JP2009043611A

JP2009043611A - 照明装置の光源ユニット

Info

Publication number: JP2009043611A
Application number: JP2007208236A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takaya; 健次貴家
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】一般的な白色ＬＥＤを光源とし、優れた演色性に加え色調調整が可能で、かつ均一光照射に優れた照明装置の光源ユニットを提供すること。
【解決手段】それぞれ異なる特定色の色素もしくは蛍光体含有の拡散シート、反射シート、導光体を組み合わせ、白色光源ＬＥＤからの照射光を、導光体を経て拡散シートを透過させ、導光体底部方向の光も反射シートで導光体上面へ反射して拡散シートを透過させ、拡散シートを透過する際に色素もしくは蛍光体により色調調整を行い、拡散シートの拡散作用によって、蛍光体によって波長変換されなかった光と、蛍光体によって波長変換された光を、拡散シートの拡散作用によって混色され、色むらの低減した均一な光を得るようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子を光源とする照明装置に関する。

近年は白熱球や蛍光灯を使用した卓上電気スタンド等の一般照明に代わる照明器具として発光効率に優れたＬＥＤを利用した照明装置が多数提案されている。しかし、ＬＥＤを光源とする照明装置は、ＬＥＤが面積の小さな点光源であることから、広い角度範囲を照射できるような工夫がなされている。（例えば、特許文献１）

また、一般的な照明器具は照射物の色を自然光で見た状態に近い色で表現できるように光源のＬＥＤには白色ＬＥＤを用いることが多い。この白色ＬＥＤには一般的には青色ＬＥＤと黄色蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤが用いられる。

上記特許文献１に開示してある照明装置を図により説明する。図４は従来の白色ＬＥＤを用いた照明装置の斜視図である。図４において、６０は照明装置であって、６１は導光体、６２、６３は導光体６１の両端部に配置したＬＥＤ、６４、６５は導光体６１の周面に軸方向に沿って適当間隔で配置された方形の横断面を有する複数の溝である。つまり、点光源に近いＬＥＤからの光を導光体６１の軸方向の複数の溝６４、６５で屈折させ、光を所望の角度範囲に照射できるようにするというものである。

特開２００２−２４５８０６号公報

しかしながら、上記従来の技術には以下の課題が残されている。
従来の技術では導光体には透光性材料を使用し、光源には白色ＬＥＤを用いている。近年主流を占めている白色ＬＥＤは青色ＬＥＤとその補色となる黄色の蛍光体（ＹＡＧ）をＬＥＤ封止樹脂に混入して構成され、青色発光の蛍光体励起により擬似的な白色光を生成している。従って、更に演色性を高めるためにＬＥＤ素子に色素や蛍光体を混入して色補正するにはＬＥＤ封止樹脂部は小さすぎる。

図３はＬＥＤ光源のスペクトル特性図である。図３においてＸ軸は波長、Ｙ軸は相対光強度を示す。従来の擬似的な白色ＬＥＤのみのスペクトル例を図３の５２に示す。つまり、この白色ＬＥＤのスペクトル５２は６００〜６５０Åの成分がほとんど無く、白色ＬＥＤのみを光源とした場合は照明装置としては演色性に欠ける。

すなわち、従来の技術は、照射光は演色性に欠けるという課題があった。本発明は前述の課題に対して、一般的な白色ＬＥＤを光源とし、優れた演色性に加え色調調整が可能で、かつ照明装置として重要な均一光照射に優れた照明装置の光源ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の照明装置の光源ユニットは、基本的には下記記載の構成要件を採用するものである。

本発明の照明装置の光源ユニットは、底面に平坦部を有する円柱状導光体の片端部もしくは両端部にＬＥＤを配置し、前記平坦部には微細な凹凸によって形成された反射手段が設けられ、前記底面側には反射シートを配設し、前記円柱状導光体の上面側には特定色の色素もしくは蛍光体を含んだ拡散シートを配置したことを特徴とする。

つまり、円柱状導光体端部のＬＥＤから照射した光は導光体の底部によって反射されて円柱状導光体上面へ照射され、拡散シートを透過する際に色素もしくは蛍光体により色調調整を行う。拡散シートの拡散作用によって、蛍光体によって波長変換されなかった光と、蛍光体によって波長変換された光は、拡散シートの拡散作用によって混色され、色むらの低減した均一な光を得ることができる。

