JP6328227B2 - 発光装置およびｌｅｄ電球 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置およびＬＥＤ電球に関する。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を有する発光装置は、例えば液晶表示装置のバックライト、信号装置、各種スイッチ類、車載用ランプ、一般照明等の照明装置に利用されている。特に、白熱電球の代替品としてＬＥＤと蛍光体とを組合せた白色光源が注目されており、例えば白熱電球と同等の形状を有するＬＥＤ電球等が知られている。ＬＥＤ電球は、例えば基体部と、基体部に設けられたランプ口金と、グローブと、グローブ内に配置され、白色発光ダイオードを有するＬＥＤチップと、基体部内に設けられたＬＥＤチップの点灯回路と、備える一体型のランプ構造を有する。このとき、ランプ口金は基体部に電気的に接続される。

白熱電球の明るさは、一般的にユーザーの嗜好により調整される。例えば、暗くなるように明るさを調整すると、タングステンフィラメントの発光特性により、発光は赤みの強い白色光になり、色温度も低下する方向にある。このように、明るさに従って色温度が変化する白熱電球の発光特性は、無意識のうちに人々に受け入れられているため、新たな発光装置を提案した場合においても、白熱電球同様の発光特性が求められる。

しかしながら、従来の発光装置では、同一の色温度の白色光で明るさを自在に調節することはできるが、白色光の色温度の変化に応じて全光束等の明るさを変えることは困難であった。例えば、ＬＥＤと蛍光体とを組合せて白色光を得る従来の白色光源の場合、ＬＥＤの明るさを調整しても、白色光の色温度に変化は生じない。このため、発光色を変化させるには、蛍光体の種類やＬＥＤの種類を変更する必要等があった。

特許第４８６２０９８号公報 特開２００７−２９９５９０号公報

本発明の一態様では、調光と調色を同時に行うことができ、自然な白色光が得られる発光装置を提供することを課題の一つとする。

実施形態の発光装置は、互いに直列接続で電気的に接続されたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の第１の白色発光ダイオードを備え、第１の色温度を有する第１の白色光を発光する第１の白色光源と、互いに直列接続で電気的に接続されたＭ個（ＭはＮ未満の自然数）の第２の白色発光ダイオードと第２の白色発光ダイオードに直列接続で電気的に接続され、第１の抵抗値を有する第１の抵抗素子とを備え、第１の白色光源と並列接続で電気的に接続され、第１の色温度よりも低い第２の色温度を有する第２の白色光を発光する第２の白色光源と、制御回路と、を具備し、第１の白色光と第２の白色光との混合白色光を発光する。第１の白色光源の駆動電圧は、第２の白色光源の駆動電圧よりも高い。制御回路は、混合白色光の全光束が高いほど混合白色光の色温度が高くなるように、第１の白色光源および第２の白色光源に供給される電流量を調整する。

発光装置の回路構成例を示す回路図である。 ＬＥＤ電球の構造例を示す図である。 発光装置の構造例を示す断面図である。 発光装置の構成例を示す上面図である。 発光装置の回路構成を示す回路図である。 発光装置の発光特性を説明するための回路図である。 発光装置の電流―電圧の関係を示す図である。 発光装置の電流−電圧の関係を示す図である。 発光装置の電流特性を示す図である。 発光装置の電流−全光束の関係を示す図である。 発光装置の回路構成を示す回路図である。 発光装置の電流−電圧の関係を示す図である。 発光装置の全光束−色温度の関係を示す図である。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、例えば厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、発光装置の回路構成を示す回路図である。図１に示す発光装置１は、第１の色温度を有する第１の白色光を発光する白色光源１１と、第１の色温度よりも低い第２の色温度を有する第２の白色光を発光する白色光源１２と、を具備する。発光装置１は、第１の白色光と第２の白色光との混合白色光を発光する機能を有する。白色光源１１および白色光源１２には、例えば同一の電源回路により電流を供給することができる。

白色光源１２は、白色光源１１と並列接続で電気的に接続される。第１の白色光の色温度と第２の白色光の色温度を異ならせることにより、白色光源１１および白色光源１２の発光状態に応じて、混合白色光の色温度を変化させることができる。例えば、ＣＩＥ色度図において、第１の白色光と第２の白色光とのＣｘの差は０．０４以上であり、かつＣｙの差は０．００１以上であることが好ましい。

白色光源１１の駆動電圧は、白色光源１２の駆動電圧よりも高い。これにより、発光装置１に供給する電流量が大きくなり、白色光源１１に印加される電圧と白色光源１２に印加される電圧とを同じにすることができ、発光装置１全体の電流−電圧特性において、変曲点を得ることができる。なお、駆動電圧とは、白色光源を発光させる（各白色発光ダイオードを発光させる）ために必要な値の電圧のことをいう。

