专利名称：照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明装置，其包括几乎不吸引昆虫的LED光源。
背景技术：
通常，昆虫被从照明器具辐射的光吸引，这使得人们感到不愉快。已知的是容易吸引昆虫的光是峰值波长处于紫外的短波长光。图14示出光的波长与昆虫引诱性之间的相关性(参见，Matsushita Electric Works technical report Vol.53N0.1 (MEW technicalreport) )0在图14中，“截止波长”指示波长短于预定波长的光由滤光器截去。此外，参考不提供滤光器的情况，随着光的截止波长接近410nm，昆虫引诱比率迅速减小，并且在大约600nm处昆虫引诱比率变为几乎为零。换句话说，通过截去包括紫外光的短波长光，可以减小昆虫引诱比率。
如图14所示，在将截止波长设定为380nm的情况下(情况I)，由于存在被可见区域中的光吸引的昆虫，则不能声称昆虫引诱性足够低。此外，在将截止波长设定为450nm的情况下(情况2)，提高了昆虫引诱性。然而由于在450nm附近的可见区域截去光，照明光变黄，这不适合于用作普通照明。而且，在将截止波长设定为600nm的情况下(情况3)，昆虫几乎不被照明光吸引，但是照明光看作是红色的，因此实际上不能用作普通照明。
同时，在包括 作为光源的LED的照明装置中，通过适当地选择LED芯片或荧光材料，可以减小输出光中的紫外发射，因此当与荧光灯等相比时，可以降低昆虫引诱性。然而，因为存在被从LED发出的可见光吸引的许多昆虫，所以不能声称昆虫引诱性足够低。
在这样的照明装置中，来自使用发出蓝光的第一 LED和黄光荧光材料的白光LED的光与来自具有500nm或更大的峰值波长的第二 LED光的光混合，以使得昆虫引诱性降低(参见，例如日本专利申请公开N0.2009-224148)。
然而，在以上引用的参考文献中说明的照明装置中，在第二 LED光具有处于红光中的500nm或更大的峰值波长的情况下，由于许多昆虫对识别红光的视觉缺陷，无法预期红光驱除昆虫。另外，在第二 LED光具有处于黄光中的峰值波长的情况下，黄光对夜间活动的鳞翅目昆虫(例如，蛾)具有行为抑制效果。然而，尚未确认这一效果也适用于其他昆虫，因此，该效果局限于夜间活动的鳞翅目昆虫。发明内容
鉴于以上问题，本发明提供了一种包括LED光源的照明装置，能够减小昆虫引诱性。
根据本发明的一方面，提供一种包括具有一个或多个LED的LED光源的照明装置，其中，从所述LED光源发出的光的光谱具有处于从380nm到470nm范围的波段内的第一峰值波长以及处于从500nm到700nm范围的波段内的第二峰值波长，并且所述第一峰值波长的半宽度设定为等于或小于20nm。
该光谱可以包括处于所述第一峰值波长与所述第二峰值波长之间的谷值波长，所述谷值波长的相对能量强度与第一和第二峰值波长中较大的相对能量强度的比率可以等于或小于1/10。
在该光谱中，第一峰值波长的相对能量强度可以大于第二峰值波长的相对能量强度。
在该光谱中，第二峰值波长的相对能量强度可以大于第一峰值波长的相对能量强度。
在该光谱中，在从380nm或更小的范围的波段中的相对能量强度可以基本为O。
根据本发明的该方案，可以将处于从380nm到470nm范围的波段中的第一峰值波长的半宽度设定为等于或小于20nm，以使得处于第一峰值波长的短波长侧并且可能吸引昆虫的紫外光和近紫外光几乎不包括在LED4发出的光中，从而导致低昆虫引诱性。
依据以下结合附图给出的实施例的说明，本发明的目的和特点会变得明显，在附图中:
图1A与IB分别是示出根据本发明第一实施例的照明装置的结构的透视图，以及当从该照明装置的发光侧观察时的其正视图2是照明装置中使用的LED的侧视截面图3示出从照明装置发出的光的光谱(测试例I)；
图4示出从根据第一实施例的变型的照明装置发出的光的光谱(测试例2)；
图5是示出根据本发明第二实施例的照明装置中使用的LED的侧视截面图6A与6B分别是照明装置中使用的波长截止滤光器的放大侧视图，以及示出波长截止滤光器的透光率的示例的图示；
