特許 7346716 照明器具

(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】

(24)【登録日】2023-09-08

(45)【発行日】2023-09-19

(54)【発明の名称】照明器具

(51)【国際特許分類】

   F21S 8/02 20060101AFI20230911BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20230911BHJP

   F21V 3/00 20150101ALI20230911BHJP

   F21V 3/02 20060101ALI20230911BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20230911BHJP

   H05B 45/10 20200101ALI20230911BHJP

   H05B 45/20 20200101ALI20230911BHJP

   H05B 47/155 20200101ALI20230911BHJP

   H05B 47/16 20200101ALI20230911BHJP

   F21Y 103/10 20160101ALN20230911BHJP

   F21Y 107/10 20160101ALN20230911BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230911BHJP

   F21Y 113/10 20160101ALN20230911BHJP

【ＦＩ】

F21S8/02 410

F21S2/00 439

F21V3/00 320

F21V3/02 400

F21V23/00 140

F21S2/00 600

H05B45/10

H05B45/20

H05B47/155

H05B47/16

F21Y103:10

F21Y107:10

F21Y115:10

F21Y113:10

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022510458

(86)(22)【出願日】2021-03-22

(86)【国際出願番号】 JP2021011577

(87)【国際公開番号】W WO2021193486

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2022-08-19

(31)【優先権主張番号】P 2020055470

(32)【優先日】2020-03-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390014546

【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】小松 ▲琢▼充

【審査官】當間 庸裕

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２５９１４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／２２０６５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／２０８６８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５３６７４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ８／０２

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ３／００

Ｆ２１Ｖ ３／０２

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｈ０５Ｂ ４５／１０

Ｈ０５Ｂ ４５／２０

Ｈ０５Ｂ ４７／１５５

Ｈ０５Ｂ ４７／１６

Ｆ２１Ｙ １０３／１０

Ｆ２１Ｙ １０７／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｙ １１３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

青色光成分を含む光を発する青色用ＬＥＤモジュールと、
前記青色用ＬＥＤモジュールの前記光を拡散して面発光する導光板と、
白色光を発する白色用ＬＥＤモジュールと、
前記導光板と交差する向きに配置され、前記白色用ＬＥＤモジュールの前記白色光を拡散する拡散板と、
前記青色用ＬＥＤモジュールを調光して空の色を再現し、前記白色用ＬＥＤモジュールを調光して日向の光を再現する調光ユニットと、を備え、
前記調光ユニットは、前記導光板からの発光の輝度と、前記拡散板からの発光の輝度との比が、１：５．８～１：１３となるよう前記白色用ＬＥＤモジュールまたは前記青色用ＬＥＤモジュールを調光する照明器具。

【請求項2】

前記調光ユニットは、前記導光板からの発光の輝度と、前記拡散板からの発光の輝度との比が、１：５．８～１：７となるよう前記白色用ＬＥＤモジュールまたは前記青色用ＬＥＤモジュールを調光する請求項１に記載の照明器具。

【請求項3】

前記調光ユニットは、前記拡散板からの発光の色度が、ＣＩＥ色度図のｘｙ座標系（ｘ，ｙ）において、（０．３３７６，０．３６１６）、（０．３３６６，０．３３６９）、（０．３６３０，０．３５５０）、（０．３６６０，０．３８２０）の４点を結ぶ四角形で囲まれる範囲内に存在するよう前記白色用ＬＥＤモジュールを調光する請求項１または２に記載の照明器具。

【請求項4】

前記白色用ＬＥＤモジュールは、色温度の異なる２種類の白色ＬＥＤを有する請求項１～３の何れか一項に記載の照明器具。

【請求項5】

前記青色用ＬＥＤモジュールは、異なる色の光を発する少なくとも２種類のＬＥＤを有する請求項１～４の何れか一項に記載の照明器具。

【請求項6】

前記調光ユニットは、時刻に応じて前記青色用ＬＥＤモジュールを調光する請求項１～５の何れか一項に記載の照明器具。

【請求項7】

前記調光ユニットは、季節に応じて前記青色用ＬＥＤモジュールを調光する請求項１～６の何れか一項に記載の照明器具。

【請求項8】

前記白色用ＬＥＤモジュールは、３方向から白色光を出射するものである請求項１～７の何れか一項に記載の照明器具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備える照明器具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、空の様子を再現することが可能な照明器具が提案されている。例えば、特許文献１に記載の照明器具では、複数色のＬＥＤを有する発光モジュールを用いて、青色光、黄色光、橙色光、赤色光および白色光の発光を制御することで、空の様子を再現する構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１０２１６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、空からの光は、窓から建物の中に差し込む際に、窓の周囲の窓枠などを照らす。そのため、実際には窓越しに空の青色の光が見えるだけでなく、窓の周囲にも空からの光に照らされた日向の光が見える。しかしながら、特許文献１に記載の照明器具では、平板形状の発光モジュールおよび光拡散板により、窓に見える空の様子しか再現できていなかった。

【0005】

本開示は、上述のような課題を解決するものであり、空からの光の再現度を向上させることができる照明器具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の照明器具は、青色光成分を含む光を発する青色用ＬＥＤモジュールと、青色用ＬＥＤモジュールの光を拡散して面発光する導光板と、白色光を発する白色用ＬＥＤモジュールと、導光板と交差する向きに配置され、白色用ＬＥＤモジュールの白色光を拡散する拡散板と、青色用ＬＥＤモジュールを調光して空の色を再現し、白色用ＬＥＤモジュールを調光して日向の光を再現する調光ユニットと、を備え、調光ユニットは、導光板からの発光の輝度と、拡散板からの発光の輝度との比が、１：５．８～１：１３となるよう白色用ＬＥＤモジュールまたは青色用ＬＥＤモジュールを調光する。

【発明の効果】

【0007】

本開示の照明器具によれば、空の色を再現する青色用ＬＥＤモジュールと、日向の光を再現する白色用ＬＥＤモジュールとが上述の輝度比になるよう調光することで、空からの光の再現度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る照明器具の外観を示す斜視図である。

