(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源モジュールであって、
前記光源モジュールは、配線基板と発光ダイオードアレイを含み、
前記発光ダイオードアレイは電気的に前記配線基板に接続され、駆動時に第１発光ピークグループ、第２発光ピークグループ及び第３発光ピークグループを放出し、
前記第１発光ピークグループは３００ｎｍ≦λｍａｘ＜４５０ｎｍの発光ピークを有し、
前記第２発光ピークグループは４５０ｎｍ≦λｍａｘ＜５５０ｎｍの発光ピークを有し、
前記第３発光ピークグループは５５０ｎｍ≦λｍａｘ＜６００ｎｍの発光ピークを有し、
前記第１発光ピークグループ、前記第２発光ピークグループ、及び、前記第３発光ピークグループの発光ピークは、水面下の太陽光のスペクトルを模擬再現するために組み合わせられ、前記第２発光ピークグループにおける最大のピーク値を１.０とした場合、前記第１発光ピークグループにおける各発光ピークのピーク値Ｉａの範囲は０＜Ｉａ≦０.９であり、前記第３発光ピークグループにおける各発光ピークのピーク値Ｉｂの範囲は０＜Ｉｂ≦０.９であることを特徴とする光源モジュール。
【請求項２】
前記第１発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.５〜０.９であり、前記第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.１〜０.８であることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記発光ダイオードアレイは違う波長の複数の発光ユニットを含み、前記発光ユニットはモザイク方式または直線型で配列されることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項４】
水面下の太陽光のスペクトルを組み合わせで模擬再現する前記第１発光ピークグループ、前記第２発光ピークグループ、及び、前記第３発光ピークグループの発光ピークは、異なる波長の複数の発光ダイオードチップによって提供されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源モジュール。
【請求項５】
水面下の太陽光のスペクトルを組み合わせで模擬再現する前記第１発光ピークグループ、前記第２発光ピークグループ、及び、前記第３発光ピークグループの発光ピークは、異なる波長の複数の発光ダイオードチップと、少なくとも１つの発光ダイオードの励起源上にある少なくとも１つの蛍光体層によって提供され、前記蛍光体層は励起によって５１０ｎｍ≦λｍａｘ＜６００ｎｍの範囲内にある光を放出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源モジュール。
【請求項６】
前記発光ダイオードの励起源から放出された励起光は２００ｎｍ≦λｍａｘ≦４９０ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項５に記載の光源モジュール。
【請求項７】
水面下の太陽光のスペクトルを組み合わせで模擬再現する前記第１発光ピークグループ、前記第２発光ピークグループ、及び、前記第３発光ピークグループの発光ピークは、異なる波長の複数の発光ダイオードチップと、少なくとも１つの発光ダイオードの励起源上にある少なくとも１つの蛍光体層によって提供され、前記蛍光体層は励起によって６２０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内にある周波数帯を持つ光を放出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源モジュール。
【請求項８】
前記蛍光体層は励起後に０.１≦ｘ≦０.６５、０.３５≦ｙ≦０.８５であるＣＩＥ１９３１色座標を有する光を放出することを特徴とする請求項５に記載の光源モジュール。
【請求項９】
前記発光ダイオードアレイは駆動時に第４発光ピークグループを放出し、前記第４発光ピークグループは６００ｎｍ≦λｍａｘ＜７００ｎｍの範囲内に発光ピークを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源モジュール。
【請求項１０】
前記第４発光ピークグループの前記発光ピークは、少なくとも一つの発光ダイオードチップにより提供され、または、少なくとも一つの発光ダイオードの励起源上にある少なくとも一つの蛍光体層により提供されることを特徴とする請求項９に記載の光源モジュール。
【請求項１１】
前記発光ダイオードアレイは、複数の表面実装式の発光ダイオード素子が前記配線基板に配置されることで構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源モジュールであり、特に水面下の太陽光のスペクトルに近似した光条件を実現できる光源モジュールである。
【背景技術】
【０００２】
自然界において、生物が暮らす環境に存在する主な光源として太陽光が挙げられる。太陽光は違う地理環境や緯度によって、異なるスペクトル分布になるため、各地域で育つ生物の種類も異なる。ところで、人工育成の環境において育成対象が受ける自然光は、通常野生生物が暮らす自然環境における光源と異なるため、人工育成された生物は多くの場合に光の条件等の課題によってベストな成長状態に達することはできない。
【０００３】
生物の生育効率を高めるため、通常の人工育成は人工光を利用して生物の光照射のニーズを満たす。過去に植物栽培に利用された人工光として、白熱電球、蛍光ランプ、ハロゲン電球、ＨＰＳ高圧ナトリウムランプや蛍光灯などが挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、それらの人工光で放出されたスペクトルは、自然における植物の生長環境の自然光スペクトルと異なり、さらに人工光が大量な熱放射を発生して植物の温度を上げすぎることもあるので、上記人工光は植物の生育効率を高める理想な光源に適しない。現在、太陽光に近似した光を再現する人工光技術が開発されたが、水面下における太陽光のスペクトルは地上における太陽光のスペクトルと異なるため、太陽光を再現する既存の人工光技術の光源は水生生物が必要とするベストな光の条件を満たすことができない。
【０００５】
前述の課題を顧みて、水生生物の生長に必要となる光照射を提供するように、水面下の太陽光のスペクトルを模擬再現でき、且つ熱放射が少ない人工光源の開発が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、熱放射が少なく、水面下の太陽光のスペクトルを模擬再現できる擬似スペクトルを提供することによって、水生生物の成長率を高めることが可能な光源モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明に係る光源モジュールは、配線基板と発光ダイオードアレイを含み、前記発光ダイオードアレイは電気的に前記配線基板に接続され、駆動時に第１発光ピークグループ、第２発光ピークグループ及び第３発光ピークグループを放出し、前記第１発光ピークグループは３００ｎｍ≦λｍａｘ＜４５０ｎｍの発光ピークを有し、前記第２発光ピークグループは４５０ｎｍ≦λｍａｘ＜５５０ｎｍの発光ピークを有し、前記第３発光ピークグループは５５０ｎｍ≦λｍａｘ＜６００ｎｍの発光ピークを有し、それらの発光ピークは水面下の太陽光のスペクトルに基づいて組み合わせられ、前記第２発光ピークグループにおける最大のピーク値を１.０とした場合、前記第１発光ピークグループにおける各発光ピークのピーク値Ｉａの範囲は０＜Ｉａ≦０.９であり、前記第３発光ピークグループにおける各発光ピークのピーク値Ｉｂの範囲は０＜Ｉｂ≦０.９である。ここで、前記第１発光ピークグループにおける最大のピーク値の範囲は０.５〜０.９であることが好ましく、０.６〜０.９であることが最適である。第３発光ピークグループにおける最大のピーク値の範囲は０.１〜０.８であることが好ましく、０.１〜０.７であることが最適である。また、前記発光ダイオードアレイは駆動時にさらに第４発光ピークグループを放出し、第４発光ピークグループは６００ｎｍ≦λｍａｘ＜７００ｎｍの範囲内に少なくとも一つの発光ピークを有し、第２発光ピークグループにおける最大のピーク値を１.０とした場合、前記第４発光ピークグループにおける各発光ピークのピーク値Ｉｃの範囲は０＜Ｉｃ≦０.５である。
