JP5722519B2 - Ｌｅｄ天井照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ天井照明装置に関し、詳細には、出射光の色温度が異なる少なくとも２種類のＬＥＤユニットからなる天井照明装置に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた照明装置として、特許第３１６５３８８号公報に示すものが本件出願人により提案されている。この装置は、ハウジング内に側壁で仕切られた複数の筐体（隔室）を形成し、各筐体内に表示色の異なる単位表示灯を設置したものであり、各単位表示灯は、ＬＥＤ発光素子と、その発光面の上方に配置され、蛍光材を含有する蛍光板とをそれぞれ備えている。

各単位表示灯において、ＬＥＤ発光素子から出射された第１の波長の光は、蛍光板に入射し、このとき、入射光の一部は蛍光板を透過し、入射光の残りは蛍光板の内部で蛍光材を励起して蛍光を発光させることにより、蛍光板からは第１の波長の光よりも波長の長い第２の波長の光が出射される。その結果、各単位表示灯の発光色は、第１の波長の色光および第２の波長の色光が組み合わされた色になる。
特許第３１６５３８８号公報（段落［００２１］、ならびに図１および図２参照）

しかしながら、前記従来の照明装置は、主に表示装置として用いることを意図しているため、各単位表示灯をそれぞれ異なる色に発光させるように構成されており（上記公報の段落［００２１］参照）、このため、一般的な照明装置として必ずしも適切なものとはいえず、また人の目に優しい光を発光しているとはいえなかった。

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、人の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができるＬＥＤ天井照明装置を提供することにある。

請求項１の発明に係るＬＥＤ天井照明装置は、同色の出射光を発する第１のＬＥＤ発光素子を第１の基板の上に複数個配置し、かつこれら複数の第１のＬＥＤ発光素子の各発光面を同じ蛍光体で覆うことにより、全体として第１の色光を出射するように構成されるとともに、天井面に設けられた第１の隔室に設置される第１のＬＥＤ天井照明ユニットと、同色の出射光を発する第２のＬＥＤ発光素子を、前記第１の基板とは別個に設けられた第２の基板の上に複数個配置し、かつこれら複数の第２のＬＥＤ発光素子の各発光面を同じ蛍光体で覆うことにより、全体として前記第１の色光の色温度とは異なる色温度の第２の色光を出射するように構成されるとともに、前記第１の隔室から隔壁を介して離れた位置において天井面に設けられた第２の隔室に設置される第２のＬＥＤ天井照明ユニットとを備えている。第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニットは互い違いに配置されかつ矩形の枠状に配列されるとともに、前記第１、第２の隔室の下面が透光性を有する樹脂製カバーで覆われている。第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニットの第１、第２の色光のそれぞれの指向角が一部オーバラップしており、当該オーバラップ領域では、第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニットの第１、第２の色光の混色となる照射空間領域が形成されており、オーバラップしていない領域では、第１のＬＥＤ天井照明ユニットの第１の色光のみによる照射空間領域と第２のＬＥＤ天井照明ユニットの第２の色光のみによる照射空間領域とが形成されている。

請求項１の発明によれば、出射光の色温度が異なる第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニットを、それぞれの指向角が一部オーバラップするように配置しているので、各ＬＥＤ天井照明ユニットから出射された各色光は、それぞれの指向角がオーバラップしている空間領域内で重ね合わされ、当該空間領域内ではこれらの色光の混色となる。

これにより、たとえば、発光色が白色および温白色の２種類のＬＥＤ天井照明ユニットを用いた場合、白色のみでは照明として明るすぎて目が疲れやすかったり、また温白色のみでは照明としてやや物足りなかったりしたものが、両者を組み合わせて混色させることで、これらの中間色を得ることができ、これにより、人の目に優しいバランスのとれた照射光を得ることができる。また、第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニットが互い違いに配置されているので、各ＬＥＤ天井照明ユニットからの各照射光による混色を、照射空間領域内で偏在させることなくバランスよく均等に配置することができる。

第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニットは、請求項２の発明に記載されているように、それぞれの色光として、好ましくは、白色および温白色の２種類の発光色を有している。

請求項３の発明では、請求項１または２において、第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニットのそれぞれの発光量を制御する制御装置をさらに備えている。

