JP5702726B2 - 蛍光体を用いる光源の色制御 - Google Patents

Description

本発明の模範的な実施形態は、ＬＥＤ、レーザ・ダイオード又は有機発光素子（ＯＬＥＤ）のような固体発光素子（ＳＳＬ）を有する光源を含む照明装置に関するものである。その特定の用途は、光源が蛍光体(phosphor)材料を含んでいるときに生じることのある色温度の観察される変動を低減する被変調電流源に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、光スペクトルの特定の領域内にピーク波長を持つ光を発生することのできる周知の固体発光素子である。ＬＥＤは、典型的には、照明装置、指示器及び表示装置に用いられる。窒化ガリウム（ＧａＮ）ダイに基づいたＬＥＤが開発されており、これはスペクトルの青色及び／又はＵＶ領域内にピーク波長を持つ光を効率よく放出することができる。白色（可視範囲にわたって比較的一様な強度を持つ光）又は他の色の光を発生するために、ＬＥＤはしばしば一種類の蛍光体又は一群の蛍光体を含む蛍光体材料と組み合わされる。蛍光体の各々は、ＬＥＤによって放出された光の幾分かを、燐光として知られている過程により異なる波長（一般的には相対的に長い波長）の光へ変換する。

この目的のために多種類の蛍光体及びそれらの組合せが開発されており、例えば、米国特許第５９９８９２５号、同第６５２２０６５号及び同第６５３８３７１号、並びに米国特許出願公開第２００８／０１３５８６０号及び同第２００８／０１２４９９９号に開示されている。例えば、（Ｙ_0.4 Ｇｄ_0.6 ）₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂：Ｃｅを有する蛍光体が、ＧａＮダイからの放出された青色光の一部分を黄色光へ変換するために使用される。青色のＧａＮ素子発生光と黄色の蛍光体放出光とで構成されたＬＥＤ素子の全体の放出光は、一般に白色光である。

ＬＥＤは入力電流に比較的速い応答を持ち、電流が印加されたとき素速くターンオンし且つ電流が切断されたとき素速くターンオフする。しかしながら、蛍光体は異なる応答を示す。蛍光体は、ＬＥＤ放出光に応答して比較的素速くターンオンする（燐光発生を開始する）が、比較的長い減衰時間を持つ。その上、ＬＥＤ素子の色は設計耐用期間にわたってシフトしていく傾向がある。これは、照明装置によって放出される色が時間の経過につれて一貫していないことを意味する。

ＬＥＤ素子において色を一貫させるために様々な試みが為されてきた。１つの方策では、相異なる減衰時間を持つ多種類の蛍光体が使用されている。この方策では、各蛍光体の割合を注意深く制御することが必要である。他の方策では、発光色の異なる複数のＬＥＤを使用し、それらが一緒になって所望の色を生成するようにしており、蛍光体を必要としていない。しかしながら、このような構成のためには制御回路が複雑になる傾向がある。

米国特許出願公開第２００８／０１３５８６０号公報

従って、固体発光素子を蛍光体材料と組み合わせて含んでいるような光源から選択された色が得られるようにするための方法が依然として必要とされている。

本発明の一面では、照明装置は光源を含み、該光源は、光を放出する発光素子と、該発光素子によって放出された光の少なくとも一部分を異なる波長の光へ変換する蛍光体材料とを含む。コントローラにより、光源に供給される電流波形の電流オン時間と電流オフ時間との比率を調節し、これによって光源によって放出される光の色に対する蛍光体によって放出される光の寄与分を修正する。

本発明の別の面では、発光素子と該発光素子によって放出された光を異なる波長の光へ変換するように配置された蛍光体とを含んでいる光源によって放出される光の色を変える方法が提供される。本方法は、光源に供給される電流波形の電流オン時間と電流オフ時間との比率を変更し、これによって光源によって放出される光の色に対する蛍光体によって放出される光の寄与分を修正する段階を含む。

本発明の更に別の面では、固体発光素子と該発光素子によって放出された光を異なる波長の光へ変換するように配置された蛍光体とを含んでいる光源によって放出される光の色の一貫性を維持する方法が提供される。本方法は、発光素子に供給される電流波形の電流オン時間と電流オフ時間との比率を変更して、光源によって放出される光の色の変化を低減するように光源によって放出される光の色に対する蛍光体によって放出される光の寄与分を修正する段階を含む。

