JP3940596B2 - 照明光源 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを備えた照明光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光を示す半導体素子であり、スペクトル半値幅が狭いため高い色純度を有している。近年、青色ＬＥＤが実用化され、それにより赤、緑、青の３色が揃い、ＬＥＤを用いて白色発光を行うことが可能なった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ＬＥＤは主に表示素子としての応用展開がなされてきたために、ＬＥＤを照明用光源として用いる場合の研究開発はあまりなされていない。ＬＥＤを表示素子として用いる場合、ＬＥＤから発光される自発光が有している発光色の特性を問題にすればよいが、照明用の光源として用いる場合には、物を照らす際の演色性も問題とする必要がある。この演色性の最適化まで検討がなされたＬＥＤ照明光源というのは未だ開発されていないのが実情である。
【０００４】
ＬＥＤは、単色性に優れているため、ＬＥＤによる白色発光を照明用として用いる場合には、その高い色純度と、ＬＥＤ独特の材料特性とから数々の問題が生じる。例えば、照明用に好適な白色発光を得るには、ＬＥＤ光源に、どのような分光スペクトルを含ませればよいかいう問題や、ＬＥＤの発光材料によって、発光スペクトルおよび発光効率が異なるので、どのような発光材料を用いればよいかという問題などである。
【０００５】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、高効率かつ高演色性を示すＬＥＤ照明光源を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による照明光源は、青色を発光する青色発光ダイオードと、青緑色を発光する青緑色発光ダイオードと、橙色を発光する橙色発光ダイオードと、赤色を発光する赤色発光ダイオードと、を含む照明光源であって、前記照明光源の相関色温度が５０００Ｋ未満である場合に、前記青色発光ダイオード、前記青緑色発光ダイオード、前記橙色発光ダイオード、前記赤色発光ダイオードの順に各発光ダイオードのピークの発光強度が高められた発光分布を有する。
【０００７】
ある実施形態において、前記青色発光ダイオードは、４２０〜４７０ｎｍに発光波長のピークを有し、前記青緑色発光ダイオードは、５００〜５５０ｎｍに発光波長のピークを有し、前記橙色発光ダイオードは、５７０〜６００ｎｍに発光波長のピークを有し、前記赤色発光ダイオードは、６１０〜６６０ｎｍに発光波長のピークを有する。
【０００８】
好適な実施形態において、前記青色発光ダイオードは、４５０〜４７０ｎｍに発光波長のピークを有し、前記青緑色発光ダイオードは、５１０〜５４０ｎｍに発光波長のピークを有し、前記橙色発光ダイオードは、５８０〜６００ｎｍに発光波長のピークを有し、前記赤色発光ダイオードは、６２５〜６５０ｎｍに発光波長のピークを有する。
【００１０】
前記照明光源は、９０以上の平均演色評価数を有することが好ましく、９０以上の平均演色評価数を有することがより好ましい。
【００１３】
特殊演色評価数Ｒ９からＲ１２のそれぞれの評価試験色が前記基準光源によって演色される色度座標上の４点を結んでなる色域の面積よりも、前記それぞれの評価試験色が前記照明光源によって演色される色度座標上の４点の値を結んでなる色域の面積の方が大きいことが好ましい。
【００１４】
演色評価数Ｒ１からＲ８のそれぞれの評価試験色が前記基準光源によって演色される色度座標上の８点を結んでなる色域の面積に対する、前記評価試験色が前記照明光源によって演色される色度座標上の８点を結んでなる色域の面積の比（Ｇａ）よりも、特殊演色評価数Ｒ９からＲ１２のそれぞれの評価試験色が前記基準光源によって演色される色度座標上の４点を結んでなる色域の面積に対する、前記評価試験色が前記照明光源によって演色される色度座標上の４点を結んでなる色域の面積の比（Ｇａ４）の方が大きいことが好ましい。
【００１６】
ある実施形態において、さらに、前記発光ダイオードからの発光によって励起して発光する蛍光体を備えている。
【００１７】
前記蛍光体は、前記青色発光ダイオードからの発光によって励起され、緑色ないし黄色の発光をする緑色蛍光体または黄色蛍光体であり、前記蛍光体は、前記発光ダイオードの半値幅よりも広い半値幅の発光分布を有することが好ましい。
【００１８】
ある実施形態において、前記照明光源は、前記青色発光ダイオードと、前記青緑色発光ダイオードと、前記橙色発光ダイオードと、前記赤色発光ダイオードの各々についての発光強度比を調整する発光強度調節手段をさらに備えている。
【００１９】
前記青色発光ダイオードの発光部位と、前記橙色発光ダイオードの発光部位とが、一つのチップ内に設けられており、かつ、前記赤色発光ダイオードの発光部位と、前記青緑色発光ダイオードの発光部位とが、一つのチップ内に設けられていることが好ましい。
【００２０】
ある実施形態において、前記照明光源は、前記４種の発光ダイオードに電力を供給する電力供給器を備えている。また、前記発光ダイオードの放熱を行う放熱部とが一体に形成されていることが好ましい。さらに、前記発光ダイオードから発する光を反射する反射板をさらに備えていることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する前に、まず、ＬＥＤを用いた従来の照明光源に対して、本願発明者が行った検討を説明する。
【００２２】
従来から、照明光源として高効率で高演色な理想的分光分布を実現するものとして、青・緑・赤の光色の発光スペクトルを組み合わせた３波長域発光形光源が広く知られている。例えば米国特許第４，１７６，２９４号明細書において、高効率で高演色な理想的分光分布の３波長帯域にするには、理論的には、４３０〜４８５ｎｍ、５１５〜５７０ｎｍ、および５８８〜６３０ｎｍの３波長帯域にすれば良いことが示されている。同特許には、そのことは、固体発光光源（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ―ｔｙｐｅ ｅｍｉｔｔｅｒｓ，Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）でも実現可能であると述べられている。
【００２３】
しかしながら、上記の３波長帯域にすれば、高効率で高演色な固体発光光源が理論的には実現可能であるとしても、現実にはその実現は困難である。その理由は、そのような光源を現実のＬＥＤで実現しようとしても、理論的３波長域発光光源の緑色発光に相当する部分のスペクトルを発光する、実用的で高効率なＬＥＤが現実にないからである。つまり、図１に示すように、ＧａＮ系のＬＥＤでは、紫外から約５３０ｎｍまでの発光ピーク波長を有するもの、ＡｌＩｎＧａＰ系のＬＥＤでは、５８０ｎｍから６６０ｎｍまでの範囲の発光ピーク波長を有するものしか、高効率で実用的なＬＥＤが実現できていない。それゆえ、約５３０〜５７５ｎｍには実用的で高効率なＬＥＤが存在していない。これは、高演色かつ高効率な理論的３波長域発光光源の緑色発光に相当する部分に、大きな発光スペクトルの欠落が存在するということを意味している。
【００２４】
したがって、単純に従来ディスプレイ用に用いられてきた青・緑・赤のＬＥＤを流用しても、決して、演色性に優れた光源は得られない。従来のディスプレイ用の青・緑・赤のＬＥＤから構成した照明光源の平均演色評価数（Ｒａ）を本願発明者が調べたところ、３０００Ｋ近傍の電球色から６６００Ｋ近傍の昼光色に至るまで、約２０程度の非常に低い平均演色評価数しか示さなかった。このことを言い換えると、従来のディスプレイ表示用に用いられていたピーク波長４７０ｎｍ近傍の青、ピーク波長５２５ｎｍ近傍の緑、ピーク波長６４０ｎｍ近傍の赤のＬＥＤをそのまま照明に用いたとしても低演色性の光源しか実現できない。
【００２５】
ディスプレイ用の青・緑・赤のＬＥＤを単に流用するだけでなく、理論的には高効率で高演色を示すような理想的分光分布の３波長帯域にあるピーク波長４７０ｎｍ近傍の青、ピーク波長５２５ｎｍ近傍の緑、ピーク波長６１５ｎｍ近傍の赤のＬＥＤを用いた場合でも、平均演色評価数は６０近傍にしかならないことがわかった。高演色光源としては、平均演色評価数は８０以上であることが求められるので、従来の３波長域発光形光源の理論に基づいて、ＬＥＤからなる高演色光源を実現するのは非常に困難である。
【００２６】
従来の３波長域発光形光源の理論に基づいて、高演色光源を実現するのがなぜ困難なのかを本願発明者が検討した結果、次のようなことがわかった。従来、高演色光源を設計するためのシミュレーションは、光源の発光スペクトルをガウシアン分布型と仮定して設定するか、非対称ガウシアン分布型（アシンメトリカルガウシアン）と仮定して設定した上で実行されていた。しかし、この設定の際に、現実の分光分布と理論との間に誤差を介在させる要因が存在した。そのため、ＬＥＤを用いて、高演色光源を実現するのが困難であったのである。
【００２７】
例えば、特開平１０―２０９５０４号公報では、光源の発光スペクトルをガウシアン分布型と仮定して算出し、そして、ＬＥＤを照明用に用いる場合、演色性を高める３波長帯域は４５５〜４９０ｎｍ、５３０〜５７０ｎｍ、６０５〜６３０ｎｍであり、この範囲に発光があれば、平均演色評価数が８０以上となることが述べられている。同公報による内容は、シミュレーションであるがゆえ、実際に高効率なＬＥＤが存在していない緑の約５３０〜５７５ｎｍの発光帯域も仮定しているものであるが、その仮定をひとまずおいて考えてみても、現実のＬＥＤの分光分布を用いた現実が、平均演色評価数６０近傍でしかないことを考えれば、理論シミュレーションに従来使用されてきたガウシアン形分光分布の理論と現実との間に大きな隔たりがあることがわかる。
【００２８】
本願発明者は、発光原理をＬＥＤによる発光のものと仮定した上で、理論的側面からこの誤差要因を追求したところ、ＬＥＤのような半値幅の狭い発光スペクトルの場合、ガウシアン型の分光分布では、仮定した分光分布と現実の分光分布との間に大きな誤差が生じることを見出した。また、この誤差は、半値幅がより狭く、色純度がより高いものほど大きくなることもわかった。
【００２９】
この理論と現実との誤差は、ストークスシフト等を仮定した非対称形のガウシアン型の分光分布（ストークスシフト等を考慮して、分光分布ピークよりも長波長側の発光スペクトルと、短波長側の発光スペクトルとが歪むようにしたもの）を用いても十分吸収できなかった。つまり、非対称形のガウシアン型分光分布を用いても、ＬＥＤのような半値幅の狭い分光分布の場合には、理論と現実の間にずれが生じる結果となる。
【００３０】
加えて、現実の材料や素子構成の特性を踏まえると、さらに理論と現実との間のずれは大きくなる。それは、現実のＬＥＤには、材料固有の分光分布の歪みがあるからである。可視発光帯域の短波長側・長波長側両端に近い発光ピークを有するＬＥＤの誤差が大きくなることや、分光分布のすそ野の広がり部分の形状による誤差のことも、理論では吸収しきれない。
【００３１】
以下、図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら、理論と現実とのずれについてさらに説明する。図２（ａ）および（ｂ）は、発光ピーク波長が４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、６１０ｎｍの３種のＬＥＤからなるＬＥＤ光源の発光分布を示している。
【００３２】
図２（ａ）は、非対称形のガウシアン型（アシンメトリカルガウシアン）の分光分布によってシミュレーションされた分光分布である。図２（ａ）に示した例において、相関色温度＝６５００[Ｋ]、Ｄｕｖ＝０である。シミュレーションにより得られた各々のＬＥＤの光束比は、一義的に決定され、４５０ｎｍ＝０．３２７７、５３０ｎｍ＝０．３８２０、６１０ｎｍ＝０．２９０３になり、そして、平均演色評価数Ｒａは８２．８となる。
【００３３】
一方、図２（ｂ）は、実測に基づいた発光分布を示している。つまり、図２（ａ）に示したシミュレーション結果を受けて、実測で同様の発光ピーク波長と半値幅を有するＬＥＤを組み合わせて得られた分光分布である。図２（ｂ）に示した例において、各々のＬＥＤの光束比は、図２（ａ）と同様に、４５０ｎｍ＝０．３２７７、５３０ｎｍ＝０．３８２０、６１０ｎｍ＝０．２９０３としている。この場合、相関色温度＝５８９０[Ｋ]、Ｄｕｖ＝１５、平均演色評価数Ｒａは８８．６となった。
【００３４】
図２（ａ）および（ｂ）に示したものは一つの例であるが、照明応用に際し、ＬＥＤの分光分布を考える上で、従来の理論シミュレーションと実測とが如何に大きく異なってるのか理解することできる。こういった理論と現実との数々の相違点が、従来技術では、容易に推定できない部分として存在しており、かつ、従来指摘されてこなかった部分である。本願発明者は、従来の理論的な推定の限界を踏まえた上で、シミュレーション検討と実測検討とを組み合わせた検討を行った。その結果、発光材料毎にピーク波長が長波長側にシフトすれば半値幅が広まることの知見を得た。また、発光材料毎に特有の分光分布の歪みに対しては、実測に基づいた補正をかけながらＬＥＤに固有の分光分布の最適化を行うことが有効な手法であることもわかった。
【００３５】
別な従来例として、特開平１１−１７７１４３号公報に開示されたものがある。同公報では、青・緑・赤の３波長域発光形の分光分布を主たる発光波長とした場合に平均演色評価数が低くなることを、分光分布の実測をもとに示唆している。また、同公報は、当該実測を基に青・緑・赤の３波長域発光形に加える発光スペクトルを求め、平均演色評価数Ｒａが８８以上となる６波長域発光型のＬＥＤ光源を開示している。
【００３６】
しかしながら、６波長域発光型の光源（６種のＬＥＤを用いた光源）には、次のような問題がある。ＬＥＤは、発光波長の異なる各種ごとに、周囲温度によって発光特性や寿命が異なるものであるので、混色する色数が増加すればするほど、各種条件下で安定して白色を発光させるように制御することが現実には困難となる。つまり、ＬＥＤは、波長毎にその材料に起因した温度特性や寿命特性を有しており、多数のＬＥＤを組み合わせて、多数のピーク波長を有する光源にするほど、一つの光の色（例えば白色）になるように、各々のＬＥＤを組み合わせることが困難となる。したがって、実用上からは、十分な演色性を必要最小限の光色のＬＥＤで実現することが望ましい。なお、特開平１１−１７７１４３号公報では、実測値そのものを活用しての検討が行われているものの、発光の分光分布とその時の発光効率の高低の関係は考慮されていない。そのため、高演色でかつ高効率である条件については述べられていない。
【００３７】
以上、従来のＬＥＤ照明光源に対して本願発明者が行った検討をまとめると次のようである。
【００３８】
１．従来の３波長域発光形光源をＬＥＤで実現しようとした場合、緑の発光波長に相当する領域に高効率で実用的なＬＥＤが存在していないため、３波長域発光形光源をベースにしたものでは、高効率かつ高演色なＬＥＤ照明光源は実現困難である。
【００３９】
２．半値幅が狭く色純度の高いＬＥＤに対して従来の理論を適用しても、僅かな誤差によって理論と現実との誤差が大きくなる。
【００４０】
３．複数の発光光色のＬＥＤを組み合わせて白色光を得る場合、優れた演色性は得やすくなるものの、発光光色毎にＬＥＤの温度や寿命特性が異なることに起因して、照明光の光色を一定に制御コントロールすることが困難となる。それゆえ、最小構成の組み合わせで、高効率かつ高演色なＬＥＤ照明光源を実現することが実用化に際して求められる。
【００４１】
ここで、図３に、ＬＥＤのピーク波長の数と平均演色評価数の関係を示す。図３に示した結果は、本願発明者の実験および上記公報に示された値によるものである。
【００４２】
図３から、ＬＥＤのピーク波長が増えるごとに、平均演色評価数が高まることが理解できる。それだけでなく、６波長域発光形光源でなくとも、４波長発光形光源で、十分に優れた演色性を示す光源が実現可能であることもわかる。すなわち、現実に存在する高効率ＬＥＤを用いた３波長域発光形のＬＥＤ光源では、突破できなかった高い平均演色評価数を示す光源を４波長発光形光源で実現することができる。詳しく述べると、ＣＩＥ（国際照明委員会）の演色性区分で言う演色性グループ１Ａ（Ｒａ≧９０）であり、厳密な演色性が必要な用途に十分使用可能である光源を、４波長発光形光源で実現することができる。したがって、従来必要と言われていた６波長域発光形という多量の種類のＬＥＤを用いなくとも良いことがわかった。図３に示した結果から理解できるように、４波長域発光形が現状のＬＥＤを高効率かつ高演色（Ｒａが９０以上）に用いる際の最小条件のＬＥＤの発光ピーク数の条件となる。
【００４３】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
（実施形態１）
図４から図６を参照しながら、本発明による実施形態１にかかる照明光源を説明する。図４は、本実施形態にかかるＬＥＤ照明光源の構成を模式的に示しており、図５は、その照明光源の分光分布を模式的に示している。
【００４４】
図４に示した照明光源は、４種のＬＥＤ（１１、１２、１３、１４）を含む照明光源である。具体的には、本実施形態の照明光源は、青色を発光する青色ＬＥＤ１１と、青緑色を発光する青緑色ＬＥＤ１２と、橙色を発光する橙色ＬＥＤ１３と、赤色を発光する赤色ＬＥＤ１４から構成されている。
【００４５】
青色ＬＥＤ１１および青緑色ＬＥＤ１２は、例えば、ＧａＮ系（ＧａＮだけでなく、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮも含む。すなわち、一般式ＩｎiＧａjＡｌkＮ、ただし、０≦ｉ、０＜ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）のＬＥＤである。橙色ＬＥＤ１３および赤色ＬＥＤ１４は、例えば、ＡｌＩｎＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、または、ＧａＡｌＡｓ系のＬＥＤである。これらのＬＥＤは、市販品を用いることが可能である。
