(57)【要約】【課題】色再現性が良く発光効率も高いＬＥＤランプを提供する。【解決手段】青色発光ＬＥＤ素子１１と、赤色発光ＬＥＤ素子１２と、青色発光ＬＥＤ素子１１によって励起され、青色発光ＬＥＤ素子１１が発光する青色の波長帯域と赤色発光ＬＥＤ素子１２が発光する赤色の波長帯域との間の波長帯域の発光強度を補う発光スペクトルを発光する蛍光体１３とを備えたＬＥＤランプ１００である。【選択図】　図１
2004080046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　青色発光ＬＥＤ素子と、
　赤色発光ＬＥＤ素子と、
　前記青色発光ＬＥＤ素子によって励起される蛍光体であって、前記青色発光ＬＥＤ素子が発光する青色の波長帯域と前記赤色発光ＬＥＤ素子が発光する赤色の波長帯域との間の波長帯域の発光強度を補う発光スペクトルを発光する蛍光体と
　を備えるＬＥＤランプであって、
　前記ＬＥＤランプの相関色温度が５０００Ｋ以上であって、演色性評価の基準光源が合成昼光の場合において、前記青色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は、４５０ｎｍから４６０ｎｍの範囲にあり、前記赤色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は、６００ｎｍ以上であり、かつ、前記蛍光体の発光ピーク波長は、５２０ｎｍから５４５ｎｍの範囲にあるＬＥＤランプ。
【請求項２】
　青色発光ＬＥＤ素子と、
　赤色発光ＬＥＤ素子と、
　前記青色発光ＬＥＤ素子によって励起される蛍光体であって、前記青色発光ＬＥＤ素子が発光する青色の波長帯域と前記赤色発光ＬＥＤ素子が発光する赤色の波長帯域との間の波長帯域の発光強度を補う発光スペクトルを発光する蛍光体と
　を備えるＬＥＤランプであって、
　前記ＬＥＤランプの相関色温度が５０００Ｋ未満であって、演色性評価の基準光源が黒体放射の場合において前記青色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は４５０ｎｍから４６０ｎｍの範囲にあり、前記赤色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は、６１５ｎｍから６５０ｎｍの範囲にあり、かつ、前記蛍光体の発光ピーク波長は、５４５ｎｍから５６０ｎｍの範囲にある、ＬＥＤランプ。
【請求項３】
　前記蛍光体は、前記青色発光ＬＥＤ素子によって励起されて黄色を発光する黄色発光蛍光体である、請求項１または２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
　前記黄色発光蛍光体は、ＹＡＧ蛍光体、またはＭｎ発光中心を有する蛍光体である、請求項３に記載のＬＥＤランプ。
【請求項５】
　前記赤色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は、６１０ｎｍから６３０ｎｍの範囲内であって、
　平均演色評価数であるＲ１からＲ８までで構成される色域面積比Ｇａよりも、特殊演色評価数であるＲ９からＲ１２までで構成される色域面積比Ｇａ４が高い、請求項３または４に記載のＬＥＤランプ。
【請求項６】
　前記赤色発光ＬＥＤ素子の発光強度を調節する発光強度調節手段をさらに備えた請求項１から５の何れか一つに記載のＬＥＤランプ。
【請求項７】
　前記発光強度調節手段は可変抵抗器である、請求項６に記載のＬＥＤランプ。
【請求項８】
　前記青色発光ＬＥＤ素子と、前記赤色発光ＬＥＤ素子と、前記蛍光体とが一体素子構成されている、請求項１から７の何れか一つに記載のＬＥＤランプ。
【請求項９】
　前記青色発光ＬＥＤ素子の発光部位と、前記赤色発光ＬＥＤ素子の発光部位とが、一つのチップ内に設けられている、請求項８に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１０】
　前記青色発光ＬＥＤ素子および前記蛍光体を含むＬＥＤ素子と、前記赤色発光ＬＥＤ素子とがクラスタ構成されている、請求項１から９の何れか一つに記載のＬＥＤランプ。
【請求項１１】
　請求項１から１０の何れか一つに記載のＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプに電力を供給する電力供給器とを備えたランプユニット。
【請求項１２】
前記ＬＥＤランプから発する光を反射する反射板をさらに備えた請求項１１に記載のランプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、ＬＥＤランプおよびランプユニットに関し、特に、白色発光ＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
　発光ダイオード素子（以下、「ＬＥＤ素子」と称する。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光を示す半導体素子であり、優れた単色性ピークを有している。ＬＥＤ素子を用いて白色発光をさせる場合、例えば赤色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子とを近接して配置させて拡散混色を行わせる必要があるが、各ＬＥＤ素子が優れた単色性ピークを有するがゆえに、色むらが生じやすい。すなわち、各ＬＥＤ素子からの発光が不均一で混色がうまくいかないと、色むらが生じた白色発光となってしまう。このような色むらの問題を解消するために、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体とを組み合わせて白色発光を得る技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
　この公報に開示されている技術によれば、青色ＬＥＤ素子からの発光と、その発光で励起され黄色を発光する黄色蛍光体からの発光とによって白色発光を得ている。この技術では、１種類のＬＥＤ素子だけを用いて白色発光を得るので、複数種類のＬＥＤ素子を近接させて白色発光を得る場合に生じる色むらの問題を解消することができる。
【特許文献１】特開平１０−２４２５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　従来、ＬＥＤ素子は主に表示素子としての応用展開がなされてきたために、ＬＥＤ素子を照明用ランプとして用いる場合の研究開発というのはあまりなされていない。ＬＥＤ素子を表示素子として用いる場合、ＬＥＤ素子から発光される自発光が有している発光色の特性を問題にすればよいが、ランプとして用いる場合には、物を照らす際の演色性も問題とする必要がある。この演色性の最適化まで検討したＬＥＤランプというのは未だ開発されていないのが実情である。
【０００５】
　上記公報に開示されたＬＥＤ素子は、確かに白色発光を行うことができるが、そのＬＥＤ素子をランプとして用いる場合には、次のような問題があることを本願発明者は見出した。上記従来のＬＥＤ素子は、青色ＬＥＤ素子の発光と黄色蛍光体の発光とによって白色系の発光色を作り出しているので、赤色成分となる６００ｎｍ以上の発光スペクトルが不足している。６００ｎｍ以上の発光スペクトル（赤色成分）が不足していると、照明やバックライトに適用する場合に赤色の再現が低くなるという問題が生じる。さらに、赤色成分が不足しているので、相関色温度が比較的低い白色発光ＬＥＤ素子を構成することも難しい。本願発明者が調べた結果によると、従来の白色ＬＥＤの平均演色評価数Ｒａは、赤の発光スペクトル成分が少なくてもすむ相関色温度が高い光色の場合でも、赤色の再現性の悪さが影響して約８５の値を超えることは難しい。赤の色の見えを示す特殊演色評価数Ｒ９の値で評価した場合、赤色の再現性の悪さが如実に現れ、従来の白色ＬＥＤのＲ９は、約５０近傍の低い値しか示さない。
【０００６】
　また、本願発明者は、上記公報に開示されたＬＥＤ素子の構成にさらに赤色蛍光体を設けて６００ｎｍ以上の発光スペクトルを補うようにした構成も検討した。しかし、この構成では、青色ＬＥＤの発光によって赤色蛍光体を励起して赤色を発光させることになるため、エネルギー変換効率が非常に悪くなる。すなわち、青色を用いて赤色にすることは変換波長が大きいことを意味しているため、ストークスの法則に従ってエネルギー変換効率が非常に低下する。それゆえ、ＬＥＤランプの発光効率が極めて低くなってしまうので、赤色蛍光体を用いる構成は実用的ではない。
【０００７】
　本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、色再現性が良く発光効率も高いＬＥＤランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　本発明による第１のＬＥＤランプは、青色発光ＬＥＤ素子と、赤色発光ＬＥＤ素子と、前記青色発光ＬＥＤ素子によって励起される蛍光体であって、前記青色発光ＬＥＤ素子が発光する青色の波長帯域と前記赤色発光ＬＥＤ素子が発光する赤色の波長帯域との間の波長帯域の発光強度を補う発光スペクトルを発光する蛍光体とを備えるＬＥＤランプであって、前記ＬＥＤランプの相関色温度が５０００Ｋ以上であって、演色性評価の基準光源が合成昼光の場合において、前記青色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は、４５０ｎｍから４６０ｎｍの範囲にあり、前記赤色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は、６００ｎｍ以上であり、かつ、前記蛍光体の発光ピーク波長は、５２０ｎｍから５４５ｎｍの範囲にある。
【０００９】
　本発明による第２のＬＥＤランプは、青色発光ＬＥＤ素子と、赤色発光ＬＥＤ素子と、前記青色発光ＬＥＤ素子によって励起される蛍光体であって、前記青色発光ＬＥＤ素子が発光する青色の波長帯域と前記赤色発光ＬＥＤ素子が発光する赤色の波長帯域との間の波長帯域の発光強度を補う発光スペクトルを発光する蛍光体とを備えるＬＥＤランプであって、前記ＬＥＤランプの相関色温度が５０００Ｋ未満であって、演色性評価の基準光源が黒体放射の場合において前記青色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は４５０ｎｍから４６０ｎｍの範囲にあり、前記赤色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は、６１５ｎｍから６５０ｎｍの範囲にあり、かつ、前記蛍光体の発光ピーク波長は、５４５ｎｍから５６０ｎｍの範囲にある。
