JP2022132762A - 発光装置、及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光色の微調整が可能で、好ましい映りが得られる。【解決手段】色度座標（０．２２５，０．３０）、（０．３２，０．４０）、（０．２２，０．４３５）、（０．１４，０．３３）に囲まれる第１発光領域内の色度の第１ＬＥＤ発光部と、色度座標（０．４６，０．２７）、（０．３６，０．３０５）、（０．４８５，０．３８５）、（０．５９，０．３４）に囲まれる第２発光領域内の色度の第２ＬＥＤ発光部を備え、第１ＬＥＤ発光部からの光と第２ＬＥＤ発光部からの光を含む混合光ＧＷと混合光ＰＷが、異なる電極間の通電によって得られ、混合光ＧＷは、色偏差が０．００５以上かつ０．０３５以下であって、混合光ＰＷは、混合光ＧＷよりも色度のｘ値が０．０２以上大きく、色偏差が－０．０３５以上かつ－０．００５以下であって、混合光ＧＷと混合光ＰＷの５７０～５９０ｎｍ間の発光強度は、４８０ｎｍ以上における発光強度の最大値よりも小さい。【選択図】図７

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられた発光装置に関し、より特定的には白色光を発するＬＥＤ発光装置および、それを用いた照明装置に関する。

近年、Ｗｅｂカメラを用いたオンライン会議や動画配信の機会が増え、その際、照明を自身に当て、顔が明るく映るように工夫される。照明としては、ビデオライトやリングライト等の専用器具や、デスクライトなどが用いられる。

カメラによって映される被照射体としての顔は、一般に、肌の見え方が明るく、白さ感が増す映りが好まれる。そのための照明として、色温度４０００Ｋ以上の白色光が一般に用いられる。また、白さだけでなく、血色良く映ることで、よりイキイキとした表情となる。

肌の見え方が好ましく見える光として、例えば、特許文献１において、「５７０～６００ｎｍ範囲の光強度を低減させることにより、白色感が高くかつ肌の見えが好ましいスペクトルを得られる」ことが示されており、黄色成分の発光を低減させることが重要である。特許文献２には、色偏差ｄｕｖが適正範囲で負であることが好ましい、とされている。

特開２０１４―０７５１８６号公報 特開２０１４―１７０８４３号公報

しかしながら、肌や表情の見え方というのは、使用するＷｅｂカメラの特性や使用者の好みによって異なり、映り方の微調整が求められるため、黄色成分の光を低減させたまま、細かな光色の調整ができることが望ましい。

また、使用者によっては、色偏差ｄｕｖが０付近を好む場合もあり、さらに、周囲環境の光が電球色の場合に、色偏差が負の照射光を用いると、赤みが多くなりすぎることで、好ましい映りとならない。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用者が光色の微調整を可能とし、様々な機器・環境下で好ましい映りを得ることである。

上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、複数のＬＥＤ発光部を備え、少なくとも１つのＬＥＤ発光部は、色度座標（０．２２５，０．３０）、（０．３２，０．４０）、（０．２２，０．４３５）、（０．１４，０．３３）に囲まれる第１発光領域内の発光色を発する第１ＬＥＤ発光部であって、少なくとも１つのＬＥＤ発光部は、色度座標（０．４６，０．２７）、（０．３６，０．３０５）、（０．４８５，０．３８５）、（０．５９，０．３４）に囲まれる第２発光領域内の発光色を発する第２ＬＥＤ発光部であって、第１ＬＥＤ発光部からの光と、第２ＬＥＤ発光部からの光とをそれぞれ含む混合光ＧＷと混合光ＰＷが、異なる電極間の通電によって得られ、混合光ＧＷは、色偏差ｄｕｖが０．００５以上かつ０．０３５以下であって、混合光ＰＷは、混合光ＧＷよりも色度のｘ値が０．０２以上大きく、色偏差ｄｕｖが－０．０３５以上かつ－０．００５以下であって、混合光ＧＷと混合光ＰＷのいずれにおいても、５７０～５９０ｎｍ間の発光強度は、４８０ｎｍ以上における発光強度の最大値よりも小さいことを特徴とする。

混合光ＧＷと混合光ＰＷは、それぞれで５７０～５９０ｎｍ間の発光強度が抑えられていることで、混合光ＧＷと混合光ＰＷの混合光もまた、５７０～５９０ｎｍ間の黄色成分の光が抑えられる。

