JP6872732B2

JP6872732B2 - 照明器具

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Publication number: JP6872732B2
Application number: JP2017081945A
Authority: JP
Inventors: 三木　伸和; 伸和三木; 由田　宏史; 宏史由田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2037-04-18
Also published as: TWI725301B; TW201839308A; JP2018181693A

Description

本発明は、照明器具に関する。

従来、使用目的又は使用状況等に応じて照明光の光色を変化させることができる機能（いわゆる調色機能）を有する照明器具が知られている（例えば特許文献１参照）。

調色機能を有する従来の照明器具は、例えば、互いに光色が異なる２つの発光部を有する発光モジュールと、発光モジュールの２つの発光部の光出力を独立して制御することができる電源回路とを備えている。このような照明器具では、２つの発光部の光出力比を電源回路で制御することで照明光の調色を行うことができる。

特開２００９−１１０７８１号公報

しかしながら、光色が異なる２つの発光部を用いて照明光の調色を行うと、色度図上の２つの色度点を結ぶ直線上でしか調色を行うことができない。例えば、２つの発光部の発光色が昼白色及び電球色である場合、色度図上の昼白色を示す色度点と電球色を示す色度点との２点を結ぶ直線上の色度でしか照明光の光色を変化させることができない。

このため、光色が異なる２つの発光部による調色では、黒体軌跡との間に色ずれが生じ、黒体軌跡をなぞるように照明光の光色を変化させることができず、黒体軌跡の全域を満足する白色光を再現することが難しい。

そこで、光色が異なる３つの発光部を用いて照明光の調色を行うことも考えられるが、電源回路によって３つの発光部の光出力を独立して制御すると、電源回路が複雑化したり電源回路のコストが高くなったりする。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、低コストの電源回路を用いて黒体軌跡に近い光色で色再現を行うことができる照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る照明器具の一態様は、発する光の光色が互いに異なる複数の発光部を有する発光モジュールと、前記発光モジュールを発光させるための電力を前記発光モジュールに出力する電源回路とを備え、前記複数の発光部は、第１の発光部と、前記第１の発光部で発する光の色温度よりも低い色温度の光を発する第２の発光部と、前記第２の発光部で発する光の色温度よりも低い色温度の光を発する第３の発光部とを有し、前記電源回路から前記発光モジュールに供給する電力の出力数は、前記複数の発光部の数よりも少なく、前記複数の発光部のうち前記第３の発光部のみが発光するときの前記発光モジュールの明るさは５％以下である。

本発明によれば、低コストの電源回路を用いて黒体軌跡に近い光色で色再現を行うことができる。

実施の形態に係る照明器具の設置例を模式的に示す図である。実施の形態に係る照明器具の回路構成を示す図である。実施の形態に係る照明器具における発光モジュールの構成を示す図である。比較例１の照明器具の回路構成を示す図である。実施の形態に係る照明器具と比較例１の照明器具との調色制御による照明光の光色の変化を示すｘｙ色度図である。実施の形態に係る照明器具の調色制御における色温度と明るさとの関係を示す図である。実施の形態に係る照明器具の調色制御（図６の最大明るさのときの調色制御）を行うときの電流の流れを示す図である。実施の形態に係る照明器具の調色制御（図６の領域Ａのときの調色制御）を行うときの電流の流れを示す図である。実施の形態に係る照明器具の調色制御（図６の領域Ｂのときの調色制御）を行うときの電流の流れを示す図である。実施の形態に係る照明器具の調色制御（図６の領域Ｃのときの調色制御）を行うときの電流の流れを示す図である。実施の形態に係る照明器具の調色制御（図６の最小明るさのときの調色制御）を行うときの電流の流れを示す図である。変形例に係る発光モジュールの構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
まず、実施の形態に係る照明器具１の構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る照明器具１の設置例を模式的に示す図である。図２は、同照明器具１の回路構成を示す図である。図３は、同照明器具１における発光モジュール１００の構成を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態における照明器具１は、下方（床等）に照明光を照射するダウンライトであり、建物の天井２に設置される。例えば、照明器具１は、天井２に埋め込み配設される。

図１に示すように、照明器具１は、発光モジュール１００を有する灯具ユニット１０と、電源回路２００を有する電源ユニット２０とを備える。例えば、灯具ユニット１０は、天井２の開口部２ａに埋め込み配設され、電源ユニット２０は、天井２の裏面（天井裏）に配置される。なお、天井２の開口部２ａは、灯具ユニット１０を天井２に取り付けるための取付用孔であり、例えば、天井２を貫通する円形開口の貫通孔である。

灯具ユニット１０は、例えば、基台１１と、基台１１の前方に固定された枠体１２とを有する。発光モジュール１００は、基台１１に取り付けられる。基台１１は、例えばアルミニウム等の金属材料によって構成されており、発光モジュール１００の取り付け部として機能するだけではなく、発光モジュール１００で発生する熱を放熱するヒートシンクとしても機能する。枠体１２は、板バネ等によって天井２の開口部２ａに取り付けられる。

発光モジュール１００は、所定の色の照明光を発する。例えば、発光モジュール１００は、照明光として白色光を発する。図２に示すように、発光モジュール１００は、所定の色の光を発する複数の発光部１１０を備える。なお、本実施の形態において、発光モジュール１００は、ＬＥＤモジュールであり、光源である発光部１１０は、ＬＥＤによって構成されている。

