JP2007122950A - Lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、演色性が高く、色を変化させることが可能な発光ダイオード(以下、LEDと記す。)を用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device using a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) that has high color rendering properties and can change color.
照明用途としては、白色光が必要である。現在、LEDを光源として以下のような方法で白色光を得ることが可能である。 For lighting applications, white light is required. Currently, white light can be obtained by the following method using an LED as a light source.
(1)赤色LED+緑色LED+青色LED
光の3原色のLEDを組合せ、白色光を得る方式であり、液晶表示装置用バックライトなどに採用されている。演色性が低いことから、照明用途には不向きである。
(1) Red LED + Green LED + Blue LED
This is a system that obtains white light by combining LEDs of three primary colors of light, and is used in backlights for liquid crystal display devices. Since the color rendering property is low, it is not suitable for lighting applications.
(2)青色LED+黄色蛍光体
青色LEDとその青色光で励起され補色である黄色光を発する黄色蛍光体の組合せで白色光を得る方式である。この方式は、構造が単純で効率も高いため、LEDを用いて白色光を得るための方法としては現在の主流である。ただし、この方式では、青色光と黄色光しかないため、照明用としては、赤色光が不足しており、また、色を変化させることができない。 非特許文献1には、一般的な 465nmをピーク波長とした青色LED+YAG蛍光体とを組み合わせた例が記載されている。この例示による白色LEDは、平均演色評価数Ra=85程度であるが、赤色成分がほとんど含まれていないため、照明には不向きとされている。
(2) Blue LED + Yellow phosphor A white LED is obtained by combining a blue LED and a yellow phosphor that emits yellow light that is a complementary color when excited by the blue light. Since this method has a simple structure and high efficiency, it is the current mainstream method for obtaining white light using an LED. However, in this method, since there are only blue light and yellow light, red light is insufficient for illumination, and the color cannot be changed. Non-Patent Document 1 describes an example in which a general blue LED + YAG phosphor having a peak wavelength of 465 nm is combined. The white LED according to this example has an average color rendering index Ra = 85, but it is not suitable for illumination because it contains almost no red component.
(3)紫外LED+RGB蛍光体
紫色又は紫外LEDに赤・緑・青の蛍光体を組み合わせることで、白色光を得るという方式である。RGB蛍光体を利用するために演色性を高くすることができるが、この方式でも、やはり、色を変化させることはできない。
非特許文献1には、2002年12月にこの方式により平均演色評価数93を達成していることが記載されている。
(3) Ultraviolet LED + RGB phosphor A method of obtaining white light by combining red, green, and blue phosphors with a purple or ultraviolet LED. Although the color rendering property can be increased because of the use of the RGB phosphor, the color cannot be changed even with this method.
Non-Patent Document 1 describes that an average color rendering index of 93 was achieved by this method in December 2002.
また、特許文献1には、波長範囲が450ないし500nmである青色光または青緑色光のLEDによって二種類の蛍光体を励起し、それぞれに主波長範囲が520ないし580nmの黄色蛍光と580ないし640nmの紅色蛍光を発生させ、蛍光体とパッケージング材料とを所定の混合比によってパッケージングすると、発光特性の優れた白色光発光装置が得られる旨が記載されている。
照明装置において、明るさを変化させるだけでなく、色を変化させることが可能になれば、季節、時間、被照明空間の使用目的、展示物や陳列商品の種類などの種々の要素に応じて適切な色を選択し、自由に変更することができることから、照明装置の付加価値を高めることが可能になる。
しかしながら、従来のLEDを用いた照明装置は、色を変化させることができない。照明装置において、色を変化させる別の方法として、蛍光灯と白熱電球の二つの光源を併用する方法もあるが、照明装置の大型化や消費電力の増大をまねき、また光源の寿命が短いなどの問題がある。
If it is possible to change not only the brightness but also the color of the lighting device, depending on various factors such as the season, time, purpose of use of the illuminated space, type of exhibits and display goods, etc. Since an appropriate color can be selected and freely changed, the added value of the lighting device can be increased.
However, the illumination device using the conventional LED cannot change the color. Another method for changing the color of the lighting device is to use two light sources, a fluorescent lamp and an incandescent bulb, but this leads to an increase in the size and power consumption of the lighting device and a short life of the light source. There is a problem.
また、特許文献1に記載された白色光源は、黄色および赤色蛍光体に青色LEDの組み合わせであり、これでは緑(R11)などの演色評価数が悪くなり、波長500nm付近のLEDを使用した場合には、青(R12)の演色評価数が悪くなるため、照明用途に用いるには問題がある。 In addition, the white light source described in Patent Document 1 is a combination of yellow and red phosphors and blue LEDs. In this case, the color rendering index such as green (R11) deteriorates, and an LED having a wavelength of around 500 nm is used. However, since the color rendering index of blue (R12) deteriorates, there is a problem in using it for illumination purposes.
