JP5891423B2 - 照明器具、照明装置および発光モジュール - Google Patents
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Description
しかしながら、上記白色光源を用いた照明器具の照明光はモノの見え方が良好でない傾向にある。これは白色光源の照明光に赤色成分が不足しているからであり、赤色成分の不足によりモノの見え方が良好でなくなるのである。
照明器具の照明光によるモノの見え方を評価する指標の一つとして、目立ち指数FCIというものがある(非特許文献1)。この目立ち指数FCIが高ければ、照明対象を色鮮やかに演色し空間を明るく感じさせる照明光であるとの評価を受ける。
しかしながら、目立ち指数FCIの高い照明光を得ることは容易ではなく、特に、青色光と黄色光との混色により白色光を得るタイプの白色光源を用いた照明器具の照明光は目立ち指数FCIが低くなる傾向にある。これは白色光源の照明光に赤色成分が不足しているからであり、赤色成分の不足により目立ち指数FCIが低くなるのである。
第1の実験では、赤色発光素子に流す電流量を20mAに保ちながら、赤色発光素子の温度が25℃のときと70℃のときの赤色光の発光スペクトルを測定した。図1は、温度が上昇すると赤色光のピーク波長が長波長側にシフトすることを説明するための図である。その結果、図1に示すように、温度が25℃のときのピーク波長は656nmであり、温度が70℃のときのピーク波長は662nmであった。すなわち、温度が45℃上昇したことによりピーク波長が長波長側に6nmシフトした。この結果から、赤色発光素子の温度が上昇すると赤色光の発光ピークが長波長側にシフトすることがわかった。
以下、本発明の一態様に係る照明器具、照明装置および発光モジュールについて、図面を参照しながら説明する。なお、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。
図5は、本発明の一態様に係る照明器具を示す断面図である。図5に示すように、本発明の一態様に係る照明器具1は、例えば、天井2に埋め込むようにして取り付けられるダウンライトであって、器具3、回路ユニット4、調光ユニット5、および、照明装置6を備える。
調光ユニット5は、ユーザーが照明装置6の照明光の輝度を調整するためのものであって、回路ユニット4と電気的に接続されており、ユーザーの操作を受けて調光信号を回路ユニット4に出力する。
図6は、本発明の一態様に係る照明装置を示す斜視図である。図7は、本発明の一態様に係る照明装置を示す分解斜視図である。図6および図7に示すように、照明装置6は、例えば、発光モジュール10、ベース20、ホルダ30、化粧カバー40、カバー50、カバー押え部材60、および、配線部材70等を備えるランプユニットである。
図8は、本発明の一態様に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。図9は、本発明の一態様に係る発光モジュールと回路ユニットとの接続状態を説明するための配線図である。なお、各光源W1,W2,Rの配置を理解し易いように、図8の各光源W1,W2,Rには、同色のものには同じ模様を付し、異なるものには異なる模様を付している。
基板11は、例えば、方形板状であって、セラミック基板や熱伝導樹脂等からなる絶縁層とアルミ板等からなる金属層との2層構造を有する。基板11の上面11aには発光素子12a〜12cが実装されている。
第2の白色光源W2は、第1の発光素子12bと、当該第2の発光素子12bの光の一部を波長変換する第2の波長変換部材13bとを有し、未変換の光と変換後の光との混色により得られる第2の白色光を発する。第2の発光素子12bは、例えば、第1の発光素子12aと同じく、ピーク波長が450nm以上470nm以下の青色光を出射する青色発光素子である。第2の波長変換部材13bは、第2の発光素子12bの光の一部を、第1の波長変換部材13aによる変換後の光とはピーク波長および半値幅のうち少なくともいずれかが異なるスペクトルを有する光に波長変換する。具体的には、例えば、ピーク波長が540nm以上580nm以下且つ半値幅が100nm以上130nm以下の光に波長変換する。これにより、目立ち指数FCIの変化をより効果的に抑制することができる。
また、本発明に係る第2の波長変換部材は、ピーク波長が540nm以上580nm以下且つ半値幅が100nm以上130nm以下の光に波長変換する波長変換部材としては、ガーネット構造を有するアルミネート系蛍光体、シリケート系蛍光体、サイアロン構造を有する酸窒化物蛍光体、硫化物蛍光体、および、それら蛍光体のうちの2種類以上を混合した混合物などが挙げられる。
