JP5356662B2

JP5356662B2 - 照明装置

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Publication number: JP5356662B2
Application number: JP2007167199A
Authority: JP
Inventors: 寛和大武; 恵一清水; 純男橋本; 桂輔小野; 充彦西家; 厳與森山; 拓朗平松; 晶子中西; 雅宏戸田; 一斎樋口
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2027-06-26
Also published as: JP2008041650A

Description

本発明は、発光ダイオードなどの照明装置に関する。

従来から、蛍光ランプの経年変化による光出力の低下や長期間の使用に伴う汚れによる光出力の低下を補正するために、ランプの交換後からの使用時間を累積計時し、使用時間の増加に伴って調光量を増加させるように調光する照明装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、調光量はランプへの供給電力の定格値に対する割合を意味し、使用初期においては、例えば定格値の７０％の調光量で点灯し、使用時間の増加に伴って調光量を増加させることで、ランプの経年変化による光出力の低下を防止して、ランプの光出力をほぼ一定にする。また、ランプの寿命近くで調光量を１００％（全光）になるように制御することにより、ランプの使用開始時には調光量を小さくして上記のように定格値の７０％として、３０％分省エネルギーの効果を得るようにしてある。

また、ランプを交換した際においても、ランプ交換直後の調光量を定格の光出力に対する寿命付近での光出力の割合（例えば７０％程度）に設定しておき、前記ランプの時間経過に伴って前記光出力を増大させ、寿命付近で前記ランプの光出力を約１００％とすることにより、前記ランプの光出力を長期に亘って一定化させることが実施されている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、蛍光ランプの経年変化による光出力の低下の原因には、蛍光ランプを構成している蛍光体の劣化、電子放射物質の減少などが考えられるが、蛍光体及び樹脂、例えば蛍光体を含む樹脂（蛍光体含有樹脂層）、樹脂反射板（フレーム）などを有する発光素子の場合においては、蛍光体の他、さらに樹脂などの劣化も課題となる。
特開平９−９７６８３号特開２０００−３１５５８９号

本発明は、使用時間が増大しても光出力が低下することなく、長寿命を達成することが可能な照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の一態様は、
チップと、蛍光体及び樹脂を備えてなり前記チップを覆うように設けられた蛍光体含有樹脂層と、少なくとも前記チップから放出された光を反射する反射面と、凹部を備えてなり前記凹部内に前記チップが配置された樹脂反射板とを有し、累積点灯時間の経過に伴い蛍光体および反射面が劣化する特性を有し、投入電力の増大に伴い、発熱量が増加し動作温度が高くなることにより、光束維持率の低下率が増大し、電気−光変換効率が低下する特性を有し、初期には前記蛍光体含有樹脂層よりも前記樹脂反射板が劣化する特性を有する発光素子と、
前記発光素子に直接又は間接的に設けられた放熱手段と、
前記発光素子に対して供給する電力を可変する電源部と、
初期には前記発光素子に対する投入電力を抑え、時間経過に伴って前記投入電力を増加させるとともに、累積点灯時間が所定時間を経過することにより、前記投入電力を一定にするか又は前記投入電力の増加率を低下させるように構成した制御部と、
を具えることを特徴とする照明装置に関する。

本発明にしたがって、発光素子自体が投入電力の増大に伴い光束維持率の低下率が増大し、電気−光変換効率が低下する特性を有するようなものとすることにより、上述した初期には前記発光素子に対する投入電力を抑え、時間経過に伴って前記投入電力を増加するように構成した制御部との特性と相まって、長期間に亘って安定した光出力を保持することができ、長寿命化を達成することができる。

