JP4526559B2 - Ｌｅｄ照明灯具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ照明灯具に関するものであり、詳しくは、照射光の色温度を連続的に変えることができるＬＥＤ照明灯具に関する。

ＬＥＤを発光源として白色光を得るには以下のような方法がある。それは、赤色発光のＬＥＤ（赤色ＬＥＤ）と緑色発光のＬＥＤ(緑色ＬＥＤ)と青色発光のＬＥＤ（青色ＬＥＤ）を用い、夫々のＬＥＤから出射される赤色光、緑色光、および青色光の光の三原色の加法混色によって白色光を得る方法である。

具体的には、発光スペクトルのピーク波長λｐが６０５〜６３５ｎｍ、半値幅Δλが１５〜６０ｎｍの赤色ＬＥＤと、ピーク波長λｐが５３０〜５７０ｎｍ、半値幅Δλが２０〜６０ｎｍの緑色ＬＥＤと、ピーク波長λｐが４５０〜４９０ｎｍ、半値幅Δλが１５〜７０ｎｍの青色ＬＥＤを用い、各ＬＥＤから出射された赤色光、緑色光、および青色光の夫々の光束比を制御した加法混色によって白色光を得るものである。

この場合、赤色光、緑色光、および青色光の夫々の光束比を変えることによって異なる相関色温度および平均演色評価数の白色光が得られ、例えば、発光スペクトルのピーク波長λｐが６２０ｎｍ、半値幅Δλが１６．１ｎｍの赤色光を光束比２０．６７％、ピーク波長λｐが５５０ｎｍ、半値幅Δλが４８．０ｎｍの緑色光を光束比５４．１７％、ピーク波長λｐが４７０ｎｍ、半値幅Δλが６８．８ｎｍの青色光を光束比２５．１６％とした加法混色で相関色温度が６５００Ｋ、平均演色評価数Ｒａが９５．２の白色光（Ａ）が得られ、夫々上記発光スペクトルを有する赤色光を光束比２２．８８％、緑色光を光束比５７．８９％、青色光を光束比１９．２４％とした加法混色で相関色温度が５０００Ｋ、平均演色評価数Ｒａが９４．３の白色光（Ｂ）が得られ、夫々同様の発光スペクトルを有する赤色光を光束比３２．１２％、緑色光を光束比５９．３５％、青色光を光束比８．２４％とした加法混色で相関色温度が３０００Ｋ、平均演色評価数Ｒａが９１．３の白色光（Ｃ）が得られる（図８参照）（例えば、特許文献１参照。）。

また、他の方法として、青色ＬＥＤを発光源とし、青色ＬＥＤから出射される青色光に励起されて赤色光および緑色光に夫々波長変換する赤色蛍光体および緑色蛍光体の２種類の蛍光体混合物を用い、青色ＬＥＤから出射された青色光の一部が蛍光体混合物を励起することによって波長変換された赤色光および緑色光と、青色ＬＥＤから出射された青色光の、光の三原色の加法混色によって白色光を得る方法がある。

具体的には、発光スペクトルのピーク波長λｐが４６０ｎｍの青色ＬＥＤと、ＳｒＳ：Ｅｕからなる赤色蛍光体とＳｒＣａ：_２Ｓ_４：Ｅｕからなる緑色蛍光体の蛍光体混合物を用い、青色ＬＥＤから出射された青色光の一部が蛍光体混合物を励起することによって波長変換された赤色光および緑色光と、青色ＬＥＤから出射された青色光の夫々の光束比を制御した加法混色によって白色光を得るものである。

この場合、青色ＬＥＤの出射光量、赤色蛍光体および緑色蛍光体の夫々の絶対量、赤色蛍光体と緑色蛍光体の相対量等を制御して光束比を変えることによって異なる相関色温度および平均演色評価数の白色光が得られ、例えば相関色温度が３０００Ｋ、平均演色評価数Ｒａが９４の白色光（Ｄ）、相関色温度が３８００Ｋ、平均演色評価数Ｒａが９４の白色光（Ｅ）、相関色温度が４４００Ｋ、平均演色評価数Ｒａが９４の白色光（Ｆ）、相関色温度が４９００Ｋ、平均演色評価数Ｒａが９２の白色光（Ｇ）が得られる（図９参照）（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００１−１８４９１０号公報 特開２００２−６０７４７号公報