【０００８】
それによって、本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイにおける異なる波長を持つ発光ユニットを組み合わせて混合することによって、水生の動物と植物の生長に必要な光照射を提供する。前記光源モジュールが提供する光源はほとんど熱を伴わない光であるため、人工光による生物の環境温度が高まることを避けることができる。例えば、本発明の光源を水生植物を育成する際に使用するランプに応用した場合、熱放射による植物の温度上昇を避けることができ、降温にかかるコストも削減でき、近距離の照明も実現できる。また、本発明のＬＥＤアレイは回路設計によって、様々な方式で各発光ユニットを駆動することも可能である。それでＬＥＤアレイは水面下の太陽光のスペクトルを模擬再現する各発光ユニットを同時に駆動することができる一方で、ユーザーの需要等に応じて特定の発光ユニットを駆動し、必要とする光モードに調整することができる。例えば、サンゴの蛍光をより際立てるように青色モードに調整し、或いは、赤色のサンゴをより際立てるように赤色を強調することもできる。
【０００９】
本発明において、前記ＬＥＤアレイは、複数の発光ユニットでＮｘＭアレイ（ＮとＭは正の整数である、Ｎ≧３、Ｍ≧２）に並んで形成され、または、モザイク方式で配列された異なる波長を持つ発光ユニットで並んで形成され、各種の波長の光で均一混合の効果を得ることが好ましい。例えば、それらの発光ユニットのうち、任意の４つの隣接したものが少なくとも違う２つのピーク波長（λｍａｘ）の発光ピークを提供することで、局部的に光を混合した２ｘ２サブアレイを形成し、ひいては複数の局部的に混合したサブアレイによって、ＬＥＤアレイの全体的な混合の効果を高めることができる。また、本発明に係るＬＥＤアレイは上記のモザイク配列に限定されなく、ほかの需要や考慮により、直線型（即ち、同じ波長の発光ユニットは縦方向あるいは横方向に配列される）になったり、または他の配列パターンになったりしてもよい。
【００１０】
本発明において、発光ユニットはそれぞれ発光ダイオードチップを備え、それらの発光ピークは異なる波長の複数の発光ダイオードチップにより提供される。あるいは、一部の発光ユニットは、発光ダイオードチップを励起源として、発光ダイオードチップを覆う蛍光体層を発光させる。例えば、λｍａｘが２００〜４９０ｎｍである紫外線または青色ＬＥＤを励起源として、蛍光体層を発光させる（発光ピークは５１０ｎｍ≦λｍａｘ＜６００ｎｍの範囲内にあり、ＣＩＥ１９３１色座標は０.１≦ｘ≦０.６５、０.３５≦ｙ≦０.８５である）。それによって、緑色ＬＥＤチップに比べて、紫外線または青色ＬＥＤチップを利用して励起方式で緑色蛍光体層を発光させることで発光効率が良くなる。ここで、５１０ｎｍ≦λｍａｘ＜６００ｎｍの蛍光体層から放出された光は、さらに赤色周波数帯を含む水面下の太陽光のスペクトルを模擬再現する６２０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内にある周波数帯を備えることが望ましい。同じように、６００ｎｍ≦λｍａｘ＜７００ｎｍの範囲内にある発光ピークは、赤色ＬＥＤチップより提供され、または紫外線あるいは青色ＬＥＤチップを励起源として赤色蛍光体層を発光させることによって提供される。ここで、ＬＥＤの励起源から放出された励起光は、一種類又は数種類の蛍光体からなる蛍光体層で完全に吸収されるために、発光ユニットのそれぞれから放出された光は、蛍光体層からの発光ピークを有する光である。あるいは、励起源から放出された光は部分的に蛍光体層に吸収されることによって、蛍光体層を通過した光と蛍光体層から放出された光とは混合して白色光または他の色光になる。また、上記蛍光体層は特に制限がなく、実際の需要により適切な蛍光物質を選択することが望ましい。例えば、０.１≦ｘ≦０.７５且つ０.１５≦ｙ≦０.８５の色座標（ＣＩＥ１９３１）を持つ発光ピークを有する蛍光体層はこの発明に適用できる。ただし、それに限定されない。
【００１１】
本発明において、それらの発光ピークのうち、隣接した２つのピークの波長差（△λｍａｘ）は特に制限がなく、実際の需要により一定または一定でないピークの波長差（△λｍａｘ）であってもよい。例えば、本発明の実施例ではピークの波長差（△λｍａｘ）が約２０ｎｍのＬＥＤ光／蛍光を組み合わせて水面下の太陽光のスペクトルを模擬再現する。ただし、それはただ１つの実施形態に過ぎず、本発明はそれに限られない。
【００１２】
本発明において、上記の配線基板は特に制限がなく、ＬＥＤアレイの回路を備えるシングルレイヤー基板、ダブルレイヤー基板、トリプルレイヤー基板、または多層構造の基板であってもよい。また、本発明において発光ダイオードのパッケージ方式は特に制限がない。例えば、パッケージでＬＥＤチップを表面実装部品（ＳＭＤ）にした上で、異なる波長のＳＭＤ部品（表面実装式の発光ダイオード素子）を配線基板に配置することが望ましい。
【００１３】
また、本発明に係る光源モジュールの用途として、水生生物（例えば藻類、サンゴや魚類など）の生長に必要な光照射を提供することで、水生生物の成長率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光源モジュールは、水面下の太陽光のスペクトルに近似した光条件を模擬再現し、水生生物に自然環境に近似した光照射を提供することで、水生生物の成長率を高めることができる。それに、熱放射による環境の温度の上昇も抑えられる。そのため、本発明は植物の人工栽培用のランプに応用でき、ほかの水生生物の育成にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例において光源モジュールを示す模式図。
【図２】図１に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図３】図１に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下５メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図４】本発明の第１実施例においてＬＥＤ素子を示す斜視図。
