(57)【要約】      （修正有）【課題】自然光の採光時にはあたかもトップライトのような感じで、光源点灯時にはなるべく均一な照明光を照射できる照明装置として、居住者の違和感を極力抑制できる照明を行う照明装置および照明機構を提供する。【解決手段】太陽ＳＮから放射された自然光は、ダクトＤＣを通過して、導光板ＰＴの自然光入射面ＮＰから導光板内に入射し、その後、導光板の下面（第１主面）から出射して、照明装置ＩＬの下方の室内を照明する。一方、人工光源ＯＳから出射された人工光は、人工光入射面ＡＰより入射する。導光板内に入射した人工光は、一例として矢印で示すように、導光板の下面もしくは上面で全反射を繰り返すことで、導光板内を導光するが、導光板の上面に設けた光路偏向手段ＧＲに入射したときに、散乱して反射方向が変わる。その後、垂直に近い角度で導光板の下面に入射した人工光は、そのまま透過して、照明装置の下方の室内を照明する。【選択図】図１
2014026841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然光源から出射された光を入射する自然光入射面を含む第２主面と、前記第２主面に対向する第１主面と、人工光源から出射された光を入射する人工光入射面と、を有する導光板と、前記人工光源とを有する照明装置であって、
前記第２主面には、前記自然光入射面以外の領域に、前記導光板内を導光する人工光が入射したときに散乱を生じさせる光路偏向手段が設けられ、前記自然光入射面には、前記光路偏向手段が設けられておらず、
前記自然光源から出射された光は、前記自然光入射面から入射し、前記導光板を透過して前記第１主面から出射するようになっており、
前記人工光源から出射された光は、前記人工光入射面から入射し、前記導光板を導光した後に、前記光路偏向手段を介して前記第１主面から出射するようになっていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光路偏向手段は、前記第２主面に拡散粒子を含んだ拡散剤を塗布することで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光路偏向手段は、前記第２主面に拡散粒子を含むシートを貼り付けることで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記拡散粒子の密度は、前記人口光源から離れるにつれて高まることを特徴とする請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光路偏向手段は、前記第２主面に機械加工にて複数の凹部を形成することで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記人口光源から離れるにつれて、前記凹部のピッチが小さくなることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記人口光源から離れるにつれて、前記凹部の深さが深くなることを特徴とする請求項５または６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記第２主面において、前記光路偏向手段が設けられた領域には反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項９】
前記人工光入射面は、前記導光板の側面であり、前記人工光源に近接する前記導光板の側面と対向する側面に、反射部材を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１０】
前記人工光入射面は、前記導光板の側面であり、前記人工光源は、前記導光板を挟んで両側面に対向して配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１１】
前記人工光入射面は、V字溝状を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記人工光入射面は、前記第１主面の一部であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１３】
前記自然光入射面に対向して第１の拡散板が設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１４】
前記第１主面に対向して第２の拡散板が設けられ、前記第１の拡散板のヘイズ値は、前記第２の拡散板のヘイズ値よりも大きいことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記人工光源は、複数の異なる発光色を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１６】
