(57)【要約】  発光ピークが４２１〜４９０ｎｍにある青色発光ＬＥＤと、蛍光体と樹脂を具備した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白色光源である。上記構成によれば、自然光と同等の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を提供することができる。
2013061943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ピークが４２１〜４９０ｎｍにある青色発光ＬＥＤと、蛍光体と樹脂を具備した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白色光源。
【請求項２】
発光ピークが４２１〜４９０ｎｍにある青色発光ＬＥＤと、蛍光体と樹脂を具備した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、かつ蛍光体層中の蛍光体の質量比が５質量％以上５０質量％以下であることを特徴とする白色光源。
【請求項３】
関係式：−０．１≦［（Ｐ（λ）×V（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×V（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×V（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×V（λｍａｘ２））］≦＋０．１、
を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の白色光源。
【請求項４】
前記白色光源の色温度が２５００〜５４００Ｋであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項５】
蛍光体層は、ピーク波長の異なる２種以上の蛍光体を具備することを特徴とする請求項１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】
蛍光体層は、ピーク波長の異なる３種以上の蛍光体を具備することを特徴とする請求項１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７】
ピーク波長の異なる３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４に記載の白色光源。
【請求項８】
蛍光体層の厚さが０．０１〜３ｍｍ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】
蛍光体は平均粒径１〜８０μｍで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】
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１１のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２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。従来の白色ＬＥＤは、特開平１０−２４２５１３号公報（特許文献１）に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る。【０００３】
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を使用した白色光源は、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。【０００４】
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。【０００５】
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、発光ピークの異なる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。【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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】
【０００９】
【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】
【００１０】
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。【００１１】
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およびそれを用いた白色光源システム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】
【００１２】
上記目的を達成するために本願第１の発明に係る白色光源は、発光ピークが４２１〜４９０ｎｍにある青色発光ＬＥＤと、蛍光体と樹脂とを具備した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ものである。【００１３】
また、本願第２の発明に係る白色光源は、発光ピークが４２１〜４９０ｎｍにある青色発光ＬＥＤと、蛍光体と樹脂を具備した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、かつ蛍光体層中の蛍光体の質量比が５質量％以上５０質量％以下であることを特徴とするものである。【００１４】
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２５００〜５４００Ｋであることが好ましい。【００１５】
また、蛍光体層は、ピーク波長が異なる２種以上、より好ましくは３種以上の蛍光体を具備することが好ましい。さらに、ピーク波長が異なる３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、蛍光体層の厚さが０．０１〜３ｍｍであることが好ましい。また、蛍光体は平均粒径１〜８０μｍであることが好ましい。【００１６】
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。【００１７】
また、本発明に係る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したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
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、ピーク波長の異なる３種以上の蛍光体を使用した場合は、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。【００１９】
さらに、蛍光体層中の蛍光体の質量比を制御しているので、長時間使用した際の輝度劣化を抑制でき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】
【００２０】
【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】実施例１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４】実施例１（色温度２７００Ｋ）の黒体輻射の発光スペクトルＢ（λ）を示すグラフである。
【図５】実施例１の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。
【図６】実施例１（色温度２７００Ｋ）の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。
【図７】実施例１の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
【図８】実施例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９】実施例２（色温度４１００Ｋ）の黒体輻射の発光スペクトルＢ（λ）を示すグラフである。
【図１０】実施例２の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。
【図１１】実施例２（色温度４１００Ｋ）の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。
【図１２】実施例２の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
【図１３】実施例３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１４】実施例３（色温度５４００Ｋ）の黒体輻射の発光スペクトルＢ（λ）を示すグラフである。
【図１５】実施例３の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。
【図１６】実施例３（色温度５４００Ｋ）の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。
【図１７】実施例３の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
【図１８】比較例１の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
【図１９】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係る白色光源は、発光ピークが４２１〜４９０ｎｍにある青色発光ＬＥＤを具備した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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。具体的には、日中の自然光の色温度は５１００Ｋ程度であり、朝方の自然光の色温度は約４２００Ｋであり、日の出の自然光の色温度は約２７００Ｋであり、夕方の自然光の色温度は約２８００Ｋである。なお、朝方とは午前７：００時を想定したものである。
【００２５】
図３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５に、実施例１の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示した。また、図６に実施例１（色温度２７００Ｋ）の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示した。
【００２６】
図５および図６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。