【図５】本発明の第１実施例においてもう1つの形態のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図６】図５に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図７】図５に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下１０メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図８】本発明の第１実施例においてもう1つの形態のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図９】図８に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図１０】図８に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下１５メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図１１】本発明の第１実施例においてもう１つの形態のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図１２】図１１に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図１３】図１１に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下２０メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図１４】本発明の第２実施例においてモザイク配列のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図１５】本発明の第２実施例において６０００Ｋの白色光のスペクトルを示す図。
【図１６】本発明の第２実施例において直線型のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図１７】図１４と図１６に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図１８】図１４と図１６に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下５メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図１９】本発明の第２実施例において３０００Ｋ、５０００Ｋ及び５７００Ｋの白色光のスペクトルを示す図。
【図２０】本発明の第２実施例において３０００Ｋ及び６０００Ｋの白色光のスペクトルを示す図。
【図２１】本発明の第２実施例においてもう１つの形態のモザイク配列のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図２２】本発明の第２実施例においてもう１つの形態の直線型のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図２３】図２１と図２２に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図２４】図２１と図２２に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下１０メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図２５】本発明の第２実施例においてもう１つの形態のモザイク配列のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図２６】本発明の第２実施例においてもう１つの形態の直線型のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図２７】図２５と図２６に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図２８】図２５と図２６に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下１０メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図２９】本発明の第２実施例においてもう１つの形態のモザイク配列のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図３０】本発明の第２実施例においてもう１つの形態の直線型のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図３１】図２９と図３０に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図３２】図２９と図３０に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下１５メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図３３】本発明の第２実施例においてもう１つの形態のモザイク配列のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図３４】本発明の第２実施例においてもう１つの形態の直線型のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図３５】図３３と図３４に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図３６】図３３と図３４に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下１５メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図３７】本発明の第２実施例においてもう１つの形態のモザイク配列のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図３８】本発明の第２実施例においてもう１つの形態の直線型のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図３９】図３７と図３８に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図４０】図３７と図３８に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下２０メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図４１】本発明の第２実施例においてもう１つの形態のモザイク配列のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図４２】本発明の第２実施例においてもう１つの形態の直線型のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図４３】図４１と図４２に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図４４】図４１と図４２に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下２０メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【図４５】本発明の第３実施例においてモザイク配列のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図４６】本発明の第３実施例において直線型のＬＥＤアレイを示す模式図。
【図４７】図４５と図４６に示すＬＥＤアレイから放出された各発光ピークを示す図。