発光モジュール１００は、発する光色が互いに異なる複数の発光部１１０を有する。複数の発光部１１０は、３つ以上である。本実施の形態において、発光モジュール１００は、第１の色温度の光を発する第１の発光部１１１と、第１の発光部１１１で発する光の色温度（第１の色温度）よりも低い色温度である第２の色温度の光を発する第２の発光部１１２と、第２の発光部１１２で発する光の色温度（第２の色温度）よりも低い色温度である第３の色温度の光を発する第３の発光部１１３との３つの発光部１１０によって構成されている。

一例として、第１の発光部１１１は、色温度が６２００Ｋ（第１の色温度）の白色光を発し、第２の発光部１１２は、色温度が２２００Ｋ（第２の色温度）の白色光を発する。また、第３の発光部１１３の光色は、例えば赤色又はアンバー色である。本実施の形態において、第３の発光部１１３は、ピーク波長が６２０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にある赤色単色光を発し、その色温度（第３の色温度）は１８００Ｋ程度である。

第１の発光部１１１は、直列接続された複数のＬＥＤ素子１１１ａ（第１のＬＥＤ素子）によって構成されている。具体的には、第１の発光部１１１は、６個のＬＥＤ素子１１１ａが直列接続された直列接続体である。６個のＬＥＤ素子１１１ａ同士は、構成及び特性（ＩＦ−ＶＦ特性等）が全て同じである。したがって、６個のＬＥＤ素子１１１ａの光の色温度は６２００Ｋである。なお、第１の発光部１１１を構成するＬＥＤ素子１１１ａの数は、６個に限らず、１個であってもよいし６個以外の複数個であってもよい。

第２の発光部１１２は、直列接続された複数のＬＥＤ素子１１２ａ（第２のＬＥＤ素子）によって構成されている。具体的には、第２の発光部１１２は、５個のＬＥＤ素子１１２ａが直列接続された直列接続体である。５個のＬＥＤ素子１１２ａ同士は、構成及び特性（ＩＦ−ＶＦ特性等）が全て同じである。したがって、５個のＬＥＤ素子１１２ａの光の色温度は２２００Ｋである。なお、第２の発光部１１２を構成するＬＥＤ素子１１２ａの数は、５個に限らず、１個であってもよいし５個以外の複数個であってもよい。

第３の発光部１１３は、直列接続された複数のＬＥＤ素子１１３ａ（第３のＬＥＤ素子）によって構成されている。具体的には、第３の発光部１１３は、２個のＬＥＤ素子１１３ａが直列接続された直列接続体である。２個のＬＥＤ素子１１３ａ同士は、構成及び特性（ＩＦ−ＶＦ特性等）が全て同じである。したがって、２個のＬＥＤ素子１１３ａの光の光色は、色温度が１８００Ｋ程度の赤色である。なお、第３の発光部１１３を構成するＬＥＤ素子１１３ａの数は、２個に限らず、１個であってもよいし２個以外の複数個であってもよい。

第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３は、異なる電流経路上に設けられている。つまり、第１の発光部１１１を構成するＬＥＤ素子１１１ａと、第２の発光部１１２を構成するＬＥＤ素子１１２ａと、第３の発光部１１３を構成するＬＥＤ素子１１３ａとは、直列接続されていない。本実施の形態において、第２の発光部１１２を構成するＬＥＤ素子１１２ａと第３の発光部１１３を構成するＬＥＤ素子１１３ａとは並列接続となっている。

また、各発光部１１０において直列接続された複数のＬＥＤ素子の順方向電圧の総量をトータルＶｆ（Ｖｆ合計）とすると、本実施の形態では、各発光部１１０の素子列のトータルＶｆの値は、各発光部１１０のＬＥＤ素子の個数に依存する。したがって、６個のＬＥＤ素子１１１ａからなる第１の発光部１１１のトータルＶｆをＴＶｆ１とし、５個のＬＥＤ素子１１２ａからなる第２の発光部１１２のトータルＶｆをＴＶｆ２とし、２個のＬＥＤ素子１１３ａからなる第３の発光部１１３のトータルＶｆをＴＶｆ３とすると、ＴＶｆ１＞ＴＶｆ２＞ＴＶｆ３となる。

発光モジュール１００は、発光部１１０（第１の発光部１１１、第２の発光部１１２、第３の発光部１１３）に加えて、さらに、電流制御回路１２０を有する。

電流制御回路１２０は、電源回路２００から電流制御回路１２０に供給される電流量に応じた電流出力比に基づいて、発光モジュール１００における複数の発光部１１０のうち電流制御回路１２０に接続された複数の発光部１１０に電流を供給する。電流制御回路１２０は、電源回路２００から電流制御回路１２０に供給される電流量を検出する電流検出回路を含む。

本実施の形態において、電流制御回路１２０は、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３に接続されており、電流制御回路１２０に供給される入力電流を第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３に分配して供給している。この場合、電流制御回路１２０は、電源回路２００から電流制御回路１２０に入力される入力電流の電流量（電流値）を検出する。そして、検出した電流量に応じて第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３に分配するための入力電流の電流出力比（分配比）が決定され、電流制御回路１２０は、この電流出力比に基づいた電流量で第２の発光部１１２と第３の発光部１１３とに電流を分流する。