さらに、色偏差ｄｕｖが正となる混合光ＧＷ寄りの光色が得られることで、周囲環境の光が電球色の場合であっても、被照射体の赤みが強くなりすぎない映りが得られる。

本発明の発光装置の一態様では、前記混合光ＧＷと前記混合光ＰＷのいずれにおいても、５７５ｎｍの発光強度は、発光強度の最大値の８０％以下であることを特徴とする。

本発明の発光装置の一態様では、混合光ＧＷからの発光色は、色度座標（０．３９，０．３７２）、（０．４３，０．３５５）、（０．３６，０．３１）、（０．３２５，０．３２５）に囲まれた領域内の色度であって、混合色ＰＷからの発光色は、色度座標（０．３１５，０．３９）、（０．２５，０．３２）、（０．２９，０．３０９）、（０．３６，０．３７３）に囲まれた領域内の色度であることを特徴とする。

本発明の発光装置の一態様では、第１ＬＥＤ発光部と第２ＬＥＤ発光部の少なくとも一方において、混合光ＰＷに供される発光の色度のｙ値は、混合光ＧＷに供される発光の色度のｙ値よりも大きいことを特徴とする。

本発明の発光装置の一態様では、第１ＬＥＤ発光部と第２ＬＥＤ発光部の直列数の比率は、混合光ＧＷと混合光ＰＷにおいて逆数の関係にあることを特徴とする。

なお、上述の色度座標は、ＣＩＥ１９３１表色系の色度図により得られ、色偏差ｄｕｖは、ＪＩＳ Ｚ８７２５に準拠して得られる。

本発明によれば、使用者が光色の微調整を可能とし、好ましい映りが得られる。

本発明の実施の形態１に係る発光装置１００の平面図である。 本発明の実施の形態１に係る第１ＬＥＤの断面図である。 本発明の実施の形態１に係る第１ＬＥＤの発光色、第２ＬＥＤの発光色、及び混合光ＰＷ、ＧＷの色度領域を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る第１ＬＥＤからの発光スペクトルを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る第２ＬＥＤからの発光スペクトルを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る混合光ＰＷ、ＧＷ及び合成光の発光スペクトルを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る色度変化の一例を示す図である。

以下、本発明の発光装置について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

（実施の形態１）
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る発光装置１００は、基板１０上に電極１１、１２、１３が配置され、第１ＬＥＤ１と、第２ＬＥＤ２とを備える。第１ＬＥＤ１及び第２ＬＥＤ２はそれぞれ発光部であって、通電により特定の光色の光を発する。

以下、発光装置１００の各構成部材について詳細に説明する。

（ＬＥＤ）
第１ＬＥＤ１、第２ＬＥＤ２は共にパッケージ３内に青色ＬＥＤ素子４を備え、蛍光体６などの波長変換材が分散された透光性樹脂５により封止される。

青色ＬＥＤ素子４は、通電によって４３０～４７０ｎｍの間にピーク波長を有する青色光を発するＬＥＤ素子であって、白色ＬＥＤにおいてはＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤ素子が一般に用いられる。青色ＬＥＤ素子はパッケージ内で複数であっても良く、パッケージ内で直列に接続されて高い電圧や出力が得られても良い。

透光性樹脂５は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの透光性の樹脂が用いられ、波長変換材を含むことによって、所望のスペクトルの光に変換されたＬＥＤ素子４からの光を発光面より発する。一般的には透光性樹脂に蛍光体が分散されて用いられる。

蛍光体６は、波長変換材の一種であり、その種類と濃度によって、青色ＬＥＤ素子からの光を特定のスペクトル形状の光に変換する。所望のスペクトルの光を得るために、蛍光体６は赤色や緑色などが選択され、かつ複数種であっても良い。

第１ＬＥＤは、図３に示す色度座標（０．２２５，０．３０）、（０．３２，０．４０）、（０．２２，０．４３５）、（０．１４，０．３３）に囲まれた第１発光領域である領域ＢＧ内の色度の光を発し、５２０ｎｍ以下に発光のピーク波長を有する緑色蛍光体によって、発光スペクトルが形成されることが好ましく、緑色蛍光体としては、例えばＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ_３ ^＋ で表されるＬｕＡＧ蛍光体、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ_３ ^＋で表されるＣＳＯ蛍光体、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ_３ ^＋で表されるＧＹＡＧ蛍光体、（Ｓｉ，Ａｌ）_３（Ｏ，Ｎ）_４：Ｅｕ_２ ^＋で表されるβ－ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、アルカリ土類金属シリケート蛍光体などが用いられる。

