JP2007227680A - White lighting system using light-emitting diode - Google Patents

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Kenichiro Tanaka
健一郎 田中
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Matsushita Electric Works Ltd
松下電工株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a white lighting system using a light-emitting diode having high color rendering properties and high efficiency. <P>SOLUTION: A light-emitting diode 2a having a luminescent color at a visible light region, and a light-emitting diode 2b arranged separately from the light-emitting diode 2a are provided. Light radiated from the light-emitting diode 2b is applied to a light color conversion member 3 carrying a phosphor. The light color conversion member 3 converts light radiated from the light-emitting diode 2b to a light color complementary to the luminescent color of the light-emitting diode 2a. The mixed color light of light from the light-emitting diode 2a and that from the light color conversion member 3 is taken out, thus improving color rendering properties as compared with a case where white-based mixed color light is obtained by combining only the light-emitting diodes having a different luminescent color. Also, since the light of the light-emitting diode 2a is taken out directly without using for the excitation of the phosphor, loss is reduced regardless of the use of the phosphor and the utilization efficiency of power is increased. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光ダイオードを用いた白色照明装置に関するものである。 The present invention relates to white illumination device using a light emitting diode.

近年、省エネルギー、長寿命、低発熱などの利点を有することから発光ダイオードを光源に用いた照明装置が種々提案されている。 Recently, energy saving, long lifetime, a lighting device the light-emitting diode because it has advantages such as low heat generation is used as a light source have been proposed. 無影灯、化粧灯、リビング室内灯に適する照明装置としては、白色の主光源LEDとともに1種類または2種類の光色の補助光源LEDを設けたもの、3色のLEDからの発光色を混色させるもの、LEDからの光により励起される蛍光体を設けLEDからの光と蛍光体からの光とを混色させるもの、複数個のLEDからの光によりそれぞれ励起される複数色の蛍光体を設け各蛍光体からの光を混色させるものなどが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Shadowless lamp, decorative lamp, the lighting device suitable for a living room light, which provided a white one or two with the main light source LED of the auxiliary light source LED light color, mixing luminescent colors from 3 color LED one which, which is mixed with the light from the light and phosphor from the LED is provided a phosphor excited by light from the LED, provided with a plurality of colors phosphors that are respectively excited by the light from the plurality of LED such as those for mixing the light from each phosphor are known (e.g., see Patent Document 1).
国際公開第03/019072号パンフレット International Publication No. 03/019072 pamphlet

ところで、特許文献1には、発光ダイオード(LED)から放射された光のみを用いて混色光を得る技術と、発光ダイオードから放射した光を蛍光体の励起に用い蛍光体から得られた光のみを用いて混色光を得る技術とが記載されている。 Incidentally, Patent Document 1, a technique for obtaining mixed light using only the light emitted from the light-emitting diode (LED), only the light obtained from the phosphor with a light emitted to excite the phosphor from the light emitting diode It discloses a technique and to obtain a mixed light used. また、いずれの構成も混色させる複数色の光を異なる発光ダイオードを用いて生成しているから、発光ダイオードの光出力を調節することにより、色調を変化させることが可能になっている。 Also, since any of a plurality of colors of light also be mixed configurations are generated using different light-emitting diodes, by adjusting the light output of the light emitting diodes, it becomes possible to change the color tone.

しかしながら、各発光色の発光ダイオードのスペクトル分布はそれぞれ比較的狭いものであるから、複数色の発光ダイオードの発光色を混色させて白色系の光を生成しても、混色光に含まれる波長成分が少なく演色性に関しては必ずしも満足できる水準ではない。 However, because the spectral distribution of the light emitting diodes of each light emitting color is relatively narrow, respectively, also generate light of white by mixing the luminescent colors of the plurality of colors of light emitting diodes, the wavelength components contained in the mixed color light not at a level necessarily satisfactory with respect to less color rendering properties.

一方、蛍光体を励起して混色光を得るようにした構成では、蛍光体として波長成分の多いものを用いることによって演色性を高めることができるが、発光ダイオードから放射された光の一部が蛍光体によって熱エネルギに変換され損失が生じるから、供給電力に対して取り出すことのできる光出力が低下することになる。 Meanwhile, in the configuration to obtain a mixed light excites the phosphor, can improve the color rendering properties by using those with many wavelength components as the phosphor, a portion of light emitted from the light emitting diode since converted into thermal energy loss caused by the phosphor, the light output that can be taken out to the supply power is lowered.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光ダイオードから放射された光のみを混色させる構成よりも演色性が高く、発光ダイオードから放射した光を蛍光体の励起にのみ用いる構成よりも電力利用効率が高い発光ダイオードを用いた白色照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is higher color rendering properties than arrangement for mixing only light emitted from the light emitting diode, the light emitted from the light emitting diode to the excitation of the phosphor to provide a white illumination device using a light emitting diode has high power utilization efficiency than the configuration using only.

請求項1の発明は、可視光域の発光色を有する第1の発光ダイオードと、第1の発光ダイオードとは別に配置された第2の発光ダイオードと、第2の発光ダイオードから放射された光を第1の発光ダイオードの発光色と補色関係になる光色に変換する蛍光体を担持した光色変換部材とを備え、第1の発光ダイオードからの光と光色変換部材からの光との混色光を取り出すことを特徴とする。 The invention of claim 1 includes a first light emitting diode and a second light emitting diodes arranged separately from the first light emitting diode, light emitted from the second light emitting diode having an emission color in the visible light region the a first light color conversion member carrying a phosphor that converts the light emission color and become complementary colors light color of the light emitting diodes, the light from the light and light color conversion member from the first light emitting diode and wherein the retrieving the mixed color light.

