特許 6474045 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6474045

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21K 9/64 20160101AFI20190218BHJP

   F21V 9/06 20180101ALI20190218BHJP

   F21S 8/04 20060101ALI20190218BHJP

   F21V 9/38 20180101ALI20190218BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20190218BHJP

【ＦＩ】

   F21K9/64

   F21V9/06

   F21S8/04 130

   F21V9/38

   F21Y115:10

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-186938(P2015-186938)

(22)【出願日】2015年9月24日

(65)【公開番号】特開2017-62906(P2017-62906A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2018年3月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(72)【発明者】

【氏名】高橋 喜子

【審査官】 竹中 辰利

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１４７１９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１２７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−１８７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１０６６６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｋ ９／６４

Ｆ２１Ｓ ８／０４

Ｆ２１Ｖ ９／０６

Ｆ２１Ｖ ９／３８

Ｈ０１Ｌ ３３／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

紫色光を発光する半導体発光素子と、青色光を放出する蛍光体と、緑色光を放出する蛍光体と、赤色光を放出する蛍光体と、を含む発光部と、
前記発光部から放出される光が入射する光透過部材と、
を備え、
前記半導体発光素子から発光される光の発光強度の最大値は、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の範囲において前記発光部から放出される光の発光強度の最大値の４０％以上であり、
前記光透過部材においては、４１０ｎｍ未満の波長の光に対しての透過率が０％以上、５％以下であり、４１０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長の光に対しての透過率が可視光の波長域における前記光透過部材の透過率の最大値の９７％以上、９９％以下である照明装置。

【請求項2】

前記発光部は、波長が４１０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲において、前記発光強度の極大値を有する請求項１記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

紫色光を発光する半導体発光素子と、この半導体発光素子からの光を受けて青色光、緑色光、赤色光等の光を放出する蛍光体層と、を備えた照明装置は、高い演色性を示す。しかし、この照明装置が、４００ｎｍ付近の波長の光を発すると、絵画や衣類などの照射物が色退色を起こす可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−０８８３４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、高い演色性を維持しつつ、照射物の色退色が抑制される照明装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の照明装置は、紫色光を発光する半導体発光素子と、青色光を放出する蛍光体と、緑色光を放出する蛍光体と、赤色光を放出する蛍光体と、を含む発光部と、前記発光部から放出される光が入射する光透過部材と、を備える。前記半導体発光素子から発光される光の発光強度の最大値は、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の範囲において前記発光部から放出される光の発光強度の最大値の４０％以上である。前記光透過部材においては、４１０ｎｍ未満の波長の光に対しての透過率が０％以上、５％以下であり、４１０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長の光に対しての透過率が可視光の波長域における前記光透過部材の透過率の最大値の９７％以上、９９％以下である。

【発明の効果】

【0006】

本発明に係る照明装置によれば、高い演色性を維持しつつ、照射物の色退色が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１（ａ）は、本実施形態に係る照明装置の一例を表す模式的断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に表す照明装置の模式的平面図である。

【図2】図２（ａ）は、第１例に係る照明装置における演色評価数の変化を表すグラフ図である。図２（ｂ）は、第１例に係る照明装置の分光分布を表すグラフ図である。

【図3】図３（ａ）は、第２例に係る照明装置における演色評価数の変化を表すグラフ図である。図３（ｂ）は、第２例に係る照明装置の分光分布を表すグラフ図である。

【図4】図４（ａ）は、第３例に係る照明装置における演色評価数の変化を表すグラフ図である。図４（ｂ）は、第３例に係る照明装置の分光分布を表すグラフ図である。

【図5】図５（ａ）および図５（ｂ）は、本実施形態に係る別の照明装置の一例を表す模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
図１（ａ）は、本実施形態に係る照明装置の一例を表す模式的断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に表す照明装置の模式的平面図である。図１（ａ）には、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線における断面が表されている。

【0009】

図１に表す照明装置１は、例えば、屋内ＬＥＤ照明装置である。照明装置１は、器具本体である筐体１０と、光を反射する反射板１１と、光源モジュールである発光部２０と、光フィルタおよびレンズ機能を有する光透過部材３０と、を備える。発光部２０は、基板２１と、半導体発光素子２２と、樹脂部２３と、バンク部２４と、を含む。発光部２０は、いわゆるＣＯＢ（Chip On Board）モジュールである。

