CN102782396B - Led 灯、led 照明装置及led 模组 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够使鲜艳的红色也看起来自然的LED灯。LED灯（1）具备：LED模组（5），包括在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED（12）、受蓝色LED（12）的射出光激励的绿色或黄色荧光体（14）、以及受蓝色LED（12）及绿色或黄色荧光体（14）的至少一个的射出光激励的红色荧光体（15）；过滤器（16），将从LED模组（5）射出的光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低。

Description

LED 灯、LED 照明装置及LED 模组
技术领域
本发明涉及LED灯、LED照明装置及LED模组，特别涉及使显色性提高的技术。
背景技术
近年来，代替白炽电灯泡而广泛使用节能良好的LED灯。作为白色的LED光源，例如有将使用氮化镓（GaN）的蓝色LED与YAG类的黄色荧光体组合的结构。在该LED光源中，从蓝色LED产生蓝色光，从受该光激励的黄色荧光体产生黄色光，这些光被混合而成为白色光。
在一般照明中，希望被照明光照射的物体的颜色看起来自然，即显色性较高，以往以来提出了各种各样使LED光源的显色性提高的技术。例如，在专利文献1中，提出了通过对LED光源附加含有氧化钕的过滤器、使平均显色评价数Ra提高的技术。另外，氧化钕已知为将580nm附近的波长域的光选择性地吸收的过滤器的材料（例如，参照专利文献2）。此外，在JIS Z8726中规定了使用作为定量地评价在作为对象的灯下与在基准光下相比怎样程度忠实地再现了颜色的指标的显色评价数的光源的显色性评价方法。
专利文献1：特开2004－193581号公报
专利文献2：特开2000－11954号公报
发明的概要
发明要解决的问题
平均显色评价数Ra是评价中饱和度的试验色（R1到R8）（以下，表述为“中饱和色”）是否看起来自然的指标。在一般照明中使中饱和色看起来自然当然是重要的，但是有使其以外的颜色看起来自然也重要的情况。例如，在售物关系或饮食关系的店铺等、不仅单单确保明亮度、还重视照明对象物的观感的用途中，不仅是中饱和色、使鲜艳的颜色、特别是鲜艳的红色看起来自然的要求较多。
以往，在先行文献中公开了通过使用光过滤器来提高Ra、将被照明的物体良好地呈现的技术等。但是，使中饱和色和鲜艳的红色的显色性同时提高、实现自然的观感的方法并不清楚。
此外，近来LED光源作为节能光源而产业上的使用急剧地增加，但在一般流通的LED光源中，即使在单单确保明亮度的用途中能够没有问题地使用，被照明的物体的观感、显色性根据用途也并不是足够的水平。如果能够实现使中饱和色和鲜艳的红色的显色性同时提高那样的LED光源，则在售物、饮食关系等的不单单仅使其明亮、还重视照明对象物的观感的用途中，能够期待该节能光源的利用更加广泛。
发明内容
所以，本发明的目的是提供一种不仅是中饱和色、能够使鲜艳的红色也看起来自然的LED灯。
解决问题的手段
本发明的LED灯具备：LED光源，包括在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；过滤器，将从上述LED光源射出的光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低。
发明效果
根据上述结构的LED灯，通过采用将特定的波长域的分光放射强度降低的过滤器、并且使LED光源包含红色荧光体，不仅是中饱和色，能够使鲜艳的红色也看起来自然。
附图说明
图1是表示有关本发明的实施方式的LED灯的结构的图。
图2是表示LED灯的分光波谱的测量结果的图，图2（a）是比较例的分光波谱，图2（b）是实施例的分光波谱。
图3是列举了用来评价LED灯的光学特性的各种指标的图，图3（a）是比较例的各种指标，图3（b）是实施例的各种指标。
图4是将光色区分为电灯泡色（L）时的模拟结果标绘的图。
图5是列举了光色区分为电灯泡色（L）时的模拟结果的图。
图6是列举了光色区分为电灯泡色（L）时的模拟结果的图。
图7是将光色区分为暖白色（WW）时的模拟结果标绘图。
图8是列举了光色区分为暖白色（WW）时的模拟结果的图。
图9是列举了光色区分为暖白色（WW）时的模拟结果的图。
图10是将光色区分为白色（W）时的模拟结果标绘的图。
图11是列举了光色区分为白色（W）时的模拟结果的图。
图12是列举了光色区分为白色（W）时的模拟结果的图。
图13是将光色区分为昼白色（N）时的模拟结果标绘的图。
图14是列举了光色区分为昼白色（N）时的模拟结果的图。
图15是列举了光色区分为昼白色（N）时的模拟结果的图。
图16是将光色区分为昼光色（D）时的模拟结果标绘的图。
图17是列举了光色区分为昼光色（D）时的模拟结果的图。
图18是列举了光色区分为昼光色（D）时的模拟结果的图。
图19是表示LED灯的分光波谱的测量结果的图。
图20是列举了用来评价图19的LED灯的光学特性的各种指标的图。
图21是表示因LED模组的构造的差异带来的光学特性的差异的图，图21（a）是空气层的情况下的各层的界面，图21（b）是硅层的情况下的各层的界面，图21（c）是空气层及硅层的情况下的过滤器的透过率。
图22是表示各个钕的含有形态的过滤器的透过波谱的测量结果及LED灯的分光波谱的测量结果的图。
图23是列举了用来评价各个钕含有形态的LED灯的光学特性的各种指标的图。
图24是表示关于LED模组的结构的变形例的图。