この構成によれば、第1の発光ダイオードからの光と第2の発光ダイオードの光を光色変換部材で光色変換した光とを混色させて取り出すから、発光色の異なる発光ダイオードのみを組み合わせて白色系の混色光を得る場合に比較すると、所望の光色を得るのが容易である。 According to this configuration, the taken out by mixing the light converted light color light and light color conversion member light of the second light-emitting diodes from the first light emitting diode, a combination of only the light emitting diode emission colors different compared to the case of obtaining a white mixed light of Te, it is easy to obtain a desired light color. つまり、発光ダイオードの発光色は波長域が狭く、発光色の種類も少ないから、白色系の混色光を得る発光色の組み合わせは限られているが、蛍光体の発光色は選択肢が広いから混色させる2色のうちの一方を蛍光体によって得ることにより、白色系の混色光を得るのが容易になる。 Mixing words, the emission color of the light emitting diode has a narrow wavelength band, since the kind of emission color is small, the combination of emission colors to obtain a white mixed light of is limited, since the emission color of the phosphor is wide choice by obtaining one of two colors make the phosphor, is easy to obtain a white mixed light of. また、蛍光体の発光色はスペクトル成分が発光ダイオードに比較すると多いから、発光ダイオードからの発光色を混色させる場合よりも演色性を高めることができる。 Also, emission color of the phosphor because often the spectral components are compared to the light emitting diode, it is possible to improve the color rendering properties than in the case for mixing the color of light emitted from the light emitting diode. さらに、2色を混色させる構成であって第1の発光ダイオードと蛍光体との発光色が補色関係であるから、第1の発光ダイオードと第2の発光ダイオードとの光出力の比率を調節することによって、白色系の範囲内で比較的広範囲にわたって色調を変化させることができる。 Further, the emission color of the first light-emitting diode and the phosphors have a configuration for mixing the two colors to adjust the ratio of light output from a complementary relationship, the first light-emitting diode and the second light-emitting diode it is thereby possible to change the color tone over a relatively wide range within the range of white.

請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記第1の発光ダイオードの発光色は480〜500nmにピーク波長を有し、前記光色変換部材の発光色は570〜590nmにピーク波長を有することを特徴とする。 In the invention of claim 2, in the invention of claim 1, has an emission color peak wavelength 480~500nm of the first light emitting diode, a peak wavelength of 570~590nm the emission color of the light color conversion member characterized in that it has.

この構成によれば、第1の発光ダイオードとして発光効率が高く輝度の高い青色系の発光ダイオードを用いるから、全体としての光出力が大きくなる。 According to this configuration, since use of the light-emitting diode with high emission efficiency of high intensity blue as the first light emitting diode, the light output as a whole becomes large.

請求項3の発明では、請求項1または請求項2の発明において、前記第2の発光ダイオードの発光色は前記第1の発光ダイオードと同色であることを特徴とする。 In the invention of claim 3, in the invention of claim 1 or claim 2, the emission color of the second light emitting diode is characterized in that said first light emitting diode and the same color.

この構成によれば、第1の発光ダイオードと第2の発光ダイオードとに異なる種類のものを用いる場合よりも構成が簡単であり、製造時において誤配線を生じる可能性が低減される。 According to this configuration, arrangement than with those of different types into a first light emitting diode and the second light-emitting diode is simple, can cause wiring false at the time of manufacturing can be reduced.

請求項4の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれかの発明において、前記第1の発光ダイオードと前記第2の発光ダイオードとの光出力をそれぞれ制御する駆動回路と、第1の発光ダイオードから放射された光と前記光色変換部材から放射された光との光色および強度を検出するカラーセンサと、カラーセンサの出力が設定された目標値に保たれるように駆動回路をフィードバック制御する制御回路とを備えることを特徴とする。 In the invention of claim 4, in the invention of any one of claims 1 to 3, a drive circuit for controlling the light output of the first light emitting diode and the second light emitting diode respectively, a first light emitting Feedback and color sensor, the drive circuit so that the output of the color sensor is maintained at the target value set for detecting a light color and intensity of the light emitted from said light color conversion member and the light emitted from the diode characterized in that it comprises a control circuit for controlling.

この構成によれば、カラーセンサにより混色光を監視するから目標値として設定した色調および輝度を保つことができる。 According to this configuration, it is possible to maintain the color and brightness set as a target value from monitoring the mixed light by the color sensor. また、第1の発光ダイオードと第2の発光ダイオードとを多数個ずつ設ける場合であっても、カラーセンサは混色光を監視できるように配置すればよいから、カラーセンサの個数が増加することはなく、比較的低コストで提供することができる。 Furthermore, even when providing the first light emitting diode and a second light emitting diode by numerous pieces, since the color sensor may be arranged so as to be able to monitor the mixed color light, the number of the color sensor is increased no, it can be provided at relatively low cost.

請求項5の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれかの発明において、前記第1の発光ダイオードと前記第2の発光ダイオードとの光出力をそれぞれ制御する駆動回路と、第1の発光ダイオードから放射された光の強度を検出する第1の光センサと、第2の発光ダイオードから放射された光の強度を検出する第2の光センサと、第1および第2の光センサの出力がそれぞれ設定された目標値に保たれるように駆動回路をフィードバック制御する制御回路とを備えることを特徴とする。 In the invention of claim 5, in the invention of any one of claims 1 to 3, a drive circuit for controlling the light output of the first light emitting diode and the second light emitting diode respectively, a first light emitting first a light sensor for detecting the intensity of light emitted from the diode, and a second optical sensor for detecting the intensity of the second light-emitting diode light emitted from the first and second optical sensor output There characterized in that it comprises a control circuit for feedback controlling the drive circuit so as to maintain the target value set respectively.

この構成によれば、第1の発光ダイオードの輝度と第2の発光ダイオードの輝度とを個別に検出するように光センサを設けるから、光センサを発光ダイオードに近接させて配置することができ、光センサを設けてフィードバック制御を行いながらも嵩高になるのを防止することができる。 According to this configuration, since providing an optical sensor to detect the brightness of the luminance and the second light-emitting diodes of the first light-emitting diodes individually, it can be disposed close to the light sensor to the light-emitting diodes, while a feedback control by providing a light sensor can be prevented from becoming bulky. また、第1の発光ダイオードと第2の発光ダイオードとから放射された光の強度をそれぞれ検出すればよく、混色光の色調については監視する必要がないから、第1の発光ダイオードと第2の発光ダイオードとの輝度を個別に制御するだけの簡単な構成で実現することができる。 Further, it is sufficient detect the intensity of light emitted from the first light emitting diode and the second light-emitting diodes, respectively, does not need to be monitored for color tone of the mixed color light, the first light emitting diode and the second it is possible to realize the luminance of the light emitting diode with a simple configuration in which only individually controls. なお、第1の発光ダイオードと第2の発光ダイオードとが多数個ずつ設けられている場合に、一部の発光ダイオードに対応付けて光センサを配置し、その光センサの検出結果を用いて他の発光ダイオードの輝度を制御する構成を採用してもよい。 In the case where the first light emitting diode and the second light-emitting diodes are provided by numerous pieces, using an optical sensor disposed in correspondence with a portion of the light-emitting diode, the detection result of the optical sensor other the configuration for controlling the luminance of the light emitting diode may be employed.

