JP6278305B2 - 光源モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、生体におけるメラトニン(melatonin)の分泌を抑制することが可能な光源モジュールに関するものである。
近年、照明光源としては、メラトニンの分泌を抑制し、生体リズムの調整や生体の覚醒を促す作用効果を得るものが提案されている(特許文献1)。
特開2011−72388号公報
特許文献1に記載された照明光源は、相関色温度が7100Kを超えており、一般の室内空間で使用した場合の照明空間が、やや青みの強い印象を与える空間であった。
また、一般的に、生体のメラトニン分泌の抑制効果は、光源色が低色温度側になるにつれて低下する傾向にあることが知られている。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌抑制効果の向上を図ることが可能で、且つ、肌見えの良さ及び演色性の向上を図ることが可能な光源モジュールを提供する。
本発明の光源モジュールは、発光部と、波長変換部と、を備える。前記波長変換部は、前記発光部から放射された光の一部を波長変換して異なる波長の光を放射する波長変換材料を含む。前記波長変換部から出射される合成光の相関色温度は、5700K以上7100K以下である。前記発光部は、430nm〜470nmの波長域に第1ピーク波長を有する第1固体発光素子及び、480nm〜510nmの波長域に第2ピーク波長を有する第2固体発光素子のみ、を含む。前記合成光の分光分布は、430nm〜470nmの波長域に第1ピーク強度を有し、480nm〜510nmの波長域に第2ピーク強度を有し、前記第1ピーク強度に対する前記第2ピーク強度の比率が、0.6〜0.9の範囲にある。前記波長変換材料は、黄色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む。前記発光部、及び前記波長変換部から発せられる各光の合成光における、生体作用度が0.9以上である。
この光源モジュールにおいて、前記黄色蛍光体は、530nm〜600nmの波長域に発光スペクトルのピーク波長を有し、前記赤色蛍光体は、600nm〜670nmの波長域に発光スペクトルのピーク波長を有する、ことが好ましい。
この光源モジュールにおいて、前記合成光のDUVが、−5から+2の範囲である、ことが好ましい。
の光源モジュールにおいて、前記合成光のPS値は、80以上である、ことが好ましい。
この光源モジュールにおいて、前記波長変換部は、可視光を透過する透光性材料と前記黄色蛍光体と前記赤色蛍光体との混合体で形成されており、前記第1固体発光素子と前記第2固体発光素子とのうち前記第1固体発光素子のみを覆うように配置されている、ことが好ましい。
この光源モジュールにおいて、前記波長変換部は、可視光を透過する第1透光性材料と前記黄色蛍光体との混合体で形成された第3波長変換部と、可視光を透過する第2透光性材料と前記赤色蛍光体との混合体で形成された第4波長変換部と、を備え、前記第3波長変換部が、前記第1固体発光素子を覆うように配置され、前記第4波長変換部が、前記第2固体発光素子を覆うように配置されている、ことが好ましい。
本発明の光源モジュールは、合成光の相関色温度が、5700K以上7100K以下である。また、本発明の光源モジュールは、前記発光部が、430nm〜470nmの波長域に第1ピーク波長を有する第1固体発光素子及び、480nm〜510nmの波長域に第2ピーク波長を有する第2固体発光素子のみ、を含む。また、本発明の光源モジュールは、前記波長変換材料が、黄色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む。前記合成光の分光分布は、430nm〜470nmの波長域に第1ピーク強度を有し、480nm〜510nmの波長域に第2ピーク強度を有し、前記第1ピーク強度に対する前記第2ピーク強度の比率が、0.6〜0.9の範囲にある。前記発光部、及び前記波長変換部から発せられる各光の合成光における、生体作用度が0.9以上である。よって、本発明の光源モジュールにおいては、光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌抑制効果の向上を図ることが可能で、且つ、肌見えの良さ及び演色性の向上を図ることが可能となる。
