WO2013061942A1 - 白色光源およびそれを用いた白色光源システム - Google Patents

白色光源およびそれを用いた白色光源システム Download PDF

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WO2013061942A1
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white light
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λmax1
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昌彦 山川
康博 白川
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株式会社東芝
東芝マテリアル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a white light source and a white light source system using the white light source, and more particularly to a white light source having an emission spectrum approximate to an emission spectrum of natural light and a white light source system using the same.
  • LEDs light emitting diodes
  • the LED has a long life and can save energy.
  • Patent Document 1 As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-242513 (Patent Document 1), a conventional white LED excites a YAG phosphor using a blue LED having an emission peak wavelength in the range of 400 to 530 nm, White light was realized by mixing the blue light of the LED and the yellow light of the YAG phosphor.
  • White light sources using LEDs are widely used as general lighting equipment such as traffic lights, backlights for liquid crystal display devices, and interior lights.
  • a white light source using a conventional blue LED has an emission spectrum whose peak height of blue light emitted from the blue LED is as high as 1.5 times the peak height of yellow light from the phosphor, and is affected by blue light. There was a strong tendency.
  • the conventional white LED has a strong emission peak of the blue LED.
  • white light with a strong blue peak is significantly different from natural light.
  • natural light means sunlight.
  • Patent Document 2 In consideration of the influence of such a white light source on the human body, International Publication WO 2008/069101 Pamphlet (Patent Document 2) mixes four types of emission peaks by combining LEDs and phosphors having different emission peaks. Provides white light with little deviation from the spectral luminous efficiency.
  • the spectral luminous efficiency refers to the sensitivity of the human eye to light, and is defined by the CIE (International Commission on Illumination) as the standard spectral relative luminous sensitivity V ( ⁇ ). Therefore, the spectral luminous efficiency and the standard spectral relative luminous sensitivity V ( ⁇ ) have the same meaning.
  • FIG. 1 shows the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) defined by CIE. That is, according to FIG. 1, humans recognize light having a wavelength of about 555 nm with the highest sensitivity.
  • Patent Document 2 aims to control light having a wavelength in the range of 420 to 490 nm in consideration of the influence of blue light on the human body. Such a method is considered to have the effect of normalizing the secretion of melatonin as a kind of hormone involved in regulation by the biological clock at night.
  • humans have a circadian rhythm (circadian rhythm, 24-hour rhythm) that is dominated by the body clock.
  • Human beings are based on living under natural light, but in modern society, lifestyles are diversifying, such as long indoor work and reversal of day and night. Continuing a life without natural light for a long time is disturbed by the circadian rhythm, and there are concerns about adverse effects on the human body.
  • a white light source using a current LED that is, a white light source using a blue LED, has an emission spectrum that is significantly different from that of natural light. If you live for a long time under the irradiation of such a white light source, there is a concern that it may adversely affect human circadian rhythm.
  • the present invention has been made to cope with such a problem, and an object of the present invention is to provide a white light source having an emission spectrum approximate to the emission spectrum of natural light.
  • a first white light source comprises a light emitting diode having a peak wavelength of 350 nm or more and 420 nm or less, and a phosphor layer comprising four or more phosphors having different peak wavelengths and a resin.
  • the white light source has an emission spectrum P ( ⁇ ), a black body radiation emission spectrum having the same color temperature as the white light source B ( ⁇ ), and a spectral luminous efficiency spectrum V ( ⁇ ), P (
  • P ( ⁇ ) a black body radiation emission spectrum having the same color temperature as the white light source B ( ⁇ )
  • V ( ⁇ ) a spectral luminous efficiency spectrum
  • the initial lighting and continuous 6000 time points of the white light source measured using the CIE chromaticity diagram The magnitude (difference) in chromaticity change after lighting is less than 0.010.
  • a second white light source according to the present invention is a white light source having a light emitting diode having a peak wavelength of 350 nm or more and 420 nm or less, and a phosphor layer comprising a phosphor and a resin.
  • the emission spectrum of black body radiation showing the same color temperature as the white light source is B ( ⁇ )
  • the spectral luminous efficiency spectrum is V ( ⁇ )
  • the wavelength at which P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ ) is maximum is ⁇ max1
  • B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ ) has a maximum wavelength ⁇ max2
  • the relational expression ⁇ 0.2 ⁇ [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))] ⁇ + 0.2
  • the mass ratio of the phosphors in the phosphor layer is 60 It is characterized by being from mass% to 90 mass%.
  • the relational expression: ⁇ 0.1 ⁇ [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))] ⁇ + 0.1 is more preferable.
  • the color temperature of the white light source is preferably 2500 to 7000K.
  • the phosphor layer preferably includes four or more phosphors having different peak wavelengths.
  • the thickness of the phosphor layer is preferably in the range of 0.1 mm to 3 mm.
  • the average particle diameter of the phosphor in the phosphor layer is in the range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • a space is formed between the phosphor layer and the light emitting diode.
  • the phosphor layer is preferably provided on the light emitting diode.
  • the fluorescent substance layer is provided on the light emitting diode through the transparent resin layer.
  • the white light source system of the present invention is constituted by using a plurality of white light sources according to the present invention.
  • the white light source according to the present invention can reproduce the same emission spectrum as natural light. For this reason, even if white light from a white light source is exposed for a long time, the adverse effect on the human body can be made to the same level as natural light. In addition, since four or more kinds of phosphors having different peak wavelengths are used, it is possible to provide a highly reliable white light source that suppresses a change in chromaticity when used for a long time.
  • V ((lambda)). It is a mathematical formula for obtaining an emission spectrum B ( ⁇ ) of black body radiation. It is a graph which shows an example of the emission spectrum of natural light in the daytime. It is a graph which shows an example of the emission spectrum of Asahi's natural light. It is a graph which shows an example of the emission spectrum of the natural light of sunrise. 2 is a graph showing an emission spectrum of Example 1. 4 is a graph showing (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) in Example 1.
  • FIG. 4 is a graph showing (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)) when black body radiation having the same color temperature as FIG. 3 is B ( ⁇ ).
  • 6 is a graph showing a difference A ( ⁇ ) in Example 1. It is sectional drawing which shows one Example of the white light source (bulb type) of this invention. 6 is a graph showing an emission spectrum of a white light source of Example 2. 10 is a graph showing (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) in Example 2.
  • Example 5 is a graph showing (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)) when black body radiation having the same color temperature as FIG. 4 is B ( ⁇ ).
  • 10 is a graph showing a difference A ( ⁇ ) in Example 2.
  • 6 is a graph showing an emission spectrum of Example 3.
  • 10 is a graph showing (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) in Example 3.
  • 6 is a graph showing (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)) when black body radiation having the same color temperature as FIG. 5 is B ( ⁇ ).
  • 10 is a graph showing a difference A ( ⁇ ) in Example 3.
  • 10 is a graph showing a difference A ( ⁇ ) of Comparative Example 1. It is sectional drawing which shows another Example of the white light source (bulb type) which concerns on this invention.
  • 10 is a graph showing an emission spectrum P ( ⁇ ) of a white light source of Comparative Example 2. It is a graph which shows the black body radiation B ((lambda)) whose color temperature is 5000K.
  • 10 is a graph showing (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of a white light source of Comparative Example 2.
  • 10 is a graph showing (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)) of a white light source of Comparative Example 2.
  • 10 is a graph showing a difference A ( ⁇ ) of a white light source of Comparative Example 2.
  • the white light source according to the embodiment of the present invention has an emission spectrum of white light source P ( ⁇ ), an emission spectrum of black body radiation showing the same color temperature as the white light source B ( ⁇ ), and a spectral luminous efficiency spectrum V
  • the wavelength that maximizes ( ⁇ ) and P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ ) is ⁇ max1
  • the wavelength that maximizes B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ ) is ⁇ max2
  • ⁇ 0.2 ⁇ [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))] ⁇ + 0.2
  • ⁇ represents a wavelength of 380 to 780 nm which is a visible light region.
  • the procedure for constructing a white light source that satisfies the above relational expression is as follows. First, the emission spectrum P ( ⁇ ) of a white light source is measured. The emission spectrum is measured by total luminous flux measurement using an integrating sphere according to JIS-C-8152. The color temperature is obtained by calculation from the emission spectrum. The unit of color temperature is Kelvin (K).
  • an emission spectrum B ( ⁇ ) of black body radiation that is the same as the color temperature of the white light source is obtained.
  • the emission spectrum B ( ⁇ ) is obtained from the Planck distribution.
  • the plank distribution can be obtained by the mathematical formula shown in FIG. In FIG. 2, h is the Planck constant, c is the speed of light, ⁇ is the wavelength, e is the base of the natural logarithm, k is the Boltzmann constant, and T is the color temperature. Since the emission spectrum of blackbody radiation is constant for h, c, e, and k, the emission spectrum corresponding to the wavelength ⁇ can be obtained if the color temperature T is determined.
  • black body radiation is also called black body radiation, and in the present invention, it indicates the emission spectrum of natural light (sunlight).
  • Natural light has different color temperatures, for example, during the day, in the morning, at sunrise, and in the evening.
  • FIG. 3 shows an example of an emission spectrum of natural light during the day (color temperature 5100K)
  • FIG. 4 shows an example of an emission spectrum of natural light in the morning (color temperature 4200K)
  • FIG. 5 shows natural light at sunrise (color temperature 2700K).
  • An example of the emission spectrum of each was shown. The morning direction in FIG. 4 assumes 7:00 am.
  • FIG. 6 shows an emission spectrum P ( ⁇ ) of Example 1 described later.
  • FIG. 7 shows (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of Example 1.
  • FIG. 8 shows (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)) when the emission spectrum of natural light during the day (FIG. 3) is B ( ⁇ ). showed that.
  • the spectral luminous efficiency shown in FIG. 1 was used for V ( ⁇ ) when obtaining FIG. 7 and FIG.
  • FIG. 7 shows a value obtained by multiplying the emission spectrum P ( ⁇ ) of Example 1 shown in FIG. 6 and the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) by a value for each wavelength, (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1). It is the figure which plotted the value divided by)).
  • FIG. 8 is obtained by dividing the value obtained by multiplying the emission spectrum B ( ⁇ ) and the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) of FIG. 3 by the value for each wavelength by (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)). It is the figure which plotted the value.
  • (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) indicates the intensity of the emission spectrum of black body radiation in the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) region, and is the maximum value (B ( ⁇ max2) ⁇ By dividing by V ( ⁇ max2)), a value with 1.0 as the upper limit can be obtained as shown in FIG.
  • the difference A ( ⁇ ) [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2 ) ⁇ V ( ⁇ max2))].
  • the white light source of the present embodiment is ⁇ 0.2 ⁇ [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))] ⁇ + 0.2.
  • FIG. 9 shows the difference A ( ⁇ ) in Example 1.
  • the range of the difference A ( ⁇ ) is ⁇ 0.03 ⁇ A ( ⁇ ) ⁇ + 0.02, and natural light during the day is reproduced.
  • the emission spectrum is designed to approximate the emission spectrum of black body radiation, it is more suitable for human circadian rhythm than the conventional white LED with a blue light peak protruding. Adverse effects can be greatly suppressed.
  • the emission spectrum may be controlled according to the purpose.
  • this white light source is used as a lighting equipment for a ward, a place where a long-time indoor work must be performed, or a room, adverse effects on the circadian rhythm of patients living there and workers performing work can be suppressed.
  • natural light can be reproduced, it can be applied to agricultural fields such as plant cultivation using natural light.
  • the white light source of the invention has a phosphor layer comprising a light emitting diode having a peak wavelength of 350 nm or more and 420 nm or less, four or more kinds of phosphors having different peak wavelengths, and a resin. Further, when the phosphor is excited by a light emitting diode having a peak wavelength of 350 to 420 nm, the peak wavelength of the phosphor is preferably in the range of 420 to 700 nm.
  • the present invention is characterized in that the magnitude of the chromaticity change after the initial lighting of the white light source using the CIE chromaticity diagram and after the continuous lighting for 6000 hours is less than 0.01.
  • chromaticity coordinates u ′ and v ′ after the initial lighting of the white light source and after continuous 6000 hours are measured according to JIS-Z-8518.
  • the magnitude of the chromaticity change can be reduced to less than 0.010, and further less than 0.0085. That the magnitude of the chromaticity change is less than 0.010 indicates a state in which there is almost no color change from the initial lighting even when used for a long time. Therefore, sunlight can be reproduced for a long time.
  • the phosphor layer includes four or more phosphors having different peak wavelengths and a resin. Moreover, it is preferable to use 4 or more types of fluorescent substance from which a peak wavelength differs, Furthermore, it is preferable to use 5 or more types of fluorescent substance.
  • the peak wavelength of each phosphor is preferably 150 nm or less, more preferably 10 to 100 nm, and more preferably 10 to 50 nm. That is, by combining four or more phosphors and further five or more phosphors from the blue region to the red region and shifting the peak wavelength every 10 to 100 nm, ⁇ 0.2 ⁇ difference A ( ⁇ ) ⁇ A method of realizing +0.2 is effective.
  • the white light source of the present invention excites a phosphor using a light emitting diode having a peak wavelength of 350 nm or more and 420 nm or less.
  • the combination of mutual absorption indicates that another phosphor is excited not only by the light of the light emitting diode but also by the light of the phosphor excited by the light of the light emitting diode. That is, it comprises a phosphor that is excited using both the light from the light emitting diode and the light from the phosphor.