より好ましくは、５１０ｎｍ以下に発光のピーク波長を有する蛍光体が用いられ、図４に示すように黄色成分が抑えられたスペクトルとなり、青緑色から緑色の発光となる。５７５ｎｍの発光強度は発光強度の最大値の６０％以下、より好ましくは５０％以下であることで、黄色成分のより少ない発光となる。なお、スペクトル１ａ、１ｂ、１ｃの色度はそれぞれ（０．２１３，０．３６６）、（０．２３７，０．３５６）、（０２４０，０．３７７）である。

４７０～５００ｎｍ間の発光強度は、発光強度の最大値の６０％以上であることが好ましく、また、色度のｙ値は０．３５以上であることが好ましく、混合光において青色のピークが抑えられたよりなだらかなスペクトルを実現できる。

第２ＬＥＤは、図３に示す色度座標（０．４６，０．２７）、（０．３６，０．３０５）、（０．４８５，０．３８５）、（０．５９，０．３４）に囲まれた第２発光領域である領域ＰＫ内の色度の光を発し、緑色蛍光体や黄色蛍光体に加えて、赤色蛍光体として、例えばＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_２ ^＋で表されるＣＡＳＮ蛍光体、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_２ ^＋で表されるＳＣＡＳＮ蛍光体、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ_４ ^＋で表されるＫＳＦ蛍光体などが用いられ、黒体軌跡よりもｙが小さい色度領域の光が得られる。さらに、より黄色みを抑えるため、色度のｙ値は０．３５以下であることが好ましい。

第２ＬＥＤからの光は、図５に示すように黄色成分が抑えられたスペクトルとなり、ピンク色の発光となる。なお、スペクトル２ａ、２ｂ、２ｃの色度はそれぞれ（０．４２２，０．３２３）、（０．４７２，０．３３２）、（０．５５４，０．３３６）である。

第１ＬＥＤと第２ＬＥＤがそれぞれ異なる比率で発光することで、混合光ＧＷ、ＰＷが得られる。図１において、混合光ＧＷに寄与するＬＥＤは１（ＧＷ）、２（ＧＷ）であり、混合光ＰＷに寄与するＬＥＤは１（ＰＷ）、２（ＰＷ）と示した。

混合光ＧＷは電極１１、１２間の通電により、１（ＧＷ）、２（ＧＷ）のＬＥＤが発光することで得られ、混合光ＰＷは電極１１、１３間の通電により、１（ＰＷ）、２（ＰＷ）のＬＥＤが発光することで得られる。なお、電極１１は共通の正極であり、１２および１３は負極である。共通の負極１つに対して正極が２つであっても良いし、それぞれの混合光が正極と負極を備えていても良い。

なお、発光装置１００において、第１ＬＥＤ１と第２ＬＥＤ２は交互に配置され、第１ＬＥＤ同士または第２ＬＥＤ同士が隣り合わないことで、両者の光が互いに混じり合い、照明器具において第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤの緑みや赤みが目立たなくなる。そのため、電極間における混合光ＧＷに寄与する第１ＬＥＤの直列数と第２ＬＥＤの直列数の比率は、混合光ＰＷに寄与する第１ＬＥＤの直列数と第２ＬＥＤの直列数の比率の逆数であることが好ましい。

電極１１、１２間の配線上には、直列に第１ＬＥＤ１（ＧＷ）が２つと第２ＬＥＤ２（ＧＷ）が１つの合計３直列で複数並列に配置され、電極１１、１２間の通電により混合光ＧＷが得られる。第１ＬＥＤの数が第２ＬＥＤと比べて多いことで、混合光ＧＷの色偏差ｄｕｖを正にする調整が容易となる。

混合光ＧＷは、色偏差ｄｕｖが０．００５以上かつ０．０３５以下であって、より好ましくは、色度座標（０．３９，０．３７２）、（０．４３，０．３５５）、（０．３６，０．３１）、（０．３２５，０．３２５）に囲まれた領域内の色度座標となり、赤みの低減された光色となる。さらに好ましくは、色偏差ｄｕｖが０．０２５以下であって、さらには０．０２０以下であることで、混合光ＰＷとの調色においてより細かい制御が可能となる。

