WO2012033176A1 - 発光装置、照明システム及び照明方法 - Google Patents

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敏明 横尾
史子 與安
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Abstract

配線基板(2)のLEDチップ実装面に配置され、複数のLED群に区分される複数のLEDチップ(3)と、前記LEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、対応するLEDチップ(3)が発する光を波長変換し、波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する波長変換部材(5)と、配線基板(2)を介し、LED群毎に独立して前記LEDチップ(3)に駆動電流を供給する電流供給部(15)と、外部から入力される制御信号に応じて前記LED群毎に供給する電流量を制御する制御部(16)とを有し、制御部(16)は、調光レベルに応じてLED群の点灯開始時期を独立に制御することにより、優れた演色性を確保しつつ、色温度調整時の不適切な光束の減少を抑制可能とし、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を得ることができる発光装置及びこれを用いた照明システム、並びに照明方法を提供する。

Description

発光装置、照明システム及び照明方法
 本発明は、可視光領域から近紫外領域までの間における所定波長範囲の光を発するLEDチップと、このLEDチップが発する光を波長変換する波長変換部材とを用いた発光装置、これを用いた照明システム、及び複数のLEDチップから放出される光を波長変換部材によって波長変換するとともに合成して所望の合成光を形成するための照明方法に関する。
 発光装置の光源として白熱電球や蛍光灯が従来より広く用いられている。近年では、これらに加え、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)や有機EL(OLED)等の半導体発光素子を光源とした発光装置が開発され使用されつつある。これらの半導体発光素子では、様々な発光色を得ることが可能であるため、発光色の異なる複数の半導体発光素子を組み合わせ、それぞれの発光色を合成して所望の色の放射光を得るようにした発光装置も開発され使用され始めている。
 例えば、発光色が赤色のLEDチップを用いた赤色LEDと、発光色が緑色のLEDチップを用いた緑色LEDと、発光色が青色のLEDチップを用いた青色LEDとを組み合わせ、各LEDに供給する駆動電流を調整して各LEDから発せられた光を合成することにより、所望の白色光を放射させるようにした発光装置が特許文献1に開示されている。
 元来、LEDチップ自体の発光スペクトル幅は比較的狭いため、LEDチップ自体が発する光をそのまま照明に用いた場合、一般的な照明光において重要となる演色性が低下するという問題がある。そこで、このような問題を解消すべく、LEDチップが発する光を蛍光体などの波長変換部材によって波長変換し、波長変換によって得られた光を放射するようにしたLEDが開発され、このようなLEDを組み合わせた発光装置が、例えば特許文献2に開示されている。
 特許文献2の発光装置では、発光色が青色のLEDチップを用いた青色LEDに加え、同様のLEDチップに、このLEDチップが発した光で励起されて緑色光を発する緑色蛍光体を組み合わせた緑色LEDと、同様のLEDチップに、このLEDチップが発した光で励起されて赤色光を発する赤色蛍光体を組み合わせた赤色LEDとが用いられている。そして、これら青色LED、緑色LED及び赤色LEDがそれぞれ発する光の合成によって、発光装置が放射する光に優れた演色性を確保すると共に、各LEDの光出力を調整することで、発光装置が放射する光の色を多彩に変化させることができるようにしている。
 一般的に、発光装置や照明装置においては様々な色温度の白色光が得られるように調整可能であるのが好ましい。しかしながら、特許文献2の発光装置のように、青色LED、緑色LED及び赤色LEDがそれぞれ発する光の合成によって所望の発光色を得るようにした場合、例えば白色光の色温度を所定範囲内で変更可能とするには、それぞれのLEDに供給する駆動電流を適切に調整するための複雑な制御が必要となる。
 また、近年においては、白熱電球以外の発光装置において、発光強度及び色温度を同時に変化させて所望の発光強度及び色温度を有する白色光を得ることが要求されている。すなわち、発光強度及び色温度を同時に制御し、所望の発光強度に対して最適な色温度を有する白色光が得られるような制御が要求されている。しかしながら、特許文献2のような発光装置では、複雑な制御動作によって所望の色温度を有する白色光を得ることができるものの、上述したような所望の発光強度に対して最適な色温度を有する白色光が得られるように制御することは困難である。このような要求に対応すべく、発光強度及び色温度を同時に制御して所望の発光強度及び色温度を備えることができる発光装置が、例えば特許文献3に開示されている。
 特許文献3の発光装置では、色温度の異なる白色光を放射する複数の発光源と、所望の発光強度が得られるように交流電圧源から供給された電圧波形を制御して調光する調光装置と、調光レベルに係わる位相角を検出する位相角検出器と、位相角検出装置から供給される位相角情報に基づいて発光源のそれぞれに供給する駆動電流の量を決定するドライバ制御部と、ドライバ制御部の指示に応じて発光源のそれぞれに所定の駆動電流を供給するドライバと、が用いられている。このように、特許文献3の発光装置では、発光源毎に供給する駆動電流の量を発光強度に係わる位相角情報に応じて決定しているため、発光強度に適した色温度を有する白色光を得ることが可能になる。
 また、特許文献4の照明装置では、第1色温度の白色光を発する第1発光装置と、第2色温度より高い第2色温度の白色光を発する第2発光装置とが用いられる。そして、第1及び第2発光装置のそれぞれの発光色を、CIE(1976)L*u*v*表色系色度図において黒体輻射軌跡からの偏差Δuvが-0.02~+0.02の範囲内となるように定め、第1及び第2発光装置のそれぞれが発する光の強度を調整することにより、照明装置から発せられる合成光の色温度を第1色温度から第2色温度までの範囲で変更できるようにすると共に、違和感のない自然な白色光を得るようにしている。
 このような照明装置から発せられる白色光の色度は、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図において、第1発光装置が発する光の色度点と、第2発光装置が発する光の色度点とを結ぶ線上を移動していくため、黒体輻射軌跡から大きくずれることがなく、違和感のない良好な白色光が得られる。しかしながら、このXY色度図において黒体輻射軌跡は上に凸の曲線となるのに対し、第1発光装置が発する光の色度点と、第2発光装置が発する光の色度点とを結ぶ線は直線となるため、色温度によっては黒体輻射軌跡からの偏差が大きくなる。従って、このような照明装置においては、良好な白色光を得るため、更なる改善の余地がある。
 そこで、特許文献4には、この点を考慮した照明装置も提案されている。即ち、第1及び第2発光装置に加え、色温度が第1色温度と第2色温度との中間にあって、黒体輻射軌跡からの偏差Δuvが-0.02~+0.02の範囲内となる発光色の第3発光装置を用いた照明装置が提案されている。この照明装置では、第1~第3発光装置がそれぞれ発する光の強度を調整することで、照明装置から発せられる白色光の色度を、より一層良好に黒体輻射軌跡に近似して変化させることが可能となる。
日本国特開2006-4839号公報 日本国特開2007-122950号公報 米国特許第7288902号明細書 国際公開第2009/063915号
 特許文献3に開示されたような発光装置では、全ての発光源が調光レベルの全範囲において光を放出しているため、調光レベルの全範囲において複数の発光源から放出される光の合成を考慮する必要があり、所望の色温度を有する白色光を得るためには、各発光源に供給する駆動電流の算出工程が常に複雑になるという問題がある。かかる問題は、発光源が増加するとより顕著に生じることになる。更に、特許文献3に開示されたような発光装置においては、上述したような駆動電流の算出工程が常に複雑となるため、ドライバ制御部及びドライバへの負担が大きくなる。このようなドライバ制御部及びドライバへの負担を低減するためには、高い処理能力を有するドライバ制御部及びドライバが必要となるが、発光装置の製造コストが増加する問題を引き起こすことになる。
 また、特許文献4の照明装置では、照明装置から発せられる白色光の色温度が可変となっているものの、白色光の色温度を変化させたときに、これに応じて輝度が適切に変化しないために、色温度が低いときに輝度が高すぎたり、色温度が高いときに輝度が低すぎたりすることにより、色温度の変化を人間が必ずしも心地よく感じないという問題点が生じる。
 更に、範囲の下限色温度である第1色温度の白色光を発する第1発光装置を用いているため、照明装置から第1色温度の白色光を放射させる場合には、第1発光装置から発せられた白色光のみが用いられ、第2及び第3発光装置は消灯した状態となる。従って、このように照明装置から第1色温度の白色光を放射させる場合、或いは第1色温度に近い色温度の白色光を放射させる場合は、照明装置から得られる照明光の全光束が過度に低下してしまうという問題が生じる。
 本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた演色性を確保しながら、色温度調整時の不適切な光束の減少を抑制可能な発光装置を提供すること、すなわち、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を得ることができ、且つ製造コストを抑制することができる発光装置及びこれを用いた照明システムを提供することになる。また、その目的とするところは、発光装置の製造コストを抑制しつつ、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を発光させることができる照明方法を提供することになる。
 上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、調光レベルの変動にともなって明るさが変動する発光装置であって、配線基板と、前記配線基板のLEDチップ実装面に配置されて可視光領域から近紫外領域までの波長領域のうちの所定波長範囲の光を発し、複数のLED群に区分される複数のLEDチップと、前記配線基板の前記LEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、前記複数のLEDチップに対応して複数の波長変換領域に分割されており、前記複数の波長変換領域が前記LED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、前記波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有し、対応するLEDチップが発する光を波長変換し、前記波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する波長変換部材と、前記配線基板を介し、前記LED群毎に独立して前記LEDチップに駆動電流を供給する電流供給部と、外部から入力される制御信号に応じて前記LED群毎に供給する電流を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記調光レベルに応じて前記LED群の点灯開始時期を独立に制御することを特徴とする。
 上述した発光装置において、前記制御部は、前記電流供給部から前記複数のLED群に供給される電流の総量が上昇するのに従い、前記LED群を順次点灯させてもよい。
 上述した発光装置において、前記複数のLEDチップは、3以上のLED群に区分されてもよい。
 上述した発光装置において、前記制御部は、前記電流供給部から前記複数のLED群に供給される電流の総量が上昇するのに従い、色温度の低い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群から色温度の高い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群にかけ、前記LED群を順次点灯させてもよい。
 上述した発光装置において、前記制御部は、前記電流供給部から前記複数のLED群に供給される電流の総量が上昇するのにともない、点灯しているLED群を増加させてもよい。
 上述した発光装置において、前記制御部は、前記調光レベルに対応して導通位相角が変化する電圧波形である制御信号を受信して前記導通位相角を検出する位相角検出器と、前記導通位相角に応じて点灯させるLED群を選択する選択回路と、を含んでも良い。
 上述した発光装置において、前記制御部は、前記調光レベルに対応して振幅電圧値が変化する電圧波形である制御信号を受信し、前記振幅電圧値に応じて点灯させるLED群を選択してもよい。
 また、上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、配線基板と、前記配線基板のLEDチップ実装面に配置されて可視光領域から近紫外領域までの波長領域のうちの所定波長範囲の光を発し、複数のLED群に区分される複数のLEDチップと、前記配線基板の前記LEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、前記複数のLEDチップに対応して複数の波長変換領域に分割されており、前記複数の波長変換領域が前記LED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、前記波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有し、対応するLEDチップが発する光を波長変換し、前記波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する波長変換部材と、前記配線基板を介し、前記LED群毎に独立して前記LEDチップに駆動電流を供給する電流供給部と、外部から入力される制御信号に応じて前記LED群毎に供給する電流量を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数の波長変換領域から放射される一次光を合成してなる合成白色光の輝度が上昇するのに従い、前記LED群を順次点灯させることを特徴とする。
 上述した発光装置において、前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇するのに従い、色温度の低い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群から色温度の高い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群にかけ、前記LED群を順次点灯させてもよい。
 上述した発光装置において、前記複数のLEDチップ及び前記波長変化部材は離間して設けられ、前記LED群の各々と、前記LED群毎に対応する前記波長変換領域の各々とによって複数の発光ユニットが形成され、前記複数の発光ユニットの各々は、一体的に設けられるとともに発光ユニット群を形成してもよい。
 上述した発光装置において、前記波長変化部材は前記複数のLEDチップを覆うように設けられ、前記LED群の各々と、前記LED群毎に対応する前記波長変換領域の各々とによって複数の発光ユニットが形成され、前記複数の発光ユニットの各々は、別体で設けられるとともに発光ユニット群を形成してもよい。
 上述した発光装置において、前記複数のLEDチップ及び前記波長変換部材によって1つのパッケージが形成され、前記パッケージを複数有してもよい。
 また、具体的な照明システムの構成として、例えば、配線基板と、前記配線基板のLEDチップ実装面に配置されて可視光領域から近紫外領域までの波長領域のうちの所定波長範囲の光を発し、複数のLED群に区分される複数のLEDチップと、前記配線基板の前記LEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、前記複数のLEDチップに対応して複数の波長変換領域に分割されており、前記複数の波長変換領域が前記LED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、前記波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有し、対応するLEDチップが発する光を波長変換し、前記波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する波長変換部材と、前記配線基板を介し、前記LED群毎に独立して前記LEDチップに駆動電流を供給する電流供給部と、前記一次光を合成して所望の輝度を有する合成白色光が得られるように指示を与える指示部と、前記指示部からの指示に応じ、前記合成白色光の輝度を変化させるための制御信号を出力する調光部と、前記調光部から出力される制御信号に応じて前記LED群毎に供給する電流量を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇するのに従い、前記LED群を順次点灯させる。
 上述した照明システムにおいて、前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇するのに従い、色温度の低い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群から色温度の高い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群にかけ、前記LED群を順次点灯させてもよい。
 上述した照明システムにおいて、前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇するのにともない、点灯しているLED群を増加させてもよい。
 上述した照明システムにおいて、前記調光部から出力される制御信号が、電圧波形であるとともに前記指示部からの指示に従って導通位相角が変化してもよく、前記制御部は、前記導通位相角を検出する位相角検出器及び前記導通位相角に応じて点灯させるLED群を選択する選択回路を含んでもよい。
 上述した照明システムにおいて、前記調光部から出力される制御信号が、電圧波形であるとともに前記指示部からの指示に従って振幅電圧値が変化してもよく、前記制御部は、前記振幅電圧値に応じて点灯させるLED群を選択してもよい。
 上述した照明システムにおいて、前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇する方向に調光レベルが変化するのに従い、前記LED群毎に供給される前記駆動電流の総和を増加させてもよい。
 上述した照明システムにおいて、前記制御部は、目標相関色温度Tに応じて目標光束Φを変化させ、不等式
 -80743・(1000/T)5+164973・(1000/T)4-135260・(1000/T)3
57994・(1000/T)2-13995・(1000/T)+1632.9<Φ/A0<
exp{-342.11・(1000/T)3+450.43・(1000/T)2
212.19×(1000/T)+39.47}
 を成立させる定数A0が存在するように、前記目標相関色温度及び目標全光束を設定してもよい。
 更に、上述した目的を達成するための照明方法は、複数のLED群に区分される複数のLEDチップに対して前記LED群毎に独立して電流を供給して前記LED群毎に発光させ、前記複数のLEDチップに対応して複数の波長変換領域に分割され且つ前記複数の波長変換領域が前記LED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、前記波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有する波長変換部材にLEDチップが発する光を供給し、前記波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射させて前記一次光を合成して合成白色光を形成し、前記合成白色光の輝度を上昇させることに従い、前記LED群毎に供給する電流量を制御して前記LED群を順次点灯させることを特徴とする。
 上述した照明方法において、前記合成白色光の輝度を上昇させることに従い、色温度の低い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群から色温度の高い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群にかけ、前記LED群を順次点灯させてもよい。
 また、上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、それぞれ発する光の色度が異なる2以上の発光ユニットからなり、前記発光ユニットのそれぞれから放射される一次光を合成した合成光を放射する発光ユニット群と、前記発光ユニット群から放射される合成光の色度点が、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図において第1色温度から前記第1色温度より高い第2色温度までの範囲で予め設定された、制御曲線上に位置するように、前記発光ユニットのそれぞれの発光を制御する制御手段と、を備えた発光装置であって、前記制御手段は、前記発光ユニット群から放射する合成光の目標全光束φ又は目標相関色温度Tの一方を設定するとともに前記一方に応じて他方を設定する目標値設定部と、前記発光ユニット群から放射される合成光の色温度及び全光束が前記目標値設定部によって設定された前記目標全光束φ及び前記目標相関色温度Tとなるように前記発光ユニットのそれぞれの発光を制御する発光制御部と、を備え、前記目標設定部は、前記目標相関色温度Tを少なくとも3500Kから4500Kの範囲内において順次変化させるとともに、前記合成光が照射される被照射物の前記発光装置に対する要求照度に対応させて4500Kにおける前記目標全光束φを3500Kにおける前記目標全光束φに対して2倍以上30倍以下に設定することを特徴とする。
 上述した発光装置において、前記目標設定部は、3500Kにおける前記被照射物の照度が100Luxから500Luxの範囲内、4500Kにおける前記被照射物の照度が300Luxから40000Luxの範囲内となるように前記目標全光束φを設定してもよい。
 上述した発光装置において、前記目標設定部は、前記目標相関色温度Tを2000Kから4500Kの範囲内において順次変化させるとともに、前記要求照度の範囲に対応させて4500Kにおける前記目標全光束φを2000Kにおける前記目標全光束φに対して10倍以上100倍以下に設定してもよい。
 上述した発光装置において、前記目標設定部は、2000Kにおける前記被照射物の照度が15Luxから20Luxの範囲内、4500Kにおける前記被照射物の照度が300Luxから40000Luxの範囲内となるように前記目標全光束φを設定してもよい。
 上述した発光装置において、前記目標値設定部は、前記目標相関色温度Tの下限から上限までの設定範囲内において、不等式
 -80743・(1000/T)5+164973・(1000/T)4-135260・(1000/T)3
57994・(1000/T)2-13995・(1000/T)+1632.9<Φ/A0<
exp{-342.11・(1000/T)3+450.43・(1000/T)2
212.19×(1000/T)+39.47}
 を成立させる定数A0が存在するように、前記目標全光束φを設定してもよい。
 具体的な構成において、前記発光ユニットは3以上であることが好ましい。
 また、上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、それぞれ発する光の色度が異なる3以上の発光ユニットからなり、前記発光ユニットのそれぞれから放射される一次光を合成した合成光を放射する発光ユニット群と、前記発光ユニット群から放射される合成光の色度点が、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図において第1色温度から前記第1色温度より高い第2色温度までの範囲で予め設定された、上方に凸の制御曲線上に位置するように、前記発光ユニットのそれぞれの発光を制御する制御手段と、を備えた発光装置であって、前記制御手段は、前記発光ユニット群から放射する合成光の目標相関色温度T及び目標全光束φ設定する目標値設定部と、前記発光ユニット群から放射する合成光の色温度及び全光束が、前記目標値設定部によって設定された前記目標相関色温度T及び前記目標全光束φとなるように前記発光ユニットのそれぞれの発光を制御する発光制御部と、を有し、前記目標値設定部は、前記目標相関色温度Tに応じて前記目標光束Φを変化させ、不等式
 -80743・(1000/T)5+164973・(1000/T)4-135260・(1000/T)3
57994・(1000/T)2-13995・(1000/T)+1632.9<Φ/A0<
exp{-342.11・(1000/T)3+450.43・(1000/T)2
212.19×(1000/T)+39.47}
 を成立させる定数A0が存在するように、前記目標相関色温度T及び前記目標全光束φを設定し、前記XY色度図において、前記発光ユニットのそれぞれが発する一次光の色度点を頂点として形成される多角形に前記制御曲線が包含されるように、前記発光ユニットのそれぞれが発する一次光の色度が定められていることを特徴とする。
 本発明の発光装置によれば、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を得ることができ、且つ製造コストを抑制することが可能となる。
 また、上述した発光装置において、複数のLED群に供給される電流の総量が上昇するのに従って、当該LED群を順次点灯させる場合、発光装置から放射される合成白色光の輝度を上昇させるとともに、当該輝度の上昇に適合するように当該合成白色光の色温度を変化させることができる。
 また、上述した発光装置において、複数のLEDチップが3以上のLED群に区分される場合、発光装置から放射される合成光白色光をCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における黒体輻射軌跡に沿って変化させることができる。
 また、上述した発光装置において、合成白色光の輝度が上昇するのに従い、色温度の低い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群から色温度の高い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群にかけ、LED群を制御部によって順次点灯させた場合、発光装置から放射される合成白色光の輝度を上昇させるとともに、当該輝度の上昇に適合するように当該合成白色光の色温度を変化させることができる。
 また、上述した発光装置において、LED群に供給される電流の総量が上昇するのにともない、点灯しているLED群を増加させる場合、発光装置から放射される合成白色光の輝度を上げつつ、合成白色光の色温度を変化させることができる。
 また、本発明の発光装置においては上述した制御信号が電圧波形であるため、既存の照明システムを利用して、本発明の発光装置を使用することができる。
 発光装置のより具体的な構成として、複数のLEDチップ及び波長変化部材が離間して設けられ、LED群の各々と、当該LED群毎に対応する波長変換領域の各々とによって複数の発光ユニットが形成され、複数の発光ユニットの各々は一体的に設けられるとともに発光ユニット群を形成する場合には、発光ユニット群の取り扱いが容易となり、発光装置の製造工数や製造コストを低減することが可能となる。
 発光装置のより具体的な構成として、波長変化部材が複数のLEDチップを覆うように設けられ、LED群の各々と、当該LED群毎に対応する波長変換領域の各々とによって複数の発光ユニットが形成され、複数の発光ユニットの各々は別体で設けられるとともに発光ユニット群を形成する場合には、各発光ユニットの配置の自由度が増大する。
 また、本発明の照明システムによれば、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を得ることができ、且つ製造コストを抑制することが可能となる。
 また、上述した照明システムにおいて、合成白色光の輝度が上昇するのに従い、色温度の低い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群から色温度の高い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群にかけ、LED群を制御部によって順次点灯させるため、当該照明システムから供給される合成白色光の輝度を上昇させた場合、当該輝度の上昇に適合するように当該合成白色光の色温度を変化させることができる。
 更に、本発明の照明方法によれば、発光装置の製造コストを抑制しつつ、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を発光させることができる。
 また、上述した照明方法において、合成白色光の輝度を上昇させることに従い、色温度の低い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群から色温度の高い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群にかけ、LED群を順次点灯させた場合、照明方法によって得られる合成白色光は、調光により得られる所望の輝度に適した色温度を有することになる。
 本発明の発光装置においては、それぞれが発する一次光の色度が異なる3以上の発光ユニットによって発光ユニット群を構成し、発光ユニット群から放射される合成光の色度点が、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図において第1色温度から第2色温度までの範囲で予め設定された上方に凸の制御曲線上に位置するように、制御手段が発光ユニットの発光を制御する。このとき、XY色度図において発光ユニットのそれぞれが発する一次光の色度点を結んで形成される多角形に制御曲線が包含されるように、発光ユニットのそれぞれが発する一次光の色度が定められているため、発光装置から放射される光を所望の色度に制御することができる。例えば、黒体輻射軌跡に沿わせて調色・調光することにより、より快適な照明を提供することが可能となる。
 また、発光ユニット群から放射する合成光の色温度が制御手段の目標値設定部によって設定された目標相関色温度となるように、発光制御部が各発光ユニットの発光を制御するため、目標相関色温度に対応する発光ユニットの発光制御量を発光ユニット毎に予め記憶装置に記憶しておけば、目標相関色温度から発光制御量を繰り返し演算する必要がなくなり、制御手段の演算負荷を低減することができる。
 更に、発光制御部が目標値設定部によって設定された目標相関色温度に基づき各発光ユニットの発光を制御する際に、発光ユニット群から放射される合成光の全光束を併せて制御するため、照明装置の照明光の色温度を様々に変化させる場合に、照明装置の使用目的や使用者の要求などに応じて照明光の全光束も併せて調整することが可能となる。例えば、白熱電球においては、その明るさを変化させた場合に、暗くなるほど色温度が低下していくので、このような白熱電球で得られる照明光の変化に似せて照明装置の照明光を変化させることにより、照明光を調整する際の違和感をなくすことも可能となる。或いは、照明装置の使用目的によっては、低色温度でもあまり明るさを低下させたくない場合もあり得るが、このような照明光の変化を実現することも可能となる。
 更に、目標相関色温度Tに応じて目標光束Φを変化させ、不等式
 -80743・(1000/T)5+164973・(1000/T)4-135260・(1000/T)3
57994・(1000/T)2-13995・(1000/T)+1632.9<Φ/A0<
exp{-342.11・(1000/T)3+450.43・(1000/T)2
212.19×(1000/T)+39.47}
 を成立させる定数A0が存在するように、目標相関色温度T及び目標全光束φを設定し、XY色度図において、発光ユニットのそれぞれが発する一次光の色度点を頂点として形成される多角形に制御曲線が包含されるように、発光ユニットのそれぞれが発する一次光の色度が定められているため、発光装置から得られる光は、色温度が変化する際に、常に快適性が確保される。
図1は、本発明の第1実施例に係る発光装置における発光光源の構成を示す斜視図である。 図2は、図1の発光光源の概略平面図である。 図3は、図2中のIII-III線に沿う概略断面図である。 図4は、図3における要部の拡大断面図である。 図5は、CIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における、第1実施例に係る発光部の発光ユニット毎の色度点と制御曲線との関係を示す要部拡大図である。 図6は、第1実施例で用いる蛍光部材の蛍光体混合比及び膜厚を示す表である。 図7は、第1実施例に係る照明システムの電気回路構成の概略を示す電気回路図である。 図8は、第1実施例に係る照明システムで用いる指示部(操作部)の一例を示す模式図である。 図9は、第1実施例に係る照明システムにおける調光レベルと、当該調光レベルごとに得られる合成白色光の発光強度との関係を示すグラフである。 図10は、第1実施例に係る照明システムで得られる合成白色光の色温度と、合成白色光の全光束との関係を示すグラフである。 図11は、第1実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示す表である。 図12は、第1実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図13は、第1実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図14は、第1実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図15(a)~図15(d)は、本発明の第1実施例に係る発光装置に用いられるLED群及び波長変換領域のパターン形状の変形例を示す概略図である。 図16は、本発明の第1実施例に係る発光装置の変形例における発光光源の構成を示す斜視図である。 図17(a)及び図17(b)は、本発明の第1実施例に係る発光装置の変形例において用いられるセル領域を示す模式図である。 図18は、図16の発光部におけるセル領域の配置例を部分的に示す模式図である。 図19は、本発明の第2実施例に係る発光装置における発光光源の構成を示す斜視図である。 図20は、図19の発光光源の概略平面図である。 図21は、CIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における、発光部の発光ユニット毎の色度点と制御曲線との関係を示す要部拡大図である。 図22は、第2実施例で用いる蛍光部材の蛍光体混合比及び膜厚を示す表である。 図23は、第2実施例に係る照明システムの電気回路構成の概略を示す電気回路図である。 図24は、第2実施例に係る照明システムにおける調光レベルと、当該調光レベルごとに得られる合成白色光の発光強度との関係を示すグラフである。 図25は、第2実施例に係る照明システムで得られる合成白色光の色温度と、合成白色光の全光束との関係を示すグラフである。 図26は、第2実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示す表である。 図27は、第2実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図28は、第2実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図29は、第2実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図30は、本発明の第2実施例に係る発光装置に用いられるLED群及び波長変換領域のパターン形状の変形例を示す概略図である。 図31は、本発明の第3実施例に係る発光装置における発光光源の構成を示す斜視図である。 図32は、図31の発光光源の概略平面図である。 図33は、CIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における、発光部の発光ユニット毎の色度点と制御曲線との関係を示す要部拡大図である。 図34は、第3実施例で用いる蛍光部材の蛍光体混合比及び膜厚を示す表である。 図35は、第3実施例に係る照明システムの電気回路構成の概略を示す電気回路図である。 図36は、第3実施例に係る照明システムにおける調光レベルと、当該調光レベルごとに得られる合成白色光の発光強度との関係を示すグラフである。 図37は、第3実施例に係る照明システムで得られる合成白色光の色温度と、合成白色光の全光束との関係を示すグラフである。 図38は、第3実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示す表である。 図39は、第3実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図40は、第3実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図41は、第3実施例に係る照明システムにおけるシミュレーション結果を示すグラフである。 図42は、本発明の第3実施例に係る発光装置に用いられるLED群及び波長変換領域のパターン形状の変形例を示す概略図である。 図43(a)は第2実施例に係る発光装置に駆動電流を流した場合の、発光装置から放射される合成白色光の色温度と全光束との関係を示すグラフであり、図43(b)は第3実施例に係る発光装置に駆動電流を流した場合の、発光装置から放射される合成白色光の色温度と全光束との関係を示すグラフである。 図44は、第4実施例に係る発光装置における発光部の基本構成を示す斜視図である。 図45は、図44の発光部の平面図である。 図46は、図45中のXXXXVI-XXXXVI線に沿う断面図である。 図47は、第4実施例に係る発光装置における発光部の変形例の概略平面図である。 図48は、第4実施例に係る発光装置における発光部の変形例の概略平面図である。 図49は、CIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における、発光部の発光ユニット毎の色度点と制御曲線との関係を示す要部拡大図である。 図50は、図49に係る照明システムで得られる合成白色光の色温度と、合成白色光の全光束との関係を示すグラフである。 図51は、第5実施例に係る照明装置における発光部の全体構成の概略を示す斜視図である。 図52は、図51の発光部の平面図である。 図53は、図52中のLIII-LIII線に沿う発光部の断面図である。 図54は、図53に示す発光部の断面の要部拡大図である。 図55は、図51の発光部における各波長変換領域のセル領域数の一例を示す表である。 図56は、図51の発光部におけるセル領域の配置例を部分的に示す模式図である。 図57は、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図における、発光部の発光ユニット毎の色度点と制御曲線との関係を示す要部拡大図である。 図58は、第5実施例に係る照明装置の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。 図59は、第5実施例に係る照明装置で用いる操作ユニットの一例を示す模式図である。 図60は、第5実施例に係る照明装置で得られる照明光の色温度と、発光ユニット毎の供給電力、全供給電力及び照明光の全光束との関係を示すグラフである。 図61は、第5実施例に係る照明装置の電気回路構成の変形例を示す電気回路図である。 図62は、図61の電気回路構成を用いる場合の、目標色温度に対応した発光ユニット毎の供給電力の一例を示す表である。 図63は、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図における、発光部の発光ユニット毎の色度点と制御曲線との関係の別例を示す要部拡大図である。 図64は、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図における、発光部の発光ユニット毎の色度点と制御曲線との関係の別例を示す要部拡大図である。 図65は、第5実施例に係る照明装置における蛍光部材の第1変形例を示す平面図である。 図66は、第5実施例に係る照明装置における蛍光部材の第2変形例としてセル領域の1つを示す平面図である。 図67は、第2変形例の蛍光部材における図66のセル領域の配置例を部分的に示す模式図である。 図68は、第5実施例に係る照明装置における蛍光部材の第3変形例を示す平面図である。 図69は、照明装置で実行する発光制御の第1変形例において用いる操作ユニットを示す模式図である。 図70は、照明装置で実行する発光制御の第1変形例における、照明装置の照明光の色温度と全光束との関係の一例を示すグラフである。 図71は、照明装置の照明光における色温度及び全光束の変化を快適なものとするための、目標色温度に対応した発光ユニット毎の供給電力の一例を示す表である。 図72は、図71の表に示す電力を各発光ユニットに供給した場合の、色温度と全光束との関係を示すグラフである。 図73は、第6実施例に係る照明装置における発光部の基本構成を示す斜視図である。 図74は、図73の発光部の平面図である。 図75は、図74中のLXXV-LXXV線に沿う第1発光部の断面図である。 図76は、図74中のLXXV-LXXV線に沿う第2発光部の断面図である。 図77は、第6実施例に係る照明装置の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。 図78は、第6実施例に係る照明装置における、第1発光部及び第2発光部の配置例を示す模式図である。 図79は、第7実施例に係る照明装置における発光部の概略構成を示す平面図である。 図80は、第7実施例に係る照明装置における発光部の全体構成を示す平面図である。 図81は、第7実施例に係る照明装置の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。 図82は、第8実施例に係る照明装置における発光ユニットの基本構成を示す断面図である。 図83は、第8実施例に係る照明装置における、第1~第4発光ユニットの配置例を示す模式図である。 図84は、図71の表に示す電力を各発光ユニットに供給した場合の、色温度と照度との関係を示すグラフである。
 以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、いくつかの実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、各実施例の説明に用いる図面は、いずれも本発明による発光装置を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、各実施例で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
<第1実施例>
(発光部の構成)
 図1は、本実施例に係る発光装置(照明装置)における発光部1の全体構成の概略を示す斜視図であり、図2は図1の発光部1の平面図である。なお、図1及び図2において、発光部1の幅方向をX方向、長手方向をY方向、高さ方向をZ方向と定義する。図1に示すように、発光部1は電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板2を備える。配線基板2のチップ実装面2aには、等間隔で配線基板2の幅方向(すなわち、X方向)に4個、長手方向(すなわち、Y方向)に5個の合計20個の発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)チップ3が配列されている。図1には示していないが、配線基板2には、これらLEDチップ3のそれぞれに電力を供給するための配線パターンが形成され、後述する電気回路を構成している。
 なお、配線基板2の材質はアルミナ系セラミックに限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いて配線基板2の本体を形成してもよい。或いは、配線基板2のチップ実装面2aにおける光の反射性を良くして発光部1の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、より優れた放熱性を得るため、配線基板2の本体を金属製としてもよい。この場合には、配線基板2の配線パターンなどを金属製の本体から電気的に絶縁する必要がある。
 図1に示すように、LEDチップ3が実装された配線基板2のチップ実装面2aに対向するように、ガラス製で板状の透光基板4が配設されている。なお、便宜上、図1では配線基板2と透光基板4とを離間して示しているが、後述するように、実際には配線基板2と透光基板4とは近接して配置される。なお、透光基板4の材質はガラスに限定されるものではなく、LEDチップ3が発した光に対して透光性を有した樹脂などを用いて透光基板4を形成するようにしてもよい。
 蛍光部材5は、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2の2つの波長変換領域に区分されている。このような蛍光部材5の区分に対応して、配線基板2に実装されている各LEDチップ3も、図1及び図2に示すように、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2の各位置に対応して各LED群に区分されている。すなわち、図2に示すように、発光部1を平面視した場合には(すなわち、発光部1のXY平面図においては)、これら第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2の2つの波長変換領域に対応して、それぞれ10個ずつのLEDチップ3が配置されている。ここで、対応するとは、第1LED群D1に対向(すなわち、重複又はオーバーラップ)するように第1波長変換領域P1が設けられ、第2LED群D2に対向するように第2波長変換領域P2が設けられた状態をいう。以下において、これら波長変換領域毎に区別してLEDチップ3を呼称する際には、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2に対応して、符号の末尾にそれぞれa又はbを付するものとする。以上のことから、第1波長変換領域P1に対応する位置にある10個のLEDチップ3aが第1LED群D1を構成し、第2波長変換領域P2に対応する位置にある10個のLEDチップ3bが第2LED群D2を構成する。
 従って、本実施例においては、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2のそれぞれと、これに対応する第1LED群D1及び第2LED群D2との組み合わせのそれぞれが、本発明の各発光ユニットに相当する。すなわち、第1LED群D1及び第1波長変換領域P1が第1発光ユニットU1を構成し、第2LED群D2及び第2波長変換領域P2が第2発光ユニットU2を構成する。これら2つの発光ユニットを統合した発光部1が本発明の発光ユニット群に相当する。本実施例においては、第1発光ユニットU1及び第2発光ユニットU2は、一体的に設けられるとともに発光ユニット群である発光部1を構成している。なお、以下において、第1発光ユニットU1及び第2発光ユニットU2のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第1発光ユニットU1及び第2発光ユニットU2のそれぞれが放射する一次光を合成してなるとともに発光部1から放射される光を合成白色光と称する。
 図3は、図2中のIII-III線に沿う発光部1の断面図であり、図4は図3に示された断面図の要部拡大図である。図3に示すように、透光基板4は複数のスペーサ6を介して配線基板2に接合されており、これらスペーサ6を介在させることにより、図4に示すように、透光基板4と各LEDチップ3との間に空隙を設けている。
 ここで設ける空隙は、LEDチップ3から発せられた光が、このLEDチップ3に対応する位置にある蛍光部材5に確実に達するように予め算出された距離L1をもって設けられている。LEDチップ3を蛍光部材5にできるだけ近接させるようにすれば、LEDチップ3が発した光が蛍光部材5に確実に到達することになるが、LEDチップ3が蛍光部材5に近接しすぎると、LEDチップ3が発する熱により蛍光部材5が加熱されて波長変換機能や発光効率の低下を招いてしまうおそれがある。このため、このような過剰な温度上昇を防止する上で、LEDチップ3と蛍光部材5との間隔は0.01mm以上であるのが好ましい。
 また、発光部1に熱的な余裕があれば、このような空隙を設けず、透光基板4の第1の面4aをLEDチップ3に密着させてもよい。また、LEDチップ3と透光基板4とを離間する場合であっても、透光性を有したシリコーン樹脂、エポキシ樹脂或いはガラスなどで空隙を封止するようにしてもよい。こうすることにより、LEDチップ3からの光を効率よく蛍光部材5に導くことができる。
 なお、本実施例では、透光基板4の第2の面4bに蛍光部材5を設けたが、透光基板4の第1の面4a、即ち配線基板2側の面に蛍光部材5を設けるようにしてもよい。この場合にも、本実施例と同様に蛍光部材5とLEDチップ3との間に適切な空隙を設けることが可能であるが、熱的に余裕がある場合などには、蛍光部材5をLEDチップ3に密着又はその直前まで近接させることも可能となる。
(LEDチップ)
 本実施例においてLEDチップ3には、460nmのピーク波長を有した青色光を発するLEDチップを用いる。具体的には、このようなLEDチップとして、例えばInGaN半導体が発光層に用いられるGaN系LEDチップがある。なお、LEDチップ3の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なLEDチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施例においてLEDチップ3が発する光のピーク波長は、420nm~500nmの波長範囲内にあるのが好ましい。
 各LEDチップ3の配線基板2側に向く面には、p電極7とn電極8とが設けられている。図4に示すLEDチップ3の場合、配線基板2のチップ実装面2aに形成されている配線パターン9にp電極7が接合されると共に、同じくチップ実装面2aに形成された配線パターン10にn電極8が接合されている。これらp電極7及びn電極8の配線パターン9及び配線パターン10への接続は、図示しない金属バンプを介し、ハンダ付けによって行っている。他のLEDチップ3も、それぞれのLEDチップ3に対応して配線基板2のチップ実装面2aに形成された配線パターンに、それぞれのp電極7及びn電極8が同様にして接合されている。
 なお、LEDチップ3の配線基板2への実装方法は、これに限定されるものではなく、LEDチップ3の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、LEDチップ3を配線基板2の所定位置に接着固定した後、各LEDチップ3の2つの電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続してもよいし、一方の電極を上述のように対応する配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するようにしてもよい。
(蛍光部材)
