JP2008117538A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】大形化を伴うことなく、かつ、不快グレアを抑制しつつ照明できるとともに、発光する複数のＬＥＤチップがつぶつぶに視認され難く、しかも、演色性を向上する場合にも好適な照明器具を提供する。
【解決手段】0.375平方メートルの発光面積を有し、定格電流２０ｍＡで点灯された際に白色発光しその発光効率が50ｌｍ/Ｗないし150ｌＬｍ/Ｗである下方照明用ＬＥＤモジュール21と、このモジュール21から下向きに出射された光の投光角θを６０度以下とするルーバー51を備える。モジュール21は、複数の青色ＬＥＤチップ27と、これらＬＥＤチップ27が実装されたモジュール基板22と、この基板22上にＬＥＤチップ27を封止して設けられた封止部材を備える。封止部材はＬＥＤチップ27から放射された青色の光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた透光性材料からなる。複数の青色ＬＥＤチップ27を、５ｍｍないし１０ｍｍ間隔で縦横に配列したことを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、使用者の頭上に配置されるとともに、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）チップの発光を利用して屋内照明をする照明器具に関する。

従来、オフィス等で天井側に配置される照明器具には、その光源に蛍光ランプを用いた蛍光灯照明器具が多用されている。室内から見上げられた場合のグレアや室内のディスプレイ画面への蛍光ランプの写り込みを抑制するために、蛍光ランプの直管部分と格子状に配置される複数のルーバー羽根を有したルーバー（グレア抑制手段）を、蛍光ランプの下側に配置した照明器具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、特許文献１の照明器具は、蛍光ランプがロの字形状をなしているが、オフィス等で天井側に配置される蛍光灯照明器具の主流は４０Ｗ（ワット）２灯型の照明器具である。

又、ＣＤやＤＶＤの読み書き或いは光学応用機器に用いる照明装置として、一面が開放された樹脂製ケース内に複数のＬＥＤを縦横に配置するとともに、これらＬＥＤに個別に対向する半球状レンズを平面的に近接して形成された半球状レンズアレイ、又は各ＬＥＤに個別に対向するフレネルレンズを平面的に近接して形成されたフレネルレンズレンズアレイを、樹脂製ケースの開放された一面を塞いで樹脂製ケースに取付けてなる照明装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

更に、カメラのフラッシュ光源に用いる照明装置として、電極パターンが形成された回路基板と、凹部を有して回路基板上に載置された反射枠体と、凹部において回路基板に実装される発光体とを備え、発光体を、青色発光するＬＥＤと、この青色ＬＥＤを封止する透光性樹脂体と、この樹脂体に混入されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）蛍光体とで形成して、発光体を白色発光させるＬＥＤランプが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００４−２６５６４９号公報（段落0002−0012、0027−0050、図１−図６、図１０−図１２） 特開２００５−２５７９５３号公報（段落0006−0007、図１０−図１１） 特開２００６−４９６５７号公報（段落0034−0047、図６−図１０）

特許文献１は、光源が蛍光ランプである蛍光灯照明器具を開示しているに過ぎず、蛍光ランプに代えて複数のＬＥＤチップを用いる上での諸問題を解決することについては、何ら教示していない。

ところで、光源を蛍光ランプから複数のＬＥＤチップに置き換えたＬＥＤ照明器具とする場合、このＬＥＤ照明器具が既存の蛍光灯照明器具より大形にならないようにする必要がある。これとともに、ＬＥＤチップの輝度が蛍光ランプよりも高いことに基づく課題、つまり、照明されるオフィス内作業面で不快グレアを感じる可能性が高められること、及び複数並べて使用される高輝度のＬＥＤチップの一個一個が光の点として視認され易くなることに基づき、ＬＥＤ照明器具が視認される場合に、まばらに配設された複数のＬＥＤチップの一つ一つが独立した光点としてつぶつぶに視認されることにも対処する必要がある。なお、オフィス等での照明において不快グレアを感じない照明器具の平均輝度は、水平視を基本として考えられている。そして、この水平視のＢＣＤ（Between Comfort and Discomfort）輝度、つまり、不快グレアを感じ始めるときのグレアの輝度は、約２００００ｃｄ/平方メートル以上であることが知られている。又、特許文献３のように白色発光をさせるのに青色ＬＥＤを用いた視環境では、青みがかった照明となり演色性が低下し易い。このため、こうした課題の改善が、光源を蛍光ランプから複数のＬＥＤチップに置き換える場合に要請されることも考えられる。

