(57)【要約】【課題】演色性に優れ、ＰＷＭ駆動方式などの複雑な駆動方法を必要とせず、黒体輻射線上に沿って色温度を変化させて白色発光させたり他色を発光させることが可能なる。【解決手段】発光部２にＬＥＤと蛍光体を含み、異なる色温度の光を発光させる二種類以上の光源モジュール１０を設けて、制御部３により各光源モジュール１０の駆動を制御して発光強度を制御する。蛍光体の発光はＬＥＤの発光に比べてスペクトルの半値幅が広いため、これをＬＥＤの発光に組み合わせることにより欠落波長が少なく、演色性がよい発光装置１を得ることができる。また、青色ＬＥＤを用い、蛍光体により赤色成分や緑色成分、黄色成分などを放射（発生）させることにより、従来のような複雑なＰＷＭ駆動方法を用いる必要がない。【選択図】図１
2008283155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、該半導体発光素子から出射される発光の一部を波長変換して蛍光を放射させる一または複数種類の蛍光体とを含み、各々異なる色の光を発光させる複数の光源を有する発光部と、
該複数の光源からの発光強度をそれぞれ制御することにより、該複数の光源の合成光の色温度を制御する発光制御部とを備えた発光装置。
【請求項２】
前記一または複数種類の蛍光体は、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、緑色、黄色および赤色の少なくともいずれかの波長成分の蛍光を放射させる請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記複数の光源として少なくとも２種類の光源を有し、前記発光制御部により該少なくとも２種類の光源の駆動電流を制御して該少なくとも２種類の光源の発光比率を変化させることにより、前記合成光の色温度を変化させる請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光部は、前記少なくとも２種類の光源と調整用の第３の光源を有し、
前記発光制御部により駆動電流を制御して各光源の発光比率を変化させることにより、合成光が発光可能な色温度の範囲を変化させる請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記調整用の第３の光源は、半導体発光素子単体の光源または半導体発光素子と該半導体発光素子からの発光を波長変換させる蛍光体を有する光源である請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数の光源のうちの第１光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、
該複数の光源のうちの第２光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを備えている請求項１から５の何れかに記載の発光装置。
【請求項７】
前記複数の光源のうちの第１光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、
該複数の光源のうちの第２光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを備えている請求項１から５の何れかに記載の発光装置。
【請求項８】
前記複数の光源のうちの第１光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、
該複数の光源のうちの第２光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、
前記調整用の第３の光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを備えている請求項４または５の何れかに記載の発光装置。
【請求項９】
前記複数の光源のうちの第１光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、
該複数の光源のうちの第２光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを備え、
前記調整用の第３の光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子を有している請求項４または５の何れかに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記複数の光源のうちの第４光源がさらに設けられ、該第４光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源を有する請求項４〜１０の何れかに記載の発光装置。
【請求項１１】
色度座標において、前記第１の光源と、前記第２の光源と、前記第３の光源によって形成される三角形は、黒体輻射軌跡の一部を包含する請求項６から９の何れかに記載の発光装置。
【請求項１２】
色度座標において、前記第１の光源と、前記第２の光源と、前記第３の光源と、第４の光源によって形成される四角形は、黒体輻射軌跡の一部を包含する請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
色温度変化範囲を拡大するために一または複数種類の他の色の光源をさらに有している請求項４から１２の何れかに記載の発光装置。
【請求項１４】
前記他の色の光源は、高色温度拡張用または／および低色温度拡張用の光源である請求項１３に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記半導体発光素子は半導体発光ダイオード素子である請求項１から１４の何れかに記載の発光装置。
【請求項１６】
前記青色の半導体発光素子は、ＩｎＧａＮ系半導体発光ダイオード素子である請求項２から１５の何れかに記載の発光装置。
【請求項１７】
前記緑色蛍光体は、二価のＥｕで付活され、場合により共付活剤としてＭｎがさらに添加されているＭＳｉ２Ｏ２Ｎ２（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）のオキシニトリドシリケートである請求項２から１５の何れかに記載の発光装置。
【請求項１８】
前記赤色蛍光体は、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕまたは、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋である請求項２から１５の何れかに記載の発光装置。
【請求項１９】
前記黄色蛍光体は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミ・ガーネット）である請求項２から１５の何れかに記載の発光装置。
【請求項２０】
前記蛍光体を封止させる封止樹脂はシリコーン系樹脂である請求項１から１９の何れかに記載の発光装置。
【請求項２１】
前記発光制御部は、前記発光部からの出射光を測定する受光センサが設けられ、該受光センサによる測定値に基づいて、前記複数の光源の発光比率が所定の発光比率になるように該複数の光源の駆動電流を制御する請求項１から２０の何れかに記載の発光装置。
【請求項２２】
前記発光制御部は、前記発光部からの出射光を測定する受光センサが設けられ、該受光センサによる測定値が、黒体輻射軌跡上の光が得られるように該複数の光源の駆動電流を制御する請求項１から２０の何れかに記載の発光装置。
【請求項２３】
前記合成光は、黒体輻射軌跡上の光である請求項１から２２の何れかに記載の発光装置。
【請求項２４】
前記黒体輻射軌跡上の光は、黒体輻射線上に沿って色温度を調整し得る請求項２３に記載の発光装置。
【請求項２５】
合成光として、白色ではない有色光も得られる請求項１から２４の何れかに記載の発光装置。
【請求項２６】
前記有色光は、前記発光制御部を介して、外部操作信号によりまたは内部制御信号により、積極的に黒体輻射軌跡上を外して任意の有色の色度への調整を行うことにより得る請求項２５に記載の発光装置。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれかに記載の発光装置を光源として用いた照明機器。
