JP7624621B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、調光機能を有する照明装置に関する。

従来、人の好みに応じて、白色光や暖色光に調整できる調光機能を有する照明装置が知られている。また、人の覚醒感や鎮静感、疲労感等を変化させるように調光された照明装置も知られている。

例えば、下記特許文献１は、暗所において明るく感じさせて高い視認性を与え、かつ疲労感を与えにくい光を発する光源として、CIE1931の色度図の座標において、無彩色を示す座標Ｗ（0.33,0.33）とスペクトル軌跡上の４８０ｎｍの座標Ｂ（0.091，0.133）と、５６０ｎｍの座標Ｇ（0.373，0.624）とを結ぶ線分ＷＢ及び線分ＷＧとスペクトル軌跡に囲まれる領域における、色純度が２～５０の領域に含まれ、かつ、波長領域４８０～５４０ｎｍにおいて連続した分光波長が占める面積が３８０～７８０ｎｍの光源全体の分光波長面積に対して１５％以上である光を発する光源を開示する。

また、疲労感に関するものではないが、紙面の白さ感を高める光により、紙面の文字を読みやすくする照明光も提案されている。このような技術として、下記特許文献２は、固体発光素子を有する光源を備え、光源は、相関色温度が５４００～７０００Ｋの範囲で、色偏差Ｄｕｖ－６～８の範囲にあり、The CIE1997 Interim Color Appearance Model (Simple Version)で規定される算出方法を用いて求められたコピー用紙における鮮やかさの指標であるクロマ値が２．７以下となる分光放射特性を有する照明装置を開示する。

また、下記特許文献３は、仮眠効果が高い仮眠支援を実行することができる環境制御システムを開示する。具体的には、ユーザの行動を示す行動指標情報を含む入力情報を取得する第１取得部と、制御内容決定ルールに従って、入力情報から、ユーザを仮眠させるための制御内容であって、光を出力する機器を含む環境制御機器の制御内容を決定する決定部と、決定された制御内容に基づいて環境制御機器を制御する制御部と、制御内容に対するユーザの評価を示す評価情報を取得する第２取得部と、評価情報に基づく値を報酬として用いる機械学習によって制御内容決定ルールを更新する更新部とを備える環境制御システムを開示する。

特開２０１９－１２５５７７号公報 特開２０１４－０７５１８６号公報 特開２０２０－１０３５０８号公報

人の覚醒感や鎮静感、疲労感等を変化させるように調光できる従来の照明装置においては、人が照明の下で各種作業をしているときに人の感覚に変化を与えるように調光するときには、人が光の変化に気づくように調光がなされているために、作業している人に光の変化による違和感を与えてしまうという問題があった。

本発明は、上述した問題を解決すべく、人の覚醒感や鎮静感、疲労感等を変化させるように調光できる照明装置において、作業している人に光の変化による違和感を与えにくい照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、互いに異なる分光分布の発光を示す、少なくとも２種の、蛍光体含有ＬＥＤ装置を組み合わせた光源を備える照明部を備え、CIE1931の色度座標において、座標A (0.32, 0.32）と、座標B (0.32, 0.34）と、座標C (0.34, 0.34）と、座標D（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、平均演色評価数Ｒａが互いに３以上異なる照明光の種類に段階的な切り替えが可能である照明装置である。このような照明装置によれば、人の覚醒感や鎮静感、疲労感等を変化させるように調光できる照明装置において、作業している人に光の変化による違和感を与えにくい照明装置が得られる。また、蛍光体含有ＬＥＤ装置を用いることにより、疲労感を与えにくい連続した分光分布を有する照明光が得られやすい点から好ましい。そして、段階的な切り替えは、平均演色評価数Ｒａが７０以上７５未満である照明光を呈する第１設定と、平均演色評価数Ｒａが７５以上８０未満である照明光を呈する第２設定と、の切り替え、を含み、第２設定の照明光は、第１設定の照明光に対して、４６０ｎｍ～５００ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．２以上であり、５８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．３未満である。または、段階的な切り替えは、平均演色評価数Ｒａが７０以上７５未満である照明光を呈する第１設定と、平均演色評価数Ｒａが８０以上９５未満である照明光を呈する第３設定と、の切り替え、を含み、第３設定の照明光は、第１設定の照明光に対して、４６０ｎｍ～５００ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．２以上であり、５８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．３以上である。

