(57)【要約】  向上した色スペクトル特性を持つ光を発する光源が記載される。光源の分光分布を調整することにより色嗜好を定量的に最適化することを可能にする、照明嗜好指数（ＬＰＩ）と呼ばれる色指標が開示される。一実施形態では、ランプは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色光源と、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の赤色光源とを備え、ランプは１２０以上のＬＰＩを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色光源と、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の赤色光源と
を備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項２】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項１記載の複合光源。
【請求項３】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色光源が約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色光源が約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項２記載の複合光源。
【請求項４】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項３記載の複合光源。
【請求項５】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色光源が約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色光源が約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項４記載の複合光源。
【請求項６】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項５記載の複合光源。
【請求項７】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色光源、及び１以上の赤色光源の１以上が、固体光源又は蛍光体を含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の複合光源。
【請求項８】
固体光源が、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）光源、及びポリマ発光ダイオード光源の１以上を含む、請求項７記載の複合光源。
【請求項９】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の複合光源。
【請求項１０】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色光源、及び１以上の赤色光源に重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の複合光源。
【請求項１１】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色固体光源と、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の赤色固体光源と
備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項１２】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項１１記載の複合光源。
【請求項１３】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色固体光源が約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色光源が約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項１２記載の複合光源。
【請求項１４】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項１３記載の複合光源。
【請求項１５】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色固体光源が約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色固体光源が約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項１４記載の複合光源。
【請求項１６】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項１５記載の複合光源。
【請求項１７】
１以上の緑色又は黄緑色固体光源及び１以上の赤色固体光源の１以上が、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）光源、及びポリマ発光ダイオード光源の１以上を含む、請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項記載の複合光源。
【請求項１８】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項１１乃至請求項１７のいずれか１項記載の複合光源。
【請求項１９】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色固体光源、及び１以上の赤色固体光源に重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項１１乃至請求項１８のいずれか１項記載の複合光源。
【請求項２０】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、５５ｎｍ未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つ１以上の緑色又は黄緑色固体光源と、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ１以上の赤色固体光源と
を備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項２１】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項２０記載の複合光源。
【請求項２２】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色固体光源が約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色固体光源が約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項２１記載の複合光源。
【請求項２３】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項２２記載の複合光源。
【請求項２４】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色固体光源が約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色固体光源が約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項２３記載の複合光源。
【請求項２５】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項２４記載の複合光源。
【請求項２６】
１以上の緑色又は黄緑色固体光源及び１以上の赤色固体光源の１以上が、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）光源、及びポリマ発光ダイオード光源の１以上を含む、請求項２０乃至請求項２５のいずれか１項記載の複合光源。
【請求項２７】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項２０乃至請求項２６のいずれか１項記載の複合光源。
【請求項２８】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色固体光源、及び１以上の赤色固体光源に重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに含み、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項２０乃至請求項２７のいずれか１項記載の複合光源。
【請求項２９】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色固体光源と、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の赤色ダウンコンバータとを備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項３０】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項２９記載の複合光源。
【請求項３１】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色固体光源が約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項３０記載の複合光源。
【請求項３２】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項３１記載の複合光源。
【請求項３３】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色固体光源が約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項３２記載の複合光源。
【請求項３４】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項３３記載の複合光源。
【請求項３５】
１以上の緑色又は黄緑色固体光源が、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）光源、及びポリマ発光ダイオード光源の１以上を含む、請求項２９記載の複合光源。
【請求項３６】
１以上の赤色ダウンコンバータが、蛍光体ダウンコンバータ及び量子ドットダウンコンバータの１以上を含む、請求項２９記載の複合光源。
【請求項３７】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項２９記載の複合光源。
【請求項３８】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色固体光源、及び１以上の赤色ダウンコンバータに重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項２９記載の複合光源。
【請求項３９】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色固体光源と、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つ１以上の赤色ダウンコンバータと
を備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項４０】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項３９記載の複合光源。
【請求項４１】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色固体光源が約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項４０記載の複合光源。
【請求項４２】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項４１記載の複合光源。
【請求項４３】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色固体光源が約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項４２記載の複合光源。
【請求項４４】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項４３記載の複合光源。
【請求項４５】
１以上の緑色又は黄緑色固体光源が、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）光源、及びポリマ発光ダイオード光源の１以上を含む、請求項３９記載の複合光源。
【請求項４６】
１以上の赤色ダウンコンバータが、蛍光体ダウンコンバータ及び量子ドットダウンコンバータの１以上を含む、請求項３９記載の複合光源。
【請求項４７】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項３９記載の複合光源。
【請求項４８】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色固体光源、及び１以上の赤色ダウンコンバータに重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項３９記載の複合光源。
【請求項４９】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の赤色固体光源と
を備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項５０】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項４９記載の複合光源。
【請求項５１】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色固体光源が約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項５０記載の複合光源。
【請求項５２】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項５１記載の複合光源。
【請求項５３】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色固体光源が約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項５２記載の複合光源。
【請求項５４】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項５３記載の複合光源。
【請求項５５】
１以上の赤色固体光源が、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）光源、及びポリマ発光ダイオード光源の１以上を含む、請求項４９記載の複合光源。
【請求項５６】
１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが、蛍光体ダウンコンバータ及び量子ドットダウンコンバータの１以上を含む、請求項４９記載の複合光源。
【請求項５７】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項４９記載の複合光源。
【請求項５８】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータ、及び１以上の赤色固体光源に重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項４９記載の複合光源。
【請求項５９】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つ１以上の赤色固体光源と
を備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項６０】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項５９記載の複合光源。
【請求項６１】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色固体光源が約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項６０記載の複合光源。
【請求項６２】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項６１記載の複合光源。
【請求項６３】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色固体光源が約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項６２記載の複合光源。
【請求項６４】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項６３記載の複合光源。
【請求項６５】
１以上の赤色固体光源が、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）光源、及びポリマ発光ダイオード光源の１以上を含む、請求項５９記載の複合光源。
【請求項６６】
１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが、蛍光体ダウンコンバータ及び量子ドットダウンコンバータの１以上を含む、請求項５９記載の複合光源。
【請求項６７】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項５９記載の複合光源。
【請求項６８】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータ、及び１以上の赤色固体光源に重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項５９記載の複合光源。
【請求項６９】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つ１以上の赤色固体光源と、
約６３０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の深赤色光源と
を備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項７０】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項６９記載の複合光源。
【請求項７１】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色固体光源が約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項７０記載の複合光源。
【請求項７２】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項７１記載の複合光源。
【請求項７３】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色固体光源が約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項７２記載の複合光源。
【請求項７４】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項７３記載の複合光源。
【請求項７５】
１以上の赤色固体光源が、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）光源、及びポリマ発光ダイオード光源の１以上を含む、請求項６９記載の複合光源。
【請求項７６】
１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが、蛍光体ダウンコンバータ及び量子ドットダウンコンバータの１以上を含む、請求項６９記載の複合光源。
【請求項７７】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項６９記載の複合光源。
【請求項７８】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータ、１以上の赤色固体光源、及び１以上の深赤色光源に重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項６９記載の複合光源。
【請求項７９】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の赤色ダウンコンバータと
を備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項８０】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項７９記載の複合光源。
【請求項８１】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項８０記載の複合光源。
【請求項８２】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項８１記載の複合光源。
【請求項８３】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項８２記載の複合光源。
【請求項８４】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項８３記載の複合光源。
【請求項８５】
１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータ及び１以上の赤色ダウンコンバータの１以上が、蛍光体ダウンコンバータ及び量子ドットダウンコンバータの１以上を含む、請求項７９記載の複合光源。
【請求項８６】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項７９記載の複合光源。
【請求項８７】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータ、及び１以上の赤色ダウンコンバータに重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項７９記載の複合光源。