【００２７】
図５は、図３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５において、（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））が最大値となる波長は、λｍａｘ１＝５５６ｎｍである。
【００２８】
また、図６は、図４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６において、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））が最大となるのは、λｍａｘ２＝５５６ｎｍである。
【００２９】
（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５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。
【００３０】
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６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。
【００３１】
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。本実施例の白色光源は、−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。
【００３２】
図７に実施例１の差異Ａ（λ）を示した。図７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）≦＋０．１１であり、日中の自然光を再現していることが分かる。
【００３３】
このように本実施例によれば、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。
【００３４】
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。
【００３５】
このような白色光源は、発光の色温度が２５００〜５４００Ｋであることが好ましい。この色温度が２５００Ｋ未満および５４００Ｋを超えると、自然光との乖離が大きくなり色温度の調整が困難となってしまう恐れがある。色温度の好ましい範囲は２７００〜５２００Ｋである。
【００３６】
このような差異Ａ（λ）を有する白色光源は、発光ピークが４２１〜４９０ｎｍにある青色発光ＬＥＤと、ピーク波長の異なる２種以上、好ましくは３種以上の蛍光体と樹脂を具備した蛍光体層を有するものである。本発明の白色光源は、青色発光ダイオードを使って、２種以上、好ましくは３種以上の蛍光体を励起して白色光を得る方式である。ＬＥＤの発光ピーク波長が４９０ｎｍ超の青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤは、その発光ピーク高さが大きいため差異Ａ（λ）を−０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２の範囲に制御し難い。
【００３７】
また、本発明の白色光源は、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０．０１０未満であることを特徴とするものである。
【００３８】
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。
【００３９】
本発明の白色光源は、この色度変化の大きさが０．０１０未満、さらには０．００９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、長期に渡り、太陽光を再現することができる。
【００４０】
また、本発明では、ピーク波長が異なる２種以上、好ましくは３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。
【００４１】
また、蛍光体は、４２１〜４９０ｎｍ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。また、蛍光体は、ピーク波長の異なる２種以上、好ましくは３種類以上、さらには、４種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、２種以上、さらには３種以上の蛍光体を使ってピーク波長を１０〜１００ｎｍ毎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、蛍光体をピーク波長の異なる２種以上、さらには３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色度変化を抑制することができる。
【００４３】
また、蛍光体と樹脂とを具備する蛍光体層は、蛍光体層中の蛍光体の質量比が５質量％以上５０質量％以下である。蛍光体層中の質量比が５質量％未満では蛍光体の存在割合が小さいため、蛍光体層全体として輝度のばらつきを生じやすい。また、５０質量％を超えると蛍光体層の存在割合が大き過ぎて、青色発光ダイオードからの青色光が蛍光体層を通過する割合が減り、白色光を得難くなる。
【００４４】
蛍光体層中の蛍光体の存在比率（質量比）を制御することにより、輝度の均一化を可能とし、さらに長時間使用した際の輝度低下を抑制することができる。蛍光体の存在割合は、好ましくは７〜３５％である。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
なお、上記樹脂成分の除去には、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用されるので、このような方法であっても測定できる。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。
【００４８】
また、後述するように蛍光体層と発光ダイオードとの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と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、蛍光体と樹脂と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。
【００４９】
また、蛍光体層の厚さは０．０１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。蛍光体層の厚さが０．０１ｍｍ未満と薄いと、発光ダイオードの発光が蛍光体層を透過し過ぎ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透過し過ぎてしまうと差異Ａ（λ）を−０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２の範囲に制御し難くなる。
【００５０】
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と蛍光体の発光が均一に混合され難くなり、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。
【００５１】
また、蛍光体層中の蛍光体は、平均粒径１μｍ以上８０μｍ以下が好ましい。さらに好ましくは３〜３０μｍ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のが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、８０μｍを超えて大きいと、個々の蛍光体粉末が大き過ぎて均一な白色を得難くなる。
【００５２】
また、蛍光体は、４２１〜４９０ｎｍ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。また、蛍光体は、ピーク波長の異なる２種類以上、さらには３種類以上、４種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、２種以上、さらには３種以上、４種以上の蛍光体を使ってピーク波長を１０〜１００ｎｍ毎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。
【００５３】
また、蛍光体をピーク波長の異なる２種以上、さらには３種以上、４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。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。
【００５４】
具体的には、黄色、緑色、赤色の蛍光体（必要に応じ、青色蛍光体を混合することも可）を混合した場合、発光ダイオードの光で励起された黄色蛍光体の発光が、緑色、赤色蛍光体に吸収され、緑色、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黄色蛍光体からの光の二種類の励起源によって発光することになる。
【００５５】
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、緑色蛍光体からの発光、黄色蛍光体からの発光と３種類の励起源を持つことになる。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って励起される蛍光体を具備することにより、経時変化に強い輝度劣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容易に判明する。
【００５６】
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、４２１〜４９０ｎｍ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。この範囲にすれば相互吸収を行い易い。
【００５７】
青色蛍光体（Ｂ）の具体例としては、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。
【００５８】
緑色蛍光体（Ｇ）の具体例としては、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。
【００５９】
また、黄色蛍光体（Ｙ）の具体例としては、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。
【００６０】
また、赤色蛍光体（Ｒ）の具体例としては、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。
【００６１】
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２種以上、さらには３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。
