(57)【要約】  ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、ピーク波長の異なる４種以上の蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層を有する白色光源において、白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、関係式：−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、を満たし、かつ、ＣＩＥ色度図を用いた白色光源の点灯初期と連続６０００時間点灯後の色度変化の大きさが０．０１０未満であることを特徴とする。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比が６０質量％以上９０質量％以下としても良い。上記構成によれば、自然光を再現し、色度変化を抑制した長期信頼性が高い白色光源を提供することができる。
2013061942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、ピーク波長の異なる４種以上の蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層を有する白色光源において、
白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたときに、関係式：
−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、
を満たし、
かつ、ＣＩＥ色度図を用いた白色光源の点灯初期と連続６０００時間点灯後の色度変化の大きさが０．０１０未満であることを特徴とする白色光源。
【請求項２】
ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層を有する白色光源において、
白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたときに、関係式：
−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、
を満たし、
かつ、蛍光体層中の蛍光体の質量比が６０質量％以上９０質量％以下であることを特徴とする白色光源。
【請求項３】
−０．１≦［（Ｐ（λ）×V（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×V（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×V（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×V（λｍａｘ２））］≦＋０．１、
を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の白色光源。
【請求項４】
白色光源の色温度は２５００〜７０００Ｋであることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項５】
蛍光体層はピーク波長が異なる４種以上の蛍光体を具備することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項６】
ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体は、相互吸収する組合せが存在することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項７】
蛍光体層の厚さが０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項８】
蛍光体層中の蛍光体は平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項９】
蛍光体層と発光ダイオードとの間に空間があることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項１０】
蛍光体層は発光ダイオード上に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項１１】
蛍光体層は透明樹脂層を介して発光ダイオード上に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の白色光源を複数個用いたことを特徴とする白色光源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色光源およびそれを用いた白色光源システムに係り、特に自然光の発光スペクトルに近似した発光スペクトルを有する白色光源およびそれを用いた白色光源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー対策や二酸化炭素の排出量を削減する観点からＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した白色光源が注目されている。タングステンフィラメントを使った従来の白熱電球と比較して、ＬＥＤは長寿命で、かつ省エネルギーが可能である。【０００３】
従来の白色ＬＥＤは、特開平１０−２４２５１３号公報（特許文献１）に開示されているように、発光ピーク波長が４００〜５３０ｎｍの範囲にある青色ＬＥＤを使用してＹＡＧ蛍光体を励起させ、ＬＥＤの青色光とＹＡＧ蛍光体の黄色光とを混合して白色光を実現していた。【０００４】
ＬＥＤを使用した白色光源は、信号機や液晶表示装置のバックライト、さらには室内灯などの一般用照明機器としても広く使用されている。従来の青色ＬＥＤを使った白色光源は、その発光スペクトルは青色ＬＥＤから発する青色光のピーク高さが蛍光体からの黄色光のピーク高さの１．５倍以上と高く、青色光の影響が強い傾向があった。【０００５】
一方、ＬＥＤを使用した白色光源の普及に伴って、白色光源の人体への悪影響が懸念され始めている。前述のように従来の白色ＬＥＤは青色ＬＥＤの発光ピークが強い。このような青色ピークの強い白色光は自然光とは大きく異なる光である。ここで自然光とは、太陽光を意味する。【０００６】
このような白色光源の人体への影響を考慮して、国際公開ＷＯ２００８／０６９１０１号パンフレット（特許文献２）では、発光ピークが異なるＬＥＤと蛍光体とを組合せて４種類の発光ピークを混合することにより分光視感効率とのずれが少ない白色光を提供している。【０００７】
ここで分光視感効率とは、人間の目の光に対する感度を視感度と呼び、ＣＩＥ（国際照明委員会）は標準分光比視感度Ｖ（λ）として定めたものである。従って、分光視感効率と標準分光比視感度Ｖ（λ）とは同じ意味である。図１にＣＩＥが定めた分光視感効率Ｖ（λ）を示す。すなわち、図１によれば、人間は波長が約５５５ｎｍの光を最も高い感度で認識することを表している。【０００８】
一方、特許文献２では、青色光の人体への影響を考慮して、波長が４２０〜４９０ｎｍの範囲の光を制御することを目的としている。このような方法により、夜間において生物時計による調節に関わるホルモンの一種としてのメラトニンの分泌を正常化する効果があると考えられる。【０００９】
一方、人間は、体内時計で支配されるサーカディアンリズム（circadian rhythm:概日リズム、２４時間リズム）を有している。人間は、自然光の下で生活することを基本としているが、現代社会では、長時間の室内労働や昼夜逆転生活など生活スタイルが多様化している。自然光を浴びない生活を長期間続けていると、サーカディアンリズムに乱れが生じ人体への悪影響が懸念されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２４２５１３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００８／０６９１０１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
現在のＬＥＤを使用した白色光源、すなわち青色ＬＥＤを使用した白色光源は、自然光とは大きく異なる発光スペクトルを有している。このような白色光源の照射下で長時間生活していると人間のサーカディアンリズムに悪影響を与えることが懸念される。【００１２】
本発明は、このような問題に対処するためになされたものであり、自然光の発光スペクトルに近似した発光スペクトルを有する白色光源を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明に係る第１の白色光源は、ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体と樹脂とを具備する蛍光体層とを有する白色光源において、白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長λｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、関係式：−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、を満たし、かつ、ＣＩＥ色度図を用いて測定した白色光源の点灯初期と連続６０００時間点灯後との色度変化の大きさ（差）が０．０１０未満であることを特徴とするものである。【００１４】
また、本発明に係る第２の白色光源は、ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層とを有する白色光源において、白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、関係式：−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、を満たし、かつ、蛍光体層中の蛍光体の質量比が６０質量％以上９０質量％以下であることを特徴とするものである。【００１５】
また、上記各白色光源において、関係式：−０．１≦［（Ｐ（λ）×V（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×V（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×V（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×V（λｍａｘ２））］≦＋０．１、を満たすことがより好ましい。また、白色光源の色温度は２５００〜７０００Ｋであることが好ましい。【００１６】
