の第１の光源と、電球色の第２の光源と、赤色の第３の光源とを備え、各光源からの光を調色する。

特開２００４−３０３６５５号公報 特開２００８−３００１２４号公報 特開２０１２−２２１８５２号公報

一方、一般照明装置のうち、例えば、ハロゲン電球においては、出射する光の輝度に応じて光の色温度が変化するようになされており、ハロゲン電球の代替を目指すＬＥＤ照明装置においては、ハロゲン電球と同様に、出射する光の輝度に応じて光の色温度が変化することが望まれている。

しかしながら、特許文献１に記載のＬＥＤ照明装置や、特許文献２及び特許文献３に記載の照明装置は、ハロゲン電球と同様に、出射する光の輝度に応じて光の色温度が変化するようにはなされておらず、ハロゲン電球の代替としてＬＥＤ照明装置を使用することができないという問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成でハロゲン電球の代替として使用できるＬＥＤ照明装置を提供することにある。

上記の目的を達成するべく、本発明のＬＥＤ照明装置は、３６０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する半導体発光素子を有する第１ＬＥＤと、３６０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する半導体発光素子を有し、所定の色温度の白色光を出射する第２ＬＥＤと、前記第１ＬＥＤの光射出方向に配置されており、前記第１ＬＥＤから出射される光を赤色光〜オレンジ色光に変換する光変換部材を有する非レンズ部、及び前記第２ＬＥＤの光射出方向に配置されたレンズ部を有するレンズモジュールと、外部から供給される駆動信号が供給される期間において、前記第１ＬＥＤに供給される駆動電流
を一定値で制御するとともに、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流を前記駆動信号に応じて可変電流で制御する電流制御部と、を備える。

従って、非レンズ部を介して赤色〜オレンジ色の光を出射する第１ＬＥＤに対しては一定値の駆動電流を供給しつつ、レンズ部を介して白色光を出射する第２ＬＥＤに対しては、電流値を変化させて供給するため、ＬＥＤ照明装置全体としては、出射する光の明るさを変化させつつ、その色温度を適切に調整することが可能となる。また、第１ＬＥＤに対する駆動電流の値は一定値であるため、第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤの双方を適切に駆動するための複雑な制御方法及び制御回路が不要となる。これにより、コストの低減が十分になされることになる。

また、本発明のＬＥＤ照明装置において、前記光変換部材は、光透過性を有する赤色〜オレンジ色の光変換塗料であり、前記非レンズ部の光射出面に塗布されている。さらに、前記光変換部材は、光透過性を有する赤色〜オレンジ色の光変換シートであり、前記非レンズ部の光射出面に戴置されている。さらに、前記光変換部材は、赤色〜オレンジ色の顔料を含む。従って、光変換塗料又は光変換シートを非レンズ部の出射面に塗布又は戴置するのみという一段と簡易な構成でハロゲン電球の代替として使用することができる。

さらに、本発明のＬＥＤ照明装置において、前記電流制御部は、前記非レンズ部を介して前記第１ＬＥＤから出射される光及び前記レンズ部を介して前記第２ＬＥＤから出射される光の合成光の色温度が、１６００Ｋ以上４０００Ｋ以下の白色光となるように、前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤの駆動電流を制御する。さらに、前記電流制御部は、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流を減少させるように制御したときに、最終的に、前記非レンズ部を介して前記第１ＬＥＤから出射される光及び前記レンズ部を介して前記第２ＬＥＤから出射される光の合成色温度が１６００Ｋ以上３０００Ｋ以下の白色光となるように前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤの駆動電流を制御する。従って、一段とハロゲン電球の挙動に近づけることができ、一段とハロゲン電球と同様の挙動で、出射する光の輝度に応じて光の色温度を変化させることができる。

さらに、本発明のＬＥＤ照明装置において、前記電流制御部は、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流を停止したときに、前記第１ＬＥＤに供給される駆動電流を前記駆動信号に応じて可変電流で制御する。さらに、前記電流制御部は、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流を停止したときに、前記第１ＬＥＤに供給される駆動電流を停止する。従って、ＬＥＤ照明装置の挙動を一段とハロゲン電球に近づけることができる。

さらに、本発明のＬＥＤ照明装置において、前記非レンズ部を通して前記第１ＬＥＤから出射される光の光出射角は、前記レンズ部を通して前記第２ＬＥＤから出射する光の１／２ビーム角に比して大きい。従って、一段とハロゲン電球の挙動に近づけることができ、一段とハロゲン電球と同様の挙動で、出射する光の輝度に応じて光の色温度を変化させることができる。

さらに、本発明のＬＥＤ照明装置において、前記第２ＬＥＤは、前記第１ＬＥＤを取り囲むように配置される。従って、一段とハロゲン電球の挙動に近づけることができ、一段とハロゲン電球と同様の挙動で、出射する光の輝度に応じて光の色温度を変化させることができる。

