JP6278305B2

JP6278305B2 - 光源モジュール

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Publication number: JP6278305B2
Application number: JP2013257473A
Authority: JP
Inventors: 尚子竹井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: JP2015115241A

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。

こ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、ＪＩＳＺ９１１２：２０１２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、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：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、ＳｒＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：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、ＪＩＳＺ８１１３：１９９８やＩＥＣ６００５０−８４５等で定義されている。相関色温度は、例えば、ＪＩＳＺ８７２５：１９９９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、ＣＩＥ１９６０ＵＣＳ（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、ＪＩＳＺ９１１２：２０１２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、ＩＥＣ６００５０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。

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、ＪＩＳＺ８１１３：１９９８やＩＥＣ６００５０−８４５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、ＪＩＳＺ８１１３：１９９８やＩＥＣ６００５０−８４５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。

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^Ｐ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、ＪＩＳＺ８７２６−１９９０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、ＪＩＳＣ８１５５：２０１０の５．３（試験条件）において規定された試験の条件の下で、ＪＩＳＺ８７２４−１９９７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、Ｄ_ＵＶ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。

Ｄ_ＵＶは、例えば、ＪＩＳＺ８７２５−１９９９で定義されている。Ｄ_ＵＶは、ＣＩＥ１９６０ＵＣＳ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ｄ_ＵＶを１０００倍した値（Ｄ_ＵＶ＝１０００ｄ_ＵＶ）である。ｄ_ＵＶ及びＤ_ＵＶ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。

ここで、ｕ_s，ｖ_sは、光源のＣＩＥ１９６０ＵＣＳ色度座標である。また、ｕ₀，ｖ₀は、ＣＩＥ１９６０ＵＣＳ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、ＪＩＳＺ９１１２：２０１２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、Ｄ_ＵＶ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、Ｄ_ＵＶ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、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺を採用することができる。しかしながら、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：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Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：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、Ｄ_ＵＶ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、Ｄ_ＵＶ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、Ｄ_ＵＶ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

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。
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。
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。
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。
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。
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。