JPH0794144A - 平面型光色可変光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄型構造を達成すると同時に、発光面上で色む
らを起こさずに様々な光色の再現を可能にする。 【構成】対向した前面板１と背面板２とが挟む空間に、
隔壁2aで区切られ且つ両端に電極３を有する放電路2bを
すだれ状に並列して形成する。この放電路2bの内面に
は、放電路2b毎発光色の異なる蛍光体６を塗布し、放電
路2b内に放電媒質ガスを封入し、上記前面板１と背面板
２とを気密を保てるように封着する。上記前面板１は透
光性を有する発光面となり、この発光面から微小な距離
をおいて光の拡散板７が配置されている。この結果、薄
型構造で且つ均等に混色した発光面を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体放電を利用する光
源において、光色を制御できる平面発光型の光色可変光
源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、生活空間への快適性が求められて
おり、環境や生活シーンや個人の好みに応じて、明りの
作る視環境が変化する照明システムの開発がさかんに進
められている。従来、光色が変化する照明システムは、
発光色の異なる既存の複数のランプを切り替えて用いる
か、あるいは複数の発光色を組み合わせて、色の変化を
実現しようとしていた。特に、変化できる光色の範囲を
大きくするためには、発光色の異なるランプの光を複数
組み合わせることが主な方法であるが、その場合、照明
装置の発光面において、各ランプから出た異なる色の光
どうしがむらなく混色し、均等な発光を得るための工夫
を要する。

【０００３】図６は、従来の照明装置を示す断面図であ
る。この従来の照明装置は、赤色、緑色及び青色をそれ
ぞれ単色発光する既存の直管型蛍光ランプ20, 21, 22が
カバー11内に並列に配置され、カバー11の上面に拡散板
７が、カバー11内の底部に反射板12がそれぞれ配置され
て構成されている。そして、上記各蛍光ランプ20, 21,
22は、円柱形状の発光面をしており、且つ上記各蛍光ラ
ンプ20, 21, 22がある程度の間隔で配置されているた
め、全ての蛍光ランプ20, 21, 22から同等の距離にある
平面を考えた場合、その平面上における照度の分布は、
上記各蛍光ランプ20, 21, 22毎に取り出して比較すると
一様でない。図７は、点線Ｂで示した平面における赤
色、緑色及び青色の蛍光ランプ20, 21, 22のそれぞれの
照度の分布を示している。この図７において、横軸は、
平面Ｂ上におけるｘ軸方向の位置であり、縦軸は、各蛍
光ランプ20, 21, 22の照度を相対値で示したものであ
る。そこで、平面Ｂ上を発光面とみなすと、各蛍光ラン
プ20, 21, 22の発した光が混ざって得られる発光面上の
光色は均等でなく、この平面Ｂに拡散板７を配置しても
面全体に明かな色むらを生じる。従って、従来では、拡
散板７を配置するにあたり、拡散板７上において、各蛍
光ランプ20, 21, 22毎の照度分布がほぼ均一とみなせる
ような状態にするため、各蛍光ランプ20, 21, 22を並列
する間隔に対して、蛍光ランプ20, 21, 22から拡散板７
に到る距離を十分大きくとることによって、色むらの気
にならない混色された発光面を得るという手法を取らざ
るを得なかった。図８は、点線Ａに拡散板７を設置した
場合における平面Ａ上における照度分布を示している。
この図８に示すように、平面Ａにおいては、平面Ｂに比
べて照度分布はかなり均等とみなせ、目視ではほとんど
色むらは気にならない。一方、各蛍光ランプ20, 21, 22
と拡散板７との距離を少しでも小さくしつゝ色むらを改
善するために、光学設計した反射面や拡散面を設け、蛍
光ランプ20, 21, 22から拡散板７へ到る光がなるべく近
似的に同等となるように設計して一様な輝度分布をつく
るという手法も用いられているが、光源装置の薄型化に
はかなり限界があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、複数
の蛍光ランプ20, 21, 22を組み合わせて色を変化させる
従来の構成の照明装置において、色むらを防ぐために
は、蛍光ランプ20, 21, 22と外観上の発光面になる拡散
板７との距離を大きくする必要から、照明装置の薄型化
には限界があり、装置全体のサイズが必然的に大きくな
るという問題があった。従って、この照明装置の設置に
は、大掛かりな装置の埋め込み工事を伴ううえ、設置場
所も限定される。そこで、できる限り薄型の構成で色む
らを抑えた均等な面発光を得る方法として、径が小さく
電力の低いランプを小間隔で多数配列し、比較的ランプ
から近い位置に拡散板を配置し、この拡散板上で各色の
光の照度分布を均一化する方法が考えられる。しかし、
既存の蛍光ランプをこのような状態で流用することは、
エネルギーの損失が非常に大きく、また、蛍光ランプを
多数使用して保持するために、コストも高くなり、照明
装置の強度や安全性が悪くなるという問題がある。