さらに、本発明のＬＥＤ照明装置において、前記電流制御部は、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流の供給時間及び非供給時間の比率を制御するデューティ比制御回路を備え、前記デューティ比制御回路は、前記供給時間及び前記非供給時間の比率を調整することにより前記第２ＬＥＤの発光時間を制御する。従って、デューティ比制御回路という一段
と簡易な構成で第２ＬＥＤに供給する駆動電流を制御することができる。

以上のことから、本発明によれば、簡易な構成でハロゲン電球の代替として使用できるＬＥＤ照明装置を提供することができる。

本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプの概略を示す斜視図である。 本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプの側面図である。 本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプの正面図である。 本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプを構成するＬＥＤモジュールの正面図である。 図４の線V-Vに沿ったＬＥＤモジュールの断面図である。 本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプを構成するＬＥＤモジュールの分解図である。 本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプの電気回路図である。 図１１の回路構成における各トランジスタの作動状態、及び各発光装置の駆動電流の電流値の一例を示すタイムチャートである。 図１１の回路構成における各トランジスタの作動状態、及び各発光装置の駆動電流の電流値の一例を示すタイムチャートである。 本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプから出射する合成白色光の特性を示す図である。 他実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプの正面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、実施例及び変形例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施例及び変形例の説明に用いる図面は、いずれも本発明による照明装置を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、実施例及び各変形例で用いる様々な数値及び数量は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。

（ＬＥＤ照明装置の構成）
本実施形態に係るＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明装置は、光源として、半導体発光素子及び蛍光体を有する発光装置（以下、「ＬＥＤ」という）を備えたＬＥＤランプであり、その筐体は、ＪＩＳ（日本工業規格）等の標準規格によって制定されている規格サイズに適合するように構成されている。ここでは、まず、図１乃至図３を参照して、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置を、約５０ｍｍの外径を有するＭＲ１６型ハロゲン電球に代替可能なＭＲ１６型ＬＥＤランプ１として構成する例について説明する。

図１は、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置としてのＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の概略を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置としてのＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の側面図である。図３は、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置としてのＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の正面図である。図１乃至図３に示すように、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、ＬＥＤモジュール２、及びＬＥＤモジュール２を保持する本体３から構成されている。

ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の本体３は、前方に開口４を備える筐体５と、開口４の外縁
に沿って設けられた外枠６と、筐体５を天井や棚等の設置箇所に差し込んで電力を受給するための口金７ピンと、から構成されている。

筐体５は、例えば、金属又はプラスチック部材からなり、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の使用環境及び使用用途に応じた強度を有している。図１及び図３に示すように、筐体５の開口４の平面形状は、円形状であり、全体的な形状は後方に向かうにつれて断面積が小さくなる略半球状である。なお、筐体５の一部は、ヒートシンクとして構成することが好ましい。

外枠６は、リング状の枠部材から構成され、その材料は、例えば、金属又はプラスチック部材であり、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の使用環境及び使用用途に応じた強度を有している。

口金ピン７は、筐体５内部に収容されている回路基板（図示せず）に設けられており、筐体５の後方を挿通して外部に突出している。そして、口金ピン７は、天井や棚等の設置箇所に設置されたソケットに差し込まれることによって、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１を当該設置箇所に固定する。また、口金ピン７は、天井や棚等の設置箇所に設置されたソケットに差し込まれることによって、外部電源と接続する。これにより、口金ピン７は、外部電源から回路基板に電力を供給することができる。

次に、図４乃至図６を参照しつつＬＥＤモジュール２の構造を詳細に説明する。図４は、本実施形態例のＭＲ１６型ＬＥＤランプ１を構成するＬＥＤモジュール２の正面図である。図５は、図４の線V-Vに沿ったＬＥＤモジュール２の断面図である。図６は、ＬＥＤ
モジュール２の分解図である。

図４乃至図６に示すように、ＬＥＤモジュール２は、基板１１上に３個の第１ＬＥＤ１２及び４個の第２ＬＥＤ１３を設けてなる発光体部１４と、レンズホルダ１５上に非レンズ部１６及び４個のレンズ部１７を設けてなる光学体部１８（レンズモジュール）と、をネジ等の接合部材（図示せず）によって接合した構造を有している。

発光体部１４においては、基板１１の周縁部上に３個の第１ＬＥＤ１２が配置されており、基板１１の中心部上に４個の第２ＬＥＤ１３が配置されている。具体的に、図４に示すように、ＬＥＤモジュール２を正面から見た場合に、３個の第１ＬＥＤ１２が基板１１の左周縁部、右周縁部及び下周縁部に配置されており、４個の第２ＬＥＤ１３が基板１１の中心部上にマトリクス状に配置されている。

基板１１上には外部接続端子１９が設けられており、外部接続端子１９には第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３に電力を供給するための電力配線が接続されている。なお、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３は、基板１１上にパターニングされた配線（図示せず）により、外部接続端子１９に接続されている。第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３の接続関係については、電気回路図を参照しつつ後述する。また、当該電力配線は、基板１１に設けられた引き出し用開口２０から回路基板（図示せず）に接続されている。

