JP7281779B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複数のＬＥＤ装置を組み合わせたＬＥＤ装置構成体である照明装置に関する。
近年、ＬＥＤ装置を用いた照明において、人に対して疲労感を与えにくい照明について研究されている。例えば、下記特許文献１は、暗所において明るく感じさせて高い視認性を与え、かつ疲労感を与えにくい光を発する光源として、ＣＩＥ１９３１の色度図の座標において、無彩色を示す座標Ｗ（0.33,0.33）とスペクトル軌跡上の４８０ｎｍの座標Ｂ（0.091，0.133）と、５６０ｎｍの座標Ｇ（0.373，0.624）とを結ぶ線分ＷＢ及び線分ＷＧとスペクトル軌跡に囲まれる領域における、色純度が２～５０の領域に含まれ、かつ、波長領域４８０～５４０ｎｍにおいて連続した分光波長が占める面積が３８０～７８０ｎｍの光源全体の分光波長面積に対して１５％以上である光を発する光源を開示する。
また、疲労感に関するものではないが、紙面の白さ感を高める光により、紙面の文字を読みやすくする照明光も提案されている。このような技術として、下記特許文献２は、固体発光素子を有する光源を備え、光源は、相関色温度が５４００～７０００Ｋの範囲で、色偏差Ｄｕｖ－６～８の範囲にあり、The CIE 1997 Interim Color Appearance Model (Simple Version)で規定される算出方法を用いて求められたコピー用紙における鮮やかさの指標であるクロマ値が２．７以下となる分光放射特性を有する照明装置を開示する。
発明者らは、白色光を発する、ＬＥＤ装置を用いた照明装置において、暗い部屋で紙面上の文字を読むときに、目が疲労することにより、目のピント調節機能が低下して文字がぼやけて視認しにくくなるという問題を知見し、このような問題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に想到した。
すなわち、本発明は、ＬＥＤ装置を用いた白色光を発する照明装置において、暗い部屋で文字を読む人に、目のピント調節機能を低下させにくい照明装置を提供することを目的とする。
本発明の一局面は、少なくとも２つの蛍光体含有ＬＥＤ装置を組み合わせたＬＥＤ装置構成体であって、蛍光体含有ＬＥＤ装置は、４２０～４８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する発光をする青色ＬＥＤ素子と、その発光に励起されて蛍光を発する、ＳＡＥ系蛍光体，ＬＡＧ系蛍光体，及びシリケート系蛍光体からなる群から選ばれる少なくとも１種の蛍光体と、を含み、ＩＳＯ白色度が８２±３％のＰＰＣ（plain paper copier）紙の表面における紙面反射光（以下、単に、紙面反射光とも称する）が、ＣＩＥ１９３１の色度座標において、相関色温度が４５００～７５００Ｋで色偏差ｄｕｖが－０．０１～０．０２であり、且つ、その分光分布が波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域において、波長４２０～４８０ｎｍの範囲に最大強度を示す第１のピークと、波長４８１～５８０ｎｍの範囲における最大ピークである第１のピークの強度に対するピークの強度の割合が４０～７０％であって半値幅が５０以上である第２のピークと、を有し、第１のピークと第２のピークとの間に、第１のピークの強度に対して５～１７％の強度を示す谷を有する、光を発する照明装置である。このような照明装置によれば、白色光を発する、暗い部屋で文字を読む人に目のピント調節機能を低下させにくい照明装置が得られる。
また、蛍光体含有ＬＥＤ装置は、シリカ及び炭酸カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の光拡散材を含むことが、ＳＡＥ系蛍光体，ＬＡＧ系蛍光体，及びシリケート系蛍光体を効率良く励起させるとともに、波長４２０～４８０ｎｍの青色の発光の強度を適度に低減させることにより、上述した紙面反射光の分光分布が得られるように調整しやすい点から好ましい。
また、紙面反射光は、波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域の分光波長面積に対して、波長４２０～４８０ｎｍの領域の分光波長面積が１５～３０％であること、また、５８１～７８０ｎｍに第１のピークの強度に対して３０％以上の強度を示すピークを有しないことが、暗い部屋で文字を読む人の文字の視認性を低下させず、また、その人に目の疲労感を与えにくく、眠気を催させにくい点から好ましい。
このような照明装置は、暗い部屋で文字を読むときに用いられる、読書灯、スポットライト照明、卓上スタンドライト、または自動車室内灯等に好ましく用いられる。
本発明によれば、白色光を発する照明装置において、暗い部屋で文字を読む人に目のピント調節機能を低下させにくい照明装置が得られる。