图25是表示关于过滤器的配置的变形例的图。
图26是表示LED灯的构造的变形例的图。
图27是表示LED照明装置的结构的图。
图28是表示内视镜系统的结构的图。
图29是表示显示器单元的可颜色再现的色度范围和各体内组织的色度范围的xy色度图，图29（a）是其整体图，图29（b）是A部放大图。
具体实施方式
参照附图详细地说明用来实施本发明的形态。
<结构>
图1是表示有关本发明的实施方式的LED灯的结构的图，一部分被切开。
LED灯1是代替白炽电灯泡的、所谓的电灯泡形的灯。在主体部2的一端上安装有E型的灯头3，在另一端4上安装有将白色光射出的LED模组5及用来将其罩住的球罩6。
在LED模组5中，在电路基板11上安装有蓝色LED12，通过硅树脂等的透光性部件13将蓝色LED12封固。在透光性部件13中分散有绿色或黄色荧光体14及红色荧光体15。由该蓝色LED12、绿色或黄色荧光体14及红色荧光体15的组合构成LED光源。
蓝色LED12在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰。作为这样的LED，可以举出例如氮化镓类的LED。另外，所谓“主要的发光尖峰”，是指在发光波谱中峰值为最大的发光尖峰。
绿色或黄色荧光体14受蓝色LED12的射出光激励而射出绿色或黄色光。假设绿色荧光体在500nm～540nm的波长域中具有主要的发光尖峰，黄色荧光体在545nm～595nm的波长域中具有主要的发光尖峰。一般而言，荧光体的特性的离差较大，有虽然在组成式中被分类为黄色荧光体、但在发光尖峰中被分类为绿色荧光体那样的情况、及其相反的情况。在本说明书中，考虑也有不能将两者明确地分类的情况而表述为“绿色或黄色荧光体”。
红色荧光体15受蓝色LED12及绿色或黄色荧光体14的射出光的至少一个射出光激励而射出红色光。假设红色荧光体15在600nm～690nm的波长域中具有主要的发光尖峰。
此外，在电路基板11上，配置有将从LED光源射出的光中的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低的过滤器16。作为这样的过滤器，可以举出例如含有钕化合物（代表性的是氧化钕）的玻璃或树脂等。
一般而言，LED的发光尖峰的半值宽度较窄，荧光体的发光尖峰的半值宽度较宽。因此，绿色或黄色荧光体的发光尖峰的长波长侧与红色荧光体的发光尖峰的短波长侧重复。这样，这些重复的波长域中的分光放射强度变强，在照明对象物上发生泛黄而难以看起来为自然的颜色。所以，在本实施方式中，通过设置将重复的波长域的分光放射强度降低的过滤器，抑制重复的波长域的分光放射强度变得过强，使照明对象物的颜色看起来自然。
另外，为了避免发光尖峰的重复，也可以考虑在LED光源中不使用荧光体、而做成蓝色LED、绿色LED和红色LED的组合。但是，将三原色的全部做成LED在目前的技术水平下不怎么能现实。例如，在目前能够获得的绿色LED中发光效率较低，所以为了将绿色的分光放射强度维持为一定水平，必须使安装在LED光源中的绿色LED的数量变多。此外，在目前能够获得的红色LED中，由于分光放射强度随着温度而变化，所以为了将红色的分光放射强度维持为一定水平，必须设置照度传感器而进行反馈控制。因为这样，将三原色的全部做成LED，尺寸及成本上的缺点变大。相对于此，在本实施方式中，在目前的技术水平下是现实的，能够享受尺寸及成本上的优点。
另外，作为绿色荧光体，例如可以举出以下的物质。Y3Al5O12：Ce3+，Tb3Al5O12：Ce3+，BaY2SiAl4O12：Ce3+，Ca3Sc2Si3O12：Ce3+，（Ba，Sr）2SiO4：Eu2+，CaSc2O4：Ce3+，Ba3Si6O12N2：Eu2+，β－SiAlON：Eu2+，SrGa2S4：Eu2+。
作为黄色荧光体，例如可以举出以下的物质。（Y，Gd）3Al5O12：Ce3+，Y3Al5O12：Ce3+，Pr3+，（Tb，Gd）3Al5O12：Ce3+，（Sr，Ba）2SiO4：Eu2+，（Sr，Ca）2SiO4：Eu2+，CaSi2O2N2：Eu2+，Ca－α－SiAlON：Eu2+，Y2Si4N6C：Ce3+，CaGa2S4：Eu2+。
作为红色荧光体，例如可以举出以下的物质。Ca－α－SiAlON：Eu2+，CaAlSiN3：Eu2+，（Sr，Ca）AlSiN3：Eu2+，Sr2Si5N8：Eu2+，Sr2（Si，Al）5（N，O）8：Eu2+，CaS：Eu2+，La2O2S：Eu3+。
<实施例与比较例的对比>
接着，将本发明的具体的实施例一边与比较例对比一边说明。
图2是表示LED灯的分光波谱的测量结果的图，图2（a）表示比较例的分光波谱，图2（b）表示实施例的分光波谱。
作为比较例，准备将蓝色LED及YAG类的荧光体组合的LED光源，作为实施例，准备将蓝色LED、YAG类的荧光体及红色荧光体组合的LED光源。此外，作为过滤器，准备含有约8%的氧化钕的薄板状的钠玻璃。这里，将过滤器的厚度改变为0mm、0.27mm、0.43mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、1mm，分别测量分光波谱。另外，过滤器的厚度为0mm，意味着没有过滤器，此时的分光波谱相当于LED光源的分光波谱。
根据图2可知，通过LED光源的光透过过滤器，570nm～590nm的波长域的分光放射强度被降低。此外，可知使过滤器的厚度越厚、则分光放射强度的降低效果越大。
将图2（a）、图2（b）对比可知，在实施例中，相对于比较例，过滤器透过前的光的发光尖峰向长波长侧变动，此外，其半值宽度变宽。这是因为在实施例的LED光源中包含、而在比较例的LED光源中不包含红色荧光体。