請求項6の発明では、請求項1ないし請求項5のいずれかの発明において、前記第1の発光ダイオードおよび前記第2の発光ダイオードよりも光出力が大きくかつ発光色が白色系である白色光源が付加され、第1の発光ダイオードからの光と前記光色変換部材からの光と白色光源からの光との混色光を取り出すことを特徴とする。 White light source in the invention of claim 6 is a claim 1 to in the invention of any one of claims 5, wherein the first light emitting diode and the second light-emitting white light output is large and the emission color than diode There is added, and wherein the retrieving the mixed light of the light from the light and a white light source from the light and the light color conversion member from the first light emitting diode.

この構成によれば、白色光源によって輝度を確保するとともに、第1の発光ダイオードおよび第2の発光ダイオードによって色調を調節することができる。 According to this arrangement, while securing the luminance by the white light source, it is possible to adjust the color tone by the first light emitting diode and the second light emitting diode. ここで白色光源として演色性の高いものを選択すれば演色性を高めることができ、また白色光源として演色性の低いものを選択した場合でも白色光源を単独で用いる場合よりも演色性を高めることが可能になる。 Here be selected having high color rendering properties as a white light source can improve the color rendering properties and can improve color rendering in than using a white light source, even if the selected having low color rendering properties as a white light source by itself It becomes possible.

本発明の構成によれば、第1の発光ダイオードからの光と第2の発光ダイオードの光を光色変換部材で光色変換した光とを混色させて取り出すから、発光ダイオードよりも発光色のスペクトル分布の波長域が広い蛍光体を用いることにより、2色の混色によって白色系の混色光を得る構成を採用しながらも高い演色性が得られるという利点がある。 According to the configuration of the present invention, because taken by mixing the light converted light color light and light color conversion member light of the second light-emitting diodes from the first light emitting diode, the emission color than the light emitting diode by using the wavelength range wider phosphor spectral distribution, there is an advantage that a high color rendering property while adopting a structure to obtain the mixed light of white with 2 color mixing is obtained. しかも、発光ダイオードから放射された光を蛍光体に通すことによって蛍光体から放射される光束は発光ダイオードから放射された光束より低減するものの、第1の発光ダイオードから放射された光は蛍光体を通さずに照明に用いるから、電力から光出力への変換効率は、すべての発光ダイオードから放射された光を蛍光体に通す場合よりも高くなり、高効率の照明装置を提供することができるという利点がある。 Moreover, although the light beam emitted from the phosphor by passing the light emitted from the light emitting diode to the phosphor is reduced than the light beam emitted from the light emitting diode, light emitted from the first light emitting diode and phosphor that from used in the illumination without passing the conversion efficiency from electric power to the light output, all the light emitted from the light emitting diode becomes higher than that through the phosphor, it is possible to provide an illumination device with high efficiency there is an advantage. さらに、第1の発光ダイオードと蛍光体との発光色が補色関係であるから、第1の発光ダイオードと第2の発光ダイオードとの光出力の比率を調節することによって、白色系の範囲内で比較的広範囲にわたって色調を変化させることができる。 Further, since the emission color of the first light-emitting diode and the phosphor is a complementary color relationship, by adjusting the ratio of the light output of the first light-emitting diode and the second light-emitting diode, in the range of white it is possible to change the color tone over a relatively wide range.

(実施形態1) (Embodiment 1)
本実施形態は、図1に示すように、基板1に実装した複数個の発光ダイオード2a,2bを備える。 This embodiment, as shown in FIG. 1, comprises a plurality of light emitting diodes 2a mounted on the substrate 1, the 2b. 発光ダイオード2a,2bは、半導体チップあるいはチップ部品であって、基板1にはフェイスアップ実装またはフェイスダウン実装により実装される。 Emitting diodes 2a, 2b is a semiconductor chip or a chip component, the substrate 1 is mounted by face-up mounting or face-down mounting.

隣接する発光ダイオード2a,2bのうちの一方については光色を変化させずに光を取り出し、他方については前方に光色変換部材3を配置することにより光色を変化て光を取り出す。 Adjacent light emitting diodes 2a, the one of the 2b takes out the light without changing the light color, for the other light is extracted Te change the light color by disposing the light color conversion member 3 forward. 光色変換部材3は透明合成樹脂のような透光性材料をベースとし蛍光体を担持する部材である。 Light color conversion member 3 is a member for carrying a base of translucent material such as transparent synthetic resin phosphor. 図1に示す例では、各発光ダイオード2a,2bをそれぞれ透明合成樹脂により形成したドーム状のカバー4a,4bで覆い、発光ダイオード2aを覆うカバー4aは無色透明とし、発光ダイオード2bを覆うカバー4bは外周付近の内部に蛍光体を分散させて光色変換部材3として兼用される。 In the example shown in FIG. 1, the light emitting diode 2a, a dome-shaped cover 4a formed respectively by a transparent synthetic resin 2b, covered with 4b, cover 4a which covers the light emitting diode 2a is a colorless transparent, cover 4b for covering the light emitting diode 2b It is also used by dispersing inside the phosphor near the outer periphery as a light color conversion member 3.

