JP2019194983A - 照明装置、照明モジュールおよび照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】 屋外の種々の照明環境を屋内で実現できる照明装置等を提供すること。【解決手段】 発光素子３を有する発光装置１と、基準光の発光スペクトルのデータが保存されている記憶部10と、外部情報を受信する受信部20と、記憶部10および受信部20と電気的に接続されており、受信部20から外部情報が送信されるとともに、発光装置１に通電される電流および／または電圧を制御する制御部30とを備える照明装置100等である。【選択図】 図４

Description

本発明は、発光素子を含む照明装置、照明モジュールおよび照明システムに関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）またはＬＤ（Laser Diode）等の半導体発光素子（以
下、単に発光素子という）を光源とする発光装置を基板等に実装した照明装置が用いられている。このような発光装置等は、例えば、太陽光の代替として使用される場合がある。上記の照明装置について、屋内における動植物の栽培、飼育または鑑賞等の用途として用いることが試みられるようになってきている。例えば特許文献１では、あらかじめ保存した太陽の色温度等の情報を利用して、継時による太陽の色温度に複数の発光ダイオードを制御するようにした 人工太陽光システムが提案されている。

国際公開第2008／002073号

従来技術の照明装置では、種々の場所、時刻、季節等と同様のスペクトルの照明環境を屋内等で提供することが難しかった。例えば特許文献１に開示された技術では、あらかじめ保存された情報による照明に限られ、種々の照明環境の提供が難しい。

本発明の１つの態様の照明装置は、発光素子を有する発光装置と、基準光の発光スペクトルのデータが保存されている記憶部と、
外部情報を受信する受信部と、前記受信部から前記外部情報が送信されるとともに、前記基準光の発光スペクトルのデータに基づいて、前記発光装置に通電される電流および／または電圧を制御する制御部とを備える。

本発明の１つの態様の照明モジュールは、上記構成の照明装置と、該照明装置が実装された筐体とを備える。

本発明の１つの態様の照明システムは、発光素子を有する発光装置と、基準光の発光スペクトルのデータが保存されている記憶部と、外部情報を受信する受信部と、前記受信部から送信された前記外部情報に基づいて演算処理をする演算素子を含む制御部とを備えている。また、前記制御部が、前記演算の結果に基づいて調光パラメータを算出し、該調光パラメータに基づいて前記基準光の発光スペクトルのデータを補正し、前記発光装置に通電される電流および／または電圧を制御する。

本発明の１つの態様の照明装置によれば、受信部から制御部に外部情報が送信され、外部情報に応じて発光装置に通電する電流および／または電圧を補正するように 発光装置
の発光を制御するため、外部情報と同様の種々のスペクトルの照明環境を屋内等で提供することができる。

本発明の１つの態様の照明モジュールによれば、上記構成の照明装置を備えることから、外部環境と同様の照明環境を屋内等で再現することが容易な照明モジュール（照明器具等）を提供することができる。

本発明の１つの態様の照明システムによれば、受信部が受信した外部情報に基づいて演算処理を行い前記演算処理の結果から調光パラメータを算出し、調光パラメータに基づいて発光スペクトルのデータを補正することにより発光装置の発光を制御することから、
制御部が、前記演算の結果に基づいて算出した調光パラメータにより、発光装置に通電される電流および／または電圧を制御するため、外部環境と同様の照明環境を提供することができる。

本発明の実施形態の照明装置に含まれる発光装置を示す斜視図である。 図１に示す発光装置を仮想線で示す平面で切断したときの断面図である。 図２に示す発光装置の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態の照明装置を示す接続図である。 本発明の実施形態の照明装置における発光スペクトルの一例を示すグラフである。 本発明の実施形態の照明装置における発光スペクトルの他の例を示すグラフである。 本発明の実施形態の照明モジュールを示す斜視図である。 本発明の実施形態の照明システムを示す回路図である。

本発明の実施形態の発光装置および照明装置を、添付の図面を参照して説明する。以下の説明における上下の区別は便宜的ものであり、発光装置および照明装置が実際に用いられるときの上下を規定するものではない。なお、以下の説明における「飼育、栽培に適する」こと等は、飼育または栽培しようとする動物または植物等の生物について、それらの死滅（枯死）等がなく、正常に成育できる状態であることを意味する。また、「鑑賞に適する」こと等は、上記の生物が本来生息する自然環境と同様の照明環境を提供できることを意味する。また、また、「鑑賞に適する」こと等は、それらの生物を、鑑賞者が、鑑賞者の好みに応じた照明環境で鑑賞できる照明環境を提供できることも意味する。

図１は、本発明の実施形態の発光装置１を示す斜視図である。図２は、図１に示す発光装置１を仮想線で示す平面で切断したときの断面図である。図３は、図２に示す発光装置１の一部を拡大して示す断面図である。図４は、本発明の実施形態の照明装置を示す接続図である。照明装置には、例えば図１に示すような発光装置が複数個含まれている。図５は、本発明の実施形態の照明装置における発光スペクトルの一例を示すグラフである。これらの図において、発光装置１は、基体２と、発光素子３と、枠体４と、封止部材５と、被覆材６と、蛍光体７とを備えている。照明装置100は、発光装置１と、記憶部10と、受
信部20と、制御部30とを備えている。記憶部10は基準光の発光パラメータを保存している。受信部20は屋外等の外部の光情報を受信する。制御部30は、外部の光情報を基に基準光の発光パラメータを補正して発光装置１の発光を制御する。基準光の発光パラメータを補正する制御部30の機能により、照明装置100から外部に放射される照明用の光の光強度または発光スペクトルを制御することができる。

