JP2016149267A

JP2016149267A - 照明装置

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Publication number: JP2016149267A
Application number: JP2015025785A
Authority: JP
Inventors: 由合香椿野; Yurika Tsubakino; 英樹和田; Hideki Wada; 哲山内; Satoru Yamauchi; 佐智子土井; Sachiko Doi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2035-02-12
Also published as: DE102016102047A1; JP6601653B2

Abstract

【課題】フィルタ素子の劣化を抑制することができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１００は、発光モジュール１３０と、発光モジュール１３０からの光の一部の波長成分をカットするフィルタ素子１６０と、発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間に設けられたレンズ１５０とを備え、発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間の距離Ｌは、８ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。【選択図】図６

Description

本発明は、光の一部の波長成分をカットするフィルタ素子を備える照明装置に関する。

照明装置が発する光の見え方を向上するための様々な取り組みが行われている。例えば、特許文献１には、演色性などを高めるためのフィルタ（フィルタ素子）を備える照明装置が開示されている。

特開２０１４−７５１８６号公報

上記のようなフィルタ素子を備える照明装置においては、フィルタ素子の劣化を抑制することが課題である。

そこで、本発明は、フィルタ素子の劣化を抑制することができる照明装置を提供する。

本発明の一態様に係る照明装置は、光源と、前記光源からの光の一部の波長成分をカットするフィルタ素子と、前記光源と前記フィルタ素子との間に設けられたレンズとを備え、前記光源と前記フィルタ素子との間の距離は、８ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。

本発明によれば、フィルタ素子の劣化を抑制することができる照明装置が実現される。

図１は、実施の形態１に係る照明装置を備える照明器具の外観斜視図である。図２は、実施の形態１に係る照明装置の外観斜視図である。図３は、実施の形態１に係る照明装置を下側から見た分解斜視図である。図４は、実施の形態１に係る照明装置を上側から見た分解斜視図である。図５は、実施の形態１に係るフィルタ素子の特性を示す図である。図６は、実施の形態１に係る照明装置の部品配置を説明するための断面図である。図７は、レンズが設けられない場合にフィルタ素子に照射される光の照度のシミュレーション結果を示す図である。図８は、レンズが設けられた場合にフィルタ素子に照射される光の照度のシミュレーション結果を示す図である。図９は、照射位置ごとの照度の比（レンズがある場合の照度／レンズが無い場合の照度）のシミュレーション結果を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

（実施の形態１）
［構成］
以下、実施の形態１に係る照明装置の構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る照明装置を備える照明器具の外観斜視図である。

図１に示される照明器具１０は、天井面に取り付けられる平面視形状が円形の照明器具（シーリングライト）である。照明器具１０は、本体部１１の外縁部分に等間隔に配置された３つの照明装置１００を備える。

照明装置１００は、照明器具１０の本体部１１が照明する室内を、さらに局所的に照明するためのスポットライトである。照明装置１００は、本体部１１から供給される直流電力により発光する。

次に、照明装置１００の構成について説明する。図２は、照明装置１００の外観斜視図である。図３は、照明装置１００を下側から見た分解斜視図であり、図４は、照明装置１００を上側から見た分解斜視図である。なお、以下の説明では、図中のＺ軸＋側を「上側」、図中のＺ軸−側を「下側」と表現する。なお、「下側」は、光出射側とも記載される。

図２〜図４に示されるように、照明装置１００は、筐体保持部１１０と、筐体１２０（第一筐体１２０ａ及び第二筐体１２０ｂ）と、発光モジュール１３０と、筒体１４０と、レンズ１５０と、フィルタ素子１６０とを備える。

筐体保持部１１０は、筐体１２０を、当該筐体１２０の姿勢（照明装置１００の光の照射方向）の変更が可能な状態で保持する部材である。筐体保持部１１０には、具体的には、略半球状の凹部１１１が設けられ、凹部１１１に筐体１２０の一部（主として第一筐体１２０ａ）を収容した状態で、筐体１２０を保持する。筐体保持部１１０は、例えば、樹脂によって形成されるが、金属などで形成されてもよい。なお、筐体保持部１１０は、照明装置１００が本体部１１に組み込まれた状態において本体部１１の内部に位置し、外部からは視認できない。

筐体１２０は、発光モジュール１３０、筒体１４０、レンズ１５０、及びフィルタ素子１６０を収容する、外形が略球状の外郭筐体である。筐体１２０は、具体的には、第一筐体１２０ａ及び第二筐体１２０ｂからなる。

