JP6682773B2 - Led照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光源として複数の赤色LED、緑色LED、青色LEDおよびライム色LEDを用い、所期の色温度の混色光を放射することができるLED照明装置に関するものである。
従来、LED照明装置として、光の三原色に相当する光を放射する赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDを光源として用いたものが知られている(例えば特許文献1参照。)。
具体的には、このようなLED照明装置においては、各色のLEDにおける点灯/消灯を選択することや、各色のLED毎にその出力を変えて明るさを変えることによって、全体として放射される混色光の色温度を変える。
例えば、ろうそくの光(2500K程度)から白熱電球の光(3000K程度)まで光の色温度を上げるためには、緑色LEDからの放射光の出力を上げることが行われる。
また例えば、電球色の光(3800K程度)から白色蛍光灯の光(4100K程度)まで光の色温度を上げるためにも、緑色LEDからの放射光の出力を上げることが行われる。
さらに例えば、昼光色蛍光灯の光(6200K程度)から三波昼白色蛍光灯の光(5200K程度)まで光の色温度を下げるためには、青色LEDからの放射光の出力を下げることが行われる。
しかしながら、赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDの三原色の光を放射する光源のみを用いて白色調光する場合には、放射させることのできる混色光の色温度の範囲が広いとは言えない。
特開2003−151783号公報
上記のような問題を解決するために、赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDに加えて、ライム色LEDを追加的に用いることにより、放射させることのできる混色光の色温度の範囲を広くすることができるが、放射される混色光は、照射面において色ムラのあるものとなる場合が少なくない。
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、広い範囲の色温度の光を放射することができ、かつ、放射される混色光の照射面における色混ざりが良好なものとなるLED照明装置を提供することにある。
本発明のLED照明装置は、a(a≧3)個の赤色LEDと、b(b≧2)個の緑色LEDと、c(c≧3)個の青色LEDと、d(d≧1)個のライム色LEDとが基板上の配置領域に配置され、各色のLED毎に動作制御する制御機構を有し、
下記(1)〜(3)の条件を満たし、
(1)b≦a
(2)b≦c
(3)0.1(a+c)≦d≦0.28(a+c)
前記各LEDは、前記基板上における仮想の同心円上に配設され、1つの仮想の同心円上のLED列が、赤色LED、緑色LED、青色LEDおよびライム色LEDをそれぞれ1個以上含み、
かつ、各ライム色LEDの同一の仮想の同心円上のLED列における両隣に配設されるLEDの少なくとも1つ以上が、赤色LEDまたは青色LEDであることを特徴とする。
本発明のLED照明装置においては、各緑色LEDに隣接して配設されるLEDが、赤色LEDまたは青色LEDであることが好ましい。
本発明のLED照明装置によれば、それぞれ相対的に特定される数の赤色LED、緑色LED、青色LEDおよびライム色LEDを有するので、各色のLED毎に動作制御することのみによって、広い範囲の色温度の混色光を放射することができる。
しかも、本発明のLED照明装置においては、各ライム色LEDに隣接して配設されるLEDの少なくとも1つ以上が、赤色LEDまたは青色LEDとされている。そして、ライム色LEDの発光効率が赤色LEDおよび青色LEDに比べて高いので、このように各LEDが配置されることによって、基板の配置領域全体における光強度の均一性が高くなり、その結果、放射される混色光の照射面における色混ざりが良好なものとなる。
本発明のLED照明装置の一例における各色のLEDの配置状態を示す模式図である。 本発明のLED照明装置の別の一例における各色のLEDの配置状態を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明のLED照明装置の一例における各色のLEDの配置状態を示す模式図である。
このLED照明装置は、円盤状の基板12上の略円形の配置領域13において、同心円状に、複数個の赤色LED11Rと、複数個の緑色LED11Gと、複数個の青色LED11Bと、ライム色LED11Lとが配置されている。