【００１０】
　ある実施形態において、前記蛍光体は、前記青色発光ＬＥＤ素子によって励起されて黄色を発光する黄色発光蛍光体である。
【００１１】
　ある実施形態において前記黄色発光蛍光体は、ＹＡＧ蛍光体、またはＭｎ発光中心を有する蛍光体である。
【００１２】
　ある実施形態において、前記赤色発光ＬＥＤ素子のピーク波長は、６１０ｎｍから６３０ｎｍの範囲内であって、平均演色評価数であるＲ１からＲ８までで構成される色域面積比Ｇａよりも、特殊演色評価数であるＲ９からＲ１２までで構成される色域面積比Ｇａ４が高い。
【００１３】
　ある実施形態において、前記赤色発光ＬＥＤ素子の発光強度を調節する発光強度調節手段をさらに備えている。
【００１４】
　ある実施形態において、前記発光強度調節手段は可変抵抗器である。
【００１５】
　ある実施形態において、前記青色発光ＬＥＤ素子と、前記赤色発光ＬＥＤ素子と、前記蛍光体とが一体素子構成されている。
【００１６】
　ある実施形態において、前記青色発光ＬＥＤ素子の発光部位と、前記赤色発光ＬＥＤ素子の発光部位とが、一つのチップ内に設けられている。
【００１７】
　ある実施形態において、前記青色発光ＬＥＤ素子および前記蛍光体を含むＬＥＤ素子と、前記赤色発光ＬＥＤ素子とがクラスタ構成されている。
【００１８】
　本発明のランプユニットは、上記のの何れか一つに記載のＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプに電力を供給する電力供給器とを備えている。
【００１９】
　ある実施形態において、前記ＬＥＤランプから発する光を反射する反射板をさらに備えている。
【００２０】
　本発明のＬＥＤランプによると、赤色発光ＬＥＤ素子が設けられているので、従来のＬＥＤ素子による白色発光において不足していた６００ｎｍ以上の発光スペクトルを、ランプの発光効率を落とすことなく導入することができる。このため、色再現性が良く且つ発光効率も高い白色発光可能なＬＥＤランプを提供することができる。
【００２１】
　また、青色発光ＬＥＤ素子のピーク波長が４５０ｎｍから４７０ｎｍの範囲にあり、赤色発光ＬＥＤ素子のピーク波長が６１０ｎｍから６３０ｎｍの範囲にあり、かつ、蛍光体の発光ピーク波長が５２０ｎｍから５６０ｎｍの範囲にある場合、優れた色再現性を有するＬＥＤランプを実現することができる。さらに、赤色発光ＬＥＤ素子の発光強度を調整する発光強度調整手段がさらに備えられている場合には、赤色発光ＬＥＤ素子の発光強度を調整することができるため、光色可変ＬＥＤランプを提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
　本発明のＬＥＤランプによると、赤色発光ＬＥＤ素子が設けられているので、色再現性が良く且つ発光効率も高い白色発光可能なＬＥＤランプを提供することができる。また、赤色発光ＬＥＤ素子の発光強度を調整する発光強度調整手段がさらに備えられている場合には、赤色発光ＬＥＤ素子の発光強度を調整することができるため、光色可変ＬＥＤランプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明を簡明にするために、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
【００２４】
（実施形態１）
　図１は、本実施形態にかかるＬＥＤランプ１００の構成を模式的に示している。ＬＥＤランプ１００は、青色発光ＬＥＤ素子１１と、赤色発光ＬＥＤ素子１２と、青色発光ＬＥＤ素子１１によって励起され発光する蛍光体１３とを備えている。　青色発光ＬＥＤ素子１１は、例えば、ＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、そして赤色発光ＬＥＤ素子１２は、例えば、ＡｌＩｎＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、または、ＧａＡｌＡｓ系の赤色ＬＥＤチップである。本実施形態におけるＧａＮ系青色ＬＥＤチップは、ＧａＮ系材料の発光層を有する青色発光ＬＥＤベアチップであり、赤色ＬＥＤチップは、ＡｌＩｎＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、または、ＧａＡｌＡｓ系材料の発光層を有する赤色発光ＬＥＤベアチップである。そのような材料からなる発光層が、ＬＥＤの発光部位となる。
【００２５】
　蛍光体１３は、青色発光ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤチップ）１１が発光する青色の波長帯域と赤色発光ＬＥＤ素子（赤色ＬＥＤチップ）１２が発光する赤色の波長帯域との間の波長帯域の発光強度を補う発光スペクトルを発光する。蛍光体１３は、例えば、青色ＬＥＤチップ１１によって励起されて緑色から黄色の範囲のいずれかの色を発光する蛍光体であり、好ましくは、黄色発光蛍光体または緑色発光蛍光体である。なお、蛍光体１３の発光は、蛍光だけに限らず、燐光であってもよい。
【００２６】
　図２は、ＬＥＤランプ１００の分光分布（発光スペクトル分布）を模式的に示しており、波長を横軸とし、発光強度を縦軸としている。図２に示すように、ＬＥＤ１００の発光スペクトル分布は、青色ＬＥＤチップ１１から発光された青色発光スペクトル（Ｂ）２１と、青色ＬＥＤチップ１１によって励起されて発光される蛍光体１３の緑色から橙色の範囲のいずれかの色（例えば、黄色）の発光スペクトル（Ｇ−Ｙ）２２と、赤色ＬＥＤチップ１２から発光される赤色発光スペクトル（Ｒ）２３とを含んでいる。
【００２７】
　図２に示したように、ＬＥＤランプ１００の分光分布は、発光スペクトル２１および２２に加えて、赤色成分の発光スペクトル２３も含んでいるので、従来のＬＥＤ素子による白色発光において不足していた６００ｎｍ以上の発光スペクトルが補われた白色発光を行うことができる。赤色発光スペクトル２３は、青色ＬＥＤチップ１１によって励起されて蛍光体から発光される成分ではなく、赤色ＬＥＤチップ１２から発光される成分であるため、ランプの発光効率が低下することもない。すなわち、青色ＬＥＤチップ１１の発光を用いて赤色の発光スペクトルを生成する場合には、青色から赤色への変換波長が大きいためにストークスの法則にしたがってランプの発光効率が著しく低下してしまう。これに対し、ランプ１００では、赤色の発光スペクトル２３を赤色ＬＥＤチップ１２から直接生成させているため、ランプの発光効率の低下を起こすことなく、赤色成分を補った色再現性の良い白色系の発光をすることができる。
【００２８】
　また、図２に示した発光スペクトル２１、２２および２３を、それぞれＬＥＤチップから直接生成させるようにした場合、各ＬＥＤチップは単色性ピークを有しているため、均一な白色系の発光となるように拡散混色を行わせることが難しく、それゆえに色むらが生じることとなる。本実施形態のＬＥＤランプ１００では、青色ＬＥＤチップ１１の青色発光スペクトル２１と、赤色ＬＥＤチップ１２の赤色発光スペクトル２３との間に位置する発光スペクトルの発光強度を補うために、青色ＬＥＤチップ１１によって励起される蛍光体１３からの発光スペクトル２２を使用している。このため、発光スペクトル２１、２２および２３のそれぞれを各ＬＥＤチップから直接生成させる場合よりも、拡散混色を行わせることが容易であり、その結果、色むらを防止・抑制した白色発光を行うことが可能となる。
【００２９】
　青色ＬＥＤチップ１１、蛍光体１３、および赤色ＬＥＤチップ１２は、それぞれ発光する発光スペクトル２１、２２および２３の発光ピーク波長によって特徴づけることが可能である。青色ＬＥＤチップ１１は、例えば５００ｎｍ以下の発光ピーク波長を有しており、赤色ＬＥＤチップ１２は、例えば６００ｎｍ以上の発光ピーク波長を有している。なお、青色ＬＥＤチップ１１として、例えば５４０ｎｍ以下の発光ピーク波長を有する青緑ＬＥＤチップを用いることも可能である。本明細書において「青色ＬＥＤチップ（青色発光ＬＥＤ素子）」は、「青緑ＬＥＤチップ（青緑発光ＬＥＤ素子）」を包含するものとする。青緑ＬＥＤチップを使用する場合には、青緑ＬＥＤチップによって励起されて発光する蛍光体を使用する構成にすればよい。
【００３０】
　蛍光体１３は、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長と赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長との間に、蛍光体の発光ピーク波長を有している。蛍光体１３が黄色発光蛍光体の場合、蛍光体１３は、例えば５４０〜５９０ｎｍの間、好ましくは５５０〜５９０ｎｍの間に発光ピーク波長を有している。なお、蛍光体１３が緑色発光蛍光体の場合には、例えば４８０〜５６０ｎｍの間、好ましくは５００から５６０ｎｍの間に発光ピーク波長を有している。
【００３１】
　図３に示すように、発光スペクトル２２が例えばブロードとなる場合、必ずしも発光スペクトル２１（Ｂ）と２３（Ｒ）との間に明確な発光ピークが存在しなくてもよい。蛍光体１３に明確な発光ピーク波長が存在しない場合には、発光スペクトル２１（Ｂ）と２３（Ｒ）との間に位置する領域において仮想的な発光ピーク波長を想定して蛍光体１３の発光スペクトルを特徴づけるようにしてもよい。その場合、仮想的な発光ピーク波長は、例えば、発光スペクトル２１（Ｂ）および２３（Ｒ）のそれぞれの発光ピーク波長の間（例えば、中間点）とすることができる。
【００３２】
　再び図１を参照する。図１に示した白色発光ＬＥＤランプ１００は、青色ＬＥＤチップ１１と、赤色ＬＥＤチップ１２と、蛍光体１３とが一体素子構成されている。詳細に説明すると、青色ＬＥＤチップ１１と赤色ＬＥＤチップ１２とは共に、リードフレーム１４の一部として形成された例えば皿状（またはカップ状）の台座１７上に配置されており、青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２を覆うようにして台（台座）１７上に蛍光体１３が形成されている。なお、青色ＬＥＤチップ１１によって蛍光体１３が発光するように構成されていればよいため、蛍光体１３が青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２の一部を覆う構成であってもよいし両者を覆わない構成であってもよい。
【００３３】