第一筐体１２０ａは、筐体１２０のうち、発光モジュール１３０が接続（載置）される支柱１２１を有する部分である。第一筐体１２０ａは、略半球状であり、アルミニウムなどの金属材料により形成される。第一筐体１２０ａは、発光モジュール１３０のヒートシンクとしても機能するため、金属材料により形成されることが望ましいが、樹脂材料により形成されてもよい。なお、図示されないが、発光モジュール１３０と支柱１２１との間に放熱部材（放熱用のシリコーン及び放熱シートなど）が設けられてもよい。

第二筐体１２０ｂは、筐体１２０のうち、発光モジュール１３０からの光が出射される出射口１２２を有する部分である。第二筐体１２０ｂは、略半球状であり、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の絶縁性樹脂材料によって形成されるが、金属材料によって形成されてもよい。

出射口１２２は、円形の開口であり、第二筐体１２０ｂの内側からフィルタ素子１６０によって塞がれる。出射口１２２の径は、フィルタ素子１６０の径よりも小さい。

第二筐体１２０ｂの内側であって、出射口１２２の周囲には、出射口１２２を囲む環状の段差部１２７（図４に図示）が設けられる。段差部１２７は、レンズ１５０及びフィルタ素子１６０の位置規制用（配置）用の段差である。

第一筐体１２０ａと第二筐体１２０ｂとは、上方（Ｚ軸＋側）から挿入されるネジによって固定される。具体的には、第一筐体１２０ａのネジ挿通孔１２３ａに挿通されたネジが第二筐体１２０ｂのボス１２４ａにネジ止めされ、かつ、ネジ挿通孔１２３ｂに挿通されたネジが、ボス１２４ｂにネジ止めされることにより、第一筐体１２０ａと第二筐体１２０ｂとが固定される。

発光モジュール１３０は、光源の一例であって、本体部１１から供給される直流電力によって白色等の所定の色（波長）の光を発する。発光モジュール１３０から放出された光は、レンズ１５０及びフィルタ素子１６０をこの順に透過して照明装置１００の外部に出射される。発光モジュール１３０は、具体的には、基板１３１と、発光部１３２とからなる。

基板１３１は、第一主面（Ｚ軸−側の主面）を有し、当該第一主面に発光部１３２を構成するＬＥＤ（発光素子）が複数実装された、略矩形の基板である。基板１３１の第一主面には、複数のＬＥＤに電力を供給するための配線パターンが設けられる。基板１３１は、具体的には、例えば、セラミック基板、樹脂基板、またはメタルベース基板などである。

発光部１３２は、基板１３１に実装された複数のＬＥＤと、当該複数のＬＥＤを封止する封止部材とからなるＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）構造の発光部であり、白色光を発する。発光部１３２の平面視形状は、円形である。

発光部１３２を構成するＬＥＤは、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長（発光スペクトルのピーク波長）が４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の窒化ガリウム系のＬＥＤチップが採用される。つまり、発光部１３２を構成するＬＥＤは、青色光を発する。

また、詳細については図示されないが、発光部１３２を構成する複数のＬＥＤは、主に、ボンディングワイヤによってＣｈｉｐＴｏＣｈｉｐで接続される。なお、ボンディングワイヤ、及び、上述の配線パターンの金属材料は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、または、銅（Ｃｕ）等である。

発光部１３２を構成する封止部材は、具体的には、波長変換材として黄色蛍光体粒子を含んだ透光性樹脂材料で構成される。透光性樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂が用いられるが、エポキシ樹脂またはユリア樹脂などが用いられてもよい。また、黄色蛍光体粒子には、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体粒子が採用される。

発光モジュール１３０においては、複数のＬＥＤが発した青色光の一部は、封止部材に含まれる黄色蛍光体粒子によって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体粒子に吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体粒子によって波長変換された黄色光とは、封止部材中で拡散及び混合される。これにより、発光モジュール１３０（封止部材）からは、白色光が出射される。上記透光性樹脂材料には、演色性を高めることなどを目的として、黄色蛍光体粒子の他に、赤色蛍光体粒子及び緑色蛍光体粒子などが含まれてもよい。