【図2】実施の形態１に係る照明器具の構成を示す分解斜視図である。

【図3】実施の形態１に係る照明器具の光源ユニットの構成を示す分解斜視図である。

【図4】実施の形態１に係る照明器具の光源ユニットの構成を示す分解斜視図である。

【図5】実施の形態１に係る照明器具の構成を示す断面模式図である。

【図6】実施の形態１に係る青色用ＬＥＤモジュールの概略構成を示す図である。

【図7】実施の形態１に係る照明器具の制御ブロック図である。

【図8】実施の形態１に係る青色用ＬＥＤモジュールの光量を示すグラフである。

【図9】実施の形態１に係る青色用ＬＥＤモジュールの調光制御を説明するグラフである。

【図10】空模擬部と周囲発光部との輝度比および色温度の最適値を確認した実験結果を示す表である。

【図11】複数の試作品における周囲発光部の色温度の好ましさと、空模擬部と周囲発光部を合わせた両方での自然さを確認した実験結果を示す表である。

【図12】図１０および図１１の実験結果に基づく周囲発光部の最適な色度範囲を示す表である。

【図13】図１０および図１１の実験結果に基づく色度図である。

【図14】実際の空と日向の色温度および輝度の測定結果を示す表である。

【図15】実際の空と日向の色温度および輝度の測定結果を示す表である。

【図16】実際の空と日向の色温度および輝度の測定結果を示す表である。

【図17】昼間における実際の空と日向との輝度比を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、照明器具の実施の形態について図面を参照して説明する。本開示の照明器具は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、種々に変形することが可能である。また、本開示の照明器具は、以下の実施の形態に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、明細書の全文において、床面から天井に向かう垂直な方向を「上方向」と呼び、天井側を「上側」と呼ぶことする。また、同様に、天井から床面に向かう垂直な方向を「下方向」と呼び、床面側を「下側」と呼ぶことする。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係または形状等が実際のものとは異なる場合がある。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明器具１の外観を示す斜視図である。照明器具１は、天井埋め込み型の照明器具であり、天井に埋め込まれる器具本体５０と、器具本体５０に取り付けられる光源ユニット１０とを備える。光源ユニット１０は、白色光を発する拡散板１３と、青色光を発する導光板１７とを備える。照明器具１は、導光板１７からの青色光と、拡散板１３からの白色光とにより、窓枠越しに空を見るような奥行き感のある視覚効果を有する照明を提供することができる。

【0011】

図２は、実施の形態１に係る照明器具１の構成を示す分解斜視図である。照明器具１は、天井Ｃに設けられた埋め込み穴Ｈに埋め込まれて設置される。図２に示すように、照明器具１の器具本体５０は、長方形の箱形に形成され、下側が開口している。器具本体５０は、主面５１と、４つの側面５２とを有している。側面５２のそれぞれは、主面５１の４辺のそれぞれから下方向に向かって垂直に延びるように設けられている。

【0012】

器具本体５０の４つの側面５２のうち、対向する２つの側面５２の内側の面には、Ｖばね取り付け金具５３が取り付けられている。Ｖばね取り付け金具５３は、光源ユニット１０に設けられた後述するＶばね１２を引掛けて保持する。また、主面５１の四隅には、ボルト孔５１－１が設けられている。また、天井Ｃの埋め込み穴Ｈからは、吊り下げボルトＢが吊り下げられている。器具本体５０は、ボルト孔５１－１に吊り下げボルトＢを挿入した後、吊り下げボルトＢをナット６１で締めることで、天井Ｃに固定される。

【0013】

また、主面５１には、電線孔５１－２が形成されるとともに、端子台５４が設けられている。端子台５４は、電源端子台と信号線端子台とを有する。図２において、電源端子台および信号線端子台は図示を省略している。電線孔５１－２からは、電線および信号線が引き出される。電線孔５１－２から引き出された電線は、端子台５４の電源端子台に電気的に接続される。また、電線孔５１－２から引き出された信号線は、端子台５４の信号線端子台に電気的に接続される。

【0014】

光源ユニット１０は、器具本体５０の開口内部に配置される。光源ユニット１０は、上カバー２７と、フランジ部１１と、Ｖばね１２と、拡散板１３と、導光板１７と、を備える。上カバー２７は、下端が開口した四角錐台に形成される。上カバー２７の４つの側面のそれぞれは、台形形状に形成され、上辺の長さが下辺の長さよりも短くなっている。フランジ部１１は、平面視で、長方形の枠形に形成されている。フランジ部１１は、図２に示すように、上カバー２７の下端から水平方向の外側に向かって突出するように配置されている。

【0015】

Ｖばね１２は、金属製の線材をＶ字状に曲げて形成された線ばねであり、フランジ部１１の上面に取り付けられている。Ｖばね１２は、器具本体５０のＶばね取り付け金具５３の位置に合わせて、合計４個設けられている。Ｖばね１２がＶばね取り付け金具５３に係合することで、光源ユニット１０が器具本体５０に吊り下げられて保持される。なお、照明器具１が天井Ｃの埋め込み穴Ｈに取り付けられた状態のとき、フランジ部１１は埋め込み穴Ｈの縁を覆う。従って、照明器具１が天井Ｃの埋め込み穴Ｈに取り付けられた状態のとき、ユーザからは埋め込み穴Ｈは見えなくなる。

【0016】

図３および図４は、実施の形態１に係る照明器具１の光源ユニット１０の構成を示す分解斜視図である。光源ユニット１０は、図３に示す構成要素と図４に示す構成要素とからなる。図３は、光源ユニット１０の下側部分に設けられた構成要素を示し、図４は、光源ユニット１０の上側部分に設けられた構成要素を示している。