基板１１としては、例えば、アルミ材、絶縁層、及び銅箔を順次積層して形成されるアルミ基板、又はその他の金属基板を用いることができる。特に、当該アルミ基板は、熱伝導性、耐熱性、加工性、及び耐電圧性に優れており、ＬＥＤモジュール２の発光特性及び信頼性の向上に寄与する。

第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３は、近紫外または紫色ＬＥＤチップ（半導体発光素子）と当該近紫外または紫色ＬＥＤチップを覆う青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体
を有し、当該近紫外または紫色ＬＥＤチップから出射する近紫外または紫色光によって青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を励起させて青色光、緑色光及び赤色光を出射し、青色光、緑色光及び赤色光を合成して白色光を出射する。例えば、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３は、色温度が約３６００Ｋの白色光を出射する。

光学体部１８は、レンズホルダ１５の周縁部として非レンズ部１６が設けられており、レンズホルダ１５の中心部上に４個のレンズ部１７が配置されている。すなわち、図４に示すように、ＬＥＤモジュール２を正面から見た場合に、レンズホルダ１５の左周縁部、右周縁部及び下周縁部を含んで非レンズ部１６が配置されており、４個のレンズ部１７がレンズホルダ１５の中心部上にマトリクス状に配置されている。

ここで、発光体部１４と光学体部１８とを接合した状態において、１つの第１ＬＥＤ１２に対して左周縁部、右周縁部及び下周縁部の非レンズ部１６がそれぞれ対向し、１つの第２ＬＥＤ１３に対して１つのレンズ部１７が対向する。

レンズホルダ１５は、透光性を有する部材から構成されており、例えば、透明ガラス基板又は透明プラスチック基板等の透明基板を用いることができる。このような部材をレンズホルダ１５に用いることにより、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３から出射する光がレンズホルダ１５で吸収又は反射されることがなくなり、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の光出射面側に効率よく照射光を導くことが可能になる。

レンズ部１７は、例えば、全体として略半球状の形状を有し、光出射面側に複数の単レンズを縦及び横方向に配列し、光入射面側に開口が形成され、開口の底面に凸レンズを形成するように、光入射面側に向けて突出した構造を有するフライアイレンズである。発光体部１４及び光学体部１８を接合した状態のＬＥＤモジュール２においては、レンズ部１７の開口部分に対向するように、第２ＬＥＤ１３が配置されることになる。

非レンズ部１６は、第１ＬＥＤ１２から出射される光を赤色光〜オレンジ色光に変換する光変換部材を有している。具体的に、非レンズ部１６の出射面には、第１ＬＥＤ１２から出射される光を赤色光〜オレンジ色光に変換する光変換塗料２１が塗布されている。光変換塗料２１は、例えば、赤色〜オレンジ色の顔料、アクリル樹脂、添加剤、有機溶剤を含んだ塗料である。なお、一般的に塗膜成分としてはアクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の種々の樹脂を用いることができる。以上のような構成から、非レンズ部１６は、第１ＬＥＤ１２から出射される光を赤色光〜オレンジ色光（低色温度の白色光を含む）に変換して、赤色光〜オレンジ色光を出射する。

非レンズ部１６は、光出射角が３０°以上６０°未満となることが好ましく、本実施形態においては、光出射角が５０°となっている。

レンズ部１７は、出射光の広がりが比較的に小さい狭角レンズ又は中角レンズを用いることが好ましい。特に、レンズの１／２ビーム角が１０°以上３０°未満のレンズを用いることが好ましく、本実施形態においては、レンズの１／２ビーム角が２５°の中角レンズをレンズ部１７として用いている。

以上より、非レンズ部１６は、レンズ部１７とは異なる光出射特性を有し、レンズ部１７における集光率よりも、非レンズ部１６における集光率の方が低くなっている。換言すれば、非レンズ部１６を通して第１ＬＥＤ１２から出射される光の出射角は、レンズ部１７を通して第２ＬＥＤ１３から出射する光の１／２ビーム角よりも大きい。

非レンズ部１６及びレンズ部１７の原材料としては、例えば、硼珪酸ガラス（ＢＫ７）
又は合成石英を用いることができるが、これらに限定されることなく、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等、種々の樹脂も好適であり、その他、一般的に使用されている様々なレンズ材料を用いることができる。

なお、本実施例においては、レンズ部１７を略半球状のフライアイレンズとしていたが、その外形は限定されることなく、例えば、レンズの側面が回転放物面であってもよい。また、本実施例においては、第２ＬＥＤ１３から出射された光を集光するために、レンズ部１７をフライアイレンズとしたが、光を集光することができるフレネルレンズ、又は一般的な両凸レンズ若しくは平凸レンズを用いてもよい。

（ＬＥＤ照明装置の電気回路構成）
次に、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の電気回路構成及びＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の発光制御を説明する。図７は、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。また、図８及び図９は、図１１の回路構成における各トランジスタの作動状態、及び各ＬＥＤの駆動電流の電流値の一例を示すタイムチャートである。