ところで、上述したような赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの３種類のＬＥＤを発光源として白色光を得る方法は、各ＬＥＤから出射された赤色光、緑色光、青色光の夫々の光束比を制御することにより、白色光のみならず各ＬＥＤから出射された夫々の光の色度座標上の位置を各頂点とする三角形で囲まれた領域内の色度座標で表わされる全ての光色を再現することが可能である。

この場合、特に各ＬＥＤから出射される夫々の光は発光スペクトルの半値幅が狭くて単波長に近いスペクトル分布を有しており、色度座標上においてはスペクトル軌跡近傍に位置するために白色光を含む色度座標上の広範囲の領域の光色を形成することができる。

但し、この方法は上記のように赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの各ＬＥＤから出射される赤色光、緑色光、青色光のいずれの発光スペクトルも半値幅が狭く、且つ赤色光のスペクトルと緑色光のスペクトルの間、緑色光のスペクトルと青色光のスペクトルの間、および青色光のスペクトルと赤色光のスペクトルの間は波長領域の連続性がなく、夫々互いに分離された波長成分を有している。

そのため、赤色光、緑色光、青色光による加法混色の光をレンズを介して配光制御する際に、レンズの屈折率が各色光の波長成分によって異なるためにレンズを介して出射される混色光の照射領域の輪郭部に波長成分毎に分離された部分が発生し、照射領域全面に亘って均一な色度を確保することは極めて困難である。

この問題を解決するためには複雑な光学系による光のミキシングが必要となるが、その場合、光学素子の配設や光路長の長大化により光源装置が大型化することになる。

また、赤色光、緑色光、青色光のうちの１つでも発光スペクトルのピーク波長がシフトすると不連続な波長領域が変化し、混色光の平均演色評価数Ｒａを大きく変動させる要因となる。

また、各色光はスペクトル成分の積分値が小さいために夫々の全光束も少なく、特に視感度の高い緑色光に対して視感度の低い赤色光および青色光は全光束が極端に低下する。そのため、各色光による混色光においても全光束は少ないものとなり、明るい光源を実現することは難しい。

一方、青色ＬＥＤを発光源とし、赤色蛍光体および緑色蛍光体の２種類の蛍光体混合物を組み合わせて白色光を得る方法は、上述の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤの３種類のＬＥＤを発光源とする加法混色により白色光を得る方法において、特に緑色ＬＥＤの発光効率が他の赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの発光効率に対して悪いため、緑色光源の代替として青色ＬＥＤから出射された青色光で緑色蛍光体を励起してより光束の多い擬似緑色光を得るようにしたものである。

但し、この方法は青色ＬＥＤから出射された光をそのまま青色光として使用しているために、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤの３種類のＬＥＤを発光源とする加法混色により白色光を得る方法と同様の問題を有している。つまり、照射領域全面に亘って均一な色温度および色度を確保することが困難であると共に、青色光の発光スペクトルのピーク波長がシフトすると混色光の平均演色評価数Ｒａが変動し、光源としても明るいものとはならない。