图3是列举了用来评价上述LED灯的光学特性的各种指标的图，图3（a）表示比较例的各种指标，图3（b）表示实施例的各种指标。作为各种指标，有LED灯的相关色温度Tc、偏差duv、平均显色评价数Ra、色域面积比Ga、醒目指数M、特殊显色评价数R9、R15、色域面积比Ga4、光束比率。首先，对各种指标的特征进行说明，接着，使用各种指标评价LED灯的光学特性。
色域面积比Ga是在JISZ8726的参考栏中作为“基于显色评价数的以外的显色性的评价方法”记载的。具体而言，是对号码1～8的8个试验色求出由基准光带来的色度坐标及由试样光源带来的色度坐标、将它们标绘到U*V*平面上、求出分别得到的8边形的面积、求出将由试样光源带来的8边形的面积用由基准光带来的8边形的面积除而求出比的值、通过将该比设为100倍而得到的值。
当色域面积比Ga比100小时，由于饱和度处于减小的方向，所以颜色有看起来不鲜艳的倾向，当比100大时，由于饱和度处于增加的方向，所以颜色有看起来鲜艳的倾向。一般的物体色大体上饱和度越增加看起来越感到干净，所以作为评价颜色是否看起来良好的指标而使用色域面积比Ga是有效的。
醒目指数M是评价颜色的醒目感的指标。被试样光源照明的色彩对象物的醒目感的程度用作为表色系由纳谷等的非线性颜色感知模型的亮度（B）、颜色饱和度（Mr－g、My－b）（例如，纳谷等，“色彩研究和应用”（Color Research and Application），20，3（1995））表示的4色试验色的色域面积的大小表示。基于该4色试验色的色域面积，将醒目指数M用下式表示。
M=［G（S，1000（lx））/G（D65，1000（lx））］1.6×100
这里，G（S，1000（lx））表示试验光源及照度1000（lx）下的4色试验色的色域面积，G（D65，1000（lx））表示基准光D65及照度1000（lx）下的4色试验色的色域面积。该醒目指数M越高，能够使鲜花及树叶的绿等的色彩对象物越醒目。
特殊显色评价数R9是基于由JISZ8726规定的号码9的试验色（鲜艳的红色）计算的。此外，特殊显色评价数R15是基于由JISZ8726规定的号码15的试验色（日本人的肌的色）计算的。
色域面积比Ga4是使用基于高饱和度的试验色号码9至12计算出的作为特殊显色评价数的R9至R12的色域面积比。即，按照与使用R1至R8的评价试验色的Ga同样的计算方法，通过代替R1至R8的评价试验色使用R9至R12而得到。R1至R8是为了评价自然物的微妙的颜色的看起来的差异而选择的，是根据中饱和度的试验色计算的。相对于此，R9至R12是为了评价本来鲜艳的颜色的看起来的状况而选择的，是根据高饱和度的试验色计算的。因此，通过使用Ga4，能够正确地评价想要看起来鲜艳的物体是否看起来鲜艳。
光束比率是设置了过滤器的情况下的光束相对于设置过滤器之前的光束的比率，表示由过滤器带来的分光放射强度的降低的程度。
如图3所示，比较例及实施例都是相关色温度为3500K附近，这就由JISZ9112规定的光色区分而言相当于“暖白色”。在过滤器的厚度的栏中表述为“空气”，意味着以在LED光源与过滤器之间存在间隙的状况测量。
在比较例中，含有起到过滤器的作用的氧化钕的板玻璃的厚度越厚，Ra、Ga、M、R9、R15、Ga4越提高。例如，如果着眼于评价鲜艳的红色的观感的R9，则当没有过滤器时是“-37”，而当0.7mm时为“59”，当1mm时为“91”。另一方面，过滤器越厚，则光束比率越下降。这是因为，过滤器越厚，则透过过滤器的光变得越少。
目前，由于没有关于LED灯的显色性规定的规格，所以关于LED灯没有设定R9的优选的范围。所以，在本说明书中，援用关于宽频带发光形荧光灯的显色性规定的JISZ9112，关于LED灯将R9的优选的范围设为“64以上”。这是基于在JISZ9112中高显色形（显色AA）的R9的最低值是64。严格地讲，R9的最低值按照光色区分设定，但这里在它们之中选择最小的值。
此外，在本说明书中，将光束比率的优选的范围设为“70%以上”。这基于高显色形荧光灯（显色AA）相对于现行的一般形荧光灯的光束比率是70%左右。
因为这些，在本说明书中，作为LED灯的评价基准，假设使用“R9为64以上、并且光束比率为70%”的条件。
此外，在JISZ9112中，对于显色性最好的高显色形（显色AAA）也规定了R9的最低值。它也按照光色区分规定，但其中的最大的值是88。因此，如果LED光源的R9是88以上，则可以说通过其自身能够实现显色AAA、也可以不另外设置过滤器。因而，在本说明书中，假设将使用R9不到88的LED光源的LED灯作为对象。
如图3（a）所示，在比较例中不能满足上述评价基准。这是因为，在光束比率为70%以上的范围中，当过滤器的厚度为0.7mm时R9为最大，即便这样也不为64以上。因此，可知在相关色温度为3500K左右、即光色区分为暖白色的情况下，即使对包括蓝色LED和YAG类的荧光体的LED光源附加了过滤器，也难以将效率维持为某种程度而使鲜艳的红色看起来自然。
另一方面，在实施例中，过滤器越厚，Ga、M、Ga4越提高，过滤器越厚，光束比率越下降。这是与比较例同样的趋势。另一方面，Ra不论过滤器的厚度如何都维持80以上。此外，R9、R15如果过滤器变厚则提高，在0.43mm为最大，如果进一步变厚则下降。考虑R9、R15有这样的动态是因为，在U*V*平面上，如果使过滤器变厚，则通过由试样光源带来的色度坐标向由基准光带来的色度坐标接近而颜色偏差变小，如果进一步变厚，则由试样光源带来的色度坐标超过基准光的色度坐标而远离，颜色偏差再次变大。因为Ga4单纯增加，这样解释也是自然的。另外，即使R9超过最大值而下降，在此情况下由于意味着鲜艳的颜色看起来鲜艳，所以被比较好地感知的情况较多。但是，如果过度地看起来鲜艳，则还是看起来不自然，在实际使用上有被作为问题看待的趋势。因此，也包括在鲜艳侧发生颜色偏差的情况，将“R9为64以上”作为优选的范围。