 上述したように、蛍光部材5は、第1LED群D1及び第2LED群D2に対応して2つの第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2に区分されている。第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2は、LEDチップ3から放出された光を波長変換して種々の波長を有する光を放出する種々の蛍光体を分散保持している。種々の蛍光体としては、LEDチップ3が発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色蛍光体(第1蛍光体)、LEDチップ3が発した青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色蛍光体(第2蛍光体)、及びLEDチップ3が発した青色光を波長変換して黄色光を放射する黄色蛍光体(第3蛍光体)が用いられる。なお、LEDチップ3が発した青色光を波長変換して橙色光を放射する橙色蛍光体(第4蛍光体)を更に用いてもよい。また、蛍光部材5は上述した赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を全て分散保持している必要はなく、所望の一次光を蛍光部材5から放射させることができれば、上述した蛍光体の中から1種類又は2種類以上の蛍光体を選択してもよい。例えば、蛍光部材5は赤色蛍光体及び緑色蛍光体を分散保持し、黄色蛍光体を分散保持していなくてもよい。
 ここで、上述した各蛍光体の具体例について以下に説明する。なお、これら蛍光体は、本実施例において好適な蛍光体を例示するものであるが、適用可能な蛍光体はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々な種類の蛍光体を適用することが可能である。
(赤色蛍光体)
 赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は570nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは585nm以上で、通常は780nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは680nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、赤色蛍光体として例えば、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O):Eu、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、SrAlSi:Eu、(La,Y)S:Eu、Eu(ジベンゾイルメタン)・1,10-フェナントロリン錯体などのβ-ジケトン系Eu錯体、カルボン酸系Eu錯体、KSiF:Mnが好ましく、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Sr,Ca)AlSi(N,O):Eu、SrAlSi:Eu、(La,Y)S:Eu、KSiF:Mn(但し、Siの一部がAlやNaで置換されていてもよい)がより好ましい。
(緑色蛍光体)
 緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は500nm以上、好ましくは510nm以上、より好ましくは515nm以上で、通常は550nm未満、好ましくは542nm以下、より好ましくは535nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として例えば、Y(Al,Ga)12:Ce、CaSc:Ce、Ca(Sc,Mg)Si12:Ce、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Si,Al)(O,N):Eu(β-サイアロン)、(Ba,Sr)Si12:N:Eu、SrGa:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mnが好ましい。
(黄色蛍光体)
 黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上で、通常は620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、YAl12:Ce、(Y,Gd)Al12:Ce、(Sr,Ca,Ba,Mg)SiO:Eu、(Ca,Sr)Si:Eu、α-サイアロン、LaSi11:Ce(但し、その一部がCaやOで置換されていてもよい)が好ましい。
(橙色蛍光体)
 発光ピーク波長が580nm以上、好ましくは590nm以上で、620nm以下、好ましくは610nm以下の範囲にある橙色蛍光体は、赤色蛍光体に代えて好適に用いることができる。このような橙色蛍光体としては、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O):Ceなどがある。
 また、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の質量及び混合比率が異なっている。従って、波長変換されて第1波長変換領域P1から放射される赤色光、緑色光、及び黄色光、並びに波長変換されずに放射される青色光の比率と、波長変換されて第2波長変換領域P2から放射される赤色光、緑色光、及び黄色光、並びに波長変換されずに放射される青色光の比率とは異なる。このため、第1波長変換領域P1から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光と、第2波長変換領域P2から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光とは、互いに異なる色温度を有することになる。
 なお、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2において分散保持される蛍光体の種類数を互いに異なるようにしてもよい。例えば、第1波長変換領域P1のみに赤色蛍光体を分散保持させ、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2のそれぞれから放出される一次光の色温度を相違させてもよい。
 次に、図5を参照しつつ、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2における蛍光体の混合比率の定め方を説明する。図5は、CIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における黒体輻射軌跡BL周辺の要部拡大図である。本実施例にては、第1LED群D1及び第1波長変換領域P1からなる第1発光ユニットU1から放射される一次光が、図5中の色度点T1(約2700K)の色度を有するように、第1波長変換領域P1における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。また、第2LED群D2及び第2波長変換領域P2からなる第2発光ユニットU2から放射される一次光が、図5中の色度点T2(約6500K)の色度を有するように、第2波長変換領域P2における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。
 なお、第1発光ユニットU1及び第2発光ユニットU2のそれぞれから放射される一次光の色度点は、いずれもCIE(1931)XYZ表色系のy値が0.65以下であることが好ましい。y値が0.65を上回る場合には、各発光ユニットにおける可視光の取り出し効率が悪化し、発光装置全体として効率的に発光させることができなくなる。一方、青色光を発するLEDチップ3に代えて、後述するような近紫外光を発するLEDチップを用いた場合には、y値が0.65を上回っても差し支えない。
 上述した方法によって各波長変換領域における蛍光体の混合比率を定めることにより、第2発光ユニットU2から放射される一次光の色温度を第1発光ユニットU1から放射される一次光の色温度よりも高くすることができる。
 本実施例においては、赤色蛍光体として(Sr,Ca)1AlSiN:Eu、緑色蛍光体としてCa(Sc,Mg)Si12:Ce、黄色蛍光体としてYAl12:Ceを用いた。また、図6に示すように、第1波長変換領域P1における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.24:1:0.05であり、第2波長変換領域P2における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0:0.9:0.1である。
 更に、第1波長変換領域P1と第2波長変換領域P2は、異なる膜厚を有している。具体的には、図6に示すように、第1波長変換領域P1の膜厚は110μm、第2波長変換領域P2の膜厚は35μmである。
(発光装置の電気回路構成)
 上述したように、本実施例の発光装置では、第1発光ユニットU1及び第2発光ユニットU2のそれぞれから放射される一次光の色温度が互いに異なるように設定されており、これら発光ユニットから放射される一次光を合成して得られる合成白色光が、発光装置から放射される。そこで、本実施例の発光装置では、第1発光ユニットU1及び第2発光ユニットU2のそれぞれから放射される一次光の全光束(すなわち、発光強度又は輝度)を変化させることにより、発光装置から放射される合成白色光の全光束を調整し、当該合成白色光の全光束に合わせて合成白色光の色温度を変化させ、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を放射するようにしている。以下において、上述したような所望の強度及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を放射できるように構成された発光装置の電気回路について、図7を参照しつつ説明する。
 図7は、本実施例に係る発光装置11及び照明システム12の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。図7に示すように、照明システム12は、電球又はハロゲンランプ等の種々の照明器具である発光装置11と、発光装置11に接続された調光部13と、調光部13に接続された指示部14と、を有している。また、発光装置11は、発光部1、電流供給部15、制御部16から構成されている。
 発光部1は、上述した第1LED群D1のLEDチップ3a及び第2LED群D2のLEDチップ3bを有している。第1LED群D1及び第2LED群D2の具体的な構成として、第1LED群D1の10個のLEDチップ3aは、極性を同じくして互いに直列に接続されている。同様に、第2LED群D2の10個のLEDチップ3bも極性を同じくして互いに直列に接続されている。また、第1LED群D1及び第2LED群D2は、後述するスイッチ回路15cを介し互いに並列に接続されている。なお、同一LED群内のLEDチップ3の接続形態は、直列接続に限定されず、例えば、LEDチップ3の極性を同じくして互いに並列に接続するような並列接続であってもよい。
 調光部13は、指示部14、電流供給部15、制御部16及び交流電圧源VACに接続されている。調光部13は、交流電圧源VACから供給される交流電圧の波形の導通位相角を指示部14から供給される指示信号(調光レベルを示す信号)に応じて制御し、交流の調光電圧VDIM(AC)を生成する。また、調光部13は、生成した調光電圧VDIM(AC)を電流供給部15及び制御部16に供給する。例えば、調光部13は、位相制御素子として用いられるトライアック(双方向サイリスタ)からなる調光回路である。
 ここで、調光レベルとは、以下の数式により示すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
最大供給電流とは、発光装置11(より具体的には発光部1)に対して供給される最大の電流であり、実供給電流とは、発光装置11(より具体的には発光部1)に対して実際に供給されている電流である。すなわち、調光レベルが0%の場合に発光部1に最大電流が供給されることになり、調光レベルが増加すると、発光部1に供給される電流量が減少することになる。
 指示部14は、図8に示すように、本実施例に係る発光装置11を使用する者が操作するための操作つまみ14aと、操作つまみ14aの操作位置を検出して指示信号を生成し、調光部13に当該指示信号を送信するための電気回路(図示省略)を内蔵した本体14bとを備えている。操作つまみ14aは使用者の操作によって回動するようになっており、図8に示すように、操作つまみ14aを時計回りに回動させるほど、発光装置11から放射される合成白色光の全光束(発光強度又は輝度)を上昇させることできるような表示が本体14bになされている。操作つまみ14aは、このような本体14bの表記に対応して段階的に回動するようにしてもよいし、連続的に回動できるようにしてもよい。
 電流供給部15は、整流回路15a、電圧電流変換回路15b、及びスイッチ回路15cから構成される。整流回路15aは、4つのダイオードから構成される全波整流回路、又は1つのダイオードからなる半波整流回路である。整流回路15aは、調光部13に接続されており、調光部13から供給される交流の調光電圧VDIM(AC)を直流の調光電圧VDIM(DC)に変換する。電圧電流変換回路15bは、整流回路15aから供給される直流の調光電圧VDIM(DC)をLEDチップ3に供給する駆動電流に変換する。従って、導通位相角に応じて駆動電流が増減する。スイッチ回路15cは、トランジスタQ1、Q2から構成される。トランジスタQ1、Q2のそれぞれのコレクタは第1LED群D1及び第2LED群D2の最もカソード側端部に接続され、トランジスタQ1、Q2のエミッタは電圧電流変換回路15bに接続され、トランジスタQ1、Q2のベースは制御部16に接続されている。なお、電流供給部15は、整流回路15aを備えることなく、交流の駆動電流をLEDチップ3に供給してもよい。この場合には、LEDチップ3は周期的に発光することになる。
 上述したような調光部13、指示部14及び電流供給部15の構成及び接続関係から、操作つまみ14aを回動することのみにより、LEDチップ3に供給する駆動電流の量(供給電流量)を調整することが可能になる。そして、発光部1への供給電流量を調整することにより、発光装置11から所望の全光束を有する合成白色光を放射させること(すなわち、調光)が可能になる。
 制御部16は、位相角検出器16a、メモリ16b及び選択回路16cから構成されている。位相角検出器16aは、調光部13に接続されており、調光部13において制御された導通位相角を検出する。メモリ16bには、導通位相角に応じてトランジスタQ1、Q2のベースに供給すべき電圧値データが格納されている。ここで、電圧値データとは、トランジスタQ1、Q2を単にオン又はオフするためデータではなく、トランジスタQ1、Q2のベースに印可するベース電圧Vの電圧値を変更することによって電圧電流変換回路15bから第1LED群D1及び第2LED群D2のそれぞれに供給される駆動電流の大きさを変更するためのデータである。選択回路16cは、位相角検出器16aによって検出された導通位相角とメモリに格納された電圧値データを照合し、トランジスタQ1、Q2に印可すべきベース電圧Vの電圧値を決定する。そして、選択回路16cは、当該決定した電圧値を有するベース電圧VをトランジスタQ1、Q2のベースに印可する。
 このように、制御部16は、交流の調光電圧VDIM(AC)に応じてトランジスタQ1、Q2を独立してオン駆動するため、発光部1から放射される合成白色光の全光束に応じて発光ユニットU1及び発光ユニットU2の両方から、又は発光ユニットU1若しくは発光ユニットU2のいずれか一方から一次光を放射させることができる。また、制御部16は、調光レベルに応じてトランジスタQ1、Q2のベースに印可するベース電圧Vの電圧値を変更し、電圧電流変換回路15bから第1LED群D1及び第2LED群D2のそれぞれに供給される駆動電流の大きさを変更するため、発光ユニットU1及び発光ユニットU2から放射される一次光の全光束を調整することができる。そして、上述したように、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2は互いに蛍光体の重量、混合比率及び膜厚が異なっているため、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2から放射される一次光の色温度は異なっている。以上のことから、本実施例に係る発光装置11においては、所望の全光束を得るために調光レベルを変更すると、当該調光レベルに応じて発光装置11から放射される合成白色光の色温度も変化させることができる。
(発光部の制御)
 発光装置11の使用者が操作つまみ14aを操作すると、指示部14の本体14bは、操作つまみ14aの位置を検出し、検出した操作つまみ14aの位置に基づく指示信号(調光レベルを示す信号)を調光部13に供給する。調光部13は、指示部14から供給された指示信号に基づいて、交流電圧源VACから供給される交流電圧の波形の導通位相角を制御して、交流の調光電圧VDIM(AC)を生成する。具体的な制御方法として、調光部13は、交流電圧源から供給される交流の正弦波形のゼロ・クロス点に対して任意の位相差を持つトリガ・パルスを入力することにより導通位相角を制御する。従って、調光部13は、供給される指示信号が変動すると、それに応じてトリガ・パルスの位相差を変動させて導通位相角を制御する。
 電流供給部15の整流回路15aは、調光部13から供給される交流の調光電圧VDIM(AC)を直流の調光電圧VDIM(DC)に変換し、当該直流の調光電圧VDIM(DC)を電圧電流変換回路15bに供給する。電圧電流変換回路15bは、整流回路15aから供給される直流の調光電圧VDIM(DC)をLEDチップ3に供給するための駆動電流に変換し、当該駆動電流を第1LED群D1及び第2LED群D2に供給する。従って、交流の調光電圧VDIM(AC)の導通位相角に応じて駆動電流が増減する。
 制御部16は、調光部13から供給される交流の調光電圧VDIM(AC)に応じてトランジスタQ1、Q2を選択的にオン駆動させつつ、トランジスタQ1、Q2のベースに印可するベース電圧Vの電圧値を制御し、LED群ごとに流れる駆動電流の大きさを制御する。ここで、トランジスタQ1、Q2のベースに等しい電圧を印可すると、第1LED群D1及び第2LED群D2に流れる駆動電流の量は等しくなる。また、トランジスタQ1、Q2のベースにベース電圧Vを印可しない場合にはトランジスタQ1、Q2がオン駆動しないため、電圧電流変換回路15bから駆動電流が第1LED群D1及び第2LED群D2に供給されても、第1LED群D1及び第2LED群D2には駆動電流が流れず、LEDチップ3は発光することがない。本実施例においては、ベース電圧Vを印可しない状態から徐々にベース電圧Vを上昇させると、トランジスタQ1がオン駆動することになる。
 本実施例の制御部16における詳細な制御方法は以下の通りである。制御部16の位相角検出器16aは、調光部13から供給される調光電圧VDIM(AC)から、調光部13において制御された導通位相角を検出する。具体的には、位相角検出器16aは、調光電圧VDIM(AC)の電圧波形(制御信号)から導通位相角を検出する。位相角検出器16aは、検出した導通位相角を示すデータ信号を選択回路16cに供給する。選択回路16cは、供給された導通位相角に応じてトランジスタQ1及びQ2のベースに印可するベース電圧Vの電圧値を決定するために、メモリ16bに格納された電圧値データと、供給された導通位相角を示すデータ信号とを照合する。そして、選択回路16cは当該照合によって決定した電圧値を有するベース電圧VをトランジスタQ1、Q2のベースに印可する。これによってトランジスタQ1、Q2のいずれか一方、又は両方がオン駆動するとともに、トランジスタQ1、Q2のベースに印可されたベース電圧Vの電圧値に応じて第1LED群D1及び第2LED群D2に供給する駆動電流の大きさが制御され、第1発光ユニットU1及び第2発光ユニットU2のいずれか一方、又は両方から、調光レベルに応じた全光束及び各波長変換領域に応じた色温度を有する一次光が放出される。
 次に、図9及び図10を参照しつつ、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を発光装置11から放射させるために、トランジスタQ1、Q2のベースにどのようにベース電圧Vを印可し、第1LED群D1及び第2LED群D2に供給する駆動電流の大きさを制御するかについて説明する。図9は、調光部13の調光レベル及び発光装置11から放射される合成白色光の発光強度の関係を示すグラフである。図10は、発光装置11から放射される合成白色光の全光束(単位:ルーメン(lm))及び色温度(単位:ケルビン(K))の関係を示すグラフである。
 先ず、操作つまみ14aが操作され、発光装置11から最も暗い合成白色光が放射されるようにLED群の点灯が開始する場合には、トランジスタQ1のみがオン駆動し、第1発光ユニットU1のみから一次光が放出される。すなわち、この際に発光装置11から放射される合成白色光は、第1発光ユニットU1から放射される一次光のみで構成される。図9及び図10において、かかる第1LED群D1の点灯開始を点Aによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて、より明るい合成白色光を放射させるように調光する(すなわち、調光レベルを低下させる)と、第1LED群D1に供給される駆動電流が増加し、第1発光ユニットU1から放射される一次光の全光束が増加する。かかる全光束の増加は、図9のグラフ上の曲線9A部分に該当する。また、第1発光ユニットU1から放射される一次光の色温度が約2700Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第1発光ユニットU1のみから一次光が放出されている場合には、発光装置11から放射される合成白色光の色温度は約2700Kを維持する。かかる色温度が維持されつつ全光束が増加することは、図10の実線10Aに該当する。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1に流れる駆動電流が増加しないように、トランジスタQ1のベースに印可するベース電圧Vの電圧値が制御部16によって制御され、第1発光ユニットU1から放射される一次光の全光束は増加しなくなる。このような全光束が増加しない状態を、第1発光ユニットU1の全灯状態と定義する。このような全光束が増加しない状態は、図9のグラフ上の直線9B部分に該当する。このように全光束を増加させないようにする理由は、過剰な駆動電流によってLEDチップ3への熱影響を防止するためである。
 上述したような合成白色光の全光束の増加が抑制された状態から、操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、トランジスタQ2もオン駆動して第2LED群が点灯開始し、第2発光ユニットU2からも一次光が放出される。このとき、制御部16は、第1発光ユニットU1の全灯状態を維持するように、トランジスタQ1のベースにベース電圧Vを印可する。図9及び図10において、かかる状態を点Bによって示す。
 第2LED群の点灯開始から更に操作つまみ14aが操作されて更に調光レベルが低下すると、第1発光ユニットU1の全灯状態を維持ししつつ、第2発光ユニットU2から放射される一次光の全光束が増加するように、トランジスタQ1、Q2のベースにベース電圧Vを印可する。かかる全光束の増加は、図9のグラフ上の曲線9C部分に該当する。また、第2発光ユニットU2から放射される一次光の色温度が約6500Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第2発光ユニットU2から放射される一次光の全光束が増加すると、発光装置11から放射される合成白色光の色温度が6500Kに近づくように増加する。かかる色温度の増加を、図10の実線10Bによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1のみならず、第2LED群D2に流れる駆動電流も増加しないように、トランジスタQ2のベースに印可するベース電圧Vの電圧値が制御部16によって制御され、第2発光ユニットU2から放射される一次光の全光束は増加しなくなる。すなわち、第2発光ユニットU2も全灯状態になる。このような第1発光ユニットU1及び第2発光ユニットU2の全灯状態は、図9のグラフ上の直線9D部分に該当する。なお、第1発光ユニットU1及び第2発光ユニットU2の全灯状態において、発光装置11から放射される合成白色光の色温度は6500Kには到達しないものの、約5300K(図9及び図10中の点C)には到達することになる。
 上述したような制御においては、調光レベルに応じてトランジスタQ1、Q2を独立してオン駆動させているため、第1LED群D1を構成するLEDチップ3aの発光開始のタイミングと、第2LED群D2を構成するLEDチップ3bの発光開始のタイミングとを調光レベルによって制御することができるすなわち、本実施例の発光装置11においては、調光レベルに応じて第1LED群D1及び第2LED群D2の点灯開始のタイミング(点灯開始時期)を独立して制御することができる。言い換えると、本実施例の発光装置11においては、LED群毎に駆動電流の供給開始のタイミングが異なっており、当該電流供給開始のタイミングは調光レベルに応じてLED群毎に電流供給開始調光レベルとして設定され、指示部14から供給される指示信号(調光レベルを示す信号)と、当該電流供給開始調光レベルとの関係に従って、点灯させるLED群が選択されることになる。
 また、第1LED群D1が点灯開始して第1発光ユニットU1が全灯状態になると、第2LED群D2が点灯開始する。すなわち、第1LED群D1に供給される電流量が上昇するに従い、第2LED群D2の点灯を開始している。そして、第2発光ユニットU2から放射される一次光の全光束が増加する間において、第1発光ユニットU1の全灯状態が維持されるため、第2LED群D2の点灯開始以降において、発光装置11から放射される合成白色光の全光束の増加に応じて合成白色光の色温度が第2発光ユニットU2から放射される一次光の色温度に近づく(すなわち、色温度が増加する)ことになる。一般に、全光束が低い場合には色温度が低い白色光(すなわち、フィラメント電球から放出される光)が好まれ、全光束が高い場合には色温度が高い白色光(すなわち、蛍光灯から放出される光)が好まれることから、本実施例に係る発光装置11及び照明システム12においては、合成白色光の全光束の増加にともなって色温度も同時に制御され、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を放出することができる。
 図11~図14に、本実施例の発光装置における光線追跡シミュレーションの結果を記載する。図11は、第1LED群D1のみが点灯しているパターン(第1点灯パターン)、第1LED群D1及び第2LED群D2が点灯しているパターン(第2点灯パターン)において、発光装置11から放射される合成白色光の相関色温度、CIE1931におけるCx、Cy値、平均演色評価数、全光束のシミュレーション結果を示している。図12は、第1点灯パターン及び第2点灯パターンにおいて、発光装置11から放射される合成白色光の分光放射束スペクトルと示すグラフである。図13は、第1点灯パターン及び第2点灯パターンにおいて、図11に示された相関色温度のシミュレーション結果を横軸に、全光束のシミュレーション結果を第1縦軸に、平均演色評価数を第2縦軸にして、相関色温度に対する全光束の変化及び相関色温度に対する平均演色評価数の変化を示したグラフである。図14は、第1点灯パターン及び第2点灯パターンにおいて、本実施例に係る発光装置11から放射される合成白色光のCx、Cy値のシミュレーション結果をCIE1931の色温度座標上に示したグラフである。
(LED群及び波長変換領域のパターン形状の変形例)
 上述した実施例において、蛍光部材5は、長方形状の1つの第1波長変換領域P1及び長方形状の1つの第2波長変換領域P2に区分されていたが、これに限定されることはない。例えば、図15(a)~図15(b)に示すように蛍光部材5を第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2に区分してもよい。なお、図15(a)~(d)においては、16個のLEDチップ3が4列×4行に配置された場合を示している。
 図15(a)に示すように、蛍光部材5は長方形状の2つの第1波長変換領域P1及び長方形状の2つの第2波長変換領域P2に区分されており、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2が交互(すなわち、ストライプ状)に配置されてもよい。また、交互に配置された第1波長変換領域P1及び長方形状の第2波長変換領域P2のそれぞれは、図15(a)における平面状の面積が等しく、同一の平面形状を有している。更に、符号は図示していないが、LEDチップ3aからなる第1LED群D1及びLEDチップ3bからなる第2LED群D2も交互に区分され、第1LED群D1が第1波長変換領域P1に対向し、第2LED群D2が第2波長変換領域P2に対向している。従って、4個のLEDチップ3aが1つの第1波長変換領域P1と対向するように設けられ、4個のLEDチップ3bが1つの第2波長変換領域P2と対向するように設けられている。
 1つの第1LED群D1内に配置された4個のLEDチップ3aは、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。また、離間して区分された2つの第1波長変換領域P1に対向する2つの第1LED群D1同士は、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。同様に、1つの第2LED群D2内に配置された4個のLEDチップ3bは、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。更に、離間して区分された2つの第2波長変換領域P2に対向する2つの第2LED群D2同士は、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。
 図15(b)に示すように、蛍光部材5は、正方形状の1つの第1波長変換領域P1及び環状の1つの第2波長変換領域P2に区分けされ、第1波長変換領域P1の外周部分を第2波長変換領域P2が囲むように第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2が配置されてもよい。また、符号は図示していないが、複数のLEDチップ3も正方形状の第1LED群D1及び環状の第2LED群に区分され、第2LED群D2が第1LED群D1を囲むように配置されると共に、第1LED群D1が第1波長変換領域P1に対向し、第2LED群D2が第2波長変換領域P2に対向している。従って、4個のLEDチップ3aが第1波長変換領域P1と対向するように設けられ、12個のLEDチップ3bが第2波長変換領域P2と対向するように設けられている。
 第1LED群D1内に配置された4個のLEDチップ3aは、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。同様に、第2LED群D2内に配置された12個のLEDチップ3bは、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。
 図15(c)に示すように、蛍光部材5は長方形状の2つの第1波長変換領域P1及び長方形状の1つの第2波長変換領域P2に区分されており、第2波長変換領域P2を2つの第1波長変換領域P1が挟むように第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2が配置されてもよい。2つの第1波長変換領域P1のそれぞれは、面積が等しく、同一の平面形状を有している。また、図15(c)における第2波長変換領域P2の平面状の面積は、第1波長変換領域P1の平面状の面積の2倍である。更に、符号は図示していないが、LEDチップ3aからなる第1LED群D1もLEDチップ3bからなる第2LED群D2を挟むように配置され、第1LED群D1が第1波長変換領域P1に対向し、第2LED群D2が第2波長変換領域P2に対向している。従って、4個のLEDチップ3aが1つの第1波長変換領域P1と対向するように設けられ、8個のLEDチップ3bが第2波長変換領域P2と対向するように設けられている。
 1つの第1LED群D1内に配置された4個のLEDチップ3aは、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。また、離間して区分された2つの第1波長変換領域P1に対向する2つの第1LED群D1同士は、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。同様に、第2LED群D2内に配置された8個のLEDチップ3bは、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。
 図15(d)に示すように、蛍光部材5は格子状に区分されており、正方形状の8つの第1波長変換領域P1及び正方形状の8つの第2波長変換領域P2が交互に配置されてもよい。また、交互に配置された第1波長変換領域P1及び長方形状の第2波長変換領域P2のそれぞれは、図15(a)における平面状の面積が等しく、同一の平面形状を有している。すなわち、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2は、市松模様状に配置されている。更に、符号は図示していないが、LEDチップ3aからなる第1LED群D1及びLEDチップ3bからなる第2LED群D2も交互に区分され、第1LED群D1が第1波長変換領域P1に対向し、第2LED群D2が第2波長変換領域P2に対向している。すなわち、第1LED群D1及び第2LED群D2も、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2と同様に、市松模様状に配置されている。従って、1個のLEDチップ3aが1つの第1波長変換領域P1と対向するように設けられ、1個のLEDチップ3bが1つの第2波長変換領域P2と対向するように設けられている。
 第1LED群D1内に配置されたLEDチップ3a同士は、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。同様に、第2LED群D2内に配置されたLEDチップ3b同士は、直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。
(発光部の変形例)
 蛍光部材5について本実施例では、蛍光部材5の第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2のいずれも、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体の3種の蛍光体を混合して分散保持するようにした。しかしながら、このような分散保持に代え、図16、図17(a)、図17(b)に示すように、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2のそれぞれを1つのLEDチップ3に対応する複数のセル領域17に分割し、セル領域17毎に赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体をそれぞれ別個に配置するようにしてもよい。
 図16は第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2を複数のセル領域17に分割された場合の発光部1の全体構成の概略を示す斜視図であり、図17(a)は第1波長変換領域P1内のセル領域17の蛍光体部分を示し、図17(b)は第2波長変換領域P2内のセル領域17の蛍光体部分を示している。図17(a)において、図の左側から、赤色蛍光体18a、緑色蛍光体18b及び黄色蛍光体18cの順で、各蛍光体が別個に設けられている。なお、図17(a)では、各蛍光体の発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。第1波長変換領域P1内のセル領域17では、これら3種の蛍光体の面積比率を調整することにより、2700°Kの色温度の一次光が各セル領域17から放射されるようになっている。図17(b)において、図の左側から、緑色蛍光体19a及び黄色蛍光体19bの順で、各蛍光体が別個に設けられている。なお、図17(b)では、各蛍光体の発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。第2波長変換領域P2内のセル領域17では、これら2種の蛍光体の面積比率を調整することにより、6500°Kの色温度の一次光が各セル領域17から放射されるようになっている。このようにして第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2を分割してセル領域17を形成した場合にも、上述したような発光装置と同様の効果を得ることができる。なお、セル領域17における蛍光体の組み合わせは上述したものに限られることはなく、放射させる一次光に応じて適宜変更することができる。
 また、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を混合して分散保持した場合には、個々の蛍光領域において光を良好に合成して放射できるという効果があるものの、1つの蛍光領域内で赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体が混在することに起因してカスケード励起が生じる可能性がある。そこで、このように赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を別個に配置することにより、カスケード励起を良好に防止することが可能となる。一方、各蛍光体からの放射光の合成という点では、個々のセル領域17で見た場合に、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を混合して分散保持した場合より劣るが、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を別個に配置した場合でも、放射光の合成を良好に行うような工夫が可能である。
 即ち、第1波長変換領域P1内の複数のセル領域17の向きを様々に変えて分散配置すると共に、第2波長変換領域P2内の複数のセル領域17の向きを様々に変えて分散配置することにより、全体として各波長変換領域からの放射光の合成を良好に行うことが可能となる。このようなセル領域17の配置の例を図18に示す。図18は、蛍光部材5の概略平面図である。なお、図18では、各蛍光体の発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。図18に示すように、第1波長変換領域P1内の複数のセル領域17のそれぞれの向きを4種類に変化させ、セル領域17を分散して設けている。第2波長変換領域P2内の複数のセル領域17についても同様に向きを変えて分散配置されている。
 なお、上記変形例では、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の並び順を、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2のそれぞれにおいて同じとし、第1波長変換領域P1の向き及び第2波長変換領域P2の向きを様々に変えて分散配置するようにしたが、これに加え、個々のセル領域17の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の並び順を変えるようにしてもよい。
 また、上記実施例及び変形例では、第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2にそれぞれ3種類の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を用いたが、青色を利用した色の質(演色性)を利用する場合には、青色光を発するLEDチップに代えて近紫外光を発するLEDチップを用いることができる。係る場合には、上述した蛍光体に加えて、近紫外光を青色光に波長変換する青い色蛍光体を用いることになる。この場合、このような青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上で、通常は500nm未満、好ましくは490nm以下、より好ましくは480nm以下、更に好ましくは470nm以下、特に好ましくは460nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、青色蛍光体として例えば、(Ca,Sr,Ba)MgAl1017:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO(Cl,F):Eu、(Ba,Ca,Mg,Sr)SiO:Eu、(Ba,Ca,Sr)MgSi:Euが好ましく、(Ba,Sr)MgAl1017:Eu、(Ca,Sr,Ba)10(PO(Cl,F):Eu、BaMgSi:Euがより好ましく、Sr10(POCl:Eu、BaMgAl1017:Euが特に好ましい。
 なお、近紫外光を発するLEDチップを用いる場合には、赤色蛍光体、緑色蛍光体、及び黄色蛍光体の割合調整は、青光を発するLEDチップを用いる場合の調整とは異なる。
 このように、近紫外光を発するLEDチップを用いる場合であっても、発光部材の種類と量比、数量を上述のように変更すれば、上記実施例の場合と同様に目的の光色を得ることができるので、上記実施例の発光装置と同様の合成白色光を放射させることが可能であり、各発光ユニット数を段階的に調整することにより、上記実施例の発光装置と同様の効果を得ることができる。
(発光装置の電気回路構成の変形例)
 上述した実施例においては、調光部13は交流電圧源VACから供給される交流電圧の波形の導通位相角を指示部14から供給される指示信号に応じて制御することによって調光を行っていた。しかしながら、調光部13は、交流電圧源VACから供給される交流電圧の電圧値そのものを変化させることによって調光を施しても良く、例えば、交流電圧の電圧波形(制御信号)の振幅電圧値を変化させることによって調光を施してもよい。
 また、交流電圧の電圧波形の振幅電圧値を変化させることによって調光を施す場合には、制御部16は位相角検出器16aに代えて振幅電圧値を検出する電圧検出器を備え、制御部16を構成するメモリには、振幅電圧値に対するベース電圧の電圧値データが記録されることになる。そして、振幅電圧値による調光の場合においても、上述した実施例と同様の効果を得ることができる。
 更に、トランジスタQ1、Q2のオンオフ制御としては、上述したようなベース電圧Vの電圧値による調整に限られず、トランジスタQ1、Q2のベースに印可するベース電圧Vの供給時間(すなわち、パルス幅のデューティ)による調整であってもよい。
 上述した実施例において、調光部13に交流電圧源VACが接続されていたが、直流電圧源VDCが接続されてもよい。この場合には整流回路15aが不要になる。
(本実施例による効果)
 本実施例の発光装置11は、配線基板2と、配線基板2のLEDチップ実装面に配置されて可視光領域から近紫外領域までの波長領域のうちの所定波長範囲の光を発し、複数のLED群に区分される複数のLEDチップ3と、配線基板2のLEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、複数のLEDチップ3に対応して複数の波長変換領域に分割されており、複数の波長変換領域がLED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有し、対応するLEDチップ3が発する光を波長変換し、波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する蛍光部材5と、配線基板2を介し、LED群毎に独立してLEDチップ3に駆動電流を供給する電流供給部15と、外部から入力される制御信号である電圧波形に応じてLED群毎に供給する電流量を制御する制御部16と、を有している。そして、制御部16は、調光レベルに応じて複数のLED群の点灯開始時期を独立して制御するため、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を得ることができ、且つ製造コストを抑制することが可能となる。
 また、本実施例の発光装置11は、配線基板2と、配線基板2のLEDチップ実装面に配置されて可視光領域から近紫外領域までの波長領域のうちの所定波長範囲の光を発し、複数のLED群に区分される複数のLEDチップ3と、配線基板2のLEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、複数のLEDチップ3に対応して複数の波長変換領域に分割されており、複数の波長変換領域がLED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有し、対応するLEDチップ3が発する光を波長変換し、波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する蛍光部材5と、配線基板2を介し、LED群毎に独立してLEDチップ3に駆動電流を供給する電流供給部15と、外部から入力される制御信号である電圧波形に応じてLED群毎に供給する電流量を制御する制御部16と、を有している。そして、制御部16は、複数の波長変換領域から放射される一次光を合成してなる合成白色光の輝度が上昇するのに従い、LED群を順次点灯させるため、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を得ることができ、且つ製造コストを抑制することが可能となる。
 また、上述した発光装置11においては、合成白色光の輝度が上昇するのに従い、色温度の低い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群から色温度の高い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群にかけ、LED群を制御部によって順次点灯させるため、発光装置11から放射される合成白色光の輝度を上昇させるとともに、当該輝度の上昇に適合するように当該合成白色光の色温度を変化させることができる。
 発光装置11のより具体的な構成として、複数のLEDチップ及び波長変化部材が離間して設けられ、LED群の各々と、当該LED群毎に対応する波長変換領域の各々とによって複数の発光ユニットが形成され、複数の発光ユニットの各々は一体的に設けられるとともに発光ユニット群を形成する場合には、発光ユニット群の取り扱いが容易となり、発光装置の製造工数や製造コストを低減することが可能となる。
 また、本実施例の照明システム12は、配線基板2と、配線基板2のLEDチップ実装面に配置されて可視光領域から近紫外領域までの波長領域のうちの所定波長範囲の光を発し、複数のLED群に区分される複数のLEDチップ3と、配線基板2のLEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、複数のLEDチップ3に対応して複数の波長変換領域に分割されており、複数の波長変換領域がLED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有し、対応するLEDチップ3が発する光を波長変換し、波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する蛍光部材5と、配線基板2を介し、LED群毎に独立してLEDチップ3に駆動電流を供給する電流供給部15と、一次光を合成して所望の輝度を有する合成白色光が得られるように指示を与える指示部14と、指示部14からの指示に応じ、合成白色光の輝度を変化させるための制御信号である電圧波形を出力する調光部13と、調光部13から出力される電圧波形に応じてLED群毎に供給する電流量を制御する制御部16と、を有している。そして、制御部16は、合成白色光の輝度が上昇するのに従い、LED群を順次点灯させるため、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を得ることができ、且つ製造コストを抑制することが可能となる。
 また、上述した照明システム12においては、合成白色光の輝度が上昇するのに従い、色温度の低い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群から色温度の高い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群にかけ、LED群を制御部によって順次点灯させるため、照明システム12から供給される合成白色光の輝度を上昇させるとともに、当該輝度の上昇に適合するように当該合成白色光の色温度を変化させることができる。
 更に、本実施例の照明方法は、複数のLED群に区分される複数のLEDチップ3に対してLED群毎に独立して電流を供給してLED群毎に発光させ、複数のLEDチップ3に対応して複数の波長変換領域に分割され且つ複数の波長変換領域がLED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有する波長変換部材にLEDチップ3が発する光を供給し、波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射させて一次光を合成して合成白色光を形成する。そして、当該照明方法においては、合成白色光の輝度を上昇させることに従い、LED群毎に供給する電流量を制御してLED群を順次点灯させるため、発光装置11の製造コストを抑制しつつ、発光強度及び色温度を制御して所望の発光強度に適した色温度を有する光を発光させることができる。
 また、上述した照明方法においては、合成白色光の輝度を上昇させることに従い、色温度の低い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群から色温度の高い一次光を放射する波長変換領域に対応するLED群にかけ、LED群を順次点灯させるため、照明方法によって得られる合成白色光は、調光により得られる所望の輝度に適した色温度を有することになる。
 なお、上述した実施例においては、発光装置11が1つの発光部1を備えるような構造としたが、これに限定されることはなく、発光装置11が複数の発光部1を備えるようにし、発光部1毎に異なる色温度を有する合成白色光を放射させてもよい。すなわち、1つの発光部1毎にパッケージ化し、複数のパッケージから発光装置11を構成してもよい。また、本実施例においては、発光装置(照明装置)の単独の構成について説明したが、本実施例の発光装置に電球及びダウンライト等の他の発光装置(照明措置)、更には放熱系及び光学レンズ系を追加したような照明器具であってもよく、このような場合にも上述した効果を得ることができる。
<第2実施例>
 上述した第1実施例においては、互いに色温度の異なる一次光を放射する第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2によって蛍光部材5を構成していた。すなわち、蛍光部材5からは、色温度の異なる2種類の一次光が放射されていた。しかしながら、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々に変更や置き換えが可能である。そこで、第1実施例の蛍光部材5の構成とは異なる構成を備える蛍光部材5’を用いて構成した発光部1’、発光装置11’及び照明システム12’の一例を、本発明の第2実施例として以下に説明する。なお、第1実施例と同様の部材及び構成部分については、同一の符号を付し、その説明については省略する。
(発光部の構成)
 図19は、本実施例に係る発光装置11’における発光部1’の全体構成の概略を示す斜視図であり、図20は図19の発光部1’の平面図である。なお、図19及び図20において、発光部1’における一の方向をX方向、当該一の方向に直行する方向をY方向、発光部1’の高さ方向をZ方向と定義する。図19に示すように、発光部1’は、XY平面内における形状が正方形状の配線基板2を備える。配線基板2のチップ実装面2aには、等間隔で配線基板2のX方向に4個、Y方向に4個の合計16個のLEDチップ3が配列されている。なお、発光部1’、配線基板2、LEDチップ3の基本的な構造は第1実施例のLEDチップ3と同一であるため、その説明は省略する。また、図19に示すように、LEDチップ3が実装された配線基板2のチップ実装面2aに対向するように、ガラス製で板状であって、XY平面内における形状が正方形状の透光基板4が配設されている。
