(57)【要約】  発光装置は、４００〜４４０ｎｍの波長範囲に発光ピークを有する全光度Ｉtotの白色出力光を生成するように構成される。該発光装置は、４４０〜４６０ｎｍの第１波長範囲内に発光ピークを有する第１光度Ｉ１の光を放出するように構成された第１発光エレメントと、３８０〜４４０ｎｍの第２波長範囲内に発光ピークを有する第２光度Ｉ２の光を放出するように構成された第２発光エレメントとを有し、これら第１発光エレメント及び第２発光エレメントは、Ｉ２をＩ１から独立に調整することができるように、独立に制御可能である。濃青色光の寄与度を制御することができることは、全ての発光強度での鮮やかな白色光源の自然な見え方を可能にすると共に、コントラストの知覚性を向上させるために用いることもできる。
2017523600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３８０〜４４０ｎｍの波長範囲内に発光ピークを有し、白色出力光を生成する発光装置であって、
４４０〜４６０ｎｍの第１波長範囲内に発光ピークを有し、第１光度Ｉ１の光を放出する少なくとも１つの第１発光エレメントと、
３８０〜４４０ｎｍの第２波長範囲内に発光ピークを有し、第２光度Ｉ２の光を放出する少なくとも１つの第２発光エレメントと、
を有し、
前記少なくとも１つの第１発光エレメント及び前記少なくとも１つの第２発光エレメントは、前記少なくとも１つの第２発光エレメントにより放出される前記第２光度の光を前記少なくとも１つの第１発光エレメントにより放出される前記第１光度の光から独立に制御することができるように独立に制御可能であり、
比Ａ’が、
【数６】
2017523600.tif 000008
と定義され、ここでＡ’は少なくとも０.６であり、
当該発光装置は、
前記少なくとも１つの第１発光エレメント及び前記少なくとも１つの第２発光エレメントに動作的に結合されコントローラであって、前記少なくとも１つの第１発光エレメントにより放出される光の前記第１光度Ｉ１を増加又は減少させるための第１制御信号及び前記少なくとも１つの第２発光エレメントにより放出される光の前記第２光度Ｉ２を前記第１制御信号とは独立に増加又は減少させるための第２制御信号を、前記比Ａ’が当該コントローラにより変更可能となるように発生することができるコントローラ、
を更に有し、
前記コントローラは、（ａ）当該発光装置が調光される間に前記第２光度Ｉ２を前記第１光度Ｉ１に対して減少させ、及び／又は（ｂ）時間に伴い前記比Ａ’を調整する、
発光装置。
【請求項２】
前記第１発光エレメントにより放出される光を受光するように配置されると共に、緑色〜赤色の波長範囲内に発光ピークを持つ光を放出することができる少なくとも１つの波長変換部材を更に有する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１及び／又は第２発光エレメントの動作を、従って前記比Ａ’をユーザにより制御することができる、請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの波長変換部材が、前記第１発光エレメントにより放出される光を受光するように配置されると共に、黄緑色蛍光体材料及び赤色蛍光体材料を有する、請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第２発光エレメントにより放出される光を受光するように配置される他の波長変換部材を有し、該他の波長変換部材が黄緑色蛍光体材料は有するが、赤色蛍光体材料を有さない、請求項２に記載の発光装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第２発光エレメントが、３８０〜４３０ｎｍの第２波長範囲内に発光ピークを有し第２光度Ｉ２の光を放出する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の発光装置を有する、スポットライト又は照明器具。
【請求項８】
蛍光増白剤を照明するための、請求項１に記載の発光装置の使用。
【請求項９】
請求項１に記載の発光装置を動作させる方法であって、前記光度Ｉ２を前記光度Ｉ１及び／又は前記発光装置により生成される前記出力光の全光度Ｉtotに対して増加又は減少させ、前記比Ａ’を増加又は減少させるステップを有する、方法。
【請求項１０】
前記第１光度を前記第２光度に対して増加させることにより前記比Ａ’を増加させるステップを有する、請求項９に記載の発光装置を動作させる方法。
【請求項１１】
前記発光装置により放出される前記全光度を減少させると共に、前記光度Ｉ２を前記光度Ｉ１及び／又は前記全光度Ｉtotに対して減少させ、前記比Ａ’を減少させるステップ、又は
前記発光装置により放出される前記全光度を増加させると共に、前記光度Ｉ２を前記光度Ｉ１及び／又は前記全光度Ｉtotに対して増加させ、前記比Ａ’を増加させるステップ、
を有する、請求項９に記載の発光装置を動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色光放射を供給することができる発光装置、並びに斯様な発光装置を使用及び動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる光源又は照明装置は、白熱電球及び蛍光光源等の従来の光源を置換するために益々使用されるようになっている。ＬＥＤは、特に光変換効率に関する場合、従来の光源と比較して多くの利点を提供する。ＬＥＤ光源が伝統的照明システムを置換するために使用される場合、特に、これら光源は白色として知覚される光を発生することを必要とされる。
【０００３】
色再現は、典型的に、Ｒａで計算される演色評価数（ＣＲＩ）を用いて測定される。ＣＲＩは、時には、色調指数とも称される。ＣＲＩは、或る光源が理想的又は自然光源と比較して種々の物体のカラーを忠実に再現する能力の量的尺度である。自然昼光は高いＣＲＩを有し、その場合、Ｒａは約１００である。白熱電球も１００に近いＲａを有するが、蛍光照明は典型的に７０〜９０のＲａを有し余り正確でない。従って、ＬＥＤ照明アプリケーションにおいて所望の“白色”光を達成するためには、高ＣＲＩを持つ光源が望ましい。ＬＥＤ照明システムの場合、約８０〜９０の演色を持つ暖白色又は昼白色（neutral white）ＬＥＤモジュールが容易に入手可能である。
【０００４】
従来の白色ＬＥＤは、典型的に、青色発光エレメントと、青色光の一部を変換して白色として知覚される混合光を生成する黄色波長変換材料とを使用している。演色に関する改善されたＬＥＤに基づく解決策は国際特許出願公開第WO2013/150470号に開示されており、該解決策は、青色発光エレメントと、該青色発光エレメントにより放出された光を受光するように配置された少なくとも１つの波長変換材料と、４００〜４４０ｎｍの第２波長範囲内に発光ピークを持つ光を放出するように構成された“濃青色（deep blue）”発光エレメントとを有する発光モジュールを提案している。このモジュールは、例えば小売り又は展示環境におけるような多くのアプリケーションにとり望ましい“鮮やかな白色（crisp white）”の効果を持つ良好な演色の白色光を供給する。
【０００５】
米国特許出願公開第2013114242号は、固体発光要素を形成するためにルミファ（lumiphor）と組み合わされる固体発光体と、上記発光要素から空間的に分離された少なくとも１つのルミファと、他のルミファ及び／又は固体発光体とを含む固体発光装置を記載している。上記固体発光要素は一層高い色温度を持つ青にシフトされた黄色成分を含み得るが、上記他の要素との組み合わせで、当該照明装置からの統合された発光は一層低い色温度を有する。複数の白色又は近白色の要素を設けると共に、これら要素から空間的に分離された１以上のルミファを刺激するように配置することができる。
