(57)【要約】【課題】絵画等の照明対象の退色を抑止し、所要の演色性を得ることができる発光ダイオード照明装置を提供する。【解決手段】発光ダイオードとこの発光ダイオードからの発光を所要色光所要色光に変換する波長変換体とを有し、この所要色光と発光ダイオードの発光とから白色光を放射する発光ダイオード装置を具備し、少なくとも４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ、６００〜７００ｎｍの発光波長域をそれぞれ有する。これら発光波長域をそれぞれλｌ，λｎ，λｈとしたときに、λｌの放射強度が０〜２Ｗ／ｍ２、λｎの放射強度がλｌのほぼ２倍、平均演色評価数が７０以上になるようにλｈの放射強度が設定されてなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードとこの発光ダイオードからの発光を所要色光に変換する波長変換体とを有し、この所要色光と発光ダイオードの発光とから白色光を放射する発光ダイオード装置を具備し、
少なくとも４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ、６００〜７００ｎｍの発光波長域をそれぞれ有し、これら発光波長域をそれぞれλｌ，λｎ，λｈとしたときに、λｌの放射強度が０〜２Ｗ／ｍ２、λｎの放射強度がλｌのほぼ２倍、平均演色評価数が７０以上になるようにλｈの放射強度が設定されてなることを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【請求項２】
λｈの放射強度がλｎの放射強度以上であって、平均演色評価数が８０以上になるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、博物館や美術館用の照明装置の一例としては、絵画等の退色を防止することを目的とした美術館・博物館用蛍光ランプ（以下、ＮＵ蛍光ランプという）が知られている。
【０００３】
このＮＵ蛍光ランプは、分光分布がハロゲン電球とほぼ同じであり、退色に大きな影響を与える紫外線をカットしている。
【０００４】
このＮＵ蛍光ランプの退色抑止効果は、ＪＩＳ・Ｚ９１１０で示す照明手法を用い、約５００ｌｘで退色の程度を検出できるブルースケール１級および２級を照明した場合に、ＣＩＥ（国際照明委員会）が提唱する年間暴露限界量１５，０００ｌｘ・ｈｒにおいて、従来の蛍光ランプ（例えば白色、３波長型、Ｄ６５）よりも退色の度合い（ΔＥ，ＣＩＥ  １９６４表色系）を低減できることが明らかにされている（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】照明学会誌第７４巻第４号（平成２年）Ｐ２１２〜２１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、美術館・博物館用照明装置では、蛍光ランプによるウォールウォッシャー照明装置に加えて、ハロゲン、ローボルト−ハロゲン等によるスポット照明を組み合わせた照明が主流である。例えば、ある限られた空間、例えばショーケース内等は、蛍光ランプとハロゲンランプとの組合せにより照明されている。
【０００６】
しかしながら、かかる組合せ照明装置では、５００ｌｘを容易に超えた照明になり、年間暴露量も必然的に高くなる。このために、むしろ退色を加速することになっていた。そこで、その対策としては、殆どのショーケース照明では、蛍光ランプを取り外して、ハロゲンランプだけで照明していることが多い。しかし、これでは、対象物のみをスポット光源で照明することしかできないため、蛍光ランプに代わる空間全体を照明するための照明装置が求められている。同時に、所要の演色性を持たせることも求められる。
【０００７】
一方、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置は、紫外および赤外放射を含まない光源であるので、美術館・博物館用照明としての条件を備えた照明装置である。特に、小電力、小型、軽量、光の制御のし易さや多彩な光色等の特性は、有機、無機の複合素材で構成される絵画、彫刻、工芸品等の文化財用照明としての利用が十分にあり、今後美術館用照明としての設置が考えられる。しかし、現在のところ白色発光ダイオード照明装置が美術館・博物館用照明装置としては未だ使用されていない。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、絵画等の照明対象の退色を抑止し、所要の演色性を得ることができる発光ダイオード照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、発光ダイオードとこの発光ダイオードからの発光を所要色光に変換する波長変換体とを有し、この所要色光と発光ダイオードの発光から白色光を放射する発光ダイオード装置を具備し、少なくとも４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ、６００〜７００ｎｍの発光波長域をそれぞれ有し、これら発光波長域をそれぞれλｌ，λｎ，λｈとしたときに、λｌの放射強度が０〜２Ｗ／ｍ２、λｎの放射強度がλｌのほぼ２倍、平均演色評価数が７０以上になるようにλｈの放射強度が設定されてなることを特徴とする発光ダイオード照明装置である。
【００１０】
なお、ここで、λｎの放射強度がλｌのほぼ２倍とは、２倍の放射強度の±１０％の範囲を含む意味である。
