(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内に放射ピークを持つ白色出力光を生成する発光モジュールであって、
４４０から４６０ｎｍまでの第１の波長範囲内に放射ピークを持つ光を発する少なくとも１つの第１の発光素子と、
前記第１の発光素子により発せられる光を受け取るように設けられ、緑ないし赤色の波長範囲内に放射ピークを持つ光を発することが可能な少なくとも１つの波長変換材料と、
４００から４４０ｎｍまでの第２の波長範囲内に放射ピークを持つ光を発する少なくとも１つの第２の発光素子と
を有し、
使用の際に、
【数１】
0006363061.tif 000008
但し、０．６≦Ａ′≦２
によって規定される当該発光モジュールにより生成される全出力光の積分スペクトルパワー分布に対する３８０から４３０ｎｍまでの波長範囲の光の積分スペクトルパワー分布の比（Ａ′）を生成する、当該発光モジュール。
【請求項２】
４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内に放射ピークを持つ白色出力光を生成する発光モジュールであって、
４４０から４６０ｎｍまでの第１の波長範囲内に放射ピーク波長を持つ光を与える少なくとも１つの青色エミッタと、
４００から４４０ｎｍまでの第２の波長範囲内に放射ピークを持つ光を与える少なくとも１つの濃青色エミッタと、
前記少なくとも１つの青色エミッタにより生成される光を受け取るように設けられ、４４０から４６０ｎｍまでの光を緑ないし赤色の波長範囲内に放射ピークを持つ光に変換することが可能な少なくとも１つの波長変換材料と
を有し、
使用の際に、
【数２】
0006363061.tif 000009
但し、０．６≦Ａ′≦２
によって規定される当該発光モジュールにより生成される全出力光の積分スペクトルパワー分布に対する３８０から４３０ｎｍまでの波長範囲の光の積分スペクトルパワー分布の比（Ａ′）を生成する、当該発光モジュール。
【請求項３】
前記第２の波長範囲が４０５から４２５ｎｍまでである、請求項１又は２記載の発光モジュール。
【請求項４】
少なくとも２つの異なる波長変換材料を有する、請求項１又は２記載の発光モジュール。
【請求項５】
４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内に放射ピークを持つ白色出力光を生成する発光モジュールであって、
４４０から４６０ｎｍまでの第１の波長範囲内に放射ピークを持つ光を発する少なくとも１つの第１の発光素子と、
前記第１の発光素子により発せられる光を受け取るように設けられ、緑ないし赤色の波長範囲内に放射ピークを持つ光を発することが可能な少なくとも１つの波長変換材料と、
４００から４４０ｎｍまでの第２の波長範囲内に放射ピークを持つ光を発する少なくとも１つの第２の発光素子と
を有し、
使用の際に、
【数３】
0006363061.tif 000010
但し、０．６≦Ａ′≦３
によって規定される当該発光モジュールにより生成される全出力光の積分スペクトルパワー分布に対する３８０から４３０ｎｍまでの波長範囲の光の積分スペクトルパワー分布の比（Ａ′）を生成し、
前記第２の発光素子により発せられる光の光路の下流側には、如何なる波長変換材料も設けられない、当該発光モジュール。
【請求項６】
４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内に放射ピークを持つ白色出力光を生成する発光モジュールであって、
４４０から４６０ｎｍまでの第１の波長範囲内に放射ピーク波長を持つ光を与える少なくとも１つの青色エミッタと、
４００から４４０ｎｍまでの第２の波長範囲内に放射ピークを持つ光を与える少なくとも１つの濃青色エミッタと、
前記少なくとも１つの青色エミッタにより生成される光を受け取るように設けられ、４４０から４６０ｎｍまでの光を緑ないし赤色の波長範囲内に放射ピークを持つ光に変換することが可能な少なくとも１つの波長変換材料と
を有し、
使用の際に、
【数４】
0006363061.tif 000011
但し、０．６≦Ａ′≦３
によって規定される当該発光モジュールにより生成される全出力光の積分スペクトルパワー分布に対する３８０から４３０ｎｍまでの波長範囲の光の積分スペクトルパワー分布の比（Ａ′）を生成し、
前記濃青色エミッタにより生成される光の光路の下流側には、如何なる波長変換材料も設けられない、当該発光モジュール。
【請求項７】
前記濃青色エミッタが濃青色発光素子であり、前記青色エミッタが青色波長変換材料である、請求項２又は６記載の発光モジュール。
【請求項８】
前記波長変換材料が４４０ｎｍよりも高い吸収ピーク波長を有する、請求項１、２、５及び６のうち何れか一項に記載の発光モジュール。
【請求項９】
前記波長変換材料はセリウムがドープされたガーネットである、請求項１、２、５及び６のうち何れか一項に記載の発光モジュール。
【請求項１０】
複数の前記第１の発光素子及び複数の前記第２の発光素子を有し、前記第１の発光素子対前記第２の発光素子の数の比は、１０：１から２：１までである、請求項１又は５記載の発光モジュール。
【請求項１１】
前記波長変換材料がリモート蛍光体素子である、請求項１、２、５及び６のうち何れか一項に記載の発光モジュール。
【請求項１２】
前記波長変換材料の少なくとも一部が、前記第１の発光素子の上に与えられ、蛍光体変換型の白色発光ダイオードを形成する、請求項１又は５記載の発光モジュール。
【請求項１３】
請求項１又は５記載の発光モジュールを用いて白色光を生成する方法であって、
前記比（Ａ′）を有する出力光を生成するために、少なくとも前記第１及び第２の発光素子それぞれを動作させることを有する、当該方法。
【請求項１４】
請求項２又は６記載の発光モジュールを用いて白色光を生成する方法であって、
前記比（Ａ′）を有する出力光を生成するために、少なくとも前記青色エミッタ及び前記濃青色エミッタそれぞれを動作させることを有する、当該方法。
【請求項１５】
蛍光増白剤を有する物体に光を当てるための請求項１、２、５及び６のうち何れか一項に記載の発光モジュールの使用。
【請求項１６】
少なくとも１つの請求項１、２、５及び６のうち何れか一項に記載の発光モジュールを有する、ランプ、スポットライト又は照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、望ましいスペクトル組成を有する出力スペクトルを生成する発光モジュール及びそのような発光モジュールの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成される光源又は照明デバイスは、白熱電球及び蛍光光源のような従来の光源を交換するためにますます用いられている。ＬＥＤは、特に光変換効率に関して、従来の光源と比較して多くの利点を与える。しかしながら、１つの欠点は、ＬＥＤが比較的狭いスペクトル帯で光を生成することである。
【０００３】
リテールアプリケーションのような多くのアプリケーション及び多くの環境では、例えば演色に関する基準（standard）は、フィリップス社のＣＤＭエリートのような光源により設定される。ＣＤＭエリートランプは、高い光の質及び優れた白色の表現を有している。「白色の表現」という用語は、光源により光を当てられる白色物体の所望の改善された白の見え方のことを指す。ＬＥＤを使用した光源は、従来の照明システムを交換するために用いられる場合、白色として認識される光を生成することを特に必要とされる。
【０００４】
色の再現は、典型的には、Ｒａで計算される演色評価数（ＣＲＩ）を用いて測定される。ＣＲＩは、演色指数と呼ばれる場合もある。ＣＲＩは、理想的な又は自然光源と比較して忠実に種々の物体の色を再現する光源の能力の定量的測定法である。昼光は、高いＣＲＩを有しており、Ｒａが約１００である。白熱電球は、９５よりも大きいＲａでかなり近く、蛍光照明は典型的には７０ないし９０のＲａであまり正確ではない。