基準光の発光スペクトルのデータは、例えば、ある地点、ある時間の白昼における屋外環境での光スペクトルや、屋内環境において、ある生態が快適に活動できる光スペクトル等である。上記の地点、時間等は、適宜に設定して構わない。例えば、日本国内の平野部における午前中の太陽光等に設定してもよく、サンゴ等の水中生物が生息する水深数ｍの海中における昼間時間帯に設定してもよい。基準光の発光スペクトルのデータは、例えばスペクトルアナライザを用いて実測することにより、特定することができる。

本実施形態の照明装置100において、照明装置100から外部に放射される照明用の光（外部放射光）は、発光装置１から放射される。図４に示す例では、２つの発光装置１が照明装置100に含まれている。１つの照明装置100に含まれる発光装置１は、１つでもよく、複数でもよい。

個々の発光装置１は、基体２と、基体２に搭載された発光素子３およびと、基体２の上面に位置し、平面視で発光素子３を囲んでいる枠体４と、枠体４に内側に位置して発光素子３を封止している封止部材５と、封止部材５を介して発光素子３上に位置している被覆材６とを有している。また、被覆材６は、発光素子３およびの上方に位置し、蛍光体７を含んでいる。発光素子３およびは、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード、Light Emitting Diode）である。ＬＥＤは、半導体を用いたｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、外部に向かって光を放出する。また、ＬＤ（レーザーダイオード、Laser Diode）であってもよい。

基体２は、絶縁性の基板であって、例えば平面視で矩形状であり、発光素子３が搭載されている第１面（例えば上面）と、反対側の第２面（例えば下面）とを有している。基体２は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化ケイ素質焼結体等のセラミック材料、またはガラスセラミック焼結体等の材料からなる。また、基体２は、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料からなるものでもよい。また、基体２は、基体２の熱膨張率を調整することができる金属酸化物等の微粒子（フィラー粒子）を分散させた高分子樹脂からなるものでもよい。

基体２は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次の工程で製作することができる。まず、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に有機溶剤およびバインダを添加して混練したスラリーをドクターブレード法等の方法でシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。次に、セラミックグリーンシートを所定の形状および寸法に切断して複数のシートを作製する。その後、これらのシートを必要に応じて複数層積層し、約1300〜1600℃の温度で一体的に焼成する。以上の工程によって、基体２を製作することができる。

基体２には、少なくとも基体２の上面または内部には、基体２の枠体４で囲まれた部分の内外を電気的に導通する配線導体が位置している。配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウムおよび金等の材料から適宜選択された導電材料からなる。

基体２がセラミック材料からなる場合は、配線導体は、例えば次のようにして形成することができる。まず、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、基体２となる複数のシートにそれぞれ所定パターンで印刷する。その後、複数のシートを積層したものと金属ペーストとを同時焼成することにより、基体２に配線導体を形成することができる。なお、配線導体の表面には、酸化防止または後述するろう材の濡れ性等の特性向上等のために、例えば、ニッケルまたは金等のめっき層が形成されている。

また、基体２の上面等の発光素子３が搭載される面には、金属反射層が配置されていてもよい。金属反射層は、基体２上方（外部）に効率よく光を反射させるものであり、配線導体およびめっき層と間隔を空けて位置している。金属反射層は、例えば、アルミニウム、銀、金、銅または白金等の金属材料からなる。これらの金属材料は、例えば配線導体と同様のメタライズ層の形態でもよく、めっき層を含む薄膜層の形態でもよい。また、金属反射層は、複数の形態の金属層からなるものでもよい。

発光素子３は、基体２の上面に搭載されている。発光素子３は、基体２の上面に位置する配線導体（または、その表面のめっき層）に、例えば、ろう材または半田を介して電気的および機械的に接続されている。１つの基体の上面に搭載される発光素子３は、１つでもよく、複数でもよい。

発光素子３は、透光性基体と、透光性基体上に位置する光半導体層である発光部とを有している。透光性基体は、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、光半導体層を成長させることが可能なものであればよい。透光性基体に用いられる材料としては、例えば、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコーンまたはホウ化ジルコニウム等を用いることができる。なお、透光性基体の厚みは、例えば50〜1000μｍである。

光半導体層は、透光性基体上に位置する第１半導体層と、第１半導体層上に位置する発光層と、発光層上に位置する第２半導体層とから構成されている。第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えば、ガリウムリンまたはガリウムヒ素等のＩＩＩ−Ｖ族半導体、あるいは、窒化アルミニウムガリウム等のＩＩＩ族窒化物半導体等を用いることができる。このように構成された発光素子３は、例えば280〜400ｎｍの波長（近紫外線領域）の励起光を発することができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば約１〜５μｍである。発光層の厚みは、例えば25〜150ｎｍである。第２半導体層の厚みは、例えば50〜600ｎｍである。

