JP2014207129A - 発光体及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調色機能を備えつつ、小型化に寄与できるとともに発光効率の低下を抑えることができる照明装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤランプ１０のＬＥＤモジュール２１は、半導体発光素子を有する発光部２３と、電気化学応答性材料層を有するフィルタ２４とを備える。前記発光部２３と前記フィルタ２４とは当接された状態を維持する態様で一体的に構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、発光体、及びこの発光体を備える照明装置に関するものである。

従来、照明装置として、白熱電球、蛍光灯などの光源を備えるものが用いられている。一方、近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子の高輝度化に伴い、白熱電球又は蛍光灯などの光源に代えて、低消費電力、長寿命等の特性を有する半導体発光素子が照明装置の光源として用いられるようになりつつある。

また、色を調整することができる調色機能を備えた照明装置が開発されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
特許文献４の照明装置では、発光体を構成する光源と、この光源と照射対象との間に電気化学応答性材料層（エレクトロクロミック材料を含有する層）を有するフィルタとを備え、任意に照射光の色温度を変化させている。このような照明装置では、電気化学応答性材料層を有するフィルタに対して例えば電圧印加することで消色や発色（着色）を行い、色温度を変化させている。

特開２０１０−２１００６号公報 特開２００５−１５３６０６号公報 特開２０１０−２８２８３９号公報 特許第２６８６１７３号号公報

ところで、上記のような照明装置では、光源と離れた位置にフィルタを配設するため、照明装置に別途フィルタの保持機構（部品）が必要となったり、光源からフィルタへ光が入射する際に表面反射が発生し易くなり光のロスが生じて発光効率が低下する虞があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、調色機能を備えつつ、小型化に寄与できるとともに発光効率の低下を抑えることができる発光体及び照明装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、発光体は、半導体発光素子を有する発光部と、電気化学応答性材料層を有するフィルタとを備えた発光体であって、前記発光部と前記フィルタとが当接されたことを特徴とする。

また上記構成において、前記発光部と前記フィルタとは当接状態を維持する態様で一体的に構成されることが好ましい。
また上記構成において、前記フィルタは複数設けられ、複数の前記フィルタ間に発光部が設けられることが好ましい。

また上記構成において、前記フィルタは、前記電気化学応答性材料層にプルシアンブルー型金属錯体が含有されることが好ましい。
上記課題を解決するために、照明装置は、上記いずれかの構成の発光体を備えたことを特徴とする。

本発明の発光体及び照明装置によれば、調色機能を備えつつ、小型化に寄与できるとともに発光効率の低下を抑えることができる。

実施形態におけるＬＥＤランプの概略構成図である。 同上におけるＬＥＤモジュールの一部を示す概略構成図である。 同上におけるフィルタの概略構成図である。 同上における発光部の平面図である。 同上におけるＬＥＤモジュールの平面図である。 別例におけるＬＥＤランプの概略構成図である。 別例におけるフィルタの概略構成図である。 別例における回路基板の平面図である。 別例における照明装置の概略構成図である。

以下、照明装置としてＬＥＤランプに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のＬＥＤランプ１０は、所謂ＬＥＤ電球にＬＥＤモジュール２１を備えた構成である。

ＬＥＤランプ１０は、筐体１１と、放熱部１２とグローブ１３とを有する。
筐体１１は、電極をなす口金１１ａと、この口金１１ａに取着される絶縁部材から構成される本体部１１ｂとを備える。

図１に示すように、放熱部１２は、略円板状をなし、前記筐体１１の本体部１１ｂの前記口金１１ａとは反対側に設けられる。
図１に示すようにグローブ１３は、開口部１３ａを有する略ドーム状をなし、開口部１３ａが前記放熱部１２により閉塞されている。即ち、グローブ１３と放熱部１２とで収容空間が形成される。略円板状の放熱部１２の一端面（グローブ１３側の面）には、発光体を構成するＬＥＤモジュール２１が配設される。ちなみに、グローブ１３は、耐熱性などが確保される材料であれば特に材質が限定されるものではないが、ガラスや熱可塑性樹脂材料（メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリオレフィン樹脂など）が好ましい。

図２及び図４に示すようにＬＥＤモジュール２１は、複数の発光部２３と、発光部２３全体を被覆するフィルタ２４とを有する。
発光部２３は、透明な回路基板２３ａと、透明な回路基板上に設けられる半導体発光素子としてのＬＥＤ素子２３ｂと、ＬＥＤ素子２３ｂから出射された光によって励起される蛍光体２３ｃとを備える。

図４に示すように、ＬＥＤ素子２３ｂは、回路基板２３ａ上に離間した状態で複数（本実施形態７個）配設される。そして、ＬＥＤ素子２３ｂは、回路基板２３ａ上に形成された回路パターンＰと電気的に接続される。ちなみに回路基板２３ａは、前記口金１１ａと図示しない導線で電気的に接続されており、口金１１ａ側から回路基板２３ａ側に電力供給が可能となっている。

