JP2014194858A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３種以上の異なる色温度を有する半導体発光装置を備えた照明装置であって、色温度の制御領域が比較的広く黒体放射に沿った自然な色温度の変化が実現でき、かつ、複雑な制御を必要とせずに簡便な方法によって所望の色度調整が可能となる、安価で有用なＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】所定の第１色温度の白色光を発光する第１ＬＥＤ、前記第１色温度に比して高い第２色温度の白色光を発光する第２ＬＥＤ、及び、前記第１色温度に比して高く、かつ、前記第２色温度に比して低い第３色温度の白色光を発光する第３ＬＥＤを備えたＬＥＤ照明装置であって、前記第１色温度と前記第３色温度との間の色温度を調色する場合には、前記第１ＬＥＤ及び前記第３ＬＥＤのみを制御し、前記第３色温度と前記第２色温度との間の色温度を調色する場合には、前記第３ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤのみを制御する、調色制御部を備える。
【選択図】図１０

Description

本発明は、発光素子としてＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置に関する。

発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する）を用いた発光素子は、小型で発光効率が良く、高輝度の発光が可能であり、また、これらの発光素子を用いることにより、様々な発光色を得ることができるため、発光色の異なる複数の発光素子を組み合わせてそれぞれの発光色を合成し、所望の色の放射光を得るようにしたＬＥＤ照明装置が、提案されつつある。

例えば、特許文献１には、２種又は３種の異なる色温度を有する半導体発光装置を備えた照明装置であって、各半導体発光装置の発光色が、ＵＣＳ（ｕ、ｖ）表色系（ＣＩＥ１９６０）のｕｖ色度図において、黒体輻射軌跡からの偏差ｄｕｖが、−０．０２≦ｄｕｖ≦０．０２の範囲内の収まるように設計することを特徴とする照明装置が記載されている。このような照明装置では、黒体輻射軌跡からの偏差が小さい複数の異なる色温度を有する複数種の半導体発光装置を白色光源として用いているため、従来の光源では実現困難であった色調可変照明が実現できる可能性があり有望である。

また、特許文献２には、低い色温度の第１発光素子と、中間の色温度の第２発光素子と、高い色温度の第３発光素子とにより構成され、低い色温度の第１発光素子及び高い色温度の第３発光素子に対して中間の色温度の第２発光素子が、黒体輻射軌跡に対して正または負の異なる領域に存在することを特徴とする色度調整型白色発光装置が記載されている。

特開２００９−２３８７２９号公報 特開２０１２−２２１７５５号公報

特許文献１において具体的に開示された技術は、黒体輻射軌跡からの偏差が小さくなるような、２種または３種の異なる色温度を有する半導体発光装置を白色光源として用い、それらの制御を行うことによって、２点間の相関色温度、または３点を頂点とする三角形の内部の相関色温度をそれぞれ任意に調整する方法に関するものである（特許文献１の図８〜図１１参照）。

しかしながら、２種の異なる色温度に対応する２個の色度点を有する半導体発光装置を用いる場合には、２個の色度点を結ぶ直線上の色温度しか実現できないため、色温度の制御領域が狭く、黒体放射に沿った自然な色温度の変化を実現できないおそれがある。さらに、量産において、２個の色度点の選定が少しでもずれてしまうと、その２点間を結ぶ直線上の一部が相関色温度の範囲から大きく外れる原因となり、ますます自然な色温度の変化を実現できず、所望の発光色が得られないおそれがある。

また、３種の異なる色温度に対応する３個の色度点を有する半導体発光装置を用いる場合、それらの色度点を頂点とする三角形の内部の相関色温度を任意に調整しようとすると、青色、緑色及び赤色の３色のＬＥＤ発光装置からの光を混色して白色光源を実現する場
合と同様に、複雑な制御が必要となるため、需要者にとっても使い勝手が悪く、ひいては照明装置のコスト高にもつながるため、好ましいとはいえない。この点は、特許文献２に記載された色度調整型白色発光装置についても同様である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、３種以上の異なる色温度を有する、ＬＥＤに代表される半導体発光装置等の固体発光装置を備えた照明装置であって、色温度の制御領域が比較的広く黒体放射に沿った自然な色温度の変化が実現でき、かつ、複雑な制御方法及び制御回路を必要とせずに簡便な制御方法及び制御回路によって所望の色度調整が可能となる、安価で有用な照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］少なくとも、所定の第１色温度の白色光を発光する第１ＬＥＤ、前記第１色温度に比して高い第２色温度の白色光を発光する第２ＬＥＤ、及び、前記第１色温度に比して高く、かつ、前記第２色温度に比して低い第３色温度の白色光を発光する第３ＬＥＤを備えたＬＥＤ照明装置であって、前記第１色温度と前記第３色温度との間の色温度を調色する場合には、前記第１ＬＥＤ及び前記第３ＬＥＤのみを制御し、前記第３色温度と前記第２色温度との間の色温度を調色する場合には、前記第３ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤのみを制御する、調色制御部を備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
［２］前記調色制御部は、前記第１色温度及び前記第３色温度の間の色温度、並びに前記第３色温度及び前記第２色温度の間の色温度のみを調色するために前記の各ＬＥＤを制御するものであることを特徴とする［１］に記載のＬＥＤ照明装置。
［３］前記第１色温度の色度点及び前記第２色温度の色度点が、黒体輻射軌跡に対して負の領域に存在し、
前記第３色温度の色度点が、黒体輻射軌跡に対して正の領域に存在することを特徴とする［１］又は［２］に記載のＬＥＤ照明装置。
［４］前記第１色温度の色度点及び前記第２色温度の色度点が、黒体輻射軌跡に対して正の領域に存在し、
前記第３色温度の色度点が、黒体輻射軌跡に対して負の領域に存在することを特徴とする［１］又は［２］に記載のＬＥＤ照明装置。
［５］前記の各色温度の色度点は、いずれも黒体輻射軌跡からの偏差ｄｕｖが、−０．０２≦ｄｕｖ≦０．０２の範囲内であることを特徴とする［１］から［４］のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
［６］前記第１色温度は２７００Ｋ（ケルビン）以下であり、前記第２色温度は５７００Ｋ以上であり、前記第３色温度は２８００Ｋ以上４５００Ｋ以下であることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。