励起光は、枠体４（詳細は後述）の開口部の方向、つまり上方に放射される。発光素子３から放射された励起光の一部は、封止材５および被覆材６を透過して外部に放射される。また、励起光の他の部分は、発光素子３の上方に位置する蛍光体７で波長変換される。上記励起光で蛍光体７が励起され、例えば約315ｎｍよりも長波長領域の励起光が放射される。蛍光体７による励起光は、例えば可視光線領域の全域に及ぶものとすることもできる。すなわち、実施形態の照明装置100に含まれている発光装置１は、近紫外線領域から可視光線領域の全域にわたる外部放射光を有するものとすることもできる。

枠体４は、例えば平面視で円環状であり、その内側に発光素子３を収容するスペースを有している。枠体４は、平面視で四角形状または六角形状等の多角形状であってもよい。枠体４は、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料からなる。この場合の枠体４は、多孔質材料でもよい。また枠体４は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の金属酸化物からなる粉末を混合させた樹脂材料からなるものでもよい。

枠体４は、基体２の上面に、例えば樹脂、ろう材または半田等を介して接続されている。枠体４は、発光素子３と間隔を空けて、発光素子３を取り囲むように基体２の上面に設けられている。また、枠体４は、傾斜する内壁面が、基体２の主面から遠ざかるに従い、外方に向かって広がるように形成されている。枠体４の外側に広がるように傾斜した内壁面が、発光素子３から発せられる励起光を外部に放射する反射面として機能する。なお、平面視して、枠体４の内壁面の形状を円形状とすると、発光素子３が放射する光を一様に反射面にて外方に向かって反射させることができる。

また、枠体４の傾斜している内壁面は、例えば、焼結材料からなる枠体４の内周面にタングステン、モリブデン、マンガン等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルまたは金等からなるめっき層を形成してもよい。このめっき層は、発光素子３の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体４の内壁面の傾斜角度（縦断面視において枠体の内壁面と基体２上面とのなす角の大きさ）は、基体２の主面に対して例えば55〜70度の角度に設定されている。

基体２および枠体４で囲まれる内側の空間には、光透過性の封止部材５が充填されている。封止部材５は、発光素子３およびを封止するとともに、それぞれの発光素子３の内部から発せられる光を外部に取り出す。さらに、封止部材５は、発光素子３およびそれぞれの外部に取り出された光が透過する機能を備えている。

封止部材５は、基体２および枠体４で囲まれる内側の空間内に、枠体４で囲まれる空間の一部を残して充填されている。封止部材５は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂や透光性のガラス材料が用いられる。封止部材５の屈折率は、例えば1.4〜1.6に設定されている。

被覆材６は、発光素子３および全体の上方に位置している。すなわち、被覆材６は、発光素子３の上面およびそれぞれの上面と封止部材５を介して対向している。例えば図２に示すように、被覆材６は、基体２および枠体４で囲まれた内側の空間の上部に、封止部材５の上面に沿って設けられている。被覆材６は、枠体４内に収まるように位置している。被覆材６内には、複数の蛍光体７が分散して存在している。それぞれの蛍光体７は、発光素子３の発する光の波長を変換する機能を有している。

被覆材６は、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂、または透光性のガラス材料からなり、その絶縁樹脂、ガラス材料中に、蛍光体７が含有されている。蛍光体７は、被覆材６中に均一に分散するようにしている。

蛍光体７による波長変換は、発光素子３が発光した、例えば紫外線（近紫外線領域）〜紫色の可視光線領域等の波長である励起光を、紫色〜赤色等可視光線の領域の波長に変換するものである。蛍光体７は、発光素子３から放射された励起光によって励起されて、上記のようにより長波長である可視光線領域の励起光を放射する。

なお、図３に示す例では、蛍光体７として２種類の蛍光体７（７ａ、７ｂ）が被覆材６中に位置している。２種類の蛍光体７（７ａ、７ｂ）は、例えば、それぞれ青色を示す第１蛍光体７ａおよび青緑色を示す第２蛍光体７ｂである。さらに、黄色を示す第３蛍光体（図示せず）、および赤色を示す第４蛍光体（図示せず）７ｄが含まれていてもよい。これらの色の発光強度（強さの割合）を適宜調整することにより、種々の色の可視光線を発光装置１から外部に放射させることができる。可視光線は、太陽光のスペクトルに近似したスペクトルを有する白色光でもよい。第１蛍光体７ａは、例えば約400〜500ｎｍの波長の光を放射する。第２蛍光体７ｂは、例えば約450〜600ｎｍの波長の光を放射する。第３蛍光体は、例えば約550〜650ｎｍの波長の光を放射する。第４蛍光体は、例えば約600〜750ｎｍの波長の光を放射する。

複数種の蛍光体７が配置されている場合は、例えば、青色を示す第１蛍光体７ａは、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕであり、青緑色を示す第２蛍光体７ｂは、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕである。黄色を示す第３蛍光体は、ＳｒＳｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕである。赤色を示す第４蛍光体は、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕである。かっこ内の元素の割合は、分子式の範囲内であれば任意に設定して構わない。