图7示出从第二实施例的照明装置发出的光的光谱(测试例3)；
图8示出从根据第二实施例的变型的照明装置发出的光的光谱(测试例4)；
图9是示出根据本发明第三实施例的照明装置中使用的LED的侧视截面图10示出从根据第三实施例的照明装置发出的光的光谱(测试例5)；
图1lA与IlB分别是用于测量昆虫引诱性的照明装置的透视图，以及当从发光侧观察时照明装置的正视图12示出从比较例I的照明装置发出的光的光谱；
图13示出从比较例2的照明装置发出的光的光谱；以及
图14示出光源截止波长与昆虫引诱比率之间的相关性。
具体实施方式
现将参照图1A到4来说明根据本发明第一实施例的照明装置。
如图1A与IB所示，照明装置I包括壳体2，具有形成开口 21的一侧；以及LED光源3，容纳在所述壳体2中。LED光源3包括多个LED4，以及其上安装有LED4的基板31，并且LED光源3附接到壳体2的与开口 21相对的一侧。照明装置I用作借助安装夹具(未示出)直接附接到例如天花板的照明器具，或者用作埋设在天花板中的筒灯。
如图4所示，每一个LED4包括具有矩形截面的基材40 ;安装在基材40上的发光部41 (LED芯片)；具有以围绕LED芯片41的方式形成的凹陷部的框架42 ;以及填入框架42中的密封件43。密封件43由硅树脂等制成，并包含用于改变从LED芯片41发出的光的波长的荧光材料44。基材40具有以引线框形式提供有阴极电极45的一侧和提供有阳极电极46的另一侧，二者分别连接到外部连接电极47与48，外部连接电极47与48分别形成于基材40的底部的相对端。
阴极电极45与阳极电极46还分别经由导线49连接到LED芯片41的电极端子(未示出)。框架42的内周边表面形成为在发光方向上开口的锥形面，其表面具有反光功能。LED芯片41例如利用发出蓝光的蓝光LED元件，以及发出具有可以通过控制荧光材料44的类型或含量来获得的期望颜色的光的LED4。
在这一实施例中，LED芯片41发出峰值波长处于从蓝紫色(380nm)到蓝色(470nm)范围的波段中的光，在此将该峰值波长称为“第一峰值波长”。荧光材料44改变从LED芯片41发出的光的波长，从而发出第二峰值波长处于从500nm到700nm范围的波段中的光。
基板31可以是印刷基板、陶瓷基板等，基板31包括形成在安装有LED4的表面中的布线电路(未示出)，布线电路经由外部连接电极47与48分别连接到LED4的阴极电极45与阳极电极46。基板31不限于所示的圆盘形状，而可以是多边形等。
LED 芯片 41 利用诸如 InGaN 蓝光 LED (例如，可以从 Nichia Chemicals、ToyotaSynthet ics 、Epi star ^Mitsubishi Chemicals等获得)的蓝紫光LED元件,其峰值波长处于从蓝紫光(380nm)到蓝光(470nm)范围的波段中。利用蓝紫光LED的LED芯片41高效地激发荧光材料44。
荧光材料44可以是具有优异转换效率的波长转换材料，例如YAG (钇-铝-石榴石)荧光材料、硅酸盐荧光材料等。另外，通过选择波长转换材料、设定波长转换材料与密封件43的混合比、混合或组合不同波长转换材料等，将荧光材料44配置为使得波长转换的光的分布光谱具有期望特性。在这一实施例中，由一种或多种波长转换材料形成的荧光材料44与LED芯片41配对，以使得波长转换的光的分布光谱具有目标峰值和谷值波长。
例如，突光材料44可以是黄光突光材料,用于吸收一些从LED芯片41发出的光，并将它们转换为包括黄光的长波段的光。在此情况下，LED4被配置为使得波长转换的光的分布光谱具有处于从400nm到470nm范围的波段中的第一峰值波长，以及处于从500nm到700nm范围的波段中的第二峰值波长，并且第一峰值波长的半宽值设定为等于或小于20nmo
另外，在这一实施例中，配置荧光材料44以通过控制荧光材料44的种类和浓度，使得第一峰值波长的相对能量强度变得大于第二峰值波长的相对能量强度。通过使用适当种类与浓度的荧光材料44，即使在来自LED芯片41的光的峰值波长是从蓝紫光波段到蓝光波段范围的任意波长时，也可以允许LED4发出白光或灯泡色的光。
