JP2023037275A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的狭い放射角を維持しつつ、小型の照明装置を実現すること。【解決手段】光軸方向に光を照射する光源と、複数の反射板を備える照明装置であって、前記複数の反射板は、前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ下部開口の間の反射面を備える第１反射板と、前記第１反射板の内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ下部開口の間の反射面を備える第２反射板を備え、前記第２反射板の上端は、前記光源の中心を出射した第１光線が、前記第１反射板で反射され光軸に平行に進む反射光線となり、当該反射光線が前記第２反射板の上端の外側ぎりぎりを通過可能な位置となるように設けられ、前記第１光線の前記光軸に直交する面とのなす角である遮蔽角が、３度以上２０度以下である。【選択図】図５

Description

本発明は、小型化が可能な照明装置に関し、特に狭角や中角が可能で、発光色の異なるＬＥＤを用いても色むらが少ない照明装置に関する。

主に対象物を照らす目的で用いられるスポットライトなどの照明装置において、放射角を狭めようとすると、照明装置が大型化するという問題があった。例えば特許文献１において、反射板だけを用いる比較例の照明装置と、大型化を避けるため反射板に加えて光源近傍にレンズを備えた実施例が記載されており、「本実施形態のＬＥＤ照明器具では、比較例１のＬＥＤ照明器具に比べて、反射板３の高さを低くしながらも、反射板３の内周面３ａに到達する光を増やすことが可能となる」とされている。

引用文献２に、複数の反射板を用いた照明装置が記載されている。ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップの前に位置し、ＬＥＤチップからの光を受けて前方に向けて投射する小径反射鏡と、ＬＥＤチップおよび小径反射鏡を外側から囲んで、ＬＥＤチップからの光を前方へ向けて反射する反射鏡とを備えた構造が示されている。

調色の方法として、高色温度と低色温度の２つの白色系光源、あるいは３色以上の光源を用い、その明るさの比率を変化させることが一般的であるが、複数の色のＬＥＤを用いるため色ムラが生じる場合があった。引用文献３には、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、白色ＬＥＤからなるＬＥＤ群を用い、ＬＥＤ群で発光した光を絞る部分を有し、絞りの前で光の混合を促進し、色むらを抑制する照明装置が記載されている。

特開2013-127896号公報 特開2015-181100号公報 特開2017-033724号公報

本発明の課題は、狭角あるいは中角といった比較的狭い放射角を維持しつつ、小型の照明装置を実現することである。
また、複数の色のＬＥＤを発光領域に配置するスポットライト・ダウンライトなどの照明装置において、色ムラを抑制することである。

本発明は、光軸方向に光を照射する光源と、複数の反射板を備える照明装置であって、前記複数の反射板は、前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ下部開口の間の反射面を備える第１反射板と、前記第１反射板の内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ下部開口の間の反射面を備える第２反射板を備え、前記第２反射板の上端は、前記光源の中心を出射した第１光線が、前記第１反射板で反射され光軸に平行に進む反射光線となり、当該反射光線が前記第２反射板の上端の外側ぎりぎりを通過可能な位置となるように設けられ、前記第１光線の前記光軸に直交する面とのなす角である遮蔽角が、３度以上２０度以下である、照明装置である。

本発明において、前記遮蔽角が、５度以上１０度以下であってもよい。

本発明は、光軸方向に光を照射する光源と、複数の反射板を備える照明装置であって、前記光源は所定の発光領域を備え、前記複数の反射板は、前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第１反射板と、その内側に設置され前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第２反射板と、その内側に設置され前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第３反射板を備え、前記発光領域の端部から前記第３反射板の上端に向かう第２光線が、前記第３反射板の裏面に当たる、照明装置である。

本発明において、前記裏面は低反射率処理がなされていてもよい。

本発明は、光軸方向に光を照射する光源と、複数の反射板を備える照明装置であって、前記複数の反射板は、前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第１反射板と、前記第１反射板の内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第２反射板と、前記第２反射板の内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第３反射板と、を備え、前記第２反射板の下端は、前記光源の中心と前記第１反射板の上端を結ぶ線上に設けられ、前記第３反射板の下端は、前記光源の中心と前記第２反射板の上端を結ぶ線上に設けられる、照明装置である。

本発明において、前記第３反射板の上端は、光源の中心を出射した光線が、前記第２反射板の下端で反射され光軸に平行に進む第２の反射光線となり、当該第２の反射光線が前記第３反射板Ｍの上端の外側ぎりぎりを通過可能な位置となるよう設けられていてもよい。

本発明は、光軸方向に光を照射する光源と、複数の反射板を備える照明装置であって、前記反射板は、前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第１反射板と、その内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第２反射板と、その内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第３反射板を備え、前記第２反射板及び前記第３反射板の表面には、シボ形状が形成され、前記第２反射板においては、前記第２反射板の光軸を含む切断面に対して斜め方向にシボ形状が連なっており、前記第３反射板においては、前記第２反射板の光軸を含む切断面に対して前記斜め方向とは逆の斜め方向にシボ形状が連なっている、照明装置である。

本発明において、前記光源は、３色のＬＥＤを混合して配置したものであってもよい。

本発明において、前記ＬＥＤの色の一つは、ＣＩＥ１９３１色度座標において、（０．６６、０．２３）、（０．４２３、０．３５５）、（０．５，０．５）と色度境界線Ｅで囲まれる範囲の色度の赤色であってもよい。

