特許 7570270 ＬＥＤモジュール、照明装置、及び照明構造

(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】2024-10-10

(45)【発行日】2024-10-21

(54)【発明の名称】ＬＥＤモジュール、照明装置、及び照明構造

(51)【国際特許分類】

   F21V 29/15 20150101AFI20241011BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20241011BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20241011BHJP

   F21Y 113/13 20160101ALN20241011BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20241011BHJP

【ＦＩ】

F21V29/15

F21S2/00 230

F21V7/00 320

F21Y113:13

F21Y115:10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021059994

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022156357

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2024-02-21

(73)【特許権者】

【識別番号】390010054

【氏名又は名称】コイト電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】森 久稔

(72)【発明者】

【氏名】泉 貴之

(72)【発明者】

【氏名】松永 淳

(72)【発明者】

【氏名】丸山 和夫

【審査官】谷口 東虎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１３５４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－００５５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１７３１８３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－１１９１７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｖ ２９／１５

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ７／００

Ｆ２１Ｙ １１３／１３

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のフルカラーＬＥＤと複数の白色ＬＥＤとを含む複数のＬＥＤが基板上に一列に配置されて成るＬＥＤモジュールであって、
一つのフルカラーＬＥＤの隣に複数の白色ＬＥＤが配置されたＬＥＤ群が複数群一列に配置されており、
同一ＬＥＤ群内における互いに隣接したフルカラーＬＥＤと白色ＬＥＤとの中心間距離が、同一ＬＥＤ群内における複数のうちの両端の白色ＬＥＤ同士の中心間距離よりも長い
ことを特徴とするＬＥＤモジュール。

【請求項2】

請求項１に記載のＬＥＤモジュールと、該ＬＥＤモジュールを収容した筐体と、を備えた
ことを特徴とする照明装置。

【請求項3】

前記ＬＥＤモジュールの光が透過する光拡散シートを備えている
ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の照明装置と、該照明装置からの光を反射させる反射面と、を備え、
前記照明装置が間接照明として用いられる
ことを特徴とする照明構造。

【請求項5】

前記反射面が光拡散面である
ことを特徴とする請求項４に記載の照明構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤモジュール、該ＬＥＤモジュールを備えた照明装置、及び照明構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数のＬＥＤが基板上に一列に配置されて成るＬＥＤモジュールが公知である。例えば特許文献１には、一対の白色ＬＥＤ間に赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤがこの順で配置されたＬＥＤ群が複数群一列に配置された構成のＬＥＤモジュールが開示されている。このＬＥＤモジュールは、照明光の色むらを少なくするために、同一ＬＥＤ群内における一方の白色ＬＥＤとそれに隣接した赤色ＬＥＤとの中心間距離（２Ｎ）、及び他方の白色ＬＥＤとそれに隣接した青色ＬＥＤとの中心間距離（２Ｎ）が、隣接したＬＥＤ群における隣接した白色ＬＥＤ同士の中心間距離（２Ｌ）よりも短く形成されている。即ち、ＬＥＤ群内で有色ＬＥＤ（赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ）と白色ＬＥＤとを近付けることで色むらを少なくしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６５５８６７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願発明者らは、複数のフルカラーＬＥＤと複数の白色ＬＥＤとを含む複数のＬＥＤが基板上に一列に配置されて成るＬＥＤモジュールを開発した。そして、この開発を進める中で、以下の問題に直面した。即ち、フルカラーＬＥＤはワンチップにＲＧＢ３色の素子が内蔵されているため、白色ＬＥＤに比べ発熱する。そのため、白色ＬＥＤとフルカラーＬＥＤは、互いに熱の影響を受け難い配置にする必要がある。一方、これらＬＥＤの配置は、照明光に色むらが極力生じない配置にする必要があり、両者を両立させることは困難な問題であった。

【0005】

本発明は、ＬＥＤ同士が熱の影響を受け難く、かつ、照明光に色むらが極力生じないＬＥＤモジュール、該ＬＥＤモジュールを備えた照明装置、及び照明構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のＬＥＤモジュールは、複数のフルカラーＬＥＤと複数の白色ＬＥＤとを含む複数のＬＥＤが基板上に一列に配置されて成るＬＥＤモジュールであって、一つのフルカラーＬＥＤの隣に複数の白色ＬＥＤが配置されたＬＥＤ群が複数群一列に配置されており、同一ＬＥＤ群内における互いに隣接したフルカラーＬＥＤと白色ＬＥＤとの中心間距離が、同一ＬＥＤ群内における複数のうちの両端の白色ＬＥＤ同士の中心間距離よりも長いことを特徴とする。

