CN104885571B - 发光装置、发光装置的设计方法、发光装置的驱动方法、照明方法和发光装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于,提供如下的发光装置及其设计方法:能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌,进而,能够使被照明的对象物的色貌变化,以满足针对各种照明的要求。并且,本发明的目的在于,改善内置有现已存在或已经实用的色貌恶劣的半导体发光装置的发光装置的色貌。本发明的目的还在于提供该发光装置的驱动方法、基于该装置的照明方法、发光装置的制造方法。通过具有发光要素且具有规定要件的发光装置、即特征在于从该发光装置射出的φSSL(λ)满足规定条件的发光装置来实现上述目的。
Description
关联申请的相互参照
本申请将2013年3月4日申请的日本专利申请2013-042268号的说明书、权利要求书、附图和摘要的全部内容、2013年3月4日申请的日本专利申请2013-042269号的说明书、权利要求书、附图和摘要的全部内容、以及本说明书中引用的专利文献等所公开的内容的一部分或全部引用于此,作为本发明的说明书的公开内容取入。
技术领域
本发明涉及内置有多个发光区域的发光装置、即能够使从各发光区域射出的光通量和/或辐射通量变化的发光装置。并且,涉及这种发光装置的设计方法、发光装置的驱动方法和照明方法。进而,本发明涉及具有发光要素和控制要素的发光装置。并且,涉及通过针对已经存在的发光装置配置控制要素来制造新的发光装置的发光装置的制造方法和发光装置的设计方法。还涉及通过该发光装置进行照明的方法。
背景技术
近年来,GaN类半导体发光元件的高输出化、高效率化已取得显著进展。另外,还对半导体发光元件或将电子束作为激励源的各种荧光体的高效率化进行了广泛研究。其结果,与以往相比,当前的光源、包含光源的光源模块、包含光源模块的器具、包含器具的系统等发光装置迅速实现了节电化。
例如,内置GaN类蓝色发光元件作为黄色荧光体的激励光源,并且,根据该GaN类蓝色发光元件的光谱和该黄色荧光体的光谱制作所谓的伪白色光源,广泛用于照明用光源、或者内置有该照明用光源的照明用器具、以及在空间内配置多个该器具的照明系统(参照专利文献1)。
作为能够以这些形式内置的照明用光源的一种的封装化LED(例如在封装件中包含该GaN类蓝色发光元件、黄色荧光体、密封剂等),还存在如下商品:在6000K左右的相关色温(Correlated Color Temperature/CCT)区域中,作为封装LED的光源效率超过150lm/W(参照非专利文献2)。
进而,液晶背光用光源等也同样在高效率化、节电化中取得了进展。
但是,关于这些以高效率化为目标的发光装置,从各方面指出针对色貌的考虑不充分。特别是在用作照明用途的情况下,伴随光源/器具/系统等发光装置的高效率化,对物体进行照射时的“色貌(Color appearance)”非常重要。
作为考虑到这些情况的尝试,进行了如下尝试等:为了提高由国际照明委员会(Commission Internationale de I’Eclairage/CIE)建立的显色评价数(ColourRendering Index/CRI)(CIE(13.3))的分数,针对蓝色发光元件的光谱和黄色荧光体的光谱重叠红色荧光体或红色半导体发光元件的光谱。例如,在不包含红色源时的典型光谱(CCT=6800K左右)中,平均显色评价数(Ra)和针对鲜艳的红色色卡的特殊显色评价数(R9)分别为Ra=81、R9=24,但是,在包含红色源的情况下,能够将显色评价数的分数提高为Ra=98、R9=95(参照专利文献2)。
并且,作为其他尝试,特别是在特殊照明用途中,对从发光装置发出的光谱进行调整,使物体的色貌以期望的颜色为基调。例如,在非专利文献1中记载了红色基调的照明光源。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第3503139号公报
专利文献2:WO 2011/024818号小册子
非专利文献
非专利文献1:“一般蛍光灯ミートくん”、[online]、プリンス電機株式会社、[平成23年5月16日检索]、因特网<URL:http://www.prince-d.co.jp/pdct/docs/pdf/catalog_pdf/fl_nrb_ca2011.pdf>
非专利文献2:“LEDs MAGAZINE,[平成23年8月22日检索],因特网<URL:http://www.ledsmagazine.com/news/8/8/2>
发明内容
发明要解决的课题
显色评价数是表示利用试验光进行照明时的色貌以何种程度接近利用与作为评价对象的发光装置的光(试验光)所具有的CCT对应地选择的“基准光”进行照明而得到的色貌的指标。即,显色评价数是表示作为评价对象的发光装置的逼真度的指标。但是,近年来的研究逐渐表明,平均显色评价数(Ra)和特殊显色评价数(Ri(i为1~14,在日本,根据JIS的规定,i为1~15))较高不一定使人产生良好的色觉。即,提高显色评价数的分数的这些手法存在不一定能够实现良好的色貌的问题。
进而,色貌根据被照明的物体的照度而变化的效果未包含在当前的各种显色评价指标(color rendition metric)中。通常体会到如下情况:当在通常为10000lx左右以上的照度的室外看到的鲜艳的花的颜色进入500lx左右的室内时,虽然还是与原来相同的颜色,但是看起来像是颜色暗淡且彩度降低的其他物体。一般情况下,与物体的色貌有关的饱和度依赖于照度,即使进行照明的分光分布相同,当照度降低时,饱和度也降低。即,色貌暗淡。这就是公知的亨特效应(Hunt effect)。
亨特效应对显色性造成较大影响,但是,在现有的光源、器具、系统等全部发光装置的评价中并未积极考虑。并且,最简单的亨特效应的补偿方法是极端提高室内照度,但是,这会导致不必要地增大能量消耗量。并且,尚不清楚具体如何才能够在室内照明环境程度的照度下实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。
另一方面,在餐厅用途、食品照明用途等特殊照明用途中,在例如在提高红色彩度的方向上调整了光谱而得到的光中,与基准光相比,存在黄色看着发红、蓝色看着发绿等色相(角)偏移变大等问题。即,限定为照明对象的对象以外的色貌变得不自然。并且,在利用这种光对白色物体进行照射的情况下,还存在白色物体自身被着色、看起来不是白色的问题。
为了解决上述课题,本发明人在日本特愿2011-223472等中完成了如下的照明方法和照明光源、照明器具、照明系统等全部发光装置的发明:包括进行细致作业的情况在内,在5000lx左右以下或者一般为1500lx左右以下的室内照度环境下,人感觉到的色貌与各种显色评价指标(color rendition metric)的分数无关,能够实现如在室外的高照度环境下看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。并且,本发明人还完成了同时高效地实现舒适的照明环境的照明方法。进而,本发明人还完成了这种优选的发光装置的设计方针。
上述满足本发明人已经发现的要件的光源能够在室内照明环境程度的照度下实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。
但是,根据年龄、性别、国家等,认为合适的照明的偏好稍微不同,并且,根据在何种空间内以何种目的进行照明,合适的照明也不同。进而,在生长的生活环境、文化不同的被验者之间,有时认为合适的照明的偏好差也较大。
并且,LED照明已经普及,在市面上也出现了未考虑色貌的商品。并且,还存在大量作为照明器具/照明系统而实用的商品。但是,即使利用者感到色貌不自然而有些不满,当考虑到时间的制约、利用者的经济负担时,为了改善这些照明器具/照明系统的色貌而更换对象器具/系统等是不现实的。
本发明的目的在于,提供如下的发光装置及其设计方法:能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌,进而,能够使被照明的对象物的色貌变化,以满足针对各种照明的要求。进而,本发明的目的在于,提供该发光装置的驱动方法、基于该装置的照明方法。
并且,本发明是为了改善内置有现已存在或已经实用的色貌恶劣的半导体发光装置的发光装置的色貌而完成的。进而,在本发明中还公开了这种发光装置的设计方法、制造方法,进而还公开了使用这种发光装置的照明方法。
进而,在本发明中还公开了使用同样技术、进一步根据利用者的偏好来调节色貌优良的半导体发光装置的色貌的方法等。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的,本发明包含以下第一~第五发明。本发明的第一发明涉及以下的发光装置。并且,本发明的第一发明的发光装置包含第一和第二实施方式。
[1]
一种发光装置,其具有发光要素,并且具有下述A或B,其特征在于,
从该发光装置射出的下述φSSL(λ)同时满足下述条件1和条件2,
A:
发光装置内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域,在所述发光区域内具有所述发光要素,
设在该发光装置的主辐射方向上从各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
B:
发光装置具有所述发光要素和控制要素,
设波长为λ(nm),
设从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)不满足下述条件1和条件2中的至少任意一方。
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光。
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[2]
根据[1]所述的发光装置,其中,
所述发光装置具有所述A。
[3]
根据[2]所述的发光装置,其中,
在至少一个所述发光区域内具有半导体发光元件作为所述发光要素。
[4]
根据[2]或[3]所述的发光装置,其中,
所述发光装置内置有如下发光区域:能够通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,使φSSL(λ)满足所述条件1-2。
[5]
根据[2]~[4]中的任意一项所述的发光装置,其中,
全部φSSLN(λ)(N为1~M)满足所述条件1和条件2。
[6]
根据[2]~[5]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述M个发光区域中的至少一个发光区域被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
[7]
根据[6]所述的发光装置,其中,
M个发光区域全部被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
[8]
根据[2]~[7]中的任意一项所述的发光装置,其中,
从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方能够变化。
[9]
根据[8]所述的发光装置,其特征在于,
在从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,能够独立地控制从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[10]
根据[2]~[9]中的任意一项所述的发光装置,其中,
位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L为0.4mm以上200mm以下。
[11]
根据[2]~[10]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置内置有如下发光区域:通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,能够使φSSL(λ)还满足以下条件3-4。
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
[12]
根据[2]~[11]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)能够满足
180(lm/W)≦K(lm/W)≦320(lm/W)。
[13]
根据[2]~[12]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,相关色温TSSL(K)能够满足
2550(K)≦TSSL(K)≦5650(K)。
[14]
根据[1]所述的发光装置,其中,
所述发光装置具有所述B。
[15]
根据[14]所述的发光装置,其中,
所述发光要素内置有半导体发光元件。
[16]
根据[14]或[15]所述的发光装置,其特征在于,
Φelm(λ)不满足下述条件3和条件4中的至少任意一方,φSSL(λ)同时满足下述条件3和条件4。
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
[17]
一种发光装置,其具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,
设波长为λ(nm),
设从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)同时满足下述条件1和条件2,φSSL(λ)也同时满足下述条件1和条件2。
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光。
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[18]
根据[17]所述的发光装置,其特征在于,
Φelm(λ)同时满足下述条件3和条件4,φSSL(λ)也同时满足下述条件3和条件4。
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
[19]
根据[14]、[15]或[17]所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Duv定义为Duv(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Duv定义为Duv(φSSL)的情况下,满足
Duv(φSSL)<Duv(Φelm)。
[20]
根据[14]、[15]或[17]所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Acg定义为Acg(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Acg定义为Acg(φSSL)的情况下,满足
Acg(φSSL)<Acg(Φelm)。
[21]
根据[16]或[18]所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(φSSL)的情况下,满足
SATav(Φelm)<SATav(φSSL)。
[22]
根据[14]~[21]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
该控制要素是吸收或反射380nm≦λ(nm)≦780nm的光的光学滤镜。
[23]
根据[14]~[22]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
该控制要素兼具从发光要素射出的光的会聚和/或扩散的功能。
[24]
根据[23]所述的发光装置,其特征在于,
该控制要素的会聚和/或扩散的功能通过凹透镜、凸透镜、菲涅耳透镜中的至少一个的功能来实现。
[25]
根据[14]~[24]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)满足
180(lm/W)≦K(lm/W)≦320(lm/W)。
[26]
根据[16]或[18]所述的发光装置,其特征在于,
发光装置的色相角差的绝对值|Δhn|满足
0.0003≦|Δhn|≦8.3(度)(n为1~15的自然数)。
[27]
根据[16]或[18]所述的发光装置,其特征在于,
由所述式(3)表示的作为发光装置的饱和度差的平均SATav满足下述式(4)′。
[28]
根据[16]或[18]所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的所述饱和度差ΔCn满足
-3.4≦ΔCn≦16.8(n为1~15的自然数)。
[29]
根据[16]或[18]所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的所述饱和度差的最大值与所述饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
3.2≦|ΔCmax-ΔCmin|≦17.8。
[30]
根据[14]~[29]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,与黑体辐射轨迹之间的距离Duv满足
-0.0250≦Duv≦-0.0100。
[31]
根据[14]~[30]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
由所述数学式(1)或(2)表示的作为发光装置的指标Acg满足
-322≦Acg≦-12。
[32]
根据[14]~[31]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)满足
206(lm/W)≦K(lm/W)≦288(lm/W)。
[33]
根据[14]~[32]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的相关色温T(K)满足
2550(K)≦T(K)≦5650(K)。
[34]
根据[14]~[33]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
从所述发光装置在该辐射方向上射出的光对对象物进行照明的照度为150lx以上5000lx以下。
[35]
根据[14]~[34]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置在该辐射方向上发出从1种以上6种以下的发光要素射出的光。
[36]
根据[14]~[35]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为380nm以上且小于495nm,并且,半值全宽为2nm以上45nm以下。
[37]
根据[36]所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为395nm以上且小于420nm。
[38]
根据[36]所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为420nm以上且小于455nm。
[39]
根据[36]所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为455nm以上且小于485nm。
[40]
根据[14]~[35]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为495nm以上且小于590nm,并且,半值全宽为2nm以上75nm以下。
[41]
根据[14]~[35]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为590nm以上且小于780nm,并且,半值全宽为2nm以上30nm以下。
[42]
根据[14]~[35]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件是在从蓝宝石衬底、GaN衬底、GaAs衬底、GaP衬底构成的组中选择的任意一个衬底上制作的。
[43]
根据[14]~[35]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件是在GaN衬底或GaP衬底上制作的,并且,所述衬底的厚度为100μm以上2mm以下。
[44]
根据[14]~[36]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件是在蓝宝石衬底或GaAs衬底上制作的,并且,半导体发光元件是从衬底剥离而构成的。
[45]
根据[14]~[39]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置具有荧光体作为发光要素。
[46]
根据[45]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含1种以上5种以下的发光光谱不同的荧光体。
[47]
根据[45]或[46]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含室温下进行了光激励时单体发光光谱的峰值波长为380nm以上且小于495nm、并且半值全宽为2nm以上90nm以下的荧光体。
[48]
根据[47]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含从由下述一般式(5)表示的荧光体、由下述一般式(5)′表示的荧光体、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+和(Ba,Sr,Ca,Mg)Si2O2N2:Eu构成的组中选择的1种以上。
(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Mn,Eu (5)
SraBabEux(PO4)cXd (5)′
(在一般式(5)′中,X为Cl。并且,c、d和x是满足2.7≦c≦3.3、0.9≦d≦1.1、0.3≦x≦1.2的数。进而,a和b满足a+b=5-x且0≦b/(a+b)≦0.6的条件。)
[49]
根据[45]或[46]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含室温下进行了光激励时单体发光光谱的峰值波长为495nm以上且小于590nm、并且半值全宽为2nm以上130nm以下的荧光体。
[50]
根据[49]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含从Si6-zAlzOzN8-z:Eu(其中0<z<4.2)、由下述一般式(6)表示的荧光体、由下述一般式(6)′表示的荧光体和SrGaS4:Eu2+构成的组中选择的1种以上。
BaaCabSrcMgdEuxSiO4 (6)
(在一般式(6)中,a、b、c、d和x满足a+b+c+d+x=2、1.0≦a≦2.0、0≦b<0.2、0.2≦c≦1.0、0≦d<0.2和0<x≦0.5。)
Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17 (6)′
(在一般式(6)′中,x、y和z分别满足0.1≦x≦0.4、0.25≦y≦0.6和0.05≦z≦0.5。)
[51]
根据[45]或[46]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含室温下进行了光激励时单体发光光谱的峰值波长为590nm以上且小于780nm、并且半值全宽为2nm以上130nm以下的荧光体。
[52]
根据[51]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含从由下述一般式(7)表示的荧光体、由下述一般式(7)′表示的荧光体、(Sr,Ca,Ba)2AlxSi5-xOxN8-x:Eu(其中0≦x≦2)、Euy(Sr,Ca,Ba)1-y:Al1+xSi4-xOxN7-x(其中0≦x<4、0≦y<0.2)、K2SiF6:Mn4+、A2+xMyMnzFn(A为Na和/或K;M为Si和Al;-1≦x≦1且0.9≦y+z≦1.1且0.001≦z≦0.4且5≦n≦7)、(Ca,Sr,Ba,Mg)AlSiN3:Eu和/或(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、以及(CaAlSiN3)1-x(Si2N2O)x:Eu(其中、x为0<x<0.5)构成的组中选择的1种以上。
(La1-x-yEuxLny)2O2S (7)
(在一般式(7)中,x和y分别表示满足0.02≦x≦0.50和0≦y≦0.50的数,Ln表示Y、Gd、Lu、Sc、Sm和Er中的至少1种三价稀土类元素。)
(k-x)MgO·xAF2·GeO2:yMn4+ (7)′
(在一般式(7)′中,k、x、y分别表示满足2.8≦k≦5、0.1≦x≦0.7、0.005≦y≦0.015的数,A为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锌(Zn)或它们的混合物。)
[53]
根据[14]~[35]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置还具有荧光体作为发光要素,所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为395nm以上且小于420nm,所述荧光体包含SBCA、β-SiAlON和CASON。
[54]
根据[14]~[35]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置还具有荧光体作为发光要素,所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为395nm以上且小于420nm,所述荧光体包含SCA、β-SiAlON和CASON。
[55]
根据[1]~[54]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置是从封装化LED、LED模块、LED照明器具和LED照明系统构成的组中选择的任意一方。
[56]
根据[1]~[55]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置用作从家庭用照明装置、展示物用照明装置、演出用照明装置、医疗用照明装置、作业用照明装置、工业设备内用照明装置、交通工具内部装饰用照明装置、美术品用照明装置、高龄者用照明装置构成的组中选择的任意一方。
为了实现上述目的,本发明的第二发明涉及以下的发光装置的设计方法。并且,本发明的第二发明的发光装置的设计方法包含第一和第二实施方式。
[57]
一种发光装置的设计方法,该发光装置内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域,在至少一个所述发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,所述设计方法将发光区域设计为如下结构:
在设在该发光装置的主辐射方向上从各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
时,通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,能够使φSSL(λ)满足以下条件1-2。
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光。
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[58]
根据[57]所述的发光装置的设计方法,其中,
全部φSSLN(λ)(N为1~M)满足所述条件1和条件2。
[59]
根据[57]或[58]所述的发光装置的设计方法,其中,
所述M个发光区域中的至少一个发光区域被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
[60]
根据[59]所述的发光装置的设计方法,其中,
M个发光区域全部被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
[61]
根据[57]~[60]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其中,
从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方能够变化。
[62]
根据[61]所述的发光装置的设计方法,其特征在于,
在从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,能够独立地控制从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[63]
根据[57]~[62]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其中,
位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L为0.4mm以上200mm以下。
[64]
根据[57]~[63]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其中,
通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,能够使φSSL(λ)还满足以下条件3-4。
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
[65]
根据[57]~[64]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)能够满足
180(lm/W)≦K(lm/W)≦320(lm/W)。
[66]
根据[57]~[65]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,相关色温TSSL(K)能够满足
2550(K)≦TSSL(K)≦5650(K)。
为了实现上述目的,本发明的第三发明涉及以下的发光装置的驱动方法。
[67]
一种发光装置的驱动方法,该发光装置内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域,在至少一个所述发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,
在设在该发光装置的主辐射方向上从各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
时,对所述各发光区域进行馈电,以使φSSL(λ)满足以下条件1-2。
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光。
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[68]
根据[67]所述的发光装置的驱动方法,其中,
对发光区域进行馈电,以使全部φSSLN(λ)(N为1~M)满足所述条件1和条件2。
[69]
根据[67]或[68]所述的发光装置的驱动方法,其中,
使M个发光区域中的至少一个发光区域相对于其他发光区域独立地被电驱动。
[70]
根据[67]~[69]中的任意一项所述的发光装置的驱动方法,其中,
使M个发光区域全部相对于其他发光区域独立地被电驱动。
[71]
根据[67]~[69]中的任意一项所述的发光装置的驱动方法,其中,
使从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化。
[72]
根据[71]所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,设从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。
[73]
根据[71]所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg减少时,减少从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[74]
根据[71]所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使相关色温TSSL(K)增加时,增加从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[75]
根据[71]所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL减少时,减少从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[76]
根据[67]~[75]中的任意一项所述的发光装置的驱动方法,其中,
进行馈电以使φSSL(λ)还满足以下条件3-4。
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
为了实现上述目的,本发明的第四发明涉及以下的照明方法。并且,本发明的第四发明的照明方法包含第一和第二实施方式。
[77]
一种照明方法,该照明方法包含准备对象物的照明对象物准备步骤、以及通过从发光装置射出的光对对象物进行照明的照明步骤,所述发光装置内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域并且在至少一个发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,
在所述照明步骤中,进行照明以使得在从所述发光装置射出的光对对象物进行照明时,在所述对象物的位置处测定的光满足以下<1>、<2>和<3>。
<1>在所述对象物的位置处测定的光的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040。
<2>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
<3>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
[78]
根据[77]所述的照明方法,其中,
在设到达所述对象物的位置的从各发光要素射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),所述对象物的位置处测定的光的分光分布φSSL(λ)为
时,能够使全部φSSLN(λ)(N为1~M)满足所述<1><2><3>。
[79]
根据[77]或[78]所述的照明方法,其中,
使M个发光区域中的至少一个发光区域相对于其他发光区域独立地被电驱动并进行照明。
[80]
根据[79]所述的照明方法,其中,
使M个发光区域全部相对于其他发光区域独立地被电驱动并进行照明。
[81]
根据[77]~[80]中的任意一项所述的照明方法,其特征在于,
使从由所述式(3)表示的饱和度差的平均
、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化。
[82]
根据[81]所述的照明方法,其特征在于,
在使从由所述式(3)表示的饱和度差的平均
、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,对该对象物处的照度进行独立控制。
[83]
根据[82]所述的照明方法,其中,
在使从由所述式(3)表示的饱和度差的平均
、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,使该对象物处的照度不变。
[84]
根据[82]所述的照明方法,其中,
在使由所述式(3)表示的饱和度差的平均
增加时,降低该对象物处的照度。
[85]
根据[82]所述的照明方法,其中,
在使相关色温TSSL(K)增加时,增加该对象物处的照度。
[86]
根据[82]所述的照明方法,其中,
在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL减少时,减少该对象物处的照度。
[87]
根据[77]~[86]中的任意一项所述的照明方法,其中,
在设位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离为L、发光装置与照明对象物的距离为H时,设定距离H以使得成为
5×L≦H≦500×L
为了实现上述目的,本发明的第五发明涉及以下的发光装置的制造方法。
[88]
一种发光装置的制造方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,该制造方法包含以下步骤:
准备具有发光要素的第一发光装置的步骤;以及
配置控制要素以使其作用于从第一发光装置在主辐射方向上射出的光的至少一部分、并制造第二发光装置的步骤,
设波长为λ(nm),
设从该第一发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该第二发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)不满足下述条件1和条件2中的至少任意一方,φSSL(λ)同时满足条件1和条件2。
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光。
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[89]
根据[88]所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
Φelm(λ)不满足下述条件3和条件4中的至少任意一方,φSSL(λ)同时满足条件3和条件4。
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
[90]
一种发光装置的制造方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,该制造方法包含以下步骤:
准备具有发光要素的第一发光装置的步骤;以及
配置控制要素以使其作用于从第一发光装置在主辐射方向上射出的光的至少一部分、并制造第二发光装置的步骤,
设波长为λ(nm),
设从该第一发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该第二发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)同时满足下述条件1和条件2,φSSL(λ)也同时满足下述条件1和条件2。
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光。
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[91]
根据[90]所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
Φelm(λ)同时满足下述条件3和条件4,φSSL(λ)也同时满足下述条件3和条件4。
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
发明效果
根据本发明的第一和第五发明,实现如下的发光装置和照明方法:与利用基准光(有时记载为实验用基准光)进行照明的情况、以及利用辐射成为接近基准光的色貌的高Ra且高Ri的光(有时记载为实验用伪基准光)的发光装置进行照明的情况等相比,即使是大致相同的CCT、大致相同的照度,也能够实现统计上由多个被验者判断为更加优良的真正良好的物体的色貌,并且,在本发明的第一和第四发明的第二实施方式中,能够将内置有现已存在或已经实用的色貌恶劣的半导体发光装置的发光装置的色貌改善为所述良好的色貌。进而,在本发明中,能够使用同样的技术,进一步根据利用者的偏好来调节色貌优良的半导体发光装置的色貌。
特别是在本发明的第一~第五发明中,能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌,在本发明的第一~第四发明的第一实施方式中,能够根据进行照明的空间、使用的目的而使光源的色度点(换言之为相关色温、由ANSI C78.377定义的与黑体辐射之间的距离Duv)可变。进而,通过使对色貌造成较大影响的Acg变化,能够使利用该发光装置照明的照明对象物的饱和度(彩度)也变化。进而,相对于光源的色度点的变化,通过使光源的光通量和/或辐射通量或照明对象物处的照度可变,能够针对照明对象物的彩度(饱和度)相关色温、Duv等适当地控制照度。
如果更加具体地例示物体的色貌,则与由本发明的第一~第五发明实现的物体外貌有关的效果如下所述。
第一,在利用本发明的第一发明的光源、器具、系统等发光装置进行照明的情况下、或通过本发明的第四发明的照明方法进行照明的情况下,与利用实验用基准光或实验用伪基准光进行照明的情况等相比,即使是大致相同的CCT、大致相同的照度,白色也更白,看起来自然、舒服。进而,还容易视觉识别白色、灰色、黑色等无彩色间的明度差。因此,例如容易阅读一般的白色纸上的黑色文字等。另外,详细情况在后面叙述,但是,这种效果是基于此前的常识而完全预想不到的效果。
第二,关于利用本发明的第一发明的发光装置实现的照度、或通过本发明的第四发明的照明方法进行照明时的照度,即使是从几千Lx到几百Lx左右的通常室内环境程度,针对紫色、蓝紫色、蓝色、蓝绿色、绿色、黄绿色、黄色、黄红色、红色、紫红色等大半部分颜色,根据情况而针对全部颜色,能够实现例如像在晴天的室外照度下那样几万lx的程度下看到的真正自然的色貌。并且,具有中间彩度的被验者(日本人)的肤色、各种食品、服装、木材颜色等也成为多数被验者感觉更加理想的自然的色貌。
第三,与利用实验用基准光或实验用伪基准光进行照明的情况等相比,即使是大致相同的CCT、大致相同的照度,在利用本发明的第一发明的发光装置进行照明的情况下、或通过本发明的第四发明的照明方法进行照明的情况下,容易进行接近的色相的颜色识别,能够进行好似高照度环境下的各种舒适的作业等。更具体而言,例如能够更加容易地识别具有类似红色的多个口红等。
第四,与利用实验用基准光或实验用伪基准光进行照明的情况等相比,即使是大致相同的CCT、大致相同的照度,在利用本发明的第一发明的光源、器具、系统进行照明的情况下、或通过本发明的第四发明的照明方法进行照明的情况下,如好似高照度环境下看到的那样,能够更加清楚、容易地视觉辨认物体。
在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,除了这些效果以外,在照明用途中进行利用时色貌优良的半导体发光装置中,也能够根据利用者的偏好而进一步调整色貌。
并且,通过本发明的第一~第四发明的第一实施方式实现的便利性如下所述。
即,根据年龄、性别、国家等、并且根据在何种空间以何种目的进行照明,合适的照明不同,但是,当使用本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、以及本发明的第三发明的第一实施方式的发光装置的驱动方法时,能够从可变范围内容易地选择认为合适的照明条件。
附图说明
图1是示出从内置有峰值波长为459nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图。
图2是示出从内置有峰值波长为475nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图。
图3是示出从内置有峰值波长为425nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图。
图4是示出从内置有峰值波长为459nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0000)。
图5是示出从内置有峰值波长为459nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0100)。
图6是示出从内置有峰值波长为459nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0150)。
图7是示出从内置有峰值波长为459nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0100)。
图8是示出从内置有峰值波长为459nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0200)。
图9是示出从内置有峰值波长为459nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0300)。
图10是示出从内置有峰值波长为459nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0400)。
图11是示出从内置有峰值波长为459nm的半导体发光元件且具有绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0500)。
图12是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0000)。
图13是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0100)。
图14是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0200)。
图15是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0300)。
图16是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0400)。
图17是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0100)。
图18是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0200)。
图19是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0300)。
图20是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0400)。
图21是示出从内置有4种半导体发光元件的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0500)。
图22是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0001)。
图23是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0100)。
图24是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0194)。
图25是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0303)。
图26是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0401)。
图27是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=0.0496)。
图28是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0100)。
图29是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0200)。
图30是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0303)。
图31是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0403)。
图32是示出从内置有峰值波长为405nm的半导体发光元件且具有蓝色荧光体和红色荧光体的封装LED射出的、假设对15种修正蒙赛尔色卡进行照明的分光分布、以及一并描绘出利用该LED进行照明的情况下和利用基准光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(Duv=-0.0448)。