  • each phosphor when four or more kinds of phosphors having different peak wavelengths are used, each phosphor emits light according to the light of the light emitting diode. Since the emission spectrum of the phosphor has an appropriate half-value width, the emission spectrum overlaps when the number of mixed phosphors increases. At the same time, the emission wavelength range of each phosphor overlaps with the absorption band of the other phosphor.
  • the emission of the blue phosphor excited by the light of the light emitting diode is absorbed by the green, yellow, and red phosphors, and green, yellow, red
  • the phosphor emits light.
  • the green phosphor emits light by two types of excitation sources, light from the light emitting diode and light emitted from the blue phosphor.
  • a similar phenomenon is that light emission from the green phosphor is absorbed by the red phosphor and red light emission, and light emission from the yellow phosphor is absorbed by the red phosphor and red light emission.
  • the phosphor that is excited not only by excitation by the light emitting diode but also by using the light emission of the phosphor it is possible to provide a white light source in which a change in chromaticity that is resistant to changes with time is suppressed. . Whether or not there is mutual absorption between the phosphors can be determined by examining the excitation spectrum of each phosphor.
  • the white light source according to the second invention has a light emitting diode having a peak wavelength of 350 nm or more and 420 nm or less, and a phosphor layer comprising a phosphor and a resin. Further, when the phosphor is excited by a light emitting diode having a peak wavelength of 350 to 420 nm, the peak wavelength of the phosphor is preferably in the range of 420 to 700 nm.
  • the mass ratio of the phosphors in the phosphor layer is 60% by mass or more and 90% by mass or less. If the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer is less than 60% by mass, the ratio of the phosphor is small, and thus the luminance of the phosphor layer as a whole tends to vary.
  • the light from the light emitting diode passes through the phosphor layer, it is difficult to control the difference A ( ⁇ ) within the target range.
  • the ratio of the phosphor in the phosphor layer is small, the light emitted from the light emitting diode (peak wavelength 350 to 420 nm) irradiated per phosphor powder becomes too much and the excitation density becomes high. If the excitation density becomes too high, it may cause the generation of defects in the phosphor.
  • the mass ratio of the phosphor by setting the mass ratio of the phosphor to 60 mass% or more, it is possible to prevent luminance deterioration when used for a long time.
  • the mass ratio of the phosphors in the phosphor layer it is possible to prevent luminance degradation by increasing the region where the phosphor itself emits light.
  • it is 70 to 85% by mass.
  • the mass ratio of the phosphor is preferably 100%, but in order to improve the strength of the phosphor layer, it is preferable that a resin region exists. Therefore, the upper limit of the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer is 90% by mass.
  • the decrease in luminance when used as a white light source for a long time can be suppressed by increasing the number of phosphors to 3 or more, further 4 or more and 5 or more having different peak wavelengths.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer there is a method of measuring by a mixing ratio of phosphor powder and resin for forming the phosphor layer.
  • the mass ratio of the phosphors in the phosphor layer [(weight of phosphor to be mixed / (weight of phosphor to be mixed + weight of resin to be mixed)] ⁇ 100 (%).
  • a predetermined amount of the phosphor layer is cut out, the weight of the cut out sample is measured, the resin component is removed, and the weight of the phosphor is measured. It is also effective to obtain a mass ratio of the phosphors of (the weight of the phosphor / the weight of the sample cut out) ⁇ 100 (%).
  • thermosetting resin such as a silicone resin is used as the resin constituting the phosphor layer, it can be measured even by such a method.
  • the phosphor layer is not evenly mixed with the phosphor layer, it causes a variation in luminance. Therefore, there is no problem even if the mass ratio of the phosphors in the entire phosphor layer is taken as a sample by cutting out a part of the phosphor layer.
  • a transparent resin layer is provided between the phosphor layer and the light emitting diode as will be described later, this transparent resin layer is not included in the phosphor layer.
  • an adhesive layer may be provided between the globe and the phosphor layer as necessary. However, the adhesive layer in this case is not included in the phosphor layer. In the present invention, it is important to control the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer in which the phosphor and the resin are mixed.
  • the thickness of the phosphor layer is preferably 0.1 mm or more and 3 mm or less. If the thickness of the phosphor layer is as thin as less than 0.1 mm, the light emission of the light emitting diode may penetrate through the phosphor layer and leak to the outside. If the light emission of the light emitting diode penetrates the phosphor layer, it becomes difficult to control the difference A ( ⁇ ) in the range of ⁇ 0.2 ⁇ A ( ⁇ ) ⁇ + 0.2.
  • the thickness of the phosphor layer exceeds 3 mm, the light emission of the light emitting diode does not spread over the entire thickness of the phosphor layer, so that the difference A ( ⁇ ) is -0.2 ⁇ A ( ⁇ ). It becomes difficult to control within the range of ⁇ + 0.2. Moreover, there is a possibility that the effect of mutual absorption due to light emission of the phosphor cannot be obtained sufficiently.
  • the thickness of the phosphor layer is preferably 0.2 to 1.0 mm.
  • the average particle size of the phosphor in the phosphor layer is preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. More preferably, it is 5 to 40 ⁇ m. If the average particle size of the phosphor is as small as less than 1 ⁇ m, the production of a small phosphor powder causes an increase in cost, and the fine powder of less than 1 ⁇ m is highly cohesive and it is difficult to form a uniform phosphor layer. It becomes. On the other hand, if it exceeds 100 ⁇ m, each phosphor powder becomes excessive and it becomes difficult to obtain a uniform white color.
  • the phosphor has an emission peak wavelength in the range of 420 to 700 nm when excited with a light source of 350 to 420 nm.
  • Such a white light source preferably has a light emission color temperature of 2500 to 7000K. If this color temperature is less than 2500K or more than 7000K, the color temperature may not be in natural light.
  • the preferred range of color temperature is 2700-6700K.
  • the color temperature can be adjusted by the mixing ratio of four or more phosphors.
  • the material of the phosphor is not particularly limited as long as the emission peak is in the range of 420 to 700 nm, but the following phosphor is preferable as the phosphor excited at 350 to 420 nm.
  • the half width of the peak wavelength of the emission spectrum of the phosphor is preferably 40 nm or more, and more preferably 50 to 100 nm. When the half-value width is within this range, it is easy to form a portion overlapping the emission spectrum between the phosphors having different peak wavelengths as described above, and thus it is easy to give a mutual absorption effect.
  • blue phosphor examples include europium activated alkaline earth phosphate phosphor (peak wavelength 440 to 455 nm), europium activated barium magnesium aluminate phosphor (peak wavelength 450 to 460 nm) and the like. It is done.
  • blue-green phosphors include europium activated strontium aluminate phosphors (peak wavelength: 480 to 500 nm) and europium and manganese activated barium magnesium aluminate phosphors (peak wavelength: 510 to 520 nm).
  • green phosphor examples include europium activated orthosilicate phosphor (peak wavelength 520 to 550 nm), europium activated ⁇ sialon phosphor (peak wavelength 535 to 545 nm), europium activated strontium sialon phosphor ( Peak wavelength 510 to 530 nm).
  • yellow phosphor examples include europium activated orthosilicate phosphor (peak wavelength 550 to 580 nm) and cerium activated rare earth aluminum garnet phosphor (peak wavelength 550 to 580 nm).
  • red phosphor examples include europium activated strontium sialon phosphor (peak wavelength 600 to 650 nm), europium activated calcium strontium nitride phosphor (peak wavelength 610 to 650 nm), europium activated oxysulfide Examples include lanthanum phosphors (peak wavelength: 620 to 630 nm), manganese activated magnesium fluorogermanate (peak wavelength: 640 to 660 nm), and europium activated alkaline earth nitride phosphors (peak wavelength: 600 to 650 nm).
  • europium-activated strontium sialon phosphor peak wavelength: 600 to 650 nm
  • europium-activated calcium strontium nitride phosphor peak wavelength: 610 to 650 nm
  • the difference A ( ⁇ ) it is preferable to use four or more, more preferably five or more of the blue phosphor, blue-green phosphor, green phosphor, yellow phosphor and red phosphor. .
  • the color temperature can be controlled by changing the mixing ratio of the respective phosphors.
  • the phosphor layer is preferably provided on the light emitting diode.
  • the fluorescent substance layer is provided on the light emitting diode through the transparent resin layer.
  • FIG. 10 shows a light bulb type white light source as an embodiment of the white light source according to the present invention.
  • 1 is an LED bulb (white light source)
  • 2 is an LED module
  • 3 is a base
  • 4 is a globe
  • 5 is an insulating member
  • 6 is a base
  • 7 is a substrate
  • 8 is an LED chip
  • 9 is fluorescent.
  • the body layer 10 is a transparent resin layer.
  • the white light source shown in FIG. 10 shows an example of a structure in which a space is provided between the phosphor layer and the light emitting diode.
  • the LED bulb 1 shown in FIG. 10 includes an LED module 2, a base part 3 on which the LED module 2 is installed, a globe 4 attached on the base part 3 so as to cover the LED module 2, and a base part 3 A base 6 attached to the lower end of the base plate 3 through an insulating member 5 and a lighting circuit 11 provided in the base 3.
  • the LED module 2 includes an LED chip 8 having a light emission peak wavelength of 350 to 420 nm mounted on a substrate 7.
  • a plurality of LED chips 8 are surface-mounted on the substrate 7.
  • a light emitting diode of InGaN, GaN, AlGaN or the like is used for the LED chip 8 emitting ultraviolet to purple light.
  • a wiring network (not shown) is provided on the surface of the substrate 7 (and further inside if necessary), and the electrodes of the LED chip 8 are electrically connected to the wiring network of the substrate 7.
  • a wiring 12 is drawn out on the side surface or the bottom surface of the LED module 2, and the wiring 12 is electrically connected to the lighting circuit 11 provided in the base portion 3.
  • the LED chip 8 is lit by a DC voltage applied via the lighting circuit 11.
  • a phosphor layer 9 that absorbs ultraviolet or violet light emitted from the LED chip 8 and emits white light.
  • the phosphor layer 9 is formed by combining four or more, or even five or more phosphors having different peak wavelengths. Further, the phosphor layer 9 is formed by mixing with a resin. Further, various phosphors may be mixed to form a mixed phosphor layer, or a multilayer phosphor layer in which about 1 to 3 types of phosphor layers are mixed.
  • the phosphor layer is provided on the inner surface of the globe 4.
  • the phosphor may be mixed with the outer surface of the globe 4 or the resin globe 4 itself.
  • the white light source according to the present invention is not limited to the above-mentioned bulb type, but can be applied to a fluorescent lamp type (long and thin type), a chandelier type, and the shape is not limited.
  • the transparent resin layer preferably has a thickness in the range of 0.01 to 0.1 mm.
  • a white light source that reproduces natural light can be provided. Further, a white light source system that reproduces the rhythm of natural light of the day can be obtained by combining white light sources that reproduce natural light such as daytime, sunrise, morning, and evening. Thereby, the white light source and white light source system which suppressed the bad influence to the circadian rhythm of a human body can be provided.
  • Example 1 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared. Next, as a phosphor that emits light when irradiated with an electromagnetic wave of 400 nm, a europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphor having a peak wavelength of 445 nm, a europium-activated strontium aluminate blue-green having a peak wavelength of 490 nm A phosphor, a europium-activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, a europium-activated orthosilicate yellow phosphor having a peak wavelength of 555 nm, and a europium-activated strontium sialon red phosphor having a peak wavelength of 630 nm A mixture was prepared.
  • a europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphor having a peak wavelength of 445 nm
  • the average particle size of each phosphor was 18 ⁇ m.
  • the bulb-type white light source shown in FIG. 10 was produced by mixing with a transparent resin (silicone resin) and applying to the inner surface of the globe.
  • the obtained white light source had a correlated color temperature of emission color of 5100K. This color temperature 5100K is a color temperature equivalent to natural light during the day.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.6 mm.
  • the europium activated strontium sialon red phosphor is a phosphor that is excited not only by the light emission of the LED chip but also by light such as a blue phosphor.
  • FIG. 6 shows the result of measuring the emission spectrum of the bulb-type white light source of Example 1 by measuring the total luminous flux using an integrating sphere according to JIS-C-8152. Further, (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of Example 1 was obtained using the spectral luminous distribution V ( ⁇ ) of FIG. FIG. Note that ⁇ max1 in Example 1 is 556 nm.
  • FIG. 3 shows the emission spectrum of black body radiation having a color temperature of 5100 K obtained by the Planck distribution (the formula of FIG. 2).
  • FIG. 8 shows the result of calculating (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)), where the emission spectrum of FIG. 3 is B ( ⁇ ). Note that ⁇ max2 is 556 nm.
  • Difference A ( ⁇ ) [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))].
  • the result is shown in FIG.
  • the difference A ( ⁇ ) from the natural light emission spectrum during the day is ⁇ 0.2 to +0.2 in the visible light region of 380 to 780 nm.
  • the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.03 to +0.02.
  • Example 2 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • a phosphor that emits light when irradiated with an electromagnetic wave of 400 nm a europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphor having a peak wavelength of 445 nm, a europium-activated strontium aluminate blue-green having a peak wavelength of 490 nm A phosphor, a europium-activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, a europium-activated orthosilicate yellow phosphor having a peak wavelength of 555 nm, and a europium-activated strontium sialon red phosphor having a peak wavelength of 630 nm A mixture was prepared.
  • the average particle diameter of each phosphor was 13 ⁇ m.