【０００５】
その結果、ＬＥＤを使用した照明アプリケーションにおいて所望の「白色」の光を達成するために、高いＣＲＩを持つ光源が望ましい。ＬＥＤ照明システムの場合、容易に得られる約８０ないし９０の演色を持つ温白色（warm-white）又は昼白色（neutral-white）ＬＥＤモジュールが存在する。これらのソースの演色は良好であるが、これらの光源の下で見られる白色物体は、標準的な従来の代替物と比較して幾分白が少なく見える。幾つかのアプリケーションでは、これは、特に、「クリスプホワイト（crisp white）」と呼ばれることが多い優れた白色の表現を有するランプが好ましい上述したリテールアプリケーションの場合に、これらのＬＥＤモジュールに関する欠点である。
【０００６】
色度という用語は、光源の明るさ又は輝度に関わらず光源の色を識別するために用いられる。特に、光源の色度は、１９３１ＣＩＥ色度図又は１９７６ＣＩＥ色度図（国際照明委員会）における色度座標又は色点により表される。光源の色温度は、黒体放射体としても知られる理想の完全な熱光源の観点から定義され、上記黒体放射体の光スペクトルは当該光源の光スペクトルと同じ色度を有する。色温度はケルビン（Ｋ）で測定される。所謂黒体軌跡（又はライン）は、白熱光を発する黒体の色が黒体温度の変化として特別な色度空間を得る経路又はラインである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＥＤソースの白色光照明の改善に関して多くの試みがなされている。米国特許出願公開ＵＳ２００７／０２８４５６３号公報は、青、緑又は赤色の波長範囲の光を発する少なくとも３つの異なるＬＥＤを含み、オプションで４１０ないし４６０のピーク放射波長を持つ第４のＬＥＤを含み、一次光を二次光に変換する波長変換手段も含む発光デバイスについて開示している。狭い放射範囲を持つＬＥＤ及びかなり広い放射波長範囲を持つ黄ないし緑又は橙色の光を発する蛍光体を使用すると、高い演色能力が達成される。米国特許出願公開ＵＳ２００７／０２８４５６３号公報によれば、高いＣＲＩ（＞９０）が達成され得る。
【０００８】
しかしながら、上記光は一般的に白色と認識され、良好な演色を有しているが、白色光は依然として多くのアプリケーションにとって望ましい「クリスプホワイト」ではない。従って、ＬＥＤアプリケーションにおいて改善された白色の表現を有する所望の白色光を提供する効率的な解決策が依然として必要である。
【０００９】
本発明の目的は、この問題を克服し、「クリスプホワイト」効果を生成する白色発光モジュールを提供することにある。
【００１０】
上記を鑑みて、改善された白色の表現を伴う白色光スペクトルを生成することができる発光モジュールを提供することが望ましい。特に、本発明の目的は、優れた白色の表現を持つ光を生成し、所謂「クリスプホワイト」効果を作り出すことができる発光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、これらの目的及びその他の目的は、４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内に放射ピークを持つ白色出力光を生成する発光モジュールであって、４４０から４６０ｎｍまでの第１の波長範囲内に放射ピークを持つ光を発する少なくとも１つの第１の発光素子と、上記第１の発光素子により発せられる光を受け取るように設けられ、緑ないし赤色の波長範囲内に放射ピークを持つ光を発することが可能な少なくとも１つの波長変換材料と、４００から４４０ｎｍまでの第２の波長範囲内に放射ピークを持つ光を発する少なくとも１つの第２の発光素子とを有する当該発光モジュールにより達成される。
【００１２】
第２の観点によれば、上記目的は、４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内に放射ピークを持つ白色出力光を生成する発光モジュールであって、４４０から４６０ｎｍまでの第１の波長範囲内に放射ピーク波長を持つ光を与える少なくとも１つの青色エミッタと、４００から４４０ｎｍまでの第２の波長範囲内に放射ピークを持つ光を与える少なくとも１つの濃青色（deep blue）エミッタと、前記少なくとも１つの青色エミッタにより生成される光を受け取るように設けられ、４４０から４６０ｎｍまでの光を緑ないし赤色の波長範囲内に放射ピークを持つ光に変換することが可能な少なくとも１つの波長変換材料とを有し、
0006363061.tif 000002
但し、０．６≦Ａ′≦３
によって規定される当該発光モジュールにより生成される全出力光の積分スペクトルパワー分布（integral spectral power distribution）に対する３８０から４３０ｎｍまでの波長範囲の光の積分スペクトルパワー分布の比（Ａ′）を生成する当該発光モジュールにより達成される。
【００１３】
本明細書において用いられる場合、「濃青色」又は「短波長の青色」は、３８０から４４０ｎｍまでの波長範囲の青色光を意味する。本発明に係る第２の発光素子は、３９０から４４０ｎｍまで、典型的には４００から４４０ｎｍまでの範囲内に放射ピーク波長を有している。従って、上記ピーク波長よりも短い波長の光も「短波長の青色」の範囲内にあり得る。
【００１４】
更に、本明細書において用いられる場合、「青色」、「通常の青色」、「標準の青色」又は「一般的な青色」は、一般に、４４０から４６０ｎｍまでの範囲内にピーク波長を持つ光のことを指す。
【００１５】
本明細書において用いられる場合、「発光素子」は、ＬＥＤチップ又はダイのような光を発する半導体構造体のことを指す。発光ダイオードは、１つ以上の発光素子を有している。
【００１６】
本明細書において用いられる場合、特に、上述した本発明の第２の観点に関して、「エミッタ」は、特定の波長範囲の光のソースのことを指す。「エミッタ」という用語は、発光素子及び波長変換材料のような蛍光又はルミネセント材料を含むように意図されている。
【００１７】
従って、本発明の第２の観点に係る発光モジュールは、典型的には濃青色発光素子の形の濃青色エミッタと、青色発光素子又は（濃青色光の一部を標準の青色の変換することが可能な）青色波長変換材料の形の青色エミッタと、標準の青色光の一部を緑ないし赤色の波長範囲の光に変換することが可能な他の波長変換材料とを有している。代替として、本発明の第２の観点に係る光源は、（本発明の第１の観点に係る第１の発光素子に対応する）通常の青色発光素子と、（本発明の第１の観点に係る第２の発光素子に対応する）濃青色発光素子と、標準の青色光の一部を緑ないし赤色の波長範囲の光に変換することが可能な波長変換材料とを有している。
【００１８】
研究において、本願発明者等は、或る量の（「濃青色」とも呼ばれる）短波長の青色をスペクトルに加えることにより、優れた白色の表現がＬＥＤモジュールに関しても達成され得ることを見出した。従って、本発明は、或る量の短波長青色光を出力スペクトルに加えることにより優れた白色の表現が達成され得るという認識に基づいている。
【００１９】
よって、本発明によれば、上記発光モジュールは、４００ないし４４０ｎｍの波長範囲、好ましくは、４００ないし４２５ｎｍ又は４００ないし４２０ｎｍの範囲内のどこかに強度ピークを持つ出力光スペクトルを生成する。間違いなく当該光をより長い波長に変換するために与えられる蛍光体と組み合わせて４１０ないし４６０ｎｍの範囲内にピーク放射波長を持つ青色ＬＥＤを用いる米国特許出願公開ＵＳ２００７／０２８４５６３号公報のデバイスとは対照的に、本発明の「濃青色」のエミッタ又は発光素子からの寄与が、全体の出力スペクトルにおいて大いに保持され、それにより、「クリスプホワイト」効果を与える。
【００２０】
白色の見え方を更に改善するために、本発明の実施形態に係る発光モジュールの色点は、特に、低い相対色温度ＣＣＴ（典型的には、４０００Ｋ以下）に関して、黒体ライン（ＢＢＬ）の下側に位置するように変えられ得る。