本発明は前記事情に鑑みてなされ、LEDを用いて演色性が高い照明を実現でき、明るさを変化させると共に、色を変化させることが可能な照明装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an illuminating device that can realize illumination with high color rendering properties using LEDs, change brightness, and change color.
前記目的を達成するため、本発明は、発光ダイオード素子のみを実装したランプ及び発光ダイオード素子とその光により励起される蛍光体とを有するランプからなる群から選択された2個以上のランプと、該ランプのそれぞれの光出力を調整可能な制御装置とを有することを特徴とする照明装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention comprises two or more lamps selected from the group consisting of a lamp having only a light emitting diode element and a lamp having a light emitting diode element and a phosphor excited by the light, And a control device capable of adjusting a light output of each of the lamps.
本発明の照明装置において、前記ランプが、青色発光ダイオード素子からなるランプ(a)、青色発光ダイオード素子と緑色蛍光体とを有するランプ(b)、青色発光ダイオード素子と赤色蛍光体とを有するランプ(c)、青色発光ダイオード素子と黄色もしくは橙色蛍光体とを有するランプ(d)及び緑色発光ダイオード素子からなるランプ(e)からなる群から選択される2個以上のランプであることが好ましい。 In the illumination device of the present invention, the lamp includes a lamp (a) made of a blue light emitting diode element, a lamp (b) having a blue light emitting diode element and a green phosphor, and a lamp having a blue light emitting diode element and a red phosphor. (C) Two or more lamps selected from the group consisting of a lamp (d) having a blue light emitting diode element and a yellow or orange phosphor and a lamp (e) comprising a green light emitting diode element are preferred.
本発明の照明装置において、前記ランプ(a)〜ランプ(e)のうち、少なくともランプ(a)とランプ(b)とランプ(c)とを有していることが好ましい。 The illuminating device of the present invention preferably includes at least the lamp (a), the lamp (b), and the lamp (c) among the lamps (a) to (e).
本発明の照明装置において、前記ランプ(a)〜ランプ(e)のうち、ランプ(a)とランプ(b)とランプ(c)とランプ(d)とを有していることが好ましい。 The illuminating device of the present invention preferably includes a lamp (a), a lamp (b), a lamp (c), and a lamp (d) among the lamps (a) to (e).
本発明の照明装置において、前記ランプ(a)〜ランプ(e)の全てを有していることが好ましい。 In the illumination device of the present invention, it is preferable that all of the lamps (a) to (e) are included.
本発明の照明装置において、昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色からなる白色の範囲のうちの少なくとも2つ以上の色を発光可能であり、かつ発光した白色の範囲の色はJIS Z 8726に規定された方法によって測定した平均演色評価数が80以上であることが好ましい。 In the illuminating device of the present invention, at least two or more of the white ranges of daylight color, day white color, white color, warm white color, and light bulb color can be emitted, and the emitted white color range is JIS Z. It is preferable that the average color rendering index measured by the method defined in 8726 is 80 or more.
本発明の照明装置において、昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色からなる白色の範囲のうちの少なくとも2つ以上の色を発光可能であり、かつ発光した白色の範囲の色はJIS Z 9112に規定された光源色及び演色性による区分で演色AA又は演色AAAであることが好ましい。 In the illuminating device of the present invention, at least two or more of the white ranges of daylight color, day white color, white color, warm white color, and light bulb color can be emitted, and the emitted white color range is JIS Z. The color rendering AA or the color rendering AAA is preferable based on the light source color and color rendering properties defined in 9112.
本発明の照明装置は、発光ダイオード素子のみを実装したランプ及び発光ダイオード素子とその光により励起される蛍光体とを有するランプからなる群から選択された2個以上のランプと、該ランプのそれぞれの光出力を調整可能な制御装置とを有する構成としたので、LEDを用いて演色性が高い照明を実現でき、明るさを変化させると共に、色を変化させることが可能となり、付加価値の高い照明装置を提供することができる。
例えば、住居用照明であれば、夏は涼しげな色温度の高い昼白色などを使用し、冬は温かみのある電球色での照明が可能となり心理的作用により冷暖房費節約も期待でき、LEDを採用することによる省エネルギー効果にプラスアルファが期待できる。また、夜の食事時などは昼白色を使用し、深夜に電球色に変化させることなどの使い方も可能となる。これらは、従来ならば蛍光灯と白熱電球の二つの光源が必要であったのが、本発明の照明装置では単独で可能となる。
The lighting device of the present invention includes two or more lamps selected from the group consisting of a lamp having only a light emitting diode element and a lamp having a light emitting diode element and a phosphor excited by the light, and each of the lamps. Because it has a configuration with a control device that can adjust the light output of the LED, it is possible to realize lighting with high color rendering properties using LEDs, and it is possible to change the color while changing the brightness, which is a high added value A lighting device can be provided.