【0010】

基板２１は、板状である。ここで、基板２１の主面に対して平行な１つの方向をＸ軸方向とする。基板２１の主面に対して平行で、Ｘ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、換言すれば、上下方向である。

【0011】

基板２１の主面に対して平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に基板２１を投影した形状は、例えば、正方形状である。すなわち、基板２１をＺ軸方向に見た形状は、例えば、正方形状である。基板２１の形状は、正方形に限ることなく、他の多角形でもよいし、円形や楕円形などでもよい。基板２１の形状は、任意である。基板２１には、例えば、セラミックなどが用いられる。基板２１には、配線パターンが設けられている。

【0012】

半導体発光素子２２は、基板２１の上に複数、設けられている。複数の半導体発光素子２２は、例えば、基板２１の上に二次元マトリクス状に並べられる。半導体発光素子２２としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップが用いられる。半導体発光素子２２は、基板２１上の配線パターンに実装されている。外部から配線パターンを通じて半導体発光素子２２に電力が供給されると、半導体発光素子２２は、例えば、紫色光（波長：３８０ｎｍ以上、４５０ｎｍ以下）を発する。

【0013】

樹脂部２３は、光透過性を有する。樹脂部２３は、半導体発光素子２２から放出される光に対して透過性である。樹脂部２３には、例えば、透明なシリコーン樹脂が用いられる。また、樹脂部２３は、例えば、蛍光体粒子を含む。樹脂部２３には、例えば、複数の蛍光体粒子が分散されている。樹脂部２３は、例えば、光透過性の樹脂と、この樹脂に分散された複数の蛍光体粒子と、を含む。蛍光体粒子には、例えば、青色光（波長：４５０ｎｍ以上、４９５ｎｍ以下）、緑色光（波長：４９５ｎｍ以上、５７０ｎｍ以下）、赤色光（波長：６２０ｎｍ以上、７５０ｎｍ以下）等の複数の色を放出する蛍光体が用いられる。樹脂部２３は、例えば、半導体発光素子２２から放出された光の色を変化させる。樹脂部２３は、例えば、半導体発光素子２２から放出される光の一部の波長を変化させる。これにより、照明装置１は、例えば、実質的に白色の光を放出することができる。

【0014】

バンク部２４は、基板２１の上に設けられている。バンク部２４は、複数の半導体発光素子２２を囲む。この例では、バンク部２４のＸ−Ｙ平面に投影した形状が、四角環状である。バンク部２４の形状は、これに限ることなく、例えば、円環状などでもよい。バンク部２４は、樹脂部２３に接する。バンク部２４は、例えば、樹脂部２３の封止する領域を決定する。バンク部２４は、樹脂材料を含む。バンク部２４には、例えば、シリコーン樹脂などが用いられる。バンク部２４は、必要に応じて設けられ、省略可能である。

【0015】

筐体１０は、発光部２０の下に設けられ、さらに反射板１１を囲む。筐体１０一部は、円柱状である。筐体１０の形状は、これに限ることなく、例えば角柱状などの任意の形状でよい。筐体１０は、例えば、半導体発光素子２２の点灯にともなって生じる熱を筐体１０に逃がすことができる。例えば、半導体発光素子２２の放熱性を高めることができる。筐体１０には、例えば、鉄、アルミニウム、または、ステンレスなどの金属材料が用いられる。筐体１０の材料は、これに限ることなく、適切な熱伝導率を得られる任意の材料でよい。なお、筐体１０は、基板２１に直接接触してもよいし、例えば、放熱グリスや放熱シートなどを介して接触してもよい。筐体１０の下部１０ｄはフィンなどの放熱構造を有してもよい。

【0016】

反射板１１は、発光部２０を囲む。反射板１１は、光反射性を有する。反射板１１は、例えば、円筒状である。反射板１１では、半導体発光素子２２から遠ざかるほど、光の照射方向に向かって広がる。反射板１１は、例えば、光源モジュール１２から光の照射方向に向かって広がるテーパ状の円筒である。なお、光の照射方向とは、例えば、Ｚ軸方向に対して平行な方向で、筐体１０から光源モジュール１２に向かう方向である。

【0017】

光透過部材３０には、発光部２０から放出される光が入射する。光透過部材３０は、特定の波長の光を遮断する光フィルタとしての機能を有するとともに、レンズとしての機能も有する。光透過部材３０の外形形状は、反射板１１の外形形状と実質的に同じである。光透過部材３０は、例えば、発光部２０から放出される光の中、特定の波長の光に対して透過性である。

