JP2016062887A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】照明装置において、低色温度環境で使用した場合に、ユーザが違和感を持ち難く、しかも文字の読み易い照明光を与える。
【解決手段】本照明装置は、相関色温度が２６００Ｋ〜４５００Ｋで、色度偏差Ｄｕｖが−１．６〜−１２で、且つ平均演色評価指数Ｒａが８０以上の光を照射する。この構成によれば、照明光が低い相関色温度を有し、且つ文字の書かれた紙面を白く見せる作用を持つので、低色温度環境で使用した場合に、ユーザが違和感を持ち難く、しかも文字の読み易い照明光を与えることができる。
【選択図】図６
【解決手段】本照明装置は、相関色温度が２６００Ｋ〜４５００Ｋで、色度偏差Ｄｕｖが−１．６〜−１２で、且つ平均演色評価指数Ｒａが８０以上の光を照射する。この構成によれば、照明光が低い相関色温度を有し、且つ文字の書かれた紙面を白く見せる作用を持つので、低色温度環境で使用した場合に、ユーザが違和感を持ち難く、しかも文字の読み易い照明光を与えることができる。
【選択図】図６
Description
本発明は、ＬＥＤを光源とする照明装置に関し、特に、相関色温度が４５００Ｋ以下の低色温度環境において文字の読み易さを向上させる技術に関する。
従来、照明装置の開発は、被照明体の本来の色を忠実に再現することを目標に進められてきた。具体的には、種々の被照明体の色の見え方が標準光下での見え方に近いものほど良いとされ、これは、平均演色評価数を用いて客観的に評価することができる。
しかしながら、このような平均演色評価数は、必ずしも紙面に書かれた文字の見え方を評価する指標として十分ではないことがある。そこで、文字の見え方と白さ感との相関関係から、紙面の白さ感を定量的に求める指標としてThe CIE 1997 Interim Color Appearance Model（Simple Version）による算出方法を用いて算出されるクロマ値がある。このようなクロマ値が制御された光を照射する照明装置として、ＬＥＤを光源として、相関色温度５４００Ｋ〜７０００Ｋの光を照射するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上述したような照明装置をタスク照明として低色温度環境で使用した場合には、タスク照明光とアンビエント（環境の）照明光との間で相関色温度に大きな差があるので、ユーザが違和感を持つことがある。
本発明は、上記課題を解決するものであって、低色温度環境で使用した場合に、ユーザが違和感を持ち難く、しかも文字の読み易い照明光を与えることができる照明装置を提供することを目的とする。
本発明の照明装置は、相関色温度が２６００Ｋ〜４５００Ｋで、色度偏差Ｄｕｖが−１．６〜−１２で、且つ平均演色評価指数Ｒａが８０以上の光を照射することを特徴とする。
本発明によれば、照明光が低い相関色温度を有し、且つ文字の書かれた紙面を白く見せる作用を持つので、低色温度環境で使用した場合に、ユーザが違和感を持ち難く、しかも文字の読み易い照明光を与えることができる。
本発明の一実施形態に係る照明装置について図面を参照して説明する。図１に示すように、照明装置１は、例えば、机上等に置いて用いられるスタンドライトである。照明装置１は、光を出射する平板状の灯具２と、灯具２を移動自在に保持するアーム３と、アーム３を軸支して机上等に載置されるベース４と、を備える。灯具２は、その一面（図例で下面）に光が出射される出射面を有し、光源となる光源部５を含んでいる。
図２（ａ）（ｂ）に示すように、光源部５は、配線基板６と、配線基板６の一面に実装された複数のＬＥＤ７と、ＬＥＤ７を封止する透光性部材８と、透光性部材８中に分散されＬＥＤ７からの光を波長変換する蛍光体９と、を有する。
ＬＥＤ７は、例えば、窒化ガリウム系ＬＥＤにより構成され、青色光を出射する青色ＬＥＤにより構成される。青色光は、例えば、波長域３８０ｎｍ〜５００ｎｍに主たるピーク波長を有する。透光性部材８は、例えば、シリコーン樹脂により構成され、図例ではすべてのＬＥＤ７を一括して封止しているが、一部のＬＥＤ７だけを封止していてもよい。蛍光体９は、ＬＥＤ７からの青色光により励起される青緑色蛍光体、緑色／黄色蛍光体及び赤色蛍光体により構成され、これらの中から少なくとも２種類の蛍光体が選択される。