【０００６】
米国特許出願公開第2013221866号は、発光色が相違すると共に半導体発光エレメント及び蛍光体を使用する複数の半導体発光装置を有する照明装置を記載しており、上記発光装置において出力される光は安定に組み合わされ、光の分離は禁止され、色調は可変であり、これら発光装置は上記半導体発光エレメントからの及び該半導体発光エレメントからの放射により励起されて蛍光を発する上記蛍光体からの放射に基づいて、又は蛍光を発するように励起される上記蛍光体からの放射に基づいて光を外方に放出し、該光の黒体放射軌跡からの偏差duvはＵＣＳ（u,v）表色系（ＣＩＥ１９６０）によるuv色度図において-0.02≦duv≦0.02の範囲内であり、前記複数の種類の半導体発光装置が組み込み配置された発光部から出力される光は一緒に混合されて外方に放出される。
【０００７】
国際特許出願公開第WO2007114614号は、発光ダイオードチップ及び蛍光体を含むと共に独立に駆動される、６０００Ｋ以上の色温度で白色光を放出する第１発光部及び３０００Ｋ以下の色温度で白色光を放出する第２発光部を有する発光装置を記載している。該国際特許出願公開第WO2007114614号は、発光装置を所望の雰囲気に様々に適用することができると共に、異なる光スペクトル及び色温度を持つ白色光を実現することにより用いることができることを示している。該国際特許出願公開第WO2007114614号は、人の２４時間周期リズムに従って光の波長及び色温度を調整することによる健康への効果を示している。
【０００８】
米国特許出願公開第2012256560号は、パッケージ本体と、該パッケージ本体上に取り付けられると共に特定のカラーの光を放出する第１発光装置と、上記パッケージ本体上に上記第１発光装置に隣接するように取り付けられると共に、供給される電流値に従って光の量を調整することにより色温度を制御し、且つ、橙色光を放出する第２発光装置と、上記第１及び第２発光装置を密閉すると共に、少なくとも１以上のタイプの蛍光体を収容する樹脂部とを含む発光装置パッケージを記載している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のＬＥＤ光源を調光すると、白熱電球及びハロゲン電球と比較して、不自然な見え方を与える。
【００１０】
従って、今日まで知られているＬＥＤシステムにも拘わらず、特に特化された照明及び周囲照明の場合における光及び色の知覚に関する場合、依然として改善の必要性が存在する。
【００１１】
本発明の目的は、この課題を解決すると共に、特化された照明に一層適し、且つ、望ましい自然な見え方の光（好ましくは鮮やかな白色光(crisp white light)）を生成する発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１態様によれば、上記及び他の目的は、３８０〜４４０ｎｍの波長範囲内に発光ピークを有する白色出力光を生成するように構成された発光装置又は発光モジュールであって、
−  ４４０〜４６０ｎｍの第１波長範囲内に発光ピーク（“第１発光ピーク”）を有し、第１光度（luminous intensity）Ｉ１の光を放出するように構成された少なくとも１つの第１発光エレメントと、
−  ３８０〜４４０ｎｍの第２波長範囲内に発光ピーク（“第２発光ピーク”）を有し、第２光度Ｉ２の光を放出するように構成された少なくとも１つの第２発光エレメントと、
を有し、
前記少なくとも１つの第１発光エレメント及び前記少なくとも１つの第２発光エレメントが、前記少なくとも１つの第２発光エレメントにより放出される前記第２光度の光を、添付請求項に更に詳細に定義されるように、前記少なくとも１つの第１発光エレメントにより放出される前記第１光度の光から独立に制御することができるように独立に制御可能である、
発光装置又は発光モジュールにより達成される。
【００１３】
上記発光装置全体により生成される白色出力光は、全光度Ｉtotを有することができる。
【００１４】
本明細書で使用される場合、“濃青色（deep blue）”又は“短波長青色”とは、３８０から４４０ｎｍまでの波長範囲の青色光を指す。本発明による第２発光エレメントは、３９０〜４４０ｎｍ、典型的には４００〜４４０ｎｍの範囲内に発光ピーク波長を有する。従って、該ピーク波長より下の光も、“短波長青色”範囲内にあり得る。
【００１５】
更に、本明細書で使用される場合、“青色”、“通常の青色”、“普通の青色”又は“標準的青色”は、概して、４４０〜４６０ｎｍの範囲内にピーク波長を持つ光を指す。
【００１６】
本明細書で使用される場合、“発光エレメント”とは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤチップ若しくはダイ又はレーザダイオード等の発光半導体構造を指す。発光ダイオードは、１以上の発光エレメントを有することができる。
【００１７】
本発明による発光装置は、如何なる発光強度においても自然な見え方の可能性と組み合わされる鮮やかな（crisp）白色光を供給し、このことは自然な見え方の調光動作を可能にする。当該白色光は、色点（color point）を変えることなく、暖かく見え得る。例えば、濃青色光の相対量（濃青色の寄与度とも呼ぶ）を調整するに際して、色点は５ＳＤＣＭ（等色標準偏差）未満で相違する。
【００１８】
特定の実施態様において、前記少なくとも１つの第２発光エレメントは、第２光度Ｉ２の光を放出するように構成され、３８０〜４３０ｎｍの第２波長範囲内に発光ピークを有する。
【００１９】
本発明の発光装置において濃青色の寄与度を調整することができることは、例えば可読性を改善するためにコントラストの知覚性を向上させることもでき、特に蛍光増白剤（fluorescent whitening agent）を有する物体を照明するために使用される場合、望ましい知覚される光の色調をもたらし得る。
【００２０】
光度Ｉ１は、青色波長範囲にわたる積分スペクトルパワー分布：
【数１】
2017523600.tif 000003
として定義される。
【００２１】
光度Ｉ２は、濃青色波長範囲にわたる積分スペクトルパワー分布：
【数２】
2017523600.tif 000004
として定義される。
【００２２】
全光度Ｉtotは、濃青色波長範囲にわたる積分スペクトルパワー分布：
【数３】
2017523600.tif 000005
として定義される。
【００２３】
本明細書において、比Ａ’は：
【数４】
2017523600.tif 000006
と定義することができる。
【００２４】
本発明の実施態様において、Ａ’は少なくとも０.６であり得る。Ａ’の最大値は、Ａ’の最小値の少なくとも１.５倍とすることができる。本発明の実施態様において、Ａ’は５.０までとすることができる。
【００２５】
光度Ｉtotが減少された場合、当該発光の相関色温度（ＣＣＴ）も減少される。同時に、濃青色光の寄与度を減少させることにより、Ａ’が減少される。結果として、調光する場合の暖色の知覚性は、特に蛍光増白剤を有する紙等の物体を照明するために使用される場合、向上される。
【００２６】
第２発光エレメントの動作は、全光度Ｉtotに依存し得る。
【００２７】
