JP6609426B2

JP6609426B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6609426B2
Application number: JP2015129072A
Authority: JP
Inventors: 保幸船ヶ山; 宏幸佐藤; 弘志眞方; 冴子内田
Original assignee: 株式会社共立電照
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-06-26
Also published as: JP2017016747A

Description

本発明は、白色発光ダイオード（以下、白色ＬＥＤ素子と略称する）等の光源から発するブルーライトをカットする機能を有する照明用フィルターカバーを備えた照明装置に関する。

従来、消費電力が少なく、長寿命である白色ＬＥＤ素子を使用した照明装置が多数提案されている。この白色ＬＥＤ素子による照明装置においては、人の目に障害を与える最大の波長が約４８０ｎｍ以下の光線であることが研究によって知られている。特に、網膜に達するブルーライトは、散乱し易い光のため、像のボケや眼の疲れが起こる。

具体的には、白色ＬＥＤ素子の光源に含まれる波長３６０〜４９５ｎｍ範囲の青色発光であるブルーライトは、人体の眼の網膜に機能低下をきたすことや体内時計のリズムに悪影響を与える。特にブルーライトによって第３の視細胞であるｉｐＲＧＣが刺激され、視交叉上核へシグナルが伝達され、これによってサーカディアンリズム（動植物の運動や生理現象にみられる、約２４時間を周期とする内因性のリズム）が決まる。

因みに、夜間のブルーライトは人の体内時計のリズムを極端に狂わし、睡眠障害、うつ病、高血圧、糖尿病、肥満等を引き起こす要因となる。このようにブルーライトの波長域を含む白色ＬＥＤ素子の光源は、昼間の照明には良いが、夜間の照明には不向きである。

また、例えば特許文献１に開示されているように、上記したブルーライトをカットする機能を有する照明装置として、ガラスまたはプラスチック製の円筒状の支持ケース内に、例えばＬＥＤライトバーまたは蛍光管等の光源を封入し、前記支持ケースの出光面の上には、一部の４８０ｎｍ以下の波長の光線をカットし且つカットしたエネルギーを光触媒の方法で抗菌消臭効果に変換するブルーライトカット抗菌消臭層をコーティングして成るものが存在する。

実用新案登録第３１８９８５０号公報

しかしながら、上記した特許文献１の場合、白色ＬＥＤ素子による光源のブルーライトだけを効率良く減ずることができる反面、白色ＬＥＤ素子による光源からの白色度を制御することは不可能であった。今後においては、タイムフリーで波長バランスの採れた新たな照明装置の開発の必要性が急務となっていた。

そこで、本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、白色ＬＥＤ素子による光源のブルーライトである例えば波長３６０〜４９５ｎｍ範囲の青色発光を例えば４０％〜５０％だけ減ずることができ且つ波長４３０〜４４０ｎｍの危険波長域を略ゼロにすると同時に光源からの光の色が黄色より白色に近い発色に見える状態となるよう回折スリット技術を応用して光源からの白色度を制御できるものとし、眼に優しく且つ体内時計のリズムを整える自然光のような照明を可能とする照明用フィルターカバーを備えた照明装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明にあっては、複数の白色ＬＥＤ素子を配設して成るＬＥＤ基板によって構成された光源と、該光源を覆うことで当該光源から出射される波長３６０〜４９５ｎｍの青色発光成分を減ずるためのアクリル樹脂製もしくはポリカーボネート樹脂製の高屈折率素材によって長方形板状に成形されて成る照明用フィルターカバーとを備え、前記照明用フィルターカバーは、平行スリット状の複数の開口部を等間隔に配列して成る回折スリット群が形成され、この開口部のスリット開口率によって前記光源からの白色度を制御すべくなし、且つ前記光源から前記照明用フィルターカバーを介して出射される光を外部周辺に向けて反射させるよう前記ＬＥＤ基板の周囲に付設されたスカート状に末広がりとなった反射板を含むことを特徴とする。

前記光源から前記照明用フィルターカバーを介して出射される光を外部周辺に向けて反射させるよう前記ＬＥＤ基板の周囲に付設されたスカート状に末広がりとなった反射板を含むことを特徴とする。