【図４８】図４５と図４６に示すＬＥＤアレイから放出された擬似スペクトルと水面下５メートルにある太陽光のスペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、具体的な実施例に基づいて本発明の実施形態を説明する。当業者はこの明細書の記載によって本発明のメリットと効果を理解することができる。以下の図面は簡略化した図面であり、部材の数量と、形状と、サイズとは必要に応じて種々変更することができ、実際の構造は図面より複雑な場合もある。また、複数の実施例を組合せ、必要に応じて種々変更することができる。この明細書の詳細内容についても、様々な観点や応用などに基づいて、本発明の原理を背けないことを前提として、種々変更することができる。
【００１７】
[実施例１]
図１を参照する。図１は本発明の実施例において光源モジュール１００を示す模式図である。図１に示すように、本発明の光源モジュール１００は配線基板１０と発光ダイオードアレイ２０を含む。発光ダイオードアレイ２０は違う波長の発光ダイオード素子の配列で形成され、電気的に配線基板１０の電極１１、１２に接続されている。それによって、本発明は違う波長の発光ダイオード素子の組み合わせで水面下の太陽光のスペクトルを模擬再現する。以下、水面下５メートル、１０メートル、１５メートルと２０メートルにある太陽光のスペクトルを模擬再現する各例について説明する。
【００１８】
まず、水面下５メートルにある太陽光のスペクトルを模擬再現する例について説明する。図１に示すように、本実施例は、２つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、３つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、３つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、１つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、６つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、８つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、７つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、９つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、７つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、３つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、を利用する。この４９つの発光ユニットの組み合わせで、所要のスペクトルを模擬再現する。それぞれの発光ダイオード素子の最大の動作電圧／動作電流／動作パワーは３.４Ｖ／７００ＭＡ／２.３８Ｗである。
【００１９】
図１に示すように、それらの発光ダイオード素子は７ｘ７配列の発光ダイオードアレイ２０になり、７直列５並列接続グループと７直列２並列接続グループに配列される。７直列５並列接続グループは、３９０ｎｍ〜５３０ｎｍの発光ダイオード素子を含み、電気的に電極１１に接続される。７直列２並列接続グループは、５３０ｎｍ〜５７０ｎｍの発光ダイオード素子を含み、電気的に電極１２に接続される。それによって、発光ダイオードアレイ２０を駆動することで、それらの発光ダイオード素子は下記表１と図２に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.８３と０.６７である）を持つ光を放出し、組み合わせで図３に示す擬似スペクトルを実現する。
【００２０】
水面下５メートルのスペクトルを模擬再現する
【表１】
0006330063.tif 000002
【００２１】
本発明において、前記発光ダイオードアレイ２０は図１に示す直線型配列の実施形態に限らず、違う波長の光を均一に混合するモザイクアレイの配列であってもよい。また、それらの発光ダイオード素子はそれぞれ独立した回路に設置してもよい。それで各波長の発光ダイオード素子は独自に駆動されるため、それぞれに対して電圧の調整によって各波長の光強度を調整することが可能である。それによって、発光ダイオードアレイ２０は水生生物（例えばサンゴ、藻類や魚類など）が暮らす自然環境に近似した擬似スペクトルを実現できるだけではなく、需要や場合に応じて様々な光源モード（例えば青色の観賞モード）に調整することもできる。なお、ユーザーが入力した明るさや切り替え時間などの設定により、所定のタイミングで所定のモードに切り替えることができる。
【００２２】
また、上記光源モジュール１００は、特定の発光ダイオードのパッケージ方式に限定されなく、どんなパッケージ方式であっても本発明の目的を実現できる。例えば、ＣＯＢ実装方式で上記波長の発光ダイオードチップを直接配線基板１０に配置する。またはパッケージで発光ダイオードチップを同じ寸法の表面実装部品（ＳＭＤ）にした後、それらのＳＭＤ部品を配線基板１０に配置する。ここで、本実施例はＳＭＤ方式を一例として説明する。図４に示すように、前記発光ダイオード素子は、パッケージベース２０１と、発光ダイオードチップ２０３と、封止層２０５と、を含む。前記発光ダイオードチップ２０３はパッケージベース２０１に設置され、封止層２０５は発光ダイオードチップ２０３を覆って、そのような構成でＳＭＤの発光ダイオード素子になる。この実施例においては複数の発光ダイオードチップから放出された違う波長の光を所定のスペクトルに組み合わせるため、利用された封止層２０５は蛍光物質を含まない透明のシリコーン層である。
【００２３】
続いて、本実施例は、同じように７ｘ７のＬＥＤアレイを利用し、各波長のＬＥＤ素子の数量を調整することによって、水面下１０メートル、１５メートル及び２０メートルにある太陽光のスペクトルを模擬再現する。
【００２４】
図５を参照する。水面下１０メートルの光条件を模擬再現する実施形態は、１つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、２つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、２つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、３つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、４つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、６つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、５つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、６つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、８つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、１２つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、を利用し、複数の違う波長のＬＥＤチップで組み合わせによって所定のスペクトルを実現する。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは、駆動後に下記表２と図６に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.７０と０.３９である）を持つ光を放出し、組み合わせで図７に示す擬似スペクトルを実現する。
【００２５】