また、本発明に係る第2の波長変換部材は、ピーク波長が540nm以上580nm以下且つ半値幅が100nm以上130nm以下の光に波長変換するものに限定されないが、第1の波長変換部材による変換後の光よりも長波長側にシフトしたスペクトルを有する光に変換するものが好ましい。なお、ピーク波長が540nm以上580nm以下且つ半値幅が100nm以上130nm以下の光に波長変換する波長変換部材としては、ガーネット構造を有するアルミネート系蛍光体、シリケート系蛍光体、サイアロン構造を有する酸窒化物蛍光体、硫化物蛍光体、および、それら蛍光体のうちの2種類以上を混合した混合物などが挙げられる。
以上のような発光モジュールは、点灯回路によって後述する白色光源切替制御を行うことで、点灯状況に左右されず安定した目立ち指数FCIの照明光を発することができる。
図7に戻って、ベース20は、例えば、アルミダイキャスト製の円板状であって、上面側の中央に搭載部21を有し、当該搭載部21に発光モジュール10が搭載されている。また、ベース20の上面側には、搭載部21を挟んだ両側に、ホルダ30固定用の組立ねじ35を螺合するためのねじ孔22が設けられている。ベース20の周部には、挿通孔23、ボス孔24および切欠部25が設けられている。それら挿通孔23、ボス孔24および切欠部25の役割については後述する。
ホルダ30は、例えば、有底円筒状であって、円板状の押え板部31と、当該押え板部31の周縁からベース20側に延設された円筒状の周壁部32とを有する。押え板部31で発光モジュール10を搭載部21に押えつけることによって、発光モジュール10はベース20に固定されている。
化粧カバー40は、例えば、白色不透明の樹脂等の非透光性材料からなる円環状であって、ホルダ30とカバー50との間に配置されており、開口部34から露出したリード線71や組立ねじ35等を覆い隠している。化粧カバー40の中央には、各光源W1,W2,Rを露出させるための窓孔41が形成されている。
カバー50は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラス等の透光性材料により形成されており、各光源W1,W2,Rから出射された光はカバー50を透過して照明装置6の外部へ取り出される。当該カバー50は、各光源W1,W2,Rを覆うドーム状であってレンズ機能を有する本体部51と、当該本体部51の周縁部から外方へ延設された外鍔部52とを有し、当該外鍔部52がベース20に固定されている。
カバー押え部材60は、例えば、アルミニウム等の金属や白色不透明の樹脂のような非透光性材料からなり、カバー50の本体部51から出射される光を妨げないように円環板状になっている。カバー50の外鍔部52は、カバー押え部材60とベース20とで挟持され固定されている。
(配線部材)
配線部材70は、発光モジュール10と電気的に接続された一組のリード線71を有し、それらリード線71の発光モジュール10に接続された側とは反対側の端部にはコネクタ72が取り付けられている。発光モジュール10に接続された配線部材70のリード線71は、ベース20の切欠部25を介して照明装置6の外部へ導出される。
(回路構成)
図9に示すように、回路ユニット4は、点灯回路部4c、調光比検出回路部4d、電流量検出部4e、および制御回路部4fを含む点灯回路をユニット化したものである。外部の商用交流電源(不図示)と電気的に接続されており、商用交流電源から入力される電流を発光モジュール10に供給する。そして、光源W1,W2,Rを色ごとに、すなわち第1の白色光源W1と第2の白色光源W2と赤色光源Rとを別々に点灯制御する。
図10は、白色光源切替制御の動作を説明したフローチャートである。図10に示すように、本実施の形態に係る白色光源切替制御では、照明器具1を点灯・消灯用のスイッチがONされると、点灯回路部4cが第1の発光素子12aへの電力の供給を開始して、第1の白色光源W1を点灯させると共に(ステップS1)、赤色発光素子12cへの電力の供給を開始して、赤色光源Rを点灯させる(ステップS2)。なお、第1の白色光源W1および赤色光源Rに電力の供給を開始するタイミングは、同時であることが最も好ましく、次に第1の白色光源W1が先であることが好ましいが、第2の白色光源W2が先であっても良い。
温度または電流量のいずれかが閾値以上となった場合は(ステップS4で「YES」またはステップS5で「YES」)、点灯回路部4cは、第2の発光素子12bへの電力の供給を開始することによって第2の白色光源W2を点灯させると共に(ステップS6)、第1の発光素子12aへの電力の供給を停止することによって第1の白色光源W1を消灯させる(ステップS7)。すなわち、白色光源を第1の白色光源W1から第2の白色光源W2に切り替える。なお、第2の発光素子12bへの電力の供給の開始と、第1の発光素子12aへの電力の供給の停止とは同時であることが好ましいが、先に第2の発光素子12bへの電力の供給を開始し、その後に第1の発光素子12aへの電力の供給を停止しても良い。
