(57)【要約】  本発明は、一次光源としての放電ランプおよび二次光源としてのＬＥＤおよび変換蛍光体を含んだ蛍光体スクリーン状の蛍光体層からなる調整可能な色位置を有する照明ユニットに関する。さらに、本発明は、本発明による照明ユニットによる有効領域を照明するための方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整可能な色位置を有する照明ユニット（１）であって、ハウジング（２）を有し、ここで少なくとも１種の一次光源および二次光源が配置され、２種の光源の色位置は異なり、そして、一次光源が所与の色温度および光色を有する所与の色位置の橙−黄色光を発光し、一方、二次光源（１０）は、異なる色位置の光を発光し、特に異なる光色または着色光を有し、そして二次光源の強度は、無段階に調整することができ、ここで、一次および二次光源は、照明ユニットによって放射された放射線の色位置、特には色温度および光色も一次光源とは異なることができるように相互作用し、ハウジングに配置された偏向手段（４）が、１種または２種以上の従来の蛍光体を含む蛍光体層（１２）を含むことを特徴とし、およびこの蛍光体層が、二次光源によって、一次および二次光源の色位置とは異なる色位置の放射線の放射をひきおこすことを特徴とする、前記照明ユニット。
【請求項２】
一次光源が放電ランプ（６）であり、特にナトリウム蒸気放電ランプであることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項３】
二次光源がＵＶまたは青色光を発光する少なくとも１種のＬＥＤ（１０）であることを特徴とする、請求項１または２に記載の照明ユニット。
【請求項４】
蛍光体層（１２）が均一な変換蛍光体粒子または樹脂に分散された均一な変換蛍光体粒子のみを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の照明ユニット。
【請求項５】
蛍光体層（１２）が添加剤を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の照明ユニット。
【請求項６】
蛍光体層（１２）が、以下に示す蛍光体材料：
（Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｓｃ，Ｓｍ，Ｔｂ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ（Ｐｒ有りまたは無し）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＹＳｉＯ２Ｎ：Ｃｅ、Ｙ２Ｓｉ３Ｏ３Ｎ４：Ｃｅ、Ｇｄ２Ｓｉ３Ｏ３Ｎ４：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌｕ）３Ａｌ５−ｘＳｉｘＯ１２−ｘＮｘ：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ（Ｍｎ有りまたは無し）、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２Ｎ２Ｏ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉＡｌ２Ｏ３Ｎ２：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ５：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＬａＥｕＳｉ２Ｎ３Ｏ２：Ｅｕ、ＬａＳｉ３Ｎ５：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２Ｎ２Ｏ４：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕ、モリブダート類、タングスタート類、バナダート類、III族窒化物、酸化物であり、いずれの場合において単独または１種または２種以上のＣｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｂおよび／またはＢｉなどの活性体イオンとそれらの混合物、
からなる１種または２種以上の変換蛍光体を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の照明ユニット。
【請求項７】
光源から直接発光された放射線が散乱手段（８）を通過することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の照明ユニット。
【請求項８】
光源および偏向手段（４）を、マルチバンドランプが高色再現性および色温度ならびに高有効照明効率をもたらすように配置す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ユニット（１）による有効領域照明のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次光源としての放電ランプおよび二次光源としてのＬＥＤおよび変換蛍光体を含む蛍光体スクリーン状の蛍光体層からなる調整可能な色位置を有する照明ユニットに関する。さらに、本発明は、本発明の照明ユニットによる有効領域の照明方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧および低圧ナトリウム蒸気放電ランプは、極めてエネルギー効率がよい。高いエネルギー効率（ｌｍ／Ｗで表される発光効率）と作用時間３０，０００時間を越える非常に長い寿命のため、これらのランプの用途として最も重要な領域は、街路照明である。これらのランプは、これらが発光し、低い色再現性を伴う黄−橙色の光から認識することができる（スペクトル中の青および黄緑色の不在は結果として色を見ることを不可能にする）。