図1は、実施形態の光源モジュールの概略断面図である。 図2は、メラトニン分泌抑制の作用関数及び比視感度関数の説明図である。 図3は、実施形態の光源モジュールの分光分布の説明図である。 図4は、第2固体発光素子のピーク波長と、生体作用度及び平均演色評価数Raと、の関係説明図である。 図5は、第1ピーク強度に対する第2ピーク強度の比率と、生体作用度及び平均演色評価数Raと、の関係説明図である。 図6は、実施形態の光源モジュールの第1変形例を示す概略断面図である。 図7は、YAG蛍光体の励起スペクトルである。 図8は、実施形態の光源モジュールの第2変形例を示す概略断面図である。 図9は、実施形態の光源モジュールの第3変形例を示す概略断面図である。 図10は、実施例1の光源モジュールから出射される合成光の分光分布である。 図11は、実施例2の光源モジュールから出射される合成光の分光分布である。 図12は、実施例3の光源モジュールから出射される合成光の分光分布である。
以下では、本実施形態の光源モジュール1aについて、図1〜5に基づいて説明する。
光源モジュール1aは、発光部11と、波長変換部12と、を備える。波長変換部12は、発光部11から放射された光の一部を波長変換して異なる波長の光を放射する波長変換材料を含む。波長変換部12から出射される合成光の相関色温度は、5700K以上7100K以下である。発光部11は、430nm〜470nmの波長域にピーク波長を有する第1固体発光素子11aと、480nm〜510nmの波長域にピーク波長を有する第2固体発光素子11bと、を備える。波長変換材料は、530nm〜600nmの波長域に発光スペクトルのピーク波長を有する黄色蛍光体と、600nm〜670nmの波長域に発光スペクトルのピーク波長を有する赤色蛍光体と、を含む。よって、光源モジュール1aは、光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌抑制効果の向上を図ることが可能で、且つ、肌見えの良さ及び演色性の向上を図ることが可能となる。
光源モジュール1aの各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。
第1固体発光素子11a及び第2固体発光素子11bは、例えば、互いに発光色の異なる発光ダイオード(light emitting diode:LED)により構成することができる。これにより、光源モジュール1aは、LED光源を構成することができる。LED光源とは、例えば、JIS Z9112:2012に定義されているように、LED発光装置の総称である。LEDは、LEDチップでもよいし、LEDチップがパッケージに収納されたものでもよい。LEDは、パッケージに収納するLEDチップの個数が1個でも複数でもよい。LEDチップとしては、チップサイズが0.3mm□(0.3mm×0.3mm)や0.45mm□(0.45mm×0.45mm)や1mm□(1mm×1mm)のもの等を用いることができる。また、LEDチップの平面形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。LEDチップは、平面形状が長方形状の場合、例えば、チップサイズが0.5mm×0.24mmのもの等を用いることができる。
なお、第1固体発光素子11a及び第2固体発光素子11bは、LEDに限らず、例えば、レーザダイオード(半導体レーザ)により構成してもよい。
第1固体発光素子11aは、例えば、430nm〜470nmの波長域にピーク波長を有するLEDにより構成することができる。つまり、第1固体発光素子11aは、発光スペクトルのピーク波長が430nm〜470nmの範囲にある青色LEDにより構成することができる。
青色LEDは、青色の光を放射するLEDチップにより構成することができる。青色の光を放射するLEDチップとしては、例えば、窒化ガリウム系青色LEDチップを採用することができる。
第2固体発光素子11bは、例えば、480nm〜510nmの波長域にピーク波長を有するLEDにより構成することができる。つまり、第2固体発光素子11bは、発光スペクトルのピーク波長が480nm〜510nmの範囲にある青緑色LEDにより構成することができる。
青緑色LEDは、青緑色の光を放射するLEDチップにより構成することができる。青緑色の光を放射するLEDチップとしては、例えば、窒化ガリウム系青緑色LEDチップを採用することができる。
第1固体発光素子11a及び第2固体発光素子11bの各々は、第1電極と、第2電極と、を備えている。第1固体発光素子11a及び第2固体発光素子11bの各々は、第1電極と第2電極とのうち一方がアノード電極、他方がカソード電極である。