【請求項８８】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つ１以上の赤色ダウンコンバータと
を備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項８９】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項８８記載の複合光源。
【請求項９０】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項８９記載の複合光源。
【請求項９１】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項９０記載の複合光源。
【請求項９２】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項９１記載の複合光源。
【請求項９３】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項９２記載の複合光源。
【請求項９４】
１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータ及び１以上の赤色ダウンコンバータの１以上が、蛍光体ダウンコンバータ及び量子ドットダウンコンバータの１以上を含む、請求項８８記載の複合光源。
【請求項９５】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項８８記載の複合光源。
【請求項９６】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータ、及び１以上の赤色ダウンコンバータに重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項８８記載の複合光源。
【請求項９７】
約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、
約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、
約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つ１以上の赤色ダウンコンバータと、
約６３０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の深赤色光源と
を備える複合光源であって、
１２０以上の照明嗜好指数（ＬＰＩ）を有する複合光源。
【請求項９８】
１２５以上のＬＰＩを有する、請求項９７記載の複合光源。
【請求項９９】
１３０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項９８記載の複合光源。
【請求項１００】
１３５以上のＬＰＩを有する、請求項９９記載の複合光源。
【請求項１０１】
１４０以上のＬＰＩを有し、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータが約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍのピーク波長を有し、１以上の赤色ダウンコンバータが約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍのピーク波長を有する、請求項１００記載の複合光源。
【請求項１０２】
１４５以上のＬＰＩを有する、請求項１０１記載の複合光源。
【請求項１０３】
１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータ及び１以上の赤色ダウンコンバータの１つが、蛍光体ダウンコンバータ及び量子ドットダウンコンバータの１以上を含む、請求項９７記載の複合光源。
【請求項１０４】
約２５００ケルビン（Ｋ）〜約３２００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する、請求項９７記載の複合光源。
【請求項１０５】
１以上の青色光源、１以上の緑色又は黄緑色ダウンコンバータ、１以上の赤色ダウンコンバータ、及び１以上の深赤色光源に重ねて配置されたネオジムフィルタをさらに備え、複合光源から放射された光の大半又はすべてがフィルタを通る、請求項９７記載の複合光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般には、人間の観察者が向上した色の嗜好性を知覚するような向上した色スペクトル特性を持つ光を発する光源を提供することに関する。向上した色の嗜好性は、向上した色コントラストと向上した白色度との組合せによる。また、光源の分光分布を調整することによって色嗜好を定量的に最適化できるようにする色指標が開示される。
【背景技術】
【０００２】
「Ｒｅｖｅａｌ（登録商標）」は、改良が加えられていない白熱光源やハロゲン光源と比べて赤と緑との色コントラストが向上した照明特性及び向上した白色度を有する、電球などの光源を指すためにＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社の商標である。Ｒｅｖｅａｌ（登録商標）白熱電球及びハロゲン電球は、黄色光の一部を吸収する特定種類のガラス（すなわち酸化ネオジム（Ｎｄ）を含浸したガラス）を、フィラメントから放射された光の前に置くことによって光を選別する。酸化ネオジムを含浸したガラスは、色スペクトルの黄色領域に「くぼみ（ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ）」を生じさせ、その結果、その光の下で見られる物体は色のコントラストが増大し、これは特に住宅の室内にいる人などの観察者によって容易にコントラストが識別される赤や緑色の物体の場合にそうである。また、一部の黄色光を除去すると、ＣＩＥ色度図上の色度の位置が黒体軌跡よりわずかに下の点に移動し、一般には、それにより、大半の観察者にはより白っぽく見える光の印象を生み出す。
【０００３】
黄色光の重要性と、それがどのように色の知覚に影響するかを図１ａ〜１ｃに示す。図１ａは、ＸＹＺ色度の場合の３つの等色関数、すなわち標準的な観察者の色彩反応をグラフで示す。知覚される物体の色は、照明源のスペクトルと、物体の反射スペクトルと、３つの等色関数との積で決まる。これらの関数は人間の眼の光受容体の反応に関係し、青色（１０２）、緑色（１０４）、及び赤色（１０６）光の知覚と考えることができる。図１ｂは、標準的な白熱スペクトルと、青（１３２）、緑（１３４）、及び赤（１３６）の反応についての等色関数との積をグラフとして示す。見てとれるように、緑色成分（１３４）と赤色成分（１３６）が大きく重なっており、ピーク間は３４ｎｍしか離れていない。図１ｃは、Ｒｅｖｅａｌ（登録商標）の白熱スペクトルと、青（１６２）、緑（１６４）、及び赤（１６６）の反応についての等色関数との積をグラフとして示す。見てとれるように、ピーク間が５３ｎｍ離れており、緑色成分（１６４）と赤色成分（１６６）の区別がより明確である。それにより、観察者がより大きなコントラストで赤色と緑色を容易に区別することができ、結果として、黄色光が抑制されると、より飽和した見た目になる。
【０００４】
スペクトル面で改良された照明製品は数十年にわたり商業的な成功を収めている。伝統的な色品質の指標や従来の測定法は、そのような改良された照明製品に反映されない場合もあるが、消費者は、しばしば、改変が加えられていない類似製品よりもそのような製品を好む。固体光源（ＳＳＬ（solid-state lighting））の登場、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）のスペクトルがカスタマイズ可能であることに伴い、現在の指標は、ＬＥＤ製品の品質を評価し、反映するには不十分であることが明らかになっている。例えばＬＥＤやＯＬＥＤなどのＳＳＬ光源は、半導体、例えば青色、赤色、又は他の色のＬＥＤから直接光を生成することができる。或いは、蛍光物質若しくは量子ドット又は他のエネルギー変換材料などのダウンコンバータにより、例えば青色ＬＥＤや紫色ＬＥＤなどのＳＳＬから高エネルギー光を変換することによって光が生成される場合もある。半導体のピーク発光波長の範囲、並びにダウンコンバータの発光のピーク及び幅の範囲は、近年の技術発展によって拡大し、可視波長（約３８０ｎｍ〜約７５０ｎｍ）全体のほぼ連続した範囲をカバーするようになっており、観察者に対する色の嗜好性を向上させるために可視スペクトルを調整する際の広い柔軟性を可能にしている。したがって、スペクトルを調整する目的で、用語「光源」は、任意の可視光源、例えば半導体、若しくはＬＥＤ、若しくはＯＬＥＤ、又は蛍光物質や量子ドットなどのダウンコンバータ、又はいくつかのそのような光源の複合物、又はそのような光源を備える電灯や照明器具や照明設備などのシステムを意味する可能性がある。
【０００５】
半世紀近くにわたり、演色評価数（ＣＲＩ（color rendering index））が、光源の色品質を伝える主要な方法であった。しかし、特にＬＥＤにしばしば見られる、波長に対して急な傾きを含んでいる分光分布（ＳＰＤ）を扱う際の計算方法のために、その有効性には本質的に限界がある。ＣＲＩの欠点は多くの文献で立証されており、各種の代替指標が提案されてきた。しかし、代替の色品質の指標は、照明製品の消費者の嗜好を正確に定量化することに苦心している。Ｈｏｕｓｅｒらは、“Review of measures for light-source color rendition and considerations for a two-measure system for characterizing color rendition”, Optics Express, volume 21, #8, 10393-10411 (2013), authors K.W. Houser, M. Wei, A. David, M.R. Krames, and X.S. Shen.で、開発された様々な色品質指標のうち多数の詳細な概要と比較を提供している。一般に、各種の指標は、それぞれの目的と計算方法に関して、忠実度、判別、及び嗜好、の３つの広いカテゴリに分類することができる。忠実度の指標には、ＣＲＩが含まれ、基準となる発光体からの絶対的な差分を定量化するが、試験発光体がより好ましく知覚されるか、好ましくなく知覚されるかは加味せず、また、基準となる発光体が実際に大半の観察者に好まれるかどうかは考慮しない。判別の指標は、試験発光体の下で表現することが可能な色空間の全領域を定量化し、極端なレベルの飽和及び色相歪みで最大になる。これら多くの従来の色嗜好の指標は、ユーザの色嗜好の定量的な尺度を得るために開発されたものであるが、それらの指標の中で、目標値と共に観察者データとの十分な相関付けを提供して光源の最適化を可能にし、したがって設計を最適化する際に目標パラメータとして使用できる指標はない。
【０００６】
一般に、観察者は、演色がより魅力的になる向上したレベルの飽和を好むことが分かっている。しかし、高レベルの飽和、すなわち色相のシフトは、結果として色及び物体の表現が不自然になる場合がある。例えば、共に判別による指標であるＧＡＩ（Gamut Area Index）及びＱg（Gamut Area Scale）は、色飽和の何らかの限界までは観察者の嗜好との相関が非常に良好であるが、その限界を超えると、観察者の嗜好は急激に低下するのに対して、ＧＡＩ及びＱgは増大し続ける。したがって、観察者の嗜好との合致を向上させるには、ＧＡＩやＱgなどの色飽和の指標に何らかの調整を加える必要がある可能性があるように思われる。さらに、観察者はより白く見える光源を好む傾向もあり、これは完全放射体（Ｐｌａｎｃｋｉａｎ）（黒体）軌跡に対する発光体の色度点によって決まり、色の飽和とは多少独立している。照明業界で一般に認識されているように、色嗜好は、どの既存の色指標でも単独では十分に定量化することができない。近年、２以上の色指標を組み合わせて色嗜好をより正確に表そうとするいくつかの試みが発表されている。しかし、スペクトルの数値の調整で光源の色嗜好を最適化するのに充分な定量的な厳密さで色嗜好を定義する色嗜好指標を提案した者はいないように思われる。既存の色嗜好の指標は定量的であるにも関わらず、それぞれの指標は何らかの点で制約があり、標準的な観察者に最適な色嗜好を実現する光源やスペクトルを設計する際に最適化パラメータとして使用するには適さない。
【０００７】
色嗜好のカテゴリでよく知られている指標には、Ｒf（Flattery Index）、ＣＰＩ（Color Preference Index）、及びＭＣＲＩ（Memory Color Rendering Index）がある。この３つの指標はすべて、８〜１０個の試験色サンプルの色度座標に対して「理想の」構成を設定し、それぞれその目標値からのずれを定量化する。Ｒfは、嗜好を対象とした最初の指標であり、等しくない重み付けをした１０個の色サンプルを使用する。しかし、ＣＲＩとの類似性を維持するために目標色度のシフトが実験値の５分の１に減らされ、効果を大きく減じている。ＣＰＩは、好ましい色度シフトについての実験値を維持しており、その結果、色嗜好の表現がより良好になる。しかし、試験用の色サンプルの選択に若干制限があり、８つの同じ不飽和の試験色をＣＲＩとして使用する。不飽和（パステルカラー）の試験色では、高度に飽和した光源の影響を評価することはできない。ＭＣＲＩは、観察者の記憶を使用して、日常的に目にする物体の１０色の理想的な色度構成を定義する。さらに、上記の指標の中で、試験光源の「白色度」すなわち色度点を加味するものはない。これに関して、Ｊ．Ｐ．Ｆｒｅｙｓｓｉｎｉｅｒ及びＭ．Ｓ．Ｒｅａは、“Class A color designation for light sources used in general illumination,” Journal of Light and Visual Environment, volume 37, #2&3, pp. 46-50 (2013)の中で、「クラスＡ照明（Class A Lighting）」の一連の基準を推奨し、そこでは、ＣＲＩ（＞８０）、ＧＡＩ（８０〜１００）、及び色度点（「白色」線の近傍）の制約を課す。これらの条件は推奨される設計空間を定義するが、色嗜好を最大にするスペクトル又は光源を規定するように最適化することはできない。それは、最適な値が特定されず、３つの特性の重み付けが推奨されないためである。
【０００８】
ＬＥＤやＬＥＤを利用した機器などの固体光源技術は、しばしば白熱灯と比べて優れた性能を持つ。この性能は、ランプの有効寿命、ランプの有効性（ワット当たりルーメン）、色温度及び色忠実度、並びに他のパラメータで定量化することができる。向上した色嗜好品質も備えたＬＥＤ照明装置を製造し、使用することが望ましい可能性がある。
【０００９】
Ｎｄドープガラスを用いて、光源から発されたスペクトルから黄色光の一部を吸収する市販ランプの種類（白熱、ハロゲン、及びＬＥＤを含む）が存在し、それらは、Ｎｄドープガラスによる吸収がない同類のランプと比べて色の嗜好性を向上させる。ＧＥ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ及びいくつかの他の製造者が、これら３種類それぞれの製品を出している。ＧＥ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇの製品は「Ｒｅｖｅａｌ（登録商標）」のブランド名を持つ。
【００１０】
電球型蛍光灯（ＣＦＬ）、直管蛍光灯（ＬＦＬ）、及びＬＥＤランプ向けの蛍光体のいくつかの特殊な配合は、標準的な蛍光体を用いた同類のランプと比べて色の嗜好性を向上させることが知られている。ＧＥ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇは、最初の２種類それぞれの製品を、これも「Ｒｅｖｅａｌ（登録商標）」のブランド名で出している。３番目の種類のＬＥＤ光源は、例えば、肉や、野菜、農産物（例えば果物）の色を強調するための食料品販売店の用途で知られている。
【００１１】
そのような既存の光源はそれぞれ、Ｎｄドープガラスか、色の嗜好性を向上させるために光源から発される黄色光の量を減らすように特別に生成された蛍光体のどちらかを用いている。しかし、そのような製品の中で、誕生から数十年になるＧＥ  ＬｉｇｈｔｉｎｇのＲｅｖｅａｌ（登録商標）白熱球製品及び他の既存の製品を超えるレベルの色嗜好を実現しているものはない。そのような既存の光源のＮｄフィルタは通例Ｎｄ2Ｏ3ドープガラスで構成されるが、他の実施形態では、黄色フィルタは、例えばガラス、水晶、ポリマ、又は他の材料などの各種の基質材料に埋め込まれた、Ｎｄ若しくはジジムのいくつかの他の化合物、又は黄色光を選択的に吸収する他の化合物の１つからなるか、或いは黄色を選択的に吸収するガラス上の何らかの他のドーパント若しくは被膜からなるか、或いは、反射鏡や拡散器やレンズなどのランプや照明システムの光学的に能動的な部品に任意の黄色吸収体を付加することにより構成され、能動的な部品は、ガラス、若しくはポリマ、若しくは金属、又は黄色吸収体に対応できる他の材料であり得る。黄色吸収の正確なピーク波長と幅は、特定のＮｄ又は希土類化合物及び基質材料に応じて異なるが、Ｎｄ、ジジム、及び他の希土類化合物と基質材料との多くの組合せが、Ｎｄ2Ｏ3ドープガラスの組合せの代替として適し、いくつかの他の黄色フィルタも同様である。Ｎｄ又は他の黄色フィルタは、黄色範囲の波長にある光の大半又はすべてがフィルタを通るように、光源を囲むドームの形状であるか、又は光源を囲む他の幾何学的形態である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第２０１２−００９８４１１号
【発明の概要】
【００１３】
人間の観察者が向上した色の嗜好性を知覚するような向上した色スペクトル特性を持つ光を発する光源及び光源を作製する方法が提示される。また、光源の分光分布を調整することにより色嗜好を定量的に最適化することを可能にする、照明嗜好指数（ＬＰＩ（Lighting Preference Index））と呼ばれる色指標も提示される。一実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の緑色又は黄緑色光源と、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する１以上の赤色光源とを含み、複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００１４】
別の有利な実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する緑色又は黄緑色固体光源と、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する赤色固体光源とを含み、この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００１５】
有益な一実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、５５ｎｍ未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つ緑色又は黄緑色固体光源と、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ赤色固体光源とを含み、この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００１６】
さらに別の有利な実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する緑色又は黄緑色固体光源と、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する赤色ダウンコンバータとを含む。この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００１７】
さらに別の有益な実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する緑色又は黄緑色固体光源と、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ赤色ダウンコンバータとを含み、この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００１８】
さらに別の実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する赤色固体光源とを含み、この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００１９】
さらに別の有利な実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ赤色固体光源とを含む。この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００２０】
さらに別の有益な実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ赤色固体光源と、約６３０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する深赤色固体光源とを含む。この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００２１】
さらに別の実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する赤色ダウンコンバータとを含み、この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００２２】
さらに別の有利な実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ赤色ダウンコンバータとを含む。この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００２３】
さらに別の有益な実施形態では、複合光源は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色光源と、約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する緑色又は黄緑色ダウンコンバータと、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有し、３５ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ赤色ダウンコンバータと、約６３０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する深赤色固体光源とを含む。この複合光源は１２０以上のＬＰＩを有する。