なお、封止部材は、このような波長変換機能に加えて、複数のＬＥＤ及びボンディングワイヤを、塵芥、水分、外力等から保護する機能も有する。

以上のような構成の発光モジュール１３０は、基板１３１の第二主面（Ｚ軸＋側の主面、第一主面と反対側の主面）において、第一筐体１２０ａの内部に設けられた支柱１２１と接続される。なお、発光モジュール１３０への給電は、第一筐体１２０ａに設けられたケーブル挿通孔１２５(図４に図示)に挿通されるケーブル（図示せず）により行われる。

筒体１４０は、筐体１２０の内部であって、発光モジュール１３０とレンズ１５０（フィルタ素子１６０）との間に配置された略円筒状の部材である。具体的には、筒体１４０は、発光モジュール１３０側に設けられた第一開口１４１と、第一開口１４１と連通する開口であって、レンズ１５０側に設けられた開口である第二開口１４２とを有する。なお、第一開口１４１の内径は、第二開口１４２の内径よりも小さい。発光モジュール１３０は、第一開口１４１を塞ぐように配置され、レンズ１５０は、第二開口１４２を塞ぐように配置される。筒体１４０は、具体的には、ＰＢＴ等の樹脂材料によって形成されるが、金属材料によって形成されてもよい。

筒体１４０の外壁には、ネジ挿通孔１４４ａを形成する取付部１４５ａと、ネジ挿通孔１４４ｂを形成する取付部１４５ｂとが設けられる。筒体１４０は、下方（Ｚ軸−側）から挿入されるネジによって第一筐体１２０ａに取り付けられる。筒体１４０は、具体的には、ネジ挿通孔１４４ａに挿通されるネジが第一筐体１２０ａのネジ穴１２６ａにネジ止めされ、かつ、ネジ挿通孔１４４ｂに挿通されるネジが第一筐体１２０ａのネジ穴１２６ｂにネジ止めされることにより、第一筐体１２０ａに取り付けられる。

筒体１４０の第一開口１４１の内径は、発光部１３２の径よりもわずかに大きい。筒体１４０の第二開口１４２の内径（直径）は、レンズ１５０の直径よりも小さく、また、フィルタ素子１６０の直径よりもわずかに小さい。

なお、以下の実施の形態では、発光モジュール１３０、筒体１４０、及びレンズ１５０により囲まれる空間を内部空間１４３と記載する。内部空間１４３は、言い換えれば、筒体１４０により囲まれる空間のうち、第一開口１４１と第二開口１４２との間に位置する空間である。

レンズ１５０は、特定の光学特性を有する光学部材であり、実施の形態１では、発光モジュール１３０からの光を拡散（または平行化）するための凸レンズ（フレネルレンズ）である。レンズ１５０の平面視形状は、略円形（一部が外周側から切り欠かれた円形）であり、レンズの入射面（Ｚ軸＋側の面）には、環状のプリズムが設けられる。

レンズ１５０は、例えば、アクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂材料により形成される。なお、レンズ１５０には、レンズ１５０から出射される光のムラを抑制するためのディンプルが設けられてもよい。この場合、ディンプルは、例えば、レンズ１５０の出射面（Ｚ軸−側の面）に設けられる。

レンズ１５０は、発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間に配置される。また、レンズ１５０は、第二筐体１２０ｂの段差部１２７に沿って配置される。レンズ１５０のＸ−Ｙ平面上の位置は、段差部１２７によって規制される。

また、レンズ１５０は、筒体１４０の第二開口１４２を塞ぐように、筒体１４０の光出射側に配置される。レンズ１５０のＺ軸方向の位置は、筒体１４０の第二開口１４２を形成する端部１４７が上側（Ｚ軸＋側）からレンズ１５０に当接することにより規制される。また、レンズ１５０は、発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間に、発光部１３２と対向した状態で配置される。

フィルタ素子１６０は、筐体１２０内の発光モジュール１３０と出射口１２２との間に設けられ、発光モジュール１３０からの光の一部の波長成分をカットする光学フィルタである。フィルタ素子１６０は、具体的には、出射口１２２を筐体１２０の内側から塞ぎ、発光モジュール１３０からの光の一部の波長成分を吸収する。フィルタ素子１６０は、一部が外周側から切り欠かれた円形板状であるが、矩形板状などその他の形状であってもよい。フィルタ素子１６０の径は、レンズ１５０の径よりも小さい。つまり、フィルタ素子１６０のレンズ１５０と対向する面の面積は、レンズ１５０のフィルタ素子１６０と対向する面の面積よりも小さい。