白色光を生成するために、当該発光装置は、典型的に、緑色〜赤色波長範囲内に発光ピークを持つ光を生成するように構成された少なくとも１つの第３発光体を更に有する。この追加の発光体は、例えば緑色発光エレメント、黄色発光エレメント、琥珀色発光エレメント、赤色発光エレメント、又はこれらの何らかの組み合わせ等の１以上の他の発光エレメントであり得る。幾つかの実施態様において、該第３発光体は、例えば前記第１発光エレメントから光を受光して、典型的には緑色〜赤色等の一層長い波長の光へ変換する波長変換部材とすることができる。
【００２８】
本発明の実施態様において、当該発光装置は、前記第１発光エレメントにより放出される光を受光するように配置されると共に、緑色〜赤色の波長範囲内に発光ピークを持つ光を放出することができる少なくとも１つの波長変換部材を更に有する。
典型的に、当該発光装置は調光可能とすることができる。
【００２９】
当該発光装置は、前記少なくとも１つの第１発光エレメント及び前記少なくとも１つの第２発光エレメントに動作的に結合されたコントローラを有することができる。該コントローラは、典型的に、前記少なくとも１つの第１発光エレメントにより放出される光の前記第１光度Ｉ１を増加又は減少させるための第１制御信号及び前記少なくとも１つの第２発光エレメントにより放出される光の前記第２光度Ｉ２を前記第１制御信号とは独立に増加又は減少させるための第２制御信号を、前記光度比Ａ’が当該コントローラにより変更可能となるように発生することができる。前記第１発光エレメント及び第２発光エレメントは該コントローラに独立に電気的に接続することができる。
【００３０】
このように、前記コントローラは当該発光装置の白色出力光を制御するように特別に構成される。該コントローラは、一実施態様では、第１発光エレメント及び第２発光エレメント（及び、オプションとして、他の発光エレメント）の光度を制御することにより白色出力光を制御するように構成することができる。上記光度を変化させることにより、当該白色光は、３８０〜４４０ｎｍの波長範囲における、特には３８０〜４３０ｎｍの波長範囲における相対輝度、色点及び輝度（光度）を制御することができる。このようにして、相関色温度のみならず、コントラストの知覚性及び当該白色光の鮮やかさも変化させることができる。
【００３１】
発光エレメント、特に上述したもののような半導体に基づく発光エレメントを制御すること自体は、既知である。
【００３２】
本発明の実施態様において、当該発光装置、特に前記コントローラは、当該発光モジュールが調光される間に前記第２光度Ｉ２を前記第１光度Ｉ１に対して減少させるように構成することができる。
【００３３】
本発明の実施態様において、当該発光装置、特に前記コントローラは時間にわたってＡ’を調整するように構成することができる。例えば、Ａ’は一日の時間に依存して自動的に変化させることができる。
【００３４】
本発明の実施態様において、前記第１及び／又は第２発光エレメントの動作、従って前記光度比Ａ’はユーザにより制御することができる。
【００３５】
前述したような少なくとも１つの波長変換部材を使用する実施態様において、該波長変換部材は、前記第１発光エレメントにより放出される光を受光するように配置することができると共に、黄緑色蛍光体材料及び赤色蛍光体材料を有することができる。従って、該波長変換部材は、２以上の波長変換材料の混合体、特に黄緑色及び赤色の波長変換材料の混合体を有することができる。このような組み合わせは、白色光出力スペクトルに対し望ましい寄与をもたらす。
【００３６】
幾つかの実施態様において、当該発光装置は前記第２発光エレメントにより放出される光を受光するように配置される他の波長変換部材を有することができ、該他の波長変換部材は黄緑色蛍光体材料を有する一方、赤色蛍光体材料は有さない。多くの黄緑色波長変換材料は、通常の青色光（例えば、４５０ｎｍにおける）は変換するが、濃青色光（例えば、４１０ｎｍにおける）の限られた吸収度／変換度しか有さない。しかしながら、赤色波長変換材料は、濃青色光及び通常の青色光により励起されると共に、これらを変換する。濃青色発光エレメントは典型的に通常の青色発光エレメントよりも効率的でないので、濃青色光の望ましくない吸収／変換は、濃青色ピークを持つ所望の全発光スペクトルをもたらすために一層多くの濃青色発光エレメントが使用されることを要し、このことは全体の効率を低下させると共に費用を増加させる。従って、濃青色光を受光する波長変換部材における赤色波長変換材料の削除は、赤色波長変換材料の吸収による濃青色光の損失を回避することになるので、有益である。
【００３７】
本発明の実施態様において、当該発光装置は、第３波長範囲内に発光ピークを持つ光を放出するように構成された少なくとも１つの第３発光エレメントを更に有する。例えば、該第３発光エレメントは、例えば約６００〜６１０ｎｍ等の５９０〜６２０ｎｍの範囲内の光を放出する琥珀色発光エレメントとすることができる。第３発光エレメントの使用は、特に前記比Ａ’が変化する場合に、色点の安定性を改善することができる。
【００３８】
第２態様において、本発明は、上述した第１態様による発光装置を有する照明器具を提供する。
【００３９】
更なる態様において、本発明は、上述した第１態様による発光装置を有するスポットライトを提供する。
【００４０】
他の態様において、本発明は、物体に含まれる蛍光増白剤（ＦＷＡ）を照明するための、上述した第１態様による発光装置の使用に関するものである。全発光に対する濃青色の寄与度を調整することができることは、ＦＷＡを含む表面を照明するために使用される場合に特に有益である。何故なら、このことは、全ての発光強度において自然な白色の出現を保証すると共に、ユーザの必要性に応じた黒／白コントラストの調整も可能にする（このことは、可読性を改善し得る）からである。
【００４１】
他の態様において、本発明は、第１態様による発光装置を動作させる方法であって、前記光度Ｉ２を前記光度Ｉ１及び／又は前記全光度Ｉtotに対して増加又は減少させるステップを有する方法を提供する。特に、該方法は前記光度比Ａ’を増加又は減少させるステップを有する。
【００４２】
例えば、該方法は第１光度を第２光度に対して増加させることにより光度比Ａ’を増加させるステップを有することができる。このことは、全発光スペクトルに対する濃青色寄与度の増加を示すもので、例えば白い用紙上で読む場合のコントラストの知覚を増加させるために有利であり、このことは、高齢者又は視覚障害を持つ人にとり特に有用であるのみならず、相対的に低い照明条件における可読性を向上させるために有効である。
【００４３】
最後に、該方法は、前記発光装置により放出される前記全光度Ｉtotを減少させると共に、前記光度Ｉ２を前記光度Ｉ１及び／又は前記全光度Ｉtotに対して減少させる、特には前記光度比Ａ’を減少させるステップを有することができる。代わりに（又は、上述したステップの前若しくは後に実行される追加のステップとして）、該方法は、前記全光度Ｉtotを増加させると共に、前記光度Ｉ２を前記光度Ｉ１及び／又は前記全光度Ｉtotに対して増加させる、特には前記光度比Ａ’を増加させるステップを有することができる。
【００４４】
特に、前記第１発光ピーク及び前記第２発光ピークのピーク波長は、例えば約４２５ｎｍ（第１発光ピーク）及び約４６５ｎｍ（第２発光ピーク）におけるピークのように、少なくとも１０ｎｍ（少なくとも２０ｎｍ、特には少なくとも３０ｎｍのような少なくとも１５ｎｍ等）だけ相違する。従って、前記少なくとも１つの第１発光エレメント及び少なくとも１つの第２発光エレメントは、特には、異なるスペクトル分布を持つ光を供給するように構成される。