【００２４】
いくつかの実施形態の特徴及び利点、並びにそれらが達成される方式は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより、より容易に明らかになろう。添付図面は、例示的な実施形態を示す（必ずしも一定の縮尺で描かれていない）。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】ＸＹＺ色度の３つの等色関数、すなわち標準的な観察者の色彩反応のグラフである。
【図１ｂ】３つの等色関数と標準的な白熱灯のスペクトルとの積のグラフである。
【図１ｃ】３つの等色関数と、Ｒｅｖｅａｌ（登録商標）白熱灯のスペクトルとの積のグラフである。
【図２】向上したレベルの照明嗜好指数（ＬＰＩ）に合わせて設計された選択されたＬＥＤシステムを、自身の好む照明環境として選択した観察者の割合を示す図である。
【図３】「白色線」（「白体曲線」又は「白体軌跡」と呼ばれることもある）のグラフと黒体曲線のグラフを、ＬＥＤのＡＮＳＩ色域に対応する２７００Ｋ〜６５００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）の軌跡と共に示す図である。
【図４】色のマンセル分類体系で規定されたａ＊−ｂ＊色度平面における色相の１０個の主要区分の図である。
【図５ａ】各ＣＲＶを構成するａ＊−ｂ＊色度平面における半径方向成分及び方位角成分を示す図である。
【図５ｂ】ネオジム白熱灯のマンセル値５における演色ベクトル（ＣＲＶ）を表す図である。
【図６】酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）がドープされたガラスドームの内部に１以上の白熱コイル又はハロゲンコイルを含むＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱又はハロゲン光源を示す図である。
【図７ａ】ＣＣＴ＝２６９５ケルビン（Ｋ）を持つ図６の白熱光源の相対光出力対波長（又は分光分布（ＳＰＤ））のグラフ、及び、同じＣＣＴ＝２６９５Ｋの黒体光源のＳＰＤのグラフである。
【図７ｂ】ＣＣＴ＝２６９５Ｋの白熱光源のＳＰＤのグラフと、白熱光源の光をＮｄドープガラスでフィルタリングすることによって得られる、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図８ａ】１以上のＬＥＤを含むＲｅｖｅａｌ（登録商標）型のＬＥＤ光源の図である。
【図８ｂ】図８ａの光源の分解図である。
【図９】それぞれがＹＡＧ蛍光体及び赤色蛍光体を励起する複数の青色ＬＥＤを備えた従来の暖白色ＬＥＤランプのＳＰＤのグラフであって、混合光はＣＣＴ＝２７６６Ｋの、グラフと、ＣＣＴ＝２７７７ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフである。
【図１０】黄色の発光が比較的低い、特別に生成された蛍光体の混合物で被覆された低圧Ｈｇ放電管を含むＲｅｖｅａｌ（登録商標）型のＣＦＬ光源の図である。
【図１１】ＣＣＴ＝２５８２Ｋの図１０のＲｅｖｅａｌ（登録商標）型のＣＦＬ光源の分光分布（ＳＰＤ）のグラフと、ＣＣＴ＝２７５５Ｋの図６のＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図１２】黄色波長範囲にくぼみを生じさせるのに十分に隔てられたピーク波長を有する緑色蛍光体及び赤色蛍光体を有し、ＣＣＴ＝２７５３Ｋである図８ｂの光源のＳＰＤのグラフを、ＣＣＴ＝２７５５Ｋである図６のＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフと併せて示す図である。
【図１３】ＢＳＹ蛍光体が被覆された青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとを有し、ＣＣＴ＝３０００ＫであるＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫであるＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図１４】波長の関数として青色発光を示す図である。
【図１５】幅が異なる５つの可能な緑色成分の選択を示す図である。
【図１６】幅及びピーク波長が異なる９つの可能な赤色成分の選択を示す図である。
【図１７】青色、緑色、及び赤色の成分からなる典型的なスペクトルを示すである。
【図１８】緑色及び赤色の幅及びピーク波長のすべての可能な組合せを持つ、４０５０個のスペクトルについてのＬＰＩ値対ＣＲＩ値のグラフである。
【図１９】黒体軌跡、すなわちＤｕｖ＝０．０００にある色度点に関連する、照明嗜好指数（ＬＰＩ）対緑色及び赤色の幅及びピーク波長の３×３の等高線図の格子を示す図である。
【図２０】黒体軌跡と「白色線」との中間すなわちＤｕｖ＝−０．００５にある色度点に関連する、ＬＰＩ対緑色及び赤色の幅及びピーク波長の３×３の等高線図の格子を示す図である。
【図２１】「白色線」の近傍、Ｄｕｖ＝−０．０１０にある色度点に関連する、ＬＰＩ対緑色及び赤色の幅及びピーク波長の３×３の等高線図の格子を示す図である。
【図２２】最も高いＬＰＩ値を達成する、最適な３成分スペクトルの分光分布（ＳＰＤ）のグラフである。
【図２３】ＢＳＹ＋Ｒシステムに関連する、ＬＰＩ対緑色の幅、緑色のピーク波長、赤色のピーク波長、及びＤｕｖの３×３の等高線図の格子を示す図である。
【図２４】ＣＣＴ=２７００ＫのＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図２５】エネルギースター基準に合わせて最適され、ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図２６】黒体軌跡、「白色線」、及びエネルギースターの四辺形を含むｘ−ｙ色度空間のグラフを、高ＬＰＩになるように最適化されたＢＳＹ＋Ｒシステム、及びエネルギースターの制約下で高ＬＰＩになるように最適化されたＢＳＹ＋Ｒシステムの色度点と共に示す図である。
【図２７】エネルギースター基準に合わせて最適され、ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＹ＋ＤＲ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図２８】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＹ＋Ｒ＋ＤＲ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図２９】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＹ＋Ｒ＋Ｎｄ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図３０】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＹ＋ＤＲ＋Ｎｄ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図３１】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＹ＋Ｒ＋ＤＲ＋Ｎｄ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図３２】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＧ＋ＢＲ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図３３】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＧ＋ＮＲ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図３４】波長の関数としてＰＦＳ蛍光体の発光を示す図である。
【図３５】ＢＳＹ＋ＰＦＳシステムに関連する、照明嗜好指数（ＬＰＩ）対緑色の幅及びピーク波長、及びＤｕｖの３つの等高線図である。
【図３６】ＰＦＳ蛍光体を利用して最も高いＬＰＩ値を達成する、最適な３成分スペクトルのＳＰＤのグラフである。
【図３７】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＹ＋ＰＦＳ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図３８】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＧ＋ＢＲ＋Ｎｄ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図３９】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＧ＋ＮＲ＋Ｎｄ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【図４０】ＣＣＴ＝２７００ＫのＢＳＹ＋ＰＦＳ＋Ｎｄ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフと、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
「照明嗜好指数（ＬＰＩ）」と呼ばれる、定量的で、有効性が実証された新規の色嗜好指標が提示される。ＬＰＩは、光源の色嗜好特性を最大にするための設計規則をもたらす定量的な指標として、及び／又は、他の測光に関する反応、測色に関する反応、及び他の設計に関する反応と共に色嗜好を含むスペクトルの多反応の最適化を設計するための定量的な指標として使用することができる。その結果得られる、スペクトル、光源、及びランプは、既存のＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の光源及び／又は類似の従来製品よりも予想を超えて大幅に高い色嗜好を示す高いＬＰＩ値を実際に示す。
【００２７】
本明細書に開示されるＬＰＩは、好ましい色の見え（飽和及び色相歪み）と、完全放射体軌跡から離れる方向への色度点の好ましいシフトの両方を説明する。ＬＰＩは、予測的な指標として、また消費者の嗜好を定量化する指標として用いることができる。そのため、ＬＰＩは、色嗜好についてスペクトルを最適化するための設計ツールとして使用することができる。実際、ＬＰＩには強い相関があることが予備的な観察者の実験で判明しており、高精度の予測型嗜好指標としてのＬＰＩの最適化能力は追加的な研究を通じて証明する。８６人の参加者による観察者の調査で、４つの個別のＬＥＤシステムを、１１４〜１４３の範囲の異なる向上したＬＰＩレベルに合わせて設計した。この調査の観察者は全員１７〜２８才の年齢範囲にあり、性別の分布は男性が４０％、女性が６０％であり、人種の分布は、白色人種が５７％、アジア系が３０％、ヒスパニック系が８％、及びアフリカ系アメリカ人が５％であり、地理的分布は、北米が９４％、アジアが５％、及びヨーロッパが１％であった。各ＬＥＤシステムは、カラフルな布地、果物、木製の床、鏡などの家庭内にあるものを収容した個別の小部屋を照明した。観察者には、全体として好ましく感じる照明環境を選ぶよう要求した。結果は、ＬＰＩ値が最も高いＬＥＤシステムが観察者によって最も好まれ、２番目、３番目、及び４番目に高いＬＰＩ値は、それぞれ２番目、３番目、及び４番目に好まれたことを示している。図２は、それぞれのＬＥＤシステムを自身の好む環境として選択した観察者の割合を示す。示されるように、最も高い割合の観察者（４２％）が好んだのはＬＰＩが１４３の光源Ｄであり、好む観察者の割合が最も低かった（１１％）のはＬＰＩが１１４の光源Ａであった。ＬＰＩ、スペクトルの設計成分、及び他の色指標の間の傾向について、パラメータ化された３成分のＬＥＤスペクトルを使用した計算による調査を通じて本明細書で説明する。
【００２８】
従来の測色及び測光の数量又は指標は比較的少ない観察者グループの反応から導出されており、そのため、人間の全人口を表すものでも、あらゆる人口統計学的グループ及び文化的グループを表すものでもない。しかし、そのような指標は、照明製品を設計、評価、及び最適化するために生み出されてから数十年になる現在でも使用されている。実際に、光源は今でもそのような指標、例えばルーメンや演色評価数（ＣＲＩやＲａ）に基づいて設計されている。
【００２９】
ＬＰＩの式の将来の版では、追加的な観察者の嗜好データを加味する可能性がある。色の嗜好は母集団ごとに異なることが知られているため、特に新しいデータが異なる人口統計学的グループ又は文化グループから得られる場合には、その結果、本明細書に記載されるＬＰＩ指標の式が多少変化する可能性もある。本明細書に記載されるＬＰＩの式は、２１〜２７才の年齢範囲にあり、性別の分布が５８％が男性で４２％が女性、人種の分布が９２％が白色人種で８％がアジア系、地理的分布が北米内である観察者の集合に基づいている。ただし、このことは、任意の光源スペクトルについての色嗜好のレベルを定量化及び最適化する、現時点で本明細書に定義されるＬＰＩの有効性を減じるものではなく、その試験光源を構築して、その試験発光体を、特定の試験母集団と類似する色嗜好を持つ母集団が観察した場合に、試験光源は、ＬＰＩの尺度でより低いスコアとなる他の光源と比べてその試験母集団に好まれる。さらに、高いＬＰＩになるように最適化され、従来の光源よりも高いＬＰＩを持つスペクトル又は光源は、観察者（本発明者のデータセットと類似する色嗜好の傾向を持つ）の間で、どの従来の光源よりも高い色嗜好を示す。たとえとして、従来の明所視ルーメンと異なるルーメン、例えば暗所視ルーメンの変種が定義され、その暗所視ルーメンの定義によって、暗所視ルーメン効率が増大又は最適化された光源の発見と開発が可能になったとしても、増大又は最適化された明所視ルーメンをそれまで提供し、その後も提供する光源の発見と開発の有効性がなくなるわけではない。なぜならば、明所視ルーメンは、あらゆる照明用途に普遍的に適するものではなかったものの、厳格に定義されていたためである。
【００３０】
既存の色品質指標が、照明製品の消費者の嗜好を正確に定量化することを模索しているのに対し、ＬＰＩは、色嗜好データを入手することができた限られた観察者の母集団との相関が最も近くなる、定量的な色嗜好指標を客観的に定義する。ＬＰＩ指標は、照明源の白色度と、その光源で照明される物体の色の見え、の２つのパラメータに応じて決まる。具体的なＬＰＩ関数は、白色度及び色の見えを説明した後に下記で定義する。
【００３１】
本明細書で使用される場合、「白色度」は、色度図における「白色線」への色度点の近接度を言い、「白色線」は、"White Lighting", Color Research & Application, volume 38, #2, pp. 82-92(2013), authors M.S. Rea & J.P. Freyssinier（以下「Ｒｅａ文献」と呼ぶ）に定義される。Ｒｅａ文献は参照により本明細書に組み込まれる。「白色線」上の色度点の値の具体例が下の表１の色度点によって与えられ、それらの値は、２７００Ｋから６５００Ｋまでの選択された色温度について、ＣＣＸ及びＣＣＹ色座標で報告されるものである。
【００３２】
【表１】
2016532276.tif 000003
図３で分かるように、また表１に定義されるように、「白色線」３０４（「白体線」、「白体曲線」、又は「白体軌跡」と呼ばれることもある）は、高い色温度（例えば４０００Ｋ以上）では黒体曲線３０２のわずか上にあり、低い色温度では黒体曲線のはるか下にある。諸研究で、「白色線」上にある照明は、人間の知覚で「白い」光に相当する可能性があることが示されている。「白色線」は幅広い色温度に提案されているが、約２７００Ｋ〜約３０００Ｋの間の色温度（これらは消費者が好むことが多いＣＣＴ値である）では、「白色線」は黒体軌跡の約０．０１０Ｄｕｖ下方にあり、Ｄｕｖは、ｕ−ｖ色度空間における黒体軌跡からの距離を表す。
【００３３】
次の数式は、約２７００Ｋ〜約３０００Ｋの間のＣＣＴを持つ任意の色度点についての白色度指標をもたらすように決定されている。この白色度指標は、完全放射体軌跡上にある点についてはゼロ又は実質的にゼロになり、「白色線」上にある点については１（実質的に１）になる。
【００３４】
【数１】
2016532276.tif 000004
Ｄｕｖは、数式（１）では、ｕ−ｖ空間における完全放射体軌跡からの色度点の距離である（注：数式（１）では黒体線より下にある値は負になる）。例えば、黒体より０．０１０下にある点の場合は、−０．０１０を数式（１）に挿入することになる。（約２７００Ｋ〜約３０００Ｋの範囲の外にあるＣＣＴを持つ色度点の場合は、白色度は、不要な実験を行うことなく、図３における色度点の位置を調べることによって近似化することができる。例えば、照明源が「白色線」上にある色度点を有する場合には、同様に１の白色度値になる）。下記でさらに詳しく説明するように、ＬＰＩは、照明源の色度点が「白色線」に近づくにつれて増大し、どちらの方向でも「白色線」から離れるにつれて減少する。
【００３５】
本明細書で使用される「色の見え（Color Appearance）」は演色の複合的な尺度であり、これは、照明源の正味飽和値（ＮＳＶ（Net Saturation Value））（例えば、向上した飽和を示すが過度に飽和していないＮＳＶには比較的高いＬＰＩ値が得られる）、及び、色相歪み値（ＨＤＶ）（例えば最小又はゼロの色相歪みを示すＨＤＶには比較的高いＬＰＩ値が得られる）の関数である。ＮＳＶ及びＨＤＶについては共に下記でより詳細に説明する。
【００３６】
照明嗜好指数（ＬＰＩ）指標は、１６００個の補正済みの光沢面マンセルスペクトル反射率の完全なデータベースを使用して色の配列を選択することにより、試験色サンプルの偏りのない選択を使用して開発された。それらの１６００色は、当業者には、特にM.W. Derhak & R.S. Berns, "Analysis and Correction of the Joensuu Munsell Glossy Spectral Database," Color and Imaging Conference, 2012 (1), 191-194 (2012)に照らして理解されよう。この色の配列を使用すると、色相、明度、及び彩度のマンセル分類体系を利用する色空間のかなりの部分をカバーすることができる。
【００３７】
これも当業者に理解されるように、この配列のそれぞれの色は、色相（１０個の区分それぞれに４つの下位区分があり、計４０個の項目がある）、彩度（０〜１６の範囲）、及び明度（０〜１０の範囲）の点から、マンセル体系で定義される。色相の１０個の区分を図４に示し、名称を示す。すべてのレベルの飽和、すなわち彩度、及び色相を、“Statistical approach to color quality of solid-state lamps,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., 15 (6), 1753 (2009), authors A. Zukauskas, R. Vaicekauskas, F. Ivanauskas, H. Vaitkevicius, P. Vitta, and M.S. Shurで論じられる方法と同様の方法に従って、等しく重み付けし、統計的な計数手法で処理する。
【００３８】
同じ色温度にある照明源（すなわち試験発光体）と、ＣＩＥ基準発光体すなわち完全放射体との両方で表現された、１６００個の色サンプルすべての色度点を計算する。ＣＩＥ基準発光体は、プランクの黒体放射の法則を使用して照明源のＣＣＴから決定されるスペクトルを有する。プランクの法則は、光源Ｂの放射輝度（単位：Ｗ／ｓｒ・ｍ3）を、波長λ（単位：メートル）及び絶対温度Ｔ（単位：Ｋ）の関数として、
【００３９】
【数２】
2016532276.tif 000005
として定義し、ｈはプランク定数であり、ｋBはボルツマン定数である。
【００４０】
次いで、それらの色度点（色座標とも呼ぶ）すべてをＣＩＥＬＡＢ色空間に変換し、演色ベクトル（ＣＲＶ（color rendition vector））を生成する。ＣＲＶは、基準発光体に対する色の見えのシフトの大きさ及び方向の表現である。図５ａに、各ＣＲＶに含まれる成分を示す。半径方向成分又はΔＣabは、彩度すなわち飽和度のシフトを定量化し、原点から離れる方向のシフトは飽和度の増大を意味し、原点に向かう方向のシフトは飽和度の減少を意味する。方位角成分又はΔｈabは、色相の変化を定量化し、ラジアンを単位とする角度の変化によって表すことができる。特定のマンセル値におけるＣＲＶのベクトルプロットを、ａ＊−ｂ＊色度平面上の色シフトの視覚的表現として生成することができる。図５ｂは、一般に消費者に好まれる製品であるネオジム白熱灯のマンセル値５におけるＣＲＶ５０２を表す。ベクトルプロットで分かるように、ネオジムランプは、特に赤色及び緑色成分（それぞれベクトルプロットの右側と左側）で向上した飽和を生じさせる。黄色Ｙ、赤Ｒ、紫Ｐ、青Ｂ、及び緑Ｇの各色に対応するおよそのベクトル方向を挿入図５０４に示している。
【００４１】
次いで、１６００色のマンセル色すべてに各ＣＲＶの半径方向成分及び方位角成分を求めて、それぞれ彩度と色相のシフトを定量化する。そのような大きなサンプルサイズでは、ＣＲＶの大きさと方向は統計的な計数で表すことができる。
【００４２】
正味飽和値（ＮＳＶ）は、飽和が低下したサンプルの割合を差し引いた、飽和が向上した試験サンプルの割合を表す。向上した飽和レベルは、平均知覚差の閾値を超えるが過飽和の制限値よりも下にある彩度（ΔＣab＞０）の増大によって示される。低下した飽和レベル（ΔＣab＜０）は、彩度がそれと同じ平均知覚差の閾値を超えて低下した場合にのみカウントする。平均知覚差値は、文献“Evaluation of Uniform Color Spaces Developed after the Adoption of CIELAB and CIELUV”, Color Research and Application, volume 19, #2, pp.105-121 (1994), authors M. Mahy, L. Van Eycken, & A. Oosterlinckに基づき、同文献では、平均の知覚可能性半径は、ＣＩＥＬＡＢ空間で２．３であることを発見している。過飽和の制限値には、文献“Color Quality Design for Solid State Lighting”, Presentation at LEDs 2012, Oct. 11-12, San Diego, CA (2012), author Y. Ohnoに基づいてΔＣab＝１５の値を選択している。この研究では、ある限度までは飽和色への嗜好の増大が見られ、飽和のレベルが高くなると嗜好性の反応が低下した。およそΔＣab＝１５の値の前後では、嗜好反応は飽和のない時、すなわちΔＣab＝０のときと同等であり、それら２つの値の間では嗜好反応が増大した。