【００２１】
物体がより明るく見える場合又は無彩色若しくは青みによりわずかに有彩色に見える場合、当該物体はより白色に見えることが証明されている。従って、青みがかった色点は、黒体ライン（ＢＢＬ）上に位置する色点よりも白色として認識される。よって、標準の青色を加えることによりＢＢＬよりもずっと下側に光源の色点を調整することによって、「クリスプ」ホワイト光を得ることが可能である。しかしながら、これは、「ＡＮＳＩビン（区分）」とも呼ばれる決定された色温度（例えば、３０００Ｋ）のＬＥＤ光源についての許容可能な変化を規定するＡＮＳＩ（米国規格協会）の色空間の外側に色点をもたらす。しかしながら、本願発明者等は、標準の青色ではなく、本発明に係る短波長の青色光を加えることにより、最終的な色点がＡＮＳＩの空間の内部に再び位置し、依然として「クリスプホワイト」を含む優れた白色の表現を与えることを見出した。短波長の青色の追加は、ＣＲＩを大きくすることを特に意図しておらず、所望の「クリスプホワイト」効果を与えることを意図していることに注意されたい。
【００２２】
図１５ａは、約３０００Ｋの黒体ライン及び３０００Ｋの色温度についてのＡＮＳＩの色空間を示すＣＩＥ１９３１色度図の一部の模式図である。
【００２３】
色点は、１９７６ＣＩＥ色度図においても表される。図１５ｂは、１９７６ＣＩＥ色度図における約３０００Ｋの黒体ラインを示しており、３０００Ｋの色温度についてのＡＮＳＩの色空間を含んでいる。１９７６ＣＩＥ図は、人間の目により認識される色点のずれ（shift）を表すのにより適しているとみなされることもある。
【００２４】
本発明の実施形態では、発光モジュールにより生成される光は、黒体ライン上に位置するＣＩＥ１９３１色度図又は１９７６ＣＩＥ色度図における色点を有していてもよい。
【００２５】
本発明の実施形態では、発光モジュールにより生成される光は、黒体ラインの下側又はわずかに下側に位置するＣＩＥ１９３１色度図又は１９７６ＣＩＥ色度図における色点を有していてもよい。発光モジュールにより生成される光の色点が黒体ラインの少し下側に調整されると、これは光を当てられる白色物体の白の見え方を更に改善する。
【００２６】
幾つかの実施形態では、発光モジュールにより生成される光は、発光モジュールの各色温度についてのＡＮＳＩの色空間内に位置するＣＩＥ１９３１色度図又は１９７６ＣＩＥ色度図における色点を有している。
【００２７】
本発明の実施形態に係る発光モジュールは、４００から４３５ｎｍまでの、例えば、４０５から４１５ｎｍまで又は４１０から４２０ｎｍまでのような４０５から４２０ｎｍまでの波長範囲内に放射ピークを持つ白色出力光を生成するように構成され得る。従って、上記第２の波長範囲は、４００から４３５ｎｍまで、例えば、４０５から４１５ｎｍまで又は４１０から４２０ｎｍまでのような４０５から４２０ｎｍまでである。
【００２８】
更に、上記波長変換材料により発せられる光は、５００から７８０ｎｍまで、典型的には、５００から６００ｎｍまで、例えば、５００から５６０ｎｍまでである。
【００２９】
本発明の実施形態では、発光モジュールは、少なくとも２つの異なる波長変換材料を有している。例えば、１つの波長変換材料は、（緑ないし黄色を表す）５００から６００ｎｍまでの範囲内に放射ピーク波長を持つ光を発することが可能であり、１つの波長変換材料は、（橙又は赤色を表す）６００から７８０ｎｍまでの範囲内に放射ピーク波長を持つ光を発することが可能である。
【００３０】
本発明の実施形態では、（本発明の第１の観点に係る）第２の発光素子により発せされる光の主部は、緑／黄／赤色波長変換材料により変換されない。代わりに、この濃青色光が、全体の出力スペクトルの一部を形成し、従って、クリスプホワイト効果に寄与する。よって、本発明の第２の観点の実施形態では、濃青色エミッタにより発せされる光の主部は、緑／黄／赤色波長変換材料により変換されない。
【００３１】
本発明の実施形態では、波長変換材料は４４０ｎｍよりも高い吸収ピーク波長を有する。
【００３２】
本発明の実施形態では、波長変換材料はセリウムがドープされたガーネットである。セリウムがドープされたガーネットは、本発明におけるアプリケーションに非常に適した光吸収及び放射特性を有している。
【００３３】
本発明の実施形態では、発光モジュールは、上記第１及び第２の発光素子に加えて、いかなる他のタイプの発光素子も有していない。
【００３４】
本発明の実施形態では、複数の第１の発光素子及びオプションで複数の第２の発光素子を有し、第１の発光素子対第２の発光素子の数の比は、１０：１から２：１までである。第１の発光素子対第２の発光素子のそのような比は、出力光の好適なスペクトル組成を与える。
【００３５】
本発明の実施形態では、本発明の第１の観点に係る発光モジュールもまた、
0006363061.tif 000003
但し、０．６≦Ａ′≦３
によって規定される当該発光モジュールにより生成される全出力光の積分スペクトルパワー分布に対する３８０から４３０ｎｍまでの波長範囲の光の積分スペクトルパワー分布の比Ａ′を生成する。Ａ′のこれらの値は、望ましいクリスプホワイト光効果を与えることを示した又は少なくともそれが予測されている。
【００３６】
本発明の実施形態では、波長変換材料は、上記第１の発光素子又は上記半導体を使用した発光素子それぞれから離れて配されている。従って、波長変換材料は、リモート蛍光体素子である。オプションで、波長変換材料は、上記第２の発光素子からも離れて配されている。
【００３７】
本発明の実施形態では、波長変換材料の少なくとも一部は、第１の発光素子又は半導体を使用した発光素子それぞれの上に与えられており、従って、蛍光体変換型の白色発光ダイオードを形成している。オプションで、上記波長変換材料の他の部分は、第２の発光素子の上に配されている。
【００３８】
代替として、本発明の実施形態では、第２の発光素子は、波長変換材料を有していない。
【００３９】
本発明の幾つかの実施形態に係る発光モジュールの追加の利点は、「色の角度依存性（color over angle）」の問題とも呼ばれる種々の視野角における放射光の不均一なスペクトル分布に関連する問題を解決又は軽減することである。大角度において発せられる青色光は、蛍光体を通るより長い経路のためにより高い程度まで変換されるので、従来の蛍光体変換型のＬＥＤでは、出力光は大きい放射角でより少ない青色光を含んでいる。白色蛍光体変換型ＬＥＤに関するこの問題を解決する従来のやり方は、蛍光体層に散乱させることを追加する（しかしながら、効率の低下を招く）か、又は蛍光体層の上にダイクロイックフィルタを追加することである。
【００４０】
しかしながら、有利なことに、本発明に係る（短波長であるが）第２の青色ＬＥＤの追加が、モジュールにより発せられる青色光の主部にランベルトの放射（Lambertian emission）をもたらし、放射光は種々の視野角についての色に関してより均一である。
【００４１】
他の観点では、本発明は、上述した発光モジュールを用いて白色光を生成する方法であって、
0006363061.tif 000004
但し、０．６≦Ａ′≦３
によって規定される上記発光モジュールにより生成される全出力光の積分スペクトルパワー分布に対する３８０ないし４３０ｎｍの波長範囲の光の積分スペクトルパワー分布の比（Ａ′）を有する出力光を生成するために、少なくとも上記第１及び第２の発光素子又は上記濃青色エミッタそれぞれを動作させることを有する当該方法を提供する。
【００４２】
本発明の実施形態では、発光モジュールは、上記発光モジュールにより光を当てられる白色物体の改善された白の見え方に関連する所望の白色の表現を持つ白色光スペクトルを有する光を生成する。そのような発光モジュールは、
白色光を発するように設けられた少なくとも１つの一次的発光ダイオード素子と、
