JP5909694B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、照明装置に関するものである。
LED素子を有する発光部を備えた照明装置では、ピーク波長の異なる赤、緑、青色のLED素子を組み合わせて例えば白色の光を発光させるものが知られている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1の照明装置では、各色のLED素子におけるピーク波長の組合せを調整することで、高い演色性が得られるとともに、状況に応じたメラトニン生成の抑制効率の制御が可能とされる。
特開2007−173557号公報
ところで、上記のような照明装置では、ピーク波長の異なる赤、緑、青色の3色のLED素子を用いて演色性の程度やメラトニン抑制効率を制御することができるようになっている。しかしながら、各色のLED素子を用いる場合、色バラツキが大きく、LED素子の選定や、ばらつきを抑えるために個別の制御値の調整などが必要であるため、簡易な構成にて効率よく所望のスペクトル特性をえることができる照明装置の開発が望まれている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構成にて効率よく所望のスペクトル特性を得ることができる照明装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の照明装置は、青色の波長領域を有するLED素子と、480〜520nm間にピーク波長を持ち、半値幅が20〜50nmの青緑色蛍光体とを有する発光部であって、前記青色の波長領域を有するLED素子のピーク波長における発光出力を1とした場合に、前記青緑色蛍光体のピーク波長における発光出力が0.6以上、1.2以下となるように構成された第1発光部と、青色の波長領域を有するLED素子と、緑色、黄色、赤色の蛍光体のいずれか1つの蛍光体又は複数の蛍光体を組み合わせて構成されており、前記第1発光部よりもxy色度図上におけるx色度及びy色度が大きい第2発光部とを備え、LED素子のみからなる発光部を備えていないこと特徴とする。
上記構成において、第1発光部よりもxy色度図上におけるx色度及びy色度が大きい第3発光部を更に備えることが好ましい。
上記構成において、第2発光部は少なくとも白色光を発するように構成されることが好ましい。
上記構成において、発光部の発光出力を調整する調整手段を備えることが好ましい。
本発明によれば、簡易な構成にて効率よく所望のスペクトル特性を得ることができる照明装置を提供することができる。
本実施形態における照明装置の概略ブロック図。 各条件A〜Dと比較例1〜3とでの効果の違いについて説明するための説明図。 照明装置の第1発光部及び第2発光部の分光分布を示す特性図。 照明装置のxy色度について説明するための特性図。 条件Aの照明装置におけるスペクトルの特性図。 条件Bの照明装置におけるスペクトルの特性図。 条件Cの照明装置におけるスペクトルの特性図。 条件Dの照明装置におけるスペクトルの特性図。 別例における照明装置の概略ブロック図。 比較例1の照明装置におけるスペクトルの特性図。 比較例2の照明装置におけるスペクトルの特性図。 比較例3の照明装置におけるスペクトルの特性図。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態の照明装置10は、発光部11と、この発光部11に対して供給する電源13からの電力を制御する制御部12とを備える。
発光部11を構成する第1発光部11aは、青色LED素子15aと、480〜520nmにピーク波長を有するとともに半値幅が20〜50nmの青緑色蛍光体15bとで構成される。このような構成とすることで、例えば、青色LED素子15aのピーク波長を1とした場合に、図3に示すような分光分布特性を得ることができる。なお、青緑色蛍光体15bは、一般式がM 1−a Si 2−1/2n :Eu で表される蛍光体であって、Mはストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)及びカルシウム(Ca)の少なくとも1つ以上の元素であり、Xは塩素(Cl)及び臭素(Br)の少なくとも1つ以上の元素であり、aは0.005≦a≦0.15であり、nは0.02≦n≦0.2であることが望ましい。
また、発光部11を構成する第2発光部11bは、青色LED素子16aと、蛍光体16bとで構成される。第2発光部11bを構成する蛍光体16bは、緑、黄色、赤色の蛍光体のいずれか1つの蛍光体又は複数の蛍光体を組み合わせて構成される。これにより、第2発光部11bは、第1発光部11aと比較して図4に示すCIE1931xy色度図上でx色度値及びy色度値の高い光色を発光するものである。このような構成とすることで、蛍光体16bのピーク波長を1とした場合に、図3に示すような分光分布特性を得ることができる。
上記のように構成された照明装置10では、制御部12による電源13からの電力制御にて各発光部11a,11bの点灯、消灯や光の調整が可能とされる。また、各発光部11a,11bの光を制御部12にて調整することで、図4に示すCIE1931xy色度図上の直線L上の範囲で光色を調整することが可能となっている。また、図4に示すように前記直線Lの一部が黒体放射軌跡K上となるように設定することで黒放射軌跡Kと重なった範囲での色温度の調整も可能となる。