【００４３】
個々のＮＳＶ値（ＮＳＶi）を、マンセル体系の１０個の主要な色相区分について計算し、合計のＮＳＶを１０個の色相の平均とみなす。本開示で使用されるＮＳＶは数式（２）及び数式（３）で定義される。
【００４４】
【数３】
2016532276.tif 000006
【００４５】
【数４】
2016532276.tif 000007
式中、ΔＣabはＣＲＶの半径方向成分であり、知覚される彩度、すなわち飽和のシフトを表し、ｉは、マンセル体系の１０個の主要な色相区分に対応する色相区分を表す。領域−２．３＜ΔＣab＜２．３では、飽和度の変化は標準的な観察者には知覚されない場合があり、したがって、向上又は低下のどちらとしてもカウントされない。
【００４６】
色相歪み値（ＨＤＶ）は、色相が変化している試験サンプルの重み付けした割合を表す。（ある限度までの）彩度の増大は、一般に、比較的高いＬＰＩ値の達成に貢献するが、色相の変化は一般には望ましくない（ただし、色相の変化は、彩度の変化と比べると最終的なＬＰＩ値への貢献要因としては比較的弱い）。
【００４７】
当業者には理解されるように、マンセル表色系は、通例４０個の色相下位区分（１０個の主要色相区分それぞれに４個の下位区分がある）に分割される。ＨＤＶを計算するために、隣の色相下位区分に変化する試験色の割合を平均Δhaｂ値で重み付けし（ただしΔｈab＞π／２０ラジアン（すなわち円の１／４０））、平均Δhaｂ値は色相の下位レベル間の隔たり（π／２０ラジアン）で調整されている。この追加的な重み付けを使用して非常に多量の色相歪みを補償し、割合だけは非常に高い割合で限界に近づく。これは、ほぼすべての試験色に閾値を超える色相歪みが生じてカウントされるためである。これらの計算に、色相歪みの方向は重要ではなく、したがって、時計回り方向及び反時計回り方向の歪みはどちらもΔｈab＞０になる。ＮＳＶと同様に、個々のＨＤＶ値（ＨＤＶi）が、マンセル体系の１０個の主要色相区分について計算され、合計のＨＤＶがそれら１０個の色相の平均とみなされる。本開示で使用されるＨＤＶは数式（４）及び数式（５）で定義される。
【００４８】
【数５】
2016532276.tif 000008
【００４９】
【数６】
2016532276.tif 000009
式中、ΔｈabはＣＲＶの方位角成分であり、知覚される色相のシフトを表し、ｉはマンセル体系の１０個の主要色相区分に対応する色相区分を表し、Δｈab,avg,iは色相ｉにあるすべての色の平均Δｈab値である。
【００５０】
次に、ＮＳＶ及びＨＤＶを、数式（６）に従って併合して色の見え値にする。
【００５１】
【数７】
2016532276.tif 000010
数式（６）では、ＮＳＶに対してＨＤＶを重み付け（すなわち係数で除算）して、観察者の嗜好反応との最良の一致を得ることに留意されたい。現実には、通常得られる色の見えの最も高い値は約１であるが、理論上は、ＮＳＶ＝１００且つＨＤＶ＝０のときに２の値に達することが可能である。
【００５２】
最後に、ＬＰＩの式を数式７で定義する。
【００５３】
【数８】
2016532276.tif 000011
白色度は数式（１）で定義され、色の見えは数式（６）で定義される。他の照明指標と同様に、基準となる黒体発光体のスコアが１００の基準値になるように、「１００」のパラメータが選択される。ＬＰＩの変化をＣＲＩに近い大きさに調整するために「５０」のパラメータが選択される。例えば、標準的なネオジム白熱灯は、ＣＲＩ体系では約２０ポイントをペナルティとして減算して約８０のＣＲＩとし（基準となるＣＲＩ＝１００に対して）、一方、ＬＰＩ体系では、それと同じネオジム白熱灯に約２０ポイントを加算して、基準となるＬＰＩ＝１００に対して約１２０のＬＰＩとすることができる。３８％の白色度及び６２％の色の見えの重み付け係数は、観察者の嗜好データとの最良の一致が得られるように選択されている。これらの重み付け係数は観察者のセットに依存し、将来の開発では、特に異なる人口統計学的グループ又は文化グループから得られる追加的な観察者の嗜好データで修正が加えられる可能性がある。ただし、本開示では、ＬＰＩは、数式（７）とそれに関連する説明で定義される。
【００５４】
ＬＰＩの代替の「マスター」数式は、単に数式（１）、（６）、及び（７）を組み合わせたものであり、それを数式（８）に示す。
【００５５】
【数９】
2016532276.tif 000012
上記のマスター数式としてＬＰＩを書き換える目的は、この新規な指数で、当業者が不要な実験を一切行わずに本開示の指南を使用して色科学のパラメータから導出できる値が得られることを示すためである。ＬＰＩはＮＳＶと共に増大するが、ＨＤＶが増大すると減少する。それとは別に、ＬＰＩは、Ｄｕｖが「白色線」に近づくにつれて増大する。現実には、通常達成することができるＬＰＩの最も高い値はおよそ１５０であり、これは白色度＝１、色の見え＝１に相当するが、１８１の理論的最大値があり、このときには白色度＝１、色の見え＝２になる。
【００５６】
要約すると、所与のランプ又は所与の試験発光体又は所与の照明装置についてのＬＰＩ値は、以下のステップ（必ずしもこの順序とは限らない）で求めることができる。
（ａ）試験発光体から発される光のスペクトルを、１〜２ｎｍの精度（又はそれより細かい精度）を持つ分光分布（ＳＰＤ）として提供する。
（ｂ）試験発光体のＳＰＤから色度点（色温度及びＤｕｖ）を求める。
（ｃ）数式（１）を使用してＤｕｖから白色度成分を計算する。
（ｃ’）試験発光体の色温度から基準スペクトルを求める。
（ｄ’）基準発光体と試験発光体の両方について、ＣＩＥＬＡＢ色空間にある１６００色のマンセル色すべての色度点を計算する。
（ｅ’）基準スペクトルに対する試験発光体の演色ベクトルを計算する。
（ｆ’）それぞれ数式（３）及び数式（５）を使用して正味飽和値及び色相歪み値を計算する。
（ｇ’）数式（６）を使用して色の見え成分を計算する。
（ｄ）数式（７）を使用して、ステップ（ｃ）の白色度成分とステップ（ｇ’）の色の見え成分を併合してＬＰＩを得る。
【００５７】
従来のランプの種類には、Ｎｄドープガラスを用いて、光源から発されたスペクトルから黄色光の一部を吸収して、Ｎｄによる吸収がない類似ランプと比べて色の嗜好性を向上させる、白熱、ハロゲン、及びＬＥＤランプが含まれる。図６は、酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）がドープされたガラスドーム６０４の内部に１以上の白熱コイル又はハロゲンコイル６０２を含むＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱又はハロゲン光源６００を示す。１以上のコイルから発される光は、通例約２７００Ｋ〜約３２００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を持つ黒体スペクトルに似る。このＣＣＴ範囲は暖白色と呼ばれることがある。Ｎｄドープガラスドーム６０４は、色スペクトルの黄色部分に含まれる光を除去する働きをし、その結果、光源６００のガラスドーム６０４を通って出射する光は、一般に、Ｎｄガラスフィルタを備えない同じ光源から発される光と比べて人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ。
【００５８】
図７ａは、ＣＣＴ＝２６９５ケルビン（Ｋ）を持つ図６の白熱光源６００の相対光出力対波長（又は分光分布（ＳＰＤ））のグラフ７００、及び、同じＣＣＴ＝２６９５Ｋの黒体光源のＳＰＤのグラフ７０２を含む。黒体発光体は、通例、ＣＣＴ＜５０００Ｋの試験光源について（ＣＣＴ＞５０００Ｋでは一般に昼光スペクトルが基準として使用される）、試験光源の測色値を計算する際に試験発光体が比較される基準光源とみなされる。基準発光体として、黒体発光体にはＣＲＩ＝１００の値が割り当てられる。整合性のために、黒体には同様にＬＰＩ指標で１００の基準値が割り当てられる。白熱のＳＰＤが黒体のＳＰＤに近いため、２６９５Ｋにおける白熱光源の値は、ＣＲＩ＝９９．８、ＬＰＩ＝９９．８になる。ＣＲＩの場合は、９９．８の値はＣＲＩの最大の可能な値＝１００にほぼ等しく、そのため、白熱光源は、ＣＲＩ指標によれば理想に近い演色（又は色の「忠実度」）を有する。ＬＰＩの場合は、９９．８の値は最大値ではなく中立値とみなされる。１００よりもはるかに低いＬＰＩの値が可能であり、その場合、標準的な観察者は、白熱光源と比べてそのような光源をはるかに好まないことが予想されるが、最高で約ＬＰＩ＝１５０までのはるかに高い可能な値もあり、その場合、標準的な観察者は白熱光源よりもそのような光源をはるかに好むことが予想される。ＣＲＩ指標は、光源が８つのパステルカラーの試験色を黒体基準と全く同じに演色する程度を定量化し、そのため、ＣＲＩ指標は、色空間の限られた範囲の色「忠実度」の指標である。
【００５９】
図７ｂは、ＣＣＴ＝２６９５Ｋの白熱光源のＳＰＤのグラフ７００と、白熱光源７００の光をＮｄドープガラスでフィルタリングすることによって得られる、ＣＣＴ＝２７５５Ｋ、ＣＲＩが約８０、及びＬＰＩが約１２０のＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。２つのＳＰＤの差はすべてＮｄドープガラスによる光の吸収によるものであり、吸収の大半は、約５７０ｎｍから約６１０ｎｍの黄色範囲で発生し、それよりも弱い吸収が約５１０ｎｍから約５４０ｎｍの緑色範囲で発生する。Ｎｄによる吸収で得られる色嗜好の利益は、主として黄色吸収による。
【００６０】
ＳＰＤは、例えばワット／ｎｍ又はワット／ｎｍ／ｃｍ2の大きさ又は他の放射量を使用して、光強度の絶対的な尺度でグラフにすることができ、或いは、相対的な単位でグラフにすることもでき、時に本開示で提供されるようにピーク強度に正規化される。正規化されたＳＰＤは、照明される物体又は空間の照度が通常の明所視の範囲（すなわち約１０〜１００ルクスより大きく、最大で約１，０００〜１０，０００ルクス（ルクス＝ルーメン／ｍ2））にあると想定して、光源のすべての測色特性を計算するのに十分である。ＳＰＤ曲線中に表された情報により、その光源のすべての測色応答及び測光応答を正確に計算することが可能になる。
【００６１】
図７ａに示す白熱灯のＳＰＤ７００は、どの波長にも著しい上下変動がないため、この光源が非常にバランスのとれた光源であることを示している。同じＣＣＴを持つ黒体曲線との一致度が近いそのような滑らかな曲線は優れた色忠実度能力を示す。黒体スペクトルは、ＣＲＩの尺度で完璧な演色になるように、すなわちＣＲＩ＝１００となるように定義される。白熱灯のＣＲＩは通例約９９である。Ｎｄ白熱灯のＣＲＩは通例約８０である。ＣＲＩが低いにも関わらず、大半の観察者は白熱灯よりもＮｄ白熱灯の演色を好み、これは特に、例えば人、食品、木などの有機的な物体が照明される用途でそうである。
【００６２】
人工的な光源と比べると、太陽光は、スペクトルの青色及び緑色の部分に大量のエネルギーを示し、そのため高い色温度（約５５００Ｋ）を持つ寒色の（すなわち高ＣＣＴの）光源となっている。したがって、各種ランプの光出力の色組成が異なることを理解するにはＳＰＤ図が有用である。
【００６３】
従来のランプの種類の中には、Ｎｄドープガラスを用いて、光源から発されるスペクトルから黄色光の一部を吸収して、Ｎｄによる吸収がない類似のランプと比べて色の嗜好性を向上させる１種以上のＬＥＤが含まれる。図８ａは、１以上のＬＥＤを含むＲｅｖｅａｌ（登録商標）型のＬＥＤ光源８００を示し、図８ｂは、図８ａの光源の分解図８５０である。ＬＥＤ（発光ダイオード）は、固体光源（ＳＳＬ）部品の一例であり、電気フィラメントを使用する白熱電球や、プラズマ及び／又はガスを使用する蛍光管などの光源の代わりに、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ、又はポリマＬＥＤを、照明源として含むことができる。
【００６４】
図８ｂを参照すると、外殻８０４に取り付け可能なプリント回路基板８１０にＬＥＤ８０６及び８０８が装着され、そのため、組み立てられると、ＬＥＤ８０６及び８０８は、酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）で含浸されたガラスドーム８０２の内部に位置し、光源から発された光の大半又はすべてがドームを通る。図８ａ及び図８ｂは、１以上の固体光源部品を利用して、給電されると照明を提供するＬＥＤランプの一例を示すに過ぎないことを理解されたい。したがって、図８ａ及び図８ｂに示す具体的な部品は例示のみを目的とするものであり、当業者は、意図される使用及び／又は他の考慮事項に応じて異なる可能性がある様々な部品の他の形状及び／又はサイズが利用される可能性があることを認識されよう。例えば、外殻８０４は、図と異なるサイズ及び／又は形状である場合もあり、固体光源部品８０６及び８０８は、組み立て時に外殻８０４に直接及び／又は間接的に接続することができる。
【００６５】
図９は、それぞれがＹＡＧ蛍光体及び赤色蛍光体を励起する複数の青色ＬＥＤを備えた従来の暖白色ＬＥＤランプの分光分布（ＳＰＤ）のグラフ９００であって、混合光は、ＣＣＴ＝２７６６Ｋ、ＣＲＩ＝９１、及びＬＰＩ＝９７である、グラフ９００と、ＣＣＴ＝２７７７Ｋ、ＣＲＩ＝９１、及びＬＰＩ＝１１１である、図８ａの従来のＲｅｖｅａｌ（登録商標）型のＬＥＤ光源８００のＳＰＤのグラフ９１０を含む。ＬＥＤから発される光は、約４００〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色ＬＥＤ（例えばロイヤルブルーＩｎＧａＮ）からの光９０２と、ＬＥＤの青色発光による蛍光体材料（ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体など）の励起によって生じる約５００〜約６００ｎｍに範囲にピーク発光を持つ黄緑色光９０４と、ＬＥＤの青色発光による別の蛍光体（窒化物蛍光体や硫化物蛍光体など）の励起によって生じる約６００〜約６７０ｎｍの範囲にピーク発光を持つ赤色光９０６との混合からなる可能性がある。青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。混合光のスペクトルも黒体スペクトルに似ているが、青色ＬＥＤの発光と黄緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含む場合がある。Ｎｄガラスが、黄緑色蛍光体及び赤色蛍光体によって生じている可能性のある色スペクトルの黄色部分９０８の光を除去する働きをし、その結果、光源８００のガラスドームから出射する光９１０は、Ｎｄガラスフィルタを備えない同じ光源から発される光９００と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を有する。
【００６６】
１以上の低圧水銀（Ｈｇ）放電灯と、光源から発される黄色光の量を減らすように選択された可視光発光蛍光体（すなわち蛍光（ＦＬ）又は電球型蛍光（ＣＦＬ）光源）の特殊な配合とを含む従来のランプの種類も、特殊な蛍光体配合を用いない一般的な類似のＦＬ又はＣＦＬ光源ランプと比べて色の嗜好性を向上させることが知られている。図１０は、黄色の発光が比較的低い、特別に生成された蛍光体の混合物１００４で被覆された低圧Ｈｇ放電管１００２を含むＲｅｖｅａｌ（登録商標）型のＣＦＬ光源１０００を示す。
【００６７】
図１１は、ＣＣＴ＝２５８２Ｋ、ＣＲＩ＝６９、及びＬＰＩ＝１１６である図１０のＲｅｖｅａｌ（登録商標）型のＣＦＬ光源の分光分布（ＳＰＤ）のグラフ１１００と、ＣＣＴ＝２７５５Ｋである図６のＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。混合光スペクトル１１００は、ＣＣＴ＝２５８２Ｋの黒体スペクトルの形状に似る傾向がある、多くの細い発光帯といくらかの広い発光帯からなる。Ｎｄ−白熱のＳＰＤ７０４と比べると、ＣＦＬ製品に利用できる赤色及び緑色蛍光体の制約のために、赤色及び緑色の強化と黄色の抑制が似ている。スペクトルの黄色部分の発光が比較的低い光源１０００の混合光スペクトル１１００は、従来の蛍光体混合物を有する同じ光源から発される光と比べて人間の観察者に通例好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を有する。
【００６８】
さらに他の従来のランプの種類には、黄色波長範囲にくぼみを生じさせるのに十分に隔てられたピーク波長を有する緑色蛍光体及び赤色蛍光体を有する１種以上のＬＥＤがあり、これは、例えば、肉、野菜、農産物（例えば果物）の色を強調するために食料品販売店の用途で使用される。上記のように、図８ｂは、１以上のＬＥＤ３６８及び３７２を備えるＬＥＤ光源３５０を示し、ＬＥＤ３６８及び３７２は、実装によっては、肉や野菜などの色を強調する光を生成する緑色蛍光体及び赤色蛍光体を有する１以上のＬＥＤを含む。
【００６９】
図１２は、黄色波長範囲にくぼみを生じさせるのに十分に隔てられたピーク波長を有する緑色蛍光体及び赤色蛍光体を有し、ＣＣＴ＝２８３７Ｋ、ＣＲＩ＝７４、及びＬＰＩ＝１２４である光源のＳＰＤのグラフ１２００を含み、グラフ１２００は、ＣＣＴ＝２７５５Ｋである図６のＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４と併せて示している。ＬＥＤから発される光は、約４００ｎｍから約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色ＬＥＤからの光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍから約５８０ｎｍの範囲にピーク発光を持つ緑色光と、ＬＥＤからの青色発光による赤色蛍光体の励起で生じる約６００ｎｍ〜約６７０ｎｍの範囲にピーク発光を持つ赤色光との混合からなる可能性がある。青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、緑色及び赤色の蛍光体材料から発される光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。この混合光のスペクトルは、青色ＬＥＤの発光１２０２と緑色蛍光体の発光１２０４との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、また、緑色蛍光体の発光１２０４と赤色蛍光体の発光１２０６との間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができる。この光源は、約２７００Ｋ〜約６０００Ｋの間のＣＣＴを有する可能性もあり、又は、例えば約１０，０００Ｋ以上のような高いＣＣＴ、若しくは例えば約１８００Ｋ以下のような低いＣＣＴを有する可能性もある。黄緑色蛍光体及び赤色蛍光体（例えば図９の黄緑色蛍光体９０４や赤色蛍光体９０６）の通常のピーク波長と比べて、緑色蛍光体の発光１２０４と赤色蛍光体の発光１２０６のピークが離れているために生じる色スペクトルの黄色部分の発光の低下により、一般的な黄緑色蛍光体及び赤色蛍光体を用いた同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源スペクトル１２００が得られる。
【００７０】
従来の青シフト黄（ＢＳＹ（blue-shifted yellow））に赤（Ｒ）を付加したＬＥＤ光源（ＢＳＹ＋Ｒ）は、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色ＬＥＤと、ＬＥＤからの青色発光による緑色蛍光体の励起によって生じる約５００ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲にピーク発光を持つ青シフト黄色（すなわち黄緑色）光と、赤色ＬＥＤによって発される約６００ｎｍ〜約６３０ｎｍの範囲にピーク発光を持つ赤色光とからなる白色光を生成することができる。実施形態によっては、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、ＢＳＹ蛍光体が被覆された青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとの混合物からそれぞれがなるＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができる。
【００７１】
図１３は、ＢＳＹ蛍光体が被覆された青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとを有し、ＣＣＴ＝２６５８Ｋ、ＣＲＩ＝９３、及びＬＰＩ＝１１０である従来のＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ１３００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫであるＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光及び赤色ＬＥＤから発される赤色光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。混合光スペクトル１３００も黒体スペクトルに似るが、青色ＬＥＤの発光１３０２とＢＳＹ蛍光体の発光１３０４の間の波長範囲にくぼみがあり、ＢＳＹ蛍光体の発光１３０４と赤色ＬＥＤの発光１３０６の間の黄色波長範囲に第２のくぼみがある。黄緑色蛍光体及び赤色蛍光体（例えば図９の黄緑色蛍光体９０４や赤色蛍光体９０６）の通常のピーク波長と比べて、緑色蛍光体の発光１３０４と赤色ＬＥＤの発光１３０６のピークが離れているために生じる色スペクトルの黄色部分の発光の低下により、一般的な黄緑色蛍光体及び赤色蛍光体を用いた同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源スペクトル１３００が得られる。
【００７２】
照明嗜好指数（ＬＰＩ）指標のスペクトル成分選択の影響をよりよく理解し、伝えるために、スペクトルモデルを使用して詳細な実験計画法（ＤＯＥ）を行った。この実験で、ＬＰＩと標準的な観察者の色嗜好反応を最大にし、将来の照明製品の設計の指針となる最適なスペクトル特徴を特定することができた。このＤＯＥは、光源のＬＰＩを向上させる発光成分を選択するための一般的な指針を提供する。
【００７３】
