JP2015115506A - 照明光源 - Google Patents

Abstract

【課題】光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌抑制効果の向上を図ることが可能で、且つ、肌見えの良さ及び演色性の向上を図ることが可能な照明光源を提供する。【解決手段】照明光源は、固体発光素子と、波長変換部と、を備え、合成光の相関色温度が、５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下である。合成光の分光分布は、４３０〜４７０ｎｍの範囲に第１のピーク波長を有し、４９０〜５４０ｎｍの範囲に第２のピーク波長を有し、６００〜６４０ｎｍの範囲に第３のピーク波長を有し、第１のピーク波長と第２のピーク波長との間における強度の第１最小値ｘ１と、第２のピーク波長と第３のピーク波長との間における強度の第２最小値ｘ２と、を有する。第２ピーク値Ｘと第１最小値ｘ１との差分は、第２ピーク値Ｘに対して、３０〜５５％の範囲の値である。第２ピーク値Ｘと第２最小値ｘ２との差分は、第２ピーク値Ｘに対して、２０〜４５％の範囲の値である。【選択図】図１

Description

本発明は、生体におけるメラトニン（melatonin）の分泌を抑制することが可能な照明光源に関するものである。

近年、照明光源としては、メラトニンの分泌を抑制し、生体リズムの調整や生体の覚醒を促す作用効果を得るものが提案されている（特許文献１）。

特開２０１１−７２３８８号公報

特許文献１に記載された照明光源は、相関色温度が７１００Ｋを超えており、一般の室内空間で使用した場合の照明空間が、やや青みの強い印象を与える空間であった。

また、一般的に、生体のメラトニン分泌の抑制効果は、光源色が低色温度側になるにつれて低下する傾向にあることが知られている。

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、光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌抑制効果の向上を図ることが可能で、且つ、肌見えの良さ及び演色性の向上を図ることが可能な照明光源を提供することにある。

本発明の照明光源は、固体発光素子と、波長変換部と、を備える。前記波長変換部は、前記固体発光素子から放射された光の一部を波長変換して異なる波長の光を放射する波長変換材料を含む。前記波長変換部から出射される合成光の相関色温度は、５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下である。前記合成光の分光分布は、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲に第１のピーク波長を有し、４９０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲に第２のピーク波長を有し、６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲に第３のピーク波長を有する。前記合成光の分光分布は、前記第１のピーク波長と前記第２のピーク波長との間における強度の第１最小値と、前記第２のピーク波長と前記第３のピーク波長との間における強度の第２最小値と、を有する。前記第２のピーク波長における強度である第２ピーク値と前記第１最小値との差分は、前記第２ピーク値に対して、３０％〜５５％の範囲の値である。前記第２ピーク値と前記第２最小値との差分は、前記第２ピーク値に対して、２０％〜４５％の範囲の値である。

この照明光源において、前記固体発光素子は、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色発光ダイオードであり、前記波長変換材料は、４９０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青緑色蛍光体と、５３０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にピーク波長を有する黄色蛍光体と、６００ｎｍ〜６７０ｎｍにピーク波長を有する赤色蛍光体と、を含む、ことが好ましい。

この照明光源において、前記青緑色蛍光体は、発光スペクトルの半値全幅が３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲にある、ことが好ましい。

この照明光源において、前記波長変換部は、前記波長変換材料と、可視光を透過する透光性材料との混合体で形成され、前記固体発光素子を覆っており、前記黄色蛍光体と前記赤色蛍光体とが、前記青緑色蛍光体よりも前記固体発光素子の近くに配置されている、ことが好ましい。

この照明光源において、前記波長変換部は、第１波長変換部と、第２波長変換部と、を備え、前記第１波長変換部は、可視光を透過する第１透光性材料と前記黄色蛍光体と前記赤色蛍光体との混合体で形成され、前記固体発光素子を覆っており、前記第２波長変換部は、可視光を透過する第２透光性材料と前記青緑色蛍光体との混合体で形成され、前記第１波長変換部とは非接触の状態で前記第１波長変換部を覆うように配置されている、ことが好ましい。

本発明の照明光源は、合成光の相関色温度が、５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下である。また、本発明の照明光源は、前記合成光の分光分布が、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲に第１のピーク波長を有し、４９０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲に第２のピーク波長を有し、６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲に第３のピーク波長を有する。また、本発明の照明光源は、前記第２ピーク値と前記第１最小値との差分が、前記第２ピーク値に対して、３０％〜５５％の範囲の値であり、前記第２ピーク値と前記第２最小値との差分が、前記第２ピーク値に対して、２０％〜４５％の範囲の値である。よって、本発明の照明光源においては、光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌抑制効果の向上を図ることが可能で、且つ、肌見えの良さ及び演色性の向上を図ることが可能となる。