この場合には、制御装置により、各ＬＥＤ天井照明ユニットの発光量が制御されることで、各ＬＥＤ天井照明ユニットからの各照射光の混合比率を調整することができ、これにより、たとえば、部屋の用途に応じて、あるいは季節に応じて混色の色相を変更できるようになる。

以上のように、本発明に係るＬＥＤ天井照明装置によれば、出射光の色温度が異なる第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニットを、それぞれの指向角が一部オーバラップするように配置したので、各ＬＥＤ天井照明ユニットから出射された各色光が、それぞれの指向角がオーバラップしている空間領域内で互いに重ね合わせられて混色されることになり、これにより、人の目に優しいバランスのとれた照明光を得ることができる効果がある。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図７は、本発明の一実施例によるＬＥＤ天井照明装置を説明するための図であって、図１は本発明の一実施例によるＬＥＤ天井照明装置の表面（下面）図、図２はその裏面（上面）概略図、図３はＬＥＤ天井照明装置を構成するＬＥＤユニットの縦断面概略図、図４は、隣り合う各ＬＥＤユニットのそれぞれの指向角およびそれらがオーバラップしている状態を説明するための図、図５は、ＬＥＤユニットから出射された白色光、温白色光およびこれらの混色光のそれぞれの相対エネルギー分布を示す図、図６は、図５との比較のために、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤから出射された青色光、緑色光および赤色光のそれぞれの相対エネルギー分布を示す図、図７はＬＥＤ天井照明装置の制御ブロック図である。

図１は、ＬＥＤ天井照明装置１をその下面側（つまり出射面側）から見た図であって、同図に示すように、ＬＥＤ天井照明装置１は、それぞれの出射光の色温度が異なる２種類のＬＥＤユニット２、３を互い違いに配置することにより構成されている。ＬＥＤユニット２としては、好ましくは、白色光（たとえば色温度５４００Ｋまたはその近傍）を発光するＬＥＤユニットが用いられ、ＬＥＤユニット３としては、好ましくは、温白色光（たとえば色温度３３００Ｋまたはその近傍）を発光するＬＥＤユニットが用いられる。各ＬＥＤユニット２、３は、矩形の枠状に（つまり矩形の各辺をなすように）構成された筐体ユニット４に収容されている。筐体ユニット４は、天井面１００に設けられた凹所に取り付けられている。また、筐体ユニット４は、隔壁１０を介して互いに隔てられた複数の隔室１１を有しており、各隔室１１の下面は、透光性を有する例えば樹脂製カバー１２で覆われている（図１右上角部の隔室１１の樹脂製カバー１２は省略）。各ＬＥＤユニット２、３は、各隔室１１内においてその天板１３にそれぞれ取り付けられている（同図右上角部の隔室１１参照）。

図２は、ＬＥＤ天井照明装置１をその上面側（つまり出射面と逆側）から見た図であって、同図に示すように、筐体ユニット４の裏面側には、電源回路ユニット５、６が設けられている。電源回路ユニット５は、白色のＬＥＤユニット２に電圧を印加するためのものであり、電源回路ユニット６は、温白色のＬＥＤユニット３に電圧を印加するためのものである。

図３は、ＬＥＤユニット２の縦断面概略図である。同図に示すように、ＬＥＤユニット２は、アルミプレート２０の上に基板２１、２２を積層し、基板２２の上に複数のＬＥＤ発光素子２４を実装するとともに、これらのＬＥＤ発光素子２４を蛍光体含有のシリコン封止材２５で封止することにより構成されている。

ＬＥＤ発光素子２４は、この例では、青色光を発する発光ダイオードである。シリコン封止材２５に分散含有された蛍光体は、入射された光により励起されるとともに基底状態に戻るときに入射光とは異なる波長の光を出射するという蛍光特性を有しており、この例では、青色光により励起されて青色光よりも波長の長い黄色の蛍光を発するものを用いている。これにより、ＬＥＤユニット２から出射される光は、青色光と黄色光とが混合された白色になる。

図示していないが、ＬＥＤユニット３は、ＬＥＤユニット２と同様の構成を有しており、ＬＥＤ発光素子として青色光を発する発光ダイオードを用いているが、シリコン封止材に分散含有される蛍光体が異なっている。ここでは、蛍光体は、青色光により励起されることにより、青色光よりも波長の長い緑色の蛍光を発する蛍光体と、同様に青色光よりも波長の長い橙色の蛍光を発する蛍光体という２種類の蛍光体を用いている。これにより、ＬＥＤユニット３から出射される光は、青色光と緑色光および橙色光とが混合された温白色になる。