図１は、本発明の一実施形態に従った照明装置の概略断面図である。 図２は、本発明の別の実施形態に従った照明装置の概略断面図である。 図３は、第１の時点に模範的な光源に印加される第１の電流波形図である。 図４は、一貫した色を維持するために第２の時点に模範的な光源に印加される第２の電流波形図である。 図５は、ＬＥＤ及び蛍光体によって放出される光の強度を時間の経過につれて示すグラフである。

模範的な実施形態の様々な面は、発光素子及び蛍光体を有する光源を含む照明装置、並びにこのような光源を動作させて、照明装置の出力の色を調節できるようにする方法に関する。様々な面では、本方法は、発光素子に供給される電流波形の電流オン時間と電流オフ時間との比率を変更して、光源によって放出される光の色に対する蛍光体によって放出される光の寄与分を修正し、これによって光源の出力の色を調節する段階を含む。前記比率は、前記波形の他のパラメータを同じに維持しながら、前記波形のパルス幅を変更することによって調節することができる。これによって、他の場合には光源の耐用期間の間に生じたであろう光源によって放出される光の色の変動が低減される。

光源の模範的な発光素子の説明を固体発光素子（ＳＳＬ）について行う。ＳＳＬとしては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ・ダイオード、１つ以上の有機層を有する有機発光素子（ＯＬＥＤ）、或いはそれらの組合せ及び／又はそれらの複数個を挙げることができる。しかしながら、電流が印加されたときに光を放出する他の発光素子も用いることができることを理解されたい。

光源による光出力の色は、その相関色温度（ＣＣＴ）で表現することができる。相関色温度は、その知覚色が光源からの光に最も近似している（ケルビン（Ｋ）で表した）完全放射体（黒体）の温度として定義することができる。

簡略して云うと、模範的な照明装置及び方法は、蛍光体がＳＳＬと比べて比較的長い減衰時間を持つことができると云う事実を利用する。電流オン時間（ＳＳＬ及び蛍光体の両方が光を放出している時間）とオフ時間（蛍光体のみが光を放出している時間）との比率を変調することによって、光源による光出力の色温度を制御して、時間の経過につれて一貫して維持することができる。例えば、光源の色温度は、少なくとも１００００時間の動作期間の後で（例えば、１００時間動作して測定したときの）初期色温度の約±１００Ｋ以内、又は±５０Ｋ以内に維持することができる。

本書で用いるとき、「光の色」は、光源のウォームアップ後に、例えば、光源を少なくとも約１分間にわたって動作させた後に測定され、また、例えば、約１時間の動作期間にわたる平均化した色温度とすることができる。色の変動を低減できる光源の耐用期間は、少なくとも１０００時間とすることができ、また少なくとも１００００時間又は少なくとも５００００時間であることもある。

図１及び図２について説明すると、模範的な照明装置がランプ１０の形態で示されている。ランプ１０は蛍光体変換光源１２を含み、該光源１２は、ＵＶ及び／又は青色ＬＥＤ又はＯＬＥＤのような固体発光素子（ＳＳＬ）１４と、変換光源としての蛍光体材料１６とを含む。照明装置は、ＳＳＬに給電する駆動回路１８を含む。具体的に述べると、ＳＳＬ１４に電気的に取り付けられたリード線２０，２２が、ＳＳＬを駆動回路１８と接続する。リード線２０，２２はＳＳＬ１４へ電流を供給して、ＳＳＬ１４からＵＶ及び／又は可視光のような電磁放射線（これは、便宜のために、「光」と呼ぶ）を放出させる。

ランプ１０は更に、図２に示されているように、反射器ハウジング２４のような、光源のためのハウジングを含むことができる。

蛍光体材料１６は、ＳＳＬ１４によって放出された光を受け取って、ＳＳＬによって放出された光の一部分を異なる（例えば、より長い）波長の光へ変換するように配置される。蛍光体材料１６は一種以上の蛍光体を含み、それらの各々はＳＳＬの発光スペクトルの一部と一致する励起波長を持ち、従ってＳＳＬによって放出された光の少なくとも幾分かの波長を変換することのできる。