图33是示出参数Acg的积分范围的图(CCT为5000K以上的情况)。
图34是示出参数Acg的积分范围的图(CCT小于5000K的情况)。
图35是示出试验光5的归一化试验光分光分布(实线)和与试验光5对应的计算用基准光的归一化基准光分光分布(虚线)的图。
图36是示出分别假设了利用试验光5对对象物进行照明的情况(实线)和利用与试验光5对应的计算用基准光进行照明的情况的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图。
图37是示出试验光15的归一化试验光分光分布(实线)和与试验光15对应的计算用基准光的归一化基准光分光分布(虚线)的图。
图38是示出分别假设了利用试验光15对对象物进行照明的情况(实线)和利用与试验光15对应的计算用基准光进行照明的情况的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图。
图39是示出试验光19的归一化试验光分光分布(实线)和与试验光19对应的计算用基准光的归一化基准光分光分布(虚线)的图。
图40是示出分别假设了利用试验光19对对象物进行照明的情况(实线)和利用与试验光19对应的计算用基准光进行照明的情况的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图。
图41是示出比较试验光14的归一化试验光分光分布(实线)和与比较试验光14对应的计算用基准光的归一化基准光分光分布(虚线)的图。
图42是示出分别假设了利用比较试验光14对对象物进行照明的情况(实线)和利用与比较试验光14对应的计算用基准光进行照明的情况的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图。
图43是示出实施例1中使用的封装LED的发光区域的配置的图。
图44是示出在实施例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为3:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点A)。
图45是示出在实施例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为2:1时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点B)。
图46是示出在实施例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1.5:1.5时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点C)。
图47是示出在实施例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1:2时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点D)。
图48是示出在实施例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为0:3时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点E)。
图49在CIE1976u’v’色度图上示出实施例1的驱动点A~E的色度。另外,附图上的双点划线是满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
图50是示出实施例2中使用的封装LED的发光区域的配置的图。
图51是示出在实施例2中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为3:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点A)。
图52是示出在实施例2中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为2:1时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点B)。
图53是示出在实施例2中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1.5:1.5时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点C)。
图54是示出在实施例2中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1:2时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点D)。
图55是示出在实施例2中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为0:3时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点E)。
图56在CIE1976u’v’色度图上示出实施例2的驱动点A~E的色度。另外,附图上的双点划线是满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
图57是示出实施例3中使用的照明系统的发光区域的配置的图。
图58是示出在实施例3中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为3:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点A)。
图59是示出在实施例3中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为2:1时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点B)。
图60是示出在实施例3中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1.5:1.5时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点C)。
图61是示出在实施例3中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1:2时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点D)。
图62是示出在实施例3中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为0:3时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点E)。
图63在CIE1976u’v’色度图上示出实施例3的驱动点A~E的色度。另外,附图上的双点划线是满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
图64是示出实施例4中使用的发光装置(一对封装LED)的发光区域的配置的图。
图65是示出在实施例4中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为9:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点A)。
图66是示出在实施例4中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为6:3时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点B)。
图67是示出在实施例4中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为4.5:4.5时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点C)。
图68是示出在实施例4中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1:8时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点D)。
图69是示出在实施例4中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为0:9时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点E)。
图70在CIE1976u’v’色度图上示出实施例4的驱动点A~E的色度。另外,附图上的双点划线是满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
图71是示出在比较例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为3:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点A)。
图72是示出在比较例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为2:1时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点B)。
图73是示出在比较例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1.5:1.5时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点C)。
图74是示出在比较例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1:2时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点D)。
图75是示出在比较例1中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为0:3时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点E)。
图76在CIE1976u’v’色度图上示出比较例1的驱动点A~E的色度。另外,附图上的双点划线是满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
图77是示出在实施例5中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为3:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点A)。
图78是示出在实施例5中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为2:1时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点B)。
图79是示出在实施例5中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1.5:1.5时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点C)。
图80是示出在实施例5中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1:2时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点D)。
图81是示出在实施例5中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为0:3时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点E)。
图82在CIE1976u’v’色度图上示出实施例5的驱动点A~E的色度。另外,附图上的双点划线是满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
图83是示出在实施例6中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为3:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点A)。
图84是示出在实施例6中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为2:1时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点B)。
图85是示出在实施例6中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1.5:1.5时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点C)。
图86是示出在实施例6中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1:2时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点D)。
图87是示出在实施例6中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为0:3时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点E)。
图88在CIE1976u’v’色度图上示出实施例6的驱动点A~E的色度。另外,附图上的双点划线是满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
图89是示出在实施例7中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为5:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点A)。
图90是示出在实施例7中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为4:1时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点B)。
图91是示出在实施例7中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为2.5:2.5时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点C)。
图92是示出在实施例7中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为1:4时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点D)。
图93是示出在实施例7中使发光区域1和发光区域2的辐射通量比为0:5时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点E)。
图94在CIE1976u’v’色度图上示出实施例7的驱动点A~E的色度。另外,附图上的双点划线是满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
图95是示出在实施例8中使发光区域1、发光区域2、发光区域3的辐射通量比为3:0:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点A)。
图96是示出在实施例8中使发光区域1、发光区域2、发光区域3的辐射通量比为0:3:0时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点B)。
图97是示出在实施例8中使发光区域1、发光区域2、发光区域3的辐射通量比为0:0:3时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点C)。
图98是示出在实施例8中使发光区域1、发光区域2、发光区域3的辐射通量比为1:1:1时的分光分布;以及分别假设了利用该分光分布进行照明的情况(实线)和利用与该分光分布对应的计算用基准光进行照明的情况(虚线)的、一并描绘出这15种修正蒙赛尔色卡的a*值和b*值的CIELAB颜色空间的图(驱动点D)。
图99在CIE1976u’v’色度图上示出实施例8的驱动点A~D的色度。另外,附图上的双点划线是满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
图100是示出实施例8中使用的封装LED的发光区域的配置的图。
图101是示出实施例9中使用的控制要素(滤镜)的透射特性的曲线图。
图102是参考实施例1和实施例9中的分光分布的图。图中,虚线示出不包含控制要素的参考实施例1中的相对分光分布,实线示出包含控制要素的实施例9中的轴上辐射的相对分光分布。
图103是参考实施例1和实施例9中的分光分布的图;以及假设了利用这些分光分布和具有与它们对应的CCT的计算用基准光(黑体辐射的光)分别进行照明的情况的、一并描绘出这15种色卡的a*值、b*值的CIELAB描绘。(在CIELAB描绘中,虚线为基准光的结果,图中实线为封装LED的结果)。
图104是示出实施例10中使用的控制要素(滤镜)的透射特性的曲线图。
图105是参考比较例1和实施例10中的分光分布的图。图中,虚线示出不包含控制要素的参考比较例1中的相对分光分布,实线示出包含控制要素的实施例10中的轴上辐射的相对分光分布。
图106是参考比较例1和实施例10中的分光分布的图;以及假设了利用这些分光分布和具有与它们对应的CCT的计算用基准光(黑体辐射的光)分别进行照明的情况的、一并描绘出这15种色卡的a*值、b*值的CIELAB描绘。(在CIELAB描绘中,虚线为基准光的结果,图中实线为封装LED的结果)。
图107是参考比较例2和比较例2中的分光分布的图。图中,虚线示出不包含控制要素的参考比较例2中的相对分光分布,实线示出包含控制要素的比较例2中的轴上辐射的相对分光分布。
图108是参考比较例2和比较例2中的分光分布的图;以及假设了利用这些分光分布和具有与它们对应的CCT的计算用基准光(黑体辐射的光)分别进行照明的情况的、一并描绘出这15种色卡的a*值、b*值的CIELAB描绘。(在CIELAB描绘中,虚线为基准光的结果,图中实线为封装LED的结果)。
图109是参考实施例2和实施例11中的分光分布的图。图中,虚线示出不包含控制要素的参考实施例2中的相对分光分布,实线示出包含控制要素的实施例11中的轴上辐射的相对分光分布。
图110是参考实施例2和实施例11中的分光分布的图;以及假设了利用这些分光分布和具有与它们对应的CCT的计算用基准光(黑体辐射的光)分别进行照明的情况的、一并描绘出这15种色卡的a*值、b*值的CIELAB描绘。(在CIELAB描绘中,虚线为基准光的结果,图中实线为封装LED的结果)。
图111是参考比较例3和实施例12中的分光分布的图。图中,虚线示出不包含控制要素的参考比较例3中的相对分光分布,实线示出包含控制要素的实施例12中的轴上辐射的相对分光分布。
图112是参考比较例3和实施例12中的分光分布的图;以及假设了利用这些分光分布和具有与它们对应的CCT的计算用基准光(黑体辐射的光)分别进行照明的情况的、一并描绘出这15种色卡的a*值、b*值的CIELAB描绘。(在CIELAB描绘中,虚线为基准光的结果,图中实线为封装LED的结果)。
图113是示出本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置所具有的发光区域的一例的图。
图114是示出本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置的一例的示意图。
图115是示出本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置的一例的示意图。
具体实施方式
下面,对本发明进行详细说明,但是本发明不限于以下实施方式,只要在其主旨范围内即可,能够进行各种变更来实施。
另外,在本发明的第一~第三发明的第一实施方式中,通过发光装置辐射的光中的“主辐射方向”的光来确定发明。因此,能够辐射包含满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的要件的“主辐射方向”的光的发光装置属于本发明的第一~第四发明的第一实施方式的范围。
并且,在本发明的第四发明的第一实施方式的照明方法中,在从该照明方法中使用的发光装置射出的光对对象物进行照明的情况下,通过该对象物被照明的位置处的光来确定发明。因此,能够射出满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的要件的“对象物被照明的位置”处的光的发光装置的照明方法属于本发明的第一~第四发明的第一实施方式的范围。
另一方面,在本发明的第一发明的第二实施方式中,从内置于发光装置内的发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布Φelm(λ)受到内置于该发光装置内的控制要素的作用,通过此后在“主辐射方向”上射出的光来确定发明。因此,通过受到控制要素的作用而能够辐射包含满足本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的要件的“主辐射方向”的光的发光装置属于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的范围。并且,在本发明的第五和第二发明的第二实施方式中,涉及通过受到控制要素的作用而能够辐射包含满足本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的要件的“主辐射方向”的光的发光装置的制造方法和设计方法,通过设置控制要素来制造和设计该发光装置属于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的范围。并且,在本发明的第四发明的第二实施方式的照明方法中,在从上述发光装置射出的光对对象物进行照明的情况下,通过该对象物被照明的位置处的光来确定发明。因此,通过设置控制要素而能够射出满足本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的要件的“对象物被照明的位置”处的光的发光装置的照明方法属于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的范围。
这里,本发明的第一~第三发明的“主辐射方向(radiant direction)”表示按照发光装置的使用状况而具有适当范围、且向适当朝向辐射光的方向。
例如,可以是发光装置的光度(luminous intensity)或亮度(luminance)最大或极大的方向。
并且,可以是包含发光装置的光度或亮度最大或极大的方向的具有有限范围的方向。
并且,可以是发光装置的辐射强度(radiant intensity)或辐射亮度(radiance)最大或极大的方向。
并且,可以是包含发光装置的辐射强度或辐射亮度最大或极大的方向的具有有限范围的方向。
下面,具体进行例示。
在发光装置为单体发光二极管(LED)、单体封装LED、单体LED模块、单体LED灯泡、荧光灯与半导体发光元件的单体复合灯、白炽灯泡与半导体发光元件的单体复合灯等的情况下,主辐射方向可以是各发光装置的铅直方向、包含铅直方向的有限立体角内例如最大为π(sr)、最小为π/100(sr)的方向。
在发光装置是在所述封装LED等中附带有透镜、反射机构等的LED照明器具、内置有荧光灯和半导体发光元件的照明器具且具有能够应用于所谓的直接型照明用途、半直接型照明用途、全扩散照明用途、直接/间接型照明用途、半间接型照明用途、间接型照明用途的配光特性的情况下,主辐射方向可以是各发光装置的铅直方向、包含铅直方向的有限立体角内例如最大为π(sr)、最小为π/100(sr)的方向。并且,可以是发光装置的光度或亮度最大或极大的方向。并且,可以是包含发光装置的光度或亮度最大或极大的方向在内的有限立体角内例如最大为π(sr)、最小为π/100(sr)的方向。并且,可以是发光装置的辐射强度或辐射亮度最大或极大的方向。并且,可以是包含发光装置的辐射强度或辐射亮度最大或极大的方向在内的有限立体角内例如最大为π(sr)、最小为π/100(sr)的方向。
在发光装置是搭载了多个所述LED照明器具或内置有荧光灯的照明器具的照明系统的情况下,主辐射方向可以是各发光装置的平面中心的铅直方向、包含该铅直方向的有限立体角内例如最大为π(sr)、最小为π/100(sr)的方向。并且,可以是发光装置的光度或亮度最大或极大的方向。并且,可以是包含发光装置的光度或亮度最大或极大的方向在内的有限立体角内例如最大为π(sr)、最小为π/100(sr)的方向。并且,可以是发光装置的辐射强度或辐射亮度最大或极大的方向。并且,可以是包含发光装置的辐射强度或辐射亮度最大或极大的方向在内的有限立体角内例如最大为π(sr)、最小为π/100(sr)的方向。
为了计测从发光装置在该主辐射方向上射出的光的分光分布,优选利用计测点处的照度成为实用上的照度(如后所述为150lx以上5000lx以下)的距离进行计测。
在本说明书中,有时将由以数学方式预想色貌时在计算中使用的CIE定义的基准的光记载为基准光、计算用的基准光、计算用基准光等。另一方面,有时将视觉的实际比较中使用的实验用的基准的光、即内置有钨丝的白炽灯泡光等记载为基准光、实验用的基准光、实验用基准光。并且,有时将预想为与基准光接近的色貌的高Ra且高Ri的光例如LED光源、即在比较视觉实验中用作实验用基准光的替代光的光记载为基准光、实验用的伪基准光、实验用伪基准光。并且,相对于基准光,有时将数学上或实验上作为研究对象的光记载为试验光。
本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域。在本说明书中,将射出容许制造步骤上的一般偏差的等效分光分布的光的发光区域表达为相同种类的发光区域。即,即使在物理上分离且隔开间隔配置发光区域,在射出容许制造步骤上的一般偏差的等效分光分布的光的情况下,也是相同种类的发光区域。即,本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置内置有射出分光分布分别不同的光的2种以上的发光区域。
并且,在多种发光区域中的至少一个发光区域中具有半导体发光元件作为发光要素。在至少一个发光区域中具有半导体发光元件作为发光要素即可,各发光区域所具有的发光要素没有限制。作为半导体发光元件以外的发光要素,只要能够将投入的各种能量转换为电磁辐射能量并在该电磁辐射能量中包含380nm~780nm的可见光即可。例如,可以例示能够转换电能的热丝、荧光管、高压钠灯、激光器、二次谐波产生(SHG)源等。并且,还可以例示能够转换光能的荧光体等。
本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置包含具有作为发光要素的半导体发光元件的发光区域,只要内置有多个发光区域即可,除此以外的结构没有特别限定。作为发光区域,可以是对单体半导体发光元件附带作为通电机构的引线等而得到的部件,也可以是进一步附带散热机构等并与荧光体等成为一体的封装化LED等。
并且,作为发光装置,可以是在1个以上的封装化LED中进一步附带牢固的散热机构、且一般搭载多个封装LED而得到的LED模块。进而,可以是在封装LED等中附带透镜、光反射机构等而得到的LED照明器具。进而,可以是支持多个LED照明器具等并进行精加工以使得能够对对象物进行照明的照明系统。本实施方式的发光装置包含它们全部。
在本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置中,设从各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),设从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
通过图113对其进行说明。
图113所记载的发光装置100是本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置的一个方式。发光装置100示出上述式中M=5的情况,内置有发光区域1~发光区域5这5个(即5种)发光区域。各发光区域具有半导体发光元件6作为发光要素。
将从发光区域1射出的光的分光分布表示为φSSL1(λ)、从发光区域2射出的光的分光分布表示为φSSL2(λ)、从发光区域3射出的光的分光分布表示为φSSL3(λ)、从发光区域4射出的光的分光分布表示为φSSL4(λ)、从发光区域5射出的光的分光分布表示为φSSL5(λ)时,从发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)表示为
即,在N为1~M的情况下,可以表示为
在本发明的第一~第四发明的第一实施方式中,能够实现如在室外看到的自然生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌,并且能够使色貌可变。具体而言,涉及内置有通过使从各发光区域射出的光通量和/或辐射通量变化而能够使上述φSSL(λ)满足特定条件的发光区域的发光装置。
本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素。
本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的发光要素内置有半导体发光元件作为必须要素,但是,也可以内置有其他发光要素。作为其他发光要素,只要能够将投入的各种能量转换为电磁辐射能量并在该电磁辐射能量中包含380nm~780nm的可见光即可,没有特别制约。例如,可以例示能够转换电能的热丝、荧光管、高压钠灯、激光器、二次谐波产生(SHG)源等。并且,还可以例示能够转换光能的荧光体等。
本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素是在其单体中不具有放大功能的无源要素,只要是发光要素、针对从相对低加工度的发光装置在主要方向上射出的光在适当范围内对每个波长进行强度调制而能够构成高加工度的发光装置即可,没有特别限定。例如,作为本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,可以举出反射镜、光学滤镜、各种光学透镜等无源设备。并且,本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素也可以是分散在封装LED的密封件中并在适当范围内对每个波长进行强度调制的吸光件。但是,发光要素、针对从相对低加工度的发光装置射出的光仅进行波长依赖性较小的强度调制的反射镜、光学滤镜、吸光件等未包含在控制要素中。
进一步通过图114的例示对本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置的概要进行说明。在图114的例子中,内置有半导体发光元件即LED芯片52、荧光体54作为发光要素,与作为其他结构材料的密封件56、封装材53一起构成加工度较低的发光装置即封装LED510。此时,在封装LED510的光的辐射方向上设置在适当范围内对每个波长进行强度调制的光学滤镜55作为控制要素,构成整体加工度较高的发光装置即LED灯泡520。该LED灯泡520可以是本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置。
进而,进一步通过图115的例示对本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置的概要进行说明。内置有作为半导体发光元件的蓝色LED芯片52a、绿色LED芯片52b、红色LED芯片52c作为发光要素,与作为其他结构材料的密封件56、封装材53一起构成低加工度的发光装置即封装LED510。此时,在封装LED510的辐射方向上设置作为控制要素发挥功能的光学滤镜55,构成整体加工度较高的发光装置即LED灯泡520。该LED灯泡520可以是本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置。进而,并列n个该LED灯泡520,并且并列m个内置有热丝52d作为发光要素的中加工度的发光装置即白炽灯泡511,构成更高加工度的发光装置即照明系统530。该照明系统可以是本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置。
本说明书中记载的从发光要素在主辐射方向上射出的光(辐射通量)是从全部发光要素在主辐射方向上射出的光(辐射通量)的总和,这里将该分光分布记载为Φelm。该Φelm是波长λ的函数。关于Φelm(λ)的实测,例如,如果能够以从发光装置中将本说明书记载的控制要素除外的形式进行辐射计测,则能够进行实测。如图114所示,在内置有LED芯片、荧光体作为发光要素、且具有在适当范围内对每个波长进行强度调制的光学滤镜作为控制要素的发光装置中,如果计测从将光学滤镜除外的形式的发光装置在主辐射方向上辐射的光的分光分布,则能够得到Φelm(λ)。即,如果计测低加工度的发光装置即封装LED的主辐射方向上射出的光的分光分布,则能够得到Φelm(λ)。
并且,如图115所示,如果在“更高加工度的发光装置”内具有局部存在的“中加工度的发光装置或高加工度的发光装置”,则能够将从控制要素未作用的状态下的包含n个封装LED和m个白炽灯泡的发光装置在主辐射方向上辐射的光的分光分布视为Φelm(λ)。
本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置包含内置有半导体发光元件的发光要素。作为发光要素,内置有半导体发光元件作为必须要素,但是,也可以内置有其他发光要素。作为其他发光要素,只要能够以任意方法辐射与380nm~780nm的范围相当的光即可,没有特别限定,但是,例如,可以例示来自热丝等的热辐射光、来自荧光管和高压钠灯等的放电辐射光、来自激光器等的感应发射光、来自半导体发光元件的自然发射光、来自荧光体的自然发射光等。本实施方式的发光装置还包含控制要素,但是,除此以外的结构没有特别限定。发光要素可以是对单体半导体发光元件附带作为通电机构的引线等而得到的部件,也可以是进一步附带散热机构等并与荧光体等成为一体的封装化LED等。作为发光装置,可以是在这种1个以上的封装化LED中进一步附带牢固的散热机构、且一般搭载多个封装LED而得到的LED模块。进而,可以是在封装LED等中附带透镜、反射机构等而得到的LED照明器具。进而,可以是支持多个LED照明器具等并进行精加工以使得能够对对象物进行照明的照明系统。进而,例如在包含放电管作为发光要素的情况下,本实施方式的发光装置可以附带能够对单体放电管施加高压的机构,也可以在放电管内部或周边配置荧光体。并且,可以是配置了多个内置有1个以上的荧光体的荧光管的照明器具。进而,可以是附带反射机构等的照明器具。进而,可以将其作为照明系统而附带控制电路等。本实施方式的发光装置包含它们全部。
另外,在本发明第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,发光要素可以是发光装置的方式。即,本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的发光要素可以是作为上述发光装置说明的LED模块、LED照明器具、照明系统、附带其他机构的照明器具。
本发明人发现即使在一般的室内照度环境下也能够如在室外的高照度环境下看到的那样实现自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的光谱或分光分布中共同的辐射计测学特性(radiometric property)、测光学特性(photometric property)。进而,从测色学(colorimetry)的观点出发发现,假设了具有该光谱或分光分布的光的照明时具有特定分光反射特性的色卡的色貌与假设了计算用基准光的照明的情况相比,在怎样变化的情况下(或者没有变化的情况下)能够实现所述目的,其整体实现了本发明。而且,发现了在内置有多个发光区域的情况下能够使色貌可变。进而,研究了如下发光装置的分光分布,其整体实现了本发明:即使是例如美术品、生鲜食品等那样担心光照射产生副影响的物体为照明对象物,也能够在抑制所述副影响的同时实现自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。
另外,本发明是立足于涵盖此前的常识的实验事实而完成的。
具体的实现发明的概要如下所述。
[实现发明的概要]
(本发明的第一~第四发明的第一实施方式)
作为第一步骤,假定了分光分布设定的自由度较高的A)一并内置有半导体发光元件和荧光体的封装LED光源、B)不包含荧光体而仅内置有半导体发光元件作为发光要素的封装LED光源,进行数学上的基础研究。
此时,在假设了计算用基准光的照明的情况下和假设了作为研究对象的试验光的照明的情况下,将与具有特定分光反射特性的色卡的色貌有关的数学变化作为指针,并且对色相、饱和度(彩度)等变化的试验光进行详细研究。特别是考虑了在相对于室外使照度降低到1/10~1/1000左右的通常的室内环境下的亨特效应,以被照明的物体的色貌的饱和度变化的光为中心进行数学上的研究。
作为第二步骤,根据进行了所述数学上的研究的试验光尝试制作封装LED光源、内置有该封装LED光源的照明器具。并且,为了进行第三步骤中进行的比较视觉实验,准备具有钨丝的白炽灯泡作为实验用基准光。并且,还尝试制作能够得到成为接近计算用基准光的色貌的高Ra且高Ri的光(实验用伪基准光)的光源、内置有该光源的照明器具。进而,为了进行使用了它们的视觉实验,并且为了让被验者评价利用实验用基准光或实验用伪基准光对对象物进行照明时的色貌以及利用内置有封装LED光源的照明器具的光(试验光)对对象物进行照明时的色貌,制作能够对多个观察对象物照射不同照明光的照明实验系统。
作为第三步骤,进行比较视觉实验。关于观察对象物的颜色,考虑了准备紫色、蓝紫色、蓝色、蓝绿色、绿色、黄绿色、黄色、黄红色、红色、紫红色等涉及全部色相的有彩色对象物。进而,还准备了白色物、黑色物等无彩色对象物。这些对象物准备了静物、鲜花、食品、服装、印刷物等多个种类。这里,让被验者评价利用实验用基准光或实验用伪基准光对对象物进行照明时的色貌以及利用试验光对对象物进行照明时的色貌。在类似的CCT和类似的照度下进行前者与后者的比较。根据哪个光能够相对更好地实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌这样的观点来进行评价。并且,此时还探寻了优劣的判断理由。
作为第四步骤,从实测值中提取实验用基准光/实验用伪基准光和试验光所具有的辐射计测学特性、测光学特性。进而,关于与不同于上述观察对象物的具有特定分光反射特性的色卡的色貌相关的测色学特性,将在计算上假设了计算用基准光的分光分布的照明的情况与在计算上假设了实测出的实验用基准光/实验用伪基准光/试验光的分光分布光的照明的情况下的差与视觉实验中的被验者评价进行对照,提取真正判断为舒适的照明方法或发光装置的特征。
进而,作为第五步骤,在具有多个发光区域的发光装置中,研究了调节各发光区域的光通量和/或辐射通量后色貌如何变化。
另外,第五步骤的内容也是本发明的第一~第四发明的第一实施方式的实施例/比较例,第三步骤、第四步骤的内容也是本发明的第四发明的第一实施方式的照明方法的参考实施例/参考比较例,第二步骤、第三步骤、第四步骤的内容也是本发明的第一~第三发明的第一实施方式的参考实施例/参考比较例。
(本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式)
作为第一步骤,未考虑控制要素的功能,假定了分光分布设定的自由度较高的A)一并内置有半导体发光元件和荧光体的封装LED光源、B)不包含荧光体而仅内置有半导体发光元件作为发光要素的封装LED光源,进行数学上的基础研究。
此时,在假设了计算用基准光的照明的情况下和假设了作为研究对象的试验光的照明的情况下,将与具有特定分光反射特性的色卡的色貌有关的数学变化作为指针,并且对色相、饱和度(彩度)等变化的试验光进行详细研究。特别是考虑了在相对于室外使照度降低到1/10~1/1000左右的通常的室内环境下的亨特效应,以被照明的物体的色貌的饱和度变化的光为中心进行数学上的研究。
作为第二步骤,根据进行了所述数学上的研究的试验光尝试制作封装LED光源、内置有该封装LED光源的照明器具。在该照明器具中未放置控制要素的功能。并且,为了进行第三步骤中进行的比较视觉实验,准备具有钨丝的白炽灯泡作为实验用基准光。并且,还尝试制作能够得到成为接近计算用基准光的色貌的高Ra且高Ri的光(实验用伪基准光)的光源、内置有该光源的照明器具。进而,为了进行使用了它们的视觉实验,并且为了让被验者评价利用实验用基准光或实验用伪基准光对对象物进行照明时的色貌以及利用内置有封装LED光源的照明器具的光(试验光)对对象物进行照明时的色貌,制作能够对多个观察对象物照射不同照明光的照明实验系统。
作为第三步骤,使用未内置该控制要素的功能的照明器具、照明系统进行比较视觉实验。关于观察对象物的颜色,考虑了准备紫色、蓝紫色、蓝色、蓝绿色、绿色、黄绿色、黄色、黄红色、红色、紫红色等涉及全部色相的有彩色对象物。进而,还准备了白色物、黑色物等无彩色对象物。这些对象物准备了静物、鲜花、食品、服装、印刷物等多个种类。这里,让被验者评价利用实验用基准光或实验用伪基准光对对象物进行照明时的色貌以及利用试验光对对象物进行照明时的色貌。在类似的CCT和类似的照度下进行前者与后者的比较。根据哪个光能够相对更好地实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌这样的观点来进行评价。并且,此时还探寻了优劣的判断理由。
作为第四步骤,从实测值中提取实验用基准光/实验用伪基准光和试验光所具有的辐射计测学特性、测光学特性。进而,关于与不同于上述观察对象物的具有特定分光反射特性的色卡的色貌相关的测色学特性,将在计算上假设了计算用基准光的分光分布的照明的情况与在计算上假设了实测出的实验用基准光/实验用伪基准光/试验光的分光分布光的照明的情况下的差与视觉实验中的被验者评价进行对照,提取真正判断为舒适的照明方法或发光装置的特征。
进而,作为第五步骤,进行用于在不包含控制要素的发光装置中导入控制要素的研究。
另外,第三步骤、第四步骤的内容是本发明的第一和第五发明的第二实施方式的参考实施例、参考比较例,第五步骤的内容也是本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的实施例、比较例。
[色卡选择和色貌的量化方法]
在第一步骤中,关于从本发明的第四发明的照明方法中主要研究的发光装置射出的光对对象物进行照明的位置处的分光分布、或者从本发明的第一发明的发光装置射出的主辐射方向的光所具有的分光分布,考虑到亨特效应,饱和度与利用基准光进行照明的情况相比发生了变化。这里,为了对色貌及其变化进行量化,进行了以下选择。
在根据上述分光分布定量评价色貌时,定义数学上的分光反射特性明确的色卡,对假设了计算用基准光的照明的情况与假设了试验光的照明的情况进行比较,认为可以将该色卡的色貌的差作为指标。
一般情况下,可以将CRI中使用的试验色作为选择项,但是,导出平均显色评价数等时使用的R1~R8的色卡是中彩度的色卡,认为不适合于讨论高彩度颜色的饱和度。另外,R9~R12是高彩度的色卡,但是,在全部色相角范围的详细讨论中,样本数不足。
因此,在修正蒙赛尔表色系中的蒙赛尔色相环中,从位于最高彩度的最外周的色卡中按照不同色相来选择15种色卡。另外,这些色卡与美国NIST(National Institute ofStandards and Technology:国家标准与技术研究所)提出的作为新显色评价指标之一的CQS(Color Quality Scale:色品质度)(版本7.4和7.5)中使用的色卡相同。下面列出本发明的第一~第五发明中使用的15种色卡。并且,为了简便,在开头记载了对色卡赋予的编号。另外,本说明书中,有时用n来代表这些编号,例如n=3是“5PB4/12”的意思。N为1~15的自然数。
在本发明的第一~第五发明中,基于导出各种指标的观点,尝试对如下情况进行量化,并作为发光装置应该具有的显色性进行提取:在假设了计算用基准光的照明的情况与假设了试验光的照明的情况之间,在这15种色卡的色貌怎样变化的情况下(或者没有变化的情况下),即使在一般的室内照度环境下也如在室外的高照度环境下看到的那样成为自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。
另外,为了对根据上述分光分布以数学方式导出的色貌进行定量评价,颜色空间的选择、颜色适应式的选择也很重要。在本发明的第一~第五发明中,使用由当前CIE推荐的均匀颜色空间即CIE 1976 L*a*b*(CIELAB)。进而,在颜色适应计算中采用了CMCCAT2000(Colour Measurement Comittee’s Chromatic Adaptation Transform of 2000)。
[根据对象物被照明的位置处的分光分布、或者根据从发光装置射出的主辐射方向的光所具有的分光分布导出的色度点(本发明的第一~第四发明的第一实施方式)]
在第一步骤中,为了尝试制作各种封装LED光源,光源的色度点选择也很重要。关于根据光源、利用来自光源的光对对象物进行照明的位置处的分光分布、或者从发光装置射出的主辐射方向的光所具有的分光分布导出的色度,例如可以在CIE 1931(x、y)色度图中进行定义,但是,优选在更加均匀的色度图即CIE 1976(u’、v’)色度图中进行讨论。并且,在利用CCT和Duv来记述色度图上的位置时,特别使用(u’、(2/3)v’)色度图(与CIE 1960(u、v)色度图同义)。另外,本说明书中记载的Duv是由ANSI C78.377定义的量,将与(u’、(2/3)v’)色度图中的黑体辐射轨迹最接近的距离表示为其绝对值。并且,正符号表示发光装置的色度点位于黑体辐射轨迹的上方(v’大的一侧),负符号表示发光装置的色度点位于黑体辐射轨迹的下方(v’小的一侧)。
[根据从不包含控制要素的发光装置射出的主辐射方向的光所具有的分光分布、或者根据对象物被照明的位置处的分光分布导出的色度点(本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式)]
在第一步骤中,为了尝试制作各种封装LED光源,光源的色度点选择也很重要。关于根据光源、利用来自光源的光对对象物进行照明的位置处的分光分布、或者从发光装置射出的主辐射方向的光所具有的分光分布导出的色度,例如可以在CIE 1931(x、y)色度图中进行定义,但是,优选在更加均匀的色度图即CIE 1976(u’、v’)色度图中进行讨论。并且,在利用CCT和Duv来记述色度图上的位置时,特别使用(u’、(2/3)v’)色度图(与CIE 1960(u、v)色度图同义)。另外,本说明书中记载的Duv是由ANSI C78.377定义的量,将与(u’、(2/3)v’)色度图中的黑体辐射轨迹最接近的距离表示为其绝对值。并且,正符号表示发光装置的色度点位于黑体辐射轨迹的上方(v’大的一侧),负符号表示发光装置的色度点位于黑体辐射轨迹的下方(v’小的一侧)。
[与饱和度和Duv值有关的计算研究]
即使在相同色度点,物体的色貌也可以变化。例如,图1、图2、图3所示的3种分光分布(试验光)是如下的例子:假设内置有峰值波长为425-475nm的半导体发光元件并将其作为绿色荧光体和红色荧光体的激励光源的封装LED,在相同色度(CCT为5500K,Duv为0.0000)下,被照明的物体的色貌不同。假设构成各个分光分布的绿色荧光体和红色荧光体为相同材料,但是,关于蓝色半导体发光元件的峰值波长,为了使饱和度变化,设图1为459nm、图2为475nm、图3为425nm。当假设各个分光分布的照明和与该分光分布对应的计算用基准光的照明时,这15种色卡的预想的色貌表示在图1~图3的CIELAB颜色空间中。这里,图中用虚线连结的点是假设了计算用基准光的照明的情况,实线是假设了各个试验光的照明的情况。另外,纸面垂直方向为明度,但是,这里为了简便而仅描绘出a*,b*轴。