最終的に被覆材６から外部（図１および図２の例では発光装置１の枠体４が有する開口から上方に）に放射される外部放射光は、上記のように発光素子３から放射された紫外線、または紫外線および紫色の可視光線と、蛍光体７から放射されたより長波長の可視光線とを含んでいる。外部放射光のスペクトルは、これらの紫外線および可視光線のスペクトルが合成されたものになる。

また、発光装置１から外部に放射される励起光（以下放射光ともいう）は、発光素子３および蛍光体７の種類及び個数（配置の密度）を調整することにより、そのスペクトルを任意に調整することができる。また、発光装置１の放射光は、例えば上記配線導体を介して発光素子に供給される電流および／または電圧を調整することにより、その光強度を任意に調整することができる。つまり、実施形態の照明装置100に含まれる発光装置１は、
例えば上記波長領域の紫外線〜赤色の可視光線までの波長の放射光を、任意の光強度で外部に放射することができる。

記憶部10には、基準光の発光スペクトルのデータが保存されている。基準光の発光スペクトルは、発光装置１を発光させる電流および／または電圧の基本的な数値を決める基準のパラメータである。前述したように、この基準光の発光スペクトルのデータが補正されて、実際に発光装置１に供給される電流値および／または電圧値が制御される。

記憶部10は、例えば、ＲＯＭ（Read only memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリである。半導体メモリは、独立したメモリ素子でもよく、制御部30と一体化したものでもよい。また、記憶部10は、いわゆる揮発性メモリでもよく、不揮発性メモリでもよい。揮発性メモリの場合であれば、例えば、照明装置100の外部に、基準光の発光スペクトルのデータが保存された外部記憶装置が、記憶部と電気的に接続されて配置されていてもよい。

記憶部10は、後述する制御部30と電気的に接続されていて、制御部30に基準光の発光スペクトルのデータを供給する。基準光の発光スペクトルのデータは、後述する受信部20から制御部30に供給される外部情報により補正することができる。なお、補正することなく、あらかじめ記憶されている基準光の発光スペクトルに従い発光装置１による発光が行なわれても構わない。また、記憶部10は、後述する制御部30と無線にて接続されていてもよい。

受信部20は、外部情報を受信する機能を有する。この場合の外部情報とは、例えば、屋外における太陽光のスペクトルや屋外環境（天気、湿度、雨量、風速、紫外線指数など）等の情報である。この場合の屋外とは、陸上に限らず、海中等の水中も含まれる。また、陸上であっても、特定の高度には限定されず、例えば標高０〜数千ｍの範囲が含まれる。また、陸上であっても、地球上の特定の地域には限定されず、例えば、低緯度〜高緯度の任意の緯度、季節、時間帯等が含まれる。また、例えばある特定の室内環境（室温、人口密度など）等でもよい。また、外部情報は人体に取り付けた人体センサからのバイタルデータ（体温、脈拍、汗量、血流、メラトニンやセラトニンなどのホルモン分泌量など）であってもよい。

外部の情報を収集する装置は、例えば上記のような外部環境に設置された光センサなどであってもよい。また、この収集用の装置は、必ずしも、この照明装置100のみに含まれ
るものである必要はなく、他の機器（例えば気象観測用の機器等）と併用されているものでもよい。また、インターネット等の回線を通じて受信部20が情報を取得可能な装置であってもよい。また、前述したように人体センサなどであってもよい。

受信部20による外部情報の受信は、有線（上記のような、外部の光情報を収集する装置とワイヤ接続された形態）であってもよく、無線であってもよい。受信部20が無線により外部の情報を受信するものである場合、受信部20は、アンテナを含んでいてもよく、アンテナに加えて増幅器、分波器およびカプラ等の種々の部品または回路を含むものであってもよい。受信部20は、後述する制御部30や記憶部10と電気的に接続されていて、制御部30や記憶部10に、受信した外部の情報を供給する。

制御部30は、上記のように、記憶部10から供給される基準光の発光スペクトルのデータを、受信部20から供給される外部情報に基づいて補正する機能を有する。そのため、制御部30は、記憶部10および受信部20と電気的に接続されている。制御部30に対して、これと電気的に接続された受信部20から外部情報が送信される。すなわち、制御部30により、発光装置１に通電される電流および／または電圧が制御される。これにより発光装置１の光が調光される。

なお、この場合の補正とは、基準光の発光スペクトルのデータを、受信部20で受信した外部情報を基に加工し、目的とした発光スペクトルのデータに変換することである。例えば、外部情報を屋外に設置された受光装置から取得する場合、受光装置が位置している場所または時間に対応したスペクトル等に補正した光（照明）の環境を屋内等の環境で実現することができる。また、例えば外部情報が人体センサから取得したバイタルデータである場合、人体の体温や脈拍、汗量、血流などに応じて、生態活動にふさわしいスペクトル等に補正した光（照明）を提供することができる。

上記の発光装置１と、記憶部10と、受信部20と、制御部30とによって、例えば図４に示すような実施形態の照明装置100が基本的に構成されている。記憶部10および受信部20は
制御部30と電気的に接続されている。受信部20から上記の種々の外部情報が制御部30に送信される。制御部30は、上記のように、発光装置１に通電される電流および／または電圧を制御する。この制御により、発光装置１の放射光の発光スペクトルが所望のスペクトルに制御される。この構成により、種々の発光スペクトルを実現することが可能な照明装置100が形成されている。