発光ダイオード2aから光色を変化させずに取り出した光と光色変換部材3から取り出した光とは、混色させて照明に利用する。 Light The taken out of light and light color conversion member 3 taken out from the light emitting diode 2a without changing the light color, used for illumination by mixing. したがって、隣接する発光ダイオード2a,2bの距離は短いほうがよいが、照明する対象物までの距離や拡散透過板のような混色を促進する光学要素の有無などによって、発光ダイオード2a,2bの配列ピッチは適宜に調節される。 Therefore, the adjacent light emitting diodes 2a, but better distance 2b is short, the presence or absence of an optical element which promotes color mixing, such as distance and diffuse transmission plate to the object to be illuminated, light emitting diodes 2a, 2b arrangement pitch of It is adjusted accordingly. 混色光として白色系を得るために、発光ダイオード2aの発光色と光色変換部材3から取り出す光の光色とは補色関係に設定される。 To obtain white as mixed-color light is set to a complementary color relationship with the light emitting color and light color of the light extracted from the light color conversion member 3 of the light emitting diode 2a. つまり、光色変換部材3は、発光ダイオード2bから放射された光を発光ダイオード2aの発光色と補色関係である光色に変換する。 That is, the light color conversion member 3 converts the light emitted from the light emitting diode 2b to the light emitting color and light color is a complementary color of the light emitting diode 2a. この組み合わせは、発光ダイオード2aの発光色の選択肢の数だけ存在することになるが、電力利用効率を高めるという観点では、発光ダイオード2aとしては発光色が青色系である発光効率の高いものが望ましい。 This combination, the light emitting diode 2a but will be present as the number of emission color of choice, in terms of increasing the power efficiency, as the light emitting diode 2a desirable have high emission efficiency emission color is blue system .

たとえば、発光ダイオード2aの発光色は480〜500nmにピーク波長を有し、光色変換部材3からの発光色は570〜590nmにピーク波長を有するように発光ダイオード2a,2bと蛍光体とを選択する。 For example, the emission color of the light emitting diode 2a has a peak wavelength at 480~500nm selection, light emitting diodes 2a so that the light emission color from the light color conversion member 3 has a peak wavelength in 570~590Nm, and 2b and a phosphor to. また、発光ダイオード2a,2bは発光色が同じであるものを用いるようにすれば、基板1への実装時に誤配線を生じる可能性が少なくなる。 The light emitting diodes 2a, 2b is the joint use of such a thing emission colors are the same, can cause incorrect wiring during mounting on the substrate 1 is reduced. したがって、発光ダイオード2bも発光色が480〜500nmにピーク波長を有するものを用いる。 Accordingly, the light emitting diode 2b also use one luminescent color having a peak wavelength in 480~500Nm. この場合の蛍光体としては、たとえばYAG蛍光体を用いることができる。 The phosphor in this case, it is possible to use for example a YAG phosphor. このように、発光ダイオード2a,2bとして青色系の発光ダイオードを用いると、発光効率が高く全体としての光出力が大きくなる。 Thus, the light emitting diode 2a, the use of light emitting diodes of blue as 2b, the light output of the entire high emission efficiency increases. なお、発光ダイオード2bとして紫外線領域にピーク波長を有するものを用い、蛍光体には紫外線で励起され上述したピーク波長の発光色で発光するものを用いてもよい。 Incidentally, using the one having a peak wavelength in the ultraviolet region as a light emitting diode 2b, it may also be used for phosphors emitting in the luminescent color having a peak wavelength of excited above in UV.

本実施形態の構成では、発光ダイオード2aの発光色と蛍光体の発光色との混色によって白色系の混色光を得ており、蛍光体からの光のスペクトル成分は発光ダイオードからの光のスペクトル成分よりも多いから、発光ダイオードの発光色同士を混色させて白色系の混色光を得る場合に比較すると演色性の向上が期待できる。 In the configuration of this embodiment, the spectral components of light by diode 2a mixture of the emission colors of the phosphor was given an mixed color light of white, spectral components of the light from the phosphor light from the light emitting diode since more than when compared improved color rendering property can be expected if by mixing the luminescent color among the light emitting diodes give a mixed color light of white. また、2色の混色ではあるが、発光ダイオード2aの発光色と光色変換部材3の発光色とを補色関係としており、光色変換部材3から得られる光色の光の輝度は発光ダイオード2bにより調節されるから、両発光ダイオード2a,2bの光出力の比率を変化させるだけで、白色系の混色光の範囲内で比較的広範囲にわたって色調の調節が可能になる。 Also, albeit in two colors mixture of the emission color and the emission color of light color conversion member 3 has a complementary color relationship, the light color of light obtained from a light color conversion member 3 brightness of the LEDs 2a are light emitting diodes 2b since regulated by both light emitting diodes 2a, simply by changing the ratio of the light output of 2b, it is possible to adjust the color tone over a relatively wide range within the white-based mixed-color light.

(実施形態2) (Embodiment 2)
実施形態1では、発光ダイオード2a,2bの光出力の比率を変化させることにより混色光の色調を変化させることができ、また両発光ダイオード2a,2bの光出力の比率を変化させずに光出力を変化させると色調を変化させずに輝度だけを変化させることが可能である。 In the first embodiment, the light emitting diode 2a, the color tone of the mixed-color light by changing the ratio of the light output of 2b can be changed, also the light output without changing both light emitting diodes 2a, 2b of the ratio of the light output it is possible to only change the brightness without changing the changing the color tone. 言い換えると、所望の色調に応じて各発光ダイオード2a,2bに供給する電力(平均電流)が決まっていることになる。 In other words, the fact that each of the light emitting diode 2a, the power supplied to 2b (average current) determined in accordance with the desired color tone.

しかしながら、発光ダイオード2a,2bを点灯させると、発光ダイオード2a,2bの発熱により発光ダイオード2a,2bや光色変換部材3の温度が上昇し、また周囲温度によって発光ダイオード2a,2bや光色変換部材3の温度が変化する。 However, the light emitting diode 2a, and light up the 2b, the light emitting diode 2a, the light emitting diodes 2a by heating in 2b, the temperature of 2b or light color conversion member 3 is increased, also the light emitting diodes 2a by ambient temperature, 2b and light color conversion temperature of the member 3 is changed. 温度が変化すれば、発光ダイオード2a,2bの発光色や光色変換部材3の発光色が変化する場合がある。 If the temperature changes, there is a case where emission color of the light emitting diodes 2a, 2b of the emission color and light color conversion member 3 changes. また、製造上のさまざまなばらつきによって、製品ごとに混色光の色調にばらつきを生じる可能性がある。 Further, by various manufacturing variations, it can cause variations in color tone of the mixed color light for each product. つまり、各発光ダイオード2a,2bに供給する電力を色調に応じた値に設定したとしても所望の色調を得られない場合がある。 In other words, there is a failure in obtaining desired color tone even if set to a value corresponding to the respective light emitting diodes 2a, the power supplied to 2b tone.