また、段階的な切り替えが、平均演色評価数Ｒａが７０以上７５未満である照明光を呈する第１設定と、平均演色評価数Ｒａが７５以上８０未満である照明光を呈する第２設定との切り替えに加え、平均演色評価数Ｒａが８０以上９５未満である照明光を呈する第３設定への切り替え、を含むことが、覚醒感と鎮静感との変化を与えやすい調光が可能である点から好ましい。または、平均演色評価数Ｒａが７０以上７５未満である照明光を呈する第１設定と、平均演色評価数Ｒａが８０以上９５未満である照明光を呈する第３設定との切り替えに加え、平均演色評価数Ｒａが７５以上８０未満である照明光を呈する第２設定への切り替え、を含むことが、覚醒感と鎮静感との変化を与えやすい調光が可能である点から好ましい。このような照明装置によれば、例えば、通常の照明時には、覚醒感及び鎮静感の中間的な感じを与える照明を第１設定として点灯し、ユーザが覚醒を求めるときは第２設定に切り替えて点灯し、ユーザが鎮静を求めるときは第３設定に切り替えて点灯するようにすることにより、ユーザに違和感を与えずに覚醒感や鎮静感を与えることができる。

また、段階的な切り替えが、ユーザの生体情報に基づく入力値に応じて実行されることが、ユーザ個々人の生体情報を反映させて自動的に好ましい光に調整できる点から好ましい。このような場合、ユーザの生体情報が、生体情報を取得可能なウェアラブルコンピュータからの出力値に基づくことが、生体情報の取得を調光にリアルタイムに反映させやすい点から好ましい。

本発明によれば、人の覚醒感や鎮静感、疲労感等に変化を与えるように調光できる照明装置において、作業している人に光の変化による違和感を与えにくい照明装置を提供することができる。

図１は、実施形態の照明装置１０を用いた照明システム１００の構成を示すブロック図である。 図２は、ＬＥＤモジュールである照明部１の平面模式図である。 図３は、ＬＥＤ装置３０の平面模式図である。 図４は、図３に示したＬＥＤ装置３０のＢ－Ｂ’断面における断面模式図である。 図５は、平均演色評価数Ｒａが互いに３以上の異なる照明光の種類に段階的に切り替えたときの効果を説明する説明図である。 図６は、実施例で用いた照明装置の各設定の照明光の発光スペクトルである。 図７は、実施例で用いた照明装置の各設定の照明光のCIE表色系の色度図の座標である。

以下、本発明に係る照明装置の一実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態の照明装置は、互いに異なる分光分布の発光を示す少なくとも２種の蛍光体含有ＬＥＤ装置を組み合わせた光源を備える照明部を備え、CIE1931の色度座標において、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、平均演色評価数Ｒａが互いに３以上異なる照明光の種類に段階的な切り替えが可能である照明装置である。

図１は本実施形態の照明装置１０を用いた照明システム１００の構成を示すブロック図である。照明システム１００は、照明装置１０と制御装置２０とから構成されている。制御装置２０は、照明装置１０に照明光の種類の切り替えの指示を与える制御装置である。

図１を参照すれば、照明装置１０は、互いに異なる分光分布の発光を示す少なくとも２種の蛍光体含有ＬＥＤ装置を組み合わせてなる光源を備える発光部である照明部１を備える。また、照明光の種類の切り替えを制御するための照明制御部２と、照明光の種類を特定する指示信号を受信するための信号受信部３と、照明部１に照明制御部２を介して給電するための入力電源４とを少なくとも備える。

入力電源４は、照明制御部２に給電するための電源である。例えば、差し込みプラグ等によって照明装置１０が商用の交流電源から電力供給を受ける場合、入力電源４は交流電力を直流電力に変換するＤＣ－ＡＣコンバータを備える。

制御装置２０は、信号送信部２２と信号生成部２１とを備える。また、制御装置２０は電池を電源としても、差し込みプラグにより商用の交流電力が供給されてもよい。

信号送信部２２は、後述するように信号生成部２１で生成させた制御コマンド信号Ｓを、照明装置１０の信号受信部３に送信する。信号送信部２２から信号受信部３への送信は、有線通信またはBluetooth（登録商標）やWi-Fi（登録商標）などの無線通信のいずれであってもよい。

制御装置２０の信号送信部２２から送信された制御コマンド信号Ｓは、照明装置１０の信号受信部３で受信される。信号受信部３で受信される制御コマンド信号Ｓは、後述するように照明光の種類を段階的に切り替えるように制御するためのコマンド信号である。本実施形態においては、制御コマンド信号Ｓは、後述するように、例えばユーザの生体情報データに基づいて制御装置２０の信号生成部２１で生成される。

そして、照明制御部２は、信号受信部３で受信された制御コマンド信号Ｓに基づいて、照明光の種類を段階的に切り替える。

照明部１は、CIE1931の色度座標において、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、平均演色評価数Ｒａが互いに３以上異なる照明光の種類に調光できるように設計されている。なお、CIE1931の色度座標、分光分布、及び、平均演色評価数は、後述するように、例えば、分光放射照度計（コニカミノルタ（株）製の分光放射照度計ＣＬ－５００Ａ）を用いて測定される。