【0017】

光源ユニット１０の構成要素のうち、まず、図３に示す構成要素について説明する。図３に示すように、光源ユニット１０は、フランジ部１１と、Ｖばね１２と、パッキン２１と、拡散板１３と、パッキン２２と、白色用ＬＥＤモジュール１４と、モジュール保持部１５とを備える。

【0018】

フランジ部１１は、上述したように、長方形の枠形に形成されている。フランジ部１１は、例えば金属から構成されている。Ｖばね１２は、フランジ部１１の上面に、合計４個設けられている。

【0019】

モジュール保持部１５は、平面視で長方形の枠形に形成されている。モジュール保持部１５は、４つの部材を組み合わせて構成されている。４つの部材のそれぞれは、後述する図５に示されるように、Ｌ字断面を有している。また、図３に示すように、モジュール保持部１５の４つの部材のそれぞれの下端には、取付フランジ１５－１が設けられている。取付フランジ１５－１は、ねじによってフランジ部１１に取り付けられる。

【0020】

白色用ＬＥＤモジュール１４は、３つの基板１４０と、３つの基板１４０それぞれの内側に設けられた色温度の異なる２種類の白色ＬＥＤ１４１および１４２とを有している。白色用ＬＥＤモジュール１４の３つの基板１４０は、長方形の３辺を形成するように、平面視でコの字形に配置される。隣接する基板１４０同士のなす角度は９０°である。白色用ＬＥＤモジュール１４は、コの字を構成する３方向から白色光を出射する。

【0021】

白色ＬＥＤ１４１は、例えば色温度が４０００～５０００（Ｋ）の昼色のＬＥＤであり、白色ＬＥＤ１４２は例えば色温度が２６００～３０００（Ｋ）の電球色のＬＥＤである。白色用ＬＥＤモジュール１４は、白色ＬＥＤ１４１および１４２の調光率を変化させることにより、様々な色温度および様々な光量の白色光を出射することができる。また、白色ＬＥＤ１４１と白色ＬＥＤ１４２は、時刻に応じて調光されてもよい。例えば、白色ＬＥＤ１４１と白色ＬＥＤ１４２は、昼間に光量が１００％、明け方および夕方に光量が５０％、夜に光量が２０％となるよう調光される。さらに、白色ＬＥＤ１４１と白色ＬＥＤ１４２は、例えば、昼間に色温度が４５００Ｋの昼白色となり、夕方に色温度が３０００～３５００Ｋの電球色となり、夜に色温度が４０００～３８００Ｋとなるよう調光される。

【0022】

なお、白色用ＬＥＤモジュール１４の光源として、ＬＥＤ以外の発光素子または発光装置を用いてもよい。また、白色用ＬＥＤモジュール１４は、１種類のみの白色ＬＥＤを備えてもよいし、３種類以上の白色ＬＥＤを備えてもよい。白色用ＬＥＤモジュール１４は、モジュール保持部１５の内側に配置され、モジュール保持部１５によって保持される。

【0023】

パッキン２２は、平面視で、長方形の細枠形に形成されている。パッキン２２は、拡散板１３の上側の端面と、図４に示す導光板１７の出射面である下面との間に配置される。パッキン２２は、後述する青色用ＬＥＤモジュール１８から出射された光が導光板１７の出射面から拡散板１３の上側の端面に入り込まないよう遮光する。また、パッキン２２は、白色用ＬＥＤモジュール１４から出射された白色光が拡散板１３の上側の端面から導光板１７の出射面に入り込まないよう遮光する。さらに、パッキン２２は、照明器具１が地震等により揺れた場合の緩衝材としても機能する。

【0024】

拡散板１３は、例えば白色の樹脂から構成され、平面視で長方形の枠形に形成されている。拡散板１３は、上側と下側が開口した四角錐台形状を有する。すなわち、拡散板１３の４つの側面のそれぞれは、垂直方向に対して予め設定された角度で傾斜している。拡散板１３の４つの側面のそれぞれは、台形形状の板から構成され、上辺の長さが下辺の長さよりも短くなっている。また、拡散板１３の４つの側面のそれぞれが傾斜しているため、平面視で、上辺の位置が下辺の位置よりも内側になるように配置されている。それにより、拡散板１３の内部空間は、下方向に向かってテーパ状に大きくなっている。拡散板１３は、４枚の台形形状の板を組み合わせて形成されてもよいし、一体成型で形成されてもよい。

【0025】

拡散板１３の４つの側面のうち、３つの面は発光面１３－１であり、他の１つの面は非発光面１３－２である。３つの発光面１３－１は、コの字形状に配置されている。ここで、拡散板１３の４つの側面のそれぞれにおいて、拡散板１３の内部空間に面している内側の面を前面と呼び、外側の面を背面と称する。

【0026】

拡散板１３は、白色用ＬＥＤモジュール１４の内側に配置される。すなわち、拡散板１３の発光面１３－１のそれぞれの背面側に、白色用ＬＥＤモジュール１４が配置される。白色用ＬＥＤモジュール１４から出射された白色光は、拡散板１３の発光面１３－１の背面から入射し、発光面１３－１を透過して、発光面１３－１の前面から出射される。発光面１３－１のそれぞれが傾斜しているため、３つの発光面１３－１の前面から出射される白色光は、斜め下方向を照射する。

【0027】

拡散板１３の非発光面１３－２の背面には、遮光シート（不図示）が貼付され、非発光面１３－２から光が漏れないように構成されている。

【0028】

このように、拡散板１３は、３つの発光面１３－１と、光を発しない１つの非発光面１３－２とを組み合わせた構成を有している。これにより、拡散板１３からの発光は、３方向からの光となり、太陽光に照らされた日向の窓枠、または日陰の窓枠越しに、外からの光が差し込んでいるような奥行き感のある視覚効果を演出することができる。