そして、光源に単一又は複数のＬＥＤを用いた特許文献２，３の照明装置は、光学応用機器に用いる照明装置或いはカメラのフラッシュ光源を用途とするので、屋内照明、特にオフィスに用いられる照明器具として不適でかつ転用できない。仮に、光源を蛍光ランプから複数のＬＥＤチップに置き換えることができるとしても、それに伴い既述の技術上の課題を解決できるかどうかは不明である。

本発明の目的は、大形化を伴うことなく、かつ、不快グレアを抑制しつつ照明できるとともに、発光する複数のＬＥＤチップがつぶつぶに視認され難く、しかも、演色性を向上する場合にも好適な照明器具を提供することにある。

請求項１の発明は、０.３７５平方メートルの発光面積を有し、定格電流２０ｍＡで点灯された際に白色発光するとともにその発光効率が５０ｌｍ/Ｗないし１５０ｌＬｍ/Ｗである下方照明用ＬＥＤモジュールと、このＬＥＤモジュールから下向きに出射された光の投光角を６０度以下とするグレア制御手段を備えた照明器具であって、前記ＬＥＤモジュールが、複数の青色ＬＥＤチップと、これら青色ＬＥＤチップが実装されたモジュール基板と、この基板上に前記青色ＬＥＤチップを封止して設けられるとともに前記青色ＬＥＤチップから放射された青色の光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた透光性の封止部材を備え、複数の前記青色ＬＥＤチップを５ｍｍないし１０ｍｍ間隔で縦横に配列したことを特徴としている。

この発明では、下方照明用ＬＥＤモジュールが有した複数の青色ＬＥＤチップの縦横の配列間隔が５ｍｍ未満ではないので、配列間隔を５ｍｍ未満とする場合に比較して複数の青色ＬＥＤチップの配置密度が高くなり過ぎない。それにより、平均輝度が２００００ｃｄ／平方メートル未満となるので、不快グレアを抑制できる。併せて、グレア制御手段での投光角の制御により、不快グレアを抑制できるとともに、室内のディスプレイ画面への写り込みも抑制できる。しかも、ＬＥＤモジュールから出射される光の演色性を高めるのに、青色光を吸収して赤色に光を放射する蛍光体を封止部材に混ぜた場合、発光効率は５０ｌｍ/Ｗにまで低下することがあるので、それを補って単位面積当たりの光束を必要十分に確保するには、青色ＬＥＤチップの縦横の配列間隔を５ｍｍにできる限り近づければよい。それにより、青色ＬＥＤチップの縦横の配列間隔による不快グレアを抑制しつつ、ＬＥＤモジュールからの光の演色性を向上できる。

又、青色ＬＥＤチップの配列間隔が１０ｍｍを越えないので、単位面積当たりの光束が不足することがない。それに伴い、必要な光束を確保するためにより多くの青色ＬＥＤチップを配列する必要がないので、器具が大形化しない。それだけではなく、青色ＬＥＤチップの配列間隔が１０ｍｍを越えないことに伴い、平均輝度が２００００ｃｄ／平方メートルに近い値になる結果、単位面積当たりの光束が必要十分に確保されるから、器具の縦横寸法を小さくすることも可能である。更に、青色ＬＥＤチップの配列間隔が１０ｍｍを越えないので、個々の青色ＬＥＤチップが点状に光るにも拘わらず、青色ＬＥＤチップが１０ｍｍを越えた間隔で配列された場合のように個々の青色ＬＥＤチップが独立して視認され難くなる。そのため、下方照明用モジュールが視認されたとき、そのＬＥＤチップが配設された領域の全体的印象を発光面として視認させ易くできる。

請求項２の発明は、上向きに光を出射する上方照明用ＬＥＤモジュールを下方照明用ＬＥＤモジュール上に設け、この上方照明用ＬＥＤモジュールが、複数の青色ＬＥＤチップと、これら青色ＬＥＤチップが実装されたモジュール基板と、この基板上に前記青色ＬＥＤチップを封止して設けられるとともに前記青色ＬＥＤチップから放射された青色の光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた透光性の封止部材を備え、前記上方照明用ＬＥＤモジュールが有した複数の前記青色ＬＥＤチップを１ｍｍないし３ｍｍ間隔で配列したことを特徴としている。

この発明では、請求項１に記載の下方照明用モジュールから下方に出射された光による照明と、上方照明用ＬＥＤモジュールから上方に出射された光による照明とで、アンビエント照明ができるとともに、この照明において、上方照明用ＬＥＤモジュールが有した複数の青色ＬＥＤチップの配列間隔を１ｍｍないし３ｍｍとしたので、天井面を照明する光束を増加させて室内全体に所要の明るさを与えることができる。