図１は、実施形態の照明光源の分光分布の説明図である。 図２は、実施形態の照明光源の概略断面図である。 図３は、メラトニン分泌抑制の作用関数及び比視感度関数の説明図である。 図４は、生体作用度と青緑色蛍光体の変換効率との関係の説明図である。 図５は、実施形態の照明光源における波長変換材料の特性説明図である。 図６は、実施形態の照明光源の第１変形例を示す概略断面図である。 図７は、実施形態の照明光源の第２変形例を示す概略断面図である。 図８は、実施例１の照明光源から出射される合成光の分光分布である。 図９は、実施例２の照明光源から出射される合成光の分光分布である。 図１０は、実施例３の照明光源から出射される合成光の分光分布である。 図１１は、比較例１の照明光源から出射される合成光の分光分布である。 図１２は、比較例２の照明光源から出射される合成光の分光分布である。 図１３は、比較例３の照明光源から出射される合成光の分光分布である。 図１４は、比較例４の照明光源から出射される合成光の分光分布である。 図１５は、比較例５の照明光源から出射される合成光の分光分布である。

以下では、本実施形態の照明光源１について、図１〜５に基づいて説明する。

図２に示すように、照明光源１は、固体発光素子１１と、波長変換部１２と、を備える。波長変換部１２は、固体発光素子１１から放射された光の一部を波長変換して異なる波長の光を放射する波長変換材料を含む。照明光源１は、波長変換部１２から出射される合成光の相関色温度が、５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下である。照明光源１の合成光の分光分布は、図１に示すように、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲に第１のピーク波長を有し、４９０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲に第２のピーク波長を有し、６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲に第３のピーク波長を有する。また、照明光源１の合成光の分光分布は、第１のピーク波長と第２のピーク波長との間における強度の第１最小値ｘ１と、第２のピーク波長と第３のピーク波長との間における強度の第２最小値ｘ２と、を有する。第２のピーク波長における強度である第２ピーク値Ｘと第１最小値ｘ１との差分は、第２ピーク値に対して、３０％〜５５％の範囲の値である。第２ピーク値Ｘと第２最小値ｘ２との差分は、第２ピーク値Ｘに対して、２０％〜４５％の範囲の値である。よって、照明光源１は、光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌抑制効果の向上を図ることが可能で、且つ、肌見えの良さ及び演色性の向上を図ることが可能となる。

照明光源１の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。

固体発光素子１１は、例えば、発光ダイオード（light emitting diode：ＬＥＤ）により構成することができる。これにより、照明光源１は、ＬＥＤ光源を構成することができる。ＬＥＤ光源とは、例えば、ＪＩＳ Ｚ９１１２：２０１２に定義されているように、ＬＥＤ発光装置の総称である。固体発光素子１１は、例えば、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲にピーク波長を有するＬＥＤにより構成することができる。つまり、固体発光素子１１は、ピーク波長が４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲にある青色ＬＥＤにより構成することができる。これにより、照明光源１は、ＬＥＤと波長変換材料との組み合わせにおいて、波長変換材料の選択肢が多くなる。

青色ＬＥＤは、青色光を放射するＬＥＤチップにより構成することができる。青色光を放射するＬＥＤチップとしては、例えば、窒化ガリウム系青色ＬＥＤチップを採用することができる。ＬＥＤは、例えば、ＬＥＤチップがパッケージに収納されたものでもよい。ＬＥＤは、パッケージに収納するＬＥＤチップの個数が１個でも複数でもよい。なお、固体発光素子１１は、ＬＥＤに限らず、例えば、レーザダイオード（半導体レーザ）により構成してもよい。

ＬＥＤチップとしては、チップサイズが０．３ｍｍ□（０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）や０．４５ｍｍ□（０．４５ｍｍ×０．４５ｍｍ）や１ｍｍ□（１ｍｍ×１ｍｍ）のもの等を用いることができる。また、ＬＥＤチップの平面形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。ＬＥＤチップは、平面形状が長方形状の場合、例えば、チップサイズが０．５ｍｍ×０．２４ｍｍのもの等を用いることができる。

固体発光素子１１は、第１電極と、第２電極と、を備えている。固体発光素子１１は、第１電極と第２電極とのうち一方がアノード電極、他方がカソード電極である。

照明光源１は、固体発光素子１１が実装された実装基板１３を好適に備えている。照明光源１は、実装基板１３を備える場合、ＬＥＤモジュール（ＬＥＤ module）を構成することができる。実装基板１３は、固体発光素子１１を実装する基板である。「実装する」とは、固体発光素子１１を配置して機械的に接続すること及び電気的に接続することを含む概念である。

実装基板１３は、支持体１４と、支持体１４に支持され固体発光素子１１が電気的に接続される配線部（図示せず）と、を備える。

配線部は、固体発光素子１１の第１電極、第２電極がそれぞれ電気的に接続される第１導体部、第２導体部を備えている。

実装基板１３は、支持体１４が平板状に形成されている。実装基板１３は、支持体１４の形状が、平板状に限らず、例えば、固体発光素子１１を収納する凹部が一面に形成されたものでもよい。

支持体１４の外周形状は、矩形状としてある。支持体１４の外周形状は、矩形状に限らず、例えば、矩形以外の多角形状や、円形状等でもよい。支持体１４の平面サイズは、固体発光素子１１の平面サイズよりも大きく設定してある。

実装基板１３は、実装可能な固体発光素子１１の個数を特に限定するものではなく、例えば、複数個の固体発光素子１１を実装可能に構成されていてもよい。照明光源１は、複数個の固体発光素子１１が直列接続された構成を有してもよいし、並列接続された構成を有してもよいし、直並列接続された構成を有してもよい。