【0029】

拡散板１３はパッキン２１を介して、フランジ部１１上に載置される。パッキン２１は、平面視で、長方形の細枠形に形成されている。パッキン２１は、フランジ部１１または拡散板１３が振動した際に、互いが直接的にぶつかり合うことを防止する。また、パッキン２１の弾力性により、フランジ部１１から拡散板１３に与える力が緩和され、拡散板１３の破損を抑制することができる。さらに、フランジ部１１と拡散板１３との間にパッキン２１を設けることで、窓枠としての印象を持たせることができる。特に、パッキン２１が白色系の色調の場合に、窓枠としての印象を強めることができる。また、パッキン２１は、拡散板１３とフランジ部１１との隙間から白色光が漏れることを防ぐ遮光部としても機能する。

【0030】

次に、光源ユニット１０の構成要素のうち、図４に示す構成要素について説明する。図４に示すように、光源ユニット１０は、さらに、下ガイドプレート１６と、導光板１７と、青色用ＬＥＤモジュール１８と、上ガイドプレート１９と、絶縁部２３と、モジュール保持部２４と、固定部材２５と、導光板カバー２６と、上カバー２７とを備える。また、光源ユニット１０は、上カバー２７の上面に配置される電源装置３１と、調光ユニット３２とをさらに備える。

【0031】

下ガイドプレート１６は、図３に示したモジュール保持部１５上に載置される。下ガイドプレート１６は、２本の棒状の部材から構成され、導光板１７の下方において、導光板１７の長手方向に延びる端部に沿って配置される。下ガイドプレート１６を構成する２本の棒状の部材の両端には、突起部１６－３が設けられている。突起部１６－３は、上側に向かって垂直に延びている。突起部１６－３は、導光板１７の短手方向に延びる端面１７－２と接触し、導光板１７の長手方向への移動を規制する。

【0032】

上ガイドプレート１９は、導光板１７上に載置される。上ガイドプレート１９は、２本の棒状の部材から構成され、導光板１７の長手方向に延びる端部に沿って配置される。

【0033】

導光板１７は、平面視で長方形の板状に形成される。導光板１７は、青色用ＬＥＤモジュール１８から出射された光を拡散させ、出射面である下面から青色光を面発光する。導光板１７は、アクリル樹脂で形成され、光を散乱させる粒子である散乱体として、例えばシリカを含む。導光板１７の長手方向の端部は、下ガイドプレート１６と上ガイドプレート１９とで上下方向から挟持される。

【0034】

導光板１７の上面は、全反射するために平滑となっている。導光板１７の上面は、鏡面仕上げであることが望ましい。照明器具１の組立て作業中に、導光板１７の上面に傷がつくと、傷がついた箇所で全反射が起こりにくくなる。そのため、上面の傷がついた箇所に対応する下面の一部分が白っぽく光って見えてしまう。そのため、導光板１７の上面の傷つきを防止するために、導光板１７の上面を反射シート（不図示）で覆うようにしてもよい。

【0035】

青色用ＬＥＤモジュール１８は、導光板１７の長手方向に延びる端面１７－１に平行になるように配置される。青色用ＬＥＤモジュール１８は、２つの基板１８０と、基板１８０にそれぞれ配置された複数のＬＥＤとを備える。基板１８０の上部には、複数の貫通穴１８－１が設けられている。青色用ＬＥＤモジュール１８の構成および調光制御については、後ほど詳述する。

【0036】

青色用ＬＥＤモジュール１８は、固定部材２５によりモジュール保持部２４に取り付けられる。固定部材２５の青色用ＬＥＤモジュール１８側の面には、円柱型の突起部２５－１が設けられている。突起部２５－１は、青色用ＬＥＤモジュール１８の基板１８０の貫通穴１８－１にそれぞれ挿入される。突起部２５－１が貫通穴１８－１に挿入された状態で、固定部材２５がモジュール保持部２４にねじ止めされる。

【0037】

モジュール保持部２４は、断面がＬ字状の板金で形成されている。モジュール保持部２４は、青色用ＬＥＤモジュール１８の基板１８０を保持するだけでなく、青色用ＬＥＤモジュール１８からの熱を外部に放出する放熱板としても機能する。モジュール保持部２４は、図３に示したモジュール保持部１５の上面に取り付けられる。また、青色用ＬＥＤモジュール１８は、絶縁部２３を介して、モジュール保持部２４に取り付けられる。なお、青色用ＬＥＤモジュール１８の基板１８０が両面基板でない場合には、絶縁部２３は省略してもよい。

【0038】

導光板カバー２６は、上ガイドプレート１９上に載置される。導光板カバー２６は、導光板１７を上から覆い、導光板１７を保護する。上カバー２７は、図３および図４に示す光源ユニット１０の構成要素を覆い、当該構成要素を保護する。上カバー２７の上面には、電源装置３１および調光ユニット３２が載置される。

【0039】

電源装置３１は、青色用ＬＥＤモジュール１８および白色用ＬＥＤモジュール１４に電力を供給する。調光ユニット３２は、青色用ＬＥＤモジュール１８および白色用ＬＥＤモジュール１４が備える各ＬＥＤを調光する。本実施の形態の調光ユニット３２は、青色用ＬＥＤモジュール１８を調光して空の色を再現し、白色用ＬＥＤモジュール１４を調光して日向の光を再現する。電源装置３１と調光ユニット３２とは、例えば渡り配線などの配線で、電気的に接続される。また、電源装置３１および調光ユニット３２は、光源ユニット１０が器具本体５０に取り付けられた状態において、器具本体５０の端子台５４の電源端子台および信号端子台と電気的に接続される。

【0040】

図５は、実施の形態１に係る照明器具１の構成を示す断面模式図である。図５は、照明器具１を、長手方向の中央部分において、短手方向の１つの側面に平行な平面で切断した断面を模式的に示している。

【0041】

図５に示すように、器具本体５０の下端の開口内に光源ユニット１０が配置される。光源ユニット１０のフランジ部１１の上面には、Ｖばね１２が設けられている。Ｖばね１２は、器具本体５０に設けられたＶばね取り付け金具５３に引き掛けられた状態で保持されている。これにより、光源ユニット１０と器具本体５０とが係合され、光源ユニット１０が器具本体５０に保持される。