【請求項２８】
請求項１〜２６のいずれかに記載の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光ダイオード素子（ＬＥＤ）とこの半導体発光ダイオード素子（ＬＥＤ）からの出射光を波長変換する蛍光体とを利用して白色発光などを可能とする発光装置、この発光装置を光源として用いた照明機器および、この発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光ダイオード素子（ＬＥＤ）を用いた従来の発光装置としては、照明機器を含めて様々な用途に用いられるようになっており、さらに演色性に富み、自然な白色発光が可能な発光装置が求められている。特に、黒体輻射線上に調整された白色発光は、視覚上、人々に安心感を与え、安らぎを感じさせることができる沈静効果があることが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを有する発光部と、その発光部から出射された光を測定する受光センサとを備えたＬＥＤ照明装置が開示されている。このＬＥＤ照明装置では、受光センサからの測定値が、予め設定されたホワイトバランス、例えば、黒体輻射線（黒体輻射軌跡）上の白色が得られるように、各色ＬＥＤに供給される駆動電流値が調整されて、白色光を得るようになっている。
【０００４】
図８は、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤの各色ＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【０００５】
図８から分かるように、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤの３原色の各色ＬＥＤからの発光はそれぞれ、発光スペクトルの半値幅が狭く、色の純度が高い。このため、３原色の各ＬＥＤからの発光による白色光には、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤの発光スペクトル間、また、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤの発光スペクトルの間が谷間になっており、極めて暗い波長領域が存在する。
【０００６】
図９は、白色光を得る場合の３原色の各色ＬＥＤの色度座標を示す図である。
【０００７】
図９に示すように、白色光を得る場合、青色ＬＥＤの色度座標（ｘ、ｙ）は例えば（０．１５２、０．０２５）であり、緑色ＬＥＤの色度座標（ｘ、ｙ）は例えば（０．１９４、０．７２５）であり、赤色ＬＥＤの色度座標（ｘ、ｙ）は例えば（０．６９６、０．３０４）である。
【０００８】
図１０は、白色光を得る場合の図９の各色ＬＥＤの色度座標を色度図ＣＩＥ１９３１に示した図であって、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤからの発光と黒体輻射軌跡との関係を説明するための色度図である。
【０００９】
図１０において、図９に示す色度座標を用いて３原色の各色ＬＥＤの発光が色度図ＣＩＥ１９３１にプロットされており、各色の発光強度を調整することにより、三つの各色ＬＥＤにより形成される三角形の内部の色が生成される。また、各色ＬＥＤからの発光は、図１０から分かるように、色度図ＣＩＥ１９３１の外周部側に配置されているため、広い範囲の色を生成することが可能となっている。この特徴を活かして、液晶表示装置のバックライトなど、ＬＥＤが各種の表示機器に利用されている。
【００１０】
また、特許文献２には、青色ＬＥＤと、その青色ＬＥＤの封止樹脂として２種類の蛍光体を含む白色発光ＬＥＤが開示されている。この白色発光ＬＥＤでは、青色ＬＥＤからの発光が蛍光体により波長変換されて、２３００Ｋ〜７０００Ｋの色温度の白色発光が得らるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−２５３３０９号公報
【特許文献２】特表２００７−５０７０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題がある。
【００１２】
上記特許文献１に開示されている上記従来のＬＥＤ照明装置では、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤの３種のＬＥＤを用いて白色発光を可能としているが、図８に示すように、各色ＬＥＤはそれぞれ、発光スペクトル幅（半値幅）が狭いため、３原色の各色ＬＥＤを組み合わせて白色を表現したとしても、部分的に光の強度の弱い波長領域があり、十分な演色性が確保できていないという問題があった。
【００１３】
例えば、青と緑の光が人間の眼に入射すると水色と認識されるが、本来の水色、例えば４９０ｎｍ付近の光は、３種のＬＥＤを用いた白色発光においては、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤの発光スペクトルの谷間であって、図８に示すように弱い発光しか存在していない。ここで、４９０ｎｍ付近の光のみ反射され、他の色の光は吸収されるような物体を考えると、この物体に図９に示す３種のＬＥＤを用いた白色光を照射した場合、物体に青色と緑色の光が吸収されてしまい、光がほとんど戻ってこない状態になり、色が全く変わってしまうことになる。このように、弱い発光しか存在していない波長領域が存在すると、その反射光において、被照射物体が本来有する色が再現されなくなり、いわゆる演色性が悪くなるため、照明機器として用いられる場合には、演色性が悪い光源となってしまうという問題があった。
【００１４】
図１１は、３種のＬＥＤを用いた白色発光について、色温度を２５００Ｋから７０００Ｋまで変化させた場合の平均演色評価数（Ｒａ）の変化を示す図である。
【００１５】
図１１に示すとおり、ＬＥＤにおいては、平均演色評価数（Ｒａ）の値が４５以下で推移しており、三波長蛍光灯の平均演色評価数（Ｒａ）の値が約７０であることを考えると、大幅に低い値であることが分かる。
【００１６】
また、特許文献１に開示されている上記従来のＬＥＤ照明装置１００では、３原色の各ＬＥＤが用いられているが、３種のＬＥＤの特性がそれぞれ異なっているため、各色のＬＥＤ特性に応じてＬＥＤ駆動回路（制御回路１０２）を最適化させる必要があった。例えば、赤色（Ｒ）ＬＥＤと、青色（Ｂ）ＬＥＤおよび緑色（Ｇ）ＬＥＤの駆動電圧は互いに異なるなど、発光装置全体として、個々のＬＥＤを最適な状態で駆動させる必要があった。
【００１７】
また、赤色ＬＥＤは、温度変化により特性が大きく変化する。具体的には、温度が上がると、発光される赤色の波長が長くなる特性があり、人間の眼の感度が悪くなる波長の方向と一致するため、人間には暗くなる、と認識される。さらに、ＬＥＤは温度上昇によって発光効率も低下する特性がある。この２つの影響により、温度が上昇した場合には、人間の眼にはより暗くなるように認識される。このため、暗さを補償するためには、ＬＥＤに流す電流量を増やす必要がった。しかし電流量を増やすことは、ＬＥＤでの発熱を増加させることになり、信頼性が低下するという問題があった。
【００１８】
さらに、緑色ＬＥＤについても、ピエゾ効果という現象が生じるという問題があった。ピエゾ効果とは、発光波長が電流量に依存し、ある電流までは短波長化し、飽和した後は温度上昇成分が寄与して長波長化に転じるという現象である。窒化ガリウム系のＬＥＤにおいて見られる特性で、青色ＬＥＤでも見られるが波長変動が小さいため大きな問題にはならないが、緑色ＬＥＤでは波長変動が大きく、色が変化して見える。この波長変化を抑制するために、例えばＰＷＭ駆動方式が用いられる。このＰＷＭ駆動方式は、ピーク電流量を一定に設定しておき、パルス幅を変化させることによって明るさを調整する方法である。この駆動方法によれば、波長変動を起こさずに明るさを調整することが可能となるが、駆動回路の複雑化を招くという問題がある。
【００１９】