图3示出从利用LED芯片41并使用黄光硅酸盐荧光材料作为荧光材料44的LED4发出的光的相对光谱，在LED芯片41中发出的光的峰值波长的范围从蓝紫光波段到蓝光波段。通过将第一峰值波长布置于从400nm到470nm范围的波段中，将第二峰值波长布置于从500nm到700nm范围的波段中，并将第一峰值波长的相对能量强度设定为I来归一化光谱。另外，通过将第一峰值波长的半宽度设定为等于或小于20nm来配置光谱。同时，第二峰值波长具有从500nm到700nm范围的波长分布的宽范围。
根据本实施例，由于处于从400η到470nm范围的波段中的第一峰值波长的半宽度设定为等于或小于20nm，处于相对于第一峰值波长的短波长侧并且可能吸引昆虫的紫外光和近紫外光几乎不包括在LED4发出的光中，从而导致较低的昆虫引诱性。另外，LED4被配置为使得第一峰值波长的相对能量强度大于第二峰值波长的相对能量强度。即，当由具有第一峰值波长的光激发的一个或多个荧光材料用于发出具有接近第二峰值波长的频率的光时，混合光的光谱表明低波长侧的峰值变得相对较高。因此，可以获得发出具有高色温的白光的照明装置I。
图4示出从根据第一实施例的变型的照明装置发出的光的光谱分析。除了将两种YAG与硅酸盐黄光荧光材料用作荧光材料44并且其浓度高于第一实施例的以外，这一照明装置具有与第一实施例相同的配置。在此，从LED芯片41发出的蓝光由荧光材料44以高概率进行波长转换为黄光。
在这一变型中，LED4被配置为使得第二峰值波长的相对能量强度大于第一峰值波长的相对能量强度。因此，第一与第二峰值波长的混合光的光谱表明高波长侧的峰值变得相对较高，从而获得发出具有低色温的灯泡色的光的照明装置I。另外，由于还将第一峰值波长的半宽度设定为等于或小于20nm，可能吸引昆虫的紫外光和近紫外光几乎不包括在发出的光中，从而导致低昆虫引诱性。
可替换地，发出紫外光(具有从200nm到380nm范围的波段)的紫外发射设备可以用于LED芯片41，并且通过控制所利用的荧光材料44的种类和/或量来将紫外光转换为可见光，以获得如上所述的相同的光谱。在此情况下，例如，InGaN紫外LED芯片(例如，可以从 Nichia Chemicals、Seoul Electronics>Nitride Semiconductors 等获得)等可以用于紫外发射设备。
近年来，使用LED的照明装置已经广泛用于替代白炽灯、荧光灯等。通常，照明装置(或照明器具)包括有利于工作区域、学习等的白光型，以及有利于起居室、卧室等的灯泡色光型。根据本实施例的照明装置1，可以通过将上述第一峰值波长的半宽度设定为等于或小于20nm来减小白光型和灯泡色型LED光源两者的昆虫引诱性。
接下来，将参照图5到8说明根据本发明第二实施例的照明装置。如图5所示，用于这一实施例的照明装置的LED4还包括波长截止滤光器5，该波长截止滤光器5提供在密封件43的受光的一侧，以抑制具有预定波长的光的透光率。
如图6A所示，波长截止滤光器5包括由玻璃、丙烯树脂等制成的透光基板51 ;以及形成在透光基板51上的光学多层膜52，通过以交替方式叠置由具有相对高折射率的透光材料制成的高折射率层H与由具有相对低折射率的透光材料制成的低折射率层L来形成光学多层膜52。波长截止滤光器5用于允许从LED4发出的光具有期望的光谱特性，并将谷值波长的相对能量强度与第一和第二峰值波长中的较大的相对能量强度的比率调整为1/10或更小。
通过在由例如玻璃制成的透光基板51上交替叠置四个高折射率层H与三个低折射率层L，并最终在其上叠置一个IOOnm厚的低折射率层L来形成光学多层膜52，每一个高折射率层H由氧化钛制成并具有400nm的层厚，每一个低折射率层L由氧化硅制成并具有246nm的层厚。光学多层膜使光在具有不同折射率的层之间的界面发生干涉，并且通过根据相干涉的光的波长调整每一层的厚度来抑制透射具有预定波长的光。