本実施形態の照明装置は、少なくとも２つの蛍光体含有ＬＥＤ装置を組み合わせたＬＥＤ装置構成体であって、蛍光体含有ＬＥＤ装置は、４２０～４８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する発光をする青色ＬＥＤ素子と、青色ＬＥＤ素子の発光に励起されて蛍光を発する、ＳＡＥ系蛍光体，ＬＡＧ系蛍光体，及びシリケート系蛍光体からなる群から選ばれる少なくとも１種の蛍光体と、を含む。そして、照明装置は、ＩＳＯ白色度が８２±３％のＰＰＣ紙の表面における紙面反射光が、ＣＩＥ１９３１の色度座標において、相関色温度が４５００～７５００Ｋで色偏差ｄｕｖが－０．０１～０．０２であり、分光分布が波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域において、波長４２０～４８０ｎｍの範囲に最大強度を示す第１のピークと、波長４８１～５８０ｎｍの範囲における最大ピークである第１のピークの強度に対するピークの強度の割合が４０～７０％であって半値幅が５０以上である第２のピークと、を有し、第１のピークと第２のピークとの間に、第１のピークの強度に対して５～１７％の強度を示す谷を有する光を発する。
本発明に係る照明装置の一例として、図面を参照して実施形態を説明する。図１は本実施形態の照明装置１００の平面模式図であり、１０はＬＥＤ装置、２０はＬＥＤ装置を実装するＬＥＤ実装基板である。ＬＥＤ実装基板２０の主面には、複数のＬＥＤ装置１０が実装されており、また、その裏面には複数のＬＥＤ装置１０に電力を供給するための電力供給回路２１が形成されている。また、ＬＥＤ実装基板２０の主面には、光を拡散させるための反射膜が形成されていてもよい。そして、電力供給回路２１は電源３０に接続されている。そして、電力供給回路２１を通じて電源３０からの電力供給を受けて、複数のＬＥＤ装置１０は発光する。
照明装置１００は、標準的な白色度を有する上質紙である、ＩＳＯ白色度が８２±３％のＰＰＣ紙の表面における紙面反射光が、ＣＩＥ１９３１の色度座標において、相関色温度が４５００～７５００Ｋの範囲で色偏差ｄｕｖが－０．０１～０．０２の範囲であり、その分光分布が波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域において、波長４２０～４８０ｎｍの範囲に最大強度を示す第１のピークと、波長４８１～５８０ｎｍの範囲における最大ピークである第１のピークの強度に対するピークの強度の割合が４０～７０％であって半値幅が５０以上である第２のピークと、を有し、第１のピークと第２のピークとの間に、第１のピークの強度に対して５～１７％の強度を示す谷を有する、白色光を発する。なお、紙面反射光のＣＩＥ１９３１の色度座標及び分光分布は、後述するように、例えば、分光放射照度計（コニカミノルタ（株）製の分光放射照度計ＣＬ－５００Ａ）を用いて測定される。
ＩＳＯ白色度が８２±３％のＰＰＣ紙とは、標準的な白色度を有する上質紙である。また、ＩＳＯ白色度は、ＪＩＳ Ｐ８１４８に規定される測定方法によって算出される用紙の白さを表す指標である。ＩＳＯ白色度が高いほど白さが高いことを示す。
そして、本実施形態の照明装置の発光が、紙面において反射して人の目に刺激を与える紙面反射光の特性が、上述した範囲になるように調整されていることにより、白色光を発する照明装置において、暗い部屋で文字を読む人に、目のピント調節機能を低下させにくい照明装置が得られる。図２は、照明装置の発光による、ＩＳＯ白色度が８２±３％のＰＰＣ紙の表面における紙面反射光が、ＣＩＥ１９３１の色度座標において、相関色温度が４５００～７５００Ｋで色偏差ｄｕｖが－０．０１～０．０２である範囲を示している。
そして、本実施形態の照明装置の発光は、さらに、上述した紙面反射光の分光分布が、波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域において、波長４２０～４８０ｎｍの範囲に最大強度を示す第１のピークと、波長４８１～５８０ｎｍの範囲における最大ピークである、第１のピークの強度に対するピークの強度の割合が４０～７０％であって半値幅が５０以上である第２のピークとを有し、第１のピークと第２のピークとの間に、第１のピークの強度に対して５～１７％の強度を示す谷を有するように分光特性が調整されている。なお、第１のピークの波長は、波長４２０～４８０ｎｍの領域において最大強度を示す山の頂点の波長である。また、第２のピークの波長は、波長４８１～５８０ｎｍの領域において最大強度を示す山の頂点の波長である。また、ピークの半値幅は、各ピークの頂点における強度に対して強度が半値になる部分の波長幅である。
図６は、本実施形態の照明装置に係る後述する実施例１～４で得られた照明装置の紙面反射光の分光スペクトルを示す。各分光スペクトル中、１１（１１ａ～１１ｄ）は波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域において、最大強度を示す第１のピークであり、波長４２０～４８０ｎｍの領域に存在している。また、１２（１２ａ～１２ｄ）は、波長４８１～５８０ｎｍの領域における最大ピークである、第１のピークの強度に対するピークの強度の割合が４０～７０％であって半値幅が５０以上である第２のピークである。また、１３（１３ａ～１３ｄ）は、第１のピーク１１と第２のピーク１２との間に存在する、第１のピーク１１の強度に対して５～１７％の強度を示す谷である。