【0018】

基板２１と、反射板１１と、光透過部材３０とによって囲まれた空間には、例えば、空気が存在する。

【0019】

以上説明した照明装置１において、半導体発光素子２２から発光される光の発光強度の最大値は、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の範囲において発光部２０から放出される光の発光強度の最大値の４０％以上である。

【0020】

また、照明装置１において、光透過部材３０の透過率は、４１０ｎｍ未満の波長の光に対して０％以上、５％以下、好ましくは、０％以上、３％以下、より好ましくは、０％以上、１％以下である。以下では、「０％以上、５％以下」を例示するが、「０％以上、３％以下」または「０％以上、１％以下」のいずれも、本実施形態に含まれる。なお、以下に示す図２（ｂ）、図４（ａ）では、一例として、その透過率が０％のときの例が示されている。さらに、光透過部材３０の透過率は、４１０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長の光に対して、可視光の波長域（３６０ｎｍ以上、８３０ｎｍ以下）における光透過部材３０の透過率の最大値の９７％以上、９９％以下であり、好ましくは９８％である。以下には、一例として、光透過部材３０の透過率が４１０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長の光に対して、可視光の波長域における光透過部材３０の透過率の最大値の９８％として説明する。また、発光部２０は、波長が４１０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲において、発光強度の極大値を有している。透過率は、光透過部材３０に含まれる材料、材料の配合比を変えることで調整できる。

【0021】

照明装置１において、光透過部材３０の透過率が上記の条件、および発光部２０の発光強度の極大値が４１０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲にある理由について以下に説明する。

【0022】

紫色光を発光する半導体発光素子と、青色光を放出する蛍光体、緑色光を放出する蛍光体、および赤色光を放出する蛍光体を有する樹脂部と、を含む発光部は、演色評価数のＲ１〜Ｒ１５が９０以上の高い演色性を有する。但し、４００ｎｍ付近の波長光を発する照明装置は、照射物の色退色を引き起こす可能性がある。この色退色を抑制する方法として、紫外光を遮断する光透過部材を発光部２０の光源照射方向に設置する方法がある。しかし、遮断される波長領域が広くなると、平均演色評価数Ｒａは略安定するものの、特殊演色評価数中のＲ１２（青）の値が著しく低下する。

【0023】

例えば、光透過部材３０の透過率とは異なる透過率を持つ光透過部材を備えた照明装置の例（第１例）を以下に説明する。第１例に係る照明装置の構造は、照明装置１と同じである。

【0024】

図２（ａ）は、第１例に係る照明装置における演色評価数の変化を表すグラフ図である。図２（ｂ）は、第１例に係る照明装置の分光分布を表すグラフ図である。図２（ａ）の縦軸には、平均演色評価数Ｒａおよび特殊演色評価数Ｒ１２のそれぞれの値が表されている。図２（ａ）の横軸には、波長（ｎｍ）が示され、その波長以下では光透過部材の透過率が０％以上、５％以下になっている。また、図２（ｂ）には、透過率が０％になるときの波長を変えたとき、色温度５０００Ｋでの各々の分光分布（発光スペクトル）が表されている。図２（ｂ）では、透過率が０％になる波長が４４０ｎｍ以上になると、各々の発光スペクトルは重なる。

【0025】

図２（ａ）に表すように、４００ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下の範囲における光透過部材の透過率が０％以上、５％以下のとき、平均演色評価数Ｒａは、どの波長でも略安定する。しかし、特殊演色評価数Ｒ１２は、４１０ｎｍ以上で低下し始める。ここで、３８０ｎｍのときの平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ１２は、光透過部材と取り外した状態での発光部そのものの演色評価数である。