また、電流制御回路１２０は、電流制御回路１２０に接続された複数の発光部１１０に電流を分流する際、電流制御回路１２０に接続された複数の発光部１１０のうち順方向電圧の総量が小さい発光部１１０に優先して電流を流す。したがって、電流制御回路１２０は、順方向電圧の総量が小さい発光部１１０から電流を流し始めて、電源回路２００から電流制御回路１２０に供給される電流量が大きくなっていくと、他の発光部１１０にも電流を分流させていく。

本実施の形態では、電流制御回路１２０には第２の発光部１１２と第３の発光部１１３とが接続されており、順方向電圧の総量は第２の発光部１１２よりも第３の発光部１１３の方が小さい。したがって、電流制御回路１２０は、まず、第２の発光部１１２よりも順方向電圧の総量が小さい第３の発光部１１３のみに電流を流し始めて、電源回路２００から電流制御回路１２０に供給される電流量が大きくなるにつれて第３の発光部１１３に分流する電流量を大きくする。そして、電源回路２００から電流制御回路１２０に供給される電流量がさらに大きくなって第３の発光部１１３に流れる電流が最大になると、電流制御回路１２０は、第２の発光部１１２にも電流を流し始めていき、第２の発光部１１２に分流する電流量を大きくしていく。

このように構成される発光モジュール１００は、例えば、図３に示される構造を有する。具体的には、発光モジュール１００は、基板１３０を有しており、複数の発光部１１０（第１の発光部１１１、第２の発光部１１２、第３の発光部１１３）と電流制御回路１２０とは、基板１３０に設けられている。

本実施の形態において、第３の発光部１１３は、基板１３０の中央部に配置されている。具体的には、第３の発光部１１３を構成する２個のＬＥＤ１１３ａが基板１３０の中央部に並んで配置されている。

また、第２の発光部１１２は、複数に分けられており、第３の発光部１１３は、複数の第２の発光部１１２の一方と他方との間に配置されている。具体的には、第２の発光部１１２を構成するＬＥＤ素子１１２ａが第３の発光部（ＬＥＤ素子１１３ａ）を介して２つの領域に分けられて配置されており、第３の発光部１１３を構成するＬＥＤ素子１１３ａは、一方の領域に配置されたＬＥＤ素子１１２ａと他方の領域に配置されたＬＥＤ素子１１２ａとの間に配置されている。

また、第１の発光部１１１は、第２の発光部１１２と第３の発光部１１３との間に配置されている。具体的には、第１の発光部１１１を構成するＬＥＤ素子１１１ａは、第２の発光部１１２を構成するＬＥＤ素子１１２ａと、第３の発光部１１３を構成するＬＥＤ素子１１３ａとの間に配置されている。

第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３をこのように配置することで、第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３の各々から発する光を均一に混色することができる。特に、第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３を後述するようにシンクロ調色制御する場合、第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３は、これらの１つ又は複数が発光することになるが、いずれの明るさの場合にも均一に混色することができる。

本実施の形態において、第１の発光部１１１を構成するＬＥＤ素子１１１ａ、第２の発光部１１２を構成するＬＥＤ素子１１２ａ及び第３の発光部１１３を構成するＬＥＤ素子１１３ａは、個々にパッケージ化された表面実装（ＳＭＤ：ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤ素子である。

具体的には、ＬＥＤ素子１１１ａ、１１２ａ及び１１３ａの各々は、凹部を有する白色樹脂製のパッケージ（容器）と、パッケージの凹部の底面に一次実装された１つ以上のＬＥＤチップ（ベアチップ）と、パッケージの凹部内に封入された封止部材とを有している。封止部材は、例えばシリコーン樹脂等の透光性樹脂材料で構成されている。

ＬＥＤチップは、所定の直流電力により発光する半導体発光素子の一例であって、単色の可視光を発するベアチップである。この場合、ＬＥＤ素子１１１ａ及び１１２ａにおけるＬＥＤチップは、例えば、通電されれば青色光を発する青色ＬＥＤチップであり、例えば４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲にピーク波長を有する。そして、ＬＥＤ素子１１１ａ及び１１２ａでは、白色光を得るために、封止部材には、青色ＬＥＤチップからの青色光を励起光として蛍光発光するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）等の黄色蛍光体が含有される。ＬＥＤ素子１１１ａ及び１１２ａでは、青色ＬＥＤチップの青色光の一部が黄色蛍光体に吸収されて黄色蛍光体が励起して黄色蛍光体から黄色光が放出され、この黄色光と黄色蛍光体に吸収されなかった青色光とが混ざって白色光が生成される。

ただし、第１の発光部１１１は、第２の発光部１１２が発する光の色温度よりも高い色温度の光を発する。このため、第１の発光部１１１が発する光の色温度を第２の発光部１１２が発する光の色温度よりも高くするために、封止部材に含まれる蛍光体の種類（例えば、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体）や量を調整して、第１の発光部１１１及び第２の発光部１１２の色度調整が行われている。

一方、ＬＥＤ素子１１３ａにおけるＬＥＤチップは、通電されれば赤色光を発する赤色ＬＥＤチップであり、例えば６２０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にピーク波長を有する。ＬＥＤ素子１１３ａでは、赤色ＬＥＤチップの赤色光をそのまま取り出すので、封止部材には、蛍光体が含まれていない。