 蛍光部材5’は、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’の4つの波長変換領域に区分されている。XY平面において、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’は、同一の平面形状及び面積を有している。このような蛍光部材5’の区分に対応して、配線基板2に実装されている各LEDチップ3も、図19及び図20に示すように、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’の各位置に対応して各LED群に区分されている。すなわち、図20に示すように、発光部1’を平面視した場合には、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’の4つの波長変換領域に対応して、それぞれ4個ずつのLEDチップ3が配置されている。ここで、対応とは第1実施例と同様の意味である。以下において、これら波長変換領域毎に区別してLEDチップ3を呼称する際には、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’に対応して、符号の末尾にそれぞれa’、b’、c’又はd’を付するものとする。以上のことから、第1波長変換領域P1’に対応する位置にある4個のLEDチップ3a’が第1LED群D1’を構成し、第2波長変換領域P2’に対応する位置にある4個のLEDチップ3b’が第2LED群D2’を構成し、第3波長変換領域P3’に対応する位置にある4個のLEDチップ3c’が第3LED群D3’を構成し、第4波長変換領域P4’に対応する位置にある4個のLEDチップ3d’が第4LED群D4’を構成する。
 従って、本実施例においては、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’のそれぞれと、これに対応する第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’との組み合わせのそれぞれが、本発明の各発光ユニットに相当する。すなわち、第1LED群D1’及び第1波長変換領域P1’が第1発光ユニットU1’を構成し、第2LED群D2’及び第2波長変換領域P2’が第2発光ユニットU2’を構成し、第3LED群D3’及び第3波長変換領域P3’が第3発光ユニットU3’を構成し、第4LED群D4’及び第4波長変換領域P4’が第4発光ユニットU4’を構成する。これら4つの発光ユニットを統合した発光部1’が本発明の発光ユニット群に相当する。本実施例においては、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、 第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’は、一体的に設けられるとともに発光ユニット群である発光部1’を構成している。なお、以下において、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、 第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、 第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’のそれぞれが放射する一次光を合成して発光部1’から放射される光を合成白色光と称する。
(蛍光部材)
 上述したように、蛍光部材5’は、第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’に対応して4つの第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’に区分されている。第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’は、LEDチップ3から放出された光を波長変換して放射する種々の蛍光体を分散保持している。種々の蛍光体としては、第1実施例と同様に、LEDチップ3が発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色蛍光体、LEDチップ3が発した青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色蛍光体、及びLEDチップ3が発した青色光を波長変換して黄色光を放射する黄色蛍光体が用いられる。更に、LEDチップ3が発した青色光を波長変換して橙色光を放射する橙色蛍光体を更に用いてもよい。そして、第1実施例と同様に、蛍光部材5’は上述した赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を全て分散保持している必要はなく、所望の一次光を蛍光部材5’から放射させることができれば、上述した蛍光体の中から1種類又は2種類以上の蛍光体を選択してもよい。例えば、蛍光部材5’は赤色蛍光体及び緑色蛍光体を分散保持し、黄色蛍光体を分散保持していなくてもよい。その他の具体的な各蛍光体の組成及び構造等は、第1実施例と同様である。
 また、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の質量及び混合比率が異なっている。従って、波長変換されて各波長変換領域から放射される赤色光、緑色光、及び黄色光、並びに波長変換されずに放射される青色光の比率は、波長変換領域毎に異なる。このため、第1波長変換領域P1’から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光と、第2波長変換領域P2’から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光と、第3波長変換領域P3’から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光と、第4波長変換領域P4’から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光とは、互いに異なる色温度を有することになる。
 第1実施例と同様に、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’において分散保持される蛍光体の種類数を互いに異なるようにしてもよい。このような場合にも、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’のそれぞれから放射される一次光の色温度は互いに異なる。
 次に、図21を参照しつつ、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’における蛍光体の混合比率の定め方を説明する。図21は、CIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における黒体輻射軌跡BL周辺の要部拡大図である。本実施例にては、第1LED群D1’及び第1波長変換領域P1’からなる第1発光ユニットU1’から放射される一次光が、図21中の色度点T1(約2700K)の色度を有するように、第1波長変換領域P1’における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。また、第2LED群D2’及び第2波長変換領域P2’からなる第2発光ユニットU2’から放射される一次光が、図21中の色度点T2(約3400K)の色度を有するように、第2波長変換領域P2’における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。更に、第3LED群D3’及び第3波長変換領域P3’からなる第3発光ユニットU3’から放射される一次光が、図21中の色度点T3(約4500K)の色度を有するように、第3波長変換領域P3’における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。そして、第4LED群D4’及び第4波長変換領域P4’からなる第4発光ユニットU4’から放射される一次光が、図21中の色度点T4(約6500K)の色度を有するように、第4波長変換領域P4’における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。
 なお、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’のそれぞれから放射される一次光の色度点は、いずれもCIE(1931)XYZ表色系のy値が0.65以下であるのが好ましい。y値が0.65を上回る場合には、各発光ユニットにおける可視光の取り出し効率が悪化し、発光装置全体として効率的に発光させることができなくなる。一方、青色光を発するLEDチップ3に代えて、近紫外光を発するLEDチップを用いた場合には、y値が0.65を上回っても差し支えない。
 上述した方法によって各波長変換領域における蛍光体の混合比率を定めることにより、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’から放射される一次光の色温度を、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4の順序で高くすることができる。
 本実施例においては、赤色蛍光体として(Sr,Ca)1AlSiN:Eu、緑色蛍光体としてCa(Sc,Mg)Si12:Ce、黄色蛍光体としてYAl12:Ceを用いた。また、図22に示すように、第1波長変換領域P1’における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.24:1:0.05であり、第2波長変換領域P2’における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.15:1:0.05である。そして、第3波長変換領域P3’における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.05:1:0.05であり、第4波長変換領域P4’における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0:0.9:0.1である。
 更に、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’は、異なる膜厚を有している。具体的には、図22に示すように、第1波長変換領域P1’の膜厚は110μm、第2波長変換領域P2’の膜厚は80μm、第3波長変換領域P3’の膜厚は45μm、第4波長変換領域P4’の膜厚は30μmである。
(発光装置の電気回路構成)
 上述したように、本実施例の発光装置では、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’のそれぞれから放射される一次光の色温度が互いに異なるように設定されており、これらの発光ユニットから放射される一次光を合成して得られる合成白色光が、発光装置から放射される。そこで、本実施例の発光装置では、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’のそれぞれから放射される一次光の全光束(すなわち、発光強度又は輝度)を変化させることにより、発光装置から放射される合成白色光の全光束を調整し、当該合成白色光の全光束に合わせて合成白色光の色温度を変化させ、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を放射するようにしている。以下において、第1実施例と異なる回路構成部分である発光部1’及び電流供給部15’の構成について、図23を参照しつつ説明する。ここで、図23は、本実施例に係る発光装置11’における発光部1’及び電流供給部15’の電気回路構成の概略を示す電気回路図であり、第1実施例と同一部分である調光部13、指示部(操作部)14及び制御部16は省略している。以下において、調光部13、指示部(操作部)14及び制御部16については、第1実施例1に係わる図面を基づいて説明する。
 発光部1’は、上述した第1LED群D1’のLEDチップ3a’、第2LED群D2’のLEDチップ3b’、 第3LED群D3’のLEDチップ3c’及び第4LED群D4’のLEDチップ3d’を有している。第1LED群D1’及び第2LED群D2’の具体的な構成として、第1LED群D1’の4個のLEDチップ3a’は極性を同じくして互いに直列に接続され、第2LED群D2’の4個のLEDチップ3b’も極性を同じくして互いに直列に接続されている。同様に、第3LED群D3’及び第4LED群D4’の具体的な構成として、第3LED群D3’の4個のLEDチップ3c’も極性を同じくして互いに直列に接続され、第4LED群D4’の4個のLEDチップ3d’も極性を同じくして互いに直列に接続されている。また、第1LED群D1’、第2LED群D2’、 第3LED群D3’及び第4LED群D4’は、後述するスイッチ回路15c’を介し互いに並列に接続されている。なお、同一LED群内のLEDチップ3の接続形態は、直列接続に限定されず、例えばLEDチップ3の極性を同じくして互いに並列に接続するような並列接続であってもよい。
 電流供給部15’は、整流回路15a、電圧電流変換回路15b、及びスイッチ回路15c’から構成される。整流回路15a及び電圧電流変換回路15bは、第1実施例と同一の構成であるため、その説明は省略する。スイッチ回路15c’は、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4から構成される。トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のコレクタのそれぞれは第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’の最もカソード側端部に接続され、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のエミッタは電圧電流変換回路15bに接続され、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースは制御部16に接続されている。
 本実施例の照明システム12’においても、調光部13、指示部14及び電流供給部15’の構成及び接続関係から、操作つまみ14aを回動することのみにより、LEDチップ3に供給する駆動電流の量(供給電流量)を調整することが可能になる。そして、発光部1’への供給電流量を調整することにより、発光装置11’から所望の全光束を有する合成白色光を放射させること(すなわち、調光)が可能になる。
(発光部の制御)
 発光装置11’の使用者が操作つまみ14aを操作すると、指示部14の本体14bは、操作つまみ14aの位置を検出し、検出した操作つまみ14aの位置に基づく指示信号(調光レベルを示す信号)を調光部13に供給する。調光部13では、指示部14から供給された指示信号に基づいて、交流電圧源VACから供給される交流電圧の波形の導通位相角を制御して、交流の調光電圧VDIM(AC)を生成する。具体的な制御方法として、調光部13は、交流電圧源から供給される交流の正弦波形のゼロ・クロス点に対して任意の位相差を持つトリガ・パルスを入力することにより導通位相角を制御する。従って、調光部13は、供給される指示信号が変動すると、それに応じてトリガ・パルスの位相差を変動させて導通位相角を制御する。
 電流供給部15’の整流回路15aは、調光部13から供給される交流の調光電圧VDIM(AC)を直流の調光電圧VDIM(DC)に変換し、当該直流の調光電圧VDIM(DC)を電圧電流変換回路15bに供給する。電圧電流変換回路15bは、整流回路15aから供給される直流の調光電圧VDIM(DC)をLEDチップ3に供給するための駆動電流に変換し、当該駆動電流を第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’に供給する。
 制御部16は、調光部13から供給される交流の調光電圧VDIM(AC)に応じてトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4を選択的にオン駆動させつつ、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースに印可するベース電圧Vの電圧値を制御し、LED群ごとに流れる駆動電流を制御する。ここで、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースに電圧値の等しいベース電圧Vを印可すると、第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’に流れる駆動電流の量は等しくなる。また、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースにベース電圧Vを印可しない場合にはトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4がオン駆動しないため、電圧電流変換回路15bから駆動電流が第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’に供給されても、第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’には駆動電流が流れず、LEDチップ3は発光することがない。本実施例においては、ベース電圧Vを印可しない状態から徐々にベース電圧Vを上昇させると、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4の順にトランジスタがオン駆動することになる。
 本実施例の制御部16における詳細な制御方法は以下の通りである。なお、制御部16のメモリ16bには、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースに印可するベース電圧の電圧値データが、調光部13において制御される導通位相角と対応させて記録されているものとする。制御部16の位相角検出器16aは、調光部13から供給される交流の調光電圧VDIM(AC)から、調光部13において制御された導通位相角を検出する。具体的には、位相角検出器16aは、調光電圧VDIM(AC)の電圧波形(制御信号)から導通位相角を検出する。位相角検出器16aは、検出した導通位相角を示すデータ信号を選択回路16cに供給する。選択回路16cは、供給された導通位相角に応じてトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースに印可するベース電圧の電圧値を決定するために、メモリ16bに格納されたトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4に係わる電圧値データと、供給された導通位相角を示すデータ信号とを照合する。そして、選択回路16cは当該照合によって決定した電圧値を有するベース電圧をトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースに印可する。これによってトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4の少なくとも1つがオン駆動するとともに、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースに印可されたベース電圧の電圧値に応じて第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’に供給する駆動電流の大きさが制御され、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’の少なくとも1つから、調光レベルに応じた全光束及び各波長変換領域に応じた色温度を有する合成白色光が放出される。
 次に、図25及び図26を参照しつつ、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を発光装置11’から放射させるために、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースにどのようにベース電圧を印可し、第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’に供給する駆動電流の大きさを制御するかについて説明する。図24は、調光部13の調光レベル及び発光装置11’から放射される合成白色光の発光強度の関係を示すグラフである。図25は、発光装置11’から放射される合成白色光の全光束(単位:ルーメン(lm))及び色温度(単位:ケルビン(K))の関係を示すグラフである。
 先ず、操作つまみ14aが操作され、発光装置11’から最も暗い合成白色光が放射されるようにLED群の点灯が開始する場合には、トランジスタQ1のみがオン駆動し、第1発光ユニットU1’のみから一次光が放出される。すなわち、この際に発光装置から放射される合成白色光は、第1発光ユニットU1’から放射される一次光のみで構成される。図24及び図25において、かかる第1LED群D1’の点灯開始を点Aによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて、より明るい合成白色光を放射させるように調光する(すなわち、調光レベルを低下させる)と、第1LED群D1’に供給される駆動電流が増加し、第1発光ユニットU1’から放射される一次光の全光束が増加する。かかる全光束の増加は、図24のグラフ上の曲線24A部分に該当する。また、第1発光ユニットU1’から放射される一次光の色温度が約2700Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第1発光ユニットU1’のみから一次光が放出されている場合には、発光装置11’から放射される合成白色光の色温度は約2700Kを維持する。かかる色温度が維持されつつ全光束が増加することは、図25の実線25Aに該当する。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1’に流れる駆動電流が増加しないように、トランジスタQ1のベースに印可する電圧値が制御部16によって制御され、第1発光ユニットU1’から放射される一次光の全光束は増加することがなくなる。このような全光束が増加しない状態を、第1発光ユニットU1’の全灯状態と定義する。このような全光束が増加しない状態は、図24のグラフ上の直線24B部分に該当する。このように全光束を増加させないようにする理由は、過剰な駆動電流によってLEDチップ3への熱影響を防止するためである。
 上述したような合成白色光の全光束の増加が抑制された状態から、操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、トランジスタQ2もオン駆動して第2LED群D2’が点灯開始し、第2発光ユニットU2’からも一次光が放出される。このとき、制御部16は、第1発光ユニットU1’の全灯状態を維持するように、トランジスタQ1のベースにベース電圧を印可する。図24及び図25において、かかる状態を点Bによって示す。
 第2LED群D2’の点灯開始から更に操作つまみ14aが操作されて更に調光レベルが低下すると、第1発光ユニットU1’の全灯状態を維持ししつつ、第2発光ユニットU2’から放射される一次光の全光束が増加するように、トランジスタQ1、Q2のベースにベース電圧を印可する。かかる全光束の増加は、図24のグラフ上の曲線24C部分に該当する。また、第2発光ユニットU2’から放射される一次光の色温度が約3400Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第2発光ユニットU2’から放射される一次光の全光束が増加すると、発光装置11’から放射される合成白色光の色温度が3400Kに近づくように増加する。かかる色温度の増加を、図25の実線25Bによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1’のみならず、第2LED群D2’に流れる駆動電流も増加しないように、トランジスタQ2のベースに印可するベース電圧の電圧値が制御部16によって制御され、第2発光ユニットU2’から放射される一次光の全光束は増加しなくなる。すなわち、第2発光ユニットU2’も全灯状態になる。このような第1発光ユニットU1’及び第2発光ユニットU2’の全灯状態は、図24のグラフ上の直線24D部分に該当する。そして、第2発光ユニットU2’が全灯状態になると、発光装置11’から放射される合成白色光の色温度は、約3200Kになる。
 第2発光ユニットU2’が全灯状態になったことによって合成白色光の全光束の増加が抑制された状態から、操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、トランジスタQ3もオン駆動して第3LED群D3’が点灯開始し、第3発光ユニットU3’からも一次光が放出される。このとき、制御部16は、第1発光ユニットU1’及び 第2発光ユニットU2’の全灯状態を維持するように、トランジスタQ1、Q2のベースにベース電圧を印可する。図24及び図25において、かかる状態を点Cによって示す。
 第3LED群D3’の点灯開始から更に操作つまみ14aが操作されて更に調光レベルが低下すると、第1発光ユニットU1’及び 第2発光ユニットU2’の全灯状態を維持ししつつ、第3発光ユニットU3’から放射される一次光の全光束が増加するように、トランジスタQ1、Q2、Q3のベースにベース電圧を印可する。かかる全光束の増加は、図24のグラフ上の曲線24E部分に該当する。また、第3発光ユニットU3’から放射される一次光の色温度が約4500Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第3発光ユニットU3’から放射される一次光の全光束が増加すると、発光装置11’から放射される合成白色光の色温度が4500Kに近づくように増加する。かかる色温度の増加を、図25の実線25Cによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1’及び第2LED群D2’のみならず、第3LED群D3’に流れる駆動電流も増加しないように、トランジスタQ3のベースに印可するベース電圧の電圧値が制御部16によって制御され、第3発光ユニットU3’から放射される一次光の全光束は増加することがなくなる。すなわち、第3発光ユニットU3’も全灯状態になる。このような第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’及び第3発光ユニットU3’の全灯状態は、図24のグラフ上の直線24F部分に該当する。そして、第3発光ユニットU3’が全灯状態になると、発光装置11’から放射される合成白色光の色温度は、約4300Kになる。
 第3発光ユニットU3’が全灯状態になったことによって合成白色光の全光束の増加が抑制された状態から、操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、トランジスタQ4もオン駆動して第4LED群D4’が点灯開始し、第4発光ユニットU4’からも一次光が放出される。このとき、制御部16は、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’及び 第3発光ユニットU3’の全灯状態を維持するように、トランジスタQ1、Q2、Q3のベースにベース電圧を印可する。図24及び図25において、かかる状態を点Dによって示す。
 第4LED群D4’の点灯開始から更に操作つまみ14aが操作されて更に調光レベルが低下すると、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’及び 第3発光ユニットU3’の全灯状態を維持ししつつ、第4発光ユニットU4’から放射される一次光の全光束が増加するように、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースにベース電圧を印可する。かかる全光束の増加は、図24のグラフ上の曲線24G部分に該当する。また、第4発光ユニットU4’から放射される一次光の色温度が約6500Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第4発光ユニットU4’から放射される一次光の全光束が増加すると、発光装置11’から放射される合成白色光の色温度が6500Kに近づくように増加する。かかる色温度の増加を、図25の実線25Dによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1’、第2LED群D2’及び第3LED群D3’のみならず、第4LED群D4’に流れる駆動電流も増加しないように、トランジスタQ4のベースに印可するベース電圧の電圧値が制御部16によって制御され、第4発光ユニットU4’から放射される一次光の全光束は増加することがなくなる。すなわち、第4発光ユニットU4’も全灯状態になる。このような第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’の全灯状態は、図24のグラフ上の直線24H部分に該当する。なお、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、第3発光ユニットU3’及び第4発光ユニットU4’の全灯状態において、発光装置11’から放射される合成白色光の色温度は6500Kには到達しないものの、約5500K(図24及び図25中の点E)には到達する。
 上述したような制御においては、調光レベルに応じてトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4を独立してオン駆動させているため、LEDチップ3a’の発光開始のタイミングと、LEDチップ3b’の発光開始のタイミングと、LEDチップ3c’の発光開始のタイミングと、LEDチップ3d’の発光開始のタイミングとを調光レベルに応じて独立に制御することができる。すなわち、本実施例の発光装置11’においては、調光レベルに応じて第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’の点灯開始のタイミングを制御することができる。言い換えると、本実施例の発光装置11’においては、LED群毎に電流供給開始のタイミングが異なっており、当該電流供給開始のタイミングは調光レベルに応じてLED群毎に電流供給開始調光レベルとして設定され、指示部14から供給される指示信号(調光レベルを示す信号)と、当該電流供給開始調光レベルとの関係に従って、点灯させるLED群が選択されることになる。
 また、第1LED群D1’が点灯開始して第1発光ユニットU1’が全灯状態になると、第2LED群D2’が点灯開始し、第2発光ユニットU2’から放射される一次光の全光束が増加する間は、第1発光ユニットU1’の全灯状態が維持されている。このため、第2LED群D2’の点灯開始後からは、発光装置11’から放射される合成白色光の全光束の増加に応じて合成白色光の色温度も増加することになる。同様に、第3LED群D3’が点灯開始し、第3発光ユニットU3’から放射される一次光の全光束が増加する間は、第1発光ユニットU1’及び第2発光ユニットU2’の全灯状態が維持され、第4LED群D4’が点灯開始し、第4発光ユニットU4’から放射される一次光の全光束が増加する間は、第1発光ユニットU1’、第2発光ユニットU2’、第3発光ユニットU3’の全灯状態が維持される。すなわち、複数のLED群に供給される電流の総量が上昇するに従い、各LED群を順次点灯させている。このため、第3LED群D3’の点灯開始後、及び第4LED群D4’の点灯開始後からにおいても、発光装置11’から放射される合成白色光の全光束の増加に応じて合成白色光の色温度も増加することになる。一般に、全光束が低い場合には色温度が低い白色光(すなわち、フィラメント電球から放出される光)が好まれ、全光束が高い場合には色温度が高い白色光(すなわち、蛍光灯から放出される光)が好まれることから、本実施例に係る発光装置11’及び照明システム12’においては、合成白色光の全光束の増加にともなって色温度も同時に制御され、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を放出することができる。
 図26~図29に、本実施例の発光装置における光線追跡シミュレーションの結果を記載する。図26は、第1LED群D1’のみが点灯しているパターン(第1点灯パターン)、第1LED群D1’及び第2LED群D2’が点灯しているパターン(第2点灯パターン)、第1LED群D1’、第2LED群D2’及び第3LED群D3’が点灯しているパターン(第3点灯パターン)、第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’が点灯しているパターン(第4点灯パターン)において、発光装置11’から放射される合成白色光の相関色温度、CIE1931におけるCx、Cy値、平均演色評価数、全光束のシミュレーション結果を示している。図27は、第1点灯パターン、第2点灯パターン、第3点灯パターン及び第4点灯パターンにおいて、発光装置11’から放射される合成白色光の分光放射束スペクトルと示すグラフである。図28は、第1点灯パターン、第2点灯パターン、第3点灯パターン及び第4点灯パターンにおいて、図26に示された相関色温度のシミュレーション結果を横軸に、全光束のシミュレーション結果を第1縦軸に、平均演色評価数を第2の縦軸にして、相関色温度に対する全光束の変化及び相関色温度に対する平均演色評価数の変化を示したグラフである。図29は、第1点灯パターン、第2点灯パターン、第3点灯パターン及び第4点灯パターンにおいて、本実施例に係る発光装置11’から放射される合成白色光のCx、Cy値のシミュレーション結果をCIE1931の色温度座標上に示したグラフである。
(LED群及び波長変換領域のパターン形状の変形例)
 上述した実施例において、蛍光部材5’は、4つの正方形状の波長変換領域(すなわち、第1波長変換領域P1’、 第2波長変換領域P2’、 第3波長変換領域P3’及び 第4波長変換領域P4’)に区分されていたが、これに限定されることはない。例えば、図30に示すように蛍光部材5’を第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’に区分してもよい。
 図30に示すように、蛍光部材5’は長方形状の第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’に区分され、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’が並置されてもよい。また、第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’のそれぞれは、図30における平面状の面積が等しく、同一の平面形状を有している。更に、符号は図示していないが、第1LED群D1’、第2LED群D2’、第3LED群D3’及び第4LED群D4’も並置され、第1LED群D1’が第1波長変換領域P1’に対向し、第2LED群D2’が第2波長変換領域P2’に対向し、第3LED群D3’が第3波長変換領域P3’に対向し、第4LED群D4’が第4波長変換領域P4’に対向している。
 第1LED群D1’内に配置された4個のLEDチップ3a’、及び第2LED群D2’内に配置された4個のLEDチップ3b’は直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。同様に、第3LED群D3’内に配置された4個のLEDチップ3c’、及び第4LED群D4’内に配置された4個のLEDチップ3d’は直列に接続されても良く、又は並列に接続されてもよい。
(本実施例による効果)
 本実施例に係る発光装置11’及び照明システム12’は、第1実施例の発光装置11及び照明システム12と比較しても、LED群及び波長変換領域の数量が異なる相違はあるものの、基本的な構造は同一であるため、本実施例に係る発光装置11’、 照明システム12’及び照明方法においても第1実施例と同一の効果を得ることができる。また、本実施例に係る発光装置11’及び照明システム12’は、第1実施例の発光装置11及び照明システム12と比較して、LED群及び波長変換領域の数量が多いため、合成白色光の輝度の変化に対して色温度をより高精度に制御することができる。
<第3実施例>
 上述した第1実施例においては、互いに色温度の異なる一次光を放射する第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2によって蛍光部材5を構成していた。すなわち、蛍光部材5からは、色温度の異なる2種類の一次光が放射されていた。しかしながら、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々に変更や置き換えが可能である。そこで、第1実施例の蛍光部材5の構成とは異なる構成を備える蛍光部材5”を用いて構成した発光部1”、発光装置11”及び照明システム12”の一例を、本発明の第3実施例として以下に説明する。なお、第1実施例と同様の部材及び構成部分については、同一の符号を付し、その説明については省略する。
(発光部の構成)
 図31は、本実施例に係る発光装置11”における発光部1”の全体構成の概略を示す斜視図であり、図32は図31の発光部1”の平面図である。なお、図31及び図32において、発光部1”における一の方向をX方向、当該一の方向に直行する方向をY方向、発光部1”の高さ方向をZ方向と定義する。図31に示すように、発光部1”は、XY平面内における形状が正方形状の配線基板2を備える。配線基板2のチップ実装面2aには、等間隔で配線基板2のX方向に6個、Y方向に6個の合計36個のLEDチップ3が配列されている。なお、発光部1”、配線基板2、LEDチップ3の基本的な構造は第1実施例のLEDチップ3と同一であるため、その説明は省略する。また、図31に示すように、LEDチップ3が実装された配線基板2のチップ実装面2aに対向するように、ガラス製で板状であって、XY平面内における形状が正方形状の透光基板4が配設されている。
 蛍光部材5”は、第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”の5つの波長変換領域に区分されている。具体的には、正方形状の第1波長変換領域P1”及び第2波長変換領域P2”が蛍光部材5”の2つの角部に配置され、長方形状の第3波長変換領域P3”及び第4波長変換領域P4”が 蛍光部材5”の端部から第1波長変換領域P1”又は第2波長変換領域P2”に向かい且つX方向に伸長するように配置され、長方形状の第5波長変換領域P5”が第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”及び第4波長変換領域P4”に挟まれ且つX方向に伸長して配置されている。また、XY平面において、第1波長変換領域P1”及び第2波長変換領域P2”は同一の平面形状及び面積を有し、第3波長変換領域P3”及び第4波長変換領域P4”は同一の平面形状及び面積を有している。
 このような蛍光部材5”の区分に対応して、配線基板2に実装されている各LEDチップ3も、図31及び図32に示すように、第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”の各位置に対応して各LED群に区分されている。すなわち、図32に示すように、発光部1”を平面視した場合には、第1波長変換領域P1”及び第2波長変換領域P2”に 対応してそれぞれ4個ずつのLEDチップ3が配置され、第3波長変換領域P3”及び第4波長変換領域P4”に 対応してそれぞれ8個ずつのLEDチップ3が配置され、第5波長変換領域P5”に 対応してそれぞれ16個のLEDチップ3が配置されている。ここで、対応するとは第1実施例と同様である。
 以下において、これら波長変換領域毎に区別してLEDチップ3を呼称する際には、第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”に対応して、符号の末尾にそれぞれa”、b”、c”、d”又はe”を付するものとする。以上のことから、第1波長変換領域P1”に対応する位置にある4個のLEDチップ3a”が第1LED群D1”を構成し、第2波長変換領域P2”に対応する位置にある4個のLEDチップ3b”が第2LED群D2”を構成し、第3波長変換領域P3”に対応する位置にある8個のLEDチップ3c”が第3LED群D3”を構成し、第4波長変換領域P4”に対応する位置にある8個のLEDチップ3d”が第4LED群D4”を構成し、第5波長変換領域P5”に対応する位置にある16個のLEDチップ3e”が第5LED群D5”を構成する。
 従って、本実施例においては、第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”のそれぞれと、これに対応する第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”との組み合わせのそれぞれが、本発明の各発光ユニットに相当する。すなわち、第1LED群D1”及び第1波長変換領域P1”が第1発光ユニットU1”を構成し、第2LED群D2”及び第2波長変換領域P2”が第2発光ユニットU2”を構成し、第3LED群D3”及び第3波長変換領域P3”が第3発光ユニットU3”を構成し、第4LED群D4”及び第4波長変換領域P4”が第4発光ユニットU4”を構成し、第5LED群D5”及び第5波長変換領域P5”が第5発光ユニットU5”をを構成する。これら5つの発光ユニットを統合した発光部1”が本発明の発光ユニット群に相当する。本実施例においては、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”は、一体的に設けられるとともに発光ユニット群である発光部1”を構成している。なお、以下において、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”のそれぞれが放射する一次光を合成して発光部1”から放射される光を合成白色光と称する。
(蛍光部材)
 上述したように、蛍光部材5”は、第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”に対応して5つの第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”に区分されている。第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”は、LEDチップ3から放出された光を波長変換して放射する種々の蛍光体を分散保持している。種々の蛍光体としては、第1実施例と同様に、LEDチップ3が発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色蛍光体、LEDチップ3が発した青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色蛍光体、及びLEDチップ3が発した青色光を波長変換して黄色光を放射する黄色蛍光体が用いられる。更に、LEDチップ3が発した青色光を波長変換して橙色光を放射する橙色蛍光体を更に用いてもよい。そして、第1実施例と同様に、蛍光部材5”は上述した赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を全て分散保持している必要はなく、所望の一次光を蛍光部材5”から放射させることができれば、上述した蛍光体の中から1種類又は2種類以上の蛍光体を選択してもよい。例えば、蛍光部材5”は赤色蛍光体及び緑色蛍光体を分散保持し、黄色蛍光体を分散保持していなくてもよい。その他の具体的な各蛍光体の組成及び構造等は、第1実施例と同様である。
 また、第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の質量及び混合比率が異なっている。従って、波長変換されて各波長変換領域から放射される赤色光、緑色光、及び黄色光、並びに波長変換されずに放射される青色光の比率は、波長変換領域毎に異なる。このため、第1波長変換領域P1”から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光と、第2波長変換領域P2”から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光と、第3波長変換領域P3”から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光と、第4波長変換領域P4”から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光と、第5波長変換領域P5”から放射された赤色光、緑色光、黄色光、及び青色光を合成してなる一次光である白色光とは、互いに異なる色温度を有することになる。
 第1実施例と同様に、第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”において分散保持される蛍光体の種類数を互いに異なるようにしてもよい。このような場合にも、第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”のそれぞれから放射される一次光の色温度は互いに異なる。
 次に、図33を参照しつつ、第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”における蛍光体の混合比率の定め方を説明する。図33は、CIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における黒体輻射軌跡BL周辺の要部拡大図である。本実施例にては、第1LED群D1”及び第1波長変換領域P1”からなる第1発光ユニットU1”から放射される一次光が、図33中の色度点T1(約2050K)の色度を有するように、第1波長変換領域P1”における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。また、第2LED群D2”及び第2波長変換領域P2”からなる第2発光ユニットU2”から放射される一次光が、図33中の色度点T2(約2300K)の色度を有するように、第2波長変換領域P2”における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。更に、第3LED群D3”及び第3波長変換領域P3”からなる第3発光ユニットU3’から放射される一次光が、図33中の色度点T3(約2550K)の色度を有するように、第3波長変換領域P3”における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。そして、第4LED群D4”及び第4波長変換領域P4”からなる第4発光ユニットU4”から放射される一次光が、図33中の色度点T4(約2800K)の色度を有するように、第4波長変換領域P4”における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。更には、第5LED群D5”及び第5波長変換領域P5”からなる第5発光ユニットU5”から放射される一次光が、図33中の色度点T5(約3100K)の色度を有するように、第5波長変換領域P5”における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率が定められる。
 なお、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”のそれぞれから放射される一次光の色度点は、いずれもCIE(1931)XYZ表色系のy値が0.65以下であるのが好ましい。y値が0.65を上回る場合には、各発光ユニットにおける可視光の取り出し効率が悪化し、発光装置全体として効率的に発光させることができなくなる。一方、青色光を発するLEDチップ3に代えて、近紫外光を発するLEDチップを用いた場合には、y値が0.65を上回っても差し支えない。
 上述した方法によって各波長変換領域における蛍光体の混合比率を定めることにより、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”から放射される一次光の色温度を、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”の順序で高くすることができる。
 本実施例においては、赤色蛍光体として(Sr,Ca)1AlSiN:Eu、緑色蛍光体としてCa(Sc,Mg)Si12:Ce、黄色蛍光体としてYAl12:Ceを用いた。また、図34に示すように、第1波長変換領域P1”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.35:1:0.05であり、第2波長変換領域P2”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.30:1:0.05である。そして、第3波長変換領域P3”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.20:1:0.05であり、第4波長変換領域P4”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.175:1.0:0.05であり、第5波長変換領域P5”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.150:1.0:0.05である。
 更に、第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”は、異なる膜厚を有している。具体的には、図34に示すように、第1波長変換領域P1”の膜厚は140μm、第2波長変換領域P2”の膜厚は120μm、第3波長変換領域P3”の膜厚は110μm、第4波長変換領域P4”の膜厚は95μmであり、第5波長変換領域P5”の膜厚は80μmである。
(発光装置の電気回路構成)
 上述したように、本実施例の発光装置では、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”のそれぞれから放射される一次光の色温度が互いに異なるように設定されており、これらの発光ユニットから放射される一次光を合成して得られる合成白色光が、発光装置から放射される。そこで、本実施例の発光装置では、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”のそれぞれから放射される一次光の全光束(すなわち、発光強度又は輝度)を変化させることにより、発光装置から放射される合成白色光の全光束を調整し、当該合成白色光の全光束に合わせて合成白色光の色温度を変化させ、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を放射するようにしている。以下において、第1実施例と異なる回路構成部分である発光部1”及び電流供給部15”の構成について、図35を参照しつつ説明する。ここで、図35は、本実施例に係る発光装置11”における発光部1”及び電流供給部15”の電気回路構成の概略を示す電気回路図であり、第1実施例と同一部分である調光部13、指示部(操作部)14及び制御部16は省略している。以下において、調光部13、指示部(操作部)14及び制御部16については、第1実施例1に係わる図面を基づいて説明する。