蛍光体材料１６は１つの層の形態であってよく、その中に一種の蛍光体又は複数種の蛍光体の混合物を含むことができる。或いは、蛍光体材料は、異なる蛍光体材料の別々の層で形成することができる。いずれの場合でも、蛍光体材料はＳＳＬ１４上に直接堆積してもよく、或いは光透過性材料の１つ又は複数の介在層によってＳＳＬ１４から隔てて配置してもよい。更に別の実施形態では、蛍光体材料は光透過性カプセル封止材料の中に分散させることができる。一例として、図１は、ＳＳＬ１４上に直接設けた層として蛍光体材料を示しており、また図２は、カプセル封止材料層３０によってＳＳＬ１４から隔てて配置された蛍光体材料を示している。開示した実施形態のいずれにおいても、ランプ１０からの光出力は、ＳＳＬ１４によって放出された光と、蛍光体１６によって放出された変換光との組合せであり、この組合せにより所望の色を構成し、その色は、例えば相関色温度（ＣＣＴ）として表される。

ＳＳＬ１４はシェル(shell) ３２（図１）内にカプセル封止することができ、シェルはＳＳＬ１４及び蛍光体１６を取り囲む。シェル３２及び／又は層３０は、少なくとも一部は、ガラス又はプラスチック（例えば、エポキシ、低温ガラス、ポリマー、熱可塑性材料、熱硬化性材料、樹脂など）のようなカプセル封止材料から形成することができる。シェル３２は典型的には、ＳＳＬ１４及び蛍光体含有層１６又は分散体によって発生される光の波長に対して透明又は実質的に光透過性である。

蛍光体層を形成するための様々な方法が知られている。例えば、光硬化性又は熱硬化性シリコーン中の蛍光体材料の液体懸濁液をＳＳＬ１４上に堆積して、例えば、外部光源からの光又はＳＳＬからの光によって硬化させることができる。

ＳＳＬ１４は、その放出された放射線が蛍光体に導かれたときに選択された色温度の白色光を生じさせることのできる任意の半導体青色及び／又はＵＶ光源とすることができる。典型的なＵＶ／青色ＬＥＤは約２５０ｎｍ〜５００ｎｍの発光波長を持つ。このようなＬＥＤは複数の半導体層から形成することができ、それらの半導体層の１つは典型的にはＧａＮ又はＩｎＧａＡｌＮのような混合窒化物であり、その場合、Ｉｎ、Ｇａ及びＡｌの割合は所望の発光スペクトルを達成するように選択することができる。このようなＬＥＤは周知であり、例えば、米国特許第５９９８９２５号、同第６５２２０６５号及び同第６５３８３７１号、並びに米国特許出願公開第２００８／０１３５８６０号及び第２００８／０１２４９９９号に記載されている。ＯＬＥＤは、２つの電極の間、例えば、陰極と光透過性基板上に形成された光透過性陽極との間に１つ以上の発光層を含む。発光層は、陽極と陰極との間に電圧を印加したとき光を放出する。電圧源からの電圧の印加時に、電子が陰極から有機層の中へ直接注入され、且つ正孔が陽極から有機層の中へ直接注入される。電子及び正孔は有機層の中を進行して、発光中心で再結合する。この再結合プロセスの結果、光子すなわち光の放出が生じる。レーザ・ダイオード及びＯＬＥＤを形成する方法もまた周知であり、例えば、米国特許出願公開第２００２／０１９０６６１号、同第２００４／０２５１８１８号、同第２００６／０１２５４１０号、同第２００８／０１３６３３７号及び同第２００８／０１３７００８号、並びに米国特許第７０４９７５７号、同第６５６６８０８号及び同第６８００９９９号に記載されている。