また、その後の緑色ＬＥＤの発光効率の改善によって緑色光の光束の増大が図られており、必ずしも緑色光を青色ＬＥＤと緑色蛍光体の組み合わせで形成する必要性がなくなってきている。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、混色光の照射領域全面に亘って均一な色温度および色度を確保することができると共に、混色光の平均演色評価数Ｒａが高くて変動も少なく、且つ簡単な方法で混色光の色温度を連続的に変えることが可能な明るいＬＥＤ照明灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、それぞれ色調が異なる光を出射する第１の光源、第２の光源、および第３の光源の３種類の光源と、前記３種類の光源から出射された光を透過するレンズを備えた照明装置であって、前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源はいずれも青色ＬＥＤと前記青色ＬＥＤからの青色光で励起されて該青色光とは異なる色調の光を出射する蛍光体との組み合わせからなり、前記第１の光源および前記第２の光源から出射される光は夫々黒体放射軌跡上の２０００Ｋ近傍および７０００Ｋ近傍の色温度に相当する色度座標を有し、前記第３の光源から出射される光は黒体放射軌跡外の黄色領域内の色度座標を有し、前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源の夫々から出射される光のスペクトルおよび前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源の夫々から出射された光による混色光のスペクトルはいずれも、少なくとも４７０ｎｍ〜６６０ｎｍの波長領域の全領域に亘って最大強度の２０％以上の連続する波長成分を有していることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、それぞれ色調が異なる光を出射する第１の光源、第２の光源、および第３の光源の３種類の光源と、前記３種類の光源から出射された光を透過するレンズを備えた照明装置であって、前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源はいずれも青色ＬＥＤと前記青色ＬＥＤからの青色光で励起されて該青色光とは異なる色調の光を出射する蛍光体との組み合わせからなり、前記第１の光源および前記第２の光源から出射される光は夫々黒体放射軌跡上の２０００Ｋ近傍および７０００Ｋ近傍の色温度に相当する色度座標を有し、前記第３の光源から出射される光は黒体放射軌跡外の黄色領域内の色度座標を有し、前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源の夫々から出射される光の平均演色評価数Ｒａおよび前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源の夫々から出射された光の混色光の平均演色評価数Ｒａはいずれも９０以上であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記第１の光源および前記第２の光源から出射される光は、いずれも黒体放射軌跡に対して±０．００５ｄｕｖの範囲内にあることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記第３の光源から出射される光は、色度座標がＸ＝０．３５〜０．４５、Ｙ＝０．４〜０．５の範囲内にあることを特徴とするものである。

本発明のＬＥＤ照明灯具は、青色ＬＥＤと該青色ＬＥＤからの青色光で励起されて青色光と異なる色調の光を出射する蛍光体の組み合わせからなる３種類の光源を備え、そのうち２種類の光源から出射される光（光源光）は夫々黒体放射軌跡上の２０００Ｋ近傍および７０００Ｋ近傍の色温度に相当する色度座標を有し、他の１種類の光源から出射される光（光源光）は黒体放射軌跡外の黄色領域内の色度座標を有するようにした。

そして、３種類の光源の夫々から出射される各光源光、および３種類の光源の夫々から出射された各光源光による混色光のスペクトルがいずれも可視光領域の連続する波長成分を有すると共に、３種類の光源の夫々から出射される各光源光の光束比率を制御することにより混色光が黒体放射軌跡上の所望の色温度の位置となるように設定することができるようにした。

その結果、混色光の照射領域全面に亘って均一な色温度および色度を確保することができると共に、混色光の平均演色評価数Ｒａが高くて変動も少なく、且つ簡単な方法で混色光の色温度を連続的に変えることが可能な明るいＬＥＤ照明灯具を実現することが可能となった。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図７を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

発明者は、先に、上述した課題に対する解決手段を「特願２００７−２１７３１８号公報」において提案している。

それは、夫々互いに異なる色調の光を出射する３種類の光源を用い、各光源から出射した光の加法混色による混色光を形成するものである。

光源はいずれも、青色光を発光するＬＥＤ（以下、青色ＬＥＤと呼称する）を発光源とし、青色ＬＥＤと該青色ＬＥＤから出射された青色光に励起されて青色光と異なる色調の光を放出する蛍光体の組み合わせからなっている。

３種類の光源のうち、２種類の光源から出射される光源光はいずれも色度座標の黒体放射軌跡上に位置し、他の１種類の光源から出射される光源光は黒体放射軌跡外に位置するものである。

具体的には、図１の色度図に示すように、１つの光源から出射される光源光Ｍは黒体放射軌跡上の２８００Ｋの色温度に相当する色度座標に位置し、１つの光源から出射される光源光Ｗは黒体放射軌跡上の７０００Ｋの色温度に相当する色度座標に位置し、１つの光源から出射される光源光Ｇは黒体放射軌跡外の緑色領域に相当する色度座標に位置する。