For example, in the case of residential lighting, it is possible to use a warm white color with a cool color temperature in summer, and it is possible to illuminate with a warm light bulb color in winter. A positive alpha can be expected for the energy saving effect of the adoption. In addition, it is possible to use a daytime white color at night and change it to a light bulb color at midnight. In the past, two light sources, a fluorescent lamp and an incandescent lamp, were necessary. However, the lighting apparatus according to the present invention can be used alone.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の照明装置において使用するランプに用いた青色LED素子(以下、青色LEDと略記する。)、緑色LED素子(以下、緑色LEDと略記する。)、緑色蛍光体、黄色蛍光体及び赤色蛍光体のそれぞれの発光スペクトルを示すグラフである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a blue LED element (hereinafter abbreviated as blue LED), a green LED element (hereinafter abbreviated as green LED), a green phosphor, and a yellow fluorescence used in a lamp used in the lighting device of the present invention. It is a graph which shows the emission spectrum of each of a body and a red fluorescent substance.
図1に示すように、青色及び緑色LEDと、緑色、黄色及び赤色蛍光体を適宜組み合わせることで、幅広い発光スペクトルを得ることができ、その結果、高い演色性を実現できる。なお、本発明の照明装置において使用する緑色、黄色及び赤色蛍光体の材料は、特に限定されないが、青色LEDから発する青色光で励起され、高効率で緑色光、黄色光及び赤色光を発するものが望ましい。 As shown in FIG. 1, a wide emission spectrum can be obtained by appropriately combining blue and green LEDs and green, yellow and red phosphors, and as a result, high color rendering can be realized. The materials of the green, yellow and red phosphors used in the lighting device of the present invention are not particularly limited, but are excited by blue light emitted from a blue LED and emit green light, yellow light and red light with high efficiency. Is desirable.
また、本発明の照明装置において使用する青色及び緑色LEDと、緑色、黄色及び赤色蛍光体のそれぞれの発光ピーク波長は、次の範囲とすることが好ましい。
青色LEDの発光ピーク波長は、波長435〜480nmの範囲が好ましい。
緑色LEDの発光ピーク波長は、波長480〜510nmの範囲が好ましく、使用する青色LEDの発光ピーク波長と緑色蛍光体の発光ピーク波長との中心±10nmが更に好ましく、青色LEDの発光ピーク波長と緑色蛍光体の発光ピーク波長とを足して2で割った波長を中心とした発光ピーク波長を持つことがより好ましい。
緑色蛍光体の発光ピーク波長は、波長500〜560nmの範囲が好ましく、500〜530nmの範囲がさらに好ましい。
黄色もしくは橙色蛍光体の発光ピーク波長は、波長560〜610nmの範囲が好ましく、緑色蛍光体の発光ピーク波長と赤色蛍光体の発光ピーク波長との中心±10nmがさらに好ましい。
赤色蛍光体の発光ピーク波長は、波長610〜750nmの範囲が好ましく、640nm〜680nmの範囲がさらに好ましい。
Moreover, it is preferable that each emission peak wavelength of blue and green LED used in the illuminating device of this invention and green, yellow, and red fluorescent substance shall be the following range.
The emission peak wavelength of the blue LED is preferably in the wavelength range of 435 to 480 nm.
The emission peak wavelength of the green LED is preferably in the range of 480 to 510 nm, more preferably the center ± 10 nm of the emission peak wavelength of the blue LED used and the emission peak wavelength of the green phosphor, and the emission peak wavelength of the blue LED and the green color. It is more preferable to have an emission peak wavelength centered on a wavelength obtained by adding the emission peak wavelength of the phosphor and dividing by 2.
The emission peak wavelength of the green phosphor is preferably in the range of 500 to 560 nm, and more preferably in the range of 500 to 530 nm.
The emission peak wavelength of the yellow or orange phosphor is preferably in the range of a wavelength of 560 to 610 nm, more preferably the center ± 10 nm between the emission peak wavelength of the green phosphor and the emission peak wavelength of the red phosphor.
The emission peak wavelength of the red phosphor is preferably in the wavelength range of 610 to 750 nm, and more preferably in the range of 640 nm to 680 nm.