４００から４４０ｎｍのピーク波長を持つ短波長の青色光を発するように設けられた少なくとも１つの二次的発光ダイオード素子と
を有している。
【００４３】
或る量の短波長の青色を光スペクトルに加えることにより、優れた白色の表現が達成される。色点をＢＢＬよりもずっと下側に調整することによって、クリスプホワイトを作る可能性がある。これは、ＡＮＳＩの色空間の外側に色点をもたらす。しかしながら、短波長の青色を加えることにより、最終的な色点は、優れた白色の表現を伴ってＡＮＳＩの空間内に存在する。
【００４４】
幾つかの実施形態では、発光モジュールは、ＡＮＳＩの色空間内に位置するＣＩＥ１９３１色度図の色点を持つ光を生成する。生成される光は、黒体ラインの下側に位置するＣＩＥ１９３１色度図の色点を持つ。
【００４５】
本発明の実施形態では、上記一次的発光ダイオード素子は、緑ないし赤色の波長範囲内の光を発することが可能な少なくとも１つの蛍光体を有している。従って、上記少なくとも１つの一次的発光ダイオード素子は、少なくとも１つの蛍光体変換型の白色発光ダイオードを有している。上記少なくとも１つの一次的発光ダイオード素子は、少なくとも１つの黄／緑／赤色蛍光体により変換される青色発光ダイオードを有している。すなわち、青色発光ダイオードは、白色光を生成するために黄／緑／赤色蛍光体と組み合わせられる。
【００４６】
上記発光モジュールにより生成される白色光スペクトルは、８０又は９０の演色評価数（ＣＲＩ）を有する。
【００４７】
幾つかの実施形態では、上記二次的発光ダイオード素子は蛍光体を有していない。代替として、他の実施形態では、上記二次的発光ダイオード素子は蛍光体を有している。例えば、短波長の青色光を発するように設けられた二次的発光ダイオード素子は、黄／緑／赤色蛍光体を有している。従って、短波長発光ダイオードの青色光の一部は蛍光体層を用いて変換される。
【００４８】
短波長及び長波長青色チャネルの蛍光体層は、組成及び厚さが異なる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、上記少なくとも１つの黄／緑／赤色蛍光体により変換される青色発光ダイオードは４４０から４６０ｎｍのピーク波長を有しており、上記少なくとも１つの二次的発光ダイオード素子は４００から４４０ｎｍのピーク波長を持つ短波長の青色光を発するように設けられている。
【００５０】
本発明の実施形態では、発光モジュールは、少なくとも１つのそのままの（direct）赤色発光ダイオードを更に有している。
【００５１】
他の観点では、本発明は、発光モジュールにより光を当てられる白色物体の改善された白の見え方に関連する所望の白色の表現を持つ白色光スペクトルを有する光を生成する方法であって、
白色光を発する少なくとも１つの一次的発光ダイオード素子を上記発光モジュールに配するステップと、
短波長の青色光を発する少なくとも１つの二次的発光ダイオード素子を上記発光モジュールに配するステップと
を有する当該方法を提供する。
【００５２】
更に他の観点では、本発明は、蛍光増白剤（fluorescent whitening agents）を有する物体に光を当てるための本明細書において説明される発光モジュールの使用（又は発光モジュールを使用する方法）を提供する。
【００５３】
最後に、更なる観点において、本発明は、少なくとも１つの本明細書において説明される発光モジュールを有するランプ、スポットライト又は照明器具を提供する。
【００５４】
本発明は、特許請求の範囲に列挙された特徴の全ての可能な組み合わせに関連することに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
本発明のこの観点及びその他の観点は、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照してこれからより詳細に説明される。
【００５６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る発光装置の模式的な側面図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施形態に係る発光装置の模式的な側面図である。
【図３ａ】図３ａは、本発明の他の実施形態に係る発光装置の模式的な側面図である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の他の実施形態に係る発光装置の模式的な側面図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態に係る発光装置の模式的な平面図である。
【図５】図５は、本発明に係る発光モジュールの実施形態の模式的な図である。
【図６】図６は、本発明に係る発光モジュールの異なる実施形態の模式的な図である。
【図７】図７は、本発明に係る発光モジュールの異なる実施形態の模式的な図である。
【図８】図８は、本発明に係る発光モジュールの異なる実施形態の模式的な図である。
【図９】図９は、従来の４５５ｎｍの青色ＬＥＤのポンプ波長に関する種々のテストされた白色スペクトルを示している。
【図１０】図１０は、従来の４４５ｎｍの青色ＬＥＤのポンプ波長に関する種々のテストされた白色スペクトルを示している。
【図１１】図１１は、前の２つの図からの組み合わせの１つに関する色点のバリエーションを示している。
【図１２】図１２は、平均の白色の表現を持つ白色スペクトル（実線）と比較した「優れた」白色の表現を持つ１つの白色スペクトル（破線）を示している。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係る発光モジュールに関して記録された放射スペクトル及びモジュールにより光を当てられる蛍光増白剤を有する物体の反射／放射スペクトルを示したグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態に係る発光モジュールにより発せられる光とこの発光モジュールを用いて光を当てられた蛍光増白剤を有する物体の反射／放射スペクトルとの色点の差を示している。
【図１５ａ】約３０００Ｋの色温度の黒体ラインを含む１９３１ＣＩＥ色度図の一部を示している。
【図１５ｂ】約３０００Ｋの色温度の黒体ラインを含む１９７６１ＣＩＥ色度図の一部を示している。
【図１６】本発明の実施形態に係る発光モジュールについての１９７６ＣＩＥ色度空間における理論的に発せられる色点及びそのような発光モジュールにより光を当てられた蛍光増白剤を有する物体の対応する理論的な放射／反射される色点を表している。
【図１７】本発明の実施形態に係る発光モジュールについての１９７６ＣＩＥ色度空間における理論的に発せられる色点及びそのような発光モジュールにより光を当てられた蛍光増白剤を有する物体の対応する理論的な放射／反射される色点を表している。
【図１８】図１８は、予測される色点のずれを強度比Ａ′の関数としてプロットしたグラフである。
【図１９】図１９は、本発明の更なる実施形態に係る発光装置の模式的な側面図である。
【００５７】
図に示されているように、層及び領域の大きさは、説明の目的のために誇張されており、従って、本発明の実施形態の一般的な構造を説明するために与えられている。同様の参照符号は、全体にわたって同様の構成要素を指している。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
本発明が、これから、本発明の目下の好ましい実施形態が示された添付の図面を参照して以下により十分に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形で具現化され、本明細書において説明される実施形態に限定されるように解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、徹底性及び完全性のために与えられ、本発明の範囲を当業者に完全に伝達する。