 発光部1”は、上述した第1LED群D1”のLEDチップ3a”、第2LED群D2”のLEDチップ3b”、 第3LED群D3”のLEDチップ3c”、第4LED群D4”のLEDチップ3d”及び第5LED群D5”のLEDチップ3e”を有している。第1LED群D1”及び第2LED群D2”の具体的な構成として、第1LED群D1”の4個のLEDチップ3a”は極性を同じくして互いに直列に接続され、第2LED群D2”の4個のLEDチップ3b”も極性を同じくして互いに直列に接続されている。同様に、第3LED群D3”及び第4LED群D4”の具体的な構成として、第3LED群D3”の8個のLEDチップ3c”も極性を同じくして互いに直列に接続され、第4LED群D4”の8個のLEDチップ3d”も極性を同じくして互いに直列に接続されている。更に、第5LED群D5”の具体的な構成として、第5LED群D5”の16個のLEDチップ3e”も極性を同じくして互いに直列に接続されている。また、第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”は、後述するスイッチ回路15c”を介し互いに並列に接続されている。なお、同一LED群内のLEDチップ3の接続形態は、直列接続に限定されず、例えばLEDチップ3の極性を同じくして互いに並列に接続するような並列接続であってもよい。
 電流供給部15”は、整流回路15a、電圧電流変換回路15b、及びスイッチ回路15c”から構成される。整流回路15a及び電圧電流変換回路15bは、第1実施例と同一の構成であるため、その説明は省略する。スイッチ回路15c”は、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5から構成される。トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のコレクタのそれぞれは第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”の最もカソード側端部に接続され、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のエミッタは電圧電流変換回路15bに接続され、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースは制御部16に接続されている。
 本実施例の照明システム12”においても、調光部13、指示部14及び電流供給部15”の構成及び接続関係から、操作つまみ14aを回動することのみにより、LEDチップ3に供給する駆動電流の量(供給電流量)を調整することが可能になる。そして、発光部1”への供給電流量を調整することにより、発光装置11”から所望の全光束を有する合成白色光を放射させること(すなわち、調光)が可能になる。
(発光部の制御)
 発光装置11”の使用者が操作つまみ14aを操作すると、指示部14の本体14bは、操作つまみ14aの位置を検出し、検出した操作つまみ14aの位置に基づく指示信号(調光レベルを示す信号)を調光部13に供給する。調光部13では、指示部14から供給された指示信号に基づいて、交流電圧源VACから供給される交流電圧の波形の導通位相角を制御して、交流の調光電圧VDIM(AC)を生成する。具体的な制御方法として、調光部13は、交流電圧源から供給される交流の正弦波形のゼロ・クロス点に対して任意の位相差を持つトリガ・パルスを入力することにより導通位相角を制御する。従って、調光部13は、供給される指示信号が変動すると、それに応じてトリガ・パルスの位相差を変動させて導通位相角を制御する。
 電流供給部15”の整流回路15aは、調光部13から供給される交流の調光電圧VDIM(AC)を直流の調光電圧VDIM(DC)に変換し、当該直流の調光電圧VDIM(DC)を電圧電流変換回路15bに供給する。電圧電流変換回路15bは、整流回路15aから供給される直流の調光電圧VDIM(DC)をLEDチップ3に供給するための駆動電流に変換し、当該駆動電流を第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”に供給する。
 制御部16は、調光部13から供給される交流の調光電圧VDIM(AC)に応じてトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5を選択的にオン駆動させつつ、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースに印可するベース電圧Vの電圧値を制御し、LED群ごとに流れる駆動電流を制御する。ここで、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースに電圧値の等しいベース電圧Vを印可すると、第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”に流れる駆動電流の量はほぼ等しくなる。また、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースにベース電圧Vを印可しない場合にはトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5がオン駆動しないため、電圧電流変換回路15bから駆動電流が第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”に供給されても、第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”には駆動電流が流れず、LEDチップ3は発光することがない。
 本実施例の制御部16における詳細な制御方法は以下の通りである。なお、制御部16のメモリ16bには、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースに印可するベース電圧の電圧値データが、調光部13において制御される導通位相角と対応させて記録されているものとする。制御部16の位相角検出器16aは、調光部13から供給される交流の調光電圧VDIM(AC)から、調光部13において制御された導通位相角を検出する。具体的には、位相角検出器16aは、調光電圧VDIM(AC)の電圧波形(制御信号)から導通位相角を検出する。位相角検出器16aは、検出した導通位相角を示すデータ信号を選択回路16cに供給する。選択回路16cは、供給された導通位相角に応じてトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースに印可するベース電圧の電圧値を決定するために、メモリ16bに格納されたトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5に係わる電圧値データと、供給された導通位相角を示すデータ信号とを照合する。そして、選択回路16cは当該照合によって決定した電圧値を有するベース電圧をトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースに印可する。これによってトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5の少なくとも1つがオン駆動するとともに、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースに印可されたベース電圧の電圧値に応じて第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”に供給する駆動電流の大きさが制御され、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”の少なくとも1つから、調光レベルに応じた全光束及び各波長変換領域に応じた色温度を有する合成白色光が放出される。本実施例においては、ベース電圧Vを印可しない状態から徐々にベース電圧Vを上昇させると、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5の順にトランジスタがオン駆動することになる。
 次に、図36及び図37を参照しつつ、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を発光装置11”から放射させるために、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースにどのようにベース電圧を印可し、第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”に供給する駆動電流の大きさを制御するかについて説明する。図36は、調光部13の調光レベル及び発光装置11”から放射される合成白色光の発光強度の関係を示すグラフである。図37は、発光装置11”から放射される合成白色光の全光束(単位:ルーメン(lm))及び色温度(単位:ケルビン(K))の関係を示すグラフである。
 先ず、操作つまみ14aが操作され、発光装置11”から最も暗い合成白色光が放射されるようにLED群の点灯が開始する場合には、トランジスタQ1のみがオン駆動し、第1発光ユニットU1”のみから一次光が放出される。すなわち、この際に発光装置から放射される合成白色光は、第1発光ユニットU1”から放射される一次光のみで構成される。図36及び図37において、かかる第1LED群D1”の点灯開始を点Aによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて、より明るい合成白色光を放射させるように調光する(すなわち、調光レベルを低下させる)と、第1LED群D1”に供給される駆動電流が増加し、第1発光ユニットU1”から放射される一次光の全光束が増加する。かかる全光束の増加は、図36のグラフ上の曲線36A部分に該当する。また、第1発光ユニットU1”から放射される一次光の色温度が約2050Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第1発光ユニットU1”のみから一次光が放出されている場合には、発光装置11”から放射される合成白色光の色温度は約2050Kを維持する。かかる色温度が維持されつつ全光束が増加することは、図37の実線37Aに該当する。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1”に流れる駆動電流が増加しないように、トランジスタQ1のベースに印可する電圧値が制御部16によって制御され、第1発光ユニットU1”から放射される一次光の全光束は増加することがなくなる。このような全光束が増加しない状態を、第1発光ユニットU1”の全灯状態と定義する。このような全光束が増加しない状態は、図36のグラフ上の直線36B部分に該当する。このように全光束を増加させないようにする理由は、過剰な駆動電流によってLEDチップ3への熱影響を防止するためである。
 上述したような合成白色光の全光束の増加が抑制された状態から、操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、トランジスタQ2もオン駆動して第2LED群D2”が点灯開始し、第2発光ユニットU2”からも一次光が放出される。このとき、制御部16は、第1発光ユニットU1”の全灯状態を維持するように、トランジスタQ1のベースにベース電圧を印可する。図36及び図37において、かかる状態を点Bによって示す。
 第2LED群D2”の点灯開始から更に操作つまみ14aが操作されて更に調光レベルが低下すると、第1発光ユニットU1”の全灯状態を維持ししつつ、第2発光ユニットU2”から放射される一次光の全光束が増加するように、トランジスタQ1、Q2のベースにベース電圧を印可する。かかる全光束の増加は、図36のグラフ上の曲線36C部分に該当する。また、第2発光ユニットU2”から放射される一次光の色温度が約2300Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第2発光ユニットU2”から放射される一次光の全光束が増加すると、発光装置11”から放射される合成白色光の色温度が2300Kに近づくように増加する。かかる色温度の増加を、図27の実線37Bによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1”のみならず、第2LED群D2”に流れる駆動電流も増加しないように、トランジスタQ2のベースに印可するベース電圧の電圧値が制御部16によって制御され、第2発光ユニットU2”から放射される一次光の全光束は増加しなくなる。すなわち、第2発光ユニットU2”も全灯状態になる。このような第1発光ユニットU1”及び第2発光ユニットU2”の全灯状態は、図36のグラフ上の直線36D部分に該当する。そして、第2発光ユニットU2”が全灯状態になると、発光装置11”から放射される合成白色光の色温度は、約2200Kになる。
 第2発光ユニットU2”が全灯状態になったことによって合成白色光の全光束の増加が抑制された状態から、操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、トランジスタQ3もオン駆動して第3LED群D3”が点灯開始し、第3発光ユニットU3”からも一次光が放出される。このとき、制御部16は、第1発光ユニットU1”及び 第2発光ユニットU2”の全灯状態を維持するように、トランジスタQ1、Q2のベースにベース電圧を印可する。図36及び図37において、かかる状態を点Cによって示す。
 第3LED群D3”の点灯開始から更に操作つまみ14aが操作されて更に調光レベルが低下すると、第1発光ユニットU1”及び 第2発光ユニットU2”の全灯状態を維持ししつつ、第3発光ユニットU3”から放射される一次光の全光束が増加するように、トランジスタQ1、Q2、Q3のベースにベース電圧を印可する。かかる全光束の増加は、図36のグラフ上の曲線36E部分に該当する。また、第3発光ユニットU3”から放射される一次光の色温度が約2550Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第3発光ユニットU3”から放射される一次光の全光束が増加すると、発光装置11”から放射される合成白色光の色温度が2550Kに近づくように増加する。かかる色温度の増加を、図37の実線37Cによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1”及び第2LED群D2”のみならず、第3LED群D3”に流れる駆動電流も増加しないように、トランジスタQ3のベースに印可するベース電圧の電圧値が制御部16によって制御され、第3発光ユニットU3”から放射される一次光の全光束は増加することがなくなる。すなわち、第3発光ユニットU3”も全灯状態になる。このような第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”及び第3発光ユニットU3”の全灯状態は、図36のグラフ上の直線36F部分に該当する。そして、第3発光ユニットU3”が全灯状態になると、発光装置11”から放射される合成白色光の色温度は、約2470Kになる。
 第3発光ユニットU3”が全灯状態になったことによって合成白色光の全光束の増加が抑制された状態から、操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、トランジスタQ4もオン駆動して第4LED群D4”が点灯開始し、第4発光ユニットU4”からも一次光が放出される。このとき、制御部16は、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”及び 第3発光ユニットU3”の全灯状態を維持するように、トランジスタQ1、Q2、Q3のベースにベース電圧を印可する。図36及び図37において、かかる状態を点Dによって示す。
 第4LED群D4”の点灯開始から更に操作つまみ14aが操作されて更に調光レベルが低下すると、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”及び 第3発光ユニットU3”の全灯状態を維持ししつつ、第4発光ユニットU4”から放射される一次光の全光束が増加するように、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースにベース電圧を印可する。かかる全光束の増加は、図36のグラフ上の曲線36G部分に該当する。また、第4発光ユニットU4”から放射される一次光の色温度が約2800Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第4発光ユニットU4”から放射される一次光の全光束が増加すると、発光装置11”から放射される合成白色光の色温度が2800Kに近づくように増加する。かかる色温度の増加を、図37の実線37Dによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1”、第2LED群D2”及び第3LED群D3”のみならず、第4LED群D4”に流れる駆動電流も増加しないように、トランジスタQ4のベースに印可するベース電圧の電圧値が制御部16によって制御され、第4発光ユニットU4”から放射される一次光の全光束は増加することがなくなる。すなわち、第4発光ユニットU4”も全灯状態になる。このような第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、第3発光ユニットU3”及び第4発光ユニットU4”の全灯状態は、図36のグラフ上の直線36H部分に該当する。そして、第4発光ユニットU4”が全灯状態になると、発光装置11”から放射される合成白色光の色温度は、約2670Kになる。
 第4発光ユニットU4”が全灯状態になったことによって合成白色光の全光束の増加が抑制された状態から、操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、トランジスタQ5もオン駆動して第5LED群D5”が点灯開始し、第5発光ユニットU5”からも一次光が放出される。このとき、制御部16は、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”及び第4発光ユニットU4”の全灯状態を維持するように、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のベースにベース電圧を印可する。図36及び図37において、かかる状態を点Eによって示す。
 第5LED群D5”の点灯開始から更に操作つまみ14aが操作されて更に調光レベルが低下すると、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3” 及び第4発光ユニットU4”の全灯状態を維持ししつつ、第5発光ユニットU5”から放射される一次光の全光束が増加するように、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5のベースにベース電圧を印可する。かかる全光束の増加は、図36のグラフ上の曲線36I部分に該当する。また、第5発光ユニットU5”から放射される一次光の色温度が約3100Kになるように蛍光体の合成比率が調整されているため、第5発光ユニットU5”から放射される一次光の全光束が増加すると、発光装置11”から放射される合成白色光の色温度が3100Kに近づくように増加する。かかる色温度の増加を、図37の実線37Eによって示す。
 操作つまみ14aが更に操作されて更に調光レベルが低下すると、第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”及び第4LED群D4”のみならず、第5LED群D5”に流れる駆動電流も増加しないように、トランジスタQ5のベースに印可するベース電圧の電圧値が制御部16によって制御され、第5発光ユニットU5”から放射される一次光の全光束は増加することがなくなる。すなわち、第5発光ユニットU5”も全灯状態になる。このような第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”の全灯状態は、図36のグラフ上の直線36J部分に該当する。なお、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、 第3発光ユニットU3”、第4発光ユニットU4”及び第5発光ユニットU5”の全灯状態において、発光装置11”から放射される合成白色光の色温度は3100Kには到達しないものの、約2930K(図36及び図37中の点E)には到達する。
 また、図49に第3実施例における第1波長変換領域の設定を2400Kに、第2波長変換領域の設定を3100Kに、第3波長変換領域の設定を3900Kに、第4波長変換領域の設定を5000Kに、第5波長変換領域の設定を6500Kに設定したときのCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における、発光部の発光ユニット毎の色度点と制御曲線との関係を示す要部拡大図を記載する。また、図50に、図49に係る照明システムで得られる合成白色光の色温度と、合成白色光の全光束との関係を示すグラフを記載する。
 上述したような制御においては、調光レベルに応じてトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、Q5を独立してオン駆動させているため、LEDチップ3a”の発光開始のタイミングと、LEDチップ3b”の発光開始のタイミングと、LEDチップ3c”の発光開始のタイミングと、LEDチップ3d”の発光開始のタイミングと、LEDチップ3e”の発光開始のタイミングとを調光レベルに応じて独立して制御することができる。すなわち、本実施例の発光装置11”においては、調光レベルに応じて第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”の点灯開始のタイミングを制御することができる。言い換えると、本実施例の発光装置11”においては、LED群毎に電流供給開始のタイミングが異なっており、当該電流供給開始のタイミングは調光レベルに応じてLED群毎に電流供給開始調光レベルとして設定され、指示部14から供給される指示信号(調光レベルを示す信号)と、当該電流供給開始調光レベルとの関係に従って、点灯させるLED群が選択されることになる。
 また、第1LED群D1”が点灯開始して第1発光ユニットU1”が全灯状態になると、第2LED群D2”が点灯開始し、第2発光ユニットU2”から放射される一次光の全光束が増加する間は、第1発光ユニットU1”の全灯状態が維持されている。このため、第2LED群D2”の点灯開始後からは、発光装置11”から放射される合成白色光の全光束の増加に応じて合成白色光の色温度も増加することになる。同様に、第3LED群D3”が点灯開始し、第3発光ユニットU3”から放射される一次光の全光束が増加する間は、第1発光ユニットU1”及び第2発光ユニットU2”の全灯状態が維持され、第4LED群D4”が点灯開始し、第4発光ユニットU4”から放射される一次光の全光束が増加する間は、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、第3発光ユニットU3”の全灯状態が維持される。このため、第3LED群D3”の点灯開始後、及び第4LED群D4”の点灯開始後からにおいても、発光装置11”から放射される合成白色光の全光束の増加に応じて合成白色光の色温度も増加することになる。更には、第5LED群D5”が点灯開始し、第5発光ユニットU5”から放射される一次光の全光束が増加する間は、第1発光ユニットU1”、第2発光ユニットU2”、第3発光ユニットU3” 及び第4発光ユニットU4”の全灯状態が維持される。すなわち、複数のLED群に供給される電流の総量が上昇するに従い、各LED群を順次点灯させている。このため、第5LED群D5”の点灯開始後からにおいても、発光装置11”から放射される合成白色光の全光束の増加に応じて合成白色光の色温度も増加することになる。一般に、全光束が低い場合には色温度が低い白色光(すなわち、フィラメント電球から放出される光)が好まれ、全光束が高い場合には色温度が高い白色光(すなわち、蛍光灯から放出される光)が好まれることから、本発明に係る発光装置11”及び照明システム12”においては、合成白色光の全光束の増加にともなって色温度も同時に制御され、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を放出することができる。
 図38~図41に、本実施例の発光装置における光線追跡シミュレーションの結果を記載する。図38は、第1LED群D1”のみが点灯しているパターン(第1点灯パターン)、第1LED群D1”及び第2LED群D2”が点灯しているパターン(第2点灯パターン)、第1LED群D1”、第2LED群D2”及び第3LED群D3”が点灯しているパターン(第3点灯パターン)、第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”及び第4LED群D4”が点灯しているパターン(第4点灯パターン)、第1LED群D1”、第2LED群D2”、第3LED群D3”、第4LED群D4”及び第5LED群D5”が点灯しているパターン(第5点灯パターン)において、発光装置11”から放射される合成白色光の相関色温度、CIE1931におけるCx、Cy値、平均演色評価数、全光束のシミュレーション結果を示している。図39は、第1点灯パターン、第2点灯パターン、第3点灯パターン、第4点灯パターン及び第5点灯パターンにおいて、発光装置11”から放射される合成白色光の分光放射束スペクトルと示すグラフである。図40は、第1点灯パターン、第2点灯パターン、第3点灯パターン、第4点灯パターン及び第5点灯パターンにおいて、図38に示された相関色温度のシミュレーション結果を横軸に、全光束のシミュレーション結果を第1縦軸に、平均演色評価数を第2の縦軸にして、相関色温度に対する全光束の変化及び相関色温度に対する平均演色評価数の変化を示したグラフである。図41は、第1点灯パターン、第2点灯パターン、第3点灯パターン、第4点灯パターン及び第5点灯パターンにおいて、本実施例に係る発光装置11”から放射される合成白色光のCx、Cy値のシミュレーション結果をCIE1931の色温度座標上に示したグラフである。
(LED群及び波長変換領域のパターン形状の変形例)
 上述した実施例において、蛍光部材5”においては、各波長変換領域は1つずつ設けられていたが、これに限定されることはない。例えば、図42に示すように蛍光部材5”を第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4’及び第5波長変換領域P5”に区分してもよい。
 図42に示すように、蛍光部材5”は正方形状の4つの第1波長変換領域P1”と、L字状の4つの第2波長変換領域P2”と、長方形状の2つの第3波長変換領域P3’、2つの第4波長変換領域P4’及び1つの第5波長変換領域P5”とに区分されてもよい。また、第1波長変換領域P1”は、蛍光部材5”の4つの角に位置し、第2波長変換領域P2”は第1波長変換領域P1”の周囲に位置している。更に、第3波長変換領域P3”は第2波長変換領域P2”同士のY方向における隙間を埋めるように位置し、第4波長変換領域P4”は第2波長変換領域P2”同士のX方向における隙間を埋めるように位置している。そして、第5波長変換領域P5”は、蛍光部材5”の中央部に位置し、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”及び第4波長変換領域P4’によって囲まれている。上述したように第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4’及び第5波長変換領域P5”を配置することにより、蛍光部材5”はX方向における中心軸及びY方向における中心軸に対して対称になっている。
 また、符号は図示していないが、上述した実施例と同様に、各波長変換領域に対応する各LED群は、各波長変換領域に対向するように設けられる。そして、第1波長変換領域P1”に対向する第1LED群D1”のそれぞれは1個のLEDチップ3a”を備え、第2波長変換領域P2”に対向する第2LED群D2”のそれぞれは3個のLEDチップ3b”を備え、第3波長変換領域P3”に対向する第3LED群D3”のそれぞれは2個のLEDチップ3c”を備え、第4波長変換領域P4”に対向する第4LED群D4”のそれぞれは2個のLEDチップ3d”を備え、第5波長変換領域P5”に対向する第5LED群D5”のそれぞれは6個のLEDチップ3e”を備えている。
 上述した実施例と同様に、各LED群内におけるLEDチップ3同士は直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。
 また、文献 Kruithof A A:Tubular Luminescence Lamps for General Illumination, Philips Technical Review,6, pp.65-96(1941)には、合成白色光の色温度を変化させたときに人間が快適と感じる照度が記載されている。この文献(以下、Kruithof文献という)の記載に基づき、快適さを維持しつつ合成白色光の色温度を変化させるには、目標相関色温度Tに応じて目標光束Φを変化させる際、下記不等式(1)が成立するような定数A0が存在するように、発光ユニットの発光を制御すればよい。
 -80743・(1000/T)5+164973・(1000/T)4-135260・(1000/T)3
57994・(1000/T)2- 13995・(1000/T)+1632.9<Φ/A0<
exp{-342.11・(1000/T)3+ 450.43・(1000/T)2
212.19×(1000/T)+39.47}  ・・・ (1)
 上述した第1実施例~第3実施例において、発光部1、発光部1’、及び発光部1”に正対すると共に距離Rの位置にある照射面における照度は、Φ/(π・R)となる。ここで、この発光装置の配光分布はランバーシアンであるものとする。このような発光装置をN個設置した場合、上記不等式(1)において、A0=π・R/Nとすることにより、目標相関色温度Tに対応した適切な目標光束を算出することができる。したがって、発光装置が放射する照明光の全光束と色温度の関係が常に上記不等式(1)を満たすような定数A0が存在する場合、上記RとNを適切に設定すれば、どのような照度においても人間が快適と感じる色温度が実現されることになる。
 上述した第1実施例~第3実施例の発光制御を行った場合、発光装置から放射される照明光の全光束及び色温度の関係が上記(1)を満たすようなA0に対応するRとNを設定することにより、Kruithof文献の記載に基づき、どのような調光レベルにおいても照度に応じて人間が快適と感じる色温度となるような照明を実現することができる。例えば、第2実施例の発光装置に対しては、Rを2mとし、N=70とすることにより、照度(全光束)と色温度を、図43(a)に実線で示すような関係に沿って変化させることができる。なお、図43(a)中の2つの一点鎖線で挟まれた領域C1は、Kruithof文献の記載に基づき、人間が快適と感じる範囲を示し、それ以外の領域D1及びD2は人間が不快と感じる範囲を示している。図43(a)に示すように、発光装置から得られる照明光は、照度と色温度が変化する際に、常に快適性が確保されるようになっていることが判る。同様に、第3実施例の発光装置に対しては、Rを2mとし、N=33とすることにより、照度と色温度を図43(b)に実線で示すような関係に沿って変化させることができる。なお、図43(b)中の2つの一点鎖線で挟まれた領域C1は、Kruithof文献の記載に基づき、人間が快適と感じる範囲を示し、それ以外の領域D1及びD2は人間が不快と感じる範囲を示している。図43(b)に示すように、発光装置から得られる照明光は、照度と色温度が変化する際に、常に快適性が確保されるようになっていることが判る。
(本実施例による効果)
 本実施例に係る発光装置11”及び照明システム12”は、第1実施例の発光装置11及び照明システム12と比較しても、LED群及び波長変換領域の数量が異なる相違はあるものの、基本的な構造は同一であるため、本実施例に係る発光装置11”、 照明システム12”及び照明方法においても第1実施例と同一の効果を得ることができる。また、本実施例に係る発光装置11”及び照明システム12”は、第1実施例及び第2実施例の発光装置及び照明システムと比較して、LED群及び波長変換領域の数量が多いため、合成白色光の輝度の変化に対して色温度をより高精度に制御することができる。
<第4実施例>
 上述した第1実施例~第3実施例では、配線基板2に実装した複数のLEDチップ3と、透光基板4に設けた蛍光部材5とにより構成される発光ユニット群を用いて発光装置を構成した。しかしながら、本発明の発光装置は、このような形態に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々に変更や置き換えが可能である。そこで、第1~第3実施例の発光ユニット群とは異なる発光ユニット群を用いて構成した発光装置の一例を、本発明の第4実施例として以下に説明する。
(発光部の構成)
 図44は、本実施例に係る発光装置における発光部101の基本構成を示す斜視図であり、図45は発光部101の平面図である。発光部101は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板102のチップ実装面102aに4個ずつ2列に実装されたLEDチップ103を備えている。更に、配線基板102のチップ実装面102aには、これらLEDチップ103を取り囲むように、環状且つ円錐台形状のリフレクタ(壁部材)104が設けられている。
 リフレクタ104の内側は、仕切り部材105によって第1領域106と第2領域107とに分割されている。そして、第1領域106には、2列に配列されたLEDチップ103のうちの一方の列のLEDチップ103が配置され、第2領域107には、他方の列のLEDチップ103が配置されている。なお、リフレクタ104及び仕切り部材105は、樹脂、金属、セラミックなどで形成することができ、接着剤などを用いて配線基板102に固定される。また、リフレクタ104及び仕切り部材105に導電性を有する材料を用いる場合は、後述する配線パターンに対して電気的な絶縁性を持たせるための処理が必要となる。
 なお、本実施例におけるLEDチップ103の数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、第1領域106と第2領域107とに1個ずつとすることも可能であり、またそれぞれの領域で数を異ならせることも可能である。また、配線基板102の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であり、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いてもよい。更に、配線基板102のチップ実装面102aにおける光の反射性を良くして発光部101の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。
 また、上述したリフレクタ104及び仕切り部材105の形状も一例を示すものであって、必要に応じて様々に変更可能である。例えば、予め成形したリフレクタ104及び仕切り部材105に代えて、ディスペンサなどを用い、配線基板102のチップ実装面102aにリフレクタ104に相当する環状壁部(壁部材)を形成し、その後に仕切り部材105に相当する仕切り壁(仕切り部材)を形成するようにしてもよい。この場合、環状壁部及び仕切り壁部に用いる材料には、例えばペースト状の熱硬化性樹脂材料またはUV硬化性樹脂材料などがあり、無機フィラーを含有させたシリコーン樹脂が好適である。
 図44及び図45に示すように、リフレクタ104内の第1領域106には、4個のLEDチップ103が仕切り部材105の延設方向と平行に一列に配置され、リフレクタ104内の第2領域107にも、4個のLEDチップ103が仕切り部材105の延設方向と平行に一列に配置されている。なお、図45では、便宜上リフレクタ104及び仕切り部材105を破線で示している。
 配線基板102のチップ実装面102aには、LEDチップ103のそれぞれに駆動電流を供給するための配線パターン108、109、110及び111が、図45に示すように形成されている。配線パターン108は、リフレクタ104の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子108aが形成されており、第1領域106内にある他方の端部側は、図45に示すように仕切り部材105と平行に延設されている。また、配線パターン109は、リフレクタ104の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子109aが形成されており、第1領域106内にある他方の端部側は、図45に示すように仕切り部材105と平行に延設されている。
 第1領域106内にある4個のLEDチップ103は、このようにして形成された配線パターン108と配線パターン109との間に、互いに極性方向を同じにして並列に接続されている。より具体的には、LEDチップ103は、駆動電流供給用の2つの電極(図示省略)を配線基板102側の面に有している。そして、これらLEDチップ103は、その一方の電極(p電極)が配線パターン108に接続されると共に、その他方の電極(n電極)が配線パターン109に接続されている。なお、LEDチップ103は、並列接続に限られず、互いに直列に接続されてもよい。
 一方、配線パターン110は、リフレクタ104の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子110aが形成されており、第2領域107内にある他方の端部側は、図45に示すように仕切り部材105と平行に延設されている。また、配線パターン111は、リフレクタ104の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子111aが形成されており、第2領域107内にある他方の端部側は、図45に示すように仕切り部材105と平行に延設されている。
 第2領域107内にある4個のLEDチップ103は、このようにして形成された配線パターン110と配線パターン111との間に、互いに極性方向を同じにして並列に接続されている。より具体的には、これらLEDチップ103は、その一方の電極(p電極)が配線パターン110に接続されると共に、その他方の電極(n電極)が配線パターン111に接続されている。
 このようなLEDチップ103の実装、並びに各配線パターンへの両電極の接続は、フリップチップ実装を採用し、図示しない金属バンプを介し、共晶ハンダを介して行っている。なお、LEDチップ103の配線基板102への実装方法は、これに限定されるものではなく、LEDチップ103の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、LEDチップ103を上述したような配線基板102の所定位置に接着固定した後、LEDチップ103の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するダブルワイヤボンディングを採用してもよいし、一方の電極を上述のように配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで配線パターンに接続するシングルワイヤボンディングを採用してもよい。
 リフレクタ104内の第1領域106及び第2領域107には、それぞれ異なる波長変換特性を有した蛍光部材(波長変換部材)が、LEDチップ103を覆うようにして収容される。本実施例では、2種類の蛍光部材を採用している。また、当該2種類の蛍光部材は3種類の蛍光体から構成されており、当該2種類の蛍光部材は、蛍光体の混合比が違いに異なっている。そこで、以下において、第1領域106における発光部を第1発光部101Aとし、第2領域107における発光部を第2発光部101Bとする。
 これら第1発光部101Aと第2発光部101Bとは、上述したように蛍光部材を除いて基本構造が同じであり、LEDチップ103も全て同じタイプである。但し、説明の便宜上、第1領域106に位置するLEDチップに符号103aを適用し、第2領域107に位置するLEDチップに符号103bを適用する。蛍光部材とLEDチップとを除く各部材については、第1発光部101Aと第2発光部101Bとで共通の符号を用いるものとする。
 図46は、図45中のXXXXVI-XXXXVI線に沿う発光部101の断面図である。図46に示すように、発光部101において、リフレクタ104内の第1領域106には、第1蛍光部材(波長変換部材)112aが4個のLEDチップ103aをそれぞれ覆うようにして収容され、リフレクタ104内の第2領域107には、第2蛍光部材(波長変換部材)112bが4個のLEDチップ103bをそれぞれ覆うようにして収容されている。
 第1蛍光部材112aは、LEDチップ103aが発する光によって励起され、LEDチップ103aが発する光とは異なる波長の光を放射する複数の蛍光体と、当該複数の蛍光体を分散保持する充填材と、から構成されている。また、第2蛍光部材112bは、LEDチップ103bが発する光によって励起され、LEDチップ103bが発する光とは異なる波長の光を放射する複数の蛍光体と、当該複数の蛍光体を分散保持する充填材から構成されている。なお、充填材としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ガラスなどを用いることができる。
 従って、本実施例においては、第1蛍光部材112a及び第2蛍光部材112bのそれぞれと、これに対応して用いられるLEDチップ103a及びLEDチップ103bとの組み合わせのそれぞれが、本発明の各発光ユニットに相当する。ここで、対応して用いられるとは、第1蛍光部材112aがLEDチップ103aを覆うように設けられていること、第2蛍光部材112bがLEDチップ103bを覆うように設けられていること、LEDチップ103aから放出される光は第1蛍光部材112aによって波長変換なされること、及びLEDチップ103bから放出される光は第2蛍光部材112bによって波長変換なされることを意味している。以上のことから、LEDチップ103a及び第1蛍光部材112aが第1発光ユニットU101を構成し、LEDチップ103b及び第2蛍光部材112bが第2発光ユニットU102を構成する。また、これら2種類の発光ユニットを統合したものが本発明の発光ユニット群に相当する。なお、以下では、これら第1発光ユニットU101及び第2発光ユニットU102のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第1発光ユニットU101及び第2発光ユニットU102のそれぞれが放射する一次光を合成して発光部101から放射される光を合成白色光と称する。
(LEDチップ)
 本実施例においてLEDチップ103a及び103bには、460nmのピーク波長を有した青色光を発するLEDチップを用いる。具体的には、このようなLEDチップとして、例えばInGaN半導体が発光層に用いられるGaN系LEDチップがある。なお、LEDチップ103の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なLEDチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施例においてLEDチップ103a及び103bが発する光のピーク波長は、420nm~500nmの波長範囲内にあるのが好ましい。
(蛍光部材)
 第1蛍光部材112aは、第1実施例における蛍光部材5の第1波長変換領域P1と同じく、図5のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T1(約2700K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第1蛍光部材112aにおける蛍光体の混合比は第1実施例における蛍光部材5の第1波長変換領域P1と同じである。また、第2蛍光部材112bは、第1実施例における蛍光部材5の第2波長変換領域P2と同じく、図5のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T2(約6500K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第2蛍光部材112bにおける蛍光体の混合比は第1実施例における蛍光部材5の第2波長変換領域P2と同じである。従って、本実施例においては、赤色蛍光体として(Sr,Ca)1AlSiN:Eu、緑色蛍光体としてCa(Sc,Mg)Si12:Ce、黄色蛍光体としてYAl12:Ceを用いた。また、図6に示すように、第1波長変換領域P1における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.24:1:0.05であり、第2波長変換領域P2における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0:0.9:0.1である。
 上述したように蛍光体の混合比率を定めることにより、第2発光ユニットU102から放射される一次光の色温度を第1発光ユニットU101から放射される一次光の色温度よりも高くすることができる。
 なお、第1実施例と同様に、第1蛍光部材112a及び第2蛍光部材112bは上述した赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を全て分散保持している必要はなく、所望の一次光を第1蛍光部材112a及び第2蛍光部材112bから放射させることができれば、上述した蛍光体の中から1種類又は2種類以上の蛍光体を選択してもよい。例えば、第1蛍光部材112a及び第2蛍光部材112bは赤色蛍光体及び緑色蛍光体を分散保持し、黄色蛍光体を分散保持していなくてもよい。その他の具体的な各蛍光体の組成及び構造等は、第1実施例と同様である。
(発光装置の電気回路構成及び発光部の制御)
 上述したように、本実施例の発光装置では、第1発光ユニットU101及び第2発光ユニットU102のそれぞれから放射される一次光の色温度が互いに異なるように設定されており、これら発光ユニットから放射される一次光を合成して得られる合成白色光が、発光装置から放射される。そこで、本実施例の発光装置では、第1発光ユニットU101及び第2発光ユニットU102のそれぞれから放射される一次光の全光束(すなわち、発光強度又は輝度)を変化させることにより、発光装置から放射される合成白色光の全光束を調整し、当該合成白色光の全光束に合わせて合成白色光の色温度を変化させ、所望の全光束及び当該全光束に適した色温度を有する合成白色光を放射するようにしている。従って、本実施例における発光装置は、第1実施例における発光装置11と比較して、外観状の構成が異なるだけであり、第1実施例における発光部1の第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2と同一の混合比を備える第1蛍光部材112a及び第2蛍光部材112bを用いているため、内部における回路構成は発光装置11の回路構成と同一である。すなわち、本実施例においては、第1実施例における第1波長変換領域P1及び第2波長変換領域P2を分離して設けるような構造を用いている。以上のことから、本実施例における発光装置についての電気回路構成及び発光部の制御の説明は省略する。
(発光部の変形例)
 上述した実施例においては、リフレクタ104内を仕切り部材105によって仕切ることによって第1領域106及び第2領域107を形成し、第1領域106内にLEDチップ103a及び第1蛍光部材112aを設け、第2領域107内にLEDチップ103b及び第2蛍光部材112bを設けていたが、このような構造に限定されることはない。しかしながら、このような構造に限定されることはなく、図47又は図48に示すような構造を有する発光部201又は発光部301を発光装置に用いてもよい。なお、図47及び図48は、発光部201及び発光部301の平面図である。
 図47に示す発光部201においては、リフレクタ104の内部領域を十字状の仕切り部材205によって4つの領域である、第1領域206、第2領域207、第3領域208及び第4領域209に分離している。具体的には、発光部201を平面視した場合に、第1領域206、第2領域207、第3領域208及び第4領域209は、同一の形状且つ同一の面積を有している。すなわち、第1領域206、第2領域207、第3領域208及び第4領域209は、仕切り部材205の交点を中心として対称となるように配置されている。
 第1領域206内には、4つのLEDチップ203a及び当該4つのLEDチップ203aを覆う第1蛍光部材211が設けられている。従って、4つのLEDチップ203a及び第1蛍光部材211から第1発光ユニットU201が構成される。また、第2領域207内には、4つのLEDチップ203b及び当該4つのLEDチップ203bを覆う第2蛍光部材212が設けられている。従って、4つのLEDチップ203b及び第2蛍光部材212から第2発光ユニットU202が構成される。更に、第3領域208内には、4つのLEDチップ203c及び当該4つのLEDチップ203cを覆う第3蛍光部材213が設けられている。従って、4つのLEDチップ203c及び第3蛍光部材213から第3発光ユニットU203が構成される。そして、第4領域209内には、4つのLEDチップ203d及び当該4つのLEDチップ203dを覆うように第4蛍光部材214が設けられている。従って、4つのLEDチップ203d及び第4蛍光部材214から第4発光ユニットU204が構成される。なお、図47では、各蛍光部材の発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。
 第1蛍光部材211は、第2実施例における蛍光部材5’の第1波長変換領域P1’と同じく、図21のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T1(約2700K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第1蛍光部材211における蛍光体の混合比は第2実施例における蛍光部材5’の第1波長変換領域P1’と同じである。また、第2蛍光部材212は、第2実施例における蛍光部材5’の第2波長変換領域P2’と同じく、図21のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T2(約3400K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第2蛍光部材212における蛍光体の混合比は第2実施例における蛍光部材5’の第2波長変換領域P2’と同じである。更に、第3蛍光部材213は、第2実施例における蛍光部材5’の第3波長変換領域P3’と同じく、図21のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T3(約4500K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第3蛍光部材213における蛍光体の混合比は第2実施例における蛍光部材5’の第3波長変換領域P3’と同じである。そして、第4蛍光部材214は、第2実施例における蛍光部材5’の第4波長変換領域P4’と同じく、図21のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T4(約6500K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第4蛍光部材214における蛍光体の混合比は第2実施例における蛍光部材5’の第4波長変換領域P4’と同じである。
 従って、図47に示された発光部201においては、赤色蛍光体として(Sr,Ca)1AlSiN:Eu、緑色蛍光体としてCa(Sc,Mg)Si12:Ce、黄色蛍光体としてYAl12:Ceを用いた。また、図22に示すように、第1波長変換領域P1’における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.24:1:0.05であり、第2波長変換領域P2’における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.15:1:0.05である。そして、第3波長変換領域P3’における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.05:1:0.05であり、第4波長変換領域P4’における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0:0.9:0.1である。