光源モジュール1aは、第1固体発光素子11aと第2固体発光素子11bとが実装された実装基板13を備えている。実装基板13は、第1固体発光素子11aと第2固体発光素子11bとを実装する基板である。「実装する」とは、第1固体発光素子11aと第2固体発光素子11bとを、それぞれ配置して機械的に接続することと、それぞれ電気的に接続すること、を含む概念である。
実装基板13は、支持体14と、支持体14に支持され第1固体発光素子11a及び第2固体発光素子11bが電気的に接続される配線部(図示せず)と、を備える。
実装基板13は、支持体14が平板状に形成されている。実装基板13は、支持体14の形状が、平板状に限らず、例えば、第1固体発光素子11aと第2固体発光素子11bとを収納する凹部が一面に形成されたものでもよい。
支持体14の外周形状は、矩形状としてある。支持体14の外周形状は、矩形状に限らず、例えば、矩形以外の多角形状や、円形状等でもよい。支持体14の平面サイズは、第1固体発光素子11aの平面サイズと第2固体発光素子11bの平面サイズとを合わせたサイズよりも大きい。
発光部11は、第1固体発光素子11a及び第2固体発光素子11bそれぞれの数を2つとしてあるが、第1固体発光素子11a及び第2固体発光素子11bそれぞれの数を特に限定するものではない。要するに、第1固体発光素子11aは、1つでも複数でもよい。また、第2固体発光素子11bは、1つでも複数でもよい。光源モジュール1aは、例えば、複数の第1固体発光素子11aを直列接続した直列回路と、複数の第2固体発光素子11bを直列接続した直列回路と、が並列接続された構成とすることができる。光源モジュール1aは、第1固体発光素子11aと第2固体発光素子11bとの電気的な接続関係を特に限定するものではなく、例えば、複数の第1固体発光素子11aと複数の第2固体発光素子11bとが直列接続された構成としてもよい。
光源モジュール1aは、第1固体発光素子11aと第2固体発光素子11bとの配置や数等に基づいて、波長変換部12の形状を適宜設計することができる。
例えば、実装基板13の平面形状が細長の長方形状であり、実装基板13の長手方向に第1固体発光素子11aと第2固体発光素子11bとが交互に配置されている場合、波長変換部12は、半円柱状の形状とすることができる。この半円柱状の波長変換部12は、複数の第1固体発光素子11a及び複数の第2固体発光素子11bを覆うように形成すること。
光源モジュール1aは、波長変換部12の形状を層状の形状としてある。波長変換部12の形状は、層状に限らず、例えば、半球状、半楕円球状、ドーム状、直方体状等の形状でもよい。光源モジュール1aは、支持体14に、第1固体発光素子11a及び第2固体発光素子11bを収納する凹部が形成されている場合、波長変換部12の形状として、例えば、半球状、半楕円球状、ドーム状、直方体状、平板状等の形状を採用できる。
波長変換部12は、可視光を透過する透光性材料と波長変換材料との混合体で形成され、発光部11を覆っていることが好ましい。
透光性材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラス、有機・無機ハイブリッド材料等を用いることもできる。光源モジュール1aは、波長変換部12が、発光部11を封止する封止部を兼ねることができる。
波長変換材料は、上述の、黄色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む。
黄色蛍光体は、発光スペクトルが530nm〜600nmの波長域にピーク波長を有する蛍光体である。黄色蛍光体としては、例えば、Ce3+付活YAG(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体、Eu2+付活酸窒化物蛍光体等を採用することができる。Ce3+付活YAG蛍光体としては、例えば、Y3Al512:Ce3+等が挙げられる。Eu2+付活酸窒化物蛍光体としては、例えば、SrSi222:Eu2+等が挙げられる。光源モジュール1aは、生体のメラトニン分泌抑制効果をより高める観点から、黄色蛍光体の発光スペクトルが530nm〜550nmの波長域にピーク波長を有するのが、より好ましい。