ここで平均演色評価数Ｒａとは、照明光が物体色の見え方に及ぼす影響についての光源の特性である演色性を評価した数値であり、規定された８種類の試験色についての演色評価数の平均を示す。平均演色評価数Ｒａの差は、照明光の波長の分光分布の影響を強く受ける。例えば、同じ色座標であって平均演色評価数Ｒａが互いに異なる２つの光においては、人はそれらを同色に認知するが、光の分光分布は異なっていることを意味する。そして、近似する色において平均演色評価数Ｒａが互いに３以上異なるように段階的に光を切り替えることによれば、人が認知できる色味を大きく変化させずに、人が認知できない照明の波長の分光分布を大きく変化させることができる。このような段階的な切り替えによれば、人が認知できない分光分布の変化によって、人の感性に影響を与えることができる。

図２は、ＬＥＤモジュールである照明部１の平面模式図であり、照明部１は、ＬＥＤ実装基板３９及びＬＥＤ実装基板３９に実装された互いに異なる分光分布を示す発光をする３種の蛍光体含有ＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃを備える。以下、蛍光体含有ＬＥＤ装置を単にＬＥＤ装置とも称し、また、３種の蛍光体含有ＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃをまとめて、単にＬＥＤ装置３０とも称する。

図２に示すように、照明部１は、ＬＥＤ実装基板３９に実装された、３種のＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃを備え、各ＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃをそれぞれ複数個備える。図２に示す照明部１においては、ＬＥＤ装置３０ａ、ＬＥＤ装置３０ｂ、及びＬＥＤ装置３０ｃがそれぞれ３０個ずつ実装されている。なお、照明部において実装されるＬＥＤ装置は、互いに異なる分光分布の発光を示すＬＥＤ装置を少なくとも２種以上備えていればよく、また、各種類のＬＥＤ装置の配置や数は、適宜、配光や光量に応じて調整される。また、照明部にはレンズや光拡散層が備えらえて配光角や光拡散性を調整されていてもよい。

本実施形態の、ＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃは、互いに異なる分光分布を示す発光をさせるために、互いに異なる組成の蛍光体を含有する。具体的には、例えば、ＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃは、それぞれ、例えば、４２０～４８０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有する青色ＬＥＤ素子３１を備え、さらに、５００～５９０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有するＹＡＧ蛍光体及び４３０～５３０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有する緑色蛍光体から選ばれる少なくとも一種の蛍光体と、を含み、それぞれ互いに異なる分光分布を示す発光をするように蛍光体組成が調整されている。ここで蛍光ピーク波長とは、蛍光体の蛍光スペクトルの強度が最も高い蛍光ピークの強度に対応する波長と定義される。

図３は、ＬＥＤ装置３０の平面模式図であり、図４は、図３に示したＬＥＤ装置３０のＢ－Ｂ’断面における断面模式図である。図４に示すように、ＬＥＤ装置３０は、ＬＥＤ装置本体３５と、蛍光体を含有する層である蛍光体層３８と、を備える。

ＬＥＤ装置本体３５は、青色ＬＥＤ素子３１と、青色ＬＥＤ素子３１を収容する収容凹部３２ａを備えるパッケージ部材３２と、収容凹部３２ａに収容された青色ＬＥＤ素子３１を封止する透明樹脂封止材３４とを備えるＬＥＤ発光装置である。収容凹部３２ａの内壁面には、銀メッキ等による反射膜３７が形成されている。青色ＬＥＤ素子３１の一方の電極はリード３２ｂに接続され、青色ＬＥＤ素子３１の他方の電極は金線３６によりワイヤーボンディングされてリード３２ｃに接続されて、各リード３２ｂ,３２ｃが外部へ延出されている。リード３２ｂはアノードであり、リード３２ｃはカソードである。ＬＥＤ装置本体３５のリード３２ｂに電源の正極側、リード３２ｃに電源の負極側を接続して、電力を付与することにより、青色ＬＥＤ素子３１が発光する。このようなＬＥＤ装置本体３５においては、透明樹脂封止材３４の上面が発光面になる。

青色ＬＥＤ素子３１は、４２０～４８０ｎｍの青色領域に発光ピーク波長を有する、青色ＬＥＤチップである。青色ＬＥＤ素子の具体例としては、例えば、ＧａＮ系等の素子が挙げられる。また、透明樹脂封止材３４は、収容凹部３２ａに収容された青色ＬＥＤ素子３１を封止して密封する。

透明樹脂封止材を形成する透明樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。本実施形態のＬＥＤ装置本体は表面実装型装置（ＳＭＤ）と称されるタイプであるが、ＳＭＤの代わりに、いわゆる砲弾型、パッケージ型、チップオンボード型（ＣＯＢタイプ）などの他のタイプのＬＥＤ装置を用いてもよい。