紙面反射光が、ＣＩＥ１９３１の色度座標において、相関色温度が４５００～７５００Ｋで色偏差ｄｕｖが－０．０１～０．０２である範囲の光色を示し、且つ、上述したような分光スペクトルを有することにより、人に光色の違和感を与えない白色光を発する照明装置が得られる。
紙面反射光の色に関し、相関色温度は４５００～７５００Ｋであり、色偏差ｄｕｖが－０．０１～０．０２であり、好ましくは相関色温度が５０００Ｋ～６０００Ｋであり、色偏差ｄｕｖが－０．０１～０.０１であり、さらに好ましくは相関色温度が５０００Ｋ～６０００Ｋであり、色偏差ｄｕｖが－０．０１～０である。紙面反射光がこのような色になる照明装置によれば、人に光色の違和感を与えない白色光を発する照明装置が得られる。紙面反射光の色の相関色温度が７５００Ｋを超える場合、及び相関色温度が４５００Ｋ未満の場合、また、色偏差ｄｕｖが－０．０１よりも低い場合、及び色偏差ｄｕｖが０．０２を超える場合には、白色領域から遠ざかるために、人に光色の違和感を与えてしまう。ここで、色偏差ｄｕｖとは、ＣＩＥ１９３１の色度座標において、相関色温度を示す黒体軌跡からの色差を示し、色偏差がプラス側に大きくなれば光色が緑味を増し、マイナス側に小さくなれば赤紫味を増す。
また、紙面反射光の色に関し、波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域において、波長４２０～４８０ｎｍの領域に最大強度を示す第１のピークを有し、第２のピークの強度が第１のピークの強度に対して４０～７０％、好ましくは４０～６０％であることにより、暗い部屋で文字を読む人に、目のピント調節機能を低下させにくく、目の疲労感も感じさせにくくなる。また、第２ピークの半値幅が５０以上、好ましくは半値幅が５０～２５０、さらに好ましくは半値幅が１００～２００であることが、暗い部屋で文字を読む人に目のピント調節機能を低下させにくくする。
また、紙面反射光は、第１のピークと第２のピークとの間に第１のピークの強度に対して５～１７％、好ましくは６～１６％、さらに好ましくは８～１５％の強度を示す谷を有する。ここで、第１のピークと第２のピークとの間に存在する谷とは、第１のピークと第２のピークとの間の最も強度が低い点を意味する。このように谷が一定範囲の強度を有することにより、暗い部屋で文字を読む人に、目のピント調節機能を低下させにくくする。
また、紙面反射光は、分光分布において、波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域の分光波長面積に対して、波長４２０～４８０ｎｍの領域の分光波長面積が１５～３０％、さらには２０～３０％であること、また、波長５８１～７８０ｎｍの範囲に第１のピークの強度に対して３０％以上、さらには、４０％以上の強度を示すピークを有しないことが、暗い部屋で紙面上の文字を読む人の文字の視認性を低下させず、また、眠気を催させにくい点から好ましい。波長５８１～７８０ｎｍの範囲に大きすぎるピークを有する場合には、眠気を催しやすくなる傾向がある。
本実施形態の照明装置は、上述のように、ＬＥＤ実装基板上に少なくとも２つのＬＥＤ装置を組み合わせたＬＥＤ装置構成体である。このような照明装置に用いられる少なくとも２つのＬＥＤ装置は、同様の発光特性を示す１種のＬＥＤ装置を複数個組み合わせたものであっても、異なる発光特性を示す複数種のＬＥＤ装置を複数個組み合わせたものであってもよく、求められる用途の照度や照射面積等に応じて適宜選択される。照明装置に実装される少なくとも２つのＬＥＤ装置の個数としては、例えば、５～１０００個、さらには５～２００の範囲であることが実用上好ましい。
少なくとも２つのＬＥＤ装置を構成する各ＬＥＤ装置としては、青色ＬＥＤ素子を含む青色ＬＥＤ装置に後述するような蛍光体を組み合わせた、蛍光体含有ＬＥＤ装置を含むことが、上述したような特性を有する紙面反射光を生成する光を発する照明装置を製造しやすい点から好ましい。次に、このような照明装置に実装される蛍光体含有ＬＥＤ装置の代表例について、図面を参照して説明する。
図３は、本実施形態の照明装置１００を構成するための蛍光体含有ＬＥＤ装置１０の平面模式図である。また、図４は、図３の蛍光体含有ＬＥＤ装置１０のＢ－Ｂ′断面における断面模式図である。図３及び図４を参照すれば、本実施形態の蛍光体含有ＬＥＤ装置１０は、青色ＬＥＤ素子１を含むＬＥＤ装置本体５を蛍光体３及び必要に応じて配合される光拡散材を含有する蛍光体層である蛍光体含有キャップ９で覆うように製造されたＬＥＤ装置構成体である。