そして、各光源から出射された３種類の光源光Ｍ、Ｗ、Ｇの光束の比率を相対的に変えることにより、３種類の光源光Ｍ、Ｗ、Ｇの加法混色による混色光ＭＷＧの色温度が黒体放射軌跡上を連続的に移動するようにしたものである。

これにより、混色光ＭＷＧの照射領域全面に亘って均一な色温度および色度を確保することができると共に、混色光ＭＷＧの平均演色評価数Ｒａが高くて変動も少なく、且つ簡単な方法で混色光ＭＷＧの色温度を連続的に変えることができる明るいＬＥＤ照明灯具の実現を可能にした。

ところで、上記提案は、黒体放射軌跡上の２８００Ｋから７０００Ｋの色温度に相当する色度座標間を移動する混色光ＭＷＧを得るためには極めて優れた方法であるが、２８００Ｋ未満の色温度は混色光ＭＷＧの領域外となっている。そのため、色温度が２８００Ｋよりも低い蝋燭の炎（約２０００Ｋ）や日の出日の入り時の太陽光（約２５００Ｋ）等を再現することは無理であった。

そこで、混色光が移動できる色温度の下限を黒体放射軌跡上の２８００Ｋから２０００Ｋまで延長し、混色光が黒体放射軌跡上を７０００Ｋから２０００Ｋまでの広範囲に亘って連続的に移動できるようにすることが求められる。

これを実現する方法として上記提案に基き図２の色度図に示すように、３種類の光源のうち２８００Ｋの色温度の光を出射する光源光Ｍのみを２０００Ｋの色温度の光を出射する光源光Ｌに替え、黒体放射軌跡上の２０００Ｋの色温度に相当する色度座標を有する光源光Ｌと、黒体放射軌跡上の７０００Ｋの色温度に相当する色度座標を有する光源光Ｗと、黒体放射軌跡外の緑色領域に相当する色度座標を有する光源光Ｇの３種類の光源光Ｌ、Ｗ、Ｇの光束の比率を相対的に変えることにより、３種類の光源光の加法混色による混色光ＬＷＧの色温度が黒体放射軌跡上を連続的に移動するようにすることが考えられる。

この場合、黒体放射軌跡の色温度が約２０００Ｋから２５００Ｋの間Ｄは、黒体放射軌跡外の緑色領域に相当する色度座標を有する光源光Ｇと黒体放射軌跡上の２０００Ｋの色温度に相当する色度座標を有する光源光Ｌを結ぶ直線と略一致する。

つまり、黒体放射軌跡上の色温度が約２０００Ｋから２５００Ｋの間Ｄを移動する光は、光源光Ｌと光源光Ｇの２種類の光源光からなる混色光ＬＧで得られ、黒体放射軌跡上の７０００Ｋの色温度に相当する色度座標を有する光源光Ｗは使用されない。

そのため、黒体放射軌跡上の２０００Ｋから２５００Ｋの間Ｄにおける混色光ＬＧの色温度の位置は混色光ＬＧを構成する２種類の光源光Ｌ、Ｇの光束の比率のみで決まり、両光源光Ｌ、Ｇの光束比率の少しの変化が黒体放射軌跡上に位置する混色光ＬＧの位置を大きく変えることになる。従って、黒体放射軌跡上の２０００Ｋから２５００Ｋの間Ｄにおける混色光ＬＧの色温度の位置を高精度で制御することは困難である。

また、色度座標上において、両光源光Ｌ、Ｇの色度位置を結ぶ直線距離が長く、且つ両光源光Ｌ、Ｇの夫々の色度位置から混色光ＬＧまでの直線距離の差が大きいため、特に光源の電流制御によって光束量を設定する方式においては微小な電流制御が難しく、上記同様に混色光ＬＧを黒体放射軌跡上に高精度に位置させることは困難である。

更に、色度座標上において、３種類の光源光Ｌ、Ｗ、Ｇの色度位置を頂点とする三角形の各辺Ｓｌｇ、Ｓｇｗ、Ｓｗｌの長さの比率の差が大きいため、三角形内にある黒体放射軌跡上の２０００Ｋから７０００Ｋの間の混色光ＬＷＧの位置によって３種類の光源光Ｌ、Ｗ、Ｇの混色比率が大きく変り、３種類の各光源の相対的な電流制御が複雑なものとなる。