各スペクトルは、重畳されて１つの複合スペクトルとなる３つの成分（名目上、青、緑、及び赤とする）からなる。ＤＯＥで使用した青色発光成分は、４５０ｎｍをピークとする青色ＬＥＤの成分である。この波長は、青色ＬＥＤの母集団を代表するものとして選択したが、結果を制限するものとは解釈すべきでない。なぜならば、ＬＰＩ色指標は、緑色及び赤色の発光に比べて青色発光に対する感度が相対的にはるかに低いため、異なる青色発光特性を使用して行う同様のＤＯＥでも非常に似た結果が得られることが予想されるためである。これは図１ａから理解することができ、ここでは、青１０２に対する網膜の反応は緑１０４及び赤１０６と明瞭に区別されるが、それに比べて緑と赤の反応は互いからの区別が明瞭とは言えない。図１４は、このＤＯＥで使用した波長の関数として青色発光を示す。ＬＰＩは青色特性に対して相対的に反応が低いため、このＤＯＥの結果は、青色範囲（例えば約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍ）にピーク波長があり、約５０ｎｍよりも小さい任意のＦＷＨＭを持つ青色光源を仮定した結果を表すと予想することができる。
【００７４】
緑色成分は、これに限定されないが、ＬＥＤと蛍光体の発光、より一般的にはＳＳＬとダウンコンバータの発光両方の近似として、ガウス関数を使用してモデル化する。緑色成分のピーク波長は、１０ｎｍ刻みで５２０ｎｍから５６０ｎｍまで変化できるようにし、一方、半値全幅（ＦＷＨＭ）は、これに限定されないがＬＥＤと蛍光体の発光両方の近似として、１０ｎｍ刻みで２０ｎｍから１００ｎｍまで変化させる。図１５に、ＤＯＥ（実験計画法）で使用した４５個の（５つのピーク×９つのＦＷＨＭ）のうちＦＷＨＭが異なる５つの可能な緑色成分の選択を示す。
【００７５】
赤色成分も、これに限定されないが、ＬＥＤと蛍光体の発光、より一般的にはＳＳＬとダウンコンバータの発光両方の近似として、ガウス関数を使用してモデル化する。赤色成分のピーク波長は、１０ｎｍ刻みで５９０ｎｍから６８０ｎｍまで変化できるようにし、一方、ＦＷＨＭは１０ｎｍ刻みで２０ｎｍから１００ｎｍまで変化させる。図１６は、ＤＯＥで使用した９０種類の赤色成分（１０個のピーク×９つのＦＷＨＭ）からの９つの可能な赤色成分の選択を示す。図１７は、例示のために、青色１７０２、緑色１７０４、及び赤色１７０６の成分からなる典型的なスペクトル１７００を示す。
【００７６】
青色、緑色、及び赤色成分のすべての組合せを生成し、その結果４０５０通りの一意の組合せ（青１×緑４５×赤９０）が得られた。選択されたパラメータで各成分の形状を固定して、選択した色度点になるように青、緑、及び赤色成分の相対的な振幅を調整した。青、緑、及び赤色のガウス成分のピーク及び幅、並びに色度点（青色の振幅に対する緑色及び赤色のピーク振幅の比に制約を加える）を定義してから、複合スペクトルを一意に定義する。ＤＯＥは２つの色度点について行い、１つは黒体軌跡（Ｄｕｖ＝０．０００）上の２７００Ｋにあり、１つは「白色線」（Ｄｕｖ＝−０．０１０）近傍の２７００Ｋにあり、その結果計８１００個のスペクトルが得られた。そして、スペクトルごとに照明嗜好指数（ＬＰＩ）値を計算し、その傾向とトレードオフを分析した。
【００７７】
上記で説明したＤＯＥの注目すべき結果の１つはＬＰＩとＣＲＩの関係に関する。「白色線」（Ｄｕｖ＝−０．０１０）近傍の色度点については、４０５０個のスペクトルすべてにＣＲＩ値を計算し、それぞれのＬＰＩ値と比較した。図１８に、Ｄｕｖ＝−０．０１０、ＣＣＴ=２７００Ｋのときのそれら４０５０個のスペクトルについてのＬＰＩ値対ＣＲＩ値のグラフを示す。一般に、スペクトルの飽和度は半時計周りに増大していく。表現される色が飽和しないスペクトルでは、ＣＲＩとＬＰＩは共に低くなり、したがって飽和が増大するにつれて上昇する。ＣＲＩは、色が基準発光体の色と同じように見える時に最大になり、飽和がさらに高まるにつれて低下し始める。一方、ＬＰＩは、飽和と共に上昇を続け、６０前後のＣＲＩでピークに達する。その後、ＬＰＩは、スペクトルが過飽和の領域に入ると減少し始める。この関係の結果、ＣＲＩとＬＰＩは基準発光体を超える向上した飽和レベルでは反比例するため、高いＣＲＩを得るための最適化は、本質的に、高いＬＰＩ値の設計を制限することになる。
【００７８】
緑色のピーク波長、緑色のＦＷＨＭ、赤色のピーク波長、赤色のＦＷＨＭ、及びＤｕｖレベルがＬＰＩに及ぼす影響を説明するために、図１９、図２０、及び図２１に示すように一連の等高線図を生成した。それぞれの等高線図は、赤色のピーク波長対緑色のピーク波長について１０の刻みでＬＰＩの等高線を示す。図１９、図２０、及び図２１それぞれにおいて、等高線図は３×３の格子に分割され（各等高線図を「ａ」〜「ｉ」と識別する）、緑色のＦＷＨＭは左右方向に２０ｎｍから６０ｎｍ、そして１００ｎｍまで変化し、赤色のＦＷＨＭは上下方向に２０ｎｍから６０ｎｍ、そして１００ｎｍまで変化する。この等高線図の選択は、ＤＯＥに含まれた最も低いレベル、中間レベル、及び最も高いレベルのＦＷＨＭを選択することによってＬＰＩと赤色のＦＷＨＭと緑色のＦＷＨＭとの間の相互作用を説明するために選択したものである。図１９は、黒体軌跡、すなわちＤｕｖ＝０．０００にある色度点に関連する３×３の等高線図格子を示す。図２０は、同じ赤色及び緑色パラメータであるが、黒体軌跡と「白色線」との中間すなわちＤｕｖ＝−０．００５にある色度点についてのグラフを示す。図２１は、同じ赤色及び緑色パラメータであるが、「白色線」近傍の目標Ｄｕｖレベル、Ｄｕｖ＝−０．０１０にある色度点についてのグラフを示す。これらの３つのＤｕｖレベルは、ＬＰＩに対する色度点すなわちＤｕｖの影響を説明するために選択したものであり、ＬＰＩの適用の制限とは解釈すべきでない。同様の等高線図を、黒体線から「白色線」までのＤｕｖレベルの連続体について示すことができ、同様の傾向が実現される。さらに、２０ｎｍ、６０ｎｍ、及び１００ｎｍのＦＷＨＭに実際に示したグラフに加えて、赤色及び緑色のＦＷＨＭの中間値、例えば３０、４０、５０、７０、８０、及び９０ｎｍのＦＷＨＭについて同様の等高線図を示すことができる。上記３つのＤｕｖ位置それぞれの等高線図の３×３の行列は、ＤＯＥで生成し、分析した等高線図の９×９の行列の部分集合である。この数を減らした３×３の等高線図は、図を簡潔にするために、また、ステップを細かくした中間等高線図は、図１９、図２０、及び図２１に示す粗いステップの等高線図間を滑らかに内挿したものであることが判明したため、９×９の行列の等高線図全体を表すために選択した。当業者は、示される等高線図間の滑らかな遷移を認識し、また、赤色発光体と緑色発光体の８１００通りの組合せすべてを表す解がそのような遷移に表されていることを理解されよう。
【００７９】
図１９の等高線図を図２０及び図２１と比較することによって、Ｄｕｖすなわち白色度の影響を理解することができる。等高線の全体的な形状は変わらないが、ＬＰＩの等高線の値は、Ｄｕｖ＝０．０００からＤｕｖ＝−０．００５に、そしてＤｕｖ＝−０．０１０に（すなわち、図１９の１２０の最大ＬＰＩの等高線から、図２０の１３０の最大ＬＰＩの等高線に、そして図２１の１４０の最大ＬＰＩの等高線に）増大し、ＬＰＩへの白色度の影響を示している。Ｄｕｖ＝０．０００からＤｕｖ＝−０．０１０になることで、ＬＰＩ数式の白色度成分は０から１に増大し、その結果、数式（７）に基づくとＬＰＩが１９ポイント増大する。一般に、各等高線図でＬＰＩを最大にするための最適値には、緑色のピーク波長はごくわずかな低下（約５ｎｍ）を生じるのに対して、赤色のピーク波長は相対的に変化しない。これは、白色度と、Ｄｕｖレベルしたがって白色度としての色の見えとが相対的に交わる性質が、色の見えを左右する等高線図の形状並びに最適な緑色成分及び赤色成分の特性にほとんど影響しないことを説明する助けとなる。
【００８０】
図１９、図２０、及び図２１それぞれにおいて、緑色成分の影響を見てとることができる。一般に、特に赤色成分（等高線図「ｄ」から「ｉ」）の中程度から低いＦＷＨＭレベルでは、より幅の広い緑色成分では、最適な緑色ピーク波長がより高くなる。より高いＦＷＨＭを持つ緑色成分でも、達成可能なＬＰＩ値がより高くなり、所与の等高線内の最適な領域がより大きくなる。例えば、図２１（等高線図「ｇ」から「ｉ」）に見られるように、ＬＰＩ＝１４０の等高線内の領域は、特に左右方向で、２０ｎｍの緑色のＦＷＨＭ（ｇ）から１００ｎｍの緑色のＦＷＨＭ（ｉ）へと大幅に増大する。これにより、ＬＰＩ値は緑色のピーク波長にそれほど影響されないため、より大きいＦＷＨＭの緑色成分を使用すると、設計により高い安定性がもたらされる。ただし、等高線図「ａ」から「ｃ」に見られるような赤色ＦＷＨＭ＝１００ｎｍである幅の広い赤色成分については、緑色のＦＷＨＭの影響は同じ影響を持たない。広い赤色成分では、緑色のＦＷＨＭを高いレベルに増大させると、赤色成分と緑色成分との区別が広い重なりの中で一部失われるため、達成可能な最大ＬＰＩが低下する。中間レベルの赤色のＦＷＨＭでは、等高線図「ｄ」から「ｆ」に見られるように、緑色のＦＷＨＭを増大させると、赤色成分と緑色成分との区別を維持するために、最適な赤色のピーク波長がより深い赤にシフトする。
【００８１】
同様に、図１９、図２０、及び図２１は、赤色成分がＬＰＩに及ぼす影響を示している。特に中程度から低いＦＷＨＭレベル（等高線図「ｄ」から「ｉ」）では、ＬＰＩ値は赤色のピーク波長に大きく影響される。これは、上下方向で等高線が密集していることで分かり、特に６２０ｎｍ以下の赤色のピーク波長でそうである。例えば、図２１（ｉ）に見られるように、赤色のピーク波長を５９０ｎｍから６２０ｎｍに増すと、ＬＰＩを６０から１３０に増加させることができる。６２０ｎｍを超えると、ＬＰＩは、赤色のピーク波長にそれほど影響されなくなる。一般には、赤色のＦＷＨＭが増大すると、赤色成分と緑色成分との分離を維持するために、最適な赤色のピーク波長も増大する。
【００８２】
３成分のシステムを上記のようなＤＯＥで設計すると、達成可能な最大ＬＰＩ値は１４５前後になる。図２２に示すスペクトル２２００を参照すると、これはＤｕｖ＝−０．０１０で、ピークが５４５ｎｍ前後且つＦＷＨＭが８０ｎｍ前後の緑色成分２２０４、及びピークが６３５ｎｍ前後且つＦＷＨＭが２０ｎｍ前後の赤色成分２２０６で最も容易に達成される。したがって、スペクトル２２００はそのような選択の結果生じる。
【００８３】
本明細書に記載される方法及び装置によると、以下に提示されるのは、向上したレベルのＬＰＩをもたらし、また一般には、例えば、食品、木、植物、肌、衣服などの自然の物体の色をより魅力的に見せる、新規で発明性のある「ＢＳＹ＋Ｒ」光源の実施形態である。上記で説明したように、大半の観察者は、そのような照明下にある大半の物体の見え方を好む。これも上述したように、人は、向上した色飽和及び／又はコントラストを持つ白色光を提供する光源に対して好ましい反応を示し、そのような白色光は、スペクトルの黄色を抑制若しくは除去する、／又はスペクトルの赤色及び緑色部分を強化する、又はその両方によって実現することができる。
【００８４】
一般に、ＢＳＹ＋Ｒ光源は、ＳＳＬ光源若しくはＬＥＤ（例えばロイヤルブルーＩｎＧａＮ  ＬＥＤ）、又は紫色又は紫外線光源で励起されるダウンコンバータである１以上の青色光源と、蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体等）などの１以上の黄緑色ダウンコンバータとを利用し、その組合せが、１以上の赤色ＳＳＬ又はＬＥＤからの赤色光で補われる。ＢＳＹ  ＬＥＤからの光は基本的に白色であり、黒体軌跡より上にある色度点を持つ（すなわち、その光は、黒体軌跡上に位置する白色光と比べて、黄色及び緑色の発光が過剰になる）。ＢＳＹ発光を、赤色ＬＥＤからの光（例えば約６１０ｎｍ〜６３０ｎｍ以上の波長を有し、例えば１以上のＡｌＩｎＧａＰ  ＬＥＤから供給することができる）と組み合わせて、色度点を黒体曲線の近く（又は下）に移動させて、約２７００Ｋ〜約３２００Ｋの色温度範囲にある光、すなわち暖白色を生成することができる。
【００８５】
実施形態によっては、主要光源は、暖白色ＢＳＹ＋Ｒ  ＬＥＤ製品及び蛍光体光源である。本明細書に開示される新規の製品は、約６３０ｎｍ以上〜約６４０ｎｍのピーク赤色波長を有する赤色ＬＥＤを利用することができ、約６４０ｎｍ〜約６７０ｎｍピーク波長を有する深赤色ＬＥＤを追加的に使用することができる（すなわち約６３０ｎｍ以上〜約６４０ｎｍのピーク赤色波長を有する赤色ＬＥＤに加えて）。そのような暖白色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤ光源製品に関して、所望の色度点を得るにはスペクトルの赤、緑、及び青色領域のバランスをとらなければならない。そのような製品では、深赤色ＬＥＤを加えると、知覚される物体の色飽和を増大させることにより、赤／赤系の色及び緑／緑系の色の物体の見え方が向上することが判明している。十分に高効率の緑色ＬＥＤを仮定すると、蛍光体を含まないＲＧＢ  ＬＥＤのスペクトルでは、現在のＢＳＹ＋Ｒ  ＬＥＤスペクトルよりもさらに高い、高ＣＲＩの有効性を得ることができる。ＢＳＹ＋Ｒ  ＬＥＤを使用する本発明の利益は、一般にＲＧＢ  ＬＥＤに適用することができる。
【００８６】
演色に関して、詳細には、ＣＩＥ表色系のＲ９の色プラークは飽和した赤色である。Ｒ９値はしばしば、Ｒ１からＲ８のパステルカラーの平均である通常のＣＲＩに加えて指定される。ＣＲＩが不飽和のパステルカラーの演色を表すのに対して、Ｒ９は、光源が飽和した赤色の物体を演色する能力を表し、これは大半の非白熱光源が白熱光源よりも劣る点である。Ｒ９色の反射スペクトルは、約６００ｎｍから始まり、約６６０ｎｍでその最大値にほぼ達し、ゆるやかに増大を続けて８００ｎｍを超える。白熱及びハロゲン技術のスペクトルは、深赤色スペクトルの光を追加するが、７５０ｎｍを越えても光を追加し続け、エネルギーの浪費につながる。名目上白色のＬＥＤ製品に６３０〜６７０ｎｍをピークとする赤色ＬＥＤを追加すると、眼が知覚することのできないそれより長い赤外線波長で浪費される光を不要に増やすことなく、Ｒ９の反射スペクトルが著しく増大する。緑色の物体も、人間の眼の赤と緑の反対色反応のために強調される。
【００８７】
上記の実験計画法（ＤＯＥ）の結果はＢＳＹ＋Ｒシステムにも適用することができる。以下で使用する場合、用語「ＢＳＹ蛍光体」は、ＢＳＹシステムで使用される蛍光体を意味する。一般に、ＢＳＹ蛍光体からの発光は、通常、より幅が広く、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍのＦＷＨＭ範囲にあり、一方、赤色ＬＥＤからの発光は通常狭く、２０ｎｍ前後のＦＷＨＭである。ＦＷＨＭ値をそのような目標値に制約することにより、ＢＳＹ＋Ｒシステムで生じるＬＰＩ値のモデルが得られる。ＢＳＹ＋ＲシステムでＢＳＹ蛍光体の緑色のピーク波長、緑色のＦＷＨＭ、赤色のピーク波長、及びＤｕｖレベルがＬＰＩに与える影響を示すために、一連の等高線図「ａ」〜「ｉ」を図２３に示す。それぞれの等高線図は、赤色のピーク波長対緑色のピーク波長について、１０の刻みでＬＰＩの等高線を示している。図２３では、等高線図が３×３の格子に分割され、緑色のＦＷＨＭは左右方向に６０ｎｍから８０ｎｍ、そして１００ｎｍまで変動し、Ｄｕｖは上下方向に−０．０１０から−０．００５、そして０．０００まで変動する。図２３の９つの等高線図すべてで、赤色のＦＷＨＭは２０ｎｍに固定されている。先と同様に、これらの３つのＤｕｖレベルは、ＬＰＩに対する色度点すなわちＤｕｖの影響を説明するために選択したものであり、ＬＰＩの適用の制約とは解釈すべきでない。黒体線から「白色線」までのＤｕｖレベルの連続体について同様の等高線図を作ることができ、同様の傾向が実現される。
【００８８】
図２３の３つの行を比較することによってＤｕｖの影響を容易に理解することができる。等高線の全体的な形状は同じままであるが、ＬＰＩの等高線の値は、Ｄｕｖ＝０．０００（図「ａ」〜「ｃ」）から、Ｄｕｖ＝−０．００５（図「ｄ」〜「ｆ」）、そしてＤｕｖ＝−０．０１０（図「ｇ」〜「ｉ」）へと増大する。Ｄｕｖ＝０．０００からＤｕｖ＝−０．０１０になることにより、ＬＰＩ数式の白色度成分は０から１に増大し、その結果、本明細書に記載されるＬＰＩの数式（７）に基づくとＬＰＩが１９ポイント増加する。一般に、各等高線図のＬＰＩを最大にするための最適値は、緑色のピーク波長でごくわずかな低下（約５ｎｍ）を生じるのに対して、赤色のピーク波長は相対的に変化しない。
【００８９】
ＢＳＹ＋ＲシステムにおけるＢＳＹ成分の影響も図２３で理解することができる。一般に、緑色ＢＳＹ蛍光体成分からの発光の幅が広くなると、最適緑色ピーク波長がわずかに高くなるが、等高線の形状は相対的に変化しない。ＦＷＨＭがより高い緑色蛍光体成分でも、達成可能なＬＰＩ値がより高くなり、所与の等高線内の最適な領域がより大きくなる。例えば図２３の等高線「ｇ」〜「ｉ」で分かるように、ＬＰＩ＝１４０の等高線内の領域は、特に左右方向で、６０ｎｍの緑色ＦＷＨＭ（「ｇ」）から、１００ｎｍの緑色ＦＷＨＭ（「ｉ」）に増大する。これにより、ＬＰＩ値は緑色のピーク波長にそれほど影響されないため、より大きいＦＷＨＭの緑色成分を使用すると、設計により高い安定性がもたらされる。
【００９０】
同様に、図２３は、赤色ＬＥＤのピーク波長がＬＰＩに与える影響も示している。一般に、ＬＰＩ値は赤色ＬＥＤのピーク波長に大きく影響される。これは、上下方向で等高線が密集していることで分かり、特に６２０ｎｍ以下の赤色のピーク波長でそうである。例えば図２３の等高線図「ｉ」で分かるように、赤色のピーク波長を５９０ｎｍから６２０ｎｍに増大させると、ＬＰＩを６０から１３０に増すことができる。６２０ｎｍを超えると、ＬＰＩはそれほど赤色のピーク波長に影響されなくなり、約６２５ｎｍ〜約６５０ｎｍの範囲が理想ピーク波長である。
【００９１】
高いＬＰＩ値を実現するために、ＢＳＹ特性及び赤色ＬＥＤのピーク波長は一般に適切に選択しなければならない。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体に近い、すなわちＤｕｖ＝０．０００に近い色度点を得るには、ＢＳＹ蛍光体成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５４０ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、赤色ＬＥＤは、約６２５ｎｍ〜約６６０ｎｍの範囲にピーク波長を有するべきである。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体と「白色線」との中間点に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．００５に近い色度点を得るには、ＢＳＹ蛍光体成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２５ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、赤色ＬＥＤは、約６１５ｎｍ〜約６７０ｎｍの範囲にピーク波長を有するべきである。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＹ蛍光体成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２０ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、赤色ＬＥＤは、約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲にピーク波長を有するべきである。１３０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体と「白色線」との中間点に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．００５に近い色度点を得るには、ＢＳＹ蛍光体成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３５ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、赤色ＬＥＤは、約６２５ｎｍ〜約６５５ｎｍの範囲にピーク波長を有するべきである。１３０より大きいＬＰＩ値、及び、「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＹ成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２５ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、赤色ＬＥＤは、約６１５ｎｍ〜約６７０ｎｍの範囲にピーク波長を有するべきである。１４０より大きいＬＰＩ値、及び、「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＹ成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３５ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、赤色ＬＥＤは、約６２５ｎｍ〜約６５５ｎｍの範囲にピーク波長を有するべきである。
【００９２】
ＢＳＹ＋Ｒシステムの一実施形態では、図８ｂによるＬＥＤ光源８５０は、ＢＳＹ蛍光体が被覆された青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとの混合物からそれぞれがなるＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光及び赤色ＬＥＤから発される赤色光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色又は黄緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のＢＳＹピーク発光と、約６００ｎｍ〜約６４０ｎｍの範囲の赤色ＬＥＤのピーク発光とからなる。このスペクトルも黒体スペクトルに似るが、青色ＬＥＤの発光と緑色又は黄緑色蛍光体の発光の間の波長範囲にくぼみを含むことができ、また、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色ＬＥＤとの間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができる。光源は、約２７００Ｋ〜約４０００Ｋの間のＣＣＴを有する場合もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色ＬＥＤのピークが分離したために生じ、ピークの分離は、ＢＳＹ蛍光体の比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、赤色ＬＥＤの非常に狭い幅とが組み合わさる結果生じる。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない一般的な青色及び赤色ＬＥＤと蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらす。
【００９３】