【０００５】また、特開昭６１−５５８５１号公報に開
示されているように、大型カラーディスプレイ用の可変
色放電灯と同じ構造をもつ平面状の蛍光放電灯を照明と
して用いる手段もあるが、点灯装置なども含めて薄型と
いうメリットをもたせ、かつ照明として用いるために
は、問題点がある。例えば、放電に用いる電極対の一方
を、各放電路に共通な電極として用いる場合、点灯方式
は熱陰極型にすることが望ましい。しかし、熱陰極型の
点灯方式では、その電極の構造上から電極装置空間の小
型化及び薄型化には限界があり、また、点灯装置が大き
くなるという欠点から、装置の薄型化はそれほど望めな
い。また、大型のディスプレイ装置の一画素となる小さ
な放電管として用いる場合と違って、それなりの大きさ
の照明用ランプとして用いる場合、色が均等に混ざった
発光面を得るための工夫が別途必要となるという問題が
ある。

【０００６】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、設置条件は従来の一般照明と大差のない薄型の構造
であり、発光面上で色むらを起こさずに様々な光色の再
現が可能な面発光型の照明装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた手段は、先ず、第１の平面板と第
２の平面板とがそれぞれの一面にて互いに気密状に封着
されている。そして、少なくとも片方の平面板の封着面
側には複数の隔壁が並列に形成され、上記両平面坂内に
は、隔壁によって仕切られた互いに独立した極細状で且
つ気密空間の放電路が形成されている。更に、上記放電
路には、放電路毎に独立する電極対が設けられると共
に、放電媒質ガスが封入され、上記放電路の内面には、
放電路毎に発光色の異なる複数の蛍光物質が塗布されて
いる。加えて、上記２枚の平面板の少なくとも一方は、
透光性を有した発光面に構成され、該発光面となる平面
板の外方には、平面板に平行して光の拡散手段が配置さ
れた構成としている。また、上記放電路と拡散手段との
距離は、放電路の幅の少なくとも 2.5倍以上の距離に設
定され、また、上記発光面となる平面板の厚さは、放電
路の幅の少なくとも 2.5倍以上の厚さに設定された構成
としている。また、上記各放電路の内面又は外側には、
放電の始動を補助する導電体の電極又は膜が設けられ、
また、上記少なくとも一方の平面板の外側には、熱交換
を行う熱交換手段が設けられた構成としている。また、
上記電極対には、放電路に電力を供給する駆動電力導入
部を介して放電管駆動装置が接続され、該放電管駆動装
置に電源電力導入部が接続され、また、上記放電管駆動
装置には、放電路へ導入する駆動電力を制御するための
制御信号導入部が複数個接続され、また、上記制御信号
導入部には、放電路へ導入する駆動電力を制御するため
の制御装置が接続された構成としている。

