(57)【要約】【課題】照明光の色調整が可能であり、かつ高い発光効率を有する照明装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る照明装置は、第１の発光素子と、第２の発光素子と、蛍光板とを具備する。第１の発光素子は、第１の波長を有する第１の光を発する。第２の発光素子は、第１の波長より長い第２の波長を有する第２の光を発する。蛍光板は、第１の光を励起光として、第１の波長より長く第２の波長より短い第３の波長を有する第３の光を蛍光として発し、第２の光を透過する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長を有する第１の光を発する第１の発光素子と、
前記第１の波長より長い第２の波長を有する第２の光を発する第２の発光素子と、
前記第１の光の一部を励起光として、前記第１の波長より長く前記第２の波長より短い第３の波長を有する第３の光を蛍光として発し、前記第２の光を透過する蛍光板と
を具備する照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子の発光量をそれぞれ制御する制御部
をさらに具備する照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置であって、
前記第１の波長は紫色波長帯域又は青色波長帯域の波長であり
前記第２の波長は橙色波長帯域又は赤色波長帯域の波長であり、
前記第３の波長は黄色波長帯域の波長である
照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置であって、
前記蛍光板は、透明材料からなる透明板と、前記透明板に積層された蛍光体層からなり、
前記蛍光体層は、粒状の蛍光体を含有する
照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置であって、
前記蛍光体層は、前記第１の光又は前記第２の光を散乱させるフィラーをさらに含有する
照明装置。
【請求項６】
請求項４に記載の照明装置であって、
前記蛍光体は、前記第１の光又は前記第２の光を散乱させる粒径を有する
照明装置。
【請求項７】
請求項４に記載の照明装置であって、
前記蛍光体層は、前記第１の光又は前記第２の光を散乱させる加工が施されている
照明装置。
【請求項８】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記第１の波長より長く前記第３の波長より短い第４の波長を有する第４の光を発する第３の発光素子をさらに具備し
前記蛍光板は、前記第２の光と前記第４の光を透過する
照明装置。
【請求項９】
請求項８に記載の照明装置であって、
第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子の発光量をそれぞれ制御する制御部
をさらに具備する照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明装置であって、
前記第１の波長は紫色波長帯域又は青色波長帯域の波長であり
前記第２の波長は橙色波長帯域又は赤色波長帯域の波長であり、
前記第３の波長は黄色波長帯域の波長であり、
前記第４の波長は緑色波長帯域の波長である
照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を利用した照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、普及が進む発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）は、電球や蛍光灯等に比較して発光波長帯域が狭い。このため、複数色の光を混色して擬似的に白色光を生成する手法が多く用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＬＥＤの前面と側面にそれぞれ設けられた、各色の蛍光体を備える照明モジュールが開示されている。ＬＥＤから放出された放出光は、側面及び前面の蛍光体からそれぞれ蛍光を生じさせ、放出光と各蛍光が混色される。ＬＥＤと前面及び側面の蛍光体の位置関係によって、照明光の色が規定される構成となっている。
【０００４】
また、特許文献２には、複数色のＬＥＤと、各色のＬＥＤにそれぞれ設けられた蛍光体を備える色調整可能光源が開示されている。各ＬＥＤから放出された放出光は、蛍光体から蛍光を生じさせ、放出光と蛍光が混色される。各色のＬＥＤの発光量を調整することにより、照明光の色を変更することが可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１２−５０９５６７号公報
【特許文献２】特開２０１０−５２７１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の構造では、各色の蛍光体の位置を微調整する必要があり、製造が困難であると共に製造後に照明光の色を変更することができない。また、照明光を見る角度によって色が異なると考えられる。加えて、青色ＬＥＤからの発光が蛍光体によって赤色の蛍光に変換されるが、励起波長と発光波長が離れているため、ストークス損失（励起光の吸収損失）が大きく、発光効率が低いものとなる。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の構造では、照明光の色を変更することが可能であるものの、全てのＬＥＤの放出光は蛍光体によって蛍光に変換されるため、発光効率が低下するものと考えられる。発光効率が高い蛍光体を利用する場合、励起に用いるＬＥＤの発光波長も限定され、ＬＥＤを自由に選択することができなくなる。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、照明光の色調整が可能であり、かつ高い発光効率を有する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】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る照明装置は、第１の発光素子と、第２の発光素子と、蛍光板とを具備する。