そこで、このような問題を解決するために更なる技術開発を進め、その結果、以下に示すような発明に到った。

図３は本発明のＬＥＤ照明灯具の基本構成を示す断面図である。本発明は夫々異なるスペクトル分布を有する３種類の光源１ａ、１ｂ、１ｃを備えており、それら（光源１ａ、１ｂ、１ｃ）はいずれもピーク発光波長が４６５ｎｍ±１５ｎｍの青色光を発光する青色ＬＥＤ２を発光源とし、光源１ａ、１ｂ、１ｃはそれぞれ青色ＬＥＤ２から出射された青色光で励起されて該青色光とは異なる色調の光を出射する蛍光体３ａ、３ｂ、３ｃとの組み合わせからなっている。

蛍光体３ａ、３ｂは共に青色光で励起されて赤色光を出射する赤色蛍光体と緑色光を出射する緑色蛍光体を混合したものからなり、そのうち蛍光体３ａは出射光が赤色成分を多く含むような混合比率で構成されており、一方蛍光体３ｂは出射光が緑色成分を多く含むような混合比率で構成されている。蛍光体３ｃは青色光で励起されて黄色光を出射する黄色蛍光体からなっている。

光源１ａ、１ｂ、１ｃの上方には各光源１ａ、１ｂ、１ｃの夫々から出射された光源光Ｌ、Ｗ、Ｙが加法混色された混色光ＬＷＹの配光を制御するためのレンズ４が配置されている。

図４〜図６は３種類の光源１ａ、１ｂ、１ｃの夫々から出射される光源光Ｌ、Ｗ、Ｙのスペクトル分布を示しており、図４は光源１ａから出射された光源光Ｌのスペクトル分布、図５は光源１ｂから出射された光源光Ｗのスペクトル分布、図６は光源１ｃから出射された光源光Ｙのスペクトル分布である。

光源１ａから出射される光源光Ｌは、青色ＬＥＤ２から出射された青色光と、青色光で励起された蛍光体３ａが出射する、該青色光とは異なる色調の光との加法混色によるスペクトル分布を有しており、具体的には図４に示すように、約４５０ｎｍ〜８３０ｎｍの連続する波長成分を有し、約４７０ｎｍ〜７１０ｎｍの波長領域の全領域に亘って最大強度の２０％以上を維持している。また、光源光Ｌは２０００Ｋの色温度に相当する色度座標を有する蝋燭の炎の色調を呈しており、高演色性を有している。

光源１ｂから出射される光源光Ｗは、青色ＬＥＤ２から出射された青色光と、青色光で励起された蛍光体３ｂが出射する、該青色光とは異なる色調の光との加法混色によるスペクトル分布を有しており、具体的には図５に示すように、約４２５ｎｍ〜８００ｎｍの連続する波長成分を有し、約４５０ｎｍ〜６６０ｎｍの波長領域の全領域に亘って最大強度の２０％以上を維持している。また、光源光Ｗは７０００Ｋの色温度に相当する色度座標を有する白色の色調を呈しており、高演色性を有している。

光源１ｃから出射される光源光Ｙは、青色ＬＥＤ２から出射される青色光と、青色光で励起された蛍光体３ｃが出射する、該青色光とは異なる色調の光との加法混色によるスペクトル分布を有しており、具体的には図６に示すように、約４５０ｎｍ〜８００ｎｍの連続する波長成分を有し、約４５５ｎｍ〜６６５ｎｍの波長領域の全領域に亘って最大強度の２０％以上を維持している。また、光源光Ｙは色度座標（ｘ、ｙ）がｘ≒０．３５〜０．４５、ｙ≒０．４〜０．５の範囲内にある黄色の色調を呈している。