关于图1所示的分光分布,可知以下情况。根据假设了计算用基准光的照明的计算和假设了图中试验光的照明的计算,预想到这15种色卡的色貌接近。并且,根据该分光分布计算出的Ra较高,为95。在假设了利用图2所示的试验光进行照明的情况下,与假设了利用计算用基准光进行照明的情况相比,预想到红色和蓝色看起来鲜艳,但是紫色和绿色暗淡。根据该分光分布计算出的Ra相对较低,为76。相反,在假设了利用图3所示的试验光进行照明的情况下,与假设了利用计算用基准光进行照明的情况相比,预想到紫色和绿色看起来鲜艳,但是红色和蓝色暗淡。根据该分光分布计算出的Ra相对较低,为76。
这样能够理解到,在相同色度点处色貌可以变化。
但是,根据本发明人的详细研究可知,在位于黑体辐射的轨迹附近的光即Duv为0附近的光中,当使分光分布变化,使饱和度较高的这15种色卡的色貌变化时,其自由度较低。具体情况如下所述。
例如如图2、图3所示,预想到红色/蓝色的饱和度变化与紫色/绿色的饱和度变化的倾向相反。即,预想到当某种色相的饱和度提高时,其他色相的饱和度降低。并且,根据其他研究,很难通过能够简单实现的方法一次改变大多数色相的饱和度。由此,在利用黑体辐射轨迹附近的光或Duv=0附近的光进行照明的情况下,很难一次改变高彩度的这15种色卡的大多数色相的饱和度、或者在多个色相中比较均匀地实现饱和度的提高、降低等。
因此,本发明人将针对多个分光分布赋予不同Duv值时这15种色卡的色貌与假设了计算用基准光的照明的情况进行比较,并进行数学上的研究。一般情况下,当Duv偏向正时白色看起来发绿,在Duv为负的情况下白色看起来发红,当Duv从0附近偏离时色貌整体看起来不自然。可以认为特别是白色的着色会诱发这样的感觉。但是,本发明人为了提高饱和度的控制性,进行了以下研究。
图4~图11所示的8个分光分布是如下情况下的计算结果:假设了内置有峰值波长为459nm的蓝色半导体发光元件且将其作为绿色荧光体和红色荧光体的激励光源的封装LED,在相同CCT(2700K)下使Duv从-0.0500变化到+0.0150。假设了各个分光分布(试验光)的照明的情况下和假设了与各个试验光对应的计算用基准光的照明的情况下预想到的这15种色卡的色貌如图4~图11的CIELAB颜色空间所示。这里,图中用虚线连结的点是计算用基准光的结果,实线是各个试验光的结果。另外,纸面垂直方向为明度,但是,这里为了简便而仅描绘出a*,b*轴。
在图4所示的Duv=0.0000的试验光中,预想到在假设了计算用基准光的照明的情况下和假设了图中试验光的照明的情况下、这15种色卡的色貌接近。根据该分光分布计算出的Ra较高,为95。
图5、图6的试验光是使Duv在正方向上从+0.0100位移到+0.0150的例子。如这里看到的那样,预想到当使Duv在正方向上位移时,与Duv=0.0000的试验光的情况相比,能够使这15种色卡的饱和度在更加广泛的色相域中变化。并且,可知与Duv=0.0000的试验光的情况相比,还能够使这15种色卡的饱和度比较均匀地变化。另外,在计算用基准光的情况下和图中试验光的情况下,预想到在使Duv在正方向上位移的情况下,这15种色卡的色貌除了蓝色~蓝绿色区域以外,大致全部颜色看起来暗淡。进而,还预想到如下倾向:Duv越向正偏移,饱和度越降低。根据图5、图6的分光分布计算出的Ra分别是94和89。
另一方面,图7~图11的试验光是使Duv在负方向上从-0.0100位移到-0.0500的例子。如这里看到的那样,可知当使Duv在负方向上位移时,与Duv=0.0000的试验光的情况相比,能够使这15种色卡的饱和度在更加广泛的色相域中变化。并且,可知当与Duv=0.0000的试验光的情况相比时,还能够使这15种色卡的饱和度比较均匀地变化。另外,在假设了计算用基准光的照明的情况下和假设了图中试验光的照明的情况下,预想到在使Duv在负方向上位移的情况下,这15种色卡的色貌除了蓝色~蓝绿色区域和紫色区域以外,大致全部颜色看起来鲜艳。进而,还预想到如下倾向:Duv越向负偏移,饱和度越上升。根据图7~图11的分光分布计算出的Ra分别为92、88、83、77、71,根据当前一般普遍的理解,预想到Duv的值越向负偏移,色貌与利用基准光进行照明的情况相差越远,恶化越严重。
而且,本发明人将在对形成光谱的发光要素(发光材料)不同的试验光赋予各种Duv值的情况下、预想位于修正蒙赛尔表色系的最外周的最鲜艳的15种色卡将成为怎样的色貌的情况与计算用基准光进行比较,并进行数学上的研究。
图12~图21所示的10种分光分布是如下情况下的结果:假设了内置有4种半导体发光元件的封装LED,在相同CCT(4000K)下使Duv从-0.0500变化到+0.0400。设4种半导体发光元件的峰值波长为459nm、528nm、591nm、662nm。在假设了10种试验光各自的照明的情况下和假设了与各个试验光对应的计算用基准光的照明的情况下,预想到的这15种色卡的色貌表示在图12~图21的CIELAB颜色空间中。这里,图中用虚线连结的点是计算用基准光的结果,实线是各个试验光的结果。另外,纸面垂直方向为明度,但是,这里为了简便而仅描绘出a*,b*轴。
在图12所示的Duv=0.0000的试验光中,预想到在假设了计算用基准光的照明的情况下和假设了图中试验光的照明的情况下、这15种色卡的色貌接近。根据该分光分布计算出的Ra较高,为98。
图13~图16的试验光是使Duv在正方向上从+0.0100位移到+0.0400的例子。如这里看到的那样,可知当使Duv在正方向上位移时,与Duv=0.0000的试验光的情况相比,能够使这15种色卡的饱和度在更加广泛的色相域中变化。并且,可知与Duv=0.0000的试验光的情况相比,还能够使这15种色卡的饱和度比较均匀地变化。另外,在假设了计算用基准光的照明的情况下和假设了图中试验光的照明的情况下,预想到在使Duv在正方向上位移的情况下,这15种色卡的色貌除了蓝色~蓝绿色区域和红色区域以外,大致全部颜色看起来暗淡。进而,还预想到如下倾向:Duv越向正偏移,饱和度越降低。根据图13~图16的分光分布计算出的Ra分别为95、91、86、77,根据当前一般普遍的理解,预想到Duv的值越向正偏移,色貌与利用基准光进行照明的情况相差越远,恶化越严重。
另一方面,图17~图21的试验光是使Duv在负方向上从-0.0100位移到-0.0500的例子。如这里看到的那样,可知当使Duv在负方向上位移时,与Duv=0.0000的试验光的情况相比,能够使这15种色卡的饱和度在更加广泛的色相域中变化。并且,可知当与Duv=0.0000的试验光的情况相比时,还能够使这15种色卡的饱和度比较均匀地变化。另外,在假设了计算用基准光的照明的情况下和假设了图中试验光的照明的情况下,预想到在使Duv在负方向上位移的情况下,这15种色卡的色貌除了蓝色~蓝绿色区域和红色区域以外,大致全部颜色看起来鲜艳。进而,还预想到如下倾向:Duv越向负偏移,饱和度越上升。根据图17~图21的分光分布计算出的Ra分别为95、91、86、81、75,根据当前一般普遍的理解,预想到Duv的值越向负偏移,色貌与利用基准光进行照明的情况相差越远,恶化越严重。
而且,本发明人将在针对形成光谱的发光要素(发光材料)进一步不同的试验光赋予各种Duv值的情况下、预想位于修正蒙赛尔表色系的最外周的最鲜艳的15种色卡将成为怎样的色貌的情况与计算用基准光进行比较,并进行数学上的研究。
图22~图32所示的11种分光分布是如下情况下的计算结果:假设了内置有紫色半导体发光元件且将其作为蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体的激励光源的封装LED,在接近的CCT(约5500K)下使Duv从-0.0448变化到+0.0496。设内置的半导体发光元件的峰值波长为405nm。另外,图32的结果是未包含绿色荧光体以使Duv成为极端的负值而实现的结果。在假设了11种试验光各自的照明的情况下和假设了与该试验光对应的计算用基准光的照明的情况下数学上预想到的这15种色卡的色貌如图22~图32的CIELAB颜色空间所示。这里,图中用虚线连结的点是计算用基准光的结果,实线是各个试验光的结果。另外,纸面垂直方向为明度,但是,这里为了简便而仅描绘出a*,b*轴。
以图22所示的Duv=0.0001的试验光,预想到在计算用基准光的情况下和图中试验光的情况下、这15种色卡的色貌接近。根据该分光分布计算出的Ra较高,为96。
图23~图27的试验光是使Duv在正方向上从+0.0100位移到+0.0496的例子。如这里看到的那样,可知当使Duv在正方向上位移时,与Duv=0.0001的试验光的情况相比,能够使这15种色卡的饱和度在更加广泛的色相域中变化。并且,可知与Duv=0.0001的试验光的情况相比,还能够使这15种色卡的饱和度比较均匀地变化。另外,在假设了计算用基准光的照明的情况下和假设了图中试验光的照明的情况下,预想到在使Duv在正方向上位移的情况下,这15种色卡的色貌除了蓝色区域以外,大致全部颜色看起来暗淡。进而,还预想到如下倾向:Duv越向正偏移,饱和度越降低。根据图23~图27的分光分布计算出的Ra分别为92、85、76、69、62,根据当前一般普遍的理解,预想到Duv的值越向正偏移,色貌与利用基准光进行照明的情况相差越远,恶化越严重。
另一方面,图28~图32的试验光是使Duv在负方向上从-0.0100位移到-0.0488的例子。如上所述,Duv=-0.0448是作为不包含绿色荧光体的色系而实现的。如这里看到的那样,可知当使Duv在负方向上位移时,与Duv=0.0001的试验光的情况相比,能够使这15种色卡的饱和度在更加广泛的色相域中变化。并且,可知当与Duv=0.0001的试验光的情况相比时,还能够使这15种色卡的饱和度比较均匀地变化。另外,在假设了计算用基准光的照明的情况下和假设了图中试验光的照明的情况下,预想到在使Duv在负方向上位移的情况下,这15种色卡的色貌除了蓝色区域以外,大致全部颜色看起来鲜艳。进而,还预想到如下倾向:Duv越向负偏移,饱和度越上升。根据图28~图32的分光分布计算出的Ra分别89、80、71、61、56,根据当前一般普遍的理解,预想到Duv的值越向负偏移,色貌与利用基准光进行照明的情况相差越远,恶化越严重。
[与饱和度控制和Duv值有关的计算研究的总结]
根据此前的计算研究,“根据当前广泛确信的常识”预想到以下情况。
(1)在具有Duv=0.0000附近的色度点的试验光中,使这15种色卡的饱和度变化的自由度较低。具体而言,很难一次改变高彩度的这15种色卡的大多数色相的饱和度、或者在多个色相中比较均匀地使饱和度提高、降低等。
(2)当使试验光的Duv为正时,能够比较容易地降低这15种色卡的饱和度。与Duv=0.0000的试验光的情况相比,能够在更加广泛的色相域内、比较均匀地降低这15种色卡的饱和度。进而,Duv越向正偏移,饱和度越进一步降低。并且预想到,由于Ra进一步降低,所以,在视觉实验等中,Duv越向正偏移,利用实验用基准光或实验用伪基准光对实际照明对象物等进行照明的情况下与利用试验光进行照明的情况下的色貌的差越大,并且,恶化越严重。特别是白色发黄色(绿色),预想到色貌整体看起来不自然。
(3)当使Duv为负时,能够比较容易地提高这15种色卡的饱和度。与Duv=0.0000的试验光的情况相比,能够在更加广泛的色相域内、比较均匀地提高这15种色卡的饱和度。进而,Duv越向负偏移,饱和度越进一步提高。并且预想到,由于Ra进一步降低,所以,Duv越向负偏移,利用实验用基准光或实验用伪基准光对实际照明对象物等进行照明的情况下与利用试验光进行照明的情况下的色貌的差越大,并且,恶化越严重。特别是白色发红色(桃色),预想到色貌整体看起来不自然。
根据此前的计算研究,“根据当前广泛确信的常识”预想到以上情况。
[定量指标的导入]
作为详细讨论色貌、分光分布自身所具有的特征、辐射效率等的准备,并且,作为详细讨论色貌的准备,在本发明的第一~第五发明中,导入了以下的定量指标。
[与色貌有关的定量指标的导入]
首先,设在利用该试验光对对象物进行照明时的对象物的位置处测定的试验光(本发明的第四发明的照明方法)、和/或发光装置在主辐射方向上射出试验光时的该试验光(本发明的第一发明的发光装置)在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的这15种色卡的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),设这15种色卡的色相角分别为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),设在数学上假设了根据上述试验光的CCT而选择的计算用基准光(小于5000K为黑体辐射光,在5000K以上为CIE日光)的照明时CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的这15种色卡的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数),设这15种色卡的色相角分别为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数),将利用这2个光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的各个色相角差Δhn(度)(其中,n为1~15的自然数)的绝对值定义为
|Δhn|=|θnSSL-θnref|
这是因为考虑到如下情况:每当使用试验光和实验用基准光或实验用伪基准光来进行视觉实验时,作为整体来评价各种物体或物体的色貌,作为实现自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的手段,与本发明的第一~第五发明中特别选择的这15种修正蒙赛尔色卡有关的数学上预想的色相角差成为重要指标。
而且,将假设了利用试验光和计算用基准光这2个光进行照明时这15种修正蒙赛尔色卡的饱和度差ΔCn(其中,n为1~15的自然数)分别定义为
并且,认为这15种修正蒙赛尔色卡的饱和度差的平均值(以下有时称为SATav。)即下述式(3)也是重要的指标。
进而,在设这15种修正蒙赛尔色卡的饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,认为最大饱和度差与最小饱和度差之间的差(最大最小饱和度差之间的差)即|ΔCmax-ΔCmin|也是重要指标。这是因为考虑到如下情况:每当使用试验光和实验用基准光或实验用伪基准光来进行视觉实验时,作为整体来评价各种物体或物体的色貌,作为实现自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的手段,与本发明的第一~第五发明中特别选择的这15种修正蒙赛尔色卡的饱和度差有关的各种特性成为重要指标。
[与分光分布有关的定量指标的导入]
在本发明的第一~第五发明中,还为了讨论分光分布的辐射计测学特性、测光学特性,导入了以下2个定量指标。一个是指标Acg,另一个指标是辐射效率K(lm/W)。
指标Acg是尝试记述基于实验用基准光或实验用伪基准光的色貌与基于试验光的色貌之差作为分光分布或光谱形状所具有的辐射计测学特性和测光学特性的指标。根据各种研究结果,在本发明的第一~第五发明中如下所述定义指标Acg。
设测定从发光装置在主辐射方向上射出的光的情况下(本发明的第一发明的发光装置)或在照明对象物的位置处进行测定的情况下(本发明的第四发明的照明方法)的作为不同颜色刺激的计算用基准光和试验光的分光分布分别为φref(λ)、φSSL(λ),设等色函数为x(λ)、y(λ)、z(λ),设与计算用基准光和试验光对应的三刺激值分别设为(Xref、Yref、Zref)、(XSSL、YSSL、ZSSL)。这里,关于计算用基准光和试验光,设k为常数,以下成立。
Yref=k∫φref(λ)·y(λ)dλ
YSSL=k∫φSSL(λ)·y(λ)dλ
这里,将通过各自的Y对计算用基准光和试验光的分光分布进行归一化后的归一化分光分布定义为
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
设这些归一化基准光分光分布与归一化试验光分光分布的差为
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
进而,这里,如下所述定义指标Acg。
另外,这里,设各积分的上下限波长分别为:
Λ1=380nm
Λ2=495nm
Λ3=590nm
并且,Λ4分为以下两种情况进行了定义。首先,在归一化试验光分光分布SSSL(λ)中,在380nm~780nm内,在设呈现最长波长极大值的波长为λR(nm)、设其分光强度为SSSL(λR)时,设比λR更靠长波长侧且强度为SSSL(λR)/2的波长为Λ4。如果在780nm以内的范围内不存在这种波长,则设Λ4为780nm。
指标Acg是如下的指标:将与成为颜色刺激的辐射有关的可视域大致分割为短波长区域(或者还包含紫色等的蓝色区域)、中间波长区域(还包含黄色等的绿色区域)、长波长区域(还包含橙色等的红色区域),与数学上的归一化基准光分光分布相比,判断在归一化试验光分光分布内的适当位置处是否以适当强度存在光谱凹凸。如图33、图34所例示的那样,长波长积分范围根据最长波长极大值的位置而不同。并且,根据试验光的CCT,计算用基准光的选择不同。在图33的情况下,由于图中实线所示的试验光的CCT为5000K以上,所以,如图中虚线所示,基准光选择了CIE日光(CIE daylight)。在图34的情况下,由于图中实线所示的试验光的CCT小于5000K,所以,如图中虚线所示,基准光选择了黑体辐射光。另外,图中网格部分示意地示出短波长区域、中间波长区域、长波长区域的积分范围。
在短波长区域中,在归一化试验光分光分布的光谱强度比数学上的归一化基准光分光分布强的情况下,指标Acg的第一项(ΔS(λ)的积分)容易取负值。相反,在中间波长区域中,在归一化试验光分光分布的光谱强度比归一化基准光分光分布弱的情况下,指标Acg的第二项(-ΔS(λ)的积分)容易取负值。而且,在长波长区域中,在归一化试验光分光分布的光谱强度比归一化基准光分光分布强的情况下,指标Acg的第三项(ΔS(λ)的积分)容易取负值。
并且,如上所述,计算用基准光根据试验光的CCT而改变。即,在试验光的CCT小于5000K时,计算用基准光使用黑体辐射光,在试验光的CCT为5000K以上时,计算用基准光使用所定义的CIE日光(CIE daylight)。在指标Acg的值的导出中,φref(λ)使用数学上定义的黑体辐射光或CIE日光,另一方面,φSSL(λ)使用仿真中使用的函数或实验中实测的值。
进而,每当评价对从发光装置射出的主辐射方向的光进行测定的情况下(本发明的第一发明的发光装置)或在照明对象物的位置处进行测定的情况下(本发明的第四发明的照明方法)的试验光分光分布φSSL(λ)时,辐射效率K(Luminous Efficacy ofradiation)(lm/W)遵循广泛使用的以下定义。
在上述式中,
Km:最大光视效能(lm/W)
V(λ):分光光视效率
λ:波长(nm)
对从发光装置射出的主辐射方向的光进行测定的情况下(本发明的第一发明的发光装置)或在照明对象物的位置处进行测定的情况下(本发明的第四发明的照明方法)的试验光分光分布φSSL(λ)的辐射效率K(lm/W)是分光分布作为该形状而具有的效率,是在与构成发光装置的全部材料特性有关的效率(例如半导体发光元件的内部量子效率、光提取效率、荧光体的内部量子效率、外部量子效率、密封剂的透光特性等效率)为100%时成为光源效率η(lm/W)的量。
[第二步骤的详细内容]
在本发明的第一~第五发明的第一实施方式中,如上所述,作为第二步骤,根据数学上研究的光谱(试验光),尝试制作封装LED光源、照明器具。并且,还尝试制作成为与计算用基准光接近的色貌的高Ra且高Ri的光(实验用伪基准光)用的光源、内置有该光源的照明器具。
在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,如上所述,作为第二步骤,根据数学上研究的光谱(试验光),尝试制作封装LED光源、不包含控制要素的照明器具。并且,还尝试制作成为与计算用基准光接近的色貌的高Ra且高Ri的光(实验用伪基准光)用的光源、内置有该光源的照明器具。
在本发明的第一~第五发明中,具体而言,尝试制作利用蓝色半导体发光元件激励绿色荧光体和红色荧光体的光源、利用蓝色半导体发光元件激励黄色荧光体和红色荧光体的光源、利用紫色半导体发光元件激励蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的光源,并进行器具化。
使用BAM或SBCA作为蓝色荧光体。使用BSS、β-SiAlON或BSON作为绿色荧光体。使用YAG作为黄色荧光体。使用CASON或SCASN作为红色荧光体。
在尝试制作封装LED时,采用通常的方法。具体而言,在内置有可电导通的金属布线的陶瓷封装上倒装安装半导体发光元件(芯片)。接着,配置混合了要使用的荧光体和粘合剂树脂而得到的浆料作为荧光体层。
在本发明的第一~第五发明的第一实施方式中,在准备了封装LED之后,使用它们进行精加工而成为MR16 Gu10、MR16 Gu5.3的LED真空管等。在该LED真空管中内置有驱动用电路,并且还搭载了反射镜、透镜等,精加工成一种照明器具。并且,还准备了一部分市售的LED真空管。并且,为了实现实验用基准光,还准备了内置有钨丝的白炽灯泡。
在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,在准备了封装LED之后,使用它们进行精加工而成为MR16 Gu10、MR16 Gu5.3的LED真空管等。在该LED真空管中内置有驱动用电路,并且还搭载了不存在强度调制对发光波长的影响的反射镜、透镜等,精加工成一种照明器具。并且,还准备了一部分市售的LED真空管。并且,为了实现实验用基准光,还准备了内置有钨丝的白炽灯泡。
进而,在本发明的第一~第五发明中,配置多个这些LED真空管,制作用于进行比较视觉实验的照明系统。这里,搭制能够瞬间切换3种真空管来进行照明的系统。驱动用电源线中的一种专用于具有钨丝的白炽灯泡(实验用基准光),在其后级配置可变变压器,针对100V的输入电压,使驱动电压从110V升压到130V,由此使CCT变化。并且,驱动用电源线中的其余2个系统用于LED真空管,其中1个系统用于实验用伪基准光(LED光源),其余1个系统用于试验光。
[第三步骤的详细内容]
在本发明的第一~第五发明中,作为第三步骤,进行切换实验用基准光(或实验用伪基准光)和试验光而让被验者评价多个观察对象物的色貌的比较视觉实验。该照明系统设置在暗室中以排除外界干扰。并且,改变搭载于照明系统中的实验用基准光(或实验用伪基准光)、试验光的器具数,使观察对象物的位置处的照度大致一致。在照度为大约150lx~大约5000lx的范围内进行实验。
下面例示实际作为照明对象物、观察物的物品。这里,考虑准备紫色、蓝紫色、蓝色、蓝绿色、绿色、黄绿色、黄色、黄红色、红色、紫红色等涉及全部色相的有彩色对象物。进而,还准备了白色物、黑色物等无彩色对象物。准备了具有颜色的照明对象物。并且,准备了静物、鲜花、食品、服装、印刷物等多个种类。并且,在实验中还将被验者(日本人)自身的肌肤作为观察对象。另外,在以下的一部分物体名称之前附加的颜色名称表示在通常环境下看到的颜色,不是严格的颜色表达。
白色陶瓷盘、白色芦笋、白色蘑菇、白色大丁草、白色手帕、白色衬衫、米饭、芝麻盐、盐煎饼
紫色鲜花
蓝紫布制手帕、蓝色牛仔裤、蓝绿毛巾
绿色辣椒、莴苣、圆白菜丝、西兰花、绿橙、绿色苹果
黄色香蕉、黄色辣椒、黄绿色柠檬、黄色大丁草、煎蛋
橙色橘子、橙色辣椒、胡萝卜
红色西红柿、红色苹果、红色辣椒、红色香肠、梅干
粉红色领带、粉红大丁草、烤鲑鱼
小豆色领带、米色工作服、肉饼、炸猪排、牛蒡、曲奇饼、巧克力
花生、木器
被验者(日本人)自身的肌肤
报纸、包含白色背景上的黑色文字的彩色印刷物(多彩)、平装书、周刊杂志
外壁材料颜色样本(三菱树脂公司制ALPOLIC白、蓝、绿、黄色、红)
色盘(X-rite公司制Color checker classic包含18色的有彩色和6种无彩色(白色1、灰色4、黑色1)在内共计24色的色卡)
另外,色盘中的各个色卡的名称和蒙赛尔表记如下所述。
另外,在比较视觉实验中使用的各种照明对象物的色貌和与计算中使用的15种蒙赛尔色卡的色貌有关的各种数学指标之间存在相关性未必是显而易见的。这要通过视觉实验来明确。
按照以下顺序来进行视觉实验。
按照在照明对象物的位置处测定所准备的实验用基准光、实验用伪基准光、试验光的每个CCT(本发明的第四发明的照明方法),或者,计测所准备的实验用基准光、实验用伪基准光、试验光的主辐射方向上射出的光,分别按照每个CCT(本发明的第一发明的发光装置),进行分类而用于6个实验。即,如下所述。
【表1】
表1:视觉实验中的CCT分类
在一个视觉实验中,切换实验用基准光(或者实验用伪基准光)和试验光对相同对象物进行照明,让被验者相对地判断哪个光能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。此时还探寻了优劣的判断理由。
[第四步骤的详细内容实验结果]
在本发明的第一~第四发明的第一实施方式的第四步骤中,使用第二步骤中尝试制作的LED光源/器具/系统,总结第三步骤中进行的比较视觉实验的结果。
并且,在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的第四步骤中,使用第二步骤中尝试制作的不包含控制要素的LED光源/器具/系统,总结第三步骤中进行的比较视觉实验的结果。另外,两个结果相同。
表2是与实验A对应的结果,表3是与实验B对应的结果。以下同样,表7是与实验F对应的结果。在表2~7中,关于相对于基准光的试验光的综合评价,以表示相同程度色貌的“0”为中心,设试验光稍微优选的评价为“1”、试验光优选的评价为“2”、试验光更加优选的评价为“3”、试验光非常优选的评价为“4”、试验光格外优选的评价为“5”。另一方面,设试验光稍微不优选的评价为“-1”、试验光不优选的评价为“-2”、试验光更加不优选的评价为“-3”、试验光非常不优选的评价为“-4”、试验光格外不优选的评价为“-5”。
在第四步骤中,特别是在视觉实验中,与利用实验用基准光或实验用伪基准光进行照明的情况相比,在判断为利用试验光进行照明时照明对象物的色貌良好的情况下,尝试从实测光谱中提取试验光相同的分光分布的辐射计测学特性、测光学特性。即,关于Acg、辐射效率K(lm/W)、CCT(K)、Duv等数值,提取从发光装置在主辐射方向上射出的光(本发明的第一发明的发光装置)和照明对象物的位置(本发明的第四发明的照明方法)的特征。同时,关于假设了利用计算用基准光进行照明时这15种色卡的色貌与假设了利用对从发光装置在主辐射方向上射出的光进行实测而得到的试验光分光分布(本发明的第一发明的发光装置)或在照明对象物的位置处进行实测而得到的试验光分光分布(本发明的第四发明的照明方法)进行照明时这15种色卡的色貌之间的差,也是将|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|作为指标进行总结。另外,当选择n时,|Δhn|、ΔCn的值变化,但是,这里示出最大值和最小值。这些值也一并记载于表2~表7中。另外,关于照明对象物的色貌,由于被验者的综合评价结果比较依赖于从发光装置射出的主辐射方向的试验光(本发明的第一发明的发光装置)或照明对象物的位置处的试验光(本发明的第四发明的照明方法)的Duv值,所以,表2~表7是按照Duv的值降低的顺序来排列的。
作为整体,通过本实验判断为,在Duv适当取负值且指标Acg等在适当范围内的情况下、或者|Δhn|、SATav、Cn、|ΔCmax-ΔCmin|等在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光进行照明的情况相比,利用试验光进行照明的实际观察物的物体外貌、色貌更加优选。相对于步骤1中“按照当前广泛确信的常识而得到的结果”而言在预想之外。
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
[第四步骤的详细内容考察]
下面,对实验结果进行考察。另外,有时将表中的试验光和比较试验光统称为“试验光”。
1)试验光的Duv比实验用基准光(或实验用伪基准光)更靠正侧的情况
在表4、表5、表7中包含试验光的Duv比实验用基准光(或实验用伪基准光)更靠正侧的结果。由此可知,试验光的Duv越靠正侧,被验者判断为照明对象物的色貌和物体外貌越不优选。具体而言如下所述。
关于被照明的白色物的外貌,Duv越靠正侧则看起来越发黄色(绿色),被验者判断为不适感进一步增大。关于被照明的色盘的灰色部分的外貌,被验者判断为更加难以视觉辨认明度差。进而,被验者指出更加难以看到被照明的印刷物的文字。进而,关于被照明的各种有彩色的色貌,被验者判断为,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,试验光的Duv越靠正侧,看起来越不自然而且越暗淡。被验者指出感觉被照明的各种外壁材料颜色样本与在室外看到的色貌非常不同,自身的肌肤看起来也不自然、不健康。并且,被验者指出,与利用实验用基准光进行照明的情况相比,同种类似颜色的鲜花花瓣的色差难以识别,难以看到轮廓。
并且,可知这些结果不怎么依赖于表4、表5、表7中记载的试验光的CCT,并且,也不怎么依赖于发光装置的发光要素(发光材料)的结构。
由于试验光的Duv越靠正侧,作为整体倾向,则Ra越是降低,所以,可以说这些结果中的若干结果是能够根据步骤1的数学上的详细研究而预想到的范围。
2)试验光的Duv比实验用基准光(或实验用伪基准光)更靠负侧的情况
在表2~表7的全部表中包含试验光的Duv比实验用基准光(或实验用伪基准光)更靠负侧的结果。由此可知,如果试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标进入适当范围,则关于照明对象物的色貌和物体外貌,被验者判断为稍微优选、优选、更加优选、非常优选以及格外优选。另一方面,可知在试验光的Duv在同样范围内为负、但是表中的各种指标未进入适当范围的情况下,如表5所示,判断为基于试验光的色貌和物体外貌不优选。
这里,完全没有预想到在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明时对象物的色貌相比,利用试验光进行照明时对象物的色貌成为自然的优选的色貌、优选的物体外貌。被验者指出的特征的详细情况如下所述。
关于白色物,被验者判断为在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,黄色(绿色)减少,看起来稍微白、看起来白、看起来更加白、看起来非常白、看起来格外白。并且指出随着接近合适范围而成为更加自然且更加良好的外貌。这是完全在预想之外的结果。
进而,关于色盘的灰色部分,被验者判断为在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,各自的明度差看起来稍微增大、看起来增大、看起来更加增大、看起来非常增大、看起来格外增大。并且,被验者指出随着接近合适范围而成为更加自然且视觉辨认性更高的外貌。这是完全在预想之外的结果。
进而,关于各个无彩色色卡的轮廓,被验者判断为在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,看起来稍微清楚、看起来清楚、看起来更加清楚、看起来非常清楚、看起来格外清楚。并且,被验者指出随着接近合适范围而成为更加自然且视觉辨认性更高的色貌。这是完全在预想之外的结果。
进而,关于印刷物的文字,被验者判断为在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,稍微容易看到、容易看到、更加容易看到、非常容易看到、格外容易看到。并且,被验者指出随着接近合适范围而成为更加自然且视觉辨认性更高的文字的外貌。这是完全在预想之外的结果。
进而,关于各种有彩色的照明对象物的色貌,被验者判断为在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,是稍微自然的鲜艳、是自然的鲜艳、是更加自然的鲜艳、是非常自然的鲜艳、是格外自然的鲜艳。并且,被验者指出随着接近合适范围而成为更加自然的优选的色貌。这是完全在预想之外的结果。
进而,关于各种外壁材料颜色样本的色貌,被验者判断为在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,与室外看到时的记忆稍微接近、接近、更加接近、非常接近、格外接近。并且,被验者指出随着接近合适范围而成为更加自然、与室外看到时的记忆接近的优选的色貌。这是完全在预想之外的结果。
进而,关于被验者自身(日本人)的肌肤的色貌,被验者判断为在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,看起来稍微自然、看起来自然、看起来更加自然、看起来非常自然、看起来格外自然。并且,被验者指出随着接近合适范围而成为更加自然、健康的优选的色貌。这是完全在预想之外的结果。
进而,关于同种类似颜色的鲜花花瓣的色差,被验者判断为在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,稍微容易识别、容易识别、更加容易识别、非常容易识别、格外容易识别。并且,被验者指出Duv在实验范围内越比适当上限更靠负侧,则越容易识别。这是完全在预想之外的结果。
进而,关于各种照明对象物,被验者判断为在试验光的Duv在适当范围内为负、并且表中的各种指标在适当范围内的情况下,与利用实验用基准光(或实验用伪基准光)进行照明的情况相比,稍微清楚地看到轮廓、清楚地看到轮廓、更加清楚地看到轮廓、非常清楚地看到轮廓、格外清楚地看到轮廓。并且,被验者指出Duv在实验范围内越比适当上限更靠负侧,则越清楚地看到轮廓。这是完全在预想之外的结果。
由于试验光的Duv越靠负侧,作为整体倾向,则Ra越是降低,所以,可以说这些结果是在步骤1的数学上的详细研究中完全预想不到的。如表2~表7所示,如果仅关注Ra的值,则虽然存在多个Ra为95以上的试验光,但是,例如综合而言视为“格外良好”的试验光的Ra为82~91左右。并且,超过ANSI C78.377-2008中记载的Duv的范围来进行本次的比较视觉实验。由此,其结果可以说,新发现了在当前常识的推荐色度范围以外存在与被照明的物体的色貌有关的感觉良好区域。
并且,在本发明的第一发明的发光装置中,为了得到这种感觉,除了Duv以外,还需要使表2~表7中记载的指标Acg在适当范围内。并且,了解到优选各种指标、即辐射效率K(lm/W)、|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|在适当范围内。该要件在本发明的第二发明的发光装置的设计方法、第三发明的发光装置的驱动方法中也是相同的。并且,该要件在本发明的第五发明的第二实施方式的发光装置的制造方法中也是相同的。
第一,根据视觉实验中判断为良好的试验光的结果,Duv和指标Acg如下所述。
首先,Duv值为-0.0040以下,稍微优选为-0.0042以下,优选为-0.0070以下,更加优选为-0.0100以下,非常优选为-0.0120以下,格外优选为-0.0160以下。
并且,本发明的第一~第五发明中的Duv为-0.0350以上,稍微优选为-0.0340以上,优选为-0.0290以上,更加优选为-0.0250以上,非常优选为-0.0230以上,格外优选为-0.0200以上。
进而,根据表2~表7的结果,在本发明的第一发明的发光装置中,关于分光分布,Acg为-10以下且-360以上。准确定义如上所述,但是,其物理学上的大致含义、透彻解释如下所述。Acg在适当范围内取负值是指,在归一化试验光分光分布中存在适当凹凸,在380nm~495nm之间的短波长区域中,存在归一化试验光分光分布的辐射通量强度比数学上的归一化基准光分光分布强的倾向,和/或在495nm~590nm的中间波长区域中,存在归一化试验光分光分布的辐射通量强度比数学上的归一化基准光分光分布弱的倾向,和/或在590nm~Λ4的长波长区域中,存在归一化试验光分光分布的辐射通量强度比数学上的归一化基准光分光分布强的倾向。而且,可以理解为在Acg定量为-10以下-360以上的情况下,成为良好的色貌、良好的物体外貌。
根据从本发明的第一发明的发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布而导出的Acg为-10以下,稍微优选为-11以下,更加优选为-28以下,非常优选为-41以下,格外优选为-114以下。
并且,根据从本发明的第一发明的发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布而导出的Acg为-360以上,稍微优选为-330以上,优选为-260以上,非常优选为-181以上,格外优选为-178以上。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的Acg的优选范围为-322以上、-12以下。
第二,在本发明的第一~第五发明中,目的在于实现色貌优良且效率较高的试验光,但是,辐射效率K如下所述。
本发明的第一发明的发光装置的分光分布所具有的辐射效率适合为180(lm/W)~320(lm/W)的范围,与通常的白炽灯泡等的值即150(lm/W)相比,最少提高了20%以上。认为这是因为含有来自半导体发光元件的辐射和来自荧光体的辐射,并且,在与V(λ)之间的关系中,在分光分布的适当位置存在适当凹凸。基于与色貌同时实现的观点,根据从本发明的第一发明的发光装置在主辐射方向上射出的光所具有的分光分布求出的辐射效率优选为以下范围。
本发明的第一发明的发光装置的辐射效率K适合为180(lm/W)以上,但是,稍微优选为205(lm/W)以上,优选为208(lm/W)以上,非常优选为215(lm/W)以上。另一方面,理想情况下,最好是辐射效率K较高,但是,在本发明的第一~第五发明中,适合为320(lm/W)以下,根据与色貌之间的平衡,稍微优选为282(lm/W)以下,优选为232(lm/W)以下,格外优选为231(lm/W)以下。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的K的优选范围为206(lm/W)以上、288(lm/W)以下。
第三,当考虑|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|的特性时,可知存在以下倾向。即,在成为良好色貌、物体外貌的试验光中,假设了利用计算用基准光进行照明时这15种色卡的色貌和假设了利用实测的试验光分光分布进行照明时这15种色卡的色貌具有以下特性。
基于试验光的照明和基于计算用基准光的照明的这15种色卡的色相角差(|Δhn|)比较小,并且,与基于计算用基准光的照明的这15种色卡的平均饱和度SATav相比,基于试验光的照明的这15种色卡的平均饱和度SATav在适当范围内提高。并且,不仅是该平均值,即使是单独观察15种色卡的饱和度(ΔCn),与基于计算用基准光的照明的这15种色卡的各ΔCn相比,基于试验光的照明的这15种色卡的各ΔCn既不会极端降低也不会极端提高,全部在适当范围内,其结果是,最大最小饱和度差之间的差|ΔCmax-ΔCmin|在适当范围内缩小。进而,简单地讲,可以推测出,针对这15种色卡,与假设了基准光的照明的情况相比,在假设了试验光的照明的情况下,在这15种色卡的全部色相中,色相角差较小、并且15种色卡的饱和度在适当范围内比较均匀地提高的情况是理想的。
图35的实线是在表3中作为综合判断而判断为“格外优选”的试验光5的归一化试验光分光分布。并且,该图中虚线是根据该试验光的CCT计算出的计算用基准光(黑体辐射光)的归一化分光分布。另一方面,图36是假设利用该试验光5进行照明的情况(实线)和假设利用计算用基准光(黑体辐射光)进行照明的情况(虚线)的与这15种色卡的色貌有关的CIELAB描绘图。另外,纸面垂直方向为明度,但是,这里为了简便而仅描绘出a*,b*轴。
进而,图37和图38是与上述同样总结表5中作为综合判断而判断为“格外优选”的试验光15的结果的图,图39和图40是与上述同样总结表6中作为综合判断而判断为“格外优选”的试验光19的结果的图。
这样,可知在视觉实验中成为优选色貌、物体外貌的情况下,与假设了针对这15种色卡的基准光的照明的情况相比,在假设了试验光的照明的情况下,在这15种色卡的全部色相中,色相角差较小,并且15种色卡的饱和度在适当范围内比较均匀地提高。并且,基于该观点,可知4000K附近的CCT是优选的。
另一方面,在Duv在适当范围内具有负值的情况下,例如在表5中的Duv≒-0.01831的比较试验光14的情况下,判断为在视觉实验中基于试验光的色貌不优选。认为这是指标Acg的特性不适当。图41、图42是针对比较试验光14、与图35、图36等同样进行归一化分光分布和与15种色卡的色貌有关的CIELAB描绘的结果。根据该图可知,针对这15种色卡,在对假设了基准光的照明的情况和假设了试验光的照明的情况进行比较时,在这15种色卡的若干色相中,色相角差较大,并且,15种色卡的饱和度非常不均匀地变化。
根据视觉实验结果和考察可知,各定量指标优选为以下范围。
如上所述,本发明的第一发明的发光装置中的Duv为-0.0040以下,稍微优选为-0.0042以下,优选为-0.0070以下,更加优选为-0.0100以下,非常优选为-0.0120以下,格外优选为-0.0160以下。
并且,本发明的第一发明的发光装置中的Duv为-0.0350以上,稍微优选为-0.0340以上,优选为-0.0290以上,更加优选为-0.0250以上,非常优选为-0.0230以上,格外优选为-0.0200以上。
本发明的第一发明的发光装置中的|Δhn|适合为9.0以下,非常优选为8.4以下,格外优选为7.3以下。并且,认为|Δhn|更小则是更加优选的,认为更加格外优选为6.0以下,进一步格外优选为5.0以下,特别格外优选为4.0以下。
另外,本发明的第一发明的发光装置中的|Δhn|适合为0以上,视觉实验时的最小值为0.0029。进而,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的|Δhn|的优选范围为8.3以下、0.003以上。
本发明的第一发明的发光装置中的SATav适合为1.0以上,稍微优选为1.1以上,优选为1.9以上,非常优选为2.3以上,格外优选为2.6以上。
并且,适合为7.0以下,优选为6.4以下,非常优选为5.1以下,格外优选为4.7以下。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的上述指标的优选范围为1.2以上、6.3以下。
本发明的第一发明的发光装置中的ΔCn适合为-3.8以上,稍微优选为-3.5以上,非常优选为-2.5以上,格外优选为-0.7以上。
并且,本发明的第一发明的发光装置中的ΔCn适合为18.6以下,非常优选为17.0以下、格外适合为15.0以下。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的ΔCn的优选范围为-3.4以上、16.8以下。
本发明的第一发明的发光装置中的|ΔCmax-ΔCmin|适合为19.6以下,非常优选为17.9以下,格外优选为15.2以下。而且,认为更加优选为|ΔCmax-ΔCmin|较小,认为进一步格外优选为14.0以下,非常格外优选为13.0以下。
并且,本发明的第一发明的发光装置中的|ΔCmax-ΔCmin|适合为2.8以上,视觉实验时的最小值为3.16。进而,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的|ΔCmax-ΔCmin|的优选范围为3.2以上、17.8以下。
第四,关于本发明的第一发明的发光装置中的CCT,可知以下情况。通过比较视觉实验,为了使判断为优选的各种指标即|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|成为更加适当的值,在本发明的第一发明的发光装置中,优选CCT取接近4000K的值。认为这是因为,关于4000K附近的光,即使观察基准光,其分光分布也不怎么依赖于波长而能量恒定,能够实现相对于基准光容易形成凹凸的试验光分光分布。换言之,与其他CCT的情况相比,能够将|Δhn|和|ΔCmax-ΔCmin|保持得比较小,使SATav增加,能够容易地将针对大多数色卡的ΔCn控制为期望值。
由此,本发明的第一发明的发光装置中的CCT稍微优选为1800K~15000K,优选为2000K~10000K,更加优选为2300K~7000K,非常优选为2600K~6600K,格外优选为2900K~5800K,最优选为3400K~5100K。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的CCT的优选范围为2550(K)以上、5650(K)以下。
本发明的第五发明的第二实施方式的发光装置的制造方法和第二发明的第二实施方式的发光装置的设计方法的上述各参数与上述第一发明的第二实施方式的发光装置相同。
并且,在本发明的第四发明的照明方法中,为了得到这种感觉,除了Duv以外,还需要使表2~表7中记载的各种指标即|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|在适当范围内。并且,了解到优选指标Acg、辐射效率K(lm/W)在适当范围内。
特别是根据视觉实验中判断为良好的试验光的结果,当考虑|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|的特性时,可知存在以下倾向。即,在成为良好色貌、物体外貌的试验光中,假设了利用计算用基准光进行照明时这15种色卡的色貌和假设了利用实测的试验光分光分布进行照明时这15种色卡的色貌具有以下特性。
基于试验光的照明和基于计算用基准光的照明的这15种色卡的色相角差(|Δhn|)比较小,并且,与基于计算用基准光的照明的这15种色卡的平均饱和度SATav相比,基于试验光的照明的这15种色卡的平均饱和度SATav在适当范围内提高。并且,不仅是该平均值,即使是单独观察15种色卡的饱和度(ΔCn),与基于计算用基准光的照明的这15种色卡的各ΔCn相比,基于试验光的照明的这15种色卡的各ΔCn既不会极端降低也不会极端提高,全部在适当范围内,其结果,最大最小饱和度差之间的差|ΔCmax-ΔCmin|在适当范围内缩小。进而,简单地讲,可以推测出,针对这15种色卡,与假设了基准光的照明的情况相比,在假设了试验光的照明的情况下,在这15种色卡的全部色相中,色相角差较小、并且15种色卡的饱和度在适当范围内比较均匀地提高的情况是理想的。
图35的实线是在表3中作为综合判断而判断为“格外优选”的试验光5的归一化试验光分光分布。并且,该图中虚线是根据该试验光的CCT计算出的计算用基准光(黑体辐射光)的归一化分光分布。另一方面,图36是假设利用该试验光5进行照明的情况(实线)和假设利用计算用基准光(黑体辐射光)进行照明的情况(虚线)的与这15种色卡的色貌有关的CIELAB描绘图。另外,纸面垂直方向为明度,但是,这里为了简便而仅描绘出a*,b*轴。
进而,图37和图38是与上述同样总结表5中作为综合判断而判断为“格外优选”的试验光15的结果的图,图39和图40是与上述同样总结表6中作为综合判断而判断为“格外优选”的试验光19的结果的图。
这样,可知在视觉实验中成为优选色貌、物体外貌的情况下,与假设了针对这15种色卡的基准光的照明的情况相比,在假设了试验光的照明的情况下,在这15种色卡的全部色相中,色相角差较小,并且15种色卡的饱和度在适当范围内比较均匀地提高。并且,基于该观点,可知4000K附近的CCT是优选的。
另一方面,在Duv在适当范围内具有负值的情况下,例如在表5中的Duv≒-0.01831的比较试验光14的情况下,判断为在视觉实验中基于试验光的色貌不优选。认为这是|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|的特性中的若干个特性不适当。图41、图42是针对比较试验光14、与图35、图36等同样进行归一化分光分布和与15种色卡的色貌有关的CIELAB描绘的结果。根据该图可知,针对这15种色卡,在对假设了基准光的照明的情况和假设了试验光的照明的情况进行比较时,在这15种色卡的若干色相中,色相角差较大,并且,15种色卡的饱和度非常不均匀地变化。
根据视觉实验结果和考察可知,各定量指标优选为以下范围。
本发明的第四发明的照明方法中的Duv为-0.0040以下,稍微优选为-0.0042以下,优选为-0.0070以下,更加优选为-0.0100以下,非常优选为-0.0120以下,格外优选为-0.0160以下。
