JP6470927B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光装置を含む照明装置に関するものである。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の半導体発光素子を発光部とする半導体発光装置および照明装置の開発が進められている。半導体発光素子を有する半導体発光装置は、ＲＧＢの３色の半導体発光素子を組み合わせて白色の光を射出する装置や、１つの半導体発光素子で白色を射出する装置がある。

また、特許文献１には、白色光源と赤色光源と緑色光源を含む光の色度が異なる３種の光源（半導体発光素子）を備え、赤色光源と緑色光源を黒体軌跡上の任意の色温度の色度を通り、かつ、黒体軌跡上の色度との距離の比率が一定となるように設定することで、混合色を黒体軌跡に沿って色度を変化させる可変色発光装置が記載されている。

特開２０１２−２４８５５４号公報

特許文献１に記載の装置のように、白色光以外の光を射出する半導体発光素子を組み合わせることで、照明光として射出される光の色温度を調整することができる。しかしながら、特許文献１に記載の装置では、２つの半導体発光素子のバランスを調整する必要があるため、制御や製造時の調整が複雑になってしまう。本発明は、簡単な構成で、快適な光を出力することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る照明装置は、黒体軌跡上の色の第１の光を発光する第１半導体発光素子と、前記第１の光とは異なる色であり、かつ黒体軌跡と重ならない色の第２の光を発光する第２半導体発光素子と、を含む素子ユニットを少なくとも１つ有する半導体発光装置と、前記第１半導体発光素子と前記第２半導体発光素子との出力を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１半導体発光素子の出力に対して前記第２半導体発光素子の出力を調整し、前記第１の光よりも色温度が高い黒体軌跡上の色を射出させる。

本発明によれば、第２半導体発光素子の出力を調整することで、簡単な構成で黒体軌跡上の光を出力することができる。これにより、簡単な構成で複数の快適な光を出力することができる。

図１は、本実施形態に係る照明装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、図１に示す照明部を一方向から見た説明図である。 図３は、本実施形態に係る照明部の概略構成を示す分解斜視図である。 図４は、図３に示す半導体発光装置の概略構成を示す斜視図である。 図５は、半導体発光装置を構成する半導体発光素子の概観斜視図である。 図６は、図５に示す半導体発光素子のＹ−Ｙ線断面図である。 図７は、色空間と黒体軌跡との関係の一例を示す色度図である。 図８は、各半導体発光素子から出力される色と半導体発光装置から出力される色との関係を説明するための説明図である。 図９は、各半導体発光素子の出力と要求出力との関係の一例を示す説明図である。 図１０は、照明部の各半導体発光素子の配置の他の例を示す模式図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる照明装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。図１は、本実施形態に係る照明装置の概略構成を示す模式図である。図２は、図１に示す照明部を一方向から見た説明図である。図３は、本実施形態に係る照明部の概略構成を示す分解斜視図である。図４は、図３に示す半導体発光装置の概略構成を示す斜視図である。

＜照明装置の構成＞
照明装置１０は、天井や床または壁等の室内に直接取り付けるか、あるいは、屋外にて使用するものである。そして、照明装置１０から発せられる光は、室内または屋外の被照射物を照らすことができる。図１に示す照明装置１０は、天井等に設置され、床面８に向けて光を射出する場合を示している。

照明装置１０は、照明部１２と、照明部１２を制御する制御部１４、照明装置１０への操作を入力する操作部１６と、を有する。照明部１２は、一方向に延びた棒形状であり、棒形状に直交する方向に、所定の角度範囲に向けて光を照射する。なお、光を照射する向きと角度範囲は、形状や設置する向きで調整することができる。照明部１２については、後述する。また、照明部１２は、電力を供給する電力線（図示省略）が接続されている。

制御部１４は、照明部１２の動作を制御する。制御部１４は、有線または無線で通信し、照明部１２に制御信号を出力する。操作部１６は、制御部１４と有線または無線で通信し、検出した操作を制御部１４に出力する。操作部１６は、レバーやダイヤル等の機械的な機構でも、パソコンやタッチパネルでもよい。ここで、制御部１４は、操作部１６と一体でも照明部１２と一体でも操作部１６、照明部１２とは別体としてもよい。

＜照明部の構成＞
以下、図２から図６を用いて、照明部１２について説明する。照明部１２は、図２及び図３に示すように、基本的に、筐体４２と、側面蓋部４４と、半導体発光装置４６と、リフレクター４７と、光透過性基板４８と、を有する。照明部１２は、各部がボルトや嵌め合い構造で連結している。