具体的には、発光素子の使用開始後に、制御部からの信号に基づいて電源部から比較的低い投入電力が印加されることにより、前記発光素子からは、前記投入電力に応じた所定の、比較的低い光出力が出射されることになる。その後、前記発光素子の使用時間の経過に伴って、前記制御部からの信号に基づいて徐々に増大した投入電力が前記発光素子に印加されることになる。そうすると、発光素子の使用開始後は、電源部からの投入電力が抑制され、さらに放熱手段によって発光素子の熱が放出されることにより、樹脂、例えば蛍光体を含む樹脂、樹脂反射板が急激に高温に晒されることがなくなり、初期においては当該樹脂への熱的劣化が抑制され、樹脂の劣化、特には初期における熱的劣化の大きい樹脂反射板（フレーム）の熱的劣化による光出力の低下を抑制できる。

したがって、前記発光素子の使用開始直後に印加する投入電力、及び前記発光素子の、投入電力増大に伴う前記電気−光変換効率の低下の度合いを考慮し、前記制御部からの信号に基づく前記電源部からの投入電力の増加割合を適宜に制御することによって、前記発光素子から光出力を長期間一定化することができるとともに、その寿命を長期化することができる。また、前記制御部が、所定時間の経過により、前記投入電力を一定にしたり、又は前記投入電力の増加率を低下させて、投入電力の上昇カーブを緩やかにすることにより、投入電力（量）の増加に伴う発光装置の劣化を抑制することができる。

すなわち、動作温度の減少（上昇）に伴って、前記電気−光変換効率が増大（減少）するので、本態様において、前記発光素子の動作温度を低く抑えるようにすれば、前記発光素子自体が長時間に亘って高い光出力を呈するようになり、上記作用効果と相伴って照明装置全体として、長期間に亘って安定した光出力を保持することができ、長寿命化を達成することができる。

また、例えば前記発光素子が発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と略す場合がある）からなる場合などにおいて、その動作温度が低いような状態で使用することにより、その実装において使用する樹脂の劣化など、特に樹脂反射板の劣化を防止することができるようになる。なお、前記発光素子としては、発光ダイオードの代わりに有機エレクトロルミネッセンス（以下、「有機ＥＬ」と略す場合がある）発光素子を用いる場合にも、同様にその実装において使用する有機物や樹脂（例えば感光性樹脂）などの劣化を防止することができるようになる。

また、本発明その他の態様において、前記制御部は、前記発光素子の光出力を制御する基準信号、例えば基準電圧を生成し、前記制御部は、初期には前記基準信号（例えば基準電圧）を抑え、時間経過に伴って前記基準信号（例えば基準電圧）を増加するように構成することができる。この場合、前記発光素子の上述したような制御をより簡易に行うことができる。

また、本発明のさらに他の態様において、前記制御部は、累積点灯時間に基づいて基準信号を生成するように構成することができる。この場合、前記発光素子の上述したような制御をより簡易に行なうことができる。

さらに、前記制御部は、累積点灯時間と信号値とを対応させた制御信号テーブルを備え、前記信号値に対応した基準信号を出力するように構成することができる。この場合、前記発光素子の制御を、時系列的に所望の形態で行うことができる。さらにまた、前記制御部は、前記累積点灯時間が所望の点灯時間（例えば所定の規定時間）を超過したときに、基準信号の出力を所定の出力まで低下させて、発光素子からの光出力が消灯又は僅かな光出力となるように構成することができる。ここで、僅かな光出力とは、例えば照明装置（光源）の寿命に達する又は達する直前であることがわかる程度に光出力が微弱であることをいう。この場合、照明装置（発光素子）の寿命に達する又は達する直前であることが報知されるので、照明装置（発光素子）の交換の時期を知ることができる。また、前記制御部は、前記累積点灯時間が所望の点灯時間（例えば最終規定時間）を超過したときに、基準信号の出力を停止して光源からの光出力を停止するように構成することができる。この場合、照明装置の寿命に達した後に、速やかに出射を終了することができる。