水面下１０メートルのスペクトルを模擬再現する
【表２】
0006330063.tif 000003
【００２６】
図８を参照する。水面下１５メートルの光条件を模擬再現する実施形態は、１つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、３つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、３つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、３つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、６つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、８つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、６つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、６つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、６つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、７つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、を利用し、複数の違う波長のＬＥＤチップで組み合わせによって所定のスペクトルを実現する。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは、駆動後に下記表３と図９に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.６８と０.２１である）を持つ光を放出し、組み合わせで図１０に示す擬似スペクトルを実現する。
【００２７】
水面下１５メートルのスペクトルを模擬再現する
【表３】
0006330063.tif 000004
【００２８】
図１１を参照する。水面下２０メートルの光条件を模擬再現する実施形態は、１つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、２つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、４つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、２つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、６つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、９つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、７つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、６つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、６つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、６つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、を利用し、複数の違う波長のＬＥＤチップで組み合わせによって所定のスペクトルを実現する。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは、駆動後に下記表４と図１２に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.７７及０.２１である）を持つ光を放出し、組み合わせで図１３に示す擬似スペクトルを実現する。
【００２９】
水面下２０メートルのスペクトルを模擬再現する
【表４】
0006330063.tif 000005
【００３０】
[実施例２]
図１４を参照する。図１４は本発明のもう一つの実施例において発光ダイオードアレイ２０を示す模式図である。本実施例は１００つの発光ユニットを利用して水面下５メートル、１０メートル、１５メートル及び２０メートルにある太陽光のスペクトルを模擬再現する。
【００３１】
まず、水面下５メートルにある太陽光のスペクトルを模擬再現する例について説明する。図１４に示すように、この例は、３つの３５０ｎｍの発光ダイオード素子２１１と、３つの３７０ｎｍの発光ダイオード素子２１３と、２つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、３つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、４つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、１つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、６つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、１１つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、６つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、１２つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、８つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、１８つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、１０つの５９０ｎｍの発光ダイオード素子２３５と、を利用し、複数の違う波長のＬＥＤチップと１３つの白色発光ダイオード素子２５１を組み合わせて１０ｘ１０の発光ダイオードアレイ２０を形成する。ここで、図１５に示すように、本実施例の白色発光ダイオード素子２５１は、４００〜４９０ｎｍの励起光（λｍａｘは約４５０ｎｍである）を放出する青色発光ダイオードチップを発光ダイオードの励起源とし、発光ダイオードの励起源を覆う封止層を蛍光体層とし、青色のＬＥＤ光の励起によってピーク（λｍａｘ）が約５５０ｎｍである蛍光を放出する。それで、４００〜４９０ｎｍのＬＥＤ励起光と４９０〜７５０ｎｍの蛍光を混合して、６０００Ｋの白色光を形成する。
【００３２】
違う波長の光を均一に混合するため、図１４に示すように、それらの異なる波長の発光ユニットは、モザイク方式で１０ｘ１０の発光ダイオードアレイ２０に配列されることが望ましい。図１４に示すように、発光ダイオードアレイ２０において、任意の４つの隣接した発光ユニットが少なくとも違う２つのピーク波長の発光ピークを提供することで、局部的に光を混合した２ｘ２サブアレイを形成する。しかし、モザイクの配列方式は一例に過ぎず、本実施例は図１６に示すように、直線の配列で１０ｘ１０の発光ダイオードアレイを形成してもよい。ただし、それに限定されるものではない。
【００３３】
それで、発光ダイオードアレイ２０を駆動した後、それらの発光ユニットは下記表５と図１７に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.７６と０.４６である）を持つ光を放出し、組み合わせで図１８に示す擬似スペクトルを実現する。
【００３４】
水面下５メートルのスペクトルを模擬再現する