并且,本发明的第四发明的照明方法中的Duv为-0.0350以上,稍微优选为-0.0340以上,优选为-0.0290以上,更加优选为-0.0250以上,非常优选为-0.0230以上,格外优选为-0.0200以上。
本发明的第四发明的照明方法中的|Δhn|为9.0以下,非常优选为8.4以下,格外优选为7.3以下。并且,认为更加优选为|Δhn|更小,认为更加格外优选为6.0以下,进一步格外优选为5.0以下,特别格外优选为4.0以下。
另外,本发明的第四发明的照明方法中的|Δhn|为0以上,视觉实验时的最小值为0.0029。进而,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的|Δhn|的优选范围为8.3以下、0.003以上。
本发明的第四发明的照明方法中的SATav为1.0以上,稍微优选为1.1以上,优选为1.9以上,非常优选为2.3以上,格外优选为2.6以上。
并且为7.0以下,优选为6.4以下,非常优选为5.1以下,格外优选为4.7以下。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的上述指标的优选范围为1.2以上、6.3以下。
本发明的第四发明的照明方法中的ΔCn为-3.8以上,稍微优选为-3.5以上,非常优选为-2.5以上,格外优选为-0.7以上。
并且,本发明的第四发明的照明方法中的ΔCn为18.6以下,非常优选为17.0以下、格外适合为15.0以下。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的ΔCn的优选范围为-3.4以上、16.8以下。
本发明的第四发明的照明方法中的|ΔCmax-ΔCmin|为19.6以下,而非常优选为17.9以下,格外优选为15.2以下。而且,认为更加优选为|ΔCmax-ΔCmin|较小,认为进一步格外优选为14.0以下,非常格外优选为13.0以下。
并且,本发明的第四发明的照明方法中的|ΔCmax-ΔCmin|为2.8以上,视觉实验时的最小值为3.16。进而,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的|ΔCmax-ΔCmin|的优选范围为3.2以上、17.8以下。
另一方面,使用表2~表7,关于视觉实验中综合判断为优选特性的试验光中附带的特性,以试验光分光分布所具有的辐射计测学特性和测光学特性为代表进行尝试。
该情况下,Duv值如此前考察的那样,为-0.0040以下,稍微优选为-0.0042以下,优选为-0.0070以下,更加优选为-0.0100以下,非常优选为-0.0120以下,格外优选为-0.0160以下。
并且,本发明的第一~第五发明中的Duv为-0.0350以上,稍微优选为-0.0340以上,优选为-0.0290以上,更加优选为-0.0250以上,非常优选为-0.0230以上,格外优选为-0.0200以上。
另一方面,指标Acg如下所述。
根据表2~表7的结果,关于本发明的第四发明的照明方法的优选分光分布,Acg为-10以下且-360以上。准确定义如上所述,但是,其物理学上的大致含义、透彻解释如下所述。Acg在适当范围内取负值是指,在归一化试验光分光分布中存在适当凹凸,在380nm~495nm之间的短波长区域中,存在归一化试验光分光分布的辐射通量强度比数学上的归一化基准光分光分布强的倾向,和/或在495nm~590nm的中间波长区域中,存在归一化试验光分光分布的辐射通量强度比数学上的归一化基准光分光分布弱的倾向,和/或在590nm~Λ4的长波长区域中,存在归一化试验光分光分布的辐射通量强度比数学上的归一化基准光分光分布强的倾向。由于Acg是短波长区域、中间波长区域、长波长区域中的各个要素的总和,所以,各单独要素有可能不一定存在上述倾向。而且,可以理解为在Acg量化为-10以下-360以上的情况下,成为良好的色貌、良好的物体外貌。
本发明的第四发明的照明方法中的Acg适合为-10以下,稍微优选为-11以下,更加优选为-28以下,非常优选为-41以下,格外优选为-114以下。
并且,在本发明的第四发明的照明方法中,Acg适合为-360以上,稍微优选为-330以上,优选为-260以上,非常优选为-181以上,格外优选为-178以上。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的Acg的优选范围为-322以上、-12以下。
进而,在本发明的第四发明的照明方法中,目的在于实现色貌优良且效率较高的试验光,但是,辐射效率K如下所述。
本发明的第四发明的照明方法的分光分布所具有的辐射效率适合为180(lm/W)~320(lm/W)的范围,与通常的白炽灯泡等的值即150(lm/W)相比,最少提高了20%以上。认为这是因为含有来自半导体发光元件的辐射和来自荧光体的辐射,并且,在与V(λ)之间的关系中,在分光分布的适当位置存在适当凹凸。基于与色貌同时实现的观点,本发明的第四发明的照明方法的辐射效率优选为以下范围。
本发明的第四发明的照明方法的辐射效率K适合为180(lm/W)以上,但是,稍微优选为205(lm/W)以上,优选为208(lm/W)以上,非常优选为215(lm/W)以上。另一方面,理想情况下,最好是辐射效率K较高,但是,在本发明的第一~第五发明中,适合为320(lm/W)以下,根据与色貌之间的平衡,稍微优选为282(lm/W)以下,优选为232(lm/W)以下,格外优选为231(lm/W)以下。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的K的优选范围为206(lm/W)以上、288(lm/W)以下。
进而,关于本发明的第四发明的照明方法中的CCT,可知以下情况。通过比较视觉实验,为了使判断为优选的各种指标即|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|成为更加适当的值,在本发明的第四发明的照明方法中,优选CCT取接近4000K的值。认为这是因为,关于4000K附近的光,即使观察基准光,其分光分布也不怎么依赖于波长而能量恒定,能够实现相对于基准光容易形成凹凸的试验光分光分布。换言之,与其他CCT的情况相比,能够将|Δhn|和|ΔCmax-ΔCmin|保持得比较小,使SATav增加,能够容易地将针对大多数色卡的ΔCn控制为期望值。
由此,本发明的第四发明的照明方法中的CCT稍微优选为1800K~15000K,优选为2000K~10000K,更加优选为2300K~7000K,非常优选为2600K~6600K,格外优选为2900K~5800K,最优选为3400K~5100K。
另外,在视觉实验中进行了使用实际试验光的研究,位于该研究中的优选实验结果的内侧的CCT的优选范围为2550(K)以上、5650(K)以下。
[第五步骤的详细内容(1)具有多个发光区域的发光装置的研究(本发明的第一发明的第一实施方式)]
在第五步骤中,假设具有多个发光区域的发光装置,研究了调节各发光区域的辐射通量(光通量)后发光装置的色貌如何变化。即,提取从各发光区域和发光装置在主辐射方向上射出的光的指标Acg、CCT(K)、DuvSSL、辐射效率K(lm/W)等的数值的特征。同时,关于假设了利用计算用基准光进行照明时这15种色卡的色貌与假设了利用实测的试验光分光分布进行照明时这15种色卡的色貌之间的差,也是将|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|作为指标进行总结。另外,当选择n时,|Δhn|、ΔCn的值变化,但是,这里示出最大值和最小值。这些值也一并记载于表8~12中。另外,第五步骤中的研究还示出本发明的第一~第四发明的第一实施方式的实施例、比较例。
具体而言,进行了如下实验:改变从各发光区域在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量后,从各发光区域在主辐射方向上射出的光的分光分布的和即φSSL(λ)如何变化。
[第五步骤的详细内容(2)控制要素的研究(本发明的第一发明的第二实施方式)]
在第五步骤中,在第二步骤中尝试制作的不包含控制要素的LED光源/器具/系统中导入控制要素,尝试从实测光谱中提取包含控制要素的发光装置辐射的光的分光分布的辐射计测学特性、测光学特性。即,提取从发光要素和发光装置在主辐射方向上射出的光的指标Acg、辐射效率K(lm/W)、CCT(K)、Duv等的数值的特征。同时,关于假设了利用计算用基准光进行照明时这15种色卡的色貌与假设了利用实测的试验光分光分布进行照明时这15种色卡的色貌的之间的差,也是将|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|作为指标进行总结。另外,当选择n时,|Δhn|、ΔCn的值变化,但是,这里示出最大值和最小值。这些值也一并记载于表17、表18中。另外,第五步骤中的研究还示出本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的实施例、比较例。
具体而言,进行了如下实验:包含控制要素后,从发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布Φelm(λ)和从发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布φSSL(λ)如何变化。
下面,对本发明的实验进行说明。
(本发明的第一~第四发明的第一实施方式)
实施例1
如图43中记载的那样,准备存在合计2个发光部的直径5mm的树脂封装。这里,在发光区域1中搭载蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封。并且,发光区域1的蓝色半导体发光元件以成为一个独立电路结构的方式构成封装LED的布线并与电源耦合。另一方面,在发光区域2中搭载紫色半导体发光元件、蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封。并且,发光区域2的紫色半导体发光元件以成为一个独立电路结构的方式构成封装LED的布线并与不同的独立电源耦合。这样,发光区域1和发光区域2能够分别独立进行电流注入。
接着,当适当调整向具有发光区域1和发光区域2的该封装LED10的各发光区域中注入的电流值时,例如,实现在该封装LED的轴上辐射的图44~图48所示的5种分光分布。图44是仅在发光区域1中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为3:0的情况,相反,图48是仅在发光区域2中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为0:3的情况。进而,图45示出使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为2:1的情况,图46示出成为1.5:1.5的情况,图47示出成为1:2的情况。这样,通过使向封装LED10的各区域中注入的电流变化,能够改变从封装LED主体在轴上辐射的辐射通量。并且,关于各图中示出的CIELAB描绘,在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况,分别描绘利用该封装LED进行照明的情况下和利用根据该封装LED的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值。另外,这里,针对作为发光装置的辐射通量,按照发光区域1的辐射通量作用从大到小的顺序赋予驱动点A~驱动点E的驱动点名称。图49在CIE1976 u’v’色度图上示出这些驱动点A~E的色度点。另一方面,在各个驱动点预想到的测光学特性、测色学特性总结在表8中。
【表8】
根据这些图44~图48的分光分布、图44~图48的CIELAB描绘、图49的CIE 1976 u’v’色度图以及表8可知以下情况。
认为在驱动点A~驱动点E以及它们之间,能够实现如在室外看到的自然生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。由此,例如,在驱动点A与驱动点E之间,能够实现这种色貌,并且,能够使作为封装LED的相关色温在2700K~5505K之间变化,还能够使DuvSSL在-0.00997~-0.01420之间变化。进而,这15种修正蒙赛尔色卡的平均饱和度也可在2.80~2.17之间变化。这样,在能够实现优选色貌的区域中,根据发光装置的利用者的年龄、性别等,并且结合要照明的空间、目的等,能够容易地从可变范围中选择认为更加合适的照明条件。
此时,还能够进行如下的驱动控制。
第一,在使指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化时,能够使从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。当进行这种控制时,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调查由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,所以是优选的。
第二,还可以进行如下控制:在使指标Acg在适当范围内减小时,降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。并且,第三,还可以进行如下控制:在使DuvSSL在适当范围内降低的情况下,也降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。在这些第二、第三情况下,由于一般明亮感增加的情况较多,所以能够降低照度而抑制能量消耗,是优选的。
第四,还可以进行如下控制:在提高该相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。在一般的照明环境下,大多判断为在低色温区域中在相对低照度环境下舒适,并且,大多判断为在高色温区域中在相对高照度环境下舒适。这种心理效果是作为舒适性效果而公知的,也能够进行取得这种效果的控制,优选进行如下控制:在提高相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。
实施例2
如图50中记载的那样,准备存在合计6个发光部的纵6mm、横9mm的陶瓷封装。这里,在发光区域1-1、发光区域1-2、发光区域1-3中搭载蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封,形成等效的发光区域。并且,发光区域1-1、发光区域1-2、发光区域1-3的半导体发光元件串联连接并与一个独立电源耦合。另一方面,在发光区域2-1、发光区域2-2、发光区域2-3中搭载紫色半导体发光元件、蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封,形成等效的发光区域。并且,发光区域2-1、发光区域2-2、发光区域2-3的半导体发光元件串联连接并与不同的独立电源耦合。发光区域1和发光区域2能够分别独立进行电流注入。
接着,当适当调整向具有发光区域1和发光区域2的该封装LED的各发光区域中注入的电流值时,例如,实现在该封装LED的轴上辐射的图51~图55所示的5种分光分布。图51是仅在发光区域1中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为3:0的情况,相反,图55是仅在发光区域2中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为0:3的情况。进而,图52示出使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为2:1的情况,图53示出成为1.5:1.5的情况,图54示出成为1:2的情况。这样,通过使向封装LED20的各区域中注入的电流变化,能够改变从封装LED主体在轴上辐射的辐射通量。并且,关于各图中示出的CIELAB描绘,在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况,分别描绘出利用该封装LED进行照明的情况下和利用根据该封装LED的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值。另外,这里,针对作为发光装置的辐射通量,按照发光区域1的辐射通量作用从大到小的顺序赋予驱动点A~驱动点E的驱动点名称。图56在CIE1976 u’v’色度图上示出这些驱动点A~E的色度点。另一方面,在各个驱动点预想到的测光学特性、测色学特性总结在表9中。
【表9】
根据这些图51~图55的分光分布、图51~图55的CIELAB描绘、图56的CIE 1976 u’v’色度图以及表9可知以下情况。
认为在驱动点A、驱动点D,驱动点E中,DuvSSL、Acg中的任意一方或双方未进入本发明的第一~第四发明的第一实施方式的适当范围,而在驱动点B、驱动点C以及它们之间和附近,能够实现如在室外看到的自然生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。由此,例如,在驱动点B与驱动点C之间,能够实现这种色貌,并且,能够使作为封装LED的相关色温在3475K~3931K之间变化,还能够使DuvSSL在-0.00642~-0.00585之间变化。进而,这15种修正蒙赛尔色卡的平均饱和度也可在1.42~1.26之间变化。这样,在能够实现优选色貌的区域中,根据发光装置的利用者的年龄、性别等,并且结合要照明的空间、目的等,能够容易地从可变范围中选择认为更加合适的照明条件。
此时,还能够进行如下的驱动控制。
第一,在使指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化时,能够使从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。当进行这种控制时,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调查由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,所以是优选的。
第二,还可以进行如下控制:在使指标Acg在适当范围内减小时,降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。并且,第三,还可以进行如下控制:在使DuvSSL在适当范围内降低的情况下,也降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。在这些第二、第三情况下,由于一般明亮感增加的情况较多,所以能够降低照度而抑制能量消耗,是优选的。
第四,还可以进行如下控制:在提高该相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。在一般的照明环境下,大多判断为在低色温区域中在相对低照度环境下舒适,并且,大多判断为在高色温区域中在相对高照度环境下舒适。这种心理效果是作为舒适性效果而公知的,也能够进行取得这种效果的控制,优选进行如下控制:在提高相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。
实施例3
如图57中记载的那样,准备存在合计16个作为发光部的LED灯泡的、在纵60cm、横120cm的天花板中嵌入的照明系统即发光装置。这里,图中实线斜线部分搭载同等的LED真空管作为发光区域1,形成等效的发光区域。并且,图中虚线斜线部分搭载同等的LED真空管作为发光区域2,形成等效的发光区域。这里,多个发光区域1中搭载的LED灯泡并联连接并与一个独立电源耦合。另一方面,多个发光区域2中搭载的LED灯泡并联连接并与不同的独立电源耦合。发光区域1和发光区域2能够分别独立驱动。另外,形成发光区域1的LED灯泡包含蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体,形成发光区域2的LED灯泡包含进行不同调整的蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体。
接着,当使用分别独立的电源中搭载的调光控制器适当调整构成发光区域1和发光区域2的LED灯泡的辐射通量时,例如,实现在照明系统中心轴上辐射的图58~图62所示的5种分光分布。图58是仅驱动构成发光区域1的LED灯泡、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为3:0的情况,相反,图62是仅驱动构成发光区域2的LED灯泡、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为0:3的情况。进而,图59示出使构成发光区域1的LED灯泡与构成发光区域2的LED灯泡的辐射通量比成为2:1的情况,图60示出成为1.5:1.5的情况,图61示出成为1:2的情况。这样,通过使构成各发光区域的LED灯泡的驱动条件变化,能够改变照明系统中心轴上辐射的辐射通量。
并且,关于各图中示出的CIELAB描绘,在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况,分别描绘出利用该照明系统即发光装置进行照明的情况下和利用根据该照明系统即发光装置的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值。另外,这里,针对作为照明系统(发光装置)的辐射通量,按照构成发光区域1的LED灯泡的辐射通量作用从大到小的顺序赋予驱动点A~驱动点E的驱动点名称。图63在CIE 1976u’v’色度图上示出这些驱动点A~E的色度点。另一方面,在各个驱动点预想到的测光学特性、测色学特性总结在表10中。
【表10】
根据这些图58~图62的分光分布、图58~图62的CIELAB描绘、图63的CIE 1976 u’v’色度图以及表10可知以下情况。
认为在驱动点D,驱动点E中,DuvSSL、Acg均未进入本发明的第一~第四发明的第一实施方式的适当范围,而在驱动点A、驱动点B、驱动点C以及它们之间和附近,能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。由此,例如,在驱动点A与驱动点C之间,能够实现这种色貌,并且,能够使作为照明系统的相关色温在2700K~2806K之间变化,还能够使DuvSSL在-0.03000~-0.00942之间变化。进而,这15种修正蒙赛尔色卡的平均饱和度也可在5.78~2.14之间变化。这样,在能够实现优选色貌的区域中,根据发光装置的利用者的年龄、性别等,并且结合要照明的空间、目的等,能够容易地从可变范围中选择认为更加合适的照明条件。
此时,还能够进行如下的驱动控制。
第一,在使指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化时,能够使从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。当进行这种控制时,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调查由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,所以是优选的。
第二,还可以进行如下控制:在使指标Acg在适当范围内减小时,降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。并且,第三,还可以进行如下控制:在使DuvSSL在适当范围内降低的情况下,也降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。在这些第二、第三情况下,由于一般明亮感增加的情况较多,所以能够降低照度而抑制能量消耗,是优选的。
第四,还可以进行如下控制:在提高该相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。在一般的照明环境下,大多判断为在低色温区域中在相对低照度环境下舒适,并且,大多判断为在高色温区域中在相对高照度环境下舒适。这种心理效果是作为舒适性效果而公知的,也能够进行取得这种效果的控制,优选进行如下控制:在提高相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。
实施例4
如图64中记载的那样,使2个存在1个发光区域的纵5mm、横5mm的陶瓷封装接近,准备一对的陶瓷封装对。这里,如下所述以使一方成为发光区域1、另一方成为发光区域2。在发光区域1中搭载紫色半导体发光元件、蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封。并且,发光区域1与一个独立电源耦合。另一方面,在发光区域2中搭载蓝色半导体发光元件、黄色荧光体并进行密封。并且,发光区域2与不同的独立电源耦合。这样,发光区域1和发光区域2能够分别独立进行电流注入。
接着,当适当调整向发光区域1和发光区域2这一对封装LED40的各发光区域中注入的电流值时,例如,实现在该一对封装LED的轴上辐射的图65~图69所示的5种分光分布。图65是仅在发光区域1中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为9:0的情况,相反,图69是仅在发光区域2中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为0:9的情况。进而,图66示出使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为6:3的情况,图67示出成为4.5:4.5的情况,图68示出成为1:8的情况。这样,通过使向一对封装LED40的各区域中注入的电流变化,能够改变从一对封装LED主体在中心轴上辐射的辐射通量。并且,关于各图中示出的CIELAB描绘,在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况,分别描绘出利用该一对封装LED进行照明的情况下和利用根据该一对封装LED的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值。另外,这里,针对作为发光装置的辐射通量,按照发光区域1的辐射通量作用从大到小的顺序赋予驱动点A~驱动点E的驱动点名称。图70在CIE 1976 u’v’色度图上示出这些驱动点A~E的色度点。另一方面,在各个驱动点预想到的测光学特性、测色学特性总结在表11中。
【表11】
根据这些图65~图69的分光分布、图65~图69的CIELAB描绘、图70的CIE 1976 u’v’色度图以及表11可知以下情况。
认为在驱动点A、驱动点D,驱动点E中,DuvSSL、Acg中的任意一方或双方未进入本发明的第一~第四发明的第一实施方式的适当范围,而驱动点B、驱动点C以及它们之间和附近,能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。由此,例如,在驱动点B与驱动点C之间,能够实现这种色貌,并且,能够使作为封装LED的相关色温在5889K~6100K之间变化,还能够使DuvSSL在-0.02163~-0.01646之间变化。进而,这15种修正蒙赛尔色卡的平均饱和度也可在2.57~1.43之间变化。这样,在能够实现优选色貌的区域中,根据发光装置的利用者的年龄、性别等,并且结合要照明的空间、目的等,能够容易地从可变范围中选择认为更加合适的照明条件。
此时,还能够进行如下的驱动控制。
第一,在使指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化时,能够使从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。当进行这种控制时,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调查由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,所以是优选的。
第二,还可以进行如下控制:在使指标Acg在适当范围内减小时,降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。并且,第三,还可以进行如下控制:在使DuvSSL在适当范围内降低的情况下,也降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。在这些第二、第三情况下,由于一般明亮感增加的情况较多,所以能够降低照度而抑制能量消耗,是优选的。
第四,还可以进行如下控制:在提高该相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。在一般的照明环境下,大多判断为在低色温区域中在相对低照度环境下舒适,并且,大多判断为在高色温区域中在相对高照度环境下舒适。这种心理效果是作为舒适性效果而公知的,也能够进行取得这种效果的控制,优选进行如下控制:在提高相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。
比较例1
除了以下内容以外,准备与实施例1相同的树脂封装LED。在发光区域1中搭载蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封,但是,与实施例1的情况不同,使其混合情况变化,使仅对发光区域1通电时的分光分布与实施例3的驱动点E相同。并且,在发光区域2中,与实施例1不同,搭载蓝色半导体发光元件、黄色荧光体并进行密封,使仅对发光区域2通电时的分光分布与实施例4的驱动点E相同。
接着,当适当调整向具有发光区域1和发光区域2的该封装LED的各发光区域中注入的电流值时,例如,实现在该封装LED的轴上辐射的图71~图75所示的5种分光分布。图71是仅在发光区域1中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为3:0的情况,相反,图75是仅在发光区域2中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为0:3的情况。进而,图72示出使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为2:1的情况,图73示出成为1.5:1.5的情况,图74示出成为1:2的情况。这样,通过使向封装LED的各区域中注入的电流变化,能够改变从封装LED主体在轴上辐射的辐射通量。并且,关于各图中示出的CIELAB描绘,在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况,分别描绘出利用该封装LED进行照明的情况下和利用根据该封装LED的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值。另外,这里,针对作为发光装置的辐射通量,按照发光区域1的辐射通量作用从大到小的顺序赋予驱动点A~驱动点E的驱动点名称。图76在CIE 1976 u’v’色度图上示出这些驱动点A~E的色度点。另一方面,在各个驱动点预想到的测光学特性、测色学特性总结在表12中。
【表12】
根据这些图71~图75的分光分布、图71~图75的CIELAB描绘、图76的CIE 1976 u’v’色度图以及表12可知以下情况。
在驱动点A~驱动点E的任意一方中,DuvSSL、Acg中的任意一方或双方未进入本发明的第一~第四发明的第一实施方式的适当范围。因此,在作为封装LED的可变范围内,不存在能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的驱动点。
实施例5
如图50中记载的那样,准备存在合计6个发光部的纵6mm、横9mm的陶瓷封装。这里,在发光区域1-1、发光区域1-2、发光区域1-3中搭载蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封,形成等效的发光区域。并且,发光区域1-1、发光区域1-2、发光区域1-3的半导体发光元件串联连接并与一个独立电源耦合。另一方面,在发光区域2-1、发光区域2-2、发光区域2-3中也搭载进行了不同调整的蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封,形成等效的发光区域。并且,发光区域2-1、发光区域2-2、发光区域2-3的半导体发光元件串联连接并与不同的独立电源耦合。发光区域1和发光区域2能够分别独立进行电流注入。
接着,当适当调整向具有发光区域1和发光区域2的该封装LED的各发光区域中注入的电流值时,例如,在该封装LED的轴上辐射的分光分布实现图77~图81所示的5种分光分布。图77是仅在发光区域1中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为3:0的情况,相反,图81是仅在发光区域2中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为0:3的情况。进而,图78示出使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为2:1的情况,图79示出成为1.5:1.5的情况,图80示出成为1:2的情况。这样,通过使向封装LED20的各区域中注入的电流变化,能够改变从封装LED主体在轴上辐射的辐射通量。并且,关于各图中示出的CIELAB描绘,在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况,分别描绘出利用该封装LED进行照明的情况下和利用根据该封装LED的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值。另外,这里,针对作为发光装置的辐射通量,按照发光区域1的辐射通量作用从大到小的顺序赋予驱动点A~驱动点E的驱动点名称。图82在CIE1976 u’v’色度图上示出这些驱动点A~E的色度点。另一方面,在各个驱动点预想到的测光学特性、测色学特性总结在表13中。
【表13】
根据这些图77~图81的分光分布、图77~图81的CIELAB描绘、图82的CIE 1976 u’v’色度图以及表13可知以下情况。
认为在驱动点A、驱动点C、驱动点D,驱动点E中,DuvSSL、Acg中的任意一方或双方未进入本发明的第一~第四发明的第一实施方式的适当范围,但是,在驱动点B的附近,能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。由此,例如,在驱动点B的附近,能够实现这种色貌,并且,能够使作为封装LED的相关色温在3542K附近变化,还能够使DuvSSL在0.00625附近变化。进而,这15种修正蒙赛尔色卡的平均饱和度也可在1.72附近变化。这样,在能够实现优选色貌的区域中,根据发光装置的利用者的年龄、性别等,并且结合要照明的空间、目的等,能够容易地从可变范围中选择认为更加合适的照明条件。
此时,还能够进行如下的驱动控制。
第一,在使指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化时,能够使从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。当进行这种控制时,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调查由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,所以是优选的。
第二,还可以进行如下控制:在使指标Acg在适当范围内减小时,降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。并且,第三,还可以进行如下控制:在使DuvSSL在适当范围内降低的情况下,也降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。在这些第二、第三情况下,由于一般明亮感增加的情况较多,所以能够降低照度而抑制能量消耗,是优选的。
第四,还可以进行如下控制:在提高该相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。在一般的照明环境下,大多判断为在低色温区域中在相对低照度环境下舒适,并且,大多判断为在高色温区域中在相对高照度环境下舒适。这种心理效果是作为舒适性效果而公知的,也能够进行取得这种效果的控制,优选进行如下控制:在提高相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。
实施例6
如图43中记载的那样,准备存在合计2个发光部的直径5mm的树脂封装。这里,在发光区域1中搭载蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封。并且,发光区域1的蓝色半导体发光元件以成为一个独立电路结构的方式构成封装LED的布线并与电源耦合。另一方面,在发光区域2中也搭载进行了不同调整的蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封。并且,发光区域2的蓝色半导体发光元件以成为一个独立电路结构的方式构成封装LED的布线并与不同的独立电源耦合。这样,发光区域1和发光区域2能够分别独立进行电流注入。
接着,当适当调整向具有发光区域1和发光区域2的该封装LED10的各发光区域中注入的电流值时,例如,实现在该封装LED的轴上辐射的图83~图87所示的5种分光分布。图83是仅在发光区域1中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为3:0的情况,相反,图87是仅在发光区域2中注入电流、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为0:3的情况。进而,图84示出使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为2:1的情况,图85示出成为1.5:1.5的情况,图86示出成为1:2的情况。这样,通过使向封装LED10的各区域中注入的电流变化,能够改变从封装LED主体在轴上辐射的辐射通量。并且,关于各图中示出的CIELAB描绘,在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况,分别描绘出利用该封装LED进行照明的情况下和利用根据该封装LED的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值。另外,这里,针对作为发光装置的辐射通量,按照发光区域1的辐射通量作用从大到小的顺序赋予驱动点A~驱动点E的驱动点名称。图88在CIE1976 u’v’色度图上示出这些驱动点A~E的色度点。另一方面,在各个驱动点预想到的测光学特性、测色学特性总结在表14中。
【表14】
根据这些图83~图87的分光分布、图83~图87的CIELAB描绘、图88的CIE 1976 u’v’色度图以及表14可知以下情况。
认为在驱动点A~驱动点E以及它们之间,能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。由此,例如,在驱动点A与驱动点E之间,能够实现这种色貌,并且,能够使作为封装LED的相关色温在3160K~5328K之间变化,还能够使DuvSSL在-0.01365~-0.01629之间变化。进而,这15种修正蒙赛尔色卡的平均饱和度也可在3.79~3.40之间变化。这样,在能够实现优选色貌的区域中,根据发光装置的利用者的年龄、性别等,并且结合要照明的空间、目的等,能够容易地从可变范围中选择认为更加合适的照明条件。
此时,还能够进行如下的驱动控制。
第一,在使指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化时,能够使从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。当进行这种控制时,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调查由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,所以是优选的。
第二,还可以进行如下控制:在使指标Acg在适当范围内减小时,降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。并且,第三,还可以进行如下控制:在使DuvSSL在适当范围内降低的情况下,也降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。在这些第二、第三情况下,由于一般明亮感增加的情况较多,所以能够降低照度而抑制能量消耗,是优选的。
第四,还可以进行如下控制:在提高该相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。在一般的照明环境下,大多判断为在低色温区域中在相对低照度环境下舒适,并且,大多判断为在高色温区域中在相对高照度环境下舒适。这种心理效果是作为舒适性效果而公知的,也能够进行取得这种效果的控制,优选进行如下控制:在提高相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。
实施例7
如图57中记载的那样,准备存在合计16个作为发光部的LED灯泡的、在纵60cm、横120cm的天花板中嵌入的照明系统即发光装置。这里,图中实线斜线部分搭载同等的LED真空管作为发光区域1,形成等效的发光区域。并且,图中虚线斜线部分搭载同等的LED真空管作为发光区域2,形成等效的发光区域。这里,多个发光区域1中搭载的LED灯泡并联连接并与一个独立电源耦合。另一方面,多个发光区域2中搭载的LED灯泡并联连接并与不同的独立电源耦合。发光区域1和发光区域2能够分别独立驱动。另外,形成发光区域1的LED灯泡包含蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体,形成发光区域2的LED灯泡包含进行了不同调整的蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体。
接着,当使用分别独立的电源中搭载的调光控制器适当调整构成发光区域1和发光区域2的LED灯泡的辐射通量时,例如,实现在照明系统中心轴上辐射的图89~图93所示的5种分光分布。图89是仅驱动构成发光区域1的LED灯泡、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为5:0的情况,相反,图93是仅驱动构成发光区域2的LED灯泡、使发光区域1与发光区域2的辐射通量比成为0:5的情况。进而,图90示出使构成发光区域1的LED灯泡与构成发光区域2的LED灯泡的辐射通量比成为4:1的情况,图91示出成为2.5:2.5的情况,图92示出成为1:4的情况。这样,通过使构成各发光区域的LED灯泡的驱动条件变化,能够改变照明系统中心轴上辐射的辐射通量。
并且,关于各图中示出的CIELAB描绘,在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况,分别描绘出利用该照明系统即发光装置进行照明的情况下和利用根据该照明系统即发光装置的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值。另外,这里,针对作为照明系统(发光装置)的辐射通量,按照构成发光区域1的LED灯泡的辐射通量作用从大到小的顺序赋予驱动点A~驱动点E的驱动点名称。图94在CIE 1976u’v’色度图上示出这些驱动点A~E的色度点。另一方面,在各个驱动点预想到的测光学特性、测色学特性总结在表15中。
【表15】
根据这些图89~图93的分光分布、图89~图93的CIELAB描绘、图94的CIE 1976 u’v’色度图以及表15可知以下情况。
认为在驱动点D,驱动点E中,DuvSSL、Acg均未进入本发明的第一~第四发明的第一实施方式的适当范围,但是,在驱动点A、驱动点B、驱动点C以及它们之间和附近,能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。由此,例如,在驱动点A与驱动点C之间,能够实现这种色貌,并且,能够使作为照明系统的相关色温在3327K~3243K之间变化,还能够使DuvSSL在-0.01546~-0.00660之间变化。进而,这15种修正蒙赛尔色卡的平均饱和度也可在4.06~2.09之间变化。这样,在能够实现优选色貌的区域中,根据发光装置的利用者的年龄、性别等,并且结合要照明的空间、目的等,能够容易地从可变范围中选择认为更加合适的照明条件。
此时,还能够进行如下的驱动控制。
第一,在使指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化时,能够使从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。当进行这种控制时,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调查由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,所以是优选的。
第二,还可以进行如下控制:在使指标Acg在适当范围内减小时,降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。并且,第三,还可以进行如下控制:在使DuvSSL在适当范围内降低的情况下,也降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。在这些第二、第三情况下,由于一般明亮感增加的情况较多,所以能够降低照度而抑制能量消耗,是优选的。
第四,还可以进行如下控制:在提高该相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。在一般的照明环境下,大多判断为在低色温区域中在相对低照度环境下舒适,并且,大多判断为在高色温区域中在相对高照度环境下舒适。这种心理效果是作为舒适性效果而公知的,也能够进行取得这种效果的控制,优选进行如下控制:在提高相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。
实施例8
如图100中记载的那样,准备将直径7mm的发光部分割为合计6个小发光部的陶瓷封装。这里,在发光区域1-1、发光区域1-2中搭载蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封,形成等效的发光区域。并且,发光区域1-1、发光区域1-2的半导体发光元件串联连接并与一个独立电源耦合。另一方面,在发光区域2-1、发光区域2-2中搭载进行了不同调整的蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封,形成等效的发光区域。并且,发光区域2-1、发光区域2-2的半导体发光元件串联连接并与不同的独立电源耦合。进而,在发光区域3-1、发光区域3-2中搭载进行了与发光区域1、发光区域2均不同的调整的蓝色半导体发光元件、绿色荧光体、红色荧光体并进行密封,形成等效的发光区域。并且,发光区域3-1、发光区域3-2的半导体发光元件串联连接并与不同的独立电源耦合。这里,发光区域1、发光区域2、发光区域3能够分别独立进行电流注入。
接着,当适当调整向具有发光区域1、发光区域2、发光区域3的该封装LED的各发光区域中注入的电流值时,例如,实现在该封装LED的轴上辐射的图95~图98所示的4种分光分布。图95是仅在发光区域1(进行了与图77相同的调整)中注入电流、使发光区域1、发光区域2、发光区域3的辐射通量比成为3:0:0的情况。图96是仅在发光区域2(进行了与图81相同的调整)中注入电流、使发光区域1、发光区域2、发光区域3的辐射通量比成为0:3:0的情况。图97是仅在发光区域3(进行了与图83相同的调整)中注入电流、使发光区域1、发光区域2、发光区域3的辐射通量比成为0:0:3的情况。最后,图98是在发光区域1、发光区域2、发光区域3的全部发光区域中注入电流、使它们的辐射通量比成为1:1:1的情况。这样,通过使向图100所示的封装LED25的各区域中注入的电流变化,能够改变从封装LED主体在轴上辐射的辐射通量。并且,关于各图中示出的CIELAB描绘,在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况,分别描绘出利用该封装LED进行照明的情况下和利用根据该封装LED的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值。另外,这里,针对作为发光装置的辐射通量,赋予驱动点A~驱动点D的驱动点名称。图99在CIE 1976 u’v’色度图上示出这些驱动点A~D的色度点。另一方面,在各个驱动点预想到的测光学特性、测色学特性总结在表16中。