図７から分かるように、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１のＬＥＤモジュール２には、３個の第１ＬＥＤ１２、４個の第２ＬＥＤ１３に加え、電流制限用の抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２、並びに第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３に駆動用の駆動電流を供給するためのトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２が設けられている。ここで、抵抗Ｒ１は対応する２個の第１ＬＥＤ１２に流れる電流を適正な大きさに調整するために設けられ、抵抗Ｒ２は対応する２個の第２ＬＥＤ１３に流れる電流を適正な大きさに調整するために設けられている。

具体的には、３個の第１ＬＥＤ１２は、極性を同じくして互いに並列に接続されており、第１ＬＥＤ１２のアノードが抵抗Ｒ１を介して電源３１ａの正極に接続されている。また、第１ＬＥＤ１２のカソードは、トランジスタＱ１のコレクタに接続され、トランジスタＱ１のエミッタが電源回路３１ａの負極に接続されている。一方、４個の第２ＬＥＤ１３は、第１ＬＥＤ１２と同様に、極性を同じくして互いに並列に接続されており、アノードが抵抗Ｒ２を介して電源回路３１ｂの正極に接続されると共に、カソードがトランジスタＱ２を介して電源回路３１ｂの負極に接続されている。

ここで、電源回路３１ａは、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の外部から外部接続端子１９を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換する変換回路からなる直流電源回路であり、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の内部に設けられている。同様に、電源回路３１ｂは、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の外部から外部接続端子２０を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換する変換回路からなる直流電源回路であり、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の内部に設けられている。また、図７には図示しないもの、電源回路３１ａ、３１ｂはＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の外部電源に接続されている。

また、トランジスタＱ１、Ｑ２は、いずれもそれぞれのベース信号に応じてオン・オフ状態を切り換え可能であり、電流制御部３２からそれぞれのベースに対して個別にベース信号が送出されるようになっている。より具体的な接続関係としては、トランジスタＱ１のベースには、電流制御部３２を構成する定電流制御回路３２ａが接続され、トランジスタＱ２のベースには、電流制御部３２を構成するデューティ比制御回路３２ｂが接続されている。

さらに、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１には、当該ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の内部に電流制御部３２が設けられている。また、電流制御部３２には、当該ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する光の輝度等の発光特性の調整を外部から行うために、操作部３３が接続さ
れている。操作部３３は、電流制御部３２に接続され、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する光の輝度等の発光特性を設定するための外部からの操作に応じ、設定された輝度に対応した駆動信号を電流制御部３２に伝達する。そして、電流制御部３２は、当該駆動信号に応じて、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ２の動作を制御し、第１ＬＥＤ１２に供給される駆動電流と、第２ＬＥＤ１３に供給される駆動電流とを制御する。

次に、電流制御部３２における具体的な制御について説明する。上述したように、電流制御部３２は、定電流回路３２ａ及びデューティ比制御回路３２ｂを備えており、定電流制御回路３２ａがトランジスタＱ１にベース信号を供給し、デューティ比制御回路３２ｂがトランジスタＱ２にベース信号を供給する。

すなわち、第１ＬＥＤ１２は、定電流制御回路３２ａによって制御され、より具体的には、トランジスタＱ１がＯＮ駆動することにより、第１ＬＥＤ１２には一定値の駆動電流が常に供給されることになり、第１ＬＥＤ１２に流れる実際の駆動電流（すなわち、第１ＬＥＤ１２に供給される電力量）は一定となる。

一方、第２ＬＥＤ１３は、デューティ比制御回路３２ｂによって制御され、より具体的には、トランジスタＱ２に供給されるベース信号の大きさは変化しないものの、ベース信号の供給時間と非供給時間の比率が制御されている。すなわち、トランジスタＱ２を所定の周期で断続的にオンオフ駆動させることにより、第２ＬＥＤ１３に供給される駆動電流の供給時間及び非供給時間の比率が制御され、第２ＬＥＤ１３に流れる実際の駆動電流（すなわち、第２ＬＥＤ１３に供給される電力量）がデューティ比制御回路３２ｂによって制御されることになる。換言すれば、第２ＬＥＤ１３に供給される駆動電流は、デューティ比制御回路３２ｂによって上述した駆動信号に応じて可変電流で制御されることになる。

なお、電流制御部３２は、操作部３３から供給される電気信号に対応した制御内容を記憶する記憶部（例えば、メモリ）を有していてもよい。このような場合、電流制御部３２は、操作部３３から供給される電気信号に対応する制御内容を当該記憶部から読み出し、読み出した制御内容に応じてトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２の動作を制御することになる。