白色光源１１は、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の白色発光ダイオード２１を備える。Ｎ個の白色発光ダイオード２１は、互いに直列接続で順方向に電気的に接続される。例えば、２段目の白色発光ダイオード２１のアノードが１段目の白色発光ダイオード２１のカソードに電気的に接続される。なお、図１では、３個の白色発光ダイオード２１が直列接続で電気的に接続されているが、これに限定されず、直列接続で電気的に接続される白色発光ダイオード２１の数は、白色光源１１に求められる発光特性等に応じて適宜設定することができる。また、直列接続で電気的に接続された白色発光ダイオード２１を１つの白色発光ダイオード群として、互いに並列接続で電気的に接続された複数の白色発光ダイオード群を設けてもよい。

白色光源１２は、Ｍ個（ＭはＮ未満の自然数）の白色発光ダイオード２２と、抵抗素子３０と、を備える。Ｍ個の白色発光ダイオード２２は、互いに直列接続で順方向に電気的に接続される。例えば、２段目の白色発光ダイオード２２のアノードが１段目の白色発光ダイオード２２のカソードに電気的に接続される。なお、図１では、２個の白色発光ダイオード２２が直列接続で電気的に接続されているが、これに限定されず、直列接続で電気的に接続される白色発光ダイオード２２の数は、白色光源１２に求められる発光特性等に応じて適宜設定することができる。また、直列接続で電気的に接続された白色発光ダイオード２２を１つの白色発光ダイオード群として、互いに並列接続で電気的に接続された複数の白色発光ダイオード群を設けてもよい。

白色光源１２の駆動電流に対する白色光源１１の駆動電流の比は、例えば１０以上であることが好ましい。これにより、白色光源１１および白色光源１２の発光状態に応じて混合白色光の色温度を目視で確認できる程度に調整することができる。なお、駆動電流とは、白色光源を発光させるため（各白色発光ダイオードを発光させるため）に必要な量の電流のことをいう。白色光源の駆動電流値は、例えば直列接続で電気的に接続される白色発光ダイオードの数により調整することができる。

白色発光ダイオード２１および白色発光ダイオード２２は、例えば発光ダイオード素子と、発光ダイオード素子の光による励起により白色光を発光する蛍光体と、を具備する。

発光ダイオード素子は、３７０ｎｍ乃至４２０ｎｍに発光ピーク波長を有する光を発する。発光ダイオード素子としては、例えばＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系等の紫外乃至紫色発光の発光ダイオード素子を用いることができる。

蛍光体は、例えば発光ダイオード素子の表面に形成されるシリコーン樹脂等の有機膜に分散させることにより用いられる。蛍光体が分散した有機膜を蛍光体膜ともいう。

蛍光体としては、例えば赤色、緑色、青色等の少なくとも三原色を呈する光を発光する蛍光体を混合して用いることができる。混合蛍光体に用いられる蛍光体の種類や配合比は、白色光源１１および白色光源１２に求められる色温度等の発光特性に応じて適宜設定される。蛍光体の種類や配合比を調整することにより、例えば昼白色や昼光色の白色光を実現することができる。

青色を呈する光を発する蛍光体（青色蛍光体ともいう）としては、発光ピーク波長が４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲の蛍光体を用いることができ、例えば式（１）で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活アルカリ土類クロロ燐酸塩蛍光体を用いることが望ましい。
一般式：（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_５（ＰＯ_４）_３・Ｃｌ …（１）
（式中、ｘ、ｙ、及びｚは０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．１、０．００５≦ｚ＜０．１を満足する数である）

緑色を呈する光を発する蛍光体（緑色蛍光体ともいう）としては、発光ピーク波長が４９０ｎｍ乃至５８０ｎｍの範囲の蛍光体を用いることができ、例えば式（２）で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）及びマンガン（Ｍｎ）付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、式（３）で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）及びマンガン（Ｍｎ）付活アルカリ土類珪酸塩蛍光体、式（４）で表される組成を有するセリウム（Ｃｅ）付活希土類アルミン酸塩蛍光体、式（５）で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活サイアロン蛍光体、及び式（６）で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活サイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも１種を用いることが望ましい。
一般式：（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）（Ｍｇ_１−ｕＭｎ_ｕ）Ａｌ_１０Ｏ_１７ …（２）
（式中、ｘ、ｙ、ｚ、及びｕは０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満足する数である）
一般式：（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ}Ｂａ_ｘＭｇ_ｙＥｕ_ｚＭｎ_ｕ）_２ＳｉＯ_４ …（３）
（式中、ｘ、ｙ、ｚ、及びｕは０．１≦ｘ≦０．３５、０．０２５≦ｙ≦０．１０５、０．０２５≦ｚ≦０．２５、０．０００５≦ｕ≦０．０２を満足する数である）
一般式：ＲＥ_３Ａ_ｘＡｌ_{５−ｘ−ｙ}Ｂ_ｙＯ_１２：Ｃｅ_ｚ …（４）
（式中、ＲＥはＹ、Ｌｕ、及びＧｄから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、Ａ及びＢは対をなす元素であって、（Ａ、Ｂ）が（Ｍｇ、Ｓｉ）、（Ｂ、Ｓｃ）、（Ｂ．Ｉｎ）のいずれかであり、ｘ、ｙ、及びｚはｘ＜２、ｙ＜２、０．９≦ｘ／ｙ≦１．１、０．０５≦ｚ≦０．５ を満足する数である）
一般式：（Ｓｉ、Ａｌ）_６（Ｏ、Ｎ）_８：Ｅｕ_ｘ …（５）
（式中、ｘは０＜ｘ＜０．３を満足する数である）
一般式：（Ｓｒ_１−ｘＥｕ_ｘ）_αＳｉ_βＡｌ_γＯ_δＮ_ω …（６）
（式中、ｘ、α、β、γ、δ、及びωは０＜ｘ＜１、０＜α≦３、１２≦β≦１４、２≦γ≦３．５、１≦δ≦３、２０≦ω≦２２を満足する数である）