赤色蛍光体は、発光スペクトルが600nm〜670nmの波長域にピーク波長を有するのが好ましい。赤色蛍光体としては、例えば、Eu2+付活窒化物蛍光体等を採用することができる。Eu2+付活窒化物蛍光体としては、例えば、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+や、CaAlSiN3:Eu2+等が挙げられる。光源モジュール1aは、合成光の演色性をより高める観点から、赤色蛍光体の発光スペクトルが600nm〜650nmの波長域にピーク波長を有するのが、より好ましい。
波長変換部12から出射される合成光とは、発光部11から放射され波長変換部12において波長変換されずに波長変換部12から出射する光と、波長変換材料で波長変換されて波長変換部12から出射する光と、の混色光を意味する。
光源モジュール1aは、合成光の相関色温度が、5700K以上7100K以下である。相関色温度は、光源(ここでは、光源モジュール1a)の光色を表すものとして使用されるもので、その光源のuv色度座標に最も近い色度座標をもつ黒体放射の絶対温度として定義される。相関色温度は、JIS Z8113:1998やIEC 60050−845等で定義されている。相関色温度は、例えば、JIS Z8725:1999で規定されている相関色温度の測定方法に従って求める値である。光源の色度座標から最も近い黒体放射のもつ色度座標は、CIE 1960 UCS(uniform-chromaticity-scale)色度座標において光源の色度座標の点から、黒体放射軌跡に垂線を下したときの交点として求められる。5700Kは、JIS Z9112:2012等で定義される昼光色の相関色温度の範囲(5700K〜7100K)の下限である。7100Kは、昼光色の相関色温度の上限であり、また、IEC 60050等で定義される常用光源D65として用いる蛍光ランプの相関色温度の上限である。
ところで、光源モジュール1aは、波長変換部12から出射される合成光の分光分布から下記の(1)式で計算される、メラトニン分泌抑制効果を示す生体作用度が、0.90以上であるのが好ましい。
Figure 0006278305
S(λ)は、光源モジュール1aの分光分布である。λは、波長である。S(λ)は、光源モジュール1aの分光分布の最大値を基準にとって分光分布を相対的に表したものでもよい。分光分布及び相対分光分布については、例えば、JIS Z8113:1998やIEC 60050−845等において定義されている。
A(λ)は、メラトニン分泌抑制の作用関数である。メラトニン分泌抑制の作用関数は、メラトニン分泌を抑制し、生体リズムの調整や生体の覚醒を促す作用効果曲線であり、図2に実線で示すような曲線である。λは、波長である。メラトニン分泌抑制の作用関数A(λ)は、略400nm〜略600nmの範囲において上に凸の曲線となり、波長λが464nmの付近にピークを有する。メラトニン分泌抑制の作用関数は、例えば、参考文献1:G. C. Brainer著、「Action Spectrum for Melatonin Regulation in Humans: Evidence for a Novel Circadian Photoreceptor」、The Journal of Neuroscience、2001年8月15日、21(16)、pp.6405-6412)等に記載されている。
V(λ)は、比視感度である。λは、波長である。標準比視感度曲線は、図2に一点鎖線で示すような曲線である。比視感度については、例えば、JIS Z8113:1998やIEC 60050−845等において定義されている。比視感度は、明所視のCIE標準比視感度を用いるのが好ましい。
上述の(1)式の右辺の分母及び分子における積分波長範囲は、可視光の波長範囲とすればよく、例えば、380nm〜780nmとすることができる。よって、(1)式は、下記の(2)式のように表すことができる。
Figure 0006278305
可視光の波長範囲の短波長限界は、360nm〜400nmの範囲にある。また、可視光の波長範囲の長波長限界は、760nm〜830nmの範囲にある。このため、積分波長範囲は、360nm〜830nmとしてもよい。
光源モジュール1aは、合成光の分光分布から計算される、肌色の好ましさ指数(Preference Index of Skin Color:PS)が80以上であるのが好ましい。