図２に示すように蛍光体２３ｃは、回路基板２３ａ上に設けられたＬＥＤ素子２３ｂのそれぞれの全体を個別に覆うように封止している。
図２及び図５に示すように、フィルタ２４は、前記発光部２３の一方側の面の略全体を覆うとともに、発光部２３と当接されて一体化するように構成される。またフィルタ２４は、電圧又は電流を加えた時に、可逆的な色変化が発生するエレクトロクロミック材料を用いている。

図３に示すようにフィルタ２４は、一対のフィルタ基材２４ａ，２４ｂと、一対の電極層２４ｃ，２４ｄと、電気化学応答性材料層２４ｅと、電解質層２４ｆとを有する。フィルタ２４は、電解質層２４ｆ及び電気化学応答性材料層２４ｅが一対の電極層２４ｃ、２４ｄにより挟まれ、これら一対の電極層２４ｃ，２４ｄが前記フィルタ基材２４ａ，２４ｂにより挟まれた積層構造をなしている。

図２に示すようにフィルタ基材２４ａ，２４ｂは、所定の光、特に可視光が透過すればよく、フィルタ２４に必要な強度や剛性を確保することができればガラス、高分子フィルム（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム）などが利用できる。このフィルタ基材２４ａ，２４ｂは、漏電防止を兼ねて絶縁性を有する。また、フィルタ基材２４ａ，２４ｂは強度や剛性が確保した範囲であれば、その厚み等に特に制限はない。

図２に示すように、電極層２４ｃ，２４ｄは、導電性を有し、所定の光、特に可視光が透過すればよく、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化スズなどの酸化物導電体、導電ポリマーなどが利用できる。また、光学透過率が低く光が透過しない金属材料をメッシュなどの格子状に配線することにより光学的透過率と導電性を両立させた構造でもよく、さらにはそのようなグリッド状金属配線構造と、酸化物導電体などの透明電極層の両方を備えた構造としてもよい。透明電極層の厚みについては、光学的透過率が十分に高ければ特に制限はないが、２μｍ以下であることが好ましい。

図２に示すように、電気化学応答性材料層２４ｅは、電圧或いは電流を加えた時に可逆的な色変化が発生するエレクトロクロミック材料（電気化学応答性材料）を含有する層であり、膜厚や製造方法、エレクトロクロミック材料の種類、含有濃度に特に制限はない。一般的には、溶媒に分散させたエレクトロクロミック材料の分散液を、塗布あるいは印刷により電極層上に配設する。エレクトロクロミック材料としては、例えば特開２０１２−１２４１４０号公報等のプルシアンブルー型金属錯体を用いることができる。本実施形態では、透明−青色で変色する。

図２に示すように、電解質層２４ｆは、エレクトロクロミック材料の酸化・還元時に、エレクトロクロミック材料とのイオン（電荷を有する原子又は分子）の授受が可能であればよく、電解液やゲル状電解質、固体電解質、イオン液体などが利用できる。電解質層の膜厚については特に制限はないが、５μｍ〜２０００μｍが好ましい。

上記のように構成されたフィルタ２４は、フィルタ基材２４ａ，２４ｂのうちの一方に、前記発光部２３（蛍光体２３ｃ）と同様の材料を少量塗布し、発光部２３を任意の圧力で押圧して、前記塗布した材料が硬化されることで発光部２３と一体化されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態のＬＥＤランプ１０は、ＬＥＤモジュール２１のＬＥＤ素子２３ｂに対して図示しない電源から電力供給が行われてＬＥＤ素子２３ｂを点灯させることでＬＥＤ素子２３ｂから光が照射される。このとき、フィルタ２４に電圧を印加させたり逆電圧を印加させたりしてフィルタ２４の色が消色と着色と（透明−青色間）で切り替えられる。このため、ＬＥＤ素子２３ｂから出射された光の色温度を状況に応じて変化させることが可能となっている。ここで、ＬＥＤモジュール２１の発光部２３と、フィルタ２４とが当接して一体化されているため、発光部２３とフィルタ２４とが離間されないようになっている。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）本実施形態のＬＥＤランプ１０（ＬＥＤモジュール２１）は、ＬＥＤ素子２３ｂを有する発光部２３と、電気化学応答性材料層２４ｅを有するフィルタ２４とが当接されるため、発光部２３とフィルタ２４とが離間される場合と比較して小型化に寄与できる。また、発光部２３とフィルタ２４とが当接することで、フィルタ２４へ光が入射する際にフィルタ２４と発光部２３との間に他の層が介在されていないため、表面反射の発生を抑えることが可能となり発光硬質の低下を抑えることができる。