前記自然光入射面には、紫外線カットフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１〜１５に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記自然光入射面の最大寸法をＡ（ｍｍ）、前記第２主面の最大寸法をＢ（ｍｍ）としたときに、以下の式が成立することを特徴とする請求項１〜１６に記載の照明装置。
０．５＜Ａ／Ｂ＜０．７      （１）
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の照明装置と、前記自然光の強度を検出するセンサと、前記センサからの信号に応じて前記人工光源を調光調色制御する制御装置とを有することを特徴とする照明機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然光と人工光の２つを用いて照明できるハイブリッド型の照明装置及び照明機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の屋根や天井等に取り付けられる採光窓が知られている。採光窓の目的は、十分な太陽光が得られる晴天時の日中、採光窓から入射した太陽光を用いて室内照明を行うことである。よって、雨天・曇天時等の太陽が隠れている時や、夜間などは太陽光を用いて照明することが出来ないので、別途人工の照明装置が必要になる。しかし、採光窓と照明装置とを別々に設置すると、設置コストがかかるほか、一般的には室内で照明に適した位置が制限されることから、採光窓と照明装置のいずれを最適位置に配置するかという問題があり、また見映えもよくない。
【０００３】
かかる問題を解決すべく、特許文献１には、採光窓と一体化した照明装置が提案されている。特許文献１の照明装置は、天井等の採光窓の開口部周囲に設けた蛍光灯と、蛍光灯から開口部側に向かって延在する積層された導光板とを有するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された従来技術は、異なる形状の導光板を複数積層しているために、複雑な嵩張る構成であり、蛍光灯から出射された光のロスが大きく、しかも室内側に向かう蛍光照明光が均一な照度を持たず、居住者の違和感を招く恐れがある。また、積層した導光板の合わせ部にゴミなどがたまりやすくカビなども発生する恐れがあり、インテリアデザイン上も好ましくない。加えて、採光窓から取り込まれた太陽光は、蛍光灯の光に比べ光強度が非常に高いため、居住者が違和感を覚える恐れが強い。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成であってデザイン性に優れ、自然光入射面に光路偏向手段を設けないことにより自然光の採光時にはあたかもトップライトのような感じで自然光をロスを抑えて取り込んで高効率な採光を行うことができ、光源点灯時にはなるべく均一な照明光を照射できる照明装置として、居住者の違和感を極力抑制できる照明を行うことができる照明装置および照明機構の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の照明装置は、自然光源から出射された光を入射する自然光入射面を含む第２主面と、前記第２主面に対向する第１主面と、人工光源から出射された光を入射する人工光入射面と、を有する導光板と、前記人工光源とを有する照明装置であって、
前記第２主面には、前記自然光入射面以外の領域に、前記導光板内を導光する人工光が入射したときに散乱を生じさせる光路偏向手段が設けられ、前記自然光入射面には、前記光路偏向手段が設けられておらず、
前記自然光源から出射された光は、前記自然光入射面から入射し、前記導光板を透過して前記第１主面から出射するようになっており、
前記人工光源から出射された光は、前記人工光入射面から入射し、前記導光板を導光した後に、前記光路偏向手段を介して前記第１主面から出射するようになっていることを特徴とする。
【０００８】
図１は、本発明の原理を説明するための概略図である。図１において、建物の天井CLに形成されたダクトDCの下端に、照明装置ＩＬが取り付けられている。照明装置ＩＬは、透明な導光板ＰＴと、人工光源ＯＳとを有する。導光板ＰＴの上面（第２主面）には、ダクトＤＣの範囲（自然光入射面ＮＰ）内を除き、導光板ＰＴ内を導光する人工光が入射したときに散乱を生じさせる光路偏向手段ＧＲを設けている。導光板ＰＴの側面が、人工光入射面ＡＰとなっている。
【０００９】
日中、太陽ＳＮから放射された自然光は、ダクトＤＣを通過して、導光板ＰＴの自然光入射面ＮＰから導光板ＰＴ内に入射し、その後、導光板ＰＴの下面（第１主面）から出射して、照明装置ＩＬの下方の室内を照明する。一方、人工光源ＯＳから出射された人工光は、人工光入射面ＡＰより入射する。導光板ＰＴ内に入射した人工光は、一例として矢印で示すように、導光板ＰＴの下面もしくは上面で全反射を繰り返すことで、導光板ＰＴ内を導光するが、導光板ＰＴの上面に設けた光路偏向手段ＧＲに入射したときに、散乱して反射方向が変わる。その後、垂直に近い角度で導光板ＰＴの下面に入射した人工光は、そのまま透過して、照明装置ＩＬの下方の室内を照明するのである。
【００１０】