【００１１】
請求項２に係る発類は、λｈの放射強度がλｎの放射強度以上であって、平均演色評価数が８０以上になるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード照明装置である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、絵画等の照明対象の退色に影響を与える４００〜５００ｎｍの発光波長域λｎの放射強度が５００〜６００ｎｍの発光波長域λｎの放射強度のほぼ半分であるので、照明対象の退色抑止効果を奏することができる。
【００１３】
また、演色性向上に影響を与える６００〜７００ｎｍの発光波長域λｈの放射強度が平均演色評価数７０以上になるように設定されているので、平均演色評価数７０以上を奏することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明によれば、発光波長域λｈの放射強度が平均演色評価数８０以上になるように構成されているので、平均演色評価数８０以上を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１６】
図１は例えば５種類の白色発光の発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの複数波長域毎の放射強度（Ｗ）を一覧表で示す図、図２はこれら発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの発光方式、電気出力特性、色温度（Ｋ）および平均演色評価数（Ｒａ）を一覧表で示す図、図３（ａ）〜（ｅ）はこれら発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの分光分布図である。
【００１７】
これら図１〜図３中、発光ダイオード照明装置Ｄが本発明の一実施形態に係る発光ダイオード照明装置である。すなわち、発光ダイオード照明装置Ｄは、３８０〜７８０の可視光発光波長域のうち、少なくとも４００〜５００ｎｍ（λｌ）、５００〜６００ｎｍ（λｎ）、６００〜７００ｎｍ（λｈ）の発光波長域をそれぞれ有し、４００〜５００ｎｍの発光波長域λｌの放射強度は例えば０．４４Ｗである。
【００１８】
また、５００〜６００ｎｍの発光波長域λｎの放射強度は０．９１Ｗであり、発光波長域λｌの放射強度のほぼ２倍である。すなわち、４００〜５００ｎｍ（λｌ）の放射強度０．４４Ｗの２倍（０．８８Ｗ）の±１０％（±０．０８８Ｗ）の範囲（０．７９２〜０．９６８Ｗ）内に収まっている。
【００１９】
さらに、６００〜７００ｎｍの発光波長域λｈの放射強度は０．９３Ｗである。このために、発光ダイオード照明装置Ｄの平均演色評価数（Ｒａ）は図２に示すように７５であり、７０以上である。
【００２０】
この発光ダイオード照明装置Ｄは白色発光の発光ダイオード照明装置の美術館や博物館用照明としての有効性ないし適性を検証するための検証実験により退色抑止効果と演色性の点で優れていることが検証されたものである。以下、この検証実験について述べる。
【００２１】
（発光ダイオード照明装置）
この検証実験は５種類の白色発光の発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅについて実施された。発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅは、器具本体の光源配設面に、複数の発光ダイオード装置を例えば９列１８行（９×１８）のマトリクスに配列して設けられ、器具本体には、これら発光ダイオード装置に直流電力を供給して点灯させる点灯装置を設けている。
【００２２】
これら発光ダイオード装置Ａ〜Ｄは、青色発光の青色発光ダイオードとこれにより励起される黄色蛍光体の発光との組合せにより白色光を得ることができる。発光ダイオード照明装置Ａが最も色温度（例えば７７１６Ｋ）が高く、発光ダイオード照明装置Ｄが最も色温度（例えば２８６９Ｋ）が低い。また、発光ダイオード照明装置Ｅは、紫外線を発光する紫外線発光ダイオードとこれにより励起された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色蛍光体の発光との組合せにより白色光を得ることができる。これら白色発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの電気的特性等は図２で示す通りであり、消費電力が約４０Ｗ、全光束が約７００〜９００ｌｍ、発光効率は約２０ｌｍ／Ｗ、平均演色評価数Ｒａは７６〜８７である。
【００２３】
図３（ａ）〜（ｅ）はこれら発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの分光分布図であり、これら発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの分光分布はそれぞれ相違している。その理由は、Ａ〜Ｄの発光ダイオード照明装置については、青色発光ダイオードはみな同一のものを使用しているものの、黄色蛍光体の組成がそれぞれ相違するために、青色発光ダイオードからの青色光を吸収する黄色蛍光体の吸収量がそれぞれ相違するためである。このために、青色領域の強度（ａ．ｕ）がそれぞれ相違している。
【００２４】