また図2は、本発明の照明装置において使用するランプの一例を示す断面図である。このランプ13は、一対の電極4A,4Bが設けられた基板1上に青色LED2を実装し、その周囲にカップ部材5を設けると共に、該カップ部材5のカップ内に黄色蛍光体3を分散した透明樹脂7を充填し硬化させて封止した構造になっている。青色LED2は、一方の電極4A上に実装され、青色LED2側の一方の電極端子が一方の電極4Aと接合されていると共に、青色LED2側の他方の電極端子は、金細線などのワイヤ6により他方の電極4Bと電気的に接続されている。なお、本例示では、ランプ13として表面実装型パッケージ(SMD)構造のLEDランプを例示しているが、本発明はこれに限定されず、他の構造のランプ、例えば、砲弾型パッケージ構造のLEDランプを用いてもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a lamp used in the lighting device of the present invention. In this
前記ランプ11は、青色LED2に通電して発光させることで、青色光が発せられ、青色光の一部は微粒子状の黄色蛍光体3に吸収されて黄色蛍光体を励起し、黄色光が発せられ、この黄色光と青色光が透明樹脂7外に照射されるようになっている。
このランプ構造において、透明樹脂7に黄色蛍光体3を分散させなければ、青色LED1(又は緑色LED)から発する青色光のみが照射されるランプを構成することができ、また黄色蛍光体3に変えて、緑色蛍光体または赤色蛍光体を用いること、或いは2種類以上の蛍光体を混合して用いることによって、青色LED(又は緑色LED)から合する光と各蛍光体から発する光の混合光が照射されるランプを構成することができる。本発明では、これらの各種の組み合わせのランプから、少なくとも2種以上のランプを組み合わせることを特徴としている。
The
In this lamp structure, if the
本発明の好ましい実施形態では、ランプとして、青色LEDからなるランプ(a)、青色LEDと緑色蛍光体とを有するランプ(b)、青色LEDと赤色蛍光体とを有するランプ(c)、青色LEDと黄色もしくは橙色蛍光体とを有するランプ(d)及び緑色LEDからなるランプ(e)からなる群から選択されるランプのうち2個以上のランプを用いている。 In a preferred embodiment of the present invention, as a lamp, a lamp (a) comprising a blue LED, a lamp (b) having a blue LED and a green phosphor, a lamp (c) having a blue LED and a red phosphor, and a blue LED And two or more lamps selected from the group consisting of a lamp (d) having a yellow and orange phosphor and a lamp (e) comprising a green LED.
より好ましい実施形態において、ランプとしては、前記ランプ(a)〜ランプ(e)のうち、少なくともランプ(a)とランプ(b)とランプ(c)とを有していることが好ましく、ランプ(a)とランプ(b)とランプ(c)とランプ(d)とを有していることがより好ましく、ランプ(a)〜ランプ(e)の全てを有していることがさらに好ましい。 In a more preferred embodiment, the lamp preferably includes at least the lamp (a), the lamp (b), and the lamp (c) among the lamps (a) to (e). It is more preferable to have a), a lamp (b), a lamp (c), and a lamp (d), and it is more preferable to have all of the lamps (a) to (e).
図3は、本発明の照明装置の第1実施形態を示す図である。本実施形態の発光装置20は、青色LEDからなるランプ10(ランプ(a))、青色LEDと緑色蛍光体とを有するランプ11(ランプ(b))、青色LEDと赤色蛍光体とを有するランプ12(ランプ(c))、青色LEDと黄色もしくは橙色蛍光体とを有するランプ13(ランプ(d))及び緑色LEDからなるランプ14(ランプ(e))と、これらのランプ10,11,12,13,14のそれぞれの光出力を調整可能なLEDドライバ回路15及び演算装置16からなる制御装置とを有している。
FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the illumination device of the present invention. The
このLEDドライバ回路15及び演算装置16からなる制御装置は、ランプ10,11,12,13,14のそれぞれの光出力を調整可能であればよく、その詳細な構成や機能は特に限定されない。例えば、この制御装置は、昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色からなる白色の範囲のうちの少なくとも2つ以上の色を発光可能なように、ランプ10,11,12,13,14のON,OFを制御したり、各ランプ10,11,12,13,14への電流を制御する方式であってよい。また、色の切り替えは、特定の色(例えば昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色)を発光する状態にワンタッチで切り替える方式や色温度などを基にその高低を漸次切り替える方式などを採用することができる。
The control device including the
本実施形態の照明装置20において、昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色からなる白色の範囲のうちの少なくとも2つ以上の色を発光可能であり、かつ発光した白色の範囲の色が、JIS Z 8726に規定された方法によって測定した平均演色評価数80以上であることが好ましい。
In the illuminating
さらに、本実施形態の照明装置20において、昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色からなる白色の範囲のうちの少なくとも2つ以上の色を発光可能であり、かつ発光した白色の範囲の色が、JIS Z 9112に規定された光源色及び演色性による区分で演色AA又は演色AAAであることが好ましい。
Further, in the
ここで、本発明の照明装置における演色性、平均演色評価数、特殊演色評価数の定義や測定方法について説明する。 Here, the definition and measurement method of the color rendering properties, the average color rendering index, and the special color rendering index in the lighting device of the present invention will be described.