【0007】

本発明の照明装置は、上記ＬＥＤモジュールと、該ＬＥＤモジュールを収容した筐体と、を備えたことを特徴とする。

【0008】

本発明の照明構造は、上記照明装置と、該照明装置からの光を反射させる反射面と、を備え、前記照明装置が間接照明として用いられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ＬＥＤ同士が熱の影響を受け難く、かつ、照明光に色むらが極力生じないＬＥＤモジュール、該ＬＥＤモジュールを備えた照明装置、及び照明構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態にかかるＬＥＤモジュールを備えた照明装置を模式的に表した図である。

【図2】図１の照明装置の設置例を示す図である。

【図3】図１の照明装置の他の設置例を示す図である。

【図4】図１のＬＥＤモジュールの模式図である。

【図5】図４の要部を拡大した図である。

【図6】比較例のＬＥＤモジュールの模式図である。

【図7】図１の照明装置と比較例の照明装置の輝度値を表すグラフであり、各照明装置を電球色に発光させた際のグラフである。

【図8】図１の照明装置と比較例の照明装置の輝度値を表すグラフであり、各照明装置を赤色に発光させた際のグラフである。

【図9】図１の照明装置と比較例の照明装置の輝度値を表すグラフであり、各照明装置を緑色に発光させた際のグラフである。

【図10】図１の照明装置と比較例の照明装置の輝度値を表すグラフであり、各照明装置を青色に発光させた際のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施形態にかかる「ＬＥＤモジュール」、「照明装置」、及び「照明構造」を図１～１０を参照して説明する。

【0012】

図１に示す照明装置１０は、ＬＥＤモジュール１と、ＬＥＤモジュール１を収容した筐体９と、筐体９の開口部９ａに取り付けられた透明カバーと、を備えている。

【0013】

ＬＥＤモジュール１は、模式的に表されているが、複数のフルカラーＬＥＤと複数の白色ＬＥＤとを含む複数のＬＥＤが細長い基板上に該基板の長手方向に一列に配置されて成るものである。本例の照明装置１０は、長さ３０センチ程度のＬＥＤモジュール１が４枚使用されており、各ＬＥＤモジュール１が長手方向に並べられている。

【0014】

上記透明カバーは、ＬＥＤモジュール１の光を透過させるものであり、光拡散シートが貼り付けられている。このように、透明カバーには、光拡散シート等の拡散層を設けて配光角を大きくすることが好ましい。このようにすることで照明光の色むらをより低減することができる。

【0015】

本例の照明装置１０は、鉄道車両の室内灯として使用されることを予定している。また、照明装置１０は、図２に示すように、その長手方向（ＬＥＤの並び方向）が車両１１の進行方向となるように、かつ、光が天井１２にあたるように斜め上向きに設置されて間接照明として使用されることを予定している。

【0016】

即ち、図２に示す照明構造は、間接照明として用いられる照明装置１０と、照明装置１０からの光を反射させる反射面としての天井１２と、で構成されている。また、天井１２は、照明光の色むらをより低減できるように光拡散面（鏡面ではなく、凹凸を有し、入射光を拡散反射させる面）とされている。このように照明装置１０を間接照明として使用することで、照射面で光が混ざり、より均一な色になる。また、本例では、照明装置１０が光拡散シートを備え、かつ、天井１２が光拡散面とされているが、本発明の照明構造においては、色むらを低減するために、前記光拡散シートと前記光拡散面の少なくとも一方の構成を備えていることが好ましい。

【0017】

なお、図３に示すように、光が座席１４や床１３に直接あたるように照明装置１０を下向きに設置してもよい。即ち、照明装置１０は直接照明として使用することも可能である。

【0018】

続いて、ＬＥＤモジュール１の素子配置について説明する。図４に示すように、ＬＥＤモジュール１は、複数のフルカラーＬＥＤ２と複数の白色ＬＥＤ３とを含む複数のＬＥＤが基板４上に一列に配置されて構成されている。複数のフルカラーＬＥＤ２は、図５に示すように、ワンチップにＲＧＢ３色の素子２ｒ，２ｇ，２ｂが内蔵されたものである。本例では、ＲＧＢ３色の素子２ｒ，２ｇ，２ｂがこの順で複数のＬＥＤ２，３の並び方向に並んでいる。

【0019】

複数のＬＥＤ２，３は、フルカラーＬＥＤ２、白色ＬＥＤ３、白色ＬＥＤ３、白色ＬＥＤ３、フルカラーＬＥＤ２、白色ＬＥＤ３、白色ＬＥＤ３、白色ＬＥＤ３・・・の順で規則的に配置されている。即ち、一つのフルカラーＬＥＤ２の隣に三つの白色ＬＥＤ３が配置されたＬＥＤ群が複数群一列に配置されている。図４中の一点鎖線は、各ＬＥＤ群の単位を表しており、一点鎖線で囲まれた要素で各ＬＥＤ群が構成されている。本例では、１枚の基板４に１０のＬＥＤ群が配置されている。よって、本例では１０個のフルカラーＬＥＤ２と、３０個の白色ＬＥＤ３とでＬＥＤモジュール１が構成されている。