本発明によれば、天井ＣＬの取り付けるのは、厚さが導光板１枚程度の照明装置ＩＬであるから、コンパクトであり掃除もしやすく、インテリアデザインを損なうこともない。また、自然光入射面ＮＰ以外の第２主面に光路偏向手段ＧＲを設けたので、自然光の採光を妨げることがなく、曇天時や夕暮れ時でも、自然光のみで室内の照明を高効率に行うことができ、省エネをはかれる。一方、導光板ＰＴ内に入射した人工光は、光路偏向手段ＧＲを介して配光を制御され第１主面から出射するので、均一な照明光を得ることができ、居住者が違和感を覚える恐れが少ない。
【００１１】
なお、「光路偏向手段」とは、第２主面と一体もしくは密着してなり（空気層を挟まないで）、導光板内から入射した光を拡散する機能を有するものであれば足り、形状や構造は問わない。光路偏向手段の特性はヘイズ値で代用できる。「光路偏向手段が設けられる」とは、第２主面に拡散機能を持たせることで、そのヘイズ値が１０％以上となり、好ましくは９０％以下となることをいうものとする。より好ましくは、ヘイズ値が１０％以上、５０％以下である。これに対し、「光路偏向手段が設けられていない」とは、第２主面を鏡面化した状態のままとするか、あるいは拡散機能を持たせたとしても、そのヘイズ値が１０％未満に止まることをいうものとする。導光板の素材として好適なアクリル表面を鏡面状態にしたときのヘイズ値は０．７３％程度であるから、その状態では光路偏向手段が設けられていないこととなる。ヘイズ値は以下の式で計算できる（JIS-K-7105、JIS-K-7136）。
ヘイズ(%)=Td/Tt×100
Td：拡散透過率
Tt：全光線透過率
【００１２】
「自然光源」とは、例えば太陽であり、「人工光源」とは、電気をエネルギー源として発光する光源を言い、例えばＬＥＤや有機ＥＬなどの面発光光源であると省エネの観点から好ましい。
【００１３】
請求項２に記載の照明装置は、請求項１に記載の発明において、前記光路偏向手段は、前記第２主面に拡散粒子を含んだ拡散剤を塗布することで構成されていることを特徴とする。
【００１４】
前記光路偏向手段として、入射光を拡散させる拡散粒子を含んだ拡散剤を用いることで、前記第２主面上で拡散粒子の２次元パターンを任意に形成することができ、より均一な人工光の照度を実現できる。拡散粒子を含んだ拡散剤とは、何らかの溶媒に拡散粒子を混入させたものをいう。このような拡散剤としては、例えば各種顔料系インクのほか、拡散粒子として酸化チタン（ＴｉＯ2）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、樹脂微粒子等を混入させた拡散剤等がある。
【００１５】
請求項３に記載の照明装置は、請求項１に記載の発明において、前記光路偏向手段は、前記第２主面に拡散粒子を含むシートを貼り付けることで構成されていることを特徴とする。
【００１６】
例えば、拡散粒子を含む拡散剤をシートに塗布した上で、前記第２主面に貼り付けても同様の効果を実現できる。シートに直接、拡散粒子を練り込んでもよい。
【００１７】
請求項４に記載の照明装置は、請求項２または３に記載の発明において、前記拡散粒子の密度は、前記人口光源から離れるにつれて高まることを特徴とする。
【００１８】
前記拡散粒子の密度が高いほど、入射光の拡散度合いが高まるので、人工光が届きにくい前記人工光源より遠い位置において、前記拡散粒子の密度を高めることで、より均一な人工光の照度を実現できる。ここで、拡散粒子の密度とは、拡散剤における拡散粒子の密度(所定容量の溶媒に混入させた拡散粒子の量)と、導光板に対する拡散粒子の占有密度の双方を含む概念である。例えば、拡散粒子の密度が高まるとは、図２を参照して、光源ＯＳからの距離に応じて、拡散粒子ＧＲの配置ピッチｐが等しいが、その径ｄが増加する場合（ａ）と、拡散粒子ＧＲの径ｄが等しいが、そのピッチｐが減少する場合（ｂ）の両方を含む。ピッチｐが小さくなるほど、あるいは径dが大きくなるほど、密度は高くなる。
【００１９】
請求項５に記載の照明装置は、請求項１に記載の発明において、前記光路偏向手段は、前記第２主面に機械加工にて複数の凹部を形成することで構成されていることを特徴とする。
【００２０】
前記第２主面に複数の凹部を形成することで、入射光を拡散させることができるから、前記光路偏向手段として機能させることができる。このような凹部としては溝、穴などがある。機械加工としては、レーザ加工や切削加工などがある。
【００２１】
請求項６に記載の照明装置は、請求項５に記載の発明において、前記人口光源から離れるにつれて、前記凹部のピッチが小さくなることを特徴とする。
【００２２】
前記凹部のピッチが小さいほど、入射光の拡散度合いが高まるので、人工光が届きにくい前記人工光源より遠い位置において、前記凹部のピッチを小さくすることで、より均一な人工光の照度を実現できる。
【００２３】
請求項７に記載の照明装置は、請求項５または６に記載の発明において、前記人口光源から離れるにつれて、前記凹部の深さが深くなることを特徴とする。
【００２４】