さらに、上記特許文献２に開示されている上記従来の白色発光ＬＥＤは、２３００Ｋ〜７０００Ｋの範囲の色温度に対応する白色発光が可能な白色ＬＥＤチップであるが、照明などの用途に用いられる発光装置としては、十分な光量が必要とされるため、多数のＬＥＤを用いる必要がある。この場合には、個々のＬＥＤの輝度ばらつきなどにより、色むらを生じる虞があった。また、この白色ＬＥＤチップを複数用いた発光装置では、３原色の色成分を個々に制御することができず、黒体輻射線上に沿って色温度を変化させたり、他の色の発光を可能とすることができなかった。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、演色性に優れ、ＰＷＭ駆動方式などの複雑な駆動方法を必要とせず、黒体輻射線上に沿って色温度を変化させて白色発光させたり、他の色を発光させることができる発光装置、この発光装置を光源として用いた照明機器および、この発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置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】
【００２１】
本発明の発光装置は、半導体発光素子と、該半導体発光素子から出射される発光の一部を波長変換して蛍光を放射させる一または複数種類の蛍光体とを含み、各々異なる色の光を発光させる複数の光源を有する発光部と、該複数の光源からの発光強度をそれぞれ制御することにより該複数の光源の合成光の色温度を制御する発光制御部とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】
また、好ましくは、本発明の発光装置における一または複数種類の蛍光体は、青色の波長成分の発光を出射する半導体発光素子上に配置され、緑色、黄色および赤色の少なくともいずれかの波長成分の蛍光を放射させる。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記複数の光源として少なくとも２種類の光源を有し、前記発光制御部により該少なくとも２種類の光源の駆動電流を制御して該少なくとも２種類の光源の発光比率を変化させることにより、前記合成光の色温度を変化させる。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記発光部は、前記少なくとも２種類の光源と調整用の第３の光源を有し、前記発光制御部により駆動電流を制御して各光源の発光比率を変化させることにより、合成光が発光可能な色温度の範囲を変化させる。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記調整用の第３の光源は、半導体発光素子単体の光源または半導体発光素子と該半導体発光素子からの発光を波長変換させる蛍光体を有する光源である。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記複数の光源のうちの第１光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、該複数の光源のうちの第２光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを備えている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記複数の光源のうちの第１光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、該複数の光源のうちの第２光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを備えている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記複数の光源のうちの第１光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、該複数の光源のうちの第２光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、前記調整用の第３の光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを備えている。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記複数の光源のうちの第１光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、該複数の光源のうちの第２光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを備え、前記調整用の第３の光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子を有している。
【００３０】
さらに、好ましくは、前記複数の光源のうちの第４光源がさらに設けられ、該第４光源として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子上に、赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源を有する。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、第１光源、第２光源、第３光源の３つの光源が色度図上に作る三角形内に、変化させたい黒体輻射軌跡上の色温度範囲が含まれる。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、第１光源、第２光源、第３光源の３つの光源が色度図上に作る三角形内に、変化させたい黒体輻射軌跡上の色温度範囲が入りきらない場合には、第４光源を配し、４つの光源が色度図上に作る四角形内に、変化させたい黒体輻射軌跡上の色温度範囲が含まれる。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における色温度変化範囲を拡大するために一または複数種類の他の色の光源をさらに有している。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における他の色の光源は、高色温度拡張用または／および低色温度拡張用の光源である。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における半導体発光素子は半導体発光ダイオード素子である。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における青色の半導体発光素子は、ＩｎＧａＮ系半導体発光ダイオード素子である。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における緑色蛍光体は、αサイアロン（α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ３＋）、βサイアロン（β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋）、Ｓｒアルミネート（ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋）、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、である。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における赤色蛍光体は、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕまたは、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋である。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における黄色蛍光体は、ＢＯＳ蛍光体（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、または、ＹＡＧ（イットリウム・アルミ・ガーネット）である。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置において、前記蛍光体を封止させる封止樹脂はシリコーン系樹脂である。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における発光制御部は、前記発光部からの出射光を測定する受光センサが設けられ、該受光センサによる測定値に基づいて、前記複数の光源の発光比率が所定の発光比率になるように該複数の光源の駆動電流を制御する。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における発光制御部は、前記発光部からの出射光を測定する受光センサが設けられ、該受光センサによる測定値が、黒体輻射軌跡上の光が得られるように該複数の光源の駆動電流を制御する。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における合成光は、黒体輻射軌跡上の光である。