青緑色蛍光体は、ＬＥＤ７からの青色光を、波長域４７０ｎｍ〜５００ｎｍに主たるピーク波長を有する青緑光に変換する。緑色／黄色蛍光体は、ＬＥＤ７からの青色光を、波長域５００ｎｍ〜５９５ｎｍに主たるピーク波長を有する緑色〜黄色光に変換する。なお、一般に緑色蛍光体と言われるものは、波長域５００ｎｍ〜５４０ｎｍに主たるピーク波長を有する光を放射する。一方、一般に黄色蛍光体と言われるものは、波長域５４５ｎｍ〜５９５ｎｍに主たるピーク波長を有する光を放射する。しかしながら、蛍光体は特性ばらつきが大きく、組成式では黄色蛍光体に分類されても放射光波長では緑色蛍光体に分類される場合や、その逆の場合があり、緑色蛍光体と黄色蛍光体とを明確に区別することは難しい。そこで、本明細書では、緑色蛍光体と黄色蛍光体とを明確に区別せず、両者をまとめて「緑色／黄色蛍光体」と表記している。赤色蛍光体は、青色ＬＥＤからの青色光及び緑色／黄色蛍光体からの緑色〜黄色光の少なくとも一方の光を、波長域６００ｎｍ〜６５０ｎｍに主たるピーク波長を有する赤色光に変換する。
青緑色蛍光体及び緑色蛍光体は、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＢａＹ２ＳｉＡｌ４Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ３＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋により構成される。黄色蛍光体は、例えば、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｐｒ３＋、（Ｔｂ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、Ｙ２Ｓｉ４Ｎ６Ｃ：Ｃｅ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋により構成される。赤色蛍光体は、例えば、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２（Ｓｉ，Ａｌ）５（Ｎ，Ｏ）８：Ｅｕ２＋、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋により構成される。
上記のように構成された照明装置１から４５００Ｋ以下の相関色温度の低い光を照射した場合に、どのように色度偏差Ｄｕｖを制御すれば紙面に書かれた文字を読み易くなるのか実験で検証した。なお、ここでいうＤｕｖは、ＪＩＳ Ｚ８７２５：１９９９「光源の分布温度及び色温度・相関色温度の測定方法」における「５．４ 相関色温度の適用範囲」の備考に記載されているものであり、ＩＳＯ等に記載されているものの１０００倍に相当する。
本実験では、基準光及びテスト光を照度５００ｌｘ、相関色温度３０００Ｋ、３５００Ｋ、４０００Ｋ、５０００Ｋ又は６２００Ｋで照射し、各々の条件下において被験者に文字の読み易さを検証してもらった。基準光は、各々の相関色温度においてＤｕｖ０の光とした。テスト光は、相関色温度が４０００Ｋ以下の場合にはＤｕｖ３、−３、−６、−９、−１２又は−１５の光とし、相関色温度が５０００Ｋ以上の場合にはＤｕｖ６、３、−３、−６、−９又は−１２の光とした。このような基準光及びテスト光は、キセノンランプに液晶フィルタを組み合わせ、この液晶フィルタによりキセノンランプから照射される光の光学特性を調整することで生成された。被験者に読んでもらった文字は、読書視力チャート（ＭＮＲＥＡＤ−Ｊ）から引用した３０文字とし、平均的な無地コピー用紙の中央に７ポイントの大きさで印刷された。被験者は、２４〜５１歳の男女１２名とした。
実験は、３分間基準光に順応した後、５秒間基準光下で文字を読み、次いで、４０秒間テスト光に順応した後、５秒間テスト光下で文字を読んで、文字の読み易さ等を評価することで行われた。最初の評価を行ったあとは、４０秒間基準光に順応した後、１０秒間基準光下で文字を読み、次いで、４０秒間テスト光に順応した後、５秒間テスト光下で文字を読んで評価を行う動作を繰り返した。評価は、テスト光下における文字が書かれた紙面の見えを「白み」と「色み」に分けて評価するカラーネーミング法（絶対評価法）と、基準光下の文字とテスト光下の文字とを一対比較するマグニチュード推定法（相対評価法）と、から成る主観評価により行った。