PSは、肌色の好ましさを示す値である。PSは、参考文献2〔橋本 健次郎 他、“照明光下での日本人女性の肌色に対する好ましさの評価方法”、照明学会誌、Vol.82、No.11、p895、1998年〕や参考文献3〔特開平11−258047号公報〕の開示プロセスに準じて導出できる。すなわち、PSは、参考文献2、3に記載された計算手順において、照明ランプの分光分布、色度座標の代わりに、光源モジュール1aの分光分布、色度座標それぞれを使用し、導出できる。要するに、PSの計算手順では、肌色の好ましさに関する算出評価値Pを求めた後に、PS=4×5の計算式を用いてPSを算出することができる。肌色の好ましさ指数とは、上述のように肌色の好ましさを示す値であるが、言い換えれば、人の肌の色見えの好ましさを示す値である。
PSは、標準光源D65の光での値を80と規定されている。したがって、光源モジュール1aは、合成光のPSが80以上であることにより、標準光源D65の光と同等以上に肌の色を好ましく見せることが可能となる。
光源モジュール1aは、生体作用度が0.85以上、且つ、相関色温度が5700K以上7100K以下、且つ、PSが80以上、平均演色評価数Raが95以上、となるように構成されている。これにより、光源モジュール1aは、サーカディアンリズム(circadian rhythm)を整える生体作用効果と肌見えの良さとの両立が可能となる。生体作用度が0.85未満の場合には、サーカディアンリズムを整えるために使用するために、照度を高くする必要があり、人が眩しすぎると感じてしまう懸念がある。光源モジュール1aは、例えば、高齢者福祉施設の入居者の部屋やホスピタルの入院患者の病室等において、主として起床時から昼間における光源として利用することができる。この場合、光源モジュール1aは、照明空間にいる生体のメラトニン分泌を抑制してサーカディアンリズムを整え、かつ肌見えの良い環境を演出可能となる。照明空間とは、光源モジュール1aからの合成光により照明される空間である。照明空間としては、例えば、高齢者福祉施設の入居者の部屋やホスピタルの入院患者の病室等がある。サーカディアンリズムとは、地球上に生息する人に行動や身体機能として現れる、24時間に近い周期のリズムを意味する。24時間に近い周期とは、24±4時間又は24±5時間の周期を意味する。
また、光源モジュール1aは、合成光の平均演色評価数Raが、95以上である。これにより、光源モジュール1aは、演色性が高いことで、様々な物の色見えを自然な色合いにすることが可能となり、高齢者福祉施設の入居者やホスピタルの病室にいる入院患者等に違和感を与えない照明環境を提供することが可能となる。平均演色評価数Raは、例えば、JIS Z8726−1990で規定されている計算手順に従って求める値である。
分光分布は、例えば、JIS C8155:2010の5.3(試験条件)において規定された試験の条件の下で、JIS Z8724−1997の4.2(分光分布の測定方法)によって測定することができる。
光源モジュール1aの合成光の分光分布は、図3に示すように、430nm〜470nmの波長域に第1ピーク強度(M1)を有し、480nm〜510nmの波長域に第2ピーク強度(M2)を有する。なお、図3に示した、合成光の分光分布は、一例であり、特に限定するものではない。
図4は、第2固体発光素子11bのピーク波長と、生体作用度及び平均演色評価数Raと、の関係説明図である。図4は、横軸が第2固体発光素子11bのピーク波長であり、左側の縦軸が生体作用度、右側の縦軸が平均演色評価数Raである。図4中の黒四角(■)は、上述の(2)式で計算された生体作用度である。また、図4中の黒菱形(◆)は、平均演色評価数Raの測定値である。
図4から、生体作用度は、第2固体発光素子11bのピーク波長の変化に対して上に凸となる曲線状に変化することが分かる。また、図4から、平均演色評価数Raは、第2固体発光素子11bのピーク波長の変化に対して上に凸となる曲線状に変化することが分かる。そして、図4からは、第2固体発光素子11bのピーク波長が、480nm〜510nmの波長域にあれば、生体作用度が0.90以上となり、且つ、平均演色評価数Raが90以上となることが分かる。なお、図4は、相関色温度が6500K、且つ、DUVが0の場合を例示したものであるが、5700K〜7100Kであれば、図4と同様の傾向となる。ただし、生体作用度については、相関色温度が5700Kのときに最も低くなるが、0.85以上であればよい。
UVは、例えば、JIS Z8725−1999で定義されている。DUVは、CIE 1960 UCS色度座標の黒体放射軌跡からの偏差を下記(3)式で表した値であるdUVを1000倍した値(DUV=1000dUV)である。dUV及びDUVは、光源(ここでは、照明光源1)の色度座標が黒体放射軌跡の上側にあるときは正の値をとり、下側にあるときは負の値をとる。