【0026】

これにより、特殊演色評価数Ｒ１２の低下を抑制するには、光透過部材の透過率は、４１０ｎｍ未満で、０％以上、５％以下にすることが好ましいことが分かる。

【0027】

さらに、第１例とは異なる透過率を持つ光透過部材を備えた照明装置の例（第２例）を以下に示す。

【0028】

図３（ａ）は、第２例に係る照明装置における演色評価数の変化を表すグラフ図である。図３（ｂ）は、第２例に係る照明装置の分光分布を表すグラフ図である。図３（ａ）の縦軸には、平均演色評価数Ｒａおよび特殊演色評価数Ｒ１２のそれぞれの値が表されている。図３（ａ）の横軸には、波長（ｎｍ）が示され、その波長以下では光透過部材の透過率が光透過部材の透過率の最大値に対して９８％になっている。また、第２例に係る光透過部材の４１０ｎｍ未満における透過率は、０％以上、５％以下になっている。また、図３（ｂ）は、色温度５０００Ｋでの各々の分光分布（発光スペクトル）である。図３（ｂ）の枠内に示す各線に対応した波長以下では、光透過部材の透過率は、光透過部材の透過率の最大値に対して９８％になっている。図３（ｂ）において、各々の発光スペクトルは、波長が４４０ｎｍ以上で重なる。なお、第２例では、４１０ｎｍのときの平均演色評価数Ｒａ、特殊演色評価数Ｒ１２は、光透過部材と取り外した状態での発光部そのものの演色評価数である。

【0029】

図３（ａ）に表すように、４１０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下の範囲における光透過部材の透過率が光透過部材の透過率の最大値に対して９８％のとき、平均演色評価数Ｒａは、どの波長でも略安定する。しかし、特殊演色評価数Ｒ１２は、４２０ｎｍを超えると、Ｒ１２が低下することが分かる。例えば、４２０ｎｍを超えると、Ｒ１２は、４１０ｎｍのときのＲ１２より、２ポイント以上低下する。

【0030】

これにより、特殊演色評価数Ｒ１２の低下を抑制するには、光透過部材の透過率は、４１０ｎｍ未満で０％以上、５％以下であって、さらに、４１０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長の光に対して、透過率の最大値の９８％にすることが好ましいことが分かる。

【0031】

また、第３例として、照明装置１とは、異なる発光強度を半導体発光素子を備えた照明装置の例を以下に示す。第３例では、紫色光を発する半導体発光素子の発光強度の最大値は、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の範囲において発光部から放出される光の発光強度の最大値の１０％未満である。

【0032】

図４（ａ）は、第３例に係る照明装置における演色評価数の変化を表すグラフ図である。図４（ｂ）は、第３例に係る照明装置の分光分布を表すグラフ図である。図４（ａ）の縦軸には、特殊演色評価数Ｒ１２の値が表されている。図４（ａ）の横軸には、波長（ｎｍ）が示され、その波長以下では光透過部材の透過率が０％以上、５％以下になっている。また、図４（ｂ）では、各々の発光スペクトルは、波長が４３０ｎｍ以上で重なる。

【0033】

図４（ａ）に表すように、３８０ｎｍ以上、４３０ｎｍ以下の範囲における光透過部材の透過率が０％以上、５％以下のとき、特殊演色評価数Ｒ１２は、どの波長でも略安定する。しかし、第３例では、半導体発光素子から発光される光の発光強度の最大値が４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の範囲において発光部から放出される光の発光強度の最大値の１０％未満である。つまり、第３では、紫色が相対的に弱くなっている。これにより、第３例では、オレンジ色が相対的に強く見え、演色性が劣ることが分かった。

【0034】

これに対し、照明装置１では、半導体発光素子２２から発光される光の発光強度の最大値は、４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の範囲において発光部２０から放出される光の発光強度の最大値の４０％以上である。例えば、照明装置１では、光透過部材３０を用いても、発光部２０は、波長が４１０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲において、発光強度の極大値（図３（ｂ）の矢印Ｐ）を有している。つまり、照明装置１では、第３例に比べて、紫色が相対的に強い。

【0035】

このように、照明装置１では、発光部２０の演色性が損なわれずに、紫外線を遮断することができる。これにより、本実施形態では、高い演色性が維持され、照射物の色退色が抑制される。

【0036】

図５（ａ）および図５（ｂ）は、本実施形態に係る別の照明装置の一例を表す模式的断面図である。

【0037】

図５（ａ）に表す照明装置２においては、シート状または蓋状の光透過部材３０の上に、レンズ３１が設けられている。また、図５（ｂ）に表す照明装置３においては、レンズ３１がシート状の光透過部材３０で覆われている。このような照明装置も、本実施形態に含まれる。

【0038】

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

【0039】

また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。

【0040】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0041】

１、２、３ 照明装置、 １０ 筐体、 １０ｄ 下部、 １１ 反射板、 １２ 光源モジュール、 ２０ 発光部、 ２１ 基板、 ２２ 半導体発光素子、 ２３ 樹脂部、 ２４ バンク部、 ３０ 光透過部材、 ３１ レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】