(演色性)
演色とは、照明される光源の違いによって色の見え方が異なる現象のことであり、その特性を演色性という。一般に、演色性とは、自然光と対比させた光源の性質を表すものである。また、光源の演色性評価方法は、JIS Z 8726に規定されている。
(Color rendering)
Color rendering is a phenomenon in which colors appear differently depending on the illumination light source, and the characteristic is called color rendering. In general, the color rendering property represents the property of a light source compared with natural light. A method for evaluating the color rendering properties of the light source is defined in JIS Z 8726.
(平均演色評価数(Ra))
演色性は、一般的には、自然光のような光を基準にして、「よい」、「わるい」と表現するが、その自然光に近い照明を基準光として、JIS Z 8726に規定された方法で試験光を調べ、照明光の演色性を評価する。演色評価数には、平均演色評価数と特殊演色評価数がある。平均演色評価数とは、試験色を、試料光源と基準光で照明したときの色ずれの大きさを数値化したもので、基準光で見た時を100とし、色ずれが大きくなるに従って数値が小さくなる。平均演色評価数(Ra)は、基準光No.1〜8の演色評価数値の平均値として表される。
(Average color rendering index (Ra))
In general, the color rendering is expressed as “good” or “bad” with reference to light such as natural light. However, the illumination close to the natural light is used as a reference light, and the method is defined in JIS Z 8726. Examine the test light and evaluate the color rendering properties of the illumination light. The color rendering index includes an average color rendering index and a special color rendering index. The average color rendering index is the numerical value of the color shift when the test color is illuminated with the sample light source and the reference light. The value when the color is viewed with the reference light is set to 100, and the numerical value increases as the color shift increases. Becomes smaller. The average color rendering index (Ra) is the reference light No. It is expressed as an average value of 1 to 8 color rendering evaluation values.
CIE(国際照明委員会)による演色評価数の基準において、望ましい平均演色評価数は、次の通りである。
Ra≧90・・・色比較・検査、臨床試験、美術館。
90>Ra≧80・・・住宅、ホテル、レストラン、店舗、オフィス、学校、病院など。80>Ra≧60・・・一般的作業の工場。
In the standard of the color rendering index by the CIE (International Lighting Commission), desirable average color rendering index is as follows.
Ra ≧ 90 ... Color comparison / inspection, clinical trial, museum.
90> Ra ≧ 80... House, hotel, restaurant, store, office, school, hospital, etc. 80> Ra ≧ 60: Factory for general work.
(特殊演色評価数(Ri))
特殊演色評価数とは、特殊演色評価用(No.9〜15)の試験色・赤・黄・緑・青・西洋人の肌色・木の葉の色・日本人の肌色など現実的な物の色を対象に評価するもので、数値も個々の試験色ごとに表示する。
(Special color rendering index (Ri))
Special color rendering index is a test color for special color rendering evaluation (No. 9-15), red, yellow, green, blue, western skin color, leaf color, Japanese skin color, and other realistic colors The numerical value is also displayed for each test color.
(狭帯域発光形傾向ランプの演色評価数および3波長放射束比の最低値(JIS Z 9112))
参考までに、蛍光ランプの演色評価数のランクを表1に記す。
(Color rendering index of narrow-band light-emitting trend lamp and minimum value of three-wavelength radiant flux ratio (JIS Z 9112))
For reference, the rank of the color rendering index of fluorescent lamps is shown in Table 1.
このように、発光した白色の範囲の色が、JIS Z 8726に規定された方法によって測定した平均演色評価数80以上であり、演色AA又は演色AAAであれば、照明用の白色光源として十分に実用化することができる。本実施形態の照明装置は、後述する実施例において詳細を記すが、平均演色評価数80以上を達成することができ、特に実施例3にあっては平均演色評価数95程度の高い演色性を実現することができる。 Thus, if the color of the emitted white range is an average color rendering index of 80 or more measured by the method defined in JIS Z 8726, and the color rendering AA or color rendering AAA is sufficient as a white light source for illumination. It can be put into practical use. The lighting device of the present embodiment will be described in detail in the examples described later, but can achieve an average color rendering index of 80 or more, and in Example 3, in particular, has a high color rendering index of about 95 average color rendering index. Can be realized.