  • the bulb-type white light source shown in FIG. 10 was prepared by mixing with a transparent resin (silicone resin) and applying to the inner surface of the globe.
  • the obtained white light source had a correlated color temperature of emission color of 4200K. This color temperature 4200K is a color temperature equivalent to natural light in the morning.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.4 mm.
  • the europium activated strontium sialon red phosphor is a phosphor that is excited not only by the light emission of the LED chip but also by light such as a blue phosphor.
  • Example 2 the emission spectrum of the white light source of Example 2 was investigated by measuring the total luminous flux using an integrating sphere. The result is shown in FIG. Further, (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of Example 2 was obtained using the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) of FIG. FIG. Note that ⁇ max1 in Example 2 is 560 nm.
  • FIG. 4 shows the emission spectrum of black body radiation having a color temperature of 4200 K obtained by the Planck distribution (the formula of FIG. 2).
  • FIG. 13 shows the result of obtaining (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)), where the emission spectrum of FIG. 4 is B ( ⁇ ). Note that ⁇ max2 is 560 nm.
  • Difference A ( ⁇ ) [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))].
  • the result is shown in FIG.
  • the white light source according to Example 2 has a difference A ( ⁇ ) from the morning light emission spectrum in the range of ⁇ 0.2 to +0.2 in the visible light region of 380 to 780 nm. Specifically, the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.04 to +0.03.
  • Example 3 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • the phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm are europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm and europium-activated strontium aluminate blue-green phosphors having a peak wavelength of 490 nm.
  • a europium-activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, a europium-activated orthosilicate yellow phosphor having a peak wavelength of 555 nm, and a europium-activated strontium sialon red phosphor having a peak wavelength of 630 nm Composed of a mixture with.
  • the average particle diameter of each phosphor was 15 ⁇ m.
  • the color temperature of the emission color of the obtained white light source was a correlated color temperature of 2700K.
  • the color temperature of this white light source is the same color temperature as natural light at sunrise.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.5 mm.
  • the europium activated strontium sialon red phosphor is a phosphor that is excited not only by the light emission of the LED chip but also by light such as a blue phosphor.
  • Example 3 The emission spectrum of the white light source according to Example 3 was investigated by measuring the total luminous flux using an integrating sphere as in Example 1. The result is shown in FIG. Further, (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of Example 3 was obtained using the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) of FIG. FIG. Note that ⁇ max1 in Example 3 is 570 nm.
  • FIG. 5 shows the emission spectrum of black body radiation having a color temperature of 2700 K obtained by the Planck distribution (the formula of FIG. 2).
  • FIG. 17 shows the result of calculating (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)), where the emission spectrum of FIG. 5 is B ( ⁇ ). Note that ⁇ max2 is 570 nm.
  • Difference A ( ⁇ ) [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))].
  • the result is shown in FIG.
  • the white light source according to Example 3 has a difference A ( ⁇ ) from the emission spectrum of natural light at sunrise in the visible light region of ⁇ 0.2 to +0.2. Specifically, the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.03 to +0.15.
  • Example 4 An LED chip having an emission peak wavelength of 410 nm was prepared.
  • phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 410 nm europium-activated barium magnesium aluminate blue phosphor having a peak wavelength of 450 nm, europium having a peak wavelength of 515 nm, and manganese-activated barium magnesium Aluminate blue-green phosphor, europium activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, europium activated orthosilicate yellow phosphor having a peak wavelength of 555 nm, and europium having a peak wavelength of 630 nm
  • a mixture with activated calcium strontium oxynitride red phosphor was prepared.
  • Each phosphor had an average particle size of 22 ⁇ m.
  • the bulb-type white light source shown in FIG. 10 was prepared by mixing with a transparent resin (silicone resin) and applying to the inner surface of the globe.
  • the obtained white light source had a correlated color temperature of emission color of 5100K. This color temperature 5100K is a color temperature equivalent to natural light during the day.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.4 mm.
  • the europium activated strontium sialon red phosphor is a phosphor that is excited not only by the light emission of the LED chip but also by light such as a blue phosphor.
  • Example 4 the emission spectrum of the white light source of Example 4 was investigated by measuring the total luminous flux using an integrating sphere. Further, (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) was obtained using the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) of FIG. In Example 4, ⁇ max1 is 556 nm.
  • the emission spectrum of black body radiation having a color temperature of 5100 K was obtained from the Planck distribution (the formula in FIG. 2). Assuming that the emission spectrum of blackbody radiation is B ( ⁇ ), (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)) was obtained. Note that ⁇ max2 is 556 nm.
  • a white light source according to Comparative Example 1 was prepared by combining a blue light-emitting diode having an emission peak wavelength of 460 nm and a cerium-activated yttrium aluminum garnet yellow phosphor (average particle size: 6 ⁇ m).
  • the color temperature of the white light source of Comparative Example 1 was 5100 K, and the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.28 to +0.04 as shown in FIG.
  • the phosphor layer is prepared by mixing a transparent resin (silicone resin) and a cerium-activated yttrium aluminum garnet yellow phosphor and directly coating the light-emitting diode to a thickness of 0.1 mm.
  • the phosphor that emits light by electromagnetic waves of 400 nm includes a europium activated alkaline earth phosphate blue phosphor having a peak wavelength of 445 nm, a europium activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, and a peak wavelength. It is composed of a mixture with europium activated strontium sialon red phosphor of 625 nm. The average particle size of the phosphor was 28 ⁇ m.
  • a light bulb type white light source shown in FIG. 10 was produced.
  • the color temperature of the emission color of the obtained white light source was a correlated color temperature of 5000K. This color temperature is equivalent to that of natural light during the day.
  • the thickness of the phosphor layer was 1.2 mm.
  • the europium activated strontium sialon red phosphor is a phosphor that is excited not only by the light emission of the LED chip but also by light such as a blue phosphor.
  • Comparative Example 2 uses three types of phosphors having different peak wavelengths.
  • Example 2 the emission spectrum P ( ⁇ ) of the white light source according to Comparative Example 2 was investigated by measuring the total luminous flux using an integrating sphere. The result is shown in FIG. Further, FIG. 1 is obtained by calculating (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of Comparative Example 2 using the standard relative luminous sensitivity V ( ⁇ ) of FIG. 23. In the example, ⁇ max1 is 540 nm.
  • FIG. 22 shows the emission spectrum of black body radiation having a color temperature of 5000 K obtained by the Planck distribution (the formula of FIG. 2).
  • FIG. 24 shows the result of calculating (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)), where the emission spectrum of FIG. 22 is B ( ⁇ ). Note that ⁇ max2 is 555 nm.
  • the subjects (10 persons each) spent the daytime light from 9:00 to 17:00 under the same illuminance as the white light sources of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2, and secretion of melatonin at that night (21:00) The quantity was measured.
  • the melatonin secretion was analyzed by saliva test.
  • the secretion amount (average value of 10 persons) of each Example and the comparative example 2 was shown. The results are shown in Table 1 below.
  • the melatonin secretion amount of the subject increased as compared with the case where the conventional white light source of Comparative Example 1 was used.
  • Melatonin is a kind of hormone secreted from the pineal gland of the brain, and it is generally said that melatonin secretion is low during the day and high at night. This is thought to be due to living under natural light during the day. Therefore, melatonin is considered as a hormone necessary for obtaining a peaceful sleep. In the United States and the like, it is also widely used as a supplement for preventing oxidation in the body.
  • using the white light source of this example can provide the same effect as natural light, and sleep disorders and circadian rhythms.
  • the effect which suppresses going crazy can be expected.
  • daylight natural light (Example 1, Example 4 and Comparative Example 2)
  • sunrise natural light (Example 2)
  • morning natural light (Example 3)
  • white light source system By appropriately combining a plurality of them to form a white light source system, it is possible to reproduce light equivalent to one day of natural light.
  • Example 5 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm, and europium-activated strontium aluminate blue having a peak wavelength of 490 nm
  • a mixture with a red phosphor was prepared.
  • each phosphor was 10 ⁇ m.
  • a phosphor layer was directly provided on the light emitting diode by mixing with a transparent resin (silicone resin).
  • Example 5 is a one-chip type white light source. The thickness of the phosphor layer was 0.2 mm.
  • the europium activated strontium sialon red phosphor is a phosphor that is excited not only by the light emission of the LED chip but also by light such as a blue phosphor.
  • the obtained white light source had a correlated color temperature of emission color of 5100K.
  • This color temperature 5100K is a color temperature equivalent to natural light during the day.
  • the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.03 to +0.02.
  • Example 6 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm, and europium-activated strontium aluminate blue having a peak wavelength of 490 nm
  • a mixture with a red phosphor was prepared.
  • the average particle diameter of each phosphor was 13 ⁇ m.
  • Example 6 is a one-chip type white light source.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.2 mm.
  • the europium activated strontium sialon red phosphor is a phosphor that is excited not only by the light emission of the LED chip but also by light such as a blue phosphor.
  • Example 6 As a result of examining the emission spectrum of the white light source of Example 6, it was the same as Example 2. The difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.04 to +0.03.
  • Example 7 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • the phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm are europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm and europium-activated strontium aluminate blue-green phosphors having a peak wavelength of 490 nm.
  • a europium-activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, a europium-activated orthosilicate yellow phosphor having a peak wavelength of 555 nm, and a europium-activated strontium sialon red phosphor having a peak wavelength of 630 nm Composed of a mixture with.
  • the average particle diameter of each phosphor was 13 ⁇ m.
  • Example 7 is a one-chip type white light source.
  • the color temperature of the emission color of the obtained white light source was a correlated color temperature of 2700K.
  • the color temperature of this white light source is the same color temperature as natural light at sunrise.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.1 mm.
  • the europium activated strontium sialon red phosphor is a phosphor that is excited not only by the light emission of the LED chip but also by light such as a blue phosphor.
  • Example 7 As a result of examining the emission spectrum of the white light source of Example 7, it was the same as that of Example 3.
  • the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.03 to +0.15.
  • the melatonin secretion amount of the subject increased as compared with the case where the conventional white light source of Comparative Example 1 was used.
  • a one-chip type white light source in which a phosphor layer is provided on one LED chip is shown, but a type in which a plurality of LED chips are arranged and covered with one phosphor layer, that is, a multi-chip type white light source. It may be.
  • the LED chip 8a and the phosphor layer 9 for emitting natural light during the day, the LED chip 8b and the phosphor layer 9 for emitting natural light at sunrise, and the morning natural light are emitted.
  • the LED chip 8c and the phosphor layer 9 are arranged on a common substrate 7, and the LED chip 8a, 8b, 8c is accommodated in the same common globe 4 to constitute the white light source system 1a. Is possible.
  • a transparent resin layer may be provided between the LED chip 8 and the phosphor layer.
  • Each LED chip 8a, 8b, 8c is connected to the lighting circuit 11a by the wiring 12a.
  • the user can select an LED chip to be appropriately turned on by a switching mechanism (not shown) built in the lighting circuit 11a as required.
  • the white light source system 1a having the above configuration, it is possible to selectively receive daytime natural light, sunrise natural light, and morning natural light from the single white light source system 1a in accordance with the user's request and illumination cycle. It becomes possible. That is, a white light source system that reproduces the natural light rhythm of the day can be obtained by combining white light sources that reproduce natural light such as daytime, sunrise, morning, and evening.
  • Examples 8 to 12 As shown in Table 3, the combination of the phosphors was changed and mixed so that the difference A ( ⁇ ) was in the range of ⁇ 0.2 to +0.2. A light source was produced. The average particle size of the phosphor was 10 to 20 ⁇ m, and the thickness of the phosphor layer was in the range of 0.2 to 1.0 mm. The red phosphor shown in Table 3 is excited not only by the light emission of the LED but also by the light of the blue phosphor.
  • Examples 13 to 17 As shown in Table 4, the combination of phosphors was changed and mixed so that the difference A ( ⁇ ) was in the range of ⁇ 0.2 to +0.2. A light source was produced. The average particle size of the phosphor was 10 to 20 ⁇ m, and the thickness of the phosphor layer was in the range of 0.2 to 1.0 mm. The red phosphor shown in Table 4 is excited not only by the light emission of the LED but also by the light of the blue phosphor.
  • Examples 18 to 22 As shown in Table 5, the combination of the phosphors was changed and mixed so that the difference A ( ⁇ ) was in the range of ⁇ 0.2 to +0.2. A light source was produced. The average particle size of the phosphor was 10 to 20 ⁇ m, and the thickness of the phosphor layer was in the range of 0.2 to 1.0 mm. In addition, the red phosphor shown in Table 5 is excited not only by the light emission of the LED but also by the light of the blue phosphor.
  • Example 1A to 22A and Comparative Example 2A Using the white light sources of Examples 1 to 22 and Comparative Example 2, the chromaticity change characteristics were examined.
  • the method for measuring the magnitude of chromaticity change is to measure the emission spectrum of each white light source using an integrating sphere. From the measured emission spectrum, (u ′, v ′) is obtained by calculation. Next, (u ′, v ′) one hour after the initial lighting is measured. Next, the light is continuously lit for 6000 hours, and u ′ and v ′ when 6000 hours have elapsed are measured. The measurement was performed in an indoor environment at room temperature of 25 ° C. and humidity of 60%.
  • Example 23 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm, and europium-activated strontium aluminate blue having a peak wavelength of 490 nm
  • a mixture with a red phosphor was prepared.
  • the average particle size of each phosphor was 18 ⁇ m.
