JP2013045544A - 発光装置及びｌｅｄモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】一般に、購入したＬＥＤは色のばらつきがマクアダム楕円３ｓｔｅｐ以上であり、分布中心も黒体軌跡上にあることが少ない。このため、ＪＩＳで規格された黒体軌跡上にのる白色モジュールとなるようにＬＥＤを選択すると、余りが大量にでる。そこで照明色として適当とされる黒体軌跡上の目標色温度からマクアダム楕円３ｓｔｅｐの面積外に位置する色度範囲のＬＥＤを用いて、好ましい白色の照明器具をつくる。
【解決手段】発光装置１００は、色度図の黒体軌跡上の所定の色温度を目標色度とする。発光装置１００は、目標色度１２０に対して定まるマクアダム楕円３ｓｔｅｐの範囲外の色度範囲の色度点１３０を有する４個のＬＥＤであって、各ＬＥＤの発光色の合成色が目標色度１２０と略同じ色度となる４個のＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールを備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した発光装置に関する。

近年、白色ＬＥＤは照明用途としても広く用いられるようになってきており、ＬＥＤ自体の大光量化も進んではいるが、大きな光量を必要とする照明器具では、多数のＬＥＤを用いて１つのモジュールとする。照明としての白色は、黒体軌跡上のＪＩＳで定められた色温度であることが望ましいが、多数のＬＥＤを用いて１つのモジュールとする型の器具では、現状では同じ色の白色ＬＥＤを用意しても、製品のばらつき等で所望の色温度を得られない場合が多い。そこで、ＬＥＤ自体の色ばらつきを抑えたり、器具としての色ばらつきをなくすため、ＬＥＤの混光を用いる手法を用いた試みがなされてきた（例えば特許文献１）。

特開２００６−７９９９１号公報

特許文献１の方法では、その目的の光色を得るために、ある白色ＬＥＤ複数と、補色のＬＥＤ複数を用意し、またアパーチャとレンズによって配光を制御することで、色ムラがなく色のばらつきも少ないスポットライトを得ることができるというものである。しかし、ある白色に対する補色のＬＥＤを用意していくと、購入したＬＥＤの色ばらつきの範囲の中で不要となる色度のＬＥＤが出てきてしまい、また、アパーチャで絞りを入れるため光量も落ちる。

購入したＬＥＤは色のばらつきがマクアダム３ｓｔｅｐ以上であり、分布中心も黒体軌跡上にあることが少ない。このため、黒体軌跡上にのるＪＩＳで規格された白色のモジュールとなるようＬＥＤを選択すると、余りとなるＬＥＤが大量にでてくるという課題がある。

この発明の目的は、照明色として適当とされる黒体軌跡上の目標色温度からマクアダム楕円３ｓｔｅｐの面積外に位置する色度範囲のＬＥＤを用いて、好ましい白色の照明器具をつくることにある。

この発明の発光装置は、
色度図の黒体軌跡上の所定の色温度を目標色度とする発光装置であって、
前記目標色度に対して定まるマクアダム楕円３ｓｔｅｐの範囲外の色度範囲に位置する色度を有する複数のＬＥＤであって、各ＬＥＤの発光色の合成色が前記目標色度と略同じ色度となる複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、二灯以上のＬＥＤで構成されるＬＥＤモジュールに対して、好ましい照明色の光源を得ることができる。

実施の形態１における発光装置１００の斜視図。 図１のＸ方向矢視での斜視図。 実施の形態１における発光装置１００の組み付けを示す図。 実施の形態１における色度図の簡略図。 実施の形態１における発光装置１００のＬ／Ｄを説明する図。

実施の形態１．
図１〜図４を参照して実施の形態１の発光装置１００を説明する。以下の説明で色度図というときは、ＣＩＥ１９３１の色度図を意味する。発光装置１００の特徴は、発光源となる複数の発光ダイオード（以下ＬＥＤという）のそれぞれが、発光装置１００の目標とする目標色温度に対して定まるマクアダム楕円３ｓｔｅｐの範囲外の色度範囲に位置する色温度を有する点にある。