また、前記円柱状導光体の底面に配設する反射シートは、特定色の色素もしくは蛍光体を含んだ反射シートであることを特徴とする。

つまり、拡散シートによる色調調整と併せて円柱状導光体の底面に配設する反射シートでも色調調整を行う。

また、前記円柱状導光体は、特定色の色素もしくは蛍光体を含んだ導光体であることを特徴とする。

つまり、拡散シートおよび反射シートによる色調調整と併せて円柱状導光体でも色調調整を行う。

また、前記円柱状導光体の片端部もしくは両端部に配置するＬＥＤは、複数のＬＥＤで構成されたＬＥＤ複合体であることを特徴とする。

つまり、複数のＬＥＤで光強度を増し、また、種類の異なるＬＥＤを複数個組み合わせることで色調調整を行う。

すなわち、本発明によれば、光源のＬＥＤからの照射光は導光体を経て拡散シートを透過する。導光体底部方向の光も反射シートで導光体上面へ反射され拡散シートを透過する。それぞれ異なる特定色の色素もしくは蛍光体含有の拡散シート、反射シート、導光体を組み合わせることで光源のＬＥＤからの照射光とは独立して広範囲な色調調整を容易に行える照明装置の光源ユニットを提供することができる。

以下、本発明に係る照明装置の光源ユニットの実施形態を図面にもとづいて説明する。

図１および図２ａ、図２ｂに本発明による照明装置の光源ユニットを示す。図１は本発明による光源ユニットの斜視図である。図２ａは本発明による光源ユニットの正断面図である。図２ｂは本発明による光源ユニットの側断面図である。

図１および図２ａ、図２ｂにおいて１は光源ユニットであり、２はホルダー、６は白色ＬＥＤ、１１は導光体、２１は反射シート、３１は拡散シートである。ＬＥＤ６は青色発光素子をＹＡＧ蛍光体を分散した樹脂によって封止した白色光を出射するＬＥＤである。

まず、図１の斜視図にもとづいて光源ユニット１の構成を説明する。
長方形ホルダー２内にはそのホルダー２の長手方向に合わせて円柱状の導光体１１が保持収納してあり、この円柱状の導光体１１の端部位置にはＬＥＤ６を発光照射光が円柱状導光体２１の端部に向く位置に配置してある。また、ホルダー２の底面に接する導光体１１の面は平坦部となっている。また、導光体１１の底面側には、反射シート２１が配設してあり、開放したホルダー２の上面側には拡散シート３１が配設してある。

次に、図２ａ、図２ｂの断面図にもとづいて光源ユニット１のさらに詳細な構造を説明する。なお、図２ａは図１におけるＡ１−Ａ２の断面を示す。図２ｂは図２ａにおけるＢ１−Ｂ２の断面を示す。

図２ａに示すＬＥＤ６は白色ＬＥＤであり、導光体１１の両端面に配置してあるが、片端配置であっても良い。また、ＬＥＤ６を配置する導光体１１の端面は搭載するＬＥＤの面積に対応して円筒部より絞った形状としてある。

導光体１１のホルダー２の底面に接する導光体１１の底面は平坦部となっており、平坦部には、ドットやプリズム等の微細な凹凸形状の反射手段が形成されている。なお、反射手段は、白色の樹脂をドット状に印刷した白色ドットでも構わない。本実施例では図２ｂに示すように反射手段には反射シート２１が配設してあり、開放したホルダー２の上面には拡散シート３１が配設してある。

つまり、長方形ホルダー２内の円柱状の導光体１１の端部位置に配置したＬＥＤ６の照射光は導光体１１の端部から入射し、導光体１１の円周方向に照射する。導光体１１のホルダー２底面側には反射手段が設けられているため、上面側への入射角を変更でき、導光体１１から光を出射させることができる。また。導光板１１の底面から漏れた光は、反射シート２１によって導光板１１に戻され、導光板１１の上面から出射される。導光体１１の上面から出射された光は、開放したホルダー２の上面から拡散シート３１を透過して光源ユニット１の外へと照射する。

次に、拡散シート３１の詳細を述べる。拡散シート３１は素材に特定色の色素もしくは蛍光体を含有した樹脂製である。つまり、樹脂に赤色染料を混入して拡散シート３１を形成することで拡散シート３１を透過する光は赤色が補色される。樹脂の着色は赤色顔料であっても良い。あるいは、赤色蛍光体、例えば酸化イットリウム系の蛍光体を混入しても良い。先に述べた図４に赤色補色を行った本発明による光源ユニット１の特性を示す。なお、本実施例では、蛍光体（または色素）を分散した樹脂によって拡散シートを形成させていたが、拡散シートの表面に蛍光体（または色素）を分散した樹脂を塗布しても構わない。