【０００８】

【作用】上記の構成により本発明では、複数の色の幅の
狭い平面発光部分、つまり、放電路が小間隔で配列さ
れ、各色とも発光位置が密な状態で分布することになる
ため、全発光部分から比較的近い距離にある平面上にお
いて、各色の照度分布はそれぞれ近似的に均一な分布と
なる。従って、発光部分から比較的小さな距離に配置し
た拡散手段上で、複数の色の光を組み合わせて混色され
た光が一様な輝度をもった面発光として得られる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例である平面型
光色可変光源の部分破断斜視図であり、図２は、同光源
の放電路を含む側面の一部断面図であり、図３は、同光
源の全体構成図である。図１、図２及び図３において、
前面板１は、透光性と電気絶縁性とを有する材料から成
る第１の平面板であり、この前面板１が点灯時には光を
発する実際上の発光面となる。更に、この前面板１は、
主として普通の窓ガラス材で構成されている。背面板２
は、前面板１に対向した第２の平面板であり、電気絶縁
性材料から成るが、透光性を有する必要はなく、前面板
１と背面板２とがそれぞれの一面にて互いに気密状に封
着されている。上記背面板２における封着面側の内面に
は、すだれ状に並列して細長い溝が一定の深さで彫られ
て複数の隔壁2aが並列に形成されている。そして、上記
前面板１と背面板２の溝とによって、隔壁2aで仕切られ
た互いに独立した極細状で且つ気密空間の放電路2bが形
成されている。上記溝の内面、つまり、放電路2bの内面
には、蛍光物質である蛍光体６が塗布されている。蛍光
体６は、従来から存在するものでよく、発光色が赤、緑
及び青の３種類のものを各放電路2bが配列する順に塗り
分けられている。また、上記放電路2bの両端には、放電
電圧を印加する電極３が設けられ、各放電路2b毎に電極
対を形成している。上記電極３は、放電路2bの内部に突
き出すと同時に、逆に、放電路2bの端部から背面板２の
板面上に沿って背面板２の端部から外側に延びており、
放電路2bの外部から内部に電力を導入する端子を兼ねて
いる。上記放電路2bの内部には、放電媒質ガスである放
電気体として適量の水銀とアルゴンガスが封入される一
方、対向した前面板１と背面板２とは、絶縁性がありし
かも内部の気密を維持できる封着材５によって接着さ
れ、この封着材５は、同時に電極３を固定している。ま
た、上記前面板１及び背面板２等は、カバー11内に収納
されている。

【００１０】４は、各電極３に対し放電駆動電力を供給
するための駆動電力導入部であるリード線であり、安定
器などを備えた点灯装置８が接続されている。この点灯
装置８は、赤、緑及び青にそれぞれ放電路2bを発光させ
る駆動装置をそれぞれ別個に独立して備えると共に、各
色ごとに調光できるような制御系統を備えた放電管駆動
装置を構成している。９は、図示しない制御手段に応じ
た赤、緑及び青の調光率から決定される調光制御信号を
出力する制御装置であって、制御装置９は、放電路2bに
導入する駆動電力を制御し、制御信号導入部である配線
8aを介して点灯装置８に接続されている。また、10は、
点灯装置８および制御装置９へ電力を導入する電源電力
導入部を構成する外部電力導入端子である。

【００１１】一方、上記前面板１から少し離れた位置に
は、光を拡散する拡散手段である拡散板７が固定されて
いる。そこで、この拡散板７を設置する位置について、
本発明の一実施例である平面型光源の部分断面を示す図
４に基づいて説明する。図４は、同一平面上で、一定の
幅をもつ隔壁2aで区切って、赤、緑及び青の順で面発光
部分である放電路2bを並列に多数並べた状態を示してい
る。各発光部分である放電路2bの幅は同一であり、この
幅を発光部分幅ｂとする。この放電路2bが並ぶ平面上、
つまり、背面板２の上面から、拡散板７を設置する位置
の平面上までの距離を拡散面距離ｈとする。上記発光部
分幅ｂに対して、拡散面距離ｈを少なくとも 2.5倍以上
で、更に数倍の十分な大きさになるように拡散板７の設
置位置を決めてある。例えば、発光部分幅ｂが２mmであ
るのに対して、拡散面距離ｈを発光部分幅ｂの 2.5倍の
さらに３倍である15mmに設定している。そこで、図５に
示すように、横軸に発光部分幅ｂをとり、任意に変化さ
せた発光部分幅ｂに対して得られる各色の照度分布につ
いて、色むらが確実に生じないと判断できる分布になる
拡散面距離ｈの最小値◇と、逆に、色むらが確実に生じ
ると判断できる分布になる拡散面距離ｈの最大値□とを
求めて、それぞれプロットした。この図５は、各色の放
電路2bを形成する間隔、すなわち隔壁2aの幅ｃは１mmと
した場合のデータである。この図５において、発光部分
幅ｂに対し、拡散面距離ｈが 2.5倍未満の大きさでは確
実に色むらが生じている。つまり、発光部分幅ｂが大き
くなるに従って色むらが生じる拡散面距離ｈが小さくな
り、しかも、隔壁2aの幅ｃを小さくすると、色むらが生
じる拡散面距離ｈが更に小さくなる。そこで、上述した
ように、発光部分幅ｂに対し、拡散面距離ｈが 2.5倍未
満の大きさでは確実に色むらが生じることになり、拡散
面距離ｈが少なくとも 2.5倍以上になる位置に拡散板７
を設置するようにしている。