【００５９】
図１は、当業者により理解されるように、駆動電子機器等を備えた発光モジュールの一部を形成する発光装置１００の形式で本発明の一実施形態を示している。発光装置１００は、支持体１０３の上に配された第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２を有している。第１の発光素子１０１、ここでは、第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップは、青色波長範囲内、特に、４４０から４６０ｎｍまでの光を発するように構成されている。第１のＬＥＤチップ１０１の上には、蛍光体とも呼ばれる波長変換材料１０４が例えば層として配されている。
【００６０】
波長変換材料１０４は、第１のＬＥＤ１０１により発せられる青色光の一部をより長い波長の、典型的には、緑ないし赤色スペクトルの範囲の光に変換するように構成されており、結果として得られる青色光（４４０ないし４６０ｎｍ）と緑ないし赤色光との組み合わせは白色と認識される。従って、これは、黄、緑又は赤色蛍光体である。波長変換材料１０４と組み合わせた第１のＬＥＤチップ１０１は、蛍光体変換型（phosphor converted）の白色ＬＥＤチップと呼ばれる。
【００６１】
更に、第２の発光素子１０２、ここでは、第２のＬＥＤチップは、短波長の、典型的には、４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内の青色光を発するように構成されている。この実施形態では、第２のＬＥＤチップ１０２は、波長変換材料を有しておらず、直接放射ＬＥＤチップと呼ばれる。
【００６２】
動作中、第１のＬＥＤチップから発せられる光は、従来型のスペクトル分布を持つ白色光をもたらすように波長変換材料１０４により部分的に変換される。しかしながら、第２のＬＥＤチップにより発せられる光は、波長変換材料によって変換されず、従って、４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内の放射ピークの形で発光装置からの合計の光出力にスペクトルの寄与を与える。よって、発光装置１００は、第２のＬＥＤチップ１０２に由来する４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内に追加の放射ピークを持つ白色出力光をもたらす。
【００６３】
幾つかの実施形態では、第２のＬＥＤチップ１０２は、４００から４３５ｎｍまでの波長範囲内の光を発するように構成されている。
【００６４】
支持体１０３は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含む任意の好適な物理的及び／又は機能的支持構造の一部である又は一部を形成している。支持体１０３は、発光素子１０１、１０２に必要とされる電気的接続のための手段を支えている。オプションで、支持体１０３の一部は反射性である。
【００６５】
発光装置１００は、オプションで光混合チャンバを形成する少なくとも１つの反射性壁部により囲まれることも考えられる。
【００６６】
本発明において用いられる波長変換材料は、緑ないし赤色の波長範囲において放射する無機蛍光体であり得る。
【００６７】
好適な波長変換材料の例は、ＹＡＧ：Ｃｅとも示されるセリウム（Ｃｅ）がドープされたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）又はＬｕＡＧ：Ｃｅとも示されるセリウムがドープされたＬｕＡＧ（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）のようなＣｅがドープされたガーネットを含んでいるが、これらに限定されるものではない。ＹＡＧ：Ｃｅは黄色みを帯びた光を発するのに対して、ＬｕＡＧ：Ｃｅは黄緑色を帯びた光を発する。代替として、イットリウムの幾らかがガリウム（Ｇａ）と置換された（従って、黄緑色を帯びた光を発する）ＹＡＧ：Ｃｅ材料が用いられ得る。
【００６８】
ＹＡＧ：Ｃｅの吸収極大は、典型的には、約４５５ｎｍである。ＬｕＡＧ：Ｃｅの吸収極大は、典型的には、約４４５ｎｍである。本発明においてＹＡＧ：Ｃｅを用いると、８０のＣＲＩが達成される。しかしながら、ＬｕＡＧ：Ｃｅを用いると、９０までのより高いＣＲＩが達成される。
【００６９】
赤色光を発する無機蛍光体材料の例は、ＥＣＡＳ（Ｃａ１−ｘＡｌＳｉＮ３：Ｅｕｘ、０＜ｘ≦１、好ましくは０＜ｘ≦０．２であるＥＣＡＳ）及びＢＳＳＮ（Ｂａ２−ｘ−ｚＭｘＳｉ５−ｙＡｌｙＮ８−ｙＯｙ：Ｅｕｚ、ＭはＳｒ又はＣａを表し、０≦ｘ≦１及び好ましくは０≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦０．４並びに０．０００５≦ｚ≦０．０５であるＢＳＳＮＥ）を含んでいるが、これらに限定されるものではない。
【００７０】
本発明の実施形態では、少なくとも２つの波長変換材料が用いられ得る。典型的には、そのような実施形態では、１つの波長変換材料は緑ないし黄色のスペクトル範囲の光を発し、１つの波長変換材料は赤色のスペクトル範囲の光を発する。
【００７１】
図２は、本発明の他の実施形態を示している。この実施形態では、発光装置２００は、第１の発光素子、ここでは、第１のＬＥＤチップ２０１と、第２の発光素子、ここでは、第２のＬＥＤチップ２０２とを有している。第１のＬＥＤチップ２０１は、４４０から４６０ｎｍまでの波長範囲の青色光を発するように構成されている。第２のＬＥＤチップ２０２は、４００から４６０ｎｍまでの波長範囲の光を発するように構成されている。
【００７２】
図１を参照して上記に説明された実施形態とは対照的に、第１のＬＥＤチップ２０１は蛍光体変換型のＬＥＤチップではない。すなわち、チップの上に直接配された波長変換材料を有していない。その代わりに、図２に示されている実施形態では、波長変換材料を有する波長変換部材２０４が、両方のＬＥＤチップ２０１、２０２により発せされる光を受け取るために、第１のＬＥＤチップ２０１及び第２のＬＥＤチップ２０２の両方から離れて配されている。波長変換部材２０４は、「リモート蛍光体」又は「リモート構成」にあると言われる。波長変換部材２０４は、リモート蛍光体層とも呼ばれる。この波長変換部材は、自己支持形であり、フィルム、シート、プレート、ディスク等の形で与えられている。図２には示されていないが、上記波長変換部材は、蓋（lid）又は窓を形成するように、光源２０１、２０２を囲む１つ以上の側壁により支持されていてもよい。
【００７３】
典型的には、波長変換部材２０４に含まれる波長変換材料は、青色光をより長い波長、典型的には、緑ないし赤色のスペクトル範囲の光に変換し、結果として得られる青色光（４４０ないし４６０ｎｍ）と緑ないし赤色光との組み合わせは白色と認識される。従って、第１のＬＥＤチップ２０１により発せられる光は、波長変換部材２０４により受け取られ、部分的に変換されるのに対して、第２のＬＥＤチップ２０２により発せられる光は、波長変換部材２０４により受け取られ、ほぼ変換されずに透過する。そのため、発光装置２００は、第２のＬＥＤチップ２０２に由来する４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内に追加の放射ピークを持つ白色出力光をもたらす。
【００７４】
幾つかの実施形態では、波長変換部材２０４は、４５０ｎｍよりも大きい、例えば、約４５５ｎｍに吸収極大を持つ波長変換材料を有している。そのような材料の一例は、ＹＡＧ：Ｃｅである。そのような実施形態では、第２のＬＥＤチップ２０２は、４４０ｎｍに又は４４０ｎｍ付近に放出ピークを有し、これは、波長変換材料のより高い吸収波長のために、第２のＬＥＤチップ２０２により発せられる光、特に、４３５ｎｍよりも小さい波長を有する光の過度の変換をやはり避けることができる。