さらに、第１の白色光源において、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体は、相互吸収する組合せが存在することが好ましい。また、第２の白色光源において、蛍光体層はピーク波長が異なる４種以上の蛍光体を具備することが好ましい。【００１７】
さらに、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体は、相互吸収する組合せが存在することが好ましい。また各白色光源において、蛍光体層の厚さが０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、蛍光体層中の蛍光体の平均粒径が１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。【００１８】
また、蛍光体層と発光ダイオードとの間に空間が形成されていることが好ましい。また、蛍光体層は発光ダイオード上に設けられていることが好ましい。また、蛍光体層は透明樹脂層を介して発光ダイオード上に設けられていることが好ましい。【００１９】
また、本発明の白色光源システムは、上記本発明に係る白色光源を複数個用いて構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る白色光源によれば、自然光と同じ発光スペクトルを再現できる。そのため、白色光源からの白色光を長時間浴びても人体への悪影響を自然光と同等のレベルにすることができる。また、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体を用いていることから、長時間使用した際の色度変化を抑制した信頼性が高い白色光源を提供することができる。【００２１】
さらに、蛍光体層中の蛍光体の質量比を調整した場合には、輝度低下を抑制した信頼性が高い白色光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】分光視感効率Ｖ（λ）を示すグラフである。
【図２】黒体輻射の発光スペクトルＢ（λ）を求める数式である。
【図３】日中の自然光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。
【図４】朝日の自然光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。
【図５】日の出の自然光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。
【図６】実施例１の発光スペクトルを示すグラフである。
【図７】実施例１の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。
【図８】図３と同色温度の黒体輻射をＢ（λ）としたときの、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。
【図９】実施例１の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
【図１０】本発明の白色光源（電球型）の一実施例を示す断面図である。
【図１１】実施例２の白色光源の発光スペクトルを示すグラフである。
【図１２】実施例２の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。
【図１３】図４と同色温度の黒体輻射をＢ（λ）としたときの、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。
【図１４】実施例２の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
【図１５】実施例３の発光スペクトルを示すグラフである。
【図１６】実施例３の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。
【図１７】図５と同色温度の黒体輻射をＢ（λ）としたときの、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。
【図１８】実施例３の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
【図１９】比較例１の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
【図２０】本発明に係る白色光源（電球型）の他の一実施例を示す断面図である。
【図２１】比較例２の白色光源の発光スペクトルＰ（λ）を示すグラフである。
【図２２】色温度が５０００Ｋの黒体輻射Ｂ（λ）を示すグラフである。
【図２３】比較例２の白色光源の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。
【図２４】比較例２の白色光源の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。
【図２５】比較例２の白色光源の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態に係る白色光源は、白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２の関係式を満たすことを特徴とするものである。ここでλは可視光領域である３８０〜７８０ｎｍの波長を示す。
【００２４】
上記関係式を満たす白色光源を構成する手順は以下の通りである。まず、白色光源の発光スペクトルＰ（λ）を測定する。発光スペクトルの測定はＪＩＳ−Ｃ−８１５２に準じて積分球を使用した全光束測定で実施するものとする。色温度は、発光スペクトルから計算により求めるものである。なお、色温度の単位はケルビン（Ｋ）である。
【００２５】
次に、白色光源の色温度と同じ黒体輻射の発光スペクトルＢ（λ）を求める。発光スペクトルＢ（λ）はプランク分布により求める。プランク分布は図２に示す数式により求めることができる。図２中、ｈはプランク定数、ｃは光速、λは波長、ｅは自然対数の底、ｋはボルツマン定数、Ｔは色温度である。黒体輻射の発光スペクトルは、ｈ、ｃ、ｅ、ｋが定数であるため色温度Ｔが決まれば、波長λに応じた発光スペクトルを求めることができる。
【００２６】
また、黒体輻射は黒体放射とも呼ばれ、本発明では自然光（太陽光）の発光スペクトルを示すものである。自然光は、例えば、日中、朝方、日の出、夕方の時にはそれぞれ色温度が異なっている。図３に日中の自然光（色温度５１００Ｋ）の発光スペクトルの一例を示し、図４に朝方の自然光（色温度４２００Ｋ）の発光スペクトルの一例を示し、図５に日の出の自然光（色温度２７００Ｋ）の発光スペクトルの一例をそれぞれ示した。なお、図４の朝方は午前７：００時を想定したものである。
【００２７】
また、図６に後述する実施例１の発光スペクトルＰ（λ）を示した。一方、図７に、実施例１の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示した。また、図８に、日中の自然光（図３）の発光スペクトルをＢ（λ）としたときの、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示した。
【００２８】
図７および図８を求める際のＶ（λ）は図１に示した分光視感効率を用いた。
【００２９】
図７は、図６に示した実施例１の発光スペクトルＰ（λ）と分光視感効率Ｖ（λ）を各波長毎の値を掛け合わせた値を、（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））で割った値をプロットした図である。図７において、（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））が最大値となる波長は、λｍａｘ１＝５５６ｎｍである。
【００３０】
また、図８は、図３の発光スペクトルＢ（λ）と分光視感効率Ｖ（λ）を各波長毎の値を掛け合わせた値を、（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））で割った値をプロットした図である。図８において、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））が最大となるのは、λｍａｘ２＝５５６ｎｍである。
【００３１】
（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））は、分光視感効率Ｖ（λ）領域における白色光源の発光スペクトルの強さを示すものである。最大値である（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））で割ることにより、図７に示したように１．０を上限とした値とすることができる。
【００３２】
また、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））は、分光視感効率Ｖ（λ）領域における黒体輻射の発光スペクトルの強さを示すものであり、最大値である（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））で割ることにより図８に示したように１．０を上限とした値とすることができる。
【００３３】
次に、差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］を求める。本実施形態の白色光源は、−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２である。この差異Ａ（λ）が−０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２であるということは、分光視感効率Ｖ（λ）領域における白色光源の発光スペクトルが黒体輻射の発光スペクトル、つまりは自然光の発光スペクトルに近似していることを示している。つまり、差異Ａ（λ）＝０であれば、自然光と同じ発光スペクトルを再現できるという意味である。