（２）発光部２３とフィルタ２４とは当接状態を維持する態様で一体的に構成されるため、部品点数を抑えることができる。また、フィルタ２４の保持機構を削減できるため、ＬＥＤモジュール２１から照射される光に前記保持機構による陰影の発生が抑えられる。

（３）フィルタ２４は、電気化学応答性材料層２４ｅにプルシアンブルー型金属錯体が含有されるため、ＬＥＤランプ１０の色温度を電球色から昼光色まで変化させることが可能となる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、特に言及していないが、透光性カバーを構成するグローブ１３の表面に凹凸形状、光拡散性を有する材料を塗装（コーティング）するなどの加工を施してもよく、また透光性カバーを有する材料に予め光拡散性を有する材料を含有させてから任意の形状に加工しても良い。

・上記実施形態では、特に言及していないが、紫外光透過を防止するための紫外線遮断フィルムや、赤外線透過を防止するための赤外線遮断フィルムなど、他の機能を追加するために別の層を設けてもよい。

・上記実施形態では発光部２３の一方側にフィルタ２４を設ける構成としたが、図６及び図７に示すように発光部２３の両側にフィルタ２４を設ける構成を採用してもよい。このような構成とすることで、発光部２３が２方向に光を出射する構成の場合に、いずれの光であっても発光部２３の両側に設けられたフィルタ２４により調色（調光）することが可能となる。このような構成の場合、図６に示すように、発光部２３及びフィルタ２４を有するＬＥＤモジュール２１を円板状の放熱部１２から離間した状態で支持部３０によって支持する構成としてもよい。この支持部３０は前記放熱部１２と同様の構成とすることで放熱効果を上記実施形態と比較して維持又は向上させることも可能である。

・上記実施形態では、フィルタ２４により発光部２３の一方側の面の略全体を覆うように構成したが、図８に示すように発光部２３のＬＥＤ素子２３ｂ及び蛍光体２３ｃの組み毎でフィルタ２４を個別に設ける構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、発光部２３を蛍光体２３ｃを含む構成としたが、蛍光体２３ｃではなく例えば透明樹脂材料からなる封止部材でＬＥＤ素子２３ｂを封止する構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、ＬＥＤ素子２３ｂを配設する回路基板２３ａを透明としたが、透明でなくてもよい。
・上記実施形態では、電気化学応答性材料層２４ｅにプルシアンブルー型金属錯体を含有する構成としたが、これに限らず、他の電気化学応答性材料層を採用してもよい。また、プルシアンブルー型金属錯体を含有する電気化学応答性材料層２４ｅが必ずしも透明−青色の色変化を示すわけではなく、プルシアンブルー型金属錯体として、Ｎｉ−Ｆｅプルシアンブルー型金属錯体を用いることで、透明−薄黄色の色変化を示す構成が採用できる。

・上記実施形態では、照明装置としてＬＥＤランプ１０を採用したが、これに限らない。例えば、図９に示すようにダウンライト４０に適用したり、シーリングライト、ベースライト、スポットライト、デスクスタンドなどに適用してもよい。なお、図９では、ＬＥＤモジュール２１の前面側（同図中下側）に設けられる透光性カバー４１が上記実施形態のＬＥＤランプ１０におけるグローブ１３に相当する。

・上記実施形態では、半導体発光素子としてのＬＥＤ素子２３ｂを計７個設ける構成としたが、照明装置としての仕様や発光体としての仕様等で任意に変更してもよい。
・上記実施形態では、白色の光を出射するＬＥＤ素子２３ｂを用いる構成としたが、適宜変更してもよい。

・上記実施形態並びに上記各変形例を適宜複数組み合わせてもよい。

１０…ＬＥＤランプ（照明装置）、２１…ＬＥＤモジュール（発光体）、２３…発光部、２３ｂ…ＬＥＤ素子（半導体発光素子）、２４…フィルタ、２４ｅ…電気化学応答性材料層、４０…ダウンライト（照明装置）。

Claims (5)

1. 半導体発光素子を有する発光部と、電気化学応答性材料層を有するフィルタとを備えた発光体であって、
   前記発光部と前記フィルタとが当接されたことを特徴とする発光体。
2. 請求項１に記載の発光体において、
   前記発光部と前記フィルタとは当接状態を維持する態様で一体的に構成されることを特徴とする発光体。
3. 請求項１又は２に記載の発光体において、
   前記フィルタは複数設けられ、複数の前記フィルタ間に発光部が設けられることを特徴
   とする発光体。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光体において、
   前記フィルタは、前記電気化学応答性材料層にプルシアンブルー型金属錯体が含有されることを特徴とする発光体。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光体を備えた照明装置。