前記凹部の深さが深いほど、入射光の拡散度合いが高まるので、人工光が届きにくい前記人工光源より遠い位置において、前記凹部の深さを深くすることで、より均一な人工光の照度を実現できる。
【００２５】
請求項８に記載の照明装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第２主面において、前記光路偏向手段が設けられた領域には反射部材が設けられていることを特徴とする。
【００２６】
前記光路偏向手段が設けられた領域に反射部材を設けることで、前記光路偏向手段から外に洩れた光を反射させて、再度導光板内に入射させることで、光の利用効率を高めることができる。
【００２７】
請求項９に記載の照明装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記人工光入射面は、前記導光板の側面であり、前記人工光源に近接する前記導光板の側面と対向する側面に、反射部材を設けたことを特徴とする。
【００２８】
前記反射部材により、前記人工光源と反対側の側面より洩れた光を反射して、再度導光板内に入射させることで、光の利用効率を高めることができる。
【００２９】
請求項１０に記載の照明装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記人工光入射面は、前記導光板の側面であり、前記人工光源は、前記導光板を挟んで両側面に対向して配置されていることを特徴とする。
【００３０】
前記人工光源を、前記導光板を挟んで両側面に対向して配置することにより、人工光の照度を高めることができる。
【００３１】
請求項１１に記載の照明装置は、請求項９または１０に記載の発明において、前記人工光入射面は、V字溝状を有することを特徴とする。
【００３２】
前記人工光源から出射した光を前記Ｖ字溝状の入射面で屈折させて、前記導光板内で前記第１主面もしくは前記第２主面に向けることができるから、所望の配光特性を確保しつつ、均一な照明光を確保するとともに、前記導光板内を往復する光を減少させてロスを抑えることができる。
【００３３】
請求項１２に記載の照明装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記人工光入射面は、前記第１主面の一部であることを特徴とする。
【００３４】
これにより、前記照明装置の幅を押さえてコンパクトにできる。
【００３５】
請求項１３に記載の照明装置は、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、前記自然光入射面に対向して第１の拡散板が設けられていることを特徴とする。
【００３６】
自然光としての太陽光は、人工光に比べ強度が高いので、太陽光を直接室内に取り入れた場合、グレアなどが生じて居住者がまぶしさを感じる恐れがある。そこで、前記自然光入射面に対向して第１の拡散板を設けることで、入射した自然光を拡散して、まぶしさを押さえることができる。
【００３７】
請求項１４に記載の照明装置は、請求項１３に記載の発明において、前記第１主面に対向して第２の拡散板が設けられ、前記第１の拡散板のヘイズ値は、前記第２の拡散板のヘイズ値よりも大きいことを特徴とする。
【００３８】
前記第１主面に対向して第２の拡散板を設けることで、前記第１主面から出射する人工光に拡散効果を与え、照度ムラを抑えるとともに、広範囲に照明できる照明光を得ることができる。また、前記第１の拡散板のヘイズ値が、前記第２の拡散板のヘイズ値よりも大きければ、自然光としての太陽光を、まずヘイズ値の大きな前記第１の拡散板を通過させることで、拡散させて前記導光板内を透過させ、次いで、ヘイズ値の小さな前記第２の拡散板を通過させることで出射させると、より目に優しい照明光を得ることができる。これにより、自然光の照明と人工光の照明とを近づけることができ、違和感を抑えることができる。一例を挙げると、拡散度２０°の拡散板でヘイズ値は９２％程度である。
【００３９】
請求項１５に記載の照明装置は、請求項１〜１４のいずれかに記載の発明において、前記人工光源は、複数の異なる発光色を有することを特徴とする。
【００４０】
前記人工光源が、複数の異なる発光色を有すると、例えば天気や時刻に合わせて変化する自然光の色温度に合わせて、発光色を変更することができ、人工照明の違和感を抑えることができる。
【００４１】
請求項１６に記載の照明装置は、請求項１〜１５のいずれかに記載の発明において、前記自然光入射面には、紫外線カットフィルタが設けられていることを特徴とする。
【００４２】
前記自然光入射面に紫外線カットフィルタを設けることで、自然光に含まれる紫外光成分を除去して、例えば導光板をアクリルなどの樹脂で形成した場合において、その劣化を抑制できる。
【００４３】
請求項１７に記載の照明装置は、請求項１〜１６のいずれかに記載の発明において、前記自然光入射面の最大寸法をＡ（ｍｍ）、前記第２主面の最大寸法をＢ（ｍｍ）としたときに、以下の式が成立することを特徴とする。
０．５＜Ａ／Ｂ＜０．７      （１）