温度或いは電流量のいずれもが閾値以上でなくなった場合は(ステップS9で「NO」、且つ、ステップS10で「NO」)、点灯回路部4cは、第1の発光素子12aへの電力の供給を開始することによって第1の白色光源W1を点灯させると共に(ステップS11)、第2の発光素子12bへの電力の供給を停止することによって第2の白色光源W2を消灯させる(ステップS12)。すなわち、白色光源を第2の白色光源W2から第1の白色光源W1に切り替える。なお、第1の発光素子12aへの電力の供給の開始と、第2の発光素子12bへの電力の供給の停止とは同時であることが好ましいが、先に第1の発光素子12aへの電力の供給を開始し、その後に第2の発光素子12bへの電力の供給を停止しても良い。
ステップS3において、スイッチがOFFになった場合は(ステップS3で「YES」)、赤色発光素子12cへの電力の供給を停止して赤色光源Rを消灯させると共に(ステップS13)、第1の発光素子12aへの電力の供給も停止して第1の白色光源W1も消灯させることで(ステップS14)、照明器具1全体を消灯させる。
このように、照明器具1には、少なくとも2つの点灯状態がある。1つ目は、第1の白色光源W1が点灯しており第2の白色光源W2が点灯していない状態であり、第1の点灯状況のときにこの状態となる制御を行う。2つ目は、第2の白色光源W2が点灯しており第1の白色光源W1が点灯していない状態であり、第2の点灯状況のときにこの状態となる制御を行う。
第2の点灯状況とは、赤色発光素子12cのピーク波長が第1の値よりも大きい第2の値になる状況、言い換えると赤色発光素子12cのピーク波長が長波長側にシフトした状況である。本実施の形態では、赤色発光素子12cが第1の温度よりも高い第2の温度で点灯している状況、または、第1の電流量よりも大きい第2の電流量で点灯している状況、または、その両方の条件を満たす状況である。
以下に、本発明に係る照明器具、照明装置および発光モジュールの変形例について説明する。
(白色光源切替制御)
上記実施の形態では、白色光源の切り替えを、赤色発光素子12cの温度、および、赤色発光素子12cに流す電流量に基づいて行ったが、白色光源の切り替えは、赤色発光素子12cの温度のみに基づいて行っても良い。その場合は、第1の点灯状況は、赤色発光素子12cが第1の温度で点灯する状況であり、第2の点灯状況は、赤色発光素子12cが第1の温度よりも高い第2の温度で点灯する状況である。その場合は、図10に示す白色光源切替制御において、ステップS5およびステップS10が省略される。具体的には、ステップS4において、赤色発光素子12cの温度が閾値以上である場合(ステップS4で「YES」)はステップS6に進み、赤色発光素子12cの温度が閾値以上でない場合(ステップS4で「NO」)はステップS3に戻る。また、ステップS9において、赤色発光素子12cの温度が閾値以上でない場合は(ステップS9で「NO」)、ステップS11に進み、赤色発光素子12cの温度が閾値以上である場合は(ステップS9で「YES」)、ステップS8に戻る。
(発光モジュール)
本発明に係る発光モジュールは、上記実施形態に係る発光モジュール10に限定されない。
また、発光モジュールには、第1の白色、第2の白色、および、赤色以外の色の光源が含まれていても良い。
本発明に係る照明装置は、上記実施形態に係る照明装置6に限定されない。
例えば、上記実施の形態は、本発明に係る照明装置をダウンライト用のランプユニットに応用する形態であったが、照明装置の形態は上記実施の形態に限定されない。例えば、以下に説明するような直管形蛍光灯などの代替として期待される直管形LEDランプや、LED電球に応用しても良い。直管形LEDランプとは、電極コイルを用いた従来の一般直管蛍光灯と略同形のLEDランプをいう。LED電球とは、従来の白熱電球と略同形のLEDランプをいう。
筐体401は、両端部に開口を有する長尺筒状であって、光源W1,W2,Rおよび基台402が収容されている。筐体401の材質は特に限定されるものではないが、透光性材料であることが好ましく、透光性材料としては、例えばプラスチックのような樹脂やガラス等が挙げられる。なお、筐体401の横断面形状は特に限定されず、円環状であっても良いし、多角形の環状であっても良い。
光源W1,W2,Rは、各色1つずつ存在し、それぞれが基台402の長手方向に沿った長尺状であり、間隔を空けながら並行に並べて配置されている。各光源W1,W2,Rは、基台402の長手方向に沿って直線状に1列に配置された複数の発光素子412a〜412cと、それら発光素子412a〜412cを封止する長尺状の封止部材413a〜413cとで構成される。光源W1,W2,Rは、上記実施の形態に係る光源W1,W2,Rと同様の機能を有する。照明装置400は、上記実施の形態と同様の白色光源切替制御を光源W1,W2,Rに対して行うことで、点灯状況に左右されず安定した目立ち指数FCIの照明光を発することができる。