照明光源１において、波長変換部１２は、波長変換材料と、可視光を透過する透光性材料との混合体で形成され、固体発光素子１１を覆っていることが好ましい。これにより、照明光源１は、固体発光素子１１としてＬＥＤチップを用いている場合等、波長変換部１２が、固体発光素子１１を封止する封止部を兼ねることが可能となる。照明光源１は、波長変換部１２の形状を半球状としてある。波長変換部１２の形状は、半球状に限らず、例えば、半楕円球状、ドーム状、直方体状等の形状でもよい。また、照明光源１は、支持体１４として、固体発光素子１１を収納する凹部が一面に形成された形状を採用する場合、波長変換部１２の形状として、例えば、半球状、半楕円球状、ドーム状、直方体状、平板状等の形状を採用することができる。

照明光源１は、１個の波長変換部１２により１個の固体発光素子１１を覆っているが、これに限らず、１個の波長変換部１２により複数個の固体発光素子１１を覆うように構成してもよい。この場合、照明光源１は、複数個の固体発光素子１１の配置に基づいて、波長変換部１２の形状を適宜変更することが好ましい。例えば、照明光源１は、実装基板１３の平面形状が細長の長方形状であり、実装基板１３の長手方向に複数個の固体発光素子１１が配列されている場合、波長変換部１２を、複数個の固体発光素子１１を覆う半円柱状の形状とすることができる。

波長変換材料としては、固体発光素子１１から放射された光によって励起されて固体発光素子１１の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体等を用いることができる。透光性材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機・無機ハイブリッド材料等を用いることもできる。

波長変換部１２から出射される合成光とは、固体発光素子１１から放射され波長変換部１２において波長変換されずに波長変換部１２から出射する光と、波長変換材料で波長変換されて波長変換部１２から出射する光と、の混色光を意味する。

照明光源１は、合成光の相関色温度が、５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下である。相関色温度は、光源（ここでは、照明光源１）の光色を表すものとして使用されるもので、その光源のｕｖ色度座標に最も近い色度座標をもつ黒体放射の絶対温度として定義される。相関色温度は、ＪＩＳ Ｚ８１１３：１９９８やＩＥＣ ６００５０−８４５等で定義されている。相関色温度は、例えば、ＪＩＳ Ｚ８７２５：１９９９で規定されている相関色温度の測定方法に従って求める値である。光源の色度座標から最も近い黒体放射のもつ色度座標は、ＣＩＥ １９６０ ＵＣＳ（uniform-chromaticity-scale）色度座標において光源の色度座標の点から、黒体放射軌跡に垂線を下したときの交点として求められる。５７００Ｋは、ＪＩＳ Ｚ９１１２：２０１２等で定義される昼光色の相関色温度の範囲（５７００Ｋ〜７１００Ｋ）の下限である。７１００Ｋは、昼光色の相関色温度の上限であり、また、ＩＥＣ ６００５０等で定義される常用光源Ｄ₆₅として用いる蛍光ランプの相関色温度の上限である。

ところで、照明光源１は、波長変換部１２から出射される合成光の分光分布から下記（１）式で計算される、メラトニン分泌抑制効果を示す生体作用度が、０．８５以上であるのが好ましい。

Ｓ（λ）は、照明光源１の分光分布である。λは、波長である。Ｓ（λ）は、照明光源１の分光分布の最大値を基準にとって分光分布を相対的に表したものでもよい。分光分布及び相対分光分布については、例えば、ＪＩＳ Ｚ８１１３：１９９８やＩＥＣ ６００５０−８４５等において定義されている。

Ａ（λ）は、メラトニン分泌抑制の作用関数である。メラトニン分泌抑制の作用関数は、メラトニン分泌を抑制し、生体リズムの調整や生体の覚醒を促す作用効果曲線であり、図３に実線で示すような曲線である。λは、波長である。メラトニン分泌抑制の作用関数Ａ(λ)は、略４００ｎｍ〜略６００ｎｍの範囲において上に凸の曲線となり、波長λが４６４ｎｍの付近にピークを有する。メラトニン分泌抑制の作用関数は、例えば、参考文献１：G. C. Brainer著、「Action Spectrum for Melatonin Regulation in Humans: Evidence for a Novel Circadian Photoreceptor」、The Journal of Neuroscience、2001年8月15日、21(16)、pp.6405-6412）等に記載されている。

Ｖ（λ）は、比視感度である。λは、波長である。標準比視感度曲線は、図３に一点鎖線で示すような曲線である。比視感度については、例えば、ＪＩＳ Ｚ８１１３：１９９８やＩＥＣ ６００５０−８４５等において定義されている。比視感度は、明所視のＣＩＥ標準比視感度を用いるのが好ましい。

上述の（１）式の右辺の分母及び分子における積分波長範囲は、可視光の波長範囲とすればよく、例えば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍとすることができる。よって、（１）式は、下記（２）式のように表すことができる。

可視光の波長範囲の短波長限界は、３６０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にある。また、可視光の波長範囲の長波長限界は、７６０ｎｍ〜８３０ｎｍの範囲にある。このため、積分波長範囲は、３６０ｎｍ〜８３０ｎｍとしてもよい。

