(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光スペクトルのピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にある光を光束比で１６〜３１％発生し、かつ半値幅が１５〜６０ｎｍの赤色光を発生する第１の発光ダイオードと；
発光スペクトルのピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にある光を光束比で４８〜７６％発生し、かつ半値幅が２０〜６０ｎｍの緑色光を発生する第２の発光ダイオードと；
発光スペクトルのピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にある光を光束比で７〜３１％発生し、かつ半値幅が１５〜７０ｎｍの青色光を発生する第３の発光ダイオードと；
を具備し、各色光が加法混色されて相関色温度が６５００Ｋ±１０％の白色光を得るように構成されていることを特徴とする発光ダイオードを用いた照明用光源。
【請求項２】
発光スペクトルのピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にある光を光束比で１９〜２７％発生し、かつ半値幅が１５〜６０ｎｍの赤色光を発生する第１の発光ダイオードと；
発光スペクトルのピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にある光を光束比で５２〜７５％発生し、かつ半値幅が２０〜６０ｎｍの緑色光を発生する第２の発光ダイオードと；
発光スペクトルのピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にある光を光束比で５〜２４％発生し、かつ半値幅が１５〜７０ｎｍの青色光を発生する第３の発光ダイオードと；
を具備し、各色光が加法混色されて相関色温度が５０００Ｋ±１０％の白色光を得るように構成されていることを特徴とする発光ダイオードを用いた照明用光源。
【請求項３】
発光スペクトルのピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にある光を光束比で２４〜４０％発生し、かつ半値幅が１５〜６０ｎｍの赤色光を発生する第１の発光ダイオードと；
発光スペクトルのピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にある光を光束比で３１〜６２％発生し、かつ半値幅が２０〜６０ｎｍの緑色光を発生する第２の発光ダイオードと；
発光スペクトルのピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にある光を光束比で２〜１１％発生し、かつ半値幅が１５〜７０ｎｍの青色光を発生する第３の発光ダイオードと；
を具備し、各色光が加法混色されて相関色温度が３０００Ｋ±１０％の白色光を得るように構成されていることを特徴とする発光ダイオードを用いた照明用光源。
【請求項４】
照明装置本体と；
照明装置本体に装着された請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオードを用いた照明用光源と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般照明用として好適な光源色を有する発光ダイオードを用いた照明用光源およびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオードの発光効率が向上するとともに、３原色光であるところの赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ効率高く発生する発光ダイオードが開発されたこともあって、従来蛍光ランプや白熱電球が主流の室内照明などの一般照明用光源として、省エネルギーおよび環境対策光源としての発光ダイオードの可能性が注目されるようになった。
【０００３】
現在、主として室内用の照明において使用されている主な光源色は、昼光色、昼白色および電球色である。昼光色は、相関色温度が６７００Ｋであり、昼白色は同じく５０００Ｋ、電球色は同じく３０００Ｋである。これらの光源色は、上記のように相関色温度で表現すると、数値に大きな差があるが、いずれもいわゆる白色系の光色すなわち白色光であるといえる。
【０００４】
ところで、光の３原色を混合すると、白色になるのは周知のとおりであり、３原色光を加法混色により白色光を得るに際して、赤色光、緑色光および青色光の光束比を加減することにより、所望の相関色温度の光源色を得ることができる。
【０００５】
一方、一般照明において、良質の照明を行うのに欠かせない指標として、演色性がある。この演色性は、「平均演色評価数Ｒａ」により評価するのが一般的である。そして、良質の照明を行うには、平均演色評価数Ｒａの値が大きい方がよい。演色性が良好であるとして普及している３波長域発光形の蛍光ランプにおいては、平均演色評価数Ｒａが８８以上であり、高演色形の蛍光ランプでは平均演色評価数Ｒａが９０〜９９である。
【０００６】
特開平１０−２０９５０４号公報には、３原色の発光ダイオードのピーク波長を規定することにより、演色性の良好な白色光を得るための一般照明システムが記載されている（従来技術１）。
【０００７】
また、特開平１１-１７７１４３号公報には、３原色光の発光ダイオードに加えて他の色光を発生する発光ダイオードを含めて混色を行うことにより、所望の相関色温度と良好な演色性とを備えた照明用光源が記載されている（従来技術２）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術１においては、所望の相関色温度を得ることができるものの、演色性は必ずしも十分に高くならない。