  • a light bulb-type white light source having the structure shown in FIG. 10 was prepared by mixing with a transparent resin (silicone resin) and applying to the inner surface of the globe.
  • the obtained white light source had a correlated color temperature of emission color of 5100K. This color temperature 5100K is a color temperature equivalent to natural light during the day.
  • the europium-activated strontium sialon red phosphor is a phosphor that is excited not only by light emitted from the LED chip but also by light such as a blue phosphor.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.4 mm.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer was 85% by mass. This value was determined by the ratio of the total weight of the phosphors to be mixed to the weight of the resin to be mixed.
  • Example 23 the result of measuring the emission spectrum of the bulb-type white light source of Example 23 by total luminous flux measurement using an integrating sphere according to JIS-C-8152 was almost the same as Example 1 shown in FIG. It was. Also, the result of obtaining (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of Example 23 using the spectral luminous distribution V ( ⁇ ) of FIG. It was almost the same as Example 1 shown in FIG. In Example 23, ⁇ max1 is 556 nm.
  • FIG. 3 shows the emission spectrum of black body radiation having a color temperature of 5100 K obtained by the Planck distribution (the formula of FIG. 2).
  • FIG. 8 shows the result of calculating (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)), where the emission spectrum of FIG. 3 is B ( ⁇ ). Note that ⁇ max2 is 556 nm.
  • Example 23 A ( ⁇ ) [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))].
  • the result was almost the same as Example 1 shown in FIG.
  • the difference A ( ⁇ ) from the natural light emission spectrum during the day is ⁇ 0.2 to +0.2 in the visible light region of 380 to 780 nm.
  • the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.03 to +0.02.
  • Example 24 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm, and europium-activated strontium aluminate blue having a peak wavelength of 490 nm
  • a mixture with a red phosphor was prepared.
  • the average particle size of each phosphor was 13 ⁇ m.
  • the bulb-type white light source shown in FIG. 10 was prepared by mixing with a transparent resin (silicone resin) and applying to the inner surface of the globe.
  • the obtained white light source had a correlated color temperature of emission color of 4200K. This color temperature 4200K is a color temperature equivalent to natural light in the morning.
  • Europium activated strontium sialon red phosphor is also excited by light such as blue phosphor.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.2 mm.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer was 80% by mass. This value was determined by the ratio of the total weight of the phosphors to be mixed to the weight of the resin to be mixed.
  • Example 2 the emission spectrum of the white light source of Example 24 was investigated by measuring the total luminous flux using an integrating sphere. The result was almost the same as that of Example 2 shown in FIG. Further, (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of Example 24 was obtained using the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) of FIG. FIG. Note that ⁇ max1 in Example 24 is also 560 nm.
  • FIG. 4 shows the emission spectrum of black body radiation having a color temperature of 4200 K obtained by the Planck distribution (the formula of FIG. 2).
  • FIG. 13 shows the result of obtaining (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)), where the emission spectrum of FIG. 4 is B ( ⁇ ). Note that ⁇ max2 is 560 nm.
  • Example 24 A ( ⁇ ) [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))].
  • the result is shown in FIG.
  • the white light source according to Example 24 has a difference A ( ⁇ ) from the morning light emission spectrum in the range of ⁇ 0.2 to +0.2 in the visible light region of 380 to 780 nm. Specifically, the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.04 to +0.03.
  • Example 25 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • the phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm are europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm and europium-activated strontium aluminate blue-green phosphors having a peak wavelength of 490 nm.
  • a europium-activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, a europium-activated orthosilicate yellow phosphor having a peak wavelength of 555 nm, and a europium-activated strontium sialon red phosphor having a peak wavelength of 630 nm Composed of a mixture with.
  • the average particle size of each phosphor was 15 ⁇ m.
  • a transparent resin silicone resin
  • the color temperature of the emission color of the obtained white light source was a correlated color temperature of 2700K.
  • the color temperature of this white light source is the same color temperature as natural light at sunrise.
  • Europium activated strontium sialon red phosphor is excited by light such as blue phosphor.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.3 mm.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer was 75% by mass. This value was determined by the ratio of the total weight of the phosphors to be mixed to the weight of the resin to be mixed.
  • Example 25 the emission spectrum of the white light source according to Example 25 was investigated by measuring the total luminous flux using an integrating sphere. The result was almost the same as that of Example 3 as shown in FIG. Further, (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of Example 25 was obtained using the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) of FIG. FIG. In Example 25, ⁇ max1 is 570 nm.
  • FIG. 5 shows the emission spectrum of black body radiation having a color temperature of 2700 K obtained by the Planck distribution (the formula of FIG. 2).
  • FIG. 17 shows the result of calculating (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)), where the emission spectrum of FIG. 5 is B ( ⁇ ). Note that ⁇ max2 is 570 nm.
  • Example 25 A ( ⁇ ) [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))].
  • the result was almost the same as that of Example 3 as shown in FIG. .
  • the white light source according to Example 25 has a difference A ( ⁇ ) from the natural light emission spectrum at sunrise of ⁇ 0.2 to +0.2 in the visible light region of 380 to 780 nm. Specifically, the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.03 to +0.15.
  • Example 26 An LED chip having an emission peak wavelength of 410 nm was prepared.
  • phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 410 nm europium-activated barium magnesium aluminate blue phosphor having a peak wavelength of 450 nm, europium having a peak wavelength of 515 nm, and manganese-activated barium magnesium Aluminate blue-green phosphor, europium activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, europium activated orthosilicate yellow phosphor having a peak wavelength of 555 nm, and europium having a peak wavelength of 630 nm
  • a mixture with activated calcium strontium nitride red phosphor was prepared. Each phosphor had an average particle size of 22 ⁇ m.
  • the bulb-type white light source shown in FIG. 10 was prepared by mixing with a transparent resin (silicone resin) and applying to the inner surface of the globe.
  • the obtained white light source had a correlated color temperature of emission color of 5100K. This color temperature 5100K is a color temperature equivalent to natural light during the day.
  • the europium activated calcium strontium nitride red phosphor is excited by light such as a blue phosphor.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.5 mm.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer was 65% by mass. This value was determined by the ratio of the total weight of the phosphors to be mixed to the weight of the resin to be mixed.
  • Example 2 the emission spectrum of the white light source of Example 26 was examined by measuring the total luminous flux using an integrating sphere. Further, (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) was obtained using the spectral luminous efficiency V ( ⁇ ) of FIG. Note that ⁇ max1 in Example 26 is 556 nm.
  • the emission spectrum of black body radiation having a color temperature of 5100 K was obtained from the Planck distribution (the formula in FIG. 2). Assuming that the emission spectrum of blackbody radiation is B ( ⁇ ), (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2)) was obtained. Note that ⁇ max2 is 556 nm.
  • Example 27 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • the phosphor that emits light by electromagnetic waves of 400 nm includes a europium activated alkaline earth phosphate blue phosphor having a peak wavelength of 445 nm, a europium activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, and a peak wavelength. It is composed of a mixture with europium activated strontium sialon red phosphor of 625 nm. The average particle size of the phosphor was 28 ⁇ m.
  • a light bulb type white light source shown in FIG. 10 was produced.
  • the color temperature of the emission color of the obtained white light source was a correlated color temperature of 5000K. This color temperature is equivalent to that of natural light during the day. It is excited by light such as europium activated strontium sialon red phosphor.
  • the thickness of the phosphor layer was 1.0 mm.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer was 80% by mass. This value was determined by the ratio of the total weight of the phosphors to be mixed to the weight of the resin to be mixed.
  • Example 27 the emission spectrum P ( ⁇ ) of the white light source according to Example 27 was investigated by measuring the total luminous flux using an integrating sphere. Further, (P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) of Example 27 was obtained using the standard relative luminous sensitivity V ( ⁇ ) of FIG. In Example 27, ⁇ max1 is 540 nm.
  • the emission spectrum of black body radiation with a color temperature of 5000 K was determined by the Planck distribution (the formula in FIG. 2).
  • the emission spectrum of FIG. 22 was determined. Note that ⁇ max2 is 555 nm.
  • Example 27 A ( ⁇ ) [(P ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (P ( ⁇ max1) ⁇ V ( ⁇ max1)) ⁇ (B ( ⁇ ) ⁇ V ( ⁇ )) / (B ( ⁇ max2) ⁇ V ( ⁇ max2))].
  • the difference A ( ⁇ ) from the natural light emission spectrum at sunrise is in the range of ⁇ 0.2 to +0.2 in the visible light region of 380 to 780 nm.
  • the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.2 to +0.1.
  • a white light source according to Comparative Example 3 was prepared by combining a blue light-emitting diode having an emission peak wavelength of 460 nm and a cerium-activated yttrium aluminum garnet yellow phosphor (average particle size: 6 ⁇ m).
  • the color temperature of the white light source of Comparative Example 3 was 5100 K, and the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.28 to +0.04 as shown in FIG.
  • the phosphor layer is prepared by mixing a transparent resin (silicone resin) and a cerium-activated yttrium aluminum garnet yellow phosphor and directly coating the light-emitting diode to a thickness of 0.1 mm.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer was 30% by mass. This value was determined by the ratio of the total weight of the phosphors to be mixed to the weight of the resin to be mixed.
  • the secretion amount (average value of 10 persons) of each Example when the melatonin secretion amount of the comparative example 3 was set to 100 was shown. The results are shown in Table 7 below.
  • the melatonin secretion amount of the subject increased as compared with the case where the conventional white light source of Comparative Example 3 was used.
  • Melatonin is a kind of hormone secreted from the pineal gland of the brain, and it is generally said that melatonin secretion is low during the day and high at night. This is thought to be due to living under natural light during the day. Therefore, melatonin is considered as a hormone necessary for obtaining a peaceful sleep. In the United States and the like, it is also widely used as a supplement for preventing oxidation in the body.
  • using the white light source of this example can provide the same effect as natural light, and sleep disorders and circadian rhythms.
  • the effect which suppresses going crazy can be expected.
  • daylight natural light (Example 23, Example 26 and Example 27), sunrise natural light (Example 24), and morning natural light (Example 25) were prepared separately.
  • sunrise natural light (Example 24)
  • morning natural light (Example 25)
  • Example 28 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm, and europium-activated strontium aluminate blue having a peak wavelength of 490 nm
  • a mixture with a red phosphor was prepared.
  • the average particle diameter of each phosphor was 10 ⁇ m.
  • a phosphor layer was directly provided on the light emitting diode by mixing with a transparent resin (silicone resin).
  • Example 28 is a one-chip type white light source.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.3 mm.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer was 70% by mass. This value was determined by the ratio of the total weight of the phosphors to be mixed to the weight of the resin to be mixed.
  • the obtained white light source had a correlated color temperature of emission color of 5100K.
  • This color temperature 5100K is a color temperature equivalent to natural light during the day.
  • the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.03 to +0.02.
  • Example 29 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm, and europium-activated strontium aluminate blue having a peak wavelength of 490 nm
  • a mixture with a red phosphor was prepared.
  • the average particle size of each phosphor was 13 ⁇ m.
  • Example 29 is a one-chip type white light source.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.2 mm.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer was 60% by mass. This value was determined by the ratio of the total weight of the phosphors to be mixed to the weight of the resin to be mixed.
  • Example 29 As a result of examining the emission spectrum of the white light source of Example 29, it was the same as that of Example 2.
  • the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.04 to +0.03.
  • Example 30 An LED chip having an emission peak wavelength of 400 nm was prepared.
  • the phosphors that emit light when irradiated with electromagnetic waves of 400 nm are europium-activated alkaline earth phosphate blue phosphors having a peak wavelength of 445 nm and europium-activated strontium aluminate blue-green phosphors having a peak wavelength of 490 nm.
  • a europium-activated orthosilicate green phosphor having a peak wavelength of 530 nm, a europium-activated orthosilicate yellow phosphor having a peak wavelength of 555 nm, and a europium-activated strontium sialon red phosphor having a peak wavelength of 630 nm Composed of a mixture with.
  • the average particle size of each phosphor was 13 ⁇ m.
  • Example 30 is a one-chip type white light source.
  • the color temperature of the emission color of the obtained white light source was a correlated color temperature of 2700K.
  • the color temperature of this white light source is the same color temperature as natural light at sunrise.
  • the thickness of the phosphor layer was 0.3 mm.
  • the mass ratio of the phosphor in the phosphor layer was 75% by mass. This value was determined by the ratio of the total weight of the phosphors to be mixed to the weight of the resin to be mixed.
  • Example 30 As a result of examining the emission spectrum of the white light source of Example 30, it was the same as that of Example 25.
  • the difference A ( ⁇ ) was ⁇ 0.03 to +0.15.
  • the melatonin secretion amount of the subject increased as compared with the case where the conventional white light source of Comparative Example 3 was used.
  • a one-chip type white light source in which a phosphor layer is provided on one LED chip is shown, but a type in which a plurality of LED chips are arranged and covered with one phosphor layer, that is, a multi-chip type white light source. It may be.
  • the LED chip 8a and the phosphor layer 9 for emitting natural light during the day, the LED chip 8b and the phosphor layer 9 for emitting natural light at sunrise, and the morning natural light are emitted.
  • the LED chip 8c and the phosphor layer 9 are arranged on a common substrate 7, and the LED chip 8a, 8b, 8c is accommodated in the same common globe 4 to constitute the white light source system 1a. Is possible.
  • a transparent resin layer may be provided between the LED chip 8 and the phosphor layer.