カラーネーミング法では、基準光下及びテスト光下での紙面の見えを、まず、「白み」と「色み」の合計が１００となるような比率で回答してもらい、次いで、色みを感じた場合には、色相を黄色〜緑色か赤紫色〜青紫色かの二者択一で選択してもらった。このとき、黄色〜緑色を選択した場合には色みの数値を正とし、赤紫色〜青紫色を選択した場合には色みの数値を負とした。
その結果、図３に示すように、基準光及びテスト光の相関色温度が３０００Ｋのときは、Ｄｕｖ−３とすると色みがゼロになり、被験者が紙面を白く感じることが分かった。また、Ｄｕｖを−３よりも大きくすると黄緑の色みが増し、逆に、Ｄｕｖを−３よりも小さくすると赤青紫の色みが増すことが分かった。同様の変化傾向は、他の相関色温度でも観察されたが、相関色温度が低くなるほどＤｕｖに対する色みの変化幅が大きくなり、Ｄｕｖによる白色感への影響が強くなっていることが分かった。
また、基準光及びテスト光の相関色温度が３５００Ｋ、４０００Ｋ、５０００Ｋ及び６２００Ｋのときは、それぞれＤｕｖ−３、−１．６、０及び０とすると色みがゼロになることが分かった。このように、相関色温度によって色みがゼロになるＤｕｖが異なることが分かった。
一方、マグニチュード推定法では、テスト光下での文字の「読み易さ」を、基準光下での読み易さを１００として基準光下よりも読み易ければ１００より大きい数字で評価し、基準光下よりも読み難ければ１００より小さい数字で評価してもらった。また、同様にして、基準光下及びテスト光下において、紙面の「白さ」と紙面の見えの「好ましさ」とを評価してもらった。
その結果、図４に示すように、基準光及びテスト光の相関色温度が３０００Ｋのときは、Ｄｕｖ−９とすると文字の読み易さの評価値が最も高くなり、Ｄｕｖ−６とすると紙面の白さ及び好ましさの評価値が最も高くなった。同様にして、相関色温度３５００Ｋ、４０００Ｋ、５０００Ｋ及び６２００Ｋについても、文字の読み易さ、紙面の白さ及び好ましさの各々について最適なＤｕｖを求めた。
図５（ａ）乃至（ｅ）は、図４で得られた結果をまとめたものである。図５（ａ）に示すように、相関色温度が３０００Ｋのとき、読み易さ、白さ及び好ましさの評価値は、上述のようにそれぞれＤｕｖ−９、−６及び−６で最も高くなった（それぞれ丸印で示す）。このとき、各評価項目ごとに最高評価値に対する有意差ｔ検定を行ったところ、すべての評価項目においてＤｕｖ−１２〜−３の範囲で有意差が無かった（有意差の無かった範囲をドットで示す）。
また、図５（ｂ）に示すように、相関色温度が３５００Ｋのときは、すべての評価項目がＤｕｖ−６で最も高く、読み易さはＤｕｖ−１５〜−３で有意差が無く、白さ及び好ましさはＤｕｖ−１２〜−３で有意差が無かった。また、図５（ｃ）に示すように、相関色温度が４０００Ｋのときは、すべての評価項目がＤｕｖ−３で最も高く、読み易さはＤｕｖ−１５〜−３で有意差が無く、白さはＤｕｖ−１２〜０で有意差が無く、好ましさはＤｕｖ−９〜−３で有意差が無かった。また、図５（ｄ）に示すように、相関色温度が５０００Ｋのときは、読み易さ及び白さがＤｕｖ−６で最も高く、好ましさがＤｕｖ−３で最も高くなり、読み易さはＤｕｖ−１２〜０で有意差が無く、白さ及び好ましさはＤｕｖ−９〜０で有意差が無かった。更に、図５（ｅ）に示すように、相関色温度が６２００Ｋのときは、読み易さがＤｕｖ−６で最も高く、白さ及び好ましさがＤｕｖ−３で最も高くなり、読み易さはＤｕｖ−１２〜０で有意差が無く、白さ及び好ましさはＤｕｖ−６〜０で有意差が無かった。
図６は、ｘｙ色度図において上述したカラーネーミング法及びマグニチュード推定法による評価結果を重畳表示したものを示す。例えば、基準光及びテスト光の相関色温度が３０００Ｋ（丸印で示す）のときを例に説明すると、ｘｙ色度図において上側から順にＤｕｖ３、０、−３、−６、−９、−１２、−１５に対応する点がプロットされている。このうち、Ｄｕｖ−３の点は、カラーネーミング法（図３参照）において、紙面の色みがゼロであったことを示すダイヤ印によりマークされている。一方、マグニチュード推定法（図５（ａ）参照）から、このＤｕｖ−３の場合とＤｕｖ−６、−９、−１２の場合とでは、「読み易さ」、「白さ」及び「好ましさ」の３評価項目すべてにおいて有意差が無いことが分かっている。この有意差が無い範囲において、最も低いＤｕｖであるＤｕｖ−１２を三角印でマークしている。他の相関色温度についても、同様にしてダイヤ印及び三角印がマークされている。