動作について説明すると、電力がＳＳＬ１４に供給されて、それを作動する。作動されたとき、ＳＳＬ１４は一般にその頂部表面から離れる方向に一次光を放出する。放出された一次光の少なくとも幾分かは蛍光体含有層１６によって吸収される。次いで蛍光体層１６は、一次光の吸収に応答して、二次光、すなわち、相対的に長いピーク波長を持つ変換光を放出する。例えば、ＬＥＤは５００ｎｍ又はそれより低い波長でピーク放出を持ち、且つ蛍光体は５００ｎｍよりも長い波長でピーク放出を持つ。二次光は層１６中の蛍光体によって様々な方向にランダムに放出される。一次及び二次光の少なくとも一部分は、シェル３２が存在する場合（シェルはレンズとして作用することがある）、該シェルを通過し、照明装置１０から出力光として出て行く。図２の実施形態では、光はランプを出ていく前にハウジング２４で反射させることができる。

模範的な実施形態では、ランプは単一のＳＳＬを含んでいるが、他の実施形態では、ランプは複数のＳＳＬを含むことができ、これらは全て同じ駆動回路で駆動することができ、或いは別々の駆動回路で駆動することができる。

駆動回路１８はスイッチングされた直流を供給する。模範的な駆動回路は、電源４０（これは、模範的な実施形態では、ＤＣ電源である）と、電流のオン及びオフのスイッチングを制御するコントローラ４２とを含む。

模範的な実施形態では、コントローラ４２は、電流をオン及びオフに繰り返しスイッチングするためにスイッチ４４（例えば、トランジスタ）を作動するマイクロコントローラである。これは、図３に例示されているように、波長λを持つ各サイクル毎に（例えば、矩形波の形態の）オン・パルス４６を回路中に生じさせ、これによりＳＳＬを作動する。サイクル周波数ｆ（ｆ＝１／λ）は、例えば、少なくとも約３０Ｈｚにすることができ、これは、知覚されるランプの色が一定であるように裸眼に対する如何なるランプのちらつきも防止するのに充分な速さである。一実施形態では、周波数ｆは少なくとも約５０Ｈｚであり、また別の実施形態では、約１５０Ｈｚ又はそれより高い周波数までである。周波数が高すぎると、スイッチング損失がかなり大きくなる。従って、一実施形態では、周波数は１０ＫＨｚよりも低くし、又は１ＫＨｚよりも低くする。

マイクロコントローラ４２は、マイクロプロセッサであってよく、またＣＰＵと、読出し専用メモリ（ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ）のような、スイッチを動作させるため及びパルス幅を修正するためのソフトウエア命令を記憶するメモリと、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）のような、パルス幅に対する修正を決定するために用いられるデータを受け取るメモリと、パルスを調時するためのクロック発生器と、スイッチ及び照明装置の他の構成要素と通信するための１つ以上の入出力（Ｉ／Ｏ）装置とを含むことができ、これらの構成要素の全ては単一のマイクロチップ又は複数のチップ上に支持することができる。

マイクロコントローラ４２は、ＳＳＬに供給される波形内の電流オン時間と電流オフ時間との比率ｔ₁ ／ｔ₂ を制御する。一実施形態では、マイクロコントローラ４２は、電流パルスのオン時間（パルス幅）ｔ₁ を（スイッチ４４が各サイクルにおいて開放／閉成状態に留まっている期間を制御することによって）調節可能に制御するように構成されており、従ってパルス幅変調器として作用する。他の実施形態では、比率ｔ₁ ／ｔ₂ はサイクル波長λを修正することによって調節することができ、この場合、パルス幅は同じ幅に留めることができる。

模範的な矩形波パルスでは、電流は０とＩ_max との間を実質的に瞬時に（例えば、数ナノ秒で）変化し、次いでオン時間（パルス幅）ｔ₁ にわたってＩ_max に維持され、次いでパルスの終わりにＩ_max と０との間を実質的に瞬時に変化し、ゼロより低くなることはない（負のパルスはない）。模範的な実施形態における矩形波が図示されているが、台形波又は鋸歯状波のような他の形状の電流パルスを用いることもできる。台形パルスでは、電流は、例えば、数マイクロ秒にわたってＩ_max まで次第に増大し、設定された時間の後に最大値から次第に減少する。鋸歯状パルスでは、電流はいったんＩ_max に達した後に低下し始める。