  • Each LED chip 8a, 8b, 8c is connected to the lighting circuit 11a by the wiring 12a.
  • the user can select an LED chip to be appropriately turned on by a switching mechanism (not shown) built in the lighting circuit 11a as required.
  • the white light source system 1a having the above configuration, it is possible to selectively receive daytime natural light, sunrise natural light, and morning natural light from the single white light source system 1a in accordance with the user's request and illumination cycle. It becomes possible. That is, a white light source system that reproduces the natural light rhythm of the day can be obtained by combining white light sources that reproduce natural light such as daytime, sunrise, morning, and evening.
  • the white light source according to this example has suppressed luminance deterioration.
  • the luminance deterioration was suppressed more in the other examples using four or more kinds of phosphors than in the example 27 using three kinds of phosphors.
  • the bulb-type white light source (Examples 23 to 26) in which the phosphor layer was provided on the inner surface of the globe was less deteriorated than the one-chip type white light source (Examples 28 to 30). It is considered that this is because the ratio of light emitted from the light emitting diode is relatively smaller in the light bulb type, so that the excitation density is reduced and deterioration of the phosphor is suppressed.
  • the white light source according to the present embodiment can provide a highly reliable white light source in which luminance degradation is suppressed while reproducing natural light.
  • LED bulb (white light source) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ... White light source system 2, 2a ... LED module 3 ... Base

Abstract

　ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、ピーク波長の異なる４種以上の蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層を有する白色光源において、白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、関係式：－０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、を満たし、かつ、ＣＩＥ色度図を用いた白色光源の点灯初期と連続６０００時間点灯後の色度変化の大きさが０．０１０未満であることを特徴とする。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比が６０質量％以上９０質量％以下としても良い。上記構成によれば、自然光を再現し、色度変化を抑制した長期信頼性が高い白色光源を提供することができる。

Description

白色光源およびそれを用いた白色光源システム
　本発明は、白色光源およびそれを用いた白色光源システムに係り、特に自然光の発光スペクトルに近似した発光スペクトルを有する白色光源およびそれを用いた白色光源システムに関する。
　近年、省エネルギー対策や二酸化炭素の排出量を削減する観点からＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した白色光源が注目されている。タングステンフィラメントを使った従来の白熱電球と比較して、ＬＥＤは長寿命で、かつ省エネルギーが可能である。
　従来の白色ＬＥＤは、特開平１０－２４２５１３号公報（特許文献１）に開示されているように、発光ピーク波長が４００～５３０ｎｍの範囲にある青色ＬＥＤを使用してＹＡＧ蛍光体を励起させ、ＬＥＤの青色光とＹＡＧ蛍光体の黄色光とを混合して白色光を実現していた。
　ＬＥＤを使用した白色光源は、信号機や液晶表示装置のバックライト、さらには室内灯などの一般用照明機器としても広く使用されている。従来の青色ＬＥＤを使った白色光源は、その発光スペクトルは青色ＬＥＤから発する青色光のピーク高さが蛍光体からの黄色光のピーク高さの１．５倍以上と高く、青色光の影響が強い傾向があった。
　一方、ＬＥＤを使用した白色光源の普及に伴って、白色光源の人体への悪影響が懸念され始めている。前述のように従来の白色ＬＥＤは青色ＬＥＤの発光ピークが強い。このような青色ピークの強い白色光は自然光とは大きく異なる光である。ここで自然光とは、太陽光を意味する。
　このような白色光源の人体への影響を考慮して、国際公開ＷＯ２００８／０６９１０１号パンフレット（特許文献２）では、発光ピークが異なるＬＥＤと蛍光体とを組合せて４種類の発光ピークを混合することにより分光視感効率とのずれが少ない白色光を提供している。
　ここで分光視感効率とは、人間の目の光に対する感度を視感度と呼び、ＣＩＥ（国際照明委員会）は標準分光比視感度Ｖ（λ）として定めたものである。従って、分光視感効率と標準分光比視感度Ｖ（λ）とは同じ意味である。図１にＣＩＥが定めた分光視感効率Ｖ（λ）を示す。すなわち、図１によれば、人間は波長が約５５５ｎｍの光を最も高い感度で認識することを表している。
　一方、特許文献２では、青色光の人体への影響を考慮して、波長が４２０～４９０ｎｍの範囲の光を制御することを目的としている。このような方法により、夜間において生物時計による調節に関わるホルモンの一種としてのメラトニンの分泌を正常化する効果があると考えられる。
　一方、人間は、体内時計で支配されるサーカディアンリズム（circadian rhythm:概日リズム、２４時間リズム）を有している。人間は、自然光の下で生活することを基本としているが、現代社会では、長時間の室内労働や昼夜逆転生活など生活スタイルが多様化している。自然光を浴びない生活を長期間続けていると、サーカディアンリズムに乱れが生じ人体への悪影響が懸念されている。
特開平１０－２４２５１３号公報 国際公開ＷＯ２００８／０６９１０１号パンフレット
　現在のＬＥＤを使用した白色光源、すなわち青色ＬＥＤを使用した白色光源は、自然光とは大きく異なる発光スペクトルを有している。このような白色光源の照射下で長時間生活していると人間のサーカディアンリズムに悪影響を与えることが懸念される。
　本発明は、このような問題に対処するためになされたものであり、自然光の発光スペクトルに近似した発光スペクトルを有する白色光源を提供することを目的としたものである。
　上記目的を達成するために本発明に係る第１の白色光源は、ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体と樹脂とを具備する蛍光体層とを有する白色光源において、白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長λｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、関係式：－０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、を満たし、かつ、ＣＩＥ色度図を用いて測定した白色光源の点灯初期と連続６０００時間点灯後との色度変化の大きさ（差）が０．０１０未満であることを特徴とするものである。
　また、本発明に係る第２の白色光源は、ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層とを有する白色光源において、白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、関係式：－０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、を満たし、かつ、蛍光体層中の蛍光体の質量比が６０質量％以上９０質量％以下であることを特徴とするものである。
　また、上記各白色光源において、関係式：－０．１≦［（Ｐ（λ）×V（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×V（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×V（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×V（λｍａｘ２））］≦＋０．１、を満たすことがより好ましい。また、白色光源の色温度は２５００～７０００Ｋであることが好ましい。
　さらに、第１の白色光源において、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体は、相互吸収する組合せが存在することが好ましい。また、第２の白色光源において、蛍光体層はピーク波長が異なる４種以上の蛍光体を具備することが好ましい。
　さらに、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体は、相互吸収する組合せが存在することが好ましい。また各白色光源において、蛍光体層の厚さが０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、蛍光体層中の蛍光体の平均粒径が１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
　また、蛍光体層と発光ダイオードとの間に空間が形成されていることが好ましい。また、蛍光体層は発光ダイオード上に設けられていることが好ましい。また、蛍光体層は透明樹脂層を介して発光ダイオード上に設けられていることが好ましい。
　また、本発明の白色光源システムは、上記本発明に係る白色光源を複数個用いて構成されていることを特徴とするものである。
　本発明に係る白色光源によれば、自然光と同じ発光スペクトルを再現できる。そのため、白色光源からの白色光を長時間浴びても人体への悪影響を自然光と同等のレベルにすることができる。また、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体を用いていることから、長時間使用した際の色度変化を抑制した信頼性が高い白色光源を提供することができる。
　さらに、蛍光体層中の蛍光体の質量比を調整した場合には、輝度低下を抑制した信頼性が高い白色光源を提供することができる。
分光視感効率Ｖ（λ）を示すグラフである。 黒体輻射の発光スペクトルＢ（λ）を求める数式である。 日中の自然光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。 朝日の自然光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。 日の出の自然光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。 実施例１の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例１の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。 図３と同色温度の黒体輻射をＢ（λ）としたときの、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。 実施例１の差異Ａ（λ）を示すグラフである。 本発明の白色光源（電球型）の一実施例を示す断面図である。 実施例２の白色光源の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例２の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。 図４と同色温度の黒体輻射をＢ（λ）としたときの、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。 実施例２の差異Ａ（λ）を示すグラフである。 実施例３の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例３の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。 図５と同色温度の黒体輻射をＢ（λ）としたときの、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。 実施例３の差異Ａ（λ）を示すグラフである。 比較例１の差異Ａ（λ）を示すグラフである。 本発明に係る白色光源（電球型）の他の一実施例を示す断面図である。 比較例２の白色光源の発光スペクトルＰ（λ）を示すグラフである。 色温度が５０００Ｋの黒体輻射Ｂ（λ）を示すグラフである。 比較例２の白色光源の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。 比較例２の白色光源の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。 比較例２の白色光源の差異Ａ（λ）を示すグラフである。
　本発明の実施形態に係る白色光源は、白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、－０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２の関係式を満たすことを特徴とするものである。ここでλは可視光領域である３８０～７８０ｎｍの波長を示す。
　上記関係式を満たす白色光源を構成する手順は以下の通りである。まず、白色光源の発光スペクトルＰ（λ）を測定する。発光スペクトルの測定はＪＩＳ－Ｃ－８１５２に準じて積分球を使用した全光束測定で実施するものとする。色温度は、発光スペクトルから計算により求めるものである。なお、色温度の単位はケルビン（Ｋ）である。
　次に、白色光源の色温度と同じ黒体輻射の発光スペクトルＢ（λ）を求める。発光スペクトルＢ（λ）はプランク分布により求める。プランク分布は図２に示す数式により求めることができる。図２中、ｈはプランク定数、ｃは光速、λは波長、ｅは自然対数の底、ｋはボルツマン定数、Ｔは色温度である。黒体輻射の発光スペクトルは、ｈ、ｃ、ｅ、ｋが定数であるため色温度Ｔが決まれば、波長λに応じた発光スペクトルを求めることができる。
　また、黒体輻射は黒体放射とも呼ばれ、本発明では自然光（太陽光）の発光スペクトルを示すものである。自然光は、例えば、日中、朝方、日の出、夕方の時にはそれぞれ色温度が異なっている。図３に日中の自然光（色温度５１００Ｋ）の発光スペクトルの一例を示し、図４に朝方の自然光（色温度４２００Ｋ）の発光スペクトルの一例を示し、図５に日の出の自然光（色温度２７００Ｋ）の発光スペクトルの一例をそれぞれ示した。なお、図４の朝方は午前７：００時を想定したものである。
　また、図６に後述する実施例１の発光スペクトルＰ（λ）を示した。一方、図７に、実施例１の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示した。また、図８に、日中の自然光（図３）の発光スペクトルをＢ（λ）としたときの、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示した。
　図７および図８を求める際のＶ（λ）は図１に示した分光視感効率を用いた。
　図７は、図６に示した実施例１の発光スペクトルＰ（λ）と分光視感効率Ｖ（λ）を各波長毎の値を掛け合わせた値を、（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））で割った値をプロットした図である。図７において、（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））が最大値となる波長は、λｍａｘ１＝５５６ｎｍである。
　また、図８は、図３の発光スペクトルＢ（λ）と分光視感効率Ｖ（λ）を各波長毎の値を掛け合わせた値を、（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））で割った値をプロットした図である。図８において、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））が最大となるのは、λｍａｘ２＝５５６ｎｍである。
　（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））は、分光視感効率Ｖ（λ）領域における白色光源の発光スペクトルの強さを示すものである。最大値である（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））で割ることにより、図７に示したように１．０を上限とした値とすることができる。
　また、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））は、分光視感効率Ｖ（λ）領域における黒体輻射の発光スペクトルの強さを示すものであり、最大値である（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））で割ることにより図８に示したように１．０を上限とした値とすることができる。
　次に、差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］を求める。本実施形態の白色光源は、－０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２である。この差異Ａ（λ）が－０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２であるということは、分光視感効率Ｖ（λ）領域における白色光源の発光スペクトルが黒体輻射の発光スペクトル、つまりは自然光の発光スペクトルに近似していることを示している。つまり、差異Ａ（λ）＝０であれば、自然光と同じ発光スペクトルを再現できるという意味である。
　図９に実施例１の差異Ａ（λ）を示した。図９から明らかな通り、実施例１は差異Ａ（λ）の範囲が－０．０３≦Ａ（λ）≦＋０．０２であり、日中の自然光を再現していることが分かる。
　このように本実施形態によれば、発光スペクトルを黒体輻射の発光スペクトルに近似するよう設計されているので、従来のような青色光のピークが突出した白色ＬＥＤと比べて人間のサーカディアンリズムに対する悪影響を大幅に抑制することができる。
　また、後述する実施例のように日の出の自然光や朝方の自然光を再現することもできるので、その目的に合わせて発光スペクトルを制御すればよい。また、日中の自然光、日の出の自然光、朝方の自然光を再現した白色光源を組合せて、一日の太陽光と同じ自然光を再現することも可能である。例えば、病棟や長時間の室内業務を行わなければならない場所や部屋の照明設備として、この白色光源を用いれば、そこで生活する患者や作業を行う労働者のサーカディアンリズムへの悪影響を抑制できる。また、自然光を再現できるので、自然光を利用した植物栽培などの農業分野などへの応用も可能である。