また、前記制御部は、電源電圧に対応した出力変動を補正する補正部を備えるように構成することができる。この場合、電源電圧の変動による出力変動を補正できるので、光出力の変動を抑制することができる。さらに、前記発光素子は、凹部を有する樹脂反射板と、前記凹部内に配置されたチップと、前記チップの発光面を覆うように凹部に充填された蛍光体含有樹脂層とを有するように構成することもできる。この場合、特に初期における熱劣化の大きい樹脂反射板を熱劣化から抑制することができるので、前記発光素子を具える照明装置の光出力の低下を抑制できる。また、前記制御部は、前記樹脂反射板の劣化に伴う光束維持率の低下割合が所定の値に、例えば光束維持率の低下割合が緩やかになった近傍での所定の値に達したときに、投入電力を一定にするか又は投入電力の増加率を低下させるように構成することができる。この場合、投入電力の時系列的な変化を樹脂反射板の劣化時期に合わせることができる。すなわち、樹脂反射板の熱劣化による光束維持率の低下割合が小さくなる時期と、投入電力を一定にする又は投入電力の増加割合を低下させる時期とを合わせることができるので、樹脂反射板の劣化をより効果的に抑制でき、より効率よく照射を行なうことができる。

以上説明したように、本発明によれば、使用時間が増大しても光出力が劣化することなく、長寿命化を達成することが可能な照明装置を提供することができる。

以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。なお、本例においては、代表的な照明装置としてＬＥＤの場合について説明する。

図１は、本発明の照明装置における光源として用いることできるＬＥＤの一例を示す構成図である。図１に示すＬＥＤランプ１０は、発光素子としてのＬＥＤチップ１２を有している。ＬＥＤチップ１２には、例えば青色発光タイプのＬＥＤチップや紫外発光タイプのＬＥＤチップ等が用いられている。このＬＥＤチップ１２は、所定のベース部材１３上において電気絶縁層１４を介して設けられた回路パターン１５上に搭載されている。

ベース部材１３は、放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ等の平板からなり、また、回路パターン１５は、銅（Ｃｕ）とニッケル（Ｎｉ）の合金、金（Ａｕ）等により、陽極側と陰極側の回路パターン１５ａ，１５ｂに分割されて形成されている。ＬＥＤチップ１２は、底面電極を回路パターン１５ａ，１５ｂの一方、例えば陽極側回路パターン１５ａ上に載置して電気的に接続する一方、上面電極を回路パターン１５ａ，１５ｂの他方、例えば陰極側回路パターン１５ｂにボンディングワイヤ１６により電気的に接続している。

基板１３上には、上方に向けて徐々に拡径する円錐台状の凹部１７を形成するフレーム１８が設けられており、ＬＥＤチップ１２はこの凹部１７内に配置されている。凹部１７は、例えば底面直径が２．０〜４．０ｍｍ、上面直径が１．５〜４．５ｍｍ、深さが０．５〜１．０ｍｍの円錐台状に形成されており、フレーム１８は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等により形成されている。

ＬＥＤチップ１２が配置された凹部１７内には、蛍光体を含有する透明な熱硬化性樹脂からなる蛍光体含有樹脂層１９が設けられており、ＬＥＤチップ１２は蛍光体含有樹脂層１９で凹部１７内に封止されている。蛍光体含有樹脂層１９は、蛍光体を混合した透明な液状の熱硬化性樹脂をディスペンサーなどの注入装置を用いてＬＥＤチップ１２が配置された凹部１７内に注入し、後述するような方法で加熱硬化させることにより形成されている。

なお、図面では、蛍光体含有樹脂層１９の上端面が凹部１７の上端と同一平面レベルとなるようにして形成されているが、特にこれに限定されるものではない。

この蛍光体含有樹脂層１９は、ＬＥＤチップ１２を凹部１７内に封止する機能とともに、発光部としての機能を併せ有している。すなわち、蛍光体含有樹脂層１９内に含有されている蛍光体は、ＬＥＤチップ１２から放射される光、例えば青色光や紫外線により励起されて可視光を発光する。

蛍光体含有樹脂層１９の形成に用いる透明な液状の熱硬化性樹脂としては、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。また、このような熱硬化性樹脂に含有させる蛍光体は、特に限定されるものではなく、目的とするＬＥＤランプ１０の発光色などに応じて適宜選択することができる。