本発明によれば、白色ＬＥＤ素子による光源のブルーライトである例えば波長３６０〜４９５ｎｍ範囲の青色発光を例えば４０％〜５０％だけ減ずることができ且つ波長４３０〜４４０ｎｍの危険波長域を略ゼロにすると同時に光源からの光の色が黄色より白色に近い発色に見える状態となるよう回折スリット技術を応用して光源からの白色度を制御できるものとし、眼に優しく且つ体内時計のリズムを整える自然光のような照明を可能にする。

すなわち、本発明にあっては、平行スリット状の多数の開口部を並設して成る回折スリット群が形成されていることにより、光源の最大ピーク域（波長４５２ｎｍ）における相対放射強度を少なくとも４０％をカットすることが可能としつつ、光源からの光の色が黄色より白色に近い発色に見える自然光のような状態を確実に実現することができる。

例えば、眼鏡などに施されているブルーライトカット用のコーティングは、波長４７０ｎｍ以下の青色光だけでなく、波長の長い他の黄や赤色光も一緒に減光してしまい、しかもカット率が高いものほど、眼に届く光量が少なくなり、白色ＬＥＤ素子による照明装置の場合は、暗い光となってしまうので、本末転倒ということになる。また、従来の照明装置では、光が広がり（机ではなく、壁なども照らしている）、机上を有効に照らしていないことになり、机上を明るく照らすため、消費電力を上げて照度を確保しなければならない。これに対し本発明では、平行スリット状の多数の開口部を形成することで、照らす場所だけを効率良く明るくすることができる。

また、コーティングをしないと光の方向性の問題が生じてしまう。例えば、コーティングをした平面ガラスを白色ＬＥＤ素子に被せると、白色ＬＥＤ素子の直下だけが黄色が強い光となり、斜め方向は白色光となる。これに対し、本発明のように平行スリット状の多数の開口部を形成することで、全ての照射方向への光の色が黄色より白色に近い発色に見える状態となる。

前記光源から前記照明用フィルターカバーを介して出射される光を外部周辺に向けて反射させるよう前記ＬＥＤ基板の周囲に付設されたスカート状に末広がりとなった反射板を含むので、例えば、天井埋め込み式による照明装置において、ＬＥＤ基板の複数の白色ＬＥＤ素子による光を全て効率良く反射して照明用フィルターカバーを通して外部周辺（天井下方の周辺）に照射することができる。

本発明を実施するための一形態における照明装置の概要を示す分解斜視図である。同じく照明用フィルターカバーを取付けた照明装置の概要を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は図２（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。白色ＬＥＤ素子のブルーライトカット率の比較例を示す説明図である。ブルーライトカットフィルタ特性を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の一形態を詳細に説明する。
［照明装置の全体構成］
本発明に係る照明装置を構成する装置本体Ｐは、室内天井面に開口側を下方に向けて付設される略矩形筐体状となって形成されており、図１及び図２に示すように、シトリンＬＥＤ（登録商標）と称する複数の白色ＬＥＤ素子２を配設して成るＬＥＤ基板１によって構成された光源３と、該光源（ＬＥＤ基板１＋白色ＬＥＤ素子２）３を覆う波長３６０〜４９５ｎｍ範囲の青色発光を減ずる高屈折率を有する例えばアクリル板もしくはポリカーボネート板による照明用フィルターカバー４と、ＬＥＤ基板１の周囲に配した角筒状の反射板６と、装置本体Ｐの開口側に覆設される表面グローブ９と、から概ね構成されている。

尚、本実施形態においては、上記した照明用フィルターカバー４、光源（ＬＥＤ基板１＋白色ＬＥＤ素子２）３、反射板６それぞれを左右一対となって装置本体Ｐ内に設置されているが、この設置構成は本発明を何等拘束するものではないことは勿論である。

［光源の構成］
具体的な光源３の構成としては、図１及び図２に示すように、例えばアルミ製またはガラス・エポキシ樹脂製等の長方形板状のＬＥＤ基板１の上に例えば合計１６個のシトリンＬＥＤ（登録商標）と称するチップ状の白色ＬＥＤ素子２が８個ずつ２列となして実装されており、電圧変動（逆電圧）による影響を少なくするために不図示の電流制限抵抗や定電流素子（定電流ダイオードまたは逆接ダイオードや定電流ＩＣなど）が白色ＬＥＤ素子２に直列に挿入されている。