筐体４２は、複数の半導体発光素子５２を有する半導体発光装置４６を保持する機能と、半導体発光装置４６が有する複数の半導体発光素子５２の発する熱を外部に放散させる機能とを有している。筐体４２は、円筒の一部が切り取られた形状、つまり断面が円弧となる形状である。筐体４２は、内部に半導体発光装置４６が配置され、半導体発光装置４６から出力された光が、円弧の開口となる開口部から射出される。なお、筐体４２は、内部に配置した半導体発光装置４６から出力された光が射出される開口部が形成されていればよく、その形状は特に限定されない。筐体４２は、例えば、アルミニウム、銅またはステンレス等の金属、プラスチックまたは樹脂等から構成される。側面蓋部４４は、筐体４２の長手方向の両端にそれぞれ配置されている。側面蓋部４４は、筐体４２の長手方向の端部を塞ぐ板状部材であり、筐体４２に固定される。

半導体発光装置４６は、複数の基板５０と、基板５０に実装される複数の半導体発光素子５２と、を有する。半導体発光素子５２は、４つで１つの素子ユニット５１となる。素子ユニット５１は、基板５０の延在方向に一列に並んでいる。半導体発光装置４６は、筐体４２に固定されている。基板５０は、直方体形状である。基板５０は、延在方向に複数配置され、隣接する基板５０と連結される。つまり、半導体発光装置４６は、基板５０の短辺側の端面同士を連結した構成である。半導体発光装置４６は、複数の基板５０を連結した構造体のその長手方向寸法が筐体４２の開口部と略同じ長さを有した長尺の板体となる。基板５０は、例えば、樹脂からなるプリント配線基板等の樹脂基板、あるいはガラス基板、あるいはアルミ基板等の金属板が用いられる。

本実施形態において、複数の半導体発光素子５２は、基板５０に等間隔に実装されている。半導体発光素子５２は、光を出力する発光部である。本実施形態の半導体発光素子５２は、異なる光を射出する４種類の半導体発光素子５２を有する。具体的には、図４に示すように、１つの素子ユニット５１は、第１半導体発光素子（第１ＬＥＤ）５２ａと、第２半導体発光素子（第２ＬＥＤ）５２ｂと、第３半導体発光素子（第３ＬＥＤ）５２ｃと、第４半導体発光素子（第４ＬＥＤ）５２ｄと、を有する。素子ユニット５１は、第１ＬＥＤ５２ａと、第２ＬＥＤ５２ｂと、第３ＬＥＤ５２ｃと、第４ＬＥＤ５２ｄと、が一列に配置されている。第１ＬＥＤ５２ａと、第２ＬＥＤ５２ｂと、第３ＬＥＤ５２ｃと、第４ＬＥＤ５２ｄとは、発光する色が異なる以外同様の構成である。ここで、複数の半導体発光素子５２が配列される間隔は、等間隔に限定されるものではない。

＜半導体発光素子の構成＞
図５は、半導体発光装置を構成する半導体発光素子の概観斜視図である。図６は、図５に示す半導体発光素子のＹ−Ｙ線断面図である。半導体発光素子５２は、実装基板９１と、実装基板９１上に設けられる光半導体素子９２と、光半導体素子９２を取り囲む枠体９３と、枠体９３で囲まれる領域に設けられる封止樹脂９４と、枠体９３によって支持され、接着樹脂９５を介して枠体９３に接続される波長変換部９６を備えている。

半導体発光素子５２は、例えば、発光ダイオードであって、光半導体素子９２内のｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、光半導体素子９２から外部に向かって光として放出される。なお、光半導体素子９２は、指向性が優れている。

実装基板９１は、基板５０上に設けられる。基板５０と実装基板９１とは、半田または導電性接着剤を介して電気的に導通されるように接合される。実装基板９１は、例えば、アルミナ、ムライトまたはガラスセラミック等のセラミック材料、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から構成することができる。また、実装基板９１は、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることができる。

実装基板９１の表面が拡散面である場合、光半導体素子９２から発せられる光が、実装基板９１の表面にて照射されて拡散反射する。そして、光半導体素子９２が発する光を拡散反射によって多方向に放射し、光半導体素子９２から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。

ここで、実装基板９１には、配線導体が設けられており、配線導体を介して基板５０と電気的に接続されている。配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。配線導体は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、セラミック材料からなる実装基板９１に所定パターンで印刷するとともに焼成、焼結させることにより得られる。

光半導体素子９２は、実装基板９１上であって実装領域Ｒに実装される。具体的には、光半導体素子９２は、実装基板９１上に形成される配線導体上に、例えば、半田または導電性接着剤等の接着材料、あるいはボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。