各光源光Ｌ、Ｗ、Ｙはいずれも少なくとも約４７０ｎｍ〜６６０ｎｍの波長領域の全領域に亘って最大強度の２０％以上を維持している。

上記各光源１ａ、１ｂ、１ｃから出射される光源光Ｌ、Ｗ、Ｙを色度座標上に記したものが図７である。色温度２０００Ｋの光源光Ｌと色温度７０００Ｋの光源光Ｗは黒体放射軌跡上に位置し、色度座標（ｘ、ｙ）がｘ≒０．３５〜０．４５、ｙ≒０．４〜０．５の範囲内にある光源光Ｙは黒体放射軌跡外に位置している。

これら３種類の光源１ａ、１ｂ、１ｃの夫々から出射される光源光Ｌ、Ｗ、Ｙの光束比率を変えることによって加法混色された混色光ＬＷＹが黒体放射軌跡上を連続的に移動するようにできる。

具体的には、光源１ａおよび光源１ｂの夫々の発光源となる青色ＬＥＤの駆動電流を制御して光源１ａから出射される光源光Ｌの光束と光源１ｂから出射される光源光Ｗの光束の比率を変えることにより、光源光Ｌと光源光Ｗの加法混色による混色光ＬＷが光源光Ｌの色度座標と光源光Ｗの色度座標を結ぶ直線（Ｌ−Ｗ）上を移動する。

例えば、光源１ａおよび光源１ｂのうち光源１ａのみに駆動電流を印加したときは混色光ＬＷとはならず光源光Ｌである黒体放射軌跡上の２０００Ｋの色温度を示し、光源１ａの駆動電流を徐々に低減させながら光源１ｂの駆動電流を徐々に増加させていくと、光源１ｂから出射される光源光Ｗの光束の光源１ａから出射される光源光Ｌの光束に対する比率が徐々に増加して光源光Ｌと光源光Ｗの混色光ＬＷが直線（Ｌ−Ｗ）上を光源光Ｌの色度座標から光源光Ｗの色度座標に向かって移動し、印加される駆動電流が光源１ｂのみになると混色光ＬＷとはならず光源光Ｗである黒体放射軌跡上の７０００Ｋの色温度を示す。

そのとき、混色光ＬＷが移動する直線（Ｌ−Ｗ）と黒体放射軌跡は互いに近い距離に位置するものの異なる軌跡を描いている。そこで更に、光源１ｃの駆動電流を制御して光源１ｃから出射される光源光Ｙの光束と混色光ＬＷの光束の比率を変えることにより、光源光Ｙと混色光ＬＷの加法混色による混色光ＬＷＹの色度座標が、混色光ＬＷの色度座標と光源光Ｙの色度座標を結ぶ直線（ＬＷ−Ｙ）と黒体放射軌跡との交点に位置するように設定することができる。

例えば、光源１ａ、１ｂのみに所定の比率となる駆動電流を印加したときは、混色光ＬＷＹとはならず混合光ＬＷである直線（ＬＷ−Ｙ）上の色度座標を示し、光源１ａ、１ｂの駆動電流を所定の比率で維持した状態で徐々に低減させながら光源１ｃの駆動電流を徐々に増加させていくと、光源１ｃから出射される光源光Ｙの光束の光源１ａ、１ｂから出射される光源光Ｌと光源光Ｗの混色光ＬＷの光束に対する比率が徐々に増加して混色光ＬＷと光源光Ｙの混色光ＬＷＹが直線（ＬＷ−Ｙ）上を混色光ＬＷの色度座標から光源光Ｙの色度座標に向かって移動し、印加される駆動電流が光源１ｃのみになると混色光ＬＷＹとはならず光源光Ｙである直線（ＬＷ−Ｙ）上の色度座標を示す。

このとき、光源１ａ、１ｂの夫々の駆動電流を所定の比率で維持した状態で制御すると同時に、光源１ｃの駆動電流を制御することによって、各光源１ａ、１ｂ、１ｃの夫々から出射される光源光Ｌ、Ｗ、Ｙの混色光ＬＷＹの色度座標を、黒体放射軌跡上の直線（ＬＷ−Ｙ）との交点の位置に設定することが可能となる。