【００４５】
“第１発光エレメント”なる用語は、複数の実質的に同一の第１発光エレメントを指すことができる。同様に、“第２発光エレメント”なる用語は、複数の実質的に同一の第２発光エレメントを指すことができる。
【００４６】
本明細書における白色光なる用語は、当業者により分かるものである。該用語は、約２０００Ｋ〜８０００Ｋの間の、特には２０００〜５７００Ｋの範囲内等の約２７００〜６５００Ｋの範囲内の、及び特にはＢＢＬ（黒体軌跡）から約１５ ＳＤＣＭ（等色標準偏差）内の、特別にはＢＢＬから約１０ ＳＤＣＭ内の、更に特別にはＢＢＬから約５ ＳＤＣＭ内の相対色温度（ＣＣＴ）を持つ光に関するものである。この場合、前述したように、当該発光装置は、少なくとも約２０００〜４０００Ｋの間等の少なくとも約２０００Ｋにわたる、更に特別には少なくとも約２０００〜５０００Ｋの間等の少なくとも約３０００Ｋの範囲に少なくともわたる可変相対色温度を有することができ、更には、少なくとも約２０００〜５７００Ｋの相関色温度範囲にわたり可変とすることができる。
【００４７】
特に、前記コントローラは、前記第１発光エレメント、前記第２発光エレメント及び、オプションとして、更なる発光エレメント（第３、第４、…発光エレメント）を制御するように構成される。このように、該コントローラは、前記第１発光エレメンの光、前記第２発光エレメントの光、及び、オプションとして、更なる発光エレメントの光の強度を制御するように特に構成される。該コントローラは、特に、これら発光エレメントを独立に制御することができる。
【００４８】
更に、前記コントローラは、特に、前記第１発光エレメント、前記第２発光エレメント等を、時間信号及び周囲光センサのうちの１以上の関数として制御するように構成される。このようにして、当該発光装置は、例えば相関色温度（ＣＣＴ）を自動的に調整することができる。しかしながら、更に他の実施態様において、該コントローラは前記発光エレメントをユーザ入力値の関数として制御するように構成することもできる。例えば、相関色温度又は相関色温度方式を、例えば時差に備えるために又は時差から（円滑に）回復するために調整したいと望む場合がある。従って、一実施態様において、当該発光装置は、白色光を可変の色温度及び／又は３８０〜４６０ｎｍの波長範囲における可変の相対光度（白色出力光の全光度に対する）で供給するように構成される。
【００４９】
本発明は、請求項に記載されるフィーチャの全ての可能な組み合わせに関するものであることに注意されたい。
【００５０】
本発明の上記及び他の態様は、本発明の実施態様を示す添付図面を参照して後に更に詳細に説明される。
【００５１】
各図に示されるように、層及び領域の寸法は解説目的で誇張されており、従って本発明の実施態様の概ねの構造を示すために提示されたものである。また、同様に符号は全体を通して同様の要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の実施態様による発光装置の概略側面図である。
【図２】図２は、図１のものと同様の発光装置の上面図である。
【図３】図３は、本発明の実施態様による発光装置の概略側面図である。
【図４】図４は、本発明の実施態様による発光装置の概略側面図である。
【図５】図５は、本発明の実施態様による発光モジュールの上面図である。
【図６】図６は、本発明の実施態様による発光の例示的発光スペクトル（点線）及び従来の白色発光装置の例示的発光スペクトル（実線）を示すグラフであり、このグラフに示されるように、（３８０〜７８０ｎｍの波長領域における白色出力光の全輝度に対する）３８０〜４６０ｎｍの波長領域における可変色温度及び／又は可変相対輝度を持つ白色光である。
【図７】図７は、３０００Ｋの色温度の周辺の黒体軌跡を含む１９３１ＣＩＥ色度図の一部を示す。
【図８】図８は、３０００Ｋの色温度の周辺の黒体軌跡を含む１９７６ＣＩＥ色度図の一部を示す。
【図９】図９は、本発明の実施態様による発光装置により放出される光と、蛍光増白剤を有する非照明物体の反射／発光スペクトルとの間の色点の差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明を、本発明の現在のところ好ましい実施態様が示された添付図面を参照して更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は多数の異なる形態で具現化することができるものであり、ここに記載される実施態様に限定されるものと見なされるべきではない。むしろ、これら実施態様は徹底さ及び完全さのために提示されたもので、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものである。
【００５４】
従来のＬＥＤ（及び国際特許出願公開第WO2013/150470号で提案された光源）により放出される光は、調光された場合、不自然に又は非審美的に知覚され得る。このことは、多くの照明アプリケーションが種々の発光輝度において自然な見え方を要求している故に、欠点と考えられる。発明者は、調光された場合に不自然に見えるＬＥＤの発光は、白熱及びハロゲン電球とは異なり、ＬＥＤの発光スペクトルは輝度が変化した場合でも変化しないという事実によるものと理解した。白熱電球を調光する場合、低下する駆動電流は発光スペクトルを変化させ、放出される光の光点は黒体軌跡上を一層低い色温度（フィラメントは温度が低くなる）へと移動する。
【００５５】
ここで、発明者は“鮮やかな白色（crisp white）”光源から放出される濃青色（deep blue）光の相対量を調整することにより、当該白色光は一層暖かく見えるようになり、このことは色点を実質的に変化させずに可能であるということを見出した。特に、“通常の”青色光及び／又は全光放出に対して濃青色光の相対量を減少させることにより、より暖かい光を得ることができることが分かった。このことは、調光と組み合わせた場合に、即ち当該光源の全光度を減少させることと組み合わせた場合に、特に有効である。何故なら、その場合、調光された光発生源が一層自然に知覚されるからである。その一方、有利にも、色ずれ（color distortion）及びＣＲＩ変化は最小限に維持され得る。また、全発光に対する濃青色の寄与度を調整することにより、特に当該発光装置が蛍光増白剤（fluorescent whitening agent）を有する表面を照明するために使用される場合に、コントラストの感じ方に影響を与えることができることも理解された。例えば、濃青色光の寄与度を増加させることにより、印刷物のコントラストの知覚が向上され、かくして可読性を向上又は支援することができる。
【００５６】
図１は、発光装置１００の形態の本発明の一実施態様を図示し、該装置は当業者により理解されるように駆動電子回路等を備えた発光モジュールの一部を形成することができる。該発光装置１００は、支持体１０３上に配置された第１発光エレメント１０１及び第２発光エレメント１０２を有している。第１発光エレメント１０１（ここでは、第１発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ）は、光度Ｉ１を有する“通常の”青色波長範囲内の光、特には４４０〜４６０ｎｍの範囲内に発光ピークを有する光を放出するように構成されている。波長変換材料（時には、蛍光体とも称される）を有する波長変換部材１０４が、第１ＬＥＤチップ１０１上に例えば層として配設されている。該波長変換部材１０４は、第１ＬＥＤ１０１により放出される青色光の一部を、一層長い波長の、特には緑色〜赤色スペクトル範囲の光に変換し、かくして青色光（４４０〜４６０ｎｍ）と緑色〜赤色光との結果的組み合わせが白色として知覚されるように構成される。波長変換部材１０４と組み合わされたＬＥＤチップ１０１は、蛍光体変換型白色ＬＥＤチップと称することができる。