そこで、混色光の色調の変化を抑制するために、本実施形態では、図2に示すように、発光ダイオード2a,2bから出射した光の光色および強度を検出するカラーセンサ11を設け、カラーセンサ11の出力が設定値に保たれるように発光ダイオード2a,2bの光出力をフィードバック制御する構成を採用している。 Therefore, in order to suppress the change in color tone of the mixed light, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, it is provided a color sensor 11 for detecting the light color and intensity of light emitted from the light emitting diodes 2a, 2b, color the output of the sensor 11 is a light emitting diode 2a so as to keep the set value, adopts a configuration for feedback controlling the optical output of 2b. カラーセンサ11は、混色光を検出することができるように基板1との距離が設定される。 The color sensor 11, the distance between the substrate 1 so as to be able to detect the mixed color light is set. この距離は、発光ダイオード2a,2bを覆うカバー4a,4b(図1参照)のサイズや形状に依存し、またカバー4a,4bの前方に混色性を高めるための拡散透過パネルなどを配置するか否かによっても変化する。 Do this distance, the light emitting diode 2a, a cover 4a which covers the 2b, depending on the size and shape of 4b (see FIG. 1), also arranged covers 4a, 4b forward such diffuse transmission panel for enhancing the color mixing into the also it varies according to whether or not.

各発光ダイオード2a,2bは駆動回路10によって供給電力が制御されている。 Each light emitting diode 2a, 2b is supplied power is controlled by the drive circuit 10. ここに、駆動回路10は、たとえば発光ダイオード2a,2bに直列接続されたスイッチング素子を備えた構成であって、スイッチング素子のオンオフのPWM制御を行うことによって、発光ダイオード2a,2bに供給する平均電流を調節する。 Here, the drive circuit 10, for example light emitting diodes 2a, a configuration with a series connected switching element 2b, by performing PWM control on-off of the switching element, the average supply-emitting diodes 2a, and 2b current adjusted. 各発光ダイオード2a,2bを複数個ずつ設けている場合には、各発光ダイオード2a,2bごとにそれぞれスイッチング素子を直列接続する構成を採用する場合と、発光ダイオード2aと発光ダイオード2bとをそれぞれ並列接続した2個の並列回路にそれぞれスイッチング素子を直列接続する構成を採用する場合とのどちらを採用してもよい。 Each light emitting diodes 2a, if the provided 2b each plurality includes a case of adopting a configuration in which the light-emitting diodes 2a, respectively switching elements for each 2b connected in series, parallel light-emitting diodes 2a and light emitting diode 2b, respectively either the case of adopting a configuration in which each connected in series to the switching element to two parallel circuits connected may be adopted.

カラーセンサ11の出力は、制御回路12において色調および強度の目標値と比較される。 The output of the color sensor 11 is compared with a target value of color tone and intensity in the control circuit 12. カラーセンサ11は2出力型のセンサであって、色調に相当する情報は各出力を対数増幅した後に差分をとることで得ることができ(つまり、両出力の比に相当する出力が色調の情報を持つ)、また強度に相当する情報は各出力を増幅した後に加算することで得ることができる。 The color sensor 11 is a two-output type sensor, information corresponding to the tone can be obtained by taking the difference after each output and logarithmic amplification (i.e., information output tone corresponding to the ratio between the output the have), also information corresponding to the intensity can be obtained by adding after amplifying the respective output.

そこで、制御回路12では、カラーセンサ11の出力から色調の情報を持つ信号と強度の情報を持つ信号とをそれぞれ抽出し、各信号についてそれぞれ目標値との誤差を求める。 Therefore, the control circuit 12, and a signal having a signal and the intensity information of having color information from the output of the color sensor 11 respectively extracted, obtaining an error between the respective target values ​​for each signal. 駆動回路10に設けたスイッチング素子のオンオフについて、制御回路12で求めた誤差に応じてフィードバック制御を行えば、カラーセンサ11で検出される混色光の色調および強度(つまり、発光ダイオード2a,2bの光出力)を目標値に保つことができる。 For off switching elements provided in the driver circuit 10, by performing the feedback control in accordance with the error obtained by the control circuit 12, tone and intensity of the mixed color light which is detected by the color sensor 11 (i.e., light emitting diodes 2a, 2b of it is possible to maintain the light output) to a target value.

つまり、制御回路12において求めた色調の情報を持つ信号と色調に関する目標値との誤差に応じて発光ダイオード2a,2bの光出力の比率を調節し、制御回路12において求めた強度の情報を持つ信号と強度に関する目標値との誤差に応じて両発光ダイオード2a,2bの光出力を調節する。 That is, by adjusting the light-emitting diodes 2a, 2b of the ratio of the light output according to the error between the target value relating to the signal and color having information of color tone obtained in the control circuit 12, with an intensity information determined by the control circuit 12 signal and the intensity both light emitting diodes 2a in accordance with the error between the target value relating to adjust the light output of 2b. ここに、周囲温度の変化に伴うカラーセンサ11の出力変化の影響を除去するために、カラーセンサ11の出力に関する温度補償を行うのが望ましい。 Here, in order to remove the influence of the change in the output of the color sensor 11 due to changes in ambient temperature, to carry out the temperature compensation for the output of the color sensor 11 desirable. カラーセンサ11の温度補償を行うことにより混色光の色調および強度を正確に検出すれば、混色光の色調および光出力が温度に応じて変化するのを防止することができるのである。 If accurately detect the color and intensity of the mixed color light by performing temperature compensation of the color sensor 11, it is possible to color and light output of the mixed color light is prevented from changing depending on the temperature.