例えば、青色発光タイプのＬＥＤチップ１２を使用して白色発光を得る場合には、黄色光から橙色光間の光を発光する黄色系蛍光体が主として用いられる。また、演色性等の向上を図るために、黄色系蛍光体に加えて赤色発光蛍光体を使用してもよい。黄色光から橙色光間の光を発光する黄色系蛍光体としては、例えばＲＥ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥはＹ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも１種を示す。以下同じ）等のＹＡＧ蛍光体、ＡＥ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ等のアルカリ土類元素である。以下同じ）等の珪酸塩蛍光体が用いられる。

また、紫外発光タイプのＬＥＤチップ１２を使用して白色発光を得る場合には、ＲＧＢ蛍光体が主として用いられる。青色発光蛍光体としては、例えばＡＥ_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_１２：Ｅｕ蛍光体のようなハロ燐酸塩蛍光体や（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ蛍光体のようなアルミン酸塩蛍光体等が用いられる。緑色発光蛍光体としては、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体のようなアルミン酸塩蛍光体等が用いられる。赤色発光蛍光体としては、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ蛍光体のような酸硫化物蛍光体等が用いられる。

さらに、上記したような蛍光体に代えて、組成に応じて種々の発光色が得られる窒化物系蛍光体（例えばＡＥ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ）、酸窒化物系蛍光体（例えばＹ_２Ｓｉ_３Ｏ_３Ｎ_４：Ｃｅ）、サイアロン系蛍光体（例えばＡＥｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｎ，Ｏ）_１６：Ｅｕ）等を適用してもよい。なお、ＬＥＤランプ１０は白色発光ランプに限られるものではなく、白色以外の発光色を有するように構成することも可能である。ＬＥＤランプ１で白色以外の発光、例えば中間色の発光を得る場合には、目的とする発光色に応じて種々の蛍光体が適宜に使用される。

蛍光体は、分散タイプおよび沈降タイプのいずれの蛍光体であってもよい。

次に、図１に示すＬＥＤランプ１０を含む本発明の照明装置全体の回路構成の一例を図２に示す。

図２に示すように、本発明の照明装置は、上述したＬＥＤランプ１０と、電源部２０と、制御部３０とを具える。

電源部２０は、商用電源などの交流電源ＡＣ２１を全波整流するダイオードブリッジのような整流器ＤＢを具え、整流器ＤＢの出力電圧を平滑コンデンサＣ１により平滑して得た直流を電源として用いる。また、平滑コンデンサＣ１の一端側にはトランジスタＴ１が接続されている。トランジスタＴ１は駆動回路２２によって制御される。さらに、ダイオードＤ１、インダクタＬ１及びコンデンサＣ２からなる直列回路を含んで電源部２０は降圧型のチョッパー回路を構成する。

駆動回路２２は、トランジスタＴ１をオンオフさせ、トランジスタＴ１のオン時には、インダクタＬ１を通じてコンデンサＣ２にエネルギーが蓄積され、トランジスタＴ１がオフ時には、コンデンサＣ２に蓄積されたエネルギーが光源部１０に供給され、これによって光源部１０への電力供給が行われて点灯が維持されるものである。

なお、電源部２０内には電流−電圧変換回路２３が設けられ、光源部１０に供給される電力（電流）を電圧に変換した後、以下に示す制御部の誤差増幅回路中に導入する。

制御部３０は、積算点灯時間計算回路３１及び関数回路３２を具える。積算点灯時間計算回路３１は、光源部１０の点灯開始からの合計の点灯時間（累積点灯時間）を計測し、関数回路３２は、計測された累積点灯時間から対応した所定の基準電圧Ｖｓを形成し、所定の基準電圧Ｖｓを誤差増幅回路３３中に供給する。

基準電圧Ｖｓは、時系列的には、例えば図３に示すような形態で供給される。すなわち、光源部１０の点灯開始初期において、基準電圧Ｖｓは比較的低い値で供給されるが、積算点灯時間の増大とともにその値が上昇するような形で供給されるようになる。