【００５７】
更に、第２発光エレメント１０２（ここでは、第２ＬＥＤチップ）は、光度Ｉ２の濃青色光、典型的には３８０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長範囲内に発光ピークを有する光を放出するように構成されている。この実施態様において、第２ＬＥＤチップ１０２は波長変換材料を有さず、直接発光型ＬＥＤチップと称することができる。
【００５８】
動作の間において、第１ＬＥＤチップから放出された光は波長変換材料１０４により部分的に変換されて、通常のスペクトル分布を持つ白色光を生じる。しかしながら、第２ＬＥＤチップにより放出される光は如何なる波長変換部材によっても変換されず、かくして、当該発光装置からの全光出力に対して４００〜４４０ｎｍの波長範囲における発光ピークの形態でスペクトル的寄与を行う。従って、当該発光装置１００は、第２ＬＥＤチップ１０２から生じる３８０〜４３０ｎｍの波長範囲内の付加的な発光ピークを持つ白色出力光を発生する。
【００５９】
幾つかの実施態様において、第２ＬＥＤチップ１０２は４００ｎｍ〜４３０ｎｍ又は４００〜４２０ｎｍの波長範囲の光を放出するように構成することもできる。
【００６０】
支持体１０３は、印刷回路基板（ＰＣＢ）を含む、如何なる好適な物理的及び／又は機能的支持体の一部とするか又は斯かる一部を形成することができる。支持体１０３は、発光エレメント１０１，１０２に要する電気的接続のための手段を担持することができる。オプションとして、支持体１０３の一部は反射性とすることができる。当該発光装置１００が、オプションとして光混合室を形成する、少なくとも１つの反射壁により囲まれることも考えられる。
【００６１】
第１発光エレメント１０１及び第２発光エレメント１０２は、第１発光エレメント１０１により放出される光の光度Ｉ１及び第２発光エレメント１０２により放出される光の光度Ｉ２が独立に制御可能であり、相対的に変化され得るように、独立に制御可能である。この独立な制御は、例えば、各発光エレメント１０１，１０２を駆動する電流を制御することにより実行することができる。このような実施態様において、第１発光エレメント１０１及び第２発光エレメント１０２は、第１発光エレメント及び第２発光エレメント１０２に対して異なる電流を供給することができるように、制御回路に対して独立の電気的接続を有する。
【００６２】
各発光エレメント１０１，１０２に対して実行することができる上記独立した制御により、第２発光エレメント１０２により放出される光の光度Ｉ２は、第１発光エレメント１０１により放出される光の光度Ｉ１に対して、及び／又は当該発光装置全体により放出される光の全光度（Ｉtot）に対して（オプションとしてＩtotを減少又は増加させる場合を含む）、減少又は増加させることができる。
【００６３】
“濃青色”波長範囲にわたる積分スペクトルパワー分布Ｅ(λ)として計算される光度Ｉ１の、３８０〜７８０ｎｍの波長範囲にわたる当該発光装置全体により放出される全スペクトルの積分スペクトルパワー分布として計算される全光度Ｉtotに対する比は、
【数５】
2017523600.tif 000007
と表される。
【００６４】
典型的に、Ａ’は少なくとも０.６とすることができる。本発明の実施態様において、Ａ’は５まで、従って、典型的には０.６≦Ａ’≦５とすることができる。しかしながら、本発明の実施態様においてＡ’は５より大きくすることもできる。
【００６５】
濃青色波長範囲の低い部分（例えば、４０５ｎｍ付近）における濃青色ピーク波長において、“鮮やかな白色”効果を達成するために要する光度は、濃青色波長範囲の高い部分（例えば、約４２０ｎｍ）における濃青色ピーク波長に対するものより低いことが以前から分かっている。上記に定義した比Ａ’は、この波長依存性を考慮している。
【００６６】
更に、調光する際に当該光の知覚される“鮮やかさ”に対する所望の変更を達成するために、濃青色の寄与度は相関色温度の関数として変化されなければならない。
【００６７】
例えば濃青色光の直接測定される光度の、青色光の直接測定される光度に対する比として定義される比Ｒよりも、積分スペクトルパワー分布を用いる上記に定義された比Ａ’を使用する利点は、Ａ’が色温度及び色点から独立であるということである。対照的に、上記比Ｒは色温度に依存するであろう。
【００６８】
図２は、電気リード線１０５，１０６及びコントローラ１０７が追加された、図１に示した実施態様と同様の発光装置の上面図を概略的に示す。電気リード線１０５はコントローラ１０７を第１発光エレメント１０１に接続する一方、電気リード線１０６はコントローラ１０７を第２発光エレメント１０２に接続している。上記コントローラは、従来の駆動電子回路に接続することができ、電気リード線１０５，１０６を介して発光エレメント１０１，１０２に供給される電流を独立に制御するように構成される。従って、該コントローラは、第１及び第２発光エレメントの何れか又は両方の発光強度を増加又は減少させることができると共に、当該発光装置１００による全発光を増加又は減少させることができる。本発明の実施態様において、コントローラ１０７は調光器を有し、調光器の一部を形成し、又は調光器に接続することができる。該コントローラは、当該発光の所定の制御を行うようにユーザにより操作することができ、又はプログラムすることができる。
【００６９】
コントローラ１０７は、特にＩtotも減少させる場合に、第２発光エレメント１０２により放出される光の光度Ｉ２を第１発光エレメント１０１により放出される光の光度Ｉ１に対して、及び／又は当該発光装置全体により放出される光の全光度Ｉtotに対して減少させるように構成（例えば、プログラム）することができる。即ち、特に全光度Ｉtotも減少させる場合に、濃青色光の相対寄与度を減少させることができる。
【００７０】
これに対応するように、上記コントローラは、例えば全光度Ｉtotが増加される場合にＡ’を、即ちＩtotに対する濃青色光の寄与度を増加させるように構成することができる。しかしながら、該比Ａ’を全発光強度の如何なる変化からも独立に減少又は増加させることも有用であり得、従って、上記コントローラは全光度Ｉtotに実質的に影響を与えることなくＡ’を減少又は増加させるように構成することもできる。本発明の実施態様において、コントローラ１０７は、第２発光エレメント１０２により放出される光の強度を第１発光エレメント１０１により放出される光の強度に対し、例えばユーザからの入力に基づいて又は外部条件を表す信号に応答して増加させるように構成（例えば、プログラム）することができる。
【００７１】
ここに記載される本発明の何れの実施態様においても、当該発光装置は複数の上記第１発光エレメント及び、オプションとして、上記第２発光エレメントを有することができる。典型的に、斯かる第１発光エレメントの全て又は幾つかは、斯かる第２発光エレメントの全て又は幾つかから形成される第２群の発光エレメントに対して独立に制御可能な第１群の発光エレメントを形成する。
【００７２】
本発明の実施態様による当該発光モジュールは、３８０〜４３０ｎｍの、例えば４００〜４３０ｎｍの（４００〜４２０ｎｍ又は４１０〜４２０ｎｍ等の）波長範囲内に発光ピークを持つ白色出力光を生成するように構成することができる。このように、第２発光エレメントにより生成される第２波長範囲は、３８０〜４３０ｎｍ、例えば４００〜４３０ｎｍ（４００〜４２０ｎｍ又は４１０〜４２０ｎｍ等）であり得る。