【００６２】
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。
【００６３】
次に白色光源の構造について説明する。図１９に本発明の白色光源の一実施形態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）、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１９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。
【００６４】
すなわち、図１９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ハウジングとしてのグローブ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。
【００６５】
ＬＥＤモジュール２は、基板７上に実装された紫外乃至紫色発光の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。
【００６６】
ハウジングとしてのグローブ４の内面には、ＬＥＤチップ８から出射された青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、２種以上、さらには４種以上のピーク波長の異なる蛍光体を組合せて形成される。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。
【００６７】
また、図１９ではグローブ４の内面に蛍光体層９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し、透明樹脂層１０に蛍光体粒子を混合してもよい。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。また、図１９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、発光ダイオード上に直接蛍光体層設ける構造にも適用できる。また、透明樹脂層を介して発光ダイオード上に蛍光体層を設ける構造にも適用できる。また、透明樹脂層を介して発光ダイオード上に蛍光体層を設ける場合、透明樹脂層の厚さは０．０１〜０．１ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００６８】
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。
【００６９】
（実施例）
（実施例１）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４５０ｎｍの青色発光ＬＥＤを用意した。次に、４５０ｎｍ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、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。
【００７０】
なお、各蛍光体の平均粒径は１２μｍとした。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他の蛍光体の発光により励起される相互吸収を具備するものである。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝２０：２５：１５：４０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１９に示すような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２７００Ｋであった。この色温度２７００Ｋは朝日の自然光と同等の色温度である。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１０質量％であった。この値は、混合した蛍光体と樹脂の質量比から求めたものである。
【００７１】
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３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５である。なお、実施例１のλｍａｘ１は５７４ｎｍである。
【００７２】
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６である。なお、λｍａｘ２は５７２ｎｍである。
【００７３】
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７に示す。図７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〜＋０．１１であった。
【００７４】
（実施例２）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４４５ｎｍの青色発光ＬＥＤを用意した。次に、４４５ｎｍ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、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他の蛍光体の発光により励起される相互吸収を具備するものである。
【００７５】
なお、各蛍光体の平均粒径は１７μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：３０：２０：２０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１９に示す電球型白色光源１を作製した。得られた白色光源１は、発光色の相関色温度が４１００Ｋであった。この色温度４１００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。
【００７６】
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２０質量％であった。この値は、混合した蛍光体と樹脂の質量比から求めたものである。
【００７７】
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８に示す。また、図１の分光視感効率V（λ）を使って、実施例２の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図１０である。なお、実施例２のλｍａｘ１は５５９ｎｍである。
【００７８】
次に、色温度４１００Ｋ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９である。図９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１１である。なお、λｍａｘ２は５６０ｎｍである。
【００７９】
実施例２の差異Ａ（λ）を［（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１２に示す。図１２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〜＋０．０７であった。
【００８０】
（実施例３）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４５０ｎｍの青色発光ＬＥＤを用意した。４５０ｎｍ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した。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他の蛍光体の発光により励起される相互吸収を具備するものである。
【００８１】
なお、各蛍光体の平均粒径は１１μｍとした。蛍光体の混合比は重量比として青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝４０：３０：１０：２０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１９に示す電球型白色光源１を作製した。得られた白色光源１の発光色の色温度は相関色温度５４００Ｋであった。この白色光源の色温度は日中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０．３ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は１５質量％であった。この値は、混合した蛍光体と樹脂の質量比から求めたものである。
【００８３】
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３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１３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１５である。なお、実施例３のλｍａｘ１は５５０ｎｍである。
【００８４】
次に、色温度５４００Ｋ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１４である。図１４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１６である。なお、λｍａｘ２は５５５ｎｍである。
【００８５】
実施例３の差異Ａ（λ）を［（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１７に示す。図１７から明らかなように、実施例３に係る白色光源は、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−０．０６〜＋０．０６であった。
【００８６】
（比較例１）
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５μｍ）とを組み合わせて、比較例１に係る白色光源を作製した。なお、蛍光体層は、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７質量％であった。この値は、混合した蛍光体と樹脂の質量比から求めたものである。また、比較例１の白色光源の色温度は５１００Ｋであり、差異Ａ（λ）は図１８に示した通り−０．２８〜＋０．０４であった。
【００８７】
各実施例と比較例１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における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１に示す。
【表１】
2013061943.tif 000003
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