【００４４】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における黒体輻射軌跡上の光は、黒体輻射線上に沿って色温度を調整し得る。
【００４５】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置で得られる合成光は、有色光である白色ではない有色光も得られる。
【００４６】
さらに、好ましくは、本発明の発光装置における有色光は、前記発光制御部を介して、外部操作信号によりまたは内部制御信号により、積極的に黒体輻射軌跡上を外して任意の有色の色度への調整を行うことにより得る。
【００４７】
本発明の照明機器は、本発明の上記発光装置を光源として用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４８】
本発明の液晶表示装置は、本発明の上記発光装置をバックライトとして用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４９】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００５０】
本発明にあっては、半導体発光素子（ＬＥＤ）と蛍光体を含み、異なる色温度の光を発光させる複数の光源を設けて、発光制御部により各光源の駆動を制御して発光強度を制御する。蛍光体からの発光は、ＬＥＤからの発光に比べて、スペクトルの半値幅が広く、これを組み合わせることによって、従来のＬＥＤだけの場合に比べて弱い発光しか存在していない波長領域が少ないことから、演色性がよい発光装置を得ることが可能となる。
【００５１】
また、半導体発光素子として、全ての光源に青色ＬＥＤを用い、赤色ＬＥＤや緑色ＬＥＤを用いずに、蛍光体により赤色成分や緑色成分、黄色成分などを放射させている。このことは、駆動回路として青色ＬＥＤの特性のみを想定すればよく、駆動回路の設計が簡便になる。また、緑色ＬＥＤを使わないことで、ＰＷＭ駆動方式などのような複雑な駆動方法を用いる必要がない。また、温度による特性変化が赤色ＬＥＤより小さい赤色蛍光体を使ったことで、赤色の温度変化を抑制できる。
【００５２】
さらに、調整用の第３光源を設けるなど、３種類以上の光源を設けることにより、より精緻に色温度を制御することが可能となり、基本となる２種類の光源からの発光が黒体輻射線上にない場合でも、各光源からの発光バランスを調整することにより、黒体輻射線上に沿った発光を得ることが可能となる。
【００５３】
さらに、４種類以上の光源を設けることにより、各色の色成分を個々に制御して、黒体輻射線上のカバー領域が増え、他の色の発光も可能となる。
【発明の効果】
【００５４】
以上により、本発明の発光装置によれば、半導体発光素子からの発光と蛍光体からの発光を組み合わせることにより、弱い発光しか存在していない波長領域が少なく、演色性がよい発光装置を得ることができて、色の再現性を保ちながら黒体輻射軌跡をトレースする光源を実現することができる。また、青色ＬＥＤと蛍光体を組み合わせることにより、赤色ＬＥＤや緑色ＬＥＤを用いた場合のような複雑な駆動方法を用いることなく、黒体輻射線上に沿って色温度を変化させて白色発光させて、液晶表示装置のバックライトや照明機器（ここでは調色式ＬＥＤ照明器具）に適用できる。また、発光制御により、黒体輻射軌跡にこだわらず、任意の色度への調整を行うことができる。これにより、有色の光も放射でき、雰囲気照明機器にも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下に、本発明の発光装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５６】
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置の要部構成を模式的に示す斜視図である。
【００５７】
図１において、本実施形態の発光装置１は、基板２１上に、複数の光源としての複数の光源モジュール１０が設けられた発光部２と、各光源モジュール１０の駆動を制御して各光源モジュール１０の発光強度を制御する発光制御部３とを有している。図１には示していないが、上記基板２１には、光源モジュール１０への電気的配線や、光源モジュール１０において発生した熱を逃がすための機能が付与されている。
【００５８】
光源モジュール１０は、半導体発光素子としての半導体発光ダイオード素子（ＬＥＤ）と、ＬＥＤから出射される発光の一部を波長変換して蛍光を放射させる一または複数種類の蛍光体とを含み、各々異なる色温度の光を発光させる。
【００５９】
一または複数種類の蛍光体は、青色の波長成分の発光を出射させるＬＥＤ上に、緑色、黄色および赤色のうちの少なくともいずれかの波長成分の蛍光を放射させるようになっている。
【００６０】
図２は、図１の発光部２における複数の光源モジュール１０の配置図であって、（ａ）は、複数の光源モジュールが１６個正方形状に並べられた場合の模式図、（ｂ）は、（ａ）に示す光源モジュールの周囲に、さらに別の光源モジュールが追加された場合の模式図である。
【００６１】
図２に示すように、複数の光源モジュール１０の配置（ＬＥＤチップ配列）は、図１の発光装置１の用い方によって自由に設計されるものであり、図示した配置に限られるものではない。
【００６２】
発光制御部３は、複数の光源モジュール１０の駆動を制御して、発光強度をそれぞれ制御することにより、複数の光源モジュール１０の合成光の色温度を制御するものであって、例えば黒体輻射軌跡上の白色光を得るように明るさが調整制御可能とされている。
【００６３】
また、発光制御部３は、発光部２からの出射光を測定する受光センサ（図示せず）による測定値に基づいて、複数の光源の発光比率が所定の発光比率になるように複数の光源の駆動電流を制御する。例えば、発光制御部３は、受光センサによる測定値が、黒体輻射軌跡上の白色が得られるように複数の光源の駆動電流を制御する。また、受光センサは、発光部２に含まれても、発光制御部３に含まれても、あるいは、それらとはまったく別な位置に配置されても良い。
【００６４】
次に、各光源モジュール１０の構成例について説明する。
【００６５】
基本的には、例えば、複数の光源モジュール１０は、各々異なる色温度の光を発光させる２種類の光源である。各光源モジュール１０はそれぞれ、ＬＥＤチップ、および、それを覆うように樹脂が成型されている。この成型された樹脂（封止樹脂）には、そのＬＥＤから出射される発光の一部を波長変換して蛍光を放射させる一または複数種類の蛍光体が必要に応じて混入されている。また、光源モジュール１０によっては、このような蛍光体が混入されていない場合もある。
【００６６】
ＬＥＤとしては、例えば青色ＬＥＤが用いられる。これは、赤色ＬＥＤや緑色ＬＥＤを組み合わせるよりも駆動回路が青色ＬＥＤのみの特性に合わせて設計すればよいため手間が省けること、また、赤色ＬＥＤは温度変化による特性変化があり、さらに、緑色ＬＥＤにおいてはピエゾ効果が大きいからである。緑色、黄色および赤色の波長成分については、樹脂中に含まれる蛍光体によって、ＬＥＤから発光される青色の波長成分が波長変換される。これは、従来のように、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤからの３原色発光を組み合わせた場合に、弱い発光しか存在していない波長領域が生じ、演色性が低下するからである。蛍光体を用いた場合、ＬＥＤ発光に比べて半値幅が広いため、色度図において発光が内側になり、鮮やかな色は得られないものの、照明機器として鮮やかな青色、緑色や赤色が用いられることは稀であり、光源として大きな欠点とはなることはない。