蛍光体層３８は、ＬＥＤ装置本体３５の発光面を覆うように配された蛍光体３３を含有する層である。蛍光体層３８に含まれる蛍光体３３は青色ＬＥＤ素子３１の発光により励起されて蛍光を発する。そのために、ＬＥＤ装置３０から発せられる光の分光分布は、青色ＬＥＤ素子３１の発光と蛍光体３３の蛍光とを混合した分光分布を示す。

本実施形態では、蛍光体層３８として、蛍光体含有キャップが用いられている。蛍光体含有キャップは、蛍光体を光透過性樹脂に均一に分散させたシートをキャップ状に成形して製造される。光透過性樹脂の具体例としては、例えば、シリコーンゴムやエポキシ樹脂等が例示される。蛍光体層としては、蛍光体含有キャップの代わりに、透明樹脂封止材中に埋設させた蛍光体含有シートであっても、透明樹脂封止材の発光面に蛍光体を含有する光透過性樹脂の組成物を塗布して形成された樹脂層であってもよい。また、ＬＥＤ装置は、ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止材に蛍光体を分散させたものであってもよい。

蛍光体層は、５００～５９０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有するＹＡＧ蛍光体や４３０～５３０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有する緑色蛍光体を含有することが、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、平均演色評価数Ｒａが互いに３以上異なる照明光に調光できるように調整しやすい点から好ましい。

５００～５９０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有するＹＡＧ蛍光体は、青色ＬＥＤ素子の発光により励起されて、５００～５９０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有する黄系の光を発する。このような蛍光体の具体例としては、例えば、セリウム付活ＹＡＧ系蛍光体等が挙げられる。

また、４３０～５３０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有する緑色蛍光体は、青色ＬＥＤ素子の発光により励起されて、４３０～５３０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有する青～緑系の光、緑～黄系の光を発する。このような蛍光体の具体例としては、例えば、シリケート系蛍光体、ＬｕＡＧ系蛍光体（ＬＡＧ蛍光体）、アルミネート系蛍光体、ユーロピウム賦活ストロンチウム・アルミネート系蛍光体（ＳＡＥ蛍光体）、β－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等のサイアロン系の蛍光体、等が挙げられる。

蛍光体層は、上記ＹＡＧ蛍光体や上記緑色蛍光体以外のその他の蛍光体や着色剤や光拡散材を含有してもよい。その他の蛍光体の具体例としては、５８０～６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する赤系の光を発する赤色蛍光体が挙げられる。このような赤色蛍光体の具体例としては、例えば、窒化物系蛍光体、シリケート系蛍光体、（Ｓｒ，Ｃａ）ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ等のカズン系蛍光体、サイアロン系蛍光体、等が挙げられる。また、着色剤の具体例としては、例えば、緑色顔料として、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンＧ、フタロシアニングリーン等の有機または無機顔料、酸化チタン，タルク，硫酸バリウムの白色顔料、カーボンブラックなどの黒色顔料が挙げられる。また、光拡散材としては、シリカ，炭酸カルシウムが挙げられる。

蛍光体層の厚さは特に限定されないが、例えば２０～３０００μｍ、さらには５０～１０００μｍ、とくには１００～５００μｍであることが好ましい。また、蛍光体層に分散される蛍光体の割合は、蛍光体の種類や蛍光体層の厚さ等によって適宜調整されるが、一例としては、蛍光体層の厚さが１００μｍのとき、光透過性樹脂１００質量部に対して、１０～３００質量部、さらには、５０～２００質量部配合することが好ましい。

照明部１は、上述のようなＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃをＬＥＤ実装基板３９に実装することによって構成されたＬＥＤモジュールを用いて、照明光としてCIE1931の色度座標において、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内の光であり、互いに平均演色評価数（Ｒａ）が３以上、好ましくはＲａが５以上異なる照明光の種類に段階的な切り替えができるように設計されている。

このような照明部１を構成するために、例えば、図２に示すように、５００～５９０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有するＹＡＧ蛍光体を主として含むＬＥＤ装置３０ａと、４３０～５３０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有する緑色蛍光体及び５００～５９０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有するＹＡＧ蛍光体を含むＬＥＤ装置３０ｂと、５８０～６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する赤色蛍光体及び４３０～５３０ｎｍの範囲に蛍光ピーク波長を有する緑色蛍光体を含むＬＥＤ装置３０ｃとをそれぞれ複数個ずつ組み合わせたＬＥＤモジュールを用いる。

そして、図１を参照すれば、ＬＥＤモジュールである照明部１には、照明制御部２を介して入力電源４が接続されている。照明部１の各ＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃは、それぞれ、照明制御部２から供給される直流電力によって発光する。照明部１のＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃにそれぞれ供給される直流電力の電流量は照明制御部２によって次のように制御される。

照明制御部２は、後述する信号受信部３に受信された制御コマンド信号Ｓの種類に応じて、発光させるＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃの種類、数、電流量を制御する。さらに、照明制御部２は、照明部１の照明光について、設定により点灯または消灯させるタイミングを変える制御をしてもよい。