各々の相関色温度におけるダイヤ印を結んだ線を、紙面の色みを感じ難いことを示す「最低色み曲線」とする。最低色み曲線は、相関色温度が低くなるにつれて黒体放射軌跡から負側に離れていくことが分かる。また、各々の相関色温度における三角印を結んだ線を、最低色み曲線上の点と同様の効果が得られる下限を示す「許容下限値曲線」とする。そして、これら「最低色み曲線」及び「許容下限値曲線」と相関色温度４５００Ｋを示す線とにより囲まれた領域（斜線で示す）を、低色温度環境において文字が読み易く、且つ紙面の白さを感じ易い「文字見え白色感向上領域」とする。
次に、相関色温度及び照度と被験者の瞳孔径変化との関係を調べる実験を行った。本実験では、相関色温度３０００ＫでＤｕｖ−３の白色光を出射する白色ＬＥＤに、４８０ｎｍにピーク波長を有する青色光を出射する青色ＬＥＤを組み合わせたものを光源とした。照度は、３００ｌｘ、５００ｌｘ、７５０ｌｘ、１０００ｌｘ及び１５００ｌｘの５水準とし、相関色温度は、３０００Ｋ、３５００Ｋ、４０００Ｋ、５０００Ｋ及び６２００Ｋの５水準とした。
実験は、所定の照度及び相関色温度の照明光の下、２０代及び４０代の被験者二人に顎台に顎をのせてもらい、視距離４５ｃｍで直径４ｍｍの黒点を凝視してもらった状態で瞳孔径を試行回数３回で測定した。瞳孔径は、ナックイメージテクノロジー社製のアイマークレコーダ（ＥＭＲ−９）の帽子タイプを用いて計測した。まず、照度を３００ｌｘに設定し、相関色温度３０００Ｋの光で３分順応後、１５秒間瞳孔径を計測した。次いで、相関色温度３５００Ｋ、４０００Ｋ、５０００Ｋ、６２００Ｋの順で、１分順応後に１５秒間瞳孔径を計測する動作を繰り返した。その後、照度３００ｌｘの場合と同様にして、照度５００ｌｘ、７５０ｌｘ、１０００ｌｘ、１５００ｌｘの順に、各相関色温度における瞳孔径を計測した。
図７の左図は、ミレッド（相関色温度の逆数の１０６倍）に対して平均瞳孔径をプロットしたものであり、図７の右図は、照度の対数値に対して平均瞳孔径をプロットしたものである。平均瞳孔径は、瞬き等の計測エラーを除外し、前後１０点（計２１点）の移動中央値によりフィルタリングした後、計測開始時を０秒として５〜１０秒区間の平均値より算出した。その結果、平均瞳孔径は、相関色温度が高くなるほど、また、照度が高くなるほど小さくなることが分かった。
このような瞳孔径の調整に関わる視細胞として、内因性光感受性網膜神経節細胞（intrinsic photosensitive retinal ganglion cell; ｉｐＲＧＣ）が知られている。ｉｐＲＧＣは、錐体細胞及び桿体細胞に次ぐ、第３の光受容細胞である。図８に示すように、ｉｐＲＧＣは、波長４９３ｎｍの光に対して最も効率良く応答することが知られている。
図９は、本実験に使用した相関色温度３０００Ｋ、４０００Ｋ、６２００Ｋの光の分光分布曲線を示す。相関色温度６２００Ｋの光は、波長４９３ｎｍの光を多く含み高いｉｐＲＧＣ応答度を与える。一方、相関色温度３０００Ｋの光は、同光をあまり含んでおらず低いｉｐＲＧＣ応答度しか与えない。これら分光分布曲線とｉｐＲＧＣ応答度との積算値を算出し、各々の相関色温度の光によるｉｐＲＧＣの刺激量を求めた。ｉｐＲＧＣ刺激量は、標準光源Ｄ６５から出射された光（照度１０００ｌｘ）によるｉｐＲＧＣ刺激量を１００として規格化した。
図１０に示すように、上記のように算出されたｉｐＲＧＣ刺激量に対して、図７に示した平均瞳孔径をプロットした。その結果、平均瞳孔径は、ｉｐＲＧＣ刺激量が大きくなるにつれて小さくなることが分かった。
次に、図５に示したマグニチュード推定法によるテストにおいて高い「読み易さ」を与える光（以下、許容スペクトルという）について、照度１０００ｌｘにおけるｉｐＲＧＣ刺激量を算出した。その結果、表１に示すように、相関色温度が略３０００ＫでＤｕｖが−２．８〜−１５．３の光は、５６〜５９のｉｐＲＧＣ刺激量を与えた。また、相関色温度が略３５００ＫでＤｕｖが−２．５〜−１４．５の光は、６２〜６４のｉｐＲＧＣ刺激量を与えた。更に、相関色温度が略４０００ＫでＤｕｖが−２．８〜−１４．９の光は、６８〜７０のｉｐＲＧＣ刺激量を与えた。
同様にして、マグニチュード推定法によるテストにおいて低い「読み易さ」しか与えない光（以下、非許容スペクトルという）についてもｉｐＲＧＣ刺激量を算出した。その結果、表２に示すように、相関色温度が略３０００ＫでＤｕｖが０．４〜６．４の光は、５５〜５６のｉｐＲＧＣ刺激量を与えた。また、相関色温度が略３５００ＫでＤｕｖが０．９〜７．８の光は、６０〜６１のｉｐＲＧＣ刺激量を与えた。更に、相関色温度が略４０００ＫでＤｕｖが−０．２〜３．１の光は、６７のｉｐＲＧＣ刺激量を与えた。