【0020】

これら複数のＬＥＤ２，３は、互いに間隔をあけて配置されているが、ＬＥＤ同士が熱の影響を受け難く、かつ、照明光に色むらが極力生じないＬＥＤモジュールを実現するために、ＬＥＤの間隔が以下のように設定されている。

【0021】

即ち、同一ＬＥＤ群内における互いに隣接したフルカラーＬＥＤ２と白色ＬＥＤ３との中心間距離Ａが、同一ＬＥＤ群内における三つのうちの両端の白色ＬＥＤ３同士の中心間距離Ｂよりも長く設定されている。同一ＬＥＤ群内における三つの白色ＬＥＤ３は、等間隔に配置されている。また、隣接したＬＥＤ群における隣接したフルカラーＬＥＤ２と白色ＬＥＤ３との中心間距離は、前記距離Ａと等しい。本例では、Ａ＝１０．１８３４ｍｍであり、Ｂ＝８．９８３４ｍｍとされている。

【0022】

発明が解決しようとする課題の項で述べたように、フルカラーＬＥＤ２はワンチップにＲＧＢ３色の素子２ｒ，２ｇ，２ｂが内蔵されているため、白色ＬＥＤ３に比べ発熱する。よって、本発明では、上述したように、フルカラーＬＥＤ２とその両側の白色ＬＥＤ３との中心間距離Ａを三つ並んだうちの両端の白色ＬＥＤ３同士の中心間距離Ｂよりも長くして、フルカラーＬＥＤ２と白色ＬＥＤ３を互いに熱の影響を受け難い配置としている。

【0023】

本願発明者らは、上記照明装置１０を車両モックに設置し、壁面に光をあてて当該壁面における色むら、輝度分布を評価した。また、比較対象として、図６に示すＬＥＤモジュール３０１を備えた照明装置を本発明の照明装置１０と同等の明るさに調光の上、照明装置１０の横に並べて（２つの照明装置を長手方向に並べて）設置し、両者を比較した。

【0024】

図６に示す比較例のＬＥＤモジュール３０１は、基板４上に白色ＬＥＤ３とフルカラーＬＥＤ２が交互に一列に配置されて成るものである（ただし、途中三箇所においては白色ＬＥＤ３が二つ連続して配置されている）。このＬＥＤモジュール３０１は、２６個のフルカラーＬＥＤ２と、３０個の白色ＬＥＤ３とで構成されている。

【0025】

色むら評価に関しては、本発明の照明装置１０及び比較例の照明装置を、電球色（白色ＬＥＤ３のみを点灯させる）、赤色、緑色、青色に発光させ、各色にて上記壁面における色むらの有無を目視にて確認した。この結果、本発明の照明装置１０は、各色において比較例の照明装置と比べて遜色なく、色むらがないことが確認できた。

【0026】

輝度分布評価に関しては、本発明の照明装置１０及び比較例の照明装置を、電球色（白色ＬＥＤ３のみを点灯させる）、赤色、緑色、青色に発光させ、各色にて上記壁面の輝度画像を取得し、ピクセル位置毎の輝度値をグラフ化した。図７は電球色に発光させた際のグラフであり、図８は赤色に発光させた際のグラフであり、図９は緑色に発光させた際のグラフであり、図１０は青色に発光させた際のグラフである。各グラフ横軸の「ピクセル位置」は、上記壁面の水平方向の位置であり、本発明の照明装置１０と比較例の照明装置の並び方向の位置である。これらグラフから明らかなように、本発明の照明装置１０は、各色において比較例の照明装置とほぼ同等の輝度分布が確認でき、輝度むらに問題がないことが確認できた。

【0027】

以上説明したように、本発明によれば、ＬＥＤ２，３同士が熱の影響を受け難く、かつ、照明光に色むらが極力生じないＬＥＤモジュール１、該ＬＥＤモジュール１を備えた照明装置１０、及び照明構造を提供することができる。

【0028】

上述した実施形態では、ＬＥＤモジュールの各ＬＥＤ群が、一つのフルカラーＬＥＤ２の隣に三つの白色ＬＥＤ３が配置された構成であったが、本発明ではこれに限らず、各ＬＥＤ群が、一つのフルカラーＬＥＤ２の隣に二つの白色ＬＥＤ３が配置された構成であってもよいし、一つのフルカラーＬＥＤ２の隣に三つ以上の白色ＬＥＤ３が配置された構成であってもよい。何れの場合でも、同一ＬＥＤ群内における互いに隣接したフルカラーＬＥＤと白色ＬＥＤとの中心間距離が、同一ＬＥＤ群内における複数のうちの両端の白色ＬＥＤ同士の中心間距離よりも長く設定されていればよい。

【0029】

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【符号の説明】

【0030】

１ ＬＥＤモジュール
２ フルカラーＬＥＤ
３ 白色ＬＥＤ
４ 基板
１０ 照明装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】