説明

LED照明装置

【課題】 人間の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができるLED照明装置を提供する。
【解決手段】 LED照明装置1において、出射光の色温度が異なる少なくとも2種類のLEDユニット2、3を有し、各LEDユニット2、3が、LED発光素子24およびその発光面上に配置される蛍光体をそれぞれ有するとともに、隣り合う各LEDユニット2、3は、それぞれの指向角が一部オーバラップするように配置されている。2種類のLEDユニット2、3は、好ましくは、白色および温白色の2種類の発光色を有している。2種類のLEDユニット2、3のそれぞれの発光量は、制御装置7により制御される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、LED照明装置に関し、詳細には、出射光の色温度が異なる少なくとも2種類のLEDユニットからなる照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
LED(発光ダイオード)を用いた照明装置として、特許第3165388号公報に示すものが本件出願人により提案されている。この装置は、ハウジング内に側壁で仕切られた複数の筐体(隔室)を形成し、各筐体内に表示色の異なる単位表示灯を設置したものであり、各単位表示灯は、LED発光素子と、その発光面の上方に配置され、蛍光材を含有する蛍光板とをそれぞれ備えている。
【0003】
各単位表示灯において、LED発光素子から出射された第1の波長の光は、蛍光板に入射し、このとき、入射光の一部は蛍光板を透過し、入射光の残りは蛍光板の内部で蛍光材を励起して蛍光を発光させることにより、蛍光板からは第1の波長の光よりも波長の長い第2の波長の光が出射される。その結果、各単位表示灯の発光色は、第1の波長の色光および第2の波長の色光が組み合わされた色になる。
【特許文献1】特許第3165388号公報(段落[0021]、ならびに図1および図2参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記従来の照明装置は、主に表示装置として用いることを意図しているため、各単位表示灯をそれぞれ異なる色に発光させるように構成されており(上記公報の段落[0021]参照)、このため、一般的な照明装置として必ずしも適切なものとはいえず、また人の目に優しい光を発光しているとはいえなかった。
【0005】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、人の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができるLED照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1の発明に係るLED照明装置は、出射光の色温度が異なる少なくとも2種類のLEDユニットを有している。各LEDユニットは、LED発光素子およびその発光面上に配置される蛍光体からそれぞれ構成されるとともに、隣り合う各LEDユニットは、それぞれの指向角が一部オーバラップするように配置されている。
【0007】
請求項1の発明によれば、出射光の色温度が異なる少なくとも2種類のLEDユニットを、それぞれの指向角が一部オーバラップするように配置しているので、隣り合う各LEDユニットから出射された各色光は、それぞれの指向角がオーバラップしている空間領域内で重ね合わされ、当該空間領域内ではこれらの色光の混色となる。
【0008】
これにより、たとえば、発光色が白色および温白色の2種類のLEDユニットを用いた場合、白色のみでは照明として明るすぎて目が疲れやすかったり、また温白色のみでは照明としてやや物足りなかったりしたものが、両者を組み合わせて混色させることで、これらの中間色を得ることができ、これにより、人の目に優しいバランスのとれた照射光を得ることができる。
【0009】
少なくとも2種類のLEDユニットは、請求項2の発明に記載されているように、好ましくは、白色および温白色の2種類の発光色を有している。
【0010】
請求項3の発明では、請求項1または2において、少なくとも2種類のLEDユニットが互い違いに配置されている。
【0011】
この場合には、各LEDユニットからの各照射光による混色を、照射空間領域内で偏在させることなくバランスよく均等に配置することができる。
【0012】
請求項4の発明では、請求項3において、少なくとも2種類のLEDユニットのそれぞれの発光量を制御する制御装置をさらに備えている。
【0013】
この場合には、制御装置により、各LEDユニットの発光量が制御されることで、各LEDユニットからの各照射光の混合比率を調整することができ、これにより、たとえば、部屋の用途に応じて、あるいは季節に応じて混色の色相を変更できるようになる。
【発明の効果】
【0014】
以上のように、本発明に係るLED照明装置によれば、出射光の色温度が異なる少なくとも2種類のLEDユニットを、それぞれの指向角が一部オーバラップするように配置したので、隣り合う各LEDユニットから出射された各色光が、それぞれの指向角がオーバラップしている空間領域内で互いに重ね合わせられて混色されることになり、これにより、人の目に優しいバランスのとれた照明光を得ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【0016】