【００４６】
なお、青色ＬＥＤ１１および青緑色ＬＥＤ１２は、ＧａＮ系のＬＥＤだけでなく、ＺｎＯ系またはＺｎＳｅ系のＬＥＤを用いてもよい。ＺｎＯ系ＬＥＤとは、酸化銅やそのほかいくつかの金属酸化物でｐ型を作製し、そして、ｎ型を酸化亜鉛で作製して、ｐ−ｎ結合を形成した発光ダイオードである。ＺｎＯ系ＬＥＤでは、混入する物質を変えることにより、例えば、３８０ｎｍ程度から５００ｎｍ程度まで波長を自由に設定することができる。さらに、非線形光学結晶からなる素子によって赤色レーザダイオードの発光を例えば青色の発光に変換して発光する発光素子を、青色ＬＥＤ１１および青緑色ＬＥＤ１２として用いてもよい。つまり、非線形光学結晶からなる素子と、赤色レーザダイオードとを含む発光素子によって、青色ＬＥＤ１１および青緑色ＬＥＤ１２を構成してもよい。この非線形光学結晶からなる素子は、例えばリチウムニオブなどから構成されており、ＳＨＧ（second harmonic generation）素子と呼ばれ、赤色レーザの波長を例えば半分の波長に変換することができる。
【００４７】
本実施形態では、ＬＥＤ（１１〜１４）は、リードフレーム２０の一部として形成された例えば皿状（またはカップ状）の台座２１上に配置されている。ＬＥＤの下端（下部端子）は、台座２１に接触するように配置され、ＬＥＤの上端（上部端子）は、ボンディングワイヤ２２を介してリード２３に電気的に接続されている。
【００４８】
なお、本実施形態では、ＬＥＤ（１１〜１４）の上下に、ＬＥＤの電極となるアノードとカソードとを設けた例を示したが、これに限定されず、アノードとカソードをＬＥＤの片面に設けた構成にしてもよい。リードフレーム２０の構成も例示であり、台座２１に２種以上のＬＥＤを配置させた構成にしてもよいし、各リードフレーム２０を電気的に接続するような構成にしてもよい。また、ＬＥＤをワイヤーボンディングして電気的接続を行っているが、これに限らず、ＬＥＤをフリップチップ実装してもよい。この場合には、ボンディングワイヤ２２が存在しない構成にすることができる。リードフレーム２０は、不図示の外部回路（例えば点灯回路）に電気的に接続されており、リードフレーム２０に電力を供給して、ＬＥＤ（１１〜１４）を動作させると、図５に示すような発光分布を有する照明光を得ることができる。
【００４９】
図５に示すように、本実施形態にかかる照明光源による分光分布は、青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３、赤色ＬＥＤ１４の発光ピークを有する。青色ＬＥＤ１１は、４２０〜４７０ｎｍに発光ピークを有し、青緑色ＬＥＤ１２は、５００〜５５０ｎｍに発光ピークを有し、橙色ＬＥＤ１３は、５７０〜６００ｎｍに発光ピークを有し、そして、赤色ＬＥＤ１４は、６１０〜６６０ｎｍに発光ピークを有している。これら４種のＬＥＤ１１〜１４の組み合わせによって、高効率で演色性の高い（平均演色評価数８０以上、さらには９０以上）のＬＥＤ照明光源を実現することが可能となる。より好適には、青色ＬＥＤ１１は、４５０〜４７０ｎｍに発光ピークを有し、青緑色ＬＥＤ１２は、５１０〜５４０ｎｍに発光ピークを有し、橙色ＬＥＤ１３は、５８０〜６００ｎｍに発光ピークを有し、そして、赤色ＬＥＤ１４は、６２５〜６５０ｎｍに発光ピークを有している。
【００５０】
図１に示したＬＥＤと発光ピーク波長毎の効率との関係から理解できるように、ＬＥＤは、短波長側でＧａＮ系の発光材料の発光効率が高く、長波長側ではＡｌＩｎＧａＰ系の発光材料の発光効率が高い。そして、約５３０〜５７５ｎｍの発光帯域（緑色）においては、高効率なＬＥＤは実現されていない。したがって、現実に高効率かつ高演色なＬＥＤ照明光源を実現する上では、本実施形態の構成は大きな意義を含んでいる。
【００５１】
また、ＧａＮ系発光材料から構成されたＬＥＤを製造するという生産・製造上の観点からしても、大きな意義がある。すなわち、発光ピークが５３０ｎｍを超えるＬＥＤについては生産性が悪いため、発光ピークが５３０ｎｍ以下のＬＥＤを用いて、Ｒａ９０以上の非常に高い平均演色評価数の照明光源を実現できることは、生産性が悪いものを使わなくてよいことになる。したがって、生産・製造上におけるメリットが非常に大きい。
【００５２】
さらに、単に高演色を狙うためだけであれば、組み合わせる発光光色を増加させればよいが、実際には、その制御が複雑化するため、本実施形態のように、演色性を高める上で最小限の発光光色の組み合わせである４種のＬＥＤを用いて照明光源を構成することもまた大きな意義を含んでいる。 本実施形態におけるＬＥＤ１１〜１４のそれぞれの発光ピークは、単に、理論モデル（例えば、発光スペクトルをガウシアン分布型と仮定したモデル、非対称ガウシアン分布型と仮定したモデル）によるシミュレーションの結果から算出された想定ピークとは異なるものである。なお、ＬＥＤ１１〜１４の発光ピークの好適な組み合わせについては後述する。
【００５３】
図６（ａ）および（ｂ）は、本実施形態にかかる照明光源の分光分布の好適な例を示している。図６（ａ）は、相関色温度が比較的低い場合（２８００Ｋ）の例であり、図６（ｂ）は、相関色温度が比較的高い場合（６５００Ｋ）の例である。図６に示した分光分布は、青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３および赤色ＬＥＤ１４の各発光ピークが、４５５ｎｍ、５３０ｎｍ、５８５ｎｍおよび６２５ｎｍの組み合わせのものである。
【００５４】
図６（ａ）に示した例の平均演色評価数Ｒａは９３であり、図６（ｂ）に示した例の平均演色評価数Ｒａは９５であった。いずれも、ＣＩＥ（国際照明委員会）の演色性区分で言う演色性グループ１Ａ（Ｒａ≧９０）である。すなわち、厳密な演色性が必要な用途（例えば、美術館用）に十分使用可能であり、両者とも、同じ４種のＬＥＤ（１１〜１４）の発光比率（光束比）を調整するだけで、相関色温度が比較的低い場合でも高い場合でも、Ｒａが９０以上の優れた演色性を示す照明光源を実現することができる。
【００５５】
図６に示したような優れた演色性を示すＬＥＤ（１１〜１４）の組み合わせを見つけるために、本願発明者は、青、青緑、橙、赤の発光色を有する４種のＬＥＤ（１１〜１４）をピーク波長５ｎｍ毎にマトリクス状に組み合わせ、各種演色の計算を行った。その結果、相関色温度が約３０００Ｋから６５００Ｋ近傍において、全ての相関色温度で同一の発光ピークを有しながら、優れた演色性を示す組み合わせは、下記表１に示すようなものであった。
【００５６】
【表１】
【００５７】
なお、表１中の「Ｇａ」および「Ｇａ４」の詳細については、実施形態２にて後述するが、簡単に説明すると、「Ｇａ」は、平均演色評価数計算用の試験色（Ｒ１〜Ｒ８）で構成される色域面積比であり、「Ｇａ４」は、特殊演色評価数計算用の試験色（Ｒ９〜Ｒ１２）で構成される色域面積比である。
【００５８】
表１から理解できるように、およそ４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍ近傍にピーク発光波長を有するＬＥＤ（１１〜１４）を組み合わせれば、同一のＬＥＤの組み合わせでその発光比率（光束比）を変化させるだけで、全ての実用的相関色温度中でＲａが９５に近い高演色な照明光源が実現することができる。実際のＬＥＤの発光ピークの製造バラツキを考えれば、上記組み合わせの各ピーク発光波長の前後１０ｎｍあたりが現実的な最適点といえる。すなわち、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍの組み合わせ、およびその各発光ピーク波長を僅かにずらした場合（例えば、±５〜１０ｎｍ程度）の組み合わせの構成にて、高演色な照明光源を実現することができる。
【００５９】
一般電球の平均演色評価数Ｒａが１００であるところ、本実施形態の照明光源のＲａが９５に近いものである。それゆえ、演色性の観点からみても、一般電球との置き換えが十分可能である。また、本実施形態では、発光効率の良いＬＥＤ（１１〜１４）から照明光源を構成しているので、一般電球と比較して、発光効率に優れた照明光源を提供することができる。
【００６０】
加えて、照明用に使用可能な相関色温度範囲においてＲａ＝９０以上の光源が実現でき、さらに、これらが全て同じ発光ピークを持つＬＥＤの発光強度の調整だけで可能であることを示している点は、工業的な量産を前提とした場合、特定の発光ピークを持つＬＥＤを大量生産（マスプロダクション）すればよいことを意味している。それゆえ、本実施形態の照明光源は、量産効果を上げるに極めて効果的な構成を有しているとともに、コスト低減に適した構成を有している。
【００６１】
なお、Ｒａ９０以上の高演色を得るために、各種相関色温度のＬＥＤ照明光源をＬＥＤ１１〜１４にて構成する場合、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍの組み合わせによるものに限らず、製造上のバラツキや、点灯中の色シフトも考慮して、４５０〜４７０ｎｍ、５１０〜５４０ｎｍ、５８０〜６００ｎｍ、６２５〜６５０ｎｍのそれぞれの範囲に各ＬＥＤの発光ピークが有するようにすればよい。
（実施形態２）
本実施形態では、青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３、赤色ＬＥＤ１４との組み合わせの最適化ついて説明する。上記実施形態１によれば、４種のＬＥＤ（１１〜１４）を用いているので、上述したように、３種のＬＥＤを用いた従来の照明光源よりも色再現性に優れたものを実現することができる。しかし、ＬＥＤから構成した照明光源の色再現性を評価する上で、色再現性の評価方法が問題となる。以下、この問題を説明する。
【００６２】
従来から照明用光源として使用されている蛍光ランプ、電球、およびＨＩＤ光源の発光に比べて、ＬＥＤの発光は、色を非常に鮮やかに見せるという傾向を有しているが、従来の平均演色評価数や特殊演色評価数だけの評価は、ＬＥＤを光源としたときの演色性の特徴を十分捉えきれない。ＬＥＤの発光が色を非常に鮮やかに見せるのは、ＬＥＤを照明に用いる際に特徴的な事象であり、半値幅の狭い狭帯域で、かつ、副発光波長のない高色純度の分光分布を有するというＬＥＤの特徴に起因するものである。
【００６３】
実施形態１の照明光源は、図５などに示すようにＬＥＤ（１１〜１４）の半値幅の狭い発光を有している。それゆえ、蛍光ランプなどの光源と比べて、色を非常に鮮やかに見せることが可能である。本願発明者は、多数の実験・検討の下、ＬＥＤ照明光源にとって好適な分光分布を導きだすことに成功した。以下、本願発明者が行ったＬＥＤ照明光源についての色再現性の最適化手法をまず説明し、その後、ＬＥＤ照明光源が優れた色再現性を示すのに最適な分光分布の例を説明する。
【００６４】
まず、従来の演色性評価数による評価の問題を説明する。従来の演色性評価数は、評価する光源と同等の相関色温度を有する合成昼光や黒体放射などの基準光源での各種演色評価色票の色再現を１００とおいた場合に、評価したい評価光源での各種演色評価色票の色再現が、当該基準光源での色再現とどれだけずれているかを評価し指標化するものである。それゆえ、評価光源での演色と基準光源での演色が一致した場合が最も評価が高くなる。評価色票が基準光源での演色よりもくすんで見え、その結果、好ましくなく見える場合は当然演色評価は低くなるが、逆に、評価色票が基準光源での演色よりも鮮やかに見え、その結果、好ましく見える場合もまた演色評価は低くなってしまう。つまり、より鮮やかに見えたり、色が目立って見えたりする場合にも、演色評価が低くなるという問題を有している。
【００６５】
今日、日常生活において人間を取りまく物は、木や石などの中彩度の自然物ばかりでなく、鮮やかな青や黄色等のような人工的に鮮やかな着色がなされた色を持った工業製品で満ちあふれている。このため、評価色票が基準光源での演色よりも鮮やかに見える場合に、その光源に対して、低い評価を与えることは必ずしも適切な評価とはいえない。そこで、本願発明者は、ＬＥＤ照明光源の特徴を生かすべく、ＬＥＤ照明光源の分光分布の最適化を行った。以下、本願発明者が行った最適化手法を説明する。
【００６６】
光源の演色性評価手法は、国際的な整合を持っており、日本ではＪＩＳ Ｚ８７２６に開示されている。この中で、国際規格では規定されていないものの、「演色評価数による以外の演色性の評価法」として色域面積比による方法が、一般にオーソライズされた方法として示されている。この方法は、平均演色評価数計算用の試験色（Ｒ１〜Ｒ８）で構成される色域面積の比で評価する方法である。より詳細に説明すると、平均演色評価数の算出に用いられるＲ１からＲ８までの色度座標を用いるものであり、基準光源によって演色される色度座標上の８点を結んだときの色度座標上の面積と、評価光源によって演色される色度座標上の８点を結んだときの色度座標上の面積との比を求め、それを色域面積比Ｇａとする評価手法である。
【００６７】
この評価手法によれば、Ｇａが１００より小さいときには、彩度が減った色の見えとなるため、くすんで見える傾向にあり、一方、Ｇａが１００より大きいときには、彩度が増した色の見えとなるため、鮮やかに見える傾向にある。このように、基準光源との色再現のずれによる評価でなく、色域面積比による評価を用いると、鮮やかに見える場合において、Ｒａが低くなっても、好ましく見える傾向を示す評価を得ることができる。この評価手法は、ＬＥＤの特徴である鮮やかな演色を評価する上で、有効な評価指標であるように思える。しかし、この指標のみを使用した場合、Ｇａを高めると良い評価になるものの、同様の評価試験色を用いて評価したＲａは低下してしまい、基準光源との色再現のずれによる違和感が大きくなってしまう。つまり、Ｇａの指標のみを使用した場合、Ｒａの指標との整合性がとれなくなってしまう。
【００６８】
そこで、本願発明者は、鮮やかな赤・黄・緑・青についての特殊演色評価数であるＲ９からＲ１２を用いた色域面積比を、新たな評価指標として導入した。この評価指標による評価方法を説明すると、上述したＲ１からＲ８の評価試験色を用いたＧａと同様のＪＩＳＺ８７２６に示される計算手法に乗っ取って、Ｒ１からＲ８の評価試験色の代わりにＲ９からＲ１２を用いて色域面積比を求める方法である。以下、本明細書において、特殊演色評価数Ｒ９〜Ｒ１２による色域面積比を「Ｇａ４」と呼ぶこととする。
【００６９】
本来、Ｒ１からＲ８は、自然な物の微妙な見えの違いを評価するために選定されたものであり、中彩度の試験色である。これに対して、Ｒ９からＲ１２は、本来鮮やかなものの見えを評価するために選定された評価色票である。このため、Ｇａ４を使用することによって、鮮やかに見せたい物が鮮やかに見えているかということを抽出して正確に評価することが可能になる。つまり、中彩度の微妙で正確な色の見えが要求される物に対する見えについては、ＧａとＲａが１００に近くなるような自然の物の色に忠実な色再現を行い、かつ、鮮やかな色再現を行いたい物に対する見えについては、Ｇａ４が高くなるような色鮮やかな色再現を行うことが、色再現の最適化となる。このような最適化を行うと、色の彩度のコントラストが高くメリハリを利かせつつ、より自然な色再現を行わせることができる。
【００７０】
本願発明者は、上記実施形態１のＬＥＤ照明光源に対して、最適化処理を行い、次のような知見を得た。
【００７１】
（１）ＬＥＤ１１から１４のそれぞれの発光ピークが、４２０〜４７０ｎｍ、５００〜５５０ｎｍ、５７０〜６００ｎｍおよび６１０〜６６０ｎｍの場合に平均演色評価数Ｒａを高めることができ、４５０〜４７０ｎｍ、５１０〜５４０ｎｍ、５８０〜６００ｎｍ、６２５〜６５０ｎｍの場合にすると、さらにＲａを高めることができる。
【００７２】
（２）相関色温度が比較的低く（５０００Ｋ未満）、演色性評価の基準光源が黒体放射の場合、図７（ａ）に示すように、分光分布で比較して、ピーク波長の短いものから順に、すなわち、ＬＥＤ１１、１２、１３、１４の順に、ＬＥＤのピーク強度を高めた発光分布にすると、Ｒａを高めながらＧａ４を高め、かつ、ＧａよりもＧａ４を高くすることができる。つまり、この範囲であれば、微妙で厳密な色再現が望まれる中彩度の色については忠実に色再現することができ、高彩度の色については、鮮やかに色再現を行うことができる。Ｒａを高める観点から、ＬＥＤ１１〜１４のピーク波長は、それぞれ、４５０〜４７０ｎｍ、５１０〜５４０ｎｍ、５８０〜６００ｎｍ、６２５〜６５０ｎｍの範囲内にすることが好適である。
【００７３】
（３）相関色温度が比較的高く（５０００Ｋ以上）、演色性評価の基準光源が合成昼光の場合、図７（ｂ）に示すように、分光分布で比較して、ピーク波長の最も短い青色ＬＥＤ１１と、最も長い赤色ＬＥＤ１４との両者に挟まれる青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３に対して、青色ＬＥＤ１１は、青緑色ＬＥＤ１２よりもピーク強度を高くし、赤色ＬＥＤ１４は、橙色ＬＥＤ１３よりもピーク強度を高くした発光分布にすると、Ｒａを高めながらＧａ４を高め、かつ、ＧａよりもＧａ４を高くすることができる。つまり、この範囲であれば、微妙で厳密な色再現が望まれる中彩度の色については忠実に色再現することができ、高彩度の色については、鮮やかに色再現を行うことができる。上記（２）の相関色温度が比較的低い場合と同様に、Ｒａを高める観点から、この場合でも、ＬＥＤ１１〜１４のピーク波長は、それぞれ、４５０〜４７０ｎｍ、５１０〜５４０ｎｍ、５８０〜６００ｎｍ、６２５〜６５０ｎｍの範囲内にすることが好適である。
【００７４】
色再現の最適化が行われたＬＥＤ照明光源の例を、図８から図１０ならびに表２から表４に示す。
【００７５】