Figure 0006278305
ここで、us,vsは、光源のCIE 1960 UCS色度座標である。また、u0,v0は、CIE 1960 UCS色度図上で、光源の色度座標に最も近い、黒体放射軌跡上の点の座標である。
光源モジュール1aは、上述のように、発光部11が、430nm〜470nmの波長域にピーク波長を有する第1固体発光素子11aと、480nm〜510nmの波長域にピーク波長を有する第2固体発光素子11bと、を備える。また、光源モジュール1aは、波長変換材料が、530nm〜600nmの波長域に発光スペクトルのピーク波長を有する黄色蛍光体と、600nm〜670nmの波長域に発光スペクトルのピーク波長を有する赤色蛍光体と、を含む。よって、光源モジュール1aは、光源色が昼光色でありながらも生体のメラトニン分泌抑制効果の向上を図ることが可能となり、且つ、演色性が高く、且つ、肌の色見えの良い環境を演出可能となる。昼光色は、JIS Z9112:2012で定義されている。LEDの光源色は、XYZ表色系における色度によって、昼光色、昼白色、白色、温白色及び電球色の5種類に区分される。
図5は、第1ピーク強度に対する第2ピーク強度の比率と、生体作用度及び平均演色評価数Raと、の関係説明図である。図5は、横軸が第2ピーク強度/第1ピーク強度であり、左側の縦軸が生体作用度、右側の縦軸が平均演色評価数Raである。図5中の黒菱形(◆)は、上述の(2)式で計算された生体作用度である。また、図5中の黒四角(■)は、平均演色評価数Raの測定値である。
図5から、生体作用度は、第2ピーク強度/第1ピーク強度が増加するにつれて向上することが分かる。また、図5から、平均演色評価数Raは、第2ピーク強度/第1ピーク強度の変化に対して上に凸となる曲線状に変化することが分かる。そして、図5からは、第2ピーク強度/第1ピーク強度が0.6〜0.9の範囲にあれば、生体作用度が0.90以上、且つ、平均演色評価数Raが90以上となることが分かる。なお、図5は、相関色温度が6500K、且つ、DUVが0の場合を例示したものであるが、相関色温度が5700K〜7100K、且つ、DUVが−5から+2の範囲であれば、図5と同様の傾向となる。ただし、生体作用度については、相関色温度が5700Kのときに最も低くなるが、0.85以上であればよい。
よって、光源モジュール1aの合成光の分光分布は、第1ピーク強度(M1)に対する第2ピーク強度(M2)の比率(M2/M1)が、0.6〜0.9の範囲にあるのが好ましい。
図6は、光源モジュール1aの第1変形例の光源モジュール1bを示す概略断面図である。なお、光源モジュール1bにおいて光源モジュール1aと同様の構成要素については、光源モジュール1aと同じ符号を付して説明を省略する。
第1変形例の光源モジュール1bは、波長変換部12が、第1固体発光素子11aを覆う第1波長変換部12aと、第2固体発光素子11bを覆う第2波長変換部12bと、で構成されている点が相違するだけである。第1波長変換部12a及び第2波長変換部12bの各々は、半球状の形状に形成されている。第1波長変換部12a及び第2波長変換部12bは、光源モジュール1aの波長変換部12と同様に、透光性材料と黄色蛍光体と赤色蛍光体との混合体により形成されている。
ところで、黄色蛍光体としては、上述のように、Y3Al512:Ce3+を採用することができる。しかしながら、Y3Al512:Ce3+は、図7に示すような励起スペクトルを有しており、第2固体発光素子11bからの光により励起されにくい。実施形態の光源モジュール1aや第1変形例の光源モジュール1bは、第1固体発光素子11a上だけでなく第2固体発光素子11b上にも黄色蛍光体が配置されており、光取り出し効率が低下し、光源の効率が低下する傾向にある。
図8は、光源モジュール1aの第2変形例の光源モジュール1cを示す概略断面図である。なお、光源モジュール1cにおいて光源モジュール1aと同様の構成要素については、光源モジュール1aと同じ符号を付して説明を省略する。
第2変形例の光源モジュール1cは、波長変換部12が、第1固体発光素子11aを覆う第1波長変換部12aのみで構成されている点が相違する。各第1波長変換部12aは、半球状の形状に形成されている。第1波長変換部12aの形状は、特に半球状に限定するものではない。また、各第1波長変換部12aは、それぞれ1つの第1固体発光素子11aを覆っているが、これに限らず、それぞれ複数の第1固体発光素子11aを覆うように形成されていてもよい。