（実施例４）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４５０ｎｍの青色発光ＬＥＤを用意した。次に、４５０ｎｍ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、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、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他の蛍光体の発光により励起される相互吸収を具備するものである。
【００９１】
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）として青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝２０：２５：１５：４０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４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０．１ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は１０質量％であった。この値は、混合した蛍光体と樹脂の質量比から求めたものである。
【００９２】
また、得られた白色光源は、発光色の相関色温度が２７００Ｋであった。この色温度２７００Ｋは朝日の自然光と同等の色温度である。また、実施例４の発光スペクトルを調べた結果、実施例１と同じであり、差異Ａ（λ）は−０．０３〜＋０．１１であった。
【００９３】
（実施例５）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４４５ｎｍの青色発光ＬＥＤを用意した。次に、４４５ｎｍ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、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他の蛍光体の発光により励起される相互吸収を具備するものである。
【００９４】
なお、各蛍光体の平均粒径は８μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：３０：２０：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
【００９５】
次に、発光ダイオード上に厚さ０．０１ｍｍの透明樹脂層（シリコーン樹脂）を設け、その上に蛍光体層を設けた。実施例５はワンチップ型の白色光源である。このとき、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８質量％であった。この値は、混合した蛍光体と樹脂の質量比から求めたものである。
【００９６】
また、得られた白色光源１は、発光色の相関色温度が４１００Ｋであった。この色温度４１００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。また、実施例５の発光スペクトルを調べた結果、実施例２と同じであり、差異Ａ（λ）は−０．０４〜＋０．０７であった。
【００９７】
（実施例６）
ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４５０ｎｍの青色発光ＬＥＤを用意した。４５０ｎｍ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した。
【００９８】
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緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝４０：３０：１０：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
【００９９】
次に、発光ダイオード上に厚さ０．０２ｍｍの透明樹脂層（シリコーン樹脂）を設け、その上に蛍光体層を設けた。実施例６はワンチップ型の白色光源である。このとき、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１２質量％であった。この値は、混合した蛍光体と樹脂の質量比から求めたものである。
【０１００】
また、得られた白色光源１の発光色の色温度は相関色温度５４００Ｋであった。この白色光源の色温度は日中の自然光と同等の色温度である。また、実施例６の発光スペクトルを調べた結果、実施例３と同じであり、差異Ａ（λ）は−０．０６〜＋０．０６であった。
【０１０１】
実施例４〜６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】
2013061943.tif 000004
【０１０２】
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。
【０１０３】
また、各実施例においては、日の出の自然光（実施例１、実施例４）、朝方の自然光（実施例２、実施例５）および日中の自然光（実施例３、実施例６）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。
【０１０４】
具体的には、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９ａ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９ｂ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９ｃ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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
（実施例７〜８）
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５〜１５μｍ、蛍光体層の厚さは０．１〜０．５ｍｍ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、緑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】
2013061943.tif 000005
【０１０８】
（実施例９〜１０）
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４１００Ｋの電球型白色光源を作製した。また、蛍光体の平均粒径は５〜１５μｍ、蛍光体層の厚さは０．１〜０．５ｍｍ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、緑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】
2013061943.tif 000006
【０１０９】
（実施例１１〜１２）
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３と同様の色温度５４００Ｋの電球型白色光源を作製した。また、蛍光体の平均粒径は５〜１５μｍ、蛍光体層の厚さは０．１〜０．５ｍｍ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、緑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】
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【０１１０】
（実施例１Ａ〜１２Ａおよび比較例１Ａ）
実施例１〜１２および比較例１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し、ｕ’、ｖ’を計算により求める。初期点灯時から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。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】
2013061943.tif 000008
【０１１１】
上記表６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色度変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判明した。
【０１１２】
次に以下の実施例に係る白色光源について輝度劣化特性を調査した。
【０１１３】
（実施例１Ａ〜６Ａおよび比較例２Ａ）
すなわち、実施例１〜６の白色光源を用いて輝度劣化特性を調査した。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、その全光束を測定した。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。
【０１１４】
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（％）の計算式にて求めた。また、比較例２に係る白色光源は、蛍光体層中の蛍光体の質量比を２％にした以外は実施例１と同じ構成で調製した。その結果を表７に示す。
【表７】
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【０１１５】
上記表７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。このため、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。
【産業上の利用分野】
【０１１６】
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、ピーク波長の異なる３種以上の蛍光体を使用した場合には、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。
【符号の説明】
【０１１７】
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(ハウジング)，５…絶縁部材，６…口金，７…基板，８，８ａ，８ｂ，８ｃ…ＬＥＤチップ，９，９ａ，９ｂ，９ｃ…蛍光体層，１０…透明樹脂層，１１，１１ａ…点灯回路，１２，１２ａ…配線。
【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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【国際調査報告】
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