【００４４】
（１）式を満たすことで、自然光と人工光との光量の均一化をはかることができ、違和感を抑えた照明装置を提供できる。
【００４５】
請求項１８に記載の照明機構は、請求項１〜１７のいずれかに記載の照明装置と、前記自然光の強度を検出するセンサと、前記センサからの信号に応じて前記人工光源を調光調色制御する制御装置とを有することを特徴とする。
【００４６】
例えば、前記センサからの信号に基づいて、日中など自然光の強度が高いと判断した場合、前記制御装置は、前記人工光源をオフ制御することで省エネをはかることができる。一方、前記センサからの信号に基づいて、夕暮れ時など自然光の強度が低下したと判断した場合、前記制御装置は、前記人工光源をオン制御することで、自動的に照明が灯るようにでき、ユーザーの手を煩わせることがないようにできる。
【００４７】
本発明に係る照明装置は、導光板と人工光源とを有する。人工光源としては、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源を用いることができる。
【００４８】
ＬＥＤ光源としては、様々なものを用いることが出来るが、白色ＬＥＤが好ましく用いられるが、異なる発光色のＬＥＤを用いてもよい。
【００４９】
白色ＬＥＤとしては、青色ＬＥＤチップと青色ＬＥＤチップから発せられた青色光線によって黄色に発光するＹＡＧ蛍光体等の蛍光体を組み合わせたものが好ましく用いられるが、青色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ及び赤色ＬＥＤチップとを組み合わせて白色光を形成する白色ＬＥＤであってもよい。白色ＬＥＤとしては、例えば特開２００８−２３１２１８号公報に記載されたものを用いることができるが、これに限られない。
【００５０】
白色ＬＥＤ光源は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆うようにしてその上に形成された蛍光体層から構成されていると好ましい。ＬＥＤチップの一例としては、第１の所定波長の光を出射するものであり、例えば青色光を出射するようになっている。但し、ＬＥＤチップの波長及び蛍光体の出射光の波長は限定されず、ＬＥＤチップによる出射光の波長と、蛍光体による出射光の波長とが補色関係にあり合成された光が白色光となる組合せであればものであれば、使用可能である。
【００５１】
なお、このようなＬＥＤチップとしては、公知の青色ＬＥＤチップを用いることができる。青色ＬＥＤチップとしては、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ系をはじめ既存のあらゆるものを使用することができる。青色ＬＥＤチップの発光ピーク波長は４４０〜４８０ｎｍのものが好ましい。また、ＬＥＤチップの形態としては、基板上にＬＥＤチップを実装し、そのまま上方または側方に放射させるタイプ、又は、サファイア基板などの透明基板上に青色ＬＥＤチップを実装し、その表面にバンプを形成した後、裏返して基板上の電極と接続する、いわゆるフリップチップ接続タイプなど、どのような形態のＬＥＤチップでも適用することが可能である。
【００５２】
蛍光体層は、ＬＥＤチップから出射される第１の所定波長の光を第２の所定波長に変換する蛍光体を有していると好ましい。一例としては、ＬＥＤチップから出射される青色光を黄色光に変換するものがある。
【００５３】
このような蛍光体層に用いられる蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して加圧し成形体を得る。成形体を坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して、蛍光体の発光特性を持った焼結体を得ることができる。
【００５４】
ＬＥＤ光源は、高出力ＬＥＤ光源であることが好ましい。ここで、高出力ＬＥＤ光源としては、出力が０．５ワット以上のＬＥＤにより構成することができる。
【００５５】
導光板は、ガラス又はプラスチックで構成されていると好ましい。レンズを構成するプラスチックとしては、例えばポリカーボネートやアクリルを用いることができる。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、コンパクトな構成であってデザイン性に優れ、自然光入射面に光路偏向手段を設けないことにより自然光の採光時にはあたかもトップライトのような感じで自然光をロスを抑えて取り込んで高効率な採光を行うことができ、光源点灯時にはなるべく均一な照明光を照射できる照明装置として、居住者の違和感を極力抑制できる照明を行うことができる照明装置および照明機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の原理を示す図である。
【図２】光路偏向手段の密度を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる照明装置を建物に取り付けた状態を示す概略図である。