図８（ａ）は、相関色温度が低いものの代表として３０００Ｋの場合について最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布の一例を示している。３０００Ｋは、常用される照明光源において相関色温度の下限に近いレベルである。３０００Ｋの場合、Ｒａの計算時においては比較する基準光源は黒体放射である。この例におけるＬＥＤ１１、１２、１３、１４の発光ピーク波長は、それぞれ、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍであり、そして、それらの光束比は、それぞれ、１．５３、３７．６４、３４．８３、２６．００である。
【００７６】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した分光分布を持つＬＥＤ照明光源についてのＧａによる色域面積比を示すグラフであり、そして、図８（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。下記表１には、上記条件に加えて、図８についてのＬＥＤ照明光源の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００７７】
【表２】
【００７８】
図８（ａ）と同様に、図９（ａ）は、相関色温度が中位のものの代表として５０００Ｋの場合について最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布の一例を示している。５０００Ｋは、Ｒａの計算時においては比較する基準光源が黒体放射から、合成昼光に切り替わるポイントである。この例におけるＬＥＤ１１、１２、１３、１４の発光ピーク波長は、それぞれ、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍであり、そして、それらの光束比は、それぞれ、３．５４、４７．２５、３０．８６、１８．３４である。
【００７９】
図９（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、ＧａおよびＧａ４の色域面積比を示すグラフである。表２と同様に、下記表３には、上記条件に加えて、図９についてのＬＥＤ照明光源の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００８０】
【表３】
【００８１】
また、図１０（ａ）は、相関色温度が６７００Ｋの場合について最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布の一例を示している。６７００Ｋは、常用される照明光源において相関色温度の上限に近いレベルである。６７００Ｋの場合、Ｒａの計算時においては比較する基準光源は合成昼光である。この例におけるＬＥＤ１１、１２、１３、１４の発光ピーク波長は、それぞれ、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍであり、そして、それらの光束比は、それぞれ、４．８０、５０．０２、２９．４６、１５．７２である。
【００８２】
表２と同様に、下記表４には、上記条件に加えて、図１０についてのＬＥＤ照明光源の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００８３】
【表４】
【００８４】
色再現の最適化が行われていないＬＥＤ照明光源の例を、参考として、図１１および表５に示す。
【００８５】
図１１（ａ）は、図９（ａ）と同様に、相関色温度が中位のものの代表として５０００Ｋの場合についてのＬＥＤ照明光源の分光分布の一例を示しており、基準光源は合成昼光である。この例におけるＬＥＤ１１、１２、１３、１４の発光ピーク波長は、それぞれ、４４５ｎｍ、５１５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３０ｎｍであり、そして、それらの光束比は、それぞれ、２．０１、４３．０６、３９．１０、１５．８２である。
【００８６】
図１１（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、ＧａおよびＧａ４の色域面積比を示すグラフである。下記表５には、上記条件に加えて、図１１についてのＬＥＤ照明光源の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００８７】
【表５】
【００８８】
本願発明者は、本実施形態で行った色再現の最適化にあたり、各種相関色温度で波長５ｎｍおきに現実のＬＥＤの分光分布をマトリクス的に組み合わせ、かつ数理計画法（シンプレックス法）によりその最適値を検証した。また、色再現の最適化に際しては、同様のＲａ、Ｇａ、Ｇａ４を示した場合においては、図８（ａ）等のように各種評価色票の色度をプロットし、原点に対して、回転方向（例えば、時計周り）への試験色票の色ズレが小さいものをより選択するという条件を加えたので、色相方向への好適でない色ズレは最小に抑えられている。図８から図１１および表２から表５の結果をふまえて、上述した本願発明者による知見をさらに詳述する。
【００８９】
１．青色ＬＥＤ１１の発光ピークを４５０ｎｍより小さくすると、青の試験色が鮮やかに再現されすぎてしまい、ＧａやＧａ４が高くなりＲａの低下が見られた。また逆に、４７０ｎｍより大きく設定した場合は、青の試験色がくすんで再現されず、ＧａやＧａ４が低くなりＲａの低下が見られた。加えて、青緑発光との発光ピークの間隔が狭くなりすぎ、青と青緑の色票間の色相方向の色ずれが大きくなった。この結果から、青と青緑の発光ピークの間隔を６０ｎｍから７０ｎｍ程度にすることが好ましいことがわかった。そして、これがＲａを高めるポイントとなる。
【００９０】
ただし、各種色温度を共通に同じＬＥＤを使用して、その発光強度を変化させるのみで高演色光源を実現することを考えずに、Ｒａを高めることだけを考えれば、青色ＬＥＤ１１についての当該範囲は緩和され、４２０ｎｍから４７０ｎｍとなる。
【００９１】
２．青緑色ＬＥＤ１２の発光ピークを、比較的長波長側の５３０ｎｍ近傍にすると、Ｒａを高める上で有利に働く。ただし、５３０以上、例えば、５４０ｎｍや５５０ｎｍにまで発光ピークを長波長側にすると、Ｒａは低下する傾向にあることがわかった。加えて、青緑色ＬＥＤ１２の発光波長が５４０ｎｍを超えると、ＧａＮ系に代表されるＬＥＤの工業的な歩留まりが低下する。また、青色ＬＥＤ１１と青緑色ＬＥＤ１２との発光ピークの間隔は、６０ｎｍから７０ｎｍ程度あることが好ましいことから、青緑色ＬＥＤ１２の発光ピークの下限は、少なくとも５００ｎｍ、より高演色を望む場合には５１０ｎｍにすることが好ましい。ここで、明所視での効率だけでなく、薄明視や暗所視での実効的な明るさ感の向上を指向する場合は、人間の桿体視細胞の受光感度のピークが約５０５ｎｍにあるので、積極的に、この波長の近傍に青緑色ＬＥＤ１２の発光ピークを選択しても良い。
【００９２】
３．橙色ＬＥＤ１３の発光ピークを、比較的短波長側の５７０ｎｍから６００ｎｍの近傍にすると、Ｒａを高める上で有利に働く。これよりも下回る波長の発光ピークにすると、Ｒａは低下する傾向にあることがわかった。橙色ＬＥＤ１３の発光波長が５８０ｎｍを下回り始めると、ＡｌＩｎＧａＰ系に代表されるＬＥＤの工業的な生産性が低下するのであるが、５７０ｎｍを下回るとそれがさらに低下する。また、橙色ＬＥＤ１３の発光ピークが６００ｎｍを超えると、青緑色ＬＥＤ１２と橙色ＬＥＤ１３との発光ピークの間隔が広がりすぎ、そして、橙色ＬＥＤ１３と赤色ＬＥＤ１４との発光ピークの間隔が狭くなりすぎてしまうため、ＧａやＧａ４の分布が色相方向に歪んでしまい、その結果、Ｒａが低下してしまう。
【００９３】
４．赤色ＬＥＤ１４の発光ピークを、６２０ｎｍから６３０ｎｍの近傍にすると、Ｒａを高める上で有利に働く。赤色ＬＥＤ１４の発光ピークの下限は、緩やかにみれば６１０ｎｍであり、厳しくみれば、６２０〜６３０ｎｍの中間の６２５ｎｍである。６５０ｎｍより大きく設定した場合、赤の試験色が鮮やかに再現されすぎてしまい、ＧａやＧａ４が高くなりＲａの低下が見られた。また逆に、６２５ｎｍより小さく設定した場合には、赤の試験色がくすんで再現されず、ＧａやＧａ４が低くなりＲａの低下が見られた。
【００９４】
ただし、各種色温度を共通に同じＬＥＤを使用して、その発光強度を変化させるのみで高演色光源を実現することを考えずに、Ｒａを高めることだけを考えれば、この範囲は緩和され６１０ｎｍから６６０ｎｍとなる。ここで、特に、基準光源が黒体放射となる比較的低色温度な光源を実現する場合のみを考えると、最適解は特異的にずれることがわかり、上記赤発ＬＥＤ１４のピーク波長の範囲中でも６３０ｎｍを超える長波長側に発光ピークを持ってきた方がＲａが高まることが見出された。なお、この現象は、基準光源が黒体放射となる低色温度光源を目標とした場合に顕著であった。
【００９５】
図１１および表５から理解できるように、この例では、Ｒａは、９０を超える良好な値を示しているものの、橙色ＬＥＤ１３の発光ピークが赤色ＬＥＤ１４の発光ピークより高いため、Ｇａ４の値は、Ｇａの値より小さくなっている。つまり、Ｇａの値が高くなりすぎており、微妙で厳密な色再現が望まれる中彩度の色についての忠実な色再現性が少し悪くなる。なお、より色彩が鮮やかに見せることに主眼をおく場合には、Ｇａの値が高くてもよく、そして、Ｒａを必要以上に高くしなくてもよいため、図１１に示したようなものも利用できることになる。したがって、そのようなＬＥＤ照明光源を実現できる範囲は、上述した最適化の範囲よりもさらに広がることになる。
（実施形態３）
図１２を参照しながら、本発明による実施形態３にかかる照明光源を説明する。図１２は、本実施形態にかかるＬＥＤ照明光源の分光分布を模式的に示している。
【００９６】
本実施形態のＬＥＤ照明光源は、上記実施形態１および２における青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３、赤色ＬＥＤ１４に加えて、ＬＥＤからの発光によって励起して発光する蛍光体１５を備えている。蛍光体１５は、ＬＥＤ１１〜１４の発光スペクトルと比較すると、ブロードな発光スペクトルを有しているので、蛍光体１５によって、ＬＥＤ１１〜１４の混色を良好にすることができる。また、ＬＥＤ１１〜１４の周囲に、蛍光体１５を設けておくと、蛍光体１５の散乱によって、ＬＥＤ１１〜１４の混色を良好にすることが可能である。
【００９７】
本実施形態における蛍光体１５は、青色ＬＥＤ１１からの発光によって励起され、緑色から黄色の範囲のいずれかの色を発光する蛍光体であり、例えば、黄色発光蛍光体または緑色発光蛍光体である。青色ＬＥＤ１１に限らず、青緑色ＬＥＤ１２などの発光によって励起させてもよい。蛍光体１５としては、ＹＡＧ蛍光体、または、Ｍｎ発光中心を有する無機系蛍光体を用いることができる。また、無機系蛍光体に限らず、有機系蛍光体を用いてもよい。
【００９８】
図１２からわかるように、蛍光体１５を設けることより、ＬＥＤ（１１〜１４）に不足している発光波長のスペクトルを補うことが可能となる。蛍光体１５は、半値幅の広いブロードな発光スペクトルを有しており、本実施形態の蛍光体１５の半値幅は、ＬＥＤ１１〜１４（例えば、１１）の半値幅よりも広く、蛍光体１５は、５０ｎｍ以上の広帯域な発光スペクトルを有している。
【００９９】
本実施形態の照明光源は、蛍光体１５を有しているので、各光色のＬＥＤ（１１〜１４）の点灯条件が変化した場合でも発光光色の変動しないように、光色変動を抑制することができる。つまり、ＬＥＤは狭帯域発光なスペクトルを有するため、各光色のＬＥＤ（１１〜１４）の点灯条件の変化に対し発光光色の変動が大きくなり、その結果、制御が困難であるが、広帯域発光の蛍光体１５の発光とＬＥＤの発光とを組み合わせることにより、各光色のＬＥＤの点灯条件の変化に対し変動し得る発光光色の変化を抑制することができる。
（実施形態４）
図１３および図１４を参照しながら、本発明による実施形態４にかかる照明光源を説明する。図１３は、本実施形態にかかるＬＥＤ照明光源の回路構成を模式的に示している。
【０１００】
上記実施形態１〜３のＬＥＤ照明光源は、図１３に示した回路構成にすることよって、光色可変光源にすることが可能である。
【０１０１】
図１３に示した回路５１は、青色ＬＥＤ１１と、青緑色ＬＥＤ１２と、橙色ＬＥＤ１３と、赤色ＬＥＤ１４のそれぞれの発光強度を調節する発光強度調節手段（発光強度調節器）５６を備えており、各色のＬＥＤの発光強度を調節する機能を備えている。すなわち、発光強度調節手段５６によって、各ＬＥＤ（１１〜１４）の発光強度比（光束比）を調節することができる。本実施形態では、発光強度調節手段５６として、可変抵抗を用いている。
【０１０２】
発光強度調節手段５６としては、各ＬＥＤへの供給電力を変化させる手段をとり得るものであればよい。したがって、可変抵抗に限定されず、固定抵抗を切り替える手段、ラダー抵抗を使用する手段、周波数制御による手段、時分周点灯による手段、電源から見て負荷となるＬＥＤの連結個数を変える手段、または、結線法を切り替える手段などを用いることができる。
【０１０３】
図１４に示した回路構成は、図１３に示したものの改変例である。図１４に示すように、青色ＬＥＤ１１と橙色ＬＥＤ１２とを一組とし、青緑色ＬＥＤ１２と赤色ＬＥＤ１４とを一組として制御すれば、発光強度調節手段（発光強度調節器）の数を減らすことができ、回路構成をシンプルにすることが可能となる。それぞれの組み合わせは、ＬＥＤが互いに補色になるような組み合わせにしてある。この構成の場合、ＬＥＤ側から見た第一段の発光強度調節手段５７は何れもＧａＮ系ＬＥＤとＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤとの比較器の動作を伴っており、この動作は、ＬＥＤ側から見て第二段の発光強度調節手段５８によって、さらに比較調整される。これにより、ＧａＮ系ＬＥＤとＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤとの比較が２つと、それぞれの比較動作の比較が１つとを含む形に回路動作を分離することが可能である。したがって、本発明のＬＥＤ照明光源の動作を確実かつ簡略なものにすることができる。このような動作を行う回路は、多様なものが考えられるが、比較器（コンパレータ）を用いたフィードバック回路などがその代表である。
【０１０４】
本実施形態の構成によれば、ＬＥＤ（１１〜１４）の強度比を調節することができるため、任意の光色を発光させることができる。また、各ＬＥＤの発光強度を可変できるので、この構成によって、照明光源の明るさも簡便に調節することができる。
【０１０５】
なお、各発光光色のＬＥＤ１１〜１４を個別の素子としてした後、それを組み合わせて照明光源を構成する場合に限らず、ＬＥＤ１１〜１４を一つのＬＥＤ素子内に配置した構成にしてもよい。ＬＥＤ１１〜１４を一体に素子構成した場合、混色ムラを小さくすることが可能となる。すなわち、発光源となる各々の光色のＬＥＤ１１〜１４を個別の素子として構成して、空間的に離れた箇所で発光させた場合と比較して、ＬＥＤ１１〜１４を一体に素子構成した場合の方が混色ムラを小さくできる。
【０１０６】
一方、ＬＥＤ１１〜１４を個別の素子として作製した後に、それらの素子を１つのユニットにクラスタにしてもよい。この構成の場合、各々のＬＥＤ素子設計を個別に最適設計することができるという利点がある。また、各々のＬＥＤ素子の良品を選別して１つのユニットにクラスタすることができるために、工業的な歩留まりを向上させることが可能となる。さらに、各発光光色のＬＥＤの出力光束が異なる場合でも、各々のＬＥＤを個別の素子として構成したことにより、そのクラスタ数の比率を任意に設定することができるので、ランプ設計の自由度を高くすることができる。その結果、ＬＥＤ１１〜１４の各出力光束が異なる場合でも、良好な特性を示す照明光源を簡便に提供することができる。言い換えると、１つの素子内に各発光色のＬＥＤ（１１〜１４）が一定の比率で予め組み込まれている素子をクラスタするよりも、そのような構成の方がランプ設計の自由度を上げることができる。
（実施形態５）
図１５を参照しながら、本発明による実施形態５にかかる照明光源を説明する。図１５は、本実施形態にかかるＬＥＤ照明光源６１の構成を模式的に示している。
【０１０７】
上記実施形態１〜４におけるＬＥＤ照明光源は、図１５に示すように、ＬＥＤ（１１〜１４）に電力を供給する電力供給器６４と組み合わせてユニット（ランプユニットまたは照明装置）にすることができる。
【０１０８】
本実施形態のランプユニット６１は、上記実施形態のＬＥＤ１１〜１４のうちの１つまたは２以上ないし全てから構成されたＬＥＤ６２と、ＬＥＤ６２から発する光を反射する反射板６３と、ＬＥＤ６２に電力を供給する電力供給器６４と、電力供給器６４に連結されている口金６５とを備えている。
【０１０９】
反射板６３の底面には、単数または複数のＬＥＤ６２を配置することができ、例えば１０個〜２００個程度配置することができる。さらに、反射板６３がＬＥＤ６２と熱的に結合されていると、反射板６３がヒートシンクの役割を果たすため、ＬＥＤ６２の放熱性の向上に寄与することが可能となる。その結果、ＬＥＤ６２をより長寿命化させて使用することができる。反射板６２としては、拡散反射板（例えば、白色反射板）や鏡面反射板（反射鏡）を使用することができる。
【０１１０】
ＬＥＤ６２を約６０個設けたランプユニット６１の場合、ビーム光束（ビーム角内に含まれる光束）は６０ｌｍ、ランプ寿命は１００００時間、そして発光効率は約３０〜５０ｌｍ／Ｗとなることを本願発明者は確認した。この特性は、従来のハロゲン電球とダイクロイックミラーとを組み合わせた従来のランプユニットの特性（ビーム光束：約６０ｌｍ、寿命：２０００時間、発光効率：約１５ｌｍ／Ｗ）と比較すると、非常に優れていることがわかる。また、ランプユニット６１に取り付けられるＬＥＤ６２は、半導体素子であるので取り扱いが容易であるという利点もある。
【０１１１】