具体的には、照明制御部２は、例えば、信号受信部３に受信された制御コマンド信号Ｓの種類に応じて、照明光の種類を、所定の第１設定から所定の第２設定に切り替えたり、所定の第１設定から所定の第３設定に切り替えたり、所定の第３設定から所定の第２設定に切り替えたり、するように給電を制御する。具体的には、照明制御部２は、制御コマンド信号Ｓにより第１設定の指示を受けた場合には、第１設定の分光分布の光を、制御コマンド信号Ｓにより第２設定の指示を受けた場合には、第２設定の分光分布の光を、制御コマンド信号Ｓにより第３設定の指示を受けた場合には、第３設定の分光分布の光を、発光させるＬＥＤ装置３０ａ,３０ｂ,３０ｃの種類、数、電流量を制御することにより照明させる。

本実施形態の照明装置においては、CIE1931の色度座標において、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、第１設定となる分光分布の照明光はＲａが７０以上７５未満になり、第２設定となる分光分布の照明光はＲａが７５以上８０未満になり、第３設定となる分光分布の照明光はＲａが８０以上９５未満になるように設定されている。

例えば、ＬＥＤ装置３０ａを主に点灯させた場合には、Ｒａが７０以上７５未満である第１設定の照明光を発するように設計する。また、ＬＥＤ装置３０ｂを主に点灯させた場合には、Ｒａが７５以上８０未満である第２設定の照明光を発するように設計する。さらに、ＬＥＤ装置３０ｃを主に点灯させた場合には、Ｒａが７５以上８０未満である第３設定の照明光を発するように設計する。

このような場合において、照明制御部２が制御コマンド信号Ｓにより第１設定の指示を受けた場合には、ＬＥＤ装置３０ａを主に点灯させることにより、第１設定となるＲａが７０以上７５未満になる分光分布の種類の光で照明させる。また、照明制御部２が制御コマンド信号Ｓにより第２設定の指示を受けた場合には、ＬＥＤ装置３０ｂを主に点灯させることにより、第２設定となるＲａが７５以上８０未満になる分光分布の種類の光で照明させる。さらに、照明制御部２が制御コマンド信号Ｓにより第３設定の指示を受けた場合には、ＬＥＤ装置３０ｃを主に点灯させることにより、第３設定となるＲａが８０以上９５未満になる分光分布の種類の光で照明させる。また、ＬＥＤ装置３０ａとＬＥＤ装置３０ｂとを組み合わせて点灯させる、ＬＥＤ装置３０ａとＬＥＤ装置３０ｃとを組み合わせて点灯させる、ＬＥＤ装置３０ｂとＬＥＤ装置３０ｃとを組み合わせて点灯させる、等のように組み合わせることにより、さらに、４段階以上の段階的に切り替えて照明させることも可能になる。

後述するように、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、Ｒａが７０以上７５未満である第１設定の照明を、Ｒａが７５以上８０未満である第２設定の照明に切り替えた場合、被験者を覚醒化させやすかった。また、Ｒａが７０以上７５未満である第１設定の照明を、Ｒａが８０以上９５未満である第３設定の照明に切り替えた場合、被験者に眠気を感じさせて鎮静化させやすかった。

従って、図５に示すように、第１設定から第３設定に切り替えたり、第１設定から第２設定に切り替えたり、第３設定から第２設定に切り替えたり等することにより、人の覚醒感や鎮静感に変化を与えることができる。そして、CIE1931の色度座標において、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、Ｒａが互いに３以上の異なる照明光の種類に段階的な切り替えることによれば、視覚による色の違いを感知しにくいために、作業している人に光の種類の変化による違和感を与えにくい。

このような第２設定の照明光は、第１設定の照明光に対して、４６０ｎｍ～５００ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．２以上であり、５８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の分光分布の面積が１．３未満であることが、第１設定の照明光よりもユーザを覚醒化させやすい分光分布になる点から好ましい。また、第３設定の照明光は、第１設定の照明光に対して、４６０ｎｍ～５００ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．２以上であり、５８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の分光分布の面積が１．３以上であることが、第１設定の照明光よりもユーザを鎮静化させやすい分光分布になる点から好ましい。

制御装置２０は、照明装置１０の信号受信部３に制御コマンド信号Ｓを送信することにより、照明装置１０の照明部１が、照明制御部２に制御コマンド信号Ｓの指示に応じた照明光に段階的に切り替えた光を発するように制御する装置である。図１を参照すれば、制御装置２０は、制御コマンド信号Ｓを生成する信号生成部２１と、制御コマンド信号Ｓを送信する信号送信部２２とを備える。