このように構成されるＬＥＤ素子１１１ａ、１１２ａ及び１１３ａは、例えば、半田接続によって基板１３０に実装される。

また、電流制御回路１２０は、複数のリード端子を有するＩＣパッケージとして構成されており、例えば半田接続によって基板１３０に実装される。

基板１３０は、金属配線（不図示）が形成されたプリント配線基板であり、基板１３０の表面には所定のパターンの金属配線が形成されている。ＬＥＤ素子１１１ａ、１１２ａ及び１１３ａと電流制御回路１２０は、基板１３０に形成された金属配線に半田接続されている。ＬＥＤ素子１１１ａ、１１２ａ及び１１３ａと電流制御回路１２０は、この金属配線によって、図２に示される回路構成で電気的に接続されている。

基板１３０としては、例えば、絶縁性樹脂材料からなる樹脂基板、表面が樹脂被膜された金属材料からなるメタルベース基板、セラミック材料の焼結体であるセラミック基板、又は、ガラス材料からなるガラス基板等を用いることができる。また、ＬＥＤ素子１１１ａ、１１２ａ及び１１３ａと電流制御回路１２０の配線経路が複雑になる場合は、基板１３０として多層基板を用いることで、これらの電気的な接続を容易に行うことができる。

なお、基板１３０は、リジッド基板に限るものではなく、フレキシブル基板であってもよい。また、基板１３０の表面には、金属配線を覆うように絶縁被膜としてレジスト膜が形成されていてもよい。

また、基板１３０には、電源回路２００から導出される電線３０と電気的に接続される複数の入力端子１３１が設けられている。本実施の形態において、複数の入力端子１３１は、第１の入力端子１３１ａと第２の入力端子１３１ｂと第３の入力端子１３１ｃとによって構成されている。

第１の入力端子１３１ａ及び第２の入力端子１３１ｂの２つには、電源回路２００から発光モジュール１００に入力される電流（入力電流）が通過する。一方、第３の入力端子１３１ｃには、発光モジュール１００から電源回路２００に出力される電流（出力電流）が通過する。

図１に戻り、電源ユニット２０は、筐体２１と、筐体２１に収納された回路基板２２と、回路基板２２に実装された複数の回路素子２３と、交流電源３（例えば商用電源）のからの交流電力を受ける端子台２４とを備える。筐体２１は、金属製又は絶縁樹脂製のケースである。回路基板２２は、金属配線が形成されたプリント配線基板である。端子台２４は、例えば入力電圧としてＡＣ１００Ｖの交流電圧を受電する。端子台２４で受電した交流電圧は、電源回路２００に供給される。

電源回路２００は、複数の回路素子２３によって構成される。複数の回路素子２３は、例えば、容量素子（電解コンデンサ、セラミックコンデンサ等）、抵抗素子（抵抗器等）、整流回路素子、コイル素子、トランス、ノイズフィルタ、ダイオード、集積回路素子（ＩＣ）、又は、半導体素子（ＦＥＴ等）等である。

電源回路２００は、外部電源からの入力電圧をもとに発光モジュール１００を発光させるための電力を生成し、生成した電力を発光モジュール１００に出力する。また、電源回路２００は、発光モジュール１００を発光させるための電力を生成する電源機能を有するとともに、発光モジュール１００の照明態様を制御する照明制御機能を有する。具体的には、電源回路２００は、照明制御機能として、発光モジュール１００の照明光の明るさを変化させる調光機能及び発光モジュール１００の照明光の光色を変化させる調色機能を有する。

本実施の形態において、電源回路２００は、発光モジュール１００の明るさと光色とを連動して変化させるシンクロ調色機能を有する。例えば、発光モジュール１００の明るさを大きくすると色温度が高い光に変化し、発光モジュール１００の明るさを絞って小さくすると色温度が低い光に変化する。これにより、人にとって心地よい明るさ及び光色に変化する照明光を実現できる。

この場合、発光モジュール１００のシンクロ調色は、調光スイッチ４によって制御することができる。調光スイッチ４は、例えば壁等に設置され、交流電源３と電源回路２００（端子台２４）との間の配線経路上に設けられる。調光スイッチ４は、例えば、交流電圧を位相制御する位相制御式の調光器（二線式調光器）である。この場合、調光スイッチ４によって交流電源３から供給される交流電圧の位相角（導通角）が制御されることで、発光モジュール１００への入力電流が変化する。具体的には、電源回路２００によって、調光スイッチ４で調光制御された交流電圧に応じた入力電流が生成される。このように、調光スイッチ４によって発光モジュール１００の明るさを調整することで、発光モジュール１００の光色も調整することができる。なお、調光スイッチ４は、例えば、ユーザが操作可能なスライダ又はツマミなどの操作部を備えており、ユーザによる操作部の操作に応じて位相角（導通角）が制御される。

本実施の形態において、電源回路２００は、２回路制御電源であり、発光モジュール１００の発光部１１０を発光させるため電力として、２つの入力電力を発光モジュール１００に出力する。具体的には、電源回路２００は、第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３の３つの発光部１１０を有する発光モジュール１００に対して、２つの入力電力を出力している。このように、電源回路２００から発光モジュール１００に供給する電力の出力数は、発光部１１０の数（本実施の形態では３つ）よりも少なくなっている。つまり、電源回路２００における電源回路数は、発光部１１０の発光色の数（つまり光源色数）よりも少なくなっている。

