(57)【要約】【課題】  多層の反射色変換膜を有する白色ＬＥＤ照明装置の反射鏡およびその反射色変換膜の形成方法を提供する。【解決手段】  本発明の白色ＬＥＤ照明装置における反射鏡は、金属反射膜上に形成した多層の反射色変換膜によって構成され、この多層の反射色変換膜が、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２のうちの一つまたはこれらの混合物の材料からなる屈折率の高い膜層Ｉと、この屈折率よりも低い屈折率であるＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３のうちの一つの材料からなる膜層ＩＩとの組み合わせで構成される。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源とこのＬＥＤからのＬＥＤ光を反射させる反射鏡とからなる照明装置において、
反射鏡は、基台と、基台に付着させた金属反射膜と、金属反射膜上に形成した多層の反射色変換膜で構成され、
多層の反射色変換膜が、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２のうちの一つまたはこれらの混合物の材料からなる屈折率の高い膜層と、この屈折率よりも低い屈折率のＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３のうちの一つの材料からなる膜層との組み合わせで構成されることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
ＬＥＤ光源が、可視領域の波長範囲において、２つの波長（λ１、λ２）で極大値となる分光特性を有する疑似白色発光のＬＥＤであり、ＬＥＤの分光特性におけるエネルギの低い波長部分には、反射鏡の高い反射率が対応するように、多層の反射色変換膜が構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
請求項２または１に記載される照明装置における反射色変換膜を形成する反射色変換膜形成方法であって、
（ａ）実際に用いられる疑似白色のＬＥＤの可視領域の波長範囲における分光特性を測定し、
（ｂ）この測定された分光特性から前記ＬＥＤの発光がＣＩＥ色度図の黒体軌跡より上部にあるか下部にあるかを判定し、
（ｃ）判定が下部である場合には、赤紫色の反射を減じさせるように、判定が上部である場合には、黄色の反射を減じさせるように、反射色変換膜の層数と各層の膜厚を決定し、
（ｄ）この決定に従って各反射色変換膜を順次塗布する、
ことを特徴とする反射色変換膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載した特徴を有する照明装置と、請求項３に記載した特徴の反射色変換膜を形成するための反射色変換膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
疑似白色の発光ＬＥＤに照らされる被照射体の照射面に色むらが発生することは、当業者に知られている。そして、この色むらを改善するために、従来技術として、特許文献１は、光反射板として、第一光反射層と光吸収層と第二光反射層を積層化したものを提供している。しかし、このような従来技術は、実際に使用されるＬＥＤの分光特性のバラツキになんら配慮したものではない。
【０００３】
多くのＬＥＤは、青色の発光素子と黄色の蛍光体とを組み合わせて、疑似白色を再現しているが、発光素子自体に、製造上、分光特性のバラツキが生じるのが普通である。また、この疑似白色は、蛍光体の厚みによってもＬＥＤの分光特性にバラツキを生じてしまう。
【０００４】
図１に疑似白色を発光するＬＥＤの分光特性を示したが、これをみてもわかるように、ＬＥＤの発色波長は限られており、医療用のような微妙な色の再現を目指すような照明に用いる場合には多くの問題が発生すると言わざるを得ない。特に、図１に示した（イ）と（ロ）の部分では、照射面上の被照射体の色が不明りょうになる。このような問題は、無影灯とよばれる医療用照明装置において顕著となる。例えば、静脈と動脈の色を明確に識別する必要性のある場合、このような（ＬＥＤのバラツキによる）被照射体の発色のバラツキは、血液の色を赤紫（赤）っぽく照射し、それにより、静脈と動脈の区別がつけにくくなり、静脈と動脈を識別しなければならない医師（外科医）の判断を躊躇させたり、あやまらせたりするおそれがある。