JP7230200B2 - 照明装置、照明制御方法及び照明制御プログラム - Google Patents
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Description
本出願は、日本国特許出願２０１９－１２１８３４号（２０１９年６月２８日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
本開示は、照明装置、照明制御方法及び照明制御プログラムに関する。
時間毎に設定された照度の光量パターンで光量を制御する照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
本開示の一実施形態に係る照明装置は、照明光を射出する発光部と、前記照明光の強度を制御する制御部とを備える。前記制御部は、前記照明光の強度を一定に維持する維持期間、及び、時間の経過に応じて前記照明光の強度を変化させる変化期間それぞれにおいて前記照明光の強度を制御する。前記維持期間は、前記変化期間よりも長い。
本開示の一実施形態に係る照明制御方法は、発光部が射出する照明光の強度を制御する制御部が、時刻データを取得するステップを含む。前記照明制御方法は、前記制御部が、前記時刻データに基づいて、前記照明光の強度を一定に維持する制御、及び、時間の経過に応じて前記照明光の強度を変化させる制御のいずれかを実行するステップを含む。前記照明光の強度を一定に維持する期間は、前記照明光の強度を変化させる期間よりも長い。
本開示の一実施形態に係る照明制御プログラムは、発光部が射出する照明光の強度を制御する制御部として機能するプロセッサによって実行される。前記照明制御プログラムは、時刻データを取得するステップを含む。前記照明制御プログラムは、前記時刻データに基づいて、前記照明光の強度を一定に維持する制御、及び、時間の経過に応じて前記照明光の強度を変化させる制御のいずれかを実行するステップを含む。前記照明光の強度を一定に維持する期間は、前記照明光の強度を変化させる期間よりも長い。
生物にとって快適な照明環境を提供することが求められる。
図１に示されるように、一実施形態に係る照明装置２０は、発光部１０と、制御部２２とを備える。
発光部１０は、所定の対象を照明する光を射出する。所定の対象を照明する光は、照明光とも称される。発光部１０は、後述するように、所定のスペクトルで特定される光を照明光として射出する。所定のスペクトルは、例えば、３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域にピーク波長を有するとともに、３６０ｎｍ～７８０ｎｍの波長領域にピーク波長を有してよい。
制御部２２は、発光部１０が射出する照明光の強度及びスペクトルを制御する。発光部１０は、制御部２２からの制御指示に基づいて、種々のスペクトルで特定される光を射出できる。制御部２２は、照明装置２０とは別体の制御装置として構成されてもよい。
制御部２２は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。プロセッサは、制御部２２の種々の機能を実現するプログラムを実行しうる。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。
照明装置２０は、記憶部をさらに備えてよい。記憶部は、磁気ディスク等の電磁記憶媒体を含んでよいし、半導体メモリ又は磁気メモリ等のメモリを含んでもよい。記憶部は、各種情報及び制御部２２で実行されるプログラム等を格納する。記憶部は、制御部２２のワークメモリとして機能してよい。記憶部の少なくとも一部は、制御部２２に含まれていてもよい。
図２に示されるように、照明装置２０は、発光部１０が実装された実装板２５をさらに備えてよい。照明装置２０は、実装板２５を収容する溝状の部分を有する筐体２６と、筐体２６の短辺側の端部を塞ぐ一対の端板２７とをさらに備えてよい。実装板２５に実装されている発光部１０の数は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。発光部１０は、実装板２５において、一列に並ぶように実装されてもよいし、格子状又は千鳥格子状に並ぶように実装されてもよい。発光部１０は、これらのパターンに限られず、種々の配列パターンで実装板２５に実装されてよい。
実装板２５は、配線パターンを有する回路基板を含んでもよい。回路基板は、例えば、リジッド基板、フレキシブル基板又はリジッドフレキシブル基板等のプリント基板を含んでよい。回路基板は、発光部１０と制御部２２とを電気的に接続してよい。
実装板２５は、発光部１０が発する熱を外部に放散させる機能を有している。実装板２５は、例えば、アルミニウム、銅若しくはステンレス鋼等の金属材料、有機樹脂材料、又はこれらを含む複合材料等で構成されてよい。
実装板２５は、平面視において細長い長方形状を有してよい。実装板２５は、長手方向の長さが１００ｍｍ以上且つ２０００ｍｍ以下となるように構成されてよい。実装板２５の形状は、これに限られず他の種々の形状であってもよい。