【００７３】
本発明の実施態様において、当該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する。例えば、１つの波長変換材料は５００〜６００ｎｍ（黄緑色を表す）の範囲内に発光ピークを持つ光を放出することができ、もう１つの波長変換材料は６００〜７８０ｎｍ（橙色又は赤色を表す）の範囲内に発光ピークを持つ光を放出することができる。従って、一例として、波長変換材料１０４は、例えば黄緑色蛍光体及び赤色蛍光体等の蛍光体材料の組み合わせを有することができる。本発明の他の実施態様において、第２発光エレメントは波長変換材料を全く有さないことができる。
【００７４】
好適な波長変換材料の例は、これらに限定されるものではないが、YAG:Ceとも称されるCeドープYAG (Y3Al5O12)又はLuAG:Ceとも称されるCeドープLuAG (Lu3Al5O12)を含む。YAG:Ceは、黄色がかった光を放出する一方、LuAG:Ceは黄緑がかった光を放出する。代わりに、イットリウムの幾らかがガリウム（Ga）により置換されたYAG:Ce材料（従って、黄緑がかった光を放出する）を使用することもできる。
【００７５】
YAG:Ceの吸収極大は典型的には４５５ｎｍ付近である。LuAG:Ceの吸収極大は典型的には４４５ｎｍ付近である。YAG:Ceを用いれば、８０のＣＲＩを達成することができる。LuAG:Ceを用いれば、９０までの一層高いＣＲＩを達成することができる。
【００７６】
赤色光を放出する無機蛍光体材料の例は、これらに限定されるものではないが、ECAS（Ca1_xAlSiN3:Euxであり、ここで、0＜x≦1;好ましくは0＜x≦0.2)及びBSSN（Ba2-x-zMxSi5-yAlyN8-yOy:Euzであり、ここで、ＭはSr又はCaを表し、0≦x≦1好ましくは0≦x≦0.2、0≦y≦4及び0.0005≦z≦0.05）を含む。
【００７７】
図３〜図５は、本発明による発光装置の種々の実施態様を示す。
【００７８】
図３は、支持体１０３上に配置された第１発光エレメント（ここでは、第１ＬＥＤチップ３０１）及び第２発光エレメント（ここでは、第２ＬＥＤチップ３０２）を有する発光装置３００を示している。第１ＬＥＤチップ３０１は、４４０〜４６０ｎｍの波長範囲の青色光を放出するように構成されている。第２ＬＥＤチップ３０２は、３８０〜４３０ｎｍの波長範囲の光を放出するように構成されている。第１及び第２ＬＥＤチップ３０１及び３０２は、典型的にはコントローラ（図示略）により、前述したように独立に制御可能である。
【００７９】
図１及び図２を参照して前述した実施態様とは対照的に、第１ＬＥＤチップ３０１は蛍光体変換型ＬＥＤチップではない。即ち、第１ＬＥＤチップ３０１は当該チップ上に直に配設された波長変換材料は有していない。代わりに、図３に示された実施態様においては、波長変換材料を有する波長変換部材３０４が、第１ＬＥＤチップ３０１及び第２ＬＥＤチップ３０２の両者から離れて、両ＬＥＤチップ３０１，３０２により放出される光を受光するように配置されている。波長変換部材３０４は、“遠隔蛍光体”と、又は“遠隔構成”であると称することができる。該波長変換部材３０４は、遠隔蛍光体層と称することもできる。該波長変換部材は、自己支持型のものとすることができ、箔、シート（薄板）、板又はディスク等の形態で設けることができる。図３には示されていないが、当該波長変換部材は、光源３０１，３０２を囲む１以上の側壁により、該波長変換部材が蓋又は窓を形成するように支持することもできる。
【００８０】
波長変換部材３０４に含まれる波長変換材料は、典型的に、青色光を典型的には緑色〜赤色スペクトル範囲の一層長い波長に変換し、青色光と緑色〜赤色光との結果的組み合わせが白色として知覚されるようにするよう構成される。このように、第１ＬＥＤ３０１により放出される光は波長変換部材３０４により受光されて、部分的に変換される一方、第２ＬＥＤ３０２により放出されて該波長変換部材３０４により受光される光は実質的に変換されず、むしろ透過される。従って、当該発光装置３００は、第２ＬＥＤチップ３０２から生じる３８０〜４３０ｎｍの波長範囲に付加的な発光ピークを有する白色出力光を生じる。
【００８１】
幾つかの実施態様において、波長変換部材３０４は、４５０ｎｍより上に（例えば、約４５５ｎｍに）吸収極大を有する波長変換材料を有することができる。このような材料の一例は、YAG:Ceである。このような実施態様において、第２ＬＥＤチップ３０２は４４０ｎｍに又は付近に発光ピークを有することができ、該実施態様は、第２ＬＥＤチップ３０２により放出される光、特に４３５ｎｍより小さな波長を持つ光の過度の変換を防止することができる。
【００８２】
幾つかの実施態様において、波長変換部材３０４は４５０ｎｍより下に（例えば、４４５ｎｍに又は付近に）吸収極大を有する波長変換材料を有することができる。このような材料の一例は、LuAG:Ceである。
【００８３】
波長変換部材３０４は、例えば該波長変換部材の第１区域が第１波長変換材料を有する一方、該波長変換部材の第２区域は第２波長変換材料を有し、これら第１及び第２区域が異なる発光エレメントから光を受けるように空間的に配置されるパターン化された配置を含み、上述した波長変換材料の組み合わせを有することができる。
【００８４】
図３に示された遠隔蛍光体配置の代わりとして、ＬＥＤチップ３０１，３０２を、両ＬＥＤチップ及び支持体１０３上に直に被着される連続した蛍光体層により被覆することができることも考えられる。このような蛍光体層は、単一の波長変換材料又は複数の波長変換材料の組み合わせを有することができ、流体状の波長変換材料（例えば、担体液体中に分散された）を設けると共に、発光エレメント３０１，３０２を被覆するように該流体を施すことにより形成することができる。オプションとして、該層は硬化させることができる。
【００８５】
他の実施態様が、図４に示されている。この図は、支持体１０３上に配置された第１ＬＥＤチップの形態の第１発光エレメント４０１及び第２ＬＥＤチップの形態の第２発光エレメント４０２を有する発光装置４００（発光モジュールの一部を形成することができる）を示す。第１及び第２ＬＥＤチップ４０１，４０２は、典型的にはコントローラ（図示略）により、前述したように独立に制御可能である。この実施態様において、第１ＬＥＤチップ４０１及び第２ＬＥＤチップ４０２は、本実施態様では第２ＬＥＤチップ４０２も所謂蛍光体変換型ＬＥＤチップである点を除き、図１を参照して説明した第１及び第２ＬＥＤチップ１０１，１０２に対応する。この場合、第１ＬＥＤチップ４０１には第１波長変換部材４０４が設けられる一方、第２ＬＥＤチップ４０２には第２波長変換部材４０５が設けられる。第１及び第２波長変換部材４０４，４０５は、同一の又は異なる波長変換材料を有することができる。
【００８６】
典型的に、第１ＬＥＤチップ４０１は４４０〜４６０ｎｍの波長範囲内の光を放出するように構成される。第１波長変換部材４０４は、この光の一部を一層長い波長の光に変換し、かくして該波長変換部材４０４を含む蛍光体変換型第１発光エレメント４０１からの全発光が白色として知覚されるようにする。更に、第２ＬＥＤチップ４０２は典型的に３８０〜４３０ｎｍの波長範囲内の光を放出し、波長変換材料４０５は該光の一部を一層長い波長の光に変換し、かくして、該波長変換材料４０５を含む発光エレメント４０２からの全発光が白色として知覚されるようにする。しかしながら、該第２ＬＥＤチップ４０２により放出される光の相当な量は波長変換材料４０５により吸収及び変換されず、従って、当該発光装置４００の全出力スペクトルに対して３８０〜４３０ｎｍの波長範囲内に発光ピークをもたらす。