また、肌の黄色が強まるという弊害も発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１７０２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなＬＥＤにおける分光特性のバラツキを、反射鏡の反射色変換膜により修正し、より白色に近づくように、各反射色変換膜の膜厚を決定し、もって、ＬＥＤにいかなるバラツキが生じようとも、より白色に近い照明をおこなう照明装置の反射鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、ＬＥＤ光源とこのＬＥＤからのＬＥＤ光を反射させる反射鏡とからなる照明装置において、反射鏡は、基台と、基台に付着させた金属反射膜と、金属反射膜上に形成した多層の反射色変換膜で構成され、多層の反射色変換膜が、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２のうちの一つまたはこれらの混合物の材料からなる屈折率の高い膜層と、この屈折率よりも低い屈折率のＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３のうちの一つの材料からなる膜層との組み合わせで構成される。
【０００８】
また、その反射色変換膜は、（ａ）実際に用いられる疑似白色のＬＥＤの可視領域の波長範囲における分光特性を測定し、（ｂ）この測定された分光特性から前記ＬＥＤの発光がＣＩＥ色度図の黒体軌跡より上部にあるか下部にあるかを判定し、（ｃ）判定が下部である場合には、赤紫色の反射を減じさせるように、判定が上部である場合には、黄色の反射を減じさせるように、反射色変換膜の層数と各層の膜厚を決定し、（ｄ）この決定に従って各反射色変換膜を順次塗布する方法によって形成される。
【０００９】
実際に用いられる疑似白色発光ＬＥＤの分光特性を図１に示す。図１に示されるように、疑似白色を発光するＬＥＤは、可視領域の波長範囲（３８０〜７８０ｎｍ）において、２つの極大値をもたらす波長（λ１、λ２）と、その間に位置する極小値の波長（λ０）がある。そして、この２つの極大値をもたらす波長（λ１、λ２）以外のエネルギーの低い波長領域で被照射体の色調が不明瞭なものとなってしまう。その不明瞭となる色調の領域は、紫色、黄色（黄緑色）、赤色の波長に相当する領域である。特に、図１に示される（イ）、（ロ）の領域の波長が、被照射体の色調に不明瞭さを与えて問題を発生する波長部分である。（イ）は極小値（λ０）近辺の波長領域であり、（ロ）はλ２よりも長波長側の波長領域である。
【００１０】
この分光特性を有するＬＥＤの発光は、具体的にはＣＩＥ色度図上でｘｙの値として示されるが、実際の疑似白色発光ＬＥＤは、ＣＩＥ色度図上の白色として示される黒体軌跡から上下の位置にばらつくのが普通である。そして、ＣＩＥ色度図の黒体軌跡より下部（例えば、図２のＢ）にあるＬＥＤは、被照射体に赤紫色（やや赤色）系統の色調が強まり、上部（例えば、図２のＡ）にあるＬＥＤには、黄色系統の色調が強まって見える。
【００１１】
そこで、本方法では、ＣＩＥ色度図の黒体軌跡より下部（ｙ値は小さい；赤紫色の強調領域）にある疑似白色発光ＬＥＤには、図３に示すような反射特性をもつ反射鏡を組み合わせて、赤紫色（やや赤色）の波長の反射を減じるようにする。つまり、赤色系統（赤、赤紫、紫）の波長に対する反射鏡の反射率が、他の波長に対する反射率よりも低く対応するように、多層の反射色変換膜を構成する。これにより、照明としては赤紫色が減じて、より白色に近づくことになる。これにより、医療用照明として被照射体の忠実な色を再現できるという効果を発揮できる。
【００１２】
また、ＣＩＥ色度図上の黒体軌跡より上部（ｙ値が大きい；黄色の強調領域）にある疑似白色発光ＬＥＤには、図４に示すような反射特性をもつ反射鏡を組み合わせ、反射鏡は黄色の波長の反射を減じさせるようにする。つまり、黄色系統（黄、黄緑）の波長に対する反射鏡の反射率が、他の波長に対する反射率よりも低く対応するように、多層の反射色変換膜を構成するのである。これにより、被照射体への照射光は黄色系統が減じて、より白色に近づくことになる。
【００１３】