【表５】
0006330063.tif 000006
【００３５】
特に説明したいのは、発光ダイオードチップと蛍光体層を組みわせる実施形態において、ＬＥＤの励起光と蛍光の相対的な強度は、蛍光体層の厚さ又は蛍光体の濃度を調整することで変えることができることである。例えば、上述のように蛍光体層で励起光を部分的に吸収する実施形態のほか、実際の需要に応じて蛍光体層を変更し、発光ダイオードの励起源から放出された励起光を蛍光体層に完全に吸収させる。また、本実施例は前記の６０００Ｋの白色光に限らず、ほかの蛍光体層を利用してもよい。例えば、本実施例において３０００Ｋ、５０００Ｋまたは５７００Ｋの白色光で組み合わせてスペクトル（図１９と図２０を参照する）を実現してもよい。ただし、それに限定されるものではない。また、波長の長いＬＥＤチップの発光効率が悪いため、励起の方式で蛍光体層に光を放出させることで、より長い波長の発光ピークを得ることができ、発光の効率を高めることができる。例えば、λｍａｘが２００ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲内にある青色または紫外線のＬＥＤチップで励起光を提供し、５１０ｎｍ≦λｍａｘ＜６００ｎｍの範囲内の発光ピーク（黄緑色）、または６００ｎｍ≦λｍａｘ＜７００ｎｍの範囲内の発光ピーク（赤色）で、蛍光体層を発光させる。
【００３６】
続いて、本実施例は、同じように１０ｘ１０のＬＥＤアレイを利用し、各波長のＬＥＤ素子の数量を調整することによって、水面下１０メートル、１５メートル及び２０メートルにある太陽光のスペクトルを模擬再現する。
【００３７】
図２１を参照する。水面下１０メートルの光条件を模擬再現する実施形態は、３つの３５０ｎｍの発光ダイオード素子２１１と、３つの３７０ｎｍの発光ダイオード素子２１３と、２つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、４つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、３つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、４つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、７つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、１３つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、７つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、１６つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、９つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、２１つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、７つの５９０ｎｍの発光ダイオード素子２３５と、を利用し、複数の違う波長のＬＥＤチップと１つの白色発光ダイオード素子２５１を組み合わせて、ＬＥＤの励起源から放出された励起光と蛍光体層から放出された蛍光を混合して白色光を形成する。同じように、本実施形態はモザイク配列に限らず、図２２に示すような直線型でもよい。ただしそれに限定されるものではない。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは駆動後に下記表６と図２３に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.７９と０.４３である）を持つ光を放出し、組み合わせで図２４に示す擬似スペクトルを実現する。
【００３８】
水面下１０メートルのスペクトルを模擬再現する
【表６】
0006330063.tif 000007
【００３９】
また、図２５を参照する。白色光のＬＥＤ素子に代わって、本実施形態は、３つの３５０ｎｍの発光ダイオード素子２１１と、３つの３７０ｎｍの発光ダイオード素子２１３と、２つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、４つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、４つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、４つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、８つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、１３つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、８つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、１４つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、８つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、２４つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、５つの５９０ｎｍの発光ダイオード素子２３５と、を利用し、違う波長のＬＥＤの組み合わせで水面下１０メートルにある太陽光のスペクトルを模擬再現する。同じように、本実施形態はモザイク配列に限らず、図２６に示すような直線型でもよい。ただしそれに限定されるものではない。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは駆動後に下記表７と図２７に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.７６と０.４１である）を持つ光を放出し、組み合わせで図２８に示す擬似スペクトルを実現する。
【００４０】
水面下１０メートルのスペクトルを模擬再現する
【表７】
0006330063.tif 000008
【００４１】
図２９を参照する。水面下１５メートルの光条件を模擬再現する実施形態は、３つの３５０ｎｍの発光ダイオード素子２１１と、３つの３７０ｎｍの発光ダイオード素子２１３と、２つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、５つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、６つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、４つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、１０つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、１６つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、７つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、１７つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、８つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、１３つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、３つの５９０ｎｍの発光ダイオード素子２３５と、を利用し、複数の違う波長のＬＥＤチップと３つの白色発光ダイオード素子２５１を組み合わせて、ＬＥＤの励起源から放出された励起光と蛍光体層から放出された蛍光を混合して白色光を形成する。同じように、本実施形態はモザイク配列に限らず、図３０に示すような直線型でもよい。ただしそれに限定されるものではない。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは駆動後に下記表８と図３１に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.７７と０.２２である）を持つ光を放出し、組み合わせで図３２に示す擬似スペクトルを実現する。