【００６７】
このような二つの光源としての各光源モジュール１０を発光制御部３により駆動制御して、発光比率を変化させることによって、発光装置１から発光される光の色温度を変化させることができる。さらに、二つの光源としての各光源モジュール１０からの発光比率を変化させただけでは、黒体輻射軌跡をトレースすることができない場合には、調整用光源を別途設けることができる。さらに、表現可能な色を拡大させるために、他の色の光源（例えば第４光源や第５光源など）を追加することもできる。
【００６８】
即ち、２種類の光源としての各光源モジュール１０の発光比率を変化させても黒体輻射軌跡上をトレースできない場合に、各光源モジュール１０からの発光を補正して、黒体輻射軌跡上をトレース可能とする調整用の第３光源としての各光源モジュール１０を別途有し、発光制御部３により各光源モジュール１０の発光比率を変化させることにより、黒体輻射軌跡上をトレース可能とする。言い方を変えると、複数の光源モジュール１０として、黒体輻射軌跡を囲む３種類の各光源モジュール１０を有し、発光制御部３により３種類の光源モジュール１０の駆動電流を制御して３種類の光源モジュール１０の発光比率を変化させることにより、合成光の色温度を変化させるようにする。
【００６９】
上記二種類の光源と、色度図上における黒体輻射軌跡との関係としては、以下のような何通りかの関係が考えられる。
【００７０】
図３は、光源と色度図上における黒体輻射軌跡Ｂ、黒体輻射軌跡Ｂに沿って色温度を可変させたい調整範囲Ａとの関係例を説明するための色度図である。二つの光源モジュール１０における第１光源１１と第２光源１２を結ぶ直線が、調整範囲Ａよりｙ座標上で下方位置にある場合について示す色度図である。
【００７１】
この場合に、調整用の第３光源１３を別途設ける。第３光源１３は、第１光源１１と第２光源１２とを結ぶ三角形の内部に調整範囲Ａが内包される色度に設定する。この図３の例では、第１光源１１の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．２５０，０．２５０）であり、第２光源１２の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．５００，０．４１５）であり、第３光源１３の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．４００，０．５００）である。この場合の光源の配置例を図４（ａ）に示している。これにより、光源１１、１２および１３によって図３に示すように三角形が形成され、光源１１〜光源１３の発光比率を制御部３により制御することによって、黒体輻射軌跡Ｂ上を希望する調整範囲Ａをトレースさせるように制御することが可能となる。
【００７２】
基本的には、上記第１光源１１と第２光源１２による蛍光体発光によって、緑色から赤色までの波長領域の発光が確保されており、演色性の改善が図られているため、第３光源１３としては、単体のＬＥＤであってもよく、ＬＥＤからの発光を波長変換させる蛍光体を設けたものであってもよい。
【００７３】
さらに、色温度変化範囲を拡大するために、図３に示すように第４光源１４および第５光源１５などを追加してもよい。例えば、第４光源１４を加えることによってより高い色温度に拡張させることが可能となり、また、第５光源１５を加えることによってより低い色温度に拡張させることが可能となる。この図３の例では、第４光源１４の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．１２０，０．１２０）であり、第５光源１５の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．６５０，０．３４０）である。この場合の光源の配置例を図４（ｂ）に示している。
【００７４】
図５は、光源と色度図上における黒体輻射軌跡Ｂ、黒体輻射軌跡Ｂに沿って色温度を可変させたい調整範囲Ａとの関係例を説明するための色度図である。第１光源１１と第２光源１２を結ぶ直線が、調整範囲Ａよりｙ座標上で上方にある場合について示す色度図である。
【００７５】
この場合に、調整用の第３光源１３を別途設ける。第３光源１３は、第１光源１１と第２光源１２とを結ぶ三角形の内部に調整範囲Ａが内包される色度に設定する。この図５の例では、第１光源１１の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．２５０，０．３００）であり、第２光源１２の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．４７０，０．４７０）であり、第３光源１３の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．４００，０．２００）である。この場合の光源の配置例を図４（ａ）に示している。これにより、第１光源１１、第２光源１２および第３光源１３によって図５に示すように三角形が形成され、第１光源１１〜第３光源１３の発光比率を制御部３により制御することによって、黒体輻射軌跡Ｂ上を希望する調整範囲Ａをトレースさせるように制御することが可能となる。
【００７６】
基本的には、上記第１光源１１と第２光源１２による蛍光体発光によって、緑色から赤色までの波長領域の発光が確保されており、演色性の改善が図られているため、第３光源１３としては、単体のＬＥＤであってもよく、ＬＥＤからの発光を波長変換させる蛍光体を設けたものであってもよい。
【００７７】
さらに、色温度変化範囲を拡大するために、図５に示すように第４光源１４および第５光源１５などを追加してもよい。例えば、第４光源１４を加えることによってより高い色温度に拡張させることが可能となり、第５光源１５を加えることによってより低い色温度に拡張させることが可能となる。この図５の例では、第４光源１４の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．１２０，０．１２０）であり、第５光源１５の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．６５０，０．３４０）である。この場合の光源の配置例を図４（ｂ）に示している。
【００７８】
図６は、光源と色度図上における黒体輻射軌跡との関係例を説明するための色度図であって、第１光源１１からの発光と第２光源１２からの発光を結ぶ直線が黒体輻射軌跡と交差する場合について示す色度図である。
【００７９】
図６に示すように、第１光源１１からの発光と第２光源１２からの発光とを結ぶ直線が調整範囲Ａと交差する場合について説明する。
【００８０】
この場合に、調整用の第３光源１３、の第４光源１６を別途設ける。第３光源１３だけでは、第１光源１１と第２光源１２とを結ぶ三角形の内部に調整範囲Ａが内包しきれない。このため、第４光源１６を設け、第１光源１１と第２光源１２と第３光源１３と第４光源１６を結ぶ四角形の内部に調整範囲Ａが内包される色度に設定する。この図６の例では、第１光源１１の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．２５０，０．２７０）であり、第２光源１２の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．４８０，０．４４０）であり、第３光源１３の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．４００，０．５００）であり、別の第４光源１６の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．５００，０．２８０）である。この場合の光源の配置例を図７（ａ）に示している。これにより、第１光源１１、第２光源１２、第３光源１３およびこれとは別の第４光源１６によって図６に示すように二つの三角形が形成され、第１光源１１〜第４光源１６の発光比率を制御部３により制御することによって、黒体輻射軌跡Ｂ上を希望する調整範囲Ａをトレースさせるように制御することが可能となる。