更に、標準光源Ｄ６５及び種々の一般光源（一般蛍光ランプ、一般ＬＥＤ及び電球）から出射される光（照度１０００ｌｘ）のｉｐＲＧＣ刺激量を算出した。表３に示すように、標準光源Ｄ６５からの光（相関色温度６５０６Ｋ）のｉｐＲＧＣ刺激量は、上述のように、基準となる１００とした。これに対し、一般蛍光ランプからの光（相関色温度３１９９Ｋ〜７２０４Ｋ）は、４９〜９０のｉｐＲＧＣ刺激量を与え、ｉｐＲＧＣ刺激量は、相関色温度が高くなるほど大きくなった。また、一般ＬＥＤからの光（相関色温度２８８２Ｋ〜７２０１Ｋ）は、４２〜１０１のｉｐＲＧＣ刺激量を与え、一般蛍光ランプの場合と同様に、ｉｐＲＧＣ刺激量は、相関色温度が高くなるほど大きくなった。電球からの光（相関色温度２７５０Ｋ）は、４８のｉｐＲＧＣ刺激量しか与えなかった。
図１１は、上記のように算出されたｉｐＲＧＣ刺激量を、相関色温度に対してプロットしたものである。許容スペクトルのｉｐＲＧＣ刺激量（ダイヤ印で示す）は、相関色温度４５００Ｋ以下においてｉｐＲＧＣ刺激量＝０．０１１７×相関色温度[Ｋ]＋２０．９の直線よりも上の領域、すなわち、下記の式（１）を満たす許容領域Ｒ（ドットで示す）にプロットされた。一方、非許容スペクトルのｉｐＲＧＣ刺激量（星印で示す）は、許容領域ＲよりもｉｐＲＧＣ刺激量の小さい領域にプロットされた。これら許容スペクトル及び非許容スペクトルのｉｐＲＧＣ刺激量は、相関色温度４５００Ｋ以下において一般ＬＥＤ、一般蛍光ランプ又は電球のｉｐＲＧＣ刺激量（それぞれ三角印、四角印、×角印で示す）よりも大きかった。
（数１）
ｉｐＲＧＣ刺激量≧０．０１１７×相関色温度[Ｋ]＋２０．９ （１）
（数１）
ｉｐＲＧＣ刺激量≧０．０１１７×相関色温度[Ｋ]＋２０．９ （１）
ここで、タスク照明光として一般的に用いられる一般蛍光ランプからの相関色温度略５０００Ｋの光は、略７０のｉｐＲＧＣ刺激量を与えることが分かる。従って、相関色温度が４５００Ｋであっても略７０のｉｐＲＧＣ刺激量を与えるような光であれば、一般的なタスク照明光と同等の平均瞳孔径を与えることができると考えられる。瞳孔径はカメラの絞りと同様な機能を有しており、瞳孔を絞ることでピントの合う範囲が広がる（被写界深度が増加する）。そのため、低色温度環境における文字見え改善を図るためには、一般的なタスク照明光の場合と同等の瞳孔径を与えるように照射光のｉｐＲＧＣ刺激量を制御してやればよい。
そこで、図６に示した「文字見え白色感向上領域」において７０以上のｉｐＲＧＣ刺激量を与える光を求めるために、仮想発光スペクトル（ガウス分布）のピーク波長４２０ｎｍ〜６６０ｎｍ（１０ｎｍ刻み）と半値幅２０、３０、４０ｎｍの３水準をパラメータとしてシミュレーションを実施した。
図１２は、上記シミュレーションにより得られた光（ピーク波長３つ）の分光分布曲線例を示す。例１の光は、波長４２０ｎｍ、５２０ｎｍ及び６００ｎｍにそれぞれピーク波長を有する。また、例２の光は、波長４８０ｎｍ、５７０ｎｍ及び６６０ｎｍにそれぞれピーク波長を有する。
表４に示すように、例１の光は、相関色温度４５００Ｋ、Ｄｕｖ−１．６で、ｉｐＲＧＣ刺激量７３、Ｒａ８４を与えた。また、例２の光は、相関色温度４５００Ｋ、Ｄｕｖ−１．６で、ｉｐＲＧＣ刺激量９１、Ｒａ８１を与えた。これらのような波長域４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ、５２０ｎｍ〜５７０ｎｍ及び６００ｎｍ〜６６０ｎｍの各々にピーク波長を有する光は、相関色温度が低いにも拘らず、７０以上の高いｉｐＲＧＣ刺激量を有する。
図１３は、上記シミュレーションで得られた光において、可視光波長域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の光エネルギに対する波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍの光エネルギの比に対してＲａをプロットしたものである。Ｒａが８０以上では上記比が０．５４以上０．７７以下であり、Ｒａが８５以上では上記比が０．６１以上０．７０以下であり、Ｒａが９０以上では上記比が０．６６以上０．６８以下であった。