【００８７】
この実施態様の幾つかの変形例において、第１波長変換部材４０４は、例えば黄色又は黄緑色蛍光体と赤色蛍光体との組み合わせ等の、複数の波長変換材料の組み合わせを有することができる。第２波長変換部材４０５は、複数の波長変換材料の組み合わせ、又は特に黄色若しくは黄緑色蛍光体等の単一の波長変換材、の何れかを有することができる。特に、波長変換部材４０５は、赤色波長変換材料を有さない。
【００８８】
図５は、ボード又は支持体５０３上に配置された複数の発光ダイオード（ここでは、２０個の個別のＬＥＤチップ）を有する発光モジュール５００の上面図を示す。該モジュールは、本明細書で定義される第１波長範囲の光を放出するように構成された複数の第１ＬＥＤチップ５０１、及び本明細書で定義される第２波長範囲の光を放出するように構成された少なくとも１つの第２ＬＥＤチップ５０２を有している。典型的に、該モジュール５００は上記第２ＬＥＤチップ５０２を複数個有する。ＬＥＤチップ５０１は、光度Ｉ１の発光を行う第１群（点線により示される）の発光エレメントを形成する一方、ＬＥＤチップ５０２は第２光度Ｉ２の発光を行う第２群の発光エレメントを形成する。第１群の発光エレメントは第２群の発光エレメントとは独立に制御可能であり、かくして、発光強度Ｉ１及びＩ２が前述したように独立に制御可能なものとする。第１群の発光エレメントのＬＥＤチップ５０１は、互いに接続されると共に前述したようにコントローラに接続することができる。同様に、第２群の発光エレメントのＬＥＤチップ５０２は互いに接続されると共に上記コントローラに接続することができる。
【００８９】
例えば、第１群の発光エレメントは、１以上の列又はストリングの相互接続された（配線結合された）発光エレメントとして配設することができる。図５に示される実施態様において、第１発光エレメント５０１は、各列が５つの相互接続されたＬＥＤチップを有する３つの列に配置することができる。代わりに、図５の実施態様における第１発光エレメント５０１は、各行が３つの相互接続されたＬＥＤチップを有する５つの行として配置することができる。オプションとして、異なる列又はストリングの発光エレメント５０１は独立に制御可能なものとすることができる。ＬＥＤチップ５０２により表された図５における第２発光エレメントを参照すると、これら発光エレメントは、例えば５個の相互接続されたＬＥＤチップ５０２の列又はストリングとして配置された、単一の群を構成することができる。本発明の実施態様による発光モジュールは任意の数の第１発光エレメント５０１及び第２発光エレメント５０２も有することができ、これらは任意の態様で任意の数の群に（例えば、列、二次元アレイ又は何らかの他のパターンとして）配置することもできると考えられる。
【００９０】
更に、図５は、ＬＥＤチップ５０１，５０２の高さを超える高さの円形側壁５０４がボード５０３の周部にＬＥＤチップ５０１，５０２を囲むように設けられ、ＬＥＤチップ５０１，５０２から離れて蓋又は窓として配置される波長変換部材のための支持体として作用することができることを示している。該側壁５０４は、ＬＥＤチップ５０１，５０２に面した反射性内側表面を有し、反射性光混合室を形成することができる。
【００９１】
オプションとして、当該モジュール５００を覆う遠隔波長変換部材を有するより、個々のＬＥＤチップ５０１及び、オプションとして、個々のＬＥＤチップ５０２の上に直に又は近傍に波長変換材料を設けることもできる。例えば、ＬＥＤチップ５０１及び、オプションとして、ＬＥＤチップ５０２は、図１又は図４に類似した蛍光体変換型とすることができる。他の例として、ＬＥＤチップ５０１及びＬＥＤチップ５０２上に波長変換材料の連続した層を被着させることもできる。
【００９２】
本発明による発光装置又はモジュールは、“鮮やか”で清涼と知覚されるが、それでも暖かく自然な演色で知覚される極めて望ましい白色光を供給する。図６は、本発明の実施態様による発光モジュールの、点線により表された例示的発光スペクトルを示す。濃青色成分が追加されていない従来の白色光スペクトルは、実線により表されている。有利にも、本発明の実施態様による発光モジュールの出力スペクトルの色温度は、演色（ＣＲＩ）に実質的に影響を与えることなく、例えばＲを減少させることにより一層暖かな白色の色調に調整することができる。
【００９３】
色度（chromaticity）なる用語は、光源の色（カラー）を該光源の明るさ又は輝度とは無関係に識別するために使用される。特に、光源の色度は１９３１ＣＩＥ色度図又は１９７６ＣＩＥ色度図（Commission International de l’Eclairage）における色度座標又は色点により表すことができる。光源の色温度は、光スペクトルが当該光源のものと同一の色度を有する理想的な純粋な熱的光源（黒体放射体としても知られている）に関して定義される。色温度はケルビン（Ｋ）で測定される。所謂黒体軌跡は、白熱黒体の色が該黒体の温度が変化するにつれて特定の色度空間において辿る経路又はラインである。
【００９４】
白色の見え方（出現）を更に改善するために、本発明の実施態様による発光装置又はモジュールの色点は、特に低い相関色温度ＣＣＴ（典型的には、４０００Ｋ以下）に関して、黒体軌跡（ＢＢＬ）より下に位置するように調整することができる。
【００９５】
物体は、一層明るく見えるか、又は無色に若しくは青い色合いで僅かに有色に見えるかの何れかの場合に一層白く見えることが立証された。従って、青みがかった色点は、黒体軌跡（ＢＢＬ）上に位置する色点よりも白く知覚される。しかしながら、従来のＬＥＤ光源の出力スペクトルに“通常の”青色光を追加することは、結果として、決定された色温度（例えば、３０００Ｋ）のＬＥＤ光源に対して許容可能な変動を定義する、“ＡＮＳＩビン”とも称されるＡＮＳＩ（米国規格協会）色空間の外部の色点を生じることにもなる。ところが、通常の青色よりも濃青色の光を追加することにより、最終的な色点は再びＡＮＳＩ空間内に位置されることになり、それでいて“鮮やかな白色”を含む優れた白色表現を提供することになり得る。
【００９６】
図７は、３０００Ｋ付近の黒体軌跡及び３０００Ｋの色温度に対するＡＮＳＩ色空間を示すＣＩＥ１９３１色度図の一部の概略図である。
【００９７】
当該色点は１９７６ＣＩＥ色度図で表すこともできる。図８は、１９７６ＣＩＥ色度図における３０００Ｋ付近の黒体軌跡を示し、この色度図には３０００Ｋの色温度に対するＡＮＳＩ色空間を含んでいる。１９７６ＣＩＥ色度図は、時には、人の目により知覚される色点のずれを表すのに一層適していると考えられる。
【００９８】
ここに記載される発光装置又はモジュールにより発生される光は、ＣＩＥ１９３１色度図又は１９７６ＣＩＥ色度図において黒体軌跡上に位置する色点を有することができる。
【００９９】
本発明の実施態様において、当該発光モジュールにより発生される光は、ＣＩＥ１９３１色度図又は１９７６ＣＩＥ色度図において黒体軌跡より下又は僅かに下に位置する色点を有することができる。該発光モジュールにより発生される光の色点が黒体軌跡より僅かに下に調整される場合、このことは、照明される白色物体の白の見え方（出現）を更に改善する。
【０１００】
幾つかの実施態様において、当該発光モジュールにより発生される光は、ＣＩＥ１９３１色度図又は１９７６ＣＩＥ色度図において該発光モジュールの対応する色温度に対するＡＮＳＩ色空間内に位置する色点を有することができる。