すなわち、実施形態の照明装置100によれば、受信部20から制御部に外部情報が送信さ
れ、外部情報に応じて基準光の発光スペクトルを補正して発光装置の発光を制御するため、外部環境と同様のスペクトルの照明環境を提供することができる。また、外部情報を用いて任意の発光スペクトルを放射する照明環境を提供することもできる。なお、発光装置１から放射されて、照明装置100から外部に放射される励起光についても、以下、単に放射光という場合がある。

照明装置100は、例えば図４に示す例のように、複数の発光装置１を含んでいてよい。
複数の発光装置１は、互いに発光スペクトルが異なるものを含んでいてもよい。この場合には、互いに発光スペクトルが異なる発光装置１から、互いにスペクトルが異なる複数種の励起光を外部に放射することができる。そのため、照明装置100から外部への放射光の
スペクトルを任意のものに調整することが容易になる。また、より広い範囲のスペクトルの再現が容易であるため、照明装置100が提供できる照明環境のバリエーションをより多
くすることができる。言い換えれば、より多種の場所、時間等の光スペクトルの再現が容易になる。

発光スペクトルが互いに異なる複数の発光装置１としては、例えば、発光スペクトルの最大ピーク波長が互いに異なる複数の発光装置１を用いることができる。例えば、最大ピーク波長が紫色〜青色の比較的短い波長領域にあるものと、最大ピーク波長が青色〜緑色の比較的長い波長領域にあるものとの組み合わせが挙げられる。互いに異なる複数の発光装置１により、幅広いパターンの発光スペクトルを、より容易に実現することができる。

また、発光スペクトルが互いに異なる複数の発光装置１は、例えば紫外線領域〜青緑色程度における光強度に比べて、より長波長側で光強度が急に減衰する発光スペクトルのものと、可視光線領域の全域にある程度の光強度を有する発光スペクトルを有するものとの組み合わせでもよい。この場合には、例えば、浅海域から、長波長側の光が急に減衰する
海中の照明環境の再現が容易な照明装置100とすることができる。

記憶部10および制御部30は、１つの電子部品Ｅに含まれていてもよい。このような１つの電子部品Ｅとしては、例えば、演算素子（プロセッサ）と記憶素子（メモリ）とが１つのチップに含まれている半導体集積回路素子を挙げることができる。

記憶部10および制御部30は、１つの電子部品Ｅに含まれている場合には、照明装置100
全体の結線が簡略になる。そのため、照明装置100の小型化、取り扱いやすさ（いわゆる
実用性）の向上等について有効である。

実施形態の照明装置100が提供することができる照明環境（放射光の発光スペクトル）
のパターンのいくつかの具体例を、図５〜図６に示している。図５は、本発明の実施形態の照明装置100における発光スペクトルの一例を示すグラフである。図６および図７は、
それぞれ、本発明の実施形態の照明装置100における発光スペクトルの他の例を示すグラ
フである。それぞれの発光スペクトルは、受信部20で受信される外部情報に基づいて提供されている。

図５に示す例では、陸上（一般的な日本国内の平野部）における時間（時刻）に応じた発光スペクトルを有する照明環境が提供されている。時刻は、午前（ＡＭ）８、10時および午後（ＰＭ）０、２、４時である。それぞれの時刻に対応して、波長（Wavelength）に対応した相対光強度（Relative-light-intensity）の変化が、外部情報として制御部30に送信され、これに応じて発光装置１の発光量等が調整される。この場合、複数の発光装置１を用い、それぞれの発光装置１の発光スペクトルを利用して、それぞれの発光装置１の発光量を調整することもできる。これにより、時刻に対応した５種類の発光スペクトルが実現されている。

この例において、複数の発光装置１を組み合わせる場合には、例えば、可視光線領域の全域に対応した発光スペクトルの発光装置１と、例えば青緑色よりも短い波長領域に光強度の最大ピーク波長を有する発光装置１との組み合わせとしてもよい。

このような照明装置100は、いわゆる１日の自然光の変化を容易に再現できるため、例
えば屋内における陸上生物の飼育、植物の栽培またはミニチュアで再現された建造物等の展示照明（観賞用）等に有効に用いることができる。この場合、月の光に対応した発光スペクトルにより、基準光の発光スペクトルを、屋外における夜間の光スペクトルに補正することもできる。

図６に示す例では、水深が2.5ｍ程度の浅い海中における時間（時刻）に応じた発光ス
ペクトルを有する照明環境が提供されている。時刻は図５および図６に示す例と同じである。この例でも、それぞれの時刻に対応して、波長に対応した相対光強度の変化に応じて発光装置１の発光量等が調整され、時刻に対応した５種類の、上記海中における発光スペクトルが実現されている。

この例においても、例えば、紫外線領域から青緑色よりも短い波長の可視光線領域に光強度の最大ピーク波長を有する発光装置１の光強度を大きくするように制御してもよい。

このような照明装置100は、水深が浅い海中に生息する水中生物の飼育、栽培または鑑
賞等に有効に用いることができる。例えば、この例の発光スペクトルを実現する照明装置100は、サンゴの飼育、鑑賞等に対して有利である。