上記第１の発光素子は、第１の波長を有する第１の光を発する。
上記第２の発光素子は、上記第１の波長より長い第２の波長を有する第２の光を発する。
上記蛍光板は、上記第１の光を励起光として、上記第１の波長より長く上記第２の波長より短い第３の波長を有する第３の光を蛍光として発し、上記第２の光を透過する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る照明装置の分解斜視図である。
【図２】同照明装置の断面図である。
【図３】同照明装置の動作を示す模式図である。
【図４】同照明装置の第１発光素子（青色）及び第２発光素子（橙色）の発光スペクトルである。
【図５】同照明装置から放出される照明光の強度分布を示すグラフである。
【図６】同照明装置から放出される照明光の色温度を示すグラフである。
【図７】同照明装置から放出される照明光の色温度を示す色度図である。
【図８】同照明装置から放出される照明光の演色評価数を示すグラフである。
【図９】同照明装置の第１発光素子及（青色）び第２発光素子（赤色）の発光スペクトルである。
【図１０】同照明装置から放出される照明光の強度分布を示すグラフである。
【図１１】同照明装置から放出される照明光の色温度を示すグラフである。
【図１２】同照明装置から放出される照明光の色温度を示す色度図である。
【図１３】同照明装置から放出される照明光の演色性評価数を示すグラフである。
【図１４】同照明措置の蛍光板を示す模式図である。
【図１５】同照明措置の蛍光板から放出される光の拡散を示す模式図である。
【図１６】同照明措置の蛍光板から放出される光の拡散を示す模式図である。
【図１７】同照明措置の蛍光板から放出される光の拡散を示す模式図である。
【図１８】同照明措置の蛍光板から放出される光の拡散を示す模式図である。
【図１９】同照明措置の蛍光板から放出される光の拡散を示す模式図である。
【図２０】同照明装置の動作を示す模式図である。
【図２１】同照明装置の第１発光素子（青色）、第２発光素子（橙色）及び第３発光素子（緑色）の発光スペクトルである。
【図２２】同照明装置から放出される照明光の強度分布を示すグラフである。
【図２３】同照明装置から放出される照明光の色温度を示すグラフである。
【図２４】同照明装置から放出される照明光の色温度を示す色度図である。
【図２５】同照明装置から放出される照明光の演色評価数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る照明装置は、第１の発光素子と、第２の発光素子と、蛍光板とを具備する。
上記第１の発光素子は、第１の波長を有する第１の光を発する。
上記第２の発光素子は、上記第１の波長より長い第２の波長を有する第２の光を発する。
上記蛍光板は、上記第１の光の一部を励起光として、上記第１の波長より長く上記第２の波長より短い第３の波長を有する第３の光を蛍光として発し、上記第２の光を透過する。
【００１２】
この構成によれば蛍光板からは、蛍光板を透過した第１の光及び第２の光と、蛍光板において生じた第３の光が放出され、これらの光は混色されて照明光となる。ここで、第１の光及び第３の光の光量は第１の発光素子の発光量によって規定され、第２の光の光量は第２の発光素子の発光量によって規定される。このため、第１の光及び第２の光の発光量によって照明光における第１の光、第２の光及び第３の光の光量の割合を規定することができ、即ち照明光の色味（色温度）を調整することが可能となる。
【００１３】
上記照明装置は、上記第１の発光素子及び上記第２の発光素子の発光量をそれぞれ制御する制御部をさらに具備してもよい。
【００１４】
上述のように制御部が第１の発光素子と第２の発光素子の発光量をそれぞれ制御することにより、照明光における第１の光、第２の光及び第３の光の割合を規定し、照明光の色味を調整することが可能となる。制御部は、第１の発光素子及び第２の発光素子のそれぞれに対して駆動電流の増減やパルス幅変調、パルス数変調等によって発光量を制御するものとすることができる。
【００１５】
上記第１の波長は紫色波長帯域又は青色波長帯域の波長であり、記第２の波長は橙色波長帯域又は赤色波長帯域の波長であり、上記第３の波長は黄色波長帯域の波長であってもよい。
【００１６】
この構成によれば、紫色光又は青色光である第１の光と、橙色光又は赤色光である第２の光と、黄色光である第３の光とを混色させて照明光を白色光とすることが可能となる。紫色光又は青色光と黄色光を混色させることによって白色光とすることが可能であるが、それに橙色光又は赤色光を加えることによって上述のように照明光の色味の調整が可能となると共に、照明光の演色性を向上させることが可能となる。
【００１７】
上記蛍光板は、透明材料からなる透明板と、上記透明板に積層された蛍光体層からなり、上記蛍光体層は、粒状の蛍光体を含有してもよい。
【００１８】
この構成によれば、蛍光体に入射した第１の光は励起光として蛍光体に吸収され、蛍光体から蛍光として第３の光が放出される。蛍光体に入射しなかった第１の光はそのまま蛍光板を透過する。また、蛍光体の励起波長とは異なる第２の光も蛍光板を透過する。
【００１９】
上記蛍光体層は、上記第１の光又は上記第２の光を散乱させるフィラーをさらに含有してもよい。
【００２０】
上記のように第３の光は蛍光であるため、ある程度拡散して蛍光板から放出される。一方、第１の光及び第２の光は蛍光ではなく透過光であるため、第３の光より拡散の程度が小さくなるおそれがある。そこで、第１の光又は第２の光を散乱させるフィラーを蛍光体層に含有させることによって、第１の光又は第２の光を第３の光と同程度に拡散させ、照明光の色ムラを抑制することが可能である。なお、フィラーは第１の光と第２の光のそれぞれに対応する２種類の（例えば粒径が異なる）フィラーを利用してもよい。