【0042】

白色用ＬＥＤモジュール１４は、モジュール保持部１５に保持され、拡散板１３の背面に配置される。また、青色用ＬＥＤモジュール１８は、モジュール保持部１５の上面に固定されたモジュール保持部２４に保持され、空隙３３を介して導光板１７の端面に対向するように配置される。拡散板１３と導光板１７とは互いに交差する向きに配置されている。具体的には、導光板１７は天井Ｃと平行に配置され、拡散板１３は導光板１７から斜め下方向に延びるよう配置される。

【0043】

青色用ＬＥＤモジュール１８から出射した光は、導光板１７の端面１７－１に入射され、導光板１７の上面と下面とで全反射しながら導光板１７内を進む。導光板１７内を進む光の一部は、導光板１７内の散乱体に当たって拡散され、導光板１７の下面から面発光される。導光板１７および青色用ＬＥＤモジュール１８により、窓越しに見える空の色を再現する空模擬部が構成される。また、白色用ＬＥＤモジュール１４から出射された白色光は、拡散板１３の背面から入射され、拡散板１３の発光面１３－１の前面から出射される。発光面１３－１は傾斜しているため、発光面１３－１の前面から出射される白色光は、斜め下方向を照らす。拡散板１３と白色用ＬＥＤモジュール１４により、窓の周囲に差し込む日向の光を再現する周囲発光部が構成される。

【0044】

次に、本実施の形態における青色用ＬＥＤモジュール１８の構成および調光制御について説明する。図６は、実施の形態１に係る青色用ＬＥＤモジュール１８の概略構成を示す図である。図６では、青色用ＬＥＤモジュール１８における１つの基板１８０の概略構成を示しているが、もう１つの基板１８０の構成も図６と同様である。図６に示すように、青色用ＬＥＤモジュール１８の基板１８０には、複数の白色ＬＥＤ１８１と、青色ＬＥＤ１８２と、緑色ＬＥＤ１８３とが配置される。詳しくは、基板１８０には、２個の白色ＬＥＤ１８１と、２個の青色ＬＥＤ１８２と、１個の緑色ＬＥＤ１８３とを一組として、複数の組が一列に配置される。

【0045】

なお、青色用ＬＥＤモジュール１８の基板１８０に配置される白色ＬＥＤ１８１、青色ＬＥＤ１８２、および緑色ＬＥＤ１８３の数および配置は、図６の例に限定されるものではない。例えば、白色ＬＥＤ１８１と、青色ＬＥＤ１８２と、緑色ＬＥＤ１８３とを、基板１８０の下側の領域に配置してもよい。この場合、導光板１７と拡散板１３とを近づけて配置することができ、導光板１７からの青色光と拡散板１３からの白色光とを近接させて出射することができる。また、白色ＬＥＤ１８１と、青色ＬＥＤ１８２と、緑色ＬＥＤ１８３との上下方向の位置をずらして配置するなどしてもよい。また、白色ＬＥＤ１８１、青色ＬＥＤ１８２、および緑色ＬＥＤ１８３の並びは、色のばらつきおよび基板の設計を考慮し、適宜決定すればよい。ただし、空の色を再現するためには、青色用ＬＥＤモジュール１８におけるＬＥＤの総数に対する白色ＬＥＤ１８１、青色ＬＥＤ１８２、および緑色ＬＥＤ１８３の数の比は、２：２：１とすることが望ましい。

【0046】

青色用ＬＥＤモジュール１８の基板１８０の上部には、複数の貫通穴１８－１が設けられている。基板１８０の中央部分に設けられた貫通穴１８－１（不図示）は円形であり、それ以外の貫通穴１８－１は長手方向に延びた楕円形である。青色用ＬＥＤモジュール１８の基板１８０は、白色ＬＥＤ１８１、青色ＬＥＤ１８２、および緑色ＬＥＤ１８３から発せられる熱によって熱膨張および熱収縮する。そのため、青色用ＬＥＤモジュール１８をモジュール保持部２４に固定させると、青色用ＬＥＤモジュール１８の基板１８０に熱膨張および熱収縮による反りまたはゆがみが生じるおそれがある。

【0047】

そこで、本実施の形態では、基板１８０に楕円形の貫通穴１８－１を設け、固定部材２５の突起部２５－１を貫通穴１８－１に遊びを持って挿入できる構成となっている。これにより、青色用ＬＥＤモジュール１８の基板１８０が熱膨張および熱収縮した場合にも、突起部２５－１が楕円形の貫通穴１８－１内を長手方向に移動することができ、基板１８０の反りまたはゆがみを抑制することができる。

【0048】

白色ＬＥＤ１８１は、例えば色温度が５０００（Ｋ）であり、順電圧が６ＶのＬＥＤである。青色ＬＥＤ１８２は、ドミナント波長が４７０ｎｍ以下であり、順電圧が３ＶのＬＥＤである。緑色ＬＥＤ１８３は、例えばドミナント波長が５１０～５７０ｎｍであり、順電圧が３ＶのＬＥＤである。白色ＬＥＤ１８１は、青色ＬＥＤ１８２および緑色ＬＥＤ１８３よりも順電圧が高く、同じ電流が流れた場合に、青色ＬＥＤ１８２および緑色ＬＥＤ１８３よりも明るく発光する。すなわち、青色用ＬＥＤモジュール１８における、各ＬＥＤの出力バランスは、白色ＬＥＤ１８１＞青色ＬＥＤ１８２＞緑色ＬＥＤ１８３となる。

【0049】

本実施の形態の青色用ＬＥＤモジュール１８は、白色ＬＥＤ１８１、青色ＬＥＤ１８２、および緑色ＬＥＤ１８３の発光を制御して、空の色、特に青空の色を再現する。このように、白、青、緑の３色を用いることで、赤、青、緑の３色を用いる場合に比べて、演色性を向上させることができる。