図６に示すように、混合光ＧＷのスペクトルにおいて、５７０～５９０ｎｍ間の発光強度は、４８０ｎｍ以上における発光強度の最大値よりも小さく、５７５ｎｍの発光強度は発光強度の最大値の８０％以下であって、黄色成分が低減される。さらに、６１０ｎｍの強度が発光強度の最大値の７０％以下、より好ましくは６０%以下であることで、黄色と赤色の成分が低減される。

電極１１、１３間の配線上には、直列に第１ＬＥＤ１（ＰＷ）が１つと第２ＬＥＤ２（ＰＷ）が２つの合計３直列で複数並列に配置され、電極１１、１３間の通電により混合光ＰＷが得られる。第２ＬＥＤの数が第１ＬＥＤと比べて多いことで、混合光ＰＷは色偏差ｄｕｖを負にする調整が容易となる。

混合光ＰＷは、色偏差ｄｕｖが－０．０３５以上かつ－０．００５以下であって、より好ましくは、色度座標（０．３１５，０．３９）、（０．２５，０．３２）、（０．２９，０．３０９）、（０．３６，０．３７３）に囲まれた領域内の色度座標となり、やや赤みのある光色となる。さらに好ましくは、色偏差ｄｕｖが－０．０２５以上であって、さらには－０．０２０以上であることで、混合光ＧＷとの調色においてより細かい制御が可能となる。

図６に示すように、混合光ＰＷのスペクトルにおいて、５７０～５９０ｎｍ間の発光強度は、４８０ｎｍ以上における発光強度の最大値よりも小さく、５７５ｎｍの発光強度は発光強度の最大値の８０％以下であって、黄色成分が低減される。さらに、５５０ｎｍの強度が発光強度の最大値の７０％以下であることで、相対的に赤みが増し、被照射体がよりイキイキと見えるようになる。

混合光ＰＷの色度のｘ値は、混合光ＧＷの色度のｘ値よりも０．０２以上大きい、より好ましくは０．０５以上大きいことで、十分な光色の変化を実現できる。混合光ＰＷと混合光ＧＷの色度のｘ値の差は、０．１５以内であることが好ましく、細かい光色の調整が実現できる。また、混合光ＧＷの色度座標と混合光ＰＷの色度座標を結ぶ直線の傾きの値は、－０．５よりも大きいことが好ましく、発光色の変化が黒体輻射軌跡から過度に離れないようになる。

なお、混合光ＧＷ、ＰＷの色度やスペクトルの調整のために、第１ＬＥＤと第２ＬＥＤ以外の光源が含まれていても良い。また、第１ＬＥＤと第２ＬＥＤを含んだ上記の構成が、ＣＯＢタイプなど１つのＬＥＤ上に形成されても良い。

（混合光による色制御）
上記のように構成された発光装置１００により、電極１１、１２間の通電（チャネル１）による混合光ＧＷと、電極１１、１３間の通電（チャネル２）による混合光ＰＷが得られるが、それぞれに通電する比率を変化させることで混合光ＰＷと混合光ＧＷの色度間での調整が可能となる。通電比率の変化は、それぞれの電極に電流を流す時間を調整するＰＷＭ制御が一般的であり容易であるが、他の方法であっても良い。なお、通電制御を容易にするため、電極１１、１２間と１１、１３間の電圧は略同一であることが好ましい。

混合光ＧＷ、ＰＷの組合せによる発光色の調整によって、黒体輻射軌跡と交差する色度を得ることができるが、色温度は４０００Ｋ以上かつ７０００Ｋ以下であることが好ましく、白くかつ自然に見える映りが得られる。また、中間の発光色において、演色性は８７以上、さらには９０以上となる発光色が得られることが好ましく、より自然な映りが得られる。

混合光ＧＷにより、色偏差ｄｕｖが正の光が得られることで、例えば図３に示すように、照明環境が色度ａの電球色であっても、発光装置が色度ｂにより発光することで、発光強度を調整して色度ｃの黒体軌跡上の光色下でのカメラ映りとすることが可能となる。

図６のスペクトル図に示されるように、混合光ＧＷ、ＰＷの組合せとすることで、５７５ｎｍ付近の黄色成分を低減させたままの光色変化が実現でき、好ましくは、５７５ｎｍの発光強度は常に最大値の８０％以下である。また、５７５ｎｍの発光強度は混合光ＧＷの発光強度の最大値に対して、７０％以下であることがより好ましい。