表１は、上記手法に基づいて混色光ＬＷＹを２０００Ｋの色温度に相当する色度座標から７０００Ｋの色温度に相当する色度座標までを黒体放射軌跡上を移動させたときの各色温度に対する平均演色評価数Ｒａと（電力−光束）変換効率を示したものである。

この表より、混色光ＬＷＹの平均演色評価数Ｒａは黒体放射軌跡上の色温度２０００Ｋから７０００Ｋまでの各位置において全て９２となり、混色光ＬＷＹの変換効率は全て３４ｌｍ／Ｗとなっており、本発明のＬＥＤ照明灯具が、色調を連続して変化させた場合でも高くて安定した平均演色評価数Ｒａおよび変換効率を有するものであることがわかる。

このように所望の色温度に設定された混色光ＬＷＹがレンズ４で所望の配光に制御されて外部に放出される。このとき、混色光ＬＷＹは約４７０ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域の全領域に亘って最大強度の２０％以上を維持しており、レンズ４で屈折されて外部に出射されるときに所定の強度を維持した連続する波長成分によって混色光ＬＷＹの照射領域の輪郭部に波長成分毎に分離される部分が発生することはなく、照射領域全面に亘って均一性が良好な色度を確保することが可能となる。

特に、レンズ４によって混色光ＬＷＹを集光して外部に出射する場合は、照射領域内で光色の分離が生じないために良好なスポットが得られ、且つ簡単な光学系で集光させることが可能なことから薄くて小型の照明灯具を実現することができる。

また、各光源光Ｌ、Ｗ、Ｙのスペクトルはいずれも視感度の高い黄色光の波長成分を有しているため全光束が大きく明るい光源となっている。従って、光源光Ｌ、Ｗ、Ｙの混色光ＬＷＹにおいても視感度の高い黄色光の波長成分を有しており、全光束が大きく明るい照明灯具となっている。

なお、光源光Ｌおよび光源光Ｗは黒体放射軌跡上に位置することが理想であるが、実際は青色ＬＥＤのスペクトル分布、蛍光体の厚み等における製造上のばらつきによって黒体放射軌跡上からズレることがある。すると、黒体放射軌跡と直線（Ｌ−Ｗ）の間の距離が大きくなり、混色光ＬＷＹを黒体放射軌跡上に位置させるために混色光ＬＷに加える光源光Ｙが大きい光束が必要となり、そのため光源１ｃの駆動電流が大きくなって照明灯具の消費電力が大きくなる。

よって、光源光Ｌおよび光源光Ｗの黒体放射軌跡からのズレはいずれも±０．００５ｄｕｖの範囲内にあることが望ましく、±０．００２ｄｕｖの範囲内にあることが更に望ましい。

また、光原光Ｙの色度座標（ｘ、ｙ）をｘ≒０．３５〜０．４５、ｙ≒０．４〜０．５の範囲内としたが、必ずしもこの値に限定されるものではなく、黒体放射軌跡と直線（ＬＷ−Ｙ）が交点を形成するような緑色領域内の色度座標であればよい。

なお、本実施形態を説明する図面においては、夫々異なる色調の光を出射する３種類の光源１ａ、１ｂ、１ｃを１個づつ設けているが、光源１ａ、１ｂ、１ｃの夫々の個数はこれに限られるものではなく、発光源となる青色ＬＥＤの発光効率、青色光で励起される蛍光体の励起効率、照明灯具に求められる明るさ、消費電力、寸法形状等の条件を考慮して設定される。

その結果、各光源１ａ、１ｂ、１ｃの夫々が１個または複数個であったり、互いの個数が同一あるいは異なるものであったりする場合もある。

更に、本実施例においては、混色光ＬＷＹをレンズ４で配光制御して外部に出射していたが、各光源光Ｌ、Ｗ、Ｙを個々にレンズ４で配光制御してレンズ４外に出射された後に混色光ＬＷＹを形成することも可能である。

この場合も、各光源光Ｌ、Ｗ、Ｙのスペクトル分布がいずれも約４７０ｎｍ〜６６０ｎｍの波長領域の全領域に亘って最大強度の２０％以上を維持しているため、レンズ４外に出射される各光源光Ｌ、Ｗ、Ｙの照射領域内で光色の分離が生じることがない。そのため、レンズ４外で加法混色された混色光ＬＷＹにおいても照射領域全面に亘って均一性が良好な色度を確保することが可能となる。