前に述べたように、オン時間とオフ時間との比率ｔ₁ ／ｔ₂ はマイクロコントローラ４２によって調節することができる。これはパルス幅変調（ＰＷＭ）により、すなわち、ｔ₁ を調節することによって達成することができる。ｔ₁ とｔ₂ との間の関係はまた、電流がオンであるサイクル中の割合であるデューティサイクルとして表すことができる。すなわち、デューティサイクルｄ＝［ｔ₁ ／（ｔ₁ ＋ｔ₂ ）］×１００である。例えば、図３に示されている例では、比率ｔ₁ ／ｔ₂ は約１であり（デューティサイクルは５０％）、また図４では、比率は約０．５である（デューティサイクルは３３％）。一実施形態では、比率ｔ₁ ／ｔ₂ は少なくとも１．２の倍率で調節できる。例えば、ｔ₁ ／ｔ₂ は約１．２から約１．０へ、又は１．０から約０．８３へ変えることができる。別の実施形態では、比率ｔ₁ ／ｔ₂ は少なくとも２の倍率で調節できる。例えば、ｔ₁ ／ｔ₂ は約１から約０．５へ変えることができる。別の実施形態では、比率ｔ₁ ／ｔ₂ は少なくとも３の倍率で調節できる。例えば、比率ｔ₁ ／ｔ₂ は１．５から０．５へ変えることができる。他の実施形態では、比率ｔ₁ ／ｔ₂ は少なくとも４又は少なくとも１０の倍率で調節できる。比率ｔ₁ ／ｔ₂ は、例えば、ランプの耐用期間の間に、一回に又は幾つかの増分でこのような倍率で調節することができる。

一般に、パルスは、パルス幅変調の前及び後で同じ高さＩ_max である。しかしながら、Ｉ_max は、例えば、光源の輝度を変えるために、調節することができる。

オン時間とオフ時間との比率ｔ₁ ／ｔ₂ は、図５を参照して説明するように、ランプの色に影響を与える。その理由は、ＤＣパルスに対するＳＳＬの応答が蛍光体とは異なるためである。詳しく述べると、図５に示されているように、時点ｔ＝０（電流パルスの開始した後の時点）で、ＳＳＬ１４及び蛍光体１６の両方が光源として作用しており、これはそれぞれの光子数によって実証されている。電流がオフに切り換えられたとき（図５に示された例では約５００マイクロ秒の時点に）、ＳＳＬの発光強度は、典型的には約１０〜２０ナノ秒以内に、急速にゼロに低下する。しかしながら、蛍光体１６は測定可能なレベルの光を放出し続ける。そのレベルは、電流がオンであるときのレベルよりも低いけれども、ランプによる光出力の全体の色に影響を及ぼすほどの有意なレベルである。図５からは明らかではないが、蛍光体の光出力は最終的にはゼロまで減衰するが、より長い期間が掛かり、例えば、約１０ミリ秒以上かかり、すなわち、ＳＳＬがゼロまで減衰する速度のほんの小さい割合で減衰するに過ぎない。この差は、減衰期間の半減期（電流がオフに切り換えられたときに光源によって出力される光がその最大値の半分まで減衰するのに掛かる時間）で表すことができる。ＬＥＤ又は他のＳＳＬの半減期は、蛍光体の半減期の１０％以下、一実施形態では、蛍光体の半減期の約０．０１％のように約１％以下であることがある。一実施形態では、蛍光体は比較的長い減衰時間（例えば、λの少なくとも１／２）を持ち、またサイクル時間よりも長い減衰時間を持つように選択することができる。例えば、サイクル時間λが約６．６ｍｓ（１５０Ｈｚ）である場合、蛍光体は少なくとも約５ｍｓ（例えば、約１０ｍｓ）の減衰時間を持つ長減衰蛍光体とすることができ、また、サイクル時間が５０ｍｓ（３０Ｈｚ）である場合、蛍光体は少なくとも５０ｍｓの減衰時間を持つものとすることができる。

比較的長い減衰時間を持つ蛍光体を選択することにより、光源は、比率ｔ₁ ／ｔ₂ を変えることによって異なる知覚出力色（平均の色）を生じさせるように調整することができる。一般に、蛍光体によって放出される光の相関色温度がＳＳＬによって放出される光の色温度よりも低いので、比率ｔ₁ ／ｔ₂ が減少するにつれて、ランプの色温度が減少する。例えば、比率ｔ₁ ／ｔ₂ を第１の比率から該第１の比率よりも低い（又は高い）第２の比率へ変更することによって、ランプによる光出力の色温度の変化を、少なくとも約１００Ｋ（例えば、約１０００Ｋ又はそれ以上まで）にすることができる。色温度は、光出力を１つの色温度から別の色温度へ変更するように選択することができる。或いは、比率を時間につれて変えることにより、比率を何ら変更しなかった場合にランプの耐用期間にわたって通常生じるような色温度の変化を低減し又は実質的に無くして、ランプの一貫性を維持することができる。