以下において、図８及び図９を参照しつつ、定電流制御回路３２ａ及びデューティ比制御回路３２ｂによる駆動電流の制御を具体的に説明する。

先ず、比較的に暗く且つ赤味をおびている合成白色光をＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する場合を、図８に示す。図８に示す状態において、トランジスタＱ１がオン状態になると第１ＬＥＤ１２に電流値Ａ０の駆動電流が流れ、第１ＬＥＤ１２から赤色光〜オレンジ色光が出射する。一方、トランジスタＱ２は、周期ｔ０（例えば２０ｍｓ）の間において、オン期間ｔ１のみ（例えば３ｍｓ）オン状態となり、当該オン期間ｔ１の間に第２ＬＥＤ１３に電流値Ａ０の駆動電流が流れ、第２ＬＥＤ１３から３６００Ｋの白色光が出射する。

このように、トランジスタＱ２のオン期間ｔ１を周期ｔ０に対して比較短くすると、トランジスタＱ２がオン状態の際に、第２ＬＥＤ１３に瞬間的（すなわち、ｔ１の期間）に流れる駆動電流の電流値はＡ０で同一であるものの、実際にＭＲ１６型ＬＥＤランプ１を使用している状態（すなわち、ｔ０の周期が複数回繰り返されている状態）において、第２ＬＥＤ１３に実際に供給される駆動電流の電流値はＡ０よりも半分以下になる。従って、図８に示されている状態においては、第２ＬＥＤ１３から出射する赤色光〜オレンジ色光が第２ＬＥＤ１３から出射する３６００Ｋの白色光よりも明るくなり、ＭＲ１６型ＬＥ
Ｄランプ１から出射する合成光は赤色〜オレンジ色の光（低色温度の合成白色光を含む）に近づき、全体として均一に赤みがかった色の成光（赤みがかった色の合成白色光）が出射することになる。

上述した状態からＭＲ１６型ＬＥＤランプ１の出射光を明るくする（すなわち、調光する）ために、例えば図９に示すように、トランジスタＱ２のオン期間をオン期間ｔ１よりも長いオン期間ｔ２（例えば、１８ｍｓ）とし、トランジスタＱ２の駆動時間を長くする。

このように、トランジスタＱ２のオン期間を周期ｔ０に近づけると、実際にＭＲ１６型ＬＥＤランプ１を使用している状態（すなわち、ｔ０の周期が複数回繰り返されている状態）において、第２ＬＥＤ１３に実際に供給される駆動電流の電流値は、図８の状態と比して、第２ＬＥＤ１３に瞬間的（すなわち、ｔ２の期間）に流れる駆動電流の電流値（Ａ０）に近づくことになる。従って、図９に示されている状態においては、第２ＬＥＤ１３から出射する赤色光〜オレンジ色光よりも第１ＬＥＤ１２から出射する３６００白色Ｋの光の明るさが大きくなり、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の色温度は３６００Ｋにより近づき、より温白色に近い色の光を出射することになる。

このように、定電流回路３２ａによって第１ＬＥＤ１２に流れる実際の駆動電流を一定にしつつ、デューティ比制御回路３２ｂによって第２ＬＥＤ１３に供給される駆動電流の供給時間及び非供給時間を調整することにより、赤色光〜オレンジ色光を一定の強度で出射しつつ３６００Ｋの光の強度を自在に調整することが可能となり、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の強度の変化に応じて色温度を変化させることが可能になる。すなわち、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の強度が小さい（すなわち、合成白色光が比較的暗い）場合には、合成光を赤色〜オレンジ色の光（低色温度の合成白色光を含む）に近づけることができ、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の強度が大きい（すなわち、合成白色光が比較的明るい）場合には、合成白色光の色温度を３６００Ｋに近づけることができる。

（ＬＥＤ照明装置の評価）
次に、本実施例に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１を実際に取り付けた場合に、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の特性を評価した結果を図１０を参照しつつ説明する。具体的な評価方法として、第２ＬＥＤ１３に供給する実際の駆動電流（印可電流）を変化させた場合に、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の色温度（Ｋ）、及びＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から合成白色光の光軸方向に１ｍ離間した位置の照度（ｌｘ）を測定した。図１０の横軸は第２ＬＥＤ１３への印可電流（ｍＡ）であり、第１縦軸（図１０の右側に位置する縦軸）はＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の色温度（Ｋ）、第２縦軸（図１０の左側に位置する縦軸）はＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から合成白色光の光軸方向に１ｍ離間した位置（すなわち、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から１ｍ直下）の照度（ｌｘ）である。なお、本実施例では、色温度が３０００Ｋで青色ＬＥＤチップ及び黄色蛍光体を含んだ第１ＬＥＤ１２を３個、色温度が３０００Ｋで青色ＬＥＤチップ及び黄色蛍光体を含んだ第２ＬＥＤ１３を３個用いている。

図１０に示すように、第２ＬＥＤ１３への印可電流を増加させると、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の色温度、及びＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から１ｍ直下の照度も徐々に増加することが分かった。特に、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から１ｍ直下の照度は、印可電流の増加に正比例して増加することが分かった。一方、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の色温度は、印可電流の値が大きくなると、その増加率が小さくなり、印可電流の値が１００ｍＡを越えると、色温度がほとんど変化しないことが分かった。