図４に示すように、ＬＥＤ装置本体５は、４２０～４８０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子１と、青色ＬＥＤ素子１を収容する凹部２ａを備えるパッケージ部材２と、凹部２ａに収容された青色ＬＥＤ素子１を封止する透明樹脂封止材４と、を備える青色ＬＥＤ装置である。
青色ＬＥＤ素子１は、４２０～４８０ｎｍの青色領域に発光ピーク波長を有する光を発する。ＬＥＤ装置本体５は青色ＬＥＤ素子１を含むために、紙面反射光の分光分布において、波長４２０～４８０ｎｍの範囲に最大強度を示す第１のピークを形成する点から好ましい。青色ＬＥＤ素子は、高い蛍光体の発光効率が得られ、長期信頼性にも優れる。
青色ＬＥＤ素子としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）系の青色ＬＥＤ素子が挙げられる。また、透明樹脂封止材は、凹部に収容された青色ＬＥＤ素子を封止して密封する。透明樹脂封止材を形成する透明樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。本実施形態のＬＥＤ装置本体５は表面実装型装置（ＳＭＤ）と称されるタイプであるが、ＳＭＤの代わりに、いわゆる砲弾型、パッケージ型、チップオンボード型（ＣＯＢタイプ）などの他のタイプのＬＥＤ装置を用いてもよい。
ＬＥＤ装置本体５の凹部２ａの内壁面には、銀メッキ等による反射膜７が形成されていてもよい。青色ＬＥＤ素子１の一方の電極はリード２ｂに接続され、青色ＬＥＤ素子１の他方の電極は金線６によりワイヤーボンディングされてリード２ｃに接続されて、それぞれ外部へ延出されている。リード２ｂはアノードであり、リード２ｃはカソードである。ＬＥＤ装置本体５のリード２ｃに電源の正極側、リード２ｂに電源の負極側を接続して、電力を付与することにより、青色ＬＥＤ素子１が発光する。このようなＬＥＤ装置本体５においては、透明樹脂封止材４の上面が発光面になる。そして、ＬＥＤ装置本体５の発光面を覆うように蛍光体含有キャップ９が装着されている。
蛍光体含有キャップ９は、青色ＬＥＤ素子の発光に励起されて蛍光を発する、ユーロピウム賦活ストロンチウム・アルミネイト（ＳＡＥ）系蛍光体，ルテチウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体やセリウム賦活ルテチウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体等のＬｕＡＧ（ＬＡＧ）系蛍光体，及びクロロシリケート蛍光体等のシリケート系蛍光体からなる群から選ばれる少なくとも１種の蛍光体を配合した蛍光体シートをキャップ形状に成形した成形体である。
光透過性樹脂の具体例として、例えばシリコーンゴム（シリコーンエラストマー）やシリコーンレジン等が例示される。
ＳＡＥ系蛍光体，ＬＡＧ系蛍光体，及びシリケート系蛍光体としては、波長４３０～５３０ｎｍの範囲に半値幅が５０以上であるような蛍光ピーク波長を有する蛍光体であることが、上述したような分光分布を有する紙面反射光になる発光を呈する蛍光体含有ＬＥＤ装置が得られやすい点から好ましい。
また、蛍光体含有キャップ９は上述の蛍光体以外の蛍光体を必要に応じて含んでもよい。このような蛍光体の具体例としては、例えば、アルミネート系蛍光体，セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット蛍光体等のイットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体），β－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ（サイアロン系蛍光体）等の青緑色～黄色領域の蛍光を発する蛍光体が挙げられる。
なお、４８１～５３０ｎｍの範囲にピーク波長を有する蛍光体は主として青色～青緑色の蛍光を発し、５００～５９０ｎｍの範囲にピーク波長を有する蛍光体は主として青緑色～黄色の蛍光を発する。
また、蛍光体含有キャップには、演色性を向上させるために、必要に応じて青色ＬＥＤ素子の発光により励起されて、５８１～７８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する赤色系の光を発する蛍光体を配合してもよい。しかしながら、赤色系の蛍光体の蛍光による波長５８１～６８０ｎｍの範囲のピークの分光は、眠気を催させやすくなる傾向がある。このような赤色蛍光体の具体例としては、窒化物系蛍光体，（Ｓｒ，Ｃａ）ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ等のカズン系蛍光体（ＣＡＳＮ蛍光体），サイアロン系蛍光体等が挙げられる。
また、蛍光体含有キャップには、波長４２０～４８０ｎｍの青色ＬＥＤ素子の光を拡散することにより、蛍光体含有キャップ内の蛍光体を効率良く励起させるとともに、波長４２０～４８０ｎｍの青色の発光の強度を適度に低減させるために、光拡散材を配合することが好ましい。このような光拡散材としては、シリカや炭酸カルシウムが挙げられる。