また、上述した例以外にも、予め設定した睡眠開始予定時間、起床予定時間情報をもと
に、段階的に環境条件を変え睡眠導入させ、快適な睡眠、快適な起床につなげる発光スペクトルを有する照明環境が提供されてもよい。また、季節によって変動する日の出時間変動（太陽光）の影響もしくは、環境光を遮断し、管理された照明の光刺激により起床を誘導させる照明環境が提供されてもよい。また、睡眠開始予定時間に向けて段階的に照明の青色光 を減少させるように設定した照明環境が提供されてもよい。反対に、起床予定時
間に向けて段階的に青色光を増加させ、光刺激により起床を誘導させる照明環境が提供されてもよい。また、ウエラブル端末から得た睡眠状態情報と連動して、より深い睡眠になるよう、光の量、スペクトル、温度、湿度を制御させる照明環境が提供されてもよい。また、ウエラブル端末の人体センサ等から取得したメラトニンやセラトニン等のホルモン分泌量あるいは脳波等の生体情報と連動して、より深い睡眠になるよう、光の量、スペクトル、温度、湿度を制御させる照明環境が提供されてもよい。例えば、メラトニンの分泌量が増加するにつれ、段階的に光の量を減少させるよう照明環境を制御してもよい。また、起床予定時間に向けて、ウエラブル端末から得た睡眠状態情報と連動して、段階的に浅い睡眠状態になるよう、光の量、スペクトル、温度、湿度を制御させる照明環境が提供されてもよい。また、起床予定時間に向けて、メラトニンやセラトニン等のホルモン分泌量あるいは脳波等の生体情報と連動して、段階的に浅い睡眠状態になるよう、光の量、スペクトル、温度、湿度を制御させる照明環境が提供されてもよい。睡眠開始予定時間に向けて、ウエラブル端末から得た睡眠状態情報と連動して、段階的に深い睡眠状態になるよう、光の量、スペクトル、温度、湿度を制御させる照明環境が提供されてもよい。また、睡眠開始予定時間に向けて、メラトニンやセラトニン等のホルモン分泌量あるいは脳波等の生体情報と連動して、段階的に深い睡眠状態になるよう、光の量、スペクトル、温度、湿度を制御させる照明環境が提供されてもよい。

なお、上述の例を利用して、睡眠開始予定時間に向けて椅子、ベッドが段階的にリクライニングする寝具、メラトニンやセラトニン等のホルモン分泌量あるいは脳波等の生体情報と連動して、より深い睡眠になるよう、椅子、ベッドが段階的にリクライニングする寝具等と照明環境とが連動してもよい。

上記いずれかの構成の照明装置100と、照明装置100が実装された筐体110とによって、
実施形態の照明モジュール200が基本的に構成されている。図７は、上記実施形態の照明
装置100を示す斜視図である。図７において図１、図２および図４等と同様の部位には同
様の符号を付している。

実施形態の照明モジュール200は、上記構成の照明装置100と、照明装置100が実装され
た筐体110とを備えている。図７に示す例において筐体110は、長方形平板状の基部120と
、基部120上に位置して発光装置を封止する透光性の蓋体130とを備えている。また、この実施形態における照明モジュール200は、基部120を収容する溝状の部分を有する本体111
と、本体111の短辺側の端部を塞ぐ一対の端板112とをさらに備えている。なお、図７に示す例では、見やすくするために、照明装置100のうち発光装置１以外の部分を省略してい
る。記憶部10、受信部20および制御部30は、例えば基部120のうち複数の発光装置１が位
置している面と反対側の面（図７の例では下面）等に実装することができる。

また、照明モジュール200は、複数の発光素子３が直線状に並んで位置しているものに
は限定されず、縦横の並び（格子状）に配列されているものでもよく、千鳥格子状に並んでいるもの等でもよい。また、照明モジュール200は、例えば、飼育設備、栽培設備、観
賞ルーム等の各種の外部構造物に取付けるための取り付け具（金具等）を有していてもよい。また、複数の照明装置100が１つの照明モジュール200に含まれていてもよい。

このような照明モジュール200によれば、上記構成の発光装置１を含んでいることから
、陸上生物および水中生物の飼育、栽培および鑑賞等に適した照明環境を屋内で実現する
ことが容易な、照明モジュールを提供とすることができる。

筐体110の本体111は、複数の発光装置１を配列して保持する機能を有している。また、筐体110（本体111）は、発光装置１が発する熱を外部に放散させる機能を有している。筐体110（本体111）は、例えば、アルミニウム、銅またはステンレス鋼等の金属材料、有機樹脂材料またはこれらを含む複合材料等により形成されている。

基部120としては、例えば、リジッド基板、フレキシブル基板またはリジッドフレキシ
ブル基板等のプリント基板が用いられる。基部120に配置された配線パターンと発光装置
１における基体２の配線導体とが、半田または導電性接着剤を介して互いに電気的に接続される。外部の電源から基部120を介して伝送された電気信号（電流）が基体２を介して
発光素子３に伝わり、発光素子３が発光する。