【００８１】
さらに、色温度変化範囲を拡大するために、図６に示すように第４光源１４および第５光源１５などを追加してもよい。例えば、第４光源１４を加えることによってより高い色温度に拡張させることが可能となり、第５光源１５を加えることによってより低い色温度に拡張させることが可能となる。この図５の例では、第４光源１４の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．１２０，０．１２０）であり、第５光源１５の色度座標（ｘ，ｙ）は（０．６５０，０．３４０）である。この場合の光源の配置例を図７（ｂ)に示している。
【００８２】
以下に、本発明の発光装置１の更なる具体的な実施例１〜４について詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例１では、第１光源１１として、青色ＬＥＤ上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体（以下、緑色蛍光体という）と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体（以下、赤色蛍光体という）を有する光源を用い、第２光源１２として、青色ＬＥＤ上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体（以下、黄色蛍光体という）と赤色蛍光体とを有する光源を用いる場合について説明する。
【００８３】
第１光源１１において、青色ＬＥＤとしては、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤを用いた。また、緑色蛍光体としてはαサイアロン（α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ３＋）、βサイアロン（β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋）、Ｓｒアルミネート（ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋）、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、等を用いた。赤色蛍光体としてはＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕまたは、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を用いた。さらに、樹脂としてはシリコーン系樹脂を用い、緑色蛍光体と赤色蛍光体の比率を、白色光が発生する所定の比率とした。これにより、色度座標（ｘ，ｙ）＝（０．３４２、０．３１２）、５０００Ｋ程度の高演色白色発光が得られた。
【００８４】
第２光源１２において、青色ＬＥＤとしては、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤを用いた。また、黄色蛍光体としてはＢＯＳ蛍光体（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、または、ＹＡＧ（イットリウム・アルミ・ガーネット）を用い、赤色蛍光体としてはＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕまたは、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を用いた。さらに、樹脂としてはシリコーン系樹脂を用い、黄色蛍光体と赤色蛍光体の比率を白色光が発生する所定の比率とした。これにより、色度座標（ｘ，ｙ）＝０．４１０、０．３５０）、３０００Ｋ程度の低い色温度の光が得られた。
【００８５】
即ち、複数の光源モジュール１０のうちの第１光源１１として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤ上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、複数の光源モジュール１０のうちの第２光源１２として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤ上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを有している。
【００８６】
これらの第１光源１１および第２光源１２を配置して、発光制御部３によって第１光源１１および第２光源１２の駆動を制御することにより、発光比率を変化させた。これにより、色度座標（ｘ，ｙ）において、第１光源１１からの発光と第２光源１２からの発光とを結ぶ直線上で光源発光を変化させることができる。本実施例では、色温度の可変範囲が狭いため、２つの光源を直線的に変化させても、黒体輻射軌跡からのずれは小さく、２つの光源による構成が可能である。
【００８７】
以上のように、ＬＥＤと蛍光体を有する第１光源１１および第２光源１２を用いた本実施例１の発光装置１によれば、特許文献１に開示されている赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを用いた従来の発光装置１００に比べて、弱い発光しか存在していない波長領域が少なく、演色性が良い発光装置を得ることができる。また、本実施例１では、赤色ＬＥＤや緑色ＬＥＤを用いていないため、ＰＷＭ制御に限定されない駆動回路の設計が可能である。
（実施例２）
本実施例２では、２種類の第１光源１１および第２光源１２の発光比率を変化させても黒体輻射軌跡上をトレースできない場合であって、上記実施例１の第１光源１１および第２光源１２に加えて、調整用の第３光源１３として、青色ＬＥＤ上に、緑色蛍光体を有する光源を設けた場合について説明する。
【００８８】
調整用の第３光源１３において、青色ＬＥＤとしては、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤを用いた。また、緑色蛍光体としては、αサイアロン（α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ３＋）、βサイアロン（β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋）、Ｓｒアルミネート（ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋）、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、等を用いた。また、樹脂としてはシリコーン系樹脂を用いた。これにより、色度座標（ｘ，ｙ）＝（０．３２５、０．５２２）、やや白っぽい緑色が得られた。
【００８９】
即ち、複数の光源モジュール１０のうちの第１光源１１として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤ上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、複数の光源モジュール１０のうちの第２光源１２として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤ上に、黄色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、複数の光源モジュール１０のうちの調整用の第３光源１３として、青色の波長成分の発光を出射させる青色ＬＥＤ上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを有している。
【００９０】