【００２１】
上記蛍光体は、上記第１の光又は上記第２の光を散乱させる粒径を有してもよい。
【００２２】
蛍光体層に含有される蛍光体として、第１の光又は第２の光を散乱させるのに適した粒径を有する蛍光体を選択し、蛍光体によって第１の光又は第２の光を散乱させてもよい。例えば波長の短い第１の光を上記フィラーによって散乱させ、波長の長い第２の光を蛍光体によって散乱させることが可能である。
【００２３】
上記蛍光体層は、上記第１の光又は上記第２の光を散乱させる加工が施されていてもよい。
【００２４】
蛍光体層の表面において第１の発光素子又は第２の発光素子と対向する位置に、光を散乱させる加工を施し、第１の光又は第２の光若しくは両者を散乱させてもよい。光を散乱させる加工は例えば凹凸を形成する加工とすることができる。
【００２５】
上記照明措置は、上記第１の波長より長く上記第３の波長より短い第４の波長を有する第４の光を発する第３の発光素子をさらに具備し上記蛍光板は、上記第２の光と上記第４の光を透過してもよい。
【００２６】
この構成によれば蛍光板からは、蛍光板を透過した第１の光、第２の光及び第４の光と、蛍光板において生じた第３の光が放出され、こられの光は混色されて照明光となる。上述した第１の発光素子と第２の発光素子を利用する構成では、照明光の色味を変更すると照明光の演色性（自然光への近さ）もそれに伴って変動する。これに対して本構成では、第４の光の光量によって照明光の演色性を調整することが可能であり、即ち演色性を維持しつつ照明光の色味を調整することが可能となる。
【００２７】
上記照明装置は、第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子の発光量をそれぞれ制御する制御部をさらに具備してもよい。
【００２８】
上述のように制御部が第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子の発光量をそれぞれ制御することにより、照明光における第１の光、第２の光、第３の光及び第４の光の割合を規定し、照明光の色味を調整することが可能となる。制御部は、第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子のそれぞれに対して駆動電流の増減やパルス幅変調、パルス数変調等によって発光量を制御するものとすることができる。
【００２９】
上記第１の波長は紫色波長帯域又は青色波長帯域の波長であり上記第２の波長は橙色波長帯域又は赤色波長帯域の波長であり、上記第３の波長は黄色波長帯域の波長であり、上記第４の波長は緑色波長帯域の波長であってもよい。
【００３０】
第４の波長を緑色波長帯域の波長とし、第４の光の光量を調整すると、照明光の色味が変動する一方、照明光の演色性は大きく変化しない。即ち、第４の光の光量（第３の発光素子の発光量）を調整することによって、演色性を維持しつつ照明光の色味を調整することが可能となる。
【００３１】
［照明装置の構成］
本発明の実施形態に係る照明装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る照明装置１００の分解斜視図であり、図２は照明装置１００の模式的な断面図である。これらの図に示すように、照明装置１００は、支持体１０１、第１発光素子１０２、第２発光素子１０３、キャビティ部材１０４、蛍光板１０５及びヒートシンク１０６を有する。
【００３２】
支持体１０１は、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３を支持する。支持体１０１は、支持面１０１ａを有し、その面内において第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３を支持するものとすることができる。支持面１０１ａは、光反射性を有するものが好適であり、例えば光反射板が載置されるものとすることができる。支持体１０１の内部には、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３の配線等や後述する制御部が設けられているものとすることができる。
【００３３】
第１発光素子１０２は、第１の波長を有する第１の光を発光する。具体的には、第１発光素子１０２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であるものとすることができるが、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）等の他の発光原理で発光する発光素子であってもよい。特に発光波長帯域が狭い発光素子に対して本発明は有効である。第１の波長は、紫色波長帯域（３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）又は青色波長帯域（４５０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下）の波長であるものとすることができ、即ち、１の光は紫色光又は青色光であるものとすることができる。
【００３４】
第１発光素子１０２は、図１に示すように複数が設けられてもよく、一つのみが設けられてもよい。しかし、後述する理由により、第１発光素子１０２の数は第２発光素子１０３の数より多い方が好適であり、例えば第２発光素子１０３の数の２倍程度とすることができる。図１では８個の第１発光素子１０２が設けられている。
【００３５】
第２発光素子１０３は、第２の波長を有する第２の光を発光する。具体的には第２発光素子１０３は、ＬＥＤであるものとすることができるが、有機ＥＬ素子等の他の発光原理で発光する発光素子であってもよい。第２の波長は第１の波長より長い波長であり、具体的には赤色波長帯域（６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下）又は橙色波長帯域（５９０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下）の波長であるものとすることができ、即ち、第２の光は赤色光又は橙色光であるものとすることができる。
