JP2020024835A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】明るい電球色の光源を備える照明装置を提供する。【解決手段】一つ又は複数の半導体発光素子を有する色温度が３８００Ｋよりも高い白色系発光体と、一つ又は複数の半導体発光素子を有する色温度が３８００Ｋよりも低い色温度の暖色系発光体が実装基板に実装された光源と、発光色が異なる光源を各々点灯・消灯及び調光制御する制御回路部を備え、暖色系発光体の使用数が白色系発光体の使用数よりも多いことを特徴にしている照明装置。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体素子を有する発光体を備えた照明装置は、蛍光ランプ用照明器具と比較して長寿命化・省エネルギー化を図ることができるため、近年注目が集まっている。ＬＥＤを用いた照明装置では、長寿命化による長期使用に対する高い信頼性と、普及が急速に進んだために使用者のライフスタイルに合わせた照明光源を選択できる照明器具が望まれている。

例えば特許文献１には、各々発光色の異なる複数の光源とそれを制御する制御部を備え、前記制御部は照明色を色温度２２５０〜１７５０Ｋかつ偏差が−０．０１〜−０．０２であるオレンジピンク色に調色することで、使用者に良質な睡眠を促すことのできる照明装置を提供することを目的としていると記載がある。
また、特許文献２には、ｘｙ色度図上で規定した第１照明モードと第２照明モードを備え、第１照明モードと第２照明モードを選択可能な操作部を設けることで、睡眠効率及び作業能率を向上できる照明装置を提供することを目的とすると記載がある。

特許第６０１２９６１号公報 特開２０１３−１７１６８８号公報

特許文献には色温度やｘｙ色度図上で照明色を規定することで、睡眠等の効率が向上する効果があると記述されている。

しかしながら、特許文献には照明色に関する内容のみが規定されており、照明光源の明るさに関する記述はなく、使用者が屋内でリラックスするか否かは照明色のみならず照明光源の明るさも起因している。
また、使用者が屋内でリラックスを感じるのは白色系の照明色よりも暖色系の照明色であり、白色系の照明色は、特に色温度が高くなるほど使用者がまぶしさを感じて敬遠する事例があることがわかっている。
昨今、使用者のライフスタイルが多様化しているなかで、使用者が照明色や明るさを自由に選択できる照明器具の提供が必要であるのに対して、従来の照明装置では全灯時の照明色は４６００〜６５００Ｋ程度の白色系照明色であり、電球色の明るさは全灯時の３割程度であり電球色の明るさが不足している課題がある。

本発明は、明るい電球色の光源を備える照明装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、照明装置は異なる発光色の光源と、発光色が異なる光源を各々点灯・消灯及び調光制御する制御回路部を備え、光源は色温度が３８００Ｋよりも高い白色系ＬＥＤと３８００Ｋよりも低い色温度の暖色系ＬＥＤを少なくとも各々１個を備え、暖色系ＬＥＤの使用数が白色系ＬＥＤの使用数よりも多いことを特徴にしている。

本発明により、明るい電球色の光源を備える照明装置を提供することができる。なお、明るい電球色で点灯させることを明るい電球色モードと呼ぶこととする。

実施形態に係るＬＥＤ照明装置を示す分解斜視図である。 実施形態に係るＬＥＤ照明装置の各色ＬＥＤの配置を示す平面図である。 実施形態の変形例に係るＬＥＤ照明装置の各色ＬＥＤの配置を示す平面図である。 実施形態に係るＬＥＤ照明装置を示す縦断面図である。

本発明の実施形態について、一例として適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
また、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１Ａは、例えば、家屋の天井面に設けられる引掛ローゼットや引掛シーリングなどの屋内配線器具（不図示）に係合する取付アダプタ（不図示）を介することによって、外部電源に接続されるとともに天井面の所定位置に固定されて利用に供されるものである。

図１は、実施形態に係るＬＥＤ照明装置を示す分解斜視図である。なお、図１では、紙面上側が天井側、紙面下側が床側である。
図１に示すように、ＬＥＤ照明装置１Ａは、例えば丸型のものであり、本体ベース１１、アダプタ受け部（絶縁材）１２、電源基板１３、放熱板１４、ＬＥＤ光源基板１５Ａ、反射シート１６、ＬＥＤカバー１７、センタカバー１８、セード１９、リング部材２０、センサユニット２１などで構成されている。

本体ベース１１は、鋼板（例えば、ＳＰＣＣ）を略円形状に加工成形した部品であり、凹面が床側を向くように略凹状（皿状）に形成されている。また、本体ベース１１の中央には、取付アダプタ（不図示）が係止されるアダプタ取付孔１１ａが形成されている。