反射鏡は、基台に付着した通常Ａｌのような全反射する金属膜により、光源からの光を忠実に再現して反射する。とすれば実際のＬＥＤの色そのものがＣＩＥ色度図における黒体軌跡より上下にばらつくために、やや赤紫色に被照射体を強く照射するＬＥＤの場合、被照射体の色調はやや赤紫色になり、やや黄色に照射するＬＥＤの場合、被照射体の色調はやや黄色に再現されてしまう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】疑似白色を発光するＬＥＤの分光特性図である。
【図２】ＣＩＥ色度図上の実際のＬＥＤの色のバラツキ方を示す。
【図３】赤紫色の色調が強調されるＬＥＤに適合させる反射鏡の反射率特性を示す。
【図４】黄色の色調が強調されるＬＥＤに適合させる反射鏡の反射率特性を示す。
【図５】多層の反射色変換膜Ｉ、ＩＩの構造と光の反射状況を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
これを解決するために、以下のような反射鏡を構成するとともに、反射鏡の反射色変換膜を形成するようにした。
【００１６】
図５に示すように、まずＡｌ蒸着により基台に金属反射膜を形成する。このＡｌの金属反射膜は、５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度の膜厚である。
【００１７】
次に、この金属反射膜の上に、保護膜、反射膜、反射色変換膜を兼ねた多層の反射色変換膜Ｉ、ＩＩを均一の厚さに形成する。多層の反射色変換膜は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２のうちの一つまたはこれらの混合物の材料からなる屈折率の高い膜層Ｉと、この屈折率よりも低い屈折率のＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３のうちの一つの材料からなる膜層ＩＩとの組み合わせで構成される。膜ＩとＩＩを順次積層する組み合わせの他、膜ＩＩとＩを順次積層する組み合わせも可能であり、また、２層、３層、４層、５層以上という積層も当然考えられる。
【００１８】
膜Ｉの屈折率は２以上の屈折率の高い材料であり、例えば、ＴｉＯ２は２．３５である。一方、膜ＩＩの屈折率は２よりも低く、大体１．３８〜１．６３程度（ＳｉＯ２は１．４６）である。
【００１９】
膜Ｉ、ＩＩは、耐熱性、耐久性、耐薬品性に富み、しかも、熱膨張率の差がありながら、ＬＥＤ光源の高熱にさらされてもその境界が剥離しない。特に、積層のし易さとして、膜Ｉの材料にＴｉＯ２、ＺｒＯ２、膜ＩＩの材料としてＳｉＯ２を選ぶことが好ましい。
【００２０】
これらの反射色変換膜Ｉ、ＩＩにおいては、図５に示されるように、ＬＥＤ光は屈折率の異なる境界面において反射光が反射する（屈折率の差が大きければ、より多くの反射光が反射する）が、各反射光は、反射色変換膜の膜厚により同位相になったり、逆位相になったり、中間位相になったりする。この膜厚の調整により、同位相と逆位相、あるいはその中間位相となった反射光は、反射鏡の波長に対する反射率をさまざまに変化させる。その結果、図３や図４に示される反射率の反射色変換膜の作成が可能となる。
【００２１】
具体的には、図３の反射色変換膜は、やや赤紫の色をより白色にするためのものであり、例えば、ＳｉＯ２を１９０ｎｍ、ＴｉＯ２を３００ｎｍに形成したものである。
【００２２】
図４に示される反射色変換膜は、やや黄色をより白色にするためのものであり、例えば、ＳｉＯ２を１６５ｎｍ、ＴｉＯ２を２６０ｎｍ、ＳｉＯ２を３００ｎｍ、ＴｉＯ２を４７０ｎｍ、金属反射膜上に順次積層して形成したものである。
【００２３】
これらの膜構成は一例であり、この発明においては、反射色変換膜の層数と各層（反射色変換膜）の膜厚を調整することにより、ＬＥＤ光をより白色に近づけるが、その中間色になるように調整することも可能である。それゆえ、分光特性のバラツキが存在する実際の（様々な色の）ＬＥＤに合わせて、被照射物に対する最適の反射光を得られるようにＬＥＤ照明装置を設計することができる。
【００２４】
これにより、血液の色は、実際の血液に近い色に、肌の色は眼に見えるものと変わりのない実際の肌の色に再現することが可能となる。
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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