【図４】照明装置１０の斜視図である。
【図５】照明装置１０の分解図である。
【図６】照明装置１０の断面の拡大斜視図である。
【図７】照明装置１０を側方から見た概略図である。
【図８】本実施の形態の変形例を示す上面図である。
【図９】本実施の形態の別な変形例を示す一部断面図である。
【図１０】本実施の形態の別な変形例を示す上面図である。
【図１１】本実施の形態の別な変形例を示す一部断面図である。
【図１２】本実施の形態の別な変形例を示す一部断面図である。
【図１３】第２の実施の形態にかかる照明機構を示す図である。
【図１４】本実施の形態の変形例にかかる照明装置を自然光入射面側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張され、実際の比率とは異なる場合がある。
【００５９】
（第１の実施の形態）
図３は、本実施の形態にかかる照明装置を建物に取り付けた状態を示す概略図である。図３において、建物１の天井４には、照明装置１０が取り付けられている。建物１の屋根１ａには、透明なドーム状の採光部２が設けられ、ここから入射した太陽光ＳＬが、建物１内を延在する中空のダクト３（内径φ）を介して、照明装置１０まで導光されるようになっている。
【００６０】
図４は、照明装置１０の斜視図であり、図５は、照明装置１０の分解図である。図６は、照明装置１０の断面の拡大斜視図であり、図７は、照明装置１０を側方から見た概略図である。ここで、上方とは重力加速度方向で上方側をいい、下方とは重力加速度方向で下方側をいうものとする。
【００６１】
図５，６に示すように、照明装置１０は、自然光源としてのＬＥＤ光源１１と、導光板１２と、第１拡散板１３と、第２拡散板１４と、板状の反射部材１５と、これらを保持して天井４に取り付けるためのフレーム１６とを有する。なお、図６に示すように、第２拡散板１４の下方にスペーサＳＰを介して、意匠カバーＣＶを配置すれば、デザイン性がより高まる。
【００６２】
ＬＥＤ光源１１は、導光板１２の側面に沿って配置された細長い基板１１ｂと、基板１１ｂ上において等間隔に配置された複数の発光部１１ａとからなる。基板１１ｂは、フレーム１６に固定されている。
【００６３】
正方形状の導光板１２の上面が第２主面１２ａであり、下面が第１主面１２ｂであり、発光部１１ａに対向して配置された４方の側面１２ｃが人工光入射面を構成する。第２主面１２ａの中央に、直径φである円形の自然光入射面１２ｄが形成されている。自然光入射面１２ｄを除く第２主面１２ａ全体に（図５にハッチングで示す範囲）、光路偏向手段としての拡散粒子を含んだ拡散剤ＤＦを塗布している。一方、自然光入射面１２ｄには、拡散剤ＤＦを塗布していない。拡散剤の代わりに、微細なドット状のプリントなどを行ってもよい。
【００６４】
自然光入射面１２ｄの最大寸法である径をφ（＝Ａ）（ｍｍ）、第２主面１２ａの最大寸法である対角サイズをＢ（ｍｍ）としたときに、以下の式が成立する。本実施の形態では、φ／B＝０．５６である。
０．５＜φ／Ｂ＜０．７      （１）
【００６５】
自然光入射面１２ｄに隣接して、外径φの第１拡散板１３が配置されている。また、自然光入射面１２ｄの外側において、第２主面１２ａに隣接して反射部材１５が設けられている。すなわち、反射部材１５の円形開口１５ａ内に、第１拡散板１３が設けられている。一方、第１主面１２ｂに隣接して第２拡散板１４が配置されている。第１の拡散板１３のヘイズ値は、第２の拡散板１４のヘイズ値よりも大きい。なお、第１拡散板１３に重ねて、紫外線カットフィルタを設けてもよい。一例とすると、第１の拡散板１３は、拡散度20°の拡散板でヘイズ値が92%程度である。第２の拡散板１４は、それより小さい。
【００６６】
本実施の形態の動作を説明する。図３において、日中、太陽ＳＮから放射された自然光ＳＬは、採光部２から入射しダクト３に沿って進行する。さらに図７において、照明装置１０の第１拡散板１３を通過し、自然光入射面１２ｄから導光板１２内に入射する。その後、導光板１２の第１主面１２ｂから出射して、第２の拡散板１４を透過し、照明装置１０の下方の室内を照明する。
【００６７】
一方、ＬＥＤ光源１１から出射された人工光は、導光板１２の側面１２ｃより入射する。導光板１２内に入射した人工光は、一例として図１の矢印で示すように、導光板１２の下面もしくは上面で全反射を繰り返すことで、導光板１２内を導光するが、導光板１２の第２主面１２ａに塗布した拡散剤ＤＦの拡散粒子に入射したときに、散乱して反射方向が変わる（拡散剤ＤＦを透過して外側に洩れた光は、反射部材１５により反射され、再び導光板１２内へと戻る）。その後、垂直に近い角度で導光板１２の第１主面１２ｂに入射した人工光は全反射条件が崩れるため、そのまま透過して、さらに第２の拡散板１４を透過し、照明装置１０の下方の室内を照明するのである。
【００６８】
自然光としての太陽光ＳＬは、ＬＥＤ光に比べ強度が高いので、太陽光ＳＬを直接室内に取り入れた場合、グレアなどが生じて居住者がまぶしさを感じる恐れがある。そこで、本実施の形態においては、自然光入射面１２ｄに第１の拡散板１３を設けることで、入射した自然光を拡散して、まぶしさを押さえることができる。