【０００９】
また、従来技術２においては、少なくとも４種類の発光ダイオードが必要であり、コストアップを避けられない。
【００１０】
ところが、発光ダイオードは、白熱電球や放電ランプに比較して、発光スペクトルが極端に狭いという白熱電球や蛍光ランプには見られない性質がある。
【００１１】
本発明は、上記発光ダイオードの特質に鑑み研究の結果なされたもので、赤色光、緑色光および青色光を発生する３種類の発光ダイオードを加法混色により白色光を得る場合に、各発光ダイオードのピーク波長を規定するだけでなく、光束比および半値幅をも規定することにより、所望の相関色温度と高い演色性とをともに満足することができることを見いだした。
【００１２】
本発明は、３原色の発光ダイオードを用いて所望の相関色温度でありながら、しかも９０以上に高い平均演色評価数Ｒａの白色光を有する発光ダイオードを用いた照明用光源およびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の発光ダイオードを用いた照明用光源は、発光スペクトルのピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にある光を光束比で１６〜３１％発生し、かつ半値幅が１５〜６０ｎｍの赤色光を発生する第１の発光ダイオードと；発光スペクトルのピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にある光を光束比で４８〜７６％発生し、かつ半値幅が２０〜６０ｎｍの緑色光を発生する第２の発光ダイオードと；発光スペクトルのピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にある光を光束比で７〜３１％発生し、かつ半値幅が１５〜７０ｎｍの青色光を発生する第３の発光ダイオードと；を具備し、各色光が加法混色されて相関色温度が６５００Ｋ±１０％の白色光を得るように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１５】
「赤色光を発生する発光ダイオード」とは、ピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にある発光ダイオードをいう。請求項１の発明において、第１の発光ダイオードは、上記ピーク波長範囲で、かつ半値幅が１５〜６０ｎｍの赤色光を光束比で１６〜３１％発生する。
【００１６】
「緑色光を発生する発光ダイオード」とは、ピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にある発光ダイオードをいう。請求項１の発明において、第２の発光ダイオードは、上記ピーク波長範囲で、かつ半値幅が２０〜６０ｎｍの赤色光を光束比で４８〜７６％発生する。
【００１７】
「青色光を発生する発光ダイオード」とは、ピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にある発光ダイオードをいう。請求項１の発明において、第３の発光ダイオードは、上記ピーク波長範囲で、かつ半値幅が１５〜７０ｎｍの赤色光を光束比で７〜３１％発生する。
【００１８】
３原色発光の発光ダイオードのピーク波長は、好適な範囲を規定している。各色光の発光ダイオードは、それぞれ規定された範囲内であれば、いずれの値のピーク波長であってもよい。
【００１９】
光束比は、各色光ごとに光束比を積算したときに全部で１００％になる値である。
【００２０】
「半値幅」とは、発光ダイオードの発光スペクトルのピーク値の５０％における波長範囲であって、発光スペクトルの広がりを示す。
【００２１】
「加法混色される」とは、各色光の発光ダイオードの発光が混合されて被照明体に照射されるように構成されていることを意味する。異種の発光ダイオードが適当な間隔で配列されて光源を形成している場合、当該間隔の値より光源からの距離が明らかに大きい離間した位置にある被照明体には、発光ダイオードの配列に格別の配慮をしなくても、混合された照明光が照射される。したがって、異種発光の発光ダイオードの配列を格別配慮する必要はないが、光源製造上などの必要からある規則的な配列をすることができる。
【００２２】
本発明において、用いる発光ダイオードの数は各色光ごとに少なくとも１個である。所要の光量に応じて所望の数量を用いることができるまた、発光ダイオードは、リード線が導出しているランプタイプ、チップ部品化されているチップタイプ、ベアチップタイプなどがあるが、どのようなタイプであってもよい。
【００２３】
さらに、本発明においては、適当な形状を備えた基体を用いて、そこに所定の数の発光ダイオードを配列することにより、所定の消費電力の光源を得ることができる。
【００２４】
さらにまた、各発光ダイオードごとに小形の反射手段を形成しておくことにより、従来のたとえば蛍光ランプのように照明器具としての大きな反射板は不要になる。しかし、必要に応じて適当な共通の反射手段を光源が備えているか、またはおよび光源を装着する照明装置側に配設することもできる。
【００２５】
さらにまた、発光ダイオードは、適当な形状、材質および構造を備えた基体に支持されるように構成することができる。たとえば、直管、管形やＵ字形に湾曲または屈曲した汎用の蛍光ランプの形状に類似した形状や、照明器具の平面状または曲面状のカバーまたはグローブに類似した形状などの基体を用いて、その表面に発光ダイオードを配設することができる。
【００２６】