誤差増幅回路３３では、電源部２０からの電圧値と制御部３０からの基準電圧Ｖｓとが比較され、電源部２０からの前記電圧値が制御部３０からの基準電圧Ｖｓと合致するようにして、電源部２０の駆動回路２２に所定の信号が送られ、駆動回路２２ではこの信号に応じてトランジスタＴ１をオンオフし、光源部１０に供給されるべき前記電圧値が基準電圧Ｖｓと略一致するようにしている。これによって、光源部１０には基準電圧Ｖｓに相応する電圧（電力）が供給され、基準電圧Ｖｓの形態にしたがった電圧（電力）で点灯操作がなされることになる。

この回路構成例においては、誤差増幅回路３３に供給される基準電圧Ｖｓが、時系列的には図３に示すような形態を採る。すなわち、光源部１０の使用（点灯）開始直後に、制御部３０からの比較的低い基準電圧Ｖｓに合致するようにして、電源部２０から比較的低い投入電力が印加されることにより、光源部１０からは、前記投入電力に応じた所定の、比較的低い光出力が出射されることになる。その後、光源部１０の使用（点灯）時間の経過に伴って、制御部３０からの基準電圧Ｖｓが増大するようになるので、電源部２０からは徐々に増大した投入電力が光源部１０に印加されることになる。したがって、この場合は、上記特許文献２に記載されたような制御部による光出力の補正がなされるようになる。

さらに、この回路構成例においては、図１に示すＬＥＤランプなどの光源部１０の使用開始後に、制御部３０からの信号に基づいて電源部２０から比較的低い投入電力が印加されることにより、光源部１０からは、前記投入電力に応じた所定の、比較的低い光出力が出射されることになる。その後、前記光源の使用時間の経過に伴って、前記制御部からの信号に基づいて徐々に増大した投入電力が前記光源に印加されることになる。

そうすると、光源部１０の使用開始後は、電源部２０からの投入電力が抑制され、さらに放熱手段によって光源部１０の熱が放出されることにより、樹脂、例えば樹脂反射板１８、蛍光体含有樹脂層１９などが急激に高温に晒されることが防止されて、初期においては当該樹脂、特には初期における熱的劣化が大きい樹脂反射板１８への熱的劣化が抑制され、樹脂の劣化による光出力の低下を抑制できる。

したがって、光源部１０の使用開始後に印加する投入電力、及び前記光源の、投入電力増大に伴う前記電気−光変換効率の低下の度合いを考慮し、制御部３０からの信号に基づく電源部１０からの投入電力の増加割合を適宜に制御することによって、光源１０から光出力を長期間一定化することができるとともに、その寿命を長期化することができる。

すなわち、動作温度の減少（上昇）に伴って、前記電気−光変換効率が増大（減少）するので、光源部１０の動作温度を低く抑えるようにすれば、光源自体が長時間に亘って高い光出力を呈するようになり、上記作用効果と相伴って照明装置全体として、長期間に亘って安定した光出力を保持することができ、長寿命化を達成することができる。

次に、本発明の照明装置全体の回路構成の他の一例を図４に示す。なお、上記の回路構成例で説明した事項の重複説明は省略する。図４に示すように、この回路構成例では、先の回路構成例とは異なり、電流−電圧変換回路２３と誤差増幅回路３３は具えておらず、いわゆるフィードバック制御ではなく、オープンループ制御を行う。制御部３０は、累積（積算）点灯時間（Ｈ）に対する投入電力（Ｗ）の時系列的な関係を種々の形でとることができる。例えば制御部３０において、積算点灯時間計算回路３１により計算された累積点灯時間を、関数回路３２で前記累積点灯時間に対応する信号（基準信号）Ｓに変換し、この基準信号Ｓを電源部２０の駆動回路２２ａに供給し、駆動回路２２ａでこの基準信号Ｓに応じてトランジスタＴ１をオンオフすることにより、光源部１０に供給されるべき電圧（電力）、すなわち投入電力を規定することができる。