請求項１の発明によれば、大形化を伴うことなく、かつ、不快グレアを抑制しつつ照明できるとともに、発光する複数のＬＥＤチップがつぶつぶに視認され難く、しかも、演色性を向上する場合にも好適な照明器具を提供できる。

請求項２の発明によれば、器具が設置された室内全体に所要の明るさを与えるアンビエント照明ができる。

図１〜図６を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１中符号１は屋内例えばオフィスに配置されてアンビエント照明を行う吊り下げ型の照明器具を示している。この照明器具１は、照明装置２と、この照明装置２をオフィスの天井面３に吊り下げ設置する例えば複数の吊り下げ部材４とを備えている。

図１に示すように照明装置２は、上向きに白色光を出射する上方照明用の上部ＬＥＤモジュール１１と、下向きに白色光を出射する下方照明用の下部ＬＥＤモジュール２１と、断熱材４１と、配光制御部材例えばレンズ４５と、グレア制御手段例えばルーバー５１を備えている。

図３に示すように上部ＬＥＤモジュール１１は、モジュール基板１２と、青色の光を発する複数の青色ＬＥＤチップ１３と、封止部材１４とを有している。

モジュール基板１２は四角形例えば図２に示すように正四角形状である。モジュール基板１２は、その表面から放熱する部材としても機能するものが好ましく、そのために、例えば図３に示すように金属製のベース１２ａの一面に絶縁材製でかつ白色の反射層１２ｂを積層した平板が用いられている。反射層１２ｂはシート状の絶縁性接着材からなるプリプレグ（pre-preg）で形成されている。反射層１２ｂには導体部１２ｃが接着されて所定間隔毎に複数設けられている。

各青色ＬＥＤチップ１３は、透光性を有するサファイア製の素子基板１３ａの一面に半導体発光層１３ｂを積層して形成されている。半導体発光層１３ｂは、厚み方向(上下方向)の双方に青色の光を出射できる。これらの青色ＬＥＤチップ１３は、各導体部１２ｃと交互に配置されていて、前記一面と平行な素子基板１３ａの他面を透光性の接着剤１５を用いて反射層１２ｂに接着されている。各導体部１２ｃとそれに隣接した青色ＬＥＤチップ１３とはボンディングワイヤ１６で直列に接続されていて、図示しない点灯装置に電気的に接続されている。

封止部材１４は、蛍光体(蛍光物質)入りの透光性の合成樹脂等からなり、モジュール基板１２の導体部１２ｃ、及び各青色ＬＥＤチップ１３を埋めてモジュール基板１２の反射層１２ｂに被着されている。この封止部材１４には図示しない蛍光体が好ましい例として略均一に分散した状態に混入されている。蛍光体には、ＬＥＤチップ１３から放射された青色の一次光を波長変換して異なる波長の二次光として放射する蛍光体、具体的には黄色の光を放射する蛍光体が用いられている。

黄色の光を放射する蛍光体とＬＥＤチップ１３の組み合わせにより、ＬＥＤチップ１３の半導体発光層１３ｂから放出された青色の光の一部が当たった蛍光体は、青色の光を吸収して黄色の光を放射し、この黄色の光が封止部材１４を通過するので、これら補色関係にある二色の混合によって白色光が形成されて上向きに出射される。各ＬＥＤチップ１３と蛍光体入りの封止部材１４とは上部ＬＥＤモジュール１１の発光部１１ａをなしている。

以上のようにモジュール基板１２に複数の青色ＬＥＤチップ１３を搭載し、かつ、これら青色ＬＥＤチップ１３を蛍光体入りの封止部材１４で封止して白色発光する上部ＬＥＤモジュール１１は、白色ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）モジュールと称することができる。この上部ＬＥＤモジュール１１での複数の青色ＬＥＤチップ１３は、１ｍｍないし３ｍｍ間隔、より好ましくは１ｍｍないし２ｍｍ間隔で直線状に配列されている。なお、これらの間隔を図２中符号Ｐで示す。図２及び図３に示すように本実施形態においては複数の青色ＬＥＤチップ１３がなす直線状の列は３列設けられているが、これは一列以上であればよい。

このように複数の青色ＬＥＤチップ１３を１ｍｍないし３ｍｍ間隔で高密度に配列することは、その配列が線状であるにも拘わらず、上部ＬＥＤモジュール１１から出射される光の量を増やすことができる点で好ましいとともに、青色ＬＥＤチップ１３の配列長さが短くなるに伴い、モジュール基板１２、封止部材１４、及びレンズ４５の大形化を伴うことがない点でも好ましい。又、上部ＬＥＤモジュール１１は上向きに光を出射するので、以上のように光量が増えても、それによる不快グレアは生じない。