照明光源１は、合成光の分光分布から計算される、肌色の好ましさ指数（Preference Index of Skin Color：ＰＳ）が８０以上であるのが好ましい。

ＰＳは、肌色の好ましさを示す値である。ＰＳは、参考文献２〔橋本 健次郎 他、“照明光下での日本人女性の肌色に対する好ましさの評価方法”、照明学会誌、Vol.82、No.11、p895、１９９８年〕や参考文献３〔特開平１１−２５８０４７号公報〕の開示プロセスに準じて導出できる。すなわち、ＰＳは、上記参考文献２、３に記載された計算手順において、照明ランプの分光分布、色度座標の代わりに、照明光源１の分光分布、色度座標それぞれを使用し、導出できる。要するに、ＰＳの計算手順では、肌色の好ましさに関する算出評価値Ｐを求めた後に、ＰＳ＝４×５^Ｐの計算式を用いてＰＳを算出することができる。肌色の好ましさ指数とは、上述のように肌色の好ましさを示す値であるが、言い換えれば、人の肌の色見えの好ましさを示す値である。

ＰＳは、標準光源Ｄ₆₅の光での値を８０と規定されている。したがって、照明光源１は、合成光のＰＳが８０以上であることにより、標準光源Ｄ₆₅の光と同等以上に肌の色を好ましく見せることが可能となる。

照明光源１は、相関色温度が５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下では、生体作用度が０．８５以上、且つ、ＰＳが８０以上、平均演色評価数Ｒａが９０以上、となるように構成されている。これにより、照明光源１は、サーカディアンリズム（circadian rhythm）を整える生体作用効果と肌見えの良さとの両立が可能となる。照明光源１は、相関色温度が６５００Ｋにおいて、生体作用度が０．９以上、ＰＳが８５以上、平均演色評価数Ｒａが９０以上であるのが好ましい。照明光源１は、例えば、高齢者福祉施設の入居者の部屋やホスピタルの入院患者の病室等において、主として起床時から昼間における光源として利用することができる。この場合、照明光源１は、照明空間にいる生体のメラトニン分泌を抑制してサーカディアンリズムを整え、かつ肌見えの良い環境を演出可能となる。照明空間とは、照明光源１からの合成光により照明される空間である。照明空間としては、例えば、高齢者福祉施設の入居者の部屋やホスピタルの入院患者の病室等がある。サーカディアンリズムとは、地球上に生息する人に行動や身体機能として現れる、２４時間に近い周期のリズムを意味する。２４時間に近い周期とは、２４±４時間又は２４±５時間の周期を意味する。

照明光源１は、合成光の平均演色評価数Ｒａが、９０以上であることが好ましい。これにより、照明光源１は、演色性が高いことで、様々な物の色見えを自然な色合いにすることが可能となり、高齢者福祉施設の入居者やホスピタルの病室にいる入院患者等に違和感を与えない照明環境を提供することが可能となる。平均演色評価数Ｒａは、例えば、ＪＩＳ Ｚ８７２６−１９９０で規定されている計算手順に従って求める値である。

照明光源１の合成光の分光分布は、図１に示すように、３つのピークを有している。第１のピーク波長は、３つのピークのうち最も短波長側のピークに対応する波長であり、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲にある。第２のピーク波長は、３つのピークのうち真ん中のピークに対応する波長であり、４９０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲にある。第３のピーク波長は、３つのピークのうち最も長波長側のピークに対応する波長であり、６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲にある。図１の分光分布は、一例であり、特に限定するものではない。分光分布は、例えば、ＪＩＳ Ｃ８１５５：２０１０の５．３（試験条件）において規定された試験の条件の下で、ＪＩＳ Ｚ８７２４−１９９７の４．２（分光分布の測定方法）によって測定することができる。

第１最小値ｘ１は、図１に示すように、合成光の分光分布において、第１のピーク波長と第２のピーク波長との間における強度の最小値である。言い換えれば、第１最小値ｘ１は、第１のピーク波長と第２のピーク波長との間の波長域における強度の極小値であり、０よりも大きな値である。第２最小値ｘ２は、図１に示すように、合成光の分光分布において、第２のピーク波長と第３のピーク波長との間における強度の最小値である。言い換えれば、第２最小値ｘ２は、合成光の分光分布において、第２のピーク波長と第３のピーク波長との間の波長域における強度の極小値であり、０よりも大きな値である。

第２ピーク値Ｘは、合成光の分光分布の第２のピーク波長における強度である。

上述のように、第２ピーク値Ｘと第１最小値ｘ１との差分は、第２ピーク値に対して、３０％〜５５％の範囲の値である。言い換えれば、照明光源１は、下記（３）式で求められる、第２ピーク値Ｘに対する、第２ピーク値Ｘと第１最小値ｘ１との差分の割合Ｘａが３０％〜５５％である。

また、第２ピーク値Ｘと第２最小値ｘ２との差分は、第２ピーク値Ｘに対して、２０％〜４５％の範囲の値である。言い換えれば、照明光源１は、下記（４）式で求められる、第２ピーク値Ｘに対する、第２ピーク値Ｘと第２最小値ｘ２との差分の割合Ｘｂが２０％〜４５％である。