【０１０１】
本発明の実施態様による発光モジュールは、有利には、蛍光増白剤（ＦＷＡ）を有する物体又は物品を照明するために使用することができる。
【０１０２】
“蛍光増白剤”なる名称は、一般的に、ＵＶ光による励起に際して通常は４４５ｎｍにピークを持つ青色蛍光を生成する化学物質を指す。蛍光増白剤は、白色の出現を改善するために例えば紙、布及びプラスチック等の多くの製品に添加される。しかしながら、蛍光増白剤は濃青色光による励起も受け易く、このことが通常の青色光の放出につながり、かくして、照明される物質の白色出現を改善することに貢献する。特に、４４０ｎｍ以下、特には４２０ｎｍ以下の波長を持つ光は蛍光増白剤を励起することができる。本発明の実施態様において、３８０〜４３０ｎｍの範囲内に発光ピーク波長を持つ第２発光ダイオードは、蛍光増白剤を効果的に励起するために十分な強度の≦４２０ｎｍの光を生成することができる。
【０１０３】
望ましい“鮮やかな白色”効果は、ＦＷＡを含む物体により放出／反射される光の、該物体を照明するために使用される光源により放出される光と比較した場合の光点の差（１９７６ＣＩＥ色度図で見たｖ’のズレ、Δｖ’）により表すことができる。この効果が図９に示されている。Ｐ１は当該光源それ自体により放出される光の色点を示す一方、Ｐ２は照明される物体により反射された光の色点を示す。放出／反射された光の色点Ｐ２が、放出される光の色点Ｐ１と比較して黒体軌跡よりも一層下にずらされる場合、このことは鮮やかな白色効果を示し得る。白の表現の所望の改善及び“鮮やかな白色”効果をもたらすために、特に当該光源の色点が既に黒体軌跡よりも下にある場合、少なくとも-0.002のΔｖ’（即ち、｜-Δｖ’｜≧0.002）で十分であり得る。しかしながら、当該光源の光点に依存して、より大きなｖ’のズレ、例えば少なくとも-0.005のΔｖ’が望ましいであろう。
【０１０４】
本発明の実施態様による発光モジュールを用いて蛍光増白剤を含む物体を照明する際に得られる“鮮やかな白色”効果（例えば、-0.005のΔｖ’）は、該モジュールにより放出される全スペクトルに対する“濃”青色光（例えば、３８０〜４３０ｎｍ）の強度比に依存することが既に分かっている。
【０１０５】
ここで、発明者は、通常の青色光に対する濃青色光の強度比が、出力光の暖かいか又は冷たいとしての知覚及び黒／白コントラストの知覚に影響を与え得ることも見出した。
【０１０６】
放出される光の色温度は、前述したように、特に当該光源を調光した場合に、当該光の自然なもの又は不自然なものとしての知覚に寄与する。
【０１０７】
更に、“鮮やかな白色”光源を調光した場合において当該光の知覚される“鮮やかさ”の所望の変化を達成するために、濃青色の寄与度は相関色温度の関数として変化されねばならない。
【０１０８】
前記比Ａ’を増加させることにより、特に紙等のＦＷＡ処理された白色表面上の黒／白コントラストの知覚性を、光源の輝度とは独立に向上させることができる。従って、例えば用紙上の文章、図又は図面等の白色表面上の印刷のコントラストは、該表面を本発明の実施態様による発光モジュールを用いて照明することにより増加させることができる。比Ａ’を制御することができることは、読者等のユーザが、所望のコントラストを達成するために光源の輝度とは独立に自身の好みに従って光を調整することを可能にする。このような個人化は、高齢者又は視覚障害を持つ人にとり特に望ましい。
【０１０９】
このように、本発明の実施態様による発光モジュールの比Ａ’の制御は、ユーザの好みに基づいて実行することができる。個人化されたコントラスト調整は、単なる一例である。他の例は、審美的、美容的又は美術的目的で比Ａ’を制御することによる色温度の制御であり、その場合、より大きなＡ’は物体、物質又は肌の色合いの白さを増加させる。白色表現の個人化された制御が可能であることは、多くの特化された照明アプリケーションにおいて魅力的なフィーチャであり得る。
【０１１０】
発光スペクトルのユーザ制御に代えて又は加えて、本発明の実施態様による発光モジュールにより放出される光の比Ａ’は、時間にわたり所定のスケジュールに従って調整することができるか、又は周囲光条件又は照明される面の反射率等の外部条件に応答して調整することができる。
【０１１１】
他の可能性は、照明される面の幾つかの部分が他の部分よりも大きな又は小さなＡ’の光で照明されるような動的な光のパターン化を可能にするために、比Ａ’を空間的に変調することである。このようなパターン化は、第１（通常の青色の）発光エレメントの群から独立に制御可能であることに加えて、照明される物体の異なる部分を照明すると共に互いに独立に制御することができる少なくとも２つの群の第２（濃青色の）発光エレメントを使用することにより実行することができる。
【０１１２】
本発明の実施態様において、当該発光装置又はモジュールは、光度Ｉ３の光を放出するように構成されると共に第３波長範囲（特には、５９０〜６２０ｎｍの波長範囲（琥珀色））内に発光ピークを有する少なくとも１つの第３発光エレメントを有することができる。該第３発光エレメントは、波長変換材料を備えない直接発光型エレメント（例えば、ＬＥＤチップ）であり得る。代わりに、該第３発光エレメントは琥珀色発光を行う蛍光体変換型ＬＥＤチップとすることもできる。何れの場合においても、斯様な琥珀色成分の追加は、比Ａ’が増加された場合に、当該発光装置又はモジュールの全発光スペクトルの色点の極僅かな変化さえも防止することができる。
【０１１３】
ここに記載される発光装置は、種々の照明アプリケーションに使用される発光モジュールの一部を形成することができる。例えば、このような発光モジュールは、例えば小売、展示又は家庭環境において物体を照明するためのスポットライト又は照明器具等の白色光源に使用することができる。特に、典型的にスポットライトに含まれる本発明の実施態様による発光モジュールは、有利には、アクセント照明のために使用することができる。
【０１１４】
当業者であれば、本発明は上述した好ましい実施態様に決して限定されるものでないと理解するものである。逆に、多数の修正例及び変更例が添付請求項の範囲内で可能である。例えば、本明細書に記載される第１及び第２発光エレメントの一方又は両方は、例えばＵＶのＬＥＤチップ及び青色蛍光体等の、発光エレメント及び波長変換材料の適切な組み合わせにより置換することができる。
【０１１５】
更に、開示された実施態様に対する変形例は、当業者によれば請求項に記載された本発明を実施するに際して図面、本開示及び添付請求項の精査から理解し実施することができるものである。尚、請求項において“有する”なる文言は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。
【図１】
2017523600.tif 000009
【図２】
2017523600.tif 000010
【図３】
2017523600.tif 000011
【図４】
2017523600.tif 000012
【図５】
2017523600.tif 000013
【図６】
2017523600.tif 000014
【図７】
2017523600.tif 000015
【図８】
2017523600.tif 000016
【図９】
2017523600.tif 000017
【国際調査報告】
2017523600.tif 000018
2017523600.tif 000019
2017523600.tif 000020