【００７５】
他の実施形態では、波長変換部材２０４は、４５０ｎｍよりも小さい、例えば４４５ｎｍに又は約４４５ｎｍ前後に吸収極大を持つ波長変換材料を有している。そのような材料の一例は、ＬｕＡＧ：Ｃｅである。
【００７６】
本発明の他の実施形態が図３ａに示されている。この図は発光モジュールの一部を形成する発光装置３００を示しており、発光装置３００は、支持体３０３の上に配された第１のＬＥＤチップの形式の第１の発光素子３０１及び第２のＬＥＤチップの形式の第２の発光素子３０２を有している。この実施形態では、第１のＬＥＤチップ３０１及び第２のＬＥＤチップ３０２の両方が、所謂蛍光体変換型ＬＥＤチップである。第１のＬＥＤチップ３０１は第１の波長変換材料３０４を備え、第２のＬＥＤチップ３０２は第２の波長変換材料３０５を備えている。第１及び第２の波長変換材料３０４、３０５は、同じ材料から成っていてもよいし、異なる材料から成っていてもよい。
【００７７】
典型的には、第１のＬＥＤチップ３０１は、４４０から４６０ｎｍまでの波長範囲の光を発するように構成されている。第１の波長変換材料３０４はこの光の一部をより長い波長の光に変換し、その結果、第１の波長変換材料３０４を含む蛍光体変換型の第１の発光素子３０１からの全体の放射は白色と認識される。更に、第２のＬＥＤチップ３０２は、典型的には、４００から４４０ｎｍまでの波長範囲の光を発し、第２の波長変換材料３０５はこの光を受け取り、その一部をより長い波長の光に変換し、第２の波長変換材料３０５を含む第２の発光素子３０２からの全体の放射もまた白色と認識される。しかしながら、第２のＬＥＤチップ３０２により発せられる十分な量の光が第２の波長変換材料３０５により吸収及び変換されず、従って、発光装置３００の全体の出力スペクトルに４００から４４０ｎｍまでの波長範囲内の放射ピークを与える。
【００７８】
図３ｂは、図３ａの実施形態と類似の実施形態を示しているが、この実施形態では、波長変換材料の連続層３０６が、離れた位置に配されるのではなく、両方のＬＥＤチップ３０１、３０２の上に直接的に与えられている。層３０６は、１つの波長変換材料を有していてもよいし、波長変換材料の組み合わせを有していてもよい。波長変換材料は、層３０６にわたって均一に分布している。層３０６は、流体の形で、例えば、キャリヤ液体中に分散された波長変換材料を与え、発光素子３０１、３０２を覆うように当該液体を散布することにより生成され得る。オプションで、層３０６は、硬化されてもよい。
【００７９】
図４は、ボード又は支持体４０３の上に配された複数の発光ダイオード、ここでは、２０個の個々のＬＥＤチップを有する発光モジュール４００の平面図を示している。このモジュールは、本明細書において定義される第１の波長範囲の光を発する複数の第１のＬＥＤチップ４０１と、本明細書において定義される第２の波長範囲の光を発する少なくとも１つの第２のＬＥＤチップ４０２とを有している。典型的には、モジュール４００は、複数の上記第２のＬＥＤチップ４０２を有している。ボード４０３の周辺には、ＬＥＤチップ４０１、４０２を取り囲むＬＥＤチップ４０１、４０２の高さを超える高さの円形の側壁部４０４が設けられており、側壁部４０４は、ＬＥＤチップ４０１、４０２から離れて蓋又は窓として配され得る波長変換部材の支持体としての機能を果たす。同様の装置の模式的な側面図を示しているが、側壁部４０４を有しておらず、２つのＬＥＤチップのみを示した図２も参照される。側壁部４０４は、ＬＥＤチップ４０１、４０２と対向する反射性の内表面を有しており、従って、反射性の光混合チャンバを形成している。
【００８０】
オプションで、モジュール４００を覆うリモート波長変換部材を有するのではなく、波長変換材料は、個々のＬＥＤチップ４０１の上又は付近に直接与えられていてもよく、オプションで、個々のＬＥＤチップ４０２の上又は付近にも直接与えられていてもよい。例えば、ＬＥＤチップ４０１、オプションでＬＥＤチップ４０２は、図１ないし図３ａそれぞれと同様に、蛍光体変換型である。代替として、波長変換材料の連続層は、図３ｂを参照して説明された実施形態と同様に、ＬＥＤチップ４０１及びＬＥＤチップ４０２の上に与えられていてもよい。
【００８１】
本明細書において説明される本発明の任意の実施形態では、発光装置は、複数の上記第１の発光素子を有しており、オプションで複数の上記第２の発光素子も有している。特に全ての発光素子が同じ電流により駆動されるときには、発せられる各波長範囲の所望の強度比を得るために、異なる数の各第１及び第２の発光素子が用いられてもよい。例えば、第１の発光素子の数対第２の発光素子の数は、１０：１から３：２まで、特に、９：１から２：１まで、例えば、９：１から３：１までである。
【００８２】
例えば図１、図３又は図４を参照して説明されたような本発明の実施形態では、第１のＬＥＤチップは、青色ＬＥＤチップ及び黄色、緑色又は赤色蛍光体に基づく蛍光体変換型のＬＥＤチップである。
【００８３】
オプションで、例えば図３又は図４を参照して説明されたような実施形態では、第２のＬＥＤチップは、黄色、緑色又は赤色蛍光体を有する蛍光体変換型ＬＥＤのチップである。
【００８４】
一般に、各第１及び第２のＬＥＤチップと関連する上記波長変換材料の組成及び／又は量、濃度又は層の厚さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００８５】
本発明の実施形態では、発光ダイオードは、更に、赤色ＬＥＤチップ、典型的には、そのままの（すなわち、蛍光体を有していない）赤色ＬＥＤチップを有していてもよい。
【００８６】
オプションで、本発明の実施形態では、発光モジュールは、例えば波長変換材料の層に加えられる散乱構造を含んでいる。そのような散乱構造は、波長変換材料の層の一番上、典型的には、発光ダイオードからの光の向きにおいて波長変換材料層の下流に与えられる。代替として、散乱構造は、例えば散乱粒子又は散乱孔の形で、波長変換材料中に組み込まれている。
【００８７】
更に、本発明の実施形態が図５ないし図７に示されている。
【００８８】
図５は、本発明の実施形態に係る発光モジュール１０の一実施形態を示している。発光モジュール１０は、２つの青色発光ダイオード１１０が配されたＬＥＤボード２０を有している。２つの青色発光ダイオード１１０は、４４０から４６０ｎｍのピーク波長を持つ青色光を発するように設けられている。２つの青色発光ダイオード１１０は、波長変換材料部８５を有しており、従って、波長変換材料の選択に依存して白色光を発する蛍光体変換型ＬＥＤを形成している。単一のＬＥＤ１１０を含む任意の所望の数のＬＥＤ１１０が用いられ得ることに注意されたい。
【００８９】
発光モジュール１０は、更に、４００から４４０ｎｍのピーク波長を持つ短波長の青色光を発するように設けられた発光ダイオード１２０を有している。
【００９０】
更に、発光モジュール１０は、オプションのそのままの赤色発光ダイオード９０を有している。このそのままの赤色発光ダイオード９０は、６００ｎｍよりも大きい波長を持つ光を発する。このやり方では、結果として得られる白色スペクトルは、２つの青色のピーク、幅広い黄／緑色の放射及びはっきりした赤色の寄与より成っている。少なくとも１つの黄／緑／赤色蛍光体により変換される青色発光ダイオードは４４０から４６０ｎｍのピーク波長を持ち、少なくとも１つの二次的発光ダイオード素子は、４００から４４０ｎｍのピーク波長を持つ短波長の青色光を発するように設けられている。
【００９１】
図６は、本発明の実施形態に係る発光モジュール１０の他の実施形態を示している。この実施形態では、短波長の青色光を発するように設けられた発光ダイオード１２０が、蛍光体を有していない。図５の実施形態と同様に、モジュール１０は、オプションのそのままの赤色発光ダイオード９０を有している。そのままの赤色発光ダイオード９０は、６００ｎｍよりも大きい波長を持つ光を発する。単一のＬＥＤ１１０を含む任意の所望の数の各ＬＥＤ１１０が用いられ得ることに注意されたい。