電源回路２００から発光モジュール１００に出力される２つの入力電力は、電源回路２００によって独立して制御することができる。具体的には、電源回路２００から発光モジュール１００には、発光モジュール１００の発光部１１０を発光させるための駆動電流として独立して制御された２つの直流電力が入力電流として供給される。本実施の形態において、電源回路２００から発光モジュール１００に出力される２つの入力電流は、一方が第１の発光部１１１に供給され、他方が電流制御回路１２０に供給される。

電源ユニット２０と灯具ユニット１０とは電線３０によって接続されている。したがって、電源ユニット２０の電源回路２００で生成された直流電力は、電線３０を介して灯具ユニット１０の発光モジュール１００に供給される。具体的には、調光スイッチ４による調光制御に応じた電流が電源回路２００で生成されて、生成された電流は、発光モジュール１００への入力電流として電線３０を介して電源回路２００から発光モジュール１００に供給される。なお、電線３０は、電源ケーブル等の電力線である。

本実施の形態において、電源回路２００は、第１の発光部１１１と電流制御回路１２０とに直流電力を出力するので、電線３０は、電源回路２００から発光モジュール１００に入力される入力電流が流れる２本の電力線と、発光モジュール１００から電源回路２００に出力される出力電流が流れる１本の電力線との合計３本である。

次に、図４〜図７Ｅを用いて、実施の形態に係る照明器具１の調色制御について、比較例の照明器具１Ｘの調色制御と比較して説明する。図４は、比較例の照明器具１Ｘの回路構成を示す図である。図５は、実施の形態に係る照明器具１と比較例の照明器具１Ｘとの調色制御による照明光の光色の変化を示すｘｙ色度図である。図６は、実施の形態に係る照明器具１の調色制御における色温度と明るさとの関係を示す図である。図７Ａ〜図７Ｅは、実施の形態に係る照明器具１の調色制御を行うときの電流の流れを示す図である。

図４に示すように、比較例１の照明器具Ｘは、色温度が６２００Ｋの光を発する第１の発光部１１１及び色温度が２２００Ｋの光を発する第２の発光部１１２を有する発光モジュール１００Ｘと、電源回路２００とを備えている。比較例の照明器具１Ｘでは、第１の発光部１１１及び第２の発光部１１２の光出力比を電源回路２００で制御することで照明器具１Ｘの照明光の調色を行うことができる。

しかしながら、比較例の照明器具１Ｘでは、図５の破線で示すように、６２００Ｋに対応する色度点Ｐ_１と２２００Ｋに対応する色度点Ｐ_Ｘ５との２点を結ぶ直線上でしか調色を行うことができない。つまり、色度点Ｐ_１と色度点Ｐ_Ｘ５との２点を結ぶ直線上のみの色度でしか照明光の色温度を変化させることができない。

このため、比較例の照明器具１では、図５の曲線で示される黒体軌跡との間に色ずれが生じ、黒体軌跡をなぞるように照明光の色温度を変化させることができず、黒体軌跡の全域を満足する白色光を再現することが難しい。

これに対して、本実施の形態における照明器具１の発光モジュール１００には、色温度が６２００Ｋの光を発する第１の発光部１１１及び色温度が２２００Ｋの光を発する第２の発光部１１２に加えて、赤色光を発する第３の発光部１１３が設けられている。そして、電源回路２００から発光モジュール１００には２つの入力電流が供給され、その一方が第１の発光部１１１に供給され、他方が電流制御回路１２０に供給される。さらに、電流制御回路１２０は、その他方の入力電流の電流量に応じて第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３にその入力電流を分配して供給している。

また、本実施の形態において、発光モジュール１００は、電源回路２００によってシンクロ調色制御される。具体的には、図６に示すように、発光モジュール１００の色温度が低くなるにつれて発光モジュールの明るさが小さくなるように制御し、逆に、発光モジュール１００の色温度が高くなるにつれて発光モジュール１００の明るさが大きくなるように制御する。

具体的には、第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３には、図５における色度点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_５の各点を結ぶ直線に対応して以下の表１に示すような光出力比となるように電流が供給されて、発光モジュール１００の照明光の色温度及び明るさが変化する。なお、色度点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_５は、図５のｘｙ色度図における色度座標を示している。

以下、本実施の形態におけるシンクロ調色制御について、詳細に説明する。

まず、本実施の形態では、色温度が６２００Ｋの第１の発光部１１１のみが最大の明るさで発光しているとき（図５の色度点Ｐ_１に対応）を、発光モジュール１００の最大の明るさとしている。また、このときの発光モジュールの明るさを１１５％に設定している。なお、発光モジュール１００の明るさが１００％のときの発光モジュール１００の色温度を２７００Ｋに設定している。

そして、発光モジュール１００の明るさが１１５％（最大）の場合は、図７Ａに示すように、電源回路２００から発光モジュール１００には、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１のみが出力される。この場合、発光モジュール１００に供給された第１入力電流Ｉ_ＩＮ１は、駆動電流Ｉ_Ｌ１として第１の発光部１１１のみに供給される。これにより、発光モジュール１００では第１の発光部１１１のみが発光し、発光モジュール１００は、色温度が６２００Ｋの照明光を発する。