なお、発光ダイオード2a,2bの光出力の決定をデジタル化する場合には、カラーセンサ11の出力と目標値と各発光ダイオード2a,2bに供給する電力とを対応付けたデータテーブルを作成すればよい。 The light emitting diodes 2a, when digitizing the determination of the light output of 2b is output and the target value and the respective light emitting diodes 2a of the color sensor 11, if a data table that associates the electric power supplied to 2b good. この場合、カラーセンサ11の出力をA/D変換して目標値とともにデータテーブルに与えることにより、各発光ダイオード2a,2bに供給する電力を自動的に決めることができる。 In this case, by providing the output of the color sensor 11 in the data table together with the target value is converted A / D, the light emitting diode 2a, the power supplied to 2b can be automatically determined.

ところで、上述した説明から明らかなように、目標値としてはカラーセンサ11で検出する混色光の色調と強度とを与える必要がある。 Incidentally, as is apparent from the above description, as the target value is necessary to provide the color and intensity of the mixed light detected by the color sensor 11. 目標値は固定的に設定してもよいが、本実施形態では図2に示しているように、所望の目標値に調節することができるように、設定器13を設けている。 Target value may be set fixedly, but as in this embodiment shown in FIG. 2, so that it can be adjusted to a desired target value, are provided setter 13. 設定器13には、色調を調節するための操作部と、光出力を調節するための操作部とが設けられる。 The setting device 13, an operation unit for adjusting the color tone, and an operation unit for adjusting the light output is provided. 色調を調節するための操作部を操作すれば、色度図上で発光ダイオード2aの発光色と蛍光体の発光色とを結ぶ直線の範囲内において色調を変化させることができ、強度を調節するための操作部を操作すれば、色調を変化させることなく光出力だけを変化させることができる。 By operating the operation unit for adjusting the color tone, it is possible to change the color tone within a range of a straight line connecting the emission colors of the phosphor of the light emitting diode 2a in the chromaticity diagram, adjusting the intensity by operating the operation unit for, it can be changed only light output without changing the color tone.

本実施形態では、カラーセンサ11を用いて混色光の色調および強度をフィードバック制御することにより目標値に維持しており、カラーセンサ11は混色光を検出するように配置すればよいから、最小構成では1個のカラーセンサ11を設ければよく、フィードバック制御を行うことに伴うコスト増を抑制することができる。 In the present embodiment, it has been maintained at the target value by feedback control of the color and intensity of the mixed light using the color sensor 11, since the color sensor 11 may be arranged to detect the mixed color light, the minimum configuration in may be provided one of the color sensor 11, it is possible to suppress the cost increase associated with performing the feedback control. 他の構成および動作は実施形態1と同様である。 Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.

(実施形態3) (Embodiment 3)
本実施形態は、実施形態2と同様に発光ダイオード2a,2bの光出力をフィードバック制御するものである。 This embodiment is for feedback controlling the same light emitting diodes 2a, 2b the light output of the second embodiment. ただし、実施形態2では混色光の色調と強度とをカラーセンサ11で監視していたのに対して、本実施形態は、図3に示すように、発光ダイオード2aから放射された光の強度と、発光ダイオード2bないしは光色変換部材3から放射された光の強度とを個別に検出する光センサ14a,14bを設けている点が相違する。 However, for example G monitors and color and intensity of the mixed light in the second embodiment the color sensor 11, the present embodiment, as shown in FIG. 3, the intensity of the light emitted from the light emitting diode 2a , the point that the light emitting diode 2b or optical sensor 14a for detecting individually the intensity of light emitted from the light color conversion member 3, and 14b provided with different. 光センサ14a,14bとしてはフォトダイオードを用いることができる。 Light sensor 14a, as 14b may be a photodiode is used.

各光センサ14a,14bはそれぞれ各発光ダイオード2a,2bに近接して配置される。 Each optical sensor 14a, 14b is the light-emitting diodes 2a respectively, are disposed in proximity to 2b. 各光センサ14a,14bはカバー4a,4b(図1参照)の内外のどちらに設けてもよいが、カバー4a,4bの内側に設ければ、外乱光の影響を受けにくく各発光ダイオード2a,2bの光出力を精度よく検出することが可能になる。 Each optical sensor 14a, 14b is the cover 4a, 4b may be provided on either of the inner and outer (see FIG. 1), the cover 4a, be provided on the inside of 4b, the light emitting hardly affected by disturbance light diodes 2a, 2b of the light output can be detected accurately. なお、各光センサ14a,14bは発光ダイオード2a,2bの発光効率のピーク波長付近に感度のピーク波長を有するものを用いるのが望ましいから、発光ダイオード2a,2bと同材料で同寸法に形成するのが望ましい。 Each optical sensor 14a, 14b may be formed from light emitting diodes 2a, it is desirable to use those having a peak wavelength sensitivity in the vicinity of the peak wavelength of the emission efficiency of 2b, the same dimensions in the light-emitting diodes 2a, 2b of the same material It is desirable. あるいはまた、発光ダイオード2a,2bの発光効率のピーク波長付近の波長域の光を選択的に透過させる波長選択フィルタを各光センサ14a,14bの前方にそれぞれ配置してもよい。 Alternatively, the light emitting diode 2a, a wavelength selective filter for selectively transmitting light in a wavelength range near the peak wavelength of 2b luminous efficiency may be arranged in front of the optical sensor 14a, 14b.

発光ダイオード2a,2bが複数個設けられている場合に、各発光ダイオード2a,2bについてそれぞれ光センサ14a,14bを設けるようにしてもよいが、この構成を採用すると光センサ14a,14bの個数が増加するから、一部の発光ダイオード2a,2bにのみ光センサ14a,14bを配置する構成を採用してもよい。 Emitting diodes 2a, if 2b is provided with a plurality, each of the light emitting diodes 2a, respectively photosensor 14a for 2b, but may be provided 14b, optical sensor 14a By adopting this configuration, the number of 14b since increases, part of the light emitting diode 2a, the optical sensor 14a only 2b, may be adopted to place 14b.