上記第１光源１１および第２光源１２と調整用の第３光源１３とを、図４（ａ）または図４（ｂ）に示すように配置して、制御部３によって第１光源１１および第２光源１２と調整用の第３光源１３の駆動を制御することにより、発光比率を変化させた。これにより、色度図上で光源１１と光源１２と調整用の第３光源１３とによって黒体輻射軌跡Ｂが囲まれるため、黒体輻射軌跡Ｂ上をトレースさせることができて、より精密に色温度を制御することができる。
（実施例３）
本実施例３では、第１光源１１として、青色ＬＥＤ上に緑色蛍光体を有する光源を用い、第２光源１２として、青色ＬＥＤ上に赤色蛍光体を有する光源を用い、調整用の第３光源１３として青色ＬＥＤを用いた場合について説明する。
【００９１】
第１光源１１において、青色ＬＥＤとしては、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤを用いた。また、緑色蛍光体としては、αサイアロン（α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ３＋）、βサイアロン（β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋）、Ｓｒアルミネート（ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋）、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、等を用いた。さらに、樹脂としてはシリコーン系樹脂を用いた。これにより、色度座標（ｘ，ｙ）＝（０．３２５、０．５２２）、やや白っぽい緑色が得られた。
【００９２】
第２光源１２において、青色ＬＥＤとしては、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤを用いた。また、赤色蛍光体としてはＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕまたは、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を用いた。さらに、樹脂としてはシリコーン系樹脂を用いた。これにより、色度座標（ｘ，ｙ）＝（０．６４３、０．３０６）、やや白っぽい赤色が得られた。
【００９３】
調整用の第３光源１３において、青色ＬＥＤとしては、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤを用いた。また、樹脂としてはシリコーン系樹脂を用い、蛍光体は混入させなかった。これにより、色度座標（ｘ，ｙ）＝（０．１５３、０．０２５）、青色光が得られた。
【００９４】
即ち、複数の光源モジュール１０のうちの第１光源１１として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤ上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、複数の光源モジュール１０のうちの第２光源１２として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤ上に、赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、複数の光源モジュール１０のうちの調整用の第３光源１３として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤとを有している。
【００９５】
これらの第１光源１１および第２光源１２と調整用の第３光源１３を、図４（ａ）または図４（ｂ）に示すように配置して、発光制御部３によって第１光源１１および第２光源１２と調整用の第３光源１３の駆動を制御することにより、発光比率を変化させた。これにより、色度図上で第１光源１１と第２光源１２と調整用の第３光源１３とによって黒体輻射軌跡Ｂが囲まれるため、第１光源１１と第２光源１２の各発光が黒体輻射軌跡Ｂ上になくても、調整用の第３光源１３を含む３光源の発光比率によって黒体輻射軌跡Ｂ上をトレースさせることができる。
（実施例４）
本実施例４では、第１光源１１として上記実施例１で説明した青色ＬＥＤ上に、緑色蛍光体と赤色蛍光体を有する光源を用い、第２光源１２として上記実施例１で説明した青色ＬＥＤ上に黄色蛍光体と赤色蛍光体とを有する光源を用い、第３光源１３として上記実施例２で説明した青色ＬＥＤ上に緑色蛍光体を有する光源を用い、第４光源１６として上記実施例３で説明した青色ＬＥＤ上に赤色蛍光体を有する光源を用いた。また、調整用の第３光源１３として青色ＬＥＤを追加したものと、調整用の第３光源１３を設けないものをも作製した。
【００９６】
即ち、複数の光源モジュール１０のうちの第１光源１１として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤ上に、緑色の波長成分の蛍光を放射する蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、複数の光源モジュール１０のうちの第２光源１２として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤ上に、黄色の波長成分の蛍光を放射する蛍光体と赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、複数の光源モジュール１０のうちの調整用の第３光源１３として、青色の波長成分の発光を出射させる青色ＬＥＤ上に、緑色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源と、複数の光源モジュール１０のうちの第４光源１６として、青色の波長成分の発光を出射させる半導体発光素子としての青色ＬＥＤ上に、赤色の波長成分の蛍光を放射させる蛍光体を有する光源とを備えている。
【００９７】
これら第１光源１１および第２光源１２と調整用の第３光源１３に加えて第４光源１６を配置して、発光制御部３によって第１光源１１および第２光源１２と調整用の第３光源１３、さらには第４光源１６の駆動を制御することにより、発光比率を変化させた。これにより、他の色の表現が可能となり、黒体輻射軌跡Ｂをカバー可能な領域を増やすことができる。
【００９８】
以上により、上記実施形態およびその実施例１〜４によれば、発光部２にＬＥＤと蛍光体を含み、異なる色温度の光を発光させる二種類以上の光源モジュール１０を設けて、制御部３により各光源モジュール１０の駆動を制御して発光強度を制御する。蛍光体の発光はＬＥＤの発光に比べてスペクトルの半値幅が広いため、これをＬＥＤの発光に組み合わせることにより欠落波長が少なく、演色性がよい発光装置１を得ることができる。また、青色ＬＥＤを用い、蛍光体により赤色成分や緑色成分、黄色成分などを放射（発生）させることにより、従来のような複雑なＰＷＭ駆動方法に限定されない。これによって、演色性に優れ、駆動方式が複雑なＰＷＭ駆動方式に限定されず、黒体輻射線上に沿って色温度を変化させて白色発光させたり、他の色を発光させることができる。
【００９９】
なお、上記実施形態およびその実施例１〜４では、特に説明しなかったが、半導体発光素子と、この半導体発光素子から出射される発光の一部を波長変換して蛍光を放射させる一種類または二種類以上の蛍光体とを含み、各々異なる色温度の光を発光させる複数の光源を有する発光部と、複数の光源の駆動を制御して光源からの発光強度を制御することにより光の色温度を制御する制御部とを備えている。この場合に、複数の光源として２種類の光源を有し、発光制御部３により２種類の光源の駆動電流を制御して２種類の光源の発光比率を変化させることにより、発光部２からの合成光の色温度を変化させる。または、２種類の光源の発光比率を変化させても黒体輻射軌跡上をトレースできない場合に、２種類の光源からの発光を補正して、黒体輻射軌跡上をトレース可能とする調整用の第３光源をさらに有し、発光制御部３により各光源の発光比率を変化させることにより、黒体輻射軌跡上をトレース可能とする。要するに、黒体輻射軌跡上をトレースする機能を有するＬＥＤおよび蛍光体からなる光源であって、色温度の高い白色光を出射する第１光源１１と、色温度の低い白色光を出射する第２光源１２と、色座標ｙが二つの白色よりも大きい第３光源１３とを有する。第１光源１１と第２光源１２との発光比率を変えると、合成光の色温度が変えられるが、黒体輻射軌跡からは色座標ｙが小さい方に外れる。これを補うために、第１光源１１と第２光源１２よりも色座標ｙが大きい第３光源１３を別途設けて、合成光の色温度が黒体輻射軌跡上になるように補正する。これによって、光源として蛍光体方式を用いることにより３ＬＥＤ方式の場合に比べて演色性に優れ、ＰＷＭ駆動方式などの複雑な駆動方法を必要とせず、黒体輻射線上に沿って色温度を変化させて白色発光させたり、他の色を発光させることができる本発明の目的を達成することができる。