本発明において、前記ＬＥＤの色の一つは、ＣＩＥ１９３１色度座標において、（０．３３６、０．２４）、（０．３５２、０．４４）、（０．１５、０．２）、（０．２、０．１）で囲まれる範囲の色度である青白色であってもよい。

本発明において、前記ＬＥＤの色の一つは、ＣＩＥ１９３１色度座標において、（０．４２３、０．３５５）、（０．３４２，０．３１２）、（０．３５２、０．４４）、（０．３７、０．６３）及び色度境界線で囲まれる範囲の色度である黄白色であってもよい。

本発明によれば、複数の発光色のＬＥＤを用いた光源及びその光源を用いた照明装置において、比較的狭い放射角を維持しつつ、照明装置の小型化を図ることができる。

実施形態１の照明装置の斜視図 実施形態１の照明装置の要部断面図 実施形態１の制御装置、及び照明装置が壁面を照らす例 実施形態１において、光源の中心を発し反射板Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の上端で反射する光線の軌跡 実施形態１において、光源の中心を発し反射板Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の下端で反射する光線の軌跡 実施形態１において、発光領域ＬＥＳ端部を発し反射板Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の上端で反射する光線の軌跡 実施形態１において、発光領域ＬＥＳ端部を発し反射板Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の下端で反射する光線の軌跡 反射板Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を光軸を含む面で切断した説明図 実施形態１における効率の遮蔽角依存性 実施形態１における軸光度の遮蔽角依存性 実施形態２に用いる光源３２０Ｂの平面図 ＬＥＤの色度を説明するための色度図 実施形態２に用いる光源４２０の平面図 実施形態２（実測）及び実施形態１（シミュレーション）におけるＬＥＳと１／２照度角の関係 実施形態３の照明装置の説明図

＜用語について＞
配光の広がりである放射角を表す用語として、１／２照度角と１／２ビーム角がある。１／２照度角は、照明器具の光軸に直交する平面において、照度が中心の１／２となる位置と照明器具の光源を結ぶ線を引き、この線と光軸との角度を指す。１／２ビーム角は、中心軸方向の光度に対し、１／２の光度となる方向を指す。本明細書では、配光角を主に１／２照度角で表すこととする。

狭角とは、本明細書では１／２照度角が１５度以下、中角とは１５度以上２５度以下、両者を合わせて比較的狭い放射角とする。

＜実施形態１＞
＜基本構成＞
本実施形態に係る照明装置３００の斜視図を図１に示す。照明装置３００は主にアウトドア用途を想定した大型のスポットライトであって、光学系収容部３３０、４枚の反射板からなる反射板群３３１（及び後述するフード３３２）、３本の反射板支持板３３５、出射窓３４０、ヒートシンク３５０、電源収容部３６０、角度調整部３６５、固定部３７０を備える。説明のため光源３２０の中心から光の出射方向に向かう光軸３２５を示す。照明装置３００は、例えば壁面に固定部３７０を取付け、下向きまたは上向きに光を照射する用途が想定されている。

照明装置３００の光軸３２５に沿って切断した要部断面図を図２に示す。光源３２０は、円形の発光領域（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ＝ＬＥＳ）を備え、その直径をφ（ファイ）とする。光源３２０は光源ホルダー３２２によってヒートシンク３５０に固定されている。光源３２０から発する光は光軸３２５を中心に相対光度の角度依存性がほぼランバーシアン（光軸からの角度をθとしてｃｏｓθ）の光を発する。

光学系収容部３３０に、光軸を取り囲む４枚の反射板からなる反射板群３３１とそれと接続している４枚のフード３３２が収容されている（断面図なので８枚が図示されている）。フード３３２は両面とも黒色に塗装され、不要な光を除去する。その前面に出射窓３４０が設けられている。出射窓３４０は内部への水の侵入を防止する役割を有する。出射窓３４０として透明板を用いてもよいが、後述する色むら対策のため光を拡散する拡散板を用いてもよい。
電源収容部３６０内に電源３６１が収容され、電源３６１にはワイヤレスモジュール３６７が接続されている。

＜反射板の構成＞
反射板群３３１は、光軸から離れた側（外側）より光軸に近い側（内側）に向けて、第１反射板Ｍ１、第２反射板Ｍ２、第３反射板Ｍ３、第４反射板Ｍ４が設置されたものである。これらは、それぞれ光源３２０の発光領域ＬＥＳの中心を焦点とする回転放物面に近い形状を有し、その上端を結んだ上部開口と下端を結んだ下部開口の間に反射面を備えている。ただし、色むらや輝度むらを減らすためなどの理由で、回転放物面にシボなどの凹凸形状や筋形状といった拡散形状を加えて、回転放物面からずらすことがある（後述）。また、全ての反射板の回転対称軸を光軸に一致させるのではなく、いくつかの反射板の回転対称軸を光軸からすこしずらすことにより、色むらを低減することもできる。

＜制御及び壁面照射＞
図３に、照明装置３００の制御装置３８０、及び壁面３９０に取り付けられた照明装置３００の出射光３２６が、壁面３９０における照射領域３９１を照らす例を示す。