より具体的な数値データとして、第２ＬＥＤ１３に対して駆動電流を供給しない場合には、第１ＬＥＤ１２のみが発光するため、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１からは１９３４Ｋの光が出射し、１ｍ直下の照度は約３７ｌｘであった。第２ＬＥＤ１３に対する印可電流が５０ｍＡに達するとＭＲ１６型ＬＥＤランプ１からは約２７５１Ｋの合成白色光が出射し、１ｍ直下の照度は約３３１ｌｘであった。第２ＬＥＤ１３に対する印可電流を１００ｍＡまで増加させると、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１からは約２８０９Ｋの合成白色光が出射し、１ｍ直下の照度は約５５９ｌｘであった。第２ＬＥＤ１３に対する印可電流を２００ｍＡまで更に増加させると、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１からは約２８４９Ｋの合成白色光が出射し、１ｍ直下の照度は約１０３９ｘであった。そして、第２ＬＥＤ１３に対する印可電流を３５０ｍＡまで増加させると、ＭＲ１６型ＬＥＤランプ１からは約２８７０Ｋの合成白色光が出射し、１ｍ直下の照度は約１６９１ｌｘであった。

以上のように、本実施例に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射する合成白色光の色温度は、合成白色光が明るくなるとともに増加することが分かった。具体的には、合成白色光が比較的暗い場合には、その色温度が１９００Ｋに近く、ろうそく色の光がＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射されていたが、合成白色光がより明るくなるにつれて、その色温度が増加して最終的には３０００Ｋに近づき、電球色に近い色の光をＭＲ１６型ＬＥＤランプ１から出射することになる。

なお、本実施例においては、第１ＬＥＤ１２から出射する白色光の色温度は１５８０Ｋであったが、１６００Ｋ以上３０００Ｋ以下の範囲内で調整することができる。そして、第１ＬＥＤ１２から出射する白色光の色温度に応じて、第２ＬＥＤ１３から出射する白色光の色温度を４０００Ｋ以上に調整してもよい。このような場合であっても、第１ＬＥＤ１２から出射する白色光の色温度（赤色〜オレンジ色の光を含む）と、第２ＬＥＤ１３から出射する白色光の色温度との合成色温度を１６００Ｋ以上４０００Ｋ以下に調整することが好ましい。更に好ましくは、最終的に、当該合成色温度を１６００Ｋ以上３０００Ｋ以下に調整することが好ましい。

（作用及び効果）
本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、電流制御部３２が、非レンズ部１６を介して赤色〜オレンジ色の光を出射する第１ＬＥＤ１２に対しては、定電流制御回路３２ａから一定値の駆動電流を供給しつつ、レンズ部１７を介して白色光を出射する第２ＬＥＤ１３に対しては、駆動電流の電流値を制御する。これにより、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、出射する合成白色光の明るさを変化させつつ、その色温度を適切に調整することが可能となる。

また、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、第１ＬＥＤ１２に供給される駆動電流の値が一定値であるため、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３を相互に関連させて駆動する等の複雑な制御方法及び制御回路が不要となり、電流制御部３２の構成をより簡易にすることができる。これにより、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、コストの低減が十分になされることになる。

以上のことから、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、簡易な構成でハロゲン電球の代替として使用することができる。

さらに、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、第１ＬＥＤ１２から出射される光を赤色光〜オレンジ色光に変換する光変換塗料２１を非レンズ部１６の出射面に塗布している。また、光変換塗料２１は、例えば、赤色〜オレンジ色の顔料、アクリル樹脂、添加剤、有機溶剤を含んだ塗料である。これにより、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤ
ランプ１は、赤色〜オレンジ色の顔料を含む光変換塗料２１を非レンズ部１６の出射面に塗布するのみという一段と簡易な構成でハロゲン電球の代替として使用することができる。

さらに、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、電流制御部３２が、非レンズ部１６を介して第１ＬＥＤ１２が出射する光及びレンズ部１７を介して第２ＬＥＤ１３から出射する光の合成光の色温度が１６００Ｋ以上４０００Ｋ以下の白色光となるように、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３の駆動電流を制御する。また、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、電流制御部３２が、第２ＬＥＤ１３に供給される駆動電流を減少させるように制御したときに、最終的に、非レンズ部１６を介して第１ＬＥＤ１２が出射する光及びレンズ部１７を介して第２ＬＥＤ１３から出射する光の合成色温度が１６００Ｋ以上３０００Ｋ以下の白色光となるように第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３の駆動電流を制御する。これにより、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、一段とハロゲン電球の挙動に近づけることができ、一段とハロゲン電球と同様の挙動で、出射する光の輝度に応じて光の色温度を変化させることができる。

さらに、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、非レンズ部１６を通して第１ＬＥＤ１２から出射される光の出射角は、レンズ部１７を通して第２ＬＥＤ１３から出射する光の１／２ビーム角よりも大きい。これにより、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、第１ＬＥＤ１２を広角で使用することによって、一段とハロゲン電球の挙動に近づけることができ、一段とハロゲン電球と同様の挙動で、出射する光の輝度に応じて光の色温度を変化させることができる。