【表16】
根据这些图95~图98的分光分布、图95~图98的CIELAB描绘、图99的CIE 1976 u’v’色度图以及表16可知以下情况。
认为在驱动点A、驱动点B中,DuvSSL、Acg双方未进入本发明的第一~第四发明的第一实施方式的适当范围,而在驱动点C、驱动点D的附近以及它们之间的附近,能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。由此,例如,在驱动点C、驱动点D的附近以及它们之间的附近,能够实现这种色貌,并且,能够使作为封装LED的相关色温在3160K~3749K之间变化,还能够使DuvSSL在-0.01365~-0.00902之间变化。进而,这15种修正蒙赛尔色卡的平均饱和度也可在3.79~2.27之间变化。这样,在能够实现优选色貌的区域中,根据发光装置的利用者的年龄、性别等,并且结合要照明的空间、目的等,能够容易地从可变范围中选择认为更加合适的照明条件。
特别是在本实施例中,由于进行了不同颜色调整的3种发光区域位于一个发光装置内,所以,与进行了不同颜色调整的2种发光区域位于一个发光装置内的情况相比,能够确保其可变范围较宽,所以是优选的。
此时,还能够进行如下的驱动控制。
第一,在使指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化时,能够使从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。当进行这种控制时,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调查由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,所以是优选的。
第二,还可以进行如下控制:在使指标Acg在适当范围内减小时,降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。并且,第三,还可以进行如下控制:在使DuvSSL在适当范围内降低的情况下,也降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以降低照明对象物处的照度。在这些第二、第三情况下,由于一般明亮感增加的情况较多,所以能够降低照度而抑制能量消耗,是优选的。
第四,还可以进行如下控制:在提高该相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。在一般的照明环境下,大多判断为在低色温区域中在相对低照度环境下舒适,并且,大多判断为在高色温区域中在相对高照度环境下舒适。这种心理效果是作为舒适性效果而公知的,也能够进行取得这种效果的控制,优选进行如下控制:在提高相关色温时,提高作为发光装置的光通量和/或辐射通量,以提高照明对象物处的照度。
[考察]
根据以上的实验结果,能够导出以下所示的发明事项。
即,设在发光装置的主辐射方向上从各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),在从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
时,在通过使从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量变化而能够使φSSL(λ)满足以下条件的发光区域的情况下,得到本发明的第一~第四发明的第一实施方式的效果。另外,以下条件同样能够应用于本发明的第二发明的第一实施方式的发光装置的设计方法和本发明的第三发明的第一实施方式的发光装置的驱动方法。
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光。
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
另外,在实施例中设为内置有2种或3种发光区域的发光装置,但是,发光区域不限于2种、3种。
在发光区域为2种的情况下,由于作为发光装置的控制容易,所以是优选的方式。
在发光区域为3种的情况下,由于控制区域在色度坐标上不是线状而成为面状,所以能够在宽范围内调整色貌,是优选的。
在发光区域为4种以上的情况下,如上所述,除了在色度坐标上成为面状的控制以外,还能够独立控制相关色温、DuvSSL、色貌,所以是优选的。并且,不变更色度也能够调整色貌,所以是优选的。
另一方面,当过剩存在发光区域时,在现实的发光装置中控制烦杂,所以优选为10以下,更加优选为8以下。
并且,在具有多种发光区域的本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置中,在使各种发光区域的光通量或辐射通量变化时,可以采用以下方法。第一,存在使对各发光区域供给的电力变化的方法。并且,此时,使电流变化的方法比较简便,是优选的。进而,能够在各发光区域中设置光学的ND滤镜,通过在物理上更换滤镜,并且,通过以电气方式使偏光滤镜等的透射率变化,也可以使从发光区域射出的光通量和/或辐射通量变化。
并且,基于色貌良好的观点,优选满足以下条件3-4。
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由上述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
1.0≦SATav≦7.0 (4)
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
并且,实施例1、实施例6所示的全部φSSLN(λ)(N为1~M)满足所述条件1和条件2的发光装置也是优选方式。在这种方式的情况下,在以任意比例供给从发光区域射出的光的情况下,均能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。另外,在判断φSSLN(λ)(N为1~M)是否满足所述条件1和2时,假设从发光装置仅射出该φSSLN(λ)。
另一方面,仅利用实施例2、实施例5所示的从单独的发光区域射出的光,有时无法实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的情况。在这种情况下,通过发光区域的组合、光通量和/或辐射通量的比例的调整,有时也能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。可以说这种发光装置也属于本发明的第一~第四发明的第一实施方式的范围。
本发明的第一~第四发明的第一实施方式的一个特征在于,例如如实施例2、实施例5所示,即使将“无法实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的光源彼此”组合,也“能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌”。并且,如实施例3、实施例4、实施例7、实施例8所示,在视为单体的情况下,即使是“无法实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的光源”和“能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的光源”的组合,也“能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌”。这样,能够实现“能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌”的发光装置,而且,在“包含无法实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的光源的组合的情况下”、特别是将“无法实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的光源彼此”组合的情况下,关于用于实施本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置的方针,例如可以举出以下方针。
(1):设为组合了各种色度图上的色度坐标差别较大的发光区域而得到的发光装置。
(2):在能够定义相关色温的情况下,设为组合了该相关色温差别较大的多个发光区域而得到的发光装置。
(3):在能够定义与黑体辐射轨迹之间的距离Duv的情况下,设为组合了该距离Duv差别较大的多个发光区域而得到的发光装置。
下面,进一步对这点进行详细说明。关于用于实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的要件,如已经说明的那样,在发光装置中,需要使与光的分光分布有关的若干个参数满足特定值。其中,作为重要参数,举出与黑体辐射轨迹之间的距离Duv,所以,关于通过将无法实现良好色貌的光源彼此组合而能够实现本发明的第一~第四发明的第一实施方式的如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的理由,例示Duv来进行说明。
图56是CIE1976u’v’色度图,附图上的双点划线示出满足本发明第一~第四发明的第一实施方式的条件1的Duv的范围。
该范围以外的光源即图中A的光源和图中E的光源无法单独实现良好色貌。但是,在组合图中A的光源和图中E的光源的情况下,通过使其辐射通量比例或光通量比例变化,能够在连接A点和E点的直线上移动。于是,Duv的基于本发明的第一~第四发明的第一实施方式的适当范围不是直线延伸的带状而是以描绘弧线的方式存在,所以,以特定比例组合了来自两个光源的光的B点和C点存在于能够实现良好色貌的区域中。
存在无数个这种组合,在图56中,通过相关色温较低(2700K)的光源A和相关色温较高(5506K)的组合来实现。图82的色度图也与其类似。并且,还能够通过组合Duv的值极低且能够实现良好色貌的Duv的范围以外的光源、Duv的值极高且能够实现良好色貌的Duv的范围以外的光源来实现。
由此,在这些(1)、(2)、(3)中,特别优选进行设置使得本发明的第一~第四发明的第一实施方式公开的Duv范围即-0.0350以上-0.004以下的范围与能够通过发光区域的组合实现的色度范围至少一部分重合,进一步优选进行设置使得使用3个以上的发光区域在色度图上在面上重合。
进而,关于条件(2),在构成发光装置的多个发光区域中,具有最不同的相关色温的2个发光区域之间的相关色温差优选为2000K以上,更加优选为2500K以上,非常优选为3000K以上,格外优选为3500K以上,最优选为4000K以上。并且,关于条件(3),在构成发光装置的多个发光区域中,具有最不同的相关色温的2个发光区域之间的Duv差的绝对值优选为0.005以上,更加优选为0.010以上,非常优选为0.015以上,格外优选为0.020以上。
进而,能够实现“能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌”的发光装置,而且,在“包含无法实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的光源的组合的情况下”、特别是将“无法实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的光源彼此”组合的情况下,关于用于实施本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置的方针,也可以举出以下方针。
(4):设为组合了成为Acg差别较大的色貌的多个发光区域而得到的发光装置。
(5):设为组合了成为饱和度差ΔCn差别较大的色貌的多个发光区域而得到的发光装置。
(6):设为组合了成为饱和度差的平均SATav差别较大的色貌的多个发光区域而得到的发光装置。
在这些(4)、(5)、(6)中,特别优选进行设置使得本发明的第一~第四发明的第一实施方式公开的各个范围与能够通过发光区域的组合实现的各参数的范围至少一部分重合,进一步优选进行设置使得使用3个以上的发光区域在色度图上在面上重合。
进而,当使用4个以上的发光区域时,例如即使全部发光区域是“无法实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的光源彼此”,也能够比较容易地将(1)~(6)的全部项目调整为本发明第一~第四发明的第一实施方式公开的范围,是优选的。
并且,在本发明的第一~第四发明的第一实施方式中,发光区域中的至少一个发光区域被布线成能够相对于其他发光区域独立地电驱动的发光装置也是优选方式,全部发光区域被布线成能够相对于其他发光区域独立地电驱动的发光装置是更加优选的方式。并且,这样驱动发光装置是优选方式。在这种方式的情况下,对各个发光区域供给的电力的控制容易,能够实现符合使用者偏好的色貌。
另外,在本发明的第一~第四发明的第一实施方式中,也可以构成为某个发光区域从属于其他发光区域电驱动。例如,在对2个发光区域注入电流时,也可以使另一方以电气方式从属于一方,以使得在增加对1个发光区域注入的电流时,减少对另一个发光区域注入的电流。这种电路能够通过例如使用可变电阻等的结构而容易地实现,并且不需要多个电源,所以是优选的。
并且,从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方能够变化的发光装置也是优选方式,在从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时、能够独立控制从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量的发光装置也是优选方式。并且,这样驱动发光装置是优选方式。在这种方式中,能够实现色貌的参数可变,能够容易地实现符合使用者偏好的色貌。
并且,位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L为0.4mm以上200mm以下的发光装置是优选方式。在这种方式中,很难视觉辨认从多个发光区域射出的光的颜色分离,能够减少观察发光装置本身时的不舒适感。并且,在视为照明光时,空间的加法混色充分发挥功能,在对照明对象物进行照射时,能够减少被照明的区域的颜色不均,是优选的。
使用附图对位于包络发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L进行说明。
图50示出实施例2中使用的封装LED20,但是,最接近发光区域22的发光区域是发光区域11、12和13。其中,包络发光区域12的假想外周7成为最大的假想外周,位于该外周上的任意两点71成为最大距离L。即,最大距离L用2点间的距离72表示,0.4mm以上200mm以下的情况是优选方式。
图57所示的实施例3中使用的照明系统30和图64所示的实施例4中使用的一对封装LED40也同样。
位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L优选为0.4mm以上,更加优选为2mm以上,非常优选为5mm以上,格外优选为10mm以上。这是因为,包络1个发光区域的假想外周越大,则基本上越容易成为能够射出高辐射通量(和/或高光通量)的构造。并且,位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L优选为200mm以下,更加优选为150mm以下,非常优选为100mm以下,格外优选为50mm以下。基于抑制产生被照明的区域的空间上颜色不均的观点,这是重要且优选的。
另一方面,在本发明的第三发明的第一实施方式的驱动方法中,在使指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化时,能够设从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。当进行这种控制时,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调整由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,所以是优选的。
并且,在该发光装置的驱动方法中,优选在使由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg在适当范围内减少时、减少从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量的驱动方法;在使相关色温TSSL(K)增加时、增加从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量的驱动方法;在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL在适当范围内减少时、减少从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量的驱动方法。并且,与此同时意味着,优选在使由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg在适当范围内增加时、增加从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量的驱动方法;在使相关色温TSSL(K)减少时、减少从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量的驱动方法;在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL在适当范围内增加时、增加从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量的驱动方法。
在使由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg在适当范围内减少的情况下,能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。根据各种视觉实验,当这样使指标Acg减少时,明亮度感提高,所以,即使减少计测出的光通量和/或辐射通量或照度,照明对象物也能够维持良好色貌,这样,能够抑制发光装置的能量消耗,所以是优选的。同样,在使指标Acg在适当范围内增加的情况下,优选增加计测出的光通量和/或辐射通量或照度,维持照明对象物的良好色貌。
并且,在使相关色温TSSL(K)增加的情况下,通过进行驱动以使光通量和/或辐射通量增加,根据舒适性效果,能够实现舒适的照明。并且,相反,在降低该色温时,还能够进行降低作为发光装置的光通量和/或辐射通量以降低照明对象物处的照度的控制。这是取得所述舒适性效果的控制,是优选的。
并且,在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL在适当范围内减少的情况下,能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。根据各种视觉实验,当这样使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL在适当范围内减少时,明亮度感提高,所以,即使减少计测出的光通量和/或辐射通量或照度,照明对象物也能够维持良好色貌,这样,能够抑制发光装置的能量消耗,所以是优选的。同样,在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL在适当范围内增加的情况下,优选增加计测出的光通量和/或辐射通量或照度,维持照明对象物的良好色貌。
另外,在本发明的第一~第四发明的第一实施方式中,还能够进行与前面说明的相反的控制,根据照明对象物、照明环境、目的等,当然能够适当选择控制方法。
另一方面,根据实验结果,还能够导出以下所示的发明事项。
即,照明方法包含准备对象物的照明对象物准备步骤、以及通过从发光装置射出的光对对象物进行照明的照明步骤,所述发光装置内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域并且在至少一个发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,
在所述照明步骤中,进行照明以使得在从所述发光装置射出的光对对象物进行照明时,在所述对象物的位置处测定的光满足以下<1>、<2>和<3>,在这种照明方法的情况下,得到本发明的第一~第四发明的第一实施方式的效果。
<1>在所述对象物的位置处测定的光的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040。
<2>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由上述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
1.0≦SATav≦7.0 (4)
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差ΔCmax-ΔCmin满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
<3>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
并且,优选如下的照明方法:设到达所述对象物的位置的从各发光要素射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),在所述对象物的位置处测定的光的分光分布φSSL(λ)为
时,能够使全部φSSLN(λ)满足所述<1><2><3>。
并且,优选使M个发光区域中的至少一个发光区域相对于其他发光区域独立地被电驱动并进行照明的照明方法,更加优选使M个发光区域全部相对于其他发光区域独立地被电驱动并进行照明的照明方法。
并且,优选使指标SATav、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL中的至少一方变化的照明方法,优选在使上述指标中的至少一方变化时对该对象物处的照度进行独立控制的照明方法,优选在使上述指标中的至少一方变化时使该对象物处的照度不变的照明方法。
设照度不变意味着实质上不变更照度,优选照度的变化为±20%以下,更加优选为±15%以下,进一步优选为±10%以下,特别优选为±5%以下,最优选为±3%以下。这样,不依赖于照明对象物处的照度,能够容易地调整由于分光分布的形状变化而引起的色貌的差,根据照明环境、对象物、目的等,比较容易地发现适当的分光分布,所以是优选的。
并且,优选在使指标SATav增加时降低该对象物处的照度的照明方法。当使上述指标增加时,能够实现更加生动的外貌,在这种状况下,一般而言明亮度感增加,所以,通过降低照度,能够抑制能量消耗。与此同时,意味着优选在使指标SATav减少时增加该对象物处的照度的照明方法。
并且,优选在使相关色温TSSL(K)增加时增加该对象物处的照度的照明方法。在使相关色温TSSL(K)增加的情况下,通过进行驱动以增加照度,根据舒适性效果,能够实现舒适的照明。并且,相反,在降低该色温时,还能够进行降低照明对象物处的照度的控制。这是取得所述舒适性效果的控制,是优选的。
并且,优选在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL减少时降低该对象物处的照度的照明方法。根据各种视觉实验,当这样使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL在适当范围内减少时,明亮度感提高,所以,即使降低照度,照明对象物也能够维持良好色貌,这样,能够抑制发光装置的能量消耗,所以是优选的。同样,在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL在适当范围内增加的情况下,优选增加照度,维持照明对象物的良好色貌。
并且,优选如下的照明方法:在设位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离为L、发光装置与照明对象物的距离为H时,设定距离H以使得成为5×L≦H≦500×L。
此时,测定距离的发光装置的基点是发光装置的照射口。
根据这种照明方法,在从照明对象物的位置观测发光装置时,很难视觉辨认作为光源的颜色分离,不容易在空间上对照明对象物产生颜色不均,所以是优选的。
在位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L、发光装置与照明对象物的距离H中,H优选为5×L以上,更加优选为10×L以上,非常优选为15×L以上,格外优选为20×L以上。如果H在适当范围内较大、即远远大于位于包络不同发光区域的假想外周上的任意2点的最大距离L,则从不同发光区域射出的光在空间上充分混合,所以是优选的。另一方面,H优选为500×L以下,更加优选为250×L以下,非常优选为100×L以下,格外优选为50×L以下。这是因为,当H分开必要程度以上时,无法针对照明对象物确保充分的照度,为了以适当范围的驱动电力实现优选的照度环境,这是重要的。
(本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式)
实施例9
首先,准备具有图101所示的分光透射特性的光学滤镜。并且,准备具有紫色LED、SBCA荧光体、β-SiAlON荧光体、CASON荧光体的封装LED作为发光要素,将它们6个搭载在LED板上,制作LED模块。此时,图102中虚线示出利用从该LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的分光分布。并且,在图103中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该LED模块进行照明的情况下和利用根据该LED模块的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,将此时的测光学特性、测色学特性总结在表17中的参考实施例1中。这里,根据各值可知,从该参考实施例1的LED模块在轴上射出的光实现了良好色貌。
接着,使用该LED模块制作实施例9的LED照明器具。此时,在光的射出方向上搭载具有图101所示的分光透射特性的光学滤镜。图102中的实线是利用从所述LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的实施例9的LED照明器具的分光分布。这里,可知在实施例9的LED照明器具的分光分布中,根据所述光学滤镜的特性而附加了凹凸。并且,在图103中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该实施例9的LED照明器具进行照明的情况下和利用根据该LED照明器具的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,此时的测光学特性、测色学特性总结在表17中的实施例9中。
该实施例9的照明器具的Duv(φSSL)为-0.02063,从该参考实施例1的LED模块的Duv(Φelm)即-0.02110增加了0.00047。该实施例9的照明器具的Acg(φSSL)为-267.09,从该参考实施例1的LED模块的Acg(Φelm)即-246.70减少了20.39。并且,该实施例9的照明器具的SATav(φSSL)为5.06,从该参考实施例1的LED模块的SATav(Φelm)即4.14增加了0.92,在利用同一照度进行观测时,成为更加鲜艳、更加良好的色貌。
实施例10
首先,准备具有图104所示的分光透射特性的光学滤镜。并且,准备具有4种中心波长的半导体发光元件作为发光要素,将它们4个搭载在1个封装中,制作封装LED。进而,将这些封装LED搭载在12个LED板上,制作LED模块。此时,图105中虚线示出利用从该LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的分光分布。并且,在图106中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该LED模块进行照明的情况下和利用根据该LED模块的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,将此时的测光学特性、测色学特性总结在表17中的参考比较例1中。这里,根据各值可知,从该参考比较例1的LED模块在轴上射出的光无法实现良好色貌。
接着,使用该LED模块制作实施例10的LED照明器具。此时,在光的射出方向上搭载图104所示的光学滤镜。图105中的实线是利用从所述LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的实施例10的LED照明器具的分光分布。这里,可知在实施例10的LED照明器具的分光分布中,根据所述光学滤镜的特性,由于LED发光而引起的辐射通量的相对强度变化,并且附加了凹凸。并且,在图106中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该实施例10的LED照明器具进行照明的情况下和利用根据该LED照明器具的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,此时的测光学特性、测色学特性总结在表17中的实施例10中。
该实施例10的照明器具的Duv(φSSL)为-0.00424,从该参考比较例1的LED模块的Duv(Φelm)即0.00029减少了0.00453。该实施例10的照明器具的Acg(φSSL)为-81.41,从该参考比较例1的LED模块的Acg(Φelm)即-6.75减少了74.66。并且,该照明器具的SATav(φSSL)为5.28,从该参考比较例1的LED模块的SATav(Φelm)即1.59增加了3.69。
其结果,即使是使用无法实现良好色貌的半导体发光元件、封装LED、LED模块的照明器具,根据控制要素的光学特性,也能够实现能够实现良好色貌的LED照明器具。
比较例2
除了准备具有蓝色LED、绿色荧光体、红色荧光体的封装LED作为发光要素以外,与实施例9同样地制作参考比较例2的LED模块和比较例2的LED照明装置。
此时,图107中虚线示出利用从该LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的分光分布。并且,在图108中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该LED模块进行照明的情况下和利用根据该LED模块的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,将此时的测光学特性、测色学特性总结在表17中的参考比较例2中。这里,根据各值可知,从该参考比较例2的LED模块在轴上射出的光无法实现良好色貌。
另一方面,与实施例9相同的搭载图98所示的光学滤镜而制作的比较例2的LED照明器具的特性如下所述。图107中的实线是利用从所述LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的比较例2的LED照明器具的分光分布。这里,可知在比较例2的LED照明器具的分光分布中,根据所述光学滤镜的特性而附加了凹凸。并且,在图108中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该比较例2的LED照明器具进行照明的情况下和利用根据该LED照明器具的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,此时的测光学特性、测色学特性总结在表17中的比较例2中。
该比较例2的照明器具的Duv(φSSL)为0.00716,从该参考比较例2的LED模块的Duv(Φelm)即0.00819减少了0.00103。该比较例2的照明器具的Acg(φSSL)为120.86,从该参考比较例2的LED模块的Acg(Φelm)即156.15减少了35.29。并且,该比较例2的照明器具的SATav(φSSL)为-2.44,从该参考比较例2的LED模块的SATav(Φelm)即-3.33增加了0.89。
其结果,可知即使是在与特定发光要素组合时能够实现良好色貌的控制要素,在与使用其他半导体发光元件、封装LED、LED模块的照明器具进行组合的情况下,有时也无法实现良好色貌。
【表17】
实施例11
首先,准备具有图101所示的分光透射特性的光学滤镜。并且,准备具有蓝色LED、CSO荧光体、CASN荧光体的封装LED作为发光要素,将它们18个搭载在LED板上,制作LED模块。此时,图109中虚线示出利用从该LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的分光分布。并且,在图110中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该LED模块进行照明的情况下和利用根据该LED模块的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,将此时的测光学特性、测色学特性总结在表18中的参考实施例2中。这里,根据各值可知,从该参考实施例2的LED模块在轴上射出的光实现了良好色貌。
【表18】
接着,使用该LED模块制作实施例11的LED照明器具。此时,在光的射出方向上搭载具有图101所示的分光透射特性的光学滤镜。图109中的实线是利用从所述LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的实施例11的LED照明器具的分光分布。这里,可知在实施例11的LED照明器具的分光分布中,根据所述光学滤镜的特性而附加了凹凸。并且,在图110中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该实施例9的LED照明器具进行照明的情况下和利用根据该LED照明器具的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,此时的测光学特性、测色学特性总结在表18中的实施例11中。
该实施例11的照明器具的Duv(φSSL)为-0.01160,从该参考实施例2的LED模块的Duv(Φelm)即-0.01115增加了0.00045。该实施例11的照明器具的Acg(φSSL)为-120.97,从该参考实施例2的LED模块的Acg(Φelm)即-24.30减少了96.67。并且,该实施例9的照明器具的SATav(φSSL)为4.13,从该参考实施例1的LED模块的SATav(Φelm)即3.08增加了1.05,在利用同一照度进行观测时,成为更加鲜艳、更加良好的色貌。
实施例12
首先,准备具有图104所示的分光透射特性的光学滤镜。并且,制作具有蓝色LED、LuAG荧光体、CASN荧光体的封装LED作为发光要素。进而,将这18个封装LED搭载在LED板上,制作LED模块。此时,图111中虚线示出利用从该LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的分光分布。并且,在图112中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该LED模块进行照明的情况下和利用根据该LED模块的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,将此时的测光学特性、测色学特性总结在表18中的参考比较例3中。这里,根据各值可知,从该参考比较例3的LED模块在轴上射出的光无法实现良好色貌。
接着,使用该LED模块制作实施例12的LED照明器具。此时,在光的射出方向上搭载图104所示的光学滤镜。图111中的实线是利用从所述LED模块在轴上辐射的光的最大分光辐射通量进行归一化后的实施例12的LED照明器具的分光分布。这里,可知在实施例12的LED照明器具的分光分布中,根据所述光学滤镜的特性,由于LED发光而引起的辐射通量的相对强度变化,并且附加了凹凸。并且,在图112中还示出该分光分布;以及在数学上假设了将#01~#15这15种修正蒙赛尔色卡作为照明对象物的情况并分别示出利用该实施例10的LED照明器具进行照明的情况下和利用根据该LED照明器具的相关色温导出的基准光进行照明的情况下的a*值、b*值的CIELAB描绘。进而,此时的测光学特性、测色学特性总结在表18中的实施例12中。
该实施例12的照明器具的Duv(φSSL)为-0.00593,从该参考比较例3的LED模块的Duv(Φelm)即-0.00129减少了0.00464。该实施例12的照明器具的Acg(φSSL)为-19.95,从该参考比较例3的LED模块的Acg(Φelm)即141.23减少了161.18。并且,该照明器具的SATav(φSSL)为3.45,从该参考比较例3的LED模块的SATav(Φelm)即0.51增加了2.94。
其结果,即使是使用无法实现良好色貌的半导体发光元件、封装LED、LED模块的照明器具,根据控制要素的光学特性,也能够实现能够实现良好色貌的LED照明器具。
[考察]
根据以上的实验结果,能够导出以下所示的发明事项。
第一,通过考察参考比较例1和实施例10的结果、以及参考比较例3和实施例12的结果,通过针对无法实现良好色貌的参考比较例1、参考比较例3的发光装置(在本发明的第一发明的第二实施方式中可以理解为发光要素)配置适当的控制要素,能够分别实现能够实现良好色貌的实施例10、实施例12的发光装置。
即,发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,设波长为λ(nm),从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),在Φelm(λ)不满足下述条件1和条件2中的至少任意一方、φSSL(λ)满足下述条件1和条件2的情况下,通过控制要素,无法实现良好色貌的发光装置(发光要素)成为能够实现良好色貌的发光装置。
特别是通过对市面上已经发布的无法实现良好色貌的LED照明装置配置特定控制要素,能够成为本实施方式的能够实现良好色貌的发光装置。
本实施方式的条件1和条件2是通过所述的第一步骤~第四步骤导出的条件。
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光。
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
并且,优选Φelm(λ)不满足下述条件3和条件4中的至少任意一方、φSSL(λ)满足条件3和条件4的方式。另外,条件3和条件4也是通过所述的第一步骤~第四步骤导出的条件。
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由上述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
1.0≦SATav≦7.0 (4)
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
第二,通过考察参考实施例1和实施例9的结果、以及参考实施例2和实施例11的结果,通过对能够实现良好色貌的参考实施例1、参考实施例2的发光装置(可以理解为发光要素)配置适当的控制要素,能够分别实现能够进一步实现良好色貌的实施例9、实施例11的发光装置。
即,发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,设波长为λ(nm),从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),在Φelm(λ)满足上述条件1和条件2、φSSL(λ)满足上述条件1和条件2的情况下,通过控制要素,能够实现良好色貌的发光装置(发光要素)成为能够进一步实现良好色貌的发光装置。
特别是在作为照明用途加以利用时色貌优良的半导体发光装置中,也能够根据利用者的偏好进一步调整色貌。
并且,优选Φelm(λ)满足上述条件3和条件4、φSSL(λ)满足上述条件3和条件4的方式。
另一方面,本发明的第五发明的第二实施方式的发光装置的制造方法同样能够根据上述实验结果导出。
即,一种发光装置的制造方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,该制造方法包含以下步骤:准备具有发光要素的第一发光装置的步骤;以及配置控制要素以使得从第一发光装置在主辐射方向上射出的光的至少一部分穿过、并制造第二发光装置的步骤,设波长为λ(nm)、从该第一发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该第二发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),Φelm(λ)不满足上述条件1和条件2中的至少任意一方,φSSL(λ)满足上述条件1和条件2。
特别是实施对市面上已经发布的无法实现良好色貌的LED照明装置配置特定控制要素的步骤、制造本实施方式的能够实现良好色貌的发光装置这点属于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的技术范围。
并且,一种发光装置的制造方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,该制造方法包含以下步骤:准备具有发光要素的第一发光装置的步骤;以及配置控制要素以使得从第一发光装置在主辐射方向上射出的光的至少一部分穿过、并制造第二发光装置的步骤,设波长为λ(nm)、从该第一发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该第二发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),Φelm(λ)满足上述条件1和条件2,φSSL(λ)也满足上述条件1和条件2。
而且,本发明的第二发明的第二实施方式的发光装置的设计方法同样能够根据上述实验结果导出。
即,一种发光装置的设计方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,设波长为λ(nm)、从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主要辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),进行设计以使得Φelm(λ)不满足上述条件1和条件2中的至少任意一方,φSSL(λ)满足上述条件1和条件2。
并且,一种发光装置的设计方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,设波长为λ(nm)、从该发光要素在主要辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主要辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),进行设计以使得Φelm(λ)满足上述条件1和条件2,φSSL(λ)也满足上述条件1和条件2。
而且,本发明的第四发明的第二实施方式的照明方法同样能够根据上述实验结果导出。
即,一种照明方法,该照明方法包含准备照明对象物的照明对象物准备步骤、以及通过从发光装置射出的光对对象物进行照明的照明步骤,所述发光装置包含作为发光要素的半导体发光元件和控制要素,其特征在于,在所述照明步骤中,进行照明以使得在从所述发光要素射出的光对对象物进行照明时,在所述对象物的位置处测定的光至少不满足以下<1>、<2>和<3>中的任意一方,在从所述发光装置射出的光对对象物进行照明时,在所述对象物的位置处测定的光全部满足以下<1>、<2>和<3>。
这种<1>、<2>和<3>是通过所述的第一步骤~第四步骤导出的条件。
<1>在所述对象物的位置处测定的对象光的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv为-0.0350≦Duv≦-0.0040。
<2>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的对象光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的对象光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由上述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
1.0≦SATav≦7.0 (4)
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差ΔCmax-ΔCmin满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
<3>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的对象光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的对象光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
并且,优选进行照明以使得从发光装置射出的光满足<4>的方式。另外,<4>也是通过所述的第一步骤~第四步骤导出的条件。
<4>设在所述对象物的位置处测定的对象光的分光分布为φ(λ)、根据在所述对象物的位置处测定的对象光的T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、在所述对象物的位置处测定的对象光的三刺激值为(X、Y、Z)、根据在所述对象物的位置处测定的对象光的T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将在所述对象物的位置处测定的对象光的归一化分光分布S(λ)、根据在所述对象物的位置处测定的对象光的T(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
并且,一种照明方法,该照明方法包含准备照明对象物的照明对象物准备步骤、以及通过从发光装置射出的光对对象物进行照明的照明步骤,所述发光装置包含作为发光要素的半导体发光元件和控制要素,其特征在于,在所述照明步骤中,进行照明以使得在从所述发光要素射出的光对对象物进行照明时,在所述对象物的位置处测定的光全部满足上述<1>、<2>和<3>,在从所述发光装置射出的光对对象物进行照明时,在所述对象物的位置处测定的光也全部满足上述<1>、<2>和<3>。
并且,优选进行照明以使得从发光装置射出的光满足<4>的方式。
下面,对用于实施本发明的第一和第四发明的第一实施方式的成为如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的发光装置和照明方法的优选实施方式进行说明,但是,用于实施本发明的第一和第四发明的第一实施方式的发光装置和照明方法的方式不限于以下说明中使用的方式。
并且,下面,对用于实施本发明的第一、第五、第二和第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法和照明方法的优选实施方式进行说明,但是,用于实施本发明的第一、第五、第二和第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法和照明方法的方式不限于以下说明中使用的方式。
关于本发明的第四发明的第一实施方式的照明方法,只要对照明对象物照射的成为颜色刺激的试验光的测光学特性在适当范围内、并且假设了利用计算用基准光进行照明时这15种色卡的色貌与假设了利用实测的试验光分光分布进行照明时这15种色卡的色貌的差在适当范围内即可,发光装置的结构、材料等没有制约。
关于本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置,只要从发光装置在主辐射方向上射出、对照明对象物成为颜色刺激的试验光的辐射计测学特性、测光学特性在适当范围内即可,发光装置的结构、材料等没有制约。