また、図６に示すように、発光モジュール１００の色温度が２７００Ｋ〜６２００Ｋ（領域Ａ）の場合、発光モジュール１００の明るさは、１００％〜１１５％の範囲で変化する。具体的には、この領域Ａでは、発光モジュール１００の明るさが直線状に変化するようにして調色・調光制御している。

この場合、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、電源回路２００から発光モジュール１００には、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１及び第２入力電流Ｉ_ＩＮ２の２つの入力電流が出力される。

このうち、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１は、駆動電流Ｉ_Ｌ１として第１の発光部１１１のみに供給され、第１の発光部１１１が発光する。一方、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２は、電流制御回路１２０に供給される。

このとき、電流制御回路１２０では、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２の電流量に応じて第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３に第２入力電流Ｉ_ＩＮ２を分配して供給するが、本実施の形態では、電流制御回路１２０は、電流制御回路１２０に接続された複数の発光部１１０のうち順方向電圧の総量が小さい発光部１１０に優先して電流を流す。

したがって、図６の領域Ａでの調色制御の場合には、図７Ｂに示すように、電流制御回路１２０は、第２の発光部１１２よりも順方向電圧の総量が小さい第３の発光部１１３のみに第２入力電流Ｉ_ＩＮ２を流し始める。つまり、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２は、第３の発光部１１３２のみにそのまま駆動電流Ｉ_Ｌ３として供給されて、第２の発光部１１２には電流が供給されない。これにより、第３の発光部１１３が発光し、第２の発光部１１２は発光しない。

その後、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１よりも第２入力電流Ｉ_ＩＮ２の割合が大きくなっていくと、第３の発光部１１３に流れる駆動電流Ｉ_Ｌ３も大きくなっていき、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２が、第３の発光部１１３に流すことができる最大電流に達すると（色度点Ｐ_３）、図７Ｃに示すように、電流制御回路１２０は、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２を第２の発光部１１２にも分流する。つまり、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２は、第２の発光部１１２への駆動電流Ｉ_Ｌ２と第３の発光部１１３への駆動電流Ｉ_Ｌ３に分流される。

このように、色温度が２７００Ｋ〜６２００Ｋ（領域Ａ）で調色制御する場合、第１の発光部１１１と第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３とがそれぞれ、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１及び第２入力電流Ｉ_ＩＮ２によって独立して制御されて発光し、第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３の光出力比に応じて、図５の色度点Ｐ_１と色度点Ｐ_３との２点を結ぶ直線に沿って調色制御される。つまり、発光モジュール１００は、色温度が６２００Ｋ〜２７００Ｋの照明光を発する。

なお、色温度が２７００Ｋ〜６２００Ｋ（領域Ａ）で調色制御する場合、本実施の形態では、第２の発光部１１２を発光させなかったが、第２の発光部１１２も発光するように制御してもよい。

また、図６に示すように、発光モジュール１００の色温度が２２００Ｋ〜２７００Ｋ（領域Ｂ）の場合、発光モジュール１００の明るさは、５％〜１００％の範囲で変化する。具体的には、この領域Ｂでは、発光モジュール１００の明るさが曲線状（例えば二次関数）に変化するようにして調色・調光制御している。

この場合、図７Ｃに示すように、電源回路２００から発光モジュール１００には、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１及び第２入力電流Ｉ_ＩＮ２の２つの入力電流が出力される。

このうち、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１は、駆動電流Ｉ_Ｌ１として第１の発光部１１１のみに供給され、第１の発光部１１１が発光する。一方、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２は、電流制御回路１２０に供給される。電流制御回路１２０では、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２の電流量に応じて第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３に第２入力電流Ｉ_ＩＮ２を分配して供給するが、本実施の形態では、電流制御回路１２０は、電流制御回路１２０に接続された複数の発光部１１０のうち順方向電圧の総量が小さい発光部１１０に優先して電流を流す。

したがって、図６の領域Ｂでの調色制御の場合には、上記同様、図７Ｃに示すように、電流制御回路１２０は、第２の発光部１１２に駆動電流Ｉ_Ｌ２を供給しつつ第３の発光部１１３にも駆動電流Ｉ_Ｌ３を供給する。そして、本実施の形態では、色度点がＰ_３からＰ_５にかけては、第１の発光部１１１に供給される駆動電流Ｉ_Ｌ１が小さくなるにつれて、第２の発光部１１２に供給される駆動電流Ｉ_Ｌ２が大きくなる。そして、色度点Ｐ_４のときは、第１の発光部１１１に供給される駆動電流Ｉ_Ｌ１がゼロとなる。

このように、色温度が２２００Ｋ〜２７００Ｋ（領域Ｂ）で調色制御する場合についても、第１の発光部１１１と第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３とがそれぞれ、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１及び第２入力電流Ｉ_ＩＮ２によって独立して制御されて発光し、第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３の光出力比に応じて、図５の色度点Ｐ_３と色度点Ｐ_４との２点を結ぶ直線上に沿って調色制御される。つまり、発光モジュール１００は、色温度が２７００Ｋ〜２２００Ｋの照明光を発する。