アダプタ受け部（絶縁材）１２は、難燃性を有する合成樹脂（例えば、ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート樹脂）で形成され、本体ベース１１にねじ固定されるリング形状の固定部１２ａと、この固定部１２ａの内周縁部から床側（下方）に延出する円筒部１２ｂと、を有している。

電源基板１３は、制御部を含む点灯回路基板などを有し、アダプタ受け部（絶縁材）１２を介して本体ベース１１にねじ固定されている。これにより、電源基板１３は、本体ベース１１と後記する放熱板１４とで囲まれた放熱空間内に、電気絶縁性を維持した状態で配置される。

また、電源基板１３は、不図示の電線を介して、取付アダプタ（不図示）と電気的に接続される。これにより、ＬＥＤ照明装置１Ａは、屋内配線器具（不図示）、取付アダプタ（不図示）、電源基板１３をそれぞれ介して、給電されるようになっている。電源基板１３の詳細については後記する。

放熱板１４は、鋼板を略円形状に加工成形したものであり、床側に突出する円錐台形状の基板支持部１４ａが形成されている。また、放熱板１４は、例えば亜鉛メッキ鋼板などの熱伝導性の良好な金属を用いて構成され、しぼり加工を施すことによって強度アップが図られている。また、放熱板１４は、本体ベース１１よりも大径に形成され、本体ベース１１よりも径方向外側に突出するようにして本体ベース１１に取り付けられる。

また、放熱板１４の径方向の中心には、アダプタ受け部（絶縁材）１２の円筒部１２ｂと対応する位置に円形の貫通孔１４ｂが形成されている。また、放熱板１４の外周に形成された環状部１４ｃには、後記するセード１９を掛止するための受け具１４ｄが１２０°間隔で３箇所に取り付けられている。

ＬＥＤ光源基板１５Ａは、リング形状の配線基板１５ａと、この配線基板１５ａの一面側（床面側）に同心円状に配置された複数のＬＥＤ素子群１５ｂと、を含んで構成されている。なお、ＬＥＤ素子群１５ｂの詳細については後記する。

配線基板１５ａは、例えば、アルミニウム合金製の略環状の金属板に絶縁層および銅箔パターンなどを形成することで構成され、または熱伝導性の良好な樹脂（例えばポリイミド樹脂など）の平板上に銅箔パターンおよびソルダーレジストなどを形成することで構成されている。また、配線基板１５ａは、放熱板１４にねじ固定されている。

図２は、実施形態に係るＬＥＤ照明装置の各色ＬＥＤの配置を示す平面図である。なお、図２は、１８畳用のＬＥＤの配列パターンの一例を示している。
図２に示すように、ＬＥＤ素子群１５ｂは、電球色（Ｌ色）の光を発する複数個の昼光色ＬＥＤ１５ｂ１、昼光色（Ｄ色）の光を発する複数個の昼光色ＬＥＤ１５ｂ２、青色の光を発する複数個の青色ＬＥＤ１５ｂ３を含んで構成されている。また、ＬＥＤ素子群１５ｂは、保安灯用のＬＥＤ１５ｂ４を備えている。

電球色ＬＥＤ１５ｂ１は、ピーク波長が４３０ｎｍ〜４６０ｎｍのものであり、外周側から内周側にかけて同心円状に複数列（図２の実施形態では９列）に形成されている。

昼光色ＬＥＤ１５ｂ２は、ピーク波長が５５０ｎｍ〜６５０ｎｍのものであり、同心円状に複数列配置された各列において電球色ＬＥＤ１５ｂ１を間に挟んで配置されている。すなわち、昼光色ＬＥＤ１５ｂ２は、同心円状の各列において、周方向に２個の電球色ＬＥＤ１５ｂ１を間に挟んで配置されている。なお、内周側から２列目における昼光色ＬＥＤ１５ｂ２は、１個または２個の電球色ＬＥＤ１５ｂ１を間に挟んで配置されている。また、電球色ＬＥＤ１５ｂ１と昼光色ＬＥＤ１５ｂ２は、同心円状の各列において、周方向に向けて等間隔またはほぼ等間隔に配置されている。