フィルタ素子１６０は、段差部１２７のうち、レンズ１５０が配置される段差よりも出射口１２２側に位置する段差に沿って配置される。つまり、フィルタ素子１６０は、レンズ１５０と出射口１２２との間に配置される。フィルタ素子１６０のＸ−Ｙ平面上の位置は、段差部１２７によって規制され、フィルタ素子１６０のＺ軸方向の位置は、レンズ１５０が上側（Ｚ軸＋側）からフィルタ素子１６０に当接することにより規制される。なお、レンズ１５０とフィルタ素子１６０との間の距離（あそび）は、約０．５ｍｍである。

フィルタ素子１６０は、具体的には、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びコバルト（Ｃｏ）などの金属元素を含むテトラアザポルフィリン系の色素を含有するアクリル樹脂により形成されており、うす紫色に見える。実施の形態１では、フィルタ素子１６０が含有する色素には、ニッケルが含まれる。

また、フィルタ素子１６０は、このような色素により、主として５８５ｎｍ以上５９５ｎｍ以下の波長成分を吸収する特性を有する。図５は、フィルタ素子１６０の特性を示す図である。なお、図５の縦軸は光の透過率を示し、横軸は光の波長を示す。

図５に示されるように、フィルタ素子１６０の、５８５ｎｍ以上５９５ｎｍ以下の波長成分の光に対する透過率は、５０％以下である。このようなフィルタ素子１６０の特性により、照明装置１００が発する光の、平均演色評価数Ｒａ、肌色の好ましさを示す指数ＰＳ（ＰｒｅｆｅｒｅｎｃｅＩｎｄｅｘｏｆＳｋｉｎＣｏｌｏｒ）、及び、色彩の鮮やかさを示す指数ＦＣＩ（ＦｅｅｌｉｎｇｏｆＣｏｎｔｒａｓｔＩｎｄｅｘ）などを向上させることができる。

なお、フィルタ素子１６０を構成するアクリル樹脂には、紫外線吸収剤（ＵＶＡ：ＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＡｂｓｏｒｂｅｒ）、光安定剤（ＨＡＬＳ：ＨｉｎｄｅｒｅｄＡｍｉｎｅＬｉｇｈｔＳｔａｂｉｌｉｚｅｒ）などが含まれてもよい。また、フィルタ素子１６０を構成するアクリル樹脂には、アクリル樹脂の劣化を抑制するクエンチャーなどが含まれてもよい。また、フィルタ素子１６０は、ポリカーボネート樹脂等、他の樹脂材料により形成されてもよい。

［特徴構成］
照明装置１００では、発光モジュール１３０が発する光に起因するフィルタ素子１６０の劣化を抑制するために、フィルタ素子１６０は、発光モジュール１３０から一定の距離以上離れた位置に配置されている。このような部品配置が照明装置１００の特徴である。図６は、照明装置１００の部品配置を説明するための断面図である。なお、図６では、筐体保持部１１０については図示が省略されている。

図６では、発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間の距離は、Ｌ［ｍｍ］と記載されている。なお、長さＬは、より正確には、発光モジュール１３０の下端（Ｚ軸−側の端、光出射側の端）から、フィルタ素子１６０の上端（Ｚ軸＋側の端）までの長さである。

照明装置１００では、具体的には、Ｌ＝１１［ｍｍ］であるが、Ｌは、少なくとも８ｍｍ以上であればよい。このように、発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間の距離Ｌが８ｍｍ以上であれば、発光モジュール１３０が発する光に起因するフィルタ素子１６０の劣化を抑制することができる。

なお、距離Ｌが大きいほど、フィルタ素子１６０の劣化を抑制する効果は高い。しかしながら、筐体の大きさが照明装置１００よりも大きくなると考えられる屋外用のスポットライトにおいても、距離Ｌは、１００ｍｍ以下になるものと考えられる。したがって、距離Ｌは、８ｍｍ以上１００ｍｍ以下であればよい。

また、通常の照明装置では、発光モジュール１３０とレンズ１５０との間にフィルタ素子１６０が設けられることが多い。しかしながら、照明装置１００では、発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間にレンズ１５０が配置されており、このような部品配置も照明装置１００の特徴である。