また、従来のいわゆる青・緑・赤の３波長を組み合わせた同種のランプユニットでは平均演色評価数Ｒａが各種相関色温度（３０００Ｋ、５０００Ｋなど）で２０そこそこであるのに対し、青・青緑・橙・赤の４波長域のＬＥＤを組み合わせた本実施形態のランプユニット６１では、平均演色評価数Ｒａを各種相関色温度において約９５とすることが可能であった。さらに、上記実施形態４の構成を採用して、本実施形態のランプユニット６１を、光色可変可能なものとして提供することもできる。この場合、例えば、図１３に示した発光強度調節手段（発光強度調節器）５１を電力供給器６４に設けるようにすればよい。
【０１１２】
さらに、電力供給器６４とＬＥＤ６２とを、断熱材などの断熱手段で熱的に遮蔽した構成にすれば、電力供給器６４の発熱がＬＥＤ６２に伝わる割合を減少させることができる。それにより、ＬＥＤの加熱が抑制することができる。
【０１１３】
本実施形態において、電力供給器６４には、例えばＡＣ／ＤＣ変換器などを設けるようにすることもできる。図１５に示した例では、電力供給器６４に、光色可変スイッチ６６と明るさ可変ダイヤル６７とが取り付けられており、これらのダイヤル操作で照明の光色と明るさとのそれぞれを調節できるように構成している。
【０１１４】
本実施形態では、反射板６３および口金６５付きのランプユニット６１を用いて説明したが、これに限定されない。ランプユニット６１の反射板６３および口金６５は各種用途に応じて設けたり、設けなかったりすることができる。また、６０個程度のＬＥＤ６２を１ユニットとしてその１ユニットを１つの光源として使用する構成にすることも可能である。また、その１ユニットを複数用いる構成にしてもよい。図１５に示したＬＥＤ６２は、スルーホール型の砲弾型素子であるが、素子の形状にはとらわれず、表面実装型のチップ型素子であってもよいし、ＬＥＤのベアチップを直接基板上に実装したものであってもかまわない。
（実施形態６）
図１６を参照しながら、本発明による実施形態６にかかる照明光源を説明する。
【０１１５】
上記実施形態１〜５におけるＬＥＤ照明光源は、放熱性の基板上にＬＥＤを実装された形態にし、これに電力を供給する電力供給器と組み合わせたユニットの構成にすることもできる。図１６は、本実施形態にかかるランプユニット（ＬＥＤ照明光源）７１の構成を模式的に示している。
【０１１６】
本実施形態のランプユニット７１は、上記実施形態のＬＥＤ１１〜１４のうちの１つまたは２以上ないし全てから構成されたＬＥＤ７２と、ＬＥＤ７２が実装される放熱性基板７３と、放熱性基板の熱を放散するヒートシンク７４と、ＬＥＤ７２から発する光を反射する反射板７５と、ＬＥＤ７２に電力を供給する電力供給器７６を備えている。
【０１１７】
放熱性基板７３には、単数または複数のＬＥＤ７２を配置することができ、例えば１０個〜２００個程度配置することができる。本実施形態においてＬＥＤ７２は、ベアチップの形態である。ＬＥＤ７２がヒートシンク７４と熱的に結合されていると、ＬＥＤ７２の放熱性の向上に寄与することが可能となる。その結果、ＬＥＤ７２をより長寿命化させて使用することができる。放熱性基板７３としては、ガラスエポキシ基板、コンポジット基板、セラミック基板が適している。これらの基板が金属ベースを有している場合、より放熱性を向上させることができるため好ましい。また、これらの基板は多層基板であってもよい。
【０１１８】
反射板７３としては、拡散反射板（例えば、白色反射板）や鏡面反射板（反射鏡）を使用することができる。また、反射板７３を別途設けるのではなく放熱性基板表面を白色仕上げとして拡散反射板としたり、鏡面仕上げとして鏡面反射板（反射鏡）とすることも可能である。
（実施形態７）
図１７を参照しながら、本発明による実施形態７にかかる照明光源を説明する。本実施形態では、青色ＬＥＤ１１の発光部位と、橙色ＬＥＤ１３の発光部位とが、一つのチップ内に設けられており、かつ、赤色ＬＥＤ１４の発光部位と、青緑色ＬＥＤ１２の発光部位とが、一つのチップ内に設けられている。この点が、上記実施形態１〜６と異なる。他の点においては、上記実施形態と同様であるので、説明の簡略化のため、上記実施形態と同様の点の説明は省略または簡略化する。なお、本実施形態の構成に対して、上記実施形態１〜６の構成を組み合わせることも可能である。
【０１１９】
本実施形態の照明光源では、青色ＬＥＤ１１の発光層と、橙色ＬＥＤ１３の発光層を一つのＬＥＤベアチップとして一体構成し、青緑色ＬＥＤ１２の発光層と、赤色ＬＥＤ１４の発光層を一つのＬＥＤチップとして一体構成している。このような構成の場合、通常４つの色のベアチップを並べる必要があったものが、２つのベアチップで済むことになる。一つのベアチップ内の両ＬＥＤは互いに補色関係にあり、かつ、両者の発光位置が一つのＬＥＤベアチップ状で限りなく同一に近づくため、より混色に有利である。さらに、両者がより熱的に接合されているため両発光層間の温度が均一化され、両者を熱的に同一とみなせることができ、その結果、光出力に対する熱の影響のフィードバックコントロールが行いやすくなるという利点も得られる。
【０１２０】
また、青色発光と橙色発光とは、ＧａＮ系発光材料とＡｌＩｎＧａＰ系発光材料との組み合わせであり、青緑色発光と赤色発光もＧａＮ系発光材料とＡｌＩｎＧａＰ系発光材料との組み合わせで形成できるため、一つに接合されたベアチップ各々の発光材料の組み合わせを同一にすることが可能となる。そのため、材料の組み合わせを同一にできることから、熱の影響のフィードバックコントロールがより行いやすくなっている。
【０１２１】
最初に、図１７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、２つの発光層を有するＬＥＤベアチップを作製するプロセスを説明する。
【０１２２】
まず、図１７（ａ）に示すように、ＬＥＤ成膜用の基板１１６上に、少なくともＰ型半導体層とＮ型半導体層と活性層とを含む第１のＬＥＤ発光層１１１を形成する。
【０１２３】
次に、図１７（ｂ）に示すように、基板１１６を剥離して、第１のＬＥＤ発光層１１１を得る。基板１１６の剥離は、基板１１６およびＬＥＤ発光層の種類によって適宜選択すればよく、例えば、基板１１６の研磨、メカニカルな剥離、エッチングによる基板１１６の除去、熱ストレスによる剥離、レーザーやマイクロウェーブを利用した剥離などの手法が採用され得る。
【０１２４】
次に、図１７（ｃ）に示すように、他のＬＥＤ発光層１１３が形成されている基板１１６’に、第１のＬＥＤ発光層１１１を張り付けると、２つの発光色を発するＬＥＤベアチップが得られる。このように、第１のＬＥＤの発光層および他のＬＥＤの各々またはいずれかを剥離した後、張り合わせて、一つのＬＥＤベアチップにする。この例では、異種発光層の張り合わせを主体に説明しているが、勿論、同種材料同士の張り合わせも可能である。張り合わせにおいては、高真空を用いて行われる真空接合、接着剤を用いた接合（接着）、加圧を用いて行われる接合、加熱を用いて行われる接合などの手法の採用することができる。加えて、これらの手法を組み合わせて採用することも可能である。
【０１２５】
以下、図１８から図２１を参照しながら、張り合わせの組み合わせパターンを例示する。この張り合わせのバリエーションは多数存在するが、以下では、主なパターンを示す。なお、便宜上、青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３および赤色ＬＥＤ１４の発光層を、それぞれ、発光層１１１、１１２、１１３および１１４とする。これらのＬＥＤ発光層の周囲に、上記実施形態３で示した蛍光体１５を形成してもよい。
【０１２６】
図１８（ａ）は、基板１１６が導電性である場合の両面電極構造の例を示している。この構造の場合、基板１１６を挟んで、上側の各発光層（１１１、１１２）の上面に１つの電極を設け、下側の各発光層（１１３、１１４）の下面に１つの電極を設ければよい。
【０１２７】
図１８（ｂ）は、発光ダイオード基板が非導電性である場合の片面電極構造の例を示している。この構造の場合、基板１１６を挟んで、上側の各発光層の上面に２つ、下側の各発光層の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１２８】
図１８（ｃ）は、基板１１６が導電性である場合において、片面電極構造と両面電極構造との組み合わせた例である。この構造の場合、基板１１６を挟んで、上側の各発光層の上面に１つ、下側の各発光層の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１２９】
図１９（ａ）は、基板１１６が導電性である場合において、各基板１１６片側にＬＥＤ発光層を積み上げた例である。この構造の場合、上側の各発光層の上面に１つ、各基板１１６の下面に１つの電極を設ければよい。
【０１３０】
図１９（ｂ）は、基板１１６が導電性である場合において、各基板１１６片側に、両面電極および片面電極のＬＥＤ発光層を積み上げた例である。この構造の場合、各基板１１６の上面に１つ、下側の各ＬＥＤ発光層の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１３１】
図１９（ｃ）は、基板１１６を挟んで、下側に短波長の発光を行うＬＥＤ発光層（１１１、１１２）を配し、当該短波長の発光を行うＬＥＤ発光層からの光で励起発光されるＬＥＤ活性層（１１３’、１１４’）を上側に配した構造を示している。この構造の場合、ＬＥＤ発光層１１１、１１２のそれぞれの下面に２つの電極を設ければよい。
【０１３２】
図１８および図１９に示した構造は、多数の考えられる組み合わせの一例であり、各発光色のＬＥＤ発光層の組み替えのバリエーションはもとより、図１８（ｃ）、図１９（ａ）〜（ｃ）に示した構造では、上下関係についての反転パターンもある。
【０１３３】
また、各々のＬＥＤ発光層を基板１１６の片側または両側に積層するのではなく、同一基板１１６上に空間的に並置させた構造にすることも可能である。そのような構造の例を、図２０および図２１に示す。
【０１３４】
図２０（ａ）は、各色のＬＥＤ発光層（１１１〜１１４）を、１つの導電性基板１１６に形成した構造を示している。この構造の場合、基板１１６の下側に共通した一つの電極を設け、かつ、各ＬＥＤ発光層の上面に１つずつ電極を設ければよい。
【０１３５】
図２０（ｂ）は、各色のＬＥＤ発光層を、１つの非導電性基板１１６に形成した構造を示している。この構造の場合、各ＬＥＤ発光層の上面に２つずつ電極を設ければよい。
【０１３６】
図２０（ｃ）は、図２０（ｂ）に示した構造の上下関係を反転させたパターンを示している。
【０１３７】
図２１（ａ）は、各色のＬＥＤ発光層（１１１〜１１４）を、１つの導電性基板１１６に形成した構造を示している。この構造の場合、基板１１６の下側に共通した一つの電極を設け、かつ、各ＬＥＤ発光層の上面に１つずつ電極を設けたものと、各ＬＥＤ発光層の上面に２つずつ電極を設けたものとを混在させている。
【０１３８】
図２１（ｂ）は、ＬＥＤ発光層をそのまま並置した構造を示している。この構造の場合、基板１１６が不要となるとともに、図１４（ｃ）に示した張り合わせプロセスを行わなくてもよい。
【０１３９】
図２１（ｃ）は、両面電極のＬＥＤ発光層を２つそのまま積層した構造を示している。この構造の場合でも、基板１１６は不要となる。また、このコンセプトの場合、片面電極および両面電極のＬＥＤ発光層を積層するバリエーションや、４つのＬＥＤ発光層を積層するバリエーションもあり得る。
【０１４０】
図２０および図２１に示した構造も、多数の考えられる組み合わせの一例であり、各発光色のＬＥＤ発光層の組み替えのバリエーションはもとより、図２０（ａ）、図２１（ａ）および（ｂ）に示した構造の上下関係の反転パターンもある。
【０１４１】
なお、本実施形態で用いたＬＥＤとして、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）の構成を有するレーザダイオードや、Resonant Cavity発光ダイオードまたはNon-Resonant Cavity発光ダイオードを採用することが可能であり、さらには、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）の構成を有するレーザダイオードを採用することも可能である。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明によると、青色を発光する青色発光ダイオードと、青緑色を発光する青緑色発光ダイオードと、橙色を発光する橙色発光ダイオードと、赤色を発光する赤色発光ダイオードとの４種の発光ダイオードを含むので、最小構成要素の色数のＬＥＤで、高効率かつ高演色性を示すＬＥＤ照明光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＥＤの発光ピーク波長毎の効率を模式的に示すグラフである。
【図２】（ａ）は、アシンメトリカルガウシアンの分光分布によってシミュレーションされた分光分布を示すグラフであり、（ｂ）は、実測に基づいた分光分布を示すグラフである。
【図３】ＬＥＤのピーク波長の数と平均演色評価数Ｒａとの関係を示すグラフである。
【図４】実施形態１にかかるＬＥＤ照明光源の構成を模式的に示す図である。
【図５】実施形態１にかかるＬＥＤ照明光源の分光分布を模式的に示すグラフである。
【図６】（ａ）は、相関色温度が比較的低い場合の分光分布を示すグラフであり、（ｂ）は、相関色温度が比較的高い場合の分光分布を示すグラフである。
【図７】（ａ）は、相関色温度が比較的低い場合の好適な分光分布を示すモデルであり、（ｂ）は、相関色温度が比較的高い場合の好適な分光分布を示すモデルである。
【図８】（ａ）は、３０００Ｋの場合において最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、５０００Ｋの場合において最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、６７００Ｋの場合において最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、５０００Ｋの場合におけるＬＥＤ照明光源の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図１２】実施形態３にかかるＬＥＤ照明光源の分光分布を模式的に示すグラフである。
【図１３】実施形態４にかかるＬＥＤ照明光源の回路構成を模式的に示す図である。
【図１４】実施形態４にかかるＬＥＤ照明光源の回路構成を模式的に示す図である。
【図１５】実施形態５にかかるＬＥＤ照明光源（ランプユニット）６１の構成を模式的に示す図である。
【図１６】実施形態６にかかるＬＥＤ照明光源（ランプユニット）７１の構成を模式的に示す図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤベアチップの作製プロセスを説明するための工程断面図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態７におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態７におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態７におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図２１】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態７におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１１ 青色ＬＥＤ
１２ 青緑色ＬＥＤ
１３ 橙色ＬＥＤ
１４ 赤色ＬＥＤ
１５ 蛍光体
２０ リードフレーム
２１ 台座
２２ ボンディングワイヤ
２３ リード
５１ 回路
５６ 発光強度を調節する発光強度調節手段（発光強度調節器）
５７ ＬＥＤ側から見た第一段の発光強度調節手段（発光強度調節器）
５８ ＬＥＤ側から見た第二段の発光強度調節手段（発光強度調節器）
６１、７１ ランプユニット
６２、７２ ＬＥＤ
６３ ＬＥＤから発する光を反射する反射板
６４ 電力供給器
６５ 口金
６６ 光色可変スイッチ
６７ 明るさ可変ダイヤル
７３ 放熱性基板
７４ ヒートシンク
７５ 反射板
７６ 電力供給器
１１１、１１２、１１３、１１４ ＬＥＤ発光層
１１６ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを備えた照明光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光を示す半導体素子であり、スペクトル半値幅が狭いため高い色純度を有している。近年、青色ＬＥＤが実用化され、それにより赤、緑、青の３色が揃い、ＬＥＤを用いて白色発光を行うことが可能なった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ＬＥＤは主に表示素子としての応用展開がなされてきたために、ＬＥＤを照明用光源として用いる場合の研究開発はあまりなされていない。ＬＥＤを表示素子として用いる場合、ＬＥＤから発光される自発光が有している発光色の特性を問題にすればよいが、照明用の光源として用いる場合には、物を照らす際の演色性も問題とする必要がある。この演色性の最適化まで検討がなされたＬＥＤ照明光源というのは未だ開発されていないのが実情である。
【０００４】
ＬＥＤは、単色性に優れているため、ＬＥＤによる白色発光を照明用として用いる場合には、その高い色純度と、ＬＥＤ独特の材料特性とから数々の問題が生じる。例えば、照明用に好適な白色発光を得るには、ＬＥＤ光源に、どのような分光スペクトルを含ませればよいかいう問題や、ＬＥＤの発光材料によって、発光スペクトルおよび発光効率が異なるので、どのような発光材料を用いればよいかという問題などである。