通过使用例如膜设计软件的仿真来设计光学多层膜52中的该介电薄膜的成分、厚度与层结构，介电薄膜由电子束蒸发等形成。在这一实施例中，使用以上配置的光学多层膜52允许波长截止滤光器5抑制具有至少480nm到490nm波长范围的光的透射，如图6B所示。
图7示出从使用LED芯片41和具有上述的8层光学多层膜52的波长截止滤光器5并使用黄光硅酸盐荧光材料作为荧光材料44的LED4发出的光的相对光谱，其中，该发出的光的峰值波长从蓝紫外光波段到蓝光波段范围。这一光谱具有在从至少470nm到500nm范围的波段中具有低相对能量强度的谷值波长，谷值波长的相对能量强度与第一峰值波长的相对能量强度的比率设定为1/10或更小。另外，这一光谱的第一峰值波长处于从400nm到470nm范围的波段中，并且第二峰值波长处于从610nm到630nm范围的波段中。
根据本实施例，由于上述谷值波长处于发出光的光谱的第一与第二峰值波长之间，因此可以通过限制可能吸引昆虫的可见光区域中的一些光来减小昆虫引诱性。另外，谷值波长位于蓝光波长区与黄光波长区之间的中间。这导致对蓝光和黄光的相对能量强度的影响较小，并且不影响通过混合光获得的白光的光颜色，从而实现了期望的色调。
图8示出从根据第二实施例的变型的照明装置发出的光的光谱分析。类似于第一实施例的变型，在这一照明装置中，LED4使用两种黄光YAG与硅酸盐荧光材料作为荧光材料44，并提供了具有上述8层光学多层膜52的波长截止滤光器5。其他结构与上述实施例的相同。
在本实施例中，由于LED4配置为使得第二峰值波长的相对能量强度大于第一峰值波长的相对能量强度，可以获得发出灯泡色的光的照明装置I。另外，由于还将第一峰值波长的半宽度设定为等于或小于20nm，可能吸引昆虫的紫外光和近紫外光几乎不包括在发出的光中，导致了低昆虫引诱性。
换句话说，通过将第一和第二峰值波长之间的谷值波长的相对能量强度与第一和第二峰值波长中的较大相对能量强度的比率设定为1/10或更小，可以抑制可能吸引昆虫的可见光区域中的光的发射。另外，由于该谷值波长对第一和第二峰值波长中的任一个都没有影响，可以在具有第一峰值波长的高相对能量强度的白光类型和具有第二峰值波长的高相对能量强度的灯泡色的光类型两者中都提供较低的昆虫引诱性，而对它们的色调没有影响。
接下来，将参考图9与10来说明根据本发明第三实施例的照明装置。如图9所示，该实施例的照明装置还包括紫外滤光器6，该紫外滤光器6提供在密封件43的受光的一侧，以抑制380nm或更小范围的波段中的光的透光性。通过对透光树脂材料61添加诸如紫外吸收剂(例如，Tinuvin326 (可从Ciba Company获得))之类的添加剂62来形成紫外滤光器6。透光树脂材料61的示例可以包括丙烯树脂(PMMA)与聚碳酸酯树脂(PC)。添加剂62的示例可以包括染料与颜料，但考虑到紫外滤光器6的透光性、色调与耐用性，优选使用紫外吸收剂。
图10示出从包括紫外滤光器6的LED4发出的光的相对光谱，LED4利用LED芯片41，在其中发出的光的峰值波长处于紫光波段中，并且LED4使用黄光荧光材料作为荧光材料44。该光谱的第一峰值波长处于从380nm到450nm范围的波段中，并且第二峰值波长处于从500nm到700nm范围的宽波段中，380nm或更小的波段的相对能量强度基本为O。
在该实施例中，由于与第一与第二实施例中所使用的芯片相比，LED芯片41是峰值波长处于更低波长侧中的芯片，因此LED芯片41发出的光可以包括提供高昆虫引诱性的380nm或更小波段的光。然而，由于具有380nm或更小波段的光被紫外滤光器6截去，从LED4发出的光不包括具有这样高昆虫引诱性波段的光，从而导致低昆虫引诱性。
紫外滤光器6不限于以上结构，而可以是通过在玻璃基板上叠置光学多层膜而形成的滤光器，并且截去了 380nm或更小的短波长的光。可替换地，其可以配置为借助于例如由添加卤化物等的硼硅酸盐或磷酸盐等而制成的透光玻璃来获得上述的透光特性。