図１４は、シミュレーションにより得られた光（ピーク波長４つ）の分光分布曲線例を示す。例１の光は、波長４２０ｎｍ、４６０ｎｍ、５３０ｎｍ及び６００ｎｍにそれぞれピーク波長を有する。例２の光は、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６２０ｎｍにそれぞれピーク波長を有する。また、例３の光は、波長４４０ｎｍ、波長５００ｎｍ、５８０ｎｍ及び６６０ｎｍにそれぞれピーク波長を有する。
表５に示すように、例１の光は、相関色温度４５００Ｋ、Ｄｕｖ−１２で、ｉｐＲＧＣ刺激量７３、Ｒａ８５を与えた。例２の光は、相関色温度４５００Ｋ、Ｄｕｖ−１２で、ｉｐＲＧＣ刺激量７０、Ｒａ８２を与えた。また、例３の光は、相関色温度３０００Ｋ、Ｄｕｖ−１．６で、ｉｐＲＧＣ刺激量７０、Ｒａ８５を与えた。これらのような波長域４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ、４６０ｎｍ〜５４０ｎｍ、５３０ｎｍ〜５８０ｎｍ及び６００ｎｍ〜６６０ｎｍの各々にピーク波長を有する光は、相関色温度が低いにも拘らず、７０以上の高いｉｐＲＧＣ刺激量を有する。
図１５は、上記シミュレーションで得られた光（ピーク波長４つ）において、可視光波長域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の光エネルギに対する波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍの光エネルギの比に対してＲａをプロットしたものである。Ｒａが８０以上では上記比が０．３３以上０．８０以下であり、Ｒａが８５以上では上記比が０．４０以上０．７９以下であり、Ｒａが９０以上では上記比が０．４９以上０．７６以下であった。
上記表４及び表５に示したように、照明装置１によれば、相関色温度が３０００Ｋ〜４５００Ｋで、色度偏差Ｄｕｖが−１．６〜−１２で、且つ平均演色評価指数Ｒａが８０以上の光を照射することができる。このような光は、低い相関色温度を有し、且つ文字の書かれた紙面を白く見せる作用を持つ。そのため、照明装置１は、低色温度環境で使用した場合に、ユーザが違和感を持ち難く、しかも文字の読み易い照明光を与えることができる。また、照明装置１からの照明光は、ｉｐＲＧＣ刺激量が７０以上となるように構成されているので、効率良く瞳孔径を収縮させ、これによりピントの合う範囲を広げて（被写界深度を増加させて）、文字の読み易さを向上させることができる。
なお、ｉｐＲＧＣ刺激量は７５以上であることが好ましく、Ｒａが８０以上であれば高いｉｐＲＧＣ刺激量を有する光を優先して用いることが好ましい。また、図示していないが、照明装置１は、相関色温度が２６００Ｋで、色度偏差Ｄｕｖが−１．６〜−１２で、且つ平均演色評価指数Ｒａが８０以上の光も照射することができる。ここで、相関色温度２６００Ｋは、ＪＩＳＺ９１１２−２０１２で規定されている白色光源の色度区分で、電球色の最低相関色温度である。
次に、図６に示した「文字見え白色感向上領域」において７０以上のｉｐＲＧＣ刺激量を与える実在の光を求めるために、波長域４５０ｎｍ〜４９０ｎｍにピーク波長を有する青色光を出射する青色ＬＥＤと、この青色光により励起される実在蛍光体とを組み合わせるシミュレーションを実施した。実在蛍光体としては、波長域５００ｎｍ〜５８０ｎｍの光を放射する緑色／黄色蛍光体１９種類と、波長域５７０ｎｍ〜６６５ｎｍの光を放射する赤色蛍光体６種類とを試した。
図１６は、上記シミュレーションにより得られた光の分光分布曲線例を示す。この光は、波長域４４０ｎｍ〜４９０ｎｍ、５００ｎｍ〜５８０ｎｍ及び５７０ｎｍ〜６６５ｎｍにそれぞれピーク波長を有する。また、この光の可視光波長域の光エネルギに対する波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍの光エネルギの比は、０．３５以上０．６８以下であった。
図１７は、一般的な白色ＬＥＤから出射される白色光に、更にｉｐＲＧＣ刺激量を高めるためにピーク波長４８０ｎｍの青色光を付加したシミュレーション計算結果の一実施例を示す。ここでいう白色光は、蛍光体の発光効率を高めるのに有効なピーク波長４５０ｎｍ近傍の青色光を含む。