また、蛍光体含有キャップには、所定の波長の光を吸収することにより発光色を調整するための成分として必要に応じて着色材を配合してもよい。このような着色材の具体例としては、例えば、緑色顔料として、クロムグリーン，酸化クロム，ピグメントグリーンＢ，マラカイトグリーンレーキ，ファナルイエローグリーンＧ，フタロシアニングリーン等の有機または無機顔料が挙げられる。また、光源全体の輝度を調節するために、酸化チタン，タルク，硫酸バリウム等の白色顔料、カーボンブラック等の黒色顔料を併用することができる。これらは、蛍光体と混合しても、蛍光体を含まない層を設けて配合してもよい。
また、上述した蛍光体含有キャップに変えて、蛍光体を含有する平板な蛍光体シートを接着したり、ＬＥＤ装置本体の発光面に蛍光体を含有する蛍光体層を設けて蛍光体含有ＬＥＤ装置を製造したりしてもよい。蛍光体層としては、青色ＬＥＤ素子の表面に形成されたり、透明樹脂封止材の内部または表面に塗布や印刷などで形成されたりした膜状であってもよい。とくに蛍光体層が、透明樹脂封止材の表面に形成された膜状である場合、蛍光体層に配合される蛍光体や光色調整剤の配合量や、分光波長や発光強度の微調整、ＬＥＤ装置の製造が容易になる点から好ましい。また、蛍光体含有ＬＥＤ装置には、蛍光体層を形成する代わりに、青色ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止材に蛍光体を分散させてもよい。
以上、少なくとも２つのＬＥＤ装置を組み合わせた構成体である照明装置について詳しく説明した。なお、照明装置は上述したような構成に限られず、紙面反射光が、上述したような分光特性になる限り、更なる要素を含んだり、改変されたりしてもよい。具体的には、例えば、ＬＥＤ装置として、蛍光体を含有しない、青色ＬＥＤ素子を含む青色ＬＥＤ装置や、波長３６０ｎｍ～４００ｎｍの紫外ＬＥＤ装置や、ＬＥＤ装置の分光波長を調整するカラーフィルターや、色むらのない光を取り出すための光拡散部材や、光の配光を制御するための導光部材やレンズ部材を必要に応じて組み合わせてもよい。
以上説明した、本実施形態の照明装置は、外光が紙面反射光の分光スペクトルへ影響を及ぼさない、２０ルクス以下のような暗い部屋で文字を読むときに用いられる間接照明の用途、具体的には、例えば、読書灯、スポットライト照明、卓上スタンドライト、デスクライト、シーリングライト、自動車，車輛，船舶，又は飛行機の室内のマップランプ又は車両室内灯等の内部照明として好ましく用いられる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明の範囲は、実施例に何ら限定されるものではない。
［蛍光体］
本実施例で用いた蛍光体を以下の表１にまとめて示す。
本実施例で用いた蛍光体を以下の表１にまとめて示す。
［ＬＥＤ装置の製造］
表１に示した蛍光体Ｆ１～Ｆ７及び光拡散材Ｄ（炭酸カルシウム）をシリコーンゴムに下記表２に示す配合割合で均一に分散させた蛍光体を含有するシリコーンゴム組成物を調製し、各組成物を熱プレス成形することにより、厚さ０．３ｍｍの蛍光体含有キャップＣ１～Ｃ１０を製造した。
表１に示した蛍光体Ｆ１～Ｆ７及び光拡散材Ｄ（炭酸カルシウム）をシリコーンゴムに下記表２に示す配合割合で均一に分散させた蛍光体を含有するシリコーンゴム組成物を調製し、各組成物を熱プレス成形することにより、厚さ０．３ｍｍの蛍光体含有キャップＣ１～Ｃ１０を製造した。
そして、青色ＬＥＤ装置の発光面に、蛍光体含有キャップ（Ｃ１～Ｃ１０）の何れかをそれぞれシリコーン系接着剤で接着して蛍光体含有ＬＥＤ装置Ｌ１～Ｌ１０を製造した。
なお、青色ＬＥＤ装置としては、Ｂ１「ＮＪＳＣ１７２Ｃ（発光ピーク：４４３ｎｍ）」、またはＢ２「ＮＳＳＣ０６３Ａ（発光ピーク：４５２ｎｍ）」）（何れも日亜化学工業（株）製）を用いた。
なお、青色ＬＥＤ装置としては、Ｂ１「ＮＪＳＣ１７２Ｃ（発光ピーク：４４３ｎｍ）」、またはＢ２「ＮＳＳＣ０６３Ａ（発光ピーク：４５２ｎｍ）」）（何れも日亜化学工業（株）製）を用いた。
［照明装置の製造］
図８に示すように、蛍光体含有ＬＥＤ装置Ｌを３個実装できる、対角線の長さが２０ｍｍである正六角形のＬＥＤ実装基板２１に、表２に示した蛍光体含有ＬＥＤ装置Ｌ１～Ｌ１０の同種の３個ずつを実装した。このようにして、それぞれ同種の３個のＬＥＤ装置が実装されたＬＥＤ実装基板Ｓ（Ｓ１～Ｓ１０）を多数製造した。そして、図８に示すように、厚み１ｍｍで７５×２００ｍｍの長方形のアルミニウム板２２の一面に実装基板Ｓ１～Ｓ１０の何れかを同種の１０個ずつ放熱性シリコーン系接着剤で接着させた。１枚のアルミニウム板には同種の１０個の実装基板が等間隔に接着されて、合計３０個実装された。そして、各実装基板に電力を供給するために配線した。このようにして、それぞれ３０個の蛍光体含有ＬＥＤ装置をアルミニウム板に実装してなるＬＥＤ装置構成体である照明装置１１０を製造した。