接下来，将说明对用于验证上述各个实施例的测试例I到5与比较例I和2的昆虫引诱性的评价。对于测试例I到5与比较例I和2，如图1lA与IlB所示，照明装置I是水平附接的筒灯形式，并附接于空间中心部分的柱子10上，以使得从LED光源3发出的光从壳体2的开口 21水平引导出。LED光源3被配置为通过木制黑板11中形成的孔照射外部，木制黑板11安装在壳体2的受光的一侧，以堵塞开口 21。
壳体2的开口 21是约500mmX 500mm大小的方形，并且每一个均是200mm(宽)X500mm (长)大小的粘虫板12分别附接于黑板11的顶面与底面。从LED光源3发出的光仅通过在上和下粘虫板12之间的开口 21透射到外部。在此，8个LED4用于LED光源3。通过使用筒灯设备(NNN21616)(可从Panasonic Corporation获得)将照明装置固定到柱子10。
(测量方法)
使用多通道光电检测器(例如，可从Otsuka Electronics获得的MCPD-3000)测量从照明装置发出的光的光谱，并测量每一个峰值波长和谷值波长的峰值位置、相对能量强度和约为O的谷值波长区。
(评价方法)
通过比较在IOmmX IOmm的空间中释放三种各400只昆虫(苍蝇、菱纹背蛾等)之后一小时中捕获的昆虫数量，来进行对吸引昆虫的昆虫引诱性的评价。在此，通过将在比较例I中捕获的昆虫的总数设定为100作为参考值来进行相对比较。
在下表I中列出在这样的条件下进行的评价的结果。表I在其行中示出测试例(TE) I到5与比较例(CE) I和2，在其列中依次示出第一峰值波长、谷值波长的相对能量强度与峰值波长的相对能量强度的比率、峰值波长的半宽度、紫外滤光器的存在、发光颜色、昆虫引诱性和色调评价。在光从筒灯类型的照明装置发射到白板时由裸眼做出色调评价。在借助裸眼的色调评价中，“O”表示用于在白色与灯泡色(暖色)中的任一个出现且没有显著的色调变化的情况，而“X”表示存在任何显著的色调变化，尤其是当色调是强烈带有黄色时的情况。
在表I中，从LED芯片发出的光的峰值波长称为第一峰值波长，而通过将第一峰值波长转换到比第一峰值波长更长的波长侧而获得的峰值波长称为第二峰值波长。在表I中，谷值/峰值波长比率由谷值波长与第二峰值波长的相对能量强度比率的十倍来表示。
[表 I]
权利要求
1.一种照明装置，包括: LED光源，包括一个或多个LED， 其中，从所述LED光源发出的光的光谱具有处于从380nm到470nm范围的波段内的第一峰值波长和处于从500nm到700nm范围的波段内的第二峰值波长，并且 所述第一峰值波长的半宽度设定为等于或小于20nm。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光谱包括处于所述第一峰值波长与所述第二峰值波长之间的谷值波长，并且 所述谷值波长的相对能量强度与所述第一峰值波长和所述第二峰值波长中较大的相对能量强度的比率等于或小于1/10。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，在所述光谱中，所述第一峰值波长的相对能量强度大于所述第二峰值波长的相对能量强度。
4.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，在所述光谱中，所述第二峰值波长的相对能量强度大于所述第一峰值波长的相对能量强度。
5.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，在所述光谱中，处于380nm或更小的范围的波段中的相对能量强度基本为O。
全文摘要
一种照明装置包括具有一个或多个LED的LED光源。从LED光源发出的光的光谱具有处于从380nm到470nm范围的波段内的第一峰值波长和处于从500nm到700nm范围的波段内的第二峰值波长，并且第一峰值波长的半宽度设定为等于或小于20nm。
文档编号F21S2/00GK103162132SQ20121055493
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者青木慎一, 山田真, 石渡正纪 申请人:松下电器产业株式会社