信号生成部２１は、照明部１が照射する照明光を制御するための制御コマンド信号Ｓを生成する。例えば、信号生成部２１は、ユーザが疲労感を感じて覚醒化を求めている場合には、ユーザ自らが標準的な光の第１設定の照明を覚醒化の効果がある第２設定の照明に調光スイッチで切り替え、ユーザが疲労感を感じて鎮静化を求めている場合には、鎮静化のために、ユーザ自らが標準的な光の第１設定の照明を鎮静化の効果がある第３設定の照明に調光スイッチで切り替えることにより、その指示を与える制御コマンド信号Ｓを生成させてもよい。

また、信号生成部２１は、入力された生体情報データに基づいて、生体情報のパラメータに予め関連付けられた設定による指示を与える制御コマンド信号Ｓを生成させてもよい。

ここで、ユーザの生体情報データとは、例えば、心拍情報（心拍波形、心拍間隔、心拍数、ＬＦ／ＨＦ等）、経皮的動脈血酸素飽和度(SpO₂)、体表温度、血圧、脳波、近赤外線分光法（ＮＩＲＳ）を用いたｏｘｙＨｂ濃度等のバイタルサインの各種データである。

生体情報データを採取する手段は特に限定されないが、ユーザが装着してリアルタイムに生体情報を採取できるセンサを備えたウェアラブル心拍センサ等のウェアラブルセンサや、ウェアラブルセンサの機能を備えたスマートウォッチやスマートフォン等のウェアラブルコンピュータを用いる手段が挙げられる。生体情報データの取得は、ユーザが選定することなく自動的に取得されてもよい。また、制御装置２０自身が生体情報データを採取するセンサを備えていてもよい。また、制御装置２０は、生体情報データを採取するセンサから生体情報データを取得するのではなく、ウェアラブルコンピュータからクラウドサーバに蓄積された生体情報データを取得してもよい。

信号生成部２１は、例えば、生体情報データに基づくパラメータを照明光の種類に関連付けたテーブルを準備しておき、リアルタイムで計測された生体情報データに基づくパラメータの入力を受けたとき、そのパラメータに関連付けられた照明光の種類に切り替える指示を与える制御コマンド信号Ｓを生成してもよい。

また、ユーザがどのような種類の照明光の場合にユーザが覚醒化または鎮静化しやすいかを人工知能（ＡI）に予め機械学習させておき、入力された生体情報データに基づいて人工知能（ＡI）に適した照明の種類を選択させるようにして、照明光の種類に切り替える指示を与える制御コマンド信号Ｓを生成させてもよい。なお、機械学習等のＡＩは、ユーザの個人毎でのモデルを構成しており、生体情報データを用いて個人毎のモデルから、ユーザの現状を把握して設定に反映するように制御コマンド信号Ｓを生成する方法であってもよい。

このような照明システムは、例えば、住宅やオフィス、店舗や車内等で使用され、照明装置は室内灯やデスクライトや作業灯、オフィス照明、間接照明等でありユーザや作業環境へ照明するために用いられる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明の範囲は、実施例に何ら限定されるものではない。
［蛍光体含有ＬＥＤ装置の製造］
本実施例で用いた蛍光体含有ＬＥＤ装置について説明する。

下記表１に示した配合組成で、シリコーンゴムに蛍光体Ｆ１～Ｆ６（いずれも日亜化学工業（株）製）及び光拡散材Ｄ（炭酸カルシウム）を均一に分散させた蛍光体を含有するシリコーンゴム組成物を調製し、各組成物を熱プレス成形することにより、厚さ０．３ｍｍの蛍光体含有キャップＣＡＰ１～ＣＡＰ３を製造した。

そして、青色ＬＥＤ装置の発光面に、蛍光体含有キャップ（ＣＡＰ１～ＣＡＰ３）の何れかをそれぞれシリコーン系接着剤で接着して蛍光体含有ＬＥＤ装置Ａ～Ｃを製造した。なお、青色ＬＥＤ装置としては、「ＮＦＳＣ１７２Ｃ（発光ピーク波長：４４５ｎｍ）」（日亜化学工業（株）製）を用いた。
［色度座標、分光分布、平均演色評価数、照度の評価］
分光放射照度計（コニカミノルタ（株）製の分光放射照度計ＣＬ－５００Ａ）を用いてCIE1931の色度座標、分光分布、平均演色評価数、照度、相関色温度、色温度偏差ｄｖを測定した。
［照明装置の作製］
それぞれ異なる分光分布となる蛍光体含有ＬＥＤ装置Ａ～Ｃを、図２に示すように、直径２０ｃｍである円形のＬＥＤ実装基板に各々３０個実装した。なお、ＬＥＤ実装基板には、蛍光体含有ＬＥＤ装置Ａ～Ｃのそれぞれを別の群として、点灯、消灯、電流量を調整可能なような調光制御部が実装されている。このようにして照明部と調光制御部とを備えた照明装置を構成した。この照明装置は、照度５００～１２００ｌｘ（ルクス）の範囲において、蛍光体含有ＬＥＤ装置Ａの群のみが点灯することによりＲａが７０以上７５未満である照明光を呈する第１設定と、蛍光体含有ＬＥＤ装置Ｂの群のみが点灯することによりＲａが７５以上８０未満である照明光を呈する第２設定と、蛍光体含有ＬＥＤ装置Ｃの群のみが点灯することによりＲａが８０以上９５未満である照明光を呈する第３設定と、の３段階の切り替えが可能である。また、照明装置は信号受信部をさらに備える。このようにして、図２に示すような照明部を備えた、卓上スタンド型の照明装置を作製した。