　また、発明の白色光源はピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体と樹脂とを具備する蛍光体層を有するものである。また、蛍光体はピーク波長３５０～４２０ｎｍの発光ダイオードで励起したとき、蛍光体のピーク波長が４２０～７００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
　また、本発明ではＣＩＥ色度図を用いた白色光源の点灯初期と連続６０００時間点灯後の色度変化の大きさが０．０１未満であることを特徴とするものである。
  色度変化の大きさの測定方法は、ＪＩＳ－Ｚ－８５１８に準じて、白色光源の点灯初期と連続６０００時間後の色度座標ｕ’、ｖ’をそれぞれ測定する。このときの色度座標の差である△ｕ’、△ｖ’を求め、色度変化の大きさ＝［（△ｕ’）２＋（△ｖ’）２］１／２にて求めるものである。
　第１の発明に係る白色光源は、この色度変化の大きさが０．０１０未満、さらには０．００８５未満と小さくすることができる。色度変化の大きさが０．０１０未満であるということは、長時間使用したとしても初期点灯時から色の変化がほとんどない状態を示す。そのため、長期に亘り、太陽光を再現することができる。
　また、第１の発明では、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層を有するものである。また、蛍光体は、ピーク波長の異なる４種類以上、さらには５種類以上の蛍光体を用いることが好ましい。また、各蛍光体のピーク波長は、１５０ｎｍ以下、さらには１０～１００ｎｍ、さらには１０～５０ｎｍずれていることが好ましい。つまり、青色領域～赤色領域にかけて、４種以上、さらには５種以上の蛍光体を使ってピーク波長を１０～１００ｎｍ毎にずらして組合せることにより、－０．２≦差異Ａ（λ）≦＋０．２を実現する方法が効果的である。
　また、ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体は、相互吸収する組合せが存在することが好ましい。本発明の白色光源は、ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードを使って蛍光体を励起させるものである。相互吸収する組合せがあるということは、単に発光ダイオードの光によって励起されるだけでなく、発光ダイオードの光によって励起された蛍光体の光によって別の蛍光体が励起されることを示す。つまり、発光ダイオードの光と蛍光体の光との両方の光を使用して励起される蛍光体を具備するものである。
　また、ピーク波長の異なる４種以上の蛍光体を使うと、発光ダイオードの光に応じて、それぞれの蛍光体が発光する。蛍光体の発光スペクトルは、適度な半値幅を持ったものであるため、蛍光体の混合種類が増加すると、発光スペクトルの重なりが生じる。同時にそれぞれの蛍光体の発光波長域が他の蛍光体の吸収帯に重なりが生じる。
　具体的には、青色、黄色、緑色、赤色蛍光体を混合する場合、発光ダイオードの光で励起された青色蛍光体の発光が、緑色、黄色、赤色蛍光体に吸収され、緑色、黄色、赤色蛍光体は発光する。この時、緑色蛍光体は発光ダイオードの光と青色蛍光体からの発光の二種類の励起源によって発光することになる。同様の現象が緑色蛍光体からの発光が赤色蛍光体に吸収され赤色発光、黄色蛍光体からの発光が赤色蛍光体に吸収され赤色発光と、赤色蛍光体にいたっては、発光ダイオードの光、青色蛍光体からの発光、緑色蛍光体からの発光、黄色蛍光体からの発光と４種類の励起源を持つことになる。
　このように発光ダイオードによる励起だけでなく、蛍光体の発光をも使用して励起される蛍光体を具備することにより、経時変化に強い色度変化が抑制された白色光源を提供することができる。なお、蛍光体同士で相互吸収があるか否かは、各蛍光体の励起スペクトルを調査すれば判明する。
　また、第２の発明に係る白色光源はピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層とを有するものである。また、蛍光体はピーク波長３５０～４２０ｎｍの発光ダイオードで励起したとき、蛍光体のピーク波長が４２０～７００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
　また、第２発明では、蛍光体層中の蛍光体の質量比を６０質量％以上９０質量％以下であることを特徴とするものである。蛍光体層中の蛍光体の質量比が６０質量％未満では蛍光体の存在割合が少ないため、蛍光体層全体としての輝度のばらつきを生じやすい。
　また、発光ダイオードの光が蛍光体層を通過してしまうと差異Ａ（λ）を目的の範囲に制御し難い。また、蛍光体層中の蛍光体の割合が少ないと、蛍光体粉末一粒あたりに照射される発光ダイオード（ピーク波長３５０～４２０ｎｍ）の光が相対的に多くなり過ぎて励起密度が高くなる。励起密度が高くなり過ぎると蛍光体の欠陥生成などの原因となるおそれがある。
　また、蛍光体の質量比を６０質量％以上にすることにより、長時間使用した際の輝度劣化を防ぐことができる。蛍光体層中の蛍光体の質量比を大きくすることにより、蛍光体自体が発光する領域を増やすことにより輝度劣化を防ぐことができる。好ましくは７０～８５質量％である。輝度低下を抑制するには蛍光体の質量比が１００％であることが好ましいが、蛍光体層の強度を向上させるためには樹脂領域が存在していた方が好ましい。そのため、蛍光体層中の蛍光体の質量比の上限は９０質量％とする。
　また、第２の発明において、蛍光体をピーク波長の異なる３種以上、さらには４種以上、５種以上と増やすことにより白色光源として長時間使用した際の輝度低下を抑制することができる。
　また、蛍光体層中の蛍光体の質量比の測定方法は、蛍光体層を形成するための蛍光体粉末と樹脂との混合比により測定する方法がある。この方法の場合、蛍光体層中の蛍光体の質量比＝［（混合する蛍光体の重量／（混合する蛍光体の重量＋混合する樹脂の重量）］×１００（％）となる。
　また、完成した蛍光体層から測定する場合は、所定量の蛍光体層を切り出し、切り出した試料の重量を測定した後、樹脂成分を除去して蛍光体の重量を測定し、蛍光体層中の蛍光体の質量比＝（蛍光体の重量／切り出した試料の重量）×１００（％）、により求めることも有効である。
　上記測定法において、樹脂成分を除去するには、蛍光体が酸化しない雰囲気や温度で焼失させる方法が好ましい。蛍光体層を構成する樹脂はシリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂が使われるので、このような方法であっても測定できる。
　また、蛍光体層は均一に蛍光体が混合されていないと輝度のばらつきの原因となる。そのため、蛍光体層の一部を切り出して試料としたとして全体の蛍光体層中の蛍光体の質量比としても問題はない。
　また、後述するように蛍光体層と発光ダイオード間に透明樹脂層を設けた場合、この透明樹脂層は蛍光体層には含めない。また、電球型白色光源の場合、必要に応じてグローブと蛍光体層の間に接着剤層を設ける場合があるが、この場合の接着剤層は蛍光体層には含めない。本発明では、蛍光体と樹脂を混合した蛍光体層中の蛍光体の質量比を制御することが重要なのである。
　また、蛍光体層の厚さは０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。蛍光体層の厚さが０．１ｍｍ未満と薄いと、発光ダイオードの発光が蛍光体層を突き抜けて外部に漏洩してしまう恐れがある。発光ダイオードの発光が蛍光体層を突き抜けてしまうと差異Ａ（λ）を－０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２の範囲に制御し難くなる。
　一方、蛍光体層の厚さが３ｍｍを超えて厚いと、発光ダイオードの発光が蛍光体層の厚さ方向全体に行き渡らないので反って差異Ａ（λ）を－０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２の範囲に制御し難くなる。また、蛍光体の発光による相互吸収の効果を十分得られないおそれがある。蛍光体層の厚さは、好ましくは０．２～１．０ｍｍである。
　また、蛍光体層中の蛍光体の平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。さらに好ましくは５～４０μｍである。蛍光体の平均粒径が１μｍ未満と小さいと、小さな蛍光体粉末を製造することはコストアップの要因となると共に１μｍ未満の微粉末は凝集性が高く均一な蛍光体層を形成するのが困難となる。一方、１００μｍを超えて大きいと、個々の蛍光体粉末が過大になり均一な白色を得難くなる。
　また、蛍光体は、３５０～４２０ｎｍの発光源で励起させたとき、蛍光体の発光ピーク波長が４２０～７００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
　このような白色光源は、発光の色温度が２５００～７０００Ｋであることが好ましい。この色温度が２５００Ｋ未満および７０００Ｋを超えると、自然光にない色温度となってしまうおそれがある。色温度の好ましい範囲は２７００～６７００Ｋである。色温度の調整は、４種以上の蛍光体の混合比で調整できる。
　蛍光体の材質は、発光ピークが４２０～７００ｎｍにあれば特に限定されるものではないが、３５０～４２０ｎｍで励起される蛍光体として次の蛍光体が好ましい。また、蛍光体の発光スペクトルのピーク波長の半値幅は４０ｎｍ以上、さらには５０～１００ｎｍと広いものが好ましい。半値幅がこの範囲であると、前述のようにピーク波長の異なる蛍光体間で発光スペクトルに重なる部分を形成し易いので相互吸収効果を付与し易い。
　青色蛍光体（Ｂ）の例としては、ユーロピウム付活アルカリ土類リン酸塩蛍光体（ピーク波長４４０～４５５ｎｍ）やユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩蛍光体（ピーク波長４５０～４６０ｎｍ）などが挙げられる。また、青緑色蛍光体として、ユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩蛍光体（ピーク波長４８０～５００ｎｍ）や、ユーロピウム、マンガン付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩蛍光体（ピーク波長５１０～５２０ｎｍ）などが挙げられる。
　緑色蛍光体（Ｇ）の例としては、ユーロピウム付活オルソ珪酸塩蛍光体（ピーク波長５２０～５５０ｎｍ）、ユーロピウム付活βサイアロン蛍光体（ピーク波長５３５～５４５ｎｍ）、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（ピーク波長５１０～５３０ｎｍ）などが挙げられる。
　また、黄色蛍光体（Ｙ）の例としては、ユーロピウム付活オルソ珪酸塩蛍光体（ピーク波長５５０～５８０ｎｍ）やセリウム付活希土類アルミニウムガーネット蛍光体（ピーク波長５５０～５８０ｎｍ）などが挙げられる。
　また、赤色蛍光体（Ｒ）の例としては、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（ピーク波長６００～６５０ｎｍ）、ユーロピウム付活カルシウムストロンチウム窒化物蛍光体（ピーク波長６１０～６５０ｎｍ）、ユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体（ピーク波長６２０～６３０ｎｍ）、マンガン付活マグネシウムフロロジャーマネート（ピーク波長６４０～６６０ｎｍ）やユーロピウム付活アルカリ土類窒化物蛍光体（ピーク波長６００～６５０ｎｍ）などが挙げられる。
　特に、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（ピーク波長６００～６５０ｎｍ）およびユーロピウム付活カルシウムストロンチウム窒化物蛍光体（ピーク波長６１０～６５０ｎｍ）は相互吸収効果が得易いので好ましい。
　前記差異Ａ（λ）を制御するためには、上記青色蛍光体、青緑色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体および赤色蛍光体の中から４種以上、さらには５種以上用いることが好ましい。また、色温度の制御は、それぞれの蛍光体の混合割合を変えることにより制御できる。
　また、蛍光体層と発光ダイオードとの間に空間があることが好ましい。また、蛍光体層は発光ダイオード上に設けられていることが好ましい。また、蛍光体層は透明樹脂層を介して発光ダイオード上に設けられていることが好ましい。
　次に白色光源の構造について説明する。図１０に本発明に係る白色光源の一実施形態例としての電球型白色光源を示した。図中、符号１はＬＥＤ電球（白色光源）であり、２はＬＥＤモジュール、３は基体部、４はグローブ、５は絶縁部材、６は口金、７は基板、８はＬＥＤチップ、９は蛍光体層、１０は透明樹脂層である。図１０に示す白色光源では蛍光体層と発光ダイオードとの間に空間を設けた構造の一例を示すものである。
　すなわち、図１０に示すＬＥＤ電球１は、ＬＥＤモジュール２と、ＬＥＤモジュール２が設置された基体部３と、ＬＥＤモジュール２を覆うように基体部３上に取り付けられたグローブ４と、基体部３の下端部に絶縁部材５を介して取り付けられた口金６と、基体部３内に設けられた点灯回路１１とを具備する。
　ＬＥＤモジュール２は、基板７上に実装された発光ピーク波長３５０～４２０ｎｍのＬＥＤチップ８を備えている。基板７上には複数のＬＥＤチップ８が面実装されている。紫外乃至紫色発光のＬＥＤチップ８には、ＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系等の発光ダイオードが用いられる。基板７の表面（さらに必要に応じて内部）には、配線網（図示せず）が設けられており、ＬＥＤチップ８の電極は基板７の配線網と電気的に接続されている。ＬＥＤモジュール２の側面もしくは底面には、配線１２が引き出されており、この配線１２が基体部３内に設けられた点灯回路１１と電気的に接続されている。ＬＥＤチップ８は、点灯回路１１を介して印加される直流電圧により点灯する。
　グローブ４の内面には、ＬＥＤチップ８から出射された紫外乃至紫色光を吸収して白色光を発光する蛍光体層９が設けられている。蛍光体層９は、４種以上さらには５種以上のピーク波長が異なる蛍光体を組合せて形成される。また、樹脂と混合して蛍光体層９を形成するものである。また、各種蛍光体は、すべて混合して混合蛍光体層としてもよいし、１～３種類程度ずつ混合した蛍光体層を多層化した多層蛍光体層としてもよい。
　また、図１０ではグローブ４の内面に蛍光体層を設けた構造としたが、グローブ４の外面や樹脂製グローブ４自体に蛍光体を混合する構造であってもよい。また、本発明に係る白色光源は、上記電球型に限らず、蛍光灯タイプ（長細いもの）、シャンデリアタイプなどにも適用でき、その形状も限定されるものではない。
　また、図１０では電球型白色光源を例示したが、本発明はこれに限らず、蛍光体層は発光ダイオード上に設けられている構造や、蛍光体層が透明樹脂層を介して発光ダイオード上に設けられている構造にも適用可能である。透明樹脂層は厚さ０．０１～０．１ｍｍの範囲であることが好ましい。
　以上のように、差異Ａ（λ）を－０．２≦Ａ（λ）≦＋０．２に制御することにより、自然光を再現した白色光源を提供することができる。また、日中、日の出、朝方、夕方などの各自然光を再現した白色光源をそれぞれ組合せて一日の自然光のリズムを再現した白色光源システムとすることもできる。これにより、人体のサーカディアンリズムへの悪影響を抑制した白色光源および白色光源システムを提供することができる。
（実施例）
（実施例１）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体とピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体の混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１８μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：１５：２０：１５：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示した電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。
　また、蛍光体層の厚さは０．６ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
　次に、ＪＩＳ－Ｃ－８１５２に準じて積分球を使用した全光束測定により、実施例１の電球型白色光源の発光スペクトルを測定した結果を図６に示す。また、図１の分光視感分布V（λ）を使用して、実施例１の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図７である。なお、実施例１のλｍａｘ１は５５６ｎｍである。
　次に、色温度５１００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図３である。図３の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図８である。なお、λｍａｘ２は５５６ｎｍである。
　実施例１の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図９に示す。図９から明らかなように、実施例１に係る白色光源では、日中の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．０３～＋０．０２であった。
（実施例２）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体とピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体の混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝１０：１５：２５：２０：３０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が４２００Ｋであった。この色温度４２００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。
　また、蛍光体層の厚さは０．４ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
　実施例１同様に積分球を使った全光束測定により、実施例２の白色光源の発光スペクトルを調査した。その結果を図１１に示す。また、図１の分光視感効率V（λ）を使用して、実施例２の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図１２である。なお、実施例２のλｍａｘ１は５６０ｎｍである。
　次に、色温度４２００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図４である。図４の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図１３である。なお、λｍａｘ２は５６０ｎｍである。
　実施例２の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図１４に示す。図１４から明らかなように、実施例２に係る白色光源は、朝方の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．０４～＋０．０３であった。
（実施例３）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。なお、各蛍光体の平均粒径は１５μｍとした。蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝５：１０：２０：２５：４０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度２７００Ｋであった。この白色光源の色温度は日の出の自然光と同等の色温度である。
　また、蛍光体層の厚さは０．５ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
　実施例１と同様に積分球を使用した全光束測定により、実施例３に係る白色光源の発光スペクトルを調査した。その結果を図１５に示す。また、図１の分光視感効率V（λ）を使用して、実施例３の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図１６である。なお、実施例３のλｍａｘ１は５７０ｎｍである。