また、発光ダイオード照明装置Ｅは上述したように、紫外発光ダイオードと、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色蛍光体の発光との組合せにより白色光を得る構成であり、上記発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｄの構成とは発光ダイオードの発光色が相違するので、分光分布もこれらとは大きく相違している。
【００２５】
（検証実験）
これら発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの検証実験は、図４で示す暴露装置１を使用して行なった。
【００２６】
この暴露装置１は前面開口の角筒形のケース本体２の前面開口端に、開閉ドア３を開閉可能に設けている。
【００２７】
ケース本体２は、例えば内法寸法で幅５０ｃｍ、奥行き５１．５ｃｍ、高さ６５ｃｍの四角筒であり、素材は開閉ドア３と同様に反射が少ない黒色ポリプロピレン製である。
【００２８】
ケース本体２は、その天板２ａの内面中央部のランプ取付部に、発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅをそれぞれ順次取り付け、天板２ａの図４中上面上には、これら発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅを点灯させる点灯装置４を設けている。
【００２９】
ケース本体２の底板２ｂの内面中央部には、ガラス製の有蓋無底円筒状のチャンバーケース５を載置している。チャンバーケース５内には、所要大（例えば２ｃｍ×２．５ｃｍ）に切断した染色布等の試料を中性紙の台紙上に並べ、角を両面テープで固定したものを収容している。
【００３０】
そして、この暴露装置１を温度２０±５℃、湿度６０±５％の恒温恒湿室内に設置し、実験中のチャンバーケース５内の温湿度を中に設置したデーターロガー（Trend Logger 2, ACR System Inc.）により記録した。照度測定にはデジタル照度計ＴＯＰＣＯＮＩＭ−３を使用した。試料の照射面を５００ｌｘに合わせ、３０時間（ＣＩＥ基準の年間限界露光量１５，０００ｌｘ・ｈｒに相当）の暴露を１０回繰り返した。
【００３１】
暴露前後の試験布の測色はMacbeth Color-Eye（登録商標）7000、Illuminant C、400-800nm（Macbeth、USA）で行なった。試験布は測色計の白色校正用の陶板の上に置き、布の重ね枚数１枚で３回測色した。暴露前と各回暴露後の色差ΔＥはCIE 1976 L＊a＊b＊formula（AATCC 1995）を用いて算出した。
【００３２】
ＣＩＥＬＡＢの色差式は、次式により求めることができる。
【数１】
2007157990.tif 000003
【００３３】
（実験結果）
ブルースケールの５種類の発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅによる変退色については、ブルースケール３級以上のものは最終暴露後の１５０，０００ｌｘ・ｈｒにおいても色差はΔＥ＝１．６を超えなかった。ブルースケールの退色は、同じ積算放射強度であっても退色に差があった。これは、光源の分光分布と用いられている染料の作用波長との関係が関与しているためである。ブルースケール１級の色差ΔＥ＝１．６に最も短時間で到達したのはＡ，Ｂ，Ｅの発光ダイオード照明装置の９０，０００ｌｘ・ｈｒ、最も遅かったのはＤの発光ダイオード照明装置の１２０，０００ｌｘ・ｈｒで、５種の発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの中ではＤの発光ダイオード照明装置が最も退色抑止効果が高いことが判明した。ＮＵ蛍光ランプにおけるブルースケール１級の色差ΔＥ＝１．６に到達するまでの時間は、一般白色蛍光ランプが７５，０００ｌｘ・ｈｒ、ＮＵ蛍光ランプが１２０，０００ｌｘ・ｈｒであった。全ての発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅは一般白色蛍光ランプよりも退色抑止効果があり、特に、Ｄの発光ダイオード照明装置はＮＵ蛍光ランプとほぼ同等であることが示された。
【００３４】
そして、日本の黄色系染料の染色布の退色については、ウコンとキハダが他の染料よりも著しく大きい。これらは例えば、１５，０００ｌｘ・ｈｒ暴露後でもウコンΔＥ＝５〜９．２、キハダΔＥ＝１．６〜３．４と大きい退色をしている。特にウコンとキハダ染料は浮世絵、小袖、経典や紙料に使われている汎用染料であり、美術館・博物館用照明としてはこれらの退色抑止効果が重要である。ウコンとキハダをランプの性能の指標としてみると、退色を生じさせた発光ダイオード照明装置の順序はＡ＞Ｅ＞Ｂ，Ｃ＞Ｄである。
【００３５】
また、白色発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの１５，０００ｌｘ・ｈｒ暴露後の色差ΔＥ＝１．６以上の染色布は黄色系染料で、赤系、紫系、青系染料とブルースケールでは視覚に感じられる退色は生じていないことが判明した。紫外放射のない発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｄにおいても黄色系染料が特に退色することが示された。
【００３６】