作製された照明装置を第１設定、第２設定、または第３設定に切り替えたときの、照明光の照度５００ｌｘ及び１０００ｌｘにおける光学特性を表２に示す。

また、第１設定、第２設定。または第３設定に切り替えたときの発光スペクトルを図６に、CIE表色系の色度図の座標を図７に示す。また、第１設定の照明の各波長領域の分光分布の面積に対する、第２設定または第３設定の照明の各波長領域の分光分布の面積比を表３に示す。

［生体情報の取得及び照明光の切り替え］
生体情報として、ユーザの体表温度の変化及び心拍の変化をウェアラブル心拍センサ（ｍｙＢｅａｔ（ユニオンツール（株）製））を用いて取得した。そして、体表温度の変化及び心拍の変化から、覚醒状態及び鎮静状態を判断した。覚醒状態から鎮静状態に移行するときには、心拍数が減少して心拍間隔（RRI）が増加し、ユーザの体表温度は上昇する。

ウェアラブル心拍センサにより計測されたユーザの体表温度の変化及び心拍数の変化を、専用アプリケーションを用いてパーソナルコンピュータで受信しながらモニターした。そして、心拍間隔（RRI）の増加及び体表温度の上昇により、ユーザが覚醒状態から鎮静状態に移行したときに、第１設定の色度（０．３３３，０．３３５）、照度５１３．８ｌｘの照明光から第２設定の色度（０．３３４，０．３３２）、照度５１１．４ｌｘに切り替えるように、無線通信により照明装置の信号受信部にコマンド信号をパーソナルコンピュータから送信した。また、心拍間隔の減少及び体表温度の下降により、ユーザが鎮静状態から覚醒状態に移行したときに、照明光を第１設定から第３設定の色度（０．３３１，０．３３３）、照度５０７．１ｌｘに切り替えるように、無線通信により照明装置の信号受信部にコマンド信号をパーソナルコンピュータから送信した。
［照明システムの評価］
上述の照明装置及び制御装置からなる照明システムを用いて、照明光の変更について評価した。１グループとして、２０代の被験者５名を採用した。暗室内に、４００×４００ｍｍの正方形の面を有するテーブル及び椅子を配置し、テーブル上に上述した照明装置を配置した。ウェアラブル心拍センサを被験者に取り付け、椅子に被験者が座ったときにテーブル上に配置する印刷物と被験者との視距離が４５０ｍｍになるようにテーブル及び椅子の高さを調節し、目の位置を調整させた。なお、被験者には、実験の目的を伝えていない。

暗室で被験者グループを１名ずつ椅子に座らせて１分間の安静時間を保持させた。そして、照明装置が第１設定である、照明光で照明し、３０分間印刷物を黙読させた。黙読させながら、ウェアラブル心拍センサから心拍間隔及び体表温度の変化を受信した。そして、照明装置の照明光を第１設定から、第２設定の照明光に切り替えた。そして、切り替えによって４名以上の被験者の心拍間隔が５％以上減少することを検知し、被験者が覚醒化したことを確認した。

また、同様に、別の被験者グループを１名ずつ椅子に座らせて１分間の安静時間を保持させた。そして、照明装置が第１設定である、照明光で照明し、３０分間印刷物を黙読させた。黙読させながら、ウェアラブル心拍センサから心拍間隔及び体表温度の変化を受信した。そして、照明装置の照明光を第１設定から、第３設定の照明光に切り替えた。そして、切り替えによって４名以上の被験者の心拍間隔が５％以上増加したことにより、被験者が鎮静化したことを確認した。

そして、各グループの被験者の各人に、覚醒感（文字を読む意欲や集中力の向上）及び鎮静感（眠気）に基づいて、以下の主観的な判定を求めた。
（第１のグループ）
Ａ：第１設定から第２設定への切り替えによって、覚醒感が増した。
Ｂ：第１設定から第２設定への切り替えによって、覚醒感及び鎮静感（眠気）の変化を感じなかった。
Ｃ:第１設定から第２設定への切り替えによって、鎮静感が増した。
（第２のグループ）
Ｄ：第１設定から第３設定への切り替えによって、覚醒感が増した。
Ｅ：第１設定から第３設定への切り替えによって、覚醒感及び鎮静感（眠気）の変化を感じなかった。
Ｆ:第１設定から第３設定への切り替えによって、鎮静感が増した。