照明装置２０は、筐体２６の内部に収容されている実装板２５及び発光部１０を封止する蓋部２８をさらに備えてよい。蓋部２８は、透光性を有する材料で構成されることによって、発光部１０が射出する照明光を照明装置２０の外部に透過してよい。蓋部２８は、例えば、アクリル樹脂等の樹脂材料又はガラス等によって構成されてよい。蓋部２８は、平面視において細長い長方形状を有してよい。蓋部２８は、長手方向の長さが９８ｍｍ以上且つ１９９８ｍｍ以下となるように構成されてよい。蓋部２８の形状は、これに限られず他の種々の形状であってもよい。照明装置２０は、蓋部２８と筐体２６との間にシーリング部材をさらに備えてもよい。このようにすることで、筐体２６の内部に水又は塵埃等が侵入しにくくなる。その結果、照明装置２０が設置される環境にかかわらず、照明装置２０の信頼性が向上しうる。照明装置２０は、筐体２６の内部に吸湿剤をさらに備えてもよい。
＜発光装置＞
図３、図４及び図５に示されるように、発光部１０は、発光素子３と、波長変換部材６とを備える。発光部１０は、素子基板２と、枠体４と、封止部材５とをさらに備えてもよい。
図３、図４及び図５に示されるように、発光部１０は、発光素子３と、波長変換部材６とを備える。発光部１０は、素子基板２と、枠体４と、封止部材５とをさらに備えてもよい。
発光素子３は、３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する光を射出する。３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する光は、紫色光ともいう。３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域は、紫色光領域ともいう。
波長変換部材６は、発光素子３から波長変換部材６に入射してきた光を、可視光領域にピーク波長を有する光に変換し、変換した光を射出する。可視光は、紫色光を含むとする。可視光領域は、紫色光領域を含むとする。
発光部１０は、複数の波長変換部材６を有してよい。複数の波長変換部材６は、それぞれ異なるピーク波長を有する光を射出してよい。発光部１０は、各波長変換部材６が射出する光の強度を制御することによって、種々のスペクトルを有する光を射出できる。
素子基板２は、例えば、絶縁性を有する材料で形成されてよい。素子基板２は、例えば、アルミナ若しくはムライト等のセラミック材料、ガラスセラミック材料、又は、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料等で形成されてよい。素子基板２は、熱膨張を調整することが可能な金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂材料等で形成されてもよい。
素子基板２は、素子基板２の主面２Ａ又は素子基板２の内部に、素子基板２に実装している発光素子３等の部品を電気的に導通する配線導体を備えてよい。配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、又は銅等の導電材料で形成されてよい。配線導体は、例えば、タングステンの粉末に有機溶剤が添加された金属ペーストを、素子基板２となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層して、焼成することにより形成されてよい。配線導体は、酸化防止のために、その表面に、例えば、ニッケル又は金等のめっき層が形成されてよい。
素子基板２は、発光素子３が発光する光を効率良く外部へと放出させるため、配線導体、及びめっき層と間隔を空けて、金属反射層を備えてもよい。金属反射層は、例えば、アルミニウム、銀、金、銅又はプラチナ等の金属材料で形成されてよい。
本実施形態において、発光素子３は、ＬＥＤであるとする。ＬＥＤは、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが接合されたＰＮ接合中で、電子と正孔とが再結合することによって、外部へと光を発光する。発光素子３は、ＬＥＤに限られず、他の発光デバイスであってもよい。
発光素子３は、素子基板２の主面２Ａ上に実装される。発光素子３は、素子基板２に設けられる配線導体の表面に被着するめっき層上に、例えば、ろう材又は半田等を介して、電気的に接続される。素子基板２の主面２Ａ上に実装される発光素子３の個数は、特に限定されるものではない。
発光素子３は、透光性基体と、透光性基体上に形成される光半導体層とを含んでよい。透光性基体は、例えば、有機金属気相成長法、又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、その上に光半導体層を成長させることが可能な材料を含む。透光性基体は、例えば、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコン（Ｓｉ）、又は二ホウ化ジルコニウム等で形成されてよい。透光性基体の厚みは、例えば、５０μｍ以上１０００μｍ以下であってよい。