【００４２】
水面下１５メートルのスペクトルを模擬再現する
【表８】
0006330063.tif 000009
【００４３】
また、図３３を参照する、白色光のＬＥＤ素子に代わって、本実施形態は、３つの３５０ｎｍの発光ダイオード素子２１１と、３つの３７０ｎｍの発光ダイオード素子２１３と、２つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、５つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、６つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、４つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、１０つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、１５つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、８つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、１５つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、８つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、１８つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、３つの５９０ｎｍの発光ダイオード素子２３５と、を利用し、違う波長のＬＥＤの組み合わせで水面下１５メートルにある太陽光のスペクトルを模擬再現する。同じように、本実施形態はモザイク配列に限らず、図３４に示すような直線型でもよい。ただしそれに限定されるものではない。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは駆動後に下記表９と図３５に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.７３と０.２６である）を持つ光を放出し、組み合わせで図３６に示す擬似スペクトルを実現する。
【００４４】
水面下１５メートルのスペクトルを模擬再現する
【表９】
0006330063.tif 000010
【００４５】
図３７を参照する。水面下２０メートルの光条件を模擬再現する実施形態は、３つの３５０ｎｍの発光ダイオード素子２１１と、４つの３７０ｎｍの発光ダイオード素子２１３と、２つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、６つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、７つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、５つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、１２つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、２０つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、９つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、１４つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、９つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、９つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、を利用し、複数の違う波長のＬＥＤチップで組み合わせによって所定のスペクトルを実現する。同じように、本実施形態はモザイク配列に限らず、図３８に示すような直線型でもよい。ただしそれに限定されるものではない。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは駆動後に下記表１０と図３９に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.７８と０.１７である）を持つ光を放出し、組み合わせで図４０に示す擬似スペクトルを実現する。
【００４６】
水面下２０メートルのスペクトルを模擬再現する
【表１０】
0006330063.tif 000011
【００４７】
また、図４１を参照する。本実施形態は、３つの３５０ｎｍの発光ダイオード素子２１１と、３つの３７０ｎｍの発光ダイオード素子２１３と、２つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、４つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、６つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、４つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、１１つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、１６つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、１０つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、１５つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、１２つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、１３つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、１つの５９０ｎｍの発光ダイオード素子２３５と、を利用し、水面下２０メートルにある太陽光のスペクトルを模擬再現してもよい。同じように、本実施形態はモザイク配列に限らず、図４２に示すような直線型でもよい。ただしそれに限定されるものではない。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは駆動後に下記表１１と図４３に示す発光ピーク（第１と第３発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.６９と０.２４である）を持つ光を放出し、組み合わせで図４４に示す擬似スペクトルを実現する。