 上述したように蛍光体の混合比率を定めることにより、第1発光ユニットU201、第2発光ユニットU202、第3発光ユニットU203及び第4発光ユニットU204から放射される一次光の色温度を、第1発光ユニットU201、第2発光ユニットU202、第3発光ユニットU203及び第4発光ユニットU204の順序で高くすることができる。
 なお、第2実施例と同様に、第1蛍光部材211、第2蛍光部材212、第3蛍光部材213及び第4蛍光部材214は上述した赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を全て分散保持している必要はなく、所望の一次光を第1蛍光部材211、第2蛍光部材212、第3蛍光部材213及び第4蛍光部材214から放射させることができれば、上述した蛍光体の中から1種類又は2種類以上の蛍光体を選択してもよい。例えば、第1蛍光部材211、第2蛍光部材212、第3蛍光部材213及び第4蛍光部材214は赤色蛍光体及び緑色蛍光体を分散保持し、黄色蛍光体を分散保持していなくてもよい。その他の具体的な各蛍光体の組成及び構造等は、第1実施例と同様である。
 なお、図47に示された発光部201は、第2実施例における発光部1’と比較して、外観状の構成が異なるだけであり、第2実施例における発光部1’の第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’と同一の混合比を備える第1蛍光部材211、第2蛍光部材212、第3蛍光部材213及び第4蛍光部材214を用いているため、内部における回路構成は第2実施例における発光装置11’の回路構成と同一である。すなわち、図47に示された発光部201においては、第2実施例における第1波長変換領域P1’、第2波長変換領域P2’、第3波長変換領域P3’及び第4波長変換領域P4’を分離して設けるような構造を用いている。以上のことから、本実施例における発光装置についての電気回路構成及び発光部の制御の説明は省略する。
 図48に示す発光部301においては、リフレクタ104の内部領域を仕切り部材305によって5つの領域である、第1領域306、第2領域307、第3領域308、第4領域309及び第5領域310に分離している。具体的には、発光部301を平面視した場合に、仕切り部材305はリフレクタ104の中心から外部に向けて放射線状に広がるように設けられ、第1領域306、第2領域307、第3領域308、第4領域309及び第5領域310は、同一の形状且つ同一の面積を有している。
 第1領域306内には、4つのLEDチップ303a及び当該4つのLEDチップ303aを覆う第1蛍光部材311が設けられている。従って、4つのLEDチップ303a及び第1蛍光部材311から第1発光ユニットU301が構成される。また、第2領域307内には、4つのLEDチップ303b及び当該4つのLEDチップ303bを覆う第2蛍光部材312が設けられている。従って、4つのLEDチップ303b及び第2蛍光部材312から第2発光ユニットU302が構成される。更に、第3領域308内には、4つのLEDチップ303c及び当該4つのLEDチップ303cを覆う第3蛍光部材313が設けられている。従って、4つのLEDチップ303c及び第3蛍光部材313から第3発光ユニットU303が構成される。そして、第4領域309内には、4つのLEDチップ303d及び当該4つのLEDチップ303dを覆うように第4蛍光部材314が設けられている。従って、4つのLEDチップ303d及び第4蛍光部材314から第4発光ユニットU304が構成される。同様に、第5領域310内には、4つのLEDチップ303e及び当該4つのLEDチップ303eを覆うように第5蛍光部材315が設けられている。従って、4つのLEDチップ303e及び第5蛍光部材315から第5発光ユニットU305が構成される。なお、図48では、各蛍光部材の発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。
 第1蛍光部材311は、第3実施例における蛍光部材5”の第1波長変換領域P1”と同じく、図33のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T1(約2050K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第1蛍光部材311における蛍光体の混合比は第3実施例における蛍光部材5”の第1波長変換領域P1”と同じである。また、第2蛍光部材312は、第3実施例における蛍光部材5”の第2波長変換領域P2”と同じく、図33のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T2(約2300K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第2蛍光部材312における蛍光体の混合比は第3実施例における蛍光部材5”の第2波長変換領域P2”と同じである。更に、第3蛍光部材313は、第3実施例における蛍光部材5”の第3波長変換領域P3”と同じく、図33のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T3(約2550K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第3蛍光部材313における蛍光体の混合比は第3実施例における蛍光部材5”の第3波長変換領域P3”と同じである。そして、第4蛍光部材314は、第3実施例における蛍光部材5”の第4波長変換領域P4”と同じく、図33のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T4(約2800K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第4蛍光部材314における蛍光体の混合比は第3実施例における蛍光部材5”の第4波長変換領域P4”と同じである。同様に、第5蛍光部材315は、第3実施例における蛍光部材5”の第5波長変換領域P5”と同じく、図33のCIE(1931)XYZ表色系のxy色度図における色度点T5(約3100K)の色度を有した一次光を放射するように構成されている。すなわち、第5蛍光部材315における蛍光体の混合比は第3実施例における蛍光部材5”の第5波長変換領域P5”と同じである。
 従って、図48に示された発光部301においては、赤色蛍光体として(Sr,Ca)1AlSiN:Eu、緑色蛍光体としてCa(Sc,Mg)Si12:Ce、黄色蛍光体としてYAl12:Ceを用いた。また、図34に示すように、第1波長変換領域P1”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.35:1:0.05であり、第2波長変換領域P2”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.30:1:0.05である。そして、第3波長変換領域P3”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.20:1:0.05であり、第4波長変換領域P4”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.175:1.0:0.05であり、第5波長変換領域P5”における蛍光体の混合比率は、赤色蛍光体:緑色蛍光体:黄色蛍光体=0.150:1.0:0.05である。
 上述したように蛍光体の混合比率を定めることにより、第1発光ユニットU301、第2発光ユニットU302、第3発光ユニットU303、第4発光ユニットU304及び第5発光ユニットU305から放射される一次光の色温度を、第1発光ユニットU301、第2発光ユニットU302、第3発光ユニットU303、第4発光ユニットU304及び第5発光ユニットU305の順序で高くすることができる。
 なお、第3実施例と同様に、第1蛍光部材311、第2蛍光部材312、第3蛍光部材313、第4蛍光部材314及び第5蛍光部材315は上述した赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を全て分散保持している必要はなく、所望の一次光を第1蛍光部材311、第2蛍光部材312、第3蛍光部材313、第4蛍光部材314及び第5蛍光部材315から放射させることができれば、上述した蛍光体の中から1種類又は2種類以上の蛍光体を選択してもよい。例えば、第1蛍光部材311、第2蛍光部材312、第3蛍光部材313、第4蛍光部材314及び第5蛍光部材315は赤色蛍光体及び緑色蛍光体を分散保持し、黄色蛍光体を分散保持していなくてもよい。その他の具体的な各蛍光体の組成及び構造等は、第1実施例と同様である。
 なお、図48に示された発光部301は、第3実施例における発光部1”と比較して、外観状の構成が異なるだけであり、第3実施例における発光部1”の第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”と同一の混合比を備える第1蛍光部材311、第2蛍光部材312、第3蛍光部材313、第4蛍光部材314及び第5蛍光部材315を用いているため、内部における回路構成は第3実施例における発光装置11”の回路構成と同一である。すなわち、図48に示された発光部301においては、第3実施例における第1波長変換領域P1”、第2波長変換領域P2”、第3波長変換領域P3”、第4波長変換領域P4”及び第5波長変換領域P5”を分離して設けるような構造を用いている。以上のことから、本実施例における発光装置についての電気回路構成及び発光部の制御の説明は省略する。
(本実施例による効果)
 本実施例に係る発光装置及び照明システムは、第1実施例の発光装置11及び照明システム12と比較しても、外観上の構造に相違はあるものの、基本的な内部構造は同一であるため、本実施例に係る発光装置、照明システム及び照明方法においても第1実施例と同一の効果を得ることができる。
<第5実施例>
(発光部の構成)
 図51は、本実施例に係る照明装置(発光装置)における発光部501の全体構成の概略を示す斜視図であり、図52は図51の発光部501の平面図である。図51に示すように、発光部501は電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板502を備える。配線基板502のチップ実装面502aには、等間隔で配線基板502の長手方向に16個、幅方向に10個の合計160個のLEDチップ503が配列されている。図51には示していないが、配線基板502には、これらLEDチップ503のそれぞれに電力を供給するための配線パターンが形成され、後述する電気回路を構成している。
 なお、配線基板502の材質はアルミナ系セラミックに限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いて配線基板502の本体を形成しても良い。或いは、配線基板502のチップ実装面502aにおける光の反射性を良くして発光部501の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、より優れた放熱性を得るため、配線基板502の本体を金属製としても良い。この場合には、配線基板502の配線パターンなどを金属製の本体から電気的に絶縁する必要がある。
 図51に示すように、LEDチップ503が実装された配線基板502のチップ実装面502aに対向するように、ガラス製で板状の透光基板504が配設されている。なお、便宜上、図51では配線基板502と透光基板504とを離間して示しているが、後述するように、実際には配線基板502と透光基板504とは近接して配置される。なお、透光基板504の材質はガラスに限定されるものではなく、LEDチップ503が発した光に対して透光性を有した樹脂などを用いて透光基板504を形成するようにしても良い。
 配線基板502に対向する第1の面504aとは反対側となる透光基板504の第2の面504bには、配線基板502に実装されているLEDチップ503を覆うようにして蛍光部材(波長変換部材)505が設けられている。従って、蛍光部材505は、透光基板504を介し、配線基板502のチップ実装面502aに対向する位置に配置される。この蛍光部材505は、対向する位置にある各LEDチップ503に対応して複数のセル領域506に分割されており、図52のように発光部501を平面視した場合に、各セル領域506の中央部分に、それぞれ対応するLEDチップ503が位置するようになっている。従って、蛍光部材505は、LEDチップ503の数と同じく160個のセル領域506に分割されている。
 後に詳述するように、蛍光部材505は、LEDチップ503が発した光を波長変換し、LEDチップ503が発した光とは異なるピーク波長の光を放射する機能を有する。上述のように、蛍光部材505は160個のセル領域506に分割されており、それぞれのLEDチップ503にセル領域506が1つずつ対応して設けられるので、発光しているLEDチップ503に対応するセル領域506からそれぞれ放射される光が合成されて蛍光部材505から放射される。そして、蛍光部材505から放射された光が、本実施例の照明装置の照明光となる。
 これらのセル領域506は、図51及び図52に示すように、それぞれが40個ずつの第1波長変換領域P51、第2波長変換領域P52、第3波長変換領域P53及び第4波長変換領域P54に区分されている。従って、換言すれば、蛍光部材505が第1波長変換領域P51、第2波長変換領域P52、第3波長変換領域P53及び第4波長変換領域P54の4つの波長変換領域に区分され、これらの波長変換領域が、それぞれ40個ずつのセル領域506に分割されていることになる。
 このような蛍光部材505の区分に対応して、配線基板502に実装されている各LEDチップ503も、図51に示すように第1波長変換領域P51、第2波長変換領域P52、第3波長変換領域P53及び第4波長変換領域P54の各位置に対応して各LED群に区分されている。以下では、これら波長変換領域毎に区別してLEDチップ503を呼称する際には、第1波長変換領域P51、第2波長変換領域P52、第3波長変換領域P53及び第4波長変換領域P54に対応して、符号の末尾にそれぞれa、b、c及びdを付するものとする。
 即ち、第1波長変換領域P51に対応する位置にある40個のLEDチップ503aが第1LED群D51を構成し、第2波長変換領域P52に対応する位置にある40個のLEDチップ503bが第2LED群D52を構成する。そして、第3波長変換領域P53に対応する位置にある40個のLEDチップ503cが第3LED群D53を構成し、第4波長変換領域P54に対応する位置にある40個のLEDチップ503dが第4LED群D54を構成する。
 従って、本実施例においては、第1~第4波長変換領域P51~P54のそれぞれと、これに対応する第1~第4LED群D51~D54との組み合わせのそれぞれが、本発明の各発光ユニットに相当する。即ち、第1LED群D51及び第1波長変換領域P51が第1発光ユニットU51を構成し、第2LED群D52及び第2波長変換領域P52が第2発光ユニットU52を構成する。また、第3LED群D53及び第3波長変換領域P53が第3発光ユニットU53を構成し、第4LED群D54及び第4波長変換領域P54が第4発光ユニットU54を構成する。これら4つの発光ユニットを統合した発光部501が本発明の発光ユニット群に相当する。なお、以下では、これら第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれが放射する一次光を合成して発光部501から放射される光を合成光と称する。
 図53は、図52中のLIII-LIII線に沿う発光部501の断面図であり、図54はその要部拡大図である。図53に示すように、透光基板504は複数のスペーサ507を介して配線基板502に接合されており、これらスペーサ507を介在させることにより、図54に示すように、透光基板504と各LEDチップ503との間に空隙を設けている。
 ここで設ける空隙は、LEDチップ503から発せられた光が、このLEDチップ503に対応する位置にある蛍光部材505のセル領域506に確実に達すると共に、当該セル領域506に隣接する他のセル領域506に漏れる光の量が少なくなるよう、予め求められた距離L51をもって設けられている。即ち、例えば図54に示すように、LEDチップ503から発せられた光は、図54中に一点鎖線で示す範囲で透光基板504に到達した後、更に透光基板504内を透過して蛍光部材505に達する。このときの蛍光部材505における光の到達範囲が、このLEDチップ503に対応して設けられているセル領域506の範囲内となるように、空隙の距離L51が定められている。
 これを実現する上で、本実施例においてはLEDチップ503と蛍光部材505との間隔が5mm以下でなければならず、透光基板504の厚さを含めて5mm以下となるように空隙の距離L51を定めている。これは、本実施例におけるLEDチップ503全般について同様である。このような距離L51の空隙を設けることにより、隣接する別のセル領域への光の漏れを確実に防止することができる。この結果、蛍光部材505がLEDチップ503に対向する位置に配置されるのと相俟って、蛍光部材505における波長変換を精度よく行うことができると共に、高い発光効率を確保することが可能となる。
 なお、LEDチップ503を対応するセル領域506にできるだけ近接させるようにすれば、LEDチップ503が発した光がこのセル領域506に確実に到達することになるが、LEDチップ503がセル領域506に近接しすぎると、LEDチップ503が発する熱によりセル領域506を加熱して波長変換機能や発光効率の低下を招いてしまうおそれがある。このため、このような過剰な温度上昇を防止する上で、LEDチップ503と蛍光部材505との間隔は0.01mm以上であるのが好ましい。従って、透光基板504の厚さを考慮した上で、LEDチップ503と蛍光部材505との間隔が0.01mm~5mmの範囲内となるように空隙の距離L51が定められている。
 本実施例では、空隙の距離L51を0.1mmとし、これにLEDチップ503の高さL52を加えたL53により、透光基板504の第1の面504aと配線基板502のチップ実装面502aとの距離を規定している。なお、発光部501に熱的な余裕があれば、このような空隙を設けず、透光基板504の第1の面504aをLEDチップ503に密着させた状態で、LEDチップ503とセル領域506との距離が、上述のような適切な距離となるように、透光基板504の厚さを定めるようにしても良い。また、LEDチップ503と透光基板504とを離間する場合であっても、透光性を有したシリコン樹脂、エポキシ樹脂或いはガラスなどで空隙を封止するようにしても良い。こうすることにより、LEDチップ503からの光を効率よく蛍光部材505に導くことができる。
 なお、本実施例では、透光基板504の第2の面504bに蛍光部材505を設けたが、透光基板504の第1の面504a、即ち配線基板502側の面に蛍光部材505を設けるようにしても良い。この場合にも、本実施例と同様に蛍光部材505とLEDチップ503との間に適切な空隙を設けることが可能であるが、熱的に余裕がある場合などには、蛍光部材505をLEDチップ503に密着またはその直前まで近接させることも可能となる。
(LEDチップ)
 本実施例においてLEDチップ503には、460nmのピーク波長を有した青色光を発するLEDチップを用いる。具体的には、このようなLEDチップとして、例えばInGaN半導体が発光層に用いられるGaN系LEDチップがある。なお、LEDチップ503の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なLEDチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施例においてLEDチップ503が発する光のピーク波長は、420nm~500nmの波長範囲内にあるのが好ましい。
 各LEDチップ503の配線基板502側に向く面には、p電極508とn電極509とが設けられている。図54に示すLEDチップ503の場合、配線基板502のチップ実装面502aに形成されている配線パターン510にp電極508が接合されると共に、同じくチップ実装面502aに形成された配線パターン511にn電極509が接合されている。これらp電極508及びn電極509の配線パターン510及び511への接続は、図示しない金属バンプを介し、ハンダ付けによって行っている。他のLEDチップ503も、それぞれのLEDチップ503に対応して配線基板502のチップ実装面502aに形成された配線パターンに、それぞれのp電極508及びn電極509が同様にして接合されている。
 なお、LEDチップ503の配線基板502への実装方法は、これに限定されるものではなく、LEDチップ503の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、LEDチップ503を配線基板502の所定位置に接着固定した後、各LEDチップ503の2つの電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続しても良いし、一方の電極を上述のように対応する配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するようにしても良い。
(蛍光部材)
 上述したように、蛍光部材505は、配線基板502に実装された各LEDチップ503の位置に対応して160個のセル領域506に分割されている。これらセル領域506は、赤色セル(第1セル領域)506r、緑色セル(第2セル領域)506g、黄色セル(第3セル領域)506y及び青色セル(第4セル領域)506bの4種類のセル領域に区分される。赤色セル506rには、LEDチップ503が発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色蛍光体(第1蛍光体)が分散保持されている。従って、赤色セル506rからは、波長変換されて赤色蛍光体から放射された赤色光と、赤色蛍光体によって波長変換されずに赤色セル506rを透過したLEDチップ503の青色光とが放射される。
 また、緑色セル506gには、LEDチップ503が発した青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色蛍光体(第2蛍光体)が分散保持されている。従って、緑色セル506gからは、波長変換されて緑色蛍光体から放射された緑色光と、緑色蛍光体によって波長変換されずに緑色セル506gを透過したLEDチップ503の青色光とが放射される。
 そして、黄色セル506yには、LEDチップ503が発した青色光を波長変換して黄色光を放射する黄色蛍光体(第3蛍光体)が分散保持されている。従って、黄色セル506yからは、波長変換されて黄色蛍光体から放射された黄色光と、黄色蛍光体によって波長変換されずに黄色セル506yを透過したLEDチップ503の青色光とが放射される。
 一方、青色セル506bは、LEDチップ503が発した青色光を波長変換せずに透過させるセル領域であって、青色光を良好に拡散させ放射するための拡散用粒子が分散保持されている。この拡散用粒子として具体的には、アルミナ、チタニア、ジルコニア、或いはシリカなどを用いるのが好ましい。従って、青色セル506bからは、波長変換されることなく青色セル506bを透過したLEDチップ503の青色光が放射される。
 蛍光部材505は、第1波長変換領域P51、第2波長変換領域P52、第3波長変換領域P53及び第4波長変換領域P54の4つの波長変換領域に区分されているが、これら4つの波長変換領域のそれぞれに含まれる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの4種類のセル領域の数が異なっている。図55は、各波長変換領域におけるこれらセル領域の数の一例を示す表である。
 第1波長変換領域P51、第2波長変換領域P52、第3波長変換領域P53及び第4波長変換領域P54の各波長変換領域では、各LEDチップ503が発光した際に、それぞれのセル領域から放射される光を良好に合成するため、各セル領域を分散して配置することにより、同じ種類のセル領域ができるだけ隣り合うことのないようにしている。図56は、第1波長変換領域P51における、赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの4種類のセル領域の分散配置の例を、第1波長変換領域P51の一部を抜き出して部分的に示す模式図である。なお、図56では、各セルの発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。第2波長変換領域P52、第3波長変換領域P53及び第4波長変換領域P54においても、それぞれが有する複数種類のセル領域について、第1波長変換領域P51の場合と同様に、異なる種類のセル領域ができるだけ隣り合うことのないように分散配置している。
 複数種類のセル領域506を、図56に例示するように各波長変換領域に分散配置することにより、第1波長変換領域P51に対応する第1LED群D51の各LEDチップ503aが発光した場合、第1波長変換領域P51、即ち第1発光ユニットU51からは、赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれから放射された赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が放射される。図57は、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図における黒体輻射軌跡BL周辺の要部拡大図である。本実施例では、上述のようにして第1発光ユニットU51から放射される一次光が図57中の色度点WP1の色度を有するように、第1波長変換領域P51における赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの数が定められている。
 第2波長変換領域P52については、図55に示すように、赤色セル506rの数が0個であって、第2波長変換領域P52には赤色セル506rが含まれていない。従って、第2波長変換領域P52に対応する第2LED群D52のLEDチップ503bが発光した場合、第2波長変換領域P52、即ち第2発光ユニットU52からは、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれから放射された緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が放射される。本実施例では、こうして第2発光ユニットU52から放射される一次光が図57中の色度点WP2の色度を有するように、第2波長変換領域P52における緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの数が定められている。
 また第3波長変換領域P53については、図56に示すように、青色セル506bの数が0個であって、第3波長変換領域P53には青色セル506bが含まれていない。従って、第3波長変換領域P53に対応する第3LED群D53のLEDチップ503cが発光した場合、第3波長変換領域P53、即ち第3発光ユニットU53からは、赤色セル506r、緑色セル506g及び黄色セル506yのそれぞれから放射された赤色光、緑色光及び黄色光を合成した一次光が放射される。本実施例では、こうして第3発光ユニットU53から放射される一次光が図57中の色度点WP3の色度を有するように、第3波長変換領域P53における赤色セル506r、緑色セル506g及び黄色セル506yの数が定められている。
 そして、第4波長変換領域P54に対応する第4LED群D54のLEDチップ503dが発光した場合、第4波長変換領域P54、即ち第4発光ユニットU54からは、赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれから放射された赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が放射される。本実施例では、こうして第4発光ユニットU54から放射される一次光が図57中の色度点WP4の色度を有するように、第4波長変換領域P54における赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの数が定められている。
 図57に示すように、第1発光ユニットU51が放射する一次光の色度点WP1、及び第2発光ユニットU52が放射する一次光の色度点WP2は、黒体輻射軌跡BLからの偏差Δuvがプラス側となっているのに対し、第3発光ユニットU53が放射する一次光の色度点WP3、及び第4発光ユニットU54が放射する一次光の色度点WP4は、黒体輻射軌跡BLからの偏差Δuvがマイナス側となっている。即ち、図57に示すように、色度点WP1及びWP2と、色度点WP3及びWP4とは、黒体輻射軌跡BLに対して互いに反対側に位置しており、これら4つの色度点を頂点とする四角形が形成されるようになっている。
 なお、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれが放射する一次光の色度点は、図57に示すような色度点WP1~WP4に限定されるものではなく、様々に変更することが可能である。但し、本実施例のように、青色光を発するLEDチップ503と蛍光部材505とを組み合わせて用いるような場合は、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の色度点は、いずれもCIE(1931)XYZ表色系のy値が0.65以下であるのが好ましい。y値が0.65を上回る場合には、各発光ユニットにおける可視光の取り出し効率が悪化し、照明装置全体として効率的に発光させることができなくなる。一方、青色光を発するLEDチップ503に代えて、後述するような近紫外光を発するLEDチップを用いた場合には、y値が0.65を上回っても差し支えない。
 また、本実施例のように4つの発光ユニットを用いる場合、各発光ユニットが放射する一次光の色度点は、図57に示す色度点WP1~WP4のように、高色温度側と低色温度側とにそれぞれ2つずつ設定されるのが好ましい。具体的には、4つの色度点のうちの2つの色度点及びその中点が、0.22<x<0.36且つ0.23<y<0.40の範囲にあり、残りの2つの色度点及びその中点が0.37<x<0.55且つ0.30<y<0.50の範囲にあるのが好ましい。4つの色度点がこのような範囲にない場合も制御曲線CLに沿った調色は可能であるが、各発光ユニットの利用効率が低下し、照明装置全体として効率的に発光させることができなくなる。
 ここで、赤色セル506r、緑色セル506g及び黄色セル506yのそれぞれに適用することが可能な各種蛍光体の具体例について以下に説明する。なお、これら蛍光体は、本実施例において好適な蛍光体を例示するものであるが、適用可能な蛍光体はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々な種類の蛍光体を適用することが可能である。
(赤色蛍光体)
 赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は570nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは585nm以上で、通常は780nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは680nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、赤色蛍光体として例えば、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O):Eu、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、SrAlSi:Eu、(La,Y)S:Eu、Eu(ジベンゾイルメタン)・1,10-フェナントロリン錯体などのβ-ジケトン系Eu錯体、カルボン酸系Eu錯体、KSiF:Mnが好ましく、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Sr,Ca)AlSi(N,O):Eu、SrAlSi:Eu、(La,Y)S:Eu、KSiF:Mnがより好ましい。
(橙色蛍光体)
 発光ピーク波長が580nm以上、好ましくは590nm以上で、620nm以下、好ましくは610nm以下の範囲にある橙色蛍光体は、赤色蛍光体に代えて好適に用いることができる。このような橙色蛍光体としては、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O):Ceなどがある。
(緑色蛍光体)
 緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は500nm以上、好ましくは510nm以上、より好ましくは515nm以上で、通常は550nm未満、好ましくは542nm以下、より好ましくは535nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として例えば、Y(Al,Ga)12:Ce、CaSc:Ce、Ca(Sc,Mg)Si12:Ce、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Si,Al)(O,N):Eu(β-サイアロン)、(Ba,Sr)Si12:N:Eu、SrGa:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mnが好ましい。
(黄色蛍光体)
 黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上で、通常は620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、YAl12:Ce、(Y,Gd)Al12:Ce、(Sr,Ca,Ba,Mg)SiO:Eu、(Ca,Sr)Si:Eu、α-サイアロン、LaSi11:Ce(但し、その一部がCaやOで置換されていてもよい)が好ましい。
(照明装置の電気回路構成)
 上述したように、本実施例の照明装置では、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の色度が互いに異なるように設定されており、これら発光ユニットから放射される一次光を合成して得られる合成光が、照明装置の照明光として放射される。そこで、本実施例の照明装置では、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の強度を調整することにより、様々な色温度の白色光を照明光として放射するようにしている。ここでは、各発光ユニットから放射される一次光の強度を変更できるように構成された照明装置の電気回路構成について、図58に基づき説明する。
 図58は、本実施例に係る照明装置の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。図58に示すように、発光部501には、上述した第1LED群D51のLEDチップ503a、第2LED群D52のLEDチップ503b、第3LED群D53のLEDチップ503c及び第4LED群D54のLEDチップ503dに加え、電流制限用の抵抗R1、R2、R3及びR4、並びにLED群毎に各LEDチップ503に駆動電流を供給するためのトランジスタQ51、Q52、Q53及びQ54が設けられている。なお、抵抗R1~R4は、それぞれ対応するLEDチップ503に流れる電流を適正な大きさ(例えば、LEDチップ503の1個あたり60mA)に制限するために設けられている。
 具体的には、第1LED群D51のLEDチップ503aが極性を同じくして互いに並列に接続されており、各LEDチップ503aのアノードが抵抗R1を介して電源512の正極に接続されている。また、各LEDチップ503aのカソードはトランジスタQ51のコレクタに接続され、トランジスタQ51のエミッタが電源512の負極に接続されている。第2LED群D52のLEDチップ503bも極性を同じくして互いに並列に接続されており、LEDチップ503aと同様に、アノードが抵抗R2を介して電源512の正極に接続されると共に、カソードがトランジスタQ52を介して電源512の負極に接続されている。また、第3LED群D53のLEDチップ503cも極性を同じくして互いに並列に接続されており、LEDチップ503aと同様に、アノードが抵抗R3を介して電源512の正極に接続されると共に、カソードがトランジスタQ53を介して電源512の負極に接続されている。更に、第4LED群D54のLEDチップ503dも極性を同じくして互いに並列に接続されており、LEDチップ503aと同様に、アノードが抵抗R4を介して電源512の正極に接続されると共に、カソードがトランジスタQ54を介して電源512の負極に接続されている。
 このような電気回路構成において、トランジスタQ51がオン状態となることにより、第1LED群D51の各LEDチップ503aに電源512から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ503aがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ51をオン状態とすることにより、第1LED群D51及びこれに対応する第1波長変換領域P51からなる第1発光ユニットU51から、図57における色度点WP1の色度を有した一次光が放射される。
 同様に、トランジスタQ52がオン状態となることにより、第2LED群D52の各LEDチップ503bに電源512から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ503bがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ52をオン状態とすることにより、第2LED群D52及びこれに対応する第2波長変換領域P52からなる第2発光ユニットU52から、図57における色度点WP2の色度を有した一次光が放射される。
 また、トランジスタQ53がオン状態となることにより、第3LED群D53の各LEDチップ503cに電源512から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ503cがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ53をオン状態とすることにより、第3LED群D53及びこれに対応する第3波長変換領域P53からなる第3発光ユニットU53から、図57における色度点WP3の色度を有した一次光が放射される。
 更に、トランジスタQ54がオン状態となることにより、第4LED群D54の各LEDチップ503dに電源512から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ503dがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ54をオン状態とすることにより、第4LED群D54及びこれに対応する第4波長変換領域P54からなる第4発光ユニットU54から、図57における色度点WP4の色度を有した一次光が放射される。
 このようなトランジスタQ51~Q54のオン・オフ状態を制御するため、本実施例の照明装置には発光制御部513が設けられている。トランジスタQ51~Q54は、いずれもそれぞれのベース信号に応じてオン・オフ状態を切り換え可能であり、発光制御部513からそれぞれのベースに対して個別にベース信号が送出されるようになっている。
 第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の強度は、それぞれ対応するトランジスタQ51~Q54を連続的にオン状態としたときに最大となる。従って、本実施例において発光制御部513は、このようにトランジスタQ51~Q54のいずれかを連続的にオン状態とすることにより、そのトランジスタに対応する発光ユニットから放射される一次光の強度を最大とすることができる。一方、第1~第4発光ユニットU51~U54のいずれかから放射される一次光の強度をその最大値より低下させる場合、その発光ユニットに対応するトランジスタを、所定の周期で断続的にオンオフさせ、このときの電流供給パルスのデューティ比を調整することにより、その発光ユニットのLED群に供給される電力を調整する。更に、このときの電流供給パルスのデューティ比を減少させ、LEDチップ503を発光させうるだけの電力が供給されなくなると、そのLEDチップ503を備えた発光ユニットからは一次光が放射されなくなる。
 図58に示すように、トランジスタQ51~Q54はそれぞれ独立してオン・オフ状態を制御できるようになっているので、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれのLED群に供給される電力は、それぞれ独立して調整することができる。従って、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光を、消灯状態から各発光ユニットにおける最大強度の一次光が放射される状態までの任意の状態に個別に調整することができる。
 本実施例の照明装置では、第1~第4発光ユニットU51~U54が放射する一次光を合成して得られる合成光が照明装置の照明光となるので、このようにして第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される異なる色度の一次光の強度を調整することにより、照明装置の照明光の色度を様々に調整することができる。そこで、本実施例の照明装置には、所望の照明光を得るために使用者が操作するための操作ユニット(操作部材)514と、この操作ユニット514に対する操作に応じて照明光の色度を適切に調整するための目標値を設定する目標値設定部515とが設けられている。本実施例では、これら発光制御部513、操作ユニット514及び目標値設定部515が本発明の制御手段を構成する。
 図59は、本実施例で用いる操作ユニット514の一例を示す模式図である。図59に示すように、操作ユニット514は、使用者が操作するための操作つまみ514aと、操作つまみ514aの操作位置を検出し、操作つまみ514aの位置情報を発光制御部513に送出するための電気回路(図示省略)を内蔵した本体514bとを備えている。操作つまみ514aは使用者の操作によって回動するようになっており、図59に示すように、本体514bの操作面には操作つまみ514aに設けられたマーク514cの移動範囲に沿って、時計回りの方向に、「電球色」、「温白色」、「白色」、「昼白色」、「昼光色」の表記がなされている。
 この表記は、照明装置が照明光として放射する白色光の色温度に対応しており、色温度の数値自体を本体514bに表記する場合よりも直感的に使用者が色温度の高低を理解できるようにしている。具体的には、例えば「電球色」が約2550°K、「温白色」が約3500°K、「白色」が約4200°K、「昼白色」が約5000°K、「昼光色」が約6400°Kとなっている。操作つまみ514aは、このような表記に対応して段階的に回動するようにしても良いし、連続的に回動できるようにしても良い。
(発光部の制御)
 操作ユニット514の本体514bは、操作つまみ514aの位置を検出し、検出した操作つまみ514aの位置を目標値設定部515に通知する。目標値設定部515では、操作ユニット514の本体514bの表示に整合するように予め設定された操作つまみ514aの位置と目標相関色温度との関係に基づき、検出した操作つまみ514aの位置に対応する目標相関色温度を決定する。こうして決定された目標相関色温度は、目標値設定部515から発光制御部513に送出され、発光制御部513は、目標値設定部515から送られた目標相関色温度に応じて発光部501の発光を制御するための発光制御を実行する。
 このとき発光制御部513が行う発光制御は、照明装置から放射される照明光が、操作ユニット514を介して設定された目標相関色温度の白色光となるように、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の強度を調整するものである。具体的には、図57のXY色度図において、照明光の色度が制御曲線CL上に位置するように発光制御を行う。図57に示すように、本実施例において制御曲線CLは、黒体輻射軌跡BLからの偏差Δuvが+0.005以内にあり、黒体輻射軌跡BLに近似した上に凸の曲線となっている。
 また、図57に示すように制御曲線CLは、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の色度点WP1~WP4を頂点として形成される四角形に包含されるようになっている。即ち、換言すれば、色度点WP1~WP4を頂点とする四角形が制御曲線CLを包含するように、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の色度が定められている。そして、制御曲線CL上の下限色温度(第1色温度)T1となる色度点CT1は色度点WP1と色度点WP3とを結ぶ線上にあり、制御曲線CL上の上限色温度(第2色温度)T2となる色度点CT2は色度点WP2と色度点WP4とを結ぶ線よりも低色温度側にある。
 なお、本実施例においては、上述した操作ユニット514による色温度の設定範囲とも整合するように、下限色温度T1を2550Kとすると共に、上限色温度T2を6400Kとしている。このように下限色温度T1及び上限色温度T2を設定することにより、一般的な照明装置において得られる照明光の色温度範囲の照明光を照明装置から放射させることができる。これら下限色温度T1及び上限色温度T2は、上述の値に限定されるものではなく、必要に応じて増減することが可能であるが、一般的な照明装置において得られる照明光の色温度範囲の照明光を照明装置から放射させるには、下限色温度T1を2800K以下とすると共に、上限色温度T2を6000K以上とするのが好ましい。
 照明装置から放射される照明光は、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光を合成したものとなるので、4つの色度点WP1~WP4の少なくとも1つが制御曲線CLの下限色温度T1より低色温度側にあると共に、少なくとも1つが制御曲線CLの上限色温度T2より高色温度側にある必要がある。そこで本実施例の場合では、4つの色度点WP1~WP4のうちで最低色温度となる色度点WP3を、制御曲線CLの下限色温度T1より低色温度側に設定すると共に、最高色温度となる色度点WP2及び次に高い色温度となる色度点WP4を、制御曲線CLの上限色温度T2より高色温度側に設定している。
 また、上述したように、制御曲線CLは色度点WP1~WP4を頂点として形成される四角形に包含されており、更に色度点WP1~WP4のそれぞれは、他の3つの色度点を頂点として形成される三角形の外側に位置している。もし、第1~第4発光ユニットU51~U54のいずれか1つの発光ユニットが発する一次光の色度点が、他の色度点を頂点として形成される三角形の内側にあると、調整される照明光の色温度によっては、この内側にある色度点の両隣の色度点に対応する2つの発光ユニットに代えて、この内側にある色度点に対応する発光ユニットを用いれば事足りるような場合が生じ、照明光の全光束が低下して必要な全光束が得られなくなるおそれがある。そこで、本実施例のように色度点WP1~WP4のそれぞれが、他の3つの色度点を頂点として形成される三角形の外側に位置するようにすれば、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれをできるだけバランスよく発光させることが可能となり、照明光に必要な全光束を確保することができる。
 図60は、本実施例の照明装置において発光制御部513が発光制御を行う際の、照明装置から放射される照明光の色温度と、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに供給する電力、これら供給電力の総和である全供給電力及び照明光の全光束との関係を示すグラフである。なお、本実施例においては、第2発光ユニットU52に供給する電力と、第4発光ユニットU54に供給する電力とを同じ大きさにしているが、図60に示す各発光ユニットへの供給電力の大きさ及び全供給電力の大きさは一例であって、これに限定されるものではない。従って、第2発光ユニットU52及び第4発光ユニットU54のそれぞれに供給する電力について、各発光ユニットの発光特性や照明光の特性などに応じて互いに相違する場合もある。
 なお、本実施例において発光部501に供給可能な電力の上限は、発光部501に設けられている放熱部材の熱容量に基づき8W(ワット)に設定している。従って、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに供給する電力は、その総和が8Wを超えることのないような大きさに設定する必要がある。一方、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに供給可能な電力の上限は、各発光ユニットに設けられたLEDチップ503の定格最大電力によって定まり、本実施例では4Wに設定している。従って、発光ユニット毎に供給可能な電力の上限の和は16Wとなり、発光部501に供給可能な合計電力の上限である8Wより大きくなっている。
 このように、発光ユニット毎に供給可能な電力の上限の和を、発光部501に供給可能な合計電力の上限より大きくしているので、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに供給される電力の和が発光部501に供給可能な合計電力の上限である8Wを超えないようにしながら、第1~第4発光ユニットU51~U54のいずれかの発光ユニットに供給される電力を上限の4Wまで設定することが可能となる。この結果、発光ユニット毎に供給可能な電力の上限の和を、発光部501に供給可能な合計電力の上限以下に制限する場合に比べ、照明装置から放射される照明光の全光束を増大させることが可能となる。
 なお、ここで示した発光部501に供給可能な電力の上限値、及び発光ユニット毎に供給可能な電力の上限値は、いずれも一例であってこれに限定されるものではなく、照明装置や各発光ユニットの仕様などに応じて適宜変更が可能である。いずれにしても、照明装置から放射される照明光の全光束を増大させることが可能となるという利点を考慮すると、発光ユニット毎に供給可能な電力の上限の和を、発光部501に供給可能な合計電力の上限より大きく設定するのが好ましい。
 以上のようにして制御曲線CLを定めると共に、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに供給可能な電力の上限を定めることにより、図60に示すように、色温度が約4000K以上の領域では、できるだけ偏りが生じないように各発光ユニットに電力を供給しながらも、発光部501に供給可能な合計電力の上限である8Wを発光ユニット数で除した2Wを超える電力を一部の発光ユニットに供給し、500ルーメン以上の全光束を照明装置の照明光に確保することができる。
 なお、色温度4000K以下の領域では、一般的な白熱電球における全光束及び色温度の変化との違和感をなくすため、照明装置の照明光の色温度の低下に応じて全光束を低下させるようにしている。但し、本実施例においては、このような場合においても、下限色温度T1に色温度が低下するまで最大光束の1/3以上の全光束を確保するようにして、色温度を低下させた場合の照明光の全光束低下を抑制し、低色温度でも明るめの照明光を得られるようにしている。
 上述したような照明光の色温度と供給電力との関係は、シミュレーションや実験などを行うことによって予め把握されており、その結果として得られる図60に示すような関係に基づき、所望の色温度の照明光を得るために必要な各発光ユニットへの供給電力を求めることができる。そして、各発光ユニットへの供給電力は、各発光ユニットへの電流供給パルスのデューティ比によって定まる。