各第1波長変換部12aは、光源モジュール1aの波長変換部12と同様に、透光性材料と黄色蛍光体と赤色蛍光体との混合体により形成されている。
光源モジュール1cは、波長変換部12が、第1固体発光素子11aを覆う第1波長変換部12aのみで構成されているので、光源モジュール1aや光源モジュール1bに比べて、光取り出し効率の向上を図れ、光源としての効率の向上を図ることが可能となる。
図9は、光源モジュール1aの第3変形例の光源モジュール1dを示す概略断面図である。なお、光源モジュール1dにおいて光源モジュール1aと同様の構成要素については、光源モジュール1aと同じ符号を付して説明を省略する。
光源モジュール1dは、波長変換部12が、第1固体発光素子11aを覆う第3波長変換部121と、第2固体発光素子11bを覆う第4波長変換部122と、で構成されている。第3波長変換部121及び第4波長変換部122の各々は、半球状の形状に形成されている。
第3波長変換部121は、第1透光性材料と黄色蛍光体との混合体により形成されている。第4波長変換部122は、第2透光性材料と赤色蛍光体との混合体により形成されている。よって、光源モジュール1dは、光源モジュール1aや光源モジュール1bに比べて、光取り出し効率の向上を図れ、光源としての効率の向上を図ることが可能となる。また、光源モジュール1dは、第2固体発光素子11bから放射された光のうち赤色蛍光体で波長変換されない光を赤色蛍光体で拡散させることも可能となるので、光源モジュール1cに比べて、色むら及び輝度むらを低減することが可能となる。
第1透光性材料及び第2透光性材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラス、有機・無機ハイブリッド材料等を用いることもできる。第1透光性材料と第2透光性材料とは、同じ材料に限らず、異なる材料でもよい。
上述の実施形態等において説明した各図は、模式的なものであり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際のものの寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態等に記載した材料、数値等は、好ましいものを例示しているだけであり、それに限定するものではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。
(実施例1)
実施例1は、実施形態で説明した図1の構造の光源モジュール1aである。
第1固体発光素子11aは、ピーク波長が450nmの青色LEDである。青色LEDは、窒化ガリウム系青色LEDチップである。第2固体発光素子11bは、ピーク波長が490nmの青緑色LEDである。青緑色LEDは、窒化ガリウム系青緑色LEDチップである。波長変換部12は、波長変換材料として、黄色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含む。黄色蛍光体は、540nmにピーク波長を有するY3Al512:Ce3+である。赤色蛍光体は、630nmにピーク波長を有する(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+である。透光性材料は、シリコーン樹脂である。光源モジュール1aは、合成光の色温度が6500Kとなり、且つ、DUVが0となるように、波長変換部12における波長変換材料の配合比を調整した。
図10は、実施例1の光源モジュール1aから出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第1ピーク強度に対する第2ピーク強度の比率が0.66である。また、生体作用度は、0.93である。PSは、83である。平均演色評価数Raは、97である。
(実施例2)
実施例2の光源モジュール1aは、実施例1の光源モジュール1aと同じ構造で、合成光の色温度が7000Kとなり、且つ、DUVが0となるように、波長変換部12における波長変換材料の配合比を調整した点だけが相違する。
図11は、実施例2の光源モジュール1aから出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第1ピーク強度に対する第2ピーク強度の比率が0.65である。また、生体作用度は、0.98である。PSは、80である。平均演色評価数Raは、97である。
(実施例3)