【0050】

図７は、実施の形態１に係る照明器具１の制御ブロック図である。図７に示すように、電源装置３１は、青色用ＬＥＤモジュール１８の白色ＬＥＤ１８１と、青色ＬＥＤ１８２と、緑色ＬＥＤ１８３とに、それぞれ電流を流す第１電源装置３１ａと、第２電源装置３１ｂと、第３電源装置３１ｃと、を備える。ＬＥＤ毎に個別に電源装置を備えることで、青色用ＬＥＤモジュール１８の発光色に対して二次元の制御ができるため、様々な青空を再現することができる。電源装置３１は、さらに、白色用ＬＥＤモジュール１４の白色ＬＥＤ１４１と、白色ＬＥＤ１４２と、にそれぞれ電流を流す第４電源装置３１ｄと、第５電源装置３１ｅと、を備える。

【0051】

また、調光ユニット３２は、第１電源装置３１ａおよび第２電源装置３１ｂに第１調光信号を送信する第１制御回路３２ａと、第３電源装置３１ｃに第２調光信号を送信する第２制御回路３２ｂと、を備える。すなわち、第１制御回路３２ａは、青色用ＬＥＤモジュール１８の白色ＬＥＤ１８１および青色ＬＥＤ１８２の発光を制御し、第２制御回路３２ｂは、青色用ＬＥＤモジュール１８の緑色ＬＥＤ１８３の発光を制御するものである。

【0052】

また、調光ユニット３２は、さらに、第４電源装置３１ｄに第３調光信号を送信する第３制御回路３２ｃと、第５電源装置３１ｅに第４調光信号を送信する第４制御回路３２ｄと、を備える。すなわち、第３制御回路３２ｃは、白色用ＬＥＤモジュール１４の白色ＬＥＤ１４１の発光を制御するものであり、第４制御回路３２ｄは、白色用ＬＥＤモジュール１４の白色ＬＥＤ１４２の発光を制御するものである。第１～第４制御回路３２ａ～３２ｄは、例えばタイマー（不図示）を有し、時刻に応じて第１～第５電源装置３１ａ～３２ｅを制御する。第１～第４制御回路３２ａ～３２ｄは、専用の単一回路または複合回路などのハードウェア、メモリに格納されるプログラムを実行するマイクロコンピュータまたはプロセッサ、もしくはこれらの組み合わせで構成される。

【0053】

上述のように、本実施の形態では、第１制御回路３２ａによって、青色用ＬＥＤモジュール１８の白色ＬＥＤ１８１と青色ＬＥＤ１８２との両方に対し、同じ制御を行う。これにより、ＬＥＤ毎に制御回路を設ける場合に比べて、照明制御を簡易化できるとともに、制御回路の数を削減させることができる。本実施の形態の場合は、制御回路の数を４つとすることができ、照明器具１の開発が容易になる。

【0054】

第１～第５調光信号は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号であり、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて光量が変更される。電源装置３１は、ＰＷＭ信号に基づいて、各ＬＥＤに流れる電流を変えることで青色用ＬＥＤモジュール１８と白色用ＬＥＤモジュール１４との調光制御を行う。

【0055】

図８は、実施の形態１に係る青色用ＬＥＤモジュール１８の光量を示すグラフである。図８の横軸は時刻を示し、縦軸は青色用ＬＥＤモジュール１８の光量を示す。本実施の形態の青色用ＬＥＤモジュール１８は、白色用ＬＥＤモジュール１４と同様に、時刻に応じて光量が変更される。詳しくは、図８に示すように、昼間（例えば８時から１６時）の光量は１００％とされ、明け方（例えば６時から８時）および夕方（例えば１６時から１８時）の光量は５０％とされ、夜（例えば１８時から６時）の光量は２０％とされる。なお、図８に示す時刻は、単なる一例であって、図８の例に限定されず、適宜設定してよい。また、季節に応じて各時刻の光量を変更してもよい。例えば、季節が夏の場合は、冬の場合に比べて、青色用ＬＥＤモジュール１８の光量を１００％とする昼間の時間を長くしてもよい。また、季節に応じて、青色用ＬＥＤモジュール１８の光量だけでなく色度を変更してもよい。

【0056】

図９は、実施の形態１に係る青色用ＬＥＤモジュール１８の調光制御を説明するグラフである。図９の横軸は時刻を示し、縦軸は調光信号のデューティ比を示す。また、図９の実線は第１制御回路３２ａから出力される第１調光信号を示し、破線は第２制御回路３２ｂから出力される第２調光信号を示す。図９に示すように、第１制御回路３２ａおよび第２制御回路３２ｂは、昼間の第１調光信号および第２調光信号のデューティ比を１とする。

【0057】

そして、夕方（例えば１６時）になると、第１制御回路３２ａは、第１調光信号のデューティ比を予め設定された第１減少率で０．２まで減少させる。また、第２制御回路３２ｂは、第２調光信号のデューティ比を第１減少率よりも大きい第２減少率で０．２まで減少させる。これにより、まず緑色ＬＥＤ１８３の光量が２０％まで低下し、その後、白色ＬＥＤ１８１と青色ＬＥＤ１８２が２０％まで低下する。

【0058】

また、明け方になると、夕方と逆の制御が行われる。具体的には、まず、第１制御回路３２ａは、第１調光信号のデューティ比を予め設定された第１増加率で１まで増加させる。第２制御回路３２ｂは、第１制御回路３２ａがデューティ比を増加させてから所定の時間が経過した後（例えば６時）に、第２調光信号のデューティ比を第１増加率よりも大きい第２増加率で１まで増加させる。

【0059】

このような制御を行うことにより、夕方になるとまず緑色ＬＥＤ１８３の光量が低下し、その後白色ＬＥＤ１８１と青色ＬＥＤ１８２が低下することで、導光板１７からの光を自然光と同じように紫がかった深い青色へと変化させることができる。