選択されるオン時間とオフ時間との比率ｔ₁ ／ｔ₂ はＳＳＬ及び蛍光体の選択に左右されることがある。例えば、ＳＳＬが３００００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を持つ青色ＯＬＥＤであり且つ蛍光体が２５００ＫのＣＣＴを持っている場合、ＣＣＴは、オン時間とオフ時間との比率ｔ₁ ／ｔ₂ をかえることによって６０００Ｋ〜約２７００Ｋに可変調節することができる。ＯＬＥＤよりはむしろ青色ＬＥＤである場合、色温度（ＣＣＴ）は約３０００〜５０００Ｋにすることができる。

模範的な実施形態では、サイクル時間が一定の波長λに維持されているが、波長はランプの動作中に変化することもあると考えられる。従って、ｔ₁ ／ｔ₂ の比率は、（例えば、約１０〜１００サイクルの期間にわたる）平均オン時間と平均オフ時間との比率であると見なすことができる。

一実施形態では、比率ｔ₁ ／ｔ₂ を変えることによってランプの色温度を調節する能力が、ランプの耐用期間にわたって生じる自然な色温度の変化を相殺するために用いられる。一実施形態では、マイクロコントローラ４２は、ランプが動作しているときに比率ｔ₁ ／ｔ₂ を自動的に調節する。例えば、比率ｔ₁ ／ｔ₂ は、ランプ動作の１００時間毎に（又は他の選択された期間毎に）小さい増分で減少させることができる。比率ｔ₁ ／ｔ₂ を変える量（又は変化率）は、例えば、典型的なランプ動作条件下でランプを運転して、一貫した色温度を維持するために比率ｔ₁ ／ｔ₂ を増分的に調節することによって、実験的に決定することができる。

図１に例示されている別の実施形態では、マイクロコントローラ４２を制御するために帰還ループが用いられる。例えば、マイクロコントローラ４２はセンサ５０からの検知された測定値に応答する、センサ５０は、ランプによる光出力の色を検知して、検知した色を表す信号をマイクロコントローラ４２へ伝送するように配置される。測定値が閾値変化を越える色温度の変化を表しているとき、マイクロコントローラは比率ｔ₁ ／ｔ₂ を適切に変更する。センサは、ランプがウォームアップした後にのみ光の色を測定するようにプログラムすることができる。適当なセンサ５０としては、複数の異なる波長で光の強度を測定する分光光度計が挙げられる。

別の実施形態では、色温度は使用者によって選択的に調節可能である。例えば、図２に示されているように、マイクロコントローラ４２と通信する色選択器５２が設けられる。（例えば、ボタンを押す、ノブを回すこと等によって）色選択器５２を操作することによって、使用者は、例えば、暖白色（約３０００Ｋ）と冷白色（約４０００Ｋ）との間の可変の色温度を、例えば数百ケルビンの増分で、選択することができる。

理解されるように、スイッチ４４に加えて、駆動回路は、使用者がランプをオン又はオフに切り換えることができるようにする電源スイッチ５４を含むことができる。更に、回路が単一のＳＳＬを含むものとして図示されているが、複数のＳＳＬを駆動回路に含めて、単一のコントローラ４２によって制御することができる。