【００３４】
図９に実施例１の差異Ａ（λ）を示した。図９から明らかな通り、実施例１は差異Ａ（λ）の範囲が−０．０３≦Ａ（λ）≦＋０．０２であり、日中の自然光を再現していることが分かる。
【００３５】
このように本実施形態によれば、発光スペクトルを黒体輻射の発光スペクトルに近似するよう設計されているので、従来のような青色光のピークが突出した白色ＬＥＤと比べて人間のサーカディアンリズムに対する悪影響を大幅に抑制することができる。
【００３６】
また、後述する実施例のように日の出の自然光や朝方の自然光を再現することもできるので、その目的に合わせて発光スペクトルを制御すればよい。また、日中の自然光、日の出の自然光、朝方の自然光を再現した白色光源を組合せて、一日の太陽光と同じ自然光を再現することも可能である。例えば、病棟や長時間の室内業務を行わなければならない場所や部屋の照明設備として、この白色光源を用いれば、そこで生活する患者や作業を行う労働者のサーカディアンリズムへの悪影響を抑制できる。また、自然光を再現できるので、自然光を利用した植物栽培などの農業分野などへの応用も可能である。
【００３７】
また、発明の白色光源はピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体と樹脂とを具備する蛍光体層を有するものである。また、蛍光体はピーク波長３５０〜４２０ｎｍの発光ダイオードで励起したとき、蛍光体のピーク波長が４２０〜７００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００３８】
また、本発明ではＣＩＥ色度図を用いた白色光源の点灯初期と連続６０００時間点灯後の色度変化の大きさが０．０１未満であることを特徴とするものである。
【００３９】
色度変化の大きさの測定方法は、ＪＩＳ−Ｚ−８５１８に準じて、白色光源の点灯初期と連続６０００時間後の色度座標ｕ’、ｖ’をそれぞれ測定する。このときの色度座標の差である△ｕ’、△ｖ’を求め、色度変化の大きさ＝［（△ｕ’）２＋（△ｖ’）２］１／２にて求めるものである。
【００４０】
第１の発明に係る白色光源は、この色度変化の大きさが０．０１０未満、さらには０．００８５未満と小さくすることができる。色度変化の大きさが０．０１０未満であるということは、長時間使用したとしても初期点灯時から色の変化がほとんどない状態を示す。そのため、長期に亘り、太陽光を再現することができる。
【００４１】
また、第１の発明では、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層を有するものである。また、蛍光体は、ピーク波長の異なる４種類以上、さらには５種類以上の蛍光体を用いることが好ましい。また、各蛍光体のピーク波長は、１５０ｎｍ以下、さらには１０〜１００ｎｍ、さらには１０〜５０ｎｍずれていることが好ましい。つまり、青色領域〜赤色領域にかけて、４種以上、さらには５種以上の蛍光体を使ってピーク波長を１０〜１００ｎｍ毎にずらして組合せることにより、−０．２≦差異Ａ（λ）≦＋０．２を実現する方法が効果的である。
【００４２】
また、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体は、相互吸収する組合せが存在することが好ましい。本発明の白色光源は、ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードを使って蛍光体を励起させるものである。相互吸収する組合せがあるということは、単に発光ダイオードの光によって励起されるだけでなく、発光ダイオードの光によって励起された蛍光体の光によって別の蛍光体が励起されることを示す。つまり、発光ダイオードの光と蛍光体の光との両方の光を使用して励起される蛍光体を具備するものである。
【００４３】
また、ピーク波長の異なる４種以上の蛍光体を使うと、発光ダイオードの光に応じて、それぞれの蛍光体が発光する。蛍光体の発光スペクトルは、適度な半値幅を持ったものであるため、蛍光体の混合種類が増加すると、発光スペクトルの重なりが生じる。同時にそれぞれの蛍光体の発光波長域が他の蛍光体の吸収帯に重なりが生じる。
【００４４】
具体的には、青色、黄色、緑色、赤色蛍光体を混合する場合、発光ダイオードの光で励起された青色蛍光体の発光が、緑色、黄色、赤色蛍光体に吸収され、緑色、黄色、赤色蛍光体は発光する。この時、緑色蛍光体は発光ダイオードの光と青色蛍光体からの発光の二種類の励起源によって発光することになる。同様の現象が緑色蛍光体からの発光が赤色蛍光体に吸収され赤色発光、黄色蛍光体からの発光が赤色蛍光体に吸収され赤色発光と、赤色蛍光体にいたっては、発光ダイオードの光、青色蛍光体からの発光、緑色蛍光体からの発光、黄色蛍光体からの発光と４種類の励起源を持つことになる。
【００４５】
このように発光ダイオードによる励起だけでなく、蛍光体の発光をも使用して励起される蛍光体を具備することにより、経時変化に強い色度変化が抑制された白色光源を提供することができる。なお、蛍光体同士で相互吸収があるか否かは、各蛍光体の励起スペクトルを調査すれば判明する。
【００４６】
また、第２の発明に係る白色光源はピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層とを有するものである。また、蛍光体はピーク波長３５０〜４２０ｎｍの発光ダイオードで励起したとき、蛍光体のピーク波長が４２０〜７００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００４７】
また、第２発明では、蛍光体層中の蛍光体の質量比を６０質量％以上９０質量％以下であることを特徴とするものである。蛍光体層中の蛍光体の質量比が６０質量％未満では蛍光体の存在割合が少ないため、蛍光体層全体としての輝度のばらつきを生じやすい。
【００４８】
また、発光ダイオードの光が蛍光体層を通過してしまうと差異Ａ（λ）を目的の範囲に制御し難い。また、蛍光体層中の蛍光体の割合が少ないと、蛍光体粉末一粒あたりに照射される発光ダイオード（ピーク波長３５０〜４２０ｎｍ）の光が相対的に多くなり過ぎて励起密度が高くなる。励起密度が高くなり過ぎると蛍光体の欠陥生成などの原因となるおそれがある。
【００４９】
また、蛍光体の質量比を６０質量％以上にすることにより、長時間使用した際の輝度劣化を防ぐことができる。蛍光体層中の蛍光体の質量比を大きくすることにより、蛍光体自体が発光する領域を増やすことにより輝度劣化を防ぐことができる。好ましくは７０〜８５質量％である。輝度低下を抑制するには蛍光体の質量比が１００％であることが好ましいが、蛍光体層の強度を向上させるためには樹脂領域が存在していた方が好ましい。そのため、蛍光体層中の蛍光体の質量比の上限は９０質量％とする。
【００５０】
また、第２の発明において、蛍光体をピーク波長の異なる３種以上、さらには４種以上、５種以上と増やすことにより白色光源として長時間使用した際の輝度低下を抑制することができる。
【００５１】
また、蛍光体層中の蛍光体の質量比の測定方法は、蛍光体層を形成するための蛍光体粉末と樹脂との混合比により測定する方法がある。この方法の場合、蛍光体層中の蛍光体の質量比＝［（混合する蛍光体の重量／（混合する蛍光体の重量＋混合する樹脂の重量）］×１００（％）となる。
【００５２】
また、完成した蛍光体層から測定する場合は、所定量の蛍光体層を切り出し、切り出した試料の重量を測定した後、樹脂成分を除去して蛍光体の重量を測定し、蛍光体層中の蛍光体の質量比＝（蛍光体の重量／切り出した試料の重量）×１００（％）、により求めることも有効である。
【００５３】
上記測定法において、樹脂成分を除去するには、蛍光体が酸化しない雰囲気や温度で焼失させる方法が好ましい。蛍光体層を構成する樹脂はシリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂が使われるので、このような方法であっても測定できる。
【００５４】
また、蛍光体層は均一に蛍光体が混合されていないと輝度のばらつきの原因となる。そのため、蛍光体層の一部を切り出して試料としたとして全体の蛍光体層中の蛍光体の質量比としても問題はない。
【００５５】
また、後述するように蛍光体層と発光ダイオード間に透明樹脂層を設けた場合、この透明樹脂層は蛍光体層には含めない。また、電球型白色光源の場合、必要に応じてグローブと蛍光体層の間に接着剤層を設ける場合があるが、この場合の接着剤層は蛍光体層には含めない。本発明では、蛍光体と樹脂を混合した蛍光体層中の蛍光体の質量比を制御することが重要なのである。
【００５６】
また、蛍光体層の厚さは０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。蛍光体層の厚さが０．１ｍｍ未満と薄いと、発光ダイオードの発光が蛍光体層を突き抜けて外部に漏洩してしまう恐れがある。発光ダイオードの発光が蛍光体層を突き抜けてしまうと差異Ａ（λ）を−０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２の範囲に制御し難くなる。
【００５７】
一方、蛍光体層の厚さが３ｍｍを超えて厚いと、発光ダイオードの発光が蛍光体層の厚さ方向全体に行き渡らないので反って差異Ａ（λ）を−０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２の範囲に制御し難くなる。また、蛍光体の発光による相互吸収の効果を十分得られないおそれがある。蛍光体層の厚さは、好ましくは０．２〜１．０ｍｍである。
【００５８】
また、蛍光体層中の蛍光体の平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。さらに好ましくは５〜４０μｍである。蛍光体の平均粒径が１μｍ未満と小さいと、小さな蛍光体粉末を製造することはコストアップの要因となると共に１μｍ未満の微粉末は凝集性が高く均一な蛍光体層を形成するのが困難となる。一方、１００μｍを超えて大きいと、個々の蛍光体粉末が過大になり均一な白色を得難くなる。
【００５９】
また、蛍光体は、３５０〜４２０ｎｍの発光源で励起させたとき、蛍光体の発光ピーク波長が４２０〜７００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００６０】