そうして、本発明においては、上記半値幅の範囲に含まれるとともに、発光スペクトルのピーク波長および光束比が所定の範囲に設定されている３原色発光の３種類の発光ダイオードを組み合わせることによって、６５００K±１０％の相関色温度の、いわゆる昼光色と称するやや青味のある光色の白色光で、すっきりとした白さを表現するのに好適な発光で、しかも平均演色評価数Ｒａが９０以上の優れた白色光の照明用光源を得ることができる。
【００２７】
請求項２の発明の発光ダイオードを用いた照明用光源は、発光スペクトルのピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にある光を光束比で１９〜２７％発生し、かつ半値幅が１５〜６０ｎｍの赤色光を発生する第１の発光ダイオードと；発光スペクトルのピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にある光を光束比で５２〜７５％発生し、かつ半値幅が２０〜６０ｎｍの緑色光を発生する第２の発光ダイオードと；発光スペクトルのピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にある光を光束比で５〜２４％発生し、かつ半値幅が１５〜７０ｎｍの青色光を発生する第３の発光ダイオードと；を具備し、各色光が加法混色されて相関色温度が５０００Ｋ±１０％の白色光を得るように構成されていることを特徴としている。
【００２８】
そうして、本発明においては、上記半値幅の範囲に含まれるとともに、発光スペクトルのピーク波長および光束比が所定の範囲に設定されている３原色発光の３種類の発光ダイオードを組み合わせることによって、５０００K±１０％の相関色温度の、いわゆる昼白色と称する昼光色および電球色の中間的な光色の発光で、しかも平均演色評価数Ｒａが９０以上の優れた白色光の照明用光源を得ることができる。
【００２９】
請求項３の発明の発光ダイオードを用いた照明用光源は、発光スペクトルのピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にある光を光束比で２４〜４０％発生し、かつ半値幅が１５〜６０ｎｍの赤色光を発生する第１の発光ダイオードと；発光スペクトルのピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にある光を光束比で３１〜６２％発生し、かつ半値幅が２０〜６０ｎｍの緑色光を発生する第２の発光ダイオードと；発光スペクトルのピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にある光を光束比で２〜１１％発生し、かつ半値幅が１５〜７０ｎｍの青色光を発生する第３の発光ダイオードと；を具備し、各色光が加法混色されて相関色温度が３０００Ｋ±１０％の白色光を得るように構成されていることを特徴としている。
【００３０】
そうして、本発明においては、上記半値幅の範囲に含まれるとともに、発光スペクトルのピーク波長および光束比が所定の範囲に設定されている３原色発光の３種類の発光ダイオードを組み合わせることによって、３０００K±１０％の相関色温度の、いわゆる電球色と称する白色光で、白熱電球のような暖かい光色が得られ、落ちつきと安らぎのある雰囲気をつくるのに好適な発光で、しかも平均演色評価数Ｒａが９０以上の優れた白色光の照明用光源を得ることができる。
【００３１】
請求項４の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に装着された請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオードを用いた照明用光源と；を具備していることを特徴としている。
【００３２】
本発明において、「照明装置」とは発光ダイオードを用いた照明用光源を光源とするあらゆる照明装置を含む広い概念である。たとえば、屋内用照明器具、屋外用照明器具、画像読取装置、表示装置など種々の用途において、その優れた効果を発揮する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【実施例１】
第１の発光ダイオード：ピーク波長が６２０ｎｍで、半値幅が１６．１ｎｍの赤色発光タイプ
第２の発光ダイオード：ピーク波長が５５０ｎｍで、半値幅が４８．０ｎｍの緑色発光タイプ
第３の発光ダイオード：ピーク波長が４７０ｎｍで、半値幅が６８．８ｎｍの青色発光タイプ
上記３原色発光の第１ないし第３の発光ダイオードを表１に示す光束比（％）で加法混色により３種類の相対色温度を備えた照明用光源を得た。
【００３４】
【表１】
相関色温度（Ｋ）            6500          5000          3000
平均演色評価数Ｒａ          95.2          94.3            91.3
光束比（％）
第１の発光ダイオード    20.67          22.88          32.12
第２の発光ダイオード    54.17          57.89          59.35
第３の発光ダイオード    25.16          19.24            8.24
図１は、本発明の発光ダイオードを用いた照明用光源の実施例１において、それぞれ異なる相対色温度を備えた３種類の照明用光源の分光分布を示すグラフである。
【００３５】
図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は出力相対値を、それぞれ示す。また、曲線Ａは相関色温度６５００Ｋの照明用光源、曲線Ｂは相関色温度５０００Ｋの照明用光源、曲線Ｃは相関色温度３０００Ｋの照明用光源、をそれぞれ示す。
【実施例２】
第１の発光ダイオード：ピーク波長が６２０ｎｍで、半値幅が２４．５ｎｍの赤色発光タイプ
第２の発光ダイオード：ピーク波長が５５０ｎｍで、半値幅が３１．６ｎｍの緑色発光タイプ