【００１２】次に、以上のように構成された平面型光色
可変光源について、その動作を説明する。先ず、外部電
力導入端子10を介して外部から光源に電力を導入する。
一方、制御装置９は、図示しない制御手段と制御方法に
基づいて、例えば、一日の時間の経過に応じて、赤、緑
及び青の調光率を決定し、それぞれの調光制御信号を算
出して出力する。具体的に、他の光色の制御方法として
は、使用者がリモコンを使って手動操作する方法や、セ
ンサを備えて温度や季節、あるいは在室者数や雰囲気に
応じて変化させる方法等を採用することが考えられ、そ
こで、制御ソフトをメモリできる手段で該ソフトを差替
える制御手段を用いるような様々な展開が可能である。
上記制御装置９から出力された各調光制御信号は、各色
ごとの点灯装置８を制御し、この点灯装置８によって各
色ごとの放電路2bに接続されたリード線４に駆動電力が
供給される。そして、赤、緑及び青の発光蛍光体６で塗
り分けられた各放電路2bはそれぞれ導入された電力に応
じて放電し、蛍光体６を励起して発光する。前面板１の
外側から見ると、赤、緑及び青の光が非常に狭い間隔で
並列に並んで発光しており、前面板１から少しの距離を
おいて設置された拡散板７は、制御装置９が算出した調
光制御信号に基づく比率で混ざった光色で、前面板１の
全面にわたって均等に平面発光する。

【００１３】以上のように本実施例では、非常に狭い間
隔で赤、緑及び青の発光をおこなうので、拡散板７を設
置する位置が発光面である前面板１から少し距離をおく
だけで、従来問題となっていた薄型構造での混色発光面
の不均一性を解決することができる。また、平面板の前
面板１と背面板２とを貼り合わせた構造のため、用途に
応じて違った大きさの発光面を作ることが容易である。
また、放電路2bの形状は直方体である必要はなく、それ
ぞれ放電路2bの両端に電極３をもち、各色の輝度分布が
前面板１の全域で均一になるように配置する構造を設計
することで、発光面の形状も限定されない。このように
本実施例は、薄型で面発光するため、従来の照明用途だ
けでなく例えば、壁面用の建材など幅広い用途に応用す
ることができる。