このような白色光源は、発光の色温度が２５００〜７０００Ｋであることが好ましい。この色温度が２５００Ｋ未満および７０００Ｋを超えると、自然光にない色温度となってしまうおそれがある。色温度の好ましい範囲は２７００〜６７００Ｋである。色温度の調整は、４種以上の蛍光体の混合比で調整できる。
【００６１】
蛍光体の材質は、発光ピークが４２０〜７００ｎｍにあれば特に限定されるものではないが、３５０〜４２０ｎｍで励起される蛍光体として次の蛍光体が好ましい。また、蛍光体の発光スペクトルのピーク波長の半値幅は４０ｎｍ以上、さらには５０〜１００ｎｍと広いものが好ましい。半値幅がこの範囲であると、前述のようにピーク波長の異なる蛍光体間で発光スペクトルに重なる部分を形成し易いので相互吸収効果を付与し易い。
【００６２】
青色蛍光体（Ｂ）の例としては、ユーロピウム付活アルカリ土類リン酸塩蛍光体（ピーク波長４４０〜４５５ｎｍ）やユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩蛍光体（ピーク波長４５０〜４６０ｎｍ）などが挙げられる。また、青緑色蛍光体として、ユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩蛍光体（ピーク波長４８０〜５００ｎｍ）や、ユーロピウム、マンガン付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩蛍光体（ピーク波長５１０〜５２０ｎｍ）などが挙げられる。
【００６３】
緑色蛍光体（Ｇ）の例としては、ユーロピウム付活オルソ珪酸塩蛍光体（ピーク波長５２０〜５５０ｎｍ）、ユーロピウム付活βサイアロン蛍光体（ピーク波長５３５〜５４５ｎｍ）、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（ピーク波長５１０〜５３０ｎｍ）などが挙げられる。
【００６４】
また、黄色蛍光体（Ｙ）の例としては、ユーロピウム付活オルソ珪酸塩蛍光体（ピーク波長５５０〜５８０ｎｍ）やセリウム付活希土類アルミニウムガーネット蛍光体（ピーク波長５５０〜５８０ｎｍ）などが挙げられる。
【００６５】
また、赤色蛍光体（Ｒ）の例としては、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（ピーク波長６００〜６５０ｎｍ）、ユーロピウム付活カルシウムストロンチウム窒化物蛍光体（ピーク波長６１０〜６５０ｎｍ）、ユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体（ピーク波長６２０〜６３０ｎｍ）、マンガン付活マグネシウムフロロジャーマネート（ピーク波長６４０〜６６０ｎｍ）やユーロピウム付活アルカリ土類窒化物蛍光体（ピーク波長６００〜６５０ｎｍ）などが挙げられる。
【００６６】
特に、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（ピーク波長６００〜６５０ｎｍ）およびユーロピウム付活カルシウムストロンチウム窒化物蛍光体（ピーク波長６１０〜６５０ｎｍ）は相互吸収効果が得易いので好ましい。
【００６７】
前記差異Ａ（λ）を制御するためには、上記青色蛍光体、青緑色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体および赤色蛍光体の中から４種以上、さらには５種以上用いることが好ましい。また、色温度の制御は、それぞれの蛍光体の混合割合を変えることにより制御できる。
【００６８】
また、蛍光体層と発光ダイオードとの間に空間があることが好ましい。また、蛍光体層は発光ダイオード上に設けられていることが好ましい。また、蛍光体層は透明樹脂層を介して発光ダイオード上に設けられていることが好ましい。
【００６９】
次に白色光源の構造について説明する。図１０に本発明に係る白色光源の一実施形態例としての電球型白色光源を示した。図中、符号１はＬＥＤ電球（白色光源）であり、２はＬＥＤモジュール、３は基体部、４はグローブ、５は絶縁部材、６は口金、７は基板、８はＬＥＤチップ、９は蛍光体層、１０は透明樹脂層である。図１０に示す白色光源では蛍光体層と発光ダイオードとの間に空間を設けた構造の一例を示すものである。
【００７０】
すなわち、図１０に示すＬＥＤ電球１は、ＬＥＤモジュール２と、ＬＥＤモジュール２が設置された基体部３と、ＬＥＤモジュール２を覆うように基体部３上に取り付けられたグローブ４と、基体部３の下端部に絶縁部材５を介して取り付けられた口金６と、基体部３内に設けられた点灯回路１１とを具備する。
【００７１】
ＬＥＤモジュール２は、基板７上に実装された発光ピーク波長３５０〜４２０ｎｍのＬＥＤチップ８を備えている。基板７上には複数のＬＥＤチップ８が面実装されている。紫外乃至紫色発光のＬＥＤチップ８には、ＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系等の発光ダイオードが用いられる。基板７の表面（さらに必要に応じて内部）には、配線網（図示せず）が設けられており、ＬＥＤチップ８の電極は基板７の配線網と電気的に接続されている。ＬＥＤモジュール２の側面もしくは底面には、配線１２が引き出されており、この配線１２が基体部３内に設けられた点灯回路１１と電気的に接続されている。ＬＥＤチップ８は、点灯回路１１を介して印加される直流電圧により点灯する。
【００７２】
グローブ４の内面には、ＬＥＤチップ８から出射された紫外乃至紫色光を吸収して白色光を発光する蛍光体層９が設けられている。蛍光体層９は、４種以上さらには５種以上のピーク波長が異なる蛍光体を組合せて形成される。また、樹脂と混合して蛍光体層９を形成するものである。また、各種蛍光体は、すべて混合して混合蛍光体層としてもよいし、１〜３種類程度ずつ混合した蛍光体層を多層化した多層蛍光体層としてもよい。
【００７３】
また、図１０ではグローブ４の内面に蛍光体層を設けた構造としたが、グローブ４の外面や樹脂製グローブ４自体に蛍光体を混合する構造であってもよい。また、本発明に係る白色光源は、上記電球型に限らず、蛍光灯タイプ（長細いもの）、シャンデリアタイプなどにも適用でき、その形状も限定されるものではない。
【００７４】
また、図１０では電球型白色光源を例示したが、本発明はこれに限らず、蛍光体層は発光ダイオード上に設けられている構造や、蛍光体層が透明樹脂層を介して発光ダイオード上に設けられている構造にも適用可能である。透明樹脂層は厚さ０．０１〜０．１ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００７５】
以上のように、差異Ａ（λ）を−０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２に制御することにより、自然光を再現した白色光源を提供することができる。また、日中、日の出、朝方、夕方などの各自然光を再現した白色光源をそれぞれ組合せて一日の自然光のリズムを再現した白色光源システムとすることもできる。これにより、人体のサーカディアンリズムへの悪影響を抑制した白色光源および白色光源システムを提供することができる。
【００７６】
（実施例）
（実施例１）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体とピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体の混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１８μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：１５：２０：１５：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示した電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。
【００７７】
また、蛍光体層の厚さは０．６ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
【００７８】
次に、ＪＩＳ−Ｃ−８１５２に準じて積分球を使用した全光束測定により、実施例１の電球型白色光源の発光スペクトルを測定した結果を図６に示す。また、図１の分光視感分布V（λ）を使用して、実施例１の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図７である。なお、実施例１のλｍａｘ１は５５６ｎｍである。
【００７９】
次に、色温度５１００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図３である。図３の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図８である。なお、λｍａｘ２は５５６ｎｍである。
【００８０】
実施例１の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図９に示す。図９から明らかなように、実施例１に係る白色光源では、日中の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．０３〜＋０．０２であった。
【００８１】
（実施例２）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体とピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体の混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝１０：１５：２５：２０：３０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が４２００Ｋであった。この色温度４２００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。
【００８２】
また、蛍光体層の厚さは０．４ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
【００８３】