また、図６に示すように、発光モジュール１００の色温度が１８００Ｋ〜２２００Ｋ（領域Ｃ）の場合、発光モジュール１００の明るさは、５％以下の範囲で変化する。具体的には、この領域Ｃでは、発光モジュール１００の明るさが曲線状に変化するようにして調色・調光制御している。

この場合、図７Ｄに示すように、電源回路２００から発光モジュール１００には、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１は出力されず、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２のみが出力される。発光モジュール１００に供給された第２入力電流Ｉ_ＩＮ２は、電流制御回路１２０に供給される。

したがって、図６の領域Ｃでの調色制御の場合には、図７Ｄに示すように、電流制御回路１２０は、上記同様に、第２の発光部１１２に駆動電流Ｉ_Ｌ２を供給しつつ第３の発光部１１３にも駆動電流Ｉ_Ｌ３を供給するが、順方向電圧の総量が第２の発光部１１２よりも第３の発光部１１３の方が小さいので、第３の発光部１１３に供給する駆動電流Ｉ_Ｌ３の方が第２の発光部１１２に供給する駆動電流Ｉ_Ｌ２のよりも常に大きい。

本実施の形態では、色度点がＰ_４からＰ_５にかけては、第２の発光部１１２に供給される駆動電流Ｉ_Ｌ２が徐々に小さくなるように制御される。そして、色度点Ｐ_５のときは、第２の発光部１１２に供給される駆動電流Ｉ_Ｌ２がゼロとなり、第３の発光部１１３のみに駆動電流Ｉ_Ｌ３が供給される。

このように、色温度が１８００Ｋ〜２２００Ｋ（領域Ｃ）で調色制御する場合については、第１の発光部１１１は発光せずに、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３のみが第２入力電流Ｉ_ＩＮ２によって独立して制御されて発光し、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３の光出力比に応じて、色度点Ｐ_４と色度点Ｐ_５との２点を結ぶ直線に沿って調色制御される。つまり、発光モジュール１００は、色温度が２２００Ｋ〜１８００Ｋの照明光を発する。

また、図６に示すように、発光モジュール１００の色温度が１８００Ｋの場合、発光モジュール１００の明るさは１％となる。このとき、発光モジュール１００の明るさは最小となる。

この場合、図７Ｅに示すように、電源回路２００から発光モジュール１００には、第１入力電流Ｉ_ＩＮ１は出力されず、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２のみが出力される。発光モジュール１００に供給された第２入力電流Ｉ_ＩＮ２は、電流制御回路１２０に供給される。電流制御回路１２０では、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２の電流量に応じて第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３に第２入力電流Ｉ_ＩＮ２を分配して供給するが、図６の最小明るさ（１％）で調色制御する場合には、第２入力電流Ｉ_ＩＮ２の全てが駆動電流Ｉ_Ｌ３として第３の発光部１１３のみに供給される。これにより、発光モジュール１００では第３の発光部１１３のみが発光し、発光モジュール１００は、色温度が１８００Ｋの赤色光を発する。

以上のように、本実施の形態における照明器具１では、図５の実線に示すように、高色温度から低色温度にかけて調色制御する場合、色度点Ｐ_３からＰ_５にかけては相対的に第３の発光部１１３に流れる電流量を徐々に多くしている。これにより、比較例１の照明器具１Ｘでは、色温度が２２００Ｋの色度点はＰ_Ｘ５であったが、本実施の形態における照明器具１では、色温度が２２００Ｋの色度点をＰ_４にすることができ、色温度が２２００Ｋの色度点をＰ_Ｘ５からＰ_４に移動させることができる。したがって、照明器具１の照明光の色度を黒体軌跡に近い狙いの色度にすることができる。つまり、第３の発光部１１３によって、低色温度側の照明器具１（発光モジュール１００）の照明光の色偏差（Ｄｕｖ）をマイナス側にシフトさせることができる。これにより、低色温度側の照明光の色温度を黒体軌跡に近づけることができる。この結果、黒体軌跡の全域を満足する白色光を再現することができる。

しかも、本実施の形態における照明器具１では、発光モジュール１００に設けられた電流制御回路１２０によって、電源回路２００から電流制御回路１２０に供給される第２入力電流Ｉ_ＩＮ２の電流量に応じた電流出力比で第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３に第２入力電流Ｉ_ＩＮ２を分配して供給している。これにより、第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３の３つの発光部１１０を用いつつも、電源回路２００によって独立して制御可能な入力電流の数（出力数）が発光部１１０の数よりも少ない２つであっても、黒体軌跡をなぞるように照明光の色温度を変化させることが可能となる。つまり、電源回路２００として、低コストで簡便な構成の既存の２回路制御電源を用いて、光色が互いに異なる３つ発光部１１０を有する発光モジュール１００の調色制御を行うことができる。

したがって、本実施の形態における照明器具１によれば、低コストの電源回路２００を用いて黒体軌跡に近い光色で色再現を行うことができる。

さらに、本実施の形態における照明器具１では、複数の発光部１１０のうち第３の発光部１１３のみが発光するときの発光モジュール１００の明るさを５％以下にしている。具体的には、第３の発光部１１３のみが発光するときの発光モジュール１００の明るさを１％にしている。