【０００５】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、高効率かつ高演色性を示すＬＥＤ照明光源を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による照明光源は、青色を発光する青色発光ダイオードと、青緑色を発光する青緑色発光ダイオードと、橙色を発光する橙色発光ダイオードと、赤色を発光する赤色発光ダイオードと、を含む照明光源であって、前記照明光源の相関色温度が５０００Ｋ未満である場合に、前記青色発光ダイオード、前記青緑色発光ダイオード、前記橙色発光ダイオード、前記赤色発光ダイオードの順に各発光ダイオードのピークの発光強度が高められた発光分布を有する。
【０００７】
ある実施形態において、前記青色発光ダイオードは、４２０〜４７０ｎｍに発光波長のピークを有し、前記青緑色発光ダイオードは、５００〜５５０ｎｍに発光波長のピークを有し、前記橙色発光ダイオードは、５７０〜６００ｎｍに発光波長のピークを有し、前記赤色発光ダイオードは、６１０〜６６０ｎｍに発光波長のピークを有する。
【０００８】
好適な実施形態において、前記青色発光ダイオードは、４５０〜４７０ｎｍに発光波長のピークを有し、前記青緑色発光ダイオードは、５１０〜５４０ｎｍに発光波長のピークを有し、前記橙色発光ダイオードは、５８０〜６００ｎｍに発光波長のピークを有し、前記赤色発光ダイオードは、６２５〜６５０ｎｍに発光波長のピークを有する。
【００１０】
前記照明光源は、９０以上の平均演色評価数を有することが好ましく、９０以上の平均演色評価数を有することがより好ましい。
【００１３】
特殊演色評価数Ｒ９からＲ１２のそれぞれの評価試験色が前記基準光源によって演色される色度座標上の４点を結んでなる色域の面積よりも、前記それぞれの評価試験色が前記照明光源によって演色される色度座標上の４点の値を結んでなる色域の面積の方が大きいことが好ましい。
【００１４】
演色評価数Ｒ１からＲ８のそれぞれの評価試験色が前記基準光源によって演色される色度座標上の８点を結んでなる色域の面積に対する、前記評価試験色が前記照明光源によって演色される色度座標上の８点を結んでなる色域の面積の比（Ｇａ）よりも、特殊演色評価数Ｒ９からＲ１２のそれぞれの評価試験色が前記基準光源によって演色される色度座標上の４点を結んでなる色域の面積に対する、前記評価試験色が前記照明光源によって演色される色度座標上の４点を結んでなる色域の面積の比（Ｇａ４）の方が大きいことが好ましい。
【００１６】
ある実施形態において、さらに、前記発光ダイオードからの発光によって励起して発光する蛍光体を備えている。
【００１７】
前記蛍光体は、前記青色発光ダイオードからの発光によって励起され、緑色ないし黄色の発光をする緑色蛍光体または黄色蛍光体であり、前記蛍光体は、前記発光ダイオードの半値幅よりも広い半値幅の発光分布を有することが好ましい。
【００１８】
ある実施形態において、前記照明光源は、前記青色発光ダイオードと、前記青緑色発光ダイオードと、前記橙色発光ダイオードと、前記赤色発光ダイオードの各々についての発光強度比を調整する発光強度調節手段をさらに備えている。
【００１９】
前記青色発光ダイオードの発光部位と、前記橙色発光ダイオードの発光部位とが、一つのチップ内に設けられており、かつ、前記赤色発光ダイオードの発光部位と、前記青緑色発光ダイオードの発光部位とが、一つのチップ内に設けられていることが好ましい。
【００２０】
ある実施形態において、前記照明光源は、前記４種の発光ダイオードに電力を供給する電力供給器を備えている。また、前記発光ダイオードの放熱を行う放熱部とが一体に形成されていることが好ましい。さらに、前記発光ダイオードから発する光を反射する反射板をさらに備えていることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する前に、まず、ＬＥＤを用いた従来の照明光源に対して、本願発明者が行った検討を説明する。
【００２２】
従来から、照明光源として高効率で高演色な理想的分光分布を実現するものとして、青・緑・赤の光色の発光スペクトルを組み合わせた３波長域発光形光源が広く知られている。例えば米国特許第４，１７６，２９４号明細書において、高効率で高演色な理想的分光分布の３波長帯域にするには、理論的には、４３０〜４８５ｎｍ、５１５〜５７０ｎｍ、および５８８〜６３０ｎｍの３波長帯域にすれば良いことが示されている。同特許には、そのことは、固体発光光源（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ―ｔｙｐｅ ｅｍｉｔｔｅｒｓ，Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）でも実現可能であると述べられている。
【００２３】
しかしながら、上記の３波長帯域にすれば、高効率で高演色な固体発光光源が理論的には実現可能であるとしても、現実にはその実現は困難である。その理由は、そのような光源を現実のＬＥＤで実現しようとしても、理論的３波長域発光光源の緑色発光に相当する部分のスペクトルを発光する、実用的で高効率なＬＥＤが現実にないからである。つまり、図１に示すように、ＧａＮ系のＬＥＤでは、紫外から約５３０ｎｍまでの発光ピーク波長を有するもの、ＡｌＩｎＧａＰ系のＬＥＤでは、５８０ｎｍから６６０ｎｍまでの範囲の発光ピーク波長を有するものしか、高効率で実用的なＬＥＤが実現できていない。それゆえ、約５３０〜５７５ｎｍには実用的で高効率なＬＥＤが存在していない。これは、高演色かつ高効率な理論的３波長域発光光源の緑色発光に相当する部分に、大きな発光スペクトルの欠落が存在するということを意味している。
【００２４】
したがって、単純に従来ディスプレイ用に用いられてきた青・緑・赤のＬＥＤを流用しても、決して、演色性に優れた光源は得られない。従来のディスプレイ用の青・緑・赤のＬＥＤから構成した照明光源の平均演色評価数（Ｒａ）を本願発明者が調べたところ、３０００Ｋ近傍の電球色から６６００Ｋ近傍の昼光色に至るまで、約２０程度の非常に低い平均演色評価数しか示さなかった。このことを言い換えると、従来のディスプレイ表示用に用いられていたピーク波長４７０ｎｍ近傍の青、ピーク波長５２５ｎｍ近傍の緑、ピーク波長６４０ｎｍ近傍の赤のＬＥＤをそのまま照明に用いたとしても低演色性の光源しか実現できない。
【００２５】
ディスプレイ用の青・緑・赤のＬＥＤを単に流用するだけでなく、理論的には高効率で高演色を示すような理想的分光分布の３波長帯域にあるピーク波長４７０ｎｍ近傍の青、ピーク波長５２５ｎｍ近傍の緑、ピーク波長６１５ｎｍ近傍の赤のＬＥＤを用いた場合でも、平均演色評価数は６０近傍にしかならないことがわかった。高演色光源としては、平均演色評価数は８０以上であることが求められるので、従来の３波長域発光形光源の理論に基づいて、ＬＥＤからなる高演色光源を実現するのは非常に困難である。
【００２６】
従来の３波長域発光形光源の理論に基づいて、高演色光源を実現するのがなぜ困難なのかを本願発明者が検討した結果、次のようなことがわかった。従来、高演色光源を設計するためのシミュレーションは、光源の発光スペクトルをガウシアン分布型と仮定して設定するか、非対称ガウシアン分布型（アシンメトリカルガウシアン）と仮定して設定した上で実行されていた。しかし、この設定の際に、現実の分光分布と理論との間に誤差を介在させる要因が存在した。そのため、ＬＥＤを用いて、高演色光源を実現するのが困難であったのである。
【００２７】
例えば、特開平１０―２０９５０４号公報では、光源の発光スペクトルをガウシアン分布型と仮定して算出し、そして、ＬＥＤを照明用に用いる場合、演色性を高める３波長帯域は４５５〜４９０ｎｍ、５３０〜５７０ｎｍ、６０５〜６３０ｎｍであり、この範囲に発光があれば、平均演色評価数が８０以上となることが述べられている。同公報による内容は、シミュレーションであるがゆえ、実際に高効率なＬＥＤが存在していない緑の約５３０〜５７５ｎｍの発光帯域も仮定しているものであるが、その仮定をひとまずおいて考えてみても、現実のＬＥＤの分光分布を用いた現実が、平均演色評価数６０近傍でしかないことを考えれば、理論シミュレーションに従来使用されてきたガウシアン形分光分布の理論と現実との間に大きな隔たりがあることがわかる。
【００２８】
本願発明者は、発光原理をＬＥＤによる発光のものと仮定した上で、理論的側面からこの誤差要因を追求したところ、ＬＥＤのような半値幅の狭い発光スペクトルの場合、ガウシアン型の分光分布では、仮定した分光分布と現実の分光分布との間に大きな誤差が生じることを見出した。また、この誤差は、半値幅がより狭く、色純度がより高いものほど大きくなることもわかった。
【００２９】
この理論と現実との誤差は、ストークスシフト等を仮定した非対称形のガウシアン型の分光分布（ストークスシフト等を考慮して、分光分布ピークよりも長波長側の発光スペクトルと、短波長側の発光スペクトルとが歪むようにしたもの）を用いても十分吸収できなかった。つまり、非対称形のガウシアン型分光分布を用いても、ＬＥＤのような半値幅の狭い分光分布の場合には、理論と現実の間にずれが生じる結果となる。
【００３０】
加えて、現実の材料や素子構成の特性を踏まえると、さらに理論と現実との間のずれは大きくなる。それは、現実のＬＥＤには、材料固有の分光分布の歪みがあるからである。可視発光帯域の短波長側・長波長側両端に近い発光ピークを有するＬＥＤの誤差が大きくなることや、分光分布のすそ野の広がり部分の形状による誤差のことも、理論では吸収しきれない。
【００３１】
以下、図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら、理論と現実とのずれについてさらに説明する。図２（ａ）および（ｂ）は、発光ピーク波長が４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、６１０ｎｍの３種のＬＥＤからなるＬＥＤ光源の発光分布を示している。
【００３２】
図２（ａ）は、非対称形のガウシアン型（アシンメトリカルガウシアン）の分光分布によってシミュレーションされた分光分布である。図２（ａ）に示した例において、相関色温度＝６５００[Ｋ]、Ｄｕｖ＝０である。シミュレーションにより得られた各々のＬＥＤの光束比は、一義的に決定され、４５０ｎｍ＝０．３２７７、５３０ｎｍ＝０．３８２０、６１０ｎｍ＝０．２９０３になり、そして、平均演色評価数Ｒａは８２．８となる。
【００３３】
一方、図２（ｂ）は、実測に基づいた発光分布を示している。つまり、図２（ａ）に示したシミュレーション結果を受けて、実測で同様の発光ピーク波長と半値幅を有するＬＥＤを組み合わせて得られた分光分布である。図２（ｂ）に示した例において、各々のＬＥＤの光束比は、図２（ａ）と同様に、４５０ｎｍ＝０．３２７７、５３０ｎｍ＝０．３８２０、６１０ｎｍ＝０．２９０３としている。この場合、相関色温度＝５８９０[Ｋ]、Ｄｕｖ＝１５、平均演色評価数Ｒａは８８．６となった。
【００３４】
図２（ａ）および（ｂ）に示したものは一つの例であるが、照明応用に際し、ＬＥＤの分光分布を考える上で、従来の理論シミュレーションと実測とが如何に大きく異なってるのか理解することできる。こういった理論と現実との数々の相違点が、従来技術では、容易に推定できない部分として存在しており、かつ、従来指摘されてこなかった部分である。本願発明者は、従来の理論的な推定の限界を踏まえた上で、シミュレーション検討と実測検討とを組み合わせた検討を行った。その結果、発光材料毎にピーク波長が長波長側にシフトすれば半値幅が広まることの知見を得た。また、発光材料毎に特有の分光分布の歪みに対しては、実測に基づいた補正をかけながらＬＥＤに固有の分光分布の最適化を行うことが有効な手法であることもわかった。
【００３５】
別な従来例として、特開平１１−１７７１４３号公報に開示されたものがある。同公報では、青・緑・赤の３波長域発光形の分光分布を主たる発光波長とした場合に平均演色評価数が低くなることを、分光分布の実測をもとに示唆している。また、同公報は、当該実測を基に青・緑・赤の３波長域発光形に加える発光スペクトルを求め、平均演色評価数Ｒａが８８以上となる６波長域発光型のＬＥＤ光源を開示している。
【００３６】
しかしながら、６波長域発光型の光源（６種のＬＥＤを用いた光源）には、次のような問題がある。ＬＥＤは、発光波長の異なる各種ごとに、周囲温度によって発光特性や寿命が異なるものであるので、混色する色数が増加すればするほど、各種条件下で安定して白色を発光させるように制御することが現実には困難となる。つまり、ＬＥＤは、波長毎にその材料に起因した温度特性や寿命特性を有しており、多数のＬＥＤを組み合わせて、多数のピーク波長を有する光源にするほど、一つの光の色（例えば白色）になるように、各々のＬＥＤを組み合わせることが困難となる。したがって、実用上からは、十分な演色性を必要最小限の光色のＬＥＤで実現することが望ましい。なお、特開平１１−１７７１４３号公報では、実測値そのものを活用しての検討が行われているものの、発光の分光分布とその時の発光効率の高低の関係は考慮されていない。そのため、高演色でかつ高効率である条件については述べられていない。
【００３７】
以上、従来のＬＥＤ照明光源に対して本願発明者が行った検討をまとめると次のようである。
【００３８】
１．従来の３波長域発光形光源をＬＥＤで実現しようとした場合、緑の発光波長に相当する領域に高効率で実用的なＬＥＤが存在していないため、３波長域発光形光源をベースにしたものでは、高効率かつ高演色なＬＥＤ照明光源は実現困難である。
【００３９】
２．半値幅が狭く色純度の高いＬＥＤに対して従来の理論を適用しても、僅かな誤差によって理論と現実との誤差が大きくなる。
【００４０】
３．複数の発光光色のＬＥＤを組み合わせて白色光を得る場合、優れた演色性は得やすくなるものの、発光光色毎にＬＥＤの温度や寿命特性が異なることに起因して、照明光の光色を一定に制御コントロールすることが困難となる。それゆえ、最小構成の組み合わせで、高効率かつ高演色なＬＥＤ照明光源を実現することが実用化に際して求められる。
【００４１】
ここで、図３に、ＬＥＤのピーク波長の数と平均演色評価数の関係を示す。図３に示した結果は、本願発明者の実験および上記公報に示された値によるものである。
【００４２】
図３から、ＬＥＤのピーク波長が増えるごとに、平均演色評価数が高まることが理解できる。それだけでなく、６波長域発光形光源でなくとも、４波長発光形光源で、十分に優れた演色性を示す光源が実現可能であることもわかる。すなわち、現実に存在する高効率ＬＥＤを用いた３波長域発光形のＬＥＤ光源では、突破できなかった高い平均演色評価数を示す光源を４波長発光形光源で実現することができる。詳しく述べると、ＣＩＥ（国際照明委員会）の演色性区分で言う演色性グループ１Ａ（Ｒａ≧９０）であり、厳密な演色性が必要な用途に十分使用可能である光源を、４波長発光形光源で実現することができる。したがって、従来必要と言われていた６波長域発光形という多量の種類のＬＥＤを用いなくとも良いことがわかった。図３に示した結果から理解できるように、４波長域発光形が現状のＬＥＤを高効率かつ高演色（Ｒａが９０以上）に用いる際の最小条件のＬＥＤの発光ピーク数の条件となる。
【００４３】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
（実施形態１）
図４から図６を参照しながら、本発明による実施形態１にかかる照明光源を説明する。図４は、本実施形態にかかるＬＥＤ照明光源の構成を模式的に示しており、図５は、その照明光源の分光分布を模式的に示している。
【００４４】
図４に示した照明光源は、４種のＬＥＤ（１１、１２、１３、１４）を含む照明光源である。具体的には、本実施形態の照明光源は、青色を発光する青色ＬＥＤ１１と、青緑色を発光する青緑色ＬＥＤ１２と、橙色を発光する橙色ＬＥＤ１３と、赤色を発光する赤色ＬＥＤ１４から構成されている。
【００４５】
青色ＬＥＤ１１および青緑色ＬＥＤ１２は、例えば、ＧａＮ系（ＧａＮだけでなく、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮも含む。すなわち、一般式ＩｎiＧａjＡｌkＮ、ただし、０≦ｉ、０＜ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）のＬＥＤである。橙色ＬＥＤ１３および赤色ＬＥＤ１４は、例えば、ＡｌＩｎＧａＰ系、ＧａＡｓＰ系、または、ＧａＡｌＡｓ系のＬＥＤである。これらのＬＥＤは、市販品を用いることが可能である。
【００４６】
なお、青色ＬＥＤ１１および青緑色ＬＥＤ１２は、ＧａＮ系のＬＥＤだけでなく、ＺｎＯ系またはＺｎＳｅ系のＬＥＤを用いてもよい。ＺｎＯ系ＬＥＤとは、酸化銅やそのほかいくつかの金属酸化物でｐ型を作製し、そして、ｎ型を酸化亜鉛で作製して、ｐ−ｎ結合を形成した発光ダイオードである。ＺｎＯ系ＬＥＤでは、混入する物質を変えることにより、例えば、３８０ｎｍ程度から５００ｎｍ程度まで波長を自由に設定することができる。さらに、非線形光学結晶からなる素子によって赤色レーザダイオードの発光を例えば青色の発光に変換して発光する発光素子を、青色ＬＥＤ１１および青緑色ＬＥＤ１２として用いてもよい。つまり、非線形光学結晶からなる素子と、赤色レーザダイオードとを含む発光素子によって、青色ＬＥＤ１１および青緑色ＬＥＤ１２を構成してもよい。この非線形光学結晶からなる素子は、例えばリチウムニオブなどから構成されており、ＳＨＧ（second harmonic generation）素子と呼ばれ、赤色レーザの波長を例えば半分の波長に変換することができる。
【００４７】
本実施形態では、ＬＥＤ（１１〜１４）は、リードフレーム２０の一部として形成された例えば皿状（またはカップ状）の台座２１上に配置されている。ＬＥＤの下端（下部端子）は、台座２１に接触するように配置され、ＬＥＤの上端（上部端子）は、ボンディングワイヤ２２を介してリード２３に電気的に接続されている。