　青色ＬＥＤチップ１１の下端（下部端子）は、台１７に接触するように配置されてリード１４ａに電気的に接続されており、青色ＬＥＤチップ１１の上端（上部端子）は、ボンディングワイヤ１５を介してリード１４ｂに電気的に接続されている。一方、赤色ＬＥＤチップ１２の下端もまた台１７上に接触するように配置されてリード１４ａに電気的に接続されており、その上端は、ボンディングワイヤ１５を介してリード１４ｃに電気的に接続されている。
【００３４】
　本実施形態では、ＬＥＤベアチップの上下に、ＬＥＤの電極となるアノードとカソードとを設けた例を示したが、これに限定されず、アノードとカソードをＬＥＤベアチップの片面に設けた構成にしてもよい。ＬＥＤベアチップは、公知の方法によって作製することができ、例えば、基板上にＬＥＤの発光層を成長させることによって得ることができる。また、本実施形態では、ＬＥＤチップをワイヤーボンディングして電気的接続を行っているが、これに限らず、ＬＥＤチップをフリップチップ実装してもよい。この場合には、ボンデイングワイヤ１５が存在しない構成にすることができる。
【００３５】
　リードフレーム１４は、不図示の外部回路（例えば点灯回路）に電気的に接続されており、リードフレーム１４に電力を供給して、青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２を動作させると、赤色成分が補われた白色光がランプ１００から発光することになる。また、リードフレーム１４に供給する電力を調節することによって、ランプ１００の明るさを制御することができる。
【００３６】
　青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２が配置された台１７と、ボンディングワイヤ１５と、リードフレーム１４の一部は、砲弾状の透明樹脂部１６によって封入されており、透明樹脂部１６は、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂から構成されている。なお、透明樹脂部１６の形状は、砲弾状に限定されず、例えば、ＳＭＤ（サーフェイス・マウント・デバイス）のチップ型（直方体型など）のような形状にしてもよい。
【００３７】
　図１に示した一体素子型（一素子型）のＬＥＤランプ１００では、青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２に対して共用のリード１４ａを使用し、青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２を共通の台１７上に配置しているので、青色ＬＥＤチップ１１と赤色ＬＥＤチップ１２とを熱的に結合することができる。両者（１１および１２）を熱的に結合させると、ほぼ同一温度で使用することができるので、素子温度特性の制御を簡素化することが可能となる。すなわち、共用のリード１４ａを用いずに、４本のリードを用いて、青色ＬＥＤチップ１１と赤色ＬＥＤチップ１２とをそれぞれ個別の台の上に配置して動作させた場合には、半導体素子であるＬＥＤチップ１１および１２はその動作において温度依存性を有しているので、青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２のそれぞれについて素子温度特性の制御をする必要があるが、青色ＬＥＤチップ１１と赤色ＬＥＤチップ１２とを共通の台１７の上で熱的に結合させることによって簡便に動作の温度補償を行うことができる。また、４本のリードを用いる構成よりも、図１に示した構成の方がリード（引き出しリード）の数を減らすことができるため、ランプの製造コストを減らすこともできる。
【００３８】
　なお、リードフレーム１４のリードの数は、１本を共用のリード１４ａとした場合の３本に限定されず、勿論、共用のリード１４ａを用いない構成の４本にしてもよい。また、青色ＬＥＤチップ１１と赤色ＬＥＤチップ１２とのそれぞれの順電流方向を同一にした上で、両者を直列に電気的に接続すれば、リードの数を最小の２つにすることも可能である。
【００３９】
　また、ＬＥＤランプ１００は、一体素子型であるので、ランプの寸法を比較的小さくすることが可能である。さらに、台１７の上に青色ＬＥＤチップ１１と赤色ＬＥＤチップ１２とを共に載置し、その上に蛍光体１３を形成しているので、青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２からの発光を蛍光体１３が散乱拡散することができる。このため、混光照明時の混光ムラをより効果的に低減させることができる。すなわち、青色ＬＥＤチップ１１の発光と赤色ＬＥＤチップ１２の発光とを混色させる場合にもある程度の混色ムラが生じることになるが、ＬＥＤランプ１００では、各ＬＥＤチップからの発光は蛍光体１３を通過する際に散乱拡散して混色されるため、混色ムラが低減された白色光となる。また、混色ムラを低減させる目的で、例えば透明樹脂部１６の表面に凹凸を施して、さらに散乱拡散をさせるようにすることも可能である。
【００４０】
　図４に、ＬＥＤランプ１００における実際の発光スペクトル分布の一例を示す。図４からわかるように、青色ＬＥＤチップ１１の発光スペクトル２１（発光ピーク波長：４６０ｎｍ、ピーク発光強度：約４０）および黄色発光蛍光体１３の発光スペクトル２２（発光ピーク波長：５７０ｎｍ、ピーク発光強度：約２０）に加えて、赤色ＬＥＤチップ１２の発光スペクトル２３（発光ピーク波長：６１０ｎｍ、ピーク発光強度：約１００）が含まれている。このため、ＬＥＤランプ１００によれば、従来技術における青色ＬＥＤチップで蛍光体を励起したときに不足する赤色発光のスペクトルパワーを補うことができる。
【００４１】
　また、この赤色発光のスペクトルパワーは、赤色ＬＥＤチップ１２の発光によって補われているので、仮に赤色発光蛍光体で同様の赤色発光のスペクトルパワーを補った場合よりも、高い発光効率を有するＬＥＤランプを提供することが可能となる。赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長は、上述したように５８０ｎｍ以上であればよいが、色を鮮やかに見せる色再現上の特性（色再現性）は、赤色ＬＥＤチップ１２の発光波長ピークが６００ｎｍ以上になると、視細胞のＬ錐体（赤に相当する刺激に反応する視細胞）に対する刺激純度が高まるため、特に優れるようになる。このため、発光ピーク波長は６００ｎｍ以上に設定することが好ましい。
【００４２】
　なお、今日において、６００ｎｍを超えた発光スペクトルを高効率で発光するＬＥＤ素子用蛍光体（赤色発光蛍光体）が存在していないのが現状であり、比較的安価な赤色ＬＥＤチップ１２（ＧａＡｓＰ系またはＧａＡｌＡｓ系の赤色ＬＥＤチップ）によって赤色成分を補うようにすることは利点が大きい。勿論、比較的高価であるがより高い発光効率を有するＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤチップを用いてもよい。また、蛍光体の発光スペクトルと異なり、赤色ＬＥＤチップ１２の発光スペクトルは狭いため、従来の構成において不足していた赤色成分だけを簡便に導入することができる。
【００４３】
　本実施形態のＬＥＤランプ１００では、赤色発光スペクトルパワーを赤色ＬＥＤチップ１２の発光によって与えるようにしているので、赤色発光スペクトルパワーを電気的にコントロールすることができる。従って、赤色発光スペクトルの強度を簡単に調節することができ、その結果、簡便な構成によって色温度可変光源を提供することが可能となる。すなわち、黄色発光蛍光体１３の発光強度は基本的にその励起源である青色ＬＥＤチップ１１の発光強度に相関するため、青色ＬＥＤチップ１１の発光強度と赤色ＬＥＤチップ１２の発光強度とを設定することによって、任意の光色を得ることができるようになる。
【００４４】
　図５（ａ）から（ｄ）は、光色可変を説明するためのＬＥＤランプ１００の分光分布の変化を示している。図５（ａ）から（ｄ）に向かうほど、赤色発光スペクトル２３の強度が高くなっている。赤色発光スペクトル２３の強度が高くなるに従って、ＬＥＤランプ１００の相関色温度は低下することになる。すなわち、赤色発光スペクトル２３の強度を調節することによって、ＬＥＤランプ１００の光色を任意に変えることが可能になる。従って、例えば、昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色などの各種相関色温度を有する光色を得ることができる。
【００４５】
　光色可変ＬＥＤランプは、例えば、本実施形態のＬＥＤランプ１００を図６に示す回路構成にすることよって実現することが可能である。図６に示した回路２００は、青色ＬＥＤチップ１１と、青色ＬＥＤチップ１１の発光強度を調節する発光強度調節手段（発光強度調節器）１１ａと、赤色ＬＥＤチップ１２と、赤色ＬＥＤチップ１２の発光強度を調節する発光強度調節手段（発光強度調節器）１２ａとを備えている。図６に示した構成では、発光強度調節手段として可変抵抗を用いている。この構成によれば、青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２の発光強度比を調節することができるため、任意の光色を発光させることができる。さらに、ランプの明るさも簡便に調節することができる。
【００４６】
　なお、青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２の発光強度比を変えることによって発光色の相関色温度を変えることが可能であるので、青色ＬＥＤチップ１１に連結される発光強度調節手段１１ａには単に固定抵抗を用いて、赤色ＬＥＤチップ１２に連結される発光強度調節手段１２ａにだけ可変抵抗を用いるようにしても、光色可変ＬＥＤランプを実現することができる。発光強度調節手段としては、可変抵抗に限定されず、固定抵抗を切り替える手段、ラダー抵抗を使用する手段、周波数制御による手段、時分周点灯による手段、負荷となるＬＥＤ素子の連結個数を変える手段、または、結線法を切り替える手段などを用いることができる。なお、青色ＬＥＤチップ１１および赤色ＬＥＤチップ１２の発光強度比を変えれば、光色可変ＬＥＤランプを実現することができるので、赤色ＬＥＤチップ１２の発光強度を固定して、青色ＬＥＤチップ１１の発光強度を変えるような構成にしてもよい。
【００４７】