　次に、色温度２７００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図５である。図５の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図１７である。なお、λｍａｘ２は５７０ｎｍである。
　実施例３の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図１８に示す。図１８から明らかなように、実施例３に係る白色光源は、日の出の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が、可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．０３～＋０．１５であった。
（実施例４）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４１０ｎｍのものを用意した。次に、４１０ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４５０ｎｍであるユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が５１５ｎｍであるユーロピウムと、マンガン付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活カルシウムストロンチウム酸窒化物赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は２２μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：２０：１５：２０：１５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。
　また、蛍光体層の厚さは０．４ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
　実施例１同様に積分球を使用した全光束測定により、実施例４の白色光源の発光スペクトルを調査した。また、図１の分光視感効率V（λ）を使って、（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めた。なお、実施例４のλｍａｘ１は５５６ｎｍである。
　次に、色温度５１００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めた。黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めた。なお、λｍａｘ２は５５６ｎｍである。
　実施例４の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。実施例４の白色光源は、日中の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．１８～＋０．１９であった。
（比較例１）
　発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色発光ダイオードと、セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット黄色蛍光体（平均粒径６μｍ）とを組み合わせて、比較例１に係る白色光源を作製した。比較例１の白色光源の色温度は５１００Ｋであり、差異Ａ（λ）は図１９に示した通り－０．２８～＋０．０４であった。蛍光体層は、透明樹脂（シリコーン樹脂）とセリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット黄色蛍光体とを混合して、発光ダイオード上に直接塗付して、厚さ０．１ｍｍとしたものである。
（比較例２）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。この４００ｎｍの電磁波により発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が６２５ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。また、蛍光体の平均粒径は２８μｍとした。
　蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：４０：３０の比率で混合し、さらに透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度５０００Ｋであった。この色温度は日中の自然光と同等の色温度である。
　また、蛍光体層の厚さは１．２ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。比較例２はピーク波長の異なる３種の蛍光体を用いたものである。
　次に実施例１と同様に、積分球を使用した全光束測定により、比較例２に係る白色光源の発光スペクトルＰ（λ）を調査した。その結果を図２１に示す。また、図１の標準比視感度Ｖ（λ）を使って、比較例２の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図２３である。なお、実施例のλｍａｘ１は５４０ｎｍである。
　次に、色温度５０００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図２２である。図２２の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図２４である。なお、λｍａｘ２は５５５ｎｍである。
　実施例の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図２５に示す。図２５から明らかなように、比較例２の白色光源は、日の出の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が、可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．２～＋０．１であった。
　実施例１～４と比較例１～２との白色光源を同照度下で被験者（各１０人）が日中９：００から１７：００まで過ごし、その夜（２１：００）にメラトニンの分泌量の測定を行った。なお、メラトニンの分泌量の分析は唾液検査で実施した。また、比較例１のメラトニン分泌量を１００としたときの各実施例および比較例２の分泌量（１０人の平均値）を示した。その結果を下記表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１に示す結果から明らかなように、各実施例に係る白色光源においては、従来の比較例１の白色光源を使用した場合と比較して、被験者のメラトニンの分泌量が多くなった。メラトニンは脳の松果体から分泌されるホルモンの一種であり、一般的に昼間はメラトニンの分泌量は低く、夜間は高くなるといわれている。これは日中においては自然光の下で暮らしているためと考えられている。そのため、メラトニンは安らかな睡眠を得るために必要なホルモンと考えられている。また、米国等では体内の酸化を防止するサプリメントとしても広く使用されている。
　従って、自然光を浴びることが困難な環境（病棟や長時間の室内活動など）では本実施例の白色光源を使用することにより、自然光を浴びるのと同等の効果が得られ、睡眠障害やサーカディアンリズムが狂うことを抑制する効果が期待できる。
　また、各実施例においては、日中の自然光（実施例１，実施例４および比較例２）、日の出の自然光（実施例２）および朝方の自然光（実施例３）を別々に作製したが、適宜、それらの複数個を組み合わせて白色光源システムを構成することにより、一日の自然光と同等の光を再現することもできる。
（実施例５）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１０μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：１５：２０：１５：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混ぜて、発光ダイオード上に直接蛍光体層を設けた。実施例５はワンチップ型の白色光源である。また、蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。また、また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
　得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。また、実施例５の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例１と同様であった。また、差異Ａ（λ）は－０．０３～＋０．０２であった。
（実施例６）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝１０：１５：２５：２０：３０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
　次に、発光ダイオード上に厚さ０．０５ｍｍの透明樹脂層を設けて、その上に蛍光体層を設けた。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が４２００Ｋであった。この色温度４２００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。実施例６はワンチップ型の白色光源である。また、蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
　また、実施例６の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例２と同様であった。また、差異Ａ（λ）は－０．０４～＋０．０３であった。
（実施例７）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝５：１０：２０：２５：４０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
　次に、発光ダイオード上に厚さ０．０３ｍｍの透明樹脂層を設けて、その上に蛍光体層を設けた。また、実施例７はワンチップ型の白色光源である。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度２７００Ｋであった。この白色光源の色温度は日の出の自然光と同等の色温度である。
　また、蛍光体層の厚さは０．１ｍｍとした。また、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップの発光のみならず、青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
　また、実施例７の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例３と同様であった。また、差異Ａ（λ）は－０．０３～＋０．１５であった。
　実施例５～７の白色光源を用いて、実施例１と同様の方法にてメラトニンの分泌量を調べた。その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表２に示す結果から明らかなように、各実施例に係る白色光源においては、従来の比較例１の白色光源を使用した場合と比較して、被験者のメラトニンの分泌量が多くなった。各実施例では、１つのＬＥＤチップに蛍光体層を設けたワンチップ型白色光源で示したが、複数個のＬＥＤチップを並べて一つの蛍光体層で覆うタイプ、つまりはマルチチップ型の白色光源であってもよい。
　また、図２０に示すように、日中の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ａおよび蛍光体層９と、日の出の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ｂおよび蛍光体層９と、朝方の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ｃおよび蛍光体層９とを共通した基板７上に配置し、これらのＬＥＤチップ８ａ，８ｂ，８ｃを同一の共通するグローブ４内に収容して白色光源システム１ａを構成することも可能である。また、ＬＥＤチップ８と蛍光体層の間に透明樹脂層を設けてもよい。
　各ＬＥＤチップ８ａ，８ｂ，８ｃは、配線１２ａによって点灯回路１１ａに接続されている。使用者は要望に応じて点灯回路１１ａに内蔵された図示しない切替機構によって適宜点灯させるＬＥＤチップを選択できるように構成されている。
　上記構成を有する白色光源システム１ａによれば、使用者の要望や照明周期に応じて日中の自然光、日の出の自然光および朝方の自然光を１基の白色光源システム１ａから選択的に享受することが可能になる。すなわち、日中、日の出、朝方、夕方などの各自然光を再現した白色光源をそれぞれ組合せて一日の自然光のリズムを再現した白色光源システムとすることもできる。
（実施例８～１２）
　表３に示すように蛍光体の組合せを変えて差異Ａ（λ）が－０．２～＋０．２の範囲になるように混合して、実施例１と同様の色温度５１００Ｋの電球型白色光源を作製した。また、蛍光体の平均粒径は１０～２０μｍ、蛍光体層の厚さは０．２～１．０ｍｍの範囲内とした。また、表３に示した赤色蛍光体は、ＬＥＤの発光のみならず、青色蛍光体の光などによっても励起されるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
（実施例１３～１７）
　表４に示すように蛍光体の組合せを変えて差異Ａ（λ）が－０．２～＋０．２の範囲になるように混合して、実施例２と同様の色温度４２００Ｋの電球型白色光源を作製した。また、蛍光体の平均粒径は１０～２０μｍ、蛍光体層の厚さは０．２～１．０ｍｍの範囲内とした。また、表４に示した赤色蛍光体は、ＬＥＤの発光のみならず、青色蛍光体の光などによっても励起されるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
（実施例１８～２２）
  表５に示すように蛍光体の組合せを変えて差異Ａ（λ）が－０．２～＋０．２の範囲になるように混合して、実施例２と同様の色温度２７００Ｋの電球型白色光源を作製した。また、蛍光体の平均粒径は１０～２０μｍ、蛍光体層の厚さは０．２～１．０ｍｍの範囲内とした。また、表５に示した赤色蛍光体は、ＬＥＤの発光のみならず、青色蛍光体の光などによっても励起されるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
（実施例１Ａ～２２Ａおよび比較例２Ａ）
　実施例１～２２および比較例２の白色光源を用いて色度変化特性を調べた。色度変化の大きさの測定方法は、各白色光源を積分球にて発光スペクトルを測定する。測定した発光スペクトルから、計算にて（ｕ’、ｖ’）を求める。次に、初期点灯してから１時間後の（ｕ’、ｖ’）を測定する。次に、そのまま６０００時間連続点灯させ、６０００時間経過時点のｕ’、ｖ’を測定する。なお、測定は室温２５℃、湿度６０％の室内環境で行った。初期点灯時から１時間後の（ｕ’、ｖ’）と６０００時間経過後の（ｕ’、ｖ’）から、それぞれ差分△ｕ’、△ｖ’を求める。色度変化の大きさ（Δ）は、色度変化の大きさ＝［（△ｕ’）２＋（△ｖ’）２］１／２の式により求めた。その結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　上記表６に示す結果から分かる通り、本実施例にかかる白色光源は輝度劣化が抑制されていた。このため、自然光を再現した上で、色度変化を抑制した信頼性の高い白色光源を提供できることが分かった。
（実施例２３）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１８μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：１５：２０：１５：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す構造を有する電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は、ＬＥＤチップからの発光のみならず青色蛍光体などの光によっても励起される蛍光体である。
　また、蛍光体層の厚さは０．４ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は８５質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
　次に、ＪＩＳ－Ｃ－８１５２に準じて積分球を使用した全光束測定により、実施例２３の電球型白色光源の発光スペクトルを測定した結果は、図６に示す実施例１とほぼ同一であった。また、図１の分光視感分布V（λ）を使用して、実施例２３の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めた結果も図７に示す実施例１とほぼ同一であった。なお、実施例２３のλｍａｘ１は５５６ｎｍである。
　次に、色温度５１００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図３である。図３の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図８である。なお、λｍａｘ２は５５６ｎｍである。
　実施例２３の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果は図９に示す実施例１とほぼ同一であった。図９から明らかなように、実施例２３に係る白色光源では、日中の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．０３～＋０．０２であった。
（実施例２４）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。
　なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝１０：１５：２５：２０：３０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が４２００Ｋであった。この色温度４２００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は青色蛍光体などの光でも励起されるものである。
　また、蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は８０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
　実施例１同様に積分球を使った全光束測定により、実施例２４の白色光源の発光スペクトルを調査した。その結果は図１１に示す実施例２とほぼ同一であった。また、図１の分光視感効率V（λ）を使用して、実施例２４の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図１２である。なお、実施例２４のλｍａｘ１も５６０ｎｍである。
　次に、色温度４２００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図４である。図４の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図１３である。なお、λｍａｘ２は５６０ｎｍである。
　実施例２４の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果を図１４に示す。図１４から明らかなように、実施例２４に係る白色光源は、朝方の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．０４～＋０．０３であった。
（実施例２５）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。
　なお、各蛍光体の平均粒径は１５μｍとした。蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝５：１０：２０：２５：４０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度２７００Ｋであった。この白色光源の色温度は日の出の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体は青色蛍光体などの光で励起されるものである。
　また、蛍光体層の厚さは０．３ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は７５質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