図８に示すように、蛍光体含有ＬＥＤ装置Ｌを３個実装できる、対角線の長さが２０ｍｍである正六角形のＬＥＤ実装基板２１に、表２に示した蛍光体含有ＬＥＤ装置Ｌ１～Ｌ１０の同種の３個ずつを実装した。このようにして、それぞれ同種の３個のＬＥＤ装置が実装されたＬＥＤ実装基板Ｓ（Ｓ１～Ｓ１０）を多数製造した。そして、図８に示すように、厚み１ｍｍで７５×２００ｍｍの長方形のアルミニウム板２２の一面に実装基板Ｓ１～Ｓ１０の何れかを同種の１０個ずつ放熱性シリコーン系接着剤で接着させた。１枚のアルミニウム板には同種の１０個の実装基板が等間隔に接着されて、合計３０個実装された。そして、各実装基板に電力を供給するために配線した。このようにして、それぞれ３０個の蛍光体含有ＬＥＤ装置をアルミニウム板に実装してなるＬＥＤ装置構成体である照明装置１１０を製造した。
［ＬＥＤ卓上スタンドの製造］
排熱フィン１４を取り付けた反射部材であるアルミニウムフレーム１５に、上述の照明装置１１０の何れかを装着した。そして、図９に示すように、支柱１６に、アルミニウムフレーム１５を支持させることにより、、ＬＥＤ卓上スタンド５０を製造した。アルミニウムフレーム１５は支柱１６に沿ってスライドさせることにより高さ調整される。
排熱フィン１４を取り付けた反射部材であるアルミニウムフレーム１５に、上述の照明装置１１０の何れかを装着した。そして、図９に示すように、支柱１６に、アルミニウムフレーム１５を支持させることにより、、ＬＥＤ卓上スタンド５０を製造した。アルミニウムフレーム１５は支柱１６に沿ってスライドさせることにより高さ調整される。
また、本実施例で用いた評価方法を以下にまとめて説明する。
［光源の光学特性の評価］
４００×４００ｍｍの正方形の面を有するテーブル上に、上述したＬＥＤ卓上スタンドを配置した。このとき、ＬＥＤ卓上スタンドの蛍光体含有ＬＥＤ装置の発光面から正方形の面上までの高さは、光源を点灯させたときにテーブル上における分光放射照度計（コニカミノルタ（株）製のＣＬ－５００Ａ）で測定した照度が５００ルクスになる４００ｍｍに調整された。
４００×４００ｍｍの正方形の面を有するテーブル上に、上述したＬＥＤ卓上スタンドを配置した。このとき、ＬＥＤ卓上スタンドの蛍光体含有ＬＥＤ装置の発光面から正方形の面上までの高さは、光源を点灯させたときにテーブル上における分光放射照度計（コニカミノルタ（株）製のＣＬ－５００Ａ）で測定した照度が５００ルクスになる４００ｍｍに調整された。
そして、テーブル上にＩＳＯ白色度が８２％のＰＰＣ紙を配置した。そして、ＬＥＤ卓上スタンドの光源を点灯させてＰＰＣ紙を照明した。そして、ＰＰＣ紙表面からの紙面反射光の反射スペクトル及び色度座標は分光放射照度計を用いて測定した。
評価結果を下記表３に示す。併せて、表３に、色度（x,y）座標から特定した色味も示す。なお、第１ピークは、４２０～４８０ｎｍの領域内にある第１のピークの波長を示している。強度比は、第１のピークに対する第２のピークの強度比を示している。分光波長領域面積率は、３８０～７８０ｎｍの分光波長の面積を１００％としたときの、４２０～４８０ｎｍの分光波長の面積を示している。波長５８０～７８０ｎｍの範囲に第１のピークの強度に対して３０％以上の強度を有するピークの有無も示している。
また、図５に各実施例及び各比較例で得られた照明装置の発光による、紙面反射光の、ＣＩＥ１９３１の色度座標を示す。また、図６に実施例１～４で得られた照明装置の発光による紙面反射光の分光スペクトル、図７に比較例１～６で得られた照明装置の発光による紙面反射光の分光スペクトルを示す。
［評価］
２１歳から２４歳の被験者１０名を採用した。被験者は、裸眼，常用眼鏡，または、コンタクトレンズを着用したときに両眼で視力０．７以上であり、石原式正常色覚検査表により評価した色覚異常もなかった。常用眼鏡、または、コンタクトレンズを着用している被験者にはそれらを着用させた。また、被験者は実験前日に６時間以上の充分な睡眠をとっており、実験開始１２時間以内の喫煙及び飲酒はしておらず、実験開始１時間以内にカフェインを摂取していなかった。そして、暗室内に、４００×４００ｍｍの正方形の面を有するテーブル及び椅子を配置し、テーブル上に上述したＬＥＤ卓上スタンドを配置した。そして、椅子に被験者が座ったときにテーブル上に配置する印刷物と被験者との視距離が４５０ｍｍになるようにテーブル及び椅子の高さを調節し、目の位置を調整させた。なお、被験者には、実験の目的を伝えていない。
２１歳から２４歳の被験者１０名を採用した。被験者は、裸眼，常用眼鏡，または、コンタクトレンズを着用したときに両眼で視力０．７以上であり、石原式正常色覚検査表により評価した色覚異常もなかった。常用眼鏡、または、コンタクトレンズを着用している被験者にはそれらを着用させた。また、被験者は実験前日に６時間以上の充分な睡眠をとっており、実験開始１２時間以内の喫煙及び飲酒はしておらず、実験開始１時間以内にカフェインを摂取していなかった。そして、暗室内に、４００×４００ｍｍの正方形の面を有するテーブル及び椅子を配置し、テーブル上に上述したＬＥＤ卓上スタンドを配置した。そして、椅子に被験者が座ったときにテーブル上に配置する印刷物と被験者との視距離が４５０ｍｍになるようにテーブル及び椅子の高さを調節し、目の位置を調整させた。なお、被験者には、実験の目的を伝えていない。