また、各ＬＥＤユニット２、３としては、広角の指向角を有しているものが好ましい。図４には、指向角がいずれも約１２０°である、隣り合う各ＬＥＤユニット２、３から出射された照射光を示している。同図に示すように、それぞれの照射光は一部オーバラップしている。同図中、Ａで示す領域がＬＥＤユニット２の照射領域であり、Ｂで示す領域がＬＥＤユニット３の照射領域である。また、Ｃで示す斜線領域がＬＥＤユニット２、３からの各照射光の混色となる領域である。たとえば、ＬＥＤユニット２からの白色光の色温度が約５４００Ｋで、ＬＥＤユニット３からの温白色光の色温度が約３３００Ｋの場合、混色領域Ｃの色温度は、約４２００Ｋになる。なお、混色領域Ｃの色は、色度図において白色光および温白色光のそれぞれの位置をプロットして各位置を線分で結ぶとき、当該線分上の色になる。

次に、図５には、ＬＥＤユニット２、３から出射された白色光および温白色光のそれぞれの相対エネルギー分布と、これら白色光および温白色光の混色光の相対エネルギー分布とが併せて示されている。その一方、図６には、図５との比較のために、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤからそれぞれ出射される青色光、緑色光および赤色光のそれぞれの相対エネルギー分布が示されている。

これらの図を比較すると分かるように、白色光の場合、青色光の波長領域の略中央位置で相対エネルギーの第１のピーク値（最大ピーク値）を有するとともに、緑色光の波長領域のうちの長波長寄りの位置に第２のピーク値を有している。温白色光の場合、青色光の波長領域の略中央位置で相対エネルギーの第１のピーク値を有するとともに、緑色光の波長領域のうちの長波長寄りの位置に第２のピーク値（最大ピーク値）を有している。白色光および温白色光のいずれの場合においても、第２のピーク値を含む曲線は、なだらかなカーブを描きつつ、緑色光の波長領域のうちの短波長寄りの位置から赤色光の波長領域のうちの長波長領域を越える位置まで、広い波長領域に延在している。すなわち、波長領域がブロード化されている。

また、白色および温白色の混色光の場合、青色光の波長領域の略中央位置で相対エネルギーの第１のピーク値（最大ピーク値）を有するとともに、緑色光の波長領域のうちの長波長寄りの位置に第２のピーク値を有しており、第２のピーク値を含む曲線は、なだらかなカーブを描きつつ、緑色光の波長領域のうちの短波長寄りの位置から赤色光の波長領域のうちの長波長領域を越える位置まで、広い波長領域に延在している。すなわち、波長領域がブロード化されている。そして、混色光に含まれる波長領域の全体にわたって、混色光の相対エネルギーは、白色光および温白色光の相対エネルギーよりも高くなっている。

これに対して、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤからそれぞれ出射される青色、緑色および赤色のそれぞれの相対エネルギー分布は、いずれも狭い波長領域に存在している。

図７は、ＬＥＤ天井照明装置１の制御ブロック図である。同図に示すように、各電源回路５、６には制御装置７が接続されている。制御装置７は、各電源回路５、６に印加する電圧を制御することにより、各ＬＥＤ発光素子を流れる電流値を制御する。これにより、各ＬＥＤ発光素子から出射される光の発光量を調整でき、その結果、白色および温白色の混合比率を変更できる。

上述のように構成されるＬＥＤ天井照明装置においては、白色のＬＥＤユニット２および温白色のＬＥＤユニット３が、それぞれの指向角を一部オーバラップするように配置されるので、隣り合う各ＬＥＤユニット２、３から出射された各色光は、それぞれの指向角がオーバラップしている空間領域Ｃ（図４参照）内で重ね合わされ、当該空間領域内ではこれらの色光の混色となる。

この混色光の波長は、図５に示すように、可視光線の短波長領域から長波長領域にわたって幅広く延在している。

これにより、人の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができる。また、白色のみでは照明として明るすぎて目が疲れやすかったり、また、温白色のみでは照明としてやや物足りなかったりしたものが、両者を組み合わせて混色させることで、これらの中間色を得ることができるので、人の目に一層優しい照射光を得ることができる。