上述の割合Ｘａが５５％を超えている場合には、第１最小値が小さすぎ、相関色温度が５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下では、生体作用度が０．８５以上、且つ、ＰＳが８０以上、平均演色評価数Ｒａが９０以上、という条件を満たすことができない傾向にある。また、割合Ｘａが３０％未満の場合には、第１最小値ｘ１が大きすぎ、相対的に、割合Ｘｂが大きくなる傾向にある。このため、割合Ｘａが３０％未満の場合には、平均演色評価数Ｒａが９０よりも低い値となってしまう傾向にある。

また、上述の割合Ｘｂが４５％を超えている場合には、第２最小値ｘ２が小さすぎ、平均演色評価数Ｒａが９０よりも低い値となってしまう傾向にある。また、割合Ｘｂが２０％未満の場合には、第２最小値ｘ２が大きすぎ、相対的に、割合Ｘａが大きくなる傾向にある。このため、割合Ｘｂが２０％未満の場合には、相関色温度が６５００Ｋにおいて、生体作用度が０．９よりも小さくなる傾向にあり、十分なメラトニン分泌抑制効果が得られない傾向にある。

照明光源１は、割合Ｘａが３０％〜５５％、割合Ｘｂが２０％〜４５％であることにより、光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌抑制効果の向上を図ることが可能となり、かつ、演色性が高く、かつ、肌の色見えの良い環境を演出可能となる。昼光色は、ＪＩＳ Ｚ９１１２：２０１２で定義されている。ＬＥＤの光源色は、ＸＹＺ表色系における色度によって、昼光色、昼白色、白色、温白色及び電球色の５種類に区分される。

照明光源１は、固体発光素子１１が、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色発光ダイオードであるのが好ましい。波長変換部１２は、波長変換材料が、４９０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青緑色蛍光体と、５３０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にピーク波長を有する黄色蛍光体と、６００ｎｍ〜６７０ｎｍにピーク波長を有する赤色蛍光体と、を含むことが好ましい。これにより、照明光源１は、光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌の抑制効果の向上を図ることが可能となる。照明光源１は、上述の割合Ｘａ、Ｘｂを満足する分光分布を得るうえで、黄色蛍光体のピーク波長が、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲にあるのが、より好ましい。また、照明光源１は、上述の割合Ｘａ、Ｘｂを満足する分光分布を得るうえで、赤色蛍光体のピーク波長が、６００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲にあるのが、より好ましい。

青緑色蛍光体は、固体発光素子１１から放射された青色光によって励起されて青緑色光を放射することができる蛍光体である。黄色蛍光体は、固体発光素子１１から放射された青色光によって励起されて黄色光を放射することができる蛍光体である。赤色蛍光体は、固体発光素子１１から放射された青色光によって励起されて赤色光を放射することができる蛍光体である。

青緑色蛍光体としては、例えば、酸窒化物系蛍光体、ハロシリケート系蛍光体、硫化物系蛍光体等が挙げられる。ハロシリケート系蛍光体としては、例えば、（Ｃａ，Ｅｕ）₈Ｍｇ（ＳｉＯ₄）₄Ｃｌ₂等が挙げられる。黄色蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体、酸窒化物系蛍光体等が挙げられる。赤色蛍光体としては、例えば、窒化物蛍光体が挙げられる。窒化物蛍光体としては、例えば、Ｅｕで付活された（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃（一般的に、「ＳＣＡＳＮ」と呼ばれている。）、Ｅｕで付活されたＣａＡｌＳｉＮ₃（一般的に、「ＣＡＳＮ」と呼ばれている。）等が挙げられる。

青緑色蛍光体は、発光スペクトルの半値全幅が３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲にあるのが好ましい。これにより、照明光源１は、青緑色蛍光体の発光スペクトルのうち青色発光ダイオードの発光スペクトルに重なる波長域での分光分布の強度が高くなるのを抑制することが可能となり、第１最小値ｘ１が得られなくなる可能性を低減することが可能となる。

生体作用度は、図４に示すように、青緑色蛍光体のピーク波長が短波長になるほど高くなる傾向にある。一方、平均演色評価数Ｒａは、青緑色蛍光体のピーク波長が短波長になるほど低くなる傾向にある。また、青緑色蛍光体の変換効率は、図４に示すように、生体作用度が高くなるほど低くなる傾向にある。このため、照明光源１は、青緑色蛍光体のピーク波長が５１０ｎｍ〜５２０ｎｍの範囲にあり、合成光の分光分布における第２のピーク波長が５００ｎｍ〜５２０ｎｍの範囲にあるのが、より好ましい。なお、合成光の分光分布における第２のピーク波長は、青色ＬＥＤの発光スペクトルと青緑色蛍光体の発光スペクトルとの重なりに起因して、青緑色蛍光体の発光スペクトルのピーク波長よりも短波長側にずれることがある。