照明装置３００には、電源３６１が内蔵され、電源３６１は、３色のＬＥＤをそれぞれ独立して駆動するための３ｃｈの駆動出力を備え、制御装置３８０から送信された電波３８５によって搬送される制御信号により制御される。制御装置３８０としては照明制御ソフトをインストールしたスマートホン、タブレット又はＰＣが用いられ、制御信号が、受信装置であるワイヤレスモジュール３６７に無線で伝送される。ワイヤレスモジュール３６７は電源３６１に設けられたスロットに接続されており、照明制御信号を電源３６１に伝送することによって、電源３６１の３ｃｈの駆動出力がそれぞれ制御される。

なお、制御装置３８０と照明装置３００が直接通信するのではなく、ゲートウェイと呼ばれる中継器や、サーバ、クラウドを介して照明制御を行う場合も多い。また、無線制御でなく有線制御を行う場合もある。

＜光線の軌跡＞
図４に、４つの反射板Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、発光領域ＬＥＳ（ｘ＝－２０～２０ｍｍの範囲）、光源の中心から発する光線ａ１、ａ２、ａ３、ａ４の軌跡を示す。各反射板の上端に接続されるフード３３２の図示は省略している。ｘは光源の中心から径方向の距離（単位ｍｍ）、ｙは光源中心から光軸方向の距離（単位ｍｍ）であり、光軸はｙ軸に重なる。

４つの反射板の光軸側の面を表面、光軸側の反対の面を裏面とする。

４つの反射板の上端Ｍ１ｕ、Ｍ２ｕ、Ｍ３ｕ、Ｍ４ｕは、いずれも光源中心を通るｙ＝０の面からの距離Ｌが５５ｍｍである。

第２反射板Ｍ２の下端Ｍ２ｄは、光源中心と反射板Ｍ１の上端Ｍ１ｕを結ぶ線上に設けられ、光線ａ１は、反射板Ｍ１の上端Ｍ１ｕで反射され、光線ｂ１として出射する。そのため、光源中心よりｙ軸と光線ａ１方向の間の角度で放射される光は、すべて反射板Ｍ１でｙ軸方向に反射される。

第３反射板Ｍ３の下端Ｍ３ｄは、光源中心と反射板Ｍ２の上端Ｍ２ｕを結ぶ線上に設けられ、光線ａ２は、反射板Ｍ２の上端Ｍ２ｕで反射され、光線ｂ２として出射する。そのため、光線ａ１方向と光線ａ２方向の間の角度で放射される光は、すべて反射板Ｍ２でｙ軸方向に反射される。

第４反射板Ｍ４の下端Ｍ４ｄは、光源中心と反射板Ｍ３の上端Ｍ３ｕを結ぶ線上に設けられ、光線ａ３は、反射板Ｍ３の上端Ｍ３ｕで反射され、光線ｂ３として出射する。そのため、光線ａ２方向と光線ａ３方向の間の角度で放射される光は、すべて反射板Ｍ２でｙ軸方向に反射される。

なお、「線上」とは幾何学的な一点ではなく、下端を意図的に線の少し下に来るようにして製造誤差があっても確実に線上になるようにしている場合や、製造誤差により下端が線上より少し上にくる場合も含み、本発明の効果が生じる場合であれば含まれる。

光線ａ４は、第４反射板Ｍ４の上端Ｍ４ｕで反射され、光線ｂ４として出射する。そのため、光線ａ３方向と光線ａ4方向の間の角度で放射される光は、すべて第２反射板Ｍ２でｙ軸方向に反射される。一方、光線ａ４方向と光軸方向の間の角度で放射される光は、そのまま外部に出射される。

図５に、光源中心から各反射板の下端方向に発する光線ｃ１、ｃ１Ｋ、ｃ２、ｃ３、ｃ４（光源出射光線）の軌跡を示す。

点線で表された光線ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４は、それぞれ反射板の下端Ｍ１ｄ、Ｍ２ｄ、Ｍ３ｄ、Ｍ４ｄで反射され、光線ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４（反射光線）となる。ただし太い点線で表された光線ｄ１は反射板Ｍ２に遮られる。一般にはこのような設計はしないが、ここでは意図的に光線ｄ１が反射板Ｍ２に遮られるようにしている（例えば特許文献２の図３では、真横方向に出射し「反射鏡」で反射された光が「小径反射鏡」に遮られないようになっている）。

点線で表された光線ｃ１Ｋは、ｘ軸方向に対し遮蔽角θ＝７．５°の角度で出射し、第１反射板Ｍ１で反射されて光軸に平行な光線となり、第２反射板Ｍ２の上端Ｍ２ｄのぎりぎり外側で外部に出射する光線ｄ１Ｋとなる。

つまり、第２反射板Ｍ２の上端は、光源を出射した光線ｃ１Ｋが、第１反射板Ｍ１で反射され光軸に平行に進む光線ｄ１Ｋとなり、反射光線ｄ１Ｋが第２反射板Ｍ２の上端の外側ぎりぎりを通過可能な位置となるように、光源を出射した光線ｃ１Ｋのｘ軸とのなす角である遮蔽角θ＝７．５°としている。なお、ｘ軸は光軸に直交する面内にある。