青色ＬＥＤ１５ｂ３は、ピーク波長が４７０ｎｍ〜４８０ｎｍのものであり、同心円状に複数列配置された電球色ＬＥＤ１５ｂ１と昼光色ＬＥＤ１５ｂ２の最外周と最内周との間において、周方向に間隔を空けて円環状に配置されている。図２の実施形態において、電球色ＬＥＤ１５ｂ１と昼光色ＬＥＤ１５ｂ２とが配置された列は、円環状に配置された青色ＬＥＤ１５ｂ３の内周側には同心円状に５列配置、外周側には同心円状に４列配置となっている。

図３は、実施形態の変形例に係るＬＥＤ照明装置の各色ＬＥＤの配置を示す平面図である。なお、図３に示すＬＥＤ光源基板１５Ｂは、８畳用のＬＥＤの配列パターンを示し、ＬＥＤ光源基板１５Ａとは、ＬＥＤ素子群１５ｂの数および配列が異なるだけで、配線基板１５ａの形状などは同一である。また、保安灯用のＬＥＤ１５ｂ４は、畳数に拘わらず同じ位置に配置されている。

図３に示すように、電球色ＬＥＤ１５ｂ１は、前記と同様のピーク波長を有するものであり、外周側から内周側にかけて同心円状に複数列（図３の実施形態では６列）に形成されている。

昼光色ＬＥＤ１５ｂ２は、前記と同様のピーク波長を有するものであり、同心円状に配置された各列において電球色ＬＥＤ１５ｂ１を間に挟んで配置されている。

青色ＬＥＤ１５ｂ３は、前記と同様のピーク波長を有するものであり、同心円状に複数列配置された電球色ＬＥＤ１５ｂ１と昼光色ＬＥＤ１５ｂ２の最外周と最内周との間において、周方向に間隔を空けて円環状に配置されている。図３の実施形態において、電球色ＬＥＤ１５ｂ１と昼光色ＬＥＤ１５ｂ２とが配置された列は、円環状に配置された青色ＬＥＤ１５ｂ３の内周側には同心円状に３列配置、外周側には同心円状に３列配置となっている。

図２に示すＬＥＤ素子群１５ｂは、例えば、２７５個の電球色ＬＥＤ１５ｂ１、１４２個の昼光色ＬＥＤ１５ｂ２、および４１個の青色ＬＥＤ１５ｂ３によって構成されている。また、図３に示すＬＥＤ素子群１５ｂは、例えば、１４８個の電球色ＬＥＤ１５ｂ１、７６個の昼光色ＬＥＤ１５ｂ２、および２３個の青色ＬＥＤ１５ｂ３によって構成されている。このように、青色ＬＥＤ１５ｂ３の数は、電球色ＬＥＤ１５ｂ１および昼光色ＬＥＤ１５ｂ２の合計数の１０％程度とすることが好ましい。

図１に戻って、反射シート（反射フィルム）１６は、ＬＥＤ素子群１５ｂから天井側に出射された光（ＬＥＤカバー１７やセード１９によって天井方向に反射された光）を床側に反射させる機能を有し、ＬＥＤ光源基板１５Ａの形状と対応するように平面視においてドーナツ状（環状）に形成されている。また、反射シート１６は、白色の樹脂シートで構成され、ＬＥＤ素子群１５ｂの各素子を個別に露出させる（挿通させる）貫通孔１６ａが形成されている。なお、本実施形態では、反射シート１６を設ける場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、放熱板１４や光源基板１５Ａに高反射塗装を行う構成であってもよい。本実施形態では、高反射塗装ではなく、反射シート１６を用いることで、ＬＥＤ照明装置１Ａを安価に製造することが可能になる。

ＬＥＤカバー１７は、複数のＬＥＤ素子群１５ｂから発せられた光束を表面側（床側）へ導く機能およびＬＥＤ光源基板１５Ａを放熱板１４に対して密着させるように押圧する機能などを有している。

ＬＥＤカバー１７は、例えばポリスチレン、ポリカーボネートなどの、透光性および電気絶縁性を有する樹脂を用いて、射出成形などによって一体成形されている。特に、透明性、コストおよび成形性の点においてポリスチレンを使用することが好ましい。また、ＬＥＤカバー１７に用いる材料は、透光性および電気絶縁性を備えるものであれば、樹脂に限定されるものではなく、ガラスなどであってもよい。

また、ＬＥＤカバー１７は、ＬＥＤ光源基板１５Ａの発光面（ＬＥＤ素子群１５ｂが実装されている面）全体を覆う略円形状のＬＥＤカバー部１７ａと、ＬＥＤカバー部１７ａの外周縁部から背面側（天井側）に向けて延びる円筒状の壁部１７ｂと、壁部１７ｂの上端（背面側）から径方向外側に向けて突出するつば部１７ｃと、を有している。つば部１７ｃは、周方向に沿って延在し、３箇所に分割されて形成されている。