如图3（b）所示，在实施例中，在许多情况下能够满足“R9是64以上、并且光束比率是70%以上”的评价基准。因而，如果对包括蓝色LED、YAG类的荧光体和红色荧光体的LED光源附加过滤器，则能够在某种程度维持效率的状态下使鲜艳的红色看起来自然。
另外，相对于包括蓝色LED和YAG类的荧光体的比较例，在包括蓝色LED、YAG类的荧光体和红色荧光体的实施例中，即使过滤器的厚度相同，光束也下降约5%。即，如果以比较例的“无过滤器”的光束为基准，则实施例的光束比率成为从图3（b）中记载的数值分别下降约5%的值。即使考虑该情况，在实施例中，当过滤器的厚度为0.6mm时，光束比率也为70%以上。这样，在实施例中，对于比较例的“无过滤器”也能够实现光束比率为70%以上，并且能够实现R9为64以上。
如果是这样的结构，则效率重视型和显色重视型成为相同的荧光体组成，通过过滤器的有无，能够区分制作效率重视型和显色重视型的LED灯。由于荧光体的价格根据订货量而变动，所以通过上述结构，荧光体的单价下降，能够实现便宜的LED灯。
<模拟>
所以，发明者们通过模拟，求出了如果是怎样的波谱、则在过滤器透过前的光的色度坐标为由JISZ9112规定的光色区分范围内、并且过滤器透过后的光能够满足“R9是64以上、并且光束比率70%”的评价基准。另外，模拟按照由JISZ9112规定的光色区分实施，此外，通过附加过滤器，duv下降，所以将光色区分的下限duv值设为“-2”而实施。
（电灯泡色）
图4是将光色区分为电灯泡色（L）时的模拟结果标绘的图。此外，图5及图6是列举了光色区分为电灯泡色（L）时的模拟结果的图。在图5及图6中，“光色区分点”表示由JISZ9112规定的各光色的极限色度坐标。此外，不能实现的光色区分点为空白栏。
如图5及图6所示，在模拟中，作为绿色或黄色荧光体，准备在535nm、540nm、550nm、555nm、560nm中分别具有主要的发光尖峰的YAG类的荧光体（表述为“YAG”）及在525nm中具有主要的发光尖峰的硅酸盐类的荧光体（表述为“绿”）。此外，作为红色荧光体，准备在645nm、620nm中分别具有主要的发光尖峰的荧光体（表述为“红”）。作为蓝色LED，设想为在440nm～460nm中具有主要的发光尖峰的LED。
首先，调整蓝色光、绿色或黄色光及红色光的各自的强度，以使光色成为电灯泡色，求出此时的光的波谱。并且，作为对该光的波谱赋予特征的指标而求出最大峰值波长及半值宽度，同时求出该光的波谱的情况下的Ra、Ga、M、R9、R15、Ga4的各种指标。
在图4中，是将图5及图6所示的各试样光源标绘的图，在各标绘处还同时记入了过滤器透过前的光的R9的值。据此，大体上有峰值波长越大、半值宽度越大、则R9越大的趋势。此外，图中的圆形标记表示绿色或黄色荧光体是YAG类、其峰值波长是535nm到560nm、红色荧光体的峰值波长是645nm的试样光源。方形标记表示绿色或黄色荧光体是YAG类、其峰值波长是535nm到560nm、红色荧光体的峰值波长是620nm的试样光源。三角标记表示绿色或黄色荧光体是硅酸盐类、其峰值波长是525nm、红色荧光体的峰值波长是645nm到620nm的试样光源。进而，使各标记为中空表示即使附加过滤器、在光束比率维持70%以上的状态下R9也不为64以上的数据、或者不需要附加过滤器的数据。所谓被需要附加过滤器的情况，是原本R9高为88以上（显色性AAA）的情况、和虽然R9不到88、但是可以认为是因由这些试样光源带来的色度坐标超过由基准光带来的色度坐标而下降的情况。各标记被涂黑的是表示如果没有过滤器则R9不到88、并且当附加了过滤器时满足“R9为64以上、并且光束比率为70%以上”的评价基准的数据。
因为这些，当光色区分为电灯泡色（L）时，能够提供过滤器透过前的光的波谱的最大峰值波长处于580nm～630nm的范围中、如果其半值宽度处于120nm～175nm的范围中（图4的虚线的框内）、则通过附加过滤器、在某种程度维持效率的同时使鲜艳的红色看起来自然的LED灯。这里，所谓“最大峰值波长”，是指在由荧光体的发光带来的峰值波长中最大者。
关于暖白色、白色、昼白色、昼光色，也与电灯泡色同样模拟，以同样的评价基准进行评价。以下列举模拟结果。
（暖白色）
图7是将光色区分为暖白色（WW）时的模拟结果标绘的图。此外，图8及图9是列举了光色区分为暖白色（WW）时的模拟结果的图。
当光色区分为暖白色（WW）时，能够提供过滤器透过前的光的波谱的最大峰值波长处于580nm～620nm的范围中、如果其半值宽度处于120nm～175nm的范围中（图7的虚线的框内）、则通过附加过滤器、在某种程度维持效率的同时使鲜艳的红色看起来自然的LED灯。
（白色）
图10是将光色区分为白色（W）时的模拟结果标绘的图。此外，图11及图12是列举了光色区分为白色（W）时的模拟结果的图。
当光色区分为白色（W）时，能够提供过滤器透过前的光的波谱的最大峰值波长处于575nm～610nm的范围中、如果其半值宽度处于120nm～180nm的范围中（图10的虚线的框内）、则通过附加过滤器、在某种程度维持效率的同时使鲜艳的红色看起来自然的LED灯。
（昼白色）
图13是将光色区分为昼白色（N）时的模拟结果标绘的图。此外，图14及图15是列举了光色区分为昼白色（N）时的模拟结果的图。