このように０°でない遮蔽角を設けているのは、遮蔽角を設けることにより、反射板Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が外側（反射板Ｍ１の近く）に配置されることになり、後述する「反射板裏面への光」の影響などが少なくなって、軸上光度の向上につながるためである。一方、水平に近い方向に向かう光の利用効率が低下するが、光源３２０が、ランバーシアン型（ｃｏｓθ、ただしθは光軸からの角度）の配光特性を有しているため、９０°に近い方向の光線ｃ１は、７．５°の方向の光であっても光軸方向の光の約１３％の光度にすぎず、遮蔽角を適当な値にすることにより遮蔽角以下の方向の光を使わないことによる光の損失を抑えることができる。遮蔽角を０°としないことによる、照明装置３００の効率、軸光度への影響については後述する。

第３反射板Ｍ３の上端は、光源の中心を出射した光線ｃ２が、第２反射板Ｍ２の下端で反射され光軸に平行に進む光線ｄ２となり、反射光線ｄ２が第３反射板Ｍ３の上端の外側ぎりぎりを通過可能な位置となるように設けられている。

第４反射板Ｍ４の上端は、光源の中心を出射した光線ｃ３が、第３反射板Ｍ３の下端で反射され光軸に平行に進む光線ｄ３となり、反射光線ｄ３が第４反射板Ｍ４の上端の外側ぎりぎりを通過可能な位置となるように設けられている。

このように設定することにより、光源の中心を発する光線は、いずれかの反射板に反射されることとなり、狭角あるいは中角といった比較的狭い放射角を維持することができる。
図６に、発光領域ＬＥＳの端部（光源の中心から２０ｍｍ）から各反射板の上端方向に発する光線ａ１、ａ２、ａ３、ａ４の軌跡を示す。

反射板の上端Ｍ１ｕ、Ｍ２ｕに向かう光線ａ１、ａ２（細い点線で示す）は、それぞれ反射板の上端Ｍ１ｕ、Ｍ２ｕで反射され、光線ｂ１、ｂ２として出射する。

一方、反射板の上端Ｍ３ｕ、Ｍ４ｕに向かう光線ａ３、ａ４（太い点線で示す）は、それぞれ反射板Ｍ３、Ｍ４の裏面に当たり、反射した場合に光線ｂ３、ｂ４となる。このため、これらの光線の制御が難しくなるが、発光領域ＬＥＳの端部から反射板Ｍ３、Ｍ４に当たる方向の角度が限られており、そのような成分の光が少ないと考えて、あえて光線ａ３、ａ４が反射板Ｍ３、Ｍ４の裏面に当たる構成にしている。なお、反射板Ｍ３、Ｍ４の裏面は反射率を抑える低反射率処理、例えば黒色塗装がされてもよい。低反射率処理とは、反射率が２０％以下、好ましくは１０％以下となる処理である。なお、反射板Ｍ３、Ｍ４の裏面に当たった光も有効に用いるため、裏面を鏡面にしてもよい。

遮蔽角を設けたため、反射板Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を第１反射板Ｍ１に近い外側に配置することができ、そのため発光領域ＬＥＳの端部から反射板Ｍ３、Ｍ４の裏面への立体角（つまり光の割合）が減少する。

図７に、発光領域ＬＥＳの端部（光源の中心から２０ｍｍ）から各反射板の下端方向に発する光線ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の軌跡を示す。

第１反射板Ｍ１の下端Ｍ１ｄに向かう光線ｃ１（細い点線で示す）は、反射板Ｍ１で反射され光線ｄ１となるが、反射板Ｍ２に遮られる。

第２反射板Ｍ２の下端Ｍ２ｄに向かう光線ｃ２（細い点線で示す）は、反射板Ｍ２で反射され、光線ｄ２として出射する。

第３反射板Ｍ３、Ｍ４の下端Ｍ３ｄ、Ｍ４ｄに向かう光線ｃ３、ｃ４（太い点線で示す）は、それぞれ反射板Ｍ３、Ｍ４の裏面で反射され、反射した場合には光線ｄ３、ｄ４となるが、反射板の裏面は黒色塗装されているため、この影響が抑えられている。

＜反射板の色むら対策＞
反射板Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を光軸を含む面で切断した説明図である図８に示すように、各反射板の反射表面には、色むら対策のため、シボ形状（複数の凸部又は凹部）を配置している。各凸部又は凹部は、例えば四角形あるいは六角形で区切られ、連なって配置されているが、その他の多角形であってもよい。

第１反射板Ｍ１においては、切断面の方向を示す矢印Ｖ１に平行な方向である矢印Ｓ１方向に、シボ形状である凸部（又は凹部）を連ねている。一方、第２反射板Ｍ２においては、切断面の方向を示す矢印Ｖ２に対して斜め右方向である矢印Ｓ２方向に、シボ形状である凸部（又は凹部）を連ねている。第３反射板Ｍ３においては、切断面の方向を示す矢印Ｖ３に対して斜め左方向である矢印Ｓ３方向に、シボ形状である凸部（又は凹部）を連ねている。第４反射板Ｍ４においては、切断面の方向を示す矢印Ｖ４に対して斜め右方向である矢印Ｓ４方向に、シボ形状である凸部（又は凹部）を連ねている。このように、各反射板について切断面の方向と凸部（又は凹部）が連なる方向を異ならせることにより、色むらを低減することができる。方向を異ならせる方法として、例えば隣接する反射板について右方向・左方向と交互に違う方向にしてもよい。