【００９２】
図７に示されている他の実施形態では、発光モジュール１０は、４４０から４６０ｎｍのピーク波長を持つ青色光を発するように設けられた２つの発光ダイオード１１０を有している。この発光モジュールは、また、４００から４４０ｎｍのピーク波長を持つ短波長の青色光を発するように設けられた発光ダイオード１２０と、そのままの赤色発光ダイオード９０とを有している。この実施形態では、波長変換材料３５、８５が、リモート蛍光体素子として与えられた波長変換部材に含まれている。この実施形態の変形例では、リモート蛍光体素子が波長変換材料３５のみを有しており、波長変換材料８５を有していない。
【００９３】
図８は発光モジュール１０の他の実施形態を示しており、この発光モジュール１０では、多数の発光ダイオード１１０が多数の発光ダイオード１２０とともに密に配されている。発光モジュール１０のＬＥＤボード２１は、その上に直接的に与えられた黄／緑／赤色蛍光体３５、８５を有している。この実施形態は、図３ｂを参照して説明された実施形態と類似している。
【００９４】
上記実施形態では、支持体１０３、２０３、３０３又はＬＥＤボード２０は、チップ・オン・ボード構造であってもよいし、その一部を形成していてもよい。上記黄／緑／赤色蛍光体は、発光ダイオードボード上に配されていてもよいし、リモート構成で配されていてもよい。
【００９５】
上記青色発光ダイオードは混合ボックス（mixing box）内に位置し、上記蛍光体は出口窓に存在する。
【００９６】
発光モジュールにより光を当てられる白色物体の改善された白の見え方に関連する所望の白色の表現を持つ白色光スペクトルを有する光を生成する方法は、白色光を発する少なくとも１つの一次的発光ダイオード素子を上記発光モジュールに配するステップと、短波長の青色光を発する少なくとも１つの二次的発光ダイオード素子を上記発光モジュールに配するステップとを有している。この方法は、発光モジュールにより光を当てられる白色物体の改善された白の見え方に関連する所望の白色の表現を有する白色光スペクトルを伴う光を生成する。この方法は、少なくとも１つの一次的発光ダイオード素子が発光モジュールに配されるステップを有している。続くステップでは、少なくとも１つの二次的発光ダイオード素子が発光モジュールに配される。
【００９７】
本発明の実施形態に係る発光モジュールは、蛍光増白剤（ＦＷＡ）を有する物体及び物品に光を当てるために有利に用いられ得る。
【００９８】
「蛍光増白剤」という名前は、一般に、ＵＶ光による励起時に、通常４４５ｎｍにピークを持つ青色蛍光を生成する化学物質を意味する。蛍光増白剤は、白の見え方を改善するために多くの製品、例えば、紙、布及びプラスチックに加えられている。しかしながら、本願発明者等は、蛍光増白剤が、短波長の青色光による励起も可能であり、これは通常の青色光の放射をもたらし、従って、照射された材料の白の印象を改善するのに寄与することを見出した。特に、４４０ｎｍ以下、とりわけ、４２０ｎｍ以下の波長を有する光は、蛍光増白剤を励起させることができる。本発明の実施形態では、４００から４４０ｎｍまでの範囲内に放射ピーク波長を有する第２の発光ダイオードは、蛍光増白剤を効果的に励起させるのに十分な４２０ｎｍ以下の光の強度を生成する。
【００９９】
望ましい「クリスプホワイト」効果は、上記物体に光を当てるために用いられる光源により発せられる光と比較したＦＷＡを含有する物体により発せられる／反射する光の色点の差（１９７６ＣＩＥ図において見られるようなｖ′のシフト、Δｖ′）によって表される。放射／反射光の色点（Ｐ２）が光源により発せられる光の色点（Ｐ１）と比較して黒体ラインよりも下側に更にシフトすると、これはクリスプホワイト効果を与える（図１４）。この現象は、以下の実施例２を参照してより詳細に説明される。白色の表現における所望の改善及び「クリスプホワイト」効果を与えるために、少なくとも−０．００２のΔｖ′（−Δｖ′≧０．００２）が、特に光源の色点が既にＢＢＬよりも下側である場合に、十分である。しかしながら、光源の色点に依存して、より大きいｖ′のシフト、例えば、少なくとも−０．００５のΔｖ′が望ましい。
【０１００】
本願発明者等は、蛍光増白剤を含有する物体に光を当てる際に得られる「クリスプホワイト」効果（例えば、−０．００５のΔｖ′）は、本発明の実施形態に係る発光モジュールを用いると、モジュールにより発せられる全体のスペクトルに対する「濃」青色光（例えば、３８０ないし４３０ｎｍ）の強度比に依存することを見出した。
【０１０１】
モジュールにより発せられる全体のスペクトルの積分スペクトルパワー分布に対する「濃青色」の波長範囲（ここでは、３８０ないし４３０ｎｍ、「一般的な青色」エミッタからの寄与を避けるために４３０で切り捨て（cutoff））にわたる積分スペクトルパワー分布Ｅ（λ）の比Ａは、
0006363061.tif 000005
として表される。
【０１０２】
更に、本願発明者等は、蛍光増白剤を含有する物体に光を当てる際に所望の「クリスプホワイト」効果（例えば、−０．００６のΔｖ′）を達成するために必要な強度は、本発明の実施形態に係る発光モジュールにより発せられるピーク波長に依存することを見出した。特に、濃青色の波長範囲のより低い部分（例えば、４０５ｎｍ）における濃青色のピーク波長では、「クリスプホワイト」効果を達成するために必要な強度は、濃青色の波長範囲のより高い部分（例えば、４２０ｎｍ）における濃青色のピーク波長の場合よりも低いことが分かった。従って、比Ａ′は、この波長依存性を考慮に入れて、以下のように規定され得る。
0006363061.tif 000006
【０１０３】
本発明の実施形態では、Ａ′は０．６以上であり、典型的には、少なくとも０．８、例えば、０．８≦Ａ′≦３である。本発明の実施形態では、１≦Ａ′≦２である。計算されたΔｖ′をＡ′の関数としてプロットしたグラフが図１８に与えられており、以下により詳細に説明される（実施例２参照。）。
【０１０４】
更に、モジュールにより発せられる全スペクトルの積算スペクトルパワー分布に対する「標準の青色」の波長範囲にわたる積分スペクトルパワー分布Ｅ（λ）の比Ｂは、
0006363061.tif 000007
として表される。
【０１０５】
（「標準の青色」光を発する）本発明に用いられる第１の発光素子は、４４０から４６０ｎｍまでの範囲内にピーク波長を有しているが、ピーク波長よりも短い波長においても幾らかの放射光が存在し、第１の発光素子により生成される光の全体の強度をよりうまく説明するために、積分スペクトルパワー分布は、４３５ｎｍから４６５ｎｍまで計算される。本発明の実施形態では、０＜Ｂ＜０．１５であり、すなわち、通常の青色光が合計のスペクトルの１０％未満を形成する。
【０１０６】
本発明の実施形態に係る発光モジュールを用いると、０．８≦Ａ′≦３及び０＜Ｂ＜０．１５の場合、クリスプホワイト効果及び少なくとも８０の演色評価数が達成され得る。
【０１０７】
本発明の実施形態では、特に全ての発光素子が同じ電流により駆動されるときには、所望の強度比を得るために、異なる数の各第１及び第２の発光素子が用いられる。例えば、第１の発光素子の数対第２の発光素子の数は、２：１から４：１まで、特に、２：１から３：１まで、例えば、約３：２である。合計１００個の発光素子を有する発光モジュールの場合、第１の発光素子の数は６０から８０まで、例えば、７２であり、第２の発光素子の数は４０から２０まで、例えば２８である。そのような発光モジュールは、少なくとも−０．００６のΔｖ′、少なくとも８０のＣＲＩ及び少なくとも２０００ｌｍの光束を与える。
【実施例１】
【０１０８】