蓋体130は、発光装置１を封止するとともに、これらの発光装置１が放射する外部放射
光を外部に透過させる機能を有している。そのため、蓋体130は、この外部放射光が透過
する透光性の材料からなる。透光性の材料としては、例えば、アクリル樹脂およびガラス等が挙げられる。蓋体130は、矩形状（基部120と同様の細長い長方形状等）の板体であって、長手方向の長さが、例えば、98〜1998ｍｍに設定されている。

蓋体130は、本体111の溝状の部分における長手方向一方側または他方側の開口から挿し込まれ、本体111の長手方向に沿ってスライドされて位置決めされる。前述したように溝
状の部分の両端が端板112で塞がれて、本体111に蓋体130が固定される。

図８は、本発明の実施形態の照明システム300を示す回路図である。図８において図１
および図４等と同様の部位には同様の符号を付している。

実施形態の照明システム300は、発光素子３を有する発光装置１と、記憶部10と、受信
部20と、制御部30とを有している。記憶部10には、基準光の発光スペクトルのデータが保存されている。受信部20は、外部情報を受信する。制御部30は、発光装置１、記憶部10および受信部20と電気的に接続されているとともに、受信部20から送信された外部情報に基づいて演算処理をする演算素子31を含んでいる。

この照明システム300において、制御部30が、上記の演算の結果に基づいて調光パラメ
ータを算出し、その調光パラメータに基づいて基準光の発光スペクトルのデータを補正し、発光装置１に通電される電流および／または電圧を制御する。この調光パラメータに基づいた各発光装置１の発光の制御により、外部情報に応じた種々の発光スペクトルを実現することができる。なお、以下の説明においては、記憶部10および制御部30が１つの電子部品Ｅである半導体集積回路素子に含まれていて、受信部20がアンテナを含む無線受信素子である場合を例としている。また、電子部品Ｅおよび受信部20（アンテナを含む無線受信素子）をまとめて、単に部品という場合がある。

上記実施形態の照明システム300は、前述した実施形態の照明装置100を形成するためのシステムであり、各部品間の結線状態または電気的な接続関係を示すものとみなすこともできる。以下の説明において、前述した照明装置100と同様の事項については説明を省略
するか、または簡単な説明のみとする。

照明システム300における記憶部10、受信部20および制御部30の構成および機能は、前
述したとおり、実施形態の照明装置100と同様である。すなわち、記憶部10が保存してい
る基準光の発光スペクトルは、例えば、ある地点、ある時間の白昼における屋外環境での光スペクトルや、屋内環境において、ある生態が快適に活動できる光スペクトル等である
。

受信部20についても、照明装置100と同様に、上記のような種々の外部情報を受信する
機能を有している。図８に示す例では、外部情報を無線で受信するためのアンテナ21が受信部20に含まれている。無線通信によって受信部20で受信される外部情報の発信元は、外部機器が備える観測装置でもよく、気象情報等を提供するインターネットでもよく、人体センサ等の発信器でもよい。なお、この場合の受信部20は、照明装置100の場合と同様に
、アンテナに加えて増幅器等の部品または回路を含んでいてもよい。

図８に示す例において、制御部30は記憶部10と一体化している。一体化している制御部30および記憶部10は、１つの電子部品Ｅである半導体集積回路素子に含まれている。制御部30は、受信部20から送信された外部情報に基づいて演算処理をする演算素子31を含んでいる。演算素子31は、具体的には、電子部品Ｅが備える半導体集積回路素子の一部である。制御部30が、上記の演算の結果に基づいて調光パラメータを算出する。その調光パラメータに基づいて、制御部30が基準光の発光スペクトルのデータを補正する。調光パラメータにより、発光装置１に通電される電流および／または電圧が制御される。

例えば、浅海域の照明環境を屋内で実現させるときには、可視光線のうち紫色〜青緑色の波長領域にピーク強度を有する発光装置１により大きな電流および／または電圧が通電される。また、昼間の陸上の光を屋内で実現させるときには、可視光線の全域にわたるように発光スペクトルを有する発光装置１により大きな電流および／または電圧が通電される。

なお、上記調光パラメータの算出は、基準光の発光スペクトルと、受信部から送信された外部の光スペクトルとを比較し演算することにより行なわれる。基準光の発光スペクトルと外部の光スペクトルと波長単位で比較して、それらの相違に応じて、基準光の発光スペクトルのうち、どの波長領域をより強く発光させ、どの波長領域をより弱く発光させるかの演算を演算素子31が行なう。この演算により、調光パラメータが算出される。

また、必ずしも記憶部10に保存されている基準光の発光スペクトルを用いる必要はなく、任意の発光スペクトルとなるよう、外部から調光パラメータを提供することも可能である。

実施形態の照明システムでは、制御部30に対して、３つの発光装置１が互いに並列に接続されている。制御部30は、３つの発光装置１それぞれに通電される電流および／または電圧情報を送信し、その情報に基づいて、発光装置１への実際の通電が行なわれる。この場合、３つの発光装置１のうち１つのみを発光させてもよく、１つのみを発光させないようにしてもよい。