なお、第１反射板Ｍ１におけるシボ形状の連なりの方向を、矢印Ｖ１に対して左向き（矢印Ｓ３に類似）としてもよい。

＜特性＞
以上のように反射板を設計した照明装置３００の光学系収容部３３０に相当する部分は、従来の反射板１枚構成の照明装置に比べて、高さが約４０％程度（注：１６０→６５）に小さくなり、直径も約７０％（注：１２５→９０）になるというメリットを有している。その光学特性を、光線追跡法によりシミュレーションした。その結果、１０００（ｌｍ）の光源を用いた場合、１／２照度角１９°、光取出効率８７．２％、軸光度４０２０ｃｄとなった。
なお、実測データについては実施形態２の説明の中で述べる。

＜遮蔽角依存性＞
実施形態１のバリエーションとして、距離Ｌを５５ｍｍと８０ｍｍ、遮蔽角を０°から２０°とした場合について、光取り出し効率及び光軸強度について光線追跡によるシミュレーションを行った。ただし、パラメータを変えることにより放射角（１／２照度角）も少し変化している。

効率の遮蔽角依存性を示すグラフを図９に示す。黒丸（●）はＬ＝５５ｍｍ、白丸（○）はＬ＝８０ｍｍの場合である。いずれも、３°以上２０°以下の遮蔽角とすることにより、遮蔽角０°の場合に比べて効率が向上することがわかる。

軸光度の遮蔽角依存性を示すグラフを図１０に示す。黒丸（●）はＬ＝５５ｍｍの場合である。Ｌ＝５５ｍｍの場合、３°以上１０°以下の遮蔽角とすることにより、遮蔽角０°の場合に比べて軸光度が向上することがわかる。

＜実施形態２＞
＜基本構成＞
本実施形態に係る照明装置４００は、照明装置３００における光源３２０を、それぞれ発光領域ＬＥＳの直径＝１７、３７．４、４５．８、６１．４ｍｍの光源４２０、３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄに置き換え、特性を実測したものである。反射板群３３１などの光学系は実施形態１と同じものを用いている。ただし比較例として第１反射板だけを用いるものも、この実施形態の節で説明する。

＜光源＞
光源３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄの共通する構造を説明するため、本実施形態に用いる光源３２０Ｂ（発光領域ＬＥＳの直径＝３７．４ｍｍ）の平面図を図１１に示す。光源３２０は、配線パターンをプリントした基板３２１上の発光領域ＬＥＳに、３色のＳＭＤ型（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ型、表面実装型）のＬＥＤ３２３Ａ、ＬＥＤ３２３Ｂ、ＬＥＤ３２３Ｃ各２５個を図５のように混合して配置し、基板内部の配線で直列に接続したものである（光源３２０Ｃ、３２０ＤではＬＥＤの個数が異なる）。光源３２０Ｂは取付穴３２５を備え、取付穴３２５にネジを通してヒートシンク３５０に締結する。光源３２０Ｂは配線端子３２６Ａ（ＬＥＤ３２３Ａ用）、配線端子３２６Ｂ（ＬＥＤ３２３Ｂ用）、配線端子３２６Ｃ（ＬＥＤ３２３Ｃ用）、配線端子３２６Ｅ（共通端子）を備え、３つの出力を有する電源３６１に接続され、各ＬＥＤの発光が制御される。

この場合のＬＥＤの配列は、ＬＥＤ３２３Ａ・Ｂ・Ｃの数を同数としつつ偏らないように混合した配置としている。また、基板３２１の内部における配線で同色のＬＥＤを直列に配線する都合上、同色のＬＥＤが斜め近傍に並ぶようにしている。

なお、実施形態１におけるシミュレーションでは発光領域ＬＥＳ内部のすべてにわたって光源があるとしているが、図１１に示すように、実際の発光領域ＬＥＳの外周付近においてはＬＥＤ１個を配置するスペースがないため、ＬＥＤを配置していない部分がある。

＜ＬＥＤの色度＞
本実施形態に用いるＬＥＤ３２３Ａ、ＬＥＤ３２３Ｂ、ＬＥＤ３２３Ｃとしては、赤色ＬＥＤ「Ｒ」、黄白色ＬＥＤ「Ｙｗ」、青白色ＬＥＤ「Ｂｗ」のいずれかを用いる。なお、Ｙｗは色度図上では黄色に近い色だが、緑がかった白色にも見える。図６は、これらのＬＥＤの色度を説明するための色度図（ＣＩＥ１９３１色度座標図）であり、参考のために各色温度における黒体輻射の色度を結ぶ線を点線で示している。

赤色ＬＥＤであるＲは、図１２の色度座標において、（０．６６、０．２３）、（０．４２３、０．３５５）、（０．５，０．５）と色度境界線Ｅで囲まれる範囲の色度で発光し、一例として（０．６０．０．３８）である。一般的な赤色の定義とは同じでないので注意されたい。

黄白色ＬＥＤであるＹｗは、図１２の色度座標において、（０．４２３、０．３５５）、（０．３４２，０．３１２）、（０．３５２、０．４４）、（０．３７、０．６３）及び色度境界線Ｅで囲まれる範囲の色度で発光し、一例として（０．４４、０．４７）である。