光半導体層は、透光性基体上に形成される第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半導体層とを含んでよい。第１半導体層、発光層、及び第２半導体層は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体、ガリウム燐若しくはガリウムヒ素等のＩＩＩ－Ｖ族半導体、又は、窒化ガリウム、窒化アルミニウム若しくは窒化インジウム等のＩＩＩ族窒化物半導体等で形成されてよい。
第１半導体層の厚みは、例えば、１μｍ以上５μｍ以下であってよい。発光層の厚みは、例えば、２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であってよい。第２半導体層の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であってよい。
枠体４は、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化イットリウム等のセラミック材料で形成されてよい。枠体４は、多孔質材料で形成されてよい。枠体４は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化イットリウム等の金属酸化物を含む粉末を混合した樹脂材料で形成されてよい。枠体４は、これらの材料に限られず、種々の材料で形成されてよい。
枠体４は、素子基板２の主面２Ａに、例えば、樹脂、ろう材又は半田等を介して、接続される。枠体４は、発光素子３と間隔を空けて、発光素子３を取り囲むように素子基板２の主面２Ａ上に設けられる。枠体４は、内壁面が、素子基板２の主面２Ａから遠ざかる程、外方に向かって広がるように傾斜して設けられている。内壁面は、発光素子３が発光する光を反射させる反射面として機能する。内壁面は、例えば、タングステン、モリブデン、又はマンガン等の金属材料で形成される金属層と、金属層を被覆し、ニッケル又は金等の金属材料で形成されるめっき層とを含んでよい。めっき層は、発光素子３が発光する光を反射する。
枠体４の内壁面の形状は、平面視において、円形状であってよい。内壁面の形状が円形状であることによって、枠体４は、発光素子３が発光する光を略一様に、外方に向かって反射させることができる。枠体４の内壁面の傾斜角度は、素子基板２の主面２Ａ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てよい。
封止部材５は、素子基板２及び枠体４で囲まれる内側の空間に、枠体４で囲まれる内側の空間の上部の一部を残して充填されている。封止部材５は、発光素子３を封止するとともに、発光素子３が発光する光を透過させる。封止部材５は、例えば、光透過性を有する材料で形成されてよい。封止部材５は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂若しくはエポキシ樹脂等の光透過性を有する絶縁樹脂材料、又は光透過性を有するガラス材料、等で形成されてよい。封止部材５の屈折率は、例えば、１．４以上１．６以下に設定されていてよい。
発光部１０が封止部材５を備える場合、発光素子３から射出された紫色光は、封止部材５を通過して波長変換部材６に入射する。上述したように、波長変換部材６は、発光素子３から入射してきた紫色光を、可視光領域に含まれる種々のピーク波長を有する光に変換する。発光素子３は、射出した紫色光が波長変換部材６に入射するように位置する。言い換えれば、波長変換部材６は、発光素子３から射出された光が入射してくるように位置する。図３から図５に例示されている構成において、波長変換部材６は、素子基板２及び枠体４で囲まれる内側の空間の上部の一部に、封止部材５の上面に沿って位置している。この例に限定されることなく、例えば、波長変換部材６は、素子基板２及び枠体４で囲まれる内側の空間の上部からはみ出すように位置してもよい。
図５に示されるように、波長変換部材６は、透光性を有する透光部材６０と、第１蛍光体６１、第２蛍光体６２、第３蛍光体６３、第４蛍光体６４及び第５蛍光体６５とを備えてよい。第１蛍光体６１、第２蛍光体６２、第３蛍光体６３、第４蛍光体６４及び第５蛍光体６５は、単に蛍光体ともいう。蛍光体は、透光部材６０の内部に含有されているとする。蛍光体は、透光部材６０の内部で略均一に分散されていてよい。蛍光体は、波長変換部材６に入射してきた紫色光を、３６０ｎｍ～７８０ｎｍの波長領域に含まれるピーク波長を有する光に変換し、変換した光を射出する。
透光部材６０は、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂若しくはエポキシ樹脂等の透光性を有する絶縁樹脂、又は透光性を有するガラス材料等で形成されていてよい。
蛍光体は、入射してきた紫色光を種々のピーク波長を有する光に変換する。
第１蛍光体６１は、紫色光を、例えば４００ｎｍ～５００ｎｍの波長領域内にピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり青色の光に変換してよい。第１蛍光体６１は、例えば、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、又は（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，（Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ等を用いることができる。