以上説明したように、本発明は少なくとも２種類の光源１ａ、１ｂが演色性の高い光源光Ｌ、Ｗを出射するようにしたことにより、光源１ｃが出射する補色の光源光Ｙの演色性が低くても全ての色温度領域に亘って混色光の平均演色評価数Ｒａを９０以上とすることが可能となった。

更に、黒体放射軌跡上の２０００Ｋから７０００Ｋの色温度に相当する色度座標間を移動する光はすべて光源光Ｌ、Ｗ、Ｙの３種類の色調の光による混色光とされると共に、３種類の光源光のうち２種類の光源光同士の色度座標を結ぶ３本の直線（Ｌ−Ｗ）、（Ｗ−Ｙ）、（Ｙ−Ｌ）の長さの比率の差が少なくなるように改善された。

その結果、混色光の色度座標を設定するための光源の電流制御が容易になると共に、蝋燭の炎のような色温度の低い光も再現することが可能となった。

混色光ＭＷＧを形成する説明図である。 混色光ＬＷＧを形成する説明図である。 本発明に係わる実施形態の説明図である。 本発明に係わる光源光Ｌのスペクトル分布である。 同じく、本発明に係わる光源光Ｗのスペクトル分布である。 同じく、本発明に係わる光源光Ｙのスペクトル分布である。 同じく、本発明に係わる混色光ＬＷＹを形成する説明図である。 従来の方法で形成された混色光のスペクトル分布図である。 従来の他の方法で形成された混色光のスペクトル分布図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ 光源
２ 青色ＬＥＤ
３ａ、３ｂ、３ｃ 蛍光体
４ レンズ

Claims (4)

1. それぞれ色調が異なる光を出射する第１の光源、第２の光源、および第３の光源の３種類の光源と、前記３種類の光源から出射された光を透過するレンズを備えた照明装置であって、
   前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源はいずれも青色ＬＥＤと前記青色ＬＥＤからの青色光で励起されて該青色光とは異なる色調の光を出射する蛍光体との組み合わせからなり、
   前記第１の光源および前記第２の光源から出射される光は夫々黒体放射軌跡上の２０００Ｋ近傍および７０００Ｋ近傍の色温度に相当する色度座標を有し、
   前記第３の光源から出射される光は黒体放射軌跡外の黄色領域内の色度座標を有し、前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源の夫々から出射される光のスペクトルおよび前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源の夫々から出射された光による混色光のスペクトルはいずれも、少なくとも４７０ｎｍ〜６６０ｎｍの波長領域の全領域に亘って最大強度の２０％以上の連続する波長成分を有していることを特徴とするＬＥＤ照明灯具。
2. それぞれ色調が異なる光を出射する第１の光源、第２の光源、および第３の光源の３種類の光源と、前記３種類の光源から出射された光を透過するレンズを備えた照明装置であって、
   前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源はいずれも青色ＬＥＤと前記青色ＬＥＤからの青色光で励起されて該青色光とは異なる色調の光を出射する蛍光体との組み合わせからなり、
   前記第１の光源および前記第２の光源から出射される光は夫々黒体放射軌跡上の２０００Ｋ近傍および７０００Ｋ近傍の色温度に相当する色度座標を有し、
   前記第３の光源から出射される光は黒体放射軌跡外の黄色領域内の色度座標を有し、
   前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源の夫々から出射される光の平均演色評価数Ｒａおよび前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源の夫々から出射された光の混色光の平均演色評価数Ｒａはいずれも９０以上であることを特徴とするＬＥＤ照明灯具。
3. 前記第１の光源および前記第２の光源から出射される光は、いずれも黒体放射軌跡に対して±０．００５ｄｕｖの範囲内にあることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明灯具。
4. 前記第３の光源から出射される光は、色度座標がＸ＝０．３５〜０．４５、Ｙ＝０．４〜０．５の範囲内にあることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明灯具。

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