青白色ＬＥＤであるＢｗは、図１２の色度座標において、（０．３３６、０．２４）、（０．３５２、０．４４）、（０．１５、０．２）、（０．２、０．１）で囲まれる範囲の色度で発光し、一例として（０．２３、０．２６）である。

Ｙｗの色度範囲内のうち、各色温度における黒体輻射の色度を結ぶ線からｄ_ｕｖがプラスの範囲内が好適であり、ｄ_ｕｖがプラス０．０３から０が特に好適である。
Ｂｗ、Ｒの色度範囲内のうち、各色温度における黒体輻射の色度を結ぶ線からｄ_ｕｖがプラス０．０３からマイナス０．０３の範囲内が特に好適である。

なお、各ＬＥＤの色度を、ＣＩＥ１９３１における色度座標（ｘ，ｙ）でなくＣＩＥ１９７６における色度座標（ｕ‘，ｖ’）で表示することもでき、両者はｕ’＝４ｘ／（－２ｘ＋１２ｙ＋３），ｖ’＝９ｙ／（－２ｘ＋１２ｙ＋３）という変換式で相互に変換可能である。その他の色度座標系で表示してもよい。

＜ＬＥＤの構造＞
実施形態に用いるＬＥＤ３２３Ａ、ＬＥＤ３２３Ｂ、ＬＥＤ３２３Ｃは、底面及び四側面を備え、底面又は側面の端子が基板の配線につながるようになっているパッケージと、ＩｎＧａＮからなる青色ＬＥＤチップと、蛍光体を含有する樹脂を備えるものである。青色ＬＥＤチップはパッケージの底面に固定され、青色ＬＥＤチップの電極はパッケージの電極にワイヤなどで接続され、青色ＬＥＤチップの上面及び側面は蛍光体含有樹脂で覆われている。ＬＥＤパッケージの幅は例えば約４ｍｍ角程度である。

発光色がＢｗのＬＥＤ３２３Ｂ（以下Ｂｗと略記する。）は、ＩｎＧａＮ系青色ＬＥＤチップの上面及び側面が緑色系蛍光体粒子又は黄色系蛍光体を含む樹脂で覆われたものである。また、さらに赤色系蛍光体粒子を含んでいてもよい。

発光色がＹｗのＬＥＤ３２３Ｃ（以下Ｙｗと略記する。）は、Ｂｗと同様に、パッケージ底部にＩｎＧａＮ系青色ＬＥＤチップを配置し、ＩｎＧａＮ系青色ＬＥＤチップの上面及び側面が緑色系蛍光体粒子又は黄色系蛍光体を含む樹脂で覆われたものであるが、蛍光体の濃度がＢｗよりも濃い。また、さらに赤色系蛍光体粒子を含んでいてもよい。

また、発光色がＲのＬＥＤ３２３Ａ（以下Ｒと略記する。）は、ＩｎＧａＮ系青色ＬＥＤチップの上面及び側面が赤色系蛍光体粒子を含む樹脂で覆われたものである。

Ｒとしては、ＩｎＧａＮ系青色ＬＥＤチップに代えてＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤチップを用い、蛍光体を含まない樹脂で覆ったものでもよい。ＲとしてＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤチップを用いたＬＥＤパッケージとすると、発光スペクトルに青色を含まないという点で好ましいが、ＢｗやＹｗとは駆動電圧が異なるため駆動回路が複雑になる。Ｒとして青色ＬＥＤチップと赤色蛍光体を組み合わせたＬＥＤパッケージの場合は、発光スペクトルに含まれる青色を減らす処理が必要になる。例えば赤色蛍光体の濃度を高くして青色ＬＥＤチップからの光が外部に放射される割合を小さくすることが好ましいが、青色を吸収するフィルタを用いてもよい。

以上の各ＬＥＤにおいて、黄色系蛍光体粒子としては、例えば（Ｙ_１－ｘＧｄ_ｘ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^２＋（０≦ｘ≦１）を、緑色系蛍光体粒子としては、例えばＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^２＋を、赤色系蛍光体としては例えばＳｒ_ｘＣａ_１－ｘＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^３＋（０≦ｘ≦１）蛍光体、Ｓｒ［ＬｉＡｌ_３Ｎ_４］：Ｅｕ^２＋やＫ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋蛍光体を好適に用いることができる。量子ドットも好適に用いることができる。

＜光源４２０＞
光源４２０は、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型であって、その上の発光領域ＬＥＳに、約１ｍｍ角のＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型のＬＥＤ４２３Ａ、ＬＥＤ４２３Ｂ、ＬＥＤ４２３Ｃを混合して配置したものである。ＣＳＰ型ＬＥＤは、ＩｎＧａＮからなる青色ＬＥＤチップと、青色ＬＥＤチップの側面及び上面を覆い、蛍光体を含有する樹脂を備えるものであり、サイズを小さくするため側面において樹脂の枠となるパッケージを備えないのが一般的である。青色ＬＥＤチップの底面より電極が露出されている。