【００３６】
第２発光素子１０３は、図１に示すように複数が設けられてもよく、一つが設けられてもよい。第２発光素子１０３の数は第２発光素子１０２の数より少ない方が好適であり、例えば第１発光素子１０２の数の半数程度とすることができる。図１では４個の第２発光素子１０３が設けられている。
【００３７】
キャビティ部材１０４は、蛍光板１０５を支持し、支持面１０１ａ及び蛍光板１０５と共にキャビティ（光反射空間）Ｒを形成する（図２参照）。キャビティ部材１０４は、図１に示すように円環状の形状を有するものとすることができるが、これに限られず、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３の数や配置に応じて適宜変更することが可能である。キャビティ部材１０４のキャビティＲに臨む面である側面１０４ａは、光反射性を有するものとすることができ、例えば光反射板が載置されるものとすることができる。
【００３８】
蛍光板１０５は、第１の光を励起光として吸収すると共に第３の光を蛍光として発し、即ち、第１の光を第３の光に変換する。第３の光は、第１の波長より長く、第２の波長より短い第３の波長を有する。具体的には第３の波長は黄色波長帯域（５７０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下）であり、即ち第３の光は黄色光であるものとすることができる。
【００３９】
蛍光板１０５は、第１の光の全量を第３の光に変換せず、一部はそのまま（第１の光のまま）透過する。また、蛍光板１０５は第２の光を変換することなく透過する。蛍光板１０５は、キャビティ部材１０４によって第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３とは離間して配置されるものとすることができる。蛍光板１０５の具体的な構成については後述する。
【００４０】
ヒートシンク１０６は、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３の発光に伴なう熱を放熱する。ヒートシンク１０６の構造は特に限定されず、各種構造のものを利用することが可能である。
【００４１】
照明装置１００は上記構成に加え、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３の発光量をそれぞれ制御する制御部（図示せず）をさらに具備するものとすることができる。制御部は、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３に供給される駆動電流の流量を増減させることによりこれらの発光量を制御するものとすることができる。また、制御部はパルス幅変調（ＰＷＭ：pulse width modulation）やパルス数変調（ＰＮＭ：pulse number modulation）等によって第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３の発光量を制御するものとすることも可能である。
【００４２】
照明装置１００は以上のような構成を有するものとすることができるが、照明装置１００の構成はここに示すものに限定されず、適宜変更することが可能である。
【００４３】
［照明装置の動作］
照明装置１００の動作について説明する。図３は照明装置１００の動作を示す模式図である。
【００４４】
第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３に駆動電流が入力されると、図３に示すように第１発光素子１０２から第１の光Ｌ１が放出され、第２発光素子１０３から第２の光Ｌ２が放出される。図４は、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３の発光スペクトルであり、第１発光素子１０２には青色ＬＥＤ、第２発光素子には橙色ＬＥＤを用いたものである。第１発光素子１０２の駆動電流を一定とし、第２発光素子１０３の駆動電流を変えたものである。
【００４５】
図４に示すように、第１発光素子１０２の発光波長帯域（青色：４５０ｎｍ付近）と第２発光素子１０３の発光波長帯域（橙色：６２０ｎｍ付近）に発光強度のピークが見られる。第２発光素子１０３の発光波長帯域のピークは第２発光素子１０３の駆動電流に応じて増減する。
【００４６】
図３に示すように、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は蛍光板１０５に入射する。なお、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３から直接に蛍光板１０５に入射するのに加え、キャビティＲ内において支持面１０１ａや側面１０４ａ（図２参照）によって反射（多重反射）され、蛍光板１０５に入射する。
【００４７】
第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２が蛍光板１０５に入射すると、第１の光Ｌ１の一部は蛍光板１０５によって蛍光（第３の光Ｌ３）に変換され、第１の光Ｌ１の蛍光に変換されなかった部分と第２の光Ｌ２は蛍光板１０５を透過する。したがって、蛍光板１０５からは、第１の光Ｌ１、第２の光Ｌ２及び第３の光Ｌ３が放出される。
【００４８】
第１の光Ｌ１、第２の光Ｌ２及び第３の光Ｌ３が混色され、蛍光板１０５から出射される光（照明光とする）は白色光となる。図５は、計算によって求められた、各光の強度分布を示すグラフである。図中「Ｌ１＋Ｌ３」は第１の光Ｌ１（青色光）と第３の光Ｌ３（黄色光）が混色された光の強度分布であり、４５０ｎｍ付近に第１の光Ｌ１に由来するピークがみられ、５５０ｎｍ付近に第３の光Ｌ３に由来するピークがみられる。
【００４９】