【０１００】
なお、上記実施形態およびその実施例１〜４では、特に説明しなかったが、図１２および図１３について説明する。
【０１０１】
図１２は、光源と色度図上における黒体輻射軌跡との関係例を説明するための色度図である。図１３は、色温度２５００Ｋ〜８０００Ｋ毎のＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【０１０２】
図１３に示すように、光の波長が６５０ｎｍ（赤色）、６００ｎｍ（オレンジ色）、５５０ｎｍ（緑色）、５００ｎｍ（青緑色）、４５０ｎｍ（青色）の発光スペクトルにおいて、図１２に示す黒体輻射線上の同じ白色光であっても、色温度が低い２５００Ｋ〜３０００Ｋでは電球色風ので赤っぽい色になり、色温度が５０００Ｋではやや黄色っぽい白色、色温度が高い８０００Ｋでは青色系が強い白になる。したがって、黒体輻射線上の同じ白色光であっても、青色系を減らし赤色系を増やそうとすると色温度を下げる必要があり、青色系を増やし赤色系を減らそうとすると色温度を上げる必要がある。
【０１０３】
また、上記実施形態およびその実施例１〜４では、特に説明しなかったが、本発明の発光装置１を光源として部屋などの雰囲気照明を行う照明機器に適用できる。また、本発明の発光装置１は、バックライトとして用いた液晶表示装置にも適用できる。これらの場合に、複数の光源の合成光は、黒体輻射軌跡上の光、または、黒体輻射軌跡に固定されない有色光である。この黒体輻射軌跡上の光は、黒体輻射線上に沿って色温度を調整可能としてもよい。また、この色温度の調整は、発光制御部３を介して、操作ボタンのユーザによる操作によって出力指令される外部操作信号によりまたは、所定条件に応じて出力される内部制御信号により自動的に、青色系を増やし赤色系を減らす場合と、赤色系を増やし青色系を減らす場合とを調整することによって行うこともできる。また、上記有色光は、発光制御部３を介して、外部操作信号によりまたは内部制御信号により、積極的に黒体輻射軌跡上を外して所望の有色の色度への調整を行うことによって得るようにしてもよい。
【０１０４】
例えば雰囲気照明を行う照明機器において、青色は防犯効果があることから、黒体輻射線上の同じ白色光であっても、前述したように青色系を増やし赤色系を減らすためには色温度を上げればよい。また、就寝前などに好適とされる温ったかみのある照明光を得るには赤色系を増やし青色系を減らす色温度を下げればよい。または、これらの、黒体輻射線上に沿った色温度を、所定条件に応じて調整するようにしてもよい。また、カラオケや部屋で音楽を聴く場合など、曲に合わせた色合いの照明として、黒体輻射線上に沿って色温度を変化させて白色発光させることもできる。また、発光制御部３により、黒体輻射軌跡にこだわらず、積極的に黒体輻射軌跡を外して任意の有色の色度への調整を行うこともできる。これによって、淡い微妙な色など自らの好みに応じた各種有色光も放射でき、これを雰囲気照明機器にも適用できる。
【０１０５】
以上のように、本発明の好ましい実施形態およびその実施例１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態およびその実施例１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態およびその実施例１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、半導体発光ダイオード素子（ＬＥＤ）とこの半導体発光ダイオード素子（ＬＥＤ）からの出射光を波長変換する蛍光体とを利用して白色発光などを可能とする発光装置、この発光装置を光源として用いた照明機器および、この発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の分野において、半導体発光素子からの発光と蛍光体からの発光を組み合わせることにより、弱い発光しか存在していない波長領域が少なく、演色性がよい発光装置を得ることができて、色の再現性を保ちながら黒体輻射軌跡をトレースする光源を実現することができる。また、青色ＬＥＤと蛍光体を組み合わせることにより、赤色ＬＥＤや緑色ＬＥＤを用いた場合のような複雑な駆動方法を用いることなく、黒体輻射線上に沿って色温度を変化させて白色発光させて、液晶表示装置のバックライトや照明機器（ここでは調色式ＬＥＤ照明器具）に適用できる。また、発光制御により、黒体輻射軌跡にこだわらず、任意の色度への調整を行うことができる。これによって、有色の光も放射でき、雰囲気照明機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１に示す発光部におけるＬＥＤ光源モジュールの配置例を模式的に示す斜視図である。
【図３】光源と色度図上における黒体輻射軌跡との関係例を説明するための色度図であって、第１光源１１と第２光源１２からの各発光を結ぶ直線が黒体輻射軌跡上にあるか、または黒体輻射軌跡よりもｙ座標上で下方にある場合について示す色度図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、光源の配置例を示す図である。
【図５】光源と色度図上における黒体輻射軌跡との関係例を説明するための色度図であって、第１光源１１と第２光源１２からの各発光を結ぶ直線が黒体輻射軌跡と交わらず、または黒体輻射軌跡よりもｙ座標上で上方にある場合について示す色度図である。
【図６】光源と色度図上における黒体輻射軌跡との関係例を説明するための色度図であって、第１光源１１からの発光と第２光源１２からの発光を結ぶ直線が黒体輻射軌跡と交差する場合について示す色度図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、光源の配置例を示す図である。
【図８】青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤの各色ＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【図９】白色光を得る場合の三原色の各ＬＥＤの色度座標を示す図である。
【図１０】青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤからの発光と黒体輻射軌跡との関係を説明するための色度図である。
【図１１】ＬＥＤについて、色温度を２５００Ｋから７０００Ｋまで変化させた場合の平均演色評価数の変化を示す図である。
【図１２】光源と色度図上における黒体輻射軌跡との関係例を説明するための色度図である。
【図１３】色温度２５００Ｋ〜８０００Ｋ毎のＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  発光装置
２  発光部
２１  基板
１０  光源モジュール
１１、１２、１３、１４、１５、１６  光源
３  発光制御部
【図１】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図２】
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【図８】
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【図１２】
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【図１３】
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