［照明用フィルターカバーの構成］
照明用フィルターカバー４は、図１及び図２に示すように、例えばアクリル樹脂製もしくはポリカーボネート樹脂製の高屈折率素材によって長方形板状に成形されており、前記白色ＬＥＤ素子２から出射される波長４７０ｎｍ以下で少なくとも波長略４５０ｎｍの青色発光成分を減ずる。

因みに、アクリル樹脂とは、アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルの重合体で、透明性の高い非晶質の合成樹脂である。特にポリメタクリル酸メチル樹脂による透明固体材はアクリルガラスとも称し、上記ポリカーボネート樹脂等とともに有機ガラスとも呼ばれる。

前記照明用フィルターカバー４には、平行スリット状の複数の開口部５を等間隔に配列して成る回折スリット群が形成されており、特に、単一スリットによるフラウンホーファー回折の場合、これらの開口部５のスリット開口率によって前記光源３からの白色度が制御可能となる。すなわち、前記照明用フィルターカバー４に平行スリット状の複数の開口部５を設けることで、ブルーライトを４０％程度カットすることが可能で、光源からの光の色が黄色より白色に近い発色に見える状態を容易に実現することができる。

［反射板の構成］
装置本体Ｐの内部には、図１及び図２に示すように、前記白色ＬＥＤ素子２から出射される光を、上記照明用フィルターカバー４を介して、後述する表面グローブ９の内面側に向けて反射させるよう前記ＬＥＤ基板１の周囲から外方に向けてスカート状に末広がりとなった角筒状の反射板６が付設されている。この反射板６は例えばアルミ製等で、その表面に高純度のチタン及びシリコンをコーティングし反射率が９０％以上とされた鏡面板であり、前記白色ＬＥＤ素子２から照射される光を効率良く反射して上記照明用フィルターカバー４の多数の開口部５（回折スリット群）を通して外部に照射する。

図示による場合には、装置本体Ｐの反射板６に取付け易い形状に照明用フィルターカバー４を成型することで、取付けが容易となるようにしてある。具体的には、照明用フィルターカバー４の幅方向両端側には外方に向けて水平な矩形突起状の係止片７が例えば長手方向３箇所に突設され、この係止片７に対応して上記反射板６の筒内奥側の左右対称内壁部位には、当該係止変７を差込み係止させるための水平長孔状の被係止部８が形成されている。

尚、図示による説明を省略するが、照明用フィルターカバー４の開口部５のスリット開口率の可変制御を手動もしくは自動で可能にするために、特別なスリット開口幅の調整機構、例えばスライド開閉式のシャッター等を設けていても良い。

［表面グローブの構成］
また、図１及び図２に示すように、装置本体Ｐの開口側には、例えばアクリル製又はポリカーボネート製の表面グローブ９が覆設されている。例えば、表面グローブ９は装置本体Ｐの開口側全体を覆う程度の面積を呈する略矩形板状に形成され、その縁部対向位置には略Ｌ字形のフック爪片９Ａが形成されている。このフック爪片９Ａは、装置本体Ｐの開口側に表面グローブ９が取付けられる際に、当該装置本体Ｐの内面に形成されているプッシュ式係止機構部（図示せず）によって当該フック爪片９Ａがワンタッチで係架保持されるようにしてある。

なお、上記した実施形態において、ＬＥＤ基板１への白色ＬＥＤ素子２の配列形態や回路構成、ＬＥＤ基板１の材質、照明用フィルターカバー４の開口部５（回折スリット群）の配列等々は、本発明を限定するものではなく、他の様々な変形例も可能である。

次に、本発明に係る照明装置の使用時における白色ＬＥＤ素子のブルーライトカット率のスペクトル比較例について、横軸を波長［ｎｍ］、縦軸を絶対放射強度とした図３に示すグラフに基づき説明する。尚、波長３８０〜５００ｎｍはブルーライト波長域を示す。

図３において、（イ）の曲線は、照明用フィルターカバー４が無い場合の光源３の波長スペクトル（横軸：波長（ｎｍ）、縦軸：相対放射強度）を示す。対象光源３は、器具光束が３６８７［ｌｍ］（４０Ｗ）、色温度が５１７６Ｋで、演色評価は７０．１である。この場合、最大ピーク域の波長４４０ｎｍにおいて絶対放射強度は約８０であった。