平面図である図１３に示す光源４２０は、アルミニウム板の上に絶縁膜・配線パターンを形成した基板４２１上の発光領域ＬＥＳに、３色のＬＥＤ４２３Ａ、ＬＥＤ４２３Ｂ、ＬＥＤ４２３Ｃ各２４個を図１３のように混合して配置し、各色のＬＥＤを基板内部の配線で直列に接続したものである。基板４２１は取付穴４２５を備え、取付穴４２５にネジを通してヒートシンクに締結する。配線端子４２６Ａ（ＬＥＤ４２３Ａ用）、配線端子４２６Ｂ（ＬＥＤ４２３Ｂ用）、配線端子４２６Ｃ（ＬＥＤ４２３Ｃ用）、配線端子４２６Ｐ（共通端子）を備え、３つの出力を有する電源４６１（電源３６１とは定格出力が異なる）に接続され、各ＬＥＤの発光が調光調色制御される。

ＬＥＤの配列は、ＬＥＤ４２３Ａ・Ｂ・Ｃの数をほぼ同数としつつ偏らない配置としている。発光領域ＬＥＳの直径は約１７ｍｍである。

＜１／２照度角＞
本実施形態（実測）及び実施形態１（シミュレーション）における発光領域ＬＥＳと１／２照度角の関係を図１４に示す。同じ反射板群３３１を用いる場合、発光領域ＬＥＳが大きくなると、点光源から広がりのある光源に変わるので、光学系において光を絞りにくくなり、１／２照度角が増大する。シミュレーションの値がほぼ実測値を結ぶ線上に乗っていることがわかる。

＜軸上光度＞
光源３２０Ｄ（発光領域ＬＥＳ＝６１．４ｍｍ）を用い、４枚の反射板Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４からなる反射板群３３１を第１反射板Ｍ１のみに変えた反射板４３１とした場合における軸上光度（ここでは光束１０００（ｌｍ）当たりの光度ｃｄ）を比較した。

反射板Ｍ１のみの場合、１／２照度角が２８°、軸上光度が１３１６ｃｄ（光源の光束を１０００（ｌｍ）とした場合）であったのに対し、反射板群３３１を用いた場合の１／２照度角が２９°軸上光度は１５４４ｃｄ（光源の光束を１０００（ｌｍ）とした場合）と、軸上光度が１７％増加した。これにより、本反射板が軸上光度の向上に効果があることが実験で示された。

＜実施形態３＞
＜基本構成＞
本実施形態に係る照明装置７００は主に屋内で用いられるスポットライトである。要部である光学系収容部７３０のみ断面を図示し他の部分は側面図とした説明図である図１５において、照明装置７００の電源ユニット７６０は天井に設置された配線ダクト７８０に固定されている。レバー７７５を動かすことにより、電源ユニット７６０を配線ダクト７８０に着脱することが可能である。アーム７７０はジョイント７６５を介して電源ユニット７６０に接続されており、下方に向かう軸に対して回転可能である。光学系収容部７３０及びヒートシンク７５０からなる灯体部は、ジョイント７５５によって向きが可変になっている。

光学系収容部７３０において、光源７２０は、光源ホルダー７２２によってヒートシンク７５０に固定されている。光源７２０から発する光は光軸７２５を中心に相対光度の角度依存性がほぼランバーシアン（光軸からの角度をθとしてｃｏｓθ）の光を発する。

光学系収容部７３０に３枚の反射板（第１反射板、第２反射板、第３反射板）からなる反射板群７３１とそれと接続している３枚のフード７３２が収容されている（断面図なので６枚が図示されている）。フード７３２は両面とも黒色に塗装され、不要な光を除去する。その前面に出射窓７４０が設けられている。出射窓７４０として透明板を用いてもよいが、色むら対策のため光を拡散する拡散板を用いてもよい。

＜反射板の構成＞
反射板群７３１は、反射板群３３１から反射板Ｍ４を省略し第１反射板Ｍ１、第２反射板Ｍ２，第３反射板Ｍ３からなる３枚構成であり、大きさが反射板群７３１より小さいものの相似形状であり、遮蔽角θ＝７．５°である。

本実施形態は、従来の屋内用スポットライトに比べ、光学系収容部の長さを小さくすることができるので、室内において圧迫感のない小型のスポットライトとして好適に用いることができる。

＜但し書き及びバリエーション＞
（１）本願においてＬＥＤとは、半導体チップであるＬＥＤチップを構成要素として備え、単色の発光色を有するＬＥＤパッケージやＣＳＰ型ＬＥＤなどを指すが、半導体チップであるＬＥＤチップだけであってもよい。なお、一般にはＬＥＤを備えた光源や照明装置全体をＬＥＤと称する場合があるが、本願においてはＬＥＤをそのような意味では用いない。

（２）３色の発光色のＬＥＤを用いた光源についての実施形態を示したが、本発明は反射板の構成がポイントであって、ＬＥＤは１色でも２色でもよい。

（３）３色のＬＥＤとしては、赤（Ｒ）、黄白（Ｙｗ）、青白（Ｂｗ）の例で説明したが、その他の赤を含む３色のＬＥＤであってもよい。例えば、Ｒ、Ｙｗ、青（Ｂ）（色度座標がｘ≦０．２、ｙ≦０．２のＬＥＤ）を用いてもよい。Ｒ、緑（Ｇ）（色度座標がｘ≦０．３５、ｙ≧０．４にあるＬＥＤ）、青（Ｂ）の３色のＬＥＤを用いてもよい。Ｒ、Ｇ、Ｂはいずれも原色であるが、その中でもＲが特に目立ちやすい色である。また、Ｒ、Ｇ、Ｂと白（例えば昼白色ＬＥＤや昼光色ＬＥＤ）とを組み合わせてもよい。