実施例１同様に積分球を使った全光束測定により、実施例２の白色光源の発光スペクトルを調査した。その結果を図１１に示す。また、図１の分光視感効率V（λ）を使用して、実施例２の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図１２である。なお、実施例２のλｍａｘ１は５６０ｎｍである。
【００８４】
次に、色温度４２００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図４である。図４の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図１３である。なお、λｍａｘ２は５６０ｎｍである。
【００８５】
実施例２の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図１４に示す。図１４から明らかなように、実施例２に係る白色光源は、朝方の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．０４〜＋０．０３であった。
【００８６】
（実施例３）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。なお、各蛍光体の平均粒径は１５μｍとした。蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝５：１０：２０：２５：４０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度２７００Ｋであった。この白色光源の色温度は日の出の自然光と同等の色温度である。
【００８７】
また、蛍光体層の厚さは０．５ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
【００８８】
実施例１と同様に積分球を使用した全光束測定により、実施例３に係る白色光源の発光スペクトルを調査した。その結果を図１５に示す。また、図１の分光視感効率V（λ）を使用して、実施例３の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図１６である。なお、実施例３のλｍａｘ１は５７０ｎｍである。
【００８９】
次に、色温度２７００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図５である。図５の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図１７である。なお、λｍａｘ２は５７０ｎｍである。
【００９０】
実施例３の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図１８に示す。図１８から明らかなように、実施例３に係る白色光源は、日の出の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が、可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．０３〜＋０．１５であった。
【００９１】
（実施例４）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４１０ｎｍのものを用意した。次に、４１０ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４５０ｎｍであるユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が５１５ｎｍであるユーロピウムと、マンガン付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活カルシウムストロンチウム酸窒化物赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は２２μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：２０：１５：２０：１５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。
【００９２】
また、蛍光体層の厚さは０．４ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
【００９３】
実施例１同様に積分球を使用した全光束測定により、実施例４の白色光源の発光スペクトルを調査した。また、図１の分光視感効率V（λ）を使って、（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めた。なお、実施例４のλｍａｘ１は５５６ｎｍである。
【００９４】
次に、色温度５１００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めた。黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めた。なお、λｍａｘ２は５５６ｎｍである。
【００９５】
実施例４の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。実施例４の白色光源は、日中の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．１８〜＋０．１９であった。
【００９６】
（比較例１）
発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色発光ダイオードと、セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット黄色蛍光体（平均粒径６μｍ）とを組み合わせて、比較例１に係る白色光源を作製した。比較例１の白色光源の色温度は５１００Ｋであり、差異Ａ（λ）は図１９に示した通り−０．２８〜＋０．０４であった。蛍光体層は、透明樹脂（シリコーン樹脂）とセリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット黄色蛍光体とを混合して、発光ダイオード上に直接塗付して、厚さ０．１ｍｍとしたものである。
【００９７】
（比較例２）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。この４００ｎｍの電磁波により発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が６２５ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。また、蛍光体の平均粒径は２８μｍとした。
【００９８】
蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：４０：３０の比率で混合し、さらに透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度５０００Ｋであった。この色温度は日中の自然光と同等の色温度である。
【００９９】
また、蛍光体層の厚さは１．２ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。比較例２はピーク波長の異なる３種の蛍光体を用いたものである。
【０１００】
次に実施例１と同様に、積分球を使用した全光束測定により、比較例２に係る白色光源の発光スペクトルＰ（λ）を調査した。その結果を図２１に示す。また、図１の標準比視感度Ｖ（λ）を使って、比較例２の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図２３である。なお、実施例のλｍａｘ１は５４０ｎｍである。
【０１０１】
次に、色温度５０００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図２２である。図２２の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図２４である。なお、λｍａｘ２は５５５ｎｍである。
【０１０２】
実施例の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図２５に示す。図２５から明らかなように、比較例２の白色光源は、日の出の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が、可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．２〜＋０．１であった。
【０１０３】
実施例１〜４と比較例１〜２との白色光源を同照度下で被験者（各１０人）が日中９：００から１７：００まで過ごし、その夜（２１：００）にメラトニンの分泌量の測定を行った。なお、メラトニンの分泌量の分析は唾液検査で実施した。また、比較例１のメラトニン分泌量を１００としたときの各実施例および比較例２の分泌量（１０人の平均値）を示した。その結果を下記表１に示す。
【表１】
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【０１０４】
上記表１に示す結果から明らかなように、各実施例に係る白色光源においては、従来の比較例１の白色光源を使用した場合と比較して、被験者のメラトニンの分泌量が多くなった。メラトニンは脳の松果体から分泌されるホルモンの一種であり、一般的に昼間はメラトニンの分泌量は低く、夜間は高くなるといわれている。これは日中においては自然光の下で暮らしているためと考えられている。そのため、メラトニンは安らかな睡眠を得るために必要なホルモンと考えられている。また、米国等では体内の酸化を防止するサプリメントとしても広く使用されている。
【０１０５】
従って、自然光を浴びることが困難な環境（病棟や長時間の室内活動など）では本実施例の白色光源を使用することにより、自然光を浴びるのと同等の効果が得られ、睡眠障害やサーカディアンリズムが狂うことを抑制する効果が期待できる。
【０１０６】
また、各実施例においては、日中の自然光（実施例１，実施例４および比較例２）、日の出の自然光（実施例２）および朝方の自然光（実施例３）を別々に作製したが、適宜、それらの複数個を組み合わせて白色光源システムを構成することにより、一日の自然光と同等の光を再現することもできる。
【０１０７】