図２４は、ＣＣＴ=２７００Ｋの場合の、すぐ上記で論じたＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ２４００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線２４００は、青色ＬＥＤのピーク波長２４０２がおよそ４５０ｎｍで発生し、黄緑色蛍光体２４０４のピーク波長が約５５０ｎｍで発生し、赤色ＬＥＤのピーク波長２４０６が約６３５ｎｍで発生することを示している。このスペクトルにより、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝７８、及びＬＰＩ＝１３６の光が生成される。１３６のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＹ＋Ｒのスペクトル２４００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【００９４】
図２５は、すぐ上記で論じたＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源の別の実装のＳＰＤのグラフ２５００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線２５００は、青色ＬＥＤのピーク波長２５０２がおよそ４５０ｎｍで発生し、黄緑色蛍光体のピーク波長２５０４が約５５０ｎｍで発生し、赤色ＬＥＤのピーク波長２５０６が約６３０ｎｍで発生することを示している。この実装では、現在のエネルギースター基準を満たすようにスペクトルが最適化されており、エネルギースター基準では、８０より大きいＣＲＩと、図２６の色度図中の点線２６００で表される「エネルギースター」四辺形の中にある色度点とが要求される。エネルギースターの四辺形は、完全放射体軌跡すなわち黒体軌跡３０２の上下にほぼ等しい部分を有し、色度空間で「白色線」３０４よりも上に位置する。図２５のスペクトル２５００は、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝８４、及びＬＰＩ＝１２３の光を生成し、図２６のエネルギースターの四辺形の中に位置する色度点２６０２を持つ。それに対して、図２４のスペクトル２４００は、図２６の色度点２６０４を持つ光を生成し、これはエネルギースターの四辺形よりも下にある。１２３のＬＰＩスコアは比較的高く、これは、ＢＳＹ＋Ｒのスペクトル２５００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚するが、図２４のスペクトル２４００ほどは高くないことを意味する。
【００９５】
ＢＳＹ＋Ｒシステムの第２の実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、それぞれがＢＳＹ蛍光体が被覆された青色ＬＥＤと深赤色ＬＥＤとの混合物からなることができるＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光及び深赤色ＬＥＤから発される赤色光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色又は黄緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のＢＳＹのピーク発光と、約６４０ｎｍ〜約６７０ｎｍの範囲の深赤色ＬＥＤのピーク発光とからなる。このスペクトルは、青色ＬＥＤの発光と緑色又は黄緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、また、緑色又は黄緑色蛍光体と深赤色ＬＥＤの間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができる。光源は、約２７００Ｋ〜約４０００Ｋの間のＣＣＴを有する場合もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色ＬＥＤのピークが分離したために生じ、ピークの分離は、ＢＳＹ蛍光体の比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、赤色ＬＥＤの非常に狭い幅とが組み合わさる結果生じる。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない一般的な青色及び赤色ＬＥＤと蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらす。
【００９６】
図２７は、すぐ上記で論じたＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源の第２の実施形態のＳＰＤのグラフ２７００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線２７００は、青色ＬＥＤのピーク波長２７０２がおよそ４５０ｎｍで発生し、黄緑色蛍光体のピーク波長２７０４が約５５０ｎｍで発生し、深赤色ＬＥＤのピーク波長２７０６が約６６０ｎｍで発生することを示している。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝６６、及びＬＰＩ＝１３９を持つ光を生成する。１３９のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＹ＋Ｒのスペクトル２７００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【００９７】
ＢＳＹ＋Ｒシステムの第３の実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、それぞれがＢＳＹ蛍光体が被覆された青色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤと、深赤色ＬＥＤとの混合物からなることができるＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光並びに赤色ＬＥＤ及び深赤色ＬＥＤから発される赤色光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色又は黄緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のＢＳＹのピーク発光と、約６００ｎｍ〜約６４０ｎｍの範囲の赤色ＬＥＤのピーク発光と、約６４０ｎｍ〜約６７０ｎｍの範囲の深赤色ＬＥＤのピーク発光とからなる。このスペクトルは、青色ＬＥＤの発光と緑色又は黄緑色蛍光体の発光の間の波長範囲にくぼみを含むことができ、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色ＬＥＤの黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができ、赤色ＬＥＤと深赤色ＬＥＤの間の赤色波長範囲に第３のくぼみを含むことができる。光源は、約２７００Ｋ〜約４０００Ｋの間のＣＣＴを有する場合もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色ＬＥＤのピークが分離したために生じ、ピークの分離は、ＢＳＹ蛍光体の比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、赤色ＬＥＤの非常に狭い幅とが組み合わさる結果生じる。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない一般的な青色及び赤色ＬＥＤと蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらす。
【００９８】
図２８は、すぐ上記で論じたＢＳＹ＋Ｒ＋深赤色型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ２８００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線２８００は、青色ＬＥＤのピーク波長２８０２がおよそ４５０ｎｍで発生し、黄緑色蛍光体のピーク波長２８０４が約５５０ｎｍで発生し、赤色ＬＥＤのピーク波長２８０６が約６３５ｎｍで発生し、深赤色ＬＥＤのピーク波長２８０８が約６６０ｎｍで発生することを示している。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝７３、及びＬＰＩ＝１３８を持つ光を生成する。１３８のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＹ＋Ｒのスペクトル２８００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【００９９】
さらに、実施形態によっては、ネオジム（Ｎｄ）又は他の黄色フィルタを光源に重ねて配置することができ、そのフィルタが黄色光を抑制するように作用して、赤と緑の鮮やかさの知覚をさらに向上させる。それにより、例えば、高いレベルのＬＰＩを保ちつつ、赤色ＬＥＤのピーク波長をより短い波長に移動することができる。
【０１００】
ＢＳＹ＋Ｒシステムの第４の実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、ＢＳＹ蛍光体が被覆された青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとの混合物からそれぞれがなるＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光及び赤色ＬＥＤから発される赤色光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。また、図８ｂを参照すると、この実施形態は、ＢＳＹ＋Ｒ光エンジンを封入した、酸化ネオジムで含浸されたガラスドーム８０２を含む。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色又は黄緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のＢＳＹのピーク発光と、約６００ｎｍ〜約６４０ｎｍの範囲の赤色ＬＥＤのピーク発光とからなる。このスペクトルは、青色ＬＥＤの発光と緑色又は黄緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、また、緑色又は黄緑色蛍光体の発光と赤色ＬＥＤの間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができ、第２のくぼみはＮｄガラスの追加によって強化されている。光源は、約２７００Ｋ〜約４０００Ｋの間のＣＣＴを有する場合もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、ＢＳＹ蛍光体の比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、赤色ＬＥＤの非常に狭い幅とが組み合わさった結果、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色ＬＥＤのピークが分離するために生じ、それがＮｄガラスの追加でさらに強化される。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない一般的な青色及び赤色ＬＥＤと蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらす。
【０１０１】
図２９は、Ｎｄガラスドームを含む、すぐ上記で論じた図８ｂのＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ２９００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線２９００は、青色ＬＥＤのピーク波長２９０２がおよそ４５０ｎｍで発生し、黄緑色蛍光体のピーク波長２９０４が約５５０ｎｍで発生し、赤色ＬＥＤのピーク波長２９０６が約６３５ｎｍで発生することを示している。Ｎｄガラスは、黄緑色蛍光体及び赤色ＬＥＤによって生じている可能性のある色スペクトルの黄色部分２９１０の光を除去する働きをし、その結果、光２９００はさらに向上した色の嗜好性を有する。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝６４、及びＬＰＩ＝１４３を持つ光を生成する。１４３のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＹ＋Ｒのスペクトル２９００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【０１０２】
ＢＳＹ＋Ｒシステムの第５の実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、ＢＳＹ蛍光体が被覆された青色ＬＥＤと深赤色ＬＥＤとの混合物からそれぞれがなるＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光及び深赤色ＬＥＤから発される赤色光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。また、図８ｂを参照すると、この実施形態は、ＢＳＹ＋Ｒ光エンジンを封入した、酸化ネオジムで含浸されたガラスドーム８０２を含む。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色又は黄緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のＢＳＹのピーク発光と、約６４０ｎｍ〜約６７０ｎｍの範囲の深赤色ＬＥＤのピーク発光とからなる。このスペクトルは、青色ＬＥＤの発光と緑色又は黄緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、緑色又は黄緑色蛍光体と深赤色ＬＥＤとの間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができ、第２のくぼみはＮｄガラスの追加によって強化されている。光源は、約２７００Ｋ〜約４０００Ｋの間のＣＣＴを有する可能性もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色ＬＥＤのピークが分離したために生じ、ピークの分離は、ＢＳＹ蛍光体の比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、赤色ＬＥＤの非常に狭い幅とが組み合わさる結果生じ、それがＮｄガラスの追加でさらに強化される。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない一般的な青色及び赤色ＬＥＤと蛍光体との組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらすことができる。
【０１０３】
図３０は、Ｎｄガラスドームを含む、すぐ上記で論じた図８ｂのＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ３０００と、ＣＣＴ＝２７５５Ｋの、Ｒｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線３０００は、青色ＬＥＤのピーク波長３００２がおよそ４５０ｎｍで発生し、黄緑色蛍光体のピーク波長３００４が約５５０ｎｍで発生し、深赤色ＬＥＤのピーク波長３００６が約６６０ｎｍで発生することを示している。Ｎｄガラスは、黄緑色蛍光体及び赤色ＬＥＤによって生じている可能性のある色スペクトルの黄色部分３０１０の光を除去する働きをし、その結果、光３０００はさらに向上した色の嗜好性を有する。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝５１、及びＬＰＩ＝１４２を持つ光を生成する。１４２のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＹ＋Ｒのスペクトル３０００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【０１０４】
ＢＳＹ＋Ｒシステムの第６の実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、ＢＳＹ蛍光体が被覆された青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと深赤色ＬＥＤとの混合物からそれぞれがなるＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光並びに赤色ＬＥＤ及び深赤色ＬＥＤから発される赤色光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。また、図８ｂを参照すると、この実施形態は、ＢＳＹ＋Ｒ光エンジンを封入した、酸化ネオジムで含浸されたガラスドーム８０２を含む。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色又は黄緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のＢＳＹのピーク発光と、約６００ｎｍ〜約６４０ｎｍの範囲の赤色ＬＥＤのピーク発光と、約６４０ｎｍ〜約６７０ｎｍの範囲の深赤色ＬＥＤのピーク発光とからなる。このスペクトルも黒体スペクトルに似るが、青色ＬＥＤの発光と緑色又は黄緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色ＬＥＤとの間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができ、第２のくぼみはＮｄガラスの追加によって強化され、赤色ＬＥＤと深赤色ＬＥＤとの間の赤色波長範囲に第３のくぼみを含むことができる。光源は、約２７００Ｋ〜約４０００Ｋの間のＣＣＴを有する可能性もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色ＬＥＤのピークが分離したために生じ、ピークの分離は、ＢＳＹ蛍光体の、標準的な黄緑色ＹＡＧ蛍光体と比べて比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、赤色ＬＥＤの、標準的な赤色蛍光体の幅と比べて非常に狭い幅とが組み合わさる結果生じ、それがＮｄガラスの追加でさらに強化される。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない一般的な青色及び赤色ＬＥＤと蛍光体との組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらすことができる。
【０１０５】
図３１は、Ｎｄガラスドームを含む、すぐ上記で論じた図８ｂのＢＳＹ＋Ｒ型のＬＥＤ光源ＳＰＤのグラフ３１００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線３１００は、青色ＬＥＤのピーク波長３１０２がおよそ４５０ｎｍで発生し、黄緑色蛍光体のピーク波長３１０４が約５５０ｎｍで発生し、赤色ＬＥＤのピーク波長３１０６が約６３５ｎｍで発生し、深赤色ＬＥＤのピーク波長３１０８が約６６０ｎｍで発生することを示している。Ｎｄガラスは、黄緑色蛍光体及び赤色ＬＥＤによって生じている可能性のある色スペクトルの黄色部分３１１０の光を除去する働きをし、その結果光３１００はさらに向上した色の嗜好性を持つ。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝５９、及びＬＰＩ＝１４４を持つ光を生成する。１４４のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＹ＋Ｒのスペクトル３１００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【０１０６】
以下に、向上したレベルのＬＰＩをもたらす新規の蛍光体を利用したＬＥＤ光源スペクトルの追加的な実施形態を提示し、先に述べたように、そのような光源は、自然の物体の色を強調し、そのため、例えば食品、木、植物、肌、衣服などの物がより魅力的に見える。一般に、大半の観察者は、そのような照明下にある大半の物体の見え方を好む。人は、向上した色の飽和及び／又はコントラストを持つ白色光をもたらす光源に対して好ましい反応を示し、そのような白色光は、スペクトルの黄色を抑制若しくは除去する、／又はスペクトルの赤色及び緑色部分を強化する、又はその両方によって実現することができる。黄色の抑制又は赤色及び緑色の強化は従来、Ｎｄガラスフィルタ、又はＮｄ若しくはジジム若しくは黄色光を選択的に吸収する他の希土類の何らかの他の実施形態を含有するフィルタを追加することによって実現されるか、或いは黄色を選択的に吸収するガラス上の何らかの他のドーパント若しくは被膜、或いは、反射鏡や拡散器やレンズなどのランプや照明システムの光学的に能動的な部品に任意の黄色吸収体を付加することによって実現され、能動的な部品は、ガラス、若しくはポリマ、若しくは金属、又は黄色吸収体に対応できる他の材料である。或いは、黄緑色蛍光体からの発光と赤色ＬＥＤからの発光の重なりを最小にして相対的に最小の強度を黄色に与えられるように、波長域が比較的広い赤色蛍光体を使用する代わりに、狭いスペクトル幅を持つ別個の赤色ＬＥＤを使用することによって実現され、スペクトルの緑色部分と赤色部分とに別々の発光ピークがあるようにする。
【０１０７】
上記で説明したように、黄色発光の十分な抑制は、赤色蛍光体と組み合わせて、適度に波長域が狭い青シフト緑色蛍光体を使用することで得られることが明らかになっており、これは、特に赤色蛍光体も適度に波長域が狭く、好ましいピーク波長を有する場合にそうである。また、黄色発光を抑制し、赤色と緑色のピーク波長を分離すると、Ｎｄガラスを用いる従来の技術と比べて、より好ましい赤と緑のコントラスト、全体的な色の好ましさ、及び鮮明な白色の見えが得られ、Ｎｄガラスを使用する技術よりも高い可能性のある有効性が得られることが判明した。緑色及び赤色蛍光体のＦＷＨＭ及びピーク波長はそれぞれ最小値と最大値を持ち、最適なＬＰＩ値をもたらす理想値が特定された。また、ＦＷＨＭ及びピーク波長の好ましい範囲内で発光を提供する市販の緑色及び赤色蛍光体が存在する。
【０１０８】
一般に、そのような光源は、１以上の青色又は紫色ＬＥＤ（例えばロイヤルブルーＩｎＧａＮ  ＬＥＤ）と蛍光体の組合せを利用し、蛍光体は、名目上緑色又は黄色の蛍光体（例えばＹＡＧ、若しくは緑色アルミン酸蛍光体、若しくは類似の緑色蛍光体）及び／又は名目上赤色の蛍光体（例えば赤色窒化物蛍光体、若しくは、赤色硫化物蛍光体、若しくは類似の赤色蛍光体）からなる。緑色蛍光体及び赤色蛍光体はどちらも青色又は紫色ＬＥＤの発光で励起され、２つを組み合わせて、同じＬＥＤポンプを共有する単一の混合蛍光体にすることも、或いは緑色蛍光体と赤色蛍光体を別々の青色又は紫色ＬＥＤポンプに置くこともできる。青色又は紫色ＬＥＤ、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体からの発光が組み合わさると、黒体曲線の近傍又は下方に色度点を持つ、人間の眼にほぼ白色として見える光をもたらし、約２７００Ｋ〜約３２００Ｋの色温度範囲、すなわち暖白色の光を生成する。