図1ないし図7は、本発明の一実施例によるLED照明装置を説明するための図であって、図1は本発明の一実施例によるLED照明装置の表面(下面)図、図2はその裏面(上面)概略図、図3はLED照明装置を構成するLEDユニットの縦断面概略図、図4は、隣り合う各LEDユニットのそれぞれの指向角およびそれらがオーバラップしている状態を説明するための図、図5は、LEDユニットから出射された白色光、温白色光およびこれらの混色光のそれぞれの相対エネルギー分布を示す図、図6は、図5との比較のために、青色LED、緑色LEDおよび赤色LEDから出射された青色光、緑色光および赤色光のそれぞれの相対エネルギー分布を示す図、図7はLED照明装置の制御ブロック図である。
【0017】
図1は、LED照明装置1をその下面側(つまり出射面側)から見た図であって、同図に示すように、LED照明装置1は、それぞれの出射光の色温度が異なる2種類のLEDユニット2、3を互い違いに配置することにより構成されている。LEDユニット2としては、好ましくは、白色光(たとえば色温度5400Kまたはその近傍)を発光するLEDユニットが用いられ、LEDユニット3としては、好ましくは、温白色光(たとえば色温度3300Kまたはその近傍)を発光するLEDユニットが用いられる。各LEDユニット2、3は、矩形の枠状に(つまり矩形の各辺をなすように)構成された筐体ユニット4に収容されている。筐体ユニット4は、天井面100に設けられた凹所に取り付けられている。また、筐体ユニット4は、隔壁10を介して互いに隔てられた複数の隔室11を有しており、各隔室11の下面は、透光性を有する例えば樹脂製カバー12で覆われている(図1右上角部の隔室11の樹脂製カバー12は省略)。各LEDユニット2、3は、各隔室11内においてその天板13にそれぞれ取り付けられている(同図右上角部の隔室11参照)。
【0018】
図2は、LED照明装置1をその上面側(つまり出射面と逆側)から見た図であって、同図に示すように、筐体ユニット4の裏面側には、電源回路ユニット5、6が設けられている。電源回路ユニット5は、白色のLEDユニット2に電圧を印加するためのものであり、電源回路ユニット6は、温白色のLEDユニット3に電圧を印加するためのものである。
【0019】
図3は、LEDユニット2の縦断面概略図である。同図に示すように、LEDユニット2は、アルミプレート20の上に基板21、22を積層し、基板22の上に複数のLED発光素子24を実装するとともに、これらのLED発光素子24を蛍光体含有のシリコン封止材25で封止することにより構成されている。
【0020】
LED発光素子24は、この例では、青色光を発する発光ダイオードである。シリコン封止材25に分散含有された蛍光体は、入射された光により励起されるとともに基底状態に戻るときに入射光とは異なる波長の光を出射するという蛍光特性を有しており、この例では、青色光により励起されて青色光よりも波長の長い黄色の蛍光を発するものを用いている。これにより、LEDユニット2から出射される光は、青色光と黄色光とが混合された白色になる。
【0021】
図示していないが、LEDユニット3は、LEDユニット2と同様の構成を有しており、LED発光素子として青色光を発する発光ダイオードを用いているが、シリコン封止材に分散含有される蛍光体が異なっている。ここでは、蛍光体は、青色光により励起されることにより、青色光よりも波長の長い緑色の蛍光を発する蛍光体と、同様に青色光よりも波長の長い橙色の蛍光を発する蛍光体という2種類の蛍光体を用いている。これにより、LEDユニット3から出射される光は、青色光と緑色光および橙色光とが混合された温白色になる。
【0022】
また、各LEDユニット2、3としては、広角の指向角を有しているものが好ましい。図4には、指向角がいずれも約120°である、隣り合う各LEDユニット2、3から出射された照射光を示している。同図に示すように、それぞれの照射光は一部オーバラップしている。同図中、Aで示す領域がLEDユニット2の照射領域であり、Bで示す領域がLEDユニット3の照射領域である。また、Cで示す斜線領域がLEDユニット2、3からの各照射光の混色となる領域である。たとえば、LEDユニット2からの白色光の色温度が約5400Kで、LEDユニット3からの温白色光の色温度が約3300Kの場合、混色領域Cの色温度は、約4200Kになる。なお、混色領域Cの色は、色度図において白色光および温白色光のそれぞれの位置をプロットして各位置を線分で結ぶとき、当該線分上の色になる。
【0023】
次に、図5には、LEDユニット2、3から出射された白色光および温白色光のそれぞれの相対エネルギー分布と、これら白色光および温白色光の混色光の相対エネルギー分布とが併せて示されている。その一方、図6には、図5との比較のために、青色LED、緑色LEDおよび赤色LEDからそれぞれ出射される青色光、緑色光および赤色光のそれぞれの相対エネルギー分布が示されている。
【0024】