第２蛍光体６２は、紫色光を、例えば４５０ｎｍ～５５０ｎｍの波長領域内にピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり青緑色の光に変換してよい。第２蛍光体６２は、例えば、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ，Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ等を用いることができる。
第３蛍光体６３は、紫色光を、例えば５００ｎｍ～６００ｎｍの波長領域内にピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり緑色の光に変換してよい。第３蛍光体６３は、例えば、ＳｒＳｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、又はＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ等を用いることができる。
第４蛍光体６４は、紫色光を、例えば６００ｎｍ～７００ｎｍの波長領域内にピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり赤色の光に変換してよい。第４蛍光体６４は、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＳｒＣａＣｌＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、又はＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ等を用いることができる。
第５蛍光体６５は、紫色光を、例えば６８０ｎｍ～８００ｎｍの波長領域内にピーク波長を有するスペクトルで特定される光、つまり近赤外光に変換してよい。近赤外光は、６８０～２５００ｎｍの波長領域の光を含んでよい。第５蛍光体６５は、例えば、３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｒ等を用いることができる。
波長変換部材６が含有する蛍光体の種類の組み合わせは、特に限定されない。図４及び図５の領域Ｘに示されるように、波長変換部材６は、第１蛍光体６１、第２蛍光体６２、第３蛍光体６３、第４蛍光体６４及び第５蛍光体６５を有してよい。波長変換部材６は、他の種類の蛍光体を有してもよい。
発光部１０は、複数の波長変換部材６を備えてよい。各波長変換部材６は、蛍光体の組み合わせが異なっていてもよい。発光部１０は、各波長変換部材６に対して紫色光を射出する発光素子３を備えてよい。発光部１０は、各波長変換部材６に入射する紫色光の強度を制御することによって、種々のスペクトルを有する光を射出できる。
本実施形態に係る発光部１０は、波長変換部材６の組み合わせによって、種々のスペクトルを有する光を射出できる。発光部１０は、例えば、太陽からの直射日光のスペクトル、海中の所定の深さまで到達した日光のスペクトル、ろうそくの炎が発する光のスペクトル、又は、蛍の光のスペクトル等を有する光等を射出できる。言い換えれば、発光部１０は、種々の色を有する光を射出できる。
照明装置２０は、複数の発光部１０を有してよい。複数の発光部１０は、第１発光装置と第２発光装置とを含んでよい。制御部２２は、第１発光装置が射出する光の強度、及び、第２発光装置が射出する光の強度をそれぞれ独立に制御してもよいし、関連づけて制御してもよい。第１発光装置が射出する光のスペクトルは、第２発光装置が射出する光のスペクトルと異なっていてもよい。制御部２２は、第１発光装置が射出する光の強度と、第２発光装置が射出する光の強度とを関連づけて制御することによって、第１発光装置が射出する光と第２発光装置が射出する光とを合成した光のスペクトルを制御してもよい。第１発光装置が射出する光と第２発光装置が射出する光とを合成した光は、合成光ともいう。照明装置２０は、合成光を照明光として射出してもよい。
＜照明光のスペクトルの制御＞
制御部２２は、照明装置２０が図６に例示される発光スペクトルＳＰ１で特定される照明光を射出するように発光部１０を制御してよい。光のスペクトルは、例えば、分光測光装置などにより分光法を用いて測定される。図６のグラフにおいて、横軸及び縦軸はそれぞれ、照明装置２０が射出する照明光の波長、及び、各波長における相対光強度を表している。
制御部２２は、照明装置２０が図６に例示される発光スペクトルＳＰ１で特定される照明光を射出するように発光部１０を制御してよい。光のスペクトルは、例えば、分光測光装置などにより分光法を用いて測定される。図６のグラフにおいて、横軸及び縦軸はそれぞれ、照明装置２０が射出する照明光の波長、及び、各波長における相対光強度を表している。