　図７は、本実施形態のＬＥＤランプ１００の色度を示している。図７を参照しながら、蛍光体１３として黄色発光蛍光体を用いた場合における本実施形態のＬＥＤランプ１００の光色可変が可能な範囲について説明する。黄色発光蛍光体１３は、例えば、ＹＡＧ蛍光体、またはＭｎ発光中心を有する蛍光体である。上述したように、黄色発光蛍光体１３として、ＹＡＧ蛍光体を用いるときには、下式のａが少なくｂが多い場合の方が緑みが強い蛍光体となり、発光効率を高めるという観点から好ましい。
　ＹＡＧ＝（Ｙ1-a，Ｇｄa）3（Ａｌ1-b，Ｇａb）5Ｏ12：Ｃｅ
【００４８】
　図７中の領域４１は、青色ＬＥＤチップ１１の色度であり、青色ＬＥＤチップ１１は、４４０から４８０ｎｍ近傍に発光ピークを有している。曲線４２は、黄色発光蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）１３の色度である。ＹＡＧ蛍光体１３の組成中のａが少なくｂが大きいほど、図７中の色度座標上でｙが大きくｘが小さくなる。ＹＡＧ蛍光体１３は、４４０から４８０ｎｍ近傍に励起スペクトルピークを有するため、領域４１に発光光色の範囲がある青色ＬＥＤチップ１１によって高効率で励起される。
【００４９】
　領域４１と曲線４２とによって囲まれる範囲４５の色度が、青色ＬＥＤチップ１１と黄色発光蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）１３によって実現しうる理論的な色度範囲となる。しかし、範囲４５内であっても発光光色が曲線４２に近づけば近づくほど、励起源である青色ＬＥＤチップ１１自身の出力が減るわけであるから、実際上は、ＬＥＤランプから高効率な発光を得るようとすると、範囲４５内における領域４１と曲線４２との中間に位置する色度範囲に色温度可変可能な範囲を設定することが好ましい。このような範囲の白色発光の色度と混色されることとなる赤色ＬＥＤチップ１２の色度の範囲４４は、演色という観点から６００ｎｍ近傍にある。このため、混光された光が広い相関色温度の範囲において黒体放射軌跡３０から離れないようにするには、青色ＬＥＤチップ１１と黄色発光蛍光体１３による白色発光の色度は、黒体放射軌跡３０より上方に位置し、高い相関色温度を持つような範囲４３内にあることが望ましい。
【００５０】
　その結果として、範囲４３内の白色発光の色度と、範囲４４内の赤色ＬＥＤチップ１２の色度とによって囲まれる色度範囲（すなわち、図中の線３１と線３２の間の領域）で相関色温度を可変できるＬＥＤランプを実現することができる。言い換えると、ＪＩＳやＣＩＥ（国際照明委員会）で規定される蛍光ランプの光源色の色度範囲に準ずる発光色（ＪＩＳ；昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色。ＣＩＥ；Ｄａｙｌｉｇｈｔ、Ｃｏｏｌ　ｗｈｉｔｅ、Ｗｈｉｔｅ、Ｗａｒｍ　ｗｈｉｔｅ）を得ることができ、加えて、それらの発光色の色度範囲を結んだ領域の色度にすることもできる光色可変なＬＥＤランプを実現することができる。図中の線３３は、本実施形態のＬＥＤランプ１００の色度を変化させた例を示している。すなわち、より黒体放射軌跡３０に近い状態で、相関色温度を大きく変化させることができる例を示している。
【００５１】
　図７に示した例において、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長を６３０ｎｍ以下に設定すると、その光色変化の軌跡が黒体放射軌跡に沿うため、比較的広い相関色温度の範囲で、黒体放射軌跡３０近傍における光色可変を可能とすることができる。その結果、平均演色評価数を高めることが可能となる。
【００５２】
　なお、広い範囲での相関色温度可変を目的とせずに、低色温度光源としての使用を意図するのであれば、青色ＬＥＤチップ１１と黄色発光蛍光体１３による範囲４３内の白色発光の色度と赤色ＬＥＤチップ４４の色度に囲まれる範囲は、線３１と線３２の間の領域に限定されず、範囲４５内において適宜決定すればよい。
【００５３】
　上記実施形態では、蛍光体１３として黄色発光蛍光体を用いた場合の説明をしてきたが、黄色発光蛍光体に代えて、青色ＬＥＤチップ１１によって励起され緑色を発光する緑色発光蛍光体を用いることも可能である。緑色発光蛍光体は、例えば４８０から５６０ｎｍの発光ピーク波長を有しており、緑色発光蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ蛍光体、または、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｅｕ、およびＭｎの内の少なくとも１つを発光中心としてドープした蛍光体を用いることができる。なお、照明光としての演色性の改善のために、発光ピーク波長の異なる蛍光体を複数種類用いることも可能である。現在、最も視感効率の高い５５５ｎｍの近傍で高効率に発光するＬＥＤ素子が存在しないため、この近傍の発光を蛍光体による発光で補うことは大きな意義を有している。また、上記実施形態においては、無機蛍光体を用いた場合を示したが、無機蛍光体に代えて、同様な発光ピークを有する有機蛍光体を用いてもよい。有機ＥＬの開発に伴って、近年、実用可能な有機蛍光体が研究・開発されているため、無機蛍光体のみならず、有機蛍光体も使用可能な状況になりつつあるからである。
【００５４】
　黄色発光蛍光体と同様に、緑色発光蛍光体の発光強度も、基本的にその励起源である青色ＬＥＤチップ１１の発光強度に相関するので、青色ＬＥＤチップ１１の発光強度と赤色ＬＥＤチップ１２の発光強度とを設定するだけで、任意の光色を得ることができる。従って、緑色発光蛍光体を用いる場合でも、簡便な構成での光色可変ＬＥＤ照明光源を実現することができる。
【００５５】
　今日において、人間の比視感度の最も高い５５５ｎｍ近傍の帯域に発光スペクトルを有する高効率な緑色発光ＬＥＤ素子が、工業的に実用レベルで存在しないのが実情であるので、この帯域の発光を蛍光体の発光によって高効率に実現することは利点が大きい。
【００５６】
　さらに、緑色発光蛍光体を用いた構成の場合には、青色ＬＥＤチップ１１、緑色発光蛍光体１３、赤色ＬＥＤチップ１２の各発光スペクトルを、Ｒ・Ｇ・Ｂの比較的狭帯域な範囲に集中させることが可能となる。このため、例えば３波長域発光形光源のように色域面積比の大きい色鮮やかな色再現特性を示す光源を構成することができる。つまり、この構成によれば、バックライトに用いる場合においても、高輝度で、且つ、色再現の色域面積が広い表示を行うことが可能となる。本構成においても、赤色発光ＬＥＤの発光ピーク波長を６００ｎｍ以上にすると、黄色発光蛍光体の場合と同様に赤に対する刺激純度が高まるため、より良好な色再現性を得ることができる。
【００５７】
　なお、緑色発光蛍光体を用いた構成の場合、照明光の演色性の観点から、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長が４４０から４７０ｎｍであり、緑色発光蛍光体の発光ピーク波長が５２０から５６０ｎｍであり、そして赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長が６００から６５０ｎｍであることが望ましい。また、バックライトとしての色再現の観点からは、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長が４４０ｎｍ以下であり、緑色発光蛍光体の発光ピーク波長が５１０から５５０ｎｍであり、そして赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長が６１０ｎｍ以上、望ましくは６３０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００５８】
（実施形態２）
　本実施形態では、青色ＬＥＤチップ１１と、赤色ＬＥＤチップ１２と、蛍光体１３との好適な組み合わせについて説明する。上記実施形態１のＬＥＤランプ１００によれば、上述したように、赤色ＬＥＤチップ１２により、従来のＬＥＤ素子による白色発光において不足していた赤色発光スペクトルを導入できるため、色再現性の良いＬＥＤランプを提供することができる。このＬＥＤランプの色再現性を評価する上で問題となるのは、色再現性の評価方法である。以下、この問題を説明する。
【００５９】
　実施形態１のＬＥＤランプ１００では、従来不足していた赤色発光スペクトルが導入されているので、赤色の見えを示す特殊演色評価数Ｒ９および平均演色評価数Ｒａが、従来の白色ＬＥＤランプよりも向上することは容易に理解できる。しかし、ＬＥＤランプの色再現性は、これらの評価数による評価方法だけで判断するのは適切でない。すなわち、従来から照明用光源として使用されている蛍光ランプ、電球、およびＨＩＤ光源の発光に比べて、ＬＥＤの発光は、色を非常に鮮やかに見せるという傾向を有しているが、従来の平均演色評価数や特殊演色評価数だけの評価は、ＬＥＤを光源としたときの演色性の特徴を十分捉えきれない。ＬＥＤの発光が色を非常に鮮やかに見せるのは、ＬＥＤを照明に用いる際に特徴的な事象であり、半値幅の狭い狭帯域で、かつ、副発光波長のない高色純度の分光分布を有するというＬＥＤの特徴に起因するものである。
【００６０】
　実施形態１のＬＥＤランプ１００では、可視発光帯域における短波長側の青および長波長側の赤にＬＥＤの半値幅の狭い発光を有している（図４参照）。それゆえ、蛍光ランプなどの光源と比べて、色を非常に鮮やかに見せることが可能である。本願発明者は、多数の実験・検討の下、ＬＥＤランプ１００にとって好適な分光分布を導きだすことに成功した。以下、本願発明者が行ったＬＥＤランプ１００についての色再現性の最適化手法をまず説明し、その後、ＬＥＤランプ１００が優れた色再現性を示す好適な分光分布の例を説明する。
【００６１】
　まず、従来の演色性評価数による評価の問題を説明する。従来の演色性評価数は、評価する光源と同等の相関色温度を有する合成昼光や黒体放射などの基準光源での各種演色評価色票の色再現を１００とおいた場合に、評価したい評価光源での各種演色評価色票の色再現が、当該基準光源での色再現とどれだけずれているかを評価し指標化するものである。それゆえ、評価光源での演色と基準光源での演色が一致した場合が最も評価が高くなる。評価色票が基準光源での演色よりもくすんで見え、その結果、好ましくなく見える場合は当然演色評価は低くなるが、逆に、評価色票が基準光源での演色よりも鮮やかに見え、その結果、好ましく見える場合もまた演色評価は低くなってしまう。つまり、より鮮やかに見えたり、色が目立って見えたりする場合にも、演色評価が低くなるという問題を有している。