【００４８】
なお、本実施形態では、ＬＥＤ（１１〜１４）の上下に、ＬＥＤの電極となるアノードとカソードとを設けた例を示したが、これに限定されず、アノードとカソードをＬＥＤの片面に設けた構成にしてもよい。リードフレーム２０の構成も例示であり、台座２１に２種以上のＬＥＤを配置させた構成にしてもよいし、各リードフレーム２０を電気的に接続するような構成にしてもよい。また、ＬＥＤをワイヤーボンディングして電気的接続を行っているが、これに限らず、ＬＥＤをフリップチップ実装してもよい。この場合には、ボンディングワイヤ２２が存在しない構成にすることができる。リードフレーム２０は、不図示の外部回路（例えば点灯回路）に電気的に接続されており、リードフレーム２０に電力を供給して、ＬＥＤ（１１〜１４）を動作させると、図５に示すような発光分布を有する照明光を得ることができる。
【００４９】
図５に示すように、本実施形態にかかる照明光源による分光分布は、青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３、赤色ＬＥＤ１４の発光ピークを有する。青色ＬＥＤ１１は、４２０〜４７０ｎｍに発光ピークを有し、青緑色ＬＥＤ１２は、５００〜５５０ｎｍに発光ピークを有し、橙色ＬＥＤ１３は、５７０〜６００ｎｍに発光ピークを有し、そして、赤色ＬＥＤ１４は、６１０〜６６０ｎｍに発光ピークを有している。これら４種のＬＥＤ１１〜１４の組み合わせによって、高効率で演色性の高い（平均演色評価数８０以上、さらには９０以上）のＬＥＤ照明光源を実現することが可能となる。より好適には、青色ＬＥＤ１１は、４５０〜４７０ｎｍに発光ピークを有し、青緑色ＬＥＤ１２は、５１０〜５４０ｎｍに発光ピークを有し、橙色ＬＥＤ１３は、５８０〜６００ｎｍに発光ピークを有し、そして、赤色ＬＥＤ１４は、６２５〜６５０ｎｍに発光ピークを有している。
【００５０】
図１に示したＬＥＤと発光ピーク波長毎の効率との関係から理解できるように、ＬＥＤは、短波長側でＧａＮ系の発光材料の発光効率が高く、長波長側ではＡｌＩｎＧａＰ系の発光材料の発光効率が高い。そして、約５３０〜５７５ｎｍの発光帯域（緑色）においては、高効率なＬＥＤは実現されていない。したがって、現実に高効率かつ高演色なＬＥＤ照明光源を実現する上では、本実施形態の構成は大きな意義を含んでいる。
【００５１】
また、ＧａＮ系発光材料から構成されたＬＥＤを製造するという生産・製造上の観点からしても、大きな意義がある。すなわち、発光ピークが５３０ｎｍを超えるＬＥＤについては生産性が悪いため、発光ピークが５３０ｎｍ以下のＬＥＤを用いて、Ｒａ９０以上の非常に高い平均演色評価数の照明光源を実現できることは、生産性が悪いものを使わなくてよいことになる。したがって、生産・製造上におけるメリットが非常に大きい。
【００５２】
さらに、単に高演色を狙うためだけであれば、組み合わせる発光光色を増加させればよいが、実際には、その制御が複雑化するため、本実施形態のように、演色性を高める上で最小限の発光光色の組み合わせである４種のＬＥＤを用いて照明光源を構成することもまた大きな意義を含んでいる。 本実施形態におけるＬＥＤ１１〜１４のそれぞれの発光ピークは、単に、理論モデル（例えば、発光スペクトルをガウシアン分布型と仮定したモデル、非対称ガウシアン分布型と仮定したモデル）によるシミュレーションの結果から算出された想定ピークとは異なるものである。なお、ＬＥＤ１１〜１４の発光ピークの好適な組み合わせについては後述する。
【００５３】
図６（ａ）および（ｂ）は、本実施形態にかかる照明光源の分光分布の好適な例を示している。図６（ａ）は、相関色温度が比較的低い場合（２８００Ｋ）の例であり、図６（ｂ）は、相関色温度が比較的高い場合（６５００Ｋ）の例である。図６に示した分光分布は、青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３および赤色ＬＥＤ１４の各発光ピークが、４５５ｎｍ、５３０ｎｍ、５８５ｎｍおよび６２５ｎｍの組み合わせのものである。
【００５４】
図６（ａ）に示した例の平均演色評価数Ｒａは９３であり、図６（ｂ）に示した例の平均演色評価数Ｒａは９５であった。いずれも、ＣＩＥ（国際照明委員会）の演色性区分で言う演色性グループ１Ａ（Ｒａ≧９０）である。すなわち、厳密な演色性が必要な用途（例えば、美術館用）に十分使用可能であり、両者とも、同じ４種のＬＥＤ（１１〜１４）の発光比率（光束比）を調整するだけで、相関色温度が比較的低い場合でも高い場合でも、Ｒａが９０以上の優れた演色性を示す照明光源を実現することができる。
【００５５】
図６に示したような優れた演色性を示すＬＥＤ（１１〜１４）の組み合わせを見つけるために、本願発明者は、青、青緑、橙、赤の発光色を有する４種のＬＥＤ（１１〜１４）をピーク波長５ｎｍ毎にマトリクス状に組み合わせ、各種演色の計算を行った。その結果、相関色温度が約３０００Ｋから６５００Ｋ近傍において、全ての相関色温度で同一の発光ピークを有しながら、優れた演色性を示す組み合わせは、下記表１に示すようなものであった。
【００５６】
【表１】
なお、表１中の「Ｇａ」および「Ｇａ４」の詳細については、実施形態２にて後述するが、簡単に説明すると、「Ｇａ」は、平均演色評価数計算用の試験色（Ｒ１〜Ｒ８）で構成される色域面積比であり、「Ｇａ４」は、特殊演色評価数計算用の試験色（Ｒ９〜Ｒ１２）で構成される色域面積比である。
【００５８】
表１から理解できるように、およそ４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍ近傍にピーク発光波長を有するＬＥＤ（１１〜１４）を組み合わせれば、同一のＬＥＤの組み合わせでその発光比率（光束比）を変化させるだけで、全ての実用的相関色温度中でＲａが９５に近い高演色な照明光源が実現することができる。実際のＬＥＤの発光ピークの製造バラツキを考えれば、上記組み合わせの各ピーク発光波長の前後１０ｎｍあたりが現実的な最適点といえる。すなわち、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍの組み合わせ、およびその各発光ピーク波長を僅かにずらした場合（例えば、±５〜１０ｎｍ程度）の組み合わせの構成にて、高演色な照明光源を実現することができる。
【００５９】
一般電球の平均演色評価数Ｒａが１００であるところ、本実施形態の照明光源のＲａが９５に近いものである。それゆえ、演色性の観点からみても、一般電球との置き換えが十分可能である。また、本実施形態では、発光効率の良いＬＥＤ（１１〜１４）から照明光源を構成しているので、一般電球と比較して、発光効率に優れた照明光源を提供することができる。
【００６０】
加えて、照明用に使用可能な相関色温度範囲においてＲａ＝９０以上の光源が実現でき、さらに、これらが全て同じ発光ピークを持つＬＥＤの発光強度の調整だけで可能であることを示している点は、工業的な量産を前提とした場合、特定の発光ピークを持つＬＥＤを大量生産（マスプロダクション）すればよいことを意味している。それゆえ、本実施形態の照明光源は、量産効果を上げるに極めて効果的な構成を有しているとともに、コスト低減に適した構成を有している。
【００６１】
なお、Ｒａ９０以上の高演色を得るために、各種相関色温度のＬＥＤ照明光源をＬＥＤ１１〜１４にて構成する場合、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍの組み合わせによるものに限らず、製造上のバラツキや、点灯中の色シフトも考慮して、４５０〜４７０ｎｍ、５１０〜５４０ｎｍ、５８０〜６００ｎｍ、６２５〜６５０ｎｍのそれぞれの範囲に各ＬＥＤの発光ピークが有するようにすればよい。
（実施形態２）
本実施形態では、青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３、赤色ＬＥＤ１４との組み合わせの最適化ついて説明する。上記実施形態１によれば、４種のＬＥＤ（１１〜１４）を用いているので、上述したように、３種のＬＥＤを用いた従来の照明光源よりも色再現性に優れたものを実現することができる。しかし、ＬＥＤから構成した照明光源の色再現性を評価する上で、色再現性の評価方法が問題となる。以下、この問題を説明する。
【００６２】
従来から照明用光源として使用されている蛍光ランプ、電球、およびＨＩＤ光源の発光に比べて、ＬＥＤの発光は、色を非常に鮮やかに見せるという傾向を有しているが、従来の平均演色評価数や特殊演色評価数だけの評価は、ＬＥＤを光源としたときの演色性の特徴を十分捉えきれない。ＬＥＤの発光が色を非常に鮮やかに見せるのは、ＬＥＤを照明に用いる際に特徴的な事象であり、半値幅の狭い狭帯域で、かつ、副発光波長のない高色純度の分光分布を有するというＬＥＤの特徴に起因するものである。
【００６３】
実施形態１の照明光源は、図５などに示すようにＬＥＤ（１１〜１４）の半値幅の狭い発光を有している。それゆえ、蛍光ランプなどの光源と比べて、色を非常に鮮やかに見せることが可能である。本願発明者は、多数の実験・検討の下、ＬＥＤ照明光源にとって好適な分光分布を導きだすことに成功した。以下、本願発明者が行ったＬＥＤ照明光源についての色再現性の最適化手法をまず説明し、その後、ＬＥＤ照明光源が優れた色再現性を示すのに最適な分光分布の例を説明する。
【００６４】
まず、従来の演色性評価数による評価の問題を説明する。従来の演色性評価数は、評価する光源と同等の相関色温度を有する合成昼光や黒体放射などの基準光源での各種演色評価色票の色再現を１００とおいた場合に、評価したい評価光源での各種演色評価色票の色再現が、当該基準光源での色再現とどれだけずれているかを評価し指標化するものである。それゆえ、評価光源での演色と基準光源での演色が一致した場合が最も評価が高くなる。評価色票が基準光源での演色よりもくすんで見え、その結果、好ましくなく見える場合は当然演色評価は低くなるが、逆に、評価色票が基準光源での演色よりも鮮やかに見え、その結果、好ましく見える場合もまた演色評価は低くなってしまう。つまり、より鮮やかに見えたり、色が目立って見えたりする場合にも、演色評価が低くなるという問題を有している。
【００６５】
今日、日常生活において人間を取りまく物は、木や石などの中彩度の自然物ばかりでなく、鮮やかな青や黄色等のような人工的に鮮やかな着色がなされた色を持った工業製品で満ちあふれている。このため、評価色票が基準光源での演色よりも鮮やかに見える場合に、その光源に対して、低い評価を与えることは必ずしも適切な評価とはいえない。そこで、本願発明者は、ＬＥＤ照明光源の特徴を生かすべく、ＬＥＤ照明光源の分光分布の最適化を行った。以下、本願発明者が行った最適化手法を説明する。
【００６６】
光源の演色性評価手法は、国際的な整合を持っており、日本ではＪＩＳ Ｚ８７２６に開示されている。この中で、国際規格では規定されていないものの、「演色評価数による以外の演色性の評価法」として色域面積比による方法が、一般にオーソライズされた方法として示されている。この方法は、平均演色評価数計算用の試験色（Ｒ１〜Ｒ８）で構成される色域面積の比で評価する方法である。より詳細に説明すると、平均演色評価数の算出に用いられるＲ１からＲ８までの色度座標を用いるものであり、基準光源によって演色される色度座標上の８点を結んだときの色度座標上の面積と、評価光源によって演色される色度座標上の８点を結んだときの色度座標上の面積との比を求め、それを色域面積比Ｇａとする評価手法である。
【００６７】
この評価手法によれば、Ｇａが１００より小さいときには、彩度が減った色の見えとなるため、くすんで見える傾向にあり、一方、Ｇａが１００より大きいときには、彩度が増した色の見えとなるため、鮮やかに見える傾向にある。このように、基準光源との色再現のずれによる評価でなく、色域面積比による評価を用いると、鮮やかに見える場合において、Ｒａが低くなっても、好ましく見える傾向を示す評価を得ることができる。この評価手法は、ＬＥＤの特徴である鮮やかな演色を評価する上で、有効な評価指標であるように思える。しかし、この指標のみを使用した場合、Ｇａを高めると良い評価になるものの、同様の評価試験色を用いて評価したＲａは低下してしまい、基準光源との色再現のずれによる違和感が大きくなってしまう。つまり、Ｇａの指標のみを使用した場合、Ｒａの指標との整合性がとれなくなってしまう。
【００６８】
そこで、本願発明者は、鮮やかな赤・黄・緑・青についての特殊演色評価数であるＲ９からＲ１２を用いた色域面積比を、新たな評価指標として導入した。この評価指標による評価方法を説明すると、上述したＲ１からＲ８の評価試験色を用いたＧａと同様のＪＩＳＺ８７２６に示される計算手法に乗っ取って、Ｒ１からＲ８の評価試験色の代わりにＲ９からＲ１２を用いて色域面積比を求める方法である。以下、本明細書において、特殊演色評価数Ｒ９〜Ｒ１２による色域面積比を「Ｇａ４」と呼ぶこととする。
【００６９】
本来、Ｒ１からＲ８は、自然な物の微妙な見えの違いを評価するために選定されたものであり、中彩度の試験色である。これに対して、Ｒ９からＲ１２は、本来鮮やかなものの見えを評価するために選定された評価色票である。このため、Ｇａ４を使用することによって、鮮やかに見せたい物が鮮やかに見えているかということを抽出して正確に評価することが可能になる。つまり、中彩度の微妙で正確な色の見えが要求される物に対する見えについては、ＧａとＲａが１００に近くなるような自然の物の色に忠実な色再現を行い、かつ、鮮やかな色再現を行いたい物に対する見えについては、Ｇａ４が高くなるような色鮮やかな色再現を行うことが、色再現の最適化となる。このような最適化を行うと、色の彩度のコントラストが高くメリハリを利かせつつ、より自然な色再現を行わせることができる。
【００７０】
本願発明者は、上記実施形態１のＬＥＤ照明光源に対して、最適化処理を行い、次のような知見を得た。
【００７１】
（１）ＬＥＤ１１から１４のそれぞれの発光ピークが、４２０〜４７０ｎｍ、５００〜５５０ｎｍ、５７０〜６００ｎｍおよび６１０〜６６０ｎｍの場合に平均演色評価数Ｒａを高めることができ、４５０〜４７０ｎｍ、５１０〜５４０ｎｍ、５８０〜６００ｎｍ、６２５〜６５０ｎｍの場合にすると、さらにＲａを高めることができる。
【００７２】
（２）相関色温度が比較的低く（５０００Ｋ未満）、演色性評価の基準光源が黒体放射の場合、図７（ａ）に示すように、分光分布で比較して、ピーク波長の短いものから順に、すなわち、ＬＥＤ１１、１２、１３、１４の順に、ＬＥＤのピーク強度を高めた発光分布にすると、Ｒａを高めながらＧａ４を高め、かつ、ＧａよりもＧａ４を高くすることができる。つまり、この範囲であれば、微妙で厳密な色再現が望まれる中彩度の色については忠実に色再現することができ、高彩度の色については、鮮やかに色再現を行うことができる。Ｒａを高める観点から、ＬＥＤ１１〜１４のピーク波長は、それぞれ、４５０〜４７０ｎｍ、５１０〜５４０ｎｍ、５８０〜６００ｎｍ、６２５〜６５０ｎｍの範囲内にすることが好適である。
【００７３】
（３）相関色温度が比較的高く（５０００Ｋ以上）、演色性評価の基準光源が合成昼光の場合、図７（ｂ）に示すように、分光分布で比較して、ピーク波長の最も短い青色ＬＥＤ１１と、最も長い赤色ＬＥＤ１４との両者に挟まれる青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３に対して、青色ＬＥＤ１１は、青緑色ＬＥＤ１２よりもピーク強度を高くし、赤色ＬＥＤ１４は、橙色ＬＥＤ１３よりもピーク強度を高くした発光分布にすると、Ｒａを高めながらＧａ４を高め、かつ、ＧａよりもＧａ４を高くすることができる。つまり、この範囲であれば、微妙で厳密な色再現が望まれる中彩度の色については忠実に色再現することができ、高彩度の色については、鮮やかに色再現を行うことができる。上記（２）の相関色温度が比較的低い場合と同様に、Ｒａを高める観点から、この場合でも、ＬＥＤ１１〜１４のピーク波長は、それぞれ、４５０〜４７０ｎｍ、５１０〜５４０ｎｍ、５８０〜６００ｎｍ、６２５〜６５０ｎｍの範囲内にすることが好適である。
【００７４】
色再現の最適化が行われたＬＥＤ照明光源の例を、図８から図１０ならびに表２から表４に示す。
【００７５】
図８（ａ）は、相関色温度が低いものの代表として３０００Ｋの場合について最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布の一例を示している。３０００Ｋは、常用される照明光源において相関色温度の下限に近いレベルである。３０００Ｋの場合、Ｒａの計算時においては比較する基準光源は黒体放射である。この例におけるＬＥＤ１１、１２、１３、１４の発光ピーク波長は、それぞれ、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍであり、そして、それらの光束比は、それぞれ、１．５３、３７．６４、３４．８３、２６．００である。
【００７６】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した分光分布を持つＬＥＤ照明光源についてのＧａによる色域面積比を示すグラフであり、そして、図８（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。下記表１には、上記条件に加えて、図８についてのＬＥＤ照明光源の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００７７】
【表２】
図８（ａ）と同様に、図９（ａ）は、相関色温度が中位のものの代表として５０００Ｋの場合について最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布の一例を示している。５０００Ｋは、Ｒａの計算時においては比較する基準光源が黒体放射から、合成昼光に切り替わるポイントである。この例におけるＬＥＤ１１、１２、１３、１４の発光ピーク波長は、それぞれ、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍであり、そして、それらの光束比は、それぞれ、３．５４、４７．２５、３０．８６、１８．３４である。