光半導体素子９２は、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等の基体に有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、半導体層を成長させることによって作製される。なお、光半導体素子９２の厚みは、例えば３０μｍ以上１０００μｍ以下である。

光半導体素子９２は、第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層と、から構成されている。

第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えば、III族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII−Ｖ族半導体、あるいは、窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化物半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば、１μｍ以上５μｍ以下である。発光層の厚みは、例えば、２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。第２半導体層の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された光半導体素子９２では、例えば、３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発することができる。

実装基板９１上には、光半導体素子９２を取り囲むように枠状の枠体９３が設けられている。枠体９３は、実装基板９１上に例えば半田または接着剤を介して接続される。枠体９３は、セラミック材料であって、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の緻密化された材料や多孔質材料からなる。好ましくは、枠体９３は、多孔質材料からなり、枠体９３の表面および内部には微細な孔が多数形成されることにより、内壁面の反射率が向上する。

枠体９３は、光半導体素子９２と間を空けて、光半導体素子９２の周りを取り囲むように形成されている。また、枠体９３は、傾斜する内壁面が下端から上端に従い外方に向かって広がるように形成されている。そして、枠体９３の内壁面が、光半導体素子９２から発せられる励起光の反射面として機能する。また、枠体９３の内壁面が拡散面である場合には、光半導体素子９２から発せられる光が、枠体９３の内壁面にて拡散反射する。そして、光半導体素子９２から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。

また、枠体９３の傾斜する内壁面は、例えば、タングステン、モリブデンまたはマンガン等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルおよび金、銀またはクロム等から成る鍍金金属層を形成してもよい。この鍍金金属層は、光半導体素子９２の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体９３の内壁面の傾斜角度は、実装基板９１の上面に対して例えば５５度以上７０度以下の角度に設定されている。

枠体９３で囲まれる領域には、封止樹脂９４が充填されている。封止樹脂９４は、光半導体素子９２を封止するとともに、光半導体素子９２から発せられる光が透過する機能を備えている。封止樹脂９４は、枠体９３の内方に光半導体素子９２を収容した状態で、枠体９３で囲まれる領域である。なお、封止樹脂９４は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂が用いられる。

波長変換部９６は、枠体９３に支持されるとともに、光半導体素子９２と間を空けて対向するように設けられる。つまり、波長変換部９６は、光半導体素子９２を封止する封止樹脂９４と空隙を介して枠体９３に設けられる。

波長変換部９６は、接着樹脂９５を介して枠体９３に接合されている。接着樹脂９５は、波長変換部９６の下面の端部から波長変換部９６の側面、さらに波長変換部９６の上面の端部にかけて被着している。

接着樹脂９５は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができる。また、接着樹脂９５は、例えば、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。

接着樹脂９５の材料は、枠体９３の熱膨張率と波長変換部９６の熱膨張率との間の大きさの熱膨張率の材料が選択される。接着樹脂９５の材料として、このような材料を選択することで、枠体９３と波長変換部９６とが熱膨張するときに、両者の熱膨張率の差に起因して、両者が剥離しようとするのを抑制することができ、両者を良好に繋ぎ止めることができる。

接着樹脂９５が、波長変換部９６の下面の端部にまで被着することで、接着樹脂９５が被着する面積を大きくし、枠体９３と波長変換部９６とを強固に接続することができる。その結果、枠体９３と波長変換部９６の接続強度を向上させることができ、波長変換部９６の撓みが抑制される。そして、光半導体素子９２と波長変換部９６との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。

波長変換部９６は、光半導体素子９２から発せられる励起光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体が励起されて、光を発するものである。ここで、波長変換部９６には、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等から成り、その樹脂中に、例えば４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。なお、蛍光体は、波長変換部９６中に均一に分散するように含有されている。なお、波長変換部９６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。

また、波長変換部９６の端部の厚みは一定に設定されている。波長変換部９６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。ここで、厚みが一定とは、厚みの誤差が０．１ｍｍ以下のものを含む。波長変換部９６の厚みを一定にすることにより、波長変換部９６にて励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部９６における輝度むらを抑制することができる。

半導体発光素子５２は、以上のような構成である。素子ユニット５１は、第１ＬＥＤ５２ａと、第２ＬＥＤ５２ｂと、第３ＬＥＤ５２ｃと、第４ＬＥＤ５２ｄと、の波長変換部９６の内部に含有される蛍光体の種類や材料組成、配合比率を変え、波長変換部９６から発せされる光についてそれぞれ異なる波長スペクトルとすることで、異なる色を発光する半導体発光素子５２となる。