図中「Ｌ２」は第２の光Ｌ２の強度分布であり、図中「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３」は上記「Ｌ１＋Ｌ３」に「Ｌ２」を加えたものである。このため、「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３」には、第１の光Ｌ１と第３の光Ｌ３に由来するピークに加え、第２の光Ｌ２に由来するピーク（６３０ｎｍ付近）がみられる。
【００５０】
図中「Ｐ２７８０」は、演色性の基準となる色温度が２７８０Ｋの発光素子から放出される光の強度分布であり、この強度分布に近いほど、演色性に優れた光と評価することができる。上記「Ｌ１＋Ｌ３」は、「Ｐ２７８０」に比べて長波長成分（６００ｎｍ程度以上）が不足している。これに対し、照明装置１００から放出される光の強度分布である「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３」は、第２発光素子１０３に由来する「Ｌ２」が加えられたことによって、「Ｐ２７８０」の強度分布に近づき、即ち「Ｌ１＋Ｌ３」に比べてより演色性に優れた白色光となっている。
【００５１】
照明光における第１の光Ｌ１と第３の光Ｌ３の光量比は、蛍光板１０５の蛍光特性（吸収／発光比率）によって決まり、第１発光素子１０２の駆動電流に関わらず一定である。しかし、照明光における、全光量に対する第２の光Ｌ２の光量比は、第２発光素子１０３の駆動電流によって変動する。即ち、第１発光素子１０２の駆動電流に対して第２発光素子１０３の駆動電流を調整することによって、第１の光Ｌ１及び第３の光Ｌ３に対する第２の光Ｌ２の光量比を変動させ、即ち照明光の色味（色温度）を変動させることが可能となる。
【００５２】
図６は、蛍光板１０５からの出射される照明光の色温度を示すグラフである。同図に示すように、第２発光素子１０３の駆動電流によって照明光の色温度が変動する。具体的には第２発光素子１０３の駆動電流を小さくすることにより照明光の色温度は上昇（白味が上昇）し、第２発光素子１０３の駆動電流を大きくすることにより照明光の色温度は低下（赤味が上昇）する。
【００５３】
図７は、照明光の色温度を示す色度図である。図中白丸は第１発光素子１０２の駆動電流値が６００ｍＡ、第２発光素子１０３の駆動電流値が０の場合の色温度である。また、図中白四角は第１発光素子１０２の駆動電流値が６００ｍＡ、第２発光素子１０３の駆動電流が６００ｍＡの場合の色温度（２８００Ｋ）である。第２発光素子１０３の駆動電流を制御することにより、上記２点を結ぶ直線上において色味を調整することが可能である。
【００５４】
図８は、蛍光板１０５からの出射される照明光の演色評価数Ｒａを示すグラフである。同図に示すように、第２発光素子１０３の駆動電流によって、照明光の演色評価数Ｒａが変動する。一般的な照明の場合、演色評価数Ｒａは８０以上が望ましく、図７の場合には第２発光素子１０３の駆動電流は１００ｍＡ以上が好適である。
【００５５】
一方で第１発光素子１０２と第２発光素子１０３の駆動電流の比率を維持したままで両者の駆動電流を増減させると、第１発光素子１０２と第２発光素子１０３の光量比を維持したまま総光量が増減する。即ち、照明光の色味を維持したまま明るさを増減させることが可能である。
【００５６】
続いて、第１発光素子１０２に青色ＬＥＤ、第２発光素子に赤色ＬＥＤを用いた場合について説明する。図９は、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３の発光スペクトルである。第１発光素子１０２の駆動電流は同一であり、第２発光素子１０３の駆動電流値を変えたものである。
【００５７】
同図に示すように、第１発光素子１０２の発光波長帯域（青色：４５０ｎｍ付近）と第２発光素子１０３の発光波長帯域（赤色：６４０ｎｍ付近）に発光強度のピークが見られる。第２発光素子１０３の発光波長帯域のピークは第２発光素子１０３の駆動電流に応じて増減する。
【００５８】
図３に示すように蛍光板１０５から出射する第１の光Ｌ１、第２の光Ｌ２及び第３の光Ｌ３が混色され、蛍光板１０５から出射される照明光は白色光となる。図１０は、計算によって求められた、各光の強度分布を示すグラフである。図中「Ｌ１＋Ｌ３」は第１の光Ｌ１（青色光）と第３の光Ｌ３（黄色光）が混色された光の強度分布であり、図中「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３」は上記「Ｌ１＋Ｌ３」に第２の光Ｌ２の強度分布である「Ｌ２」を加えたものである。「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３」には、第１の光Ｌ１と第３の光Ｌ３に由来するピークに加え、第２の光Ｌ２に由来するピーク（６６０ｎｍ付近）がみられる。
【００５９】
図中「Ｌ１＋Ｌ３」は、３２００Ｋの目標となる発光スペクトル「Ｐ３２００」に比べて長波長成分（６００ｎｍ程度以上）が不足している。これに対し、照明装置１００から放出される光の強度分布である「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３」は、第２発光素子１０３に由来する「Ｌ２」が加えられたことによって、「Ｐ３２００」の強度分布に近づき、即ち「Ｌ１＋Ｌ３」に比べてより演色性に優れた白色光となっている。
【００６０】
図１１は、蛍光板１０５から出射される照明光の色温度を示すグラフである。同図に示すように、第２発光素子１０３の駆動電流によって照明光の色温度が変動する。具体的には第２発光素子１０３の駆動電流を小さくすることにより照明光の色温度は上昇（白味が上昇）し、第２発光素子１０３の駆動電流を大きくすることにより照明光の色温度は低下（赤味が上昇）する。
【００６１】
図１２は、照明光の色温度を示す色度図である。図中白丸は第１発光素子１０２の駆動電流値が６００ｍＡ、第２発光素子１０３の駆動電流値が０の場合の色温度である。また、図中白四角は第１発光素子１０２の駆動電流値が６００ｍＡ、第２発光素子１０３の駆動電流が６００ｍＡの場合の色温度である。第２発光素子１０３の駆動電流を制御することにより、上記２点を結ぶ直線上において色味を調整することが可能である。