図4は、本発明の照明装置の第2実施形態を示す図である。本実施形態の照明装置21は、基板17上に、青色LEDからなるランプ10(ランプ(a))、青色LEDと緑色蛍光体とを有するランプ11(ランプ(b))、青色LEDと赤色蛍光体とを有するランプ12(ランプ(c))の3種類のランプを実装すると共に、基板周辺部にLEDドライバ回路15を実装し、各ランプ10,11,12とLEDドライバ回路15とを電気的に接続した構成になっている。
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the illumination device of the present invention. The
本実施形態の照明装置21は、前記3種類のランプ10,11,12を発光させることにより、昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色からなる白色の範囲のうちの少なくとも2つ以上の色を発光可能であり、かつ発光した白色の範囲の色が、平均演色評価数80以上であり、演色AAの演色性を実現可能である。
The illuminating
図5は、本発明の照明装置の第3実施形態を示す図である。本実施形態の照明装置22は、LEDドライバ回路15を内蔵する基板17上に、青色LEDからなるランプ10(ランプ(a))、青色LEDと緑色蛍光体とを有するランプ11(ランプ(b))、青色LEDと赤色蛍光体とを有するランプ12(ランプ(c))の3種類のランプを実装し、各ランプ10,11,12とLEDドライバ回路15とを電気的に接続した構成になっている。本実施形態の照明装置22は、前記3種類のランプ10,11,12を発光させることにより、昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色からなる白色の範囲のうちの少なくとも2つ以上の色を発光可能であり、かつ発光した白色の範囲の色が、平均演色評価数80以上であり、演色AAの演色性を実現可能である。
FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the illumination device of the present invention. The illuminating
[実施例1]
青色LEDからなるランプ10(ランプ(a))、青色LEDと緑色蛍光体(TGGreen)とを有するランプ11(ランプ(b))、青色LEDと赤色蛍光体(SCSRed)とを有するランプ12(ランプ(c))の3種類のランプを組み合わせた照明装置を作製した。これらによる赤色発光+緑色発光+青色発光により白色光を実現できる。
[Example 1]
A lamp 10 (lamp (a)) made of a blue LED, a lamp 11 (lamp (b)) having a blue LED and a green phosphor (TGGreen), and a lamp 12 (lamp) having a blue LED and a red phosphor (SCSRed) An illumination device was manufactured by combining the three types of lamps of (c)). White light can be realized by red light emission + green light emission + blue light emission.
使用した蛍光体(図1の発光スペクトル参照)のうち、赤色蛍光体は、発光ピーク波長625nm・半値全幅70nmであり、緑色蛍光体は、発光ピーク波長530nm・半値全幅50nmであり、また青色LEDは発光ピーク波長460nmである。これらを組み合わせて実現できる色範囲は、図6に示すxy色度図において、図6(a)中の三角形で示した範囲となり、白色範囲(昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色)を十分にカバーできる。 Among the phosphors used (see the emission spectrum of FIG. 1), the red phosphor has an emission peak wavelength of 625 nm and a full width at half maximum of 70 nm, the green phosphor has an emission peak wavelength of 530 nm and a full width at half maximum of 50 nm, and a blue LED. The emission peak wavelength is 460 nm. The color range that can be realized by combining these is the range indicated by the triangle in FIG. 6A in the xy chromaticity diagram shown in FIG. 6, and the white range (daylight color, daylight white, white, warm white, light bulb color). Can be covered enough.
照明用光源として重要な各白色での平均演色評価数(Ra)等の測定値を表2に示し、その時の色度座標を図6(b)に示す。 Table 2 shows measured values such as the average color rendering index (Ra) at each white color which is important as an illumination light source, and FIG. 6B shows the chromaticity coordinates at that time.
表2に記したように、本実施例で作製した照明装置は、各白色で平均演色評価数80程度が実現でき、照明用途に適用可能であることがわかる。
また、これらの各白色でのピーク強度比を表3に記す。
As shown in Table 2, it can be seen that the lighting device manufactured in this example can achieve an average color rendering index of about 80 for each white color and can be applied to lighting applications.
In addition, Table 3 shows the peak intensity ratio of each of these white colors.
このような青、赤、緑のピーク強度にするように、それぞれのランプの光強度を設定することで、表2に記した色度と演色性が実現できた。本実施例で得られる色の一例として、白色のスペクトルを図7に示す。 By setting the light intensity of each lamp so as to have such blue, red, and green peak intensities, the chromaticity and color rendering properties shown in Table 2 were realized. As an example of the color obtained in this embodiment, a white spectrum is shown in FIG.
[実施例2]
青色LEDからなるランプ10(ランプ(a))、青色LEDと緑色蛍光体(TGGreen)とを有するランプ11(ランプ(b))、青色LEDと赤色蛍光体(SCSRed)とを有するランプ12(ランプ(c))、青色LEDと黄色蛍光体とを有するランプ13(ランプ(d))の4種類のランプを組み合わせた照明装置を作製した。
[Example 2]
A lamp 10 (lamp (a)) made of a blue LED, a lamp 11 (lamp (b)) having a blue LED and a green phosphor (TGGreen), and a lamp 12 (lamp) having a blue LED and a red phosphor (SCSRed) (C)), an illuminating device in which four types of lamps 13 (lamp (d)) having a blue LED and a yellow phosphor were combined was produced.