また、図１８は、上述した一般的な白色ＬＥＤに、波長略５８０ｎｍに吸収帯を有するフィルタを組み合わせた場合に得られる照射光の分光分布曲線例を示す。この光は、波長域４４０ｎｍ〜４６０ｎｍ、５００ｎｍ〜５５０ｎｍ及び５８０ｎｍ〜６６５ｎｍにそれぞれピーク波長を有する。また、この光の可視光波長域の光エネルギに対する波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍの光エネルギの比は、０．４２以上０．６７以下であった。
このように波長略５８０ｎｍに吸収帯を有するフィルタを組み合わせることで、例えば、青色ＬＥＤと一種類の蛍光体を組み合わせて得られる２ピークのスペクトルを、３ピークのスペクトルとすることができる。これにより、安価な蛍光体を用いてＲａ８０以上で、且つｉｐＲＧＣ刺激量７０以上の光を得ることが可能となる。また、このような光は、クロマ値を下げて紙面の白さを高めつつ、肌色の好ましさ指数であるＰＳ値（Preference Index of Skin Color）を高めて肌の見えを良くすることができる。
上記のような波長略５８０ｎｍに吸収帯を有するフィルタは、例えば、光透過性樹脂の全部又は一部に波長選択吸収色素を添加して構成される。波長選択吸収色素は、波長域５７０ｎｍ〜６００ｎｍ又は５７０〜７８０ｎｍの光を選択的に吸収する。このような波長選択吸収色素としては、例えば、テトラアザポルフィリン、テトラフェニルポルフィリン、オクタエチルポルフィリン、フタロシアニン、シアニン、アゾ、ピロメテン、スクアリリウム、キサンテン、ジオキサン、オキソノール等の有機化合物を主体とするものや、ネオジムイオン等の希土類金属イオンを含有する有機化合物を主体とするものが挙げられる。これらの中でも、特に、テトラアザポルフィリンは、光に対する堅牢性が高いので好適に用いることができる。なお、フィルタは、例えば、透光性部材の光出射面に取り付けられる。また、フィルタは、図例では波長略５８０ｎｍに吸収帯を有するものとしたが、波長域５８０ｎｍ〜６００ｎｍに吸収帯を有するものであっても同様の効果を得ることができる。
以上の結果をまとめると、照明装置１から照射される光は、波長域４２０ｎｍ〜５８０ｎｍに少なくとも２つのピーク波長を有し、且つ波長域５７０ｎｍ〜６６５ｎｍに少なくとも１つのピーク波長を有することが好ましい。
なお、本発明に係る照明装置は、上記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、光源部は、上述した構成に限定されず、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと赤色蛍光体とを組み合わせたもの、青色ＬＥＤと緑色蛍光体と赤色ＬＥＤとを組み合わせたもの、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとを組み合わせたもの、又は紫外光を出射する紫外ＬＥＤと紫外光により励起される青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体とを組み合わせたものにより構成されてもよい。更に、光源は、ＬＥＤに限定されず、例えば、有機ＥＬ素子により構成されていてもよい。
１ 照明装置
Claims (17)
- 相関色温度が２６００Ｋ〜４５００Ｋで、色度偏差Ｄｕｖが−１．６〜−１２で、且つ平均演色評価指数Ｒａが８０以上の光を照射することを特徴とする照明装置。
- 前記光の内因性光感受性網膜神経節細胞（ｉｐＲＧＣ）刺激量は、Ｄ６５光源から照射される光で規格化した値で下記の式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
（数１）
ｉｐＲＧＣ刺激量≧０．０１１７×相関色温度[Ｋ]＋２０．９ （１） - 前記ｉｐＲＧＣ刺激量は、Ｄ６５光源から照射される光で規格化した値で７０以上であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
- 前記光は、波長域４２０ｎｍ〜５８０ｎｍに少なくとも２つのピーク波長を有し、且つ波長域５７０ｎｍ〜６６５ｎｍに少なくとも１つのピーク波長を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記光は、波長域４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ、５２０ｎｍ〜５７０ｎｍ及び６００ｎｍ〜６６０ｎｍにそれぞれピーク波長を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける光エネルギに対する同光の波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍにおける光エネルギの比は、０．５４以上０．７７以下であることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