本ランプ１０に適切に用いることのできる蛍光体としては、限定するものではないが、下記の一般的な持続性蛍光体、すなわち、
（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ａｌ₂ Ｏ₄ ：Ｅｕ，Ｄｙ
ＳｒＡｌ₄ Ｏ₇ ：Ｅｕ，Ｄｙ
Ｓｒ₄ Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ，Ｄｙ
Ｓｒ₂ ＭｇＳｉ₂ Ｏ₇ ：Ｅｕ，Ｄｙ
（Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＳｉ₂ Ｏ₇ ：Ｅｕ，Ｄｙ
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）Ａｌ₂ Ｏ₄ ：Ｃｅ
Ｚｎ₁₁Ｓｉ₄ Ｂ₁₀Ｏ₃₄：Ｍｎ，Ｉｎ
Ｃａ₂ Ａｌ₂ ＳｉＯ₇ ：Ｃｅ，Ｍｎ
ＣａＡｌ₂ Ｏ₄ ：Ｃｅ，Ｍｎ
ＭｇＡｌ₂ Ｏ₄ ：Ｃｅ，Ｖ
が挙げられる。

上記の蛍光体は全て、様々なサイクル時間に適している長い減衰時間を持つ。比較的長い減衰時間を持つ他の蛍光体も使用することができる。（参考書「Phosphor Handbook 2nd Edition, Editors Shinoyama and Yen 」を参照されたい）。

模範的な実施形態の範囲を制限しようとするものではなく、以下の実施例は模範的なシステム及び方法の適用を実証する。

減衰時間の長い青緑色蛍光体Ｃａ₂ ＭｇＳｉ₂ Ｏ₇ ：Ｅｕ，Ｄｙを、ニチア(Nichia)社から入手した紫外／紫色ＬＥＤ光源によって駆動した。ＬＥＤは５０Ｈｚの周波数を用いて５０％のデューティサイクルで動作させた。ＬＥＤは、外部の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）によってオン及びオフにスイッチングされる定電流電源装置によって駆動した。ＭＯＳＦＥＴスイッチは、ＰＩＣ１６Ｆ６９０マイクロコントローラによって駆動した。サイクル内に９．５ミリ秒の時点で開始して５０マイクロ秒毎に１回ずつスペクトル走査を行った。これにより、ＬＥＤ光源の完全オンから完全オフまでの変化が１０ミリ秒で生じたことが分かった。図５は、得られたＬＥＤ光源及び蛍光体光源についてのデータを示す。図は、減衰時間の長い蛍光体が、それに対するＬＥＤによる励起の停止後も長くエネルギを放出していることを明瞭に示している。ＬＥＤ及び蛍光体が非常に異なる波長の光を放出しているので、オン時間とオフ時間との比率及びオン時間におけるパルスの強度（Ｉ_max ）は全体の平均知覚周波数をシフトさせると予想される。２つの光源の組合せは統合されて、特定の色温度の一定の白色光として知覚される。

以上、本発明を好ましい実施形態について説明した。明らかに、当業者には、以上の詳しい説明を読み且つ理解することによって様々な修正及び変更を為し得よう。本発明はこのような全ての修正及び変更を含むものとして解釈されるべきものであるとする。

１０ ランプ
１２ 蛍光体変換光源
１４ 固体発光素子（ＳＳＬ）
１６ 蛍光体材料
１８ 駆動回路
２０、２２ リード線
２４ 反射器ハウジング
３０ カプセル封止材料層
３２ シェル
４０ 電源
４４ スイッチ
４６ オン・パルス
５４ 電源スイッチ

Claims (20)