【００４８】
水面下２０メートルのスペクトルを模擬再現する
【表１１】
0006330063.tif 000012
【００４９】
[実施例３]
本実施例は、上述実施例２と同じように、１０ｘ１０のＬＥＤアレイでスペクトルの模擬再現を行う。主な相違点は、本実施例のＬＥＤアレイはさらに第４発光ピークグループを提供することである。水面下５メートルのスペクトルを模擬再現する例について説明する。図４５を参照する。本実施例は、３つの３５０ｎｍの発光ダイオード素子２１１と、３つの３７０ｎｍの発光ダイオード素子２１３と、２つの３９０ｎｍの発光ダイオード素子２１５と、３つの４１０ｎｍの発光ダイオード素子２１７と、３つの４３０ｎｍの発光ダイオード素子２１９と、３つの４５０ｎｍの発光ダイオード素子２２１と、６つの４７０ｎｍの発光ダイオード素子２２３と、１０つの４９０ｎｍの発光ダイオード素子２２５と、６つの５１０ｎｍの発光ダイオード素子２２７と、１４つの５３０ｎｍの発光ダイオード素子２２９と、７つの５５０ｎｍの発光ダイオード素子２３１と、２５つの５７０ｎｍの発光ダイオード素子２３３と、１２つの５９０ｎｍの発光ダイオード素子２３５と、１つの６１０ｎｍの発光ダイオード素子２４１と、１つの６３０ｎｍの発光ダイオード素子２４３と、１つの６５０ｎｍの発光ダイオード素子２４５と、を利用し、複数の違う波長のＬＥＤチップの組み合わせによって所定のスペクトルを実現する。同じように、本実施形態はモザイク配列に限らず、図４６に示すような直線型でもよい。ただしそれに限定されるものではない。それによって、本実施形態のＬＥＤアレイは駆動後に下記表１２と図４７に示す発光ピーク（第１、第３及び第４発光ピークグループにおいて最大のピーク値は０.７７、０.６７及び０.２１である）を持つ光を放出し、組み合わせで図４８に示す擬似スペクトルを実現する。ここで、５１０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内にある発光ピークは、光放出ピークが５１０ｎｍ〜７００ｎｍである蛍光体により提供されてもよい。
【００５０】
水面下５メートルのスペクトルを模擬再現する
【表１２】
0006330063.tif 000013
【００５１】
上述のように、本発明に係る光源モジュールは、水面下の太陽光のスペクトルに近似した光条件を模擬再現し、水生生物に自然環境に近似した光照射を提供することで、水生生物の成長率を高めることができる。それと同時に、熱放射による環境の温度の上昇も抑えられる。そのため、本発明は植物の人工栽培用のランプに応用でき、ほかの水生生物の育成にも適用可能である。
【００５２】
上記の実施例は、本発明の実施形態と特徴を説明するための例である。本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その他種々の変更が可能である。特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の実施の形態を含むことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の光源モジュールは、水面下の太陽光のスペクトルに近似した光条件を模擬再現し、水生生物に自然環境に近似した光照射を提供することで、水生生物の成長率を高めることができる。また、熱放射による環境の温度の上昇も抑えられるため、植物の人工栽培用のランプに応用でき、ほかの水生生物の育成にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１００  光源モジュール
１０  配線基板
１１、１２  電極
２０  発光ダイオードアレイ
２０１  パッケージベース
２０３  発光ダイオードチップ
２０５  封止層
２１１  ３５０ｎｍの発光ダイオード素子
２１３  ３７０ｎｍの発光ダイオード素子
２１５  ３９０ｎｍの発光ダイオード素子
２１７  ４１０ｎｍの発光ダイオード素子
２１９  ４３０ｎｍの発光ダイオード素子
２２１  ４５０ｎｍの発光ダイオード素子
２２３  ４７０ｎｍの発光ダイオード素子
２２５  ４９０ｎｍの発光ダイオード素子
２２７  ５１０ｎｍの発光ダイオード素子
２２９  ５３０ｎｍの発光ダイオード素子
２３１  ５５０ｎｍの発光ダイオード素子
２３３  ５７０ｎｍの発光ダイオード素子
２３５  ５９０ｎｍの発光ダイオード素子
２４１  ６１０ｎｍの発光ダイオード素子
２４３  ６３０ｎｍの発光ダイオード素子
２４５  ６５０ｎｍの発光ダイオード素子
２５１  白色発光ダイオード素子
【図１】
0006330063.tif 000014
【図２】
0006330063.tif 000015
【図３】
0006330063.tif 000016
【図４】
0006330063.tif 000017
【図５】
0006330063.tif 000018
【図６】
0006330063.tif 000019
【図７】
0006330063.tif 000020
【図８】
0006330063.tif 000021
【図９】
0006330063.tif 000022
【図１０】
0006330063.tif 000023
【図１１】
0006330063.tif 000024
【図１２】
0006330063.tif 000025
【図１３】
0006330063.tif 000026
【図１４】
0006330063.tif 000027
【図１５】
0006330063.tif 000028
【図１６】
0006330063.tif 000029
【図１７】
0006330063.tif 000030
【図１８】
0006330063.tif 000031
【図１９】
0006330063.tif 000032
【図２０】
0006330063.tif 000033
【図２１】
0006330063.tif 000034
【図２２】
0006330063.tif 000035
【図２３】
0006330063.tif 000036
【図２４】
0006330063.tif 000037
【図２５】
0006330063.tif 000038
【図２６】
0006330063.tif 000039
【図２７】
0006330063.tif 000040
【図２８】
0006330063.tif 000041
【図２９】
0006330063.tif 000042
【図３０】
0006330063.tif 000043
【図３１】
0006330063.tif 000044
【図３２】
0006330063.tif 000045
【図３３】
0006330063.tif 000046
【図３４】
0006330063.tif 000047
【図３５】
0006330063.tif 000048
【図３６】
0006330063.tif 000049
【図３７】
0006330063.tif 000050
【図３８】
0006330063.tif 000051
【図３９】
0006330063.tif 000052
【図４０】
0006330063.tif 000053
【図４１】
0006330063.tif 000054
【図４２】
0006330063.tif 000055
【図４３】
0006330063.tif 000056
【図４４】
0006330063.tif 000057
【図４５】
0006330063.tif 000058
【図４６】
0006330063.tif 000059
【図４７】
0006330063.tif 000060
【図４８】
0006330063.tif 000061