 そこで本実施例では、図60における色温度と各発光ユニットへの供給電力との関係に基づき、照明光の色温度と発光部501のトランジスタQ51~Q54のそれぞれに対するオン・オフ制御の制御量(発光制御量)との関係を予め求めている。そして、図60における照明光の色温度を目標相関色温度とし、目標値設定部515が設定可能な目標相関色温度に対応するトランジスタQ51~Q54の制御量を、発光制御部513が有するメモリ(記憶装置)513aに制御マップとして予め記憶している。なお、図60に示す関係に基づき、トランジスタQ51~Q54のオン・オフ制御を行えば、図60に示すように、そのときの目標相関色温度に対応して照明光の全光束も自動的に定まるので、目標相関色温度を定めることによって目標全光束も定まることになる。従って、目標相関色温度に基づくトランジスタQ51~Q54のオン・オフ制御は、実質的に目標相関色温度と目標全光束とに基づく制御となる。
 発光制御部513は、目標値設定部515から操作ユニット514における操作つまみ514aの操作位置に対応した目標相関色温度を受け取ると、メモリ513aに記憶している制御マップから目標相関色温度に対応するトランジスタQ51~Q54のそれぞれのオン・オフ制御量を取得し、取得した制御量を用いて発光部501のトランジスタQ51~Q54をそれぞれオン・オフ制御する。この結果、照明装置からは、図57のXY色度図における制御曲線CL上の色度を有した色温度の照明光が放射され、このときの照明光の色温度は、操作ユニット514で設定した色温度となる。
 上述したように、図57のXY色度図において制御曲線CLは、黒体輻射軌跡BLからの偏差Δuvが+0.005以内となると共に、平均演色評価数Raが90以上の演色性に極めて優れた白色光を得ることができる。なお、制御曲線CLの黒体輻射軌跡BLからの偏差Δuvが小さいほど、違和感のない自然な白色光を得ることができると共に、演色性を低下させることなく高い全光束を実現することができるが、偏差Δuvは本実施例のように必ず+0.005以内としなければならないわけではなく、照明装置に求められる特性や使用目的などに応じて偏差Δuvの大きさを設定すれば良い。但し、一般的に偏差Δuvを正の値とした方が、同じ絶対値で負の値とした場合に比べて発光効率を高められるので、高輝度の照明光を得る上では、偏差Δuvを正の値に設定するのが好ましく、上記の効果も考慮すると、偏差Δuvが+0.01±0.01となるように制御曲線CLを設定するのが好ましい。
 以上のように、本実施例の照明装置では、操作ユニット514の操作つまみ514aの操作量に応じ、照明装置から放射される照明光の色温度を下限色温度T1から上限色温度T2までの範囲で変化させることが可能であり、このときの照明光の色度は、黒体輻射軌跡BLに近似し、偏差Δuvが+0.005以内となるので、照明光を違和感のない自然な白色光とすることができる。そして、操作つまみ514aに対する操作で、照明光の色温度及び全光束の両方が適切に調整される。
 また、図57のXY色度図において、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の色度点WP1~WP4を頂点として形成される四角形に包含されるように制御曲線CLを設定しているので、必ず2つ以上の発光ユニットが発した一次光が照明光を得るために用いられることになり、照明光における不適切な全光束の低下を抑制することができる。
 更に、本実施例では、LEDチップ503と蛍光体を含有するセル領域506とを組み合わせて用いているので、蛍光体の発光スペクトル特性によって、各発光ユニットの発光スペクトルに、LEDチップの発する光をそのまま用いる場合のような欠落部分がなくなり、演色性の優れた照明光を得ることができる。
 更にまた、各セル領域506では波長変換特性の異なる複数種類の蛍光体を混合して用いていないので、一方の蛍光体で波長変換された光が、他方の蛍光体で再度波長変換されるといったカスケード励起の発生を抑制することができ、このようなカスケード励起に起因した各波長変換領域における発光効率の低下を防止することができる。
 また、本実施例では、蛍光部材505が設けられた透光基板504を、LEDチップ503が実装された配線基板502に対向して設けることにより、発光ユニット群を有した発光部501が形成されるので、第1~第4発光ユニットU51~U54が一体的に設けられて発光部501の取り扱いが容易になると共に、照明装置の製造工数や製造コストの低減が可能となる。
(照明装置の電気回路構成の変形例)
 様々な色温度の白色光を照明光として放射するべく、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の強度を変更するための照明装置の電気回路は、上述したような図58に示す構成に限定されるものではない。そこで、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の強度を変更するための照明装置の電気回路構成の変形例について、図61に基づき、以下に説明する。なお、本変形例の発光部521は、上述した第5実施例の発光部501と同様にして基板上に160個のLEDチップ503が配列されると共に、これらのLEDチップ503に対応して第5実施例と同様に蛍光部材505が設けられた透光基板504を用いている。即ち、本変形例では、基板における電気回路構成とその発光制御のみが上述した第5実施例と相違し、その他の構成は第5実施例と同様となっている。
 本変形例においても、第5実施例と同様に、40個のLEDチップ503aが第1LED群D51を構成し、40個のLEDチップ503bが第2LED群D52を構成する。また同様に、40個のLEDチップ503cが第3LED群D53を構成し、40個のLEDチップ503dが第4LED群D54を構成する。但し、図61に示すように、本変形例では各LED群において、LEDチップは直列に接続されている。
 図61に示すように、上述した第1LED群D51のLEDチップ503aには、各LEDチップ503aへの駆動電流を調整して供給するためのトランジスタQ61、及び電流検出用の抵抗R21が直列に接続され、これらが電源522の正極と負極との間に接続されている。同様に、第2LED群D52のLEDチップ503bには、トランジスタQ62及び電流検出用の抵抗R22が直列に接続され、第3LED群D53のLEDチップ503cには、トランジスタQ63及び電流検出用の抵抗R23が直列に接続され、第4LED群D54のLEDチップ503dには、トランジスタQ64及び電流検出用の抵抗R24が直列に接続されている。
 トランジスタQ61~Q64のベースは、それぞれ対応するオペアンプOP1~OP4の出力に接続されている。そして、これらオペアンプOP1~OP4のそれぞれの反転入力は、図61に示すようにそれぞれ対応する電流検出用の抵抗R21~R24に接続されている。従って、例えばオペアンプOP1の出力信号レベルに応じ、対応するトランジスタQ61が導通状態となって、LEDチップ503a及び抵抗R21に電流が流れると、抵抗R21の電位が上昇する。このとき、オペアンプOP1の反転入力の電位が非反転入力の電位と等しくなるまでは、トランジスタQ61の導通状態が許容され、反転入力の電位が非反転入力の電位を上回ると、オペアンプOP1の出力信号が反転し、トランジスタQ61が非導通状態となる。この結果、LEDチップ503aに流れる電流は、オペアンプOP1の非反転入力の電位に応じた一定値に保持されることになる。即ち、オペアンプOP1、抵抗R21及びトランジスタQ61によって、LEDチップ503aに供給される駆動電流用の定電流回路が構成され、その電流値はオペアンプOP1の非反転入力の電位で定まるようになっている。
 同様に、オペアンプOP2、抵抗R22及びトランジスタQ62がLEDチップ503bに供給される駆動電流用の定電流回路を構成し、オペアンプOP3、抵抗R23及びトランジスタQ63がLEDチップ503cに供給される駆動電流用の定電流回路を構成し、オペアンプOP4、抵抗R24及びトランジスタQ64がLEDチップ503dに供給される駆動電流用の定電流回路を構成する。そして、これらLEDチップ503b~503dの駆動電流の大きさは、LEDチップ503aの場合と同じく、それぞれ対応するオペアンプの非反転入力の電位によって定まる。
 本変形例においても、第1~第4LED群D51~D54のいずれか1つのLED群にのみ駆動電流を供給したときに、第1~第4発光ユニットU51~U54のうちの、そのLED群に対応した発光ユニットから放射される一次光は、上述した第5実施例の場合と同様となっている。即ち、第1LED群D51の各LEDチップ503aがそれぞれ発光すると、第1LED群D51及びこれに対応する第1波長変換領域P51からなる第1発光ユニットU51からは、図57における色度点WP1の色度を有した一次光が放射される。同様に、第2LED群D52の各LEDチップ503bがそれぞれ発光すると、第2LED群D52及びこれに対応する第2波長変換領域P52からなる第2発光ユニットU52から、図57における色度点WP2の色度を有した一次光が放射される。また、第3LED群D53の各LEDチップ503cがそれぞれ発光すると、第3LED群D53及びこれに対応する第3波長変換領域P53からなる第3発光ユニットU53から、図57における色度点WP3の色度を有した一次光が放射される。更に、第4LED群D54の各LEDチップ503dがそれぞれ発光すると、第4LED群D54及びこれに対応する第4波長変換領域P54からなる第4発光ユニットU54から、図57における色度点WP4の色度を有した一次光が放射される。
 このような第1~第4発光ユニットU51~U54の発光を制御して、第5実施例の照明装置と同様に、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光を合成して照明装置から放射される照明光の色度を、図57に示す制御曲線CL上で変化させることができるようにするため、本変形例ではマイクロコンピュータCPU1、メモリ(記憶装置)M1及びD/AコンバータDAC1を発光部521に備えている。なお、これらマイクロコンピュータCPU1、メモリM1及びD/AコンバータDAC1は、上述したLEDチップ503a~503d、トランジスタQ61~Q64、抵抗R21~R24及びオペアンプOP1~OP4と共に、発光部521の基板に実装されている。
 マイクロコンピュータCPU1は、2つのアナログ入力ポートIP1及びIP2を備えると共に、8ビットのデジタル信号を出力する4つのデジタル出力ポート#1、#2、#3及び#4を備えている。また、メモリM1は、マイクロコンピュータCPU1との間でデータの授受を行うべく、マイクロコンピュータCPU1と信号線で接続されている。そして、D/AコンバータDAC1は、4つのデジタル入力ポートDP1、DP2、DP3及びDP4を備えると共に、これらのデジタル入力ポートDP1、DP2、DP3及びDP4に入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して出力するアナログ出力ポートAP1、AP2、AP3及びAP4を備えている。なお、デジタル入力ポートDP1、DP2、DP3及びDP4と、アナログ出力ポートAP1、AP2、AP3及びAP4とは、この記載順でそれぞれ1対1に対応している。
 可変抵抗VR1は、使用者の操作により照明光の色温度を調整できるようにするため、第5実施例の操作ユニット514と同じような形態で、色温度調整つまみ(図示省略)により操作可能に照明装置に設けられている。可変抵抗VR1の2つの固定端子は、一方が電源522の正極に接続され、他方が電源522の負極に接続されている。一方、可変端子はマイクロコンピュータCPU1のアナログ入力ポートIP1に接続されており、色温度調整つまみに対する使用者の操作によって、アナログ入力ポートIP1に印加される電位が変化するようになっている。
 本変形例では、可変抵抗VR1の可変端子の電位が最小値となったときに、照明光の色温度が図57の制御曲線CLにおける下限色温度(第1色温度)T1となり、当該電位が最大値となったときに、照明光の色温度が図57の制御曲線CLにおける上限色温度(第2色温度)T2となるように発光制御を行う。そして、可変抵抗VR1の可変端子の電位が最小値と最大値との間で変化するときには、その電位に応じて照明光の色温度が、図57の制御曲線CL上を下限色温度T1’と上限色温度T2’との間で連続的に変化するように発光制御を行う。なお、本変形例においては、第5実施例の場合にくらべて制御曲線CLを幾分延長し、下限色温度T1’を2500Kとすると共に、上限色温度T2’を6500Kとしている。この場合、制御曲線CLの延長部分でも、第5実施例の場合と同様の手法により第1~第4発光ユニットU51~U54への電力配分を定めることができる。
 このように、可変抵抗VR1の可変端子の電位と、色温度調整つまみの操作によって所望されている照明光の色温度とは1対1に対応しており、可変抵抗VR1の可変端子の電位に対応して照明光の目標相関色温度が定まることになる。一方、設定された目標相関色温度を制御曲線CL上で実現するための、第1~第4発光ユニットU51~U54への電力配分は、上述した第5実施例の場合と同様であり、同様の手法により、設定可能な目標相関色温度に対応して各発光ユニットへの電力供給量が予め求められている。また、第1~第4発光ユニットU51~U54への供給電力が定まれば、LEDチップ503a~503dのそれぞれに対する駆動電流の大きさも定まる。そこで、本変形例では、目標相関色温度を表す可変抵抗VR1の可変端子の電位をパラメータとし、下限色温度T1’から上限色温度T2’までの間の様々な色温度に対応した第1~第4発光ユニットU51~U54への駆動電流値に相当する8ビットデータを制御マップとしてメモリM1に予め記憶させている。図62は、このような目標相関色温度に対応した発光ユニット毎の供給電力の一例を示す表である。図62に示すような目標温度と供給電力との関係から、発光ユニット毎に目標相関色温度に対応して求められた駆動電流値が制御マップとしてメモリM1に記憶されている。
 色温度調整つまみの操作位置に対応した可変端子の電位がマイクロコンピュータCPU1のアナログ入力ポートIP1に加わると、マイクロコンピュータCPU1は、アナログ入力ポートIP1に加わった電位、即ち目標相関色温度に対応した第1~第4発光ユニットU51~U54への駆動電流値を表す4つの8ビットデータをメモリM1から取得する。マイクロコンピュータCPU1は、こうして取得した4つの8ビットデータを、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに対応させて、出力ポート#1~#4に出力する。なお、このとき4つの8ビットデータのそれぞれに対し、それぞれ同じ低減係数を乗算すれば、色温度を変更することなく照明光の全光束を低減することができる。そこで、本変形例では、取得した4つの8ビットデータに全光束調整用の0~1の低減係数を乗じた後に、出力ポート#1~#4に出力するようにしている。この全光束調整用の低減係数については後述するが、以下では低減係数を1として全光束を低減させない場合を例に説明する。
 マイクロコンピュータCPU1の出力ポート#1は、D/AコンバータDAC1のデジタル入力ポートDP1に接続されており、このデジタル入力ポートDP1に入力されたデジタル信号は、アナログ信号に変換された後にアナログ出力ポートAP1から出力されるようになっている。アナログ出力ポートAP1は、オペアンプOP1の非反転入力に接続されており、オペアンプOP1の出力は、上述したように第1発光ユニットU51に対応するトランジスタQ61のベースに接続されている。そこで、マイクロコンピュータCPU1は、上述のようにしてメモリM1から取得した4つの8ビットデータのうち、第1発光ユニットU51へ供給する駆動電流を表す8ビットデータを出力ポート#1から出力する。
 同様に、マイクロコンピュータCPU1の出力ポート#2が接続されるD/AコンバータDAC1のデジタル入力ポートDP2は、アナログ出力ポートAP2に対応し、アナログ出力ポートAP2は、オペアンプOP2の非反転入力に接続されている。そして、オペアンプOP2の出力は、第2発光ユニットU52に対応するトランジスタQ62のベースに接続されている。そこで、マイクロコンピュータCPU1は、上述のようにしてメモリM1から取得した4つの8ビットデータのうち、第2発光ユニットU52へ供給する駆動電流を表す8ビットデータを出力ポート#2から出力する。
 また、マイクロコンピュータCPU1の出力ポート#3が接続されるD/AコンバータDAC1のデジタル入力ポートDP3は、アナログ出力ポートAP3に対応し、アナログ出力ポートAP3は、オペアンプOP3の非反転入力に接続されている。そして、オペアンプOP3の出力は、第3発光ユニットU53に対応するトランジスタQ63のベースに接続されている。そこで、マイクロコンピュータCPU1は、上述のようにしてメモリM1から取得した4つの8ビットデータのうち、第3発光ユニットU53へ供給する駆動電流を表すビットデータを出力ポート#3から出力する。
 更に、マイクロコンピュータCPU1の出力ポート#4が接続されるD/AコンバータDAC1のデジタル入力ポートDP4は、アナログ出力ポートAP4に対応し、アナログ出力ポートAP4は、オペアンプOP4の非反転入力に接続されている。そして、オペアンプOP4の出力は、第4発光ユニットU54に対応するトランジスタQ64のベースに接続されている。そこで、マイクロコンピュータCPU1は、上述のようにしてメモリM1から取得した4つの8ビットデータのうち、第4発光ユニットU54へ供給する駆動電流を表す8ビットデータを出力ポート#4から出力する。
 従って、D/AコンバータDAC1の4つのアナログ出力ポートAP1~AP4のそれぞれからは、可変抵抗VR1によって定められた目標相関色温度の照明光を得るために、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに供給すべき駆動電流に対応する電圧値のアナログ信号が出力される。そして、これらのアナログ信号は、それぞれ対応するオペアンプOP1~OP4の非反転入力に与えらる。上述したように、これらオペアンプOP1~OP4の出力信号がそれぞれ対応するトランジスタQ61~Q64のベースに与えられることにより、対応するLEDチップ503a~503dのそれぞれには、オペアンプOP1~OP4の非反転入力に与えられたアナログ信号の電圧値に応じた電流が流れる。この結果、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光を合成することにより、色温度調整つまみの操作により設定した色温度の照明光が得られる。
 上述したように、本変形例では、このような色温度の調整に加え、照明光の全光束も調整できるようにしている。図61の電気回路における可変抵抗VR2は、照明光の全光束を、消灯状態から照明装置において得ることが可能な全光束の上限までの間で、調整するために設けられており、使用者が操作するための全光束調整つまみ(図示省略)によって操作可能に照明装置に設けられている。可変抵抗VR2の2つの固定端子は、一方が電源522の正極に接続され、他方が電源522の負極に接続されている。一方、可変端子はマイクロコンピュータCPU1のアナログ入力ポートIP2に接続されており、全光束調整つまみに対する使用者の操作によって、アナログ入力ポートIP2に印加される電位が変化するようになっている。
 本変形例では、照明装置で得ることが可能な全光束の上限に対する比率で照明光の全光束の目標値を定めるようにしており、消灯状態で目標値が0となり上限の全光束を得る状態で目標値が1となる。そして、可変抵抗VR2の可変端子の電位が最小値のときに目標値を0とし、当該電位が最大値のときに目標値を1としている。また、可変抵抗VR2の可変端子の電位が最小値と最大値との間で変化するときには、その電位に応じて全光束の目標値を0から1までの間で連続的に変化させている。
 上述したように、マイクロコンピュータCPU1は、目標相関色温度に対応した第1~第4発光ユニットU51~U54への駆動電流値を表す4つの8ビットデータをメモリM1から取得して出力ポート#1~#4に出力する際に、照明光の全光束を低減するための低減係数を、これら4つの8ビットデータにそれぞれ乗じている。マイクロコンピュータCPU1は、ここで用いる低減係数に、可変抵抗VR2の可変端子の電位に応じて定まる0~1の目標値を適用する。従って、可変抵抗VR2の全光束調整用つまみを操作することによって、照明光を消灯状態から、全光束が上限となる状態までの間で連続的に照明光の全光束を調整することができる。
 このように、本変形例においても、上述した第5実施例と同様に照明光の色温度を調整することができるので、第5実施例と同様の効果を得ることができる。また、本変形例では、色温度の調整に加えて、照明光の全光束も調整することが可能であるので、色温度の調整と併せ、使用者が所望する様々な色温度及び明るさの照明光を得ることができる。なお、本変形例についての以上の説明から明らかなように、マイクロコンピュータCPU1のほか、メモリM1、D/AコンバータDAC1、可変抵抗VR1及び可変抵抗VR2が本発明の制御手段に相当する。
(発光ユニット数の別例)
 本実施例では、図57のXY色度図において、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の色度点WP1~WP4を頂点として形成される四角形に包含されるように制御曲線CLを設定した。しかし、照明装置に用いる発光ユニットの数は4個に限定されるわけではなく、XY色度図において多角形を形成可能な数であれば良い。
 例えば、発光ユニットの数を3個とした場合、即ち各発光ユニットから放射される一次光の色度点が3つの例を図63に示す。図63は、図57のXY色度図を部分的に簡略化したものである。図63の例では、第2発光ユニットU52及び第4発光ユニットU54に代えて第5発光ユニットU55を第1発光ユニットU51及び第3発光ユニットU53と組み合わせて用い、第5発光ユニットU55から放射される一次光の色度点がWP5となっている。また、制御曲線CLは、上述した第5実施例と同じものを用いている。
 図63に示すように、色度点WP5は、3つの色度点WP1、WP3及びWP5を頂点として形成される三角形が制御曲線CLを包含するように設定されている。従って、色度点WP5は、制御曲線CLの上限色温度T2より高色温度側にある。具体的には、例えば上述した第5実施例で用いた色度点WP2と色度点WP4とを結ぶ線上に色度点WP5を設定しても良い。もちろん、これとは異なる位置に色度点WP5を設定しても良い。このような色度点WP5の設定は、第5発光ユニットU55に対して設けられる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数を設定することによって行われる。
 図63の例においても、3つの色度点WP1、WP3及びWP5を頂点として形成される三角形が制御曲線CLを包含しているので、第1発光ユニットU51、第3発光ユニットU53及び第5発光ユニットU55のそれぞれから放射される一次光の強さを、上述した第5実施例と同様にして調整することにより、照明装置から放射される照明光の色度を制御曲線CL上に位置させながら、照明光の色温度を下限色温度T1から上限色温度T2までの範囲で調整することが可能となる。従って、図63に示す例においても、上述した第5実施例の照明装置と同様の効果を得ることができる。
 発光ユニットの数を4個とした場合でも、それぞれの発光ユニットが放射する光の色度点は、上述した第5実施例のものに限定されるわけではなく、必要に応じて様々に変更が可能である。図64は、図63と同様に図57のXY色度図を部分的に簡略化したものであって、第5実施例とは異なる4つの色度点を採用した例を示している。図64の例では、第5実施例で用いた制御曲線CLを用いているが、第1~第4発光ユニットU51~U54に代え、第6~第9発光ユニットU56~U59を用いている。そして、これら第6~第9発光ユニットU56~U59からそれぞれ放射される一次光の色度点は、それぞれWP6~WP9となっている。
 図64に示すように、第6発光ユニットU56から放射される一次光の色度点WP6、及び第8発光ユニットU58から放射される一次光の色度点WP8は、いずれも制御曲線CLの下限色温度T1よりも低色温度側にある。一方、第7発光ユニットU57から放射される一次光の色度点WP7、及び第9発光ユニットU59から放射される一次光の色度点WP9は、いずれも制御曲線CLの上限色温度T2より高色温度側にある。これら4つの色度点WP6~WP9は、色度点WP6~WP9を頂点として形成される四角形が制御曲線CLを包含するように設定されている。また、色度点WP6~WP9のそれぞれは、残りの色度点を頂点として形成される三角形の外側に位置している。このような設定は、第6~第9発光ユニットU56~U59のそれぞれに設けられる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数を設定することによって行われる。
 図64の例においても、4つの色度点WP6~WP9を頂点として形成される四角形が制御曲線CLを包含しているので、第6~第9発光ユニットU56~U59のそれぞれから放射される一次光の強さを、上述した第5実施例と同様にして調整することにより、照明装置から放射される照明光の色度を制御曲線CL上に位置させながら、照明光の色温度を下限色温度T1から上限色温度T2までの範囲で調整することが可能となる。従って、図64に例においても、上述した第5実施例の照明装置と同様の効果を得ることができる。
 発光ユニットの数は、4個から更に増やすことも可能である。例えば、発光ユニットの数を5個とした場合の一例として、第6~第9発光ユニットU56~U59に加え、更に第10発光ユニットU60を用いるようにしても良い。この場合、前述した理由により特定の発光ユニットに対して偏りが生じるのを防止するため、色度点WP6~WP9を頂点として形成される四角形の外側となるように、例えば図64に示すような色度点WP10を設定すれば良い。
 このようにして色度点WP10を設定することにより、制御曲線CLは、色度点WP6~WP10頂点として形成される五角形に包含される。また、色度点WP6~WP10のそれぞれは、残りの色度点を頂点として形成される四角形の外側に位置している。このような色度点WP10の設定も、第10発光ユニットU60に設けられる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数を設定することによって行われる。
 この場合も、5つの色度点WP6~WP10を頂点として形成される五角形が制御曲線CLを包含しているので、第6~第10発光ユニットU56~U60のそれぞれから放射される光の強さを、上述した第5実施例と同様にして調整することにより、照明装置から放射される照明光の色度を制御曲線CL上に位置させながら、照明光の色温度を下限色温度T1から上限色温度T2までの範囲で調整することが可能となる。従って、上述した第5実施例の照明装置と同様の効果を得ることができる。
(LEDチップの変形例)
 上述した第5実施例では、LEDチップ503が460nmのピーク波長を有した青色光を発したが、前述したように、LEDチップ503の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なLEDチップなどの半導体発光素子を用いることができる。そこで、例えばLEDチップの変形例として405nmのピーク波長を有した近紫外光を発するLEDチップを用いた場合について、以下に説明する。なお、本変形例の場合、このようなLEDチップの変更に伴って、後述するように蛍光部材505で用いる蛍光体の種類が第5実施例と一部異なるのみであり、構造としては第5実施例と同様である。従って、以下の説明は、第5実施例で説明に用いた図面を用いて行う。
 本変形例で用いるLEDチップは、405nmのピーク波長を有した近紫外光を発するが、このようなLEDチップとしては、InGaN半導体が発光層に用いられて近紫外領域の光を発するGaN系LEDチップなどが好ましい。また、本変形例においてLEDチップが発する光のピーク波長は、360nm~420nmの波長範囲内にあるのが好ましい。
 蛍光部材のセル領域506は、第5実施例と同様に赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの4種類に区分されている。赤色セル506r、緑色セル506g及び黄色セル506yにおいては、青色光に代えて近紫外光を、それぞれ赤色光、緑色光及び黄色光に波長変換する赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を用いているが、これら蛍光体については、第5実施例で例示した各種蛍光体を適用することが可能である。一方、青色セル506bについては、第5実施例の青色セル506bのように青色光を透過させるのではなく、LEDチップ503が発した近紫外光を青色光に波長変換する青色蛍光体(第4蛍光体)を分散保持している。
 このような青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上で、通常は500nm未満、好ましくは490nm以下、より好ましくは480nm以下、更に好ましくは470nm以下、特に好ましくは460nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、青色蛍光体として例えば、(Ca,Sr,Ba)MgAl1017:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO(Cl,F):Eu、(Ba,Ca,Mg,Sr)SiO:Eu、(Ba,Ca,Sr)MgSi:Euが好ましく、(Ba,Sr)MgAl1017:Eu、(Ca,Sr,Ba)10(PO(Cl,F):Eu、BaMgSi:Euがより好ましく、Sr10(POCl:Eu、BaMgAl1017:Euが特に好ましい。
 なお、近紫外光を発するLEDチップを用いる場合には、赤色セル506r、緑色セル506g及び黄色セル506yを透過して放射される青色光がなくなるので、このような青色光の減少を補償するように、第1~第4波長変換領域P51~P54における赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの数を調整する。
 このように、近紫外光を発するLEDチップを用いる場合であっても、青色セル506bを上述のように変更すれば、第5実施例の場合と同様に青色セル506bから青色光を得ることができるので、第5実施例の照明装置と同様の照明光を放射させることが可能であり、各発光ユニットから放射される一次光の強度を調整することにより、第5実施例の照明装置と同様の効果を得ることができる。
(蛍光部材の第1変形例)
 上述した第5実施例では、第1~第4発光ユニットU51~U54に対応して蛍光部材505を第1~第4波長変換領域P51~P54に区分し、これら波長変換領域のそれぞれを、各LEDチップ503に対応してセル領域506に分割した。更にこれらセル領域506を、分散保持する蛍光体の種類がそれぞれ異なる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの4種類に区分した。そして、第1~第4波長変換領域P51~P54のそれぞれで、赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの数を異ならせることにより、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれから放射される一次光の色度を異ならせるようにした。
 しかしながら、第5実施例における蛍光部材の構成はこれに限定されるものではなく、様々に変更可能である。そこで、その1つを蛍光部材の第1変形例として、図65に基づき以下に説明する。なお、本変形例において、上述した第5実施例と同様の部材については、同じ符号を用いるものとして詳細な説明を省略する。
 図65は、本変形例を適用した発光部501’の平面図である。第5実施例と同様に、透光基板504の第2の面504bに蛍光部材(波長変換部材)505’が設けられており、図65には示されていない配線基板502のチップ実装面502aには、第5実施例と同様にして160個のLEDチップ503が配列され実装されている。そして、第5実施例と同じく、配線基板502のチップ実装面502aに対向するように透光基板504が配設されることにより、この透光基板504を介し、蛍光部材505’が配線基板502のチップ実装面502aに対向する位置に配置されている。
 蛍光部材505’は、第5実施例と同様に、第1波長変換領域P51’、第2波長変換領域P52’、第3波長変換領域P53’及び第4波長変換領域P54’の4つの波長変換領域に区分されている。なお、図65では、各波長変換領域の発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。従って、図65のように発光部501’を平面視した場合、これら第1波長変換領域P51’、第2波長変換領域P52’、第3波長変換領域P53’及び第4波長変換領域P54’の4つの波長変換領域に対応して、それぞれ40個ずつのLEDチップ503が配置されていることになる。即ち、第5実施例と同じく各LEDチップ503は、図65に示すように第1波長変換領域P51’、第2波長変換領域P52’、第3波長変換領域P53’及び第4波長変換領域P54’の位置に対応してそれぞれ第1LED群D51、第2LED群D52、第3LED群D53及び第4LED群D54に区分されている。
 従って、本変形例においては、第1LED群D51及び第1波長変換領域P51’が第1発光ユニットU51’を構成し、第2LED群D52及び第2波長変換領域P52’が第2発光ユニットU52’を構成する。そして、第3LED群D53及び第3波長変換領域P53’が第3発光ユニットU53’を構成し、第4LED群D54及び第4波長変換領域P54’が第4発光ユニットU54’を構成する。そして、これら4つの発光ユニットを統合した発光部501’が本発明の発光ユニット群に相当する。なお、以下では、これら第1~第4発光ユニットU51’~U54’のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第1~第4発光ユニットU51’~U54’のそれぞれが放射する一次光を合成して発光部501’から放射される光を合成光と称する。
 蛍光部材505’は、第5実施例の蛍光部材505と同じく、波長変換領域毎にLEDチップ503が発した光を波長変換し、LEDチップ503が発した光とは異なるピーク波長の光を放射する機能を有する。但し、蛍光部材505’はセル領域には分割されておらず、波長変換領域毎に、実質的に均一に蛍光体が分散保持されている。具体的には、本変形例の蛍光部材505’では、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を混合して用い、第5実施例のように各波長変換領域で赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの数を調整するのに代えて、波長変換領域毎にこれら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率を変えている。
 より具体的には、図55に示すような、第5実施例における波長変換領域毎の赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、波長変換領域毎に赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率を定めている。こうすることにより、第1~第4発光ユニットU51’~U54’のそれぞれから放射される一次光が、第5実施例の場合と同じく、図57のXY色度図において色度点WP1、色度点WP2、色度点WP3及び色度点WP4の色度を有するようにしている。
 なお、図55に示すように、第5実施例では第2波長変換領域P52に赤色セル506rが含まれないので、これに準じ、本変形例でも第2波長変換領域P52’における赤色蛍光体の混合比率は0%となっている。また、第5実施例において青色セル506bから放射される青色光については、波長変換されずに各波長変換領域を透過して放射される青色光を用いている。従って、本変形例においても、各波長変換領域から、第5実施例の場合と同レベルの青色光が放射されるよう、波長変換領域毎に赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の密度を定めている。
 以上のようにして蛍光部材505’の第1~第4波長変換領域P51’~P54’を構成することにより、第1~第4発光ユニットU51’~U54’のそれぞれから放射される一次光は、第5実施例の場合と同じく、図57のXY色度図において色度点WP1~WP4の色度を有することになる。従って、発光ユニットU51’~U54’のそれぞれから放射される一次光の強度を第5実施例の場合と同様にして調整することにより、本変形例の照明装置の照明光は、図57に示す制御曲線CL上の色度で下限色温度T1から上限色温度T2までの間の色温度に調整可能となる。この結果、本変形例においても、第5実施例の場合と同様の効果を得ることができる。
 なお、本変形例においても、青色光を発するLEDチップに代えて、近紫外光を発するLEDチップを用いることができる。この場合、蛍光部材505’で用いる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体に加え、LEDチップが発した近紫外光を波長変換して青色光を放射する青色蛍光体を混合して用いれば良い。
(蛍光部材の第2変形例)
 蛍光部材の更なる変形例を、第2変形例として図66及び図67に基づき以下に説明する。なお、本変形例においても、上述した第5実施例と同様の部材については、同じ符号を用いるものとして詳細な説明を省略する。また、図66及び図67では、各セルの発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。
 本変形例においても発光部の基本構成は第5実施例と同様であり、透光基板504に設けられる蛍光部材の区分のみが、第5実施例や第1変形例と異なっている。具体的には、第5実施例と同様に、本変形例でも蛍光部材がLEDチップ503のそれぞれに対応して160個のセル領域506”に分割されているが、個々のセル領域506”の構成が第5実施例のセル領域506と異なっている。
 即ち、本変形例においても、第5実施例と同じく、蛍光部材は第1波長変換領域、第2波長変換領域、第3波長変換領域及び第4波長変換領域の4つの波長変換領域に分割されており、それぞれの波長変換領域には40個ずつのセル領域506”が含まれている。第5実施例では、160個のセル領域506を赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの4種類のセル領域に区分しており、各波長変換領域で、これら赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの数が異なっていた。
 これに対し本変形例では、各セル領域506”が更に赤色領域520r、緑色領域520g、黄色領域520y及び青色領域520bの4つの領域に分割されている。赤色領域520rには、LEDチップ503が発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色蛍光体が分散保持されており、緑色領域520gには、LEDチップ503が発した青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色蛍光体が分散保持されている。また、黄色領域520yには、LEDチップ503が発した青色光を波長変換して黄色光を放射する黄色蛍光体が分散保持されている。そして、青色領域520bは、第5実施例の青色セル506bと同様に、LEDチップ503が発した青色光を波長変換せずに透過さセル領域であって、青色光を良好に拡散させ放射するための拡散用粒子が分散保持されている。
 図66は、本変形例におけるセル領域506”の1つを例示する平面図であるが、図66に示すように、各セル領域506”におけるこれら赤色領域520r、緑色領域520g、黄色領域520y及び青色領域520bの面積は、必ずしも同一にはなっていない。即ち、本変形例では、第5実施例のように各波長変換領域で赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの数を調整するのに代えて、波長変換領域毎にセル領域506”における赤色領域520r、緑色領域520g、黄色領域520y及び青色領域520bの面積を変えている。
 具体的には、図55に示す第5実施例における赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、波長変換領域毎にセル領域506”における赤色領域520r、緑色領域520g、黄色領域520y及び青色領域520bの面積を定めている。こうすることにより、各発光ユニットから放射される一次光が、第5実施例の場合と同じく、図57のXY色度図において色度点WP1、色度点WP2、色度点WP3及び色度点WP4の色度を有するようにしている。
 なお、図55に示すように、第5実施例では第2波長変換領域P52に赤色セル506rが含まれないので、これに準じ、本変形例でも第2波長変換領域にあるセル領域506”には赤色領域520rが設けられていない。また、第5実施例では第3波長変換領域P53に青色セル506bが含まれないので、これに準じ、本変形例でも第3波長変換領域にあるセル領域506”には青色領域520bが設けられていない。
 図67は、このようにして形成されるセル領域506”の第1波長変換領域における配置の例を、部分的に抜粋して示す模式図である。個々の波長変換領域において、セル領域506”の赤色領域520r、緑色領域520g、黄色領域520y及び青色領域520bの面積は一定に定められているが、図67に示すように、隣り合うセル領域506”間ではセル領域506”の向きが同一とならないように、90度ずつ回転させた状態でそれぞれのセル領域506”が配列されている。第2~第4波長変換領域においても、これと同様にして各セル領域506”が配列されている。このようにすることで、各セル領域506”から放射される光の合成がより一層良好に行われるようにしている。なお、各セル領域506”の配列方法は図67の様式に限定されるものではなく、様々に変更可能である。
 以上のようにして各波長変換領域に含まれるセル領域506”を構成することにより、各発光ユニットから放射される一次光は、第5実施例の場合と同じく、図57のXY色度図において色度点WP1~WP4の色度を有することになる。従って、各発光ユニットから放射される一次光の強度を第5実施例の場合と同様にして調整することにより、本変形例の照明装置の照明光は、図57に示す制御曲線CL上の色度で下限色温度T1から上限色温度T2までの間の色温度に調整可能となる。この結果、本変形例においても、第5実施例の場合と同様の効果を得ることができる。
 なお、本変形例においても、青色光を発するLEDチップに代えて、近紫外光を発するLEDチップを用いることができる。この場合、セル領域506”のうちの青色領域520bでは、LEDチップが発した近紫外光を波長変換して青色光を放射する青色蛍光体を分散保持するようにすれば良い。但し、近紫外光を発するLEDチップを用いる場合には、赤色領域520r、緑色領域520g及び黄色領域520yを透過して放射される青色光がなくなるので、このような青色光の減少分を補償するよう、波長変換領域毎に各セル領域506”で赤色領域520r、緑色領域520g、黄色領域520y及び青色領域520bの面積を調整する。
(蛍光部材の第3変形例)
 第5実施例では、蛍光部材505を4分割して第1~第4波長変換領域P51~P54とし、これら波長変換領域に対応して第1~第4LED群D51~D54に区分されたLEDチップ503と共に第1~第4発光ユニットU51~U54を1つずつ形成した。しかしながら、これら第1~第4波長変換領域P51~P54の少なくとも1つを更に分割しても良い。
 図68は、このような場合の一例として、第1波長変換領域P51と第3波長変換領域P53とをそれぞれ更に2分割した場合の蛍光部材を、第3変形例として示す平面図である。図68に示すように、第1波長変換領域P51は2分割されて、第2波長変換領域P52を間に挟んで配置されている。同様に、第3波長変換領域P53は2分割されて、第4波長変換領域P54を間に挟んで配置されている。
 このような波長変換領域の分割に伴い、第1LED群D51も2分割され、第2LED群D52を間に挟んで配置されている。同様に、第3LED群D53も2分割されて第4LED群D54を間に挟んで配置されている。この結果、第1LED群D51と第1波長変換領域P51とからなる第1発光ユニットU51も2分割され、第2発光ユニットU52を間に挟んで配置されている。また、第3LED群D53と第3波長変換領域P53とからなる第3発光ユニットU53も2分割され、第4発光ユニットU54を間に挟んで配置されている。なお、この場合も、これら第1~第4発光ユニットU51~U54からなる発光部501”が本発明の発光ユニット群に相当する。
 2分割された第1波長変換領域P51における、赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの総数は、第5実施例の第1波長変換領域P51と同じであり、2分割された第3波長変換領域P53における、赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの総数も、第5実施例の第3波長変換領域P53と同じになっている。従って、各発光ユニットから放射される一次光の強度を第5実施例の場合と同様にして調整することにより、本変形例の照明装置の照明光は、図57に示す制御曲線CL上の色度で下限色温度T1から上限色温度T2までの間の色温度に調整可能となる。この結果、本変形例においても、第5実施例の場合と同様の効果を得ることができる。
 しかも、第1波長変換領域P51と第3波長変換領域P53とがそれぞれ2分割されて分散配置されているので、各波長変換領域から放射される一次光の合成を一層良好に行うことが可能となる。なお、本変形例では、第1波長変換領域P51と第3波長変換領域P53とをそれぞれ2分割したが、分割する波長変換領域は、これらに限定されるものではなく、第1~第4波長変換領域P51~P54の少なくとも1つを、同様に分割しても良い。また、分割数も、2に限定されるものではなく、3以上に分割しても良い。更に、各波長変換領域の配置も、図68の形態に限定されるものではなく、様々に変更が可能である。
 本変形例は、第5実施例のように各波長変換領域を更にセル領域に分割したものを対象としたが、図65に示すような第1変形例にも本変形例の適用が可能である。即ち、図65に示すような、セル領域に分割されない第1~第4波長変換領域P51’~P54’の少なくとも1つを、本変形例のように分割するようにしても良い。また、各波長変換領域を更にセル領域に分割した場合の変形例である第2変形例にも、第5実施例への適用と同様にして本変形例が適用可能である。
(発光制御の第1変形例)
 第5実施例では、操作ユニット514における操作つまみ514aの操作位置に応じて目標相関色温度を設定し、照明装置(発光装置1)の照明光の色温度が目標相関色温度となるように、第1~第4発光ユニットU51~U54の発光を制御する発光制御を実行した。このとき、特に4000K以下の色温度領域においては、図60に示すように、色温度の低下に応じて照明光の全光束を低下させ、一般的な白熱電球における全光束及び色温度の変化との違和感をなくすようにした。このような、色温度の低下に伴う全光束の低下の度合いは、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに供給する電力の大きさを、図60に示す大きさから変更することによって様々に調整可能である。
 従って、第5実施例のように操作ユニット514に対する操作に応じて色温度を調整する代わりに、消灯状態から最大全光束の状態までの間で照明装置の照明光の全光束を調整できるようにすることも可能である。また、第5実施例の発光制御について説明したように、図60に示す関係に基づき、トランジスタQ51~Q54のオン・オフ制御を行えば、図60に示すように、そのときの目標相関色温度に対応して照明光の全光束も自動的に定まるので、目標相関色温度を定めることによって目標全光束も定まることになる。以下では、第5実施例で発光制御部513が行った発光制御の変形例として、このように照明光の全光束を調整できるようにした場合の発光制御について説明する。
 図69は、本変形例の発光制御において、第5実施例の操作ユニット514に代えて用いる操作ユニット514’の模式図である。なお、本変形例では発光制御の内容、及び操作ユニット514’が第5実施例と相違するのみで、他の構成は第5実施例と同様であり、第5実施例と同様に構成される部材については、同じ符号を用いると共に詳細な説明を省略する。
 図69に示すように、操作ユニット514’は、使用者が操作するための操作つまみ514a’と、操作つまみ514a’の操作位置を検出して発光制御部513に送出するための電気回路(図示省略)を内蔵した本体514b’とを備えている。操作つまみ514a’は使用者の操作によって回動するようになっており、図69に示すように、操作つまみ514a’を時計回りに回動させるほど、照明装置から放射される照明光の全光束を上昇させることできるような表示が本体514b’になされている。操作つまみ514a’は、このような本体514b’の表記に対応して段階的に回動するようにしても良いし、連続的に回動できるようにしても良い。
 図70は、本変形例の発光制御を行うことにより操作ユニット514’の操作つまみ514a’の位置に応じて照明装置から放射される照明光の色温度と全光束との関係を示すグラフである。図70に示すように、本変形例では操作ユニット514’の操作つまみ514a’を操作することにより、消灯状態から600lm近くまでの間で照明光の全光束を調整することができると共に、このような全光束の変化に対応して下限色温度T1から上限色温度T2までの間で照明光の色温度が変化するようになっている。
 照明光におけるこのような色温度及び全光束の変化は、上述したように第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに供給する電力の大きさを、図60に示す大きさから変更することによって実現可能である。第5実施例では、照明光の色温度と、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに対する供給電力との関係に基づき、目標相関色温度と発光部501のトランジスタQ51~Q54の制御量(発光制御量)との関係を予め制御マップとして発光制御部513のメモリ513aに記憶しておいた。このとき、照明光の色温度と供給電力との関係は、シミュレーション或いは実験などを行うことによって予め把握されており、色温度と全光束との関係も併せて把握されている。従って、同様のシミュレーション或いは実験により、図70に示すような関係となる色温度、全光束及び供給電力の相互の関係も把握することが可能である。即ち、目標とする全光束或いは色温度が定まれば、第5実施例の場合と同様にして設定した制御マップを用い、第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに対する供給電力、即ち発光部501のトランジスタQ51~Q54の制御量(発光制御量)を定めることができる。そこで、本変形例では、第5実施例で用いた目標相関色温度に代えて、目標全光束を主体にして発光制御を行う。
 操作ユニット514’の本体514b’は、操作つまみ514a’の位置を検出し、検出した操作つまみ514a’の位置を、第5実施例と同じく目標値設定部515に通知する。目標値設定部515では、操作ユニット514’の本体514b’の表示に整合するように予め設定されている操作つまみ514a’の位置と目標全光束との関係に基づき、検出した操作つまみ514a’の位置に対応する目標全光束を決定し、発光制御部513に送出する。なお、照明光の色温度及び全光束には、予め図70のような関係が定められているので、このような目標全光束の決定に対応し、目標相関色温度も自動的に定まることになる。