- 前記光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける光エネルギに対する同光の波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍにおける光エネルギの比は、０．６１以上０．７０以下であることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
- 前記光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける光エネルギに対する同光の波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍにおける光エネルギの比は、０．６６以上０．６８以下であることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
- 前記光は、波長域４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ、４６０ｎｍ〜５４０ｎｍ、５３０ｎｍ〜５８０ｎｍ及び６００ｎｍ〜６６０ｎｍにそれぞれピーク波長を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける光エネルギに対する同光の波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍにおける光エネルギの比は、０．３３以上０．８０以下であることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
- 前記光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける光エネルギに対する同光の波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍにおける光エネルギの比は、０．４０以上０．７９以下であることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
- 前記光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける光エネルギに対する同光の波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍにおける光エネルギの比は、０．４９以上０．７６以下であることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
- 前記光は、波長域４４０ｎｍ〜４９０ｎｍ、５００ｎｍ〜５８０ｎｍ及び５７０ｎｍ〜６６５ｎｍにそれぞれピーク波長を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける光エネルギに対する同光の波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍにおける光エネルギの比は、０．３５以上０．６８以下であることを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
- 前記光は、波長域４４０ｎｍ〜４６０ｎｍ、５００ｎｍ〜５５０ｎｍ及び５８０ｎｍ〜６６５ｎｍにそれぞれピーク波長を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける光エネルギに対する同光の波長域３８０ｎｍ〜５９０ｎｍにおける光エネルギの比は、０．４２以上０．６７以下であることを特徴とする請求項１５に記載の照明装置。
- 前記光のうち波長域５８０ｎｍ〜６００ｎｍの光を吸収するフィルタを更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の照明装置。
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