波長変換部１２は、上述のように、波長変換材料と、可視光を透過する透光性材料との混合体で形成され、固体発光素子１１を覆っている。波長変換部１２は、波長変換材料が、青緑色蛍光体と、黄色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含んでいる場合、黄色蛍光体と赤色蛍光体とが、青緑色蛍光体よりも固体発光素子１１の近くに配置されているのが好ましい。これにより、照明光源１は、青緑色蛍光体で発光した光が黄色蛍光体で吸収されたり、赤色蛍光体で吸収されたりするのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。図５では、青緑色蛍光体の発光スペクトルを破線で示し、黄色蛍光体の吸収スペクトルを一点鎖線で示し、赤色蛍光体の吸収スペクトルを実線で示してある。

照明光源１は、波長変換部１２のうち相対的に固体発光素子１１に近い領域のほうが相対的に固体発光素子１１から遠い領域に比べて、黄色蛍光体及び赤色蛍光体の配合率が高くなるように構成されていてもよい。

図６は、照明光源１の第１変形例の照明光源１ｂを示す概略断面図である。第１変形例の照明光源１ｂは、波長変換部１２が、第１波長変換部１２１と、第２波長変換部１２２と、を備える。第１波長変換部１２１は、可視光を透過する第１透光性材料と黄色蛍光体と赤色蛍光体との混合体で形成され、固体発光素子１１を覆っている。第２波長変換部１２２は、可視光を透過する第２透光性材料と青緑色蛍光体との混合体で形成され、第１波長変換部１２１を覆うように配置されている。これにより、第１変形例の照明光源１ｂは、第１波長変換部１２１を形成する工程と、第２波長変換部１２２を形成する工程と、の２つの工程で波長変換部１２を形成することが可能となり、容易に、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。第１透光性材料及び第２透光性材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機・無機ハイブリッド材料等を用いることもできる。第１透光性材料と第２透光性材料とは、同じ材料に限らず、異なる材料でもよい。

図７は、照明光源１の第２変形例の照明光源１ｃを示す概略断面図である。第２変形例の照明光源１ｃは、波長変換部１２が、第１波長変換部１２１と、第２波長変換部１２２と、を備える。第１波長変換部１２１は、可視光を透過する第１透光性材料と黄色蛍光体と赤色蛍光体との混合体で形成され、固体発光素子１１を覆っている。第２波長変換部１２２は、可視光を透過する第２透光性材料と青緑色蛍光体との混合体で形成され、第１波長変換部１２１とは非接触の状態で第１波長変換部１２１を覆うように配置されている。第１波長変換部１２１とは非接触の状態で第１波長変換部１２１を覆うように配置されている。これにより、第２変形例の照明光源１ｃは、実施形態の照明光源１及び第１変形例の照明光源１ｂに比べて、固体発光素子１１、黄色蛍光体及び赤色蛍光体それぞれの発熱に起因して青緑色蛍光体が温度上昇するのを抑制することが可能となる。よって、照明光源１ｃは、照明光源１、１ｂに比べて、合成光の色度の変化を抑制することが可能となる。第１透光性材料及び第２透光性材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機・無機ハイブリッド材料等を用いることもできる。第１透光性材料と第２透光性材料とは、同じ材料に限らず、異なる材料でもよい。また、第２波長変換部１２２と第１波長変換部１２１との間に、気体層１５が形成されている。気体層１５は、実装基板１３と第１波長変換部１２１と第２波長変換部１２２とで囲まれた空間に存在する気体により構成することができる。気体としては、例えば、空気や不活性ガス等を挙げることができる。

青緑色蛍光体は、一般的に、黄色蛍光体及び赤色蛍光体に比べて変換効率の温度依存性が大きいものが多く、温度上昇による変換効率の低下率が大きい傾向にある。このため、照明光源１ｃは、青緑色蛍光体を含む第２波長変換部１２２が、黄色蛍光体及び赤色蛍光体を含む第１波長変換部１２１から離れて配置されていることにより、照明光源１、１ｂに比べて、合成光の色度の変化を抑制することが可能となる。

上述の実施形態等において説明した各図は、模式的なものであり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際のものの寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態等に記載した材料、数値等は、好ましいものを例示しているだけであり、それに限定するものではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。

（実施例１）
実施例１は、実施形態で説明した図２の構造の照明光源１である。

固体発光素子１１は、ピーク波長が４５０ｎｍの青色ＬＥＤである。青色ＬＥＤは、窒化ガリウム系青色ＬＥＤチップである。波長変換部１２は、波長変換材料として、５２０ｎｍにピーク波長を有する（Ｃａ，Ｅｕ）₈Ｍｇ（ＳｉＯ₄）₄Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺と、５４０ｎｍにピーク波長を有するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺と、６３０ｎｍにピーク波長を有する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺と、を含んでいる。照明光源１は、合成光の色温度が６５００Ｋとなり、且つ、Ｄ_UVが０となるように、波長変換部１２における波長変換材料の配合比を調整した。

Ｄ_UVは、ＪＩＳ Ｚ８７２５−１９９９で定義されている。Ｄ_UVは、ＣＩＥ １９６０ ＵＣＳ色度座標の黒体放射軌跡からの偏差を下記（５）式で表した値であるｄ_UVを１０００倍した値（Ｄ_UV＝１０００ｄ_UV）である。ｄ_UV及びＤ_UVは、光源（ここでは、照明光源１）の色度座標が黒体放射軌跡の上側にあるときは正の値をとり、下側にあるときは負の値をとる。