关于本发明的第一、第五和第二发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法,只要从发光装置在主辐射方向上射出、对照明对象物成为颜色刺激的试验光的辐射计测学特性、测光学特性在适当范围内即可,发光装置的结构、材料等没有制约。
用于实施本发明的第四或第一发明的第一实施方式的照明方法或发光装置的照明光源、包含该照明光源的照明器具、包含该照明光源或照明器具的照明系统等发光装置包含至少一个作为发光要素的半导体发光元件。包含半导体发光元件的照明光源例如可以将蓝色、绿色、红色的种类不同的多个半导体发光元件内置在一个照明光源中,并且,也可以在一个照明光源中包含蓝色半导体发光元件,在不同的一个照明光源中包含绿色半导体发光元件,在又不同的另一个照明光源中包含红色半导体发光元件,它们在照明器具中与透镜、反射鏡、驱动电路等成为一体而提供给照明系统。进而,在一个照明器具中存在一个照明光源、在其中内置有单体的半导体发光元件的情况下,作为单体的照明光源、照明器具,虽然无法实施本发明的第四或第一发明的第一实施方式的照明方法或发光装置,但是,通过与来自照明系统中存在的不同照明器具的光进行加法混色,可以使作为照明系统辐射的光在照明对象物的位置处满足期望特性,也可以使作为照明系统辐射的光中的主辐射方向的光满足期望特性。任意方式下,只要最终对照明对象物进行照射的作为颜色刺激的光或从发光装置射出的光中的主辐射方向的光满足本发明的第一~第四发明的第一实施方式的适当条件即可。
并且,用于实施本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法的照明光源、包含该照明光源的照明器具、包含该照明光源或照明器具的照明系统等发光装置至少包含发光要素和控制要素。并且,作为发光要素,优选包含半导体发光元件。包含半导体发光元件的照明光源例如可以将蓝色、绿色、红色的种类不同的多个半导体发光元件内置在一个照明光源中,并且,也可以在一个照明光源中包含蓝色半导体发光元件,在不同的一个照明光源中包含绿色半导体发光元件,在又不同的另一个照明光源中包含红色半导体发光元件,它们在照明器具中与滤镜、透镜、反射鏡、驱动电路等成为一体而提供给照明系统。进而,在一个照明器具中存在一个照明光源、在其中内置有单体的半导体发光元件的情况下,作为单体的照明光源、照明器具,虽然无法实施本发明的第四或第一发明的第二实施方式的照明方法或发光装置,但是,通过与来自照明系统中存在的不同照明器具的光进行加法混色,可以使作为照明系统辐射的光在照明对象物的位置处满足期望特性,也可以使作为照明系统辐射的光中的主辐射方向的光满足期望特性。任意方式下,只要从发光装置射出的光中的主辐射方向的光或最终对照明对象物进行照射的作为颜色刺激的光满足本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的适当条件即可。
下面,在满足所述适当条件的基础上,记载本发明的第一~第四发明的第一实施方式的能够实现如在室外看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的发光装置优选应该具有的特性。
并且,在满足所述适当条件的基础上,记载本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置、用于实施第五发明的第二实施方式的发光装置的制造方法、第二发明的第二实施方式的发光装置的设计方法和第四发明的第二实施方式的照明方法的发光装置优选应该具有的特性。
本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、第一发明的第二实施方式的发光装置、用于实施第五发明的第二实施方式的发光装置的制造方法、第二发明的第二实施方式的发光装置的设计方法或第四发明的第二实施方式的照明方法的发光装置优选具有在Λ1(380nm)到Λ2(495nm)的短波长区域内具有峰值的发光要素(发光材料),并且,具有在Λ2(495nm)到Λ3(590nm)的中间波长区域内具有峰值的不同的发光要素(发光材料),还具有在Λ3(590nm)到780nm的长波长区域内具有峰值的又不同的发光要素(发光材料)。这是因为,独立地对各个发光要素进行强度设定或强度控制能够容易地实现优选的色貌。
由此,本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、第一发明的第二实施方式的发光装置、用于实施第五发明的第二实施方式的发光装置的制造方法、第二发明的第二实施方式的发光装置的设计方法或第四发明的第二实施方式的照明方法的发光装置优选在上述3个波长区域中分别各具有至少一种具有发光峰值的发光要素(发光材料),并且,更加优选在该3个波长区域中的2个区域中各具有一种发光要素(发光材料)、其他一个区域具有多个发光要素(发光材料),进而,非常优选在该3个波长区域中的1个区域中具有1种发光要素(发光材料)、其他2个区域具有多个发光要素(发光材料),格外优选在该3个波长区域全部中具有多个发光要素。这是因为,通过以在1个区域中具有两个以上的峰值波长的方式内置发光要素,分光分布的控制性显著提高,在数学上容易将被照明的对象物的色貌控制成期望色貌。
由此,在使用荧光体用激励光源作为半导体发光元件的现实发光装置中,优选1个发光装置中的荧光体种类为2种,结合半导体发光元件的波长,在该3个波长区域中分别具有峰值波长。进而,更加优选荧光体种类为3种,结合半导体发光元件的波长,在该3个波长区域中的至少1个区域中内置2种发光要素。基于这种想法,荧光体种类非常优选为4种以上,格外优选为5种。特别是当在1个光源内存在6种以上的荧光体时,由于荧光体间的相互吸收等,光谱的控制性反而会降低,所以是不优选的。并且,基于与此不同的观点、即实现简便的发光装置的观点,也可以设荧光体种类为1种,结合半导体发光元件的发光峰值,利用2种发光要素构成发光装置。
并且,在仅利用具有不同峰值波长的半导体发光元件构成实际的发光装置的情况下也是同样的。即,基于实现优选的分光分布的观点,1个光源中的半导体发光元件的种类优选为3种以上,更加优选为4种以上,非常优选为5种以上,格外优选为6种。在7种以上的情况下,在光源中的搭载烦杂等,所以是不优选的。并且,基于与此不同的实现简便的发光装置的观点,也可以利用2种半导体发光元件构成发光装置。
另外,可以自由混合搭载半导体发光元件和荧光体,可以将蓝色发光元件和2种(绿色、红色)荧光体搭载在1个光源内,并且,也可以将蓝色发光元件和3种(绿色、红色1、红色2)荧光体搭载在1个光源内。进而,还可以将紫色发光元件和4种荧光体(蓝色、绿色、红色1、红色2)搭载在1个光源内。进而,还可以在一个光源中内置搭载了蓝色发光元件和2种(绿色、红色)荧光体的部分以及搭载了紫色发光元件和3种荧光体(蓝色、绿色、红色)的部分。
关于3个波长区域内的各发光要素(发光材料),从控制峰值部分的强度和峰值间的谷的强度的观点、即在分光分布中形成适当凹凸的观点来看,优选至少一个波长区域包含波段比较窄的发光要素。相反,仅利用具有分别与3个波长区域的宽度相同程度的宽度的发光要素,很难在分光分布中形成适当凹凸。由此,在本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、第一发明的第二实施方式的发光装置、用于实施第五发明的第二实施方式的发光装置的制造方法、第二发明的第二实施方式的发光装置的设计方法或第四发明的第二实施方式的照明方法的发光装置中,优选至少一个波长区域包含波段比较窄的发光要素,但是,更加优选在3个波长区域中的2个区域中包含波段比较窄的发光要素,更加优选在3个波长区域的全部区域中包含波段比较窄的发光要素。此时,波段比较窄的发光要素可以成为仅其单体在某个波长区域内的发光要素,但是,更加优选在该波长区域内存在多种波段比较窄的发光要素,进而,更加优选在该波长区域内存在波段比较窄的发光要素和波段比较宽的发光要素。
另外,这里所说的波段比较窄是指,发光要素(发光材料)的半值全宽相对于短波长区域(380nm至495nm)、中间波长区域(495nm至590nm)、长波长区域(590nm至780nm)的各个区域宽度即115nm、95nm、190nm为2/3以下。并且,在波段比较窄的发光要素中,其半值全宽相对于各个区域宽度优选为1/2以下,更加优选为1/3以下,非常优选为1/4以下,格外优选为1/5以下。并且,关于波段过度极端窄的光谱,有时不在发光装置内搭载多种发光要素则不能实现期望特性,所以,该半值全宽优选为2nm以上,更加优选为4nm以上,非常优选为6nm以上,格外优选为8nm以上。
如果从实现期望分光分布的观点进行记载,则当设为波段比较窄的发光要素(发光材料)的组合时,容易在分光分布中形成凹凸形状,容易使视觉实验中明确了适当范围的指标Acg、辐射效率K(lm/W)等成为期望值,所以是优选的。并且,将该光视为颜色刺激,关于假设了该发光装置的照明时这15种色卡的色貌与假设了计算用基准光的照明时的色貌的差,通过在发光要素中内置波段比较窄的发光要素,容易使饱和度控制、特别是视觉实验中明确了适当范围的|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|等成为适当的数值范围,所以是优选的。进而,当使用波段比较窄的荧光体时,与使用宽波段荧光体的情况相比,Duv控制也变得容易,所以是优选的。
在本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置中,优选将以下的发光材料、荧光体材料、半导体发光元件作为发光要素内置在发光装置中。
并且,在本发明的第一、第五、第二和第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法和照明方法中,针对从发光要素发出的宽波段的分光分布,通过控制要素对该分光分布的一部分进行吸收、反射、会聚等,由此,能够实现波段比发光要素更窄的分光分布,是优选的。
在本发明的第一、第五、第二和第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法和照明方法中,优选将以下的发光材料、荧光体材料、半导体发光元件作为发光要素内置在发光装置中。
首先,在该3个波长区域中的Λ1(380nm)~Λ2(495nm)的短波长区域中,可以包含来自热丝等的热辐射光、来自荧光管、高压钠灯等的放电辐射光、来自激光器等的感应发射光、来自半导体发光元件的自然发射光、来自荧光体的自然发射光等从所有光源发出的光。其中,特别是来自被光激励的荧光体的发光、来自半导体发光元件的发光、来自半导体激光器的发光能够实现小型、能量效率高、波段比较窄的发光,所以是优选的。
具体而言,优选以下情况。
作为半导体发光元件,优选在活性层构造中含有蓝宝石衬底上或GaN衬底上形成的In(Al)GaN类材料的紫色发光元件(峰值波长为395nm~420nm左右)、蓝紫色发光元件(峰值波长为420nm~455nm左右)、蓝色发光元件(峰值波长为455nm~485nm左右)。进而,还优选在活性层构造中含有GaAs衬底上形成的Zn(Cd)(S)Se类材料的蓝色发光元件(峰值波长为455nm~485nm左右)。
另外,通常情况下,半导体发光元件或荧光体等发光要素(发光材料)所呈现的辐射通量的分光分布、其峰值波长根据周边温度、封装或灯具等发光装置的散热环境、注入电流、电路结构、或者情况引起的劣化等,发生一些变动。由此,关于某个驱动条件下的峰值波长为418nm的半导体发光元件,当周边环境的温度上升时,例如有时呈现421nm的峰值波长等。
可以说以下叙述的半导体发光元件或荧光体等发光要素(发光材料)所呈现的辐射通量的分光分布及其峰值波长也是同样的。
活性层构造可以是层叠了量子阱层和势垒层而成的多量子阱构造,或者也可以是包含比较厚的活性层和势垒层(或覆盖层)的单异质或双异质构造,还可以是由一个pn结构成的同质结。
特别是在活性层含有In(Al)GaN类材料的情况下,与蓝色发光元件相比,在活性层构造内In浓度变低的蓝紫色发光元件、紫色发光元件中,由In的偏析而引起的发光波长波动减小且发光光谱的半值全宽变窄,所以是优选的。进而,在蓝紫色发光元件、紫色发光元件中,波长更靠近本波长区域即380nm~495nm的比较外侧(短波长侧),Duv的控制容易,所以是优选的。即,在本发明的第一~第五发明中,在Λ1(380nm)~Λ2(495nm)的短波长区域中具有发光峰值的半导体发光元件优选为蓝色发光元件(峰值波长为455nm~485nm左右),更加优选为波长更短的蓝紫色发光元件(峰值波长为420nm~455nm左右),非常优选的是紫色发光元件(峰值波长为395nm~420nm左右)。并且,优选使用多种这些发光元件。
并且,优选使用半导体激光器作为发光要素,基于与上述相同的理由,优选为蓝色半导体激光器(振荡波长为455nm~485nm左右),更加优选为波长更长的蓝紫色半导体激光器(振荡波长为420nm~455nm左右),非常优选为紫色半导体激光器(振荡波长为395nm~420nm左右)。
关于本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的短波长区域的半导体发光元件,优选其发光光谱的半值全宽较窄。基于该观点,短波长区域中使用的半导体发光元件的半值全宽优选为45nm以下,更加优选为40nm以下,非常优选为35nm以下,格外优选为30nm以下。并且,关于波段极端窄的光谱,有时如果不在发光装置内搭载多种发光要素则无法实现期望特性,所以,短波长区域中使用的半导体发光元件的半值全宽优选为2nm以上,更加优选为4nm以上,非常优选为6nm以上,格外优选为8nm以上。
关于本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的短波长区域的半导体发光元件,优选在活性层构造中含有In(Al)GaN类材料,所以,优选在蓝宝石衬底上或GaN衬底上形成的发光元件。特别是与在蓝宝石衬底上形成的情况相比,在GaN衬底上形成的发光元件的活性层中的In偏析程度更加良好。这依赖于衬底与活性层构造材料之间的晶格匹配性。因此,能够使GaN衬底上的In(Al)GaN发光光谱的半值全宽更窄,所以,能够期待与本发明的第一~第五发明之间的显著的相乘效果,是非常优选的。进而,即使是GaN衬底上的发光元件,也特别优选在半极性面、无极性面上形成的元件。这是因为,针对晶体生长方向的压电极化效应减小,所以,量子阱层内的空间电子与空穴的波动函数的空间上的重合变大,原理上能够实现发光效率的提高和光谱的窄波段化。由此,使用半极性或无极性GaN衬底上的半导体发光元件能够期待与本发明的第一~第五发明之间的显著的相乘效果,所以是非常优选的。
并且,优选衬底的厚度较厚的情况以及从半导体发光元件完全剥离的情况中的任意一个情况。特别是在GaN衬底上制作了短波长区域的半导体发光元件的情况下,为了帮助来自GaN衬底侧壁的光的取出,优选衬底较厚,优选为100μm以上,更加优选为200μm以上,非常优选为400μm以上,格外优选为600μm以上。另一方面,根据元件制作上的便利性,衬底厚度优选为2mm以下,更加优选为1.8mm以下,非常优选为1.6mm以下,格外优选为1.4mm以下。
另一方面,在蓝宝石衬底上等制作发光元件的情况下,优选利用激光剥离等方法来剥离衬底。这样,施加给由于与衬底之间晶格极端不匹配而帮助宽波段化的量子阱层的应力减小,其结果,能够实现发光元件的光谱的窄波段化。由此,剥离了蓝宝石衬底等而得到的发光元件能够期待与本发明的第一~第五发明之间的显著的相乘效果,是非常优选的。
作为在本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的短波长区域的荧光体材料,优选其半值全宽较窄。基于该观点,短波长区域中使用的荧光体材料的室温下被光激励时发光光谱的半值全宽优选为90nm以下,更加优选为80nm以下,非常优选为70nm以下,格外优选为60nm以下。并且,关于波段极端窄的光谱,有时如果不在发光装置内搭载多种发光要素则无法实现期望特性,所以,短波长区域中使用的荧光体材料的半值全宽优选为2nm以上,更加优选为4nm以上,非常优选为6nm以上,格外优选为8nm以上。
在短波长区域的荧光体材料中,考虑对该荧光体材料进行激励的状况和Duv的控制性,优选在以下范围内具有峰值波长。在进行光激励的情况下,峰值波长优选为455nm~485nm,更加优选为波长更短的420nm~455nm。另一方面,在进行电子线激励的情况下,峰值波长优选为455nm~485nm,更加优选为波长更短的420nm~455nm,峰值波长非常优选为395nm~420nm。
作为本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的短波长区域的荧光体材料的具体例,只要满足上述半值全宽即可,可以优选使用,但是,存在将Eu2+作为活化剂并将由碱土类铝酸盐或碱土类卤磷酸盐构成的晶体作为母体的蓝色荧光体。更具体而言,举出由下述一般式(5)表示的荧光体、由下述一般式(5)′表示的荧光体、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+和(Ba,Sr,Ca,Mg)Si2O2N2:Eu。
(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Mn,Eu (5)
(将由一般式(5)表示的碱土类铝酸盐荧光体称为BAM荧光体。)
SraBabEux(PO4)cXd (5)′
(在一般式(5)′中,X为Cl。并且,c、d和x是满足2.7≦c≦3.3、0.9≦d≦1.1、0.3≦x≦1.2的数。进而,a和b满足a+b=5-x且0≦b/(a+b)≦0.6的条件。)(将由一般式(5)′表示的碱土类卤磷酸盐荧光体中含有Ba的荧光体称为SBCA荧光体,将不含有Ba的荧光体称为SCA荧光体。)
能够优选例示这些荧光体即BAM荧光体、SBCA荧光体、SCA荧光体和Ba-SION荧光体((Ba,Sr,Ca,Mg)Si2O2N2:Eu)、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+荧光体等。
接着,在该3个波长区域中的Λ2(495nm)~Λ3(590nm)的中间波长区域中,可以包含来自热丝等的热辐射光、来自荧光管、高压钠灯等的放电辐射光、来自包含利用非线性光学效应的二次谐波发生器(SHG)等的激光器等的感应发射光、来自半导体发光元件的自然发射光、来自荧光体的自然发射光等从所有光源放出的光。其中,特别是来自被光激励的荧光体的发光、来自半导体发光元件的发光、来自半导体激光器、SHG激光器的发光能够实现小型、能量效率高、波段比较窄的发光,所以是优选的。
具体而言,优选以下情况。
作为半导体发光元件,优选在活性层构造中含有蓝宝石衬底上或GaN衬底上的In(Al)GaN类材料的蓝绿发光元件(峰值波长为495nm~500nm左右)、绿色发光元件(峰值波长为500nm~530nm左右)、黄绿色发光元件(峰值波长为530nm~570nm左右)、黄色发光元件(峰值波长为570nm~580nm左右)。并且,还优选基于GaP衬底上的GaP的黄绿色发光元件(峰值波长为530nm~570nm左右)、基于GaP衬底上的GaAsP的黄色发光元件(峰值波长为570nm~580nm左右)。进而,还优选基于GaAs衬底上的AlInGaP的黄色发光元件(峰值波长为570nm~580nm左右)。
活性层构造可以是层叠了量子阱层和势垒层而成的多量子阱构造,或者也可以是包含比较厚的活性层和势垒层(或覆盖层)的单异质或双异质构造,还可以是由一个pn结构成的同质结。
特别是在使用了In(Al)GaN类材料的情况下,与黄色发光元件相比,在活性层构造内In浓度变低的黄绿色发光元件、绿色发光元件、蓝绿色发光元件中,由In的偏析而引起的发光波长波动变小,发光光谱的半值全宽变窄,所以是优选的。即,在本发明的第一~第五发明中,在Λ2(495nm)~Λ3(590nm)的中间波长区域中具有发光峰值的半导体发光元件优选为黄色发光元件(峰值波长为570nm~580nm左右),更加优选为波长更短的黄绿色发光元件(峰值波长为530nm~570nm左右),非常优选为波长更短的绿色发光元件(峰值波长为500nm~530nm左右),格外优选为蓝绿色发光元件(峰值波长为495nm~500nm左右)。
并且,优选使用半导体激光器、通过非线性光学效应对半导体激光器的振荡波长进行了波长转换后的SHG激光器等作为发光要素。作为振荡波长,基于与上述相同的理由,优选在黄色(峰值波长为570nm~580nm左右)区域内,更加优选在波长更短的黄绿色(峰值波长为530nm~570nm左右)区域内,非常优选在波长更短的绿色(峰值波长为500nm~530nm左右)区域内,进而,格外优选在蓝绿色(峰值波长为495nm~500nm左右)区域内。
关于本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的中间波长区域的半导体发光元件,优选其发光光谱的半值全宽较窄。基于该观点,中间波长区域中使用的半导体发光元件的半值全宽优选为75nm以下,更加优选为60nm以下,非常优选为50nm以下,格外优选为40nm以下。关于波段极端窄的光谱,有时如果不在发光装置内搭载多种发光要素则无法实现期望特性,所以,中间波长区域中使用的半导体发光元件的半值全宽优选为2nm以上,更加优选为4nm以上,非常优选为6nm以上,格外优选为8nm以上。
关于本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的中间波长区域的半导体发光元件,在活性层构造中含有In(Al)GaN类材料的情况下,优选为在蓝宝石衬底上或GaN衬底上形成的发光元件。并且,更加优选特别是在GaN衬底上形成的发光元件。这是因为,在制作中间波长区域的InAlGaN类元件时,需要在活性层构造中导入较多量的In,但是,在GaN衬底上形成的情况下,与在蓝宝石衬底上形成的情况相比,由于与衬底之间的晶格常数差而引起的压电效应减小,能够抑制在量子阱层内注入载流子时电子/空穴的空间上的分离。其结果,发光波长的半值全宽能够实现窄波段化。由此,在本发明的第一~第五发明中,以GaN衬底上的中间波长区域的发光元件,能够期待显著的相乘效果,所以是优选的。进而,即使是GaN衬底上的发光元件,也特别优选在半极性面、无极性面上形成的元件。这是因为,针对晶体生长方向的压电极化效应减小,所以,量子阱层内的空间电子与空穴的波动函数的空间上的重合变大,原理上能够实现发光效率的提高和光谱的窄波段化。由此,使用半极性或无极性GaN衬底上的半导体发光元件能够期待与本发明的第一~第五发明之间的显著的相乘效果,所以是非常优选的。
即使是在任何衬底上形成的任何半导体发光元件,也优选衬底的厚度较厚的情况或完全去除的情况中的任意一种情况。
特别是在GaN衬底上制作了中间波长区域的半导体发光元件的情况下,为了帮助来自GaN衬底侧壁的光的取出,优选衬底较厚,优选为100μm以上,更加优选为200μm以上,非常优选为400μm以上,格外优选为600μm以上。另一方面,根据元件制作上的便利性,衬底厚度优选为2mm以下,更加优选为1.8mm以下,非常优选为1.6mm以下,格外优选为1.4mm以下。
并且,在GaP衬底上制作了中间波长区域的半导体发光元件的情况下也同样,为了帮助来自GaP衬底侧壁的光的取出,优选衬底较厚,优选为100μm以上,更加优选为200μm以上,非常优选为400μm以上,格外优选为600μm以上。另一方面,根据元件制作上的便利性,衬底厚度优选为2mm以下,更加优选为1.8mm以下,非常优选为1.6mm以下,格外优选为1.4mm以下。
另一方面,在GaAs衬底上形成的AlInGaP类材料的情况下,由于衬底的带隙比形成活性层构造的材料的带隙小,所以吸收发光波长区域的光。因此,优选衬底的厚度较薄的情况,优选从半导体发光元件上完全剥离的情况。
进而,在蓝宝石衬底上等制作半导体发光元件的情况下,优选利用激光剥离等方法来剥离衬底。这样,施加给由于与衬底之间晶格极端不匹配而宽波段化的量子阱层的应力减小,其结果,能够实现发光元件的光谱的窄波段化。由此,剥离了蓝宝石衬底等而得到的半导体发光元件能够期待与本发明的第一~第五发明之间的显著的相乘效果,是非常优选的。
作为在本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的中间波长区域的荧光体材料,优选以下这种情况。
例如,在特定发光区域中使用紫色半导体发光元件这样的发出紫色光的发光要素、并且在相同发光区域内同时使用蓝色荧光体的情况下,由于所述蓝色荧光体与中间波长区域的荧光体材料的分光分布的重合,优选在中间波长区域内发光的荧光体进行窄波段发光。这是因为,中间波长区域的荧光体材料的半值全宽较窄时,特别是在465nm以上525nm以下的范围内能够形成适当凹陷(相对分光强度较低的部分),该适当凹陷部分在实现“自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌”方面是重要的。
该情况下,还考虑Duv的控制性,优选中间波长区域的荧光体材料的峰值波长为495nm~500nm,以相同程度更加优选峰值波长为500nm~530nm的情况以及峰值波长为570nm~580nm的情况,非常优选峰值波长为530nm~570nm。
并且,在特定发光区域中使用紫色半导体发光元件这样的发出紫色光的发光要素、并且在相同发光区域内同时使用蓝色荧光体的情况下,中间波长区域中使用的荧光体材料的室温下被光激励时发光光谱的半值全宽优选为130nm以下,更加优选为110nm以下,非常优选为90nm以下,格外优选为70nm以下。并且,关于波段极端窄的光谱,有时如果不在发光装置内搭载多种发光要素则无法实现期望特性,所以,在使用发出紫色光的发光要素的情况下,中间波长区域中使用的荧光体材料的半值全宽优选为2nm以上,更加优选为4nm以上,非常优选为6nm以上,格外优选为8nm以上。
另一方面,例如,在特定发光区域中使用蓝色半导体发光元件这样的发出蓝色光的发光要素的情况下,优选在中间波长区域发光的荧光体进行宽波段发光。这是基于以下理由。这是因为,一般情况下,蓝色半导体发光元件的半值全宽比较窄,所以,当在中间波长区域发光的荧光体进行窄波段发光的情况下,在实现“自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌”方面重要的、形成为465nm以上525nm以下的分光分布中的凹陷过量(相对分光强度过低),很难实现期望特性。
该情况下,还考虑Duv的控制性,优选中间波长区域的荧光体材料的峰值波长为511nm~543nm,更加优选峰值波长为514nm~540nm的情况,非常优选峰值波长为520nm~540nm的情况,格外优选峰值波长为520nm~530nm。
并且,在特定发光区域中使用蓝色半导体发光元件这样的发出蓝色光的发光要素的情况下,优选在中间波长区域使用的荧光体材料的室温下被光激励时发光光谱的半值全宽为90nm以上,更加优选为96nm以上,非常优选为97nm以上。并且,关于极端的宽波段光谱,在实现“自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌”方面重要的、形成为465nm以上525nm以下的分光分布中的凹陷过小(相对分光强度过高),有时很难实现期望特性,所以,优选在中间波长区域使用的荧光体材料的半值全宽为110nm以下,更加优选为108nm以下,非常优选为104nm以下,格外优选为103nm以下。
作为本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的中间波长区域的荧光体材料的具体例,只要满足上述半值全宽即可,可以优选使用。
例如,作为在特定发光区域内使用紫色半导体发光元件这样的发出紫色光的发光要素、并且在相同发光区域内同时使用蓝色荧光体时在中间波长区域发光的荧光体的具体例,举出含有Eu2+、Ce3+等作为活化剂的绿色荧光体。将Eu2+作为活化剂的优选的绿色荧光体是将由碱土类硅酸盐、碱土类硅氮氧化物或SiAlON(硅铝氧氮聚合材料)构成的晶体作为母体的绿色荧光体。这种绿色荧光体通常能够使用紫外~蓝色半导体发光元件进行激励。
在将碱土类硅酸盐晶体作为母体的具体例中,举出由下述一般式(6)表示的荧光体、由下述一般式(6)′表示的荧光体。
BaaCabSrcMgdEuxSiO4 (6)
(在一般式(6)中,a、b、c、d和x满足a+b+c+d+x=2、1.0≦a≦2.0、0≦b<0.2、0.2≦c≦1.0、0≦d<0.2和0<x≦0.5。)(将由一般式(6)表示的碱土类硅酸盐称为BSS荧光体。)
Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17 (6)′
(在一般式(6)′中,x、y和z分别满足0.1≦x≦0.4、0.25≦y≦0.6以及0.05≦z≦0.5。)(将由一般式(6)′表示的碱土类铝酸盐荧光体称为G-BAM荧光体。)
在将SiAlON晶体作为母体的具体例中,举出由Si6-zAlzOzN8-z:Eu(其中0<z<4.2)表示的荧光体(将其称为β-SiAlON荧光体)。作为将Ce3+作为活化剂的优选的绿色荧光体,还存在将石榴石型氧化物晶体作为母体的绿色荧光体、例如Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce、将碱土类金属钪酸盐晶体作为母体的绿色荧光体、例如CaSc2O4:Ce。除此以外,还举出SrGaS4:Eu2+等。
进而,作为其他例子,举出由(Ba,Ca,Sr,Mg,Zn,Eu)3Si6O12N2表示的氮氧化物荧光体(将其称为BSON荧光体)。
除此之外,还举出由(Y1-uGdu)3(Al1-vGav)5O12:Ce,Eu(其中,u和v分别满足0≦u≦0.3以及0≦v≦0.5。)表示的钇/铝/石榴石类荧光体(将其称为YAG荧光体。)、由Ca1.5xLa3- XSi6N11:Ce(其中,x为0≦x≦1)表示的镧氮化硅荧光体(将其称为LSN荧光体。)。
能够优选例示这些荧光体中的BSS荧光体、β-SiAlON荧光体、BSON荧光体、G-BAM荧光体、YAG荧光体和SrGaS4:Eu2+荧光体等。
另一方面,例如,在特定发光区域内使用蓝色半导体发光元件这样的发出蓝色光的发光要素的情况下,作为在中间波长区域发光的荧光体的具体例,存在将Ce3+作为活化剂的铝酸盐、将Ce3+作为活化剂的钇铝氧化物、将Eu2+活化碱土类硅酸盐晶体、Eu2+活化碱土类硅氮氧化物作为母体的绿色荧光体。这些绿色荧光体通常能够使用紫外~蓝色半导体发光元件进行激励。
在Ce3+活化铝酸盐荧光体的具体例中,举出由下述一般式(8)表示的绿色荧光体。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe (8)
(在一般式(8)中,a、b、c、d、e满足a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0.1≦c≦2.6、和10.8≦e≦13.4。)(将由一般式(8)表示的Ce3+活化铝酸盐荧光体称为G-YAG荧光体。)
特别是在G-YAG荧光体中,能够适当选择满足一般式(8)的所述组成范围。进而,在本实施方式中,优选荧光体单体在光激励时呈现发光强度最大值的波长和半值全宽为以下范围。
优选为0.01≦b≦0.05且0.1≦c≦2.6,
更加优选为0.01≦b≦0.05且0.3≦c≦2.6,
非常优选为0.01≦b≦0.05且1.0≦c≦2.6。
并且,
优选为0.01≦b≦0.03且0.1≦c≦2.6,
更加优选为0.01≦b≦0.03且0.3≦c≦2.6,
非常优选为0.01≦b≦0.03且1.0≦c≦2.6。
在Ce3+活化钇铝氧化物系荧光体的具体例中,举出由下述一般式(9)表示的绿色荧光体。
Lua(Ce,Tb,Y)b(Ga,Sc)cAldOe (9)
(在一般式(9)中,a、b、c、d、e满足a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦2.6、和10.8≦e≦13.4。)(将由一般式(9)表示的Ce3+活化钇铝氧化物系荧光体称为LuAG荧光体。)
特别是在LuAG荧光体中,能够适当选择满足一般式(9)的所述组成范围。进而,在本实施方式中,优选荧光体单体在光激励时呈现发光强度最大值的波长和半值全宽为以下范围。
优选为0.00≦b≦0.13,
更加优选为0.02≦b≦0.13,
非常优选为0.02≦b≦0.10。
除此之外,举出由下述一般式(10)和下述一般式(11)表示的绿色荧光体。
M1 aM2 bM3 cOd (10)
(在一般式(10)中,M1表示2价金属元素,M2表示3价金属元素、M3表示4价金属元素,a、b、c和d满足2.7≦a≦3.3、1.8≦b≦2.2、2.7≦c≦3.3、11.0≦d≦13.0。)(将由一般式(10)表示的荧光体称为CSMS荧光体。)
另外,在上述式(10)中,M1是2价金属元素,但是,优选为从由Mg、Ca、Zn、Sr、Cd和Ba构成的组中选择出的至少一种,更加优选为Mg、Ca或Zn,特别优选为Ca。该情况下,Ca可以是单独系,也可以是与Mg复合的复合系。并且,M1也可以包含其他的2价金属元素。
M2是3价金属元素,但是,优选为从由Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd和Lu构成的组中选择出的至少一种,更加优选为Al、Sc、Y、或Lu,特别优选为Sc。该情况下,Sc可以是单独系,也可以是与Y或Lu复合的复合系。并且,M2必须包含Ce,M2也可以包含其他的3价金属元素。
M3是4价金属元素,但是,优选至少包含Si。作为Si以外的4价金属元素M3的具体例,优选为从由Ti、Ge、Zr、Sn和Hf构成的组中选择出的至少一种,更加优选为从由Ti、Zr、Sn和Hf构成的组中选择出的至少一种,特别优选为Sn。特别优选M3为Si。并且,M3也可以包含其他的4价金属元素。
特别是在CSMS荧光体中,能够适当选择满足一般式(10)的所述组成范围。进而,荧光体单体在光激励时呈现发光强度最大值的波长和半值全宽成为本实施方式中优选的范围,所以,M2中包含的Ce在M2整体中占据的比例的下限优选为0.01以上,更加优选为0.02以上。并且,M2中包含的Ce在M2整体中占据的比例的上限优选为0.10以下,更加优选为0.06以下。进而,M1元素中包含的Mg在M1整体中占据的比例的下限优选为0.01以上,更加优选为0.03以上。另一方面,上限优选为0.30以下,更加优选为0.10以下。
进而,举出由下述一般式(11)表示的荧光体。
M1 aM2 bM3 cOd (11)
(在一般式(11)中,M1表示至少包含Ce的活化剂元素、M2表示2价金属元素、M3表示3价金属元素,a、b、c和d满足0.0001≦a≦0.2、0.8≦b≦1.2、1.6≦c≦2.4、和3.2≦d≦4.8。)(将由一般式(11)表示的荧光体称为CSO荧光体。)
另外,在上述式(11)中,M1是晶体母体中含有的活化剂元素,至少包含Ce。并且,可以含有从由Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb构成的组中选择出的至少一种2~4价的元素。
M2是2价金属元素,但是,优选为从由Mg、Ca、Zn、Sr、Cd和Ba构成的组中选择出的至少一种,更加优选为Mg、Ca或Sr,特别优选为M2的元素的50摩尔%以上为Ca。
M3是3价金属元素,但是,优选为从由Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd、Yb和Lu构成的组中选择出的至少一种,更加优选为Al、Sc、Yb或Lu,进一步优选为Sc、或Sc和Al、或Sc和Lu,特别优选为M3的元素的50摩尔%以上为Sc。
M2和M3分别表示2价和3价金属元素,但是,也可以使M2和/或M3的极小一部分为1价、4价、5价的任意价数的金属元素,进而,还可以在化合物中含有微量的阴离子、例如卤元素(F、Cl、Br、I)、氮、硫黄、硒等。
特别是在CSO荧光体中,能够适当选择满足一般式(11)的所述组成范围。进而,在本实施方式中,优选荧光体单体在光激励时呈现发光强度最大值的波长和半值全宽为以下范围。
优选为0.005≦a≦0.200,
更加优选为0.005≦a≦0.012,
非常优选为0.007≦a≦0.012。
进而,在将Eu2+活化碱土类硅酸盐晶体作为母体的荧光体的具体例中,举出由下述一般式(12)表示的绿色荧光体。
BaaCabSrcMgdEuxSiO4 (12)
(在一般式(12)中,a、b、c、d和x满足a+b+c+d+x=2、1.0≦a≦2.0、0≦b<0.2、0.2≦c≦1,0、0≦d<0.2和0<x≦0.5。)(将由一般式(12)表示的碱土类硅酸盐荧光体称为BSS荧光体。)
在BSS荧光体中,能够适当选择满足一般式(12)的所述组成范围。进而,在本实施方式中,优选荧光体单体在光激励时呈现发光强度最大值的波长和半值全宽为以下范围。
更加优选为0.20≦c≦1.00且0.25<x≦0.50,
非常优选为0.20≦c≦1.00且0.25<x≦0.30。
进而,
优选为0.50≦c≦1.00且0.00<x≦0.50,
更加优选为0.50≦c≦1.00且0.25<x≦0.50,
非常优选为0.50≦c≦1.00且0.25<x≦0.30。
进而,在将Eu2+活化碱土类硅氮氧化物作为母体的荧光体的具体例中,举出由下述一般式(13)表示的绿色荧光体。
(Ba,Ca,Sr,Mg,Zn,Eu)3Si6O12N2 (13)(将其称为BSON荧光体)。
在BSON荧光体中,能够适当选择满足一般式(13)的所述组成范围。进而,在本实施方式中,优选荧光体单体在光激励时呈现发光强度最大值的波长和半值全宽为以下范围。
优选为一般式(13)中能够选择的2价金属元素(Ba,Ca,Sr,Mg,Zn,Eu)中的Ba、Sr、Eu的组合,进而,更加优选Sr相对于Ba的比率为10~30%。
接着,在该3个波长区域中的Λ3(590nm)~780nm的长波长区域中,可以包含来自热丝等的热辐射光、来自荧光管、高压钠灯等的放电辐射光、来自激光器等的感应发射光、来自半导体发光元件的自然发射光、来自荧光体的自然发射光等从所有光源发出的光。其中,特别是来自被光激励的荧光体的发光、来自半导体发光元件的发光、来自半导体激光器的发光能够实现小型、能量效率高、波段比较窄的发光,所以是优选的。
具体而言,优选以下情况。
作为半导体发光元件,优选在活性层构造中含有GaAs衬底上形成的AlGaAs类材料、GaAs衬底上形成的(Al)InGaP类材料的橙色发光元件(峰值波长为590nm~600nm左右)、红色发光元件(600nm~780nm)。并且,优选在活性层构造中含有GaP衬底上形成的GaAsP类材料的红色发光元件(600nm~780nm)。
活性层构造可以是层叠了量子阱层和势垒层而成的多量子阱构造,或者也可以是包含比较厚的活性层和势垒层(或覆盖层)的单异质或双异质构造,还可以是由一个pn结构成的同质结。
特别是在该波长区域中,考虑到Duv控制性与辐射效率的同时实现,优选峰值波长接近630nm附近。基于该观点,与橙色发光元件相比,更加优选红色发光元件。即,在本发明的第一~第五发明中,在Λ3(590nm)~780nm的长波长区域中具有发光峰值的半导体发光元件优选为橙色发光元件(峰值波长为590nm~600nm左右),更加优选为红色发光元件(峰值波长为600nm~780nm左右),非常优选为峰值波长接近630nm左右的红色发光元件。特别是非常优选为峰值波长为615nm~645nm的红色发光元件。
并且,优选使用半导体激光器作为发光要素。作为振荡波长,基于与上述相同的理由,优选在橙色(峰值波长为590nm~600nm左右)区域内具有振荡波长,更加优选在红色(峰值波长为600nm~780nm左右)区域内具有振荡波长,进而,非常优选振荡波长位于接近630nm左右的红色区域内。特别是非常优选振荡波长为615nm~645nm的红色半导体激光器。
关于本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的长波长区域的半导体发光元件,优选其发光光谱的半值全宽较窄。基于该观点,长波长区域中使用的半导体发光元件的半值全宽优选为30nm以下,更加优选为25nm以下,非常优选为20nm以下,格外优选为15nm以下。并且,关于波段极端窄的光谱,有时如果不在发光装置内搭载多种发光要素则无法实现期望特性,所以,长波长区域中使用的半导体发光元件的半值全宽优选为2nm以上,更加优选为4nm以上,非常优选为6nm以上,格外优选为8nm以上。
在长波长区域中,由于GaAs衬底的带隙比形成活性层构造的材料的带隙小,所以,吸收发光波长区域的光。因此,优选衬底的厚度较薄的情况,优选完全去除的情况。
作为本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的长波长区域的荧光体材料,优选其半值全宽较窄。基于该观点,长波长区域中使用的荧光体材料的室温下被光激励时发光光谱的半值全宽优选为130nm以下,更加优选为110nm以下,非常优选为90nm以下,格外优选为70nm以下。并且,关于波段极端窄的光谱,有时如果不在发光装置内搭载多种发光要素则无法实现期望特性,所以,长波长区域中使用的荧光体材料的半值全宽优选为2nm以上,更加优选为4nm以上,非常优选为6nm以上,格外优选为8nm以上。
在长波长区域的荧光体材料中,关于峰值波长,考虑到Duv控制性与辐射效率的同时实现,在与其他材料一体地制作发光装置时,非常优选其峰值波长接近630nm。即,在本发明的第一~第五发明中,在Λ3(590nm)~780nm的长波长区域中具有发光峰值的荧光体材料优选在590nm~600nm之间具有峰值,更加优选在600nm~780nm左右具有峰值,非常优选峰值波长接近630nm。特别是非常优选峰值波长为620nm~655nm的荧光体材料。
作为本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中使用的长波长区域的荧光体材料的具体例,只要满足上述半值全宽即可,可以优选使用。并且,作为该具体例,举出将Eu2+作为活化剂并将由碱土类硅氮化物、α-SiAlon或碱土类硅酸盐构成的晶体作为母体的荧光体。这种红色荧光体通常能够使用紫外~蓝色半导体发光元件进行激励。在将碱土类硅氮化物晶体作为母体的荧光体的具体例中,举出由(Ca,Sr,Ba,Mg)AlSiN3:Eu和/或(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu表示的荧光体(将其称为SCASN荧光体)、由(CaAlSiN3)1-x(Si2N2O)x:Eu(其中,x为0<x<0.5)表示的荧光体(将其称为CASON荧光体)、由(Sr,Ca,Ba)2AlxSi5-xOxN8-x:Eu(其中0≦x≦2)表示的荧光体、由Euy(Sr,Ca,Ba)1-y:Al1+xSi4- xOxN7-x(其中0≦x<4,0≦y<0.2)表示的荧光体。
除此之外,还举出Mn4+活化氟化络合物荧光体。Mn4+活化氟化络合物荧光体是将Mn4 +作为活化剂,将碱金属、胺或碱土类金属的氟化络合物盐作为母体晶体的荧光体。在形成母体晶体的氟化络合物中,包括配位中心为3价金属(B、Al、Ga、In、Y、Sc,镧系元素)的氟化络合物、配位中心为4价金属(Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Re、Hf)的氟化络合物、配位中心为5价金属(V、P、Nb、Ta)的氟化络合物,在其周围配位的氟原子的数量为5~7个。
优选的Mn4+活化氟化络合物荧光体是将碱金属的六氟络合物盐作为母体晶体的A2+xMyMnzFn(A为Na和/或K;M为Si和Al;-1≦x≦1且0.9≦y+z≦1.1且0.001≦z≦0.4且5≦n≦7)。其中,特别优选的是A为从K(钾)或Na(钠)中选择的1种以上、M为Si(硅)或Ti(钛)的荧光体,例如K2SiF6:Mn(将其称为KSF荧光体)、用Al和Na置换了其构成元素的一部分(优选为的10摩尔%以下)而得到的K2Si1-xNaxAlxF6:Mn、K2TiF6:Mn(将其称为KSNAF荧光体)等。
除此之外,还举出由下述一般式(7)表示的荧光体和由下述一般式(7)′表示的荧光体。
(La1-x-yEuxLny)2O2S (7)
(在一般式(7)中,x和y分别表示满足0.02≦x≦0.50和0≦y≦0.50的数,Ln表示Y、Gd、Lu、Sc、Sm和Er中的至少1种3价稀土类元素。)(将由一般式(7)表示的硫氧化镧荧光体称为LOS荧光体。)
(k-x)MgO·xAF2·GeO2:yMn4+ (7)′
(在一般式(7)′中,k、x、y分别表示满足2.8≦k≦5、0.1≦x≦0.7、0.005≦y≦0.015的数,A为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锌(Zn)、或它们的混合物。)(将由一般式(7)表示的锗酸盐荧光体称为MGOF荧光体。)
能够优选例示这些荧光体中的LOS荧光体、MGOF荧光体、KSF荧光体、KSNAF荧光体、SCASN荧光体、CASON荧光体、(Sr,Ca,Ba)2Si5N8:Eu荧光体、(Sr,Ca,Ba)AlSi4N7荧光体等。
在本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中,用于适当控制发光装置的分光分布的材料没有特别制约。但是,具体实现的发光装置非常优选以下情况。
例如,在特定发光区域内使用紫色半导体发光元件这样的发出紫色光的发光要素,并且具有在相同发光区域内同时使用蓝色荧光体时在中间波长区域发光的荧光体,这情况如下所述。
优选将紫色LED(峰值波长为395nm~420nm左右)作为短波长区域的发光要素,并且,在光源中内置从波段比较窄的荧光体SBCA、SCA、BAM中选择的至少一个以上的荧光体作为短波长区域中的发光要素,在光源中内置从波段比较窄的荧光体β-SiAlON、BSS、BSON、G-BAM中选择的至少一个以上的荧光体作为中间波长区域中的发光要素,在光源中内置从CASON、SCASN、LOS、KSF、KSNAF中选择的至少一个以上的荧光体作为长波长区域中的发光要素。
进而,如下所述。
非常优选将紫色LED(峰值波长为395nm~420nm左右)作为短波长区域的第一发光要素,并且,在光源中内置波段比较窄的荧光体SBCA作为短波长区域中的第二发光要素,使用波段比较窄的荧光体β-SiAlON作为中间波长区域中的第一发光要素,使用CASON作为长波长区域中的第一发光要素。
而且,非常优选将紫色LED(峰值波长为395nm~420nm左右)作为短波长区域的第一发光要素,并且,在光源中内置波段比较窄的荧光体SCA作为短波长区域中的第二发光要素,使用波段比较窄的荧光体β-SiAlON作为中间波长区域中的第一发光要素,使用CASON作为长波长区域中的第一发光要素。
而且,非常优选将紫色LED(峰值波长为395nm~420nm左右)作为短波长区域的第一发光要素,并且,在光源中内置波段比较窄的荧光体BAM作为短波长区域中的第二发光要素,使用波段比较窄的荧光体BSS作为中间波长区域中的第一发光要素,使用CASON作为长波长区域中的第一发光要素。
另一方面,优选将蓝紫色LED(峰值波长为420nm~455nm左右)和/或蓝色LED(峰值波长为455nm~485nm左右)作为短波长区域的发光要素,在光源中内置从波段比较窄的荧光体β-SiAlON、BSS、BSON、G-BAM中选择的至少一个以上的荧光体作为中间波长区域中的发光要素,在光源中内置从CASON、SCASN、LOS、KSF、KSNAF中选择的至少一个以上的荧光体作为长波长区域中的发光要素。
进而,如下所述。
非常优选将蓝紫色LED(峰值波长为420nm~455nm左右)和/或蓝色LED(峰值波长为455nm~485nm左右)作为短波长区域的发光要素,并且,使用波段比较窄的荧光体BSON作为中间波长区域中的第一发光要素,使用SCASN作为长波长区域中的第一发光要素。
非常优选将蓝紫色LED(峰值波长为420nm~455nm左右)和/或蓝色LED(峰值波长为455nm~485nm左右)作为短波长区域的发光要素,并且,使用波段比较窄的荧光体β-SiAlON作为中间波长区域中的第一发光要素,使用CASON作为长波长区域中的第一发光要素。
非常优选将蓝紫色LED(峰值波长为420nm~455nm左右)和/或蓝色LED(峰值波长为455nm~485nm左右)作为短波长区域的发光要素,并且,使用波段比较窄的荧光体β-SiAlON作为中间波长区域中的第一发光要素,使用CASON作为长波长区域中的第一发光要素,使用KSF或KSNAF作为长波长区域中的第二发光要素。
非常优选将蓝紫色LED(峰值波长为420nm~455nm左右)和/或蓝色LED(峰值波长为455nm~485nm左右)作为短波长区域的发光要素,并且,使用波段比较窄的荧光体β-SiAlON作为中间波长区域中的第一发光要素,使用SCASN作为长波长区域中的第一发光要素。
