JP2003298113A - Led光源 - Google Patents

Led光源

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JP2003298113A
JP2003298113A JP2002101321A JP2002101321A JP2003298113A JP 2003298113 A JP2003298113 A JP 2003298113A JP 2002101321 A JP2002101321 A JP 2002101321A JP 2002101321 A JP2002101321 A JP 2002101321A JP 2003298113 A JP2003298113 A JP 2003298113A
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Masanori Nagata
雅典 永田
Yukie Hayashi
幸絵 林
Bunji Atsumi
文治 渥美
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Toyota Motor Corp
Toyoda Gosei Co Ltd
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Toyota Motor Corp
Toyoda Gosei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光能力が低下する高齢者用として特に好適
なLED光源を提供する。 【解決手段】 主成分としての青緑系の光成分と、橙系
ないし赤系の光成分とを含み、全体として白色系の発光
色を有するLED光源。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光源に関する。詳しくは
白色系の発光色を有するLED光源に関する。本発明は
読書灯、デスク灯、車両用マップランプ及びルームラン
プなど各種照明装置の光源として利用することができ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、読書灯などの光源としては白熱
灯、蛍光灯などが一般に用いられている。蛍光灯におい
ては使用目的に応じて昼光色、電球色など色合いの異な
るものが利用されている。一方、近年LEDを白色光源に
利用する試みがなされている。例えば、赤系、緑系、青
系の各発光素子からの光を混色させて白色系の光を得る
ものや、青系の発光素子の光とその一部によって励起さ
れた蛍光体から発生られる黄系の蛍光とを混色させて白
色系の光を得るものなどが開発されている(特開平7−
175423号公報、特開平8−70141号公報、特
開平10−11002号公報、特開平10−24251
3号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に高齢化に伴って
目の受光能力の衰えなど視覚特性が変化し、文字などに
対する視認性が低下する。ところが、従来の光源では専
ら照明光の演出する雰囲気や照明対象の色再現性などを
考慮して光源色の選択が行われている。即ち、このよう
な高齢者の視覚特性を十分に考慮したものではなく、例
えば読書灯などを高齢者が使用する場合には、光源を高
輝度に点灯させることにより文字等とバックグランドと
のコントラストを高め、これにより文字等を視認し易く
していた。しかし、このような高照度の照明は目への負
担を増大させ、眼精疲労を引き起こす要因となる。特に
読書用の光源などでは長時間の使用が予想されることか
ら、このような高輝度での使用は好ましいとものとはい
えない。本発明は以上の課題に鑑みなされたものであっ
て、受光能力が低下する高齢者用として特に好適なLED
光源を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的の
下に検討を行った。まず、高齢者では水晶体調節能力が
低下し、焦点が網膜後方に合うため、読書等近くを見る
場合において屈折率の高い短波長光を用いた方がより網
膜焦点を合わせ易く、即ち見易いとの予想の下、波長の
異なる種々の光を用いて波長と焦点との関係について試