また、実施形態の照明システムでは、制御部30とそれぞれの発光装置１との間にＬＤＯ（Low Drop Out）が配置されている。ＬＤＯは、低圧レギュレータであり、発光装置１に付与される電位が低い場合でも安定して発光させる機能を有している。それぞれの発光装置１は、ＬＤＯを介して制御部30と電気的に接続されているとともに、ＬＤＯを介して電源Ｐと電気的に接続されている。発光装置１は、実際には電源Ｐから供給される電流（電位）に応じて発光する。ＬＤＯの介在により、その発光装置１の発光が安定する。これにより、照明装置100および照明ステム300としても、安定して放射光を外部に放射することができる。

上記のように、照明システム300は、受信部20が無線通信により外部情報を受信するも
のである場合には、有線で受信するものである場合に比べて、機械的な接続が不要である
ため外部情報の取得作業を容易に行うことが可能となる。また、前述したように外部環境に設置された光センサやインターネット情報から、リアルタイムで照明システム300の発
光スペクトルを調光することが容易となる。また、有線接続によって照明システム300の
接続部（受信部）が、機械的に劣化および破損する虞を低減できる。

なお、受信部20が有線通信により外部情報を受信するものである場合には、通信の安定性、秘密性および経済性等の点では有利である。

また、照明システム300は、記憶部10に保存されている基準光の発光スペクトルのデー
タが、受信部20を介して無線通信により更新可能であるものでもよい。この場合には、例えば、幅広い場所と時間に対応した照明環境の提供に適するように、基準光の発光スペクトルのデータを、無線で容易に更新することができる。更新の例としては、例えば、昼間の陸上に対応した基準光の発光スペクトルのデータを、昼間の浅海域の海中における光に対応した基準光の発光スペクトルのデータに更新する場合を挙げることができる。

また、上記各実施形態の照明システム300において、例えば図８に示す例のように、互
いに発光スペクトルが異なる複数の発光装置１が含まれていてもよい。この場合には、前述した、照明装置100が発光スペクトルの互いに異なる複数の発光装置１を含んでいる場
合と同様に、互いに発光スペクトルが異なる発光装置１から、互いにスペクトルが異なる複数種の励起光を外部に放射することができる。そのため、この照明システム300を利用
した照明装置100から外部への放射光のスペクトルを任意のものに調整することが容易に
なる。また、より広い範囲のスペクトルの再現が容易であるため、照明システム300とし
て提供できる照明環境のバリエーションをより多くすることができる。すなわち、より多種の場所、時間等の光スペクトルの再現が容易になる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、記憶部10および制御部30の少なくとも一方が、照明装置100の本体内（例えば照明モジュールにおける筐体本体111内等）に位置していなくてもよく、発光装置１等と独立して位置していてもよい。この場合、制御部30および演算素子31としては外部のコンピュータ（パーソナルコンピュータを含む）を用いることができる。言い換えれば、照明装置100のうち記憶部10および制御部30以外の部分と上
記コンピュータとが電気的に接続されていてもよい。この場合には、照明装置100として
の生産性、経済性等の向上に有利である。また、複数の照明装置100（直接には発光装置
１）の発光スペクトルを一括して制御することも容易になる。

１ 発光装置
２ 基体
３ 発光素子
４ 枠体
５ 封止部材
６ 被覆材
７ 蛍光体
７ａ 第１蛍光体
７ｂ 第２蛍光体
10 記憶部
20 受信部
21 アンテナ
30 制御部
31 演算素子
100 照明装置
110 筐体
111 （筐体の）本体
112 端板
120 基部
130 蓋体
200 照明モジュール
300 照明システム
Ｅ 電子部品
Ｐ 電源

Claims (8)

1. 発光素子を有する発光装置と、
   基準光の発光スペクトルのデータが保存されている記憶部と、
   外部情報を受信する受信部と、
   前記受信部から前記外部情報が送信されるとともに、前記基準光の発光スペクトルのデータに基づいて、前記発光装置に通電される電流および／または電圧を制御する制御部とを備える照明装置。
2. 互いに発光スペクトルが異なる複数の発光装置を含んでいる請求項１記載の照明装置。
3. 前記記憶部および前記制御部が１つの電子部品に含まれている請求項１または請求項２記載の照明装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の照明装置と、
   該照明装置が実装された筐体とを備える照明モジュール。
5. 発光素子を有する発光装置と、
   基準光の発光スペクトルのデータが保存されている記憶部と、
   外部情報を受信する受信部と、
   前記受信部から送信された前記外部情報に基づいて演算処理をする演算素子を含む制御部とを備えており、
   前記制御部が、前記演算処理の結果に基づいて調光パラメータを算出 し、該調光パラメータに基づいて前記基準光の発光スペクトルのデータを補正し、前記発光装置に通電される電流および／または電圧を制御する照明システム。
6. 前記受信部が無線通信により前記外部情報を受信する請求項５記載の照明システム。
7. 前記記憶部に保存されている前記基準光の発光スペクトルのデータが、前記受信部を介して無線通信により更新可能である請求項６記載の照明システム。
8. 互いに発光スペクトルが異なる複数の発光装置を含んでいる請求項５〜請求項７のいずれか１項記載の照明システム。