【０１０９】
実施形態によっては、緑色蛍光体は標準的な高効率蛍光体よりも低いピーク波長（例えば約５００ｎｍ〜約５４０ｎｍ）を持ち、青シフト黄色（ＢＳＹ）に対して青シフト緑（ＢＳＧ）又は他の呼称で表現される場合がある。赤色蛍光体は、様々に異なる範囲のＦＷＨＭを有することができ、６０ｎｍより大きいＦＷＨＭの発光の場合は広波長域の赤（ＢＲ（broad red））、６０ｎｍ未満のＦＷＨＭの発光の場合は狭波長域の赤（ＮＲ（narrow red））と表現される。向上した色の飽和及び色の嗜好性を示す従来の光源の中には、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍの狭いＦＷＨＭを持つ赤色ＬＥＤを使用してスペクトルへの赤色の寄与を提供し、それにより赤色ＬＥＤのピーク波長を選択して、色の嗜好性と有効性との間で好ましい最適化を提供するものがある。緑色蛍光体を備える青色又は紫色ＬＥＤを使用するのと同時に別個の赤色ＬＥＤを使用することの不都合点の一つは、青色ＬＥＤへの駆動電流とは別に、別の電流経路又は赤色ＬＥＤへの駆動電流を調整する何らかの他の手段を使用する必要があることである。これは、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤでは温度に対する反応が異なるためである。
【０１１０】
上記の実験計画法（ＤＯＥ）で得られた結果は、蛍光体を利用するシステム（例えばＢＳＧ＋ＢＲ及びＢＳＧ＋ＮＲ）にも適用することができる。一般に、ＢＲ蛍光体からの発光は、通例、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍのＦＷＨＭ範囲にあり、ＮＲ蛍光体からの発光は、通例、約２０ｎｍ〜約６０ｎｍのＦＷＨＭ範囲にある。ＦＷＨＭ値をそれらの目標値に制約することにより、ＢＳＧ＋ＢＲシステム及びＢＳＧ＋ＮＲシステムで生じるＬＰＩ値のモデルが得られる。図１９、図２０、及び図２１は、ＢＳＧ＋ＢＲ及びＢＳＧ＋ＮＲシステムで、緑色のピーク波長、緑色のＦＷＨＭ、赤色のピーク波長、赤色のＦＷＨＭ、及びＤｕｖレベルがＬＰＩに与える影響を説明する助けとなり、等高線図「ａ」〜「ｆ」はＢＳＧ＋ＢＲシステムに該当し、等高線図「ｄ」〜「ｉ」はＢＳＧ＋ＮＲシステムに該当する。
【０１１１】
ＢＳＧ＋ＢＲシステムにおけるＢＳＧ成分の影響を、図１９、図２０、及び図２１の等高線図「ａ」〜「ｆ」で理解することができる。等高線図「ｄ」〜「ｆ」に見られる中間レベルの赤色ＦＷＨＭの場合、緑色のＦＷＨＭを増すと、赤色成分と緑色成分との区別を維持するために、最適な緑色のピーク波長と最適な赤色のピーク波長がより高くなる。緑色のＦＷＨＭを増すと、達成可能なＬＰＩ値もより高くなる。例えば、図２１の等高線図「ｄ」〜「ｆ」で理解できるように、システムは、１００に近い緑色ＦＷＨＭではＬＰＩ＝１４０しか達成することができない。等高線図「ａ」〜「ｃ」に見られる赤色ＦＷＨＭ＝１００ｎｍを持つ広波長域の赤色成分では、緑色のＦＷＨＭを高いレベルに増すと、赤色成分と緑色成分との区別が広い重なりの中で一部失われるため、達成可能な最大ＬＰＩが低下する。
【０１１２】
ＢＳＧ＋ＢＲシステムにおけるＢＲ成分の影響も、図１９、図２０、及び図２１の等高線図「ａ」〜「ｆ」で理解することができる。中間のＦＷＨＭレベル「ｄ」〜「ｆ」では、ＬＰＩ値は赤色のピーク波長の影響をより受けやすく、これは、上下方向で等高線が密集していることで分かり、特に６２０ｎｍ以下の赤色のピーク波長でそうである。例えば図２１（ｆ）に見られるように、赤色のピーク波長を５９０ｎｍから６２０ｎｍに増すと、ＬＰＩを約７０から１２０に増加させることができる。６２０ｎｍを超えると、ＬＰＩは赤色のピーク波長にそれほど影響されなくなる。一般には、赤色のＦＷＨＭが増大すると、赤色成分と緑色成分との分離を維持するために、最適な赤色のピーク波長も増大する。
【０１１３】
ＢＳＧ＋ＢＲシステムで高いＬＰＩ値を達成するために、ピーク波長とＦＷＨＭ特性は入念に選択すべきである。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体に近い、すなわちＤｕｖ＝０．０００に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３０ｎｍ〜約５６０の範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＢＲ成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６４０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために緑色の波長をより狭くする必要がある。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体と「白色線」との中間点に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．００５に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＢＲ成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために緑色の波長をより狭くする必要がある。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２０ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＢＲ成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために緑色の波長をより狭くする必要がある。１３０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体と「白色線」との中間点に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．００５に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３０ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＢＲ成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６４０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために緑色の波長をより狭くする必要がある。１３０より大きいＬＰＩ値、及び、「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２０ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＢＲ成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために緑色の波長をより狭くする必要がある。１４０より大きいＬＰＩ値、及び、「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２５ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＢＲ成分は、約６０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６４０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために緑色の波長をより狭くする必要がある。
【０１１４】
同様に、ＢＳＧ＋ＮＲシステムにおけるＢＳＧ成分の影響を、図１９、図２０、及び図２１の等高線図「ｄ」〜「ｉ」で理解することができる。一般に、より幅が広い緑色成分では、最適な緑色ピーク波長がより高くなる。また、より高いＦＷＨＭを持つ緑色成分ほど、達成可能なＬＰＩ値がより高くなり、所与の等高線内の最適な領域がより大きくなる。例えば、図２１の等高線図「ｇ」〜「ｉ」に見られるように、ＬＰＩ＝１４０の等高線内の領域は、特に左右方向で、等高線図「ｇ」に示す２０ｎｍの緑色のＦＷＨＭから、等高線図「ｉ」に示す１００ｎｍの緑色のＦＷＨＭへと大幅に増大する。これにより、ＬＰＩ値は緑色のピーク波長にそれほど影響されないため、より大きいＦＷＨＭの緑色成分を使用すると、設計により高い安定性がもたらされる。等高線図「ｄ」〜「ｆ」に見られる中間レベルの赤色ＦＷＨＭでは、緑色のＦＷＨＭを増大させると、赤色成分と緑色成分との区別を維持するために、最適な赤色のピーク波長がより深い赤にシフトする。
【０１１５】
ＢＳＧ＋ＮＲシステムにおけるＮＲ成分の影響も、図１９、図２０、及び図２１の等高線図「ｄ」〜「ｉ」で理解することができる。一般に、ＬＰＩ値は赤色のピーク波長に大きく影響される。これは、上下方向で等高線が密集していることで分かり、特に６２０ｎｍ以下の赤色のピーク波長でそうである。例えば、図２１（ｉ）に見られるように、赤色のピーク波長を５９０ｎｍから６２０ｎｍに増すと、ＬＰＩを６０から１３０に増加させることができる。６２０ｎｍを超えると、ＬＰＩは、赤色のピーク波長にそれほど影響されなくなる。一般には、赤色のＦＷＨＭが増大すると、赤色成分と緑色成分との分離を維持するために、最適な赤色のピーク波長も増大する。
【０１１６】
ＢＳＧ＋ＮＲシステムで高いＬＰＩ値を達成するために、ピーク波長とＦＷＨＭ特性は入念に選択すべきである。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体に近い、すなわちＤｕｖ＝０．０００に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３５ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＮＲ成分は、約２０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために、より深い赤色のピーク波長が必要となる。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体と「白色線」との中間点に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．００５に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２５ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＮＲ成分は、約２０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６１５ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために、より深い赤色のピーク波長が必要となる。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２０ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＮＲ成分は、約２０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために、より深い赤色のピーク波長が必要となる。１３０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体と「白色線」との中間点に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．００５に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３５ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＮＲ成分は、約２０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために、より深い赤色のピーク波長が必要となる。１３０より大きいＬＰＩ値、及び、「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２０ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＮＲ成分は、約２０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６１５ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために、より深い赤色のピーク波長が必要となる。１４０より大きいＬＰＩ値、及び、「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＧ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３５ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、一方、ＮＲ成分は、約２０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約６２０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきであり、赤色の波長がより広いほど、赤色成分と緑色成分との間のくぼみを維持するために、より深い赤色のピーク波長が必要となる。
【０１１７】
蛍光体を利用したＬＥＤシステムの一実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、ＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、ＬＥＤ８０６及び８０８はそれぞれ、ＢＳＧ型の緑色蛍光体（例えば、ＹＡＧ、若しくは緑色アルミン酸蛍光体、若しくは類似の緑色蛍光体を使用する青シフト緑）で被覆された青色ＬＥＤ、及び／又はＢＲ型の赤色蛍光体（例えば、赤色窒化物蛍光体、若しくは赤色硫化物蛍光体、若しくは類似の赤色蛍光体を使用する広波長域の赤色）の混合物からなることができ、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のＢＳＧのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による赤色蛍光体の励起で生じる、６０ｎｍより大きいＦＷＨＭを持つ、約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のＢＲのピーク発光とからなる。このスペクトルも黒体スペクトルに似るが、青色ＬＥＤの発光と緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、緑色蛍光体の発光と赤色蛍光体の発光との間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができる。光源は、約２７００Ｋ〜約６０００Ｋの間のＣＣＴを有する可能性もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色蛍光体と赤色蛍光体のピークが分離するために生じ、ピークの分離は、ＢＳＧ蛍光体の比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、標準的な赤色蛍光体と比べて深い（すなわちより赤い）ＢＲ蛍光体のピーク波長とが組み合わさる結果生じる。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない標準的な黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらすことができる。
【０１１８】
図３２は、すぐ上記で論じたＢＳＧ＋ＢＲ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ３２００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。グラフ３２００は、青色ＬＥＤのピーク波長３２０２がおよそ４５０ｎｍで生じ、緑色蛍光体のピーク波長３２０４が約５３０ｎｍで生じ、赤色蛍光体のピーク波長３２０６が約６５０ｎｍで生じ、約８０ｎｍのＦＷＨＭを持つことを示している。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝６６、及びＬＰＩ＝１３９を持つ光を生成する。１３９のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＧ＋ＢＲのスペクトル３２００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【０１１９】
蛍光体を利用したＬＥＤシステムの他の実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、ＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、ＬＥＤ８０６及び８０８はそれぞれ、ＢＳＧ型の緑色蛍光体（例えば、ＹＡＧ、若しくは緑色アルミン酸蛍光体、若しくは類似の緑色蛍光体を使用する青シフト緑）で被覆された青色ＬＥＤ、及び／又はＮＲ型の赤色蛍光体（例えば、赤色窒化物蛍光体、若しくは赤色硫化物蛍光体、若しくは類似の赤色蛍光体を使用する狭波長域の赤色）の混合物からなることができ、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のＢＳＧのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による赤色蛍光体の励起で生じる、６０ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ、約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のＮＲのピーク発光とからなる。このスペクトルも黒体スペクトルに似るが、青色ＬＥＤの発光と緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、緑色蛍光体の発光と赤色蛍光体の発光との間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができる。この光源は、約２７００Ｋ〜約６０００Ｋの間のＣＣＴを有する可能性もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色蛍光体と赤色蛍光体のピークが分離するために生じ、ピークの分離は、ＢＳＧ蛍光体の、標準的な黄緑色ＹＡＧ蛍光体と比べて比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、ＮＲ蛍光体の、標準的な赤色蛍光体と比べて比較的狭い幅及びより深いピーク波長とが組み合わさる結果生じる。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない標準的な黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらすことができる。
【０１２０】
図３３は、すぐ上記で論じたＢＳＧ＋ＮＲ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ３３００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線３３００は、青色ＬＥＤのピーク波長３３０２がおよそ４５０ｎｍで生じ、緑色蛍光体のピーク波長３３０４が約５４０ｎｍで生じ、赤色蛍光体のピーク波長３３０６が約６４０ｎｍで生じ、約５０ｎｍのＦＷＨＭを持つことを示している。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝６３、及びＬＰＩ＝１４３を持つ光を生成する。１４３のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＧ＋ＮＲのスペクトル３３００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【０１２１】
狭波長域赤色蛍光体の注目に値する一例は、マンガンをドープしたフルオロケイ酸カリウム（ＰＦＳ）である。ＰＦＳは、狭波長域の赤色輝線発光蛍光体として振る舞い、約６３１ｎｍのピーク波長と、非常に狭い輝線を持つ。図３４は、波長の関数としてＰＦＳの発光を示す。標準的な赤色蛍光体よりもはるかに狭い発光スペクトルでは、ＰＦＳは、色特性及びスペクトルの有効性の点で狭波長域の赤色ＬＥＤと同じように振る舞う。それにより、ＰＦＳと、青シフト黄色（ＢＳＹ）蛍光体などのより幅が広い範囲の緑色蛍光体及び／又は黄緑色蛍光体との組合せを使用して、向上したレベルの色の嗜好性を実現することができる。
【０１２２】
ＰＦＳシステムに適用されるＬＰＩ指標にスペクトル成分の選択が与える影響を説明するために、赤色発光成分を図３４のＰＦＳ蛍光体の成分のように固定して、上記と同様の実験計画法（ＤＯＥ）を行った。それにより、ＬＰＩと標準的な観察者の色嗜好反応を最大にし、ＰＦＳ蛍光体を利用する将来の照明製品を設計する際の指針となる、最適なスペクトル特徴を特定することができる。先と同様に、青色発光成分は４５０ｎｍをピークとする青色ＬＥＤの成分である。この波長は、青色ＬＥＤの母集団を代表するものとして選択したが、異なる青色発光特性を使用して同様の研究を行うことができるため、システムの制約とは解釈すべきでない。図１４に、波長の関数として青色の発光を示す。緑色成分は、先と同様に、これに限定されないがＬＥＤの発光と蛍光体の発光両方の近似として、ガウス関数を使用してモデル化する。緑色成分のピーク波長は、１０ｎｍ刻みで５２０ｎｍから５６０ｎｍまで変化できるようにし、一方ＦＷＨＭは、１０ｎｍ刻みで２０ｎｍから１００ｎｍまで変化させる。図１５は、使用した４５個の（５つのピーク×９つのＦＷＨＭ）のうちＦＷＨＭが異なる５つの可能な緑色成分の選択を示す。赤色発光成分は、上記のように、ＰＦＳ蛍光体の成分に固定する。選択したパラメータで各成分の形状を固定して、選択した色度点になるように、青色、緑色、及び赤色成分の相対的な振幅を調整した。ＤＯＥは２つの色度点について行い、１つは黒体軌跡（Ｄｕｖ＝０．０００）上の２７００Ｋにあり、１つは「白色線」（Ｄｕｖ＝−０．０１０）近傍の２７００Ｋにあり、その結果計９０個のスペクトルが得られた。スペクトルごとにＬＰＩ値を計算し、その傾向とトレードオフを分析した。