（発光装置１００の外観（構造））
図１は、発光装置１００の構造図を示した図である。
図２は、図１のＸ方向から見た斜視図であり、発光装置１００の光源部が見えるようにした図である。
図３は、リフレクタ１１３と、ＬＥＤ実装基板１１１と、傘１１５との組み付け関係を示す図である。
図４は、ＣＩＥ１９３１の色度図の簡略図である。

（発光装置１００の構造）
図１〜図３に示すように、発光装置１００は、発光源となる複数のＬＥＤ１１２と、ＬＥＤ１１２が実装されるＬＥＤ実装基板１１１と、ＬＥＤ１１２のピッチごとに出射口を設けたリフレクタ１１３と、器具の外側を覆う傘１１５とを備えている。ＬＥＤ１１２が実装された状態のＬＥＤ実装基板１１１をＬＥＤモジュール１１０という。

（傘１１５）
傘１１５の内側１１４（図２）は、光拡散性の高い白色である。傘１１５からは吊下げコード１１８が出ており、その端部にはダクトプラグ１１９が取り付けられている。なお図示はしていないが、傘１１５の奥側（吊下げコード１１８側）にはＬＥＤ１１２を点灯させる電源が収納されている。

（ＬＥＤ１１２）
ＬＥＤ１１２は、白色ＬＥＤであり、実施の形態１ではＳＭＤタイプのＬＥＤを想定したが、一般的な砲弾型のＬＥＤであってもよい。白色ＬＥＤは一般的な白色ＬＥＤの構成を取る。すなわち、白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤと、それを覆うように透過性の高い蛍光体含有樹脂層が設けられており、セラミックスなどの樹脂でできたパッケージで囲われている。青色ＬＥＤは金線ワイヤにより電気的に接続されており、電極から供給される電力により発光する。蛍光体含有樹脂層に混入される蛍光体は、例えばＹＡＧ（イットリウム アルミニウム ガーネット）蛍光体であり、青色ＬＥＤが発する光によって励起され、４８０〜７８０ｎｍの間にスペクトルを持ち、５６０ｎｍ付近を主波長とする光を発する。この二つの波長の合成光は補色関係にあるため、擬似的に白色を呈することとなる。

蛍光体含有樹脂層の素材は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂である。ＬＥＤ素子は熱によって光束が低下するため、耐熱性、耐薬品性、自己潤滑性、耐摩擦性に優れ、エポキシ樹脂と比較しても非常に安定しているシリコーン樹脂を用いることが好ましい。

（ＬＥＤの色度）
複数の白色ＬＥＤを光源とする発光装置１００は、図４に示すように、「ＣＩＥ１９３１の色度図における黒体軌跡上」の照明色としての好ましい色温度座標点１２０を目標色度とする。この目標色度を満たすために、図４のように、黒体軌跡上の目標色度（色温度座標点１２０）に対して定まるマクアダム楕円の３ｓｔｅｐの面積外にある色度点１３０の４灯（４個のＬＥＤ１１２）を用いて、色温度座標点１２０の色が得られる光源（ＬＥＤモジュール１１０）を構成する。このように、発光装置１００のＬＥＤモジュール１１０は、色温度座標点１２０を示す目標色度に対して定まるマクアダム楕円３ｓｔｅｐの範囲外の色度範囲に位置する色度を有する複数のＬＥＤであって、各ＬＥＤの発光色の合成色が目標色度と略同じ色度となる複数のＬＥＤが実装される。

色の組合せは加法混色であるため、色温度座標点１２０に対して定まるマクアダム楕円の３ｓｔｅｐの面積外の色度を有する二灯以上のＬＥＤを用いることで、目標とする色度のＬＥＤモジュール１１０（何灯かのＬＥＤを１組として基板に実装したもの）をつくることができる。例えば、６灯の照明器具の場合、２灯の混色で目的の光色となるようなＬＥＤ３組によりＬＥＤモジュール１１０を構成してもよいし、または６灯の混色で目的の光色となるような１組によりＬＥＤモジュール１１０を構成してもよい。マクアダム楕円の３ｓｔｅｐの面積外の色度を有する複数のＬＥＤであり、それらの合成色が目標とする色度に等しく、あるいは近似したものとなればよい。