（実施例５）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１０μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：１５：２０：１５：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混ぜて、発光ダイオード上に直接蛍光体層を設けた。実施例５はワンチップ型の白色光源である。また、蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。また、また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
【０１０８】
得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。また、実施例５の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例１と同様であった。また、差異Ａ（λ）は−０．０３〜＋０．０２であった。
【０１０９】
（実施例６）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝１０：１５：２５：２０：３０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
【０１１０】
次に、発光ダイオード上に厚さ０．０５ｍｍの透明樹脂層を設けて、その上に蛍光体層を設けた。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が４２００Ｋであった。この色温度４２００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。実施例６はワンチップ型の白色光源である。また、蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
【０１１１】
また、実施例６の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例２と同様であった。また、差異Ａ（λ）は−０．０４〜＋０．０３であった。
【０１１２】
（実施例７）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝５：１０：２０：２５：４０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
【０１１３】
次に、発光ダイオード上に厚さ０．０３ｍｍの透明樹脂層を設けて、その上に蛍光体層を設けた。また、実施例７はワンチップ型の白色光源である。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度２７００Ｋであった。この白色光源の色温度は日の出の自然光と同等の色温度である。
【０１１４】
また、蛍光体層の厚さは０．１ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
【０１１５】
また、実施例７の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例３と同様であった。また、差異Ａ（λ）は−０．０３〜＋０．１５であった。
【０１１６】
実施例５〜７の白色光源を用いて、実施例１と同様の方法にてメラトニンの分泌量を調べた。その結果を表２に示す。
【表２】
2013061942.tif 000004
【０１１７】
上記表２に示す結果から明らかなように、各実施例に係る白色光源においては、従来の比較例１の白色光源を使用した場合と比較して、被験者のメラトニンの分泌量が多くなった。各実施例では、１つのＬＥＤチップに蛍光体層を設けたワンチップ型白色光源で示したが、複数個のＬＥＤチップを並べて一つの蛍光体層で覆うタイプ、つまりはマルチチップ型の白色光源であってもよい。
【０１１８】
また、図２０に示すように、日中の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ａおよび蛍光体層９と、日の出の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ｂおよび蛍光体層９と、朝方の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ｃおよび蛍光体層９とを共通した基板７上に配置し、これらのＬＥＤチップ８ａ，８ｂ，８ｃを同一の共通するグローブ４内に収容して白色光源システム１ａを構成することも可能である。また、ＬＥＤチップ８と蛍光体層の間に透明樹脂層を設けてもよい。
【０１１９】
各ＬＥＤチップ８ａ，８ｂ，８ｃは、配線１２ａによって点灯回路１１ａに接続されている。使用者は要望に応じて点灯回路１１ａに内蔵された図示しない切替機構によって適宜点灯させるＬＥＤチップを選択できるように構成されている。
【０１２０】
上記構成を有する白色光源システム１ａによれば、使用者の要望や照明周期に応じて日中の自然光、日の出の自然光および朝方の自然光を１基の白色光源システム１ａから選択的に享受することが可能になる。すなわち、日中、日の出、朝方、夕方などの各自然光を再現した白色光源をそれぞれ組合せて一日の自然光のリズムを再現した白色光源システムとすることもできる。
【０１２１】
（実施例８〜１２）
表３に示すように蛍光体の組合せを変えて差異Ａ（λ）が−０．２〜＋０．２の範囲になるように混合して、実施例１と同様の色温度５１００Ｋの電球型白色光源を作製した。また、蛍光体の平均粒径は１０〜２０μｍ、蛍光体層の厚さは０．２〜１．０ｍｍの範囲内とした。また、表３に示した赤色蛍光体は、ＬＥＤの発光のみならず、青色蛍光体の光などによっても励起されるものである。
【表３】
2013061942.tif 000005
【０１２２】
（実施例１３〜１７）
表４に示すように蛍光体の組合せを変えて差異Ａ（λ）が−０．２〜＋０．２の範囲になるように混合して、実施例２と同様の色温度４２００Ｋの電球型白色光源を作製した。また、蛍光体の平均粒径は１０〜２０μｍ、蛍光体層の厚さは０．２〜１．０ｍｍの範囲内とした。また、表４に示した赤色蛍光体は、ＬＥＤの発光のみならず、青色蛍光体の光などによっても励起されるものである。
【表４】
2013061942.tif 000006
【０１２３】
（実施例１８〜２２）
表５に示すように蛍光体の組合せを変えて差異Ａ（λ）が−０．２〜＋０．２の範囲になるように混合して、実施例２と同様の色温度２７００Ｋの電球型白色光源を作製した。また、蛍光体の平均粒径は１０〜２０μｍ、蛍光体層の厚さは０．２〜１．０ｍｍの範囲内とした。また、表５に示した赤色蛍光体は、ＬＥＤの発光のみならず、青色蛍光体の光などによっても励起されるものである。
【表５】
2013061942.tif 000007
【０１２４】
（実施例１Ａ〜２２Ａおよび比較例２Ａ）
実施例１〜２２および比較例２の白色光源を用いて色度変化特性を調べた。色度変化の大きさの測定方法は、各白色光源を積分球にて発光スペクトルを測定する。測定した発光スペクトルから、計算にて（ｕ’、ｖ’）を求める。次に、初期点灯してから１時間後の（ｕ’、ｖ’）を測定する。次に、そのまま６０００時間連続点灯させ、６０００時間経過時点のｕ’、ｖ’を測定する。なお、測定は室温２５℃、湿度６０％の室内環境で行った。初期点灯時から１時間後の（ｕ’、ｖ’）と６０００時間経過後の（ｕ’、ｖ’）から、それぞれ差分△ｕ’、△ｖ’を求める。色度変化の大きさ（Δ）は、色度変化の大きさ＝［（△ｕ’）２＋（△ｖ’）２］１／２の式により求めた。その結果を表６に示す。
【表６】
2013061942.tif 000008
【０１２５】
上記表６に示す結果から分かる通り、本実施例にかかる白色光源は輝度劣化が抑制されていた。このため、自然光を再現した上で、色度変化を抑制した信頼性の高い白色光源を提供できることが分かった。
【０１２６】
（実施例２３）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１８μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：１５：２０：１５：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す構造を有する電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップからの発光のみならず青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
【０１２７】
また、蛍光体層の厚さは０．４ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は８５質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
【０１２８】
次に、ＪＩＳ−Ｃ−８１５２に準じて積分球を使用した全光束測定により、実施例２３の電球型白色光源の発光スペクトルを測定した結果は、図６に示す実施例１とほぼ同一であった。また、図１の分光視感分布V（λ）を使用して、実施例２３の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めた結果も図７に示す実施例１とほぼ同一であった。なお、実施例２３のλｍａｘ１は５５６ｎｍである。
【０１２９】
次に、色温度５１００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図３である。図３の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図８である。なお、λｍａｘ２は５５６ｎｍである。
【０１３０】
実施例２３の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果は図９に示す実施例１とほぼ同一であった。図９から明らかなように、実施例２３に係る白色光源では、日中の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．０３〜＋０．０２であった。
【０１３１】