これらの図を比較すると分かるように、白色光の場合、青色光の波長領域の略中央位置で相対エネルギーの第1のピーク値(最大ピーク値)を有するとともに、緑色光の波長領域のうちの長波長寄りの位置に第2のピーク値を有している。温白色光の場合、青色光の波長領域の略中央位置で相対エネルギーの第1のピーク値を有するとともに、緑色光の波長領域のうちの長波長寄りの位置に第2のピーク値(最大ピーク値)を有している。白色光および温白色光のいずれの場合においても、第2のピーク値を含む曲線は、なだらかなカーブを描きつつ、緑色光の波長領域のうちの短波長寄りの位置から赤色光の波長領域のうちの長波長領域を越える位置まで、広い波長領域に延在している。すなわち、波長領域がブロード化されている。
【0025】
また、白色および温白色の混色光の場合、青色光の波長領域の略中央位置で相対エネルギーの第1のピーク値(最大ピーク値)を有するとともに、緑色光の波長領域のうちの長波長寄りの位置に第2のピーク値を有しており、第2のピーク値を含む曲線は、なだらかなカーブを描きつつ、緑色光の波長領域のうちの短波長寄りの位置から赤色光の波長領域のうちの長波長領域を越える位置まで、広い波長領域に延在している。すなわち、波長領域がブロード化されている。そして、混色光に含まれる波長領域の全体にわたって、混色光の相対エネルギーは、白色光および温白色光の相対エネルギーよりも高くなっている。
【0026】
これに対して、青色LED、緑色LEDおよび赤色LEDからそれぞれ出射される青色、緑色および赤色のそれぞれの相対エネルギー分布は、いずれも狭い波長領域に存在している。
【0027】
図7は、LED照明装置1の制御ブロック図である。同図に示すように、各電源回路5、6には制御装置7が接続されている。制御装置7は、各電源回路5、6に印加する電圧を制御することにより、各LED発光素子を流れる電流値を制御する。これにより、各LED発光素子から出射される光の発光量を調整でき、その結果、白色および温白色の混合比率を変更できる。
【0028】
上述のように構成されるLED照明装置においては、白色のLEDユニット2および温白色のLEDユニット3が、それぞれの指向角を一部オーバラップするように配置されるので、隣り合う各LEDユニット2、3から出射された各色光は、それぞれの指向角がオーバラップしている空間領域C(図4参照)内で重ね合わされ、当該空間領域内ではこれらの色光の混色となる。
【0029】
この混色光の波長は、図5に示すように、可視光線の短波長領域から長波長領域にわたって幅広く延在している。
【0030】
これにより、人の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができる。また、白色のみでは照明として明るすぎて目が疲れやすかったり、また、温白色のみでは照明としてやや物足りなかったりしたものが、両者を組み合わせて混色させることで、これらの中間色を得ることができるので、人の目に一層優しい照射光を得ることができる。
【0031】
なお、図6に示すような、青色LED、緑色LEDまたは赤色LEDから出射された青色光、緑色光または赤色光の各単色光の波長は、それぞれ非常に狭い領域に延在しており、このようなピーク光は、それ自体、人の目を疲れさせるものであるため、照明として適切なものとはいえない。また、これらのピーク光を混色させた場合には、非常に高い相対エネルギーの混色光が得られることになり、このような混色光は、人の目を疲れさせるだけである。
【0032】
また、本LED照明装置によれば、白色のLEDユニット2および温白色のLEDユニット3が互い違いに配置されていることにより、各LEDユニット2、3からの各照射光による混色を照射空間領域内で偏在させることなくバランスよく均等に配置することができる。
【0033】
さらに、本LED照明装置によれば、各LEDユニット2、3のそれぞれの発光量を制御する制御装置7を設けたことにより、各LEDユニット2、3の発光量を制御して、各LEDユニット2、3からの各照射光の混合比率を調整することができる。これにより、たとえば、部屋の用途に応じて、あるいは季節に応じて混色の色相を変更できるようになる。
【0034】
より具体的には、夏季においては、白色のLEDユニット2の発光量を相対的に増加させる(とともに温白色のLEDユニット3の発光量を相対的に減少させる)ことにより、涼しげな空間を演出でき、また、冬季においては、これとは逆に温白色のLEDユニット3の発光量を相対的に増加させる(とともに白色のLEDユニット2の発光量を相対的に減少させる)ことにより、温かみのある空間を演出できる。なお、制御装置7の制御により、LEDユニット2の発光量を増加させた場合には、混色領域C(図4)における混色も白色側にやや偏った中間色に変化し、同様に、LEDユニット3の発光量を増加させた場合には、混色領域C(図4)における混色も温白色側にやや偏った中間色に変化する。
【0035】
前記実施例では、LED照明装置として矩形の枠状に構成されたものについて説明したが、本発明の適用はこれには限定されない。図8および図9は、本発明の他の実施例によるLED照明装置を示している。
【0036】
図8は、LED照明装置8をその下面側(出射面側)から見た図であって、同図に示すように、LED照明装置8は、天井面に穿設された矩形状の領域を占有しており、好ましくは、前記実施例と同様に、白色のLEDユニット2と、温白色のLEDユニット3とを互い違いに配置することにより構成されている。各LEDユニット2、3は、格子状に配設された複数の隔壁80を介して互いに隔てられた複数の隔室81内にそれぞれ一つずつ収容されている。各隔室81の下面は、透光性を有する例えば樹脂製カバー82で覆われている(図8右上角部の隔室81の樹脂製カバー82は省略)。各LEDユニット2、3は、各隔室81内においてその天板83にそれぞれ取り付けられている(同図右上角部の隔室81参照)。この場合、各LEDユニット2、3の交互配置によって、白色および温白色による格子状の市松模様が構成されている。