赤色を呈する光を発する蛍光体（赤色蛍光体ともいう）としては、発光ピーク波長が５８０ｎｍ乃至６３０ｎｍの範囲の蛍光体を用いることができ、例えば式（７）で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活酸硫化ランタン蛍光体、式（８）で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）及びビスマス（Ｂｉ）付活酸化イットリウム蛍光体、式（９）で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活カズン蛍光体、及び式（１０）で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活サイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも１種を用いることが望ましい。
一般式：（Ｌａ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_ｙ）_２Ｏ_２Ｓ …（７）
（式中、ＭはＳｍ、Ｇａ、Ｓｂ、及びＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘ及びｙは０．０８≦ｘ＜０．１６、０．０００００１≦ｙ＜０．００３を満足する数である）
一般式：（Ｙ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＢｉ_ｙ）_２Ｏ_３ …（８）
（式中、ｘ及びｙは０．０１≦ｘ＜０．１５、０．００１≦ｙ＜０．０５を満足する数である）
一般式：（Ｃａ_{１−ｘ−ｙ}Ｓｒ_ｘＥｕ_ｙ）ＳｉＡｌＮ_３ …（９）
（式中、ｘ及びｙは０≦ｘ＜０．４、０＜ｙ＜０．５を満足する数である）
一般式：（Ｓｒ_１−ｘＥｕ_ｚ）αＳｉ_βＡｌ_γＯ_δＮ_ω …（１０）
（式中、ｘ、α、β、γ、δ、及びωは０＜ｘ＜１、０＜α≦３、５≦β≦９、１≦γ≦５、０．５≦δ≦２、５≦ω≦１５を満足する数である）

なお、蛍光体として青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体を挙げたが、これに限定されない。例えば、青緑色蛍光体や深赤色蛍光体を用いてもよい。青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体に加えて、上記青緑色蛍光体や深赤色蛍光体を適宜用いることにより、例えば平均演色評価数Ｒａが９５を超える白色光を得ることができる。

青緑色蛍光体としては、発光ピーク波長が４６０ｎｍ乃至４９０ｎｍの範囲の蛍光体が挙げられ、例えば式（１１）で表されるユーロピウム（Ｅｕ）及びマンガン（Ｍｎ）付活アルカリ土類珪酸塩蛍光体等を用いることが望ましい。
一般式：（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ}Ｓｒ_ｘＭｇ_ｙＥｕ_ｚＭｎ_ｕ）_２ＳｉＯ_４ …（１１）
（式中、ｘ、ｙ、ｚ、及びｕは０．１≦ｘ≦０．３５、０．０２５≦ｙ≦０．１０５、０．０２５≦ｚ≦０．２５、０．０００５≦ｕ≦０．０２を満足する数である）

深赤色蛍光体としては、発光ピーク波長が６３０ｎｍ乃至７８０ｎｍの範囲の蛍光体が挙げられ、例えば式（１２）で表される組成を有するマンガン（Ｍｎ）付活マグネシウムフロロジャーマネート蛍光体等を用いることが望ましい。
一般式：αＭｇＯ・βＭｇＦ_２・（Ｇｅ_１−ｘＭｎ_ｘ）Ｏ_２ …（１２）
（式中、α、β、及びｘは３．０≦α≦４．０、０．４≦β≦０．６、０．００１≦ｘ≦０．５を満足する数である）

上記蛍光体の中から、少なくとも３原色を構成する蛍光体種を選択し、配合比率を変えることで、色温度が異なる複数種の白色光源が得られる。本実施形態の発光装置は、少なくとも２種類の色温度を有する白色光源を使用し、両者を適宜組合わせることで、明るさが制御された種々の混合白色光を得ることができる。