さらに、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、第２ＬＥＤ１３を、デューティ比制御回路３２ｂによって、ベース信号の供給時間と非供給時間の比率で制御する。これにより、本実施形態に係るＭＲ１６型ＬＥＤランプ１は、デューティ比制御回路３２ｂという一段と簡易な構成で第２ＬＥＤ１３に供給する駆動電流を制御することができる。

（他実施形態のＬＥＤ照明装置の構成）
なお、上述した実施形態においては、基板１１の周縁部上に３個の第１ＬＥＤ１２を配置し、基板１１の中心部上に４個の第２ＬＥＤ１３を配置した場合を一例として説明したが、本発明に係るＬＥＤ照明装置はこれに限らず、図１１に示すように、例えば、第１ＬＥＤ１２を基板１１の中心部上に配置し、第２ＬＥＤ１３が第１ＬＥＤ１２を取り囲むように配置しても良い。このように構成することによっても、ＬＥＤ照明装置は、第１ＬＥＤ１２が広角となるので、一段とハロゲン電球の挙動に近づけることができ、一段とハロゲン電球と同様の挙動で、出射する光の輝度に応じて光の色温度を変化させることができる。また、本発明に係るＬＥＤ照明装置はこれに限らず、この他本発明を逸脱しない限りにおいて、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３を任意の個数とし、任意の配置構成とすることができる。

さらに、上述した実施形態においては、光変換塗料２１を非レンズ部１６の出射面に塗布したが、これに限らず、例えば、非レンズ部１６の入射面に塗布しても良く、非レンズ部１６の成型時に混ぜ込むようにしても良い。さらに、本実施形態では、光変換塗料２１を用いたが、これに限らず、例えば、第１ＬＥＤ１２から出射される光を赤色光〜オレンジ色光に変換する所定厚さの光変換フィルムを非レンズ部１６の出射面又は入射面に戴置しても良く、第１ＬＥＤ１２から出射される光を赤色光〜オレンジ色光に変換する蛍光体を含んだ蛍光体層を非レンズ部１６の出射面又は入射面に塗布又は戴置しても良い。このように構成することにより、ＬＥＤ照明装置は、光変換フィルム又は蛍光体層を非レンズ部１６の出射面に塗布又は戴置するのみという一段と簡易な構成でハロゲン電球の代替として使用することができる。

さらに、本実施形態においては、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３が近紫外または紫色ＬＥＤチップと当該近紫外または紫色ＬＥＤチップを覆う青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を有する場合について述べたが、本発明に係るＬＥＤ照明装置はこれに限らず、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３が青色ＬＥＤチップと当該青色ＬＥＤチップを覆う黄色蛍光体を有しており、当該青色ＬＥＤチップから出射する青色光によって黄色蛍光体を励起させて黄色光を出射し、青色光及び黄色光を合成して白色光を出射してもよく、さらに、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、及び青色ＬＥＤチップを有しており、各ＬＥＤチップから出射する赤色光、緑色光、及び青色光を合成して白色光を出射してもよく、この他種々の組み合わせに適用することができる。すなわち、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３は、３６０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する半導体発光素子を有していれば良い。また、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３は、同一のＬＥＤであっても良く、異なるＬＥＤであっても良い。このように構成することにより、ＬＥＤ照明装置は、一段と簡易な構成でハロゲン電球の代替として使用することができる。

さらに、本実施形態においては、第１ＬＥＤ１２及び第２ＬＥＤ１３が近紫外または紫色ＬＥＤチップと当該近紫外または紫色ＬＥＤチップを覆う青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を有している場合について述べたが、本発明に係るＬＥＤ照明装置はこれに限らず、各ＬＥＤチップと波長変換部材とが離間した構造、すなわち、いわゆるリモートフォスファー型のＬＥＤであっても良く、この他本発明を逸脱しない限りにおいて、ＬＥＤランプの使用環境及び使用用途に応じてその構造を適宜選択することができる。

さらに、本実施形態においては、第１ＬＥＤ１２が定電流制御回路４２ａによって制御され、第２ＬＥＤ１３がデューティ比制御回路４３ｂによって制御される構造を有していたが、本発明に係るＬＥＤ照明装置はこれに限らず、第１ＬＥＤ１２もデューティ比制御回路によって制御される構造を有し、第１ＬＥＤ１２に供給される駆動電流が停止されたときに、第１ＬＥＤ１２に供給される駆動電流が前記駆動信号に応じて可変電流で制御されるようにしても良い。これにより、ＬＥＤ照明装置が消灯するまでの挙動を一段とハロゲン電球に近づけることができる。なお、第１ＬＥＤ１２に供給される駆動電流が停止されるとは、周期的に駆動電流が０になる期間ではなく、駆動電流の供給が完全に停止することをいう。