発光スペクトルＳＰ１は、３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域に第１ピーク波長λ１を有し、４３０ｎｍ～４７５ｎｍの波長領域に第２ピーク波長λ２を有し、４８０ｎｍ～５５０ｎｍの波長領域に第３ピーク波長λ３を有する。発光スペクトルＳＰ１において、相対光強度の細かい変動を除けば、第３ピーク波長λ３から７５０ｎｍの波長にかけて波長が長くなるほど、相対光強度が低くなっている。なお、ここでいうピーク波長および後述するピーク波長とは、スペクトルが極大値を示すもの、つまりスペクトルの谷から山になり、また谷になるなかの、山に相当する箇所の波長のことを指してもよい。このとき、蛍光体を用いて様々な色を出射する場合など、スペクトルは、微小な山および谷を有することがある。このため、例えば、ある谷から隣接する谷までの波長の幅が２０ｎｍ以下における極大値は、上述した及び後述するピーク波長とはみなさない。すなわち、このようなピーク波長に含まれない波長とみなさないような波長を含むスペクトルの山および谷の変動が、前記細かい変動であるといえる。
図６に例示される発光スペクトルＳＰ２は、水深が２ｍ～８ｍ程度の海中に到達する太陽光のスペクトルを表している。水深が２ｍ～８ｍ程度の海中は、浅海とも称される。発光スペクトルＳＰ１は、発光スペクトルＳＰ２に近づけられている。照明装置２０が射出する照明光のスペクトルが浅海に到達する太陽光のスペクトルに近づけられることによって、照明光で照らされる環境は、浅海に生息する水生生物の生育にとって適した環境となりうる。浅海に生息する水生生物は、例えばサンゴ、又は、サンゴに寄生する褐虫藻等を含んでよい。生物の生育にとって適している環境は、その環境における生物の死滅の割合が自然環境における死滅の割合と同等又は自然環境における死滅の割合よりも低くなる環境に対応してよい。生物の生育にとって適している環境は、その環境における生物の生育度合いが自然環境における生育度合いと同等又は自然環境における生育度合いよりもよくなる環境に対応してよい。
生物は、太陽の動きの周期に合わせて活動することが多い。したがって、太陽の動きに合わせて光の強度が変化する環境は、生物の生育にとって適している環境となりうる。太陽光の強度は、１日の時間の経過に応じて変化する。太陽光の強度は、日の出から日中にかけて増加し、日中から日没にかけて減少する。
照明装置２０は、照明光の強度を太陽の動きに合わせて変化させてよい。制御部２２は、例えば、図７に実線で表されているグラフに沿って照明光の強度を変化させてよい。図７において、横軸は時刻を表している。縦軸は、照明光の相対強度を表している。相対強度は、強度の最大値が１となるように、最大値に対する比として算出される。
制御部２２は、時刻Ｔ１まで照明光の強度を０とし、時刻Ｔ１からＴ２までにかけて照明光の相対強度をＩ１にまで増加させる。時刻Ｔ１からＴ２までの期間は、Ｐ１で表される。制御部２２は、時刻Ｔ２からＴ３まで照明光の相対強度をＩ１のままで維持する。時刻Ｔ２からＴ３までの期間は、Ｐ３で表される。制御部２２は、時刻Ｔ３からＴ４までにかけて照明光の相対強度を１にまで増加させる。時刻Ｔ３からＴ４までの期間は、Ｐ３で表される。制御部２２は、時刻Ｔ４からＴ５まで照明光の相対強度を１のままで維持する。時刻Ｔ４からＴ５までの期間は、Ｐ４で表される。制御部２２は、時刻Ｔ５からＴ６までにかけて照明光の相対強度をＩ２にまで減少させる。時刻Ｔ５からＴ６までの期間は、Ｐ５で表される。制御部２２は、時刻Ｔ６からＴ７まで照明光の相対強度をＩ２のままで維持する。時刻Ｔ６からＴ７までの期間は、Ｐ６で表される。制御部２２は、時刻Ｔ７からＴ８までにかけて照明光の相対強度を０にまで減少させ、時刻Ｔ８以降の照明光の強度を０とする。時刻Ｔ７からＴ８までの期間は、Ｐ７で表される。制御部２２は、時間の経過に応じた期間に分けて、各期間において照明光の強度を維持したり変化させたりする。
制御部２２は、Ｔ１を日の出の時刻に設定し、Ｔ８を日没の時刻に設定してもよい。制御部２２は、時刻Ｔ１からＴ８までの時間を日の出から日没までの時間に合わせるようにＴ１及びＴ８を設定してもよい。日の出から日没までの時間は、日照時間とも称される。制御部２２は、太陽が南中する時刻がＴ４からＴ５までの間に含まれるように、Ｔ４及びＴ５を設定してもよい。
時間の経過に応じて照明光の相対強度が増加する期間に対応するＰ１及びＰ３は、増加期間とも称される。時間の経過に応じて照明光の相対強度が減少する期間に対応するＰ５及びＰ７は、減少期間とも称される。増加期間及び減少期間は、変化期間とも称される。変化期間は、増加期間及び減少期間の少なくとも一方の期間に対応する。照明光の相対強度が一定に維持される期間に対応するＰ２、Ｐ４及びＰ６は、維持期間とも称される。なお、維持期間における強度一定とは、強度の設定値を一定にしていればよく、誤差による多少の増減を含んでいてもよい。例えば、光強度の設定値と所定時間の光強度の平均値の差が、設定値の５％未満であれば同一とみなすことができる。また、増加期間および減少期間は、強度の設定値を増加あるいは減少するようにしていればよく、誤差による多少の増減が含まれていてもよい。