抵抗素子３０は、白色光源１２に印加される電圧を調整する機能を有する。抵抗素子３０は、Ｍ個の白色発光ダイオード２２と直列接続で電気的に接続される。白色光源１２に抵抗素子３０を設けることにより、ある電流値において白色光源１１側に印加される電圧と白色光源１２側に印加される電圧が等しくなる。

抵抗素子３０は、第１の抵抗値を有する。抵抗素子３０の抵抗値は、白色光源１２に求められる発光特性等に応じて適宜設定することができる。抵抗素子３０は、例えば白色発光ダイオード２２と同一基板上に設けられるが、これに限定されず、白色発光ダイオード２２と異なる基板上に設けてもよい。

なお、白色光源の数は、図１に示す構成に限定されず、３つ以上の白色光源を設けてもよい。３つ以上の白色光源も直列接続で電気的に接続される白色発光ダイオードおよび白色ダイオードに直列接続で電気的に接続される抵抗素子を具備する。このとき、白色光源の数が増えるにつれて駆動電流および駆動電圧が低くなるように、直列接続で電気的に接続される白色発光ダイオードの数および抵抗素子の抵抗値を設定する。また、白色光源の数を増やした場合であっても同一の電源回路により各白色光源に電流を供給することができる。

例えば、白色光源１１および白色光源１２に加えて第３の白色光源を設ける場合、第３の白色光源は、互いに直列接続で順方向に電気的に接続されたＬ個（ＬはＭ未満の自然数）の第３の白色発光ダイオードと第３の白色発光ダイオードと直列接続で電気的に接続され、第１の抵抗値よりも高い第２の抵抗値を有する第２の抵抗素子とを備える。第３の白色光源は、白色光源１１および白色光源１２と並列接続で電気的に接続される。また、第３の白色光源は、第２の色温度よりも低い第３の色温度を有し、第１の白色光および第２の白色光とともに混合白色光を構成する第３の白色光を発光する。このとき、Ｎは３以上であり、かつＭは２以上である。さらに、白色光源１２の駆動電圧は、第３の白色光源の駆動電圧よりも高い。

第１の白色光および第２の白色光からなる混合白色光の明るさは、例えば白色発光ダイオード２１および白色発光ダイオード２２の駆動電流の制御、又は一般的なＬＥＤ電球の調光に用いられる位相制御方式等により調整することができる。このとき、駆動電流の制御パターンや位相制御のパターンを任意に変更することができるが、本実施形態の発光装置では、色温度が高い白色光ほど明るくなるように制御する。上記明るさの制御は、例えば電源回路その他の制御回路等により行うことができる。

図１における発光装置１では、白色光源１１および白色光源１２に電流を供給した場合、電流の値が白色光源１１の駆動電流未満の場合には、白色光源１２に支配的に電流が流れるが、電流の値が白色光源１１の駆動電流以上の場合には、白色光源１１に支配的に電流が流れる。このとき、白色光源１１および白色光源１２に供給される電流が大きくなるほど発光装置１が発光する混合白色光の全光束が大きくなり、発光する白色光の色温度が変化する。すなわち、白色光源１１および白色光源１２に供給する電流量を変化させることにより、全光束および色温度を変化させることができる。なお、全光束は、例えば積分球方式または配光測定方式により測定することができる。

このように、本実施形態の発光装置は、白色光が異なる色温度であり且つ異なる電流−電圧特性である複数の白色光源を用い、複数の白色光源の光を任意の強度比で混合した混合白色光を発光する構成である。上記構成にすることにより、複数の白色光源のそれぞれを示す色温度を上限及び下限とする任意の中間色の混合白色光を得ることができる。また、電流に応じて全光束が変化し、かつ白色光の全光束が高いほど色温度が高く（白色光の全光束が低いほど色温度が低く）なるため、供給する電流に応じて調光および調色の両方を行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
図２はＬＥＤ電球の構成を示す図である。図２に示すＬＥＤ電球５０は、発光装置５１が設けられた基体５２と、グローブ５３と、口金５４と、を具備する。発光装置５１としては、第１の実施形態に示す発光装置を用いることができる。基体５２は、例えば放熱性を有する金属材料等を有することが好ましい。グローブ５３は、発光装置５１を覆うように基体５２に取り付けられる。グローブ５３は、例えばガラス等の透光性を有する材料を用いて形成される。口金５４は、基体５２および発光装置５１に電気的に接続される。口金５４は、導電性材料により形成される。なお、例えば基体５２の内部に発光装置５０に供給する電流を制御する制御回路として点灯回路を設けてもよい。

さらに、発光装置５１の構造例について図３を参照して説明する。図３は、ＬＥＤ電球における発光装置５１の構造例を示す断面模式図である。ここでは、一例として、白色光源１１および白色光源１２を具備する発光装置の例について説明する。