白色光を作り出すために、４５５ｎｍの青色発光ＬＥＤが、種々の選択された蛍光体と組み合わせて用いられた。用いられた緑色蛍光体はＬｕＡＧルミラミック、Ｕ８２１（ＬｕＡＧ粉末）及びＵ８２２（ＹＡＧ粉末）であった。これらの緑色蛍光体が、ｅＣＡＳ１０１、ｅＣＡＳ１０２又はそのままの赤色ＬＥＤチップと組み合わせられた。図９には、種々のテストされた白色スペクトルが、これらの種々の組み合わせについて示されており、これらのバリエーションがグラフ中の種々のラインを構成している。
【０１０９】
同じやり方で、４４５ｎｍの青色を発するＬＥＤが、種々の選択された黄／緑／赤色蛍光体と組み合わせて用いられた。同様に、図１０は、これらの対応する組み合わせについての種々の白色スペクトルを示している。種々の蛍光体の選択は、図９及び図１０の両方の種々のラインにより表されている。
【０１１０】
前の２つの図の組み合わせの１つに関して、光が小さい色点のオフセットで生成された。色点（ｃｐ）のシフトは、ＢＢＬに沿っていてもよいし、ＢＢＬに対して垂直であってもよい。図１１は、上記組み合わせの１つについてのこれらのスペクトルのバリエーションを示している。
【０１１１】
既に上述したように、これらのテストされたスペクトルのどれもが、従来の高水準の光源の白色の表現を達成する特性を有する白色の表現を与えない。
【０１１２】
しかしながら、この研究の間に、本願発明者等は、スペクトルへの短波長青色の追加が所望の優れた白色の表現（クリスプホワイト）をもたらすことを見出した。図１２は、平均的な白色の表現を伴う白色スペクトル（実線）と比較した「優れた」白色の表現を伴う白色スペクトル（破線）を示している。
【実施例２】
【０１１３】
２０個の標準の青色ＬＥＤチップ及び５個の濃青色ＬＥＤチップと、ＬｕＡＧ：Ｃｅ蛍光体（Ｕ８２１）と、赤色蛍光体（ＭＣＣ ＢＲ１０１ｄ）とを有する光源が、蛍光増白剤を含有する白い布に光を当てるために用いられた。光源の色点は、ＡＮＳＩの３０００Ｋのビン（区分）の内部であった。
【０１１４】
光源及び布により反射された光の放射スペクトルが測定された。これらのスペクトルは図１３に示されている。見て分かるように、光源のスペクトル（実線）は４１０ｎｍにより高い放射強度ピークを有しており、布により反射又は放射された光の強度（破線）は、４１０ｎｍにおいてより低いが、代わりに、約４２０ないし４８０ｎｍの波長範囲においてわずかにより高い。
【０１１５】
光源及び布からの光の各色点もまた記録され、図１４に示されている。この図で分かるように、光源により発せられる光の色点Ｐ１は黒体ラインよりも下側に位置する。しかしながら、布により放射／反射された光の色点Ｐ２は、ＢＢＬの更に下側にシフトしており、従って、より白色として認識される。この図では、ｖ′方向のシフト（Δｖ′）は約−０．００４である。
【０１１６】
光源及び布からの光の理論的色点が計算され、図１６に示されている。この図で分かるように、光源により発せられる光の色点Ｐ１は黒体ライン上及び３０００ＫのＡＮＳＩビンの内部に位置する。しかしながら、布により反射される光の色点Ｐ２は、ＢＢＬの更に下側にシフトして、３０００ＫのＡＮＳＩビンの境界に又はその外側に位置し、従って、より白色として認識される。
【０１１７】
図１７は、発光モジュールについての例示的な理論的色点（Ｐ１）及び許容可能な色点空間（破線の円）と、発光モジュールにより光を当てられたＦＷＡ含有物体についての結果として得られた理論的色点（Ｐ２）及び望ましい色点空間（実線の円）とを示している。破線の円内部の任意の色点が「クリスプホワイト」として認識される。
【０１１８】
「クリスプホワイト」効果及び白色の表現の所望の改善を与えるために、光源は、好ましくは、少なくとも−０．００２のΔｖ′（−Δｖ′≧０．００２）を生成するべきである。この目的のために、４２０ｎｍ以下の濃青色のピーク波長を持つ光源が好ましい。
【０１１９】
短波長青色光の相対的に高い強度比は、「クリスプホワイト」効果に関して満足な結果を与える。しかしながら、効率及び／又は十分に高いＣＲＩを維持する理由のために、全出力光に対する半波長青色光の相対的に低い比を用いることが好ましい。
【０１２０】
上述したように、本願発明者等は、ピーク濃青色波長と強度比Ａとの関係を調べた。本願発明者等は、濃青色波長範囲のより低い部分（例えば、４０５ｎｍ）における濃青色放射ピーク波長では、「クリスプホワイト」効果（或るｖ′のシフト）を達成するために必要とされる強度及び規定された比Ａ′（式１ｂ）が、濃青色波長範囲のより高い部分（例えば、４２０ｎｍ）における濃青色放射ピーク波長の場合よりも低いことを見出した。図１８は、（本発明の実施形態に係る光源を用いて白色の布又は紙に光を当てる）より早期の実験に基づいて、予想されるΔｖ′をＡ′の関数として示したグラフである。このグラフから分かるように、０．６の比Ａ′は−０．００２のΔｖ′をもたらす。しかしながら、少なくとも約−０．００３のΔｖ′を達成するために、Ａ′≧０．８を有することが望ましく、好ましくは、Ａ′は０．８よりも高く、例えば、少なくとも（０．００４ないし０．００５の−Δｖ′をもたらす）１である。
【０１２１】
本明細書において説明された発光装置は、種々の照明アプリケーションにおいて用いる発光モジュールの一部を形成し得る。例えば、そのような発光モジュールは、白色光源、例えば、例えば、リテール又は展示環境において物体に光を当てるスポットライト又は照明器具に用いられる。特に、典型的にはスポットライトに含まれる本発明の実施形態に係る発光モジュールは、リテール環境におけるアクセント照明のために有利に用いられ得る。
【０１２２】
当業者は、本発明が上述した好ましい実施形態に決して限定されないことを理解する。逆に、多くの修正例及び変形例が添付の特許請求の範囲の範囲内において可能である。例えば、本明細書において説明された第１及び第２の発光素子の一方又は両方が、発光素子と波長変換材料との好適な組み合わせ、例えば、ＵＶＬＥＤチップ及び青色蛍光体により置き換えられてもよい。更に、図１９は、１つのみのタイプの発光素子、特に、基板１０３上に配された濃青色を放射するＬＥＤチップ１９２を用いる発光装置１９０の代替の実施形態を示している。チップ１９２により発せられる青色光の一部を標準の青色に変換するために、青色波長変換材料１９３が与えられている。標準の青色を緑ないし赤色の波長範囲の光に変換することが可能な波長変換材料１９４は、青色波長変換材料１９３の近くに又はその上に直接位置してもよいと考えられるが、ＬＥＤチップ１９２及び青色波長変換材料１９３から離れて与えられている。同様に、青色波長変換材料１９３もまた、ＬＥＤチップ１９２からより遠くに離れて位置してもよいが、波長変換材料１９４は光の経路における青色波長変換材料１９３の下流に有利に与えられる。
【０１２３】
加えて、開示された実施形態に対する他の変形例が、図面、この開示及び添付の特許請求の範囲の研究から特許請求の範囲に係る発明を実行する際に当業者により理解され、もたらされる。特許請求の範囲において、「有する（comprise）」という語は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を排除するものではない。或る方策が互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に用いられないことを示してはいない。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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１５ａ】
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【図１５ｂ】
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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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