また、この回路構成例では、制御部３０は、累積点灯時間と信号値とを時系列的に対応させた制御信号テーブルを備えることができる。例えば、上記の制御信号テーブルを、関数回路３２のメモリー部（図示せず）に予め記憶させておき、積算点灯時間計算回路３１により累積点灯時間を計測し、関数回路３２の演算部（図示せず）が、前記累積点灯時間に対応した基準信号Ｓをメモリ部の制御信号テーブルから抽出し、関数回路３２の信号出力部（図示せず）が基準信号Ｓを駆動回路２２ａに供給し、駆動回路２２ａでこの基準信号Ｓに応じてトランジスタＴ１をオンオフすることにより、光源部１０に供給されるべき電圧（電力）、すなわち投入電力を規定することができる。なお、前記の関数回路３２は、前記累積点灯時間が予め設定された複数の規定時間に達する度に、前記の制御信号テーブルに基づいて可変された所定の基準信号Ｓを駆動回路２２ａに供給してもよい。

これらの累積点灯時間−投入電力の時系列的な関係を以下に例示する。図５は、累積点灯時間の経過に伴って一定の割合で投入電力を増加させ、所望の累積点灯時間に到達した後に、投入電力を一定に維持する例である。図６は、累積点灯時間の経過に伴って所定の間隔で投入電力を段階的（階段状）に増加させ、所定の累積点灯時間に到達した後に、投入電力を一定に維持する例である。図７は、例えば図６の累積点灯時間−投入電力の関係において、さらに所定の累積点灯時間（所定の規定時間）に到達したときに投入電力を殆どゼロにする例である。図８は、例えば図６の累積点灯時間−投入電力の関係において、さらに所定の累積点灯時間（最終規定時間）に到達したときに投入電力をゼロにする例である。このように累積点灯時間−投入電力を規定することにより、図５の場合には、所定の累積点灯時間に到達した後に投入電力を一定に維持するので、投入電力（量）の増加による発光装置の早期の劣化を抑制できる。図６の場合には、段階的に投入電力を増加できるので、一定期間光出力を一定に保つことができる。また、図７の場合には、光源部（ＬＥＤランプ）の交換時期を知ることができ、図８の場合には、寿命がきた光源部（ＬＥＤランプ）の発光を止めることができる。なお、累積点灯時間に対する投入電力を増加させる形態は、上記の図５及び図６に限定されるものではない。また、図７及び図８での所定の累積点灯時間に到達したときに投入電力を（殆どゼロにまで）低下又は停止させる形態は、上記の図６の形態に限定されるものではなく、図５などの形態であってもよい。

次に、樹脂反射板１８の熱劣化と投入電力との時系列的な関係について説明する。図９は、累積点灯時間に対する樹脂反射板の熱劣化及び投入電力の時系列的な関係を模式的に示す図である。破線は、樹脂反射板１８の累積点灯時間と照明装置１の光束維持率の低下割合の関係を示す。実線は、累積点灯時間と投入電力の関係を示す。図９の破線に示すように樹脂反射板１８は、初期には急激に熱劣化され、光束維持率が大幅に低下する。しかし、この光束維持率の低下割合は、時間の経過とともに緩やかに（小さく）なっていき、光束維持率は所定の累積点灯時間でほぼ一定の値に収束する（すなわち低下割合はゼロに近づく）ことが我々の研究で明らかになっている。よって、例えば樹脂反射板１８の熱劣化に伴う光束維持率の低下割合が緩やかになった近傍での所定の値（すなわち所定の閾値、例えば図１０のＴα）に達したときに、投入電力を一定にするか、又は投入電力の増加率を低下させるように構成することができ、このように構成することにより、投入電力の時系列的な変化を樹脂反射板１８の劣化時期に合わせることができる。すなわち、樹脂性反射板の特性を予め把握しておき、光出力一定制御を容易に実現することができる。なお、前記の所定の値（所定の閾値）は、例えば樹脂反射板１８の熱劣化に伴う光束維持率の低下割合の経時的な変化、照明装置の寿命などに基づいて適宜決めることができる。