当光色区分为昼白色（N）时，能够提供过滤器透过前的光的波谱的最大峰值波长处于525nm～610nm的范围中、如果其半值宽度处于125nm～180nm的范围中（图13的虚线的框内）、则通过附加过滤器、在某种程度维持效率的同时使鲜艳的红色看起来自然的LED灯。
（昼光色）
图16是将光色区分为昼光色（D）时的模拟结果标绘的图。此外，图17及图18是列举了光色区分为昼光色（D）时的模拟结果的图。
当光色区分为昼光色（D）时，能够提供如果在过滤器透过前的光的波谱的最大峰值波长为520nm～530nm的范围中、其半值宽度处于135nm～170nm的范围中、在峰值波长为530nm～580nm的范围中、其半值宽度处于130nm～145nm的范围中（图16的虚线的框内）、则通过附加过滤器、在某种程度维持效率的同时使鲜艳的红色看起来自然的LED灯。
<过滤器效果的差异>
接着，对因LED模组的构造的差异带来的过滤器的效果的差异进行说明。
图19是表示LED灯的分光波谱的测量结果的图。图20是列举了用来评价图19的LED灯的光学特性的各种指标的图。如图20所示，相关色温度是2800K附近，这就光色区分而言相当于“电灯泡色”。
这里，比较在LED光源与过滤器之间存在间隙的情况下（表述为“空气”）、和在LED光源与过滤器之间填充有硅的情况（表述为“硅”）。如图20所示，在过滤器的厚度相同的情况下，硅层的情况与空气层的情况相比，虽然光束比率下降，但Ra、R9、R15、Ga、M的各种指标提高，所以是优选的。
能看到这样的趋势的理由可以如以下这样说明。图21是表示因LED模组的构造的差异带来的光学特性的差异的图，图21（a）表示空气层的情况下的各层的界面及临界角，图21（b）表示硅层的情况下的各层的界面及临界角，图21（c）表示空气层及硅层的情况下的过滤器的透过率。
临界角由夹着界面的媒介的折射率规定，是指当光从折射率较大的媒介进入到较小的媒介中时发生全反射的最小的入射角。此外，过滤器的透过率不是由在材料数据测量时使用的平行光带来的，而是根据过滤器附加前和过滤器附加后的实测值计算出的。
在硅层的情况下，与空气层的情况相比，θm2的值较大，在来自荧光体层的界面（2）处全反射的光减少，所以更多的光沿着先入射到钠玻璃中后在玻璃内传播、此外一部分再次到达荧光体层、在那里被散射、改变入射角而再次透过界面（3）的路径。由此，可以想到玻璃内的传播次数增加而有过滤器效果的增加。此外，如图21（c）所示，可以看到硅层的情况与空气层的情况相比过滤器的分光放射强度进一步降低的现象。另外，如果处于荧光体层与过滤器之间的透光性部件的折射率与荧光体层的折射率同等或比其高、并且比过滤器的折射率低，则能够得到同样的效果。
接着，对因钕的含有形态的差异带来的过滤器效果的差异进行说明。
这里，准备含氧化钕玻璃（以下，称作“玻璃板”）、分散有含氧化钕玻璃的粉末的硅树脂（以下，称作“玻璃粉末”）、以及分散有氧化钕的粉末的硅树脂（以下，称作“Nd粉末”）。
图22是表示各个钕的含有形态的过滤器的透过波谱的测量结果及LED灯的分光波谱的测量结果的图。图23是列举了用来评价各个钕含有形态的LED灯的光学特性的各种指标的图。
如图22所示，玻璃板与玻璃粉末及Nd粉末相比，570nm～590nm的波长域以外的波长域中的透过率较高。因此，玻璃板与玻璃粉末及Nd粉末相比能够抑制光束比率的下降（参照图23）。另一方面，玻璃粉末及Nd粉末与玻璃板相比加工较容易。因此，在将过滤器加工为复杂的形状的情况下，采用它们具有益处。
另外，在含有钕的玻璃的制造中，使氧化硅（SiO2）、碱金属化合物（Na2O+Li2O+K2O）、碱土类金属氧化物（CaO+SrO+BaO+MgO）及氧化钕（Nd2O3）的重量比为63.9%、13.7%、13.7%、8.7%，在1200℃下熔融、制造，然后成形为板状。碱金属氧化物中的Na2O、Li2O、K2O分别为同量，碱土类金属氧化物中的CaO、SrO、BaO、MgO分别为同量。进而，将得到的板状玻璃通过一边使氮气以100cc/分的流量流过一边在1000℃下2时间退火，570nm～590nm的波长域的过滤器特性变得尖锐。
此外，作为制造含有钕的玻璃的其他方法，还有以下所示的使用溶胶－凝胶法的方法。即，对含有正硅酸乙酯Si（OC2H5）4、水、乙醇各20cc、80cc、80cc的溶液，放入直径7μm的氧化钕的粉末30g并混合，制作混合液，在该混合液中添加几cc的0.01mol/dm3的盐酸液（也可以是硝酸、醋酸）。并且，使该放入了氧化钕粉末的混合液凝胶化。将该凝胶化的坯料装入到板状的模中，在100℃下干燥两小时。在干燥后，在800℃下烧制1小时，制造含钕的板状玻璃。另外，也可以使用正硅酸乙酯以外的醇盐类的氧化硅。
此外，如图22所示，在玻璃板和玻璃粉末中，吸收波长域大致一致，在Nd粉末中，吸收波长域向比它们靠长波长侧变动。进而，在玻璃板中，在吸收波长域的短波长侧和长波长侧，透过率大致相同，相对于此，在玻璃粉末中，在吸收波长域的短波长侧和长波长侧，透过率不同。通过将它们区分使用，能够适当调整LED灯的发光特性。
<变形例>
（1）在实施方式中，公开了LED模组的结构，但在本发明中，并不限定于此，可以考虑以下这样的变形例。
图24是表示关于LED模组的结构的变形例的图。
在LED模组5a中，在透光性部件13与板状的过滤器16之间夹入配置有由硅树脂等构成的透光性部件17。透光性部件17的折射率与透光性部件13的折射率同等或比其高，并且比过滤器16的折射率低。根据该结构，如使用图19、图20、图21说明那样，能够提高过滤器效果。