半導体発光装置４６は、半導体発光装置４６の半導体発光素子５２と電気的に接続されている駆動部（図示省略）をさらに有する。駆動部は、外部電源と電気的に接続されており、外部電源から電気が供給される。なお、駆動部の設けられる箇所は、半導体発光装置４６の半導体発光素子５２と電気的に接続されるのであれば、基板５０に対して半導体発光素子５２と同じ面に設けられる構造であってもよいし、半導体発光装置４６とは別体で照明部１２に内蔵してもよい。また、駆動部は、制御部１４にも接続されている。

リフレクター４７は、半導体発光素子５２の発する光を反射して外部に取り出す、つまり、半導体発光素子５２の発する光を開口部側に案内する部材であり、筐体４２の内部において開口部の開口縁と半導体発光装置４６との間に配置されている。リフレクター４７は、半導体発光素子５２から射出された光を反射させるものであり、例えば、アルミニウム、銅またはステンレス等の熱伝導性の優れた熱の良導体から構成されている。また、リフレクター４７は、金型によって成型されたポリカーボネート樹脂から成るリフレクター４７の内壁面に、アルミニウムを蒸着することによって構成されてもよい。リフレクター４７は、各半導体発光素子５２を取り囲む態様で配置されている。なお、リフレクター４７の熱伝導率は、例えば、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。

光透過性基板４８は、筐体４２の開口部の開口縁に設けられる。筐体４２の内部に半導体発光装置４６を実装した状態で、光透過性基板４８を筐体４２に設けることで、筐体４２内に配置した半導体発光装置４６を外部から保護することができる。

光透過性基板４８は、半導体発光装置４６から発せられる光が透過する材料からなり、例えば樹脂またはガラス等の光透光性の材料から構成される板体である。光透過性基板４８は、筐体４２の端部に形成された溝に挿入されることで保持される。照明装置１０は、光透過性基板４８を筐体４２の溝に挿入して保持することで、光透過性基板４８が落下するのを防止することができる。照明装置１０は、以上のような構成である。

次に、図７から図９を用いて、照明装置１０の制御動作及び照明装置から照射される光について説明する。図７は、色空間と黒体軌跡との関係の一例を示す色度図である。図８は、各半導体発光素子から射出される色と半導体発光装置から出力される色との関係を説明するための説明図である。図９は、各半導体発光素子の射出と要求出力との関係の一例を示す説明図である。

図７は、ＣＩＥ１９３１のｘｙ色度図を示している。なお、本実施形態では、ＣＩＥ１９３１のｘｙ色度図を用いたが色を表現する色空間、色度図は、これに限定されない。図７に示すように、ＣＩＥ１９３１のｘｙ色度図において、黒体軌跡１００は、色温度によって座標が変化する。また、図８は、図７のＣＩＥ１９３１のｘｙ色度図のうち、黒体軌跡１００の周辺部分を拡大して示している。

本実施形態の照明装置１０は、素子ユニット５１の第１ＬＥＤ５２ａと、第２ＬＥＤ５２ｂと、第３ＬＥＤ５２ｃと、第４ＬＥＤ５２ｄとが異なる色を発光する。具体的には、図８に示すように、第１ＬＥＤ５２ａは、第１光１１０の座標の光を出力する。第１光１１０は、黒体軌跡１００上の所定の色温度および座標と重なる光である。

第２ＬＥＤ５２ｂは、第２光１１２の座標の光を出力する。第２光１１２は、黒体軌跡１００から距離１２２離れた座標の光である。ここで、距離１２２は、ｘｙ色度図において、第２光１１２と黒体軌跡１００との最短距離である。最短距離とは、ｘｙ色度図において第２光１１２と黒体軌跡１００の各点との距離を測定した場合距離が最も短くなる。第２光１１２と黒体軌跡１００上の点との距離である。距離１２２の基点となる黒体軌跡１００の座標は、第１光１１０よりも色温度が高い座標となる。第２光１１２は、黒体軌跡１１０とｘ方向にｘ方向距離１２２ｘ離れており、ｙ方向にｙ方向距離１２２ｙ離れている。第２光１１２は、黒体軌跡１１０に対して、ｙ座標が増加する方向に離れている。