図３に示す発光装置５１は、基板６１上に設けられた白色発光ダイオード５１ａおよび白色発光ダイオード５１ｂを具備する。白色発光ダイオード５１ａは、図１の白色発光ダイオード２１に相当し、白色発光ダイオード５１ｂは、図１の白色発光ダイオード２２に相当する。基板６１としては、例えば配線基板を用いることができ、白色発光ダイオード５１ａおよび白色発光ダイオード５１ｂを配線基板に電気的に接続してもよい。

白色発光ダイオード５１ａは、発光ダイオード素子６２ａと、発光ダイオード素子６２ａを覆う蛍光体膜６３ａを有する。白色発光ダイオード５１ａには、例えば図１に示す白色発光ダイオード２１を用いることができる。なお、白色発光ダイオード５１ａとして、発光ダイオード素子６２ａと、発光ダイオード素子６２ａを覆う蛍光体膜６３ａを有するＬＥＤチップを用いてもよい。

白色発光ダイオード５１ｂは、発光ダイオード素子６２ｂと、発光ダイオード素子６２ｂを覆う蛍光体膜６３ｂを有する。なお、白色発光ダイオード５１ｂとして、発光ダイオード素子６２ｂと、発光ダイオード素子６２ｂを覆う蛍光体膜６３ｂを有するＬＥＤチップを用いてもよい。

なお、図示しないが、基板６１上に図１に示す抵抗素子３０を形成することもできる。

さらに、図４に示すように、白色発光ダイオード５１ａ、白色発光ダイオード５１ｂ、および抵抗素子６４を、基板６１上にマトリクス状に配置してもよい。図４は本実施形態のＬＥＤ電球における発光装置の構成例を示す上面図である。白色発光ダイオード５１ａ、白色発光ダイオード５１ｂ、および抵抗素子６４は、例えば配線基板である基板６１により図１に示すような接続関係となるように電気的に接続してもよい。

以上のように、本実施形態のＬＥＤ電球は、第１の実施形態の発光装置を適用することにより、調光および調色の両方の機能を得ることができる。

本実施例では、実際に作製したＬＥＤ電球について説明する。

（実施例１）
図５は、実施例１における発光装置の回路構成を示す回路図である。図５に示す発光装置７０は、白色光源７１と、白色光源７２と、を具備する。白色光源７２は、白色光源７１に並列接続で電気的に接続される。白色光源７１は、図１に示す白色光源１１に相当し、白色光源７２は、図１に示す白色光源１２に相当する。

白色光源７１は、互いに直列接続で順方向に電気的に接続された４個の白色発光ダイオード８１を備え、４個の白色発光ダイオード８１を１つの白色発光ダイオード群としたとき、互いに並列接続で電気的に接続された４つの白色発光ダイオード群を備える。白色発光ダイオード８１が発する白色光の色温度は２８００Ｋである。

白色光源７２は、互いに直列接続で順方向に電気的に接続された２個の白色発光ダイオード８２を備え、２個の白色発光ダイオード８２を１つの白色発光ダイオード群としたとき、互いに並列接続で電気的に接続された２つの白色発光ダイオード群を備える。白色発光ダイオード８２が発する白色光の色温度は２０００Ｋである。さらに、白色光源７２は、白色発光ダイオード８２に直列接続で電気的に接続された抵抗素子９０を備える。抵抗素子９０は、抵抗値の変化による発光特性の変化を調べるため可変抵抗素子とした。

上記発光装置を用いて第２の実施形態に示すようなＬＥＤ電球を作製した。実施例１におけるＬＥＤ電球の発光特性について説明する。

まず、比較として図６に示すように白色光源７１および白色光源７２が並列接続で電気的に接続されていない場合の発光装置の発光特性例を図７に示す。

抵抗素子９０の抵抗値が０Ωのとき、白色光源７１に対して電流を供給したときに印加される電圧は、白色光源７２に対して電流を供給したときに印加される電圧よりも低い。さらに、白色光源７１の電圧値を結ぶ線は、白色光源７２の電圧値を結ぶ線と交差しない。

一方、抵抗素子９０の抵抗値が１００Ω、３００Ω、５００Ωのとき、抵抗素子９０の抵抗値が０Ωのときよりも白色光源７２に印加される電圧が高くなり、白色光源７１の電圧値を結ぶ線は、白色光源７２の電圧値を結ぶ線と交差する。

さらに、抵抗素子９０の抵抗値が３００Ωのときの実施例１における発光装置の電流−電圧の関係を図８に示し、発光装置全体に供給する電流と各白色光源に流れる電流との関係を図９に示す。図８に示すように、実施例１における発光装置７０において、電流値が２０ｍＡまでは電圧値を結ぶ線の傾きが相対的に大きくなる。これは、図９に示すように、白色光源７２に支配的に電流が流れているからである。さらに、図８に示すように、電流値が２０ｍＡを超えると電圧値を結ぶ線の傾きが相対的に小さくなり、白色光源７１の電圧と白色光源７２の電圧が同じになる。これは図９に示すように、白色光源７２に流れる電流が飽和状態になり、白色光源７１に支配的に電流が流れているからである。なお、図８に示した白色光源７２の電圧値を結ぶ線と白色光源７１の電圧値を結ぶ線との交点と同じ電流値における座標点が発光装置７０全体の電圧値を結ぶ線における変曲点に相当する。