在LED模组5b中，是在内面上具有反射面的环状的反射部件18配置在电路基板11上、在反射部件18上配置有板状的过滤器16的例子。通过该结构，从LED光源向侧方向射出的光被反射面朝向正面反射。因而，能够提高LED灯的正面上的照度。
在LED模组5c中，是在LED光源与反射部件18的间隙中配置有透光性部件19的例子。通过该结构，能够提高光束比率、并且提高LED灯的正面上的照度。
在LED模组5d中，在由电路基板11、过滤器16及反射部件18包围的空间中填充透光性材料而形成透光性部件13。
另外，也可以通过使钕分散到硅树脂等的透光性部件13内而构成过滤器。在此情况下，过滤器16不再需要。
此外，通过由使用上述溶胶－凝胶法制造使荧光体分散的透光性部件13而使其中含有钕的方法，也能够得到希望的效果。即，对含有正硅酸乙酯Si（OC2H5）4、水、乙醇各20cc、80cc、80cc的溶液，放入直径7μm的氧化钕的粉末30g、再放入希望量的荧光体并混合，制作混合液，在该混合液中添加几cc的0.01mol/dm3的盐酸液（也可以是硝酸、醋酸）。并且，使该添加了氧化钕和荧光体的混合液凝胶化。将该凝胶化的坯料装入到板状的模中，在100℃下干燥两小时。在干燥后，在200℃下烧制3小时，制造添加了氧化钕和荧光体的板状玻璃。在此情况下，也还是不需要过滤器16。另外，也可以使用正硅酸乙酯以外的醇盐类的氧化硅。
（2）在实施方式中，过滤器是板状的小片，但本发明并不限定于此。例如，可以考虑以下这样的变形例。
图25是表示关于过滤器的配置的变形例的图。LED灯1a的球罩6a自身含有氧化钕，也作为过滤器发挥作用。LED灯1b在球罩6的内面上覆盖着含有氧化钕的过滤器层7。另外，过滤器层7也可以覆盖在球罩6的外面上。
（3）在实施方式中，LED灯是所谓的电灯泡形，但本发明并不限定于此。例如，可以考虑以下这样的变形例。
图26是表示LED灯的构造的变形例的图。LED灯1c是代替直管形的荧光灯的。在直管形的玻璃管8的内部中排列配置有LED模组5。在玻璃管8的两端上，具备接受向LED模组5供给的电力的灯头9。
（4）在实施方式中，仅公开了LED灯，但可以与器具组合而作为LED照明装置使用。
图27是表示LED照明装置的结构的图。LED照明装置20具备LED灯1和器具21。器具21具备碗状的反射镜22和灯座23。在灯座23中螺合着LED灯1的灯头3。
（5）在实施方式中，说明了在售物关系或饮食关系的店铺等中用于一般照明的LED灯，但本发明并不限定于此。在医疗设备中也有重视照明对象物的观感的情况。以下，作为这样的医疗设备的一例，对内视镜系统进行说明。
图28是表示内视镜系统的结构的图。内视镜系统30具备观测器单元31、连接在观测器单元31上的处理器单元32、和连接在处理器单元32上的显示器单元33。
观测器单元31具备透镜34、CCD（Charge Couple Device）型的图像传感器35（以下，称作“CCD传感器”）、AFE（Analog Front End）36、CCD驱动器37、透镜38及导光部39。在AFE36中，包括CDS（CorrelatedDouble Sampling）电路、AGC（Auto Gain Control）电路、ADC（Analog DigitalConverter）电路。
处理器单元32具备信号处理部40、影像信号生成部41、控制部42、LED模组43及LED驱动器44。LED模组43是经由导光部39及透镜38射出光、将由CCD传感器35摄影的区域照明的。
显示器单元33具备LCD（Liquid Crystal Display）面板45、LCD驱动器46、背灯47及LED驱动器49。在背灯47中包含LED模组48。显示器单元33是显示由CCD传感器35摄影的图像的。
医生观看使患者的体内的状况显示在显示器单元33上的图像而判断。因此，显示在显示器单元33上的图像的颜色看起来自然是重要的。特别是，在体内组织中呈现红色的地方较多，所以不仅是中饱和色看起来自然，鲜艳的红色看起来自然也是重要的。
图29是表示显示器单元的可颜色再现的色度范围和各体内组织的色度范围的xy色度图，图29（a）是其整体图，图29（b）是A部放大图。
a1是由波谱轨迹和纯紫轨迹包围的色度范围。
a2是在显示器单元的背灯中采用以往的LED模组的情况下的可颜色再现的色度范围的一例。所谓以往的LED模组，是组合了蓝色LED和黄色荧光体（YAG类）的LED模组。
a3是在显示器单元的背灯中采用本发明的LED模组的情况下的可颜色再现的色度范围的一例。所谓本发明的LED模组，是具备在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、在500nm～595nm的波长域中具有主要的发光尖峰的绿色或黄色荧光体、在600nm～690nm的波长域中具有主要的发光尖峰的红色荧光体及将570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低的过滤器的LED模组。
b1～b7是各体内组织的色度范围，b1是腱、b2是筋膜、b3是脂肪、b4是肌肉、b5是神经、b6是动脉血、b7是静脉血的色度范围。
c1是在显示器单元的背灯中采用以往的光源的情况下的红色的色度，d1是作为以往的光源而采用组合了蓝色LED和黄色荧光体的LED模组的情况，d2是作为以往的光源而采用冷阴极荧光灯的情况。
c2及c3是在显示器单元的背灯中采用本发明的LED模组的情况下的红色的色度，c2是红色荧光体的主要的发光尖峰是626nm的情况，c3是红色荧光体的主要的发光尖峰是645nm的情况。