【０００３】
例えば、交通標識は、夜間、正しい色に見えなくなるため、低い色再現性は、街路照明セグメントに対してもまた不利点を示す。また、Ｎａ蒸気ランプは、低い色再現性のため、例えばさらなる蛍光体ランプなしでは、温室照明等に用いることができず、建築用および一般用照明には適さない。
【０００４】
高いエネルギー効率および低い色再現性の理由は、放電スペクトルにあり、これは黄−橙色光の発光をもたらす。この波長領域において、人間の目は非常によい感度を有するが（ｌｍ／Ｗで表される高い発光効率のため）、よい色再現性（「色覚」）のためには多色照明を用いることが必要である。低圧ナトリウム蒸気放電ランプは、発光スペクトルにおいて、可視領域、５８９ｎｍ（黄−橙色）に、１つのピークしかもたない。
【０００５】
高圧ナトリウム蒸気放電ランプは、同様に５８９ｎｍに１つの発光極大を有し、ここでピークの半値幅は、低圧式よりも大きい。しかしながら、ここでも、例えば、青色または青−緑色スペクトル領域において、十分な強度の成分が存在しない。
DE 200 07 134 U1は、一次光源以外に、単色に発光する二次光源がさらに備えられた照明デバイスを開示している。この照明デバイスにおいて、二次光源の強度は、色位置および特に色温度または光色をも変更するために、無段階に調整することができる。
【０００６】
EP 1 557 604はさらに照明有効領域のための少なくとも１種の光源体を有する照明デバイスを開示しており、ここで、光源体によって有効領域上へ照らされた光スペクトルを変化させるために、光源体に加えて、単色光を発光する光源（ＬＥＤ）がさらに備えられる。
【発明の概要】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、ナトリウム蒸気放電ランプの低い色再現性の不利点を解消し、高エネルギー効率は維持され、色位置および特に色温度も簡潔な方法で個々に制御することができる照明ユニットを発明することである。
【０００８】
この目的は、驚くことに、放電ランプ、ＬＥＤ、および変換蛍光体を含むさらなる蛍光体層からなる照明ユニットの提供によって達成される。この照明ユニットは、発光スペクトルの適合およびＬＥＤの調光による各用途への色温度の調整を可能にする。調光は、一般的に、ＬＥＤの制御パラメータの変更と受け取られる。
【０００９】
これは、例えば、可変の電流強度で継続してＬＥＤを操作することまたは電流パルス間の可変の無電流時間ギャップで電流パルスを操作することからなり得る。これらのライトは、したがって、高い色再現性を有する高効率ランプとして広い用途範囲を有する。使用は、改良された信号から、建築用照明を介して、一般用照明に広がっている。適したスペクトルは、特に青色および赤色成分であり、これらは植物成長に好ましい効果を有し、温室照明にもなり得る。
【００１０】
そのため、本発明は、調整可能な色位置を有する照明ユニットであって、ハウジング（２）を有し、ここで少なくとも１種の一次光源および二次光源が配置され、２種の光源の色位置は異なり、そして、一次光源（６）が所与の色温度および光色を有する所与の色位置の橙−黄色光を発光し、一方、二次光源（１０）は、異なる色位置の光を発光し、特に異なる光色または着色光を有し、そして二次光源（１０）の強度は、無段階に調整することができ、ここで、一次および二次光源は、照明ユニットによって放射された放射線の色位置、特にまた色温度および光色が、一次光源とは異なることができるように相互作用し、
【００１１】
ハウジングに配置された偏向手段（４）が、１種または２種以上の従来の蛍光体を含む蛍光体層（１２）を含むことを特徴とし、およびこの蛍光体層が、二次光源（１０）によって、一次および二次光源の色位置とは異なる色位置の放射線の放射を励起することを特徴とする、前記照明ユニットに関する。
【００１２】
色点範囲（色空間）は、ＣＩＥ図の領域内に配置された点（ｘ、ｙ）の全体に相当し、ここでこの領域はＮａ蒸気ランプ、青色ＬＥＤおよび蛍光体または蛍光体混合物の色点によって制限される。色位置は、測定対象（着色光源）の色位置を正確に定義する色空間における点である。グラスマンの法則によれば、全ての色空間は３次元であり、そしてそれ故に、各々の場合において定義される色空間における色位置は、３つの座標で定義される。
【００１３】
本発明による照明ユニットは放電ランプのための従来のハウジングからなる。ＬＥＤをハウジングに追加で設置する（図１参照）。ＬＥＤからの青色光および放電ランプからの光は、この光線路において混合され、反射体（偏向手段）によって照明の対象へと方向づけられる。スペクトル、すなわちこれら光の色温度および色点は、ＬＥＤを調光することによって、特定の用途に適応させることができる。したがって、追加の青色成分が、発光スペクトルに追加され、色再現性が向上する。
偏向手段または反射体はさらにその内部を変換蛍光体で被覆され、これをＬＥＤからの青色光によって励起させることができる。しかしながら、これらの変換蛍光体は、偏向手段の温度が、２００〜３００℃まで上がり得るため、わずかな高温消滅(high-temperature extinction)を有することができるか、全くもたない。