センタカバー１８は、装置本体の中央において露出する取付アダプタ（不図示）を覆うものであり、例えば、難燃性を有する合成樹脂（例えば、ＰＰ：ポリプロピレン樹脂）によって形成されている。また、センタカバー１８は、円板状に形成され、ＬＥＤカバー１７に着脱自在に取り付けられている。

セード１９は、透光性（透明、半透明、または、乳白色を含む）を有する樹脂製（例えばアクリルやポリスチレンなど）であり、ドーム状に構成されたものである。また、セード１９は、光源（ＬＥＤ素子群１５ｂ）から放射された光束を拡散させて、使用者がＬＥＤ照明装置１Ａを直視した際のまぶしさを軽減したり、ＬＥＤ照明装置１Ａが設置された空間の明るさを均一化する役割を果たす。また、セード１９は、放熱板１４の受け具１４ｄによって、着脱自在に係合保持される。

リング部材２０は、リング部の内周側がセード１９の外周側に保持され、リング部の外周側がセード１９の外周よりも外側に突出するように構成されている。また、リング部材２０は、光透過性を有する材料で形成されている。

センサユニット２１は、例えば、ＬＥＤ照明装置１Ａが設置された環境（空間）の明るさに応じてＬＥＤ素子群１５ｂへの供給電力を変化させて、ＬＥＤ照明装置１Ａ下で一定の照度が得られるようにする機能を提供する。また、ＬＥＤ照明装置１Ａ下の照度を検知する。

図４は、実施形態に係るＬＥＤ照明装置を示す縦断面図である。
図４に示すように（併せて図１に示すように）、ＬＥＤカバー部１７ａは、径方向の中央部に円形の貫通孔１７ａ１が形成されている。また、ＬＥＤカバー部１７ａには、ＬＥＤ光源基板１５ＡのＬＥＤ素子群１５ｂ（電球色ＬＥＤ１５ｂ１、昼光色ＬＥＤ１５ｂ２、青色ＬＥＤ１５ｂ３）のそれぞれに対応する位置にドーム形状部１７ａ２が形成されている。なお、ドーム形状部１７ａ２は、レンズ機能を有するものであり、電球色ＬＥＤ１５ｂ１、昼光色ＬＥＤ１５ｂ２および青色ＬＥＤ１５ｂ３からの光束を拡散等させるものである。

また、ＬＥＤカバー１７では、ＬＥＤカバー部１７ａが放熱板１４の基板支持部１４ａにねじ固定され、つば部１７ｃが放熱板１４の環状部１４ｃにねじ固定される。

壁部１７ｂは、ＬＥＤカバー部１７ａに対して略直交する方向に延びて形成されている。また、壁部１７ｂには、図示しない切欠きが形成され、ＬＥＤカバー１７内の熱を外部に逃すことができるようになっている。なお、切欠きの開口面積は、使用者の指が挿入できない大きさに設定されている。これにより、使用者が手（指）で直接にＬＥＤ光源基板１５Ａに触れるのを防止できる。

つば部１７ｃは、ＬＥＤカバー１７をＬＥＤ光源基板１５Ａの外周側において放熱板１４に固定する固定部である。

本実施形態では、複数の電球色ＬＥＤ１５ｂ１が同心円状に配置され、複数の昼光色ＬＥＤ１５ｂ２が各列において周方向に電球色ＬＥＤ１５ｂ１を間に挟んで配置され、青色ＬＥＤ１５ｂ３が電球色ＬＥＤ１５ｂ１および昼光色ＬＥＤ１５ｂ２の間に環状に配置されている。これによれば、電球色ＬＥＤ１５ｂ１と昼光色ＬＥＤ１５ｂ２に使用される配線基板と青色ＬＥＤ１５ｂ３に使用される配線基板とを、１枚の配線基板１５ａで構成することができるので、安価に構成することができ、しかも組み立て作業を簡略化できる。また、セード１９に青色のリング状の影が写り込むのを防止できる。

なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更することができる。例えば、前記した実施形態では、電球色ＬＥＤ１５ｂ１，１１５ｂ１と、昼光色ＬＥＤ１５ｂ２，１１５ｂ２と、青色ＬＥＤ１５ｂ３，１２１ｃと、を備えたＬＥＤ照明装置１Ａ，１Ｂを例に挙げて説明したが、４７００Ｋや５０００Ｋの昼白色ＬＥＤに、青色ＬＥＤ１５ｂ３，１２１ｃを追加する構成であってもよい。