図15は、変形例5に係る照明装置を示す図である。図15に示すように、照明装置500は、変形例4と同様の筐体401、基台402および一対の口金403,404とを備え、基台402には、複数の光源W1,W2,Rが搭載されている。
発光モジュール10は、上記実施の形態に係る発光モジュール10と同じものであって、図8に示すように、基板11、複数の発光素子12a〜12c、および、複数の封止部材13a〜13cを備える。発光素子12aおよび封止部材13aで第1の白色光源W1が構成されており、発光素子12bおよび封止部材13bで第2の白色光源W2が構成されており、発光素子12cおよび封止部材13cで光源Rが構成されている。
口金650は、JIS(日本工業規格)で規定された口金、例えばE型口金の規格に適合する口金であり、一般白熱電球用のソケット(不図示)に装着するために使用される。口金650は、筒状胴部とも称されるシェル651と円形皿状をしたアイレット652とを有し、回路ケース640に取り付けられている。シェル651とアイレット652とは、ガラス材料からなる絶縁体部653を介して一体となっている。シェル651は、回路ユニット630の一方の給電線633と電気的に接続されており、アイレット652は、回路ユニット630の他方の給電線634と電気的に接続されている。
筐体670は、例えば円筒状であって、一方の開口側に発光モジュール10が配置され、他方の開口側に口金650が配置されている。当該筐体670は、発光モジュール10からの熱を放散させる放熱部材(ヒートシンク)として機能させるために、熱伝導性の良い材料、例えばアルミニウムを基材として形成されている。
本発明に係る照明器具は、上記実施形態に係る照明器具1に限定されない。
例えば、上記実施の形態では、発光モジュールが照明装置の一部として照明器具に組み込まれていたが、発光モジュールは、照明装置の一部としてではなく、それ単体として照明装置を介さずに、照明器具に直接組み込まれていても良い。
上記実施の形態では、点灯回路部4c、調光比検出回路部4d、電流量検出部4e、および制御回路部4fを含む点灯回路の全てが、回路ユニット4として照明装置6の外部に設けられていたが、点灯回路は、その全てまたは一部が照明装置の一部として照明装置に内蔵されていても良い。すなわち、点灯回路部、調光比検出回路部、電流量検出部、および制御回路部の全てが照明装置に内蔵されていても良いし、それら4つの部のうちの1つ〜3つ部だけが照明装置に内臓されていても良い。また、点灯回路は、その全てまたは一部が発光モジュールの一部であっても良く、例えば発光モジュールの基板上に作り込まれていても良い。すなわち、点灯回路部、調光比検出回路部、電流量検出部、および制御回路部の全てが発光モジュールの一部であっても良いし、それら4つの部のうちの1つ〜3つの部だけが発光モジュールの一部であっても良い。
以上、本発明の構成を、上記実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態およびその変形例に限られない。例えば、上記実施形態およびその変形例の部分的な構成を、適宜組み合わせてなる構成であっても良い。また、上記実施の形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることは可能である。本発明は、照明用途全般に広く利用可能である。
6,400,500,600 照明装置
4,630 点灯回路(回路ユニット)
10,110,210,310 発光モジュール
12a,112a,212a,312a,412a,512a 第1の発光素子
12b,112b,212b,312b,412b,512b 第2の発光素子
12c,112c,212c,312c,412c,512c 赤色発光素子(第3の発光素子)
13a,113a,213a,313a,413a,513a 第1の波長変換部材(第1の封止部材)
13b,113b,213b,313b,413b,513b 第2の波長変換部材(第2の封止部材)
W1 第1の白色光源
W2 第2の白色光源
R 赤色光源
Claims (10)
- 第1の発光素子と、当該第1の発光素子の光の一部を波長変換する第1の波長変換部材とを有し、未変換の光と変換後の光との混色により得られる第1の白色光を発する第1の白色光源と、
第2の発光素子と、当該第2の発光素子の光の一部を、前記第1の波長変換部材による変換後の光とはピーク波長および半値幅のうち少なくともいずれかが異なるスペクトルを有する光に波長変換する第2の波長変換部材とを有し、未変換の光と変換後の光との混色により得られる第2の白色光を発する第2の白色光源と、
赤色発光素子を有し赤色光を発する赤色光源と、