【００７９】
図９（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、ＧａおよびＧａ４の色域面積比を示すグラフである。表２と同様に、下記表３には、上記条件に加えて、図９についてのＬＥＤ照明光源の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００８０】
【表３】
また、図１０（ａ）は、相関色温度が６７００Ｋの場合について最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布の一例を示している。６７００Ｋは、常用される照明光源において相関色温度の上限に近いレベルである。６７００Ｋの場合、Ｒａの計算時においては比較する基準光源は合成昼光である。この例におけるＬＥＤ１１、１２、１３、１４の発光ピーク波長は、それぞれ、４５５ｎｍ、５２５ｎｍ、５８０ｎｍ、６２５ｎｍであり、そして、それらの光束比は、それぞれ、４．８０、５０．０２、２９．４６、１５．７２である。
【００８２】
表２と同様に、下記表４には、上記条件に加えて、図１０についてのＬＥＤ照明光源の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００８３】
【表４】
色再現の最適化が行われていないＬＥＤ照明光源の例を、参考として、図１１および表５に示す。
【００８５】
図１１（ａ）は、図９（ａ）と同様に、相関色温度が中位のものの代表として５０００Ｋの場合についてのＬＥＤ照明光源の分光分布の一例を示しており、基準光源は合成昼光である。この例におけるＬＥＤ１１、１２、１３、１４の発光ピーク波長は、それぞれ、４４５ｎｍ、５１５ｎｍ、５８０ｎｍ、６３０ｎｍであり、そして、それらの光束比は、それぞれ、２．０１、４３．０６、３９．１０、１５．８２である。
【００８６】
図１１（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、ＧａおよびＧａ４の色域面積比を示すグラフである。下記表５には、上記条件に加えて、図１１についてのＬＥＤ照明光源の光色の色度値（ｘ，ｙ）、Ｄｕｖ、演色性（Ｒａ、Ｒ１〜Ｒ１５）、色域面積比もあわせて示している。
【００８７】
【表５】
本願発明者は、本実施形態で行った色再現の最適化にあたり、各種相関色温度で波長５ｎｍおきに現実のＬＥＤの分光分布をマトリクス的に組み合わせ、かつ数理計画法（シンプレックス法）によりその最適値を検証した。また、色再現の最適化に際しては、同様のＲａ、Ｇａ、Ｇａ４を示した場合においては、図８（ａ）等のように各種評価色票の色度をプロットし、原点に対して、回転方向（例えば、時計周り）への試験色票の色ズレが小さいものをより選択するという条件を加えたので、色相方向への好適でない色ズレは最小に抑えられている。図８から図１１および表２から表５の結果をふまえて、上述した本願発明者による知見をさらに詳述する。
【００８９】
１．青色ＬＥＤ１１の発光ピークを４５０ｎｍより小さくすると、青の試験色が鮮やかに再現されすぎてしまい、ＧａやＧａ４が高くなりＲａの低下が見られた。また逆に、４７０ｎｍより大きく設定した場合は、青の試験色がくすんで再現されず、ＧａやＧａ４が低くなりＲａの低下が見られた。加えて、青緑発光との発光ピークの間隔が狭くなりすぎ、青と青緑の色票間の色相方向の色ずれが大きくなった。この結果から、青と青緑の発光ピークの間隔を６０ｎｍから７０ｎｍ程度にすることが好ましいことがわかった。そして、これがＲａを高めるポイントとなる。
【００９０】
ただし、各種色温度を共通に同じＬＥＤを使用して、その発光強度を変化させるのみで高演色光源を実現することを考えずに、Ｒａを高めることだけを考えれば、青色ＬＥＤ１１についての当該範囲は緩和され、４２０ｎｍから４７０ｎｍとなる。
【００９１】
２．青緑色ＬＥＤ１２の発光ピークを、比較的長波長側の５３０ｎｍ近傍にすると、Ｒａを高める上で有利に働く。ただし、５３０以上、例えば、５４０ｎｍや５５０ｎｍにまで発光ピークを長波長側にすると、Ｒａは低下する傾向にあることがわかった。加えて、青緑色ＬＥＤ１２の発光波長が５４０ｎｍを超えると、ＧａＮ系に代表されるＬＥＤの工業的な歩留まりが低下する。また、青色ＬＥＤ１１と青緑色ＬＥＤ１２との発光ピークの間隔は、６０ｎｍから７０ｎｍ程度あることが好ましいことから、青緑色ＬＥＤ１２の発光ピークの下限は、少なくとも５００ｎｍ、より高演色を望む場合には５１０ｎｍにすることが好ましい。ここで、明所視での効率だけでなく、薄明視や暗所視での実効的な明るさ感の向上を指向する場合は、人間の桿体視細胞の受光感度のピークが約５０５ｎｍにあるので、積極的に、この波長の近傍に青緑色ＬＥＤ１２の発光ピークを選択しても良い。
【００９２】
３．橙色ＬＥＤ１３の発光ピークを、比較的短波長側の５７０ｎｍから６００ｎｍの近傍にすると、Ｒａを高める上で有利に働く。これよりも下回る波長の発光ピークにすると、Ｒａは低下する傾向にあることがわかった。橙色ＬＥＤ１３の発光波長が５８０ｎｍを下回り始めると、ＡｌＩｎＧａＰ系に代表されるＬＥＤの工業的な生産性が低下するのであるが、５７０ｎｍを下回るとそれがさらに低下する。また、橙色ＬＥＤ１３の発光ピークが６００ｎｍを超えると、青緑色ＬＥＤ１２と橙色ＬＥＤ１３との発光ピークの間隔が広がりすぎ、そして、橙色ＬＥＤ１３と赤色ＬＥＤ１４との発光ピークの間隔が狭くなりすぎてしまうため、ＧａやＧａ４の分布が色相方向に歪んでしまい、その結果、Ｒａが低下してしまう。
【００９３】
４．赤色ＬＥＤ１４の発光ピークを、６２０ｎｍから６３０ｎｍの近傍にすると、Ｒａを高める上で有利に働く。赤色ＬＥＤ１４の発光ピークの下限は、緩やかにみれば６１０ｎｍであり、厳しくみれば、６２０〜６３０ｎｍの中間の６２５ｎｍである。６５０ｎｍより大きく設定した場合、赤の試験色が鮮やかに再現されすぎてしまい、ＧａやＧａ４が高くなりＲａの低下が見られた。また逆に、６２５ｎｍより小さく設定した場合には、赤の試験色がくすんで再現されず、ＧａやＧａ４が低くなりＲａの低下が見られた。
【００９４】
ただし、各種色温度を共通に同じＬＥＤを使用して、その発光強度を変化させるのみで高演色光源を実現することを考えずに、Ｒａを高めることだけを考えれば、この範囲は緩和され６１０ｎｍから６６０ｎｍとなる。ここで、特に、基準光源が黒体放射となる比較的低色温度な光源を実現する場合のみを考えると、最適解は特異的にずれることがわかり、上記赤発ＬＥＤ１４のピーク波長の範囲中でも６３０ｎｍを超える長波長側に発光ピークを持ってきた方がＲａが高まることが見出された。なお、この現象は、基準光源が黒体放射となる低色温度光源を目標とした場合に顕著であった。
【００９５】
図１１および表５から理解できるように、この例では、Ｒａは、９０を超える良好な値を示しているものの、橙色ＬＥＤ１３の発光ピークが赤色ＬＥＤ１４の発光ピークより高いため、Ｇａ４の値は、Ｇａの値より小さくなっている。つまり、Ｇａの値が高くなりすぎており、微妙で厳密な色再現が望まれる中彩度の色についての忠実な色再現性が少し悪くなる。なお、より色彩が鮮やかに見せることに主眼をおく場合には、Ｇａの値が高くてもよく、そして、Ｒａを必要以上に高くしなくてもよいため、図１１に示したようなものも利用できることになる。したがって、そのようなＬＥＤ照明光源を実現できる範囲は、上述した最適化の範囲よりもさらに広がることになる。
（実施形態３）
図１２を参照しながら、本発明による実施形態３にかかる照明光源を説明する。図１２は、本実施形態にかかるＬＥＤ照明光源の分光分布を模式的に示している。
【００９６】
本実施形態のＬＥＤ照明光源は、上記実施形態１および２における青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３、赤色ＬＥＤ１４に加えて、ＬＥＤからの発光によって励起して発光する蛍光体１５を備えている。蛍光体１５は、ＬＥＤ１１〜１４の発光スペクトルと比較すると、ブロードな発光スペクトルを有しているので、蛍光体１５によって、ＬＥＤ１１〜１４の混色を良好にすることができる。また、ＬＥＤ１１〜１４の周囲に、蛍光体１５を設けておくと、蛍光体１５の散乱によって、ＬＥＤ１１〜１４の混色を良好にすることが可能である。
【００９７】
本実施形態における蛍光体１５は、青色ＬＥＤ１１からの発光によって励起され、緑色から黄色の範囲のいずれかの色を発光する蛍光体であり、例えば、黄色発光蛍光体または緑色発光蛍光体である。青色ＬＥＤ１１に限らず、青緑色ＬＥＤ１２などの発光によって励起させてもよい。蛍光体１５としては、ＹＡＧ蛍光体、または、Ｍｎ発光中心を有する無機系蛍光体を用いることができる。また、無機系蛍光体に限らず、有機系蛍光体を用いてもよい。
【００９８】
図１２からわかるように、蛍光体１５を設けることより、ＬＥＤ（１１〜１４）に不足している発光波長のスペクトルを補うことが可能となる。蛍光体１５は、半値幅の広いブロードな発光スペクトルを有しており、本実施形態の蛍光体１５の半値幅は、ＬＥＤ１１〜１４（例えば、１１）の半値幅よりも広く、蛍光体１５は、５０ｎｍ以上の広帯域な発光スペクトルを有している。
【００９９】
本実施形態の照明光源は、蛍光体１５を有しているので、各光色のＬＥＤ（１１〜１４）の点灯条件が変化した場合でも発光光色の変動しないように、光色変動を抑制することができる。つまり、ＬＥＤは狭帯域発光なスペクトルを有するため、各光色のＬＥＤ（１１〜１４）の点灯条件の変化に対し発光光色の変動が大きくなり、その結果、制御が困難であるが、広帯域発光の蛍光体１５の発光とＬＥＤの発光とを組み合わせることにより、各光色のＬＥＤの点灯条件の変化に対し変動し得る発光光色の変化を抑制することができる。
（実施形態４）
図１３および図１４を参照しながら、本発明による実施形態４にかかる照明光源を説明する。図１３は、本実施形態にかかるＬＥＤ照明光源の回路構成を模式的に示している。
【０１００】
上記実施形態１〜３のＬＥＤ照明光源は、図１３に示した回路構成にすることよって、光色可変光源にすることが可能である。
【０１０１】
図１３に示した回路５１は、青色ＬＥＤ１１と、青緑色ＬＥＤ１２と、橙色ＬＥＤ１３と、赤色ＬＥＤ１４のそれぞれの発光強度を調節する発光強度調節手段（発光強度調節器）５６を備えており、各色のＬＥＤの発光強度を調節する機能を備えている。すなわち、発光強度調節手段５６によって、各ＬＥＤ（１１〜１４）の発光強度比（光束比）を調節することができる。本実施形態では、発光強度調節手段５６として、可変抵抗を用いている。
【０１０２】
発光強度調節手段５６としては、各ＬＥＤへの供給電力を変化させる手段をとり得るものであればよい。したがって、可変抵抗に限定されず、固定抵抗を切り替える手段、ラダー抵抗を使用する手段、周波数制御による手段、時分周点灯による手段、電源から見て負荷となるＬＥＤの連結個数を変える手段、または、結線法を切り替える手段などを用いることができる。
【０１０３】
図１４に示した回路構成は、図１３に示したものの改変例である。図１４に示すように、青色ＬＥＤ１１と橙色ＬＥＤ１２とを一組とし、青緑色ＬＥＤ１２と赤色ＬＥＤ１４とを一組として制御すれば、発光強度調節手段（発光強度調節器）の数を減らすことができ、回路構成をシンプルにすることが可能となる。それぞれの組み合わせは、ＬＥＤが互いに補色になるような組み合わせにしてある。この構成の場合、ＬＥＤ側から見た第一段の発光強度調節手段５７は何れもＧａＮ系ＬＥＤとＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤとの比較器の動作を伴っており、この動作は、ＬＥＤ側から見て第二段の発光強度調節手段５８によって、さらに比較調整される。これにより、ＧａＮ系ＬＥＤとＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤとの比較が２つと、それぞれの比較動作の比較が１つとを含む形に回路動作を分離することが可能である。したがって、本発明のＬＥＤ照明光源の動作を確実かつ簡略なものにすることができる。このような動作を行う回路は、多様なものが考えられるが、比較器（コンパレータ）を用いたフィードバック回路などがその代表である。
【０１０４】
本実施形態の構成によれば、ＬＥＤ（１１〜１４）の強度比を調節することができるため、任意の光色を発光させることができる。また、各ＬＥＤの発光強度を可変できるので、この構成によって、照明光源の明るさも簡便に調節することができる。
【０１０５】
なお、各発光光色のＬＥＤ１１〜１４を個別の素子としてした後、それを組み合わせて照明光源を構成する場合に限らず、ＬＥＤ１１〜１４を一つのＬＥＤ素子内に配置した構成にしてもよい。ＬＥＤ１１〜１４を一体に素子構成した場合、混色ムラを小さくすることが可能となる。すなわち、発光源となる各々の光色のＬＥＤ１１〜１４を個別の素子として構成して、空間的に離れた箇所で発光させた場合と比較して、ＬＥＤ１１〜１４を一体に素子構成した場合の方が混色ムラを小さくできる。
【０１０６】
一方、ＬＥＤ１１〜１４を個別の素子として作製した後に、それらの素子を１つのユニットにクラスタにしてもよい。この構成の場合、各々のＬＥＤ素子設計を個別に最適設計することができるという利点がある。また、各々のＬＥＤ素子の良品を選別して１つのユニットにクラスタすることができるために、工業的な歩留まりを向上させることが可能となる。さらに、各発光光色のＬＥＤの出力光束が異なる場合でも、各々のＬＥＤを個別の素子として構成したことにより、そのクラスタ数の比率を任意に設定することができるので、ランプ設計の自由度を高くすることができる。その結果、ＬＥＤ１１〜１４の各出力光束が異なる場合でも、良好な特性を示す照明光源を簡便に提供することができる。言い換えると、１つの素子内に各発光色のＬＥＤ（１１〜１４）が一定の比率で予め組み込まれている素子をクラスタするよりも、そのような構成の方がランプ設計の自由度を上げることができる。
（実施形態５）
図１５を参照しながら、本発明による実施形態５にかかる照明光源を説明する。図１５は、本実施形態にかかるＬＥＤ照明光源６１の構成を模式的に示している。
【０１０７】
上記実施形態１〜４におけるＬＥＤ照明光源は、図１５に示すように、ＬＥＤ（１１〜１４）に電力を供給する電力供給器６４と組み合わせてユニット（ランプユニットまたは照明装置）にすることができる。
【０１０８】
本実施形態のランプユニット６１は、上記実施形態のＬＥＤ１１〜１４のうちの１つまたは２以上ないし全てから構成されたＬＥＤ６２と、ＬＥＤ６２から発する光を反射する反射板６３と、ＬＥＤ６２に電力を供給する電力供給器６４と、電力供給器６４に連結されている口金６５とを備えている。
【０１０９】
反射板６３の底面には、単数または複数のＬＥＤ６２を配置することができ、例えば１０個〜２００個程度配置することができる。さらに、反射板６３がＬＥＤ６２と熱的に結合されていると、反射板６３がヒートシンクの役割を果たすため、ＬＥＤ６２の放熱性の向上に寄与することが可能となる。その結果、ＬＥＤ６２をより長寿命化させて使用することができる。反射板６２としては、拡散反射板（例えば、白色反射板）や鏡面反射板（反射鏡）を使用することができる。
【０１１０】
ＬＥＤ６２を約６０個設けたランプユニット６１の場合、ビーム光束（ビーム角内に含まれる光束）は６０ｌｍ、ランプ寿命は１００００時間、そして発光効率は約３０〜５０ｌｍ／Ｗとなることを本願発明者は確認した。この特性は、従来のハロゲン電球とダイクロイックミラーとを組み合わせた従来のランプユニットの特性（ビーム光束：約６０ｌｍ、寿命：２０００時間、発光効率：約１５ｌｍ／Ｗ）と比較すると、非常に優れていることがわかる。また、ランプユニット６１に取り付けられるＬＥＤ６２は、半導体素子であるので取り扱いが容易であるという利点もある。
【０１１１】
また、従来のいわゆる青・緑・赤の３波長を組み合わせた同種のランプユニットでは平均演色評価数Ｒａが各種相関色温度（３０００Ｋ、５０００Ｋなど）で２０そこそこであるのに対し、青・青緑・橙・赤の４波長域のＬＥＤを組み合わせた本実施形態のランプユニット６１では、平均演色評価数Ｒａを各種相関色温度において約９５とすることが可能であった。さらに、上記実施形態４の構成を採用して、本実施形態のランプユニット６１を、光色可変可能なものとして提供することもできる。この場合、例えば、図１３に示した発光強度調節手段（発光強度調節器）５１を電力供給器６４に設けるようにすればよい。
【０１１２】
さらに、電力供給器６４とＬＥＤ６２とを、断熱材などの断熱手段で熱的に遮蔽した構成にすれば、電力供給器６４の発熱がＬＥＤ６２に伝わる割合を減少させることができる。それにより、ＬＥＤの加熱が抑制することができる。
【０１１３】
本実施形態において、電力供給器６４には、例えばＡＣ／ＤＣ変換器などを設けるようにすることもできる。図１５に示した例では、電力供給器６４に、光色可変スイッチ６６と明るさ可変ダイヤル６７とが取り付けられており、これらのダイヤル操作で照明の光色と明るさとのそれぞれを調節できるように構成している。
【０１１４】
本実施形態では、反射板６３および口金６５付きのランプユニット６１を用いて説明したが、これに限定されない。ランプユニット６１の反射板６３および口金６５は各種用途に応じて設けたり、設けなかったりすることができる。また、６０個程度のＬＥＤ６２を１ユニットとしてその１ユニットを１つの光源として使用する構成にすることも可能である。また、その１ユニットを複数用いる構成にしてもよい。図１５に示したＬＥＤ６２は、スルーホール型の砲弾型素子であるが、素子の形状にはとらわれず、表面実装型のチップ型素子であってもよいし、ＬＥＤのベアチップを直接基板上に実装したものであってもかまわない。