レンズ４５は、透光性合成樹脂などから形成され、複数の青色ＬＥＤチップ１３がなす線状の列毎に設けられている。これら３個のレンズ４５は図２に示すように直線状の溝４５ａを有しており、この溝４５ａ内に封止部材１４およびこれに封止された一列の青色ＬＥＤチップ１３からなる発光部１１ａを収めてモジュール基板１２に図示しない適当な保持手段で取付け保持されている。各レンズ４５は、溝４５ａ内の発光部１１ａからの光を制御して、出射面４５ｂから広げて出射するように形成されている。

レンズ４５での照射方向の制御によって、照明器具１を天井面３から大きく離すことなく、照明器具１に真上から対向する天井面３の領域の輝度を下げるとともに、その周囲を明るく照らすことができる。そのため、天井面３に対する照明器具１の吊り下げ高さを短くでき、それに伴い、天井が低いオフィス環境に使用される場合であっても、天井部での照明器具１による圧迫感を低減できる。

図１及び図４に示すように下部ＬＥＤモジュール２１は、モジュール基板２２の下面に、複数のＬＥＤユニット２３を実装して形成されている。モジュール基板２２は下部ＬＥＤモジュール１１のモジュール基板１２と略同じ大きさである。各ＬＥＤユニット２３は、図５に示すようにユニット基板２４と、反射層２５と、導体部２６と、複数の青色ＬＥＤチップ２７と、封止部材２８とを備えている。

ユニット基板２４は、金属又は合成樹脂の平板であって、モジュール基板１２より小さい四角形例えば正四角形状をなしている。ユニット基板２４はその上面(裏面)をモジュール基板２２の下面に面接触させてこのモジュール基板２２に装着されている。それによって、例えば図２に示すように各ＬＥＤユニット２３は互いに間隔を置いてモジュール基板２２に対して縦横に並べて配置されている。反射層２５はユニット基板２４の下面全体に積層されている。この反射層２５はシート状をなす白色の絶縁性接着材からなるプリプレグ（pre-preg）で形成されている。導体部２６は、反射層２５に接着されて所定間隔毎に複数設けられている。

各青色ＬＥＤチップ２７は、透光性を有するサファイア製の素子基板２７ａの一面に半導体発光層２７ｂを積層して形成されている。半導体発光層２７ｂは、厚み方向(上下方向)の双方に青色の光を出射できる。これらの青色ＬＥＤチップ２７は、各導体部２６と交互に配置されていて、前記一面と平行な素子基板２７ａの他面を透光性の接着剤２９を用いて反射層２５に接着されている。各導体部２６とそれに隣接した青色ＬＥＤチップ２７とはボンディングワイヤ３０で直列に接続されていて、図示しない前記点灯装置に電気的に接続されている。

封止部材２８は、蛍光体(蛍光物質)入りの透光性の合成樹脂等からなり、導体部２６、及び各青色ＬＥＤチップ２７を埋めて反射層２５に被着されている。この封止部材２８には図示しない蛍光体が好ましい例として略均一に分散した状態に混入されている。蛍光体には、ＬＥＤチップ２７から発光された青色の一次光を波長変換して異なる波長の二次光として放射するＹＡＧ蛍光体、具体的には黄色の光を放射する蛍光体と、演色性を改善するために例えば赤色の光を放射する蛍光体との内で、少なくとも前者の蛍光体（黄色の光を放射するＹＡＧ蛍光体）が用いられている。

黄色の光を放射する蛍光体と青色ＬＥＤチップ２７の組み合わせにより、ＬＥＤチップ２７の半導体発光層２７ｂから放射された青色の光の一部が当たった蛍光体は、青色の光を吸収して黄色の光を放射し、この黄色の光が封止部材２８を通過するので、これら補色関係にある二色の混合によって白色光が形成されて下向きに出射される。そして、ＬＥＤチップ２７から放出された青色の一次光を波長変換して赤色の光を放射する蛍光体が封止部材２８に添加される場合には、平均演色評価数の値が大きくなり、演色性が高められる。なお、本明細書で「演色性が高められた白色光」とは、相対色温度が例えば３０００Ｋの電球色（Ｌ色とも称する。）、及び相対色温度が例えば４５００Ｋの昼白色（Ｎ色とも称する。）等を含んでいる。