ランプ(a),(b),(c)の3種類のランプを組み合わせた実施例1でも、演色評価数80程度を実現できたが、更に演色評価数を向上させるため、黄色蛍光体を加えることで演色評価数の向上を試みた。なお、実施例1では、赤色の演色性を示すR9が低いが、黄色蛍光体を加えることで、R9も改善された。 Even in Example 1 in which three types of lamps (a), (b), and (c) were combined, a color rendering index of about 80 could be realized, but a yellow phosphor was added to further improve the color rendering index. I tried to improve the color rendering index. In Example 1, R9 showing red color rendering was low, but R9 was also improved by adding a yellow phosphor.
緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、実施例1と同じものを使用し、黄色蛍光体には、YAG:Ce(セリウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体を使用した。なお、黄色蛍光体を加えても、実現できる色範囲は実施例1の場合と同様であり、大きく変化しないため、ここでは図示していない。
照明として重要な各白色での平均演色評価数(Ra)等の測定値を表4に示し、その時の色度座標を図8に示す。
The same green phosphor and red phosphor as in Example 1 were used, and YAG: Ce (cerium-added yttrium / aluminum / garnet) phosphor was used as the yellow phosphor. Note that even if a yellow phosphor is added, the color range that can be realized is the same as in the case of the first embodiment and does not change greatly.
Table 4 shows measured values such as the average color rendering index (Ra) at each white color important as illumination, and FIG. 8 shows the chromaticity coordinates at that time.
表2の結果からわかるように、黄色を加えたことによる効果で、演色評価数(Ra)が実施例1の場合よりも改善され、R9,R15の値も高くなった。
これらを実現するピーク強度比を表5に示す。
As can be seen from the results in Table 2, the color rendering index (Ra) was improved as compared with Example 1 due to the effect of adding yellow, and the values of R9 and R15 were also increased.
Table 5 shows peak intensity ratios for realizing these.
本実施例においては、演色評価数を評価するために黒体輻射軌跡上の例を示しているが、ドライバ回路が複雑になるのを防ぐために、緑色出力を固定しても、各色範囲の色を実現することができる。しかし、この場合、黒体輻射軌跡から外れてしまったり、若干演色評価数が悪化する可能性がある。 In this embodiment, an example on a black body radiation locus is shown to evaluate the color rendering index, but in order to prevent the driver circuit from becoming complicated, even if the green output is fixed, the colors in each color range Can be realized. However, in this case, there is a possibility of deviating from the black body radiation locus, or the color rendering index may be slightly deteriorated.
本実施例で得られる色の一例として、白色のスペクトルを図9に示す。 As an example of the color obtained in this embodiment, a white spectrum is shown in FIG.
[実施例3]
青色LEDからなるランプ10(ランプ(a))、青色LEDと緑色蛍光体(TGGreen)とを有するランプ11(ランプ(b))、青色LEDと赤色蛍光体(SCSRed)とを有するランプ12(ランプ(c))、青色LEDと黄色蛍光体とを有するランプ13(ランプ(d))、緑色LEDからなるランプ14(ランプ(e))の5種類のランプを組み合わせた照明装置を作製した。
[Example 3]
A lamp 10 (lamp (a)) made of a blue LED, a lamp 11 (lamp (b)) having a blue LED and a green phosphor (TGGreen), and a lamp 12 (lamp) having a blue LED and a red phosphor (SCSRed) (C)), an illuminating device in which five types of lamps including a lamp 13 (lamp (d)) having a blue LED and a yellow phosphor and a lamp 14 (lamp (e)) made of a green LED were combined was manufactured.
実施例2においても、R11,R12の値が低いため、演色性の区分で演色AAAを実現できていない。図9に示した実施例2のスペクトルにおいて、波長500nm付近に凹みがあることが、演色評価数の低い原因と考え、実施例2のランプ構成に、緑色LEDからなるランプを加えた。使用した緑色LEDは、発光ピーク波長500nm(OPT社製の青緑LED)を使用した。それ以外の蛍光体、及び青色LEDは実施例2と同じものを使用した。
照明として重要な各白色での平均演色評価数(Ra)等の測定値を表6に示し、その時の色度座標を図10に示す。
Also in Example 2, since the values of R11 and R12 are low, the color rendering AAA cannot be realized by the color rendering properties. In the spectrum of Example 2 shown in FIG. 9, the presence of a dent in the vicinity of a wavelength of 500 nm is considered to be a cause of a low color rendering index, and a lamp composed of a green LED was added to the lamp configuration of Example 2. The green LED used was an emission peak wavelength of 500 nm (blue-green LED manufactured by OPT). Other phosphors and blue LEDs were the same as those in Example 2.