さらに、本実施形態においては、第１ＬＥＤ１２が定電流制御回路４２ａによって制御され、第２ＬＥＤ１３がデューティ比制御回路４３ｂによって制御される構造を有していたが、本発明に係るＬＥＤ照明装置はこれに限らず、第２ＬＥＤ１３に供給される駆動電流が停止されたときに、第１ＬＥＤ１２に供給される駆動電流が停止されるようにしてもよい。これにより、第１ＬＥＤ１２に供給される駆動電流が停止されたときに、ＬＥＤ照明装置を消灯することができ、ＬＥＤ照明装置の挙動を一段とハロゲン電球に近づけることができる。

さらに、上述した実施形態においては、バイポーラトランジスタであるトランジスタＱ１、Ｑ２がスイッチング素子として用いられていたが、本発明に係るＬＥＤ照明装置はこれに限らず、ＭＯＳ電界効果型トランジスタ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect
Transistor）をバイポーラトランジスタに代えて用いても良い。

さらに、上述した実施形態においては、ＬＥＤ照明装置としてＭＲ１６型ＬＥＤランプ１を一例として説明したが、本発明に係るＬＥＤ照明装置はこれに限らず、ＭＲ１１型ＬＥＤランプ、ＰＡＲ型ＬＥＤランプ、ＡＲ型ＬＥＤランプ等の種々のＬＥＤ電球や、さらに、ダウンライト、スポットライト、シーリングライト及びユニバーサルダウンライト等の様々な一般照明装置に適用することができる。すなわち、ＬＥＤモジュールを収納及び
保持することができる本体であれば、上述したような構造に限定されることなく、ＬＥＤランプの使用環境及び使用用途に応じてその構造を適宜選択することができる。

本発明は、ＬＥＤ等の発光装置を複数備えるＬＥＤ照明装置として、一般照明装置の他、種々の用途の照明装置に適用することができる。

１……ＬＥＤ照明装置、２……ＬＥＤモジュール、３……本体、４……開口、５……筐体、６……外枠、７……口金ピン、１１……基板、１２……第１ＬＥＤ、１３……第２ＬＥＤ、１４……発光体部、１５……レンズホルダ、１６……非レンズ部、１７……レンズ部、１８……光学体部、１９……外部接続端子、２０……引き出し用開口、３１ａ、３１ｂ……電源回路、３２……電流制御部、３２ａ……定電流制御回路、３２ｂ……デューティ比制御回路、３３……操作部

Claims (11)

1. ３６０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する半導体発光素子を有する第１ＬＥＤと、
   ３６０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する半導体発光素子を有し、所定の色温度の白色光を出射する第２ＬＥＤと、
   前記第１ＬＥＤの光射出方向に配置されており、前記第１ＬＥＤから出射される光を赤色光〜オレンジ色光に変換する光変換部材を有する非レンズ部、及び前記第２ＬＥＤの光射出方向に配置されたレンズ部を有するレンズモジュールと、
   外部から供給される駆動信号が供給される期間において、前記第１ＬＥＤに供給される駆動電流を一定値で制御するとともに、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流を前記駆動信号に応じて可変電流で制御する電流制御部と、
   を備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記光変換部材は、光透過性を有する赤色〜オレンジ色の光変換塗料であり、前記非レンズ部の光射出面に塗布されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記光変換部材は、光透過性を有する赤色〜オレンジ色の光変換シートであり、前記非レンズ部の光射出面に戴置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記光変換部材は、赤色〜オレンジ色の顔料を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
5. 前記電流制御部は、前記非レンズ部を介して前記第１ＬＥＤから出射される光及び前記レンズ部を介して前記第２ＬＥＤから出射される光の合成光の色温度が、１６００Ｋ以上４０００Ｋ以下の白色光となるように、前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤの駆動電流を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
6. 前記電流制御部は、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流を減少させるように制御したときに、最終的に、前記非レンズ部を介して前記第１ＬＥＤから出射される光及び前記レンズ部を介して前記第２ＬＥＤから出射される光の合成色温度が１６００Ｋ以上３０００Ｋ以下の白色光となるように前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤの駆動電流を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
7. 前記電流制御部は、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流を停止したときに、前記第１ＬＥＤに供給される駆動電流を前記駆動信号に応じて可変電流で制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
8. 前記電流制御部は、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流を停止したときに、前記第１ＬＥＤに供給される駆動電流を停止する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
9. 前記非レンズ部を通して前記第１ＬＥＤから出射される光の光出射角は、前記レンズ部を通して前記第２ＬＥＤから出射する光の１／２ビーム角に比して大きい
   ことを特徴とする請求項１乃至８に記載のＬＥＤ照明装置。
10. 前記第２ＬＥＤは、前記第１ＬＥＤを取り囲むように配置される
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
11. 前記電流制御部は、前記第２ＬＥＤに供給される駆動電流の供給時間及び非供給時間の比率を制御するデューティ比制御回路を備え、
    前記デューティ比制御回路は、前記供給時間及び前記非供給時間の比率を調整することにより前記第２ＬＥＤの発光時間を制御する
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

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