なお、図６に示すような、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤまたは赤色ＬＥＤから出射された青色光、緑色光または赤色光の各単色光の波長は、それぞれ非常に狭い領域に延在しており、このようなピーク光は、それ自体、人の目を疲れさせるものであるため、照明として適切なものとはいえない。また、これらのピーク光を混色させた場合には、非常に高い相対エネルギーの混色光が得られることになり、このような混色光は、人の目を疲れさせるだけである。

また、本ＬＥＤ天井照明装置によれば、白色のＬＥＤユニット２および温白色のＬＥＤユニット３が互い違いに配置されていることにより、各ＬＥＤユニット２、３からの各照射光による混色を照射空間領域内で偏在させることなくバランスよく均等に配置することができる。

さらに、本ＬＥＤ天井照明装置によれば、各ＬＥＤユニット２、３のそれぞれの発光量を制御する制御装置７を設けたことにより、各ＬＥＤユニット２、３の発光量を制御して、各ＬＥＤユニット２、３からの各照射光の混合比率を調整することができる。これにより、たとえば、部屋の用途に応じて、あるいは季節に応じて混色の色相を変更できるようになる。

より具体的には、夏季においては、白色のＬＥＤユニット２の発光量を相対的に増加させる（とともに温白色のＬＥＤユニット３の発光量を相対的に減少させる）ことにより、涼しげな空間を演出でき、また、冬季においては、これとは逆に温白色のＬＥＤユニット３の発光量を相対的に増加させる（とともに白色のＬＥＤユニット２の発光量を相対的に減少させる）ことにより、温かみのある空間を演出できる。なお、制御装置７の制御により、ＬＥＤユニット２の発光量を増加させた場合には、混色領域Ｃ（図４）における混色も白色側にやや偏った中間色に変化し、同様に、ＬＥＤユニット３の発光量を増加させた場合には、混色領域Ｃ（図４）における混色も温白色側にやや偏った中間色に変化する。

前記実施例では、ＬＥＤ天井照明装置として矩形の枠状に構成されたものについて説明したが、本発明の適用はこれには限定されない。図８および図９は、本発明の他の実施例によるＬＥＤ天井照明装置を示している。

図８は、ＬＥＤ天井照明装置８をその下面側（出射面側）から見た図であって、同図に示すように、ＬＥＤ天井照明装置８は、天井面に穿設された矩形状の領域を占有しており、好ましくは、前記実施例と同様に、白色のＬＥＤユニット２と、温白色のＬＥＤユニット３とを互い違いに配置することにより構成されている。各ＬＥＤユニット２、３は、格子状に配設された複数の隔壁８０を介して互いに隔てられた複数の隔室８１内にそれぞれ一つずつ収容されている。各隔室８１の下面は、透光性を有する例えば樹脂製カバー８２で覆われている（図８右上角部の隔室８１の樹脂製カバー８２は省略）。各ＬＥＤユニット２、３は、各隔室８１内においてその天板８３にそれぞれ取り付けられている（同図右上角部の隔室８１参照）。この場合、各ＬＥＤユニット２、３の交互配置によって、白色および温白色による格子状の市松模様が構成されている。

この場合においても、隣り合う各ＬＥＤユニット２、３のそれぞれの照射光の領域がオーバラップするように、各ＬＥＤユニット２、３が配置されているので、隣り合う各ＬＥＤユニット２、３の照射光のオーバラップ領域が、白色および温白色の混色された中間色となり、これにより、人間の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができる。

図９は、ＬＥＤ天井照明装置９をその下面側（出射面側）から見た図であって、同図に示すように、ＬＥＤ天井照明装置９は、天井面に穿設された円形状の領域を占有しており、好ましくは、白色のＬＥＤユニット２と、温白色のＬＥＤユニット３とを円周方向に互い違いに配置することにより構成されている。この場合、中央のＬＥＤユニット２は省略してもよく、または中央のＬＥＤユニット２のかわりにＬＥＤユニット３を設けるようにしてもよい。あるいは、中央にＬＥＤユニット２を配置し、その周囲を囲繞するようにＬＥＤユニット３のみを配置するようにしてもよく、または中央にＬＥＤユニット３を配置し、その周囲を囲繞するようにＬＥＤユニット２のみを配置するようにしてもよい。この場合には、各ＬＥＤユニット２、３が直径方向に互い違いに配置されることになる。