各光センサ14a,14bの出力は、光センサ14a,14bで受光した光の強度であって、言い換えれば発光ダイオード2a,2bの光出力であるから、各光センサ14a,14bの出力値の比を色調の情報に対応する信号として求め、加算値を強度の情報に対応する信号として求めれば、実施形態2においてカラーセンサ11の出力から求めた色調および強度の情報に対応する信号と同様に扱うことができる。 Each optical sensor 14a, the output of 14b, the light sensor 14a, a intensity of light received at 14b, in other words the light emitting diode 2a, since 2b is a light output ratio of the output values ​​of each optical sensor 14a, 14b the determined as a signal corresponding to the color information, by obtaining a signal corresponding to the addition value to the intensity information, treated in the same manner as the signal corresponding to the color and intensity information obtained from the output of the color sensor 11 in the second embodiment be able to. つまり、光センサ14a,14bの出力を用いて発光ダイオード2a,2bの光出力をフィードバック制御することができ、実施形態2と同様に混色光の色調と光出力とを目標値に保つことが可能になる。 That is, the light sensor 14a, the light emitting diode 2a using the output of 14b, it is possible to feedback control the light output of 2b, can be kept and color and light output of similarly mixed color light in Embodiment 2 to the target value become.

また、光センサ14a,14bでは混色光を検出する必要がなく、各発光ダイオード2a,2bから放射された光の強度をそれぞれ検出するために、光センサ14a,14bを発光ダイオード2a,2bに近接させて配置するのが望ましいから、混色光を検出するためにカラーセンサ11を発光ダイオード2a,2bから離して設ける実施形態2の構成よりも嵩を小さくすることが可能である。 Further, the optical sensor 14a, it is not necessary to detect the mixed light at 14b, the light emitting diode 2a, the intensity of light emitted from 2b to detect respectively, proximity light sensor 14a, and 14b emitting diodes 2a, and 2b since it is desirable to place by, it is possible to reduce the volume than the light emitting diode 2a, the second embodiment is provided away from 2b constituting the color sensor 11 for detecting the mixed light. さらに、実施形態2のように、カラーセンサ11を設ける場合には、外乱光の影響を除去するために視野を絞るフードなどの構成が必要になるが、上述したようにカバー4a,4bの内部に光センサ14a,14bを配置する構成では、外乱光の影響を受けにくいからフードなどの構成が不要である。 Furthermore, as in the embodiment 2, in the case of providing a color sensor 11, the structure such as the hood to narrow a field of view in order to eliminate the influence of ambient light but becomes necessary, the cover 4a as described above, the interior of 4b the optical sensor 14a, the construction of arranging the 14b, is not required configuration, such as food hardly affected by disturbance light.

上述の構成例では、実施形態2と同様に、色調と強度との各情報を持つ信号を生成しているが、この構成は必須ではなく、目標値として与える色調と光出力とから各光センサ14a,14bで受光する強度の目標値を求め、各光センサ14a,14bで受光する光の強度がそれぞれ目標値を保つように、各光センサ14a,14bに対応付けた各発光ダイオード2a,2bの光出力をフィードバック制御するようにしてもよい。 In the configuration example described above, similarly to Embodiment 2, although generating a signal having the information of color tone and intensity, this arrangement is not essential, the light sensor and a color tone and the light output for providing a target value 14a, obtains a target value of the intensity received by 14b, each of the optical sensors 14a, so that the intensity of light received keep their target values ​​at 14b, each of the optical sensors 14a, each of the light emitting diodes 2a associated to 14b, 2b it may be feedback control the light output of the. 混色光の色調と光出力との目標値を、各光センサ14a,14bで受光する光の強度の目標値に換算する技術としては、演算による技術とデータテーブルを用いる技術とがある。 The target value of the mixed color light colors and light output, as a technique for converting a target value of the intensity of light received by each light sensor 14a, 14b, there is a technique of using technology and data table by operation. データテーブルを用いる場合には、混色光の色調と光出力との目標値を各光センサ14a,14bの出力と各発光ダイオード2a,2bに供給する電力とを対応付けておけばよい。 In the case of using a data table, each of the optical sensors 14a to the target value of the color tone of the mixed color light and the light output, the output and the light emitting diode 2a of 14b, it is sufficient in association with electric power supplied to 2b. 混色光の色調と光出力との目標値とが与えられると、データテーブルにおいて、各光センサ14a,14bの出力と各発光ダイオード2a,2bに供給する電力とを対応付けるデータセットが決定されるから、このデータセットを用いて各光センサ14a,14bの出力に応じて各発光ダイオード2a,2bに供給する電力を制御すればよい。 When the target value of color tone and the light output of the mixed color light is given in the data tables, each of the optical sensors 14a, outputs and the light emitting diode 2a of 14b, from a data set associating the electric power supplied to 2b are determined , each of the optical sensors 14a by using the data set, each of the light emitting diode 2a in accordance with the output of 14b, may be controlled power supplied to 2b. 他の構成および動作は実施形態1と同様である。 Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.

(実施形態4) (Embodiment 4)
上述した各実施形態では、2色の混色によって白色系の混色光を得ており、しかも光出力は発光ダイオード2a,2bで確保している。 In each embodiment described above, it has gained mixed color light of white by two-color mixture of, yet the light output is ensured by the light emitting diode 2a, 2b. このような構成では、何らかの原因で発光ダイオード2a,2bの一方が点灯しなくなったり光出力が極端に低下したりすると、発光ダイオード2aと光色変換部材2bとのいずれかの発光色の色調に偏り、白色系の照明光を得ることができなくなる。 In such a configuration, the light emitting diode 2a for some reason, when one optical output or longer lit 2b is extremely be lowered, in any of the emission color of the color tone of the light emitting diode 2a and a light color conversion member 2b bias, it is impossible to obtain a white illumination light.