【００６２】
図１３は、蛍光板１０５からの照明光の演色評価数Ｒａを示すグラフである。同図に示すように、第２発光素子として赤色発光素子を利用する場合にも、第２発光素子１０３の駆動電流によって、照明光の演色評価数Ｒａを増減させることが可能である。
【００６３】
以上のように、本実施形態に係る照明装置１００は、第１発光素子１０２に加えて第２発光素子１０３を有し、第１発光素子１０２の駆動電流（即ち、発光量）に対して第２発光素子１０３の駆動電流を調整することにより、照明光の色味（演色性）を変更することが可能である。なお、上述の説明では、各発光素子の発光量は駆動電流によって調整されるものとしたが、パルス幅変調やパルス数変調等、他の手法によって調整されてもよい。
【００６４】
さらに、第２発光素子１０３から放出される第２の光は、蛍光板１０５によって変換されることなくそのまま蛍光板１０５を透過するため、蛍光板１０５による吸収損失がほとんど生じない。このため、照明装置１００の発光効率を高いものとすることが可能である。
【００６５】
［発光素子の配置について］
支持面１０１ａにおける第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３の配置は次のようにすると好適である。
【００６６】
上述のように、キャビティＲ内では、光反射性を有する支持面１０１ａ及び側面１０４ａにおいて第１の光及び第２の光が多重反射し、蛍光板１０５に入射する。ここで、キャビティＲ内では、反射に伴なう光の損失が生じる場合がある。
【００６７】
ここで、第１発光素子１０２から生じる短波長の第１の光は、第２発光素子１０３から生じる長波長の第２の光に比べて明るさへの影響が大きい（目の視感度が高い）。一方で、波長の長い第２の光はキャビティＲ内に閉じ込められにくい。このため、第１発光素子１０２を側面１０４ａから離間する支持面１０１ａの中央付近に配置し、第２発光素子１０３を側面１０４ａに近接する支持面１０１ａの周縁付近に配置する方が好適である。ただし、蛍光板１０５の面積が大きい場合には、第２発光素子１０３を均一に配置し、蛍光板１０５から出射する光に色ムラが生じないようにする方が好適である。
【００６８】
また、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３は、なるべく密集しないように配置する方が好適である。一般に、ＬＥＤは、発光効率が投入電力の半分程度なので、発熱量もおよそ半分である。例えば1個あたりの駆動電圧が約３．２Ｖ、駆動電流が１Ａである青色ＬＥＤの場合、発光量は約１．６Ｗ、発熱量も約１．６Ｗであり、８個が実装されるとすると、発熱量は約１２．８Ｗである。橙色ＬＥＤの場合、駆動電圧は約２．６Ｖ程度であり、青色ＬＥＤよりは小さいが、光効率は５０％程度と低く、１Ａで駆動した場合には、１．３Ｗである。
【００６９】
このため、ＬＥＤを１カ所に集中して配置すると、発熱が大きくなり、ＬＥＤの温度が上昇する。ＬＥＤは温度が上昇すると、発光効率の低下、寿命の低下、温度変化による発光効率の変化、発光波長の変化等の問題が生じる。第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３をなるべく密集しないように配置することにより、これらの問題を解消することが可能である。
【００７０】
［蛍光板について］
蛍光板１０５の詳細について説明する。図１４は、蛍光板１０５の模式的な断面図である。同図に示すように蛍光板１０５は、透明板１０５１上に蛍光材料１０５２が積層されて構成されたものとすることができる。透明板１０５１は、白板ガラス（クラウンガラス）等のホウケイ酸ガラスを利用することができるが、第１の波長及び第２の波長を有する光の吸収が小さい材料からなるものが好適である。なお、蛍光材料１０５２がキャビティ側となるように配置することにより、蛍光材料１０５２を外部から保護し、耐候性を向上させることが可能である。
【００７１】
蛍光材料１０５２は、バインダー１０５３と蛍光体１０５４が混合された材料とすることができる。バインダー１０５３は、低融点ガラスを利用することができ、焼成温度が低く、第１の波長及び第２の波長を有する光の吸収が小さい材料が好適である。蛍光体１０５４の温度劣化を抑制することができるからである。このような低融点ガラスとしては、例えばＡＳＦ１１００（旭硝子株式会社製）等が挙げられる。
【００７２】
蛍光体１０５４は、第１の波長の光を励起光として、第３の波長の光を蛍光として発する材料からなるものことができる。青色光を励起光とし、黄色から緑色の蛍光を生じる蛍光体としては、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２ナノ、ＹＡＧ結晶化化硝子、ＳｒＳｉＯ４、Ｓｒ３ＳｉＯ５、α型サイアロン等を挙げることができる。
【００７３】
このような構成を有する蛍光板１０５によって、蛍光板１０５に入射する第１の光は一部が第３の光に変換され、第２の光はそのまま蛍光板１０５を透過する。図１５は蛍光板１０５から出射される第１の光Ｌ１、第２の光Ｌ２及び第３の光Ｌ３の拡散の様子を示す模式図である。
【００７４】
第３の光Ｌ３は蛍光体１０５４から生じる蛍光であるため、図１５に示すように十分に拡散され、広い広がり角で蛍光板１０５から放射される。一方、蛍光板１０５を透過した第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２は、第３の光Ｌ３に比べて拡散の程度が小さく、狭い広がり角で蛍光板１０５から出射する。このように第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２と第３の光Ｌ３の拡散の程度が異なると、照明装置１００から出射される照明光に色ムラが生じ、照明光をみる角度によって色味が異なる場合がある。