（実施形態６）
図１６を参照しながら、本発明による実施形態６にかかる照明光源を説明する。
【０１１５】
上記実施形態１〜５におけるＬＥＤ照明光源は、放熱性の基板上にＬＥＤを実装された形態にし、これに電力を供給する電力供給器と組み合わせたユニットの構成にすることもできる。図１６は、本実施形態にかかるランプユニット（ＬＥＤ照明光源）７１の構成を模式的に示している。
【０１１６】
本実施形態のランプユニット７１は、上記実施形態のＬＥＤ１１〜１４のうちの１つまたは２以上ないし全てから構成されたＬＥＤ７２と、ＬＥＤ７２が実装される放熱性基板７３と、放熱性基板の熱を放散するヒートシンク７４と、ＬＥＤ７２から発する光を反射する反射板７５と、ＬＥＤ７２に電力を供給する電力供給器７６を備えている。
【０１１７】
放熱性基板７３には、単数または複数のＬＥＤ７２を配置することができ、例えば１０個〜２００個程度配置することができる。本実施形態においてＬＥＤ７２は、ベアチップの形態である。ＬＥＤ７２がヒートシンク７４と熱的に結合されていると、ＬＥＤ７２の放熱性の向上に寄与することが可能となる。その結果、ＬＥＤ７２をより長寿命化させて使用することができる。放熱性基板７３としては、ガラスエポキシ基板、コンポジット基板、セラミック基板が適している。これらの基板が金属ベースを有している場合、より放熱性を向上させることができるため好ましい。また、これらの基板は多層基板であってもよい。
【０１１８】
反射板７３としては、拡散反射板（例えば、白色反射板）や鏡面反射板（反射鏡）を使用することができる。また、反射板７３を別途設けるのではなく放熱性基板表面を白色仕上げとして拡散反射板としたり、鏡面仕上げとして鏡面反射板（反射鏡）とすることも可能である。
（実施形態７）
図１７を参照しながら、本発明による実施形態７にかかる照明光源を説明する。本実施形態では、青色ＬＥＤ１１の発光部位と、橙色ＬＥＤ１３の発光部位とが、一つのチップ内に設けられており、かつ、赤色ＬＥＤ１４の発光部位と、青緑色ＬＥＤ１２の発光部位とが、一つのチップ内に設けられている。この点が、上記実施形態１〜６と異なる。他の点においては、上記実施形態と同様であるので、説明の簡略化のため、上記実施形態と同様の点の説明は省略または簡略化する。なお、本実施形態の構成に対して、上記実施形態１〜６の構成を組み合わせることも可能である。
【０１１９】
本実施形態の照明光源では、青色ＬＥＤ１１の発光層と、橙色ＬＥＤ１３の発光層を一つのＬＥＤベアチップとして一体構成し、青緑色ＬＥＤ１２の発光層と、赤色ＬＥＤ１４の発光層を一つのＬＥＤチップとして一体構成している。このような構成の場合、通常４つの色のベアチップを並べる必要があったものが、２つのベアチップで済むことになる。一つのベアチップ内の両ＬＥＤは互いに補色関係にあり、かつ、両者の発光位置が一つのＬＥＤベアチップ状で限りなく同一に近づくため、より混色に有利である。さらに、両者がより熱的に接合されているため両発光層間の温度が均一化され、両者を熱的に同一とみなせることができ、その結果、光出力に対する熱の影響のフィードバックコントロールが行いやすくなるという利点も得られる。
【０１２０】
また、青色発光と橙色発光とは、ＧａＮ系発光材料とＡｌＩｎＧａＰ系発光材料との組み合わせであり、青緑色発光と赤色発光もＧａＮ系発光材料とＡｌＩｎＧａＰ系発光材料との組み合わせで形成できるため、一つに接合されたベアチップ各々の発光材料の組み合わせを同一にすることが可能となる。そのため、材料の組み合わせを同一にできることから、熱の影響のフィードバックコントロールがより行いやすくなっている。
【０１２１】
最初に、図１７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、２つの発光層を有するＬＥＤベアチップを作製するプロセスを説明する。
【０１２２】
まず、図１７（ａ）に示すように、ＬＥＤ成膜用の基板１１６上に、少なくともＰ型半導体層とＮ型半導体層と活性層とを含む第１のＬＥＤ発光層１１１を形成する。
【０１２３】
次に、図１７（ｂ）に示すように、基板１１６を剥離して、第１のＬＥＤ発光層１１１を得る。基板１１６の剥離は、基板１１６およびＬＥＤ発光層の種類によって適宜選択すればよく、例えば、基板１１６の研磨、メカニカルな剥離、エッチングによる基板１１６の除去、熱ストレスによる剥離、レーザーやマイクロウェーブを利用した剥離などの手法が採用され得る。
【０１２４】
次に、図１７（ｃ）に示すように、他のＬＥＤ発光層１１３が形成されている基板１１６’に、第１のＬＥＤ発光層１１１を張り付けると、２つの発光色を発するＬＥＤベアチップが得られる。このように、第１のＬＥＤの発光層および他のＬＥＤの各々またはいずれかを剥離した後、張り合わせて、一つのＬＥＤベアチップにする。この例では、異種発光層の張り合わせを主体に説明しているが、勿論、同種材料同士の張り合わせも可能である。張り合わせにおいては、高真空を用いて行われる真空接合、接着剤を用いた接合（接着）、加圧を用いて行われる接合、加熱を用いて行われる接合などの手法の採用することができる。加えて、これらの手法を組み合わせて採用することも可能である。
【０１２５】
以下、図１８から図２１を参照しながら、張り合わせの組み合わせパターンを例示する。この張り合わせのバリエーションは多数存在するが、以下では、主なパターンを示す。なお、便宜上、青色ＬＥＤ１１、青緑色ＬＥＤ１２、橙色ＬＥＤ１３および赤色ＬＥＤ１４の発光層を、それぞれ、発光層１１１、１１２、１１３および１１４とする。これらのＬＥＤ発光層の周囲に、上記実施形態３で示した蛍光体１５を形成してもよい。
【０１２６】
図１８（ａ）は、基板１１６が導電性である場合の両面電極構造の例を示している。この構造の場合、基板１１６を挟んで、上側の各発光層（１１１、１１２）の上面に１つの電極を設け、下側の各発光層（１１３、１１４）の下面に１つの電極を設ければよい。
【０１２７】
図１８（ｂ）は、発光ダイオード基板が非導電性である場合の片面電極構造の例を示している。この構造の場合、基板１１６を挟んで、上側の各発光層の上面に２つ、下側の各発光層の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１２８】
図１８（ｃ）は、基板１１６が導電性である場合において、片面電極構造と両面電極構造との組み合わせた例である。この構造の場合、基板１１６を挟んで、上側の各発光層の上面に１つ、下側の各発光層の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１２９】
図１９（ａ）は、基板１１６が導電性である場合において、各基板１１６片側にＬＥＤ発光層を積み上げた例である。この構造の場合、上側の各発光層の上面に１つ、各基板１１６の下面に１つの電極を設ければよい。
【０１３０】
図１９（ｂ）は、基板１１６が導電性である場合において、各基板１１６片側に、両面電極および片面電極のＬＥＤ発光層を積み上げた例である。この構造の場合、各基板１１６の上面に１つ、下側の各ＬＥＤ発光層の下面に２つの電極を設ければよい。
【０１３１】
図１９（ｃ）は、基板１１６を挟んで、下側に短波長の発光を行うＬＥＤ発光層（１１１、１１２）を配し、当該短波長の発光を行うＬＥＤ発光層からの光で励起発光されるＬＥＤ活性層（１１３’、１１４’）を上側に配した構造を示している。この構造の場合、ＬＥＤ発光層１１１、１１２のそれぞれの下面に２つの電極を設ければよい。
【０１３２】
図１８および図１９に示した構造は、多数の考えられる組み合わせの一例であり、各発光色のＬＥＤ発光層の組み替えのバリエーションはもとより、図１８（ｃ）、図１９（ａ）〜（ｃ）に示した構造では、上下関係についての反転パターンもある。
【０１３３】
また、各々のＬＥＤ発光層を基板１１６の片側または両側に積層するのではなく、同一基板１１６上に空間的に並置させた構造にすることも可能である。そのような構造の例を、図２０および図２１に示す。
【０１３４】
図２０（ａ）は、各色のＬＥＤ発光層（１１１〜１１４）を、１つの導電性基板１１６に形成した構造を示している。この構造の場合、基板１１６の下側に共通した一つの電極を設け、かつ、各ＬＥＤ発光層の上面に１つずつ電極を設ければよい。
【０１３５】
図２０（ｂ）は、各色のＬＥＤ発光層を、１つの非導電性基板１１６に形成した構造を示している。この構造の場合、各ＬＥＤ発光層の上面に２つずつ電極を設ければよい。
【０１３６】
図２０（ｃ）は、図２０（ｂ）に示した構造の上下関係を反転させたパターンを示している。
【０１３７】
図２１（ａ）は、各色のＬＥＤ発光層（１１１〜１１４）を、１つの導電性基板１１６に形成した構造を示している。この構造の場合、基板１１６の下側に共通した一つの電極を設け、かつ、各ＬＥＤ発光層の上面に１つずつ電極を設けたものと、各ＬＥＤ発光層の上面に２つずつ電極を設けたものとを混在させている。
【０１３８】
図２１（ｂ）は、ＬＥＤ発光層をそのまま並置した構造を示している。この構造の場合、基板１１６が不要となるとともに、図１４（ｃ）に示した張り合わせプロセスを行わなくてもよい。
【０１３９】
図２１（ｃ）は、両面電極のＬＥＤ発光層を２つそのまま積層した構造を示している。この構造の場合でも、基板１１６は不要となる。また、このコンセプトの場合、片面電極および両面電極のＬＥＤ発光層を積層するバリエーションや、４つのＬＥＤ発光層を積層するバリエーションもあり得る。
【０１４０】
図２０および図２１に示した構造も、多数の考えられる組み合わせの一例であり、各発光色のＬＥＤ発光層の組み替えのバリエーションはもとより、図２０（ａ）、図２１（ａ）および（ｂ）に示した構造の上下関係の反転パターンもある。
【０１４１】
なお、本実施形態で用いたＬＥＤとして、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）の構成を有するレーザダイオードや、Resonant Cavity発光ダイオードまたはNon-Resonant Cavity発光ダイオードを採用することが可能であり、さらには、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）の構成を有するレーザダイオードを採用することも可能である。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明によると、青色を発光する青色発光ダイオードと、青緑色を発光する青緑色発光ダイオードと、橙色を発光する橙色発光ダイオードと、赤色を発光する赤色発光ダイオードとの４種の発光ダイオードを含むので、最小構成要素の色数のＬＥＤで、高効率かつ高演色性を示すＬＥＤ照明光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＥＤの発光ピーク波長毎の効率を模式的に示すグラフである。
【図２】（ａ）は、アシンメトリカルガウシアンの分光分布によってシミュレーションされた分光分布を示すグラフであり、（ｂ）は、実測に基づいた分光分布を示すグラフである。
【図３】ＬＥＤのピーク波長の数と平均演色評価数Ｒａとの関係を示すグラフである。
【図４】実施形態１にかかるＬＥＤ照明光源の構成を模式的に示す図である。
【図５】実施形態１にかかるＬＥＤ照明光源の分光分布を模式的に示すグラフである。
【図６】（ａ）は、相関色温度が比較的低い場合の分光分布を示すグラフであり、（ｂ）は、相関色温度が比較的高い場合の分光分布を示すグラフである。
【図７】（ａ）は、相関色温度が比較的低い場合の好適な分光分布を示すモデルであり、（ｂ）は、相関色温度が比較的高い場合の好適な分光分布を示すモデルである。
【図８】（ａ）は、３０００Ｋの場合において最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、５０００Ｋの場合において最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、６７００Ｋの場合において最適化を行ったＬＥＤ照明光源の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、５０００Ｋの場合におけるＬＥＤ照明光源の分光分布を示すグラフである。（ｂ）は、Ｇａによる色域面積比を示すグラフである。（ｃ）は、Ｇａ４による色域面積比を示すグラフである。
【図１２】実施形態３にかかるＬＥＤ照明光源の分光分布を模式的に示すグラフである。
【図１３】実施形態４にかかるＬＥＤ照明光源の回路構成を模式的に示す図である。
【図１４】実施形態４にかかるＬＥＤ照明光源の回路構成を模式的に示す図である。
【図１５】実施形態５にかかるＬＥＤ照明光源（ランプユニット）６１の構成を模式的に示す図である。
【図１６】実施形態６にかかるＬＥＤ照明光源（ランプユニット）７１の構成を模式的に示す図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤベアチップの作製プロセスを説明するための工程断面図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態７におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態７におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態７におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【図２１】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態７におけるＬＥＤベアチップの断面構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１１ 青色ＬＥＤ
１２ 青緑色ＬＥＤ
１３ 橙色ＬＥＤ
１４ 赤色ＬＥＤ
１５ 蛍光体
２０ リードフレーム
２１ 台座
２２ ボンディングワイヤ
２３ リード
５１ 回路
５６ 発光強度を調節する発光強度調節手段（発光強度調節器）
５７ ＬＥＤ側から見た第一段の発光強度調節手段（発光強度調節器）
５８ ＬＥＤ側から見た第二段の発光強度調節手段（発光強度調節器）
６１、７１ ランプユニット
６２、７２ ＬＥＤ
６３ ＬＥＤから発する光を反射する反射板
６４ 電力供給器
６５ 口金
６６ 光色可変スイッチ
６７ 明るさ可変ダイヤル
７３ 放熱性基板
７４ ヒートシンク
７５ 反射板
７６ 電力供給器
１１１、１１２、１１３、１１４ ＬＥＤ発光層
１１６ 基板
Claims (11)
- 青色を発光する青色発光ダイオードと、青緑色を発光する青緑色発光ダイオードと、橙色を発光する橙色発光ダイオードと、赤色を発光する赤色発光ダイオードと、を含む照明光源であって、
前記照明光源の相関色温度が５０００Ｋ未満である場合に、前記青色発光ダイオード、前記青緑色発光ダイオード、前記橙色発光ダイオード、前記赤色発光ダイオードの順に各発光ダイオードのピークの発光強度が高められた発光分布を有する、照明光源。 - 前記青色発光ダイオードは、４２０〜４７０ｎｍに発光波長のピークを有し、
前記青緑色発光ダイオードは、５００〜５５０ｎｍに発光波長のピークを有し、
前記橙色発光ダイオードは、５７０〜６００ｎｍに発光波長のピークを有し、
前記赤色発光ダイオードは、６１０〜６６０ｎｍに発光波長のピークを有する、請求項１に記載の照明光源。 - 前記青色発光ダイオードは、４５０〜４７０ｎｍに発光波長のピークを有し、
前記青緑色発光ダイオードは、５１０〜５４０ｎｍに発光波長のピークを有し、
前記橙色発光ダイオードは、５８０〜６００ｎｍに発光波長のピークを有し、
前記赤色発光ダイオードは、６２５〜６５０ｎｍに発光波長のピークを有する、請求項２に記載の照明光源。 - 前記照明光源は、８０以上の平均演色評価数を有する、請求項１に記載の照明光源。
- 前記照明光源は、９０以上の平均演色評価数を有する、請求項４に記載の照明光源。
- 特殊演色評価数Ｒ９からＲ１２のそれぞれの評価試験色が前記基準光源によって演色される色度座標上の４点を結んでなる色域の面積よりも、前記それぞれの評価試験色が前記照明光源によって演色される色度座標上の４点の値を結んでなる色域の面積の方が大きい、請求項１に記載の照明光源。
- 演色評価数Ｒ１からＲ８のそれぞれの評価試験色が前記基準光源によって演色される色度座標上の８点を結んでなる色域の面積に対する、前記評価試験色が前記照明光源によって演色される色度座標上の８点を結んでなる色域の面積の比（Ｇａ）よりも、特殊演色評価数Ｒ９からＲ１２のそれぞれの評価試験色が前記基準光源によって演色される色度座標上の４点を結んでなる色域の面積に対する、前記評価試験色が前記照明光源によって演色される色度座標上の４点を結んでなる色域の面積の比（Ｇａ４）の方が大きい、請求項６に記載の照明光源。
- さらに、前記発光ダイオードからの発光によって励起して発光する蛍光体を備えた、請求項１に記載の照明光源。
- 前記蛍光体は、前記青色発光ダイオードからの発光によって励起され、緑色ないし黄色の発光をする緑色蛍光体または黄色蛍光体であり、
前記蛍光体は、前記発光ダイオードの半値幅よりも広い半値幅の発光分布を有する、請求項８に記載の照明光源。 - 前記青色発光ダイオードと、前記青緑色発光ダイオードと、前記橙色発光ダイオードと、前記赤色発光ダイオードの各々についての発光強度比を調整する発光強度調節手段をさらに備えた請求項１から９の何れか一つに記載の照明光源。
- 前記青色発光ダイオードの発光部位と、前記橙色発光ダイオードの発光部位とが、一つのチップ内に設けられており、かつ、前記赤色発光ダイオードの発光部位と、前記青緑色発光ダイオードの発光部位とが、一つのチップ内に設けられている、請求項１から１０のいずれ一つに記載の照明光源。
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