　実施例１と同様に積分球を使った全光束測定により、実施例２５に係る白色光源の発光スペクトルを調査した。その結果を図１５に示すように実施例３とほぼ同一であった。また、図１の分光視感効率V（λ）を使用して、実施例２５の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めたものが図１６である。なお、実施例２５のλｍａｘ１は５７０ｎｍである。
　次に、色温度２７００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めたものが図５である。図５の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めたものが図１７である。なお、λｍａｘ２は５７０ｎｍである。
　実施例２５の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果は図１８に示すように実施例３とほぼ同一であった。。図１８から明らかなように、実施例２５に係る白色光源は、日の出の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が、可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．０３～＋０．１５であった。
（実施例２６）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４１０ｎｍのものを用意した。次に、４１０ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４５０ｎｍであるユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が５１５ｎｍであるユーロピウムと、マンガン付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活カルシウムストロンチウム窒化物赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は２２μｍとした。
　各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：２０：１５：２０：１５の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活カルシウムストロンチウム窒化物赤色蛍光体は青色蛍光体などの光で励起されるものである。
　また、蛍光体層の厚さは０．５ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は６５質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
　実施例１同様に積分球を使った全光束測定により、実施例２６の白色光源の発光スペクトルを調査した。また、図１の分光視感効率V（λ）を使って、（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めた。なお、実施例２６のλｍａｘ１は５５６ｎｍである。
　次に、色温度５１００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めた。黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めた。なお、λｍａｘ２は５５６ｎｍである。
　実施例２６の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。実施例２６の白色光源は、日中の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．１８～＋０．１９であった。
（実施例２７）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。この４００ｎｍの電磁波により発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が６２５ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。また、蛍光体の平均粒径は２８μｍとした。
　蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：４０：３０の比率で混合し、さらに透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合して、グローブ内面に塗布することにより、図１０に示す電球型白色光源を作製した。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度５０００Ｋであった。この色温度は日中の自然光と同等の色温度である。なお、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体などの光で励起されるものである。
　また、蛍光体層の厚さは１．０ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は８０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
　次に実施例１と同様に、積分球を使った全光束測定により、実施例２７に係る白色光源の発光スペクトルＰ（λ）を調査した。また、図１の標準比視感度Ｖ（λ）を使用して、実施例２７の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を求めた。なお、実施例２７のλｍａｘ１は５４０ｎｍである。
　次に、色温度５０００Ｋの黒体輻射の発光スペクトルをプランク分布（図２の式）により求めた。図２２の発光スペクトルをＢ（λ）として、（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を求めた。なお、λｍａｘ２は５５５ｎｍである。
　実施例２７の差異Ａ（λ）＝［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］により求めた。その結果、実施例２７の白色光源は、日の出の自然光の発光スペクトルとの差異Ａ（λ）が、可視光領域である３８０～７８０ｎｍにおいて－０．２～＋０．２の範囲であり、具体的に差異Ａ（λ）は－０．２～＋０．１であった。
（比較例３）
　発光ピーク波長４６０ｎｍの青色発光ダイオードと、セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット黄色蛍光体（平均粒径６μｍ）とを組み合わせて、比較例３に係る白色光源を作製した。比較例３の白色光源の色温度は５１００Ｋであり、差異Ａ（λ）は図１９に示した通り－０．２８～＋０．０４であった。蛍光体層は、透明樹脂（シリコーン樹脂）とセリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット黄色蛍光体とを混合して、発光ダイオード上に直接塗付して、厚さ０．１ｍｍとしたものである。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は３０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
　実施例２３～２７および比較例３の白色光源を同照度下で被験者（各１０人）が日中９：００から１７：００まで過ごし、その夜（２１：００）にメラトニンの分泌量の測定を行った。なお、メラトニンの分泌量の分析は唾液検査で実施した。また、比較例３のメラトニン分泌量を１００としたときの各実施例の分泌量（１０人の平均値）を示した。その結果を下記表７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　上記表７に示す結果から明らかなように、各実施例に係る白色光源においては、従来の比較例３の白色光源を使用した場合と比較して、被験者のメラトニンの分泌量が多くなった。メラトニンは脳の松果体から分泌されるホルモンの一種であり、一般的に昼間はメラトニンの分泌量は低く、夜間は高くなるといわれている。これは日中においては自然光の下で暮らしているためと考えられている。そのため、メラトニンは安らかな睡眠を得るために必要なホルモンと考えられている。また、米国等では体内の酸化を防止するサプリメントとしても広く使用されている。
　従って、自然光を浴びることが困難な環境（病棟や長時間の室内活動など）では本実施例の白色光源を使用することにより、自然光を浴びるのと同等の効果が得られ、睡眠障害やサーカディアンリズムが狂うことを抑制する効果が期待できる。
　また、各実施例においては、日中の自然光（実施例２３，実施例２６および実施例２７）、日の出の自然光（実施例２４）および朝方の自然光（実施例２５）を別々に作製したが、適宜、それらの複数個を組み合わせて白色光源システムを構成することにより、一日の自然光と同等の光を再現することもできる。
（実施例２８）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。なお、各蛍光体の平均粒径は１０μｍとした。
　各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝３０：１５：２０：１５：２０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混ぜて、発光ダイオード上に直接蛍光体層を設けた。実施例２８はワンチップ型の白色光源である。また、蛍光体層の厚さは０．３ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は７０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
　得られた白色光源は、発光色の相関色温度が５１００Ｋであった。この色温度５１００Ｋは日中の自然光と同等の色温度である。また、実施例２８の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例２３と同様であった。また、差異Ａ（λ）は－０．０３～＋０．０２であった。
（実施例２９）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。次に、４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体として、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物を用意した。
　なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。各蛍光体の混合比は重量比（質量比）として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝１０：１５：２５：２０：３０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
　次に、発光ダイオード上に厚さ０．０５ｍｍの透明樹脂層を設けて、その上に蛍光体層を設けた。得られた白色光源は、発光色の相関色温度が４２００Ｋであった。この色温度４２００Ｋは朝方の自然光と同等の色温度である。実施例２９はワンチップ型の白色光源である。また、蛍光体層の厚さは０．２ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は６０質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
　また、実施例２９の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例２と同様であった。また、差異Ａ（λ）は－０．０４～＋０．０３であった。
（実施例３０）
　ＬＥＤチップとして発光ピーク波長が４００ｎｍのものを用意した。４００ｎｍの電磁波を照射することにより発光する蛍光体は、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体と、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体と、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体と、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体との混合物から構成される。
　なお、各蛍光体の平均粒径は１３μｍとした。蛍光体の混合比は重量比として青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝５：１０：２０：２５：４０の比率で混合し、透明樹脂（シリコーン樹脂）と混合した。
　次に、発光ダイオード上に厚さ０．０３ｍｍの透明樹脂層を設けて、その上に蛍光体層を設けた。また、実施例３０はワンチップ型の白色光源である。得られた白色光源の発光色の色温度は相関色温度２７００Ｋであった。この白色光源の色温度は日の出の自然光と同等の色温度である。
　また、蛍光体層の厚さは０．３ｍｍとした。また、蛍光体層中の蛍光体の質量比は７５質量％とした。この値は、混合する蛍光体の合計重量と混合する樹脂の重量の比により求めた。
　また、実施例３０の白色光源の発光スペクトルを調べた結果、実施例２５と同様であった。また、差異Ａ（λ）は－０．０３～＋０．１５であった。
　実施例２８～３０の白色光源を用いて、実施例２３と同様の方法にてメラトニンの分泌量を調べた。その結果を表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　上記表８に示す結果から明らかなように、各実施例に係る白色光源においては、従来の比較例３の白色光源を使用した場合と比較して、被験者のメラトニンの分泌量が多くなった。各実施例では、１つのＬＥＤチップに蛍光体層を設けたワンチップ型白色光源で示したが、複数個のＬＥＤチップを並べて一つの蛍光体層で覆うタイプ、つまりはマルチチップ型の白色光源であってもよい。
　また、図２０に示すように、日中の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ａおよび蛍光体層９と、日の出の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ｂおよび蛍光体層９と、朝方の自然光を発するためのＬＥＤチップ８ｃおよび蛍光体層９とを共通した基板７上に配置し、これらのＬＥＤチップ８ａ，８ｂ，８ｃを同一の共通するグローブ４内に収容して白色光源システム１ａを構成することも可能である。また、ＬＥＤチップ８と蛍光体層の間に透明樹脂層を設けてもよい。
　各ＬＥＤチップ８ａ，８ｂ，８ｃは、配線１２ａによって点灯回路１１ａに接続されている。使用者は要望に応じて点灯回路１１ａに内蔵された図示しない切替機構によって適宜点灯させるＬＥＤチップを選択できるように構成されている。
　上記構成を有する白色光源システム１ａによれば、使用者の要望や照明周期に応じて日中の自然光、日の出の自然光および朝方の自然光を１基の白色光源システム１ａから選択的に享受することが可能になる。すなわち、日中、日の出、朝方、夕方などの各自然光を再現した白色光源をそれぞれ組合せて一日の自然光のリズムを再現した白色光源システムとすることもできる。
（実施例２３Ａ～３０Ａおよび比較例４Ａ）
　実施例２３～３０の白色光源を用いて輝度劣化特性を調べた。輝度劣化特性の測定方法は、各白色光源を積分球中にて点灯し、その全光束を測定する。測定環境は、暗所、常温、湿度６０％とした。この条件にて、点灯１時間後と連続点灯５０００時間後の全光束による輝度の差を求めた。具体的には、輝度劣化特性＝［（点灯１時間後の輝度－連続点灯５０００時間後の輝度）／点灯１時間後の輝度］×１００（％）にて求めた。また、比較例４Ａとして、蛍光体層中の蛍光体の存在面積比率を５０％にした以外は実施例２７と同じものを用意した。その結果を表９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　上記表９に示す結果から明らかなように、本実施例に係る白色光源は輝度劣化が抑制されていた。この中で、３種類の蛍光体を使った実施例２７よりも、４種以上の蛍光体を使った他の実施例の方が輝度劣化は抑制されていた。また、グローブ内面に蛍光体層を設けた電球型白色光源（実施例２３～２６）の方がワンチップ型白色光源（実施例２８～３０）よりも劣化が抑制されていた。これは発光ダイオードの光があたる割合が電球型の方が相対的に小さくなるため励起密度が小さくなり蛍光体の劣化が抑制されたものと考えられる。
　このため、本実施例にかかる白色光源は自然光を再現した上で、輝度劣化を抑制した信頼性の高い白色光源を提供できることが判明した。
１…ＬＥＤ電球（白色光源）
１ａ…白色光源システム
２，２ａ…ＬＥＤモジュール
３…基体部
４…グローブ
５…絶縁部材
６…口金
７…基板
８，８ａ，８ｂ，８ｃ…ＬＥＤチップ
９…蛍光体層
１０…透明樹脂層
１１，１１ａ…点灯回路
１２，１２ａ…配線

Claims (12)

  1. 　ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、ピーク波長の異なる４種以上の蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層を有する白色光源において、
    　白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたときに、関係式：
    　－０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、
    を満たし、
    　かつ、ＣＩＥ色度図を用いた白色光源の点灯初期と連続６０００時間点灯後の色度変化の大きさが０．０１０未満であることを特徴とする白色光源。
  2. 　ピーク波長３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の発光ダイオードと、蛍光体と樹脂を具備する蛍光体層を有する白色光源において、
    　白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたときに、関係式：
    　－０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、
    を満たし、
    　かつ、蛍光体層中の蛍光体の質量比が６０質量％以上９０質量％以下であることを特徴とする白色光源。
  3. 　－０．１≦［（Ｐ（λ）×V（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×V（λｍａｘ１））－（Ｂ（λ）×V（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×V（λｍａｘ２））］≦＋０．１、
    を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の白色光源。
  4. 　白色光源の色温度は２５００～７０００Ｋであることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載の白色光源。
  5. 　蛍光体層はピーク波長が異なる４種以上の蛍光体を具備することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の白色光源。
  6. 　ピーク波長が異なる４種以上の蛍光体は、相互吸収する組合せが存在することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の白色光源。
  7. 　蛍光体層の厚さが０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の白色光源。
  8. 　蛍光体層中の蛍光体は平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の白色光源。
  9. 　蛍光体層と発光ダイオードとの間に空間があることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の白色光源。
  10. 　蛍光体層は発光ダイオード上に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の白色光源。
  11. 　蛍光体層は透明樹脂層を介して発光ダイオード上に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の白色光源。
  12. 　請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の白色光源を複数個用いたことを特徴とする白色光源システム。
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