この場合においても、隣り合う各ＬＥＤユニット２、３のそれぞれの照射光の領域がオーバラップするように、各ＬＥＤユニット２、３が配置されているので、隣り合う各ＬＥＤユニット２、３の照射光のオーバラップ領域が、白色および温白色の混色された中間色となり、これにより、人間の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができる。

なお、前記実施例および他の実施例においては、出射光の色温度が異なるＬＥＤユニットとして、白色のＬＥＤユニット２と温白色のＬＥＤユニット３を用いた例を示したが、本発明の適用はこれら２種類のＬＥＤユニットの組合せに限定されるものではなく、白色および温白色に加えて、さらに別の色を発光するＬＥＤユニットを組み合わせるようにしてもよい。また、４種類以上のＬＥＤユニットを組み合わせることも可能である。さらに、色の組合せとしても、白色および温白色を含むものには限定されない。

本発明の一実施例によるＬＥＤ天井照明装置の表面図である。 ＬＥＤ天井照明装置（図１）の裏面概略図である。 ＬＥＤ天井照明装置（図１）を構成するＬＥＤユニットの縦断面概略図である。 隣り合う各ＬＥＤユニットのそれぞれの指向角およびそれらがオーバラップしている状態を説明するための図である。 ＬＥＤユニットから出射された白色光、温白色光およびこれらの混色光のそれぞれの相対エネルギー分布を示す図である。 図５との比較のために、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤから出射された青色光、緑色光および赤色光のそれぞれの相対エネルギー分布を示す図である。 ＬＥＤ天井照明装置（図１）の制御ブロック図である。 本発明の他の実施例によるＬＥＤ天井照明装置の表面図である。 本発明のさらに他の実施例によるＬＥＤ天井照明装置の表面図である。

１： ＬＥＤ天井照明装置

２： ＬＥＤユニット（白色）
２４： ＬＥＤ発光素子
２５： 蛍光体含有のシリコン封止材

３： ＬＥＤユニット（温白色）

７： 制御装置

Ａ： ＬＥＤユニット２の照射領域
Ｂ： ＬＥＤユニット３の照射領域
Ｃ： 混色領域

Claims (3)

1. ＬＥＤ天井照明装置であって、
   同色の出射光を発する第１のＬＥＤ発光素子（２４）を第１の基板（２２）の上に複数個配置し、かつこれら複数の第１のＬＥＤ発光素子（２４）の各発光面を同じ蛍光体で覆うことにより、全体として第１の色光を出射するように構成されるとともに、天井面に設けられた第１の隔室（１１）に設置される第１のＬＥＤ天井照明ユニット（２）と、
   同色の出射光を発する第２のＬＥＤ発光素子を、前記第１の基板（２２）とは別個に設けられた第２の基板の上に複数個配置し、かつこれら複数の第２のＬＥＤ発光素子の各発光面を同じ蛍光体で覆うことにより、全体として前記第１の色光の色温度とは異なる色温度の第２の色光を出射するように構成されるとともに、前記第１の隔室（１１）から隔壁（１０）を介して離れた位置において天井面に設けられた第２の隔室（１１）に設置される第２のＬＥＤ天井照明ユニット（３）とを備え、
   前記第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニット（２、３）が互い違いに配置されかつ矩形の枠状に配列されるとともに、前記第１、第２の隔室（１１）の下面が透光性を有する樹脂製カバー（１２）で覆われており、
   前記第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニット（２、３）の前記第１、第２の色光のそれぞれの指向角が一部オーバラップしており、当該オーバラップ領域では、前記第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニット（２、３）の前記第１、第２の色光の混色となる照射空間領域が形成されており、オーバラップしていない領域では、前記第１のＬＥＤ天井照明ユニット（２）の前記第１の色光のみによる照射空間領域と前記第２のＬＥＤ天井照明ユニット（３）の前記第２の色光のみによる照射空間領域とが形成されている、
   ことを特徴とするＬＥＤ天井照明装置。
2. 請求項１において、
   前記第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニット（２、３）による前記第１、第２の色光が、それぞれ白色および温白色の発光色である、
   ことを特徴とするＬＥＤ天井照明装置。
3. 請求項１または２において、
   前記第１、第２のＬＥＤ天井照明ユニット（２、３）のそれぞれの発光量を制御する制御装置をさらに備えている、
   ことを特徴とするＬＥＤ天井照明装置。