【００７５】
このため、蛍光材料１０５２に、入射光を散乱させるフィラーを含有させると好適である。図１６は、蛍光材料１０５２にフィラー１０５５を含有させた場合の、蛍光板１０５からの出射光の拡散の様子を示す模式図である。同図はフィラー１０５５によって第１の光Ｌ１が拡散されている様子を示す。なお、フィラー１０５５は第２の光Ｌ２を拡散させるものとしてもよい。
【００７６】
フィラー１０５５は、バインダー１０５３とは屈折率の異なる材料からなる粒状の物質であるものとすることができる。具体的には、フィラー１０５５は、バインダー１０５３との屈折率差が０．１〜０．４程度であって、散乱対象の光の波長の２倍程度の直径を有するガラス球を利用することができる。例えば、紫色光や青色光を散乱させるフィラーは０．８μｍ〜３．２μｍ程度の直径を有するガラス球とすることができ、橙色光や赤色光を散乱させるフィラーは１．６μｍ〜１０μｍ程度の直径を有するガラス球を利用することができる。なお、バインダー１０５３にシリコーン等の有機物を用いる場合等、バインダー１０５３の硬化温度が低いには、フィラー１０５５としてガラス球の替わりにシリコーン球を用いてもよい。
【００７７】
また、フィラー１０５５は、粒径や屈折率が異なる２種類のものを利用してもよい。図１７は、蛍光材料１０５２にフィラー１０５５Ａ及びフィラー１０５５Ｂの２種類のフィラーを含有させた場合の蛍光板１０５からの出射光の拡散の様子を示す模式図である。同図に示すように、フィラー１０５５Ａが第１の光Ｌ１を拡散し、フィラー１０５５Ｂが第２の光Ｌ２を拡散するものとすることができる。
【００７８】
また、蛍光体１０５４の粒径を調整することによって、蛍光体１０５４にフィラー１０５５と同様の拡散効果を生じさせてもよい。図１８は、蛍光材料１０５２に粒径の大きな蛍光体１０５４とフィラー１０５５を含有させた場合の、蛍光板１０５からの出射光の拡散の様子を示す模式図である。フィラー１０５５が第１の光Ｌ１を拡散し、蛍光体１０５４が第２の光Ｌ２を拡散するものとすることができる。
【００７９】
なお、フィラー１０５５が第２の光Ｌ２を拡散し、蛍光体１０５４が第１の光Ｌ１を拡散するものとすることも可能である。ただし、第２の光Ｌ２は第１の光Ｌ１に比べて波長が長いため、蛍光体１０５４による拡散に適している。第１の光Ｌ１を蛍光体１０５４によって拡散させるとすると、蛍光体１０５４は粒径は小さいものが必要であり、蛍光体１０５４の表面欠陥の影響を受け易いためである。
【００８０】
さらに、蛍光材料１０５２の表面に光を散乱させる加工を施し、光の拡散効果を生じさせてもよい。このような加工は例えば、凹凸等を形成させる加工とすることができる。図１９は、蛍光材料１０５２の表面に加工を施した場合の蛍光板１０５から出射される光の拡散の様子を示す模式図である。同図においては、第２発光素子１０３の直上に凹凸が形成され、第２の光Ｌ２が拡散されている状態を示す。第１の光Ｌ１はフィラー１０５５によって拡散されている。なお、第２の光Ｌ２に加えて第１の光Ｌ１も加工によって拡散させてもよく、第１の光Ｌ１を加工によって拡散させ、第２の光Ｌ２をフィラー１０５５によって拡散させてもよい。
【００８１】
このように、上記各手法によって第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を第３の光Ｌ３と同等に拡散させることで、照明光における各光の分布を均一にし、照明光の色ムラを抑制することが可能である。
【００８２】
［第３発光素子について］
照明装置１００は、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３に加え、さらに第３発光素子を備えてもよい。図２０は、第３発光素子１０７を備える照明装置１００の動作を示す模式図である。
【００８３】
第３発光素子１０７は、第４の波長を有する第４の光Ｌ４を発光する。具体的には第４発光素子１０７は、ＬＥＤであるものとすることができるが、有機ＥＬ素子等の他の発光原理で発光する発光素子であってもよい。第４の波長は緑色（４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下）であるものとすることができ、即ち、第４の光Ｌ４は緑色光であるものとすることができる。
【００８４】
制御部は、第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３に加え、第３発光素子１０７の発光量も制御するものとすることができる。制御部は駆動電流やパルス幅調整、パルス数変調によって各発光素子の発光量を制御するものとすることができる。
【００８５】
図２０に示すように、第１発光素子１０２から第１の光Ｌ１が放出され、第２発光素子１０３から第２の光Ｌ２が放出され、第３発光素子１０７から第４の光Ｌ４が放出される。図２１は、第１発光素子１０２、第２発光素子１０３及び第３発光素子１０７の発光スペクトルであり、第１発光素子１０２には青色ＬＥＤ、第２発光素子には橙色ＬＥＤ、第３発光素子には緑色ＬＥＤとしたものである。第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３の駆動電流は一定とし、第３発光素子１０７の駆動電流を変えたものである。
【００８６】
図２１に示すように、第１発光素子１０２の発光波長帯域（青色：４５０ｎｍ付近）、第２発光素子１０３の発光波長帯域（橙色：６２０ｎｍ付近）及び第３発光素子１０７の発光波長帯域（緑色：５３０ｎｍ付近）に発光強度のピークが見られる。第３発光素子１０７の発光波長帯域のピークは第３発光素子１０７の駆動電流に応じて増減する。
【００８７】
第１の光Ｌ１、第２の光Ｌ２及び第４の光Ｌ４が蛍光板１０５に入射すると、第１の光Ｌ１の一部は蛍光板１０５によって蛍光（第３の光Ｌ３）に変換され、第１の光Ｌ１の蛍光に変換されなかった部分と第２の光Ｌ２及び第４の光Ｌ４は蛍光板１０５を透過する。したがって、蛍光板１０５からは、第１の光Ｌ１、第２の光Ｌ２、第３の光Ｌ３及び第４の光Ｌ４が放出される。