さらに、実施例１の発光装置に供給される電流−全光束の関係について図１０に示す。図１０から発光装置に供給する電流の増加とともに全光束が増加することがわかる。このことから、実施例１の発光装置は、電流量を調整することにより全光束を調整することができることがわかる。

（実施例２）
図１１は、実施例２における発光装置の回路構成を示す回路図である。図１１に示す発光装置１７０は、白色光源１７１と、白色光源１７２と、白色光源１７３と、を具備する。白色光源１７２および白色光源１７３は、白色光源１７１に並列接続で電気的に接続される。白色光源１７１は、図５に示す白色光源７１に相当し、白色光源１７３は、図５に示す白色光源７２に相当する。

白色光源１７１は、互いに直列接続で順方向に電気的に接続された４個の白色発光ダイオード１８１を備え、４個の白色発光ダイオード１８１を１つの白色発光ダイオード群としたとき、互いに並列接続で電気的に接続された４つの白色発光ダイオード群を備える。白色発光ダイオード１８１が発する白色光の色温度は２８００Ｋである。

白色光源１７２は、互いに直列接続で順方向に電気的に接続された３個の白色発光ダイオード１８２を備え、３個の白色発光ダイオード１８２を１つの白色発光ダイオード群としたとき、互いに並列接続で電気的に接続された２つの白色発光ダイオード群を備える。白色発光ダイオード１８２が発する白色光の色温度は２４００Ｋである。さらに、白色光源１７２は、白色発光ダイオード１８２に直列接続で電気的に接続された抵抗素子１９２を備える。抵抗素子１９２は、抵抗値の変化による発光特性の変化を調べるため可変抵抗素子とした。

白色光源１７３は、互いに直列接続で順方向に電気的に接続された２個の白色発光ダイオード１８３を備え、２個の白色発光ダイオード１８３を１つの白色発光ダイオード群としたとき、互いに並列接続で電気的に接続された２つの白色発光ダイオード群を備える。白色発光ダイオード１８３が発する白色光の色温度は２０００Ｋである。さらに、白色光源１７３は、白色発光ダイオード１８３に直列接続で電気的に接続された抵抗素子１９３を備える。抵抗素子１９３は、抵抗値の変化による発光特性の変化を調べるため可変抵抗素子とした。

上記発光装置を用いて第２の実施形態に示すようなＬＥＤ電球を作製した。実施例２におけるＬＥＤ電球の発光特性について説明する。

抵抗素子１９２の抵抗値が５０Ωであり、抵抗素子１９３の抵抗値が３００Ωのときの実施例２における発光装置の電流−電圧の関係を図１２に示す。実施例２における発光装置１８０において、電流値が２０ｍＡまでは電圧値を結ぶ線の傾きが一番大きくなる。これは、白色光源１７３に支配的に電流が流れていることを示す。さらに電流値が２０ｍＡを超え、６０ｍＡまでは電圧値を結ぶ線の傾きが２０ｍＡまでの傾きよりも小さくなり、白色光源１７２の電圧と白色光源１７３の電圧が同じになる。これは白色光源１７３に流れる電流が飽和状態になり、白色光源１７２に支配的に電流が流れていることを示す。さらに電流値が６０ｍＡを超えると電圧値を結ぶ線の傾きが６０ｍＡまでの傾きよりもさらに小さくなり、白色光源１７１の電圧と白色光源１７２の電圧が同じになる。これは白色光源１７２に流れる電流が飽和状態になり、白色光源１７１に支配的に電流が流れていることを示す。なお、図１２に示した白色光源１７３の電圧値を結ぶ線と白色光源１７２の電圧値を結ぶ線との交点と同じ電流値の座標点が第１の変曲点に相当し、白色光源１７２の電圧値を結ぶ線と白色光源１７１の電圧値を結ぶ線との交点と同じ座標点が第２の変曲点に相当する。このように、変曲点の数を増やすことにより、電流−電圧特性をより滑らかな曲線で表すことができる。

（比較例１および比較例２）
比較例１として、白色光の色温度が２８００Ｋの一般的なＬＥＤ電球を用意し、比較例２として白熱電球を用意し、実施例１および実施例２との発光特性の違いを比較した。