第３ＬＥＤ５２ｃは、第３光１１４の座標の光を出力する。第３光１１４は、黒体軌跡１００から距離１２４離れた座標の光である。ここで、距離１２４は、ｘｙ色度図において、第３光１１４と黒体軌跡１００との最短距離である。距離１２４の基点となる黒体軌跡１００の座標は、距離１２２の基点となる黒体軌跡１００の座標よりも色温度が高い座標となる。第３光１１４は、黒体軌跡１１０とｘ方向にｘ方向距離１２４ｘ離れており、ｙ方向にｙ方向距離１２４ｙ離れている。第３光１１４は、黒体軌跡１１０に対して、ｙ座標が増加する方向に離れている。

第４ＬＥＤ５２ｄは、第４光１１６の座標の光を出力する。第４光１１６は、黒体軌跡１００から距離１２６離れた座標の光である。ここで、距離１２６は、ｘｙ色度図において、第４光１１６と黒体軌跡１００との最短距離である。距離１２６の基点となる黒体軌跡１００の座標は、距離１２４の基点となる黒体軌跡１００の座標よりも色温度が高い座標となる。第４光１１６は、黒体軌跡１１０とｘ方向にｘ方向距離１２６ｘ離れており、ｙ方向にｙ方向距離１２６ｙ離れている。第４光１１６は、黒体軌跡１１０に対して、ｙ座標が増加する方向に離れている。

このように、素子ユニット５１は、第１ＬＥＤ５２ａが、黒体軌跡１００と重なる座標の光を出力し、第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ、第４ＬＥＤ５２ｄが、黒体軌跡１００からずれた座標の光を出力する。

照明装置１０は、制御部１４により操作部１６で検出した要求出力に対して、図９に示すように、各半導体発光素子５２の射出を制御する。ここで、図９は、横軸を操作部１６から入力される要求出力とし、縦軸を各半導体発光素子５２の出力の割合とする。ここで、半導体発光素子５２の出力の割合は、０％が光を射出していない状態であり、１００％が最高の出力で光を射出している状態である。

制御部１４は、図９に示すように、要求出力が０からＬｕ１に変化すると、第１ＬＥＤ５２ａの出力を０から１００％に変化させる。照明装置１０は、要求出力が０からＬｕ１に変化している間、照射面における照度が上昇し、かつ、図８の第１モード光１３０の座標の光を出力する。第１モード光１３０は、第１光１１０と同じ座標の光である。

次に、制御部１４は、図９に示すように、要求出力がＬｕ１からＬｕ２に変化すると、第１ＬＥＤ５２ａの出力を１００％で維持しつつ、第２ＬＥＤ５２ｂの出力を０から１００％に変化させる。照明装置１０は、要求出力がＬｕ２となって、第１ＬＥＤ５２ａの出力と第２ＬＥＤ５２ｂの出力を１００％とすると、図８の第２モード光１３２の座標の光を出力する。第２モード光１３２は、第１モード光１３０よりも色温度が高い黒体軌跡１００上の座標の光である。つまり、照明装置１０は、第１ＬＥＤ５２ａの出力と第２ＬＥＤ５２ｂの出力を１００％とすると、第１モード光１３０よりも高い色温度の黒体軌跡１００上の光である第２モード光１３２を出力する。また、照明装置１０は、要求出力がＬｕ１からＬｕ２に変化している間、照射面における照度が上昇し、かつ、軌跡１４２に沿って色温度が変化する。軌跡１４２は、第１モード光１３０と第２モード光１３２とを結ぶ直線である。また、軌跡１４２の延長線は、第２光１１２の座標を通る。なお、軌跡１４２は、第１モード光１３０と第２光１１２の座標とを結ぶ直線と重なる。第１モード光１３０と第２光１１２の座標とを結ぶ直線は、好ましくは黒体軌跡１００と交差するとともに、この交差する点の座標が第２モード光１３２の座標となってもよい。

次に、制御部１４は、図９に示すように、要求出力がＬｕ２からＬｕ３に変化すると、第１ＬＥＤ５２ａ及び第２ＬＥＤ５２ｂの出力を１００％で維持しつつ、第３ＬＥＤ５２ｃの出力を０から１００％に変化させる。照明装置１０は、要求出力がＬｕ３となって、第１ＬＥＤ５２ａの出力と第２ＬＥＤ５２ｂの出力と第３ＬＥＤ５２ｃの出力を１００％とすると、図８の第３モード光１３４の座標の光を出力する。第３モード光１３４は、第２モード光１３２よりも色温度が高い黒体軌跡１００上の座標の光である。つまり、照明装置１０は、第１ＬＥＤ５２ａの出力と第２ＬＥＤ５２ｂの出力と第３ＬＥＤ５２ｃの出力を１００％とすると、第２モード光１３２よりも高い色温度の黒体軌跡１００上の光である第３モード光１３４を出力する。また、照明装置１０は、要求出力がＬｕ２からＬｕ３に変化している間、照射面における照度が上昇し、かつ、軌跡１４４に沿って色温度が変化する。軌跡１４４は、第２モード光１３２と第３モード光１３４とを結ぶ直線である。また、軌跡１４４の延長線は、第３光１１４の座標を通る。なお、軌跡１４４は、第２モード光１３２と第３光１１４の座標とを結ぶ直線と重なる。第２モード光１３２と第３光１１４の座標とを結ぶ直線は、好ましくは黒体軌跡１００と交差するとともに、この交差する点の座標が第３モード光１３４の座標となってもよい。