【0060】

また、本実施の形態では、空模擬部により再現される空の光だけでなく、周囲発光部により再現される日向の光を含めた全体の光が、実際の自然光を再現するよう、空模擬部および周囲発光部が調光される。図１０は、空模擬部と周囲発光部との輝度比および色度の最適値を確認した実験結果を示す表である。

【0061】

図１０に示す輝度比は、空模擬部の輝度に対する周囲発光部の輝度の比率であり、拡散板１３からの発光の輝度を導光板１７からの発光の輝度で除した値である。また、図１０では、空模擬部および周囲発光部の色度をＣＩＥ色度図のｘｙ座標系（ｘ，ｙ）で示している。図１０に示す「好ましさ」および「評価」における「ＯＫ」、「△」または「ＮＧ」は、実際の空のように見えるか否かで判断される。例えば、周囲発光部の輝度が高くなると、空模擬部の発光が周囲発光部に負けてしまうため、周囲発光部からの光が照明のように見えてしまう。ただし、周囲発光部の色温度が低くなると、周囲発光部が照明のように見えなくなるものの、周囲発光部の色温度が低くなりすぎると、夕方のような印象になってしまう。「△」は、許容値ではあるがＯＫとは言い難い結果を示す。

【0062】

図１０の実験結果からは、空模擬部と周囲発光部の輝度比、すなわち導光板１７からの発光の輝度：拡散板１３からの発光の輝度は、１：５．８～１：７が好ましく、１：７が最適値であることがわかった。また、拡散板１３からの発光の最適な色度は、ＣＩＥ色度図のｘｙ座標系（ｘ，ｙ）において、（０．３３８，０．３４５）～（０．３６３，０．３５５）であることがわかった。

【0063】

図１１は、複数の試作品における周囲発光部の色温度の好ましさと、空模擬部と周囲発光部を合わせた両方での自然さを確認した実験結果を示す表である。図１１に示すように、試作１０３と試作１０４とを比較すると、輝度比は同等であるが、空模擬部と周囲発光部の輝度の絶対値の相違により、空模擬部と周囲発光部の両方を含めた全体の自然さは相違することがわかった。すなわち、輝度比および色度は、最適値に幅を持つことがわかった。

【0064】

図１２は、図１０および図１１の実験結果に基づく周囲発光部の最適な色度範囲を示す表である。図１２に示すように、周囲発光部、すなわち拡散板１３からの発光の最適な色度範囲は、ＣＩＥ色度図のｘｙ座標系（ｘ，ｙ）において、（０．３３７６，０．３６１６）、（０．３３６６，０．３３６９）、（０．３６３０，０．３５５０）、（０．３６６０，０．３８２０）の範囲である。

【0065】

図１３は、図１０および図１１の実験結果に基づく色度図である。図１３に示す点線は、黒体軌跡であり、破線はＣＩＥ昼光である。また、図１３には、ＡＮＳＩ（米国規格協会）で定める４０００Ｋ、４５００Ｋ、５０００Ｋ、５７００Ｋ、６５００Ｋの色温度範囲が示される。さらに、図１３には、図１０の実験結果における輝度比１：４、１：５、１：５．８、１：６．２、１：６．５、１：７の場合の周囲発光部の色度と、図１１の実験結果における試作１０１、１０２、１０３、１０４の周囲発光部の色度とが示される。

【0066】

図１３において太線で示す範囲は、図１０および図１１の実験結果において「ＯＫ」または「△」と判断された周囲発光部の色度を含む範囲である。この範囲には、輝度比１：５．８～１：７の場合の色度と、試作１０１、１０３、１０４の色度とが含まれる。この範囲が、図１２に示す周囲発光部の色度座標（０．３３７６，０．３６１６）、（０．３３６６，０．３３６９）、（０．３６３０，０．３５５０）、（０．３６６０，０．３８２０）の４点を結ぶ四角形で囲まれる範囲であり、周囲発光部の推奨色温度範囲である。

【0067】

図１４、図１５および図１６は、実際の空と日向の色度および輝度の測定結果を示す表である。詳しくは、図１４は、２０１９年４月３日の神奈川県鎌倉市大船の空の測定結果であり、図１５は、２０１９年４月１５日の神奈川県鎌倉市大船の空の測定結果であり、図１６は、２０１９年４月１６日の神奈川県鎌倉市大船の空の測定結果である。なお、何れも天気は晴れとする。また、図１４～図１６に記載される「時刻」は、測定開始時刻であり、実際に測定された時刻とは１５分程度のばらつきがある。例えば、「１０：５５」と記載されている場合は、「１０：５５～１１：１０」の間に測定された結果である。また、測定視野は、０．１°である。また、「北」、「東」、「南」、「西」と示された測定値は、水平面に対して２０ｄｅｇ程度の角度での測定値である。また、「天空（北）」、「天空（東）」、「天空（西）」と示された測定値は、水平面から７０ｄｅｇ程度の角度での測定値である。また、「日向」は白色コピー用紙に自然光を当てて測定したものである。

【0068】

図１７は、昼間における実際の空と日向との輝度比を示す表である。図１７は、図１４および図１５に太枠で示される、一般的に昼間と想定される１０時～１４時の間の輝度比（日向の輝度／空の輝度）の最大値、平均値および最小値を含む。図１０に示す実験結果から導きだした輝度比１：５．８～１：７は、図１７に示す実際の空と日向との輝度比と同等であることがわかる。また、図１７に示す結果によると、昼間における実際の空と日向との輝度比は、最大で１２．９６４である。そのため、導光板１７からの発光の輝度と、拡散板１３からの発光の輝度との比は、１：５．８～１：１３としてもよい。

【0069】

以上を踏まえ、本実施の形態の調光ユニット３２は、導光板１７からの発光の輝度と、拡散板１３からの発光の輝度との比が１：５．８～１：１３となるよう白色用ＬＥＤモジュール１４または青色用ＬＥＤモジュール１８、もしくは両方を調光する。好ましくは、調光ユニット３２は、導光板１７からの発光の輝度と、拡散板１３からの発光の輝度との比が、１：５．８～１：７となるよう白色用ＬＥＤモジュール１４または青色用ＬＥＤモジュール１８、もしくは両方を調光する。