【００１４】尚、本実施例においては、電極３のみを設
けるようにしたが、各放電路2bの内面又は外側には、放
電の始動を補助する導電体の電極又は膜を設けるように
してもよい。また、本実施例においては、背面板２の外
面は単に平坦面としたが、熱交換を行う熱交換手段を設
けるようにしてもよく、例えば、放熱フィンや放熱板等
を設ける他、外気と熱交換する気体又は液体を循環させ
る熱交換手段、又はフィン等を強制空冷あるいは強制水
冷する熱交換手段を設けるようにしてもよい。また、上
記各放電路2bは、前面板１に形成してもよく、また、前
面板１と背面板２との双方に形成してもよい。また、本
実施例においては、背面板２に対して拡散板７を放電路
2bの幅の少なくとも 2.5倍以上になる位置に設置するよ
うにしたが、前面板１の厚さを放電路2bの幅の少なくと
も 2.5倍以上になるように形成してもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、対向した
２枚の平面板の内部において、互いに任意の間隔をあけ
て隔壁で区切られ且つ電極対を設けた放電路を並列に形
成し、この放電路の内面に発光色の異なる複数の蛍光物
質を放電路毎に塗り分けると共に、放電路に放電媒質ガ
スを封入するようにしたゝめに、発色の異なる蛍光放電
管を一体化したのと同等の効果を得ることができる。ま
た、実際の発光面から比較的小さな距離に配置された拡
散手段上で各色の照度分布を均一にするので、従来問題
となっていた発光色の不均一を解決し、薄型の構造で一
様な発光色を得ることができる一方、一様な輝度分布を
有する平面発光型の光源を実現することができる。ま
た、従来のように複数の放電管を配列するよりも強度的
にも安全性が高いものとすることができ、しかも、プリ
ント基板や紙印刷などで従来から使用されてきた技術を
用いて製造することが可能であるので、作製の容易化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平面型光色可変光源の部分破断斜視図である。

【図２】平面型光色可変光源の一部断面側面図である。

【図３】平面型光色可変光源の全体構成図である。

【図４】平面型光色可変光源の要部を示す拡大断面図で
ある。

【図５】発光部分幅と拡散面距離とに対する色むらの状
態図である。

【図６】従来の光色可変照明装置の構成図である。

【図７】図６Ｂ点における照度分布の特性図である。

【図８】図６Ａ点における照度分布の特性図である。

【符号の説明】

1 前面板 2 背面板 2a 隔壁 2b 放電路 3 電極 4 リード線 5 封着材 6 蛍光体 7 拡散板 8 点灯装置 9 制御装置 10 外部電力導入端子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の平面板と第２の平面板とがそれぞ
   れの一面にて互いに気密状に封着され、 少なくとも片方の平面板の封着面側には複数の隔壁が並
   列に形成され、上記両平面坂内には、隔壁によって仕切
   られた互いに独立した極細状で且つ気密空間の放電路が
   形成され、 上記放電路には、放電路毎に独立する電極対が設けられ
   ると共に、放電媒質ガスが封入され、上記放電路の内面
   には、放電路毎に発光色の異なる複数の蛍光物質が塗布
   される一方、 上記２枚の平面板の少なくとも一方は、透光性を有した
   発光面に構成され、 該発光面となる平面板の外方には、平面板に平行して光
   の拡散手段が配置されていることを特徴とする平面型光
   色可変光源。
2. 【請求項２】 請求項１記載の平面型光色可変光源にお
   いて、 放電路と拡散手段との距離は、放電路の幅の少なくとも
   2.5倍以上の距離に設定されていることを特徴とする平
   面型光色可変光源。
3. 【請求項３】 請求項１記載の平面型光色可変光源にお
   いて、 発光面となる平面板の厚さは、放電路の幅の少なくとも
   2.5倍以上の厚さに設定されていることを特徴とする平
   面型光色可変光源。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れか１に記載の平面
   型光色可変光源において、 各放電路の内面又は外側には、放電の始動を補助する導
   電体の電極又は膜が設けられていることを特徴とする平
   面型光色可変光源。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れか１に記載の平面
   型光色可変光源において、 少なくとも一方の平面板の外側には、熱交換を行う熱交
   換手段が設けられていることを特徴とする平面型光色可
   変光源。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５の何れか１に記載の平面
   型光色可変光源において、 電極対には、放電路に電力を供給する駆動電力導入部を
   介して放電管駆動装置が接続され、該放電管駆動装置に
   電源電力導入部が接続されていることを特徴とする平面
   型光色可変光源。
7. 【請求項７】 請求項６記載の平面型光色可変光源にお
   いて、 放電管駆動装置には、放電路へ導入する駆動電力を制御
   するための制御信号導入部が複数個接続されていること
   を特徴とする平面型光色可変光源。
8. 【請求項８】 請求項７記載の平面型光色可変光源にお
   いて、 制御信号導入部には、放電路へ導入する駆動電力を制御
   するための制御装置が接続されていることを特徴とする
   平面型光色可変光源。