図1のLED照明装置においては、3つの仮想の同心円15p,15q,15rを有し、当該同心円15p,15q,15r上において隣接するLED間の距離は等間隔とされている。また、隣接する2つの同心円間の距離d2、すなわち2つの同心円の半径の差は、同心円15p,15q,15r上における隣接する2つのLED間の距離d1よりも大きいものとされることが好ましい。
本発明のLED照明装置においては、同色のLEDの各々が直列接続されており、かつ、各色のLED毎に点灯/消灯を選択することや出力を変えるなどの動作制御する制御機構が備えられている。
本発明のLED照明装置によって得られる混色光は、例えば、色温度が2200〜6500Kとなる範囲に白色調光された光や、各種のカラーの光である。
本発明のLED照明装置に配設される各色のLEDの個数は、赤色LED11Rがa(a≧3)個、緑色LED11Gがb(b≧2)個、青色LED11Bがc(c≧3)個、ライム色LED11Lがd(d≧1)個であり、各色のLEDの個数がさらに下記(1)〜(3)の条件を満たす。
(1)b≦a
(2)b≦c
(3)0.1(a+c)≦d≦0.28(a+c)
上記条件(3)を満たさない場合、すなわち、ライム色LED11Lの数が、赤色LED11Rおよび青色LED11Bの数の合計の10個数%未満である場合は、放射させることのできる混色光の色温度の範囲を十分に広いものとすることができない。一方、ライム色LED11Lの数が、赤色LED11Rおよび青色LED11Bの数の合計の28個数%を超える場合は、放射される混色光におけるライム色の光が強すぎるためにカラーバランスが崩れ、その結果、色再現性に劣り、所期の色の混色光を照射することができない。
各色のLEDの個数としては、図1の例においては、赤色LED11R:緑色LED11G:青色LED11B:ライム色LED11Lが12個:7個:11個:6個であって、全LEDの数が36個とされている。
他の例では、赤色LED11R:緑色LED11G:青色LED11B:ライム色LED11Lが6個:4個:5個:3個であって、全LEDの数を18個とすることができる。
さらに他の例では、赤色LED11R:緑色LED11G:青色LED11B:ライム色LED11Lが6個:3個:7個:2個であって、全LEDの数を18個とすることができる。
さらに他の例では、赤色LED11R:緑色LED11G:青色LED11B:ライム色LED11Lが3個:2個:3個:1個であって、全LEDの数を最小単位である9個とすることができる。
そして、本発明のLED照明装置においては、各ライム色LED11Lに隣接して配設されるLEDの少なくとも1つ以上が、赤色LED11Rまたは青色LED11Bとされている。各ライム色LED11Lに隣接して配設されるLEDが複数ある場合は、その全てが赤色LED11Rまたは青色LED11Bとされることが好ましい。
本発明において、ライム色LEDに隣接して配設されるLEDとは、同じ配列上の当該ライム色LEDに最も近接して配設されるLEDをいう。図1の例のLED照明装置においては、仮想の同心円15p,15q,15r上において各ライム色LED11Lの両隣のLEDをいう。
図1の例のLED照明装置においては、同心円15p,15q,15r上において各ライム色LED11Lに隣接して並ぶLEDの少なくとも一方が、赤色LED11Rまたは青色LED11Bとされている。また、一方および他方のLEDの両方が赤色LED11Rまたは青色LED11Bであることが好ましい。
また、各ライム色LED11Lにおける隣接する同心円における近接して配設されるLEDも、赤色LED11Rまたは青色LED11Bであることが好ましい。
ライム色LED11Lの発光効率は、赤色LED11Rおよび青色LED11Bに比べて高い。従って、各ライム色LED11Lに隣接して配設されるLEDが赤色LED11Rまたは青色LED11Bであることによって、基板12の配置領域13全体の光強度の均一性が高くなり、その結果、放射される混色光の照射面における色混ざりが良好なものとなる。
また、各緑色LED11Gに隣接して配設されるLEDが、赤色LED11Rまたは青色LED11Bであること、すなわち、緑色LED11Gとライム色LED11Lとが隣接して配設されないことが好ましい。
図1の例のLED照明装置においては、同心円15p,15q,15r上において各緑色LED11Gに隣接して並ぶLEDの少なくとも一方が、赤色LED11Rまたは青色LED11Bとされる。また、一方および他方のLEDの両方が赤色LED11Rまたは青色LED11Bであることが好ましい。
また、各緑色LED11Gにおける隣接する同心円における近接して配設されるLEDも、赤色LED11Rまたは青色LED11Bであることが好ましい。
緑色LED11Gの発光効率は、ライム色LED11Lに比べて低いが赤色LED11Rおよび青色LED11Bに比べて高い。従って、各緑色LED11Gに隣接して配設されるLEDが赤色LED11Rまたは青色LED11Bであることによって、基板12の配置領域13全体の光強度の均一性をより高くすることができ、その結果、放射される混色光の照射面における色混ざりがさらに良好なものとなる。