本発明によれば、３種以上の異なる色温度を有する半導体発光装置を備えた照明装置であって、色温度の制御領域が比較的広く黒体放射に沿った自然な色温度の変化が実現でき、かつ、複雑な制御方法及び制御回路を必要とせずに簡便な制御方法及び制御回路によって所望の色度調整が可能となる、安価で有用なＬＥＤ照明装置を提供することができる。

第１実施形態に係る照明装置の概略を示す斜視図である。 第１実施形態に係る照明装置の側面図である。 第１実施形態に係る照明装置の正面図である。 第１実施形態に係る照明装置を構成するＬＥＤモジュールの正面図である。 図４の線V-Vに沿ったＬＥＤモジュールの断面図である。 第１実施形態に係る照明装置を構成する第１発光装置の断面図である。 第１実施形態に係る照明装置を構成するＬＥＤモジュールのレンズの正面図である。 第１実施形態に係る照明装置を構成するＬＥＤモジュールのレンズの側面図である。 図８線X-Xに沿った第１レンズの断面図である。 本願発明の調色制御部を説明するための参考図である。 第１実施形態に係る照明装置を用いた場合の、黒体輻射軌跡と色温度との関係の一例を示すｘｙ色度図の要部拡大図である。

以下、本発明について詳細に説明する。以下に記載する発明構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの形態に限定されるものではない。

（第１実施形態）
＜照明装置の構成＞
図１は本発明に係る照明装置１の概略を示す斜視図であり、図２は本発明に係る照明装置１の側面図であり、図３は、本発明に係る照明装置１の正面図である。図１乃至図３に示すように、照明装置１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）モジュール２、及びＬＥＤモジュール２を保持する本体３から構成されている。

照明装置１の本体３は、ＬＥＤモジュール２が収納される開口４を備える筐体５と、開口４の外縁に沿って設けられた外枠６と、筐体５を天井等の設置箇所に固定するための３つの固定部材７と、から構成されている。
筐体５は、金属又はプラスチック部材からなり、照明装置１の使用環境及び使用用途に応じた強度を有している。図１及び図３に示すように、筐体５の開口４の平面形状は円形状であり、全体的な形状は略円柱状である。なお、筐体５の一部は、ヒートシンクとして構成するようにしても良い。

また、外枠６は、リング状の枠部材から構成され、その材料は金属又はプラスチック部材であり、照明装置１の使用環境及び使用用途に応じた強度を有している。図１及び図２に示すように、固定部材７は、筐体５と外枠６との接合部分から外側に向かって延在し、折り曲げられた形状を有するバネ等の弾性体から構成されている。このような固定部材７の構造により、照明装置１を天井等の設置箇所に取り付ける際に、当該設置箇所に設けられた開口に固定部材７が嵌着され、照明装置１が当該設置箇所に固定されることになる。

なお、照明装置１の外観構造は図１乃至図３に示されている形状に限定されることなく、ダウンライト、スポットライト、ユニバーサルダウンライト、ハロゲン電球、及び白熱電球等の一般的に知られている照明装置の形状を採用してもよい。すなわち、ＬＥＤモジュール２を収納及び保持することができる本体であれば、上述したような構造に限定されることなく、照明装置１の使用環境及び使用用途に応じてその構造を適宜選択することができる。

（ＬＥＤモジュール）
次に、図４及び図５を参照しつつＬＥＤモジュール２の構造を詳細に説明する。図４は、本発明に係る照明装置１を構成するＬＥＤモジュール２の正面図である。また、図５は、図４の線V-Vに沿ったＬＥＤモジュール２の断面図である。
図４及び図５から分かるように、ＬＥＤモジュール２は、モジュール基板１１上に第１ＬＥＤ（第１発光装置）１２ａ、第２ＬＥＤ（第２発光装置）１２ｂ、及び第３ＬＥＤ（第３発光装置）１２ｃの３種のＬＥＤ１２からなる発光体部１４と、３種のＬＥＤ１２の
光射出方向に配置された１つの共用の光学部材であるレンズ１６とを有している。

このようにして、３種のＬＥＤ１２を配置し、１つの共用の光学部材であるレンズ１６を介して光を出射することにより、３種のＬＥＤ１２から出射する光を混ぜ合わせることができる。
ここで、第１ＬＥＤは、第１色温度の白色光を発光し、第２ＬＥＤは、前記第１色温度に比して高い第２色温度の白色光を発光し、第３ＬＥＤは、前記第１色温度に比して高く、かつ、前記第２色温度に比して低い第３色温度の白色光を発光する。

第１色温度は好