前記赤色発光素子の光のピーク波長が第1の値となる第1の点灯状況で前記赤色発光素子が点灯している場合は、前記第1の発光素子を点灯させると共に前記第2の発光素子を点灯させない或いは微点灯させ、前記赤色発光素子の光のピーク波長が前記第1の値よりも大きい第2の値となる第2の点灯状況で前記赤色発光素子が点灯している場合は、前記第2の発光素子を点灯させると共に前記第1の発光素子を点灯させない或いは微点灯させる制御を行う点灯回路と、
を備えることを特徴とする照明器具。 - 前記第1の波長変換部材は、前記第1の発光素子の光を、ピーク波長が535nm以上555nm以下且つ半値幅が50nm以上70nm以下の光に変換し、
前記第2の波長変換部材は、前記第2の発光素子の光を、ピーク波長が540nm以上580nm以下且つ半値幅が100nm以上130nm以下の光に変換する
ことを特徴とする請求項1記載の照明器具。 - 前記第1の発光素子および前記第2の発光素子の光は、それぞれピーク波長が450以上470nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の照明器具。
- 前記赤色発光素子は、前記第1の点灯状況におけるピーク波長が620nm以上626nm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の照明器具。
- 前記赤色発光素子は、前記第2の点灯状況におけるピーク波長が623nm以上630nm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の照明器具。
- 前記第1の点灯状況とは、前記赤色発光素子が第1の温度且つ第1の電流量で点灯している状況であり、前記第2の点灯状況とは、前記赤色発光素子が前記第1の温度よりも高い第2の温度で点灯している、および/または、前記第1の電流量よりも大きい第2の電流量で点灯している状況であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の照明器具。
- 前記第1の点灯状況とは、前記赤色発光素子が第1の温度で点灯している状況であり、前記第2の点灯状況とは、前記赤色発光素子が前記第1の温度よりも高い第2の温度で点灯している状況であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の照明器具。
- 前記第1の点灯状況とは、前記赤色発光素子が第1の電流量で点灯している状況であり、前記第2の点灯状況とは、前記赤色発光素子が前記第1の電流量よりも大きい第2の電流量で点灯している状況であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の照明器具。
- 第1の発光素子と、当該第1の発光素子の光の一部を波長変換する第1の波長変換部材とを有し、未変換の光と変換後の光との混色により得られる第1の白色光を発する第1の白色光源と、
第2の発光素子と、当該第2の発光素子の光の一部を、前記第1の波長変換部材による変換後の光とはピーク波長および半値幅のうち少なくともいずれかが異なるスペクトルを有する光に波長変換する第2の波長変換部材とを有し、未変換の光と変換後の光との混色により得られる第2の白色光を発する第2の白色光源と、
赤色発光素子を有し赤色光を発する赤色光源と、
前記赤色発光素子の光のピーク波長が第1の値となる第1の点灯状況で前記赤色発光素子が点灯している場合は、前記第1の発光素子を点灯させると共に前記第2の発光素子を点灯させない或いは微点灯させ、前記赤色発光素子の光のピーク波長が前記第1の値よりも大きい第2の値となる第2の点灯状況で前記赤色発光素子が点灯している場合は、前記第2の発光素子を点灯させると共に前記第1の発光素子を点灯させない或いは微点灯させる制御を行う点灯回路と、
を備えることを特徴とする照明装置。 - 第1の発光素子と、当該第1の発光素子の光の一部を波長変換する第1の波長変換部材とを有し、未変換の光と変換後の光との混色により得られる第1の白色光を発する第1の白色光源と、
第2の発光素子と、当該第2の発光素子の光の一部を、前記第1の波長変換部材による変換後の光とはピーク波長および半値幅のうち少なくともいずれかが異なるスペクトルを有する光に波長変換する第2の波長変換部材とを有し、未変換の光と変換後の光との混色により得られる第2の白色光を発する第2の白色光源と、
赤色発光素子を有し赤色光を発する赤色光源と、
前記赤色発光素子の光のピーク波長が第1の値となる第1の点灯状況で前記赤色発光素子が点灯している場合は、前記第1の発光素子を点灯させると共に前記第2の発光素子を点灯させない或いは微点灯させ、前記赤色発光素子の光のピーク波長が前記第1の値よりも大きい第2の値となる第2の点灯状況で前記赤色発光素子が点灯している場合は、前記第2の発光素子を点灯させると共に前記第1の発光素子を点灯させない或いは微点灯させる制御を行う点灯回路と、
を備えることを特徴とする発光モジュール。
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