【００６２】
　今日、日常生活において人間を取りまく物は、木や石などの中彩度の自然物ばかりでなく、鮮やかな青や黄色等のような人工的に鮮やかな着色がなされた色を持った工業製品で満ちあふれている。このため、評価色票が基準光源での演色よりも鮮やかに見える場合に、その光源に対して、低い評価を与えることは必ずしも適切な評価とはいえない。そこで、本願発明者は、ＬＥＤ光源の特徴を生かすべく、ＬＥＤランプの分光分布の最適化を行った。以下、本願発明者が行った最適化手法を説明する。
【００６３】
　光源の演色性評価手法は、国際的な整合を持っており、日本ではＪＩＳ　Ｚ８７２６に開示されている。この中で、国際規格では規定されていないものの、「演色評価数による以外の演色性の評価法」として色域面積比による方法が、一般にオーソライズされた方法として示されている。この方法は、平均演色評価数計算用の試験色（Ｒ１〜Ｒ８）で構成される色域面積の比で評価する方法である。より詳細に説明すると、平均演色評価数の算出に用いられるＲ１からＲ８までの色度座標を用いるものであり、基準光源によって演色される色度座標上の８点を結んだときの色度座標上の面積と、評価光源によって演色される色度座標上の８点を結んだときの色度座標上の面積との比を求め、それを色域面積比Ｇａとする評価手法である。
【００６４】
　この評価手法によれば、Ｇａが１００より小さいときには、彩度が減った色の見えとなるため、くすんで見える傾向にあり、一方、Ｇａが１００より大きいときには、彩度が増した色の見えとなるため、鮮やかに見える傾向にある。このように、基準光源との色再現のずれによる評価でなく、色域面積比による評価を用いると、鮮やかに見える場合において、Ｒａが低くなっても、好ましく見える傾向を示す評価を得ることができる。この評価手法は、ＬＥＤの特徴である鮮やかな演色を評価する上で、有効な評価指標であるように思える。しかし、この指標のみを使用した場合、Ｇａを高めると良い評価になるものの、同様の評価試験色を用いて評価したＲａは低下してしまい、基準光源との色再現のずれによる違和感が大きくなってしまう。つまり、Ｇａの指標のみを使用した場合、Ｒａの指標との整合性がとれなくなってしまう。
【００６５】
　そこで、本願発明者は、鮮やかな赤・黄・緑・青についての特殊演色評価数であるＲ９からＲ１２を用いた色域面積比を、新たな評価指標として導入した。この評価指標による評価方法を説明すると、上述したＲ１からＲ８の評価試験色を用いたＧａと同様のＪＩＳＺ８７２６に示される計算手法に乗っ取って、Ｒ１からＲ８の評価試験色の代わりにＲ９からＲ１２を用いて色域面積比を求める方法である。以下、本明細書において、特殊演色評価数Ｒ９〜Ｒ１２による色域面積比を「Ｇａ４」と呼ぶこととする。
【００６６】
　本来、Ｒ１からＲ８は、自然な物の微妙な見えの違いを評価するために選定されたものであり、中彩度の試験色である。これに対して、Ｒ９からＲ１２は、本来鮮やかなものの見えを評価するために選定された評価色票である。このため、Ｇａ４を使用することによって、鮮やかに見せたい物が鮮やかに見えているかということを抽出して正確に評価することが可能になる。つまり、中彩度の微妙で正確な色の見えが要求される物に対する見えについては、ＧａとＲａが１００に近くなるような自然の物の色に忠実な色再現を行い、かつ、鮮やかな色再現を行いたい物に対する見えについては、Ｇａ４が高くなるような色鮮やかな色再現を行うことが、色再現の最適化となる。このような最適化を行うと、色の彩度のコントラストが高くメリハリを利かせつつ、より自然な色再現を行わせることができる。
【００６７】
　本願発明者は、上記実施形態１のＬＥＤランプ１００に対して、最適化処理を行い、次のような知見を得た。
【００６８】
　（１）赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長が６００ｎｍ以上であると、平均演色評価数Ｒａを高めることができる。そして、６１０ｎｍから６３０ｎｍの範囲内にすると、Ｒａを高めながらＧａ４を高め、かつ、ＧａよりもＧａ４を高くすることができる。つまり、この範囲であれば、微妙で厳密な色再現が望まれる中彩度の色については忠実に色再現することができ、高彩度の色については、鮮やかに色再現を行うことができる。
【００６９】
　青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長が４７０ｎｍ以下であると、Ｒａを高めることができる。そして、４５０ｎｍから４７０ｎｍの範囲内にすると、Ｒａを高めながらＧａ４を高め、かつ、ＧａよりもＧａ４を高くすることができる。
【００７０】
　そのようなＬＥＤチップと組み合わされる蛍光体１３の発光ピーク波長は、５２０ｎｍから５６０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。５４５ｎｍから５６０ｎｍの範囲内にすると、Ｒａを高くできることが多いため、より好ましい。
【００７１】
　（２）ＬＥＤランプ１００の相関色温度が５０００Ｋ以上であって、演色性評価の基準光源が合成昼光の場合においては、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長は、４５０ｎｍから４６０ｎｍの範囲にあり、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長は、６００ｎｍ以上であり、かつ、蛍光体１３の発光ピーク波長は、５２０ｎｍから５６０ｎｍの範囲にあることがさらに好ましい。
【００７２】
　（３）ＬＥＤランプ１００の相関色温度が５０００Ｋ未満であって、演色性評価の基準光源が黒体放射の場合においては、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長は、６１５ｎｍから６５０ｎｍの範囲にあり、かつ、蛍光体１３の発光ピーク波長は、５４５ｎｍから５６０ｎｍの範囲にあることがさらに好ましい。
【００７３】
　（４）ＬＥＤランプ１００の相関色温度を低いときから高いときまで可変させる場合においては、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長は、４５５ｎｍから４６５ｎｍの範囲にあり、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長は、６２０ｎｍから６３０ｎｍの範囲にあり、かつ、蛍光体１３の発光ピーク波長は、５４０ｎｍから５５０ｎｍの範囲にあることがより好ましい。
【００７４】
　色再現の最適化が行われたＬＥＤランプ１００の例を、図８から図１０ならびに表１から表３に示す。
【００７５】
　図８（ａ）は、相関色温度が低いものの代表として３０００Ｋの場合について最適化を行ったＬＥＤランプ１００の分光分布の一例を示している。３０００Ｋは、常用される照明光源において相関色温度の下限に近いレベルである。３０００Ｋの場合、Ｒａの計算時においては比較する基準光源は黒体放射である。この例における青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長は４６０ｎｍであり、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長は６２５ｎｍであり、そして、蛍光体１３の発光ピーク波長は５４５ｎｍである。
【００７６】
　図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した分光分布を持つＬＥＤランプ１００についてのＧａによる色域面積比を示すグラフであり、そして、図８（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。下記表１には、上記条件に加えて、図８についてのＬＥＤランプ１００の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００７７】
【表１】
2004080046.tif 000003
【００７８】
　図８（ａ）と同様に、図９（ａ）は、相関色温度が中位のものの代表として５０００Ｋの場合について最適化を行ったＬＥＤランプ１００の分光分布の一例を示している。５０００Ｋは、Ｒａの計算時においては比較する基準光源が黒体放射から、合成昼光に切り替わるポイントである。この例における青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長は４６０ｎｍであり、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長は６４０ｎｍであり、そして、蛍光体１３の発光ピーク波長は５４５ｎｍである。図９（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、ＧａおよびＧａ４の色域面積比を示すグラフである。表１と同様に、下記表２には、上記条件に加えて、図９についてのＬＥＤランプ１００の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００７９】
【表２】
2004080046.tif 000004
【００８０】
　また、図１０（ａ）は、相関色温度が６７００Ｋの場合について最適化を行ったＬＥＤランプ１００の分光分布の一例を示している。６７００Ｋは、常用される照明光源において相関色温度の上限に近いレベルである。６７００Ｋの場合、Ｒａの計算時においては比較する基準光源は合成昼光である。この例における青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長は４６０ｎｍであり、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長は６４０ｎｍであり、そして、蛍光体１３の発光ピーク波長は５４５ｎｍである。図１０（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、ＧａおよびＧａ４の色域面積比を示すグラフである。表１と同様に、下記表３には、上記条件に加えて、図１０についてのＬＥＤランプ１００の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００８１】
【表３】
2004080046.tif 000005
【００８２】