（傘１１５）
傘１１５の内側１１４は、拡散性の高い白色であるとする。傘の色（外側の色）はデザインに合わせて様々なカラーであってもよいが、その場合でも内側は白色とする。そうすることによって、光をよく拡散させることができ、よりよい混色光（合成光）を得ることができる。具体的に説明すれば以下の様である。図３に示すように、ＬＥＤモジュール１１０は、４個（複数）のＬＥＤ１１２と、ＬＥＤ実装基板１１１とからなる。ＬＥＤ実装基板１１１は、４個のＬＥＤが実装される実装面１１１Ａと、実装面の反対側となる裏面１１１Ｂとを有する。発光装置１００は、図２に示すように、管形状の傘１１５であって、ＬＥＤモジュール１１０を管形状の内部に収納すると共に、管形状の軸方向がＬＥＤ実装基板１１１（実装面１１１Ａ）の法線の方向に略一致し、裏面１１１Ｂから実装面１１１Ａの方向に延びる管形状の内側１１４の面が、少なくともＬＥＤ実装基板１１１の位置から管形状の端部である出射口１１５ａ（図１）の位置にかけて、白色である。

リフレクタ１１３も同様の理由で白色であるとする。

（光源部の位置）
傘１１５は、図１の点線の楕円のように、「光源部（ＬＥＤモジュール）が通常よりも深い位置にある」ことが好ましい。光源から出射口１１５ａまでの距離を十分にとることで、光源を直視し辛い構成にし、見目のよい器具とすることができる。また混色光を用いて色をつくる場合、１灯１灯の白色の色は微妙に異なるが、人が直接視認できにくい構成とすることで、色の微妙な相違を見えにくくすることができる。発光装置１００の活用例としては、ペンダントライト型の照明装置が好適である。
「光源部（ＬＥＤモジュール）が通常よりも深い位置にある」とは、例えば次のような意味である。図５に示すように、発光装置１００を天井に設置した際、水平から斜め４５度程度の上方を見上げたときに光源（ＬＥＤ）が直視しずらいことを意味している。その場合、傘１１５の外径φＤ（ｍｍ）と、ＬＥＤ１１２の発光面１１２ａと出射口１１５ａ（傘１１５の端部）との長手方向距離Ｌ（ｍｍ）とに関する縦横比をＬ／Ｄと定義すると、Ｌ／Ｄは、０．６０〜１．００程度である。

以上の実施の形態１の発光装置１００は、マクアダム楕円３ｓｔｅｐの範囲外の色度を有する複数のＬＥＤであって、合成色が目標色度となる複数のＬＥＤを使用する。したがって、在庫として余るＬＥＤを少なくすることができると共に、目標とする色温度の照明装置を得ることができる。

１００ 発光装置、１１０ ＬＥＤモジュール、１１１ ＬＥＤ実装基板、１１２ ＬＥＤ、１１２ａ 発光面、１１３ リフレクタ、１１４ 内側、１１５ 傘、１１５ａ 出射口、１１８ 吊下げコード、１１９ ダクトプラグ、１２０ 目標色度、１３０ 色度点。

Claims (4)

1. 色度図の黒体軌跡上の所定の色温度を目標色度とする発光装置であって、
   前記目標色度に対して定まるマクアダム楕円３ｓｔｅｐの範囲外の色度範囲に位置する色度を有する複数のＬＥＤであって、各ＬＥＤの発光色の合成色が前記目標色度と略同じ色度となる複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールを備えたことを特徴とする発光装置。
2. 前記ＬＥＤモジュールは、
   前記複数のＬＥＤと、
   前記複数のＬＥＤが実装される実装面と、前記実装面の反対側となる裏面とを有する基板と
   を備え、
   前記発光装置は、
   管形状の傘であって、前記ＬＥＤモジュールを前記管形状の内部に収納すると共に、前記管形状の軸方向が前記基板の法線の方向に略一致し、前記裏面から前記実装面の方向に延びる管形状の内面側が、少なくとも前記基板の位置から前記管形状の端部の位置にかけて、白色であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記発光装置は、
   ペンダント型であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の発光装置。
4. 色度図の黒体軌跡上の所定の色温度を目標色度とした場合に前記目標色度に対して定まるマクアダム楕円３ｓｔｅｐの範囲外の色度範囲に位置する色度を有する複数のＬＥＤであって、各ＬＥＤの発光色の合成色が前記目標色度と略同じ色度となる複数のＬＥＤが実装されたことを特徴とするＬＥＤモジュール。