上記第１のグループの判定によれば、５人中４人がＡと判定し、第１設定から第２設定への切り替えによって覚醒感が増す傾向が確認された。また、上記第２のグループの判定によれば、５人中４人がＦと判定し、第１設定から第３設定への切り替えによって鎮静感が増す傾向が確認された。

また、各グループの被験者の計１０人に、照明光の変化による違和感（印刷物の色味の変化）について、以下の主観的な判定を求めた。
Ａ：第１設定から第２設定または第３設定への切り替えによって、違和感がなかった。
Ｂ：第１設定から第２設定または第３設定への切り替えによって、違和感を持った。

上記判定によれば、１０人中９人がＡと判定し、第１設定から第２設定または第３設定への切り替えによって違和感を与えない傾向が確認された。

上記実施例の結果により、CIE1931の色度座標において、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、Ｒａが互いに３以上の異なる照明光の種類に段階的な切り替えることにより、被験者に違和感を与えなかった。そして、Ｒａが７０以上７５未満である照明光を呈する第１設定からＲａが７５以上８０未満である照明光を呈する第２設定に切り替えることにより、被験者の覚醒感が増した。一方、第１設定からＲａが８０以上９５未満である照明光を呈する第３設定に切り替えることにより、被験者の鎮静感が増した。

１ 照明部
２ 照明制御部
３ 信号受信部
４ 入力電源
１０ 照明装置
２０ 制御装置
２１ 信号生成部
２２ 信号送信部
３０ 蛍光体含有ＬＥＤ装置
３０ａ 蛍光体含有ＬＥＤ装置Ａ
３０ｂ 蛍光体含有ＬＥＤ装置Ｂ
３０ｃ 蛍光体含有ＬＥＤ装置Ｃ
３１ 青色ＬＥＤ素子
３２ パッケージ部材
３２ａ 収容凹部
３２ｂ リード
３２ｃ リード
３３ 蛍光体
３４ 透明樹脂封止材
３５ 装置本体
３６ 金線
３７ 反射膜
３８ 蛍光体層
３９ ＬＥＤ実装基板
１００ 照明システム

Claims (6)

1. 互いに異なる分光分布の発光を示す、少なくとも２種の、蛍光体含有ＬＥＤ装置を組み合わせた光源を備える照明部を備え、
   ＣＩＥ1931の色度座標において、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、平均演色評価数Ｒａが互いに３以上異なる照明光の種類に段階的な切り替えが可能であり、
   前記段階的な切り替えが、平均演色評価数Ｒａが７０以上７５未満である照明光を呈する第１設定と、平均演色評価数Ｒａが７５以上８０未満である照明光を呈する第２設定と、の切り替え、を含み、
   前記第２設定の照明光は、前記第１設定の照明光に対して、４６０ｎｍ～５００ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．２以上であり、５８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．３未満である、ことを特徴とする照明装置。
2. 前記段階的な切り替えが、平均演色評価数Ｒａが８０以上９５未満である照明光を呈する第３設定への切り替え、をさらに含み、
   前記第３設定の照明光は、前記第１設定の照明光に対して、４６０ｎｍ～５００ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．２以上であり、５８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．３以上である、請求項１に記載の照明装置。
3. ユーザが覚醒を求めるときは前記第２設定に切り替え、ユーザが鎮静を求めるときは前記第３設定に切り替える請求項２に記載の照明装置。
4. 前記段階的な切り替えが、ユーザの生体情報データに基づく入力値に応じて実行される請求項１～３の何れか１項に記載の照明装置。
5. 前記ユーザの生体情報が、生体情報を取得可能なウェアラブルコンピュータからの出力値に基づく請求項４に記載の照明装置。
6. 互いに異なる分光分布の発光を示す、少なくとも２種の、蛍光体含有ＬＥＤ装置を組み合わせた光源を備える照明部を備え、
   ＣＩＥ1931の色度座標において、座標Ａ（0.32，0.32）と、座標Ｂ（0.32，0.34）と、座標Ｃ（0.34，0.34）と、座標Ｄ（0.34，0.32）とを結ぶ白色光の色度領域内において、平均演色評価数Ｒａが互いに３以上異なる照明光の種類に段階的な切り替えが可能であり、
   前記段階的な切り替えが、平均演色評価数Ｒａが７０以上７５未満である照明光を呈する第１設定と、平均演色評価数Ｒａが８０以上９５未満である照明光を呈する第３設定と、の切り替え、を含み、
   前記第３設定の照明光は、前記第１設定の照明光に対して、４６０ｎｍ～５００ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．２以上であり、５８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の分光分布の面積比が１．３以上である、ことを特徴とする照明装置。

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