ここで、ｕ_s，ｖ_sは、光源のＣＩＥ １９６０ ＵＣＳ色度座標である。また、ｕ₀，ｖ₀は、ＣＩＥ １９６０ ＵＣＳ色度図上で、光源の色度座標に最も近い、黒体放射軌跡上の点の座標である。

図８は、実施例１の照明光源１から出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第１のピーク波長が４５０ｎｍ、第２のピーク波長が５１５ｎｍ、第３のピーク波長が６１０ｎｍである。割合Ｘａ、Ｘｂは、それぞれ、４０％、３５％である。また、生体作用度は、０．９４である。ＰＳは、８８である。平均演色評価数Ｒａは、９４である。

（実施例２）
実施例２の照明光源１は、実施例１の照明光源１と同じ構造で、合成光の色温度が７０００Ｋとなり、且つ、Ｄ_UVが０となるように、波長変換部１２における波長変換材料の配合比を調整した点だけが相違する。

図９は、実施例２の照明光源１から出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第１のピーク波長が４５０ｎｍ、第２のピーク波長が５１５ｎｍ、第３のピーク波長が６１０ｎｍである。割合Ｘａ、Ｘｂは、それぞれ、４０％、２７％である。また、生体作用度は、０．９９である。ＰＳは、８８である。平均演色評価数Ｒａは、９３である。

（実施例３）
実施例３の照明光源１は、実施例１の照明光源１と同じ構造で、合成光の色温度が６０００Ｋとなり、且つ、Ｄ_UVが０となるように、波長変換部１２における波長変換材料の配合比を調整した点だけが相違する。

図１０は、実施例３の照明光源１から出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第１のピーク波長が４５０ｎｍ、第２のピーク波長が５１５ｎｍ、第３のピーク波長が６１０ｎｍである。割合Ｘａ、Ｘｂは、それぞれ、４３％、３５％である。また、生体作用度は、０．８９である。ＰＳは、９０である。平均演色評価数Ｒａは、９４である。

（比較例１）
比較例１の照明光源は、実施例１の照明光源１と略同じで、波長変換材料として、（Ｃａ，Ｅｕ）₈Ｍｇ（ＳｉＯ₄）₄Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺を含まない点が相違する。比較例１の照明光源は、波長変換材料として、５４０ｎｍにピーク波長を有するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺と、６３０ｎｍにピーク波長を有する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺と、を含む。比較例１の照明光源は、合成光の色温度が６５００Ｋとなり、且つ、Ｄ_UVが０となるように、波長変換材料の配合比を調整してある。

図１１は、比較例１の照明光源から出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第１のピーク波長が４５０ｎｍ、第２のピーク波長が５１５ｎｍであり、第３のピーク波長が存在しない。また、生体作用度は、０．８２である。ＰＳは、４９である。平均演色評価数Ｒａは、７６である。

（比較例２）
比較例２の照明光源は、固体発光素子として、ピーク波長が４５０ｎｍの青色ＬＥＤと、ピーク波長が５２５ｎｍの緑色ＬＥＤと、を備え、波長変換部の波長変換材料として、６３０ｎｍにピーク波長を有する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺のみを含む。

図１２は、比較例２の照明光源から出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第１のピーク波長が４５０ｎｍ、第２のピーク波長が５２５ｎｍ、第３のピーク波長が６３０ｎｍである。割合Ｘａ、Ｘｂは、それぞれ、８５％、８０％である。また、生体作用度は、０．８８である。ＰＳは、９８である。平均演色評価数Ｒａは、７４である。

（比較例３）
比較例３の照明光源は、実施例１の照明光源１と略同じで、波長変換材料として、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺とを含ませずに、合成光の色温度が６５００Ｋとなり、且つ、Ｄ_UVが０となるように、波長変換材料の配合比を調整した点が相違する。したがって、比較例３の照明光源は、波長変換材料として、５２０ｎｍにピーク波長を有する（Ｃａ，Ｅｕ）₈Ｍｇ（ＳｉＯ₄）₄Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺と、６３０ｎｍにピーク波長を有する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺と、を含む。

図１３は、比較例３の照明光源から出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第１のピーク波長が４５０ｎｍ、第２のピーク波長が５１０ｎｍであり、第３のピーク波長が６２５ｎｍである。割合Ｘａ、Ｘｂは、それぞれ、７２％、６８％である。また、生体作用度は、０．９５である。ＰＳは、９９である。平均演色評価数Ｒａは、７４である。

（比較例４）
比較例４の照明光源は、実施例１の照明光源１と略同じで、黄色蛍光体として、５６０ｎｍにピーク波長を有するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺を採用している点が相違する。比較例４の照明光源は、波長変換材料として、５２０ｎｍにピーク波長を有する（Ｃａ，Ｅｕ）₈Ｍｇ（ＳｉＯ₄）₄Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺と、５６０ｎｍにピーク波長を有するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺と、６３０ｎｍにピーク波長を有する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺と、を含む。比較例４の照明光源は、合成光の色温度が６５００Ｋとなり、且つ、Ｄ_UVが０となるように、波長変換材料の配合比を調整してある。