（実施例２４）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。
【０１３２】
なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝１０：１５：２５：２０：３０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が４２００Ｋであった。この色温度４２００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は青色蛍光体などの光でも励起されるものである。
【０１３３】
また、蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は８０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
【０１３４】
実施例１同様に積分球を使った全光束測定により、実施例２４の白色光源の発光スペクトルを調査した。その結果は図１１に示す実施例２とほぼ同一であった。また、図１の分光視感効率V（λ）を使用して、実施例２４の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図１２である。なお、実施例２４のλｍａｘ１も５６０ｎｍである。
【０１３５】
次に、色温度４２００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図４である。図４の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図１３である。なお、λｍａｘ２は５６０ｎｍである。
【０１３６】
実施例２４の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図１４に示す。図１４から明らかなように、実施例２４に係る白色光源は、朝方の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．０４〜＋０．０３であった。
【０１３７】
（実施例２５）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。
【０１３８】
なお、各蛍光体の平均粒径は１５μｍとした。蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝５：１０：２０：２５：４０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度２７００Ｋであった。この白色光源の色温度は日の出の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は青色蛍光体などの光で励起されるものである。
【０１３９】
また、蛍光体層の厚さは０．３ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は７５質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
【０１４０】
実施例１と同様に積分球を使った全光束測定により、実施例２５に係る白色光源の発光スペクトルを調査した。その結果を図１５に示すように実施例３とほぼ同一であった。また、図１の分光視感効率V（λ）を使用して、実施例２５の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図１６である。なお、実施例２５のλｍａｘ１は５７０ｎｍである。
【０１４１】
次に、色温度２７００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図５である。図５の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図１７である。なお、λｍａｘ２は５７０ｎｍである。
【０１４２】
実施例２５の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果は図１８に示すように実施例３とほぼ同一であった。。図１８から明らかなように、実施例２５に係る白色光源は、日の出の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が、可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．０３〜＋０．１５であった。
【０１４３】
（実施例２６）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４１０ｎｍのものを用意した。次に、４１０ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４５０ｎｍであるユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が５１５ｎｍであるユーロピウムと、マンガン付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活カルシウムストロンチウム窒化物赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は２２μｍとした。
【０１４４】
各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：２０：１５：２０：１５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活カルシウムストロンチウム窒化物赤色蛍光体は青色蛍光体などの光で励起されるものである。
【０１４５】
また、蛍光体層の厚さは０．５ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は６５質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
【０１４６】
実施例１同様に積分球を使った全光束測定により、実施例２６の白色光源の発光スペクトルを調査した。また、図１の分光視感効率V（λ）を使って、（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めた。なお、実施例２６のλｍａｘ１は５５６ｎｍである。
【０１４７】
次に、色温度５１００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めた。黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めた。なお、λｍａｘ２は５５６ｎｍである。
【０１４８】
実施例２６の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。実施例２６の白色光源は、日中の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．１８〜＋０．１９であった。
【０１４９】
（実施例２７）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。この４００ｎｍの電磁波により発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が６２５ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。また、蛍光体の平均粒径は２８μｍとした。
【０１５０】
蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：４０：３０の比率で混合し、さらに透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度５０００Ｋであった。この色温度は日中の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体などの光で励起されるものである。
【０１５１】
また、蛍光体層の厚さは１．０ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は８０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
【０１５２】
次に実施例１と同様に、積分球を使った全光束測定により、実施例２７に係る白色光源の発光スペクトルＰ（λ）を調査した。また、図１の標準比視感度Ｖ（λ）を使用して、実施例２７の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めた。なお、実施例２７のλｍａｘ１は５４０ｎｍである。
【０１５３】
次に、色温度５０００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めた。図２２の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めた。なお、λｍａｘ２は５５５ｎｍである。
【０１５４】
実施例２７の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果、実施例２７の白色光源は、日の出の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が、可視光領域である３８０〜７８０ｎｍにおいて−０．２〜＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は−０．２〜＋０．１であった。
【０１５５】
（比較例３）
発光ピーク波長４６０ｎｍの青色発光ダイオードと、セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット黄色蛍光体（平均粒径６μｍ）とを組み合わせて、比較例３に係る白色光源を作製した。比較例３の白色光源の色温度は５１００Ｋであり、差異Ａ（λ）は図１９に示した通り−０．２８〜＋０．０４であった。蛍光体層は、透明樹脂（シリコーン樹脂）とセリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット黄色蛍光体とを混合して、発光ダイオード上に直接塗付して、厚さ０．１ｍｍとしたものである。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は３０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