次に、本実施形態の照明装置10の各条件の差異による各効果の違いについて図2、図3、図5〜図8及び図10〜図12を用いて説明する。なお、本実施形態では、次の(A)〜(D)と(比較例1)〜(比較例3)を条件としている。
条件(A):第1発光部11aの青色LED素子1aの相対スペクトル強度を1とした場合に、480〜520nm間の波長領域におけるピーク波長の相対スペクトル強度を0.4とする。更に、各発光部11a,11bを制御部12にて色温度が約8000Kとなるように調光する。なお、このように構成された照明装置10のスペクトルの特性を図に示す。
条件(B):第1発光部11aの青色LED素子1aの相対スペクトル強度を1とした場合に、480〜520nm間の波長領域におけるピーク波長の相対スペクトル強度を1.2とする。更に、各発光部11a,11bを制御部12にて色温度が約4201Kとなるように調光する。なお、このように構成された照明装置10のスペクトルの特性を図6に示す。
条件(C):第1発光部11aの青色LED素子1aの相対スペクトル強度を1とした場合に、480〜520nm間の波長領域におけるピーク波長の相対スペクトル強度を0.6とする。更に、各発光部11a,11bを制御部12にて色温度が約6700Kとなるように調光する。なお、このように構成された照明装置10のスペクトルの特性を図に示す。
条件(D):第1発光部11aの青色LED素子1aの相対スペクトル強度を1とした場合に、480〜520nm間の波長領域におけるピーク波長の相対スペクトル強度を0.7とする。更に、各発光部11a,11bを制御部12にて色温度が約4150Kとなるように調光する。なお、このように構成された照明装置10のスペクトルの特性を図に示す。
(比較例1):第1発光部11aの青色LED素子1aの相対スペクトル強度を1とした場合に、480〜520nm間の波長領域におけるピーク波長の相対スペクトル強度を0.3とする。更に、各発光部11a,11bを制御部12にて色温度が約8000Kとなるように調光する。なお、このように構成された照明装置のスペクトルの特性を図10に示す。
(比較例2):第1発光部11aの青色LED素子1aの相対スペクトル強度を1とした場合に、480〜520nm間の波長領域におけるピーク波長の相対スペクトル強度を1.3とする。更に、各発光部11a,11bを制御部12にて色温度が条件Cと同一で条件Dと略同一である約4201Kとなるように調光する。なお、このように構成された照明装置のスペクトルの特性を図11に示す。
(比較例3):色温度が約6600Kの三波長形蛍光灯である。なお、このように構成された照明装置のスペクトルの特性を図12に示す。
[条件Aと比較例1の比較]
ここで、例えば本実施形態の各発光部11a,11bを前記条件(A)に則した構成とすることで、日本人女性の肌色の好ましさ指数PSを92とすることができ、(比較例1)のPS83と比較して高い値を得ることができる。また、条件(A)に則した構成の発光部11a,11bでは平均演色評価数Raを80以上とすることができ、十分な演色性を得ることができる。さらに、メラトニン分泌の抑制並びに生体時計機構(サーカディアンリズム)に対して影響のある生体作用度を1.1とすることができ、(比較例1)の生体作用度1.05と比較して高い値を得ることができる。また、薄明視環境下に非常に効果のあるS/P比を2.77とすることができ、十分なS/P比を得て薄明視環境下における視認性も十分にあると推定される。ちなみに、S/P比とは、暗所視での分光視感効率V’(λ)にランプの分光特性を積算して算出される暗所視輝度Lsと、明所視での分光視感効率V(λ)にランプの分光特性を積算して算出される明所視輝度Lpとの比率のことである。
[条件Bと比較例2の比較]
また、例えば本実施形態の各発光部11a,11bを前記条件(B)に則した構成とすることで、日本人女性の肌色の好ましさ指数PSを100とすることができ、(比較例2)のPS98と比較して高い値を得ることができる。また、条件(B)に則した構成の発光部11a,11bでは平均演色評価数Raを80以上とすることができ、(比較例2)のRa71と比較して十分な演色性を得ることができる。
[条件Cと比較例3の比較]
また、例えば本実施形態の各発光部11a,11bを前記条件(C)に則した構成とすることで、日本人女性の肌色の好ましさ指数PSを98とすることができ、(比較例3)のPS76と比較して高い値を得ることができる。また、条件(C)に則した構成の発光部11a,11bでは平均演色評価数Raを80とすることができ、十分な演色性を得ることができる。さらに、メラトニン分泌の抑制並びに生体時計機構(サーカディアンリズム)に対して影響のある生体作用度を1.03とすることができ、(比較例3)の生体作用度0.88と比較して高い値を得ることができる。また、薄明視環境下に非常に効果のあるS/P比を2.76とすることができ、十分なS/P比を得て薄明視環境下における視認性も十分にあると推定される。
[条件Dと比較例3の比較]
また、例えば本実施形態の各発光部11a,11bを前記条件(D)に則した構成とすることで、日本人女性の肌色の好ましさ指数PSを93とすることができ、(比較例3)のPS76と比較して高い値を得ることができる。また、条件(C)に則した構成の発光部11a,11bでは平均演色評価数Raを90とすることができ、(比較例3)のRa85と比較して十分な演色性を得ることができる。