各青色ＬＥＤチップ２７と蛍光体入りの封止部材２８とは、下部ＬＥＤモジュール２１の発光部をなしている。この発光部の総面積は０．３７５平方メートルである。この下部ＬＥＤモジュール２１の発光面積は、従来の４０Ｗ（ワット）２灯型の蛍光灯照明器具の発光面積と略同じである。なお、４０Ｗ（ワット）２灯型の蛍光灯照明器具の全光束は９９００ｌｍである。

以上のようにモジュール基板２２に複数の青色ＬＥＤチップ２７を搭載し、かつ、これら青色ＬＥＤチップ２７を蛍光体入りの封止部材２８で封止して白色発光する下部ＬＥＤモジュール２１は、白色ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）モジュールと称することができる。この下部ＬＥＤモジュール２１の各ＬＥＤユニット２３が有した複数の青色ＬＥＤチップ２７は、５ｍｍないし１０ｍｍ間隔で縦横に配列されている。

これらＬＥＤユニット２３での縦横配列において、複数の青色ＬＥＤチップ２７は等間隔に配列することも可能であるが、不等間隔でもよい。例えば本実施形態では、図６に示すようにＬＥＤユニット２３の中央部側ほど青色ＬＥＤチップ２７を密に配列し、この逆に、ＬＥＤユニット２３の周辺側ほど青色ＬＥＤチップ２７を疎に配列してある。図６中符号Ｐ２〜Ｐ６は、隣接した青色ＬＥＤチップ２７相互の間隔を夫々示しており、Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５＞Ｐ６の関係にある。しかし、このような配列であっても、隣接した全ての青色ＬＥＤチップ２７の間隔Ｐ２〜Ｐ６は、いずれも５ｍｍないし１０ｍｍの寸法値に収められている。間隔Ｐ２〜Ｐ６はいずれも上部ＬＥＤモジュール１１の青色ＬＥＤチップ１３同士の間隔Ｐより大きい。

下部ＬＥＤモジュール２１の各青色ＬＥＤチップ２７は定格電流２０ｍＡで点灯される。この下部ＬＥＤモジュール２１を点灯して発光させたときの発光効率は５０ｌｍ/Ｗないし１５０ｌｍ/Ｗ、例えば１００ｌｍ/Ｗであって、その発光色は白色具体的には相関色温度が６５００Ｋの昼光色で、また、Ｒａ（平均演色評価数）は７０である。そして、１個の青色ＬＥＤチップ２７当たりの光束は５ｌｍである。

図１に示すように上部ＬＥＤモジュール１１と下部ＬＥＤモジュール２１とは、互いの間に断熱材４１を挟んで組み合わされている。これら上部ＬＥＤモジュール１１と下部ＬＥＤモジュール２１と断熱材４１とは図示しない連結手段で連結されている。そのため、断熱材４１の上面にモジュール基板１２が重なって面接触されているとともに、断熱材４１の下面にモジュール基板２２が重なって面接触されている。断熱材４１は上部ＬＥＤモジュール１１と下部ＬＥＤモジュール２１と熱的に独立させるようにする手段として設けられている。組み立てられた上部ＬＥＤモジュール１１と下部ＬＥＤモジュール２１と断熱材４１とのアセンブリの四隅に、前記吊り下げ部材４が夫々接続されている。

ルーバー５１は、金属例えばアルミニウム合金等の熱伝導性に優れた金属からなるルーバー片５１ａを、図１及び図４に示すように井桁格子状に組み合わせて形成されている。ルーバー片５１ａの肉厚は、このルーバー片５１ａの上端部からなる根元から先端(下端)に向けて次第に細くなっている。このルーバー５１の高さは下部ＬＥＤモジュール２１の厚みより大きい。このルーバー５１は、ルーバー片５１ａの根元をモジュール基板２２の下面に面接触させて下部ＬＥＤモジュール２１に取付けられている。このルーバー５１の各ルーバー片５１ａが互いに連続して形成された複数の四角な枠部内には、ＬＥＤユニット２３が個々に配置されている。言い換えれば、各ＬＥＤユニット２３の夫々の周囲はルーバー片５１ａで囲まれている。

このルーバー５１は、下部ＬＥＤモジュール２１から下方に出射された光の配光を制御して不快グレアを抑制するもので、例えば下方に出射された光の投光角θ（図１参照）を規定している。この投光角θは６０°以下に設定される。これにより、照明器具１の下方に設置されたディスプレイ画面への下部ＬＥＤモジュール２１の発光部の映り込みを防ぐとともに、使用者にグレアを与えることを抑制するようになっている。