（４）照明装置としては、スポットライトの例を示したが、ダウンライトやユニバーサル（方向可変）ダウンライトなどであってもよい。

（５）照明装置の制御方法としては、無線制御の例を示したが、有線制御であってもよい。

（６）光束の単位ルーメンを括弧付で（ｌｍ）と表記しているのは、ｌ（エル）と数字の１が紛らわしいので区別するためである。

なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

３００、４００、７００ 照明装置
３２０、４２０、７２０ 光源
３２１、４２１ 基板
３２２、７２２ 光源ホルダー
３２３Ａ、３２３Ｂ、３２３Ｃ、４２３Ａ、４２３Ｂ、４２３Ｃ ＬＥＤ
３２５、７２５ 光軸
３２５、４２５ 取付穴
３２６ 出射光
３２６Ａ、３２６Ｂ、３２６Ｃ、３２６Ｅ、４２６Ａ、４２６Ｂ、４２６Ｃ、４２６Ｐ 配線端子
３３０、７３０ 光学系収容部
３３１、７３１ 反射板群
３３２、７３２ フード
３３５ 反射板支持板
３４０、７４０ 出射窓
３５０、７５０ ヒートシンク
３６０ 電源収容部
３６１ 電源
３６５ 角度調整部
３６７ ワイヤレスモジュール
３７０ 固定部
３８０ 制御装置
３８５ 電波
３９０ 壁面
３９１ 照射領域
７５５ ジョイント
７６０ 電源ユニット
７６５ ジョイント
７７０ アーム
７７５ レバー
７８０ 配線ダクト

Claims (11)

1. 光軸方向に光を照射する光源と、複数の反射板を備える照明装置であって、
   前記複数の反射板は、前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ下部開口の間の反射面を備える第１反射板と、前記第１反射板の内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ下部開口の間の反射面を備える第２反射板を備え、
   前記第２反射板の上端は、前記光源の中心を出射した第１光線が、前記第１反射板で反射され光軸に平行に進む反射光線となり、当該反射光線が前記第２反射板の上端の外側ぎりぎりを通過可能な位置となるように設けられ、前記第１光線の前記光軸に直交する面とのなす角である遮蔽角が、３度以上２０度以下である、
   照明装置。
2. 前記遮蔽角が、５度以上１０度以下である、請求項１記載の照明装置。
3. 光軸方向に光を照射する光源と、複数の反射板を備える照明装置であって、
   前記光源は所定の発光領域を備え、
   前記複数の反射板は、前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第１反射板と、その内側に設置され前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第２反射板と、その内側に設置され前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第３反射板を備え、
   前記発光領域の端部から前記第３反射板の上端に向かう第２光線が、前記第３反射板の裏面に当たる、
   照明装置。
4. 前記裏面は低反射率処理がなされている、請求項３記載の照明装置。
5. 光軸方向に光を照射する光源と、複数の反射板を備える照明装置であって、
   前記複数の反射板は、前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第１反射板と、前記第１反射板の内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第２反射板と、前記第２反射板の内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第３反射板と、を備え、
   前記第２反射板の下端は、前記光源の中心と前記第１反射板の上端を結ぶ線上に設けられ、
   前記第３反射板の下端は、前記光源の中心と前記第２反射板の上端を結ぶ線上に設けられる、
   照明装置。
6. 前記第３反射板の上端は、前記光源の中心を出射した光線が、前記第２反射板の下端で反射され光軸に平行に進む第２の反射光線となり、当該第２の反射光線が前記第３反射板Ｍの上端の外側ぎりぎりを通過可能な位置となるよう設けられる、
   請求項５記載の照明装置。
7. 光軸方向に光を照射する光源と、複数の反射板を備える照明装置であって、
   前記反射板は、前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第１反射板と、その内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第２反射板と、その内側において前記光軸を取り囲み上端を結んだ上部開口及び下端を結んだ上部開口の間の反射面を備える第３反射板を備え、
   前記第２反射板及び前記第３反射板の表面には、シボ形状が形成され、
   前記第２反射板においては、前記第２反射板の光軸を含む切断面に対して斜め方向にシボ形状が連なっており、
   前記第３反射板においては、前記第２反射板の光軸を含む切断面に対して前記斜め方向とは逆の斜め方向にシボ形状が連なっている、
   照明装置。
8. 前記光源は、３色のＬＥＤを混合して配置したものである、請求項１から７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記ＬＥＤの色の一つは、ＣＩＥ１９３１色度座標において、（０．６６、０．２３）、（０．４２３、０．３５５）、（０．５，０．５）と色度境界線Ｅで囲まれる範囲の色度の赤色である、
   請求項８に記載の光源。
10. 前記ＬＥＤの色の一つは、ＣＩＥ１９３１色度座標において、（０．３３６、０．２４）、（０．３５２、０．４４）、（０．１５、０．２）、（０．２、０．１）で囲まれる範囲の色度である青白色である、
    請求項８に記載の光源。
11. 前記ＬＥＤの色の一つは、ＣＩＥ１９３１色度座標において、（０．４２３、０．３５５）、（０．３４２，０．３１２）、（０．３５２、０．４４）、（０．３７、０．６３）及び色度境界線で囲まれる範囲の色度である黄白色である、
    請求項８に記載の光源。

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