 発光制御部513は、メモリ513aに記憶している制御マップから、目標値設定部515から送られた目標全光束に対応するトランジスタQ51~Q54の制御量を取得し、取得した制御量を用いてトランジスタQ51~Q54のオン・オフを制御する。この結果、操作ユニット514’の操作つまみ514aの位置に対応した全光束の照明光が照明装置から放射される。
 図70に示すように、このときの照明光は、全光束の低下に応じて徐々に色温度が低下するようになっており、消灯状態となる直前には色温度が下限色温度T1となる。下限色温度T1は約2550Kとしているので、このような色温度の変化によって、一般的な白熱電球を点灯状態から消灯状態まで徐々に変化させた場合と実質的に同様の発光色の変化を実現することができる。
 また、文献 Kruithof A A:Tubular Luminescence Lamps for General Illumination, Philips Technical Review,6, pp.65-96(1941)には、照明光の色温度を変化させたときに人間が快適と感じる照度が記載されている。この文献(以下、Kruithof文献という)の記載に基づき、快適さを維持しつつ照明光の色温度を変化させるには、目標相関色温度Tに応じて目標光束Φを変化させる際、下記不等式(1)が成立するような定数A0が存在するように、発光ユニットの発光を制御すればよい。
 -80743・(1000/T)5+164973・(1000/T)4-135260・(1000/T)3
57994・(1000/T)2- 13995・(1000/T)+1632.9<Φ/A0<
exp{-342.11・(1000/T)3+ 450.43・(1000/T)2
212.19×(1000/T)+39.47}  ・・・ (1)
 上述した第5実施例において、照明装置の発光部501に正対すると共に距離Rの位置にある照射面(すなわち、照明装置によって光が照射される被照射物)における照度は、Φ/(π・R)となる。ここで、この照明装置の配光分布はランバーシアンであるものとする。このような照明装置をN個設置した場合(すなわち、上述した被照射物における照度がN・Φ/(π・R)となる場合)、上記不等式(1)において、A0=π・R・Nとすることにより、目標相関色温度Tに対応した適切な目標光束を算出することができる。例えば、Rを2mとし、N=12とした場合には、図71の表に示すように、目標相関色温度に応じた電力が第1~第4発光ユニットU51~U54のそれぞれに供給されるように発光制御を行えば、照明装置の照明光における色温度及び全光束の変化を快適なものとすることができる。この場合に用いる電気回路は、図58及び図61のいずれの構成でもよい。
 このような発光制御を行うことにより、照明装置から放射される照明光の全光束及び色温度は、図72に実線で示すような関係をもって変化する。なお、図72中の2つの一点鎖線で挟まれた領域C1は、Kruithof文献の記載に基づき、人間が快適と感じる範囲を示し、それ以外の領域D1及びD2は人間が不快と感じる範囲を示している。図72に示すように、照明装置から得られる照明光は、色温度が変化する際に、常に快適性が確保されるようになっていることが判る。
 また、図84は図72の縦軸を照明装置によって光が照射される被照射物の照度に変更したグラフである。図84においても、2つの一点鎖線で挟まれた領域C1は、Kruithof文献の記載に基づき、人間が快適と感じる範囲を示し、それ以外の領域D1及びD2は人間が不快と感じる範囲を示している。図84において、色温度(すなわち、目標相関色温度T)を3500Kから4500Kの範囲で順次変化させる場合、3500Kから4500Kの全範囲において領域C1における照度を得るためには、図72と図84の関係及び被照射物における照度を表す式(すなわち、N・Φ/(π・R))から、3500Kから4500Kの範囲における適切な照度(すなわち、被照射物の各照明装置に対する要求照度)に対応させて4500Kにおける全光束(すなわち、目標全光束φ)を3500Kにおける全光束(すなわち、目標全光束φ)に対して2倍以上30倍以下にすることが必要となる。より好ましくは、2倍以上20倍以下であり、更に好ましくは、2倍以上10倍以下である。ここで、3500Kから4500Kの範囲における適切な照度に対応させるとは、例えば、3500Kにおける被照射物の照度が100Luxから500Luxの範囲内、4500Kにおける被照射物の照度が300Luxから40000Luxの範囲内となるように目標全光束φを設定することである。
 図84において、色温度(すなわち、目標相関色温度T)を2000Kから4500Kの範囲で順次変化させる場合、2000Kから4500Kの全範囲において領域C1における照度を得るためには、図72と図84の関係及び被照射物における照度を表す式(すなわち、N・Φ/(π・R))から、2000Kから4500Kの範囲における適切な照度(すなわち、被照射物の各照明装置に対する要求照度)に対応させて4500Kにおける全光束(すなわち、目標全光束φ)を2000Kにおける全光束(すなわち、目標全光束φ)に対して10倍以上100倍以下にすることが必要となる。より好ましくは、15倍以上85倍以下であり、更に好ましくは、20倍以上70倍以下である。ここで、2000Kから4500Kの範囲における適切な照度に対応させるとは、例えば、2000Kにおける被照射物の照度が15Luxから50Luxの範囲内、4500Kにおける被照射物の照度が300Luxから40000Luxの範囲内となるように目標全光束φを設定することである。
 上述したように、目標相関色温度Tを設定してそれに応じて目標全光束φを設定する場合(本実施例の場合)、目標全光束φを設定してそれに応じて目標相関色温度Tを設定する場合(変形例の場合)のいずれであっても、設定される全ての色温度範囲内において、適切な照度が得られることとなり、照明装置から放射される光の色温度が変化した場合においても、常に快適な光を提供することが可能になる。
(発光制御の第2変形例)
 第5実施例では、操作ユニット514に対する操作に応じて目標相関色温度を決定し、予め記憶しておいた制御マップから、目標相関色温度に対応する制御量を取得して、トランジスタQ51~Q54のオン・オフ制御を行った。このようにすることで、発光制御部513の演算負荷を減らすことが可能となる。しかしながら、発光制御部513の演算能力に余裕がある場合などでは、このような制御マップを用いずに、設定された目標相関色温度に対応する制御量をその都度演算するようにしてもよい。この場合には、発光制御部513に設けるメモリ513aを占有するデータ量を減らすことが可能となる。
(発光制御の第3変形例)
 第5実施例では、操作ユニット514に対する操作に応じて照明光の色温度を変更できるようにしたが、このような使用者の操作に代え、予め設定されたパターンに応じて照明光の色温度や全光束を変更するようにしても良い。この場合には、時間の経過に伴う照明光の色温度変化或いは全光束変化のパターンに対応した制御量(発光制御量)を、予め発光制御部513のメモリ513aに記憶しておき、発光制御部513が内蔵するタイマの時間カウントに応じて取得した制御量を用い、トランジスタQ51~Q54を制御すればよい。また、予め設定したパターンに代えて、温度、湿度、季節、或いは照明装置の使用場所や使用目的など照明装置を使用する環境を検知し、検知した環境に応じて照明光の色温度や全光束を変更するようにしても良い。
(発光制御の第4変形例)
 第5実施例では、操作ユニット514に対する操作に応じて目標相関色温度を決定し、更にこの目標相関色温度から、対応する制御量を定めてトランジスタQ51~Q54を制御するようにしたが、操作ユニット514に対する操作に応じて直接的に制御量(発光制御量)を決定するようにしても良い。この場合も、第5実施例の場合と同じく、図60に示す関係に基づき制御量が定まるので、実質的には目標相関色温度に基づき制御していることになる。
<第6実施例>
 上述した第5実施例では、配線基板502に実装した複数のLEDチップ503と、透光基板504に設けた蛍光部材505とにより構成される発光ユニット群を用いて照明装置を構成した。しかしながら、本発明の照明装置は、このような形態に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々に変更や置き換えが可能である。そこで、第5実施例の発光ユニット群とは異なる発光ユニット群を用いて構成した照明装置の一例を、本発明の第6実施例として以下に説明する。
(発光部の構成)
 図73は、本実施例に係る照明装置における発光部601の基本構成を示す斜視図であり、図74は発光部601の平面図である。発光部601は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板602のチップ実装面602aに4個ずつ2列に実装されたLEDチップ603を備えている。更に、配線基板602のチップ実装面602aには、これらLEDチップ603を取り囲むように、環状且つ円錐台形状のリフレクタ(壁部材)604が設けられている。
 リフレクタ604の内側は、仕切り部材605によって第1領域606と第2領域607とに分割されている。そして、第1領域606には、2列に配列されたLEDチップ603のうちの一方の列のLEDチップ603が配置され、第2領域607には、他方の列のLEDチップ603が配置されている。なお、リフレクタ604及び仕切り部材605は、樹脂、金属、セラミックなどで形成することができ、接着剤などを用いて配線基板602に固定される。また、リフレクタ604及び仕切り部材605に導電性を有する材料を用いる場合は、後述する配線パターンに対して電気的な絶縁性を持たせるための処理が必要となる。
 なお、本実施例におけるLEDチップ603の数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、第1領域606と第2領域607とに1個ずつとすることも可能であり、またそれぞれの領域で数を異ならせることも可能である。また、配線基板602の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であり、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いても良い。更に、配線基板602のチップ実装面602aにおける光の反射性を良くして発光部601の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。
 また、上述したリフレクタ604及び仕切り部材605の形状も一例を示すものであって、必要に応じて様々に変更可能である。例えば、予め成形したリフレクタ604及び仕切り部材605に代えて、ディスペンサなどを用い、配線基板602のチップ実装面602aにリフレクタ604に相当する環状壁部(壁部材)を形成し、その後に仕切り部材605に相当する仕切り壁(仕切り部材)を形成するようにしても良い。この場合、環状壁部及び仕切り壁部に用いる材料には、例えばペースト状の熱硬化性樹脂材料またはUV硬化性樹脂材料などがあり、無機フィラーを含有させたシリコーン樹脂が好適である。
 図73及び図74に示すように、リフレクタ604内の第1領域606には、4個のLEDチップ603が仕切り部材605の延設方向と平行に一列に配置され、リフレクタ604内の第2領域607にも、4個のLEDチップ603が仕切り部材605の延設方向と平行に一列に配置されている。なお、図74では、便宜上リフレクタ604及び仕切り部材605を破線で示している。
 配線基板602のチップ実装面602aには、LEDチップ603のそれぞれに駆動電流を供給するための配線パターン608、609、610及び611が、図74に示すように形成されている。配線パターン608は、リフレクタ604の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子608aが形成されており、第1領域606内にある他方の端部側は、図74に示すように仕切り部材605と平行に延設されている。また、配線パターン609は、リフレクタ604の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子609aが形成されており、第1領域606内にある他方の端部側は、図74に示すように仕切り部材605と平行に延設されている。
 第1領域606内にある4個のLEDチップ603は、このようにして形成された配線パターン608と配線パターン609との間に、互いに極性方向を同じにして並列に接続されている。より具体的には、LEDチップ603は、駆動電流供給用の2つの電極(図示省略)を配線基板602側の面に有している。そして、これらLEDチップ603は、その一方の電極(p電極)が配線パターン608に接続されると共に、その他方の電極(n電極)が配線パターン609に接続されている。
 一方、配線パターン610は、リフレクタ604の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子610aが形成されており、第2領域607内にある他方の端部側は、図74に示すように仕切り部材605と平行に延設されている。また、配線パターン611は、リフレクタ604の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子611aが形成されており、第2領域607内にある他方の端部側は、図74に示すように仕切り部材605と平行に延設されている。
 第2領域607内にある4個のLEDチップ603は、このようにして形成された配線パターン610と配線パターン611との間に、互いに極性方向を同じにして並列に接続されている。より具体的には、これらLEDチップ603は、その一方の電極(p電極)が配線パターン610に接続されると共に、その他方の電極(n電極)が配線パターン611に接続されている。
 このようなLEDチップ603の実装、並びに各配線パターンへの両電極の接続は、フリップチップ実装を採用し、図示しない金属バンプを介し、共晶ハンダを介して行っている。なお、LEDチップ603の配線基板602への実装方法は、これに限定されるものではなく、LEDチップ603の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、LEDチップ603を上述したような配線基板602の所定位置に接着固定した後、LEDチップ603の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するダブルワイヤボンディングを採用しても良いし、一方の電極を上述のように配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで配線パターンに接続するシングルワイヤボンディングを採用しても良い。
 リフレクタ604内の第1領域606及び第2領域607には、それぞれ異なる波長変換特性を有した蛍光部材(波長変換部材)が、LEDチップ603を覆うようにして収容される。本実施例では、4種類の蛍光部材を採用しており、これらのうちの2種類の蛍光部材を収容した発光部と、残りの2種類の蛍光部材を収容した発光部との2つのタイプの発光部を用いる。そこで、以下では一方の発光部を第1発光部601Aとし、他方の発光部を第2発光部601Bとする。
 これら第1発光部601Aと第2発光部601Bとは、上述したように蛍光部材を除いて基本構造が同じであり、LEDチップ603も全て同じタイプである。但し、説明の便宜上、第1発光部601Aについては、第1領域606に位置するLEDチップに符号603aを適用し、第2領域607に位置するLEDチップに符号603bを適用する。また、第2発光部601Bについては、第1領域606に位置するLEDチップに符号603cを適用し、第2領域607に位置するLEDチップに符号603dを適用する。蛍光部材とLEDチップとを除く各部材については、第1発光部601Aと第2発光部601Bとで共通の符号を用いるものとする。
 図75は、図74中のLXXV-LXXV線に沿う第1発光部601Aの断面図である。図75に示すように、第1発光部601Aにおいて、リフレクタ604内の第1領域606には、第1蛍光部材(波長変換部材)612aが4個のLEDチップ603aをそれぞれ覆うようにして収容され、リフレクタ604内の第2領域607には、第2蛍光部材(波長変換部材)612bが4個のLEDチップ603bをそれぞれ覆うようにして収容されている。
 第1蛍光部材612aは、LEDチップ603aが発する光によって励起され、LEDチップ603aが発する光とは異なる波長の光を放射する第1蛍光体613と、この第1蛍光体613を分散させて保持する第1充填材614とからなる。また、第2蛍光部材612bは、LEDチップ603bが発する光によって励起され、LEDチップ603bが発する光とは異なる波長の光を放射する第2蛍光体615と、この第2蛍光体615を分散させて保持する第2充填材616とからなる。
 図76は、図74中のLXXV-LXXV線に沿う第2発光部601Bの断面図である。図76に示すように、第2発光部601Bにおいて、リフレクタ604内の第1領域606には、第3蛍光部材(波長変換部材)617が4個のLEDチップ603cをそれぞれ覆うようにして収容され、リフレクタ604内の第2領域607には、第4蛍光部材(波長変換部材)618が4個のLEDチップ603dをそれぞれ覆うようにして収容されている。
 第3蛍光部材617は、LEDチップ603cが発する光によって励起され、LEDチップ603cが発する光とは異なる波長の光を放射する第3蛍光体619と、この第3蛍光体619を分散させて保持する第3充填材620とからなる。また、第4蛍光部材618は、LEDチップ603dが発する光によって励起され、LEDチップ603dが発する光とは異なる波長の光を放射する第4蛍光体621と、この第4蛍光体621を分散させて保持する第4充填材622とからなる。
 従って、本実施例においては、第1蛍光部材612a、第2蛍光部材612b、第3蛍光部材617及び第4蛍光部材618のそれぞれと、これに対応して用いられるLEDチップ603a、603b、603c及び603dとの組み合わせのそれぞれが、本発明の各発光ユニットに相当する。即ち、LEDチップ603a及び第1蛍光部材612aが第1発光ユニットU601を構成し、LEDチップ603b及び第2蛍光部材612bが第2発光ユニットU602を構成する。そして、LEDチップ603c及び第3蛍光部材617が第3発光ユニットU603を構成し、LEDチップ603d及び第4蛍光部材618が第4発光ユニットU604を構成する。また、これら4種類の発光ユニットを統合したものが本発明の発光ユニット群に相当する。なお、以下では、これら第1~第4発光ユニットU601~U604のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第1~第4発光ユニットU601~U604のそれぞれが放射する一次光を合成して第1発光部601A及び第2発光部601Bから併せて放射される光を合成光と称する。
(LEDチップ)
 本実施例においてLEDチップ603a、603b、603c及び603dには、460nmのピーク波長を有した青色光を発するLEDチップを用いる。具体的には、このようなLEDチップとして、例えばInGaN半導体が発光層に用いられるGaN系LEDチップがある。なお、LEDチップ503の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なLEDチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施例においてLEDチップ603a、603b、603c及び603dが発する光のピーク波長は、420nm~500nmの波長範囲内にあるのが好ましい。
(蛍光部材)
 第1蛍光部材612aは、第5実施例における蛍光部材505の第1波長変換領域P51と同じく、図57のXY色度図における色度点WP1の色度を有した一次光を放射するように構成されている。具体的には、第1蛍光体613として赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の3種類の蛍光体が混合されて第1充填材614中に分散保持されている。これら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体は、LEDチップ603aが発した青色光を波長変換し、それぞれ赤色光、緑色光及び黄色光を放射するものであって、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。また、第1充填材614としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ガラスなどを用いることができる。
 LEDチップ603aが発した青色光の一部は、第1蛍光部材612aに含まれる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体によって波長変換され、赤色光、緑色光及び黄色光が第1蛍光部材612aから放射される。このとき、LEDチップ603aから発せられ、第1蛍光部材612aによって波長変換されずに第1蛍光部材612aを透過した青色光が、これら赤色光、緑色光及び黄色光と共に第1蛍光部材612aから放射される。従って、このようにして放射される赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が第1発光ユニットU601から放射されることになる。
 第1蛍光部材612aにおける、第1充填材614中の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度は、図55に示すような、第5実施例の第1波長変換領域P51に含まれる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、図57のXY色度図における色度点WP1の色度を有した一次光が第1発光ユニットU601から放射されるように定めている。
 第2蛍光部材612bは、第5実施例における蛍光部材505の第2波長変換領域P52と同じく、図57のXY色度図における色度点WP2の色度を有した一次光を放射するように構成されている。具体的には、第2蛍光体615として緑色蛍光体及び黄色蛍光体の2種類の蛍光体が混合されて第2充填材616中に分散保持されている。これらの緑色蛍光体及び黄色蛍光体は、LEDチップ603bが発した青色光を波長変換し、それぞれ緑色光及び黄色光を放射するものであって、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。また、第2充填材616としては、第1充填材614と同様に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ガラスなどを用いることができる。
 LEDチップ603bが発した青色光の一部は、第2蛍光部材612bに含まれている緑色蛍光体及び黄色蛍光体によって波長変換され、緑色光及び黄色光が第2蛍光部材612bから放射される。このとき、LEDチップ603bから発せられ、第2蛍光部材612bによって波長変換されずに第2蛍光部材612bを透過した青色光が、これら緑色光及び黄色光と共に第2蛍光部材612bから放射される。従って、こうして放射される緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が第2発光ユニットU602から放射されることになる。
 第2蛍光部材612bにおける、第2充填材616中の緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度は、図55に示すような、第5実施例の第2波長変換領域P52に含まれる緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、図57のXY色度図における色度点WP2の色度を有した一次光が第2発光ユニットU602から放射されるように定めている。なお、図55に示すように、第5実施例では第2波長変換領域P52における赤色セル506rの数が0個になっている。従って、本実施例においても第2蛍光体615に赤色蛍光体を用いていない。
 第3蛍光部材617は、第5実施例における蛍光部材505の第3波長変換領域P53と同じく、図57のXY色度図における色度点WP3の色度を有した一次光を放射するように構成されている。具体的には、第3蛍光部材617として赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の3種類の蛍光体が混合されて第3充填材620中に分散保持されている。これら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体は、LEDチップ603cが発した青色光を波長変換し、それぞれ赤色光、緑色光及び黄色光を放射するものであって、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。また、第3充填材620としては、第1充填材614及び第2充填材616と同様に熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ガラスなどを用いることができる。
 LEDチップ603cが発した青色光の一部は、第3蛍光部材617に含まれる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体によって波長変換され、赤色光、緑色光及び黄色光が第3蛍光部材617から放射される。このとき、LEDチップ603cから発せられ、第3蛍光部材617によって波長変換されずに第3蛍光部材617を透過した青色光が、これら赤色光、緑色光及び黄色光と共に第3蛍光部材617から放射される。従って、このようにして放射される赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が第3発光ユニットU603から放射されることになる。
 第3蛍光部材617における、第3充填材620中の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度は、図55に示すような、第5実施例の第3波長変換領域P53に含まれる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、図57のXY色度図における色度点WP3の色度を有した一次光が第3発光ユニットU603から放射されるように定めている。なお、図55に示すように、第5実施例では第3波長変換領域P53における青色セル506bの数が0個になっているが、第3波長変換領域P53から放射される光には、赤色セル506r、緑色セル506g及び黄色セル506yのそれぞれを透過した青色光が含まれている。従って、本実施例においても、この点を考慮して第3充填材620中の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度を決定している。
 第4蛍光部材618は、第5実施例における蛍光部材505の第4波長変換領域P54と同じく、図57のXY色度図における色度点WP4の色度を有した一次光を放射するように構成されている。具体的には、第4蛍光体621として赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の3種類の蛍光体が混合されて第4充填材622中に分散保持されている。これら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体は、LEDチップ603dが発した青色光を波長変換し、それぞれ赤色光、緑色光及び黄色光を放射するものであって、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。また、第4充填材622としては、第1充填材614、第2充填材616及び第3充填材620と同様に熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ガラスなどを用いることができる。
 LEDチップ603dが発した青色光の一部は、第4蛍光部材618に含まれる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体によって波長変換され、赤色光、緑色光及び黄色光が第4蛍光部材618から放射される。このとき、LEDチップ603dから発せられ、第4蛍光部材618によって波長変換されずに第4蛍光部材618を透過した青色光が、これら赤色光、緑色光及び黄色光と共に第4蛍光部材618から放射される。従って、このようにして放射される赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が第4発光ユニットU604から放射されることになる。
 第4蛍光部材618における、第4充填材622中の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度は、図55に示すような、第5実施例の第4波長変換領域P54に含まれる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、図57のXY色度図における色度点WP4の色度を有した光が第4発光ユニットU604から放射されるように定めている。
(照明装置の電気回路構成)
 本実施例の照明装置では、第1~第4発光ユニットU601~U604がそれぞれ少なくとも1つ必要であることから、第1発光部601Aと第2発光部601Bとを少なくとも1つずつ組み合わせて照明装置に用いる。そして、第5実施例と同様に、第1~第4発光ユニットU601~U604のそれぞれから放射される一次光を合成して得られる合成光が照明装置の照明光として放射される。従って、第1~第4発光ユニットU601~U604のそれぞれから放射される一次光の強度を調整することにより、第5実施例と同じく、様々な色温度の白色光を照明光として放射させることができる。このように各発光ユニットから放射される一次光の強度を変更できるように構成された照明装置の電気回路構成について、図77に基づき以下に説明する。
 図77は、本実施例に係る照明装置の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。図77に示すように、本実施例における照明装置の電気回路は、第5実施例の照明装置の電気回路と実質的に同様に構成されている。即ち、本実施例では上述した第1発光部601Aと第2発光部601Bとを1つずつ用いているので、これらに加え、更に電流制限用の抵抗R11、R12、R13及びR14、並びにLEDチップ603a~603dのそれぞれに駆動電流を供給するためのトランジスタQ611、Q612、Q613及びQ614が設けられている。なお、抵抗R611~R614は、それぞれ対応するLEDチップに流れる電流を適正な大きさ(例えば、LEDチップの1個あたり60mA)に制限するために設けられている。
 第1発光部601Aにおいては、LEDチップ603a及び103bが上述したようにして配線基板602に実装されることにより、LEDチップ603aが互いに並列に接続され、アノードが接続端子608aに接続されると共に、カソードが接続端子609aに接続されている。また、LEDチップ603bが互いに並列に接続され、アノードが接続端子610aに接続されると共に、カソードが接続端子611aに接続されている。
 第1発光部601Aと同様に、第2発光部601Bにおいては、LEDチップ603cが互いに並列に接続され、アノードが接続端子608aに接続されると共に、カソードが接続端子609aに接続されている。また、LEDチップ603dが互いに並列に接続され、アノードが接続端子610aに接続されると共に、カソードが接続端子611aに接続されている。
 第1発光部601Aは、接続端子608aが抵抗R11を介して電源623の正極に接続されると共に、接続端子609aがトランジスタQ611のコレクタに接続されている。また、接続端子610aがR12を介して電源623の正極に接続されると共に、接続端子611aがトランジスタQ612のコレクタに接続されている。一方、第2発光部601Bは、接続端子608aが抵抗R13を介して電源623の正極に接続されると共に、接続端子609aがトランジスタQ613のコレクタに接続されている。また、接続端子610aがR14を介して電源623の正極に接続されると共に、接続端子611aがトランジスタQ614のコレクタに接続されている。そして、トランジスタQ611~614のそれぞれのエミッタは、電源623の負極に接続されている。
 このような電気回路構成において、トランジスタQ611がオン状態となることにより、第1発光部601Aの各LEDチップ603aに電源623から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ603aがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ611をオン状態とすることにより、LEDチップ603aと第1蛍光部材611とからなる第1発光ユニットU601から、図57のXY色度図における色度点WP1の一次光が放射される。
 同様に、トランジスタQ612がオン状態となることにより、第1発光部601Aの各LEDチップ603bに電源623から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ603bがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ612をオン状態とすることにより、LEDチップ603bと第2蛍光部材612とからなる第2発光ユニットU602から、図57のXY色度図における色度点WP2の一次光が放射される。
 また、トランジスタQ613がオン状態となることにより、第2発光部601Bの各LEDチップ603cに電源623から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ603cがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ613をオン状態とすることにより、LEDチップ603cと第3蛍光部材617とからなる第3発光ユニットU603から、図57のXY色度図における色度点WP3の一次光が放射される。
 更に、トランジスタQ614がオン状態となることにより、第2発光部601Bの各LEDチップ603dに電源623から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ603dがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ614をオン状態とすることにより、LEDチップ603dと第4蛍光部材618とからなる第4発光ユニットU604から、図57のXY色度図における色度点WP4の一次光が放射される。
 このようなトランジスタQ611~Q614のオン・オフ状態を制御するため、本実施例の照明装置には発光制御部624が設けられている。トランジスタQ611~Q614は、いずれもそれぞれのベース信号に応じてオン・オフ状態を切り換え可能であり、発光制御部624からそれぞれのベースに対して個別にベース信号が送出されるようになっている。発光制御部624は、第5実施例の発光制御部513と実質的に同様に構成されるものであって、発光制御部513と同様の発光制御を実行する。
 このため、発光制御部624自身は、発光制御に必要な情報の蓄積などに用いるメモリ(記憶装置)624aを有している。また、本実施例の照明装置においても、第5実施例の場合と同様に、使用者が照明光の色温度や全光束を設定するための操作ユニット625と、この操作ユニット625に対する操作に応じて目標相関色温度や目標全光束を設定する目標値設定部626が設けられている。従って、本実施例では、これら発光制御部624、操作ユニット625及び目標値設定部626が本発明の制御手段を構成する。
 発光制御部624が、第5実施例の場合と同様にして発光制御を実行することにより、本実施例の照明装置においても、第5実施例の照明装置と同様の照明光を得ることができる。従って、照明装置から放射される照明光の色温度を下限色温度T1から上限色温度T2までの範囲で変化させることが可能であると共に、このときの照明光の色度は、黒体輻射軌跡BLに近似したものとなり、照明光を違和感のない自然な白色光とすることができる。
 なお、本実施例においても、照明装置の電気回路は図77に示す構成に限定されるものではない。即ち、例えば第5実施例で変形例として示した図61の電気回路構成を適用することが可能である。
(発光部の配置例)
 図77の電気回路構成では、第1発光部601Aと第2発光部601Bとを1つずつ用いるようにしたが、それぞれを複数組み合わせて用いることも可能である。図78は、このような場合の、第1発光部601A及び第2発光部601Bの配置例を示す模式図である。なお、図78では、各蛍光部材の発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。図78に示すように、第1発光部601A及び第2発光部601Bは、同じ発光部が偏って配置されないように交互に配置されると共に、隣接する同種の発光部間では角度を90度ずつ回転させている。このような配置を行うことにより、各発光部の各発光ユニットから放射された一次光の合成を良好に行うことが可能となる。なお、第1発光部601A及び第2発光部601Bの配置は、図78の形態に限定されるものではなく、様々に変更可能である。
(発光部の変形例)
 また、本実施例では、第1発光部601Aに第1発光ユニットU601と第2発光ユニットU602とを形成し、第2発光部601Bに第3発光ユニットU603と第4発光ユニットU604とを形成したが、各発光ユニットの組み合わせは、これに限定されるものではなく、これら4種の発光ユニットのうちの任意の2つずつを組み合わせることが可能である。更に、4種の発光ユニットの組み合わせを、本実施例のように第1発光部601A及び第2発光部601Bの2通りのみとせず、他の組み合わせも採用して3種類以上の発光部を用いるようにしても良い。
 なお、本実施例においても、青色光を発するLEDチップに代えて、近紫外光を発するLEDチップを用いることができる。この場合、青色光を得るために、本実施例で用いた赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体に加え、LEDチップが発した近紫外光を波長変換して青色光を放射する青色蛍光体を用いれば良い。この場合、第1蛍光部材612a、第2蛍光部材612b、第3蛍光部材617及び第4蛍光部材618をそれぞれ透過して放射される青色光に代えて、青色蛍光体から放射される青色光を用いることになるので、この点を考慮して各蛍光部材における各蛍光体の含有率及び密度を調整すれば良い。
 また、近紫外光を発するLEDチップを用いる場合、第1蛍光部材612a、第2蛍光部材612b、第3蛍光部材617及び第4蛍光部材618のそれぞれで用いる第1充填材614、第2充填材616、第3充填材620及び第4充填材622については、LEDチップが発する近紫外光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料を用いるのが好ましい。これら充填材として具体的には、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン-アクリロニトリル共重合体などのスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレートなどのセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などがあげられる。また、無機系材料、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマーもしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル-ゲル法により加水分解重合してなる溶液またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えばシロキサン結合を有する無機系材料やガラスを用いることができる。
 以上のように、本実施例及びその変形例においては、2つの発光ユニットが一体化された発光部を用いて発光ユニット群を形成するようにしたので、発光ユニット群の取り扱いが容易になり、照明装置の製造工数や製造コストを低減することが可能となる。
<第7実施例>
 上述した第6実施例では、2つずつの発光ユニットからなる第1発光部601A及び第2発光部601Bを組み合わせた発光ユニット群を用いて照明装置を構成した。しかし、これら第1発光部601A及び第2発光部601Bに形成される各発光ユニットを一体化することも可能である。そこで、第6実施例の各発光ユニットと同じようにして形成される各発光ユニットを一体化して構成した照明装置の一例を、本発明の第7実施例として以下に説明する。
(発光部の構成)
 図79は、本実施例に係る照明装置における発光部701の概略構成を、一部の部材を省略した状態で示す平面図であり、図80は、発光部701の全体構成を示す平面図である。なお、図80では、各蛍光部材の発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。発光部701は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板702のチップ実装面702aに、4個ずつ4つのLED群に区分されて実装されたLEDチップを備えている。これらLEDチップは、第6実施例で用いたLEDチップ603と同様のLEDチップであるが、以下では説明の便宜上、LED群毎にLEDチップ703a、LEDチップ703b、LEDチップ703c及びLEDチップ703dとして説明する。
 配線基板702のチップ実装面702aには、これらLEDチップ703a~703dを取り囲むように、第6実施例のリフレクタ604と同様の、環状且つ円錐台形状のリフレクタ(壁部材)704が設けられている。リフレクタ704の内側は、十字状の仕切り部材705によって第1領域706、第2領域707、第3領域708及び第4領域709の4つの領域に分割されている。なお、図79においては、便宜上、これらリフレクタ704及び仕切り部材705を破線で示している。第1領域706には、4個のLEDチップ703aが配置され、第2領域707には、4個のLEDチップ703bが配置されている。また、第3領域708には、4個のLEDチップ703cが配置され、第4領域709には、4個のLEDチップ703dが配置されている。
 リフレクタ704及び仕切り部材705は、第6実施例のリフレクタ604及び仕切り部材605と同様に、樹脂、金属、セラミックなどで形成することができ、接着剤などを用いて配線基板702に固定される。また、リフレクタ704及び仕切り部材705に導電性を有する材料を用いる場合は、後述する配線パターンに対して電気的な絶縁性を持たせるための処理が必要となる。
 なお、本実施例におけるLEDチップ703a~703dのそれぞれの数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、第1~第4領域706~709にそれぞれ1個ずつとすることも可能であり、またそれぞれの領域で数を異ならせることも可能である。また、配線基板702の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であり、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いても良い。更に、配線基板702のチップ実装面702aにおける光の反射性を良くして発光部701の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。
 また、上述したリフレクタ704及び仕切り部材705の形状も一例を示すものであって、必要に応じて様々に変更可能である。例えば、予め成形したリフレクタ704及び仕切り部材705に代えて、ディスペンサなどを用い、配線基板702のチップ実装面702aにリフレクタ704に相当する環状壁部(壁部材)を形成し、その後に仕切り部材705に相当する仕切り壁(仕切り部材)を形成するようにしても良い。この場合、環状壁部及び仕切り壁部に用いる材料には、例えばペースト状の熱硬化性樹脂材料またはUV硬化性樹脂材料などがあり、無機フィラーを含有させたシリコーン樹脂が好適である。
 配線基板702のチップ実装面702aには、LEDチップ703a、703b、703c及び703dのそれぞれに駆動電流を供給するための配線パターン710、711、712、713、714、715、716及び717が、図79に示すように形成されている。これら配線パターン710、711、712、713、714、715、716及び717は、リフレクタ704の外側にある一方の端部に、それぞれ外部接続用の接続端子710a、711a、712a、713a、714a、715a、716a及び717aが形成されている。
 また、第1領域706内にある配線パターン710と配線パターン711との間には、第1領域706内にある4個のLEDチップ703aが、極性方向を同じにして互いに並列に接続されている。より具体的には、LEDチップ703aは、駆動電流供給用の2つの電極(図示省略)を配線基板702側の面に有している。そして、各LEDチップ703aは、その一方の電極(p電極)が配線パターン710に接続されると共に、その他方の電極(n電極)が配線パターン711に接続されている。
 同様に、第2領域707内の配線パターン712と配線パターン713との間には、第2領域707内にある4個のLEDチップ703bが、極性方向を同じにして互いに並列に接続されている。より具体的には、LEDチップ703bも、駆動電流供給用の2つの電極(図示省略)を配線基板702側の面に有している。そして、各LEDチップ703bは、その一方の電極(p電極)が配線パターン712に接続されると共に、その他方の電極(n電極)が配線パターン713に接続されている。
 更に、第3領域708内の配線パターン714と配線パターン715との間には、第3領域708内にある4個のLEDチップ703cが、極性方向を同じにして互いに並列に接続されている。より具体的には、LEDチップ703cも、駆動電流供給用の2つの電極(図示省略)を配線基板702側の面に有している。そして、各LEDチップ703cは、その一方の電極(p電極)が配線パターン714に接続されると共に、その他方の電極(n電極)が配線パターン715に接続されている。
 また、第4領域709内の配線パターン716と配線パターン717との間には、第4領域709内にある4個のLEDチップ703dが、極性方向を同じにして互いに並列に接続されている。より具体的には、LEDチップ703dも、駆動電流供給用の2つの電極(図示省略)を配線基板702側の面に有している。そして、各LEDチップ703dは、その一方の電極(p電極)が配線パターン716に接続されると共に、その他方の電極(n電極)が配線パターン717に接続されている。
 このようなLEDチップ703a~703dの実装、並びに各配線パターンへの両電極の接続は、フリップチップ実装を採用し、図示しない金属バンプにより、共晶ハンダを介して行っている。なお、LEDチップ703a~703dの配線基板702への実装方法は、これに限定されるものではなく、LEDチップ703a~703dの種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、LEDチップ703a~703dを上述したような配線基板702の所定位置に接着固定した後、LEDチップ703a~703dの各電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するダブルワイヤボンディングを採用しても良いし、一方の電極を上述のように対応する配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するシングルワイヤボンディングを採用しても良い。
 図80に示すように、リフレクタ704内の第1領域706には、第1蛍光部材(波長変換部材)718が4個のLEDチップ703aをそれぞれ覆うようにして収容されている。この第1蛍光部材718は、第6実施例の第1蛍光部材612aと同様に構成される。従って、本実施例の場合には、第1領域706における4個のLEDチップ703aと第1蛍光部材718との組み合わせが本発明の発光ユニットに相当する。即ち、LEDチップ703a及び第1蛍光部材718が第1発光ユニットU701を構成する。
 また、リフレクタ704内の第2領域707には、図80に示すように、第2蛍光部材(波長変換部材)719が4個のLEDチップ703bをそれぞれ覆うようにして収容されている。この第2蛍光部材719は、第6実施例の第2蛍光部材612bと同様に構成される。従って、本実施例の場合には、第2領域707における4個のLEDチップ703bと第2蛍光部材719との組み合わせが本発明の発光ユニットに相当する。即ち、LEDチップ703b及び第2蛍光部材719が第2発光ユニットU702を構成する。
 更に、リフレクタ704内の第3領域708には、図80に示すように、第3蛍光部材(波長変換部材)720が4個のLEDチップ703cをそれぞれ覆うようにして収容されている。この第3蛍光部材720は、第6実施例の第3蛍光部材617と同様に構成される。従って、本実施例の場合には、第3領域708における4個のLEDチップ703cと第3蛍光部材720との組み合わせが本発明の発光ユニットに相当する。即ち、LEDチップ703c及び第3蛍光部材720が第3発光ユニットU703を構成する。
 また、リフレクタ704内の第4領域709には、図80に示すように、第4蛍光部材(波長変換部材)721が4個のLEDチップ703dをそれぞれ覆うようにして収容されている。この第4蛍光部材721は、第6実施例の第4蛍光部材618と同様に構成される。従って、本実施例の場合には、第4領域709における4個のLEDチップ703dと第4蛍光部材721との組み合わせが本発明の発光ユニットに相当する。即ち、LEDチップ703d及び第4蛍光部材721が第4発光ユニットU704を構成する。
 このように、本実施例においては、4つの第1~第4発光ユニットU701~U704が一体的に設けられており、これら第1~第4発光ユニットU701~U704を有した発光部701が本発明の発光ユニット群を形成している。なお、以下では、これら第1~第4発光ユニットU701~U704のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第1~第4発光ユニットU701~U704のそれぞれが放射する一次光を合成して発光部701から放射される光を合成光と称する。
(LEDチップ)
 本実施例においてLEDチップ703a、703b、703c及び703dには、460nmのピーク波長を有した青色光を発するLEDチップを用いる。具体的には、このようなLEDチップとして、例えばInGaN半導体が発光層に用いられるGaN系LEDチップがある。なお、LEDチップ503の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なLEDチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施例においてLEDチップ703a、703b、703c及び703dが発する光のピーク波長は、420nm~500nmの波長範囲内にあるのが好ましい。
(蛍光部材)