次に、本発明の照明装置全体の回路構成のさらに他の一例を図１０に示す。なお、先の回路構成で説明した事項の重複説明は省略する。図１０に示すように、この照明装置は、制御部３０に、電流電源の変動を補正する電源変動補正（補償）回路３４を有する。この電源変動補正（補償）回路３４は、交流電源ＡＣ２１に並列に、そして駆動回路２２ａに直列に配置され、交流電源ＡＣ２１の電源電圧が変動したときに駆動回路２２ａへ流れる基準信号Ｓを可変させて電源電圧の変動を補正（補償）する。具体的には、電源変動補正（補償）回路３４は、例えば、電源変動のないとき（補正前）の電源電圧をＶ_０、基準信号をＳ_０として、電源電圧の変動により電源電圧がＶ_１となったときに、例えば下記の式
Ｖｏ／Ｖ_１＝ｋ＊Ｓ_１／Ｓ_０（１）
（式中、ｋは所定の係数。）
を満たすような基準信号Ｓ_１とする（基準信号Ｓ_０を基準信号Ｓ_１に補正する）ことによって、電源電圧の変動を補正（補償）できる。このように、この電源変動補正（補償）回路３４により、電流電源の変動を補正できるので、光出力がより一定になる。

図１１は、光源部１１の光束維持率の、点灯時間依存性の一例を示すグラフである。本例においては、例えば図１１に示すような、光束維持率の点灯時間依存性（減少性）を示す光源を用いることができる。図１１から明らかなように、総ての時間において光源に供給される電力（電流）が大きいほど、光束維持率が減少していることが分かる（具体的に、図１１では、同じ点灯時間において、電流値が２０ｍＡ〜６０ｍＡまで増大することによって、光束維持率が減少している。）。すなわち、投入電力（電流）が増大（例えば電流値が２０ｍＡから６０ｍＡへ増大）することに伴い、光束維持率の低下率が増大する。

なお、本例では、光源に供給される電力（電流）が増大するほど発熱量が増し、周囲の温度Ｔｊが増大していることが分かる。したがって、図１１に示すように、好ましくはその動作温度が高くなるに従って、電気−光変換効率が低下するような特性を有する光源を用いることにより、前記光源が図１に示すような構成のＬＥＤランプである場合に、ＬＥＤランプに使用されている樹脂、例えば蛍光体含有樹脂層１９及び樹脂反射板（フレーム）１８、特には樹脂反射板１８の、前記光源の長期に亘る使用に基づく熱劣化を抑制することができる。例えば、樹脂反射板１８は、熱劣化による黄変化などにより、その反射面において特に初期段階で劣化する。そのため、反射率が低下し、光の取り出し効率が低下する。このように、樹脂反射板１８の反射面が特に初期に劣化するのは、樹脂反射板１８の熱伝導率と蛍光体含有樹脂層１９の熱伝導率との差の影響などにより、前記反射面が熱による影響をより受けやすいためであると推測される。

図１２は、上記現象に基づいた、光源からの光出力の、点灯時間依存性を模式的に示すグラフである。図１１から明らかなように、点灯時間の経過に伴って、例えば初期光束（光出力）が７０％までに減少した際に光源が寿命に達するものとすると、従来の光源では時間Ｔ１で寿命となるが、本例では、点灯初期において例えば前記光源の光束（光出力）を予め７０％となるようにすることができるので、前記光源の寿命をＴ２まで延ばすことができる。

図１３は、光源への投入電力と、電気−光変換効率との関係を模式的に示すグラフである。図１３中、実線は動作温度が低い場合を示し、破線は動作温度が高い場合を示す。図１３から明らかなように、投入電力の増大（減少）とともに電気−光変換効率が減少（増大）するが、動作温度が低いほど変換効率が高くなることが分かる。したがって、図１４に示すように、前記光源の動作温度を低く抑えるようにすれば、前記光源自体が長時間に亘って高い光出力を呈するようになり、上述した記作用効果と相伴って前記光源の寿命はＴ２よりも長いＴ３まで拡張することができる。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