さらに、最も色温度の高い発光ダイオード照明装置Ａを１とした場合の発光ダイオード照明装置Ｂ〜Ｅの最終暴露後の色差の相対値については、黄色系染料では、発光ダイオード照明装置Ａに対して発光ダイオード照明装置Ｂが１２％、発光ダイオード照明装置Ｃが１５％、発光ダイオード照明装置Ｄが３２％の退色抑止効果があるが、発光ダイオード照明装置Ｅはほぼ同一であった。染料全体では、発光ダイオード照明装置Ａに対して発光ダイオード照明装置Ｂがほぼ同一、発光ダイオード照明装置Ｃが１０％、発光ダイオード照明装置Ｄが２０％の退色抑止効果があったが、発光ダイオード照明装置Ｅは逆に１０％退色が大きく、染料全体としての白色発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの退色抑止効果はＤ＞Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞Ｅの順で大きいが、退色し易い黄色系染料は、Ｄの発光ダイオード照明装置を用いることによって大きい退色抑止効果が得られることが判明した。
【００３７】
図１はこれら発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの波長域毎の放射強度（Ｗ）をそれぞれ示している。これら放射強度（Ｗ）は次の計算方法により算出した。
【００３８】
（１）測定項目
（１−１）分光分布測定
まず、図５に示すように各発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの可視光域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の各波長域において、Δλ＝５ｎｍの間隔で、相対放射強度Φeλを測定する。
【数２】
2007157990.tif 000004
【００３９】
（１−２）全光束測定
また、ＣＩＥ１２８，ＪＥＬ３１１に基づいて、各発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの全光束（ｌｍ）を求める。
【００４０】
（２）放射束の計算方法
全光束と放射束との関係を次の式（１）に示す。
【数３】
2007157990.tif 000005
【数４】
2007157990.tif 000006
【数５】
2007157990.tif 000007
【数６】
2007157990.tif 000008
【００４１】
したがって、この検証実験によれば、これら白色発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅでは積算放射照度が同一の場合、染色布およびブルースケールの退色は光源の色温度と高い相関関係を持つことが判明した。また、紫外放射を含む発光ダイオード照明装置Ｅよりも紫外放射を含まない発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｄの方が退色を生じさせないが、その中では黄色系染料は赤系、紫系、青系染料よりも退色が大きい。染色布全体における発光ダイオード照明装置Ｃと発光ダイオード照明装置Ｄの退色抑止効果には大きな差はなかったが、黄色系染料およびブルースケール１級の色差値から判断すると、５種の白色発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの中では発光ダイオード照明装置Ｄの退色抑止効果が最も高いことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る白色発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅにおける複数波長域毎の放射強度の一覧表を示す図。
【図２】図１で示す白色発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの電気特性等の一覧表を示す図。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は図１，２で示す発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの各分光分布図。
【図４】図１等で示す発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの退色抑止効果等の検証実験に使用された暴露装置の一部切欠正面図。
【図５】図１等で示す発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの複数波長域の放射強度を求める計算式を説明するための分光放射強度を示す図。
【図６】図３の（ａ）〜（ｅ）で示す発光ダイオード照明装置Ａ〜Ｅの分光分布をそれぞれ重ね合せて示す分光分布図。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ  発光ダイオード照明装置、１  暴露装置、２  ケース本体、４  点灯装置、５  チャンバーケース。
【図１】
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【図２】
2007157990.tif 000010
【図３】
2007157990.tif 000011
【図４】
2007157990.tif 000012
【図５】
2007157990.tif 000013
【図６】
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