前記構成の照明器具１は、その光源にＬＥＤチップ１３，２７を用いたので、これらを有した上部ＬＥＤモジュール１１及び下部ＬＥＤモジュール２１が上下に重なるように組み合わされているにも拘わらず、蛍光ランプを光源として用いた蛍光灯照明器具に比較して薄くできる。それにより、照明器具１の吊り下げ高さを短くできるから、天井が低いオフィス環境であっても、天井部での照明器具１による圧迫感を低減できる。

この照明器具１が点灯されることによってアンビエント照明が行われる。この照明では、上部ＬＥＤモジュール１１から出射されてレンズ４５を通った光が、天井面３に向けて拡散照射される一方で、下部ＬＥＤモジュール２１から出射された光がルーバー５１により配光を制御されて下方に出射される。

この照明時に、上部ＬＥＤモジュール１１のＬＥＤチップ１３が発する熱は、モジュール基板１２に熱伝導して大気中に放出され、一方、下部ＬＥＤモジュール２１のＬＥＤチップ２７が発する熱は、ユニット基板２４を経由してモジュール基板２２に熱伝導し、このモジュール基板２２から大気中に放出されるとともに、モジュール基板２２から更にルーバー５１に熱伝導して大気中に放出される。そのため、ＬＥＤチップ１３，２７の温度上昇を抑制でき、発光効率の低下が抑制される。これとともに、上部ＬＥＤモジュール１１と下部ＬＥＤモジュール２１との間の熱移動が断熱材４１で抑制されるので、ＬＥＤチップ１３，２７の温度を設計通りに維持し易い。

又、前記照明器具１の下部ＬＥＤモジュール２１での青色ＬＥＤチップ２７の配列間隔が１０ｍｍを越えないので、単位面積当たりの光束が不足することがない。それに伴い、必要な全光束を確保するために青色ＬＥＤチップ２７をより多く配列する必要がないので、照明器具１が大形化しない。

具体的には、既述のようにオフィスで使用される蛍光灯照明器具の主流は４０Ｗの蛍光ランプを２本設けた蛍光灯照明器具である。この従来器具の発光面積は、３００×１２５０ｍｍ、つまり、０.３７５平方メートルであり、これを正方形に換算すると一辺が６１２ｍｍの正方形の発光面積となり、又、前記従来器具の全光束は９９００ｌｍである。

この従来器具の光源(蛍光ランプ)を、前記ＬＥＤチップ２７を用いた下部ＬＥＤモジュール２１で置き換える場合、既述のように光束が５ｌｍのＬＥＤチップ２７で全光束９９００ｌｍを得るには、１９８０個のＬＥＤチップ２７が必要であり、これらを縦横１０ｍｍ間隔で正方形の領域に配列すると、一辺が４５０ｍｍの大きさの正方形領域が必要となる。これに、配光制御のためのルーバー５１を配置するために必要な長さが全体の２０％強であることを考慮すると、複数のＬＥＤチップ２７の縦横の配列間隔を１０ｍｍとした場合に、光源をＬＥＤチップに置き換えた照明器具１の面積、つまり、大きさが、前記従来器具と同等になり照明器具１は大形化しない。

これに対して、複数のＬＥＤチップ２７の縦横の配列間隔が１０ｍｍを超えた照明器具は、単位面積当たりの光束が減るので、これを補うために１０ｍｍ間隔で配列されるＬＥＤチップの使用個数を更に増やす必要があるが、この照明器具の構成では前記従来器具より大きくなってしまう。したがって、複数のＬＥＤチップ２７の縦横の配列間隔は１０ｍｍ以下であることが必要である。

それだけではなく、複数の青色ＬＥＤチップ２７の配列間隔が１０ｍｍを越えないことに伴い、単位面積当たりの光束が増えるから、照明器具１の縦横寸法を小さくすることも可能である。

これとともに、平均輝度が２００００ｃｄ／平方メートルに近い値に設定した照明器具１とすることができる。すなわち、既述のように例えば発光効率が１００ｌｍ/ＷのＬＥＤチップ２７を縦横８ｍｍ間隔で配列するとともに定格電流２０ｍＡで点灯される下部ＬＥＤモジュール２１では、グレアを感じ始める平均輝度が、２００００ｃｄ/平方メートルを超えることなく、２００００ｃｄ/平方メートルの間際となることが実験により確かめられた。

これは、ＬＥＤチップ２７同士の縦横の間隔が広すぎて単位面積当たりの光束が不足することがないので、平均輝度を２００００ｃｄ/平方メートルの寸前にできるとともに、ＬＥＤチップ２７の縦横の間隔が狭すぎて単位面積当たりの光束が過剰とならないので、平均輝度が２００００ｃｄ/平方メートルを超えないことを意味している。したがって、ＬＥＤチップ２７の発光効率が１５０ｌｍ/Ｗに上がったとすると、単位面積当たりの光束が増える分、複数のＬＥＤチップ２７同士の縦横の配列間隔を広く、例えば９．８ｍｍに広げても、平均輝度が、２００００ｃｄ/平方メートルを超えることなく、２００００ｃｄ/平方メートルの間際とすることが可能である。