上述した比較結果から、第1発光部11aは、LED素子15aの発光出力を1とした場合に、青緑色蛍光体15bのピーク波長における発光出力が0.4以上、1.2以下となる構成とすることで、Raを80以上でPSを90以上とすることができる。
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
(1)青色の波長領域を有するLED素子15aと、480〜520nm間にピーク波長を持ち、半値幅が20〜50nmの青緑色蛍光体15bとを少なくとも有する発光部11aを備える。このような構成とすることで、メラトニン分泌の抑制、生物時計機構(サーカディアンリズム)への影響の強い分光分布の光(生体作用度の強い光)とすることができる。また、肌の見えを好ましく見せることができる(PSの高い)分光分布の光とすることができる。更に、薄明視環境下で視線周辺の見えやすさを向上させる(S/P比が高い)分光分布の光とすることができる。このように、同一色のLED素子15a及びLED素子16aを用いる簡素な構成にて、所望のスペクトル特性を効率よく得ることができる。
(2)第1発光部11aは、LED素子15aの発光出力を1とした場合に、青緑色蛍光体15bのピーク波長における発光出力が0.4以上、1.2以下となるように構成される。これにより、演色性がよく(Ra80以上)、PS値を90以上とすることができるので、青白い高色温度の光や一般的な白色光のもとでも、ものの見えが忠実に見え、かつ人の肌色(顔色)が好ましく見える光とすることができる。また、特に高い色温度では、Ra80以上、PS90以上としながら、生体作用度やS/P比を同時に高めることができる。
(3)発光部11は、青色LED素子15aと、480〜520nm間にピーク波長を持ち半値幅が20〜50nmの青緑色蛍光体とを少なくとも有する第1発光部11aと、これよりもxy色度図上におけるx色度及びy色度が大きい第2発光部11bとを備える。このような構成とすることで、各発光部11a,11bの光を合わせて混色させた際に目的の色温度の白色とすることが可能となる。
(4)第1発光部11aの発光出力を調整する制御部12を備える。このようなに第1発光部11aの出力を調整することで、簡易な構成で高色温度時に最高照度、低色温度時に最低出力の制御とすることができる。
(5)また、第2発光部11bの発光出力を制御部12にて変更することができるため、より広い範囲の色温度に変更することができる。
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、2つの発光部11a,11bを用いる構成としたが、例えば図9に示すように3つの発光部11a〜11cを用いる構成を採用してもよい。なお、第3発光部11cは、青色LED素子17aと、蛍光体17bとで構成される。第3発光部11cを構成する蛍光体17bは、緑、黄色、赤色の蛍光体のいずれか1つの蛍光体又は複数の蛍光体を組み合わせて構成される。また第3発光部11cは、第1発光部11aよりもxy色度図上におけるx色度及びy色度が大きいことが望ましい。このような構成とすることで、各発光部11a,11bの光を合わせて混色させた際に目的の色温度に微調整することができる。
また、1つの発光部(第1発光部11a)を用いる構成を採用してもよい。更に、4つ以上の発光部を用いる構成を採用してもよい。
・上記実施形態では、特に言及していないが、第2発光部11bは少なくとも白色光を発するように構成としてもよい。第2発光部11bを白色光とすることで第1発光部11aを消灯しても、白色を維持できる。第1発光部11aを消灯するので、生体への作用度が小さくなり、夕方〜夜間の照明に適した光となる。
・上記実施形態では、特に言及していないが、本照明装置10は、ベースライト、ダウンライト、スポットライト、ブラケットライト、ペンダントライト及びシーリングライトなどの各種照明器具として利用してもよい。
10…照明装置、11…発光部、11a…第1発光部、11b…第2発光部、11c…第3発光部、12…制御部(調整手段)、15a…LED素子、15b…青緑色蛍光体。

Claims (4)

  1. 青色の波長領域を有するLED素子と、480〜520nm間にピーク波長を持ち、半値幅が20〜50nmの青緑色蛍光体とを有する発光部であって、前記青色の波長領域を有するLED素子のピーク波長における発光出力を1とした場合に、前記青緑色蛍光体のピーク波長における発光出力が0.6以上、1.2以下となるように構成された第1発光部と、青色の波長領域を有するLED素子と、緑色、黄色、赤色の蛍光体のいずれか1つの蛍光体又は複数の蛍光体を組み合わせて構成されており、前記第1発光部よりもxy色度図上におけるx色度及びy色度が大きい第2発光部とを備え、LED素子のみからなる発光部を備えていないことを特徴とする照明装置。
  2. 請求項に記載の照明装置において、
    前記第1発光部よりもxy色度図上におけるx色度及びy色度が大きい第3発光部を更に備えたことを特徴とする照明装置。
  3. 請求項又はに記載の照明装置において、
    前記第2発光部は少なくとも白色光を発するように構成されたことを特徴とする照明装置。
  4. 請求項1〜のいずれか一項に記載の照明装置において、
    前記発光部の発光出力を調整する調整手段を備えたことを特徴とする照明装置。
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