非常优选将蓝紫色LED(峰值波长为420nm~455nm左右)和/或蓝色LED(峰值波长为455nm~485nm左右)作为短波长区域的发光要素,并且,使用波段比较窄的荧光体β-SiAlON作为中间波长区域中的第一发光要素,使用SCASN作为长波长区域中的第一发光要素,使用KSF或KSNAF作为长波长区域中的第二发光要素。
关于这些发光要素的组合,各个发光要素所具有的峰值波长位置、半值全宽等在视觉实验中实现了被验者喜好的色貌、物体外貌,是非常合适的。
另一方面,例如,在特定发光区域内使用蓝色半导体发光元件这样的发出蓝色光的发光要素的情况下优选的发光要素的组合如下所述。
优选在特定发光区域内包含蓝色发光元件,包含从Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce(CSMS荧光体)、CaSc2O4:Ce(CSO荧光体)、Lu3Al5O12:Ce(LuAG荧光体)、Y3(Al,Ga)5O12:Ce(G-YAG荧光体)中选择的至少1个绿色荧光体作为中间波长区域中的荧光体,并且,包含从(Sr,Ca)AlSiN3:Eu(SCASN荧光体)、CaAlSi(ON)3:Eu(CASON荧光体)或CaAlSiN3:Eu(CASN荧光体)中选择的至少1个红色荧光体,优选包含这种发光区域的发光装置。
在本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置、本发明的第一、第五、第二或第四发明的第二实施方式的发光装置、发光装置的制造方法、发光装置的设计方法或照明方法中,当使用此前记载的发光要素(发光材料)时,由于容易将指标Acg、辐射效率K(lm/W)、Duv等设定为期望值,所以是优选的。并且,将该光视为颜色刺激,当使用上述记载的发光要素时,也容易将与假设了该发光装置的照明时这15种色卡的色貌与假设了计算用基准光的照明时的色貌之差有关的|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|设定为期望值,所以是优选的。
为了使Duv从0降低而成为适当负值,考虑各种手段。例如,如果假设在该3个波长区域中分别具有一个发光要素的发光装置,则可以使短波长区域内的发光要素的发光位置进一步向短波长侧移动、使长波长区域内的发光要素的发光位置进一步向长波长侧移动、使中间波长区域内的发光要素的发光位置从555nm偏移等。进而,可以提高短波长区域内的发光要素的相对发光强度、提高长波长区域内的发光要素的相对发光强度、降低中间波长区域内的发光要素的相对发光强度等。并且,此时,为了使Duv变化而不使CCT变化,只要同时使短波长区域内的发光要素的发光位置向短波长侧移动、并且使长波长区域内的发光要素的发光位置向长波长侧移动等即可。进而,为了使Duv向正侧变化,只要进行与上述记载相反的操作即可。
进而,例如假设在该3个波长区域中分别具有两个发光要素的发光装置,为了使Duv降低,例如可以提高短波长区域内的两个发光要素中相对位于短波长侧的发光要素的相对强度、提高长波长区域内的两个发光要素中相对位于长波长侧的发光要素的相对强度。并且,此时,为了使Duv降低而不使CCT变化,只要同时提高短波长区域内的两个发光要素中相对位于短波长侧的发光要素的相对强度、并且提高长波长区域内的两个发光要素中相对位于长波长侧的发光要素的相对强度即可。进而,为了使Duv向正侧变化,只要进行与上述记载相反的操作即可。
另一方面,作为用于改变与假设了该发光装置的照明时这15种色卡的色貌与假设了计算用基准光的照明时的色貌之差有关的|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|的手段,特别是为了使ΔCn增加,在整体地调整分光分布以使Duv成为期望值后,可以进行如下操作。将各发光要素置换为半值全宽较窄的材料,作为光谱形状,为了在对各发光要素之间进行适当分离的各发光要素的光谱中形成凹凸,只要在照明光源、照明器具等中设置吸收期望波长的滤镜、在发光装置中进一步追加搭载进行窄波段发光的发光要素等即可。
这样,本发明的第一~第五发明明确了用于如下目的的第一意义的发光装置或照明方法:在进行了视觉实验的大约150lx~大约5000lx的照度范围内,使具有各种色相的各种各样的照明对象物成为如在室外那样超过10000lx的高照度环境下看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌。特别是在能够使各色相自然鲜艳的同时,与实验用基准光相比,能够使白色物感觉更白。
在本发明的第一~第五发明的实施方式中,用于实现如在高照度环境下看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的手段是使照明对象物的位置处的光的Duv在适当范围内,并且,使与假设了该光的照明时这15种色卡的色貌与假设了计算用基准光的照明时这15种色卡的色貌之差有关的|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|等指标在适当范围内。
作为本发明的第四发明的照明方法中使用的发光装置,只要是能够进行这种照明的装置即可,可以是采用任意结构的装置。该装置例如可以是照明光源单体,也可以是在散热板等上搭载至少一个以上的该光源的照明用模块,还可以是在该光源或模块中附带透镜、反射机构、驱动用电路等的照明器具。进而,还可以是集合了光源单体、模块单体、器具单体等且至少具有对它们进行支承的机构的照明系统。
并且,本发明的第一发明的第一实施方式的发光装置中的用于实现如在高照度环境下看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌、物体外貌的手段是使根据在主辐射方向上射出的光的分光分布求出的Duv在适当范围内的发光装置,并且,是使指标Acg在适当范围内的发光装置。该装置例如可以是照明光源单体,也可以是在散热板等上搭载至少一个以上的该光源的照明用模块,还可以是在该光源或模块中附带透镜、反射机构、驱动用电路等的照明器具。进而,还可以是集合了光源单体、模块单体、器具单体等且至少具有对它们进行支承的机构的照明系统。
在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,控制要素是在其单体中不具有放大功能的无源要素,只要是针对从发光要素、相对低加工度的发光装置在主辐射方向上射出的光在适当范围内对每个波长进行强度调制并能够构成高加工度的发光装置即可,没有特别限定。在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,有时表达为控制要素将这种功能作用于发光要素。例如,作为本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,可以举出反射镜、光学滤镜、各种光学透镜等无源设备。并且,本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素也可以是分散在封装LED的密封件中并在适当范围内对每个波长进行强度调制的吸光件。但是,对从发光要素、相对低加工度的发光装置射出的光仅赋予波长依赖性较小的强度调制的反射镜、光学滤镜、吸光件等未包含在控制要素中。
在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,控制要素使从发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布成为满足已经说明的条件1和条件2的光的分光分布。因此,本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素应该具有的特性依赖于从发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布。
但是,一般情况下,为了使从发光装置射出的光的良好色貌根据情况而能够实现更加良好的色貌而应该具有的优选的发光要素的性质是存在的。
在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,优选在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Duv定义为Duv(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Duv定义为Duv(φSSL)的情况下,控制要素满足Duv(φSSL)<Duv(Φelm)。
在上述条件1中,规定-0.0350≦Duv≦-0.0040。与当前已经在市面上发布的一般的LED照明相比,该范围的Duv是非常小的值。因此,关于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,优选具有减小分光分布的Duv的性质。但是,关于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,显然即使增大Duv,只要发光装置满足条件1即可。例如,在色貌过强(绚丽)的发光要素的情况下,通过配置增大Duv的控制要素,有时也能够实现良好色貌。
关于用于使Duv从0降低而成为适当负值的各种手段,已经进行了说明,但是,在适当选择本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素时,也可以利用上述手段。例如,可举出选择提高短波长区域内的发光要素的相对发光强度、提高长波长区域内的发光要素的相对发光强度、降低中间波长区域内的发光要素的相对发光强度的控制要素、具体而言为短波长区域内和长波长区域内的光的透射率较高、中波长区域内的光的透射率较低的控制要素。而且,还可举出对从发光要素在主要方向上射出的光的分光分布赋予凹凸的控制要素。另一方面,为了使Duv向正侧变化,只要进行与上述相反的操作即可。
并且,在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,优选在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Acg定义为Acg(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Acg定义为Acg(φSSL)的情况下,控制要素满足Acg(φSSL)<Acg(Φelm)。
在上述条件2中,规定满足-360≦Acg≦-10。与当前已经在市面上发布的一般的LED照明相比,该范围的Acg是非常小的值。因此,关于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,优选具有减小分光分布的Acg的性质。但是,关于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,显然即使增大Acg,只要发光装置满足条件2即可。例如,在色貌过强(绚丽)的发光要素的情况下,通过配置增大Acg的控制要素,有时也能够实现良好色貌。
并且,在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,优选在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(φSSL)的情况下,控制要素满足SATav(Φelm)<SATav(φSSL)。
当饱和度差的平均SATav在适当范围内增大时,色貌良好,所以,关于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,优选具有增大在数学上假设了分光分布的照明时的SATav的性质。但是,关于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,即使减小SATav,例如,在色貌过强(绚丽)的发光要素的情况下,通过配置减小SATav的控制要素,有时也能够实现良好色貌。
并且,优选本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素适当地吸收或反射380nm≦λ(nm)≦780nm的区域的光。
并且,本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素也可以兼具从发光要素射出的光的会聚和/或扩散功能、例如凹透镜、凸透镜、菲涅耳透镜等的功能。
并且,关于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,多数情况下接近发光要素进行配置,所以,优选具有耐热性。作为具有耐热性的控制要素,可举出由玻璃等具有耐热性的材料制造的控制要素。并且,关于本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,例如为了实现期望的反射特性、透射特性,也可以掺杂期望元素等,其结果,该控制要素被着色。
关于上述说明的本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的控制要素,例如适当选择市面销售的滤镜中的满足本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式的要件的滤镜即可。并且,也可以设计并制作滤镜以使从发光装置射出的光成为期望的分光分布。
例如,在要制造具有多个吸收峰值的滤镜的情况下,也可以准备多种具有吸收某个波长区域的光的性质的薄膜以及具有吸收不同波长区域的光的性质的薄膜,将它们层叠起来作为多层滤镜。并且,也可以层叠多层电介质膜来实现期望特性。
这样,本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式明确了如下的发光装置的实现方法:在150lx~大约5000lx的照度范围内,使具有各种色相的各种各样的照明对象物成为如在室外那样超过10000lx的高照度环境下看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌,并且,针对可能受到光照射带来的副影响的照明对象物,抑制了这种副影响。特别是在能够使各色相自然鲜艳的同时,与实验用基准光相比,能够使白色物感觉更白。
特别是本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式是能够提供如下的照明装置的极富实用性的技术:针对市场上已经流通的无法实现良好色貌的照明装置,通过配置滤镜和反射镜等控制要素这样的极其简易的方法,能够实现良好色貌。
并且,本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置中的用于实现如在高照度环境下看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌的手段是使根据在主辐射方向上射出的光的分光分布求出的Duv在适当范围内的发光装置,并且是使指标Acg在适当范围内的发光装置。
换言之,本发明的第一发明的第二实施方式是利用控制要素对从发光要素射出的光进行针对适当波长的强度调制、使从发光装置射出的光满足条件1-2的发光装置,只要是这种发光装置即可,可以是采取任意结构的装置。该装置例如可以是照明光源单体,也可以是在散热板等上搭载至少一个以上的该光源的照明用模块,还可以是在该光源或模块中附带透镜、反射机构、驱动用电路等的照明器具。进而,还可以是集合了光源单体、模块单体、器具单体等且至少具有对它们进行支承的机构的照明系统。
本发明的第四发明的第二实施方式的照明方法中的用于实现如在高照度环境下看到的自然、生动、视觉辨认性高且舒适的色貌的手段是使照明对象物的位置处的光的Duv在适当范围内,并且,使与假设了该光的照明时这15种色卡的色貌与假设了计算用基准光的照明时这15种色卡的色貌之差有关的|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|等指标在适当范围内。
换言之,本发明的第四发明的第二实施方式的照明方法是对照明对象物照射在分光分布中包含从半导体发光元件射出的光作为结构要素、并且|Δhn|、SATav、ΔCn、|ΔCmax-ΔCmin|、Duv等成为适当范围的光的照明方法,作为本发明的第四发明的第二实施方式的照明方法中使用的发光装置,只要是能够进行这种照明的装置即可,可以是采取任意结构的装置。该装置例如可以是照明光源单体,也可以是在散热板等上搭载至少一个以上的该光源的照明用模块,还可以是在该光源或模块中附带透镜、反射机构、驱动用电路等的照明器具。进而,还可以是集合了光源单体、模块单体、器具单体等且至少具有对它们进行支承的机构的照明系统。
在本发明的第一、第二、第四和第五发明的第二实施方式中,实施例的发光装置的辐射计测学、测光学、测色学特性总结在表17、表18中,照明对象物的色貌综合而言非常良好。
由此,本发明的第一发明的第二实施方式的发光装置是如下照明装置:针对无法实现良好色貌的照明装置,通过配置滤镜和反射镜等控制要素这样的极其简易的方法而能够实现良好色貌,针对能够实现良好色貌的照明装置,通过配置滤镜和反射镜等控制要素这样的极其简易的方法而能够实现与使用者偏好一致的良好色貌。
为了实现上述目的,本发明包含以下发明。
[1-1]
一种发光装置,其内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域,在至少一个所述发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,所述发光装置内置有如下发光区域:
在设在该发光装置的主辐射方向上从各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
时,通过使从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量变化而能够使φSSL(λ)满足以下的条件1-2。
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光。
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[1-2]
根据[1-1]所述的发光装置,其中,
全部φSSLN(λ)(N为1~M)满足所述条件1和条件2。
[1-3]
根据[1-1]或[1-2]所述的发光装置,其中,
所述M个发光区域中的至少一个发光区域被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
[1-4]
根据[1-3]所述的发光装置,其中,
M个发光区域全部被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
[1-5]
根据[1-1]~[1-4]中的任意一项所述的发光装置,其中,
从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方能够变化。
[1-6]
根据[1-5]所述的发光装置,其特征在于,
在从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,能够独立控制从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[1-7]
根据[1-1]~[1-6]中的任意一项所述的发光装置,其中,
位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L为0.4mm以上200mm以下。
[1-8]
根据[1-1]~[1-7]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置内置有如下发光区域:通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,能够使φSSL(λ)还满足以下条件3-4。
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
[1-9]
根据[1-1]~[1-8]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)能够满足
180(lm/W)≦K(lm/W)≦320(lm/W)。
[1-10]
根据[1-1]~[1-9]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,相关色温TSSL(K)能够满足
2550(K)≦TSSL(K)≦5650(K)。
[1-11]
一种发光装置的设计方法,该发光装置内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域,在至少一个所述发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,所述设计方法将发光区域设计成如下结构:
在设在该发光装置的主辐射方向上从各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
时,通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,使φSSL(λ)满足以下条件1-2。
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光。
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[1-12]
根据[1-11]所述的发光装置的设计方法,其中,
全部φSSLN(λ)(N为1~M)满足所述条件1和条件2。
[1-13]
根据[1-11]或[1-12]所述的发光装置的设计方法,其中,
所述M个发光区域中的至少一个发光区域被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
[1-14]
根据[1-13]所述的发光装置的设计方法,其中,
M个发光区域全部被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
[1-15]
根据[1-11]~[1-14]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其中,
从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方能够变化。
[1-16]
根据[1-15]所述的发光装置的设计方法,其特征在于,
在从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,能够独立控制从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[1-17]
根据[1-11]~[1-16]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其中,
位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L为0.4mm以上200mm以下。
[1-18]
根据[1-11]~[1-17]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其中,
通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,能够使φSSL(λ)还满足以下条件3-4。
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
[1-19]
根据[1-11]~[1-18]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)能够满足
180(lm/W)≦K(lm/W)≦320(lm/W)。
[1-20]
根据[1-11]~[1-19]中的任意一项所述的发光装置的设计方法,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,相关色温TSSL(K)能够满足
2550(K)≦TSSL(K)≦5650(K)。
[1-21]
一种发光装置的驱动方法,该发光装置内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域,在至少一个所述发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,所述驱动方法对各发光区域进行馈电,
使得在设在该发光装置的主辐射方向上从所述各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
时,φSSL(λ)满足以下条件1-2。
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光。
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[1-22]
根据[1-21]所述的发光装置的驱动方法,其中,
对发光区域进行馈电,以使全部φSSLN(λ)(N为1~M)满足所述条件1和条件2。
[1-23]
根据[1-21]或[1-22]所述的发光装置的驱动方法,其中,
使M个发光区域中的至少一个发光区域相对于其他发光区域独立地被电驱动。
[1-24]
根据[1-21]~[1-23]中的任意一项所述的发光装置的驱动方法,其中,
使M个发光区域全部相对于其他发光区域独立地被电驱动。
[1-25]
根据[1-21]~[1-24]中的任意一项所述的发光装置的驱动方法,其中,
使从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化。
[1-26]
根据[1-25]所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,设从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。
[1-27]
根据[1-25]所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg减少时,减少从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[1-28]
根据[1-25]所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使相关色温TSSL(K)增加时,增加从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[1-29]
根据[1-25]所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL减少时,减少从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
[1-30]
根据[1-21]~[1-29]中的任意一项所述的发光装置的驱动方法,其中,
进行馈电以使φSSL(λ)还满足以下条件3-4。
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
[1-31]
一种照明方法,该照明方法包含准备对象物的照明对象物准备步骤、以及通过从发光装置射出的光对对象物进行照明的照明步骤,所述发光装置内置有M个(M为2以上的自然数)发光区域并且在至少一个发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,
在所述照明步骤中,进行照明以使得在从所述发光装置射出的光对对象物进行照明时,在所述对象物的位置处测定的光满足以下<1>、<2>和<3>。
<1>在所述对象物的位置处测定的光的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040。
<2>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
<3>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θnSSL-θnref。
[1-32]
根据[1-31]所述的照明方法,其中,
在设到达所述对象物的位置的从各发光要素射出的光的分光分布为φSSLN(λ)(N为1~M),在所述对象物的位置处测定的光的分光分布φSSL(λ)为
时,能够使全部φSSLN(λ)(N为1~M)满足所述<1><2><3>。
[1-33]
根据[1-31]或[1-32]所述的照明方法,其中,
使M个发光区域中的至少一个发光区域相对于其他发光区域独立地被电驱动并进行照明。
[1-34]
根据[1-33]所述的照明方法,其中,
使M个发光区域全部相对于其他发光区域独立地被电驱动并进行照明。
[1-35]
根据[1-31]~[1-34]中的任意一项所述的照明方法,其特征在于,
使从由所述式(3)表示的饱和度差的平均
、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化。
[1-36]
根据[1-35]所述的照明方法,其特征在于,
在使从由所述式(3)表示的饱和度差的平均
、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,对该对象物处的照度进行独立控制。
[1-37]
根据[1-36]所述的照明方法,其中,
在使从由所述式(3)表示的饱和度差的平均
、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,使该对象物处的照度不变。
[1-38]
根据[1-36]所述的照明方法,其中,
在使由所述式(3)表示的饱和度差的平均
增加时,降低该对象物处的照度。
[1-39]
根据[1-36]所述的照明方法,其中,
在使相关色温TSSL(K)增加时,增加该对象物处的照度。
[1-40]
根据[1-36]所述的照明方法,其中,
在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL减少时,减少该对象物处的照度。
[1-41]
根据[1-31]~[1-40]中的任意一项所述的照明方法,其中,
在设位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离为L、发光装置与照明对象物的距离为H时,设定距离H以使得成为
5×L≦H≦500×L。
[2-1]
一种发光装置,其具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,
设波长为λ(nm),
设从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)不满足下述条件1和条件2中的至少任意一方,φSSL(λ)满足下述条件1和条件2。
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光。
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[2-2]
根据[2-1]所述的发光装置,其特征在于,
Φelm(λ)不满足下述条件3和条件4中的至少任意一方,φSSL(λ)同时满足下述条件3和条件4。
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
[2-3]
一种发光装置,其具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,
设波长为λ(nm),
设从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)同时满足下述条件1和条件2,φSSL(λ)也同时满足下述条件1和条件2。
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光。
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、
Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、
这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[2-4]
根据[2-3]所述的发光装置,其特征在于,
Φelm(λ)同时满足下述条件3和条件4,φSSL(λ)也同时满足下述条件3和条件4。
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
[2-5]
根据[2-1]或[2-3]所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Duv定义为Duv(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Duv定义为Duv(φSSL)的情况下,满足
Duv(φSSL)<Duv(Φelm)。
[2-6]
根据[2-1]或[2-3]所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Acg定义为Acg(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Acg定义为Acg(φSSL)的情况下,满足
Acg(φSSL)<Acg(Φelm)。
[2-7]
根据[2-2]或[2-4]所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(φSSL)的情况下,满足
SATav(Φelm)<SATav(φSSL)。
[2-8]
根据[2-1]~[2-7]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
该控制要素是吸收或反射380nm≦λ(nm)≦780nm的光的光学滤镜。
[2-9]
根据[2-1]~[2-8]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
该控制要素兼具从发光要素射出的光的会聚和/或扩散功能。
[2-10]
根据[2-9]所述的发光装置,其特征在于,
该控制要素的会聚和/或扩散功能通过凹透镜、凸透镜、菲涅耳透镜中的至少一个的功能来实现。
[2-11]
根据[2-1]~[2-10]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)满足
180(lm/W)≦K(lm/W)≦320(lm/W)。
[2-12]
根据[2-2]或[2-4]所述的发光装置,其特征在于,
发光装置的色相角差的绝对值|Δhn|满足
0.0003≦|Δhn|≦8.3(度)(n为1~15的自然数)。
[2-13]
根据[2-2]或[2-4]所述的发光装置,其特征在于,
由所述式(3)表示的作为发光装置的饱和度差的平均SATav满足下述式(4)′。
[2-14]
根据[2-2]或[2-4]所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的所述饱和度差ΔCn满足
-3.4≦ΔCn≦16.8(n为1~15的自然数)。
[2-15]
根据[2-2]或[2-4]所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的所述饱和度差的最大值与所述饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
3.2≦|ΔCmax-ΔCmin|≦17.8。
[2-16]
根据[2-1]~[2-15]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,与黑体辐射轨迹之间的距离Duv满足
-0.0250≦Duv≦-0.0100。
[2-17]
根据[2-1]~[2-16]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
由所述数学式(1)或(2)表示的作为发光装置的指标Acg满足
-322≦Acg≦-12。
[2-18]
根据[2-1]~[2-17]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)满足
206(lm/W)≦K(lm/W)≦288(lm/W)。
[2-19]
根据[2-1]~[2-18]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的相关色温T(K)满足
2550(K)≦T(K)≦5650(K)。
[2-20]
根据[2-1]~[2-19]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
从所述发光装置在该辐射方向上射出的光对对象物进行照明的照度为150lx以上5000lx以下。
[2-21]
根据[2-1]~[2-20]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置在该辐射方向上发出从1种以上6种以下的发光要素射出的光。
[2-22]
根据[2-1]~[2-21]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为380nm以上且小于495nm,并且,半值全宽为2nm以上45nm以下。
[2-23]
根据[2-22]所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为395nm以上且小于420nm。
[2-24]
根据[2-22]所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为420nm以上且小于455nm。
[2-25]
根据[2-22]所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为455nm以上且小于485nm。
[2-26]
根据[2-1]~[2-21]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为495nm以上且小于590nm,并且,半值全宽为2nm以上75nm以下。
[2-27]
根据[2-1]~[2-21]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为590nm以上且小于780nm,并且,半值全宽为2nm以上30nm以下。
[2-28]
根据[2-1]~[2-21]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件是在从蓝宝石衬底、GaN衬底、GaAs衬底、GaP衬底构成的组中选择的任意一个衬底上制作的。
[2-29]
根据[2-1]~[2-21]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件是在GaN衬底或GaP衬底上制作的,并且,所述衬底的厚度为100μm以上2mm以下。
[2-30]
根据[2-1]~[2-22]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件是在蓝宝石衬底或GaAs衬底上制作的,并且,半导体发光元件是从衬底剥离而构成的。
[2-31]
根据[2-1]~[2-25]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置具有荧光体作为发光要素。
[2-32]
根据[2-31]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含1种以上5种以下的发光光谱不同的荧光体。
[2-33]
根据[2-31]或[2-32]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含室温下进行了光激励时单体发光光谱的峰值波长为380nm以上且小于495nm、并且半值全宽为2nm以上90nm以下的荧光体。
[2-34]
根据[2-33]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含从由下述一般式(5)表示的荧光体、由下述一般式(5)′表示的荧光体、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+和(Ba,Sr,Ca,Mg)Si2O2N2:Eu构成的组中选择的1种以上。
(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Mn,Eu (5)
SraBabEux(PO4)cXd (5)′
(在一般式(5)′中,X为Cl。并且,c、d和x是满足2.7≦c≦3.3、0.9≦d≦1.1、0.3≦x≦1.2的数。进而,a和b满足a+b=5-x且0≦b/(a+b)≦0.6的条件。)
[2-35]
根据[2-31]或[2-32]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含室温下进行了光激励时单体发光光谱的峰值波长为495nm以上且小于590nm、并且半值全宽为2nm以上130nm以下的荧光体。
[2-36]
根据[2-35]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含从Si6-zAlzOzN8-z:Eu(其中0<z<4.2)、由下述一般式(6)表示的荧光体、由下述一般式(6)′表示的荧光体和SrGaS4:Eu2+构成的组中选择的1种以上。
BaaCabSrcMgdEuxSiO4 (6)
(在一般式(6)中,a、b、c、d和x满足a+b+c+d+x=2、1.0≦a≦2.0、0≦b<0.2、0.2≦c≦1.0、0≦d<0.2和0<x≦0.5。)
Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17 (6)′
(在一般式(6)′中,x、y和z分别满足0.1≦x≦0.4、0.25≦y≦0.6和0.05≦z≦0.5。)
[2-37]
根据[2-31]或[2-32]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含室温下进行了光激励时单体发光光谱的峰值波长为590nm以上且小于780nm、并且半值全宽为2nm以上130nm以下的荧光体。
[2-38]
根据[2-37]所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含从由下述一般式(7)表示的荧光体、由下述一般式(7)′表示的荧光体、(Sr,Ca,Ba)2AlxSi5-xOxN8-x:Eu(其中0≦x≦2)、Euy(Sr,Ca,Ba)1-y:Al1+xSi4-xOxN7-x(其中0≦x<4、0≦y<0.2)、K2SiF6:Mn4+、A2+xMyMnzFn(A为Na和/或K;M为Si和Al;-1≦x≦1且0.9≦y+z≦1.1且0.001≦z≦0.4且5≦n≦7)、(Ca,Sr,Ba,Mg)AlSiN3:Eu和/或(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、以及(CaAlSiN3)1-x(Si2N2O)x:Eu(其中、x为0<x<0.5)构成的组中选择的1种以上。
(La1-x-yEuxLny)2O2S (7)
(在一般式(7)中,x和y分别表示满足0.02≦x≦0.50和0≦y≦0.50的数,Ln表示Y、Gd、Lu、Sc、Sm和Er中的至少1种三价稀土类元素。)
(k-x)MgO·xAF2·GeO2:yMn4+ (7)′
(在一般式(7)′中,k、x、y分别表示满足2.8≦k≦5、0.1≦x≦0.7、0.005≦y≦0.015的数,A为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锌(Zn)或它们的混合物。)
[2-39]
根据[2-1]~[2-21]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置还具有荧光体作为发光要素,所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为395nm以上且小于420nm,所述荧光体包含SBCA、β-SiAlON和CASON。
[2-40]
根据[2-1]~[2-21]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置还具有荧光体作为发光要素,所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为395nm以上且小于420nm,所述荧光体包含SCA、β-SiAlON和CASON。
[2-41]
根据[2-1]~[2-40]中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置是从由封装化LED、LED模块、LED照明器具和LED照明系统构成的组中选择的任意一方。
[2-42]
根据[2-1]~[2-41]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置用作家庭用照明装置。
[2-43]
根据[2-1]~[2-41]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置用作展示物用照明装置。
[2-44]
根据[2-1]~[2-41]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置用作演出用照明装置。
[2-45]
根据[2-1]~[2-41]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置用作医疗用照明装置。
[2-46]
根据[2-1]~[2-41]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置用作作业用照明装置。
[2-47]
根据[2-1]~[2-41]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置用作工业设备内用照明装置。
[2-48]
根据[2-1]~[2-41]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置用作交通工具内部装饰用照明装置。
[2-49]
根据[2-1]~[2-41]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置用作美术品用照明装置。
[2-50]
根据[2-1]~[2-41]中的任意一项所述的发光装置,其中,
所述发光装置用作高龄者用照明装置。
[2-51]
一种发光装置的制造方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,该制造方法包含以下步骤:
准备具有发光要素的第一发光装置的步骤;以及
配置控制要素以使其作用于从第一发光装置在主辐射方向上射出的光的至少一部分、并制造第二发光装置的步骤,
设波长为λ(nm),
设从该第一发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该第二发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)不满足下述条件1和条件2中的至少任意一方,φSSL(λ)满足条件1和条件2。
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光。
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[2-52]
根据[2-51]所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
Φelm(λ)不满足下述条件3和条件4中的至少任意一方,φSSL(λ)满足条件3和条件4。
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
[2-53]
一种发光装置的制造方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,该制造方法包含以下步骤:
准备具有发光要素的第一发光装置的步骤;以及
配置控制要素以使其作用于从第一发光装置在主辐射方向上射出的光的至少一部分、并制造第二发光装置的步骤,
设波长为λ(nm),