次に、制御部１４は、図９に示すように、要求出力がＬｕ３からＬｕ４に変化すると、第１ＬＥＤ５２ａ、第２ＬＥＤ５２ｂ及び第３ＬＥＤ５２ｃの出力を１００％で維持しつつ、第４ＬＥＤ５２ｄの出力を０から１００％に変化させる。照明装置１０は、要求出力がＬｕ４となって、第１ＬＥＤ５２ａの出力と第２ＬＥＤ５２ｂの出力と第３ＬＥＤ５２ｃの出力と第４ＬＥＤ５２ｄの出力を１００％とすると、図８の第４モード光１３６の座標の光を出力する。第４モード光１３６は、第３モード光１３４よりも色温度が高い黒体軌跡１００上の座標の光である。つまり、照明装置１０は、第１ＬＥＤ５２ａの出力と第２ＬＥＤ５２ｂの出力と第３ＬＥＤ５２ｃの出力と第４ＬＥＤ５２ｄの出力を１００％とすると、第３モード光１３４よりも高い色温度の黒体軌跡１００上の光である第４モード光１３６を出力する。また、照明装置１０は、要求出力がＬｕ３からＬｕ４に変化している間、照射面における照度が上昇し、かつ、軌跡１４６に沿って色温度が変化する。軌跡１４６は、第３モード光１３４と第４モード光１３６とを結ぶ直線である。また、軌跡１４６の延長線は、第４光１１６の座標を通る。なお、軌跡１４６は、第３モード光１３４と第４光１１６の座標とを結ぶ直線と重なる。第３モード光１３４と第４光１１６の座標とを結ぶ直線は、好ましくは黒体軌跡１００と交差するとともに、この交差する点の座標が第４モード光１３６の座標となってもよい。

照明装置１０は、一例として、第１モード光１３０が、色温度２６５０Ｋの光であり、第２モード光１３２が、色温度３０００Ｋの光であり、第３モード光１３４が、色温度３２００Ｋの光であり、第４モード光１３６が、色温度４０００Ｋの光である。

照明装置１０は、以上のように、黒体軌跡１００と重なる座標の光を出力する第１ＬＥＤ５２ａと、少なくとも黒体軌跡１００からｙ軸に沿って大きくなる方向にずれた座標の光を出力する第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ、第４ＬＥＤ５２ｄとが、各半導体発光素子５２から出力される光の組み合わせが順次に変化すると、上述した関係で、黒体軌跡１００の近傍で出力される光の色が変化する関係となる。照明装置１０は、各半導体発光素子５２から出力される光を上記関係とすることで、第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ、第４ＬＥＤ５２ｄからの光の出力を順次に調整するのみで、第１ＬＥＤ５２ａのみから光を出力した第１モード光１３０、第１ＬＥＤ５２ａと第２ＬＥＤ５２ｂから最大出力で光を出力した第２モード光１３２、第１ＬＥＤ５２ａと第２ＬＥＤ５２ｂと第３ＬＥＤ５２ｃから最大出力で光を出力した第３モード光１３４及び第１ＬＥＤ５２ａと第２ＬＥＤ５２ｂと第３ＬＥＤ５２ｃと第４ＬＥＤ５２ｄから最大出力で光を出力した第４モード光１３６の４つの色温度が異なる黒体軌跡１００上の光を出力することができる。また、上記組み合わせの半導体発光素子５２を用いるとともに、光を出力する半導体発光素子５２の光の出力をそれぞれ同じ比率で大きくしたり、小さくしたり、もしくは、半導体発光素子５２の個数をそれぞれ同じ比率で増やしたり、減らしたりすることにより、照明装置１０の照射面における照度を上げたり、下げたりすることができる。さらに、上記組み合わせの半導体発光素子５２を用いるとともに、第２ＬＥＤ５２ｂと第３ＬＥＤ５２ｃと第４ＬＥＤ５２ｄから出力される光のｘｙ座標を大きくしたり、小さくしたりすることにより、第２モード光１３２と第３モード光１３４と第４モード光１３６のｘｙ座標を移動させることができ、第２モード光１３２と第３モード光１３４と第４モード光１３６の色温度を変化させることができる。以上より照明装置１０は、簡単な構成で照射面における照度と色温度を任意に制御することができるとともに、複数の快適な光を出力することができる。これにより、例えば、所望の輝度と色温度の関係に沿って、照明装置１０の照射面における照度と色温度を任意に変化させることもできる。