Table 6 shows measured values such as the average color rendering index (Ra) at each white color important as illumination, and FIG. 10 shows the chromaticity coordinates at that time.
表6に記したように、緑色LEDを加えたことにより、特殊演色評価数(R9〜R15)の向上に効果があり、電球色で演色AAAが実現できた。
これらを実現するピーク強度比を表7に示す。
As shown in Table 6, the addition of the green LED was effective in improving the special color rendering index (R9 to R15), and the color rendering AAA was realized with the light bulb color.
Table 7 shows the peak intensity ratios for realizing these.
本実施例で得られる色の一例として、白色のスペクトルを図11に示す。この図11から、本実施例の照明装置では、波長500nm付近の凹みが少なくなっているのがわかる。 As an example of the color obtained in this embodiment, a white spectrum is shown in FIG. From FIG. 11, it can be seen that in the illumination device of this example, the depressions near the wavelength of 500 nm are reduced.
[比較例1]
市販の赤色LED、緑色LED及び青色LEDを組み合わせた3波型LEDの演色性を調べた。各LEDの発光スペクトルを図12に示す。
この3波型LEDにおいて、白色範囲(昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色)の各色は、赤・緑・青LEDの光出力を変化させることで実現できる。
照明として重要な各白色での平均演色評価数(Ra)等の測定値を表8に示す。
[Comparative Example 1]
The color rendering properties of a three-wave LED combining a commercially available red LED, green LED, and blue LED were examined. The emission spectrum of each LED is shown in FIG.
In this three-wave type LED, each color in the white range (daylight color, daylight white, white, warm white, light bulb color) can be realized by changing the light output of the red, green, and blue LEDs.
Table 8 shows measured values such as the average color rendering index (Ra) for each white color important as illumination.
表8に示したように、演色性の計算結果は、前述した実施例1〜3の場合と比べて非常に低い。
3波型LEDは、赤・緑・青LEDの光出力を変化させることで多彩な色を実現できるが、それぞれの発光波長が狭いために演色性は非常に低くなる。
それぞれのLEDの発光波長が狭いほど色純度が高くなり、多彩な色が実現できるため、現状の3波型LEDに求められている要求と、演色性向上とは相反する。
As shown in Table 8, the calculation result of the color rendering properties is very low compared to the cases of Examples 1 to 3 described above.
The three-wave type LED can realize various colors by changing the light output of the red, green, and blue LEDs, but the color rendering property is very low because each emission wavelength is narrow.
As the emission wavelength of each LED is narrower, the color purity becomes higher and a variety of colors can be realized. Therefore, there is a contradiction between the demand for the current three-wave LED and the improvement in color rendering.
[比較例2]
市販の白色LED(青色LED+蛍光体方式)の平均演色評価数(Ra)等の値を表9に示す。
[Comparative Example 2]
Table 9 shows values such as the average color rendering index (Ra) of commercially available white LEDs (blue LED + phosphor method).
表9に示したように、平均演色評価数は72〜80程度であった。
CIE(国際照明委員会)では、オフィスやリビングの照明用光源について平均演色評価数(Ra)80以上を推奨しており、Ra値だけをみると、やや不足している程度である。
しかし、赤の演色性を示すR9が低いため、赤みのある色は全てくすんで見えてしまい、例えば、人間の顔色等もくすんで見えるため、照明用光源としては不向きである。
As shown in Table 9, the average color rendering index was about 72-80.
The CIE (International Commission on Illumination) recommends an average color rendering index (Ra) of 80 or more for lighting sources for offices and living rooms, and the Ra value alone is somewhat insufficient.
However, since R9 indicating red color rendering is low, all reddish colors appear dull, and for example, human face colors appear dull, making them unsuitable as illumination light sources.
1…基板、2…青色LED、3…黄色蛍光体、4A,4B…電極、5…カップ部材、6…ワイヤ、7…透明樹脂、10,11,12,13,14…ランプ、15…LEDドライバ回路、16…演算装置、17…基板、20,21,22…照明装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Blue LED, 3 ... Yellow fluorescent substance, 4A, 4B ... Electrode, 5 ... Cup member, 6 ... Wire, 7 ...
Claims (7)
It is possible to emit at least two colors of the daylight color, the daylight white, the white, the warm white, and the white range of the light bulb color, and the color of the emitted white range is a light source color defined in JIS Z 9112 The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is color rendering AA or color rendering AAA according to color rendering properties.
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