据此，采用以往的LED模组的显示器单元的可颜色再现的色度范围包含腱、筋膜、脂肪、肌肉、神经的色度范围，但不包含动脉血和静脉血的色度范围。在这样的显示器单元中，图像内的动脉血和静脉血的颜色为无彩色（灰），不能通过颜色的差异将它们区别。相对于此，采用本发明的LED模组的显示器单元的可颜色再现的色度范围包含腱、筋膜、脂肪、肌肉、神经、动脉血的色度范围，关于静脉血的色度范围，有由红色荧光体的发光尖峰包含一部分者（626nm）和全部包含者（645nm）。在这样的显示器单元中，在图像内，动脉血与静脉血的颜色不同，能够通过该颜色的差异来区别动脉血和静脉血。
另外，为了自然地表现图像内的体内组织的颜色，不仅是将显示器单元的可颜色再现的色度范围扩大，需要将照射体内的LED模组的显色性也提高。这是因为，如果将体内组织以不自然的颜色照射，则即使显示器单元的可颜色再现的色度范围较大，当然图像内的体内组织的颜色也被不自然地表现。反言之，如果在照射体内的LED模组中采用与可颜色再现的色度范围较大的显示器单元相同程度的LED模组，则能够将图像内的体内组织的颜色自然地表现。因而，通过在将体内照明的LED模组中采用本发明的LED模组，能够实现能够将体内组织自然地表现的内视镜系统。此外，在此情况下，特别是通过使红色荧光体的主要的发光尖峰成为626nm以上，能够实现能够在图像内区别动脉血和静脉血的内视镜系统。
工业实用性
本发明例如能够在一般照明中使用。
标号说明
1、1a、1b、1c LED灯
2 主体部
3 灯头
4 主体部的另一端
5、5a、5b、5c、5d LED模组
6、6a 球罩
7 过滤器层
8 玻璃管
9 灯头
11 电路基板
12 蓝色LED
13 透光性部件
14 绿色或黄色荧光体
15 红色荧光体
16 过滤器
17 透光性部件
18 反射部件
19 透光性部件
20 LED照明装置
21 器具
22 反射镜
23 灯座

Claims (24)

1.一种LED灯，其特征在于，具备：
LED光源，包括在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；以及
过滤器，将从上述LED光源射出的光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器后的光的光色是由JISZ9112规定的电灯泡色；
透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长处于580nm～630nm的范围，其半值宽度处于120nm～175nm的范围。
2.一种LED灯，其特征在于，具备：
LED光源，包括在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；以及
过滤器，将从上述LED光源射出的光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器后的光的光色是由JISZ9112规定的暖白色；
透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长处于580nm～620nm的范围，其半值宽度处于120nm～175nm的范围。
3.一种LED灯，其特征在于，具备：
LED光源，包括在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；以及
过滤器，将从上述LED光源射出的光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器后的光的光色是由JISZ9112规定的白色；
透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长处于575nm～610nm 的范围，其半值宽度处于120nm～180nm的范围。
4.一种LED灯，其特征在于，具备：
LED光源，包括在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；以及
过滤器，将从上述LED光源射出的光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器的光的光色是由JISZ9112规定的昼白色；
透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长处于525nm～610nm的范围，其半值宽度处于125nm～180nm的范围。
5.一种LED灯，其特征在于，具备：
LED光源，包括在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；以及
过滤器，将从上述LED光源射出的光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器后的光的光色是由JISZ9112规定的昼光色；
在透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长为520nm～530nm的范围中，其半值宽度处于135nm～170nm的范围，在峰值波长为530nm～580nm的范围中，其半值宽度处于130nm～145nm的范围。
6.如权利要求1～5中任一项所述的LED灯，其特征在于，
上述过滤器含有钕化合物。
7.如权利要求6所述的LED灯，其特征在于，
上述过滤器兼作为将上述LED光源罩住的球罩。
8.如权利要求6所述的LED灯，其特征在于，
还具备将上述LED光源罩住的球罩；
上述过滤器覆盖在上述球罩的内面或外面上。