【０１２３】
緑色のピーク波長、緑色のＦＷＨＭ、及びＤｕｖレベルがＬＰＩに及ぼす影響を説明するために、一連の等高線図「ａ」〜「ｃ」を図３５に示す。それぞれの等高線図は、緑色のＦＷＨＭ対緑色のピーク波長について１０の刻みでＬＰＩの等高線を示す。図中、Ｄｕｖは、左右方向に−０．０１０から−０．００５に、そして０．０００へと変化する。先と同様に、色度点すなわちＤｕｖがＬＰＩに与える影響を説明するためにこの３つのＤｕｖレベルを選択したが、これはＬＰＩの適用の制約とは解釈すべきでない。同様の等高線図を、黒体線から「白色線」までのＤｕｖレベルの連続体について作成することができ、同様の傾向が実現される。
【０１２４】
図３５の３つの図を比較することにより、Ｄｕｖの影響を容易に理解することができる。等高線の全体的な形状は変わらないが、ＬＰＩの等高線の値は、Ｄｕｖ＝０．０００（等高線図「ｃ」）から、Ｄｕｖ＝−０．００５（等高線図「ｂ」）に、そしてＤｕｖ＝−０．０１０（等高線図「ａ」）へと増大する。Ｄｕｖ＝０．０００からＤｕｖ＝−０．０１０になることで、ＬＰＩの数式の白色度成分は０から１に増大し、その結果、数式（７）に基づくとＬＰＩが１９ポイント増大する。一般に、各等高線図でＬＰＩを最大にするための最適値には、緑色ピーク波長のごくわずかな低下（約５ｎｍ）が生じる。
【０１２５】
ＢＳＹ＋ＰＦＳシステムにおけるＢＳＹ成分の影響も図３５で理解することができる。一般に、緑色成分のＦＷＨＭはＬＰＩ値にほとんど影響せず、これはＬＰＩの等高線が上下にわたる性質から理解することができる。このシステムでは、ＬＰＩ値は緑色成分のＦＷＨＭにはそれほど影響されず、より高い設計の安定性につながる。
【０１２６】
高いＬＰＩ値を達成するために、ＢＳＹ特性は入念に選択すべきである。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体に近い、すなわちＤｕｖ＝０．０００に近い色度点を得るには、ＢＳＹ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３５ｎｍ〜約５５０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきである。１２０より大きいＬＰＩ値、及び、黒体と「白色線」との中間点に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．００５に近い色度点を得るには、ＢＳＹ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２５ｎｍ〜約５５５ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきである。１２０より大きいＬＰＩ値、及び「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＹ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２０ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきである。１３０より大きいＬＰＩ値、及び黒体と「白色線」との中間点に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．００５に近い色度点を得るには、ＢＳＹ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３５ｎｍ〜約５５０ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきである。１３０より大きいＬＰＩ値、及び「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＹ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５２５ｎｍ〜約５５５ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきである。１４０より大きいＬＰＩ値、及び「白色線」に近い、すなわちＤｕｖ＝−０．０１０に近い色度点を得るには、ＢＳＹ成分は、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲のＦＷＨＭ、及び約５３０ｎｍ〜約５４５ｎｍの範囲のピーク波長を有するべきである。ＢＳＹ＋ＰＦＳシステムに達成可能な最大ＬＰＩ値は１４５前後である。これは、Ｄｕｖ＝−０．０１０で、ピークが５４０ｎｍ前後且つＦＷＨＭが６０ｎｍ前後の緑色成分３６０４で最も容易に達成される。そのような選択の結果得られるスペクトル３６００を図３６に示す。
【０１２７】
蛍光体を利用したＬＥＤシステムの別の実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、ＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、ＬＥＤ８０６及び８０８はそれぞれ、ＢＳＧ若しくはＢＳＹ型の緑色又は黄緑色蛍光体（例えば、ＹＡＧ、若しくは緑色アルミン酸蛍光体、若しくは類似の緑色又は黄緑色蛍光体を使用する、青シフト緑色又は青シフト黄色）で被覆された青色ＬＥＤ、及び／或いはＮＲ型の赤色蛍光体（例えばＰＦＳ若しくは類似の赤色蛍光体を使用する狭波長域の赤）の混合物からなり、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色又は黄緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のＢＳＧ又はＢＳＹのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による赤色蛍光体の励起で生じる、３０ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ、約６００ｎｍ〜約６４０ｎｍの範囲のＮＲのピーク発光とからなる。このスペクトルも黒体スペクトルに似るが、青色ＬＥＤの発光と緑色又は黄緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、緑色又は黄緑色蛍光体の発光と赤色蛍光体の発光との間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができる。光源は、約２７００Ｋ〜約６０００Ｋの間のＣＣＴを有する可能性もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色蛍光体のピークが分離するために生じ、ピークの分離は、ＢＳＧ又はＢＳＹ蛍光体の比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、ＮＲ蛍光体の比較的狭い幅とが組み合わさる結果生じる。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない標準的な黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらすことができる。
【０１２８】
図３７は、すぐ上記で論じた図８ｂに係るＢＳＹ＋ＰＦＳ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ３７００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線３７００は、青色ＬＥＤのピーク波長３７０２がおよそ４５０ｎｍで発生し、黄緑色蛍光体のピーク波長３７０４が約５５０ｎｍで発生し、赤色蛍光体のピーク波長３７０６が約６３１ｎｍで発生することを示している。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝７９、及びＬＰＩ＝１３５を持つ光を生成する。１３５のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＹ＋ＰＦＳのスペクトル３７００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【０１２９】
さらに、実施形態によっては、ネオジム（Ｎｄ）ガラスドームをＬＥＤ光エンジンを覆うように配置し、Ｎｄガラスドームが黄色光を抑制する働きをして、赤と緑の鮮やかさの知覚をさらに向上させる。上記の実施形態は、Ｎｄフィルタを使用せずに高いＬＰＩを達成できることを実証するが、Ｎｄを使用することで、Ｎｄによる吸収なしでは高いＬＰＩ値を達成することができない他の利用可能な蛍光体材料を選択できるようになり得る。それにより、例えば、赤色蛍光体のピーク波長をより短い波長に移動する、又は赤色蛍光体のＦＷＨＭを増大させることができる。
【０１３０】
蛍光体を利用したＬＥＤシステムのさらに別の実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０はＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、ＬＥＤ８０６及び８０８はそれぞれ、ＢＳＧ型の緑色蛍光体（例えばＹＡＧ、若しくは緑色アルミン酸蛍光体、若しくは類似の緑色蛍光体を使用する青シフト緑）で被覆された青色ＬＥＤ、及び／又はＢＲ型の赤色蛍光体（例えば赤色窒化物蛍光体、若しくは赤色硫化物蛍光体、若しくは類似の赤色蛍光体を使用することが可能な広波長域の赤）の混合物からなり、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。また、図８ｂを参照すると、この実施形態は、ＢＳＧ＋ＢＲ光エンジンを封入した、酸化ネオジムで含浸されたガラスドーム８０２を含む。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のＢＳＧのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による赤色蛍光体の励起で生じる、６０ｎｍより大きいＦＷＨＭを持つ、約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のＢＲのピーク発光とからなる。このスペクトルも黒体スペクトルに似るが、青色ＬＥＤの発光と緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、緑色蛍光体の発光と赤色蛍光体の発光との間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができ、第２のくぼみはＮｄガラスの追加によって強化される。光源は、約２７００Ｋ〜約６０００Ｋの間のＣＣＴを有する可能性もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色蛍光体と赤色蛍光体のピークが分離するために生じ、ピークの分離は、ＢＳＧ蛍光体の、標準的な黄緑色ＹＡＧ蛍光体と比べて比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、ＢＲ蛍光体の、標準的な赤色蛍光体と比べて深いピーク波長とが組み合わさる結果生じ、それがＮｄガラスの追加でさらに強化される。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない標準的な黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらすことができる。
【０１３１】
図３８は、Ｎｄガラスドームを含む、すぐ上記で論じたＢＳＧ＋ＢＲ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ３８００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線３８００は、青色ＬＥＤのピーク波長３８０２がおよそ４５０ｎｍで発生し、緑色蛍光体のピーク波長３８０４が約５３０ｎｍで発生し、赤色蛍光体のピーク波長３８０６が約６５０ｎｍで発生し、約８０ｎｍのＦＷＨＭを持つことを示している。Ｎｄガラスは、黄緑色蛍光体及び赤色ＬＥＤによって生じている可能性のある色スペクトルの黄色部分３８１０の光を除去する働きをし、その結果光３８００はさらに向上した色の嗜好性を持つ。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝５１、及びＬＰＩ＝１４２を持つ光を生成する。１４２のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＧ＋ＢＲのスペクトル３８００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【０１３２】
蛍光体を利用するＬＥＤシステムの実施形態によっては、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０はＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、ＬＥＤ８０６及び８０８はそれぞれ、ＢＳＧ型の緑色蛍光体（例えばＹＡＧ、若しくは緑色アルミン酸蛍光体、若しくは類似の緑色蛍光体を使用する青シフト緑）で被覆された青色ＬＥＤ、及び／又はＮＲ型の赤色蛍光体（例えば赤色窒化物蛍光体、若しくは赤色硫化物蛍光体、若しくは類似の赤色蛍光体を使用する狭波長域の赤）の混合物からなり、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。また、図８ｂを参照すると、この実施形態は、ＢＳＧ＋ＮＲ光エンジンを封入した、酸化ネオジムで含浸されたガラスドーム８０２を含む。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲のＢＳＧのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による赤色蛍光体の励起で生じる、６０ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ、約６１０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲のＮＲのピーク発光とからなる。このスペクトルも黒体スペクトルに似るが、青色ＬＥＤの発光と緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、緑色蛍光体の発光と赤色蛍光体の発光との間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができ、第２のくぼみはＮｄガラスの追加によって強化されている。光源は、約２７００Ｋ〜約６０００Ｋの間のＣＣＴを有する可能性もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色蛍光体と赤色蛍光体のピークが分離するために生じ、ピークの分離は、ＢＳＧ蛍光体の、標準的な黄緑色ＹＡＧ蛍光体と比べて比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、ＮＲ蛍光体の、標準的な赤色蛍光体と比べて比較的狭い幅及び深いピーク波長とが組み合わさる結果生じ、それがＮｄガラスの追加でさらに強化される。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない標準的な黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらすことができる。
【０１３３】
図３９は、Ｎｄガラスドームを含む、すぐ上記で論じた図８ｂに係るＢＳＧ＋ＮＲ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ３９００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線３９００は、青色ＬＥＤのピーク波長３９０２がおよそ４５０ｎｍで発生し、緑色蛍光体のピーク波長３９０４が約５４０ｎｍで発生し、赤色蛍光体のピーク波長３９０６が約６４０ｎｍで発生し、約５０ｎｍのＦＷＨＭを持つことを示している。Ｎｄガラスは、黄緑色蛍光体及び赤色ＬＥＤによって生じている可能性のある色スペクトルの黄色部分３９１０の光を除去する働きをし、その結果光３９００はさらに向上した色の嗜好性を持つ。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝５２、及びＬＰＩ＝１４４を持つ光を生成する。１４４のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＧ＋ＮＲのスペクトル３９００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【０１３４】
蛍光体を利用したＬＥＤシステムの別の実施形態では、図８ｂに示すＬＥＤ光源８５０は、ＬＥＤ８０６及び８０８の１以上の群を含むことができ、ＬＥＤ８０６及び８０８はそれぞれ、ＢＳＧ若しくはＢＳＹ型の緑色又は黄緑色蛍光体（例えばＹＡＧ、若しくは緑色アルミン酸蛍光体、若しくは類似の緑色又は黄緑色蛍光体を使用する、青シフト緑又は青シフト黄色）で被覆された青色ＬＥＤ、及び／或いはＮＲ型の赤色蛍光体（例えばＰＦＳ若しくは類似の赤色蛍光体を使用する狭波長域の赤）の混合物からなり、青色ＬＥＤで生成される青色光のうち蛍光体材料で吸収されない部分が、蛍光体材料から発される光と組み合わさって、人間の眼にほぼ白色に見える光をもたらす。また、図８ｂを参照すると、この実施形態は、ＢＳＧ＋ＮＲ又はＢＳＹ＋ＮＲ光エンジンを封入した、酸化ネオジムで含浸されたガラスドーム８０２を含む。この混合光スペクトルは、約４００ｎｍ〜約４６０ｎｍの範囲の青色ＬＥＤのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による緑色又は黄緑色蛍光体の励起で生じる約５００ｎｍ〜約５８０ｎｍの範囲のＢＳＧ又はＢＳＹのピーク発光と、ＬＥＤからの青色発光による赤色蛍光体の励起で生じる、３０ｎｍ未満のＦＷＨＭを持つ、約６００ｎｍ〜約６４０ｎｍの範囲のＮＲのピーク発光とからなる。このスペクトルも黒体スペクトルに似るが、青色ＬＥＤの発光と緑色又は黄緑色蛍光体の発光との間の波長範囲にくぼみを含むことができ、緑色又は黄緑色蛍光体の発光と赤色蛍光体の発光との間の黄色波長範囲に第２のくぼみを含むことができ、第２のくぼみはＮｄガラスの追加で強化されている。光源は、約２７００Ｋ〜約６０００Ｋの間のＣＣＴを有する可能性もあり、又はより高いＣＣＴ、恐らくは約１０，０００Ｋ以上の高さのＣＣＴ、若しくはより低いＣＣＴ、恐らくは約１８００Ｋ以下の低さのＣＣＴを有する可能性がある。色スペクトルの黄色部分における発光の低下は、緑色又は黄緑色蛍光体と赤色蛍光体のピークが分離するために生じ、ピークの分離は、ＢＳＧ又はＢＳＹ蛍光体の、標準的な黄緑色ＹＡＧ蛍光体と比べて比較的狭い幅及び比較的短いピーク波長と、ＮＲ蛍光体の、標準的な赤色蛍光体と比べて比較的狭い幅とが組み合わさる結果生じ、それがＮｄガラスの追加でさらに強化される。黄色におけるスペクトルのくぼみは、十分に深いと、黄色にくぼみを生じさせない標準的な黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せを用いる同じ光源から発される光と比べて通例人間の観察者に好まれる、向上した色の嗜好性、又は色飽和、又は色コントラスト性を持つ光源をもたらすことができる。
【０１３５】
図４０は、Ｎｄガラスドームを含む、すぐ上記で論じたＢＳＹ＋ＰＦＳ型のＬＥＤ光源のＳＰＤのグラフ４０００と、ＣＣＴ＝２７５５ＫのＲｅｖｅａｌ（登録商標）型の白熱光源のＳＰＤのグラフ７０４とを含む。曲線４０００は、青色ＬＥＤのピーク波長４００２がおよそ４５０ｎｍで発生し、黄緑色蛍光体のピーク波長４００４が約５５０ｎｍで発生し、赤色蛍光体のピーク波長４００６が約６３１ｎｍで発生することを示している。Ｎｄガラスは、黄緑色蛍光体及び赤色ＬＥＤによって生じている可能性のある色スペクトルの黄色部分４０１０の光を除去する働きをし、その結果光４０００はさらに向上した色の嗜好性を持つ。このスペクトルは、ＣＣＴ＝２７００Ｋ、ＣＲＩ＝６８、及びＬＰＩ＝１４２を持つ光を生成する。１４２のＬＰＩスコアは高く、これは、ＢＳＹ＋ＰＦＳのスペクトル４０００を利用すると、何らかの従来技術の光エンジンを使用する場合よりも、人間の観察者がより飽和度の高い色とより好ましい見え方を知覚することを意味する。
【０１３６】
添付の特許請求の範囲で使用される場合、「複合光源」は「照明装置」と同義に解釈することができる。添付の特許請求の範囲で使用される場合、「光源」は、通例、赤色ＬＥＤや赤色光を発する蛍光体などの個々の発色素子を意味することができる。添付の特許請求の範囲で使用される場合、「ダウンコンバータ」は、蛍光体及び／若しくは量子ドット、又は他の類似の発光材料を意味することができる。
【０１３７】
上記の説明及び／又は添付図面は、本明細書で参照されるどのプロセスについても、ステップの固定された順序又は順番を示唆しないことを理解されたい。どのプロセスも、これに限定されないが、順次行うように示されたステップを同時に行うことを含め、実施可能な順序で行うことができる。
【０１３８】
本発明について具体的な例示実施形態との関係で説明したが、添付の特許請求の範囲に述べられる本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、当業者に明らかである様々な変更、置き換え、及び改変を、開示の実施形態に加えることが可能であることを理解されたい。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
2016532276.tif 000019
【図５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ】
2016532276.tif 000022
【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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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】
2016532276.tif 000032
【図１６】
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【図１７】
2016532276.tif 000034
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【国際調査報告】
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