先に述べた図４の従来例の光源スペクトル特性に本発明による光源ユニット１のスペクトル特性を重ねて示す。図４の光源のスペクトル特性図において、Ｘ軸は波長、Ｙ軸は相対光強度を示す。本発明による赤色補色拡散シート３１摘要時の光源ユニット１のスペクトル例を５１に示す。つまり、本発明による光源ユニット１のスペクトル５１は６００〜６５０Å付近に赤色成分５１ａの強いスペクトルを有するので演色性に優れた照明装置の光源ユニットを提供できる。

なお、本実施形態では光源のＬＥＤ６に赤色スペクトル成分がほとんど無い白色ＬＥＤを使用し、赤色補色拡散シート３１で赤色補色を行っているが、照明装置の用途としては演色性に優れた白色以外の色調も要求される場合がある。この場合は拡散シート３１の色素を変えれば良い。つまり、様々な色調の拡散シート３１を揃え、同一形状の光源ユニットの拡散シートのみ入れ替えることで広範囲な色調調整が可能な光源ユニットも提供できる。

さらに、円柱状導光体の底面に配設する反射シート２１を特定色の色素もしくは蛍光体を含む反射シートとすることでも光源ユニット１の色調調整が可能であるから前述の拡散シート３１による色調調整と併せて円柱状導光体の底面に配設する反射シート２１でも色調調整をすることでさらに広範囲な色調調整が可能な光源ユニットを提供できる。この反射シートは、蛍光体（または色素）を分散させた樹脂を反射シートの表面に塗布して形成させてもよい。

さらに、円柱状導光体１１を特定色の色素もしくは蛍光体を含む導光体とすることでも光源ユニット１の色調調整が可能であるから前述の拡散シート３１による色調調整と円柱状導光体の底面に配設する反射シート２１による色調調整と併せて色調調整をすることでさらに広範囲な色調調整が可能な光源ユニットも提供できる。この導光体は、蛍光体（または色素）を分散した樹脂によって形成、または、導光体の表面に、蛍光体（または色素）を分散した樹脂を塗布して形成されている。

なお、拡散シート３１、反射シート２１、円柱状導光体１１に含ませる蛍光体（または色素）を、それぞれの部品ごとに異なる蛍光体（または色素）とすることもできる。同一の樹脂に異なる種類の蛍光体（または色素）を分散させると、重量や大きさによって分散性にむらが生じていたが、それぞれの部品ごとに異なる蛍光体（または色素）を分散するようにすれば、分散性のむらによる色むらを低減させることができる。また、それぞれの部品を適宜選択することで演色性の調整が容易になる。

また、図２ａに示すＬＥＤ６は通常の単個白色発光素子を導光体１１の端面に配置してあるが、８〜２４個の複数の発光素子を実装したＬＥＤを使用することで光源の光強度を増してもよい。あるいは種類の異なるＬＥＤを複数個組み合わせることで光強度を増してもよい。また、複数のＬＥＤを一体化させたユニット型ＬＥＤとしても構わない。

すなわち、本発明によれば、光源ユニットを組立る過程でそれぞれ異なる特定色の色素もしくは蛍光体含有の拡散シート、反射シート、導光体を組み合わせ、白色光源ＬＥＤからの照射光は導光体を経て拡散シートを透過させ、導光体底部方向の光も反射シートで導光体上面へ反射して拡散シートを透過させる。この際、拡散シートの拡散作用により、蛍光体によって波長変換されなかった光と、蛍光体によって波長変換された光が混色され、色むらの低減した均一な光を得ることができる。従って、白色光源ＬＥＤからの照射光に対して広範囲な色調調整を行うことで、演色性に優れた均一性の高い照明装置の光源ユニットを提供することができる。

本発明による光源ユニットの斜視図である。本発明による光源ユニットの正断面図である。本発明による光源ユニットの側断面図である。ＬＥＤ光源のスペクトル特性図である。従来の白色ＬＥＤを用いた照明装置の斜視図である。

符号の説明

１光源ユニット
２ホルダー
６ＬＥＤ
１１導光体
２１反射シート
３１拡散シート

Claims

底面に平坦部を有する円柱状導光体の片端部もしくは両端部にＬＥＤを配置し、前記平坦部には微細な凹凸によって形成された反射手段が設けられ、前記底面側には反射シートを配設し、前記円柱状導光体の上面側には特定色の色素もしくは蛍光体を含んだ拡散シートを配置したことを特徴とする照明装置の光源ユニット。
前記円柱状導光体の底面に配設する反射シートは、特定色の色素もしくは蛍光体を含んだ反射シートであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置の光源ユニット。
前記円柱状導光体は、特定色の色素もしくは蛍光体を含んだ導光体であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置の光源ユニット。
前記円柱状導光体の片端部もしくは両端部に配置するＬＥＤは、複数のＬＥＤで構成されたＬＥＤ複合体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の照明装置の光源ユニット。