実施例１、実施例２、比較例１、および比較例２について全光束−色温度の関係を図１３に示す。図１３からわかるとおり、比較例１は、全光束が変化しても色温度が２６００Ｋ以上２８００Ｋ以下の範囲でしか変化していないのに対し、実施例１および実施例２は、全光束の変化に対し色温度が１８００Ｋ以上２８００Ｋ以下の広範囲で変化することがわかる。また、実施例１および実施例２の発光特性は、白熱電球である比較例２の発光特性に近いことがわかる。さらに、実施例１に比べて実施例２の発光特性の方が白熱電球である比較例２の発光特性に近いことがわかる。このことから、抵抗素子を有し、並列接続で電気的に接続された白色光源の数を増やし、電流−電圧特性において変曲点を増やすことにより、発光特性をより所望の特性に近づけることができることがわかる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…発光装置、１１…白色光源、１２…白色光源、２１…白色発光ダイオード、２２…白色発光ダイオード、３０…抵抗素子、５１…発光装置、５１ａ…白色発光ダイオード、５１ｂ…白色発光ダイオード、５２…基体、５３…グローブ、５４…口金、６１…基板、６２ａ…発光ダイオード素子、６２ｂ…発光ダイオード素子、６３ａ…蛍光体膜、６３ｂ…蛍光体膜、７０…発光装置、７１…白色光源、７２…白色光源、８１…白色発光ダイオード、８２…白色発光ダイオード、９０…抵抗素子、１７０…発光装置、１７１…白色光源、１７２…白色光源、１７３…白色光源、１８１…白色発光ダイオード、１８２…白色発光ダイオード、１８３…白色発光ダイオード、１９２…抵抗素子、１９３…抵抗素子。

Claims (10)