暗室で被験者を椅子に座らせて１分間の安静時間を保持させた後に、発光の色度（０．３３，０．３３）、照度１００ルクスの順応光源を点灯した。そして、被験者に以下のように自覚症しらべの問い及び眼精疲労の自覚症状の問いに回答させた。
〈自覚症しらべ〉
日本産業衛生学会産業疲労研究会発行（２００２年）の下記表４に示す「自覚症しらべ」を用いて、各被験者に眠気、不安定感、ぼやけ感の自覚症状について判定させた。表３の項目から、眠気は１０，１３，１４，１７，２１のスコアを参照し、不安定感は、２，５，１５，１８，２０のスコアを参照し、ぼやけ感は、３，７，１６，２２，２４のスコアを参照し、それぞれのスコアを合計した。
日本産業衛生学会産業疲労研究会発行（２００２年）の下記表４に示す「自覚症しらべ」を用いて、各被験者に眠気、不安定感、ぼやけ感の自覚症状について判定させた。表３の項目から、眠気は１０，１３，１４，１７，２１のスコアを参照し、不安定感は、２，５，１５，１８，２０のスコアを参照し、ぼやけ感は、３，７，１６，２２，２４のスコアを参照し、それぞれのスコアを合計した。
〈眼精疲労の自覚症状〉
被験者に眼精疲労の自覚症状を、日本産業衛生学会・産業疲労研究所発行の「新装産業疲労ハンドブック」ｐｐ.３６２－３６３（１９９５）の記載に基づき、下記表５に示す基準に従って判定させた。そして、スコアを合計した。
被験者に眼精疲労の自覚症状を、日本産業衛生学会・産業疲労研究所発行の「新装産業疲労ハンドブック」ｐｐ.３６２－３６３（１９９５）の記載に基づき、下記表５に示す基準に従って判定させた。そして、スコアを合計した。
〈フリッカー値の測定〉
そして、被験者に対してフリッカー値の測定を行った。具体的には、労研デジタルフリッカー値測定器（柴田科学（株）製ＲＤＦ－１）を用いて、臨界融合頻度を順逆３回測定し、平均値を求めた。なお、疲労や眠気が高まることにより臨界融合頻度（ＣＦＦ）は低下を示す。
そして、被験者に対してフリッカー値の測定を行った。具体的には、労研デジタルフリッカー値測定器（柴田科学（株）製ＲＤＦ－１）を用いて、臨界融合頻度を順逆３回測定し、平均値を求めた。なお、疲労や眠気が高まることにより臨界融合頻度（ＣＦＦ）は低下を示す。
〈ピント調節力（近点調節力）〉
次に、目の近点距離の測定を行った。具体的には、近点計（（株）東和製ＮＳ－１００）を用いて、片目ずつ交互に近点距離の測定を各５回行い、その平均値から平均近点距離を求めた。そして、近点調節力（Ｄ）＝１／平均近点距離の式により、近点調節力を算出した。目の疲労が高まることにより、近点調節力は低くなる。
次に、目の近点距離の測定を行った。具体的には、近点計（（株）東和製ＮＳ－１００）を用いて、片目ずつ交互に近点距離の測定を各５回行い、その平均値から平均近点距離を求めた。そして、近点調節力（Ｄ）＝１／平均近点距離の式により、近点調節力を算出した。目の疲労が高まることにより、近点調節力は低くなる。
〈ｏｘｙＨｂ濃度の変化の測定〉
そして、１分間の安静時間後、順応光源を消灯し、近赤外線分光法（ＮＩＲＳ）による、前頭前野内側部のｏｘｙＨｂ濃度の変化信号の計測を開始した。被験者の頭部に、ＮＩＲＳを用いたウェアラブル光トポグラフィ装置（日立ハイテクノロジーズ（株）製ＷＯＴ－２２０）を国際１０－２０法に則り、Ｆｐ１とＦｐ２の中間である前頭前野内側部へ電極を装着させて、被験者の頭皮上から脳に近赤外光（約７００～約１５００ｎｍ）を当てた。そして、被験者に評価光源を装着したＬＥＤ卓上スタンドの評価光源を点灯させ、テーブル上に予め配置されていた印刷物を１０分間黙読させた。なお、印刷物は、Ａ４のＰＰＣ紙に印刷された、フォントが明朝体、フォントサイズ１０．５の文字が４０文字×３６行で日本語の文章が印刷されたものである。そして、印刷物の黙読中のｏｘｙＨｂ濃度の変化信号を計測し、ｏｘｙＨｂ濃度の平均値を算出した。ｏｘｙＨｂ濃度は前頭前野内側部の疲労時に低下し、ｏｘｙＨｂ濃度の低下は脳賦活反応の低下を示す。そして、ＬＥＤ卓上スタンドの評価光源を消灯させ、１分間の安静時間後にＮＩＲＳの測定を終了した。
そして、１分間の安静時間後、順応光源を消灯し、近赤外線分光法（ＮＩＲＳ）による、前頭前野内側部のｏｘｙＨｂ濃度の変化信号の計測を開始した。被験者の頭部に、ＮＩＲＳを用いたウェアラブル光トポグラフィ装置（日立ハイテクノロジーズ（株）製ＷＯＴ－２２０）を国際１０－２０法に則り、Ｆｐ１とＦｐ２の中間である前頭前野内側部へ電極を装着させて、被験者の頭皮上から脳に近赤外光（約７００～約１５００ｎｍ）を当てた。そして、被験者に評価光源を装着したＬＥＤ卓上スタンドの評価光源を点灯させ、テーブル上に予め配置されていた印刷物を１０分間黙読させた。なお、印刷物は、Ａ４のＰＰＣ紙に印刷された、フォントが明朝体、フォントサイズ１０．５の文字が４０文字×３６行で日本語の文章が印刷されたものである。そして、印刷物の黙読中のｏｘｙＨｂ濃度の変化信号を計測し、ｏｘｙＨｂ濃度の平均値を算出した。ｏｘｙＨｂ濃度は前頭前野内側部の疲労時に低下し、ｏｘｙＨｂ濃度の低下は脳賦活反応の低下を示す。そして、ＬＥＤ卓上スタンドの評価光源を消灯させ、１分間の安静時間後にＮＩＲＳの測定を終了した。