また、照明装置１０は、上述するように、第１ＬＥＤ５２ａの出力を１００％で維持しつつ、第２ＬＥＤ５２ｂの出力のみを変化させることで、第１モード光１３０と第２モード光１３２とを結んだ軌跡１４２上の光を出力させることができ、第１ＬＥＤ５２ａと第２ＬＥＤ５２ｂの出力を１００％に維持しつつ、第３ＬＥＤ５２ｃの出力のみを変化させることで、第２モード光１３２と第３モード光１３４とを結んだ軌跡１４４上の光を出力させることができ、第１ＬＥＤ５２ａと第２ＬＥＤ５２ｂと第３ＬＥＤ５２ｃの出力を１００％で維持しつつ、第４ＬＥＤ５２ｄの出力のみを変化させることで、第３モード光１３４と第４モード光１３６とを結んだ軌跡１４６上の光を出力させることができる。このように、照明装置１０は、第２モード光１３２、第３モード光１３４、第４モード光１３６のそれぞれと組み合わされる、第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ、第４ＬＥＤ５２ｄの内の１種類の半導体発光素子５２からの出力を調整するのみで、黒体軌跡１００に近い軌跡１４２、１４４、１４６上で出力する光の色を変化させることができる。これにより照明装置１０の照射面における照度と色温度を変化させることができ、かつ、出力する光を黒体軌跡の近くを移動させながら変化させることができる。以上より、簡単な構成で快適な光を出力することができる。

ここで、第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ、第４ＬＥＤ５２ｄとは、黒体軌跡１００とのｘ方向の距離を０．１以下、黒体軌跡１００とのｙ方向の距離を０．１以下の光を発光することが好ましい。第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ、第４ＬＥＤ５２ｄとは、黒体軌跡１００との距離（最短距離）を０．０５以下とすることが好ましい。照明装置１００は、黒体軌跡１００と重ならない光を射出する第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ、第４ＬＥＤ５２ｄとを上記範囲で黒体軌跡１００に近い光とすることで、任意の１つの半導体発光素子５２の出力を調整し、射出する光の色温度及び照度を変化させる場合により快適な光を維持しつつ、光の色温度を変化させることができる。

また、図９に示す例では、各半導体発光素子５２の出力を０％から１００％まで変化させたが、出力の条件は、８０％でも９０％でもよい。照明装置１０は、各モードにおいて光を出力する各半導体発光素子５２の出力の割合を同じ割合とすることで、黒体軌跡１００に重なる光を出力させつつ、照明装置１０の照射面における照度を任意に変化させることができる。

また、照明装置１０は、制御が簡単となり、各半導体発光素子５２の最大出力で黒体軌跡１００と重なる光を照射できるため、同じ割合で各半導体発光素子５２の光を出力した時に黒体軌跡１００と重なるように各半導体発光素子５２から射出される光の色を設計することが好ましいがこれに限定されない。照明装置１０は、各半導体発光素子５２の光を出力する割合が異なる割合のときに黒体軌跡１００と重なる光が照射できるようにしてもよい。

上記実施形態の照明装置１０の照明部１２は、第１ＬＥＤ５２ａ、第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ及び第４ＬＥＤ５２ｄをこの順で列状に配置したが、配置の順番はこれに限定されない。

半導体発光装置４６は、少なくとも２種類の半導体発光素子５２を備えていればよく、配置方法も種々の配置とすることができる。半導体発光装置４６は、素子ユニット５１の半導体発光素子５２の種類を増やすことで、黒体軌跡１００により近い軌跡で射出する光の色を変化させることができる。また、黒体軌跡１００と重なる色の点数を増やすことができる。また、第１モード光１３０、第２モード光１３２、第３モード光１３４、第４モード光１３６は、黒体軌跡１００と完全に重なることが好ましいが、微小にずれていてもよい。第１モード光１３０、第２モード光１３２、第３モード光１３４、第４モード光１３６と黒体軌跡１００とのずれ量は、黒体軌跡１００との距離Δｕｖを−０．００５≦Δｕｖ≦０．００５とすることが好ましい。