【0070】

さらに、調光ユニット３２は、拡散板１３からの発光の色度が、ＣＩＥ色度図のｘｙ座標系（ｘ，ｙ）において、（０．３３７６，０．３６１６）、（０．３３６６，０．３３６９）、（０．３６３０，０．３５５０）、（０．３６６０，０．３８２０）の４点を結ぶ四角形で囲まれる範囲内に存在するよう白色用ＬＥＤモジュール１４を調光する。

【0071】

以上のように、本実施の形態の照明器具１は、導光板１７から青色用ＬＥＤモジュール１８による青色光と、拡散板１３から白色用ＬＥＤモジュール１４による白色光とを発することで、窓越しに見える空の様子と、窓の周囲の日向の光とを再現できる。また、導光板１７からの発光の輝度と拡散板１３からの発光の輝度との輝度比、および拡散板１３からの発光の色度を上述のように設定することで、照明器具１における空からの光の再現度を向上させることができる。

【0072】

なお、実施の形態１では、照明器具１を天井Ｃに取り付けることを前提として説明したが、照明器具１は、室内の壁に設置してもよい。但し、その場合には、白色用ＬＥＤモジュール１４を、平面視でＬ字型にする。また、これに合わせて、拡散板１３についても、４つの側面のうち、隣接する２つの面を発光面１３－１とし、他の２面を非発光面１３－２とする。他の構成については、実施の形態１と同じにする。これにより、照明器具１を天井Ｃに取り付けた場合と同様に、照明器具１を室内の壁に設置した場合においても、太陽光に照らされた日向または日陰の窓枠越しに奥行き感のある青空を見るような視覚効果を演出することができる。また、照明器具１の形状は、長方形に限定されるものではなく、正方形の箱型であってもよい。

【0073】

また、実施の形態１では、ＬＥＤごとに第１～第５電源装置３１ａ～３１ｅを備える構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、青色用ＬＥＤモジュール１８の白色ＬＥＤ１８１と青色ＬＥＤ１８２との電源装置を共通化してもよい。これにより、部品点数をさらに削減することができ、コストの削減および照明器具１の小型化を実現することができる。

【0074】

また、実施の形態１では、白色ＬＥＤ１８１および青色ＬＥＤ１８２の制御回路を共通とし、同じ調光信号にて調光する構成としたが、これに限定されるものではない。白色ＬＥＤ１８１および青色ＬＥＤ１８２が、それぞれ個別の制御回路を備え、個別の調光信号によって制御されてもよい。

【0075】

また、上述の実施の形態では、まず緑色ＬＥＤ１８３の光量を低下させてから、白色ＬＥＤ１８１と青色ＬＥＤ１８２の光量を低下させる２段階の制御を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、白色ＬＥＤ１８１と青色ＬＥＤ１８２の光量を低下させてから、緑色ＬＥＤ１８３の光量を低下させる２段階の制御としてもよい。さらに、白色ＬＥＤ１８１、青色ＬＥＤ１８２および緑色ＬＥＤ１８３の制御は、上述したものに限定されるものではなく、目的の空の色に応じて、ＣＩＥ色度座標におけるｘ値およびｙ値の両方または何れか一方をマイナス側またはプラス側に変化させてもよい。

【0076】

また、上述の実施の形態では、青色用ＬＥＤモジュール１８は、複数の白色ＬＥＤ１８１と、青色ＬＥＤ１８２と、緑色ＬＥＤ１８３とを有する構成としたが、青色光成分を含む光を発するものであれば、これに限定されるものではない。例えば、青色用ＬＥＤモジュール１８は、下記（１）～（７）の何れかのＬＥＤを有する構成としてもよい。
（１）青色ＬＥＤと、白色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、アンバー色ＬＥＤ。
（２）水色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、アンバー色ＬＥＤ。
（３）水色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤ。
（４）白色ＬＥＤ（８０００～７０００Ｋ）と、アンバー色ＬＥＤ。
（５）水色ＬＥＤと、アンバー色ＬＥＤ。
（６）水色ＬＥＤのみ。
（７）白色ＬＥＤ（８０００～７０００Ｋ）のみ。

【符号の説明】

【0077】

１ 照明器具、１０ 光源ユニット、１１ フランジ部、１３ 拡散板、１３－１ 発光面、１３－２ 非発光面、１４ 白色用ＬＥＤモジュール、１５ モジュール保持部、１５－１ 取付フランジ、１６ 下ガイドプレート、１６－３ 突起部、１７ 導光板、１７－１ 端面、１７－２ 端面、１８ 青色用ＬＥＤモジュール、１８－１ 貫通穴、１９ 上ガイドプレート、２１ パッキン、２２ パッキン、２３ 絶縁部、２４ モジュール保持部、２５ 固定部材、２５－１ 突起部、２６ 導光板カバー、２７ 上カバー、３１ 電源装置、３１ａ 第１電源装置、３１ｂ 第２電源装置、３１ｃ 第３電源装置、３１ｄ 第４電源装置、３１ｅ 第５電源装置、３２ 調光ユニット、３２ａ 第１制御回路、３２ｂ 第２制御回路、３２ｃ 第３制御回路、３２ｄ 第４制御回路、３３ 空隙、５０ 器具本体、５１ 主面、５１－１ ボルト孔、５１－２ 電線孔、５２ 側面、５３ 取り付け金具、５４ 端子台、６１ ナット、１０１、１０２、１０３、１０４ 試作、１４０ 基板、１４１、１４２ 白色ＬＥＤ、１８０ 基板、１８１ 白色ＬＥＤ、１８２ 青色ＬＥＤ、１８３ 緑色ＬＥＤ、Ｂ 吊り下げボルト、Ｃ 天井、Ｈ 埋め込み穴。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】