図１４は、比較例４の照明光源から出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第１のピーク波長が４５０ｎｍ、第２のピーク波長が５２５ｎｍであり、第３のピーク波長が６００ｎｍである。割合Ｘａ、Ｘｂは、それぞれ、６０％、３０％である。また、生体作用度は、０．８８である。ＰＳは、７１である。平均演色評価数Ｒａは、９１である。

（比較例５）
比較例５の照明光源は、実施例１の照明光源１と略同じで、青緑色蛍光体としてピーク波長が５００ｎｍのＢａＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺を採用している点が相違する。比較例５の照明光源は、波長変換材料として、５００ｎｍにピーク波長を有するＢａＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺と、５４０ｎｍにピーク波長を有するＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺と、６３０ｎｍにピーク波長を有する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺と、を含む。比較例５の照明光源は、合成光の色温度が６５００Ｋとなり、且つ、Ｄ_UVが０となるように、波長変換材料の配合比を調整してある。

図１５は、比較例５の照明光源から出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第１のピーク波長が４５０ｎｍ、第２のピーク波長が５００ｎｍであり、第３のピーク波長が６１０ｎｍである。割合Ｘａ、Ｘｂは、それぞれ、２％、４５％である。また、生体作用度は、０．９６である。ＰＳは、９５である。平均演色評価数Ｒａは、８３である。

実施例１〜３、比較例１〜５それぞれの特性をまとめると、下記の表１に示すような結果が得られた。

表１から、実施例１〜３の各照明光源１は、相関色温度が５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下では、生体作用度が０．８５以上、且つ、ＰＳが８０以上、平均演色評価数Ｒａが９０以上、という条件を満足することが分かる。実施例１〜３の各照明光源１は、合成光の、相関色温度が５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下であることにより、居住空間でも違和感なく自然に見える白色光を得ることができる。また、実施例１〜３の各照明光源１は、合成光の、生体作用度が０．８５以上であることにより、生体が、覚醒時に合成光を受けることでサーカディアンリズムを整えやすくなる。また、実施例１〜３の各照明光源１は、合成光の、平均演色評価数Ｒａが９０以上であることにより、合成光が照射される被照射体の見えの忠実性が高くなる。よって、ホスピタル等においては、医師による患者の診察に役立てることが可能となる。また、実施例１〜３の各照明光源１は、ＰＳが８０以上であることにより、合成光が照射される患者等に、肌の色を好ましく見せることが可能となる。

１、１ｂ、１ｃ 照明光源
１１ 固体発光素子
１２ 波長変換部
１２１ 第１波長変換部
１２２ 第２波長変換部
Ｘ 第２ピーク値
ｘ１ 第１最小値
ｘ２ 第２最小値

Claims (5)

1. 固体発光素子と、波長変換部と、を備え、
   前記波長変換部は、前記固体発光素子から放射された光の一部を波長変換して異なる波長の光を放射する波長変換材料を含み、
   前記波長変換部から出射される合成光の相関色温度が、５７００Ｋ以上７１００Ｋ以下であり、
   前記合成光の分光分布は、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲に第１のピーク波長を有し、４９０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲に第２のピーク波長を有し、６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲に第３のピーク波長を有し、前記第１のピーク波長と前記第２のピーク波長との間における強度の第１最小値と、前記第２のピーク波長と前記第３のピーク波長との間における強度の第２最小値と、を有し、
   前記第２のピーク波長における強度である第２ピーク値と前記第１最小値との差分は、前記第２ピーク値に対して、３０％〜５５％の範囲の値であり、
   前記第２ピーク値と前記第２最小値との差分は、前記第２ピーク値に対して、２０％〜４５％の範囲の値である、
   ことを特徴とする照明光源。
2. 前記固体発光素子は、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青色発光ダイオードであり、
   前記波長変換材料は、４９０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲にピーク波長を有する青緑色蛍光体と、５３０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にピーク波長を有する黄色蛍光体と、６００ｎｍ〜６７０ｎｍにピーク波長を有する赤色蛍光体と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の照明光源。
3. 前記青緑色蛍光体は、発光スペクトルの半値全幅が３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲にある、
   ことを特徴とする請求項２記載の照明光源。
4. 前記波長変換部は、前記波長変換材料と、可視光を透過する透光性材料との混合体で形成され、前記固体発光素子を覆っており、前記黄色蛍光体と前記赤色蛍光体とが、前記青緑色蛍光体よりも前記固体発光素子の近くに配置されている、
   ことを特徴とする請求項２又は３記載の照明光源。
5. 前記波長変換部は、第１波長変換部と、第２波長変換部と、を備え、
   前記第１波長変換部は、可視光を透過する第１透光性材料と前記黄色蛍光体と前記赤色蛍光体との混合体で形成され、前記固体発光素子を覆っており、
   前記第２波長変換部は、可視光を透過する第２透光性材料と前記青緑色蛍光体との混合体で形成され、前記第１波長変換部とは非接触の状態で前記第１波長変換部を覆うように配置されている、
   ことを特徴とする請求項２又は３記載の照明光源。

Images