【００８８】
図２０に示すように、第１の光Ｌ１、第２の光Ｌ２、第３の光Ｌ３及び第４の光Ｌ４が混色され、蛍光板１０５からの出射される照明光は白色光となる。図２２は、計算によって求められた、各光の強度分布を示すグラフである。図中「Ｌ１＋Ｌ３」は第１の光Ｌ１（青色光）と第３の光Ｌ３（黄色光）が混色された光の強度分布である。図中「Ｌ２」は第２の光Ｌ２（橙色）の強度分布であり、図中「Ｌ４」は第４の光Ｌ４（緑色）の強度分布である。
【００８９】
図中「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４」は上記「Ｌ１＋Ｌ３」に「Ｌ２」及び「Ｌ４」を加えたものである。「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３」には、第１の光Ｌ１と第３の光Ｌ３に由来するピークに加え、第２の光Ｌ２に由来するピーク（６６０ｎｍ付近）と第４の光Ｌ４に由来するピーク（５２０ｎｍ付近）がみられる。
【００９０】
図中「Ｌ１＋Ｌ３」は、基準となる３９８７Ｋの発光スペクトル「Ｐ３９８７」に比べて長波長成分（６００ｎｍ程度以上）が不足している。これに対し、照明装置１００から放出される光の強度分布である「Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４」は、第２発光素子１０３に由来する「Ｌ２」及び第４発光素子１０７に由来する「Ｌ４」が加えられたことによって、「Ｐ３９８７」の強度分布に近づき、即ち「Ｌ１＋Ｌ３」に比べてより演色性に優れた白色光となっている。
【００９１】
図２３は、照明光の色温度を示すグラフである。同図に示すように、第３発光素子１０７の駆動電流によって照明光の色温度が変動する。具体的には第３発光素子１０７の駆動電流を小さくすることにより照明光の色温度は低下（赤味が上昇）し、第２発光素子１０３の駆動電流を大きくすることにより照明光の色温度は上昇（白味が上昇）する。
【００９２】
上述のように、第１発光素子１０２の駆動電流に対する第２発光素子１０３の駆動電流を制御することによっても照明光の色温度の調整が可能である。このため、第３発光素子１０７を利用することにより、第２発光素子１０３の駆動電流と第３発光素子１０７の駆動電流の両方を制御し、照明光の色温度の調整が可能となる。
【００９３】
図２４は、照明光の色温度を示す色度図である。図中白丸は、第１発光素子１０２の駆動電流値が６００ｍＡ、第２発光素子１０３の駆動電流値が０、第３発光素子１０７の駆動電流値が０の場合の色温度である。図中白四角は、第１発光素子１０２の駆動電流値が６００ｍＡ、第２発光素子１０３の駆動電流値が６００ｍＡ、第３発光素子１０７の駆動電流値が０の場合の色温度である。図中白三角は、第１発光素子１０２の駆動電流が６００ｍＡ、第２発光素子１０３の駆動電流が６００ｍＡ、第３発光素子１０７の駆動電流が６００ｍＡの場合の色温度である。第２発光素子１０３及び第３発光素子１０７の駆動電流を制御することにより、上記３点を結ぶ直線によって囲まれた範囲内で、照明光の色味を調整することが可能である。
【００９４】
図２５は、照明光の演色評価数Ｒａを示すグラフである。同図に示すように、第３発光素子１０７の駆動電流を変動させても、照明光の演色評価数Ｒａには大きな変化が生じない。したがって、第３発光素子１０７の駆動電流を制御することによって、照明光の演色評価数Ｒａを変化させることなく、色味を調整することが可能である。
【００９５】
一方で、第３発光素子１０７を利用しない場合、第２発光素子１０３の駆動電流を調整し、色味を変化させると演色評価数Ｒａも変化する（図８及び図１３参照）。このため、照照明光の色味（色温度）を調整したい場合には第１発光素子１０２及び第２発光素子１０３を備える照明装置１００を利用し、照明光の演色性を維持したまま色味を調整したい場合にはさらに第３発光素子１０７も利用すると好適である。
【００９６】
なお、第３発光素子１０７を利用する場合、蛍光板１０５は、第１の光及び第２の光に加え、第４の光を拡散させるものが好適である。具体的には、第４の光を散乱させるのに適した粒径を有するフィラーを蛍光材料１０５２に含有させ、あるいは第３発光素子１０７の直上に第４の光を散乱させる加工を施すことが可能である。
【００９７】
加えて、美術館用等、さらなる高演色性（例えばＲａ９５以上）が要求される場合には、第２発光素子１０２として橙色発光素子を、第３発光素子として赤色発光素子を利用してもよい。これにより、照明光の色味を維持しながら演色性を向上させることが可能である。
【００９８】
本技術は、上記各実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１００…照明装置
１０１…支持体
１０２…第１発光素子
１０３…第２発光素子
１０４…キャビティ部材
１０５…蛍光板
１０６…ヒートシンク
１０７…第３発光素子
１０５１…透明板
１０５２…蛍光材料
１０５３…バインダー
１０５４…蛍光体
１０５５…フィラー
【図５】
2014160549.tif 000003
【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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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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【図７】
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【図９】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２４】
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