例えば、上記具体例では、光源としてＬＥＤを中心に説明したが、当然にこれ以外の光源、例えば有機ＥＬなどをも使用することができる。

本発明の照明装置における光源として用いることできるＬＥＤの一例を示す構成図である。本発明の照明装置全体の回路構成の一例を示す図である。本発明の照明装置の制御部から発せられる基準電圧の一例を示すグラフである。本発明の照明装置全体の回路構成の他の一例を示す図である。累積点灯時間−投入電力の関係の一例を示す図である。累積点灯時間−投入電力の関係の他の一例を示す図である。累積点灯時間−投入電力の関係の他の一例を示す図である。累積点灯時間−投入電力の関係の他の一例を示す図である。累積点灯時間に対する樹脂反射板の熱劣化及び投入電力の時系列的な関係を模式的に示す図である。本発明の照明装置全体の回路構成のさらに他の一例を示す図である。本発明の照明装置における光源部の、光束維持率−点灯時間依存性の一例を示すグラフである。本発明の照明装置の光源部における光出力−点灯時間依存性を模式的に示すグラフである。本発明の照明装置における光源への投入電力と、電気−光変換効率との関係を模式的に示すグラフである。本発明の照明装置の光源部における光出力−点灯時間依存性を模式的に示すグラフである。

符号の説明

１０ＬＥＤランプ（光源部）
１２ＬＥＤチップ
１３基板
１４電気絶縁層
１５回路パターン
１６ボンディングワイヤ
１７凹部
１８フレーム
１９蛍光体含有樹脂層
２０電源部
３０制御部

Claims

チップと、蛍光体及び樹脂を備えてなり前記チップを覆うように設けられた蛍光体含有樹脂層と、少なくとも前記チップから放出された光を反射する反射面と、凹部を備えてなり前記凹部内に前記チップが配置された樹脂反射板とを有し、累積点灯時間の経過に伴い蛍光体および反射面が劣化する特性を有し、投入電力の増大に伴い、発熱量が増加し動作温度が高くなることにより、光束維持率の低下率が増大し、電気−光変換効率が低下する特性を有し、初期には前記蛍光体含有樹脂層よりも前記樹脂反射板が劣化する特性を有する発光素子と、
前記発光素子に直接又は間接的に設けられた放熱手段と、
前記発光素子に対して供給する電力を可変する電源部と、
初期には前記発光素子に対する投入電力を抑え、時間経過に伴って前記投入電力を増加させるとともに、累積点灯時間が所定時間を経過することにより、前記投入電力を一定にするか又は前記投入電力の増加率を低下させるように構成した制御部と、
を具えることを特徴とする照明装置。
前記発光素子は、初期には光束維持率の低下率が大きく、時間経過に伴って前記光束維持率の低下率が小さくなる特性を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記発光素子の樹脂は、初期には熱による劣化の度合いが大きく、時間経過に伴って熱による劣化の度合いが小さくなる特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
前記制御部は、前記発光素子からの光出力を一定化させるように前記投入電力を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載の照明装置。
前記制御部は、前記発光素子の光出力を制御する基準信号を生成し、前記制御部は、初期には前記基準信号を抑え、時間経過に伴って前記基準信号を増加するように構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一記載の照明装置。
前記制御部は、累積点灯時間に基づいて前記発光素子の光出力を制御する基準信号を生成するように構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一記載の照明装置。
前記制御部は、累積点灯時間と信号値とを対応させた制御信号テーブルを備え、前記信号値に対応した前記光源の光出力を制御する基準信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一記載の照明装置。
前記制御部は、電源電圧に対応した出力変動を補正する補正部を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一記載の照明装置。
前記制御部は、前記樹脂反射板の劣化に伴う光束維持率の低下割合が所定の値に達したときに、投入電力を一定にするか又は投入電力の増加率を低下させるように構成したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。