実施例3の光源モジュール1aは、実施例1の光源モジュール1aと同じ構造で、合成光の色温度が6000Kとなり、且つ、DUVが0となるように、波長変換部12における波長変換材料の配合比を調整した点だけが相違する。
図12は、実施例3の光源モジュール1aから出射される合成光の分光分布を示している。合成光の分光分布は、第1ピーク強度に対する第2ピーク強度の比率が0.65である。また、生体作用度は、0.88である。PSは、85である。平均演色評価数Raは、97である。
実施例1〜3の各光源モジュール1aは、相関色温度が5700K以上7100K以下、且つ、生体作用度が0.85以上、且つ、平均演色評価数Raが90以上、且つ、PSが80以上、という条件を満足することが分かる。実施例1〜3の各光源モジュール1aは、合成光の、相関色温度が5700K以上7100K以下であることにより、居住空間でも違和感なく自然に見える白色光を得ることができる。また、実施例1〜3の各光源モジュール1aは、合成光の、生体作用度が0.85以上であることにより、生体が、覚醒時に合成光を受けることでサーカディアンリズムを整えやすくなる。また、実施例1〜3の各光源モジュール1aは、合成光の、平均演色評価数Raが95以上であることにより、合成光が照射される被照射体の見えの忠実性が高くなる。よって、ホスピタル等においては、医師による患者の診察に役立てることが可能となる。また、実施例1〜3の各光源モジュール1aは、PSが80以上であることにより、合成光が照射される患者等に、肌の色を好ましく見せることが可能となる。
1a、1b、1c、1d 光源モジュール
11 発光部
11a 第1固体発光素子
11b 第2固体発光素子
12 波長変換部
12a 第1波長変換部
12b 第2波長変換部
121 第3波長変換部
122 第4波長変換部

Claims (6)

  1. 発光部と、
    前記発光部から放射された光の一部を波長変換して異なる波長の光を放射する波長変換材料を含む波長変換部と、を備え、
    前記波長変換部から出射される合成光の相関色温度が、5700K以上7100K以下であり、
    前記発光部は、430nm〜470nmの波長域に第1ピーク波長を有する第1固体発光素子及び、480nm〜510nmの波長域に第2ピーク波長を有する第2固体発光素子のみ、を含み、
    前記波長変換材料は、黄色蛍光体と、赤色蛍光体と、を含み、
    前記合成光の分光分布は、430nm〜470nmの波長域に第1ピーク強度を有し、480nm〜510nmの波長域に第2ピーク強度を有し、
    前記第1ピーク強度に対する前記第2ピーク強度の比率が、0.6〜0.9の範囲にあり、
    前記発光部、及び前記波長変換部から発せられる各光の前記合成光における、生体作用度が0.9以上である、
    光源モジュール。
  2. 前記黄色蛍光体は、530nm〜600nmの波長域に発光スペクトルのピーク波長を有し、
    前記赤色蛍光体は、600nm〜670nmの波長域に発光スペクトルのピーク波長を有する、
    請求項1に記載の光源モジュール。
  3. 前記合成光のDUVが、−5から+2の範囲である、
    請求項1又は2に記載の光源モジュール。
  4. 前記合成光のPS値は、80以上である、
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光源モジュール。
  5. 前記波長変換部は、可視光を透過する透光性材料と前記黄色蛍光体と前記赤色蛍光体との混合体で形成されており、前記第1固体発光素子と前記第2固体発光素子とのうち前記第1固体発光素子のみを覆うように配置されている、
    請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光源モジュール。
  6. 前記波長変換部は、可視光を透過する第1透光性材料と前記黄色蛍光体との混合体で形成された第3波長変換部と、可視光を透過する第2透光性材料と前記赤色蛍光体との混合体で形成された第4波長変換部と、を備え、前記第3波長変換部が、前記第1固体発光素子を覆うように配置され、前記第4波長変換部が、前記第2固体発光素子を覆うように配置されている、
    請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光源モジュール。
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