1. 互いに直列接続で順方向に電気的に接続されたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の第１の白色発光ダイオードを備え、第１の色温度を有する第１の白色光を発光する第１の白色光源と、
   互いに直列接続で順方向に電気的に接続されたＭ個（ＭはＮ未満の自然数）の第２の白色発光ダイオードと前記第２の白色発光ダイオードに直列接続で電気的に接続され、第１の抵抗値を有する第１の抵抗素子とを備え、前記第１の白色光源と並列接続で電気的に接続され、前記第１の色温度よりも低い第２の色温度を有する第２の白色光を発光する第２の白色光源と、
   制御回路と、を具備し、前記第１の白色光と前記第２の白色光との混合白色光を発光する発光装置であって、
   前記第１の白色光源の駆動電圧は、第２の白色光源の駆動電圧よりも高く、
   前記制御回路は、前記混合白色光の全光束が高いほど前記混合白色光の色温度が高くなるように、前記第１の白色光源および前記第２の白色光源に供給される電流量を調整する、発光装置。
2. ＣＩＥ色度図において、前記第１の白色光源と前記第２の白色光源とのＣｘの差は０．０４以上であり、かつ前記第１の白色光源と前記第２の白色光源とのＣｙの差は０．００１以上である、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第２の白色光源の駆動電流に対する前記第１の白色光源の駆動電流の比は、１０以上である、請求項１または請求項２に記載の発光装置。
4. 前記第１の白色発光ダイオードおよび前記第２の白色発光ダイオードは、３７０ｎｍ乃至４２０ｎｍに発光ピーク波長を有する光を発する発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子の光による励起により白色光を発光する蛍光体と、を有し、
   前記蛍光体は、
   一般式：（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_５（ＰＯ_４）_３・Ｃｌ …（１）
   （式中、ｘ、ｙ、及びｚは０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．１、０．００５≦ｚ＜０．１を満足する数である）
   で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活アルカリ土類クロロ燐酸塩蛍光体を含む青色蛍光体と、
   一般式：（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）（Ｍｇ_１−ｕＭｎ_ｕ）Ａｌ_１０Ｏ_１７ …（２）
   （式中、ｘ、ｙ、ｚ、及びｕは０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満足する数である）
   で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）及びマンガン（Ｍｎ）付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、
   一般式：（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ}Ｂａ_ｘＭｇ_ｙＥｕ_ｚＭｎ_ｕ）_２ＳｉＯ_４ …（３）
   （式中、ｘ、ｙ、ｚ、及びｕは０．１≦ｘ≦０．３５、０．０２５≦ｙ≦０．１０５、０．０２５≦ｚ≦０．２５、０．０００５≦ｕ≦０．０２を満足する数である）
   で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）及びマンガン（Ｍｎ）付活アルカリ土類珪酸塩蛍光体、
   一般式：ＲＥ_３Ａ_ｘＡｌ_{５−ｘ−ｙ}Ｂ_ｙＯ_１２：Ｃｅ_ｚ …（４）
   （式中、ＲＥはＹ、Ｌｕ、及びＧｄから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、Ａ及びＢは対をなす元素であって、（Ａ、Ｂ）が（Ｍｇ、Ｓｉ）、（Ｂ、Ｓｃ）、（Ｂ．Ｉｎ）のいずれかであり、ｘ、ｙ、及びｚはｘ＜２、ｙ＜２、０．９≦ｘ／ｙ≦１．１、０．０５≦ｚ≦０．５ を満足する数である）で表される組成を有するセリウム（Ｃｅ）付活希土類アルミン酸塩蛍光体、
   一般式：（Ｓｉ、Ａｌ）_６（Ｏ、Ｎ）_８：Ｅｕ_ｘ …（５）
   （式中、ｘは０＜ｘ＜０．３を満足する数である）
   で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活サイアロン蛍光体、及び
   一般式：（Ｓｒ_１−ｘＥｕ_ｘ）_αＳｉ_βＡｌ_γＯ_δＮ_ω …（６）
   （式中、ｘ、α、β、γ、δ、及びωは０＜ｘ＜１、０＜α≦３、１２≦β≦１４、２≦γ≦３．５、１≦δ≦３、２０≦ω≦２２を満足する数である）
   で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活サイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも１つを含む緑色蛍光体と、
   一般式：（Ｌａ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_ｙ）_２Ｏ_２Ｓ …（７）
   （式中、ＭはＳｍ、Ｇａ、Ｓｂ、及びＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘ及びｙは０．０８≦ｘ＜０．１６、０．０００００１≦ｙ＜０．００３を満足する数である）
   で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活酸硫化ランタン蛍光体、
   一般式：（Ｙ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＢｉ_ｙ）_２Ｏ_３ …（８）
   （式中、ｘ及びｙは０．０１≦ｘ＜０．１５、０．００１≦ｙ＜０．０５を満足する数である）
   で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）及びビスマス（Ｂｉ）付活酸化イットリウム蛍光体
   一般式：（Ｃａ_{１−ｘ−ｙ}Ｓｒ_ｘＥｕ_ｙ）ＳｉＡｌＮ_３ …（９）
   （式中、ｘ及びｙは０≦ｘ＜０．４、０＜ｙ＜０．５を満足する数である）
   で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活カズン蛍光体、及び
   一般式：（Ｓｒ_１−ｘＥｕ_ｚ）αＳｉ_βＡｌ_γＯ_δＮ_ω …（１０）
   （式中、ｘ、α、β、γ、δ、及びωは０＜ｘ＜１、０＜α≦３、５≦β≦９、１≦γ≦５、０．５≦δ≦２、５≦ω≦１５を満足する数である）
   で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活サイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも１つを含む赤色蛍光体と、を有する、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記蛍光体は、
   一般式：（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ}Ｓｒ_ｘＭｇ_ｙＥｕ_ｚＭｎ_ｕ）_２ＳｉＯ_４ …（１１）
   （式中、ｘ、ｙ、ｚ、及びｕは０．１≦ｘ≦０．３５、０．０２５≦ｙ≦０．１０５、０．０２５≦ｚ≦０．２５、０．０００５≦ｕ≦０．０２を満足する数である）
   で表されるユーロピウム（Ｅｕ）及びマンガン（Ｍｎ）付活アルカリ土類珪酸塩蛍光体、及び
   一般式：αＭｇＯ・βＭｇＦ_２・（Ｇｅ_１−ｘＭｎ_ｘ）Ｏ_２ …（１２）
   （式中、α、β、及びｘは３．０≦α≦４．０、０．４≦β≦０．６、０．００１≦ｘ≦０．５を満足する数である）で表される組成を有するマンガン（Ｍｎ）付活マグネシウムフロロジャーマネート蛍光体を含む深赤色蛍光体の少なくとも一つをさらに含む、請求項４に記載の発光装置。
6. 前記第１の白色発光ダイオードおよび前記第２の白色発光ダイオードは、前記蛍光体を分散させた蛍光体膜を有する、請求項４または請求項５に記載の発光装置。
7. 互いに直列接続で順方向に電気的に接続されたＬ個（ＬはＭ未満の自然数）の第３の白色発光ダイオードと前記第３の白色発光ダイオードに直列接続で電気的に接続され、前記第１の抵抗値よりも高い第２の抵抗値を有する第２の抵抗素子とを備え、前記第１の白色光源および前記第２の白色光源と並列接続で電気的に接続され、前記第２の色温度よりも低い第３の色温度を有し、前記第１の白色光および前記第２の白色光とともに前記混合白色光を構成する第３の白色光を発光する第３の白色光源をさらに具備し、
   前記Ｎは３以上であり、かつ前記Ｍは２以上であり、
   前記第２の白色光源の駆動電圧は、前記第３の白色光源の駆動電圧よりも高い、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 前記混合白色光の色温度を１８００Ｋ乃至２８００Ｋの範囲で変化させることができる、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の発光装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の発光装置を有する表面を備える基体と、
   前記発光装置を覆うように前記基体に設けられたグローブと、
   前記基体および前記発光装置に電気的に接続される口金と、を具備するＬＥＤ電球。
10. 前記制御回路は、前記基体の内部に設けられている、請求項９に記載のＬＥＤ電球。

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