【００１４】
本発明によって、追加のバンドが、偏向手段において変換蛍光体によって発光されるため、従来の照明システムの場合よりもより高い色再現性全体(overall)を、この照明によって達成することができる。いわゆるｎ＞２（ここでｎ＝放電ランプ、ＬＥＤ、蛍光体１、蛍光体２など）のマルチバンドランプをもたらす。ＬＥＤを調光することによって、ランプのスペクトル（色点および色温度）を用途に適合させることができる。
【００１５】
特に夜間照明、例えば輸送路において、人間の目は、夜間、青みがかった光によってよりよく見ることができるため、本発明による照明ユニットによって、従来のナトリウム蒸気ランプよりも有利な高い色温度が構築され得る。
【００１６】
一次光源は放電ランプからなり、ナトリウム蒸気放電ランプ（６）が好ましい。用語「ナトリウム蒸気放電ランプ」は、ナトリウム蒸気高圧、中圧、低圧ランプを意味し、ナトリウム蒸気におけるガス放電から黄色光を得る。１００μｂａｒ〜１０ｂａｒの圧力がこのランプにおいては主流である。蛍光灯と比較して、ナトリウム蒸気ランプは、蛍光体を必要としない。これらのランプにおいて、ガス放電それ自身が可視光を生成し、前者が後者に変換される必要がない。
【００１７】
二次光源は、２５０〜５００ｎｍの間の波長を有するＵＶまたは青色光を発光する少なくとも１種の発光ダイオード（ＬＥＤ）１０からなる。用いられる青色ＬＥＤは、ＬＥＤの種類によって約４４０と４８０ｎｍの間の波長を有する発光極大を有する高電力（エネルギー消費が少なくとも１ワット）ＩｎＧａＮ  ＬＥＤである。ランプ内に、異なる種類の青色ＬＥＤ、すなわちいずれの場合も４４５、４６０、４６８および４８２ｎｍの波長の発光極大を有する少なくとも４種の青色調光式ＬＥＤが存在するのが特に好ましい。黒点（＝各成分の色点）（図４および５を参照）によって定義された領域内に位置する全ての色点は、こうして本発明による照明ユニットの補助によって構築することができる。
【００１８】
ＬＥＤ１０は、ＬＥＤ１０によって放射される放射線の混合または放電ランプ６からの放射線で蛍光体層１２によって放射される放射線の混合が、二次光源１０に可能な限り近接している領域における、照明ユニット１の下で行われるように、一次光源または放電ランプ６の左右に対して対称に配置する。
【００１９】
偏向手段４部位にある蛍光体層１２は、０．６μｍ〜７０μｍの等差級数的な平均直径、好ましくは１μｍ〜２５μｍおよびさらに好ましくは１．２μｍ〜１５μｍの所望の粒子サイズ分配を有する微結晶性蛍光体粒子を、当業者に既知の物質を用いて、当業者に既知の方法で、まず懸濁液化することによって製造する。これらの例は、専門書、例えばKeith H. Butler, Fluorescent Lamp Phosphors, Pennsylvania State University Press, 1980, ISBN 0 271-00219-0に記載されている。
【００２０】
この懸濁液は、水性または有機性に基づいて形成することができる。水性配合物の場合において、蛍光体粒子を、アクリレートラテックスからなる分散媒体に懸濁し、これらは界面活性剤、発泡防止剤およびブロッキング防止添加剤を含んでもよい。有機配合物の場合において、蛍光体粒子は、例えば結合剤としてエチルセルロースまたはニトロセルロースに基づく媒体に懸濁することができる。可能な組成は、例えば、ニトロセルロースベースの場合には、ニトロセルロース５重量％、エタノール２．５重量％、ブチルアセタート８７．５重量％、ジエチルフタラート５重量％およびエチルセルロースの場合には、エチルセルロース６．２重量％、ジブチルフタラート３．２重量％、キシレン８６．３重量％、ブタノール４．３重量％である。
【００２１】
これらの混合物は、３０重量％以上の蛍光体粒子濃度で、例えば空気（エアブラシ）などのキャリアガスを活用した噴霧方法、浸漬法を介してまたはインクジェットバルブおよび／またはニードルバルブを活用して偏向手段に適用する。これは、その後層を乾燥し、その後有機成分が熱分解によって、ある程度まで完全にまたは部分的に除去される温度まで加熱する。
【００２２】
好ましい態様において、蛍光体は、エポキシ、シリコーンまたはアクリレート樹脂中に分散された偏向手段４にも適用することができ、同様にキャリアガス有りまたは無しの噴霧、浸漬、インクジェットまたはニードルバルブを介して行い、適用することができる。適用後、混合物の固化が必要であり、これは昇温または被覆された偏向手段４を放射線に曝すことによって行うことができる。他の態様において、蛍光体層は、例えば蛍光体層の偏向手段４への接着性を改善するための接着性向上剤などの添加剤を含んでもよく、これは例えばＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３の超微粒子からなり得る。これらの添加剤は、屈折率適合を介して蛍光体層の内部または外部の光カップリングの最適化または散乱工程を介して蛍光体層における光路の最適化に寄与してもよい。
【００２３】
蛍光体層１２は、以下に示す蛍光体材料：
（Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｓｃ，Ｓｍ，Ｔｂ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ（Ｐｒ有りまたは無し）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＹＳｉＯ２Ｎ：Ｃｅ、Ｙ２Ｓｉ３Ｏ３Ｎ４：Ｃｅ、Ｇｄ２Ｓｉ３Ｏ３Ｎ４：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌｕ）３Ａｌ５−ｘＳｉｘＯ１２−ｘＮｘ：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ（Ｍｎ有りまたは無し）、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２Ｎ２Ｏ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉＡｌ２Ｏ３Ｎ２：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ５：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＬａＥｕＳｉ２Ｎ３Ｏ２：Ｅｕ、ＬａＳｉ３Ｎ５：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２Ｎ２Ｏ４：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕ、モリブダート類、タングスタート類、バナダート類、III族窒化物、酸化物であり、いずれの場合において単独または１種または２種以上のＣｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｂおよび／またはＢｉなどの活性体イオンとそれらの混合物、
からなる１種または２種以上の変換蛍光体を含む。
【００２４】
別の態様において、照明ユニットの光出口開口７に、完全にまたは部分的に開口を覆う散乱手段８、拡散体または同様のもの、を設けてもよい。
【００２５】
２種の異なる光源を、特に複数のＬＥＤとの組み合わせにおける放電ランプの使用の際に、単独の特別な事前コントローラー(precontroller)を用いて、有利に制御することができる。
【００２６】
さらに本発明は、本発明の照明ユニット１による有効領域照明のための方法に関し、ここで一次および二次光源ならびに蛍光体層１２を有する偏向手段４を、マルチバンドランプが高色再現および色温度ならびに高有効照明効率をもたらすように配置する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明を例示的な態様の参照をもって、より詳細に説明する：
【図１】図１は、上壁３、２つの側面または偏向手段４および下壁５および２つの側壁（表示なし）を有するハウジング２からなる本発明による照明ユニット１の断面図である。下壁５は中心部の光出口開口７を有し、これは散乱手段（拡散板）８によって覆われている。ナトリウム蒸気放出ランプ６を、Ｖ字型断面を有する反射体９によってその光が光出口開口７から直接放出されることから保護し、ハウジング２の内部の容器１１に収容する。
【００２８】
一次光源として機能するナトリウム蒸気放電ランプからの黄色光は、ハウジングの壁を介して開口７に偏向される。また、４種の調光可能なＬＥＤ１０（波長４４５、４６０、４６８および４８２ｎｍの異なる発光極大を有する）を、下壁５上に、ナトリウム蒸気放電ランプ６の両側にそれぞれ配置する。このＬＥＤ１０は、変換蛍光体を含み、偏向手段４に存在する蛍光体層１２を励起する。
【００２９】
【図２】図２は、４８０ｎｍＬＥＤを有するＮａ低圧放電ランプの使用における本発明による照明ユニット１のスペクトルである。
【図３】図３は、４８０ｎｍＬＥＤを有するＮａ高圧放電ランプの使用における本発明による照明ユニット１のスペクトルである。
【００３０】
【図４】図４は、高圧ナトリウム蒸気ランプならびに４４５ｎｍ、４６０ｎｍ、４６８ｎｍおよび４８２ｎｍに発光極大を有する４種の青色ＬＥＤならびに偏向手段４上のLuAG:Ce[(Lu,Y)3Al5O12:Ce]からなる従来の蛍光体を用いる場合の本発明による照明ユニット１の達成可能な色空間を示す。
【００３１】
【図５】図５は、低圧ナトリウム蒸気ランプならびに４４５ｎｍ、４６０ｎｍ、４６８ｎｍおよび４８２ｎｍに発光極大を有する４種の青色ＬＥＤならびに偏向手段４上のLuAG:Ce[(Lu,Y)3Al5O12:Ce]からなる従来の蛍光体を用いる場合の本発明による照明ユニット１の達成可能な色空間を示す。
【００３２】
【図６】図６は、本発明による照明ユニットからの配光を示し、ここで６＝一次光源、８＝散乱または拡散板、９＝反射板、１０＝二次光源（ＬＥＤ）、１２＝蛍光体層、１３＝有効領域である。
【図１】
2010527126.tif 000002
【図２】
2010527126.tif 000003
【図３】
2010527126.tif 000004
【図４】
2010527126.tif 000005
【図５】
2010527126.tif 000006
【図６】
2010527126.tif 000007
【国際調査報告】
2010527126.tif 000008
2010527126.tif 000009
2010527126.tif 000010
2010527126.tif 000011
2010527126.tif 000012
2010527126.tif 000013
2010527126.tif 000014
2010527126.tif 000015