　青色ＬＥＤチップ１１と、赤色ＬＥＤチップ１２と、蛍光体１３との組み合わせについて、本願発明者が最適化に際して検討したパターンの代表例を図１１から図１３に示す。図中の縦軸には、ＬＥＤランプ１００のＲａをとり、横軸には、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長（ｎｍ）をとっている。ＬＥＤランプ１００のＲａは、実測またはシミュレーション結果に基づいている。図中の各ポイント（丸印、三角印、四角印）においては、各々、図８（ａ）〜（ｃ）および表１のような検討が行われている。
【００８３】
　図１１（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、相関色温度３０００Ｋ、５０００Ｋ、６７００Ｋの例である。青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長は４５０ｎｍに固定しており、蛍光体１３の発光ピーク波長は、５２０ｎｍの緑から５６０ｎｍの黄色まで変化させている（５６０ｎｍ（丸印）、５４５ｎｍ（三角印）、５２０ｎｍ（四角印））。赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長（ｎｍ）は、５９５ｎｍから６７０ｎｍまで変化させている。
【００８４】
　同様に、図１２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、相関色温度３０００Ｋ、５０００Ｋ、６７００Ｋの例であり、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長は４６０ｎｍに固定している。一方、図１３（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、相関色温度３０００Ｋ、５０００Ｋ、６７００Ｋの例であり、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長は４７０ｎｍに固定している。
【００８５】
　図８から図１３および表１から表３の結果をふまえて、上述した本願発明者による知見をさらに詳述する。
【００８６】
　ＪＩＳにおいては、高演色な３波長域発光型蛍光ランプは、Ｒａ８０以上と規定されている。Ｒａ８０以上の高演色性を目指してＬＥＤランプ１００を設計する場合、上記結果を総合してみると、平均演色評価数を高める範囲は、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピークを６００ｎｍ以上にした範囲であった。このような範囲にすれば、Ｒａ８０以上のＬＥＤランプ１００が実現可能となる。特に、平均演色評価数が高い点、または平均演色評価数が飽和する傾向が見られる好適な範囲は、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピークが６１０ｎｍから６３０ｎｍの範囲にある場合であった。このような範囲にした場合、微妙で厳密な色再現が望まれる中彩度な色に対しては忠実な演色を行うことができ、それに加えて、ＬＥＤランプ１００は、可視発光帯域の短波長側と長波長側の両方に半値幅が狭く純度の高いＬＥＤのスペクトルを持っているので、高彩度な色に対しては鮮やかに色再現を行うことができる。つまり、Ｒａの高さに加えて、彩度に関してコントラストがついた、すなわち、色のめりはりのある好ましい視環境を実現することができるようになる。
【００８７】
　平均演色評価数を高める範囲は、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長については、４７０ｎｍ以下であった。これよりも発光ピーク波長が長くなった場合、特に相関色温度が高いＬＥＤランプ１００の実現が困難となり、かつ、Ｒａが８０を越すことが難しくなることを本願発明者は実験により確認した。加えて、４７０ｎｍを越えると、相関色温度が低いＬＥＤランプ１００を実現しようとしても、Ｒａを高めることができる赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピークの組み合わせ範囲が狭く制限されることがわかった。一方、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長の下限は、４５０ｎｍ以上にすることが望ましい。４５０ｎｍを下回ると、Ｒａが９０を越すことが困難になり、かつ、特に相関色温度が高いＬＥＤランプ１００を実現するときに、組み合わせ可能な蛍光体１３の発光波長の帯域がより制限されるためである。
【００８８】
　発光効率の面から検討すると、次のようなことが言える。赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長が６１０ｎｍから６３０ｎｍの範囲から外れると、発光効率（ｌｍ／Ｗ）は低下するため、発光効率の観点からも、６１０ｎｍから６３０ｎｍの範囲内にすることが好ましい。また、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長も４５０ｎｍを下回ると、発光効率（ｌｍ／Ｗ）は低下するので、赤色ＬＥＤランプ１２と同様に、青色ＬＥＤランプ１１についても、４５０ｎｍ以上にすることが好ましい。
【００８９】
　また、ＬＥＤチップ（特に、青色ＬＥＤランプ１１）と組み合わされる蛍光体１３の発光ピークの範囲は、５２０ｎｍから５６０ｎｍが好ましいことがわかった。各種ＬＥＤチップとの組み合わせにおいて、総合的にみて、Ｒａの高い傾向が得られる５４５ｎｍから５６０ｎｍの範囲にすることがより好ましい。
【００９０】
　さらに、次のようなこともわかった。低色温度から高色温度まで広い相関色温度の範囲で、同一のＬＥＤチップと同一の蛍光体を用いて、同一のピーク波長を有しながら、そのパワー比のみを変化させるＬＥＤランプ１００の場合において、平均演色評価数を高めるには、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピークの範囲を４５５ｎｍから４６５ｎｍにし、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピークを６２０ｎｍから６３０ｎｍにし、蛍光体１３の発光ピークの範囲を５４０ｎｍから５５０ｎｍにすることが好ましい。
【００９１】
　光色を大きく変化できる光源に特化せず、各種相関色温度でＲａ９０以上の高演色の実現に特化した場合を考えると、次のようなことが言える。なお、Ｒａ９０以上の高演色は、ＣＩＥの演色性区分で言う演色性グループ１Ａ（Ｒａ≧９０）であり、厳密な演色性が必要な用途（例えば、美術館用）に十分使用可能なレベルのものである。相関色温度が比較的高く、演色性評価の基準光源が合成昼光の場合（すなわち、５０００Ｋ以上の場合）、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピークは６００ｎｍ以上、かつ、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピークの範囲は４５０ｎｍから４６０ｎｍであり、さらに望ましくは、組み合わされる蛍光体のピーク波長は５２０ｎｍから５４５ｎｍにあればよい。一方、相関色温度が比較的低く、演色性評価の基準光源が黒体放射の場合は、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピークは６１５ｎｍから６５０ｎｍ、かつ、組み合わされる蛍光体のピーク波長は５４５ｎｍから５６０ｎｍにあればよい。
【００９２】
　さらに、ＲａおよびＧａが高く、かつ、Ｇａ４が高い範囲の特に優れた例は、図８から図１０に示した組み合わせ例である。なお、当該組み合わせの各発光ピーク波長を僅かにずらした場合（例えば、±５〜１０ｎｍ程度）においても、ＲａおよびＧａが高く、かつ、Ｇａ４が高いＬＥＤランプ１００を実現できることは当業者であれば容易に理解可能である。
【００９３】
　相関色温度が比較的低い場合（例えば、３０００Ｋ）には、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長が４６０ｎｍであり、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長が６２５ｎｍであり、そして、蛍光体１３の発光ピーク波長が５４５ｎｍである範囲である。この範囲において、Ｒａ＝９２．４、Ｇａ＝１０３．３、およびＧａ４＝１０９．３のＬＥＤランプ１００を実現することができる。
【００９４】
　相関色温度が中位の場合（例えば、５０００Ｋ）には、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長が４６０ｎｍであり、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長が６４０ｎｍであり、そして、蛍光体１３の発光ピーク波長が５４５ｎｍである範囲である。この範囲において、Ｒａ＝９４．３、Ｇａ＝１０１．６、およびＧａ４＝１１２．９のＬＥＤランプ１００を実現することができる。
【００９５】
　相関色温度が比較的高い場合（例えば、６７００Ｋ）には、青色ＬＥＤチップ１１の発光ピーク波長が４６０ｎｍであり、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長が６４０ｎｍであり、そして、蛍光体１３の発光ピーク波長が５４５ｎｍである範囲である。この範囲において、Ｒａ＝９２．２、Ｇａ＝９６．６、およびＧａ４＝１０７．５のＬＥＤランプ１００を実現することができる。
【００９６】
　本実施形態のＬＥＤランプは、Ｒａが高い範囲に対して、ＧａおよびＧａ４による最適化の検討がなされているため、各試験色の色再現の分布に歪みが少なく、かつ、より色彩が鮮やかに見える光源となる。つまり、特殊演色評価数に用いられるＲ９からＲ１２の鮮やかな赤・黄・緑・青の試験色は、人工的な鮮やかな色味を代表する試験色票であるため、Ｒａ（およびＧａ）が高い条件下で、この試験色票によって構成されるＧａ４を最大化させることは、自然な色はより自然に見せながら、鮮やかな色のみをより鮮やかに演色する光源を実現することができる。これら鮮やかな色の物体の分光反射率は、一般に特定の波長を境に急峻な分光分布の変化を示すので、分光分布の半値幅の狭い発光ダイオードを好適に利用することができる。その結果、自然物をより自然に色再現し、かつ、人工的に鮮やかな色を有する物体はより鮮やかに色再現する色彩のコントラストのはっきりした、従来にない、高品位な照明光源が実現可能となる。
【００９７】