【００６９】
さらに、第１主面１２ｂに第２の拡散板１４を設けることで、第１主面１２ｂから出射するＬＥＤ光に拡散効果を与え、より目に優しい照明光を得ることができる。また、第１の拡散板１３のヘイズ値が、第２の拡散板１４のヘイズ値よりも大きければ、自然光としての太陽光ＳＬを、まずヘイズ値の大きな第１の拡散板１３を通過させることで、拡散させて導光板１２内を透過させ、次いで、ヘイズ値の小さな第２の拡散板１４を通過させることで出射させると、より目に優しい照明光を得ることができる。これにより、太陽光の照明とＬＥＤ光の照明とを近づけることができ、違和感を抑えることができる。  
【００７０】
図８は、本実施の形態の変形例を示す図であるが、拡散粒子は模式的に描いている。上述した実施の形態では、拡散剤ＤＦを塗布した第２主面１２ａ（自然光入射面１２ｄは除く）には、均一密度の拡散粒子ＧＲが配置されている。これに対し、図８に示す例では、ＬＥＤ光源１１より離れるにつれて、拡散粒子ＧＲの密度を増大させている。
【００７１】
より具体的には、図８（ａ）の例では、導光板１２の一側面１２ｃ（図で左側）に対向して、ＬＥＤ光源１１を配置しているので、拡散剤ＤＦの拡散粒子の密度は、ＬＥＤ光源１１から離れるにつれて（右側にゆくにつれて）、増大するようになっている。これにより、ＬＥＤ光源１１より遠く、ＬＥＤ光が届きにくい側でも、比較的多くの光を出射することができ、全体として均一に近づけた光を出射できる。
【００７２】
図８（ｂ）の例では、導光板１２の２つの側面１２ｃ（図で左右側）に対向して、ＬＥＤ光源１１を配置しているので、拡散剤ＤＦの拡散粒子の密度は、ＬＥＤ光源１１から離れるにつれて（両側から中央にゆくにつれて）、線対称的に増大するようになっている。さらに、図８（ｃ）の例では、導光板１２の４つの側面１２ｃ（全周）に対向して、ＬＥＤ光源１１を配置しているので、拡散剤ＤＦの拡散粒子の密度は、ＬＥＤ光源１１から離れるにつれて（全周から中央にゆくにつれて）、略点対称的に増大するようになっている。なお、いずれの例においても、ＬＥＤ光源１１を設けない側面１２ｃには、後述するように反射板を設けることが望ましい。
【００７３】
図９は、本実施の形態の別な変形例を示す図である。本例では、光路偏向手段として、導光板１２の第２主面１２ａ（自然光入射面１２ｄは除く）に、レーザ加工により凹溝ＧＶを複数の形成している。図９（ａ）の例では、凹溝ＧＶの断面形状（深さ等）は等しく、隣接する凹溝ＧＶのピッチｐを、ＬＥＤ光源１１から離れるにつれて小さくするようにしている。
【００７４】
凹溝ＧＶのピッチｐが小さいほど、入射光の拡散度合いが高まるので、人工光が届きにくいＬＥＤ光源１１より遠い位置において、凹溝のピッチｐを小さくすることで、より均一な人工光の照度を実現できる。
【００７５】
一方、図９（ｂ）の例では、凹溝ＧＶのピッチはｐ等しく、その深さΔを、ＬＥＤ光源１１から離れるにつれて大きくするようにしている。凹溝ＧＶの深さΔが深いほど、入射光の拡散度合いが高まるので、人工光が届きにくいＬＥＤ光源１１より遠い位置において、凹溝ＧＶの深さΔを深くすることで、より均一な人工光の照度を実現できる。
【００７６】
図１０は、本実施の形態の別な変形例を示す図である。上述した実施の形態では、導光板１２の全側面１２ｃに対向して、ＬＥＤ光源１１を配置している。これに対し、図１０の例では、一部の側面１２ｃのみに対向して、ＬＥＤ光源１１を配置している。
【００７７】
より具体的には、図１０（ａ）の例では、導光板１２の１つの側面１２ｃに対向して、ＬＥＤ光源１１を配置している。残りの３つの側面１２ｃに対向して、反射板１７を配置する。ＬＥＤ光源１１から導光板１２内に入射した光が、反対側の側面１２ｃから出射した場合でも、反射板１７で反射することで、再度導光板１２内に入射して導光されるようになる。
【００７８】
図１０（ｂ）の例では、導光板１２の２つの側面１２ｃに対向して、２組のＬＥＤ光源１１を配置している。残りの２つの側面１２ｃに対向して、反射板１７を配置する。さらに、図１０（ｃ）の例では、導光板１２の３つの側面１２ｃに対向して、ＬＥＤ光源１１を配置している。残りの１つの側面１２ｃに対向して、反射板１７を配置する。
【００７９】
図１１は、本実施の形態の別な変形例を示す図である。上述した実施の形態では、人工光入射面である導光板１２の側面１２ｃは平面状であったが、本例では、図に示すようにＶ字溝状としている。これにより、ＬＥＤ光源１１から出射した光をＶ字溝状の人工光入射面で屈折させて、導光板１２内で第１主面１２ｂもしくは第２主面１２ａに向けることができるから、所望の配光特性を確保しつつ、均一な照明光を確保するとともに、導光板１２内を往復する光を減少させてロスを抑えることができる。なお、Ｖ溝は上下非対称形状であってもよい。
【００８０】