照明光の強度変化のパターンが維持期間を含むことによって、時刻Ｔ１からＴ４までの期間全体（照明光の相対強度が０から１になるまでの期間）を長くすることができるため、維持期間がなくＰ１及びＰ３の時間が同一の場合と比較して、前記期間全体における照明光の強度の増加率が緩やかになる。例えば、時刻Ｔ１からＴ２までの時間を３～１０分程度とすることで、照明光の強度変化が急すぎず、かつ速やかに照明光の相対強度をＩ１まで上昇させることができる。このように、段階的に照明光の相対強度を上昇させることで、生物のストレスを低減しつつ生物の活動期間を一定期間保持することができる。減少期間においても同様に、生物の活動期から非活動期間への移行を段階的に行うことにより、生物へのストレスを低減しつつ生物の活動期間を保持することが可能となる。その結果、照明光の強度変化が生物に与えるストレスは低減されうる。また、Ｐ１及びＰ３の時間を増加させて、維持期間を短くすることによっても、同様の効果が得られる。
制御部２２は、照明光の強度を変化させる制御より、照明光の強度を維持する制御を簡易に実行できる。変化期間が維持期間より短くされることによって、制御部２２による照明光の強度の制御が簡易になりうる。
制御部２２は、Ｉ１を例えば０．５に設定してよいが、これに限られず他の値に設定してもよい。制御部２２は、Ｉ２を例えば０．４に設定してよいが、これに限られず他の値に設定してもよい。制御部２２は、Ｉ１＞Ｉ２が成立するようにＩ１及びＩ２を設定してもよい。つまり、増加期間の間に設けられている維持期間において一定に維持される強度が、減少期間の間に設けられている維持期間において一定に維持される強度よりも高くされてよい。このようにすることで、生物は、維持期間における照明光の強度の大きさに基づいて、その維持期間の次に増加期間が続くか減少期間が続くかを感知できる可能性がある。その結果、照明光の強度変化が生物に与えるストレスが低減されうる。また、生物の概日リズムが影響を受けにくくなる。２つの増加期間の間に設けられている維持期間は、第１維持期間とも称される。２つの減少期間の間に設けられている維持期間は、第２維持期間とも称される。
制御部２２は、増加期間において所定の増加率で照明光の相対強度を増加させてよい。所定の増加率は、増加期間において一定の所定値に維持されてもよいし変化してもよい。制御部２２は、減少期間において所定の減少率で照明光の相対強度を減少させてよい。所定の減少率は、減少期間において一定の所定値に維持されてもよいし変化してもよい。制御部２２は、増加期間及び減少期間を第１時間以上に設定してよい。第１時間は、例えば３分に設定されてよい。増加期間及び減少期間が第１時間以上に設定されることによって、照明光の強度の変化率（増加率及び減少率の絶対値）が小さくなる。強度が一定である照明光のＯＮ／ＯＦＦを行う場合と比較して、照明光の強度の変化率を小さくすることによって、照明光の強度の変化が生物に与えるストレスが低減されうる。また、照明光の強度の変化率を小さくすることによって、発光部１０が劣化しにくくなる。その結果、発光部１０の寿命が長くされうる。制御部２２は、増加期間及び減少期間を第２時間以下に設定してよい。第２時間は、例えば１０分に設定されてよい。増加期間及び減少期間が第２時間以下に設定されることによって、制御部２２が照明光の強度を変化させ続ける時間が限定される。その結果、制御部２２による照明光の強度の制御が簡易になりうる。なお、制御部２２が、増加期間における照明光の強度の増加率および減少期間における照明光の強度の減少率が同一となるよう維持してもよい。なお、このとき同一とは、増加率および減少率の設定値が同一であればよく、照明光の強度には、誤差による多少の増減を含んでいてもよい。これによる、増加率および減少率にも多少の誤差が含まれていてもよい。例えば増加率の誤差を含んだ平均値と減少率の誤差を含んだ平均値との違いが５％未満であれば、同一とみなしてよい。このことによって、照明光を照射する期間全体としての変化率をより小さくすることができ、照明光の強度の変化が生物に与えるストレスが低減されうる。
＜＜サンゴの生育実験＞＞
図６に例示される発光スペクトルＳＰ１で特定される光で水槽内を照らし、且つ、その光の強度を図７のグラフに沿って変化させた場合におけるサンゴの生育実験が実施された。光の強度の変化を特定するパラメータとして、期間Ｐ１～Ｐ７の長さはそれぞれ、以下のように設定された。
Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７：３分
Ｐ２，Ｐ６：２４０分
Ｐ４：１２０分
光の相対強度について、期間Ｐ４における相対強度を１として、期間Ｐ２における相対強度Ｉ１は、０．５に設定された。期間Ｐ６における相対強度Ｉ２は、０．４に設定された。図７のグラフに沿った光の強度変化は、２４時間周期で繰り返された。このように設定された照明条件は、生育実験の対象となるサンゴのもとの生育環境を照らす光の条件に対応している。
図６に例示される発光スペクトルＳＰ１で特定される光で水槽内を照らし、且つ、その光の強度を図７のグラフに沿って変化させた場合におけるサンゴの生育実験が実施された。光の強度の変化を特定するパラメータとして、期間Ｐ１～Ｐ７の長さはそれぞれ、以下のように設定された。
Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７：３分
Ｐ２，Ｐ６：２４０分
Ｐ４：１２０分
光の相対強度について、期間Ｐ４における相対強度を１として、期間Ｐ２における相対強度Ｉ１は、０．５に設定された。期間Ｐ６における相対強度Ｉ２は、０．４に設定された。図７のグラフに沿った光の強度変化は、２４時間周期で繰り返された。このように設定された照明条件は、生育実験の対象となるサンゴのもとの生育環境を照らす光の条件に対応している。
上述の照明条件において成育したサンゴの重量は、２ヶ月間の成育によって実験開始時から約９～１２％増加し、４ヶ月間の成育によって実験開始時から約２６～３７％増加した。また、サンゴが成育環境からストレスを受けにくかった。また、サンゴに寄生する褐虫藻について、その細胞密度、光合成色素量及び光合成量子収率が維持された。これらの結果に鑑みれば、本実施形態に係る照明装置２０は、光のスペクトル及び強度を制御することによって、サンゴの生育に適している環境を再現しうる。
＜照明装置の制御方法＞
照明装置２０の制御部２２は、図８に例示されるフローチャートの手順を含む照明制御方法を実行することによって、照明光を制御してよい。照明制御方法は、制御部２２として機能するプロセッサが実行する照明制御プログラムとして実現されてもよい。
照明装置２０の制御部２２は、図８に例示されるフローチャートの手順を含む照明制御方法を実行することによって、照明光を制御してよい。照明制御方法は、制御部２２として機能するプロセッサが実行する照明制御プログラムとして実現されてもよい。
制御部２２は、時刻データを取得する（ステップＳ１）。制御部２２は、時刻データとして世界標準時を取得してよいし、地域毎の標準時を取得してもよい。制御部２２は、時刻データとして、タイマで計測されている時刻を取得してもよい。
制御部２２は、時刻データに基づいて照明光の強度を制御する（ステップＳ２）。制御部２２は、時刻データに対応する照明光の強度データを取得し、強度データに基づいて照明光の強度を制御してよい。制御部２２は、時刻データと照明光の強度との関係を特定するテーブル又は関係式に基づいて、照明光の強度データを取得してよい。テーブルは、記憶部に格納されていてもよい。制御部２２は、時刻データで特定される時刻が維持期間、増加期間、及び、減少期間のうちどの期間に含まれるか判定してよい。制御部２２は、時刻データで特定される時刻が維持期間に含まれる場合、照明光の強度を維持する。制御部２２は、時刻データで特定される時刻が増加期間に含まれる場合、照明光の強度を増加させる。制御部２２は、所定の増加率で照明光の強度を増加させてよい。制御部２２は、時刻データに基づいて決定される増加率で照明光の強度を増加させてよい。制御部２２は、時刻データで特定される時刻が減少期間に含まれる場合、照明光の強度を減少させる。制御部２２は、所定の減少率で照明光の強度を減少させてよい。制御部２２は、時刻データに基づいて決定される減少率で照明光の強度を減少させてよい。制御部２２は、時刻データと増加率又は減少率との関係を特定するテーブル又は関係式に基づいて、照明光の強度を制御してよい。
制御部２２は、ステップＳ２の手順を実行した後、図８のフローチャートの実行を終了する。制御部２２は、図８の手順に限られず、他の手順を含む制御方法を実行してもよい。
本実施形態に係る照明装置２０は、上述してきたように水生生物を育成するために使用されてよい。水生生物は、例示したサンゴ等に限られず、メダカ等の魚を含んでもよいし、海藻等の水生植物を含んでもよい。水生生物は、海水、汽水又は淡水のいずれに生息する生物を含んでもよい。水生生物は、これらに限られず他の種々の種類の生物を含んでもよい。照明装置２０は、水生生物に限られず、陸生生物を育成するために使用されてもよい。照明装置２０は、生物を育成する目的に限られず、他の種々の目的で使用されてもよい。
本開示に係る実施形態について説明する図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１蛍光体は、第２蛍光体と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
１０ 発光部（２：素子基板、２Ａ：主面、３：発光素子、４：枠体、５：封止部材、６：波長変換部材、６０：透光部材、６１～６５：第１～第５蛍光体）
２０ 照明装置（２５：実装板、２６：筐体、２７：端板、２８：蓋部）
２２ 制御部
２０ 照明装置（２５：実装板、２６：筐体、２７：端板、２８：蓋部）
２２ 制御部
Claims (12)
- 照明光を射出する発光部と、
前記照明光の強度を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記照明光の強度を一定に維持する維持期間、及び、時間の経過に応じて前記照明光の強度を変化させる変化期間それぞれにおいて前記照明光の強度を制御し、
前記維持期間は、前記変化期間よりも長く、
前記変化期間は、時間の経過に応じて前記照明光の強度を増加させる増加期間、及び、時間の経過に応じて前記照明光の強度を減少させる減少期間のうち少なくとも一方の期間に対応し、