赤色LED11Rは、620〜645nmの範囲にピーク波長を有する光を放射するものであり、赤色LED11Rの電力は1Wである。
緑色LED11Gは、520〜540nmの範囲にピーク波長を有する光を放射するものであり、緑色LED11Gの電力は1.71Wである。
青色LED11Bは、460〜480nmの範囲に、ピーク波長を有する光を放射するものであり、青色LED11Bの電力1.6Wである。
ライム色LED11Lは、566〜569nmの範囲に、ピーク波長を有する光を放射するものであり、ライム色LED11Lの電力は2Wである。
上記のLED照明装置の基板12の配置領域13における各LEDの配置の一例を挙げると、基板12の直径が227mm、同心円15p,15q,15r上の隣接する2つのLED間の間隔d1が30.6mm、隣接する2つの同心円間の距離d2が29.5mmである。
上記のLED照明装置においては、制御機構によって、各色のLED毎に点灯/消灯の選択がなされると共に、各色のLED毎に投入電力が制御されて点灯時の明るさが調整されることによって、白色調光された光やカラーの光などの、所期の混色光が放射される。
以上のようなLED照明装置によれば、それぞれ相対的に特定される数の赤色LED11R、青色LED11B、緑色LED11Gおよびライム色LED11Lを有するので、各色のLED毎に動作制御することのみによって、広い範囲の色温度の混色光を放射することができる。しかも、このLED照明装置においては、各ライム色LED11Lに隣接して配設されるLEDの少なくとも1つ以上が、赤色LED11Rまたは青色LED11Bとされている。そして、ライム色LED11Lの発光効率が赤色LED11Rおよび青色LED11Bに比べて高いので、このようにLEDが配置されることによって、基板12の配置領域13全体の光強度の均一性が高くなり、その結果、放射される混色光の照射面における色混ざりが良好なものとなる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明のLED照明装置は、円盤状の基板を有して略円形の配置領域に各LEDが配置されて構成されることに限定されず、矩形の配置領域や、図2に示されるような矩形の基板12Aにおける線状の配置領域13Aに各LEDが等間隔に配置されて構成されたものであってもよい。
以下、本発明の作用効果を確認するために行った実験例について説明する。
〔実験例1〜3〕
図1の構成に基づいて、36個の各色のLEDを配置したLED照明装置〔1〕を作製した。
LED照明装置〔1〕において、同心円上の隣接する2つのLED間の間隔d1は30.6mm、隣接する同心円間の距離d2は29.5mmである。
このLED照明装置〔1〕を用いて、赤色LED、緑色LED、青色LEDおよびライム色LEDを、表1に示される投入電力で点灯させた。ここで、表1に記載された各色のLEDの投入電力は、それぞれの色のLEDの投入電力を合計した投入電力である。そして、放射された混色光の色温度、および、照射面における照度を測定した。また、効率を算出した。
得られた混色光の照射面における色混ざりを目視で観察したところ、実験例1〜3のいずれの混色光においても、ムラがなく色混ざりが良好であることが確認された。
Figure 0006682773
11R 赤色LED
11G 緑色LED
11B 青色LED
11L ライム色LED
12,12A 基板
13,13A 配置領域
15p,15q,15r 同心円

Claims (2)

  1. a(a≧3)個の赤色LEDと、b(b≧2)個の緑色LEDと、c(c≧3)個の青色LEDと、d(d≧1)個のライム色LEDとが基板上の配置領域に配置され、各色のLED毎に動作制御する制御機構を有し、
    下記(1)〜(3)の条件を満たし、
    (1)b≦a
    (2)b≦c
    (3)0.1(a+c)≦d≦0.28(a+c)
    前記各LEDは、前記基板上における仮想の同心円上に配設され、1つの仮想の同心円上のLED列が、赤色LED、緑色LED、青色LEDおよびライム色LEDをそれぞれ1個以上含み、
    かつ、各ライム色LEDの同一の仮想の同心円上のLED列における両隣に配設されるLEDの少なくとも1つ以上が、赤色LEDまたは青色LEDであることを特徴とするLED照明装置。
  2. 各緑色LEDに隣接して配設されるLEDが、赤色LEDまたは青色LEDであることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
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