　なお、より色彩が鮮やかに見せることに主眼をおく場合には、Ｒａを必要以上に高くしなくてもよいため、そのようなＬＥＤランプを実現できる範囲は上述した範囲よりもさらに広がることになる。
【００９８】
（実施形態３）
　図１４から図１８を参照しながら、本発明による実施形態３にかかるＬＥＤランプの説明をする。上記実施形態１では、一つの青色ＬＥＤベアチップ１１および一つの赤色ＬＥＤベアチップ１２、合計２つのＬＥＤベアチップから、ＬＥＤランプ１００を構成したが、本実施形態では、青色ＬＥＤの発光部位と、赤色ＬＥＤの発光部位との両方を含む一つのＬＥＤベアチップから、ＬＥＤランプを構成している。この点が、上記実施形態１のＬＥＤランプ１００と異なる。他の点においては、上記実施形態１と同様であるので、説明の簡略化のため実施形態１と同様の点の説明は省略または簡略化する。なお、ＬＥＤランプ１００の最適化を図った上記実施形態２の構成は、本実施形態のＬＥＤランプにも適用可能できることは言うまでもない。
【００９９】
本実施形態では、２つの発光色を発する１つのＬＥＤベアチップを用いるため、２つの発光色のベアチップを並べて配置する必要があった実施形態１のものと比べて、次の利点が得られる。すなわち、１つのＬＥＤベアチップしか使わないため、赤色および青色の両者の発光位置が一つのＬＥＤベアチップ上で限りなく同一に近づく。その結果、より混色に有利なＬＥＤランプが実現できる。さらに、赤色発光部位と青色発光部位との両者がより熱的に接合されているため、両発光部位間の温度が均一化される。その結果、両者を熱的に同一と見なせるため、光出力に対する熱の影響のフィードバックコントロールを容易にすることができる。
【０１００】
　最初に、図１４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、赤色および青色を発する１つのＬＥＤベアチップを作製するプロセスを説明する。
【０１０１】
　まず、図１４（ａ）に示すように、発光ダイオード成膜用の基板１１５上に、少なくともＰ型半導体層とＮ型半導体層と活性層とを含む第１の発光ダイオード発光層（以下、「発光ダイオード発光層」を「ＬＥＤ発光層」と呼ぶ。）１１１を形成する。
【０１０２】
　次に、図１４（ｂ）に示すように、基板１１５を剥離して、第１のＬＥＤ発光層１１１を得る。基板１１５の剥離は、基板１１５およびＬＥＤ発光層の種類によって適宜選択すればよく、例えば、基板１１５の研磨、メカニカルな剥離、エッチングによる基板１１５の除去、熱ストレスによる剥離などの手法が採用され得る。
【０１０３】
　次に、図１４（ｃ）に示すように、第２のＬＥＤ発光層１１２が形成されている基板１１５’に、第１のＬＥＤ発光層１１１を張り付けると、２つの発光色を発するＬＥＤベアチップが得られる。このように、青色ＬＥＤの発光層および赤色ＬＥＤの各々またはいずれかを剥離した後、張り合わせて、一つのＬＥＤベアチップにする。
【０１０４】
　以下、図１５から図１８を参照しながら、張り合わせの組み合わせパターンを例示する。この張り合わせのバリエーションは多数存在するが、以下では、主なパターンを示す。なお、便宜上、第１のＬＥＤ発光層を、青色ＬＥＤ発光層１１１とし、第２のＬＥＤ発光層を、赤色ＬＥＤ発光層１１２とする。これらのＬＥＤ発光層の周囲には、蛍光体１３が形成されている。
【０１０５】
　図１５（ａ）は、基板１１５が導電性である場合の両面電極構造の例を示している。この構造の場合、基板１１５を挟んで、上側の青色ＬＥＤ発光層１１１の上面に１つの電極を設け、下側の赤色ＬＥＤ発光層１１２の下面に１つの電極を設ければよい。
【０１０６】
　図１５（ｂ）は、発光ダイオード基板が非導電性である場合の片面電極構造の例を示している。この構造の場合、基板１１５を挟んで、上側の青色ＬＥＤ発光層１１１の上面に２つ、下側の赤色ＬＥＤ発光層１１２の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１０７】
　図１５（ｃ）は、基板１１５が導電性である場合において、片面電極構造と両面電極構造とをの組み合わせた例である。この構造の場合、基板１１５を挟んで、上側の青色ＬＥＤ発光層１１１の上面に１つ、下側の赤色ＬＥＤ発光層１１２の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１０８】
　図１６（ａ）は、基板１１５が導電性である場合において、基板１１５片側にＬＥＤ発光層を積み上げた例である。この構造の場合、上側の赤色ＬＥＤ発光層１１２の上面に１つ、基板１１５の下面に１つの電極を設ければよい。
【０１０９】
　図１６（ｂ）は、基板１１５が導電性である場合において、基板１１５片側に、両面電極および片面電極のＬＥＤ発光層を積み上げた例である。この構造の場合、基板１１５の上面に１つ、下側の赤色ＬＥＤ発光層１１２の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１１０】
　図１６（ｃ）は、基板１１５を挟んで、下側に短波長の発光を行うＬＥＤ発光層（青色ＬＥＤ発光層）１１１を配し、当該短波長の発光を行うＬＥＤ発光層１１１からの光で励起発光されるＬＥＤ活性層（赤色ＬＥＤ活性層）１１２’を上側に配した構造を示している。この構造の場合、ＬＥＤ発光層１１１の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１１１】
　図１５および図１６に示した構造は、多数の考えられる組み合わせの一例であり、各発光色のＬＥＤ発光層の組み替えのバリエーションはもとより、図１５（ｃ）、図１６（ａ）〜（ｃ）に示した構造では、上下関係についての反転パターンもある。
【０１１２】
　また、各々のＬＥＤ発光層（１１１、１１２）を同一基板１１５の片側または両側に積層するのではなく、同一基板１１５上に空間的に並置させた構造にすることも可能である。そのような構造の例を、図１７および図１８に示す。
【０１１３】
　図１７（ａ）は、各色のＬＥＤ発光層（１１１、１１２）を、１つの導電性基板１１５に形成した構造を示している。この構造の場合、基板１１５の下側に共通した一つの電極を設け、かつ、各ＬＥＤ発光層の上面に１つずつ電極を設ければよい。
【０１１４】
　図１７（ｂ）は、各色のＬＥＤ発光層（１１１、１１２）を、１つの非導電性基板１１５に形成した構造を示している。この構造の場合、各ＬＥＤ発光層の上面に２つずつ電極を設ければよい。
【０１１５】
　図１７（ｃ）は、図１７（ｂ）に示した構造の上下関係を反転させたパターンを示している。
【０１１６】
　図１８（ａ）は、各色のＬＥＤ発光層（１１１、１１２）を、１つの導電性基板１１５に形成した構造を示している。この構造の場合、基板１１５の下側に共通した一つの電極を設け、かつ、各ＬＥＤ発光層の上面に１つずつ電極を設けたものと、各ＬＥＤ発光層の上面に２つずつ電極を設けたものとを混在させている。
【０１１７】
　図１８（ｂ）は、ＬＥＤ発光層をそのまま並置した構造を示している。この構造の場合、基板１１５が不要となるとともに、図１４（ｃ）に示した張り合わせプロセスを行わなくてもよい。
【０１１８】
　図１８（ｃ）は、両面電極のＬＥＤ発光層を２つそのまま積層した構造を示している。この構造の場合でも、基板１１５は不要となる。また、このコンセプトの場合、片面電極および両面電極のＬＥＤ発光層を積層するバリエーションや、４つのＬＥＤ発光層を積層するバリエーションもあり得る。
【０１１９】
　図１７および図１８に示した構造も、多数の考えられる組み合わせの一例であり、各発光色のＬＥＤ発光層の組み替えのバリエーションはもとより、図１７（ａ）、図１８（ａ）および（ｂ）に示した構造の上下関係の反転パターンもある。
【０１２０】
　本実施形態では、青色発光ＬＥＤ素子１１の発光層１１１と、赤色発光ＬＥＤ素子１２の発光層１１２とを、一つのＬＥＤチップとして一体構成した構造となるので、両者の発光位置が限りなく同一に近づき、より混色に有利になる。さらに、両者がより熱的に接合されているため、両発光層間の温度が均一化され、両者を熱的に同一と見なせる。その結果、光出力に対する熱の影響のフィードバックコントロールを容易にすることができる。
【０１２１】
（実施形態４）
　図１９を参照しながら、本発明による実施形態４にかかるＬＥＤランプ５００を説明する。図１９は、ＬＥＤランプ５００の構成を模式的に示している。上記実施形態１のＬＥＤランプ１００では一体素子構成されていたのに対して、本実施形態のＬＥＤランプ５００では、一体素子構成ではなくクラスタ構成されている点が異なる。以下においては説明を簡明にするため、実施形態１と異なる点を主に説明し、実施形態１と同様の点の説明は省略または簡略化する。
【０１２２】
　図１９に示すように、本実施形態のＬＥＤランプ５００は、青色ＬＥＤチップ１１と青色ＬＥＤチップ１１によって励起され発光する黄色発光蛍光体１３とから構成された白色発光ＬＥＤ素子５２と、赤色ＬＥＤチップ１２を含む赤色発光ＬＥＤ素子５４とが平面的にクラスタ構成されている。すなわち、白色発光ＬＥＤ素子５２と赤色発光ＬＥＤ素子５４とが平面的に配列されている。
【０１２３】
　本実施形態では、白色発光ＬＥＤ素子５２は、リードフレーム１４の台１７上に配置された青色ＬＥＤチップ１１とそれを覆う黄色発光蛍光体１３とを封止する砲弾型の透明樹脂部１６とを含んでおり、赤色発光ＬＥＤ素子５４は、リードフレーム１４の台１７上に配置された赤色ＬＥＤチップ１２とそれを封止する砲弾型の透明樹脂部１６とを含んでいる。白色発光ＬＥＤ素子５２と赤色発光ＬＥＤ素子５４とは例えば交互に配列されている。
【０１２４】
　本実施形態のＬＥＤランプ５００では、それぞれ構成材料が異なる白色発光ＬＥＤ素子５２および赤色発光ＬＥＤ素子５４を個別に作製した後に、１つのランプユニットにクラスタすることができるため、各々のＬＥＤ素子設計を個別に最適設計することができる。また、各々のＬＥＤ素子の良品を選別して１つのランプユニットにクラスタすることができるために、工業的な歩留まりを向上させることが可能となる。さらには、放熱設計が容易となるという利点もある。
【０１２５】
　また、青色ＬＥＤチップ１１の出力光束と赤色ＬＥＤチップ１２の出力光束とが異なる場合であっても、各々のＬＥＤチップは個別の素子として構成されているので、そのクラスタ数の比率を任意に設定することが可能であり、その結果、ランプ設計の自由度を高くすることができる。すなわち、１つの素子内に青色ＬＥＤチップ１１と赤色ＬＥＤチップ１２とが一定の比率で予め組み込まれている素子をクラスタするよりも、本実施形態の構成の方がランプ設計の自由度を上げることができる。