発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間にレンズ１５０が配置されると、フィルタ素子１６０に当たる光の照度を緩和することができる。以下、このような効果について説明する。図７は、レンズ１５０が設けられない場合にフィルタ素子１６０に照射される光の照度のシミュレーション結果を示す図である。図８は、レンズ１５０が設けられた場合にフィルタ素子１６０に照射される光の照度のシミュレーション結果を示す図である。図９は、照射位置ごとの照度の比（レンズ１５０がある場合の照度／レンズ１５０が無い場合の照度）のシミュレーション結果を示す図である。なお、図９の横軸が示す方向は、Ｙ軸方向である。

図７及び図８に示されるように、レンズ１５０の有無により、フィルタ素子１６０に照射される照度の分布は異なる。ここで、図９における照度比を示す点は、レンズがある場合に、レンズが無い場合よりも照度が高くなった（１以上となった）位置を示す。

図９で図示されない照度比が１未満の点も含めた照度比の平均値は、０．９７であり、レンズ１５０がある場合、レンズ１５０が無い場合よりも照度が緩和されている。また、図９に示される照度比が１以上である点の全体に占める割合は、４０％以下となっており、特に、照度比が１．５以上である点の全体に占める割合は、１１％以下となっている。

このように、発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間にレンズ１５０が配置される場合には、フィルタ素子１６０に照射される光の照度が緩和され、発光モジュール１３０が発する光に起因するフィルタ素子１６０の劣化を抑制することができる。

なお、発光モジュール１３０とフィルタ素子１６０との間にレンズ１５０が配置される場合、発光モジュール１３０からの光は、レンズ１５０によって広げられるため、フィルタ素子１６０の径が大きくなってしまう場合がある。

そこで、照明装置１００では、レンズ１５０とフィルタ素子１６０との間の距離を、極力短くすることにより、フィルタ素子１６０の小型化を図っている。

照明装置１００においては、レンズ１５０とフィルタ素子１６０との間の距離は、具体的には、０．５ｍｍ以下であるが、０ｍｍ以上２ｍｍ以下であればよい。これにより、フィルタ素子１６０の小型化が可能であり、照明装置１００では、フィルタ素子１６０の径は、レンズ１５０の径よりも小さくなっている。より詳細には、フィルタ素子１６０のレンズ１５０と対向する面の面積は、レンズ１５０のフィルタ素子１６０と対向する面の面積以下になっている。

このようなフィルタ素子１６０の小型化により、照明装置１００の製造コスト（フィルタ素子１６０の部品コスト）の低減が実現される。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、照明装置１００は、スポットライトであるとして説明された。しかしながら、本発明は、フィルタ素子を備える照明装置であれば、ダウンライトなどのスポットライト以外の照明装置にも適用可能である。

また、上記実施の形態では、発光モジュールは、ＣＯＢ構造の発光モジュールであったが、ＳＭＤ（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）型であってもよい。

また、上記実施の形態では、発光モジュールには、発光素子としてＬＥＤが用いられたが、半導体レーザ等の半導体発光素子、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）または無機ＥＬ等の固体発光素子が用いられてもよい。

以上、一つまたは複数の態様に係る電気機器およびその製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

１００照明装置
１２０筐体
１２２出射口
１３０発光モジュール（光源）
１４０筒体
１５０レンズ
１６０フィルタ素子

Claims

光源と、
前記光源からの光の一部の波長成分をカットするフィルタ素子と、
前記光源と前記フィルタ素子との間に設けられたレンズとを備え、
前記光源と前記フィルタ素子との間の距離は、８ｍｍ以上１００ｍｍ以下である
照明装置。
前記レンズと前記フィルタ素子との間の距離は、０ｍｍ以上２ｍｍ以下である
請求項１に記載の照明装置。
前記フィルタ素子の前記レンズと対向する面の面積は、前記レンズの前記フィルタ素子と対向する面の面積以下である
請求項１または２に記載の照明装置。
前記フィルタ素子の、５８５ｎｍ以上５９５ｎｍ以下の波長成分の光に対する透過率は、５０％以下である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
前記フィルタ素子が含有する色素には、ニッケルが含まれる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
さらに、前記光源からの光が出射される出射口を有し、前記光源、前記レンズ、及び前記フィルタ素子を収容する筐体を備え、
前記フィルタ素子は、前記出射口を前記筐体の内側から塞ぐ
請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
さらに、前記筐体の内部であって、前記光源と前記レンズとの間に配置された筒体を備える
請求項６に記載の照明装置。