设从该第一发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该第二发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)同时满足下述条件1和条件2,φSSL(λ)也同时满足下述条件1和条件2。
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光。
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10。
[2-54]
根据[2-53]所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
Φelm(λ)同时满足下述条件3和条件4,φSSL(λ)也同时满足下述条件3和条件4。
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref(其中,n为1~15的自然数)的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6(n为1~15的自然数)
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}。
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度)(其中,n为1~15的自然数),
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976 L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度)(其中,n为1~15的自然数)的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)(n为1~15的自然数)
其中,Δhn=θn-θnref。
标号说明
100 发光装置
1 发光区域1
11 发光区域1-1
12 发光区域1-2
13 发光区域1-3
2 发光区域2
21 发光区域2-1
22 发光区域2-2
23 发光区域2-3
3 发光区域3
31 发光区域3-1
32 发光区域3-2
4 发光区域4
5 发光区域5
6 半导体发光元件
7 假想外周
71 假想外周上的2点
72 假想外周上的2点间的距离
10 封装LED
20 封装LED
25 封装LED
30 照明系统
301 LED真空管(发光区域1)
302 LED真空管(发光区域2)
303 天花板
40 一对封装LED
400 封装LED
401 发光区域1
402 发光区域2
51 壳体
52 LED芯片
52a 蓝色LED芯片
52b 绿色LED芯片
52c 红色LED芯片
52d 热辐射丝
53 封装
54 荧光体
55 截止滤镜(控制要素)
56 密封件
510 封装LED(低加工度的发光装置)
511 白炽灯泡(中加工度的发光装置)
520 带滤镜的LED灯泡(高加工度的发光装置)
530 照明系统(更高加工度的发光装置)
产业上的可利用性
本发明的第一~第四发明的照明光源、照明器具和照明系统等的发光装置、该发光装置的设计方法、发光装置的驱动方法和照明方法的应用领域非常广,能够不限于特定用途来进行使用。但是,根据本发明的第一~第四发明的发光装置、发光装置的设计方法、发光装置的驱动方法和照明方法的特长,优选应用于以下领域。
例如,在通过本发明的第一或第四发明的发光装置或照明方法进行照明的情况下,与现有的发光装置或照明方法相比,即使是大致相同的CCT、大致相同的照度,白色看起来更白、更自然、更舒服。进而,也容易视觉辨认白色、灰色、黑色等无彩色间的明度差。
因此,例如,容易读取一般的白色纸上的黑色文字等。发挥这种特长,优选应用于阅读灯、学习机用照明、事务用照明等作业用照明。进而,根据作业内容,在工厂等中,考虑进行精细部件的外观检查、进行布料等中接近颜色的识别、进行生肉的新鲜度确认用的颜色确认、进行基于限度样品的产品检查等,但是,在通过本发明的第四发明的照明方法进行照明的情况下,接近的色相中的颜色识别变得容易,能够实现好似高照度环境下那样的舒适的作业环境。由此,基于这种观点,也优选应用于作业用照明。
进而,由于颜色的识别能力提高,所以,优选应用于例如外科手术用光源、胃镜等中利用的光源等医疗用照明。这是因为,动脉血含有大量氧因而成为鲜红色,而静脉血含有大量二氧化碳因而成为暗红色。两者同样是红色,但是其彩度不同,所以,通过实现了良好色貌(彩度)的本发明的第四或第一照明方法或装置,能够期待容易地判别动脉血和静脉血。并且,可知在内窥镜那样的彩色图像信息中良好的颜色显示对诊断具有很大影响,能够期待容易地区分正常部位和病变部位等。基于相同的理由,也能够适合用作产品的图像判定器等工业用设备内的照明方法。
在通过本发明的第一或第四发明的发光装置或照明方法进行照明的情况下,即使照度为几千Lx~几百Lx左右,针对紫色、蓝紫色、蓝色、蓝绿色、绿色、黄绿色、黄色、黄红色、红色、紫红色等大半部分的颜色,根据情况而针对全部颜色,能够实现例如像在晴天的室外照度下那样几万lx的程度下看到的真正自然的色貌。并且,具有中间彩度的被验者(日本人)的肤色、各种食品、服装、木材颜色等也成为多数被验者感觉更加理想的自然的色貌。
由此,如果将本发明的第一或第四发明的发光装置或照明方法应用于家庭用等的一般照明,则认为食品看起来新鲜且有食欲,报纸和杂志等也容易阅览,台阶等的视觉辨认性也有所提高,从而有助于家庭内的安全性提高。由此,优选将本发明的第一~第五发明应用于家庭用照明。并且,也优选作为服装、食品、汽车、包、鞋、装饰品、家具等展示物用照明,能够实现从周边突显出来而能视觉辨认的照明。
也优选作为化妆品等颜色的微妙差异成为购买决定性因素的物品的照明。当用作白色礼服等的展示物用照明时,即使是相同的白色,也容易视觉辨认出发蓝的白色、接近乳白色的白色等微妙的颜色差异,所以,能够选择本人希望的颜色。进而,也优选用作婚礼现场、剧场等中的演出用照明,纯粹的白色的礼服等看起来纯白,歌舞伎等的和服、京剧脸谱等也看起来清楚。进而,肤色也突显出来,是优选的。并且,当用作美容室的照明时,在对毛发进行彩色处理的情况下,能够成为与在室外看到时没有差异的颜色,能够防止过度染色和染色不足。
特别是在本发明的第一或第四发明的第二实施方式的发光装置或照明方法中,通过控制要素来降低来自发光要素的紫外、近紫外、紫色、蓝紫色等具有能量比较高的波长成分的光的相对分光强度,所以,能够减少服装或食品等照明对象物的退色、变质、腐蚀、劣化等。并且,在本发明的第一或第四发明的第二实施方式的发光装置或照明方法中,由于降低来自发光要素的近红外、中红外、远红外等具有可能成为热辐射的波长成分的光的相对分光强度,能够减少食品等照明对象物的变质、腐蚀、劣化等。
进而,在本发明的第一~第五发明中,由于白色看起来更白,无彩色的识别变得容易,并且,有彩色也自然鲜艳,所以,也适合作为在有限的一定空间中进行多种活动的场所中的光源。例如,在飞机内的客席中,进行读书、工作、用餐。进而,在电车、长途巴士等中情况也是类似的。本发明的第一~第五发明能够适合利用于这种交通工具的内部装饰用照明。
进而,由于白色看起来更白,无彩色的识别变得容易,并且,有彩色也自然鲜艳,所以,能够将美术馆等中的绘画等照明成如在室外视觉辨认到的自然的色调,本发明的第一~第五发明也能够适合利用于美术品用照明。
另一方面,本发明的第一~第五发明能够适合利用于高龄者用照明。即,在通常照度下很难看到细小文字、很难看到台阶等,即使在这些情况下,通过应用本发明的第四或第一发明的照明方法或发光装置,无彩色间或有彩色间的识别变得容易,所以能够解决这些问题。由此,能够适合利用于老人院或医院的接待室、书店或图书馆等不确定的多数人利用的公共设施等的照明。
进而,在适应由于各种原因容易成为较低照度的照明环境来确保视觉辨认性的应用中,也能够适合利用本发明的照明方法或发光装置。
例如,优选应用于路灯、汽车的头灯、脚灯中,与使用了现有光源的情况相比,提高了各种视觉辨认性。
对本发明的优选实施方式进行了详细说明,但是,本领域技术人员可知各种变形和置换,它们纳入由权利要求规定的本发明的主旨和范围内。
Claims (96)
1.一种发光装置,其具有发光要素,并且具有下述A或B,其特征在于,
从该发光装置射出的下述φSSL(λ)同时满足下述条件1和条件2,
A:
发光装置内置有M个发光区域,在所述发光区域内具有所述发光要素,其中,M为2以上的自然数,
设在该发光装置的主辐射方向上从各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ),其中N为1~M,从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
B:
发光装置具有所述发光要素和控制要素,
设波长为λ(nm),
设从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)不满足下述条件1和条件2中的至少任意一方,
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光,
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
2.根据权利要求1所述的发光装置,其中,
所述发光装置具有所述A。
3.根据权利要求2所述的发光装置,其中,
在至少一个所述发光区域内具有半导体发光元件作为所述发光要素。
4.根据权利要求2或3所述的发光装置,其中,
所述发光装置内置有如下发光区域:能够通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,使φSSL(λ)满足所述条件1-2。
5.根据权利要求2或3所述的发光装置,其中,
全部φSSLN(λ)满足所述条件1和条件2,其中,N为1~M。
6.根据权利要求2或3所述的发光装置,其中,
所述M个发光区域中的至少一个发光区域被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
7.根据权利要求6所述的发光装置,其中,
M个发光区域全部被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
8.根据权利要求2或3所述的发光装置,其中,
从由所述数学式(1)或(2)所表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方能够变化。
9.根据权利要求8所述的发光装置,其特征在于,
在从由所述数学式(1)或(2)所表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,能够独立地控制从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
10.根据权利要求2或3所述的发光装置,其中,
位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L为0.4mm以上200mm以下。
11.根据权利要求2或3所述的发光装置,其中,
所述发光装置内置有如下发光区域:通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,能够使φSSL(λ)还满足以下条件3-4,
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL,其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref,n为1~15的自然数的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6
其中,n为1~15的自然数,
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度),其中,n为1~15的自然数,设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度),n为1~15的自然数的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)
其中,n为1~15的自然数,Δhn=θnSSL-θnref。
12.根据权利要求2或3所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)能够满足
180(lm/W)≦K(lm/W)≦320(lm/W)。
13.根据权利要求2或3所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,相关色温TSSL(K)能够满足
2550(K)≦TSSL(K)≦5650(K)。
14.根据权利要求1所述的发光装置,其中,
所述发光装置具有所述B。
15.根据权利要求14所述的发光装置,其中,
所述发光要素内置有半导体发光元件。
16.根据权利要求14或15所述的发光装置,其特征在于,
Φelm(λ)不满足下述条件3和条件4中的至少任意一方,φSSL(λ)同时满足下述条件3和条件4,
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n,其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref,n为1~15的自然数的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6
其中,n为1~15的自然数
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度),其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度),n为1~15的自然数的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)
其中,n为1~15的自然数,Δhn=θn-θnref。
17.根据权利要求16所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(φSSL)的情况下,满足
SATav(Φelm)<SATav(φSSL)。
18.根据权利要求16所述的发光装置,其特征在于,
发光装置的色相角差的绝对值|Δhn|满足
0.0003≦|Δhn|≦8.3(度),其中,n为1~15的自然数。
19.根据权利要求16所述的发光装置,其特征在于,
由所述式(3)表示的作为发光装置的饱和度差的平均SATav满足下述式(4)′
20.根据权利要求16所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的所述饱和度差ΔCn满足
-3.4≦ΔCn≦16.8,其中,n为1~15的自然数。
21.根据权利要求16所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的所述饱和度差的最大值与所述饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
3.2≦|ΔCmax-ΔCmin|≦17.8。
22.一种发光装置,其具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,
设波长为λ(nm),
设从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为ΦSSL(λ),
Φelm(λ)同时满足下述条件1和条件2,φSSL(λ)也同时满足下述条件1和条件2,
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光,
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10
23.根据权利要求22所述的发光装置,其特征在于,
Φelm(λ)同时满足下述条件3和条件4,φSSL(λ)也同时满足下述条件3和条件4,
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n,其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref,n为1~15的自然数的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6
其中,n为1~15的自然数,
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度),其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度),n为1~15的自然数的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)
其中,n为1~15的自然数,Δhn=θn-θnref。
24.根据权利要求14、15或22所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Duv定义为Duv(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Duv定义为Duv(φSSL)的情况下,满足
Duv(φSSL)<Duv(Φelm)。
25.根据权利要求14、15或22所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Acg定义为Acg(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的Acg定义为Acg(φSSL)的情况下,满足
Acg(φSSL)<Acg(Φelm)。
26.根据权利要求23所述的发光装置,其特征在于,
在将根据从该发光要素在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(Φelm)、将根据从该发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布导出的所述饱和度差的平均定义为SATav(φSSL)的情况下,满足
SATav(Φelm)<SATav(φSSL)。
27.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,该控制要素是吸收或反射380nm≦λ(nm)≦780nm的光的光学滤镜。
28.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,该控制要素兼具从发光要素射出的光的会聚和/或扩散功能。
29.根据权利要求28所述的发光装置,其特征在于,
该控制要素的会聚和/或扩散功能通过凹透镜、凸透镜、菲涅耳透镜中的至少一个的功能来实现。
30.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)满足
180(lm/W)≦K(lm/W)≦320(lm/W)。
31.根据权利要求23所述的发光装置,其特征在于,
发光装置的色相角差的绝对值|Δhn|满足
0.0003≦|Δhn|≦8.3(度)
其中,n为1~15的自然数。
32.根据权利要求23所述的发光装置,其特征在于,
由所述式(3)表示的作为发光装置的饱和度差的平均SATav满足下述式(4)′
33.根据权利要求23所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的所述饱和度差ΔCn满足
-3.4≦ΔCn≦16.8
其中,n为1~15的自然数。
34.根据权利要求23所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的所述饱和度差的最大值与所述饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
3.2≦|ΔCmax-ΔCmin|≦17.8。
35.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,与黑体辐射轨迹之间的距离Duv满足
-0.0250≦Duv≦-0.0100。
36.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
由所述数学式(1)或(2)表示的作为发光装置的指标Acg满足
-322≦Acg≦-12。
37.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)满足
206(lm/W)≦K(lm/W)≦288(lm/W)。
38.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
作为发光装置的相关色温T(K)满足
2550(K)≦T(K)≦5650(K)。
39.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
从所述发光装置在该辐射方向上射出的光对对象物进行照明的照度为150lx以上5000lx以下。
40.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置在该辐射方向上发出从1种以上6种以下的发光要素射出的光。
41.根据权利要求15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为380nm以上且小于495nm,并且,半值全宽为2nm以上45nm以下。
42.根据权利要求41所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为395nm以上且小于420nm。
43.根据权利要求41所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为420nm以上且小于455nm。
44.根据权利要求41所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为455nm以上且小于485nm。
45.根据权利要求15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为495nm以上且小于590nm,并且,半值全宽为2nm以上75nm以下。
46.根据权利要求15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为590nm以上且小于780nm,并且,半值全宽为2nm以上30nm以下。
47.根据权利要求15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件是在从由蓝宝石衬底、GaN衬底、GaAs衬底、GaP衬底构成的组中选择的任意一个衬底上制作的。
48.根据权利要求15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件是在GaN衬底或GaP衬底上制作的,并且,所述衬底的厚度为100μm以上2mm以下。
49.根据权利要求15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述半导体发光元件是在蓝宝石衬底或GaAs衬底上制作的,并且,半导体发光元件是从衬底剥离而构成的。
50.根据权利要求14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置具有荧光体作为发光要素。
51.根据权利要求50所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含1种以上5种以下的发光光谱不同的荧光体。
52.根据权利要求50所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含室温下进行了光激励时单体发光光谱的峰值波长为380nm以上且小于495nm、并且半值全宽为2nm以上90nm以下的荧光体。
53.根据权利要求52所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含从由下述一般式(5)表示的荧光体、由下述一般式(5)′表示的荧光体、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+和(Ba,Sr,Ca,Mg)Si2O2N2:Eu构成的组中选择的1种以上,
(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Mn,Eu (5)
SraBabEux(PO4)cXd (5)′
在一般式(5)′中,X为Cl,并且,c、d和x是满足2.7≦c≦3.3、0.9≦d≦1.1、0.3≦x≦1.2的数,进而,a和b满足a+b=5-x且0≦b/(a+b)≦0.6的条件。
54.根据权利要求50所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含室温下进行了光激励时单体发光光谱的峰值波长为495nm以上且小于590nm、并且半值全宽为2nm以上130nm以下的荧光体。
55.根据权利要求54所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含从Si6-zAlzOzN8-z:Eu,其中0<z<4.2、由下述一般式(6)表示的荧光体、由下述一般式(6)′表示的荧光体和SrGaS4:Eu2+构成的组中选择的1种以上,
BaaCabSrcMgdEuxSiO4 (6)
在一般式(6)中,a、b、c、d和x满足a+b+c+d+x=2、1.0≦a≦2.0、0≦b<0.2、0.2≦c≦1.0、0≦d<0.2和0<x≦0.5,
Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17 (6)′
在一般式(6)′中,x、y和z分别满足0.1≦x≦0.4、0.25≦y≦0.6和0.05≦z≦0.5。
56.根据权利要求50所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含室温下进行了光激励时单体发光光谱的峰值波长为590nm以上且小于780nm、并且半值全宽为2nm以上130nm以下的荧光体。
57.根据权利要求56所述的发光装置,其特征在于,
所述荧光体包含从由下述一般式(7)表示的荧光体、由下述一般式(7)′表示的荧光体、(Sr,Ca,Ba)2AlxSi5-xOxN8-x:Eu,其中0≦x≦2、Euy(Sr,Ca,Ba)1-y:Al1+xSi4-xOxN7-x,其中0≦x<4、0≦y<0.2、K2SiF6:Mn4+、A2+xMyMnzFn,其中A为Na和/或K;M为Si和Al;-1≦x≦1且0.9≦y+z≦1.1且0.001≦z≦0.4且5≦n≦7、(Ca,Sr,Ba,Mg)AlSiN3:Eu和/或(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、以及(CaAlSiN3)1-x(Si2N2O)x:Eu,其中x为0<x<0.5构成的组中选择的1种以上,
(La1-x-yEuxLny)2O2S (7)
在一般式(7)中,x和y分别表示满足0.02≦x≦0.50和0≦y≦0.50的数,Ln表示Y、Gd、Lu、Sc、Sm和Er中的至少1种三价稀土类元素,
(k-x)MgO·xAF2·GeO2:yMn4+ (7)′
在一般式(7)′中,k、x、y分别表示满足2.8≦k≦5、0.1≦x≦0.7、0.005≦y≦0.015的数,A为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锌(Zn)或它们的混合物。
58.根据权利要求15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置还具有荧光体作为发光要素,所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为395nm以上且小于420nm,所述荧光体包含SBCA、β-SiAlON和CASON。
59.根据权利要求15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置还具有荧光体作为发光要素,所述半导体发光元件的发光光谱的峰值波长为395nm以上且小于420nm,所述荧光体包含SCA、β-SiAlON和CASON。
60.根据权利要求1~3、14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置是从封装化LED、LED模块、LED照明器具和LED照明系统构成的组中选择的任意一方。
61.根据权利要求1~3、14、15、22、23中的任意一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光装置用作从由家庭用照明装置、展示物用照明装置、演出用照明装置、医疗用照明装置、作业用照明装置、工业设备内用照明装置、交通工具内部装饰用照明装置、美术品用照明装置、高龄者用照明装置构成的组中选择的任意一方。
62.一种发光装置的设计方法,该发光装置内置有M个发光区域,在至少一个所述发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,M为2以上的自然数,所述设计方法将发光区域设计为如下结构:
在设在该发光装置的主辐射方向上从各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ),其中N为1~M,从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
时,能够通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,使φSSL(λ)满足以下条件1-2,
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光,
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
63.根据权利要求62所述的发光装置的设计方法,其中,
全部φSSLN(λ)满足所述条件1和条件2,其中N为1~M。
64.根据权利要求62或63所述的发光装置的设计方法,其中,
所述M个发光区域中的至少一个发光区域被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
65.根据权利要求64所述的发光装置的设计方法,其中,
M个发光区域全部被布线为能够相对于其他发光区域独立地电驱动。
66.根据权利要求62或63所述的发光装置的设计方法,其中,
从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方能够变化。
67.根据权利要求66所述的发光装置的设计方法,其特征在于,
在从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,能够独立地控制从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
68.根据权利要求62或63所述的发光装置的设计方法,其中,
位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离L为0.4mm以上200mm以下。
69.根据权利要求62或63所述的发光装置的设计方法,其中,
通过改变从所述发光区域射出的光通量和/或辐射通量,能够使φSSL(λ)还满足以下条件3-4,
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL,其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref,n为1~15的自然数的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6
其中,n为1~15的自然数,
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度),其中,n为1~15的自然数,设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度),n为1~15的自然数的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)
其中,n为1~15的自然数,Δhn=θnSSL-θnref。
70.根据权利要求62或63所述的发光装置的设计方法,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,根据分光分布φSSL(λ)导出的波长380nm以上780nm以下的范围的辐射效率K(lm/W)能够满足
180(lm/W)≦K(lm/W)≦320(lm/W)。
71.根据权利要求62或63所述的发光装置的设计方法,其特征在于,
关于从所述发光装置在该辐射方向上射出的光,相关色温TSSL(K)能够满足
2550(K)≦TSSL(K)≦5650(K)。
72.一种发光装置的驱动方法,该发光装置内置有M个发光区域,在至少一个所述发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,所述驱动方法对各发光区域进行馈电,其中,M为2以上的自然数,
使得在设在该发光装置的主辐射方向上从所述各发光区域射出的光的分光分布为φSSLN(λ),其中N为1~M,从所述发光装置在该辐射方向上射出的全部光的分光分布φSSL(λ)为
时,ΦSSL(λ)满足以下条件1-2,
条件1:
从所述发光装置射出的光在主辐射方向上包含与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040的光,
条件2:
设从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的三刺激值为(XSSL、YSSL、ZSSL)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的归一化分光分布SSSL(λ)、根据从所述发光装置在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-SSSL(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现SSSL(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,在比λR更靠长波长侧不存在成为SSSL(λR)/2的波长Λ4的情况下,
由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10
73.根据权利要求72所述的发光装置的驱动方法,其中,
对发光区域进行馈电,以使全部φSSLN(λ)满足所述条件1和条件2,其中N为1~M。
74.根据权利要求72或73所述的发光装置的驱动方法,其中,
使M个发光区域中的至少一个发光区域相对于其他发光区域独立地被电驱动。
75.根据权利要求72或73所述的发光装置的驱动方法,其中,
使M个发光区域全部相对于其他发光区域独立地被电驱动。
76.根据权利要求72或73所述的发光装置的驱动方法,其中,
使从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化。
77.根据权利要求76所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使从由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg、相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,使从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量不变。
78.根据权利要求76所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使由所述数学式(1)或(2)表示的指标Acg减小时,减少从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
79.根据权利要求76所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使相关色温TSSL(K)增大时,增加从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
80.根据权利要求76所述的发光装置的驱动方法,其中,
在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL减小时,减少从发光装置在主辐射方向上射出的光通量和/或辐射通量。
81.根据权利要求72或73所述的发光装置的驱动方法,其中,
进行馈电以使φSSL(λ)还满足以下条件3-4,
条件3:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL,其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref,n为1~15的自然数的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6
其中,n为1~15的自然数,
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了在该辐射方向上射出的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度),其中,n为1~15的自然数,设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度),n为1~15的自然数的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)
其中,n为1~15的自然数,Δhn=θnSSL-θnref。
82.一种照明方法,该照明方法包含准备对象物的照明对象物准备步骤、以及通过从发光装置射出的光对对象物进行照明的照明步骤,所述发光装置内置有M个发光区域并且在至少一个发光区域内具有半导体发光元件作为发光要素,其中,M为2以上的自然数,
在所述照明步骤中,进行照明以使得在从所述发光装置射出的光对对象物进行照明时,在所述对象物的位置处测定的光满足以下<1>、<2>和<3>,
<1>在所述对象物的位置处测定的光与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL为-0.0350≦DuvSSL≦-0.0040,
<2>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的光的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nSSL、b* nSSL,其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref,n为1~15的自然数的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6
其中,n为1~15的自然数,
由下述式(3)表示的饱和度差的平均满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}
15种修正蒙赛尔色卡
<3>在设在数学上假设了在所述对象物的位置处测定的光的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnSSL(度),其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在所述对象物的位置处测定的光的相关色温TSSL(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度),n为1~15的自然数的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)
其中,n为1~15的自然数,Δhn=θnSSL-θnref。
83.根据权利要求82所述的照明方法,其中,
在设到达所述对象物的位置的从各发光要素射出的光的分光分布为φSSLN(λ),其中N为1~M,所述对象物的位置处测定的光的分光分布φSSL(λ)为
时,能够使全部φSSLN(λ)满足所述<1><2><3>,其中N为1~M。
84.根据权利要求82或83所述的照明方法,其中,
使M个发光区域中的至少一个发光区域相对于其他发光区域独立地被电驱动并进行照明。
85.根据权利要求84所述的照明方法,其中,
使M个发光区域全部相对于其他发光区域独立地被电驱动并进行照明。
86.根据权利要求82或83所述的照明方法,其特征在于,
使从由所述式(3)表示的饱和度差的平均
相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化。
87.根据权利要求86所述的照明方法,其特征在于,
在使从由所述式(3)表示的饱和度差的平均
相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,对该对象物处的照度进行独立控制。
88.根据权利要求87所述的照明方法,其中,
在使从由所述式(3)表示的饱和度差的平均
相关色温TSSL(K)和与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL构成的组中选择的至少一方变化时,使该对象物处的照度不变。
89.根据权利要求87所述的照明方法,其中,
在使由所述式(3)表示的饱和度差的平均
增大时,降低该对象物处的照度。
90.根据权利要求87所述的照明方法,其中,
在使相关色温TSSL(K)增加时,增大该对象物处的照度。
91.根据权利要求87所述的照明方法,其中,
在使与黑体辐射轨迹之间的距离DuvSSL减小时,减小该对象物处的照度。
92.根据权利要求82或83所述的照明方法,其中,
在设位于包络最接近的不同发光区域整体的假想外周上的任意2点所成的最大距离为L、发光装置与照明对象物的距离为H时,将距离H设定为
5×L≦H≦500×L。
93.一种发光装置的制造方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,该制造方法包含以下步骤:
准备具有发光要素的第一发光装置的步骤;以及
配置控制要素以使其作用于从第一发光装置在主辐射方向上射出的光的至少一部分、并制造第二发光装置的步骤,
设波长为λ(nm),
设从该第一发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该第二发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)不满足下述条件1和条件2中的至少任意一方,φSSL(λ)同时满足条件1和条件2,
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光,
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
94.根据权利要求93所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
Φelm(λ)不满足下述条件3和条件4中的至少任意一方,φSSL(λ)同时满足条件3和条件4,
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n,其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref,n为1~15的自然数的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6
其中,n为1~15的自然数,
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}
15种修正蒙赛尔色卡
条件4:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时上述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θn(度),其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的色相角为θnref(度),n为1~15的自然数的情况下,色相角差的绝对值|Δhn|满足
0≦|Δhn|≦9.0(度)
其中,n为1~15的自然数,Δhn=θn-θnref。
95.一种发光装置的制造方法,该发光装置具有内置有半导体发光元件的发光要素和控制要素,其特征在于,该制造方法包含以下步骤:
准备具有发光要素的第一发光装置的步骤;以及
配置控制要素以使其作用于从第一发光装置在主辐射方向上射出的光的至少一部分、并制造第二发光装置的步骤,
设波长为λ(nm),
设从该第一发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为Φelm(λ)、从该第二发光装置在主辐射方向上射出的光的分光分布为φSSL(λ),
Φelm(λ)同时满足下述条件1和条件2,φSSL(λ)也同时满足下述条件1和条件2,
条件1:
包含作为对象的光的分光分布中的与ANSI C78.377中定义的黑体辐射轨迹之间的距离Duv成为-0.0350≦Duv≦-0.0040的光,
条件2:
设作为对象的光的分光分布为φ(λ)、根据作为对象的光的分光分布的相关色温T(K)而选择的基准光的分光分布为φref(λ)、作为对象的光的分光分布的三刺激值为(X、Y、Z)、根据所述T(K)而选择的基准光的三刺激值为(Xref、Yref、Zref),
将作为对象的光的归一化分光分布S(λ)、基准光的归一化分光分布Sref(λ)、这些归一化分光分布的差ΔS(λ)分别定义为
S(λ)=φ(λ)/Y
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)-S(λ)
在波长380nm以上780nm以内的范围中,在设呈现S(λ)的最长波长极大值的波长为λR(nm)时,
在比λR更靠长波长侧存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(1)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,另一方面,
在比λR更靠长波长侧不存在成为S(λR)/2的波长Λ4的情况下,由下述数学式(2)表示的指标Acg满足-360≦Acg≦-10,
96.根据权利要求95所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
Φelm(λ)同时满足下述条件3和条件4,φSSL(λ)也同时满足下述条件3和条件4,
条件3:
在设在数学上假设了基于作为对象的光的分光分布的照明时#01~#15的下述15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* n、b* n,其中,n为1~15的自然数,
设在数学上假设了根据在该辐射方向上射出的光的相关色温T(K)而选择的基准光的照明时这15种修正蒙赛尔色卡在CIE 1976L*a*b*颜色空间中的a*值、b*值分别为a* nref、b* nref,n为1~15的自然数的情况下,饱和度差ΔCn满足
-3.8≦ΔCn≦18.6
其中,n为1~15的自然数,
由下述式(3)表示的饱和度差的平均SATav满足下述式(4),
并且,在设饱和度差的最大值为ΔCmax、饱和度差的最小值为ΔCmin的情况下,饱和度差的最大值与饱和度差的最小值之间的差|ΔCmax-ΔCmin|满足
2.8≦|ΔCmax-ΔCmin|≦19.6
其中,ΔCn=√{(a* n)2+(b* n)2}-√{(a* nref)2+(b* nref)2}
15种修正蒙赛尔色卡
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0≦|Δhn|≦9.0(度)
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