図１２は、本実施の形態の別な変形例を示す図である。本例では、ＬＥＤ光源１１を、第１主面１２ｂの周辺近傍に対向させている。ＬＥＤ光源１１から出射した光は、第１主面１２ｂから入射し、斜面状の側面１２ｃ‘で反射した後に、第１主面１２ｂおよび第２主面１２ａに向かうようになっている。それ以降は、上述した実施の形態と同様に導光する。なお、斜面１２ｃ’に対向して、点線で示すように、反射部材１７を設けてもよい。
【００８１】
（第２の実施の形態）
図１３は、第２の実施の形態にかかる照明機構を示す図である。図１３において、建物１の採光部２に隣接して、外光センサＳを設けるとともに、ＬＥＤ光源１１をオンオフ制御する制御装置ＣＯＮＴを設けている。照明装置１０は、上述した実施の形態と同様である。
【００８２】
本照明機構は、外光センサＳからの信号に基づいて、日中など自然光の強度が高いと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、ＬＥＤ光源１１をオフ制御することで省エネをはかることができる。一方、外光センサＳからの信号に基づいて、夕暮れ時など自然光の強度が低下したと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、ＬＥＤ光源１１をオン制御することで、自動的に照明が灯るようにでき、ユーザーの手を煩わせることがないようにできる。
【００８３】
図１４は、照明装置１０の変形例を示す図である。上述した実施の形態における照明装置では、矩形板状の導光板における第２主面の縁まで、光路偏向手段としての拡散剤を塗布しているが、その場合に室内に出射されるＬＥＤ光源からの照明光線外形は、導光板１４全面にわたる矩形状になる。しかしながら、インテリアデザインを考慮すると、照明光線外形により範囲を持たせたいという要請もある。以下に述べる変形例は、かかる要請に応えることができるものである。
【００８４】
より具体的に説明すると、図１４（ａ）に示す変形例では、導光板１２の第２主面１２ａ上において、円形の自然光入射面１２ｄの周囲を囲うようにして輪帯状に拡散剤ＤＦが塗布されている。これにより、裏側の第１主面から出射される照明光線外形は円形状になる。
【００８５】
さらに、図１４（ｂ）に示す変形例では、導光板１２の第２主面１４ａ上において、正方形の自然光入射面１２ｄの周囲を囲うようにして円形状に拡散剤ＤＦが塗布されている。また、図１４（ｃ）に示す変形例では、導光板１２の外形を円形とし、円形の自然光入射面１２ｄの周囲を囲うようにして輪帯状に拡散剤ＤＦが塗布されている。さらに、図１４（ｄ）に示す変形例では、導光板１２の外形を円形とし、円形の自然光入射面１２ｄの周囲を囲うようにして正方形状に拡散剤ＤＦが塗布されている。これにより、照明装置は円形状でも、外形が矩形状の照明光線を出射できる。以上のほか、種々の形状を採用することができる。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様である。
【００８６】
さらに別な例としては、ＬＥＤ光源１１を複数の異なる発光色（赤、青、緑）を持つように構成できる。かかる場合、制御装置ＣＯＮＴは，例えば天気や時刻に合わせて変化する自然光の色温度に合わせて、異なる発光色を持つＬＥＤ光源１１のうち、いずれかを点灯させることで混色を行い、これにより外光に近い照明を実現できる。
【００８７】
なお、以上の実施の形態に限られず、導光板１２をダクト３の径φに沿って切り取って円筒状開口を設け、開口の内周に反射板を設けることもできる。これにより、太陽光を取り入れながらも、より均一なＬＥＤ光の照明を実現できる。  
【００８８】
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。例えば、自然光入射面の形状は、円形に限らず、多角形状、あるいはスリット状でもよい。また、夜間時等は自然光入射面からは自然光が全く入射しないので、ここに反射板をかぶせることで人工光の洩れを抑制できる。
【符号の説明】
【００８９】
１            建物
１ａ            屋根
２            採光部
３            ダクト
４            天井
１０            照明装置
１１            ＬＥＤ光源
１１ａ            発光部
１１ｂ            基板
１２            導光板
１２ａ            第２主面
１２ｂ            第１主面
１２ｃ            側面
１２ｃ‘          斜面
１２ｄ            自然光入射面
１３            第１拡散板
１４            第２拡散板
１５            反射部材
１６            フレーム
１７            反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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