前記変化期間は、２つの前記増加期間と、２つの前記減少期間と、を有し、
前記維持期間は、前記２つの増加期間の間に設けられている第１維持期間と、前記２つの減少期間の間に設けられている第２維持期間と、を有し、
前記制御部は、前記第２維持期間における前記照明光の強度を、前記第１維持期間における前記照明光の強度よりも低くし、
前記増加期間と前記減少期間との間に設けられた第３維持期間は、前記第１維持期間及び前記第２維持期間よりも短い、
照明装置。 - 前記制御部は、前記変化期間における前記照明光の強度の変化率を所定値で維持する、請求項１に記載の照明装置。
- 前記制御部は、前記変化期間の長さを３分以上として前記照明光の強度を制御する、請求項１又は２に記載の照明装置。
- 前記制御部は、前記増加期間における前記照明光の強度の増加率と前記減少期間における前記照明光の強度の減少率とが同一となるよう維持する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の照明装置。
- 前記第３維持期間は、前記第１維持期間および前記第２維持期間の半分である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の照明装置。
- 前記増加期間と前記減少期間との間に第３維持期間が設けられており、２つの前記減少期間のうち、前記第３維持期間から前記第２維持期間までの前記減少期間における光強度の変化の大きさは、前記第２維持期間から相対強度が０になるまでの前記減少期間における光強度の変化の大きさよりも大きい、請求項１から５までのいずれか１項に記載の照明装置。
- 生物の育成に用いられる、請求項１から６までのいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記生物は、水生生物を含む、請求項７に記載の照明装置。
- 前記照明光は、３６０ｎｍ～４３０ｎｍに第１ピーク波長を有し、４３０ｎｍ～４７５ｎｍに第２ピーク波長を有し、４８０ｎｍ～５５０ｎｍに第３ピーク波長を有し、前記第３ピーク波長から７５０ｎｍの波長にかけて波長が長くなるほど相対光強度が低くなる発光スペクトルで特定され、
前記第２ピーク波長の相対光強度は、前記第１ピーク波長の相対光強度よりも大きい、請求項１から８までのいずれか一項に記載の照明装置。 - 前記発光部は、第１発光装置と第２発光装置とを含んでおり、
前記第１発光装置が射出する光のスペクトルと、前記第２発光装置が射出する光のスペクトルとは異なる、請求項１から９までのいずれか一項に記載の照明装置。 - 発光部が射出する照明光の強度を制御する制御部が、時刻データを取得するステップと、
前記制御部が、前記時刻データに基づいて、前記照明光の強度を一定に維持する制御を実行するステップと、
前記制御部が、前記時刻データに基づいて、時間の経過に応じて前記照明光の強度を変化させる制御を実行するステップと、を含み、
前記照明光の強度を一定に維持する維持期間は、前記照明光の強度を変化させる変化期間よりも長く、
前記変化期間は、時間の経過に応じて前記照明光の強度を増加させる増加期間、及び、時間の経過に応じて前記照明光の強度を減少させる減少期間のうち少なくとも一方の期間に対応し、
前記変化期間は、２つの前記増加期間と、２つの前記減少期間と、を有し、
前記維持期間は、前記２つの増加期間の間に設けられている第１維持期間と、前記２つの減少期間の間に設けられている第２維持期間と、を有し、
前記制御部が、前記第２維持期間における前記照明光の強度を、前記第１維持期間における前記照明光の強度よりも低くするステップを更に含み、
前記増加期間と前記減少期間との間に設けられた第３維持期間は、前記第１維持期間及び前記第２維持期間よりも短い、
照明制御方法。 - 発光部が射出する照明光の強度を制御する制御部として機能するプロセッサに実行させる照明制御プログラムであって、
時刻データを取得するステップと、
前記時刻データに基づいて、前記照明光の強度を一定に維持する制御を実行するステップと
前記制御部が、前記時刻データに基づいて、時間の経過に応じて前記照明光の強度を変化させる制御を実行するステップと、を含み、
前記照明光の強度を一定に維持する維持期間は、前記照明光の強度を変化させる変化期間よりも長く、
前記変化期間は、時間の経過に応じて前記照明光の強度を増加させる増加期間、及び、時間の経過に応じて前記照明光の強度を減少させる減少期間のうち少なくとも一方の期間に対応し、
前記変化期間は、２つの前記増加期間と、２つの前記減少期間と、を有し、
前記維持期間は、前記２つの増加期間の間に設けられている第１維持期間と、前記２つの減少期間の間に設けられている第２維持期間と、を有し、
前記制御部が、前記第２維持期間における前記照明光の強度を、前記第１維持期間における前記照明光の強度よりも低くするステップを更に含み、
前記増加期間と前記減少期間との間に設けられた第３維持期間は、前記第１維持期間及び前記第２維持期間よりも短い、
照明制御プログラム。
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