【０１２６】
　なお、ＬＥＤランプ５００の場合、発光源となる各々の光色のＬＥＤチップ５２および５４は、個別の素子として空間的に離れた箇所で発光することとなるため、上記実施形態１のＬＥＤランプ１００のように一体素子構成されている場合と比較して、混光ムラが大きくなる傾向ある。このような混色ムラを低減させる目的で、図２０のように、立体的にクラスタ構成したＬＥＤランプ６００にしてもよい。
【０１２７】
　ＬＥＤランプ６００は、青色ＬＥＤチップ１１と青色ＬＥＤチップ１１によって励起され発光する黄色発光蛍光体１３とから構成された白色発光ＬＥＤ素子６２と、赤色ＬＥＤチップ１２を含む赤色発光ＬＥＤ素子６４とを有しており、白色発光ＬＥＤ素子６２と赤色発光ＬＥＤ素子６４とがそれぞれ異なる高さになるように配列されている。ＬＥＤランプ６００によると、個別の素子６２および６４がそれぞれ立体的に配列されているので、ＬＥＤ素子６２および６４から出力された光を相互に反射屈折させることができ、その結果、混光ムラを低減することが可能となる。なお、ＬＥＤランプ６００では、配光特性の比較的狭い砲弾型形状のＬＥＤ素子６２と、配光特性の比較的広い角形形状のＬＥＤ素子６４とを組み合わせてさらに混光特性を改善するように構成している。
【０１２８】
　ＬＥＤランプ５００および６００は、上記実施形態１で説明したように、白色発光ＬＥＤチップ５２（または６２）と赤色発光ＬＥＤ素子５４（または６４）との発光強度比を変えることができるように構成して、光色可変ＬＥＤランプにすることも可能である。また、黄色発光蛍光体１３に代えて緑色発光蛍光体を用いることも可能である。この場合、青色ＬＥＤチップ１１と青色ＬＥＤチップ１１によって励起され発光する緑色発光蛍光体とを組み合わせた青緑発光ＬＥＤ素子５２（または６２）と、赤色ＬＥＤチップ１２を有する赤色発光ＬＥＤ素子５４（または６４）とをクラスタ構成させて、ＬＥＤランプ５００（または６００）とすればよい。
【０１２９】
　なお、上記実施形態においては、青色発光ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤチップ）１１として、ＧａＮ系青色ＬＥＤチップ（ＧａＮ系は、ＧａＮだけでなく、ＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮも含む。）を用いてこれと黄色発光蛍光体と組み合わせて用いたが、これに限定されず、ＺｎＳｅ系青色発光ＬＥＤ素子（ＺｎＳｅ系青色ＬＥＤチップ）を用いても良く、ＺｎＳｅ系青色発光ＬＥＤ素子（ＺｎＳｅ系青色ＬＥＤチップ）によってＺｎＳｅ基板を黄色蛍光発光させて白色発光ＬＥＤ素子とする構成も採用することができる。この場合、ＺｎＳｅ基板が蛍光体となる。
【０１３０】
（実施形態５）
　上記実施形態におけるＬＥＤランプは、ＬＥＤランプに電力を供給する電力供給器と組み合わせてランプユニットにすることができる。図２１は、本実施形態におけるランプユニット１０００の構成を模式的に示している。
【０１３１】
　本実施形態のランプユニット１０００は、上記実施形態１のＬＥＤランプ１００と、ＬＥＤランプ１００から発する光を反射する反射板１１０と、ＬＥＤランプ１００に電力を供給する電力供給器１２０と、電力供給器１２０に連結されている口金１３０とを備えている。反射板１１０の底面には複数のＬＥＤランプ１００を配置することができ、例えば１０個〜２００個くらい配置することができる。さらに、反射板１１０がＬＥＤランプ１００と熱的に結合されていると、反射板１１０がヒートシンクの役割を果たすため、ＬＥＤランプ１００の放熱性の向上に寄与することが可能となる。その結果、ＬＥＤランプ１００をより長寿命化させて使用することができる。反射板１１０としては、拡散反射板（例えば、白色反射板）や鏡面反射板（反射鏡）を使用することができ
る。
【０１３２】
　ＬＥＤランプ１００を約６０個設けたランプユニット１０００の場合、ビーム光束（ビーム角内に含まれる光束）は６０ｌｍ、ランプ寿命は１００００時間、そして発光効率は約３０〜５０ｌｍ／Ｗとなることが本願発明者によって確認されている。この特性は、ＬＥＤランプではないハロゲン電球とダイクロイックミラーとを組み合わせた従来のランプユニットの特性（ビーム光束：約６０ｌｍ、寿命：２０００時間、発光効率：約１５ｌｍ／Ｗ）と比較すると、非常に優れていることがわかる。また、ランプユニット１０００に取り付けられるＬＥＤランプ１００は、半導体素子であるので、電球の球切れ等の問題もない。従って、取り扱いが容易であるという利点もある。
【０１３３】
　また、ＬＥＤランプ１００を光色可変ＬＥＤランプにすることによって、光色可変可能なランプユニット１０００を提供することもできる。この場合、図６に示した回路２００を電力供給器１２０に設けるようにすればよい。電力供給器１２０には例えばＡＣ／ＤＣ変換器などを設けるようにすることもできる。図２１に示した例では、電力供給器１２０には、光色可変ダイヤル１２２と明るさ可変ダイヤル１２４とが取り付けられており、ダイヤル操作で照明の光色と明るさとのそれぞれを調節できるように構成している。
【０１３４】
　本実施形態では、ＬＥＤランプ１００を用いて説明したが、これに限定されず、実施形態２および実施形態３のＬＥＤランプ、ならびに、実施形態４のＬＥＤランプ５００または６００と電力供給器１２０とを組み合わせてランプユニットを構成してもよい。なお、ランプユニット１０００の反射板１１０および口金１３０は各種用途に応じて設けたり、設けなかったりすることができる。また、６０個程度のＬＥＤランプ１００を１ユニットとして、その１ユニットを１つの光源として使用する構成にすることも可能である。また、その１ユニットを複数用いる構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
　以上説明したように、本発明に係るＬＥＤランプは、色再現性が良く且つ発光効率も高い白色発光が可能であり、白色発光ＬＥＤランプ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】実施形態１にかかるＬＥＤランプ１００の構成を模式的に示す図である。
【図２】ＬＥＤランプ１００の分光分布を模式的に説明するためのグラフである。
【図３】ＬＥＤランプ１００の分光分布を模式的に説明するためのグラフである。
【図４】ＬＥＤランプ１００の分光分布の一例を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、ＬＥＤランプ１００の分光分布を変化させた場合の一例を示すグラフである。
【図６】光色可変ＬＥＤランプを構成する回路２００を模式的に示す回路図である。
【図７】ＬＥＤランプ１００の色度を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、３０００Ｋの場合において最適化を行ったＬＥＤランプ１００の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、５０００Ｋの場合において最適化を行ったＬＥＤランプ１００の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、６７００Ｋの場合において最適化を行ったＬＥＤランプ１００の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長（ｎｍ）とＲａとの関係を示すグラフである。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長（ｎｍ）とＲａとの関係を示すグラフである。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、赤色ＬＥＤチップ１２の発光ピーク波長（ｎｍ）とＲａとの関係を示すグラフである。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、赤色および青色を発する１つのＬＥＤベアチップの作製プロセスを説明するための工程断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態３におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態３におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態３におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態３におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図１９】実施形態４におけるＬＥＤランプ５００の構成を模式的に示す図である。
【図２０】実施形態４におけるＬＥＤランプ６００の構成を模式的に示す図である。
【図２１】実施形態５にかかるランプユニット１０００の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１３７】
　１１　青色発光ＬＥＤ素子（青色ＬＥＤチップ）
　１１ａ　発光強度調節手段（可変抵抗）
　１２　赤色発光ＬＥＤ素子（赤色ＬＥＤランプ）
　１２ａ　発光強度調節手段（可変抵抗）
　１３　蛍光体（黄色発光蛍光体、緑色発光蛍光体）
　１４　リードフレーム
　１５　ボンディングワイヤ
　１６　透明樹脂部
　１７　台座
　２１　青色発光ＬＥＤ素子の発光スペクトル
　２２　黄色発光蛍光体の発光スペクトル
　２３　赤色発光ＬＥＤ素子の発光スペクトル
　３０　黒体放射軌跡
　４１　青色ＬＥＤチップの色度
　４２　黄色発光蛍光体の色度
　４３　青色ＬＥＤチップと黄色発光蛍光体とによる白色発光の色度
　４４　赤色ＬＥＤチップの色度
　５２、６２　白色発光ＬＥＤ素子
　５４、６４　赤色発光ＬＥＤ素子
　１００　ＬＥＤランプ
　１１０　反射板
　１２０　電力供給器
　１２２　光色可変ダイヤル
　１２４　明るさ可変ダイヤル
　１３０　口金
　５００　ＬＥＤランプ
　６００　ＬＥＤランプ
　１０００　ランプユニット
【図１】
2004080046.tif 000006
【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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