また、照明装置１０の照明部１２は、上記実施形態のように半導体発光装置４６の複数の半導体発光素子５２を筐体の長手方向に沿って列状（一列）に配置した細長い形状（蛍光灯に近い形状）とすることが好ましいが、これにも限定されない。

図１０は、照明部の各半導体発光素子の配置の他の例を示す模式図である。図１０に示す照明部１２ａは、照明部１２と同様に素子ユニット５１が第１ＬＥＤ５２ａ、第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ及び第４ＬＥＤ５２ｄを有する。照明部１２ａは、素子ユニット５１が行列状に配置されている。また、１つの素子ユニット５１は、第１ＬＥＤ５２ａ、第２ＬＥＤ５２ｂ、第３ＬＥＤ５２ｃ及び第４ＬＥＤ５２ｄが２行２列の行列で配置されている。

照明装置１０は、図１０に示すように、素子ユニット５１を行列状に配置し、さらに素子ユニット４１の各半導体発光素子５２を行列状に配置してもよい。これにより、照明部１２ａを面形状にすることができる。また、素子ユニット５１を行列状に配置し、素子ユニット５１の各半導体発光素子５２を１列で配置してもよい。

なお、上記実施形態の照明装置１０は、光を出力する照明部として、照明部１２を設けたが、照明部の数は限定されない。照明装置１０は、照明部を１つ以上備えていればよく、例えば、２つまたは３つの照明部を備える構成としてもよい。

１０ 照明装置
１２ 照明部
１４ 制御部
１６ 操作部
４２ 筐体
４４ 側面蓋部
４６ 半導体発光装置
４７ リフレクター
４８ 光透過性基板
５０ 基板
５１ 素子ユニット
５２ 半導体発光素子
５２ａ 第１ＬＥＤ
５２ｂ 第２ＬＥＤ
５２ｃ 第３ＬＥＤ
５２ｄ 第４ＬＥＤ
９１ 実装基板
９２ 光半導体素子
９３ 枠体
９４ 封止樹脂
９５ 接着樹脂
９６ 波長変換部
１００ 黒体軌跡
１１０ 第１光
１１２ 第２光
１１４ 第３光
１１６ 第４光
１２２、１２４、１２６ 距離
１２２ｘ、１２４ｘ、１２６ｘ ｘ方向距離
１２２ｙ、１２４ｙ、１２６ｙ ｙ方向距離
１３０ 第１モード光
１３２ 第２モード光
１３４ 第３モード光
１３６ 第４モード光
１４２、１４４、１４６ 軌跡

Claims (6)

1. 黒体軌跡上の色の第１の光を発光する第１半導体発光素子と、前記第１の光とは異なる色であり、かつ黒体軌跡と重ならない色の第２の光を発光する第２半導体発光素子と、前記第１の光及び前記第２の光とは異なる色であり、かつ黒体軌跡と重ならない色の第３の光を発光する第３半導体発光素子と、を含む素子ユニットを少なくとも１つ有する半導体発光装置と、
   前記第１半導体発光素子と前記第２半導体発光素子との出力を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記第１半導体発光素子の出力に対して前記第２半導体発光素子の出力を調整し、前記第１の光よりも色温度が高い黒体軌跡上の色を射出させ、
   前記第１半導体発光素子の出力と前記第２半導体発光素子の出力とを同じ出力とし、前記第１の光よりも色温度が高い黒体軌跡上の色を射出させ、
   前記第１半導体発光素子の出力と前記第２半導体発光素子の出力と前記第３半導体発光素子の出力とを同じ割合とし、前記第１半導体発光素子の出力と前記第２半導体発光素子の出力とを同じ割合として射出した光よりも色温度が高い黒体軌跡上の色を射出することを特徴とする照明装置。
2. 前記制御装置は、前記第１半導体発光素子の出力を維持しつつ、前記第２半導体発光素子の出力を増加させ、射出する光の色を変化させることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記色は、ＣＩＥ１９３１の色度図上の色であることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記第２半導体発光素子は、黒体軌跡とのｘ方向の距離が０．１以下、黒体軌跡とのｙ方向の距離が０．１以下の光を発光することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記制御装置は、前記第１半導体発光素子の出力と前記第２半導体発光素子の出力とを同じ割合で維持しつつ、前記第３半導体発光素子の出力を増加させ、射出する光の色を変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記半導体発光装置は、前記素子ユニットを複数有し、複数の前記素子ユニットが筐体の長手方向に沿って一列に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の照明装置。

Images