【0037】
この場合においても、隣り合う各LEDユニット2、3のそれぞれの照射光の領域がオーバラップするように、各LEDユニット2、3が配置されているので、隣り合う各LEDユニット2、3の照射光のオーバラップ領域が、白色および温白色の混色された中間色となり、これにより、人間の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができる。
【0038】
図9は、LED照明装置9をその下面側(出射面側)から見た図であって、同図に示すように、LED照明装置9は、天井面に穿設された円形状の領域を占有しており、好ましくは、白色のLEDユニット2と、温白色のLEDユニット3とを円周方向に互い違いに配置することにより構成されている。この場合、中央のLEDユニット2は省略してもよく、または中央のLEDユニット2のかわりにLEDユニット3を設けるようにしてもよい。あるいは、中央にLEDユニット2を配置し、その周囲を囲繞するようにLEDユニット3のみを配置するようにしてもよく、または中央にLEDユニット3を配置し、その周囲を囲繞するようにLEDユニット2のみを配置するようにしてもよい。この場合には、各LEDユニット2、3が直径方向に互い違いに配置されることになる。
【0039】
この場合においても、隣り合う各LEDユニット2、3のそれぞれの照射光の領域がオーバラップするように、各LEDユニット2、3が配置されているので、隣り合う各LEDユニット2、3の照射光のオーバラップ領域が、白色および温白色の混色された中間色となり、これにより、人間の目に優しい、バランスのとれた照射光を得ることができる。
【0040】
なお、前記実施例および他の実施例においては、出射光の色温度が異なるLEDユニットとして、白色のLEDユニット2と温白色のLEDユニット3を用いた例を示したが、本発明の適用はこれら2種類のLEDユニットの組合せに限定されるものではなく、白色および温白色に加えて、さらに別の色を発光するLEDユニットを組み合わせるようにしてもよい。また、4種類以上のLEDユニットを組み合わせることも可能である。さらに、色の組合せとしても、白色および温白色を含むものには限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明の一実施例によるLED照明装置の表面図である。
【図2】LED照明装置(図1)の裏面概略図である。
【図3】LED照明装置(図1)を構成するLEDユニットの縦断面概略図である。
【図4】隣り合う各LEDユニットのそれぞれの指向角およびそれらがオーバラップしている状態を説明するための図である。
【図5】LEDユニットから出射された白色光、温白色光およびこれらの混色光のそれぞれの相対エネルギー分布を示す図である。
【図6】図5との比較のために、青色LED、緑色LEDおよび赤色LEDから出射された青色光、緑色光および赤色光のそれぞれの相対エネルギー分布を示す図である。
【図7】LED照明装置(図1)の制御ブロック図である。
【図8】本発明の他の実施例によるLED照明装置の表面図である。
【図9】本発明のさらに他の実施例によるLED照明装置の表面図である。
【符号の説明】
【0042】
1: LED照明装置

2: LEDユニット(白色)
24: LED発光素子
25: 蛍光体含有のシリコン封止材

3: LEDユニット(温白色)

7: 制御装置

C: 混色領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
LED照明装置であって、
出射光の色温度が異なる少なくとも2種類のLEDユニットを有し、
前記各LEDユニットは、LED発光素子およびその発光面上に配置される蛍光体を有するとともに、隣り合う前記各LEDユニットは、それぞれの指向角が一部オーバラップするように配置されている、
ことを特徴とするLED照明装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記少なくとも2種類のLEDユニットが、白色および温白色の2種類の発光色を有している、
ことを特徴とするLED照明装置。
【請求項3】
請求項1または2において、
前記少なくとも2種類のLEDユニットが、互い違いに配置されている、
ことを特徴とするLED照明装置。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記少なくとも2種類のLEDユニットのそれぞれの発光量を制御する制御装置をさらに備えている、
ことを特徴とするLED照明装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公開番号】特開2009−206037(P2009−206037A)
【公開日】平成21年9月10日(2009.9.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−49602(P2008−49602)
【出願日】平成20年2月29日(2008.2.29)
【出願人】(000000309)IDEC株式会社 (188)
【Fターム(参考)】