更に、青色ＬＥＤチップ２７の配列間隔が１０ｍｍを越えないので、個々の青色ＬＥＤチップ２７が点状に光るにも拘わらず、それらがつぶつぶに視認され難くなり、下部ＬＥＤモジュール２１が視認されたときの各ＬＥＤユニット２３の全体的印象を、面状の発光部として視認させることができる。これに対して、複数の青色ＬＥＤチップ２７が１０ｍｍを越えた間隔で配列された場合には、個々の青色ＬＥＤチップ２７が独立した光点となってつぶつぶに視認される。

又、前記照明器具１の下部ＬＥＤモジュール２１での青色ＬＥＤチップ２７の縦横の配列間隔が５ｍｍ以上であるので、配列間隔を５ｍｍ未満とした場合に比較して複数の青色ＬＥＤチップ２７の配置密度が高くなって光束が増え過ぎることがない。それにより、平均輝度が２００００ｃｄ／平方メートル以上とならないので、不快グレアを抑制できる。併せて、既述のようにルーバー５１での投光角θの制御によって、不快グレア及び室内のディスプレイ画面への下部ＬＥＤモジュール２１の各ＬＥＤユニット２３の写り込みも抑制できる。

しかも、下部ＬＥＤモジュール２１から出射される光の演色性を高めるのに、青色光を吸収して赤色の光を放射する蛍光体を封止部材２８に混ぜた場合、発光効率は最大で５０ｌｍ/Ｗにまで低下するので、それを補って単位面積当たりの光束を必要十分に確保するには、複数の青色ＬＥＤチップ２７の縦横の配列間隔を５ｍｍにできる限り近づければよい。このようにした場合には、複数の青色ＬＥＤチップ２７の縦横の配列間隔による不快グレアを抑制しつつ、発光部からの光の演色性を向上できる。

ちなみに、定格電流２０ｍＡで点灯される複数の青色ＬＥＤチップ２７を有した下部ＬＥＤモジュール２１が出射する白色光の演色性を、Ｎ色でＲａ８０に改善すると、ＬＥＤチップ２７の発光効率は９０ｌｍ/Ｗに低下する。この場合、ＬＥＤチップ２７の配列間隔を７.５ｍｍと狭く設定して単位面積当たりの光束を増やすことで、平均輝度が、２００００ｃｄ/平方メートルを超えることなく、２００００ｃｄ/平方メートルの間際となることが実験により確かめられた。又、定格電流２０ｍＡで点灯される複数の青色ＬＥＤチップ２７を有した下部ＬＥＤモジュール２１が出射する白色光の演色性を、Ｎ色でＲａ９０に改善すると、ＬＥＤチップ２７の発光効率は８０ｌｍ/Ｗに低下する。この場合、ＬＥＤチップ２７の配列間隔を７.０ｍｍと更に狭く設定して単位面積当たりの光束を更に増やすことで、平均輝度が、２００００ｃｄ/平方メートルを超えることなく、２００００ｃｄ/平方メートルの間際となることが実験により確かめられた。

同様に、定格電流２０ｍＡで点灯される複数の青色ＬＥＤチップ２７を有した下部ＬＥＤモジュール２１が出射する白色光の演色性を、Ｌ色でＲａ８０に改善すると、ＬＥＤチップ２７の発光効率は６０ｌｍ/Ｗに低下する。この場合、ＬＥＤチップ２７の配列間隔を６．２ｍｍと狭く設定して単位面積当たりの光束を増やすことで、平均輝度が、２００００ｃｄ/平方メートルを超えることなく、２００００ｃｄ/平方メートルの間際となることが実験により確かめられた。又、定格電流２０ｍＡで点灯される複数の青色ＬＥＤチップ２７を有した下部ＬＥＤモジュール２１が出射する白色光の演色性を、Ｎ色でＲａ９０に改善すると、ＬＥＤチップ２７の発光効率は５０ｌｍ/Ｗに低下する。この場合、ＬＥＤチップ２７の配列間隔を５．６ｍｍと更に狭く設定して単位面積当たりの光束を更に増やすことで、平均輝度が、２００００ｃｄ/平方メートルを超えることなく、２００００ｃｄ/平方メートルの間際となることが実験により確かめられた。