【０１５６】
実施例２３〜２７および比較例３の白色光源を同照度下で被験者（各１０人）が日中９：００から１７：００まで過ごし、その夜（２１：００）にメラトニンの分泌量の測定を行った。なお、メラトニンの分泌量の分析は唾液検査で実施した。また、比較例３のメラトニン分泌量を１００としたときの各実施例の分泌量（１０人の平均値）を示した。その結果を下記表７に示す。
【表７】
2013061942.tif 000009
【０１５７】
上記表７に示す結果から明らかなように、各実施例に係る白色光源においては、従来の比較例３の白色光源を使用した場合と比較して、被験者のメラトニンの分泌量が多くなった。メラトニンは脳の松果体から分泌されるホルモンの一種であり、一般的に昼間はメラトニンの分泌量は低く、夜間は高くなるといわれている。これは日中においては自然光の下で暮らしているためと考えられている。そのため、メラトニンは安らかな睡眠を得るために必要なホルモンと考えられている。また、米国等では体内の酸化を防止するサプリメントとしても広く使用されている。
【０１５８】
従って、自然光を浴びることが困難な環境（病棟や長時間の室内活動など）では本実施例の白色光源を使用することにより、自然光を浴びるのと同等の効果が得られ、睡眠障害やサーカディアンリズムが狂うことを抑制する効果が期待できる。
【０１５９】
また、各実施例においては、日中の自然光（実施例２３，実施例２６および実施例２７）、日の出の自然光（実施例２４）および朝方の自然光（実施例２５）を別々に作製したが、適宜、それらの複数個を組み合わせて白色光源システムを構成することにより、一日の自然光と同等の光を再現することもできる。
【０１６０】
（実施例２８）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１０μｍとした。
【０１６１】
各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：１５：２０：１５：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混ぜて、発光ダイオード上に直接蛍光体層を設けた。実施例２８はワンチップ型の白色光源である。また、蛍光体層の厚さは０．３ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は７０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
【０１６２】
得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。また、実施例２８の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例２３と同様であった。また、差異Ａ（λ）は−０．０３〜＋０．０２であった。
【０１６３】
（実施例２９）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。
【０１６４】
なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝１０：１５：２５：２０：３０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
【０１６５】
次に、発光ダイオード上に厚さ０．０５ｍｍの透明樹脂層を設けて、その上に蛍光体層を設けた。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が４２００Ｋであった。この色温度４２００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。実施例２９はワンチップ型の白色光源である。また、蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は６０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
【０１６６】
また、実施例２９の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例２と同様であった。また、差異Ａ（λ）は−０．０４〜＋０．０３であった。
【０１６７】
（実施例３０）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。
【０１６８】
なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝５：１０：２０：２５：４０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
【０１６９】
次に、発光ダイオード上に厚さ０．０３ｍｍの透明樹脂層を設けて、その上に蛍光体層を設けた。また、実施例３０はワンチップ型の白色光源である。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度２７００Ｋであった。この白色光源の色温度は日の出の自然光と同等の色温度である。
【０１７０】
また、蛍光体層の厚さは０．３ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は７５質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
【０１７１】
また、実施例３０の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例２５と同様であった。また、差異Ａ（λ）は−０．０３〜＋０．１５であった。
【０１７２】
実施例２８〜３０の白色光源を用いて、実施例２３と同様の方法にてメラトニンの分泌量を調べた。その結果を表８に示す。
【表８】
2013061942.tif 000010
【０１７３】
上記表８に示す結果から明らかなように、各実施例に係る白色光源においては、従来の比較例３の白色光源を使用した場合と比較して、被験者のメラトニンの分泌量が多くなった。各実施例では、１つのＬＥＤチップに蛍光体層を設けたワンチップ型白色光源で示したが、複数個のＬＥＤチップを並べて一つの蛍光体層で覆うタイプ、つまりはマルチチップ型の白色光源であってもよい。
【０１７４】
また、図２０に示すように、日中の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ａおよび蛍光体層９と、日の出の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ｂおよび蛍光体層９と、朝方の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ｃおよび蛍光体層９とを共通した基板７上に配置し、これらのＬＥＤチップ８ａ，８ｂ，８ｃを同一の共通するグローブ４内に収容して白色光源システム１ａを構成することも可能である。また、ＬＥＤチップ８と蛍光体層の間に透明樹脂層を設けてもよい。
【０１７５】
各ＬＥＤチップ８ａ，８ｂ，８ｃは、配線１２ａによって点灯回路１１ａに接続されている。使用者は要望に応じて点灯回路１１ａに内蔵された図示しない切替機構によって適宜点灯させるＬＥＤチップを選択できるように構成されている。
【０１７６】
上記構成を有する白色光源システム１ａによれば、使用者の要望や照明周期に応じて日中の自然光、日の出の自然光および朝方の自然光を１基の白色光源システム１ａから選択的に享受することが可能になる。すなわち、日中、日の出、朝方、夕方などの各自然光を再現した白色光源をそれぞれ組合せて一日の自然光のリズムを再現した白色光源システムとすることもできる。
【０１７７】
（実施例２３Ａ〜３０Ａおよび比較例４Ａ）
実施例２３〜３０の白色光源を用いて輝度劣化特性を調べた。輝度劣化特性の測定方法は、各白色光源を積分球中にて点灯し、その全光束を測定する。測定環境は、暗所、常温、湿度６０％とした。この条件にて、点灯１時間後と連続点灯５０００時間後の全光束による輝度の差を求めた。具体的には、輝度劣化特性＝［（点灯１時間後の輝度−連続点灯５０００時間後の輝度）／点灯１時間後の輝度］×１００（％）にて求めた。また、比較例４Ａとして、蛍光体層中の蛍光体の存在面積比率を５０％にした以外は実施例２７と同じものを用意した。その結果を表９に示す。
【表９】
2013061942.tif 000011
【０１７８】
上記表９に示す結果から明らかなように、本実施例に係る白色光源は輝度劣化が抑制されていた。この中で、３種類の蛍光体を使った実施例２７よりも、４種以上の蛍光体を使った他の実施例の方が輝度劣化は抑制されていた。また、グローブ内面に蛍光体層を設けた電球型白色光源（実施例２３〜２６）の方がワンチップ型白色光源（実施例２８〜３０）よりも劣化が抑制されていた。これは発光ダイオードの光があたる割合が電球型の方が相対的に小さくなるため励起密度が小さくなり蛍光体の劣化が抑制されたものと考えられる。
【０１７９】
このため、本実施例にかかる白色光源は自然光を再現した上で、輝度劣化を抑制した信頼性の高い白色光源を提供できることが判明した。
【符号の説明】
【０１８０】
１…ＬＥＤ電球（白色光源）
１ａ…白色光源システム
２，２ａ…ＬＥＤモジュール
３…基体部
４…グローブ
５…絶縁部材
６…口金
７…基板
８，８ａ，８ｂ，８ｃ…ＬＥＤチップ
９…蛍光体層
１０…透明樹脂層
１１，１１ａ…点灯回路
１２，１２ａ…配線
【図１】
2013061942.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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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２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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