２つの異なる光色のＬＥＤ間で通電する比率を変化させる従来の調色手段と比べて、各チャネルからの光が混合光で形成されることで、混合光ＰＷ、ＧＷの間の発光色をより細かく、正確に制御することが可能となる。

具体的には、例えば第１ＬＥＤと第２ＬＥＤの通電比率を４９．５％：５０．５％で制御しようとした場合、本発明の混合光を用いれば、チャネル間の通電比率を４８．５％：５１．５％とより広い設定の差を設けて同じ光色を得ることが出来、そのためにより細かい調光制御も行うことが可能となる。

さらに、図７に示すように、混合光ＧＷに用いられる第１ＬＥＤ１ｓの色度を混合光ＰＷに用いられる第１ＬＥＤ１ｔの色度よりも、好ましくは０．０１以上、小さいｙの値となるようにすることで、調色により得られる色度ｍ－ｎ間の光の変化を黒体輻射軌跡により近づけることが出来る。

上記によれば、３つの発光色を用いていても、混合光を用いることで、２つのチャネルで制御でき、照明装置の設計も容易となる。

なお、混合光ＧＷに用いられる第２ＬＥＤの色度を混合光ＰＷに用いられる第２ＬＥＤの色度よりも、好ましくは０．０１以上、小さいｙの値としても良く、さらに、両方のＬＥＤの色度が同様に調整されても良い。

なお、上述の第１ＬＥＤ１ｓ、１ｔの色度等について、異なった色度を持つ複数のＬＥＤが用いられる場合は、平均された色度により解されるものとする。

本発明は上述した実施形態に限定されるものでは無く、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 第１ＬＥＤ
２ 第２ＬＥＤ
３ パッケージ
４ 青色ＬＥＤ素子
５ 透光性樹脂
６ 蛍光体
１０ 実装基板
１１、１２、１３ 電極
１００ 発光装置

Claims (5)

1. 複数のＬＥＤ発光部を備え、
   少なくとも１つの前記ＬＥＤ発光部は、色度座標（０．２２５，０．３０）、（０．３２，０．４０）、（０．２２，０．４３５）、（０．１４，０．３３）に囲まれる第１発光領域内の発光色を発する第１ＬＥＤ発光部であって、
   少なくとも１つの前記ＬＥＤ発光部は、色度座標（０．４６，０．２７）、（０．３６，０．３０５）、（０．４８５，０．３８５）、（０．５９，０．３４）に囲まれる第２発光領域内の発光色を発する第２ＬＥＤ発光部であって、
   前記第１ＬＥＤ発光部からの光と、前記第２ＬＥＤ発光部からの光とをそれぞれ含む混合光ＧＷと混合光ＰＷが、異なる電極間の通電によって得られ、
   前記混合光ＧＷは、色偏差ｄｕｖが０．００５以上かつ０．０３５以下であって、
   前記混合光ＰＷは、前記混合光ＧＷよりも色度のｘ値が０．０２以上大きく、色偏差ｄｕｖが－０．０３５以上かつ－０．００５以下であって、
   前記混合光ＧＷと前記混合光ＰＷのいずれにおいても、５７０～５９０ｎｍ間の発光強度は、４８０ｎｍ以上における発光強度の最大値よりも小さいことを特徴とする発光装置。
2. 前記混合光ＧＷと前記混合光ＰＷのいずれにおいても、５７５ｎｍの発光強度は、発光強度の最大値の８０％以下である請求項１に記載の発光装置。
3. 前記混合光ＧＷからの発光色は、色度座標（０．３９，０．３７２）、（０．４３，０．３５５）、（０．３６，０．３１）、（０．３２５，０．３２５）に囲まれた領域内の色度であって、前記混合色ＰＷからの発光色は、色度座標（０．３１５，０．３９）、（０．２５，０．３２）、（０．２９，０．３０９）、（０．３６，０．３７３）に囲まれた領域内の色度である請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記第１ＬＥＤ発光部と前記第２ＬＥＤ発光部の少なくとも一方において、前記混合光ＰＷに供される発光の色度のｙ値は、前記混合光ＧＷに供される発光の色度のｙ値よりも大きい請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記第１ＬＥＤ発光部と前記第２ＬＥＤ発光部の直列数の比率は、前記混合光ＧＷと前記混合光ＰＷにおいて逆数の関係にある請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。

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