 上述したように、第1蛍光部材718は第6実施例の第1蛍光部材612aと同様に構成され、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の3種類の蛍光体を混合して用いている。そして、第6実施例の第1蛍光部材612aと同様に、LEDチップ703aが発した青色光を赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体により波長変換して得られる赤色光、緑色光及び黄色光と、第1蛍光部材718を透過したLEDチップ703aの青色光とを合成することにより、図57のXY色度図における色度点WP1の色度を有した一次光が第1蛍光部材718から放射されるように、第1蛍光部材718における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度が定められている。従って、第1発光ユニットU701からは、LEDチップ703aが発光することによって、図57のXY色度図における色度点WP1の色度を有した一次光が放射される。なお、これら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体には、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。
 また、第2蛍光部材719は第6実施例の第2蛍光部材612bと同様に構成され、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の2種類の蛍光体を混合して用いている。そして、第6実施例の第2蛍光部材612bと同様に、LEDチップ703bが発した青色光を緑色蛍光体及び黄色蛍光体により波長変換して得られる緑色光及び黄色光と、第2蛍光部材719を透過したLEDチップ703bの青色光とを合成することにより、図57のXY色度図における色度点WP2の色度を有した一次光が第2蛍光部材719から放射されるように、第2蛍光部材719における緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度が定められている。従って、第2発光ユニットU702からは、LEDチップ703bが発光することによって、図57のXY色度図における色度点WP2の色度を有した一次光が放射される。なお、これら緑色蛍光体及び黄色蛍光体についても、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。
 更に、第3蛍光部材720は第6実施例の第3蛍光部材617と同様に構成され、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の3種類の蛍光体を混合して用いている。そして、第6実施例の第3蛍光部材617と同様に、LEDチップ703cが発した青色光を赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体により波長変換して得られる赤色光、緑色光及び黄色光と、第3蛍光部材720を透過したLEDチップ703cの青色光とを合成することにより、図57のXY色度図における色度点WP3の色度を有した一次光が第3蛍光部材720から放射されるように、第3蛍光部材720における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度が定められている。従って、第3発光ユニットU703からは、LEDチップ703cが発光することによって、図57のXY色度図における色度点WP3の色度を有した一次光が放射される。なお、これら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体にも、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。
 また、第4蛍光部材721は第6実施例の第4蛍光部材618と同様に構成され、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の3種類の蛍光体を混合して用いている。そして、第6実施例の第4蛍光部材618と同様に、LEDチップ703dが発した青色光を赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体により波長変換して得られる赤色光、緑色光及び黄色光と、第4蛍光部材721を透過したLEDチップ703dの青色光とを合成することにより、図57のXY色度図における色度点WP4の色度を有した一次光が第4蛍光部材721から放射されるように、第4蛍光部材721における赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度が定められている。従って、第4発光ユニットU704からは、LEDチップ703dが発光することによって、図57のXY色度図における色度点WP4の色度を有した一次光が放射される。なお、これら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体にも、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。
(照明装置の電気回路構成)
 発光部701が上述のようにして構成されることにより、本実施例の照明装置においても第1及び第6実施例の照明装置と同様に、第1~第4発光ユニットU701~U704からのそれぞれの一次光を合成することによって得られる合成光が照明装置の照明光として放射される。従って、第1~第4発光ユニットU701~U704のそれぞれから放射される一次光の強度を調整することにより、第1及び第6実施例の照明装置と同じく、様々な色温度の白色光を照明光として放射させることができる。このように各発光ユニットから放射される一次光の強度を変更できるように構成された照明装置の電気回路構成について、図81に基づき以下に説明する。
 図81は、本実施例に係る照明装置の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。図81に示すように、本実施例における照明装置の電気回路は、第6実施例の照明装置の電気回路と実質的に同様に構成されている。即ち、上述した発光部701に加え、電流制限用の抵抗R21、R22、R23及びR24、並びにLEDチップ703a~703dのそれぞれに駆動電流を供給するためのトランジスタQ721、Q722、Q723及びQ724が設けられている。なお、抵抗R21~R24は、それぞれ対応するLEDチップに流れる電流を適正な大きさ(例えば、LEDチップの1個あたり60mA)に制限するために設けられている。
 発光部701においては、LEDチップ703a~703dが上述したようにして配線基板702に実装されることにより、LEDチップ703aが互いに並列に接続され、アノードが接続端子710aに接続されると共に、カソードが接続端子711aに接続されている。また、LEDチップ703bが互いに並列に接続され、アノードが接続端子712aに接続されると共に、カソードが接続端子713aに接続されている。更に、LEDチップ703cが互いに並列に接続され、アノードが接続端子714aに接続されると共に、カソードが接続端子715aに接続されている。また、LEDチップ703dが互いに並列に接続され、アノードが接続端子716aに接続されると共に、カソードが接続端子717aに接続されている。
 図81に示すように、接続端子710a、712a、714a及び716aは、それぞれ対応する抵抗R21、R22、R23及びR24を介して電源723の正極に接続されている。一方、接続端子711a、713a、715a及び717aは、それぞれ対応するトランジスタQ721、Q722、Q723及びQ724のコレクタに接続されている。また、トランジスタQ721~724のそれぞれのエミッタは電源723の負極に接続されている。
 このような電気回路構成において、トランジスタQ721がオン状態となることにより、LEDチップ703aのそれぞれに電源723から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ703aがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ721をオン状態とすることにより、LEDチップ703aと第1蛍光部材718とからなる第1発光ユニットU701から、図57のXY色度図における色度点WP1の一次光が放射される。
 同様に、トランジスタQ722がオン状態となることにより、LEDチップ703bのそれぞれに電源723から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ703bがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ722をオン状態とすることにより、LEDチップ703bと第2蛍光部材719とからなる第2発光ユニットU702から、図57のXY色度図における色度点WP2の一次光が放射される。
 また、トランジスタQ723がオン状態となることにより、LEDチップ703cのそれぞれに電源723から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ703cがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ723をオン状態とすることにより、LEDチップ703cと第3蛍光部材720とからなる第3発光ユニットU703から、図57のXY色度図における色度点WP3の一次光が放射される。
 更に、トランジスタQ724がオン状態となることにより、LEDチップ703dのそれぞれに電源723から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ703dがそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ724をオン状態とすることにより、LEDチップ703dと第4蛍光部材721とからなる第4発光ユニットU704から、図57のXY色度図における色度点WP4の一次光が放射される。
 このようなトランジスタQ721~Q724のオン・オフ状態を制御するため、本実施例の照明装置には発光制御部724が設けられている。トランジスタQ721~Q724は、いずれもそれぞれのベース信号に応じてオン・オフ状態を切り換え可能であり、発光制御部724からそれぞれのベースに対して個別にベース信号が送出されるようになっている。発光制御部724は、第5実施例の発光制御部513と実質的に同様に構成されるものであって、発光制御部513と同様の発光制御を実行する。このため、発光制御部724自身は、発光制御に必要な情報の蓄積などに用いるメモリ(記憶装置)724aを有している。
 また、本実施例の照明装置においても、第5実施例の場合と同様に、使用者が照明光の色温度や全光束を設定するための操作ユニット725と、この操作ユニット725に対する操作に応じて目標相関色温度や目標輝度を設定する目標値設定部726が設けられている。従って、本実施例では、これら発光制御部724、操作ユニット725及び目標値設定部726が本発明の制御手段を構成する。
 発光制御部724が、第5実施例の場合と同様にして発光制御を実行することにより、本実施例の照明装置においても、第5実施例の照明装置と同様の照明光を得ることができる。従って、照明装置から放射される照明光の色温度を下限色温度T1から上限色温度T2までの範囲で変化させることが可能であると共に、このときの照明光の色度は、黒体輻射軌跡BLに近似したものとなり、照明光を違和感のない自然な白色光とすることができる。
 なお、本実施例においても、照明装置の電気回路は図81に示す構成に限定されるものではない。即ち、例えば第5実施例で変形例として示した図61の電気回路構成を適用することが可能である。
 図81の電気回路構成では、発光部701を1つだけ用いるようにしたが、発光部701を複数用いることも可能である。本実施例で用いる発光部701は、図80に示すように、仕切り部材705で4分割した領域に第1~第4発光ユニットU701~U704を配置しているので、第6実施例の場合のように、光の良好な合成を考慮して個々の発光部を配置する必要がなく、単に同じ向きで複数の発光部701を配列すれば、第1~第4発光ユニットU701~U704のそれぞれから放射された一次光を良好に合成することができる。
(発光部の変形例)
 本実施例においても、青色光を発するLEDチップに代えて、近紫外光を発するLEDチップを用いることができる。この場合、青色光を得るために、本実施例で用いた赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体に加え、LEDチップが発した近紫外光を波長変換して青色光を放射する青色蛍光体を用いれば良い。この場合、第1蛍光部材718、第2蛍光部材719、第3蛍光部材720及び第4蛍光部材721をそれぞれ透過して放射される青色光に代えて、青色蛍光体から放射される青色光を用いることになるので、この点を考慮して各蛍光部材における各蛍光体の混合比率及び密度を調整すれば良い。
 また、近紫外光を発するLEDチップを用いる場合、第6実施例の説明でも述べたように、第1~第4蛍光部材718~721のそれぞれで用いる充填材については、LEDチップが発する近紫外光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料を用いるのが好ましい。これら充填材の具体例も、第6実施例の説明で示したものを用いることができる。
 以上のように、本実施例及びその変形例においては、4つの発光ユニットが一体化された発光部が発光ユニット群を形成するようにしたので、発光ユニット群の取り扱いがより一層容易になり、照明装置の製造工数や製造コストを低減することが可能となる。
<第8実施例>
 第5~第7実施例では、4つの発光ユニットの一部または全部を一体化して構成した発光部を照明装置に用いたが、発光ユニットを個別に形成して照明装置に用いることも可能である。そこで、以下ではその様な例の1つを第8実施例として説明する。
(発光ユニットの構成)
 図82は、本実施例に係る照明装置における発光ユニット801の基本構成を示す断面図である。図82に示すように、発光ユニット801は、配線基板802に実装されたLEDチップ803を備える。なお、本実施例では、配線基板802の基板本体802aとして、放熱性に優れた金属製基板を用いている。
 この金属製基板としては、アルミ製基板や銅製基板など、放熱性に優れたものを用いるのが好ましいが、中でも、コスト、軽量性及び放熱性の観点からアルミ製基板が好適である。そして、このような金属製の基板本体802aを用いることから、LEDチップ803が実装される配線基板802の面には、電気絶縁層802bを基板本体802aとの間に介在させて配線パターン804及び配線パターン805が形成されている。なお、基板本体802aの材質は、このような金属製基板に限定されるものではなく、第5~第7実施例の場合と同様に、電気的絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックなどの電気的絶縁性を有する材料を用いても良い。
 LEDチップ803は、駆動電流を供給するための2つの電極のうちの一方(例えばp電極)を上面に有すると共に、他方(例えばn電極)を下面に有し、上面の電極が金属ワイヤ806によって配線パターン804に接続されると共に、下面の電極が共晶ハンダ807を用いて配線パターン805に直接的に接続されている。なお、配線基板802へのLEDチップ803の実装方法は、これに限定されるものではなく、LEDチップ803に設けられる電極の位置などに応じて適切は方法を選択することが可能である。例えば、LEDチップ803を配線基板802の所定位置に接着固定した後、LEDチップ803の上面側に位置する2つの電極を、金属ワイヤによって配線基板802の対応する配線パターンとそれぞれ接続するダブルワイヤボンディングや、第5~第7実施例のように、LEDチップ803の下面側に位置する2つの電極を、金属バンプを介して対応する配線パターンとそれぞれ接続するフリップチップ実装などを採用することが可能である。
 図82に示すように、配線基板802に実装されたLEDチップ803には、LEDチップ803が発した光を波長変換する蛍光部材(波長変換部材)808が設けられる。この蛍光部材808は、例えばディスペンサを用い、LEDチップ803を覆うようにして設けられる。蛍光部材808は、LEDチップ803が発した光によって励起され、LEDチップ803が発する光とは異なる波長の光を放射する蛍光体809と、この蛍光体809を分散させて保持する充填材810とからなる。
 以上が本実施例における発光ユニットの基本構成であるが、本実施例では、第2及び第7実施例の場合と同様に4種類の発光ユニットを用い、本発明の発光ユニット群を構成している。そして、これら4種類の発光ユニットの相互間で蛍光部材808の波長変換特性が異なっている。そこで、以下ではこれら4種類の発光ユニットを、それぞれ第1発光ユニット801a、第2発光ユニット801b、第3発光ユニット801c及び第4発光ユニット801dとする。
 これに対応し、第1発光ユニット801aに設けられる蛍光部材808を、充填材810中に第1蛍光体を分散保持した第1蛍光部材とする。同様に、第2発光ユニット801bに設けられる蛍光部材808を、充填材810中に第2蛍光体を分散保持した第2蛍光部材とし、第3発光ユニット801cに設けられる蛍光部材808を、充填材810中に第3蛍光体を分散保持した第3蛍光部材とする。更に、第4発光ユニット801dに設けられる蛍光部材808を、充填材810中に第4蛍光体を分散保持した第4蛍光部材とする。なお、以下では、これら第1~第4発光ユニットU801a~U801dのそれぞれが放射する光を一次光と称し、第1~第4発光ユニットU801a~U801dのそれぞれが放射する一次光を合成して得られる光を合成光と称する。
(LEDチップ)
 第5~第7実施例の照明装置と同じく、LEDチップ803は、460nmのピーク波長を有した青色光を発するLEDチップであって、例えば、InGaN半導体が発光層に用いられるGaN系LEDチップなどがある。なお、LEDチップ803の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なLEDチップを用いることができる。本変形例においてLEDチップ803が発する光のピーク波長は、420nm~500nmの波長範囲内にあるのが好ましい。
(蛍光部材)
 第1発光ユニット801aの蛍光部材808である第1蛍光部材は、第5実施例における蛍光部材505の第1波長変換領域P51と同じく、図57のXY色度図における色度点WP1の色度を有した一次光を放射するように構成されている。具体的には、第1蛍光体として赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の3種類の蛍光体を混合して充填材810中に分散保持している。これら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体は、LEDチップ803が発した青色光を波長変換し、それぞれ赤色光、緑色光及び黄色光を放射するものであって、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。また、各発光ユニットにおける充填材810としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ガラスなどを用いることができる。
 第1発光ユニット801aのLEDチップ803が発した青色光の一部は、第1蛍光部材に含まれる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体によって波長変換され、赤色光、緑色光及び黄色光が放射される。このとき、第1蛍光部材によって波長変換されずに第1蛍光部材を透過した青色光LEDチップ803の青色光が、これら赤色光、緑色光及び黄色光と共に第1蛍光部材から放射される。従って、このようにして放射される赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が第1発光ユニット801aから放射されることになる。
 第1蛍光部材における、充填材810中の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度は、図55に示すような、第5実施例の第1波長変換領域P51に含まれる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、図57のXY色度図における色度点WP1の色度を有した一次光が第1発光ユニットU801aから放射されるように定めている。
 第2発光ユニット801bの蛍光部材808である第2蛍光部材は、第5実施例における蛍光部材505の第2波長変換領域P52と同じく、図57のXY色度図における色度点WP2の色度を有した一次光を放射するように構成されている。具体的には、第2蛍光体として緑色蛍光体及び黄色蛍光体の2種類の蛍光体を混合して充填材810中に分散保持している。これら緑色蛍光体及び黄色蛍光体は、LEDチップ803が発した青色光を波長変換し、それぞれ緑色光及び黄色光を放射するものであって、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。
 第2発光ユニット801bのLEDチップ803が発した青色光の一部は、第2蛍光部材に含まれている緑色蛍光体及び黄色蛍光体によって波長変換され、緑色光及び黄色光が放射される。このとき、第2蛍光部材によって波長変換されずに第2蛍光部材を透過した青色光LEDチップ803の青色光が、これら緑色光及び黄色光と共に第2蛍光部材から放射される。従って、このようにして放射される緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が第2発光ユニット801bから放射されることになる。
 第2蛍光部材における、充填材810中の緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度は、図55に示すような、第5実施例の第2波長変換領域P52に含まれる緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、図57のXY色度図における色度点WP2の色度を有した一次光が第2発光ユニット801bから放射されるように定めている。なお、図55に示すように、第5実施例では第2波長変換領域P52における赤色セル506rの数が0個になっている。従って、本実施例においても第2蛍光体に赤色蛍光体を用いていない。
 第3発光ユニット801cの蛍光部材808である第3蛍光部材は、第5実施例における蛍光部材505の第3波長変換領域P53と同じく、図57のXY色度図における色度点WP3の色度を有した一次光を放射するように構成されている。具体的には、第3蛍光体として赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の3種類の蛍光体を混合して充填材810中に分散保持している。これら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体は、LEDチップ803が発した青色光を波長変換し、それぞれ赤色光、緑色光及び黄色光を放射するものであって、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。
 第3発光ユニット801cのLEDチップ803が発した青色光の一部は、第3蛍光部材に含まれる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体によって波長変換され、赤色光、緑色光及び黄色光が放射される。このとき、第3蛍光部材によって波長変換されずに第3蛍光部材を透過した青色光LEDチップ803の青色光が、これら赤色光、緑色光及び黄色光と共に第3蛍光部材から放射される。従って、このようにして放射される赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が第3発光ユニット801cから放射されることになる。
 第3蛍光部材における、充填材810中の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度は、図55に示すような、第5実施例の第3波長変換領域P53に含まれる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、図57のXY色度図における色度点WP3の色度を有した一次光が第3発光ユニット801cから放射されるように定めている。なお、図55に示すように、第5実施例では第3波長変換領域P53における青色セル506bの数が0個になっているが、第3波長変換領域P53から放射される一次光には、赤色セル506r、緑色セル506g及び黄色セル506yのそれぞれを透過した青色光が含まれている。従って、本実施例の第3蛍光部材においても、この点を考慮して充填材810中の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度を決定している。
 第4発光ユニット801dの蛍光部材808である第4蛍光部材は、第5実施例における蛍光部材505の第4波長変換領域P54と同じく、図57のXY色度図における色度点WP4の色度を有した一次光を放射するように構成されている。具体的には、第4蛍光体として赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の3種類の蛍光体を混合して充填材810中に分散保持している。これら赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体は、LEDチップ803が発した青色光を波長変換し、それぞれ赤色光、緑色光及び黄色光を放射するものであって、第5実施例で具体例を示した各種蛍光体を用いることができる。
 第4発光ユニット801dのLEDチップ803が発した青色光の一部は、第4蛍光部材に含まれる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体によって波長変換され、赤色光、緑色光及び黄色光が放射される。このとき、第4蛍光部材によって波長変換されずに第4蛍光部材を透過した青色光LEDチップ803の青色光が、これら赤色光、緑色光及び黄色光と共に第4蛍光部材から放射される。従って、このようにして放射される赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を合成した一次光が第4発光ユニット801dから放射されることになる。
 第4蛍光部材における、充填材810中の赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率及び密度は、図55に示すような、第5実施例の第4波長変換領域P54に含まれる赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bのそれぞれの数に準じ、図57のXY色度図における色度点WP4の色度を有した一次光が第4発光ユニット801dから放射されるように定めている。
(照明装置の電気回路構成)
 第1~第4発光ユニット801a~801dを上述のように構成することにより、本実施例における照明装置の電気回路は、図81に示す第7実施例の電気回路と同様に構成することができる。即ち、図81の電気回路構成において、発光部701で示される4つの発光ユニットを、本実施例における第1~第4発光ユニット801a~801dに置き換えれば良い。
 従って、第1~第4発光ユニット801a~801dのそれぞれから放射される一次光の強度を調整することにより、第7実施例の場合と同じく、様々な色温度の白色光を照明光として放射させることができる。従って、第5~第7実施例の場合と同様の発光制御の実行により、照明装置から放射される照明光の色温度を下限色温度T1から上限色温度T2までの範囲で変化させることが可能であると共に、このときの照明光の色度は、黒体輻射軌跡BLに近似したものとなり、照明光を違和感のない自然な白色光とすることができる。
(発光ユニットの変形例)
 本実施例においても、青色光を発するLEDチップに代えて、近紫外光を発するLEDチップを用いることができる。この場合、青色光を得るために、本実施例で用いた赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体に加え、LEDチップが発した近紫外光を波長変換して青色光を放射する青色蛍光体を用いれば良い。この場合、第1蛍光部材、第2蛍光部材、第3蛍光部材及び第4蛍光部材をそれぞれ透過して放射される青色光に代えて、青色蛍光体から放射される青色光を用いることになるので、この点を考慮して各蛍光部材における各蛍光体の含有率及び密度を調整すれば良い。
 また、近紫外光を発するLEDチップを用いる場合、充填材810については、LEDチップが発する近紫外光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料を用いるのが好ましい。この場合の充填材810としては、第6実施例で具体例を示した充填材を用いることができる。
(発光ユニットの配置例)
 なお、本実施例において用いる第1~第4発光ユニット801a~801dの数は、照明装置に求められる仕様や、各発光ユニットの特性などによって任意に定めることが可能である。例えば、それぞれ複数の第1~第4発光ユニット801a~801dを用いる場合、同じタイプの発光ユニットが偏在しないようにするのが、良好な一次光の合成を行う上で好ましい。図83は、これら第1~第4発光ユニット801a~801dの配置例を示す模式図である。なお図83の例では、各発光ユニットが配線基板802を共用している。また、図83では、各蛍光部材の発光色を識別するためにドットハッチを用いて各蛍光体を記載している。
 図83の配置例では、同じタイプの発光ユニットが隣り合うことのないように各発光ユニットを分散配置すると共に、互いに隣接する2つの横方向の列の相互間で、個々の発光ユニットの中心を、その半径分だけ横方向にずらすことにより、各発光ユニットをできるだけ密に配列している。このような配置により、各発光ユニットから放射される一次光の合成を良好に行うと共に。照明装置における各発光ユニットの占有面積をできるだけ少なくすることができる。なお、各発光ユニットの数や分散配置の方法は、図83の形態に限定されるものではなく、様々に変更することが可能である。また、本実施例では、各発光ユニットの形状を円形としているが、四角形や六角形など円形以外の形状を採用することも可能である。
<第8実施例の変形例>
 第8実施例では、図82に示す基本構成を用い、4種類の発光ユニット801を構成するようにした。しかしながら、図82に示す基本構成を各発光ユニットとして用いる代わりに、第5実施例の各セル領域とLEDチップ503との組み合わせの代替として用いることも可能である。即ち、第5実施例のLEDチップ503と第8実施例の基本構成におけるLEDチップ803とは、いずれも青色光を発するので、第5実施例の各セル領域の代わりに第8実施例の基本構成の蛍光部材808を用いれば、第5実施例の各セル領域とLEDチップ503との組み合わせと同様の組み合わせを得ることができる。
 具体的には、第5実施例における赤色セル506rで用いている赤色蛍光体を蛍光体809に用いて充填材810に分散保持することにより赤色発光部を形成し、第5実施例における緑色セル506gで用いている緑色蛍光体を蛍光体809に用いて充填材810に分散保持することにより緑色発光部を形成する。そして、第5実施例における黄色セル506yで用いている黄色蛍光体を蛍光体809に用いて充填材810に分散保持することにより黄色発光部を形成し、第5実施例における青色セル506bで用いている拡散用粒子を蛍光体809の代わりに用いて充填材810に分散保持することにより青色発光部を形成する。
 このようにして構成される赤色発光部、緑色発光部、黄色発光部及び青色発光部を、第5実施例の赤色セル506r、緑色セル506g、黄色セル506y及び青色セル506bの代わりに、図55の表に示されるこれら各セル領域の数に基づき、第1~第4波長変換領域P51~P54の波長変換領域毎に配置すれば、第5実施例の照明装置と同様の照明装置を構成することができる。
 なお、このような変形例において、赤色発光部、緑色発光部及び黄色発光部で用いるLEDチップ803を更に変更し、赤色発光部では赤色光を発するLEDチップを用い、緑色発光部では緑色光を発するLEDチップを用い、黄色発光部では黄色光を発するLEDチップを用いることも可能である。この場合には、蛍光体809として赤色発光部、緑色発光部及び黄色発光部で用いる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体に代え、青色発光部と同じく、拡散用粒子を用いれば良い。更に、拡散用粒子を使用せず、各LEDチップが発する光を直接的に放射させるようにしてもよい。
 また、赤色発光部、緑色発光部、黄色発光部及び青色発光部のそれぞれで用いるLEDチップ803として、青色光を発するLEDチップに代え、近紫外光を発するLEDチップを用いても良い。この場合には、青色発光部において、拡散用粒子に代えて青色蛍光体を蛍光体809として用いれば良い。
 以上で本発明の実施形態に係る照明装置についての説明を終えるが、本発明は上述した各実施例及び変形例に限定されるものではない。例えば、各実施例及び変形例では、赤色光、緑色光、黄色光及び青色光の4種類の光を利用して各発光ユニットから放射する一次光を得るようにしたが、各発光ユニットから放射する一次光の合成に用いる光の種類はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて様々な種類の光を用いることが可能である。また、これらの光を発するための構成も、上述した各実施例及び変形例のようなLEDチップや、LEDチップと蛍光部材との組み合わせに限定されるものではなく、例えば有機EL素子などを用い、同様の発光色を得るようにすることも可能である。
 また、各実施例及び変形例における照明装置の電気回路構成は一例であって、本発明の用紙から逸脱しない限りにおいて、様々に変更が可能である。例えば、LEDチップを並列接続する代わりに直列接続するようにしてもよいし、直列接続と並列接続とを併用するようにしてもよい。また、電流制限用の抵抗に代えて、低電流回路を用いるようにしてもよい。更に、電流供給を制御するためのトランジスタのオン・オフ制御の際に、トランジスタへのベース信号により、トランジスタに流れる電流も併せて制御するようにしてもよい。この場合も電流制限用の抵抗が不要となる。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2010年9月9日出願の日本特許出願(特願2010-202493)、2011年3月9日出願の日本特許出願(特願2011-051854)、2011年8月29日出願の日本特許出願(特願2011-186451)、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 1,1’,1”,21  発光部(発光ユニット群)
 2,102  配線基板
 3,3a,3b,3c,3d  LEDチップ
 5,5’,5”  蛍光部材(波長変換部材)
 11,11’,11”  発光装置(照明装置)
 12,12’,12”  照明システム
 13  調光部
 14  指示部
 15,15’,15”  電流供給部
 16  制御部
 101  発光部
 102  配線基板
 103,103a,103b  LEDチップ
 104  リフレクタ(壁部材)
 105  仕切り部材
 112a  第1蛍光部材(波長変換部材)
 112b  第2蛍光部材(波長変換部材)
 201  発光部
 203a,203b,203c,203d  LEDチップ
 205  仕切り部材
 211  第1蛍光部材(波長変換部材)
 212  第2蛍光部材(波長変換部材)
 213  第3蛍光部材(波長変換部材)
 214  第4蛍光部材(波長変換部材)
 301  発光部
 303a,303b,303c,303d,303e  LEDチップ
 305  仕切り部材
 311  第1蛍光部材(波長変換部材)
 312  第2蛍光部材(波長変換部材)
 313  第3蛍光部材(波長変換部材)
 314  第4蛍光部材(波長変換部材)
 315  第5蛍光部材(波長変換部材)

Claims (28)

  1.  調光レベルの変動にともなって明るさが変動する発光装置であって、
     配線基板と、
     前記配線基板のLEDチップ実装面に配置されて可視光領域から近紫外領域までの波長領域のうちの所定波長範囲の光を発し、複数のLED群に区分される複数のLEDチップと、
     前記配線基板の前記LEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、前記複数のLEDチップに対応して複数の波長変換領域に分割されており、前記複数の波長変換領域が前記LED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、前記波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有し、対応するLEDチップが発する光を波長変換し、前記波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する波長変換部材と、
     前記配線基板を介し、前記LED群毎に独立して前記LEDチップに駆動電流を供給する電流供給部と、
     外部から入力される制御信号に応じて前記LED群毎に供給する電流を制御する制御部と、を有し、
     前記制御部は、前記調光レベルに応じて前記LED群の点灯開始時期を独立に制御することを特徴とする発光装置。
  2.  前記制御部は、前記電流供給部から前記複数のLED群に供給される電流の総量が上昇するのに従い、前記LED群を順次点灯させることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  3.  前記複数のLEDチップは、3以上のLED群に区分されることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
  4.  前記制御部は、前記電流供給部から前記複数のLED群に供給される電流の総量が上昇するのに従い、色温度の低い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群から色温度の高い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群にかけ、前記LED群を順次点灯させることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
  5.  前記制御部は、前記電流供給部から前記複数のLED群に供給される電流の総量が上昇するのにともない、点灯しているLED群を増加させることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
  6.  前記制御部は、前記調光レベルに対応して導通位相角が変化する電圧波形である制御信号を受信して前記導通位相角を検出する位相角検出器と、前記導通位相角に応じて点灯させるLED群を選択する選択回路と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
  7.  前記制御部は、前記調光レベルに対応して振幅電圧値が変化する電圧波形である制御信号を受信し、前記振幅電圧値に応じて点灯させるLED群を選択することを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
  8.  配線基板と、
     前記配線基板のLEDチップ実装面に配置されて可視光領域から近紫外領域までの波長領域のうちの所定波長範囲の光を発し、複数のLED群に区分される複数のLEDチップと、
     前記配線基板の前記LEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、前記複数のLEDチップに対応して複数の波長変換領域に分割されており、前記複数の波長変換領域が前記LED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、前記波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有し、対応するLEDチップが発する光を波長変換し、前記波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する波長変換部材と、
     前記配線基板を介し、前記LED群毎に独立して前記LEDチップに駆動電流を供給する電流供給部と、
     外部から入力される制御信号に応じて前記LED群毎に供給する電流量を制御する制御部と、を有し、
     前記制御部は、前記複数の波長変換領域から放射される一次光を合成してなる合成白色光の輝度が上昇するのに従い、前記LED群を順次点灯させることを特徴とする発光装置。
  9.  前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇するのに従い、色温度の低い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群から色温度の高い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群にかけ、前記LED群を順次点灯させることを特徴とする請求項8に記載の発光装置。
  10.  前記複数のLEDチップ及び前記波長変化部材は離間して設けられ、
     前記LED群の各々と、前記LED群毎に対応する前記波長変換領域の各々とによって複数の発光ユニットが形成され、
     前記複数の発光ユニットの各々は、一体的に設けられるとともに発光ユニット群を形成することを特徴とする請求項9に記載の発光装置。
  11.  前記波長変化部材は前記複数のLEDチップを覆うように設けられ、
     前記LED群の各々と、前記LED群毎に対応する前記波長変換領域の各々とによって複数の発光ユニットが形成され、
     前記複数の発光ユニットの各々は、別体で設けられるとともに発光ユニット群を形成することを特徴とする請求項9に記載の発光装置。
  12.  前記複数のLEDチップ及び前記波長変換部材によって1つのパッケージが形成され、
    前記パッケージを複数有することを特徴とする請求項9に記載の発光装置。
  13.  配線基板と、
     前記配線基板のLEDチップ実装面に配置されて可視光領域から近紫外領域までの波長領域のうちの所定波長範囲の光を発し、複数のLED群に区分される複数のLEDチップと、
     前記配線基板の前記LEDチップ実装面に対応する位置に設けられ、前記複数のLEDチップに対応して複数の波長変換領域に分割されており、前記複数の波長変換領域が前記LED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、前記波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有し、対応するLEDチップが発する光を波長変換し、前記波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射する波長変換部材と、
     前記配線基板を介し、前記LED群毎に独立して前記LEDチップに駆動電流を供給する電流供給部と、
     前記一次光を合成して所望の輝度を有する合成白色光が得られるように指示を与える指示部と、
     前記指示部からの指示に応じ、前記合成白色光の輝度を変化させるための制御信号を出力する調光部と、
     前記調光部から出力される制御信号に応じて前記LED群毎に供給する電流量を制御する制御部と、を有し、
     前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇するのに従い、前記LED群を順次点灯させることを特徴とする照明システム。
  14.  前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇するのに従い、色温度の低い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群から色温度の高い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群にかけ、前記LED群を順次点灯させることを特徴とする請求項13に記載の照明システム。
  15.  前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇するのにともない、点灯しているLED群を増加させることを特徴とする請求項14に記載の照明システム。
  16.  前記制御信号は、電圧波形であるとともに前記指示部からの指示に従って導通位相角が変化し、
     前記制御部は、前記導通位相角を検出する位相角検出器及び前記導通位相角に応じて点灯させるLED群を選択する選択回路を含むことを特徴とする請求項13に記載の照明システム。
  17.  前記制御信号は、電圧波形であるとともに前記指示部からの指示に従って振幅電圧値が変化し、
     前記制御部は、前記振幅電圧値に応じて点灯させるLED群を選択することを特徴とする請求項13に記載の照明システム。
  18.  前記制御部は、前記合成白色光の輝度が上昇する方向に調光レベルが変化するのに従い、前記LED群毎に供給される前記駆動電流の総和を増加させることを特徴とする請求項13乃至17のいずれか1に記載の照明システム。
  19.  前記制御部は、目標相関色温度Tに応じて目標光束Φを変化させ、不等式
     -80743・(1000/T)5+164973・(1000/T)4-135260・(1000/T)3
    57994・(1000/T)2-13995・(1000/T)+1632.9<Φ/A0<
    exp{-342.11・(1000/T)3+450.43・(1000/T)2
    212.19×(1000/T)+39.47}
     を成立させる定数A0が存在するように、前記目標相関色温度及び目標全光束を設定することを特徴とする請求項13乃至17のいずれか1に記載の照明システム。
  20.  複数のLED群に区分される複数のLEDチップに対して前記LED群毎に独立して電流を供給して前記LED群毎に発光させ、前記複数のLEDチップに対応して複数の波長変換領域に分割され且つ前記複数の波長変換領域が前記LED群に対応して複数の波長変換領域に区分されるとともに、前記波長変換領域毎に異なる波長変換特性を有する波長変換部材にLEDチップが発する光を供給し、前記波長変換領域ごとに互いに異なる色温度を有する一次光を放射させて前記一次光を合成して合成白色光を形成する照明方法であって、
     前記合成白色光の輝度を上昇させることに従い、前記LED群毎に供給する電流量を制御して前記LED群を順次点灯させることを特徴とする照明方法。
  21.  前記合成白色光の輝度を上昇させることに従い、色温度の低い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群から色温度の高い前記一次光を放射する前記波長変換領域に対応する前記LED群にかけ、前記LED群を順次点灯させることを特徴とする請求項20に記載の照明方法。
  22.  それぞれ発する光の色度が異なる2以上の発光ユニットからなり、前記発光ユニットのそれぞれから放射される一次光を合成した合成光を放射する発光ユニット群と、
     前記発光ユニット群から放射される合成光の色度点が、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図において第1色温度から前記第1色温度より高い第2色温度までの範囲で予め設定された、制御曲線上に位置するように、前記発光ユニットのそれぞれの発光を制御する制御手段と、を備えた発光装置であって、
     前記制御手段は、前記発光ユニット群から放射する合成光の目標全光束φ又は目標相関色温度Tの一方を設定するとともに前記一方に応じて他方を設定する目標値設定部と、前記発光ユニット群から放射される合成光の色温度及び全光束が前記目標値設定部によって設定された前記目標全光束φ及び前記目標相関色温度Tとなるように前記発光ユニットのそれぞれの発光を制御する発光制御部と、を備え、
     前記目標設定部は、前記目標相関色温度Tを少なくとも3500Kから4500Kの範囲内において順次変化させるとともに、前記合成光が照射される被照射物の前記発光装置に対する要求照度に対応させて4500Kにおける前記目標全光束φを3500Kにおける前記目標全光束φに対して2倍以上30倍以下に設定することを特徴とする発光装置。
  23.  前記目標設定部は、3500Kにおける前記被照射物の照度が100Luxから500Luxの範囲内、4500Kにおける前記被照射物の照度が300Luxから40000Luxの範囲内となるように前記目標全光束φを設定することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  24.  前記目標設定部は、前記目標相関色温度Tを2000Kから4500Kの範囲内において順次変化させるとともに、前記要求照度の範囲に対応させて4500Kにおける前記目標全光束φを2000Kにおける前記目標全光束φに対して10倍以上100倍以下に設定することを特徴とする請求項22又は23に記載の発光装置。
  25.  前記目標設定部は、2000Kにおける前記被照射物の照度が15Luxから20Luxの範囲内、4500Kにおける前記被照射物の照度が300Luxから40000Luxの範囲内となるように前記目標全光束φを設定することを特徴とする請求項22乃至24のいずれか1に記載の発光装置。
  26.  前記目標値設定部は、前記目標相関色温度Tの下限から上限までの設定範囲内において、不等式
     -80743・(1000/T)5+164973・(1000/T)4-135260・(1000/T)3
    57994・(1000/T)2-13995・(1000/T)+1632.9<Φ/A0<
    exp{-342.11・(1000/T)3+450.43・(1000/T)2
    212.19×(1000/T)+39.47}
     を成立させる定数A0が存在するように、前記目標全光束φを設定することを特徴とする請求項22乃至25のいずれか1に記載の発光装置。
  27.  前記発光ユニットは3以上であることを特徴とする請求項22乃至26のいずれか1に記載の発光装置。
  28.  それぞれ発する光の色度が異なる3以上の発光ユニットからなり、前記発光ユニットのそれぞれから放射される一次光を合成した合成光を放射する発光ユニット群と、前記発光ユニット群から放射される合成光の色度点が、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図において第1色温度から前記第1色温度より高い第2色温度までの範囲で予め設定された、上方に凸の制御曲線上に位置するように、前記発光ユニットのそれぞれの発光を制御する制御手段と、を備えた発光装置であって、
     前記制御手段は、前記発光ユニット群から放射する合成光の目標相関色温度T及び目標全光束φ設定する目標値設定部と、前記発光ユニット群から放射する合成光の色温度及び全光束が、前記目標値設定部によって設定された前記目標相関色温度T及び前記目標全光束φとなるように前記発光ユニットのそれぞれの発光を制御する発光制御部と、を有し、
     前記目標値設定部は、前記目標相関色温度Tに応じて前記目標光束Φを変化させ、不等式
     -80743・(1000/T)5+164973・(1000/T)4-135260・(1000/T)3
    57994・(1000/T)2-13995・(1000/T)+1632.9<Φ/A0<
    exp{-342.11・(1000/T)3+450.43・(1000/T)2
    212.19×(1000/T)+39.47}
     を成立させる定数A0が存在するように、前記目標相関色温度T及び前記目標全光束φを設定し、
     前記XY色度図において、前記発光ユニットのそれぞれが発する一次光の色度点を頂点として形成される多角形に前記制御曲線が包含されるように、前記発光ユニットのそれぞれが発する一次光の色度が定められていることを特徴とする発光装置。
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