そこで、本実施形態は、両発光ダイオード2a,2bよりも光出力が大きく、かつ発光色が白色系である白色光源(図4参照)5を併用している。 Therefore, in this embodiment, both light emitting diodes 2a, greater light output than 2b, and the emission color is a combination of a white light source (see FIG. 4) 5 is white. 白色光源5は、白熱電球、蛍光灯などの既存の光源を用いることができるが、白色発光ダイオードを用いてもよい。 White light source 5, an incandescent lamp, can be used conventional light sources such as fluorescent lamps, it may be used a white light emitting diode. 故障時において色調に大きな偏移を生じさせないという目的を達成するために、白色発光ダイオードとしては、発光ダイオードから放射した光で蛍光体を励起するものが望ましい。 To achieve the objective of not causing a significant shift in the color tone at the time of failure, as the white light-emitting diodes, which excites the phosphor light emitted from the light emitting diode is desirable. これは、三色を混色させて白色光を得る構成の白色発光ダイオードでは、故障時に色調に大きな偏移を生じる可能性があるからである。 This is, in the configuration of a white light emitting diode to obtain a three-color by mixing the white light, there is a possibility to produce large shift in color tone at the time of failure. また、蛍光体を用いた白色発光ダイオードでは、紫外線発光ダイオードを用いて3波長型の蛍光体のようにスペクトル分布が広範囲に広がっている蛍光体を励起するものが望ましい。 Further, the white light emitting diode using a phosphor, which excites the phosphor spectral distribution as phosphors of three-wavelength type using an ultraviolet light-emitting diode is widespread is desirable. このような白色発光ダイオードを用いると高い演色性を得ることが可能である。 It is possible to obtain using the high color rendering such a white light emitting diode. しかも、白色発光ダイオードを用いることで蛍光灯や白熱電球を用いる場合よりも小型化することができる。 Moreover, it is possible to reduce the size as compared with the case of using the fluorescent lamps and incandescent bulbs by using a white light emitting diode. 白色光源5を除く構成は上述した各実施形態のいずれかの構成を採用する。 Configuration except white light source 5 is to adopt any of the configurations of the above embodiments.

本発明の実施形態1を示す概略構成図である。 It is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態2を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. 本発明の実施形態3を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. 本発明の実施形態4を示す概略構成図である。 The fourth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 基板 2a (第1の)発光ダイオード 2b (第2の)発光ダイオード 3 光色変換部材 4a,4b カバー 5 白色光源 10 駆動回路 11 カラーセンサ 12 制御回路 13 設定器 14a (第1の)光センサ 14b (第2の)光センサ 1 substrate 2a (first) light-emitting diode 2b (second) light emitting diode 3 light color conversion member 4a, 4b cover 5 white light source 10 driving circuit 11 the color sensor 12 the control circuit 13 setting device 14a (first) optical sensor 14b (second) optical sensor

Claims (6)

  1. 可視光域の発光色を有する第1の発光ダイオードと、第1の発光ダイオードとは別に配置された第2の発光ダイオードと、第2の発光ダイオードから放射された光を第1の発光ダイオードの発光色と補色関係になる光色に変換する蛍光体を担持した光色変換部材とを備え、第1の発光ダイオードからの光と光色変換部材からの光との混色光を取り出すことを特徴とする発光ダイオードを用いた白色照明装置。 A first light emitting diode having an emission color in the visible light region, and the second light-emitting diodes arranged separately from the first light emitting diode, the light emitted from the second light emitting diodes of the first light-emitting diode characterized in that light is emitted color and a light color conversion member carrying a phosphor that converts the light color becomes complementary color relationship, mixed light of the light from the light and light color conversion member from the first light emitting diode white illumination device using a light emitting diode to.
  2. 前記第1の発光ダイオードの発光色は480〜500nmにピーク波長を有し、前記光色変換部材の発光色は570〜590nmにピーク波長を有することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードを用いた白色照明装置。 Has an emission color peak wavelength 480~500nm of the first light emitting diode, the emission color of the light color conversion member is a light emitting diode according to claim 1, wherein a peak wavelength of 570~590nm white illumination device using.
  3. 前記第2の発光ダイオードの発光色は前記第1の発光ダイオードと同色であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の発光ダイオードを用いた白色照明装置。 White illumination device light emission color with claim 1 or claim 2 light emitting diode according to, characterized in that said first light emitting diode and the same color of the second light emitting diode.
  4. 前記第1の発光ダイオードと前記第2の発光ダイオードとの光出力をそれぞれ制御する駆動回路と、第1の発光ダイオードから放射された光と前記光色変換部材から放射された光との光色および強度を検出するカラーセンサと、カラーセンサの出力が設定された目標値に保たれるように駆動回路をフィードバック制御する制御回路とを備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の発光ダイオードを用いた白色照明装置。 A drive circuit for controlling respective light outputs of said first light emitting diode and the second light-emitting diodes, light color of the light emitted from the first light-emitting diode the light color conversion member and the light emitted from the and and color sensor for detecting the intensity, any of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a control circuit for feedback controlling the drive circuit so that the output of the color sensor is maintained at the set target value white illumination device using a light emitting diode according to any one of claims.
  5. 前記第1の発光ダイオードと前記第2の発光ダイオードとの光出力をそれぞれ制御する駆動回路と、第1の発光ダイオードから放射された光の強度を検出する第1の光センサと、第2の発光ダイオードから放射された光の強度を検出する第2の光センサと、第1および第2の光センサの出力がそれぞれ設定された目標値に保たれるように駆動回路をフィードバック制御する制御回路とを備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の発光ダイオードを用いた白色照明装置。 A drive circuit for controlling respective light outputs of said first light emitting diode and the second light emitting diode, a first and a light sensor for detecting the intensity of light emitted from the first light-emitting diode, the second a second optical sensor for detecting the intensity of light emitted from the light emitting diode, first and second control circuit the output of the light sensor controls the driving circuit so as to maintain the set target value, respectively DOO white illumination device using a light emitting diode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a.
  6. 前記第1の発光ダイオードおよび前記第2の発光ダイオードよりも光出力が大きくかつ発光色が白色系である白色光源が付加され、第1の発光ダイオードからの光と前記光色変換部材からの光と白色光源からの光との混色光を取り出すことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の発光ダイオードを用いた白色照明装置。 The large and luminous color light output than the first light emitting diode and the second light emitting diode is a white light source is white is added, the light from the light with the light color conversion member from the first light emitting diode white illumination device using a light emitting diode according to any one of claims 1 to 5, characterized in that retrieving the mixed light of the light from the white light source.
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