そして、順応光源を点灯し、上述した方法と同様にして、再び、目の近点距離及びフリッカー値を測定した。また、再び、被験者に自覚症調べの問い及び眼精疲労自覚症状の問いに回答させた。また、表６に示した判定基準による、印刷物を１０分間黙読したときの視認性（文字の見やすさ）の問いに回答させた。
各評価結果は、一般的な純白色光である比較例１の光源を用いた場合を基準として判定した。
Ａ：基準（比較例１）より優位なスコア
Ｂ：基準（比較例１）と同等
Ｃ：基準（比較例１）より劣位なスコア
Ａ：基準（比較例１）より優位なスコア
Ｂ：基準（比較例１）と同等
Ｃ：基準（比較例１）より劣位なスコア
上記評価結果を表３にまとめて示す。
図５，図６及び表３を参照すれば、実施例１～４で得られた照明装置は何れも、紙面反射光の相関色温度が４５００～７５００Ｋで色偏差ｄｕｖが－０．０１～０．０２に含まれる発光を示し、また、紙面反射光の分光特性が本件発明の範囲を満たすものである。
そして、表３を参照すれば、実施例１～４で得られた照明装置は、比較例１～５の照明装置に比べてピント調節力が優れていた。具体的には、紙面反射光の第１のピークと第２のピークとの間の谷の強度が第１のピークの強度に対して５％未満、または、ＳＡＥ系蛍光体，ＬＡＧ系蛍光体，及びシリケート系蛍光体を含まない、比較例１，３～５で得られた照明装置は、実施例１～４で得られた照明装置よりも暗所におけるピント調節力が劣っていた。また、ＬＡＧ系蛍光体を含有するが、紙面反射光の第１のピークと第２のピークとの間の谷の強度が第１のピークの強度に対して１７％超である比較例２で得られた照明装置も、暗所におけるピント調節力が劣っていた。なお、紙面反射光の第１のピークと第２のピークとの間の谷の強度が第１のピークの強度に対して５％未満である比較例６で得られた照明装置は、暗所におけるピント調節力が実施例１～４と同等であったものの、視認性に劣っていた。
１ 青色ＬＥＤ素子
３ 蛍光体
５ ＬＥＤ装置本体
９ 蛍光体含有キャップ
１０ 蛍光体含有ＬＥＤ装置
１１ 第１のピーク
１２ 第２のピーク
１００，１１０ 照明装置
３ 蛍光体
５ ＬＥＤ装置本体
９ 蛍光体含有キャップ
１０ 蛍光体含有ＬＥＤ装置
１１ 第１のピーク
１２ 第２のピーク
１００，１１０ 照明装置
Claims (7)
- 少なくとも２つの蛍光体含有ＬＥＤ装置を組み合わせたＬＥＤ装置構成体であって、
前記蛍光体含有ＬＥＤ装置は、４２０～４８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する発光をする青色ＬＥＤ素子と、前記発光に励起されて蛍光を発する、ユーロピウム賦活ストロンチウム・アルミネイト（ＳＡＥ）系蛍光体，ＬｕＡＧ（ＬＡＧ）系蛍光体，及びシリケート系蛍光体からなる群から選ばれる少なくとも１種の蛍光体と、を含み、
ＩＳＯ白色度が８２±３％のＰＰＣ（plain paper copier）紙の表面における紙面反射光が、
ＣＩＥ１９３１の色度座標において、相関色温度が４５００～７５００Ｋで色偏差ｄｕｖが－０．０１～０．０２であり、且つ、
分光分布が波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域において、波長４２０～４８０ｎｍの範囲に最大強度を示す第１のピークと、波長４８１～５８０ｎｍの範囲における最大ピークである前記第１のピークの強度に対するピークの強度の割合が４０～７０％であって半値幅が５０以上である第２のピークとを有し、前記第１のピークと前記第２のピークとの間に、前記第１のピークの強度に対して５～１７％の強度を示す谷を有する、
光を発することを特徴とする照明装置。 - 前記半値幅が８０以上である請求項１に記載の照明装置。
- 前記紙面反射光が、ＣＩＥ１９３１の色度座標において、前記相関色温度が５０００～６０００Ｋであり、前記色偏差ｄｕｖが－０．０１～０.０１である請求項１または２に記載の照明装置。
- 前記蛍光体含有ＬＥＤ装置は、シリカ及び炭酸カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の光拡散材を含む請求項１～３の何れか１項に記載の照明装置。
- 前記紙面反射光は、前記波長３８０～７８０ｎｍの可視光領域の分光波長面積に対して、波長４２０～４８０ｎｍの領域の分光波長面積が１５～３０％である請求項１～４の何れか１項に記載の照明装置。
- 波長５８１～７８０ｎｍに前記第１のピークの強度に対して３０％以上の強度を示すピークを有しない請求項１～５の何れか１項に記載の照明装置。
- 読書灯、スポットライト照明、卓上スタンドライト、または車両室内灯である請求項１～６の何れか１項に記載の照明装置。
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