このように、本実施の形態では、シンクロ調色の過程において、色温度及び明るさが低くて雰囲気のある光を出すために、図６の領域Ｃ（色温度が２２００Ｋ以下の低色温度領域）においては、補色回路によって第２入力電流Ｉ_ＩＮ２のみを第３の発光部１１３に供給して第３の発光部１１３のみを点灯させることで、低光束の赤色光を出射させている。これにより、低コストの電源回路２００を用いてシンクロ調色を行って光色可変をしながら、低色温度領域における色味を自然な形で達成することができる。しかも、第３の発光部１１３のみが発光するときの発光モジュール１００の明るさを５％以下にしているので、豆電球独特の雰囲気のある光を実現することができる。

特に、本実施の形態では、第３の発光部１１３が基板１３０の中央部に配置されているので、より豆電球に模した雰囲気の明かりを実現することができる。

（変形例）
以上、本発明に係る照明器具について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態１〜３では、複数の発光部の調光制御は、位相調光（二線式）によって行ったが、調光制御方式は、これに限るものではなく、ＰＷＭ調光（四線式）又は０−１０ＶＤＣ調光等によって複数の発光部の調光制御を行ってもよい。

また、上記実施の形態では、発光部１１０を構成するＬＥＤ素子をＳＭＤ型とし、発光モジュール１００をＳＭＤタイプとしたが、これに限らない。例えば、ＬＥＤチップ（ベアチップ）が基板上に直接実装されたＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）タイプの発光モジュールを用いてもよい。例えば、図８に示される発光モジュール１０１のように、第１の発光部１１１、第２の発光部１１２及び第３の発光部１１３を、基板１３０に実装された複数のＬＥＤチップとこのＬＥＤチップを封止する封止部材とによって構成にしてもよい。この場合、第１の発光部１１１及び第２の発光部１１２では、ＬＥＤチップとして青色ＬＥＤチップを用い、封止部材として黄色蛍光体等の１種又は複数種の蛍光体が含有された蛍光体含有樹脂を用いる。一方、第３の発光部１１３では、ＬＥＤチップとして赤色ＬＥＤチップを用い、封止部材として蛍光体を含まない透明樹脂を用いる。なお、実施の形態２、３においても、ＣＯＢタイプの発光モジュールを適用してもよい。

また、上記実施の形態では、発光モジュールに設けられた発光部の数は３つとしたが、これに限らない。例えば、発光モジュールには、３つ以上の発光部が設けられていてもよい。この場合も、電源回路から発光モジュールに供給する電力の出力数を発光部の数よりも少なくすることで、発光部の数と同数の電力の出力数の電源回路を用いる場合よりも、電源回路のコストを抑えることができる。

また、上記実施の形態では、電線を介して電源ユニットに接続された調光スイッチ４を用いて発光モジュールの調色制御を行ったが、これに限らない。例えば、電源ユニットに無線モジュールを内蔵しておくことで、無線端末から調光／調色信号を無線モジュールに送信することで発光モジュールの調色制御を行ってもよい。

また、上記実施の形態では、調色制御をするにあたり、調色と調光とを連動させたシンクロ調色を行ったが、これに限らない。例えば、明るさを変化させずに光色のみを変化させるような調色制御を行ってもよい。

また、上記実施の形態では、ダウンライトを例示したが、本発明は、スポットライト又はベースライト等の他の照明器具にも適用することができる。

その他、上記各実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１照明器具
１００、１０１発光モジュール
１１０発光部
１１１第１の発光部
１１２第２の発光部
１１３第３の発光部
１２０電流制御回路
１３０基板
２００電源回路

Claims

発する光の光色が互いに異なる複数の発光部を有する発光モジュールと、
前記発光モジュールを発光させるための電力を前記発光モジュールに出力する電源回路とを備え、
前記複数の発光部は、第１の発光部と、前記第１の発光部で発する光の色温度よりも低い色温度の光を発する第２の発光部と、前記第２の発光部で発する光の色温度よりも低い色温度の光を発する第３の発光部とを有し、
前記電源回路から前記発光モジュールに供給する電力の出力数は、前記複数の発光部の数よりも少なく、
前記第１の発光部のみが最大の明るさで発光しているときの前記発光モジュールの明るさを１１５％としたときに、前記複数の発光部のうち前記第３の発光部のみが発光するときの前記発光モジュールの明るさは５％以下であり、
さらに、前記第２の発光部及び前記第３の発光部に電流を供給する電流制御回路を有し、
前記電流制御回路は、前記電源回路から前記電流制御回路に供給される電流量に応じて決定された前記第２の発光部及び前記第３の発光部に分配するための電流出力比に基づいて、前記第２の発光部及び前記第３の発光部に電流を供給する、
照明器具。
前記電流制御回路は、前記発光モジュールに設けられている、
請求項１に記載の照明器具。
前記第３の発光部の光色は、赤色又はアンバー色である、
請求項１又は２に記載の照明器具。
前記発光モジュールは、基板を有し、
前記第３の発光部は、前記基板の中央部に配置されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明器具。
前記第２の発光部は、２つに分けられており、
前記第３の発光部は、２つの前記第２の発光部の一方と他方との間に配置されている、
請求項４に記載の照明器具。
前記第１の発光部は、前記第２の発光部と前記第３の発光部との間に配置されている、
請求項５に記載の照明器具。