また、（ロ）の曲線は、照明用フィルターカバー４及び開口部５（回折スリット群）が有った場合の光源３の波長スペクトル（横軸：波長［ｎｍ］、横軸：相対放射強度）を示す。対象光源３は、器具光束が３５８０［ｌｍ］（４０Ｗ）、色温度が４５０３Ｋで、演色評価は６７．２、ブルーカット率は４０％（波長域４１０〜４７０［ｎｍ］）、最大ピーク域の波長４５０ｎｍにおいて絶対放射強度は約５２であった。

また、（ハ）の曲線は、照明用フィルターカバー４で開口部５（回折スリット群）が無い場合の光源３の波長スペクトル（横軸：波長［ｎｍ］、横軸：相対放射強度）を示す。対象光源３は、器具光束が３５６４［ｌｍ］（４０Ｗ）、色温度が４３１１Ｋで、演色評価は６６．５、ブルーカット率は５０％（波長域４１０〜４７０［ｎｍ］）、最大ピーク域の波長４５２ｎｍにおいて絶対放射強度は約４５であった。

図４には、クレラックスのアクリル製品の照明用フィルターカバー４によるブルーライトカットフィルタ特性である紫外線（ＵＶ）カットの分光透過率曲線（横軸：波長［ｎｍ］、縦軸：透過率［％］）が示されている。曲線（あ）は品番Ｎ−１６９（吸収＜３８０ｎｍ）、曲線（い）は品番Ｎ−１９０（吸収＜３９０ｎｍ）、曲線（う）は品番Ｎ−１１３（吸収＜４００ｎｍ）、曲線（え）は品番Ｔ−１３０５０１（１．０ｔ）、曲線（お）はＮ−０３９（吸収＜４７０ｎｍ）である。このうち、曲線（え）は本実施形態における１．０ｔの照明用フィルターカバー４によるＵＶフィルタ特性（吸収＜４３０ｎｍ）であって、４２５〜４７０［ｎｍ］の波長域で０％から約９０％以上の透過率まで上昇している。

現在市場にでているＬＥＤは一見白色光に見えるが、上記したように、眼や体内リズムに影響を与える青色光（ブルーライト）を含んでいる。青色光は上記したように、特に眼に障害を与えることから、この青色光をカットしたＬＥＤが求められている。そこで、青色光をカットした独自のＬＥＤ照明の開発を行い、人の眼に安全なＬＥＤ照明装置の作成に取り組んだ。その結果、アクリル樹脂製板もしくはポリカーボネート樹脂製板等の合成樹脂製板による照明用フィルターカバー４を採用することで約５０％の青色光をカットするＬＥＤ照明装置が作成できた。

但し、青色光をカットすると照明光が黄色味をおびる。このため、照明用フィルターカバー４には、平行スリット状の複数の開口部５を等間隔に配列して成る回折スリット群が形成されることで、約４０％のブルーライトカットを可能にしつつ、光は太陽光（自然光）に近い白色味となる。

Ｐ…装置本体
１…ＬＥＤ基板
２…白色ＬＥＤ素子
３…光源
４…照明用フィルターカバー
５…開口部
６…反射板
７…係止片
８…被係止部
９…表面グローブ
９Ａ…フック爪片

Claims

複数の白色ＬＥＤ素子を配設して成るＬＥＤ基板によって構成された光源と、該光源を覆うことで当該光源から出射される波長３６０〜４９５ｎｍの青色発光成分を減ずるためのアクリル樹脂製もしくはポリカーボネート樹脂製の高屈折率素材によって長方形板状に成形されて成る照明用フィルターカバーとを備え、前記照明用フィルターカバーは、平行スリット状の複数の開口部を等間隔に配列して成る回折スリット群が形成され、この開口部のスリット開口率によって前記光源からの白色度を制御すべくなし、且つ前記光源から前記照明用フィルターカバーを介して出射される光を外部周辺に向けて反射させるよう前記ＬＥＤ基板の周囲に付設されたスカート状に末広がりとなった反射板を含むことを特徴とする照明装置。