9.如权利要求6所述的LED灯，其特征在于，
上述过滤器形成为板状，从上述LED光源隔开间隙配置。
10.如权利要求6所述的LED灯，其特征在于，
上述过滤器形成为板状，在与上述LED光源之间夹入配置有透光性部件；
上述透光性部件的折射率与上述LED光源的包括绿色或黄色荧光体及红色荧光体的荧光体层的折射率同等或比其高、并且比上述过滤器的折射率低。
11.如权利要求6所述的LED灯，其特征在于，
上述过滤器由玻璃部件构成。
12.如权利要求6所述的LED灯，其特征在于，
上述过滤器由树脂部件构成。
13.如权利要求11所述的LED灯，其特征在于，
在含有上述钕化合物的上述过滤器中，对由氧化硅、碱金属氧化物、碱土类氧化物构成的钠玻璃添加氧化钕而制造。
14.如权利要求11所述的LED灯，其特征在于，
在含有上述钕化合物的上述过滤器中，对含有正硅酸乙酯的醇盐类的氧化硅添加氧化钕的粉末而制造。
15.如权利要求6所述的LED灯，其特征在于，
在具有分散有上述绿色或黄色荧光体及上述红色荧光体的至少一个荧光体的透光性部件的LED灯中，通过使钕化合物分散到该透光性部件中而实现上述过滤器的功能。
16.如权利要求15所述的LED灯，其特征在于，
通过将上述透光性部件用溶胶－凝胶法制造，将上述绿色或黄色荧光体、上述红色荧光体、和上述钕化合物一起混合到该透光性部件中。
17.如权利要求1～5中任一项所述的LED灯，其特征在于，
上述绿色或黄色荧光体的主要的发光尖峰处于500nm～595nm的波长域中；
上述红色荧光体的主要的发光尖峰处于600nm～690nm的波长域中。
18.如权利要求17所述的LED灯，其特征在于，
上述红色荧光体的主要的发光尖峰是626nm以上。
19.一种LED照明装置，其特征在于，具备权利要求1～18中任一项所述的LED灯。
20.一种LED模组，其特征在于，具备：
蓝色LED，在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰；
绿色或黄色荧光体，受上述蓝色LED的射出光激励；
红色荧光体，受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励；以及
过滤器，将上述蓝色LED、上述绿色或黄色荧光体及上述红色荧光体的射出光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器后的光的光色是由JISZ9112规定的电灯泡色；
透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长处于580nm～630nm的范围，其半值宽度处于120nm～175nm的范围。
21.一种LED模组，其特征在于，具备：
在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；以及
过滤器，将从上述蓝色LED、上述绿色或黄色荧光体以及上述红色荧光体的射出光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器后的光的光色是由JISZ9112规定的暖白色；
透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长处于580nm～620nm的范围，其半值宽度处于120nm～175nm的范围。
22.一种LED模组，其特征在于，具备：
在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；以及
过滤器，将从上述蓝色LED、上述绿色或黄色荧光体以及上述红色荧光体的射出光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器后的光的光色是由JISZ9112规定的白色；
透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长处于575nm～610nm的范围，其半值宽度处于120nm～180nm的范围。
23.一种LED模组，其特征在于，具备：
在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；以及
过滤器，将从上述蓝色LED、上述绿色或黄色荧光体以及上述红色荧光体的射出光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器的光的光色是由JISZ9112规定的昼白色；
透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长处于525nm～610nm的范围，其半值宽度处于125nm～180nm的范围。
24.一种LED模组，其特征在于，具备：
在440nm～460nm的波长域中具有主要的发光尖峰的蓝色LED、受上述蓝色LED的射出光激励的绿色或黄色荧光体、以及受上述蓝色LED及上述绿色或黄色荧光体的至少一个的射出光激励的红色荧光体；以及
过滤器，将从上述蓝色LED、上述绿色或黄色荧光体以及上述红色荧光体的射出光的570nm～590nm的波长域的至少一部分的分光放射强度降低，
透过上述过滤器后的光的光色是由JISZ9112规定的昼光色；
在透过上述过滤器之前的光的波谱的最大峰值波长为520nm～530nm的范围中，其半值宽度处于135nm～170nm的范围，在峰值波长为530nm～580nm的范围中，其半值宽度处于130nm～145nm的范围。
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