また、ＬＥＤ照明装置１Ａ，１Ｂの形状は、丸型に限定されるものではなく、四角などの角型、多角型など他の形状であってもよい。

ＬＥＤ素子群１５ｂについて記述する。ＬＥＤ素子群１５ｂは前記の通り、電球色等の白色系ＬＥＤと電球色等の暖色系ＬＥＤを組み合わせて使用されるが、一般に全灯時の色温度は４６００〜６５００Ｋ程度の白色系照明色であり、暖色系ＬＥＤよりも白色系ＬＥＤを多数使用される。
例えば、ＬＥＤ光源基板１５ＡにおけるＬＥＤ使用量の比率を電球色ＬＥＤ：電球色ＬＥＤ＝３：１のようにして、各々異なる光源色の光源を制御回路部で電流制御している。

明るい電球色モードで光量がより得られるようにするには、従来よりも暖色系ＬＥＤの使用数を増やす必要があることが考え得る。しかしながら、暖色系ＬＥＤは白色系ＬＥＤよりも発光効率が劣るため、ＬＥＤ光源基板１５Ａにおける暖色系ＬＥＤの搭載比率が白色系ＬＥＤよりも少ない場合には必要な明るさを得ることができない。ここでの明るい電球色モードにおける必要な明るさとは定格光束の７０％以上の光束値と定義する。

また、電球色で必要な明るさを満足する暖色系ＬＥＤの搭載数量よりも白色系ＬＥＤの使用数を増やした場合はＬＥＤ使用数が大幅に増えてコスト上の課題が生じる。

よって、ＬＥＤ光源基板１５Ａにおいて暖色系ＬＥＤの搭載数量は、白色系ＬＥＤの搭載数量よりも多くすることで、コストを抑えて明るい電球色モードで必要な明るさを満足させることができる。
なお、白色系ＬＥＤ搭載数量はエネルギー消費効率面で極力、暖色系ＬＥＤの搭載数量に近づけた方が望ましい。

電源基板１３について記述する。電源基板１３は発光色が異なる光源を各々点灯・消灯及び調光制御することができる。
全灯時には電球色系ＬＥＤ電流を抑えて、全灯時には色温度が４６００〜６５００Ｋ程度の白色系照明色とすることができ、明るい電球色モードで点灯する際には、白色系ＬＥＤを消灯もしくは暖色系ＬＥＤよりも低い電流で点灯させ、暖色系ＬＥＤの電流を制御することで調色ならびに調光することができる。

これにより、全灯時色温度が４６００〜６５００Ｋ程度の白色系照明色と、明るい電球色モードでの暖色系照明色でかつ十分な明るさが確保できると同時に、ライフスタイルに合わせてお好みで調光・調色を選択可能であるため自由に照明点灯モードを設定できる効果を奏する。
以上、前記実施形態では、発光体がＬＥＤを備える場合について説明したが、発光体としてＥＬ（Electro-Luminescence）など他の半導体発光素子を用いてもよい。

１Ａ ＬＥＤ照明装置（照明装置）
１１ 本体ベース
１１ａ アダプタ取付孔
１２ アダプタ受け部（絶縁材）
１３ 電源基板
１４ 放熱板
１５Ａ，１５Ｂ ＬＥＤ光源基板
１５ｂ ＬＥＤ素子群
１５ｂ１ 電球色ＬＥＤ
１５ｂ２ 昼光色ＬＥＤ
１５ｂ３ 青色ＬＥＤ
１６ 反射シート
１７ ＬＥＤカバー
１９ セード

Claims (2)

1. 一つ又は複数の半導体発光素子を有する色温度が３８００Ｋよりも高い白色系発光体と、
   一つ又は複数の半導体発光素子を有する色温度が３８００Ｋよりも低い色温度の暖色系発光体と、
   前記発光体が実装基板に実装された光源と、
   発光色が異なる光源を各々点灯・消灯及び調光制御する制御回路部を備え、
   暖色系発光体の使用数が白色系発光体の使用数よりも多いことを特徴にしている照明装置。
2. 一つ又は複数の半導体発光素子を有する色温度が３８００Ｋよりも高い白色系発光体と、
   一つ又は複数の半導体発光素子を有する色温度が３８００Ｋよりも低い色温度の暖色系発光体と、
   一つ又は複数の半導体発光素子を有する単色発光の発光体と、
   前記発光体が実装基板に実装された光源と、
   発光色が異なる光源を各々点灯・消灯及び調光制御する制御回路部を備える請求項１の照明装置。

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