第３の発光ダイオード：ピーク波長が４７０ｎｍで、半値幅が６８．８ｎｍの青色発光タイプ
上記３原色発光の第１ないし第３の発光ダイオードを表２に示す光束比（％）で加法混色により３種類の相関色温度を備えた照明用光源を得た。
【００３６】
【表２】
相関色温度（Ｋ）            6500          5000          3000
平均演色評価数Ｒａ          91.9            91.6          90.0
光束比（％）
第１の発光ダイオード    22.60          24.93          34.18
第２の発光ダイオード    52.04          55.62          57.08
第３の発光ダイオード    23.35          19.44            8.74
【実施例３】
第１の発光ダイオード：ピーク波長が６２０ｎｍで、半値幅が１６．１ｎｍの赤色発光タイプ
第２の発光ダイオード：ピーク波長が５４５ｎｍで、半値幅が４８．０ｎｍの緑色発光タイプ
第３の発光ダイオード：ピーク波長が４５５ｎｍで、半値幅が４９．２ｎｍの青色発光タイプ
上記３原色発光の第１ないし第３の発光ダイオードを表３に示す光束比（％）で加法混色により３種類の相対色温度を備えた照明用光源を得た。
【００３７】
【表３】
相関色温度（Ｋ）            6500          5000          3000
平均演色評価数Ｒａ          93.2            93.7          92.0
光束比（％）
第１の発光ダイオード    21.00          23.90          34.00
第２の発光ダイオード    68.30          68.00          62.40
第３の発光ダイオード    10.70            8.20          3.60
図２は、本発明の照明装置の一実施形態を示す概念図である。
【００３８】
図において、１は照明器具本体、２は発光ダイオードを用いた照明用光源である。
【００３９】
照明器具本体１は、円盤状をなしていて、内部に整流装置、ソケットその他照明用光源２を点灯するのに必要な部品類が配設されている。
【００４０】
発光ダイオードを用いた照明用光源２は、本発明の実施例１ないし３のいずれか一が用いられる。この光源２は、加法に突出した球面の一部をなす形状の基体２ａの外面に複数の発光ダイオード２ｂが配設されている。照明装置本体１に対して、発光ダイオードを用いた照明用光源２はソケットを介して着脱自在に装着されている。
【００４１】
【発明の効果】
【００４２】
請求項１の発明によれば、第１の発光ダイオードのピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にあり、光束比が１６〜３１％で、半値幅が１５〜６０ｎｍ、第２の発光ダイオードのピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にあり、光束比が４８〜７６％で、半値幅が２０〜６０ｎｍ、第３の発光ダイオードのピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にあり、光束比が７〜３１％で、半値幅が１５〜７０ｎｍであるとともに、相関色温度が６５００Ｋ±１０％であることにより、光源色が昼光色で平均演色評価数Ｒａが９０以上に高い発光ダイオードを用いた照明用光源を提供することができる。
【００４３】
請求項２の発明によれば、第１の発光ダイオードのピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にあり、光束比が１９〜２７％で、半値幅が１５〜６０ｎｍ、第２の発光ダイオードのピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にあり、光束比が５２〜７５％で、半値幅が２０〜６０ｎｍ、第３の発光ダイオードのピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にあり、光束比が５〜２４％で、半値幅が１５〜７０ｎｍであるとともに、相対色温度が５０００Ｋ±１０％であることにより、光源色が昼白色で平均演色評価数Ｒａが９０以上に高い発光ダイオードを用いた照明用光源を提供することができる。
【００４４】
請求項３の発明によれば、第１の発光ダイオードのピーク波長が６０５〜６３５ｎｍの範囲内にあり、光束比が２４〜４０％で、第２の発光ダイオードのピーク波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲内にあり、光束比が３１〜６２％で、半値幅が２０〜６０ｎｍ、第３の発光ダイオードのピーク波長が４５０〜４９０ｎｍの範囲内にあり、光束比が２〜１１％で、半値幅が１５〜７０ｎｍであるとともに、相関色温度が３０００Ｋ±１０％であることにより、光源色が電球色で平均演色評価数Ｒａが９０以上に高い発光ダイオードを用いた照明用光源を提供することができる。
【００４５】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の発光ダイオードを用いた照明用光源の実施例１において、それぞれ異なる相関色温度を備えた３種類の照明用光源の分光分布を示すグラフ
【図２】  本発明の照明装置の一実施形態を示す概念図
【符号の説明】
Ａ…相関色温度６５００Ｋの照明用光源
Ｂ…相関色温度５０００Ｋの照明用光源
Ｃ…相関色温度３０００Ｋの照明用光源
【図１】
0004140157.tif 000002
【図２】
0004140157.tif 000003