したがって、以上の実験の結果により、演色性改善を考慮した照明器具１とする場合には、下部ＬＥＤモジュール２１が有した複数の青色ＬＥＤチップ２７の配列間隔は５ｍｍ以上必要である。なお、この配列間隔を５ｍｍ未満と更に狭くすると、単位面積当たりの光束が増え過ぎて、平均輝度が２００００ｃｄ/平方メートルを超える値となって不快グレアを与え易くなる。

又、四角形状のＬＥＤユニット２３毎にこれを囲むルーバー５１や反射板などのグレア制御手段が設置される照明器具で、５ｍｍないし１０ｍｍ間隔で配列される複数の青色ＬＥＤチップ２７を等間隔ではなく、図６に示したようにＬＥＤユニット２３の中央部側ほど密でかつ周辺側ほど疎となる不等間隔に配列した本実施形態の照明器具１は、以下の利点がある。

つまり、ルーバー５１の設計において、これで反射される光をどの方向に向けて配光制御をするのかは、ＬＥＤユニット２３の中心、つまり、発光面の中心に対して決められるため、発光面の中心から遠ざかった箇所から出射された光ほどルーバー５１での反射方向を制御しにくい。これにより、例えば一辺が５０ｍｍの正方形状をなすＬＥＤユニット２３の場合は、発光面の中心から出射されてルーバー５１で反射された光の照射角α（これは、図１に示すようにＬＥＤユニット２３の中心を通る鉛直線とこれに斜めに交差する反射光とがなす角度であって、鋭角である。）に対して、発光面の中心から遠ざかった箇所から出射されてルーバー５１で反射された光の照射角αは、±１５°程度ばらつく。

しかし、既述のように本実施形態では、より多くのＬＥＤチップ２７がＬＥＤユニット２３の中心側に集まるように配列されている。このため、ＬＥＤユニット２３の発光面から出射された光をルーバー５１などのグレア制御手段で反射させて行われる配光制御の精度、言い換えれば、照射角αの精度が高められる。それにより、不快グレア及び室内のディスプレイ画面への発光面の写り込みを、より精度よく抑制できる。

本発明の一実施形態に係る照明器具を示す断面図。 図１の照明器具を示す上面図。 図１の照明器具が備える上方照明用ＬＥＤモジュールの一部を拡大して示す断面図。 図１の照明器具を示す下面図。 図１の照明器具が備える下方照明用ＬＥＤモジュールの一部を拡大して示す断面図。 図４のＬＥＤモジュールが備えたＬＥＤユニットでの各青色ＬＥＤチップの配列を示す図。

符号の説明

１…照明器具、２…照明装置、１１…上部ＬＥＤモジュール（上方照明用ＬＥＤモジュール）、１２…モジュール基板、１３…青色ＬＥＤチップ、１４…封止部材、２１…下部ＬＥＤモジュール（下方照明用ＬＥＤモジュール）、２２…モジュール基板、２３…ＬＥＤユニット、２３…ユニット基板、２７…青色ＬＥＤチップ、２８…封止部材、５１…ルーバー(グレア制御手段)、θ…投光角

Claims (2)

1. ０.３７５平方メートルの発光面積を有し、定格電流２０ｍＡで点灯された際に白色発光するとともにその発光効率が５０ｌｍ/Ｗないし１５０ｌＬｍ/Ｗである下方照明用ＬＥＤモジュールと、このＬＥＤモジュールから下向きに出射された光の投光角を６０度以下とするグレア制御手段を備えた照明器具であって、
   前記ＬＥＤモジュールが、複数の青色ＬＥＤチップと、これら青色ＬＥＤチップが実装されたモジュール基板と、この基板上に前記青色ＬＥＤチップを封止して設けられるとともに前記青色ＬＥＤチップから放射された青色の光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた透光性の封止部材を備え、複数の前記青色ＬＥＤチップを５ｍｍないし１０ｍｍ間隔で縦横に配列したことを特徴とする照明器具。
2. 上向きに光を出射する上方照明用ＬＥＤモジュールを下方照明用ＬＥＤモジュール上に設け、
   この上方照明用ＬＥＤモジュールが、複数の青色ＬＥＤチップと、これら青色ＬＥＤチップが実装されたモジュール基板と、この基板上に前記青色ＬＥＤチップを封止して設けられるとともに前記青色ＬＥＤチップから放射された青色の光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた透光性の封止部材を備え、前記上方照明用ＬＥＤモジュールが有した複数の前記青色ＬＥＤチップを１ｍｍないし３ｍｍ間隔で配列したことを特徴とする請求項１に記載の照明器具。

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