1. 光を放出する発光素子、及び該発光素子によって放出された光の少なくとも一部分を異なる波長の光へ変換する、相異なる減衰時間を持つ複数の蛍光体材料を有する光源と、
   前記光源による光出力の色を前記光源がウォームアップした後にのみに所定の動作期間に渡って検知し、検知した色の前記所定の動作期間に渡る平均を表す色信号を生成するセンサと、
   前記センサからの前記色信号に応答して、前記発光素子に供給される電流波形の電流オン時間と電流オフ時間との比率を調節し、これによって前記光源によって放出される光の色を修正するコントローラと、
   を有する照明装置。
2. 前記発光素子は固体発光素子を有しており、単一の前記固体発光素子からの光に基づいて複数の蛍光体材料が白色の光を発生する、請求項１記載の照明装置。
3. 前記固体発光素子は、発光ダイオード、レーザ・ダイオード、有機発光素子、並びにそれらの組合せ及びそれらの複数個より成る群から選択される、請求項２記載の照明装置。
4. 前記コントローラは、時間の経過につれての前記光源によって放出される光の色の変動を低減するように前記比率を調節する、請求項１乃至３のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記コントローラは、スイッチの作動によって前記比率を調節する、請求項１乃至４のいずれかに記載の照明装置。
6. 前記電流波形は、スイッチングされたＤＣ電流である、請求項５記載の照明装置。
7. 前記コントローラは、少なくとも１．２の倍率で電流のオン時間とオフ時間との比率を変化させるように構成されている、請求項１乃至６のいずれかに記載の照明装置。
8. 前記コントローラは少なくとも３０Ｈｚの周波数のパルスを発生する、請求項１乃至７のいずれかに記載の照明装置。
9. 前記コントローラはパルス幅変調器を有している、請求項１乃至８のいずれかに記載の照明装置。
10. 前記コントローラは、第１の幅及び第１の周波数を持つパルスを発生する第１のモードと、前記第１の幅よりも短い第２の幅及び前記第１の周波数と同じ周波数を持つパルスを発生する第２のモードとを有している、請求項９記載の照明装置。
11. 前記複数の蛍光体材料の各々は、前記波形の１サイクルの時間の少なくとも半分である減衰時間を持ち、各サイクルが単一のパルスを有している、請求項９または１０に記載の照明装置。
12. 前記コントローラは、前記色信号の値が閾値変化を越えるときに前記パルス幅を調節し、前記光源の出力の色の変化を補償する、請求項９乃至１１のいずれかに記載の照明装置。
13. 更に、前記コントローラと通信するユーザー作動可能な選択器を有している請求項１乃至１２のいずれかに記載の照明装置。
14. 前記発光素子は複数の固体発光素子を有しており、
    前記コントローラは、前記電流オン時間と電流オフ時間との比率を調節することによって、前記複数の固体発光素子の光の色を調節することができる、請求項１乃至１３のいずれかに記載の照明装置。
15. 前記コントローラは、前記電流オン時間と電流オフ時間との比率を調節することによって、前記光源の相関色温度を少なくとも１００Ｋずつ調節することができ、
    前記コントローラは、前記照明装置の少なくとも１００００時間の動作後、前記光源によって放出される光の相関色温度が、前記光源によって放出される光の初期相関色温度の１００Ｋ以内になるように、前記電流オン時間と電流オフ時間との比率を調節する、請求項１乃至１４のいずれかに記載の照明装置。
16. 発光素子と該発光素子によって放出された光を異なる波長の光へ変換するように配置された、相異なる減衰時間を持つ複数の蛍光体とを含んでいる光源によって放出される光の色を変える方法であって、
    前記光源による光出力の色を前記光源がウォームアップした後にのみに所定の動作期間に渡って検知する段階と、
    検知した色の前記所定の動作期間に渡る平均を表す色信号を生成する段階と、
    前記色信号に応答して、発光素子に供給される電流波形の電流オン時間と電流オフ時間との比率を変更し、これによって光源によって放出される光の色を修正する段階を有する方法。
17. 固体発光素子と該発光素子によって放出された光を異なる波長の光へ変換するように配置された、相異なる減衰時間を持つ複数の蛍光体とを含んでいる光源によって放出される光の色の一貫性を維持する方法であって、
    前記光源による光出力の色を前記光源がウォームアップした後にのみに所定の動作期間に渡って検知する段階と、
    検知した色の前記所定の動作期間に渡る平均を表す色信号を生成する段階と、
    前記色信号に応答して、前記発光素子に供給される電流波形の電流オン時間と電流オフ時間との比率を変更して、前記光源によって放出される光の色の変化を低減するように前記光源によって放出される光の色を修正する段階を有する方法。
18. 更に、使用者の選択によって前記電流オン時間と電流オフ時間との比率を変更する段階を含んでいる請求項１６または１７に記載の方法。
19. 前記色を修正する段階は、第１の幅及び第１の周波数を持つパルスを発生する第１のモードから、前記第１の幅よりも短い第２の幅及び前記第１の周波数と同じ周波数を持つパルスを発生する第２のモードに変更する段階を有している、請求項１６乃至１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記発光素子は固体発光素子を有しており、単一の前記固体発光素子からの光に基づいて前記複数の蛍光体材料が白色の光を発生する、請求項１６乃至１９のいずれかに記載の方法。