験を行った。その結果、図1に示されるように波長の短
い光を用いた場合ほどより近い位置までピントを合わせ
ることができることが実験的に明らかとなった。即ち波
長の短い光を用いるほど近くを見る場合の網膜焦点を合
いやすく、見易いものであるとの知見が得られた。
【0005】ここで、読書など近くを見る場合には目の
中心領域が用いられる。中心領域では可視領域の最短波
長である青系の光の受光に関わる青錐体の細胞密度が小
さいことから、青系の光を主成分として用いればかえっ
て分解能が低下すると考えられる。一方、目の中心領域
には緑錐体が多く存在することから、この緑錐体が受光
できる光を用いることが好ましいと考えられる。このこ
とを考慮した結果、本発明者らは波長がより短くかつ緑
錐体が受光できる光を主成分として光源を構成すれば、
近点視力調節能力の低下した高齢者にとって照明対象が
見易くなる光源を実現できると考え、以下の構成からな
る本発明を完成するに至った。即ち、主成分としての青
緑系の光成分と、橙系ないし赤系の光成分とを含み、全
体として白色系の発光色を有するLED光源である。
【0006】以上の構成によれば、青緑系の光を主成分
として白色系の光源を構成することにより高齢者の視覚
特性に合った照明光が得られる。即ち、近点視力調節能
力の低下した高齢者が焦点を合わせ易い照明光が得ら
れ、水晶体調節の負担を軽減することができ眼精疲労の
防止ないしは低減を期待できる。また、光の成分バラン
スによって高齢者の視覚特性に合った照明光が得られる
ことから、本発明の光源を読書灯などに適用した場合に
照度を抑えた状態でも見易い照明光を提供することがで
きる。このことから、上記の構成では照度の増大に伴う
目への負担を軽減でき、この点からも目に優しい照明光
を得ることができるものである。また、青緑系の光成分
と組み合わせて用いる光成分として橙系〜赤系の光成分
を用いることにより、全体として落ち着き感のある白色
を演出することができる。
【0007】上記の構成において、青緑系の光成分(以
下、「第1光成分」ともいう)の発光波長は特に限定され
ないが、目に存在する緑錐体が受光できる限りにおいて
より短いことが好ましい。波長が短くなるにしたがって
高屈折率なものとなり、近い距離における焦点調節が一
層容易となるからである。例えば本発明における青緑系
の光成分は発光ピーク波長が488nm〜510nmの
範囲にある光であり、好ましくは発光ピーク波長が約4
90nmの光である。
【0008】本発明のLED光源では第1光成分が主成
分となる。ここでの主成分とはLED光源の光を構成成
分ごと(即ち発光波長ごと)に区分した際、最も存在比
率が高い成分をいう。したがって、本発明のLED光源
の分光分布を測定すれば、青緑系の波長領域に最大の発
光ピークが観察される。
【0009】橙系ないし赤系の光成分(以下、「第2光
成分」ともいう)の発光波長についても特に限定されな
いが、この光成分と上記の青緑系の光成分(第1光成
分)、及び他の光成分とが混色されることにより所望の
白色系の光となるようなものが適宜選択される。第2光
成分としてはより長波長側の光、即ちより赤系の光を用
いることが好ましい。赤系の光はCIE色度図において
青緑系の光と対極に位置することから、両光の混色によ
り高品質の白色光を得ることができるからである。例え
ば、第2光成分として発光ピーク波長が600nm以上
のもの(例えば、600nm〜nmの範囲にある光)を
採用することができる。尚、上記の「他の光成分」は必ず
しも用いられるとは限らず、当該他の成分がない場合に
は青緑系の光成分のみとの混色を考慮して橙系ないし赤
系の光成分の発光波長が設定される。例えば、CIE色
度図において第2光成分の位置と上記の第1光成分の位
置とを結ぶ直線が白色領域を通過するような発光ピーク
波長を有する光を第2光成分として用いることができ
る。
【0010】以上の構成において青系の光成分(以下、
「第3光成分」ともいう)をさらに含んでLED光源を構
成することが好ましい。青系の光成分が加わることによ
り照明対象のコントラストを一層向上することが可能な
光源となる。また、色再現範囲が拡大し、色再現性の高
い光源となる。
【0011】第3光成分としては、例えば発光ピーク波
長が460nm〜480nmの範囲にある光を採用でき
る。第3光成分を用いる場合には、第1光成分の発光ピ
ーク波長と第3光成分の発光ピーク波長とがある程度離
れていることが好ましい。照明対象のコントラスト及び
色再現性をより向上できるからである。例えば、第1光
成分の発光ピーク波長を498nm〜510nmとし、
第2光成分の発光波長を600nm以上とし、第3光成
分の発光波長を460nm〜480nmとすることがで
きる。第1〜第3の光成分に加えて更に他の光成分を用
いてもよい。
【0012】第1光成分、及び/又は第2光成分の量を
調整する制御手段を備えることができる。このような制
御手段を用いれば光源全体に占める各光成分の量比が可
変となり、使用目的、使用状態などに応じて光源色を変
化ないしは調整することが可能となる。特に、第2光成
分の量を調整する制御手段を備えれば赤味成分の増減が
可能となり、即ち色温度可変な光源が実現される。例え
ば従来の蛍光灯の電球色及び昼光色にそれぞれ類似する
色調の光を必要に応じて或いは好みに応じて選択できる
光源が構成される。尚、第3光成分が併用される場合に
はこの量を調整する制御手段を備えることもできる。
【0013】本発明のLED光源は第1光成分の光を発
光可能なLED(以下、「青緑系LED」ともいう)、及
び第2光成分の光を発光可能なLED(以下、「赤系L
ED」ともいう)を用いて構成することができる。第3
光成分が併用される場合には当該光成分を発光可能なL
ED(以下、「青系LED」ともいう)を組み合わせて用
いることができる。青緑系LED及び青系LEDとして
はIII族窒化物系化合物半導体からなる発光素子を内蔵
するものを利用できる。一方、赤系LEDとしてはGa
AlAsからなる発光素子を内蔵するものを利用でき
る。いずれか又は全てのLEDを複数個使用してLED
光源を構成することもできる。例えば青緑系LEDを二
つ、赤系LED及び青系LEDをそれぞれ一つ使用して
LED光源を構成することができる。
【0014】各光成分をそれぞれ発光可能なLEDを組
み合わせて用いる代わりに、二つ以上の光成分を発光可
能なLEDを利用して本発明のLED光源を構成するこ
ともできる。このようなLEDとしては、例えば第1光
成分を発光可能な発光素子(以下、「青緑系発光素子」と
もいう)と第2光成分を発光可能な発光素子(以下、
「赤系発光素子」ともいう)とが内蔵された2チップ構成
のLED、青緑系発光素子、赤系発光素子及び青系発光
素子からなる3チップ構成のLEDを例示することがで
きる。尚、LED内の各発光素子の個数はそれぞれ一つ
である必要はない。例えば青緑系発光素子が二つ、赤系
発光素子及び青系発光素子がそれぞれ一つ内蔵されたL
EDを用いることができる。尚、青緑系発光素子及び青
系発光素子の代わりに、青緑系の光及び青系の光を発光
可能な発光素子を用いることもできる。この場合青緑系
の発光領域及び青系の発光領域にそれぞれ明確な発光ピ
ークを有する発光素子でなくてもよい。例えばピーク波
長が青緑系の発光領域にあって、かつ青色系の波長領域
の光を含むブロードな発光ピークを有する発光素子であ
ってもよい。
【0015】第2光成分の光を発光可能な発光素子の代
わりに、当該成分の光を発することが可能な蛍光体を用
いることができる。即ち、第1発光素子と橙系〜赤系の
蛍光を発する蛍光体を組み合わせて本発明のLED光源
を構成してもよい。この場合、蛍光体から発せられる蛍
光量を増大する目的で、蛍光体を効率的に励起し得る光
を発する発光素子を併せて用いることもできる。このよ
うな発光素子としては紫外領域の光を発光可能な発光素
子を挙げることができる。本発明の光源は自動車、電車
などの車両や航空機などの室内に乗員の手元などを照明
する目的で設置される照明装置用の光源として利用でき
る。より具体的には、例えば自動車室内に設置される読
書用ライトの光源、マップランプ用光源として利用する
ことができる。また、住居における室内用照明装置、机
上用読書灯などの光源として利用することもできる。以
下、本発明の実施の形態を実施例を用いて具体的に説明
する。
【0016】
【発明の実施の形態】図2に本発明の一の実施例にかか
る車両室内用照明装置1(以下、「照明装置1」という)
の平面図を示す。図3は図2の部分拡大図である。一
方、図4は照明装置1の側面図である。また、図5は照
明装置1の部分背面図であり、図6は図2におけるC−
C線断面図である。図7は図4において符号Aで示した
矢視平面図である。
【0017】照明装置1は照明部2、アーム部3、及び
取り付け部4から構成される。照明部2には複数の光源
ユニット20がマトリックス状に配置される。照明部2
の発光面側には光源ユニット20を覆うようにしてレン
ズ板40が備えられる。レンズ板40には各光源ユニッ
ト20に対応する位置にそれぞれ凸レンズ状のレンズ部
41が形成されている。図3に示されるように各光源ユ
ニット20は青緑系LED21及び赤系LED22から
なる。本実施例ではこれらのLEDとして砲弾型のもの
を用いた。青緑系LED21の発光ピーク波長は約49
5nmであって、図8のCIE色度図ではA点(X座
標:0.04、Y座標:0.35)に位置する。一方、赤系LE
Dの発光ピーク波長は約610nmであって、CIE色
度図ではB点(X座標:0.67、Y座標:0.34)に位置す
る。
【0018】光源ユニット20を構成する各LEDは基
板10上にマウントされており(図6を参照)、基板1
0に形成された配線パターンを介して電源、スイッチ6
0、及びコントローラ(図示せず)に接続されている。
コントローラはスイッチ60と連動して各LEDの点灯
状態(オンオフ、発光輝度)を制御する。
【0019】ケース50の底面51には、放熱用に複数
の孔52が設けられている。一方、空気中の埃などがこ
の孔52を介して照明部2内へ侵入するのを防止するた
めに、底面51の内側には一面に不織布シート53が敷
かれている。アーム部3はその中に配線を通した中空の
フレキシブルチューブからなり、表面にはクロムメッキ
が施されている。アーム部3はOリング70を介して照
明部2の一端側中央部に接続されており、照明部2がア
ーム部3を軸として約30°回転可能となっている(図
7を参照)。
【0020】照明装置1は、取り付け部4を自動車のリ
アパッケージにボルトで固定して使用される。そして、
アーム部3を適宜屈曲させて照明部2の位置及び光の照
射方向が調節される。
【0021】次に照明装置1の照明態様について説明す
る。まず、非点灯状態においてスイッチ60が押される
ことにより第1照明状態となる。この状態では各光源ユ
ニット20を構成する青緑系LED21及び赤系LED
22の全てが点灯する。このとき、各光源ユニット20
から放射される光の組成が青緑系の光成分:赤系の光成
分=約1:1となるように各LEDの輝度が制御され
る。このような組成の光は全体として白色系の光として
観察される一方で、光屈折率が高くかつ中心視野での受
光効率が高い青緑系の光を主成分とすることから高齢者
が近くを見る際に焦点を合わせ易い光、即ち見易い光と
なる。換言すれば高齢者の視覚特性に適合した白色光と
なる。したがって、比較的低照度であっても十分な照明
効果が得られる、目に優しい照明状態を作り出すことが
できる。
【0022】第1照明状態においてスイッチ60が押さ
れることにより第2照明状態へと移行する。この状態で
は全てのLED21、22のON状態が維持されるとと
もに、赤系LED22に供給される電力が増加する。そ
の結果、各光源ユニット20における光組成が青緑系の
光成分:赤系の光成分=約1:1.2となり、第1照明
状態よりも赤味成分が多い白色(より温かみのある白
色)の光が得られる。このように発光装置1では異なる
色調の白色光による照明を行うことができる。したがっ
て、使用目的や好みに応じて適切な色調の照明光を選択
することができ、利便性の高い照明装置となる。
【0023】次に、第2照明状態においてスイッチ60
が押されれば全てのLED21、22がOFF状態とな
る(非照明状態)。以上のように、スイッチ60を押す
ごとに非照明状態→第1照明状態→第2照明状態→非照
明状態と変化し、このサイクルが繰り返される。
【0024】ここで、青緑系LED21及び赤系LED
22から放出された光は混色し合いながらレンズ板40
のレンズ部41を介して外部に放射される。従って、レ
ンズ板40の表面からはレンズ効果によって収斂された
光が放射される。即ち、集光性の高い照明光が得られ
る。これにより、照明装置1と照明対象(例えば本、地
図)の距離が多少変動したとしても照度及び照明領域は
ほとんど変化することがない。従って照明装置1を読書
灯として利用する場合を例に採れば、走行中の振動など
によって照明装置1と本との距離が多少変動しても照度
の変化によって字が読みづらくなることがほとんど無
く、また照明領域の変化に合わせて本の位置を調整する
必要がほとんど無く、読書灯として極めて好適なものと
なる。
【0025】以上の実施例では異なる発光色のLEDを
2種類用いて構成された光源ユニット20を用いた。図
9に他の構成からなる光源ユニット80を用いた例を示
す。尚、上記の構成と同一の構成には同一の符号を付し
てその説明を省略する。この例では各光源ユニット80
が二つの青緑系LED81、並びにそれぞれ一つの青系
LED82及び赤系LED83からなる。ここで、青緑
系LED81の発光ピーク波長は約505nmであっ
て、図8のCIE色度図ではC点(X座標:0.02、Y座
標:0.55)に位置する。一方、青系LED82及び赤系
LED83の発光ピーク波長はそれぞれ約470nm及
び約630nmであって、CIE色度図ではそれぞれD
点(X座標:0.13、Y座標:0.06)及びE点(X座標:
0.71、Y座標:0.29)に位置する。光源ユニット80内
において各LEDはそれぞれの中心を結ぶ線が正方形を
形成するように近接して配置される。尚、二つの青緑系
LED81は対角の位置に配置される。
【0026】光源ユニット80を用いた場合において
も、スイッチ60の操作によって非照明状態→第1照明
状態→第2照明状態→非照明状態へと照明状態が変換さ
れる。この場合の第1照明状態では、各光源ユニット8
0における光の組成が青緑系の光成分:青系の光成分:
赤系の光成分=約2:1:3となるように各LEDの輝
度が制御される。このような組成によって、上記の光源
ユニット20を用いた場合と同様に高齢者の視覚特性に
適した白色系の照明光となることに加えて、青系の光成
分が加わることにより照明対象のコントラストを一層向
上することが可能な照明光となる。また、色再現範囲が
広く、色再現性の高い照明光となる。一方、このような
青色系の光成分を含んだ照明光を用いて再生紙など白色
度が低い(黄色味を帯びた)対象を照明した場合には青
系の光成分が作用してより白色度が増して観察される。
したがって、紙面に表された文字等とバックグラウンド
とのコントラストがより高いものとなり、もって文字等
の視認度が向上する。
【0027】一方、第2照明状態では各光源ユニット8
0における光の組成が青緑系の光成分:青系の光成分:
赤系の光成分=約2:1:4となるように各LEDの輝
度が制御され、第1照明状態よりも赤味の多い白色系の
照明光となる。
【0028】この発明は、上記発明の実施の形態の説明
に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載
を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変
形態様もこの発明に含まれる。
【0029】以下、次の事項を開示する。 (11) 青緑系の発光色を有する第1発光素子と、橙
系の発光色を有する発光素子又は赤系の発光色を有する
発光素子(第2発光素子)とを備え、前記第1発光素子
の光量が前記第2発光素子の光量よりも多い、ことを特
徴とするLED光源。 (12) 青緑系の発光色を有する第1発光素子と、橙
系ないしは赤系の蛍光色の蛍光体と、を備えるLED光
源。 (13) 紫外領域の光を発光する発光素子を更に備え
る、(12)に記載のLED光源。 (14) 前記第1発光素子の発光ピーク波長が488
nm〜508nmの範囲にある、(11)〜(13)の
いずれかに記載のLED光源。 (15) 前記第1発光素子の光成分の発光ピーク波長
が約490nmである、(11)〜(13)に記載のLE
D光源。 (16) 前記第2発光素子の発光ピーク波長が600
nm以上の範囲にある、(11)〜(15)のいずれか
に記載のLED光源。 (17) 青系の発光色を有する第3発光素子を更に備
える、(11)〜(16)のいずれかに記載のLED光
源。 (18) 前記第3発光素子の発光ピーク波長が460
nm〜480nmの範囲にある、(17)に記載のLED
光源。 (21) 青緑系の発光色を有する第1LEDと、橙系の
発光色を有するLED又は赤系の発光色を有するLED(第2
LED)とを備え、前記第1LEDの光量が前記第2LEDの光
量よりも多い、ことを特徴とするLED光源 (22) 前記第1LEDの発光ピーク波長が488nm
〜508nmの範囲にある、(21)に記載のLED光
源。 (23) 前記第1LEDの発光ピーク波長が約490n
mである、(21)に記載のLED光源。 (24) 前記第2LEDの発光ピーク波長が600nm
以上の範囲にある、(21)〜(23)のいずれかに記
載のLED光源。 (25) 青系の発光色を有する第3LEDを更に備え
る、(21)〜(24)のいずれかに記載のLED光源。 (26) 前記第3LEDの発光ピーク波長が460nm
〜480nmの範囲にある、(25)に記載のLED光
源。 (31) 請求項1〜7、(11)〜(18)、及び
(21)〜(26)のいずれかに記載のLED光源を備え
た照明装置。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は老視性遠視者による極限法近点試験の結
果をまとめたグラフである。横軸は発光ピーク波長、縦
軸は調節力差のサンプル和である。調節力差のサンプル
和が大きいほど近くまでピントを合わせることができ
る。
【図2】図2は本発明の一実施例である車両室内用照明
装置1の平面図である。
【図3】図3は車両用室内照明装置1の部分拡大平面図
である。
【図4】図4は車両室内用照明装置1の側面図である。
【図5】図5は車両室内用照明装置1の部分背面図であ
り、照明部2の背面の構成が示される。
【図6】図6は図2におけるC−C線断面図である。
【図7】図7は図4において符号Aで示した矢視平面図
である。
【図8】図8は車両室内照明装置1に使用されるLED
の発光特性を示すCIE色度図である。
【図9】図9は他の構成からなる光源ユニット80を用
いた例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 車両室内用照明装置(読書灯) 2 照明部 3 アーム部 4 取り付け部 10 基板 20 光源ユニット 21 青緑系LED 22 赤系LED 40 レンズ板 41 レンズ部 50 ケース 52 放熱孔 80 光源ユニット 81 青緑系LED 82 青系LED 83 赤系LED
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 幸絵 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 渥美 文治 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA12 DB01 DC07 EE16 FF11

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分としての青緑系の光成分と、橙系
    ないし赤系の光成分とを含み、全体として白色系の発光
    色を有するLED光源。
  2. 【請求項2】 前記青緑系の光成分の発光ピーク波長が
    488nm〜508nmの範囲にある、請求項1に記載
    のLED光源。
  3. 【請求項3】 前記青緑系の光成分の発光ピーク波長が
    約490nmである、請求項1に記載のLED光源。
  4. 【請求項4】 前記橙系ないし赤色系の光成分の発光ピ
    ーク波長が600nm以上の範囲にある、請求項1〜3
    のいずれかに記載のLED光源。
  5. 【請求項5】 青系の光成分をさらに含む、請求項1〜
    4のいずれかに記載のLED光源。
  6. 【請求項6】 前記青系の光成分の発光ピーク波長が4
    60nm〜480nmの範囲にある、請求項5に記載の
    LED光源。
  7. 【請求項7】 前記橙系ないし赤系の光成分の量を調整
    する制御手段が備えられる、請求項1〜6のいずれかに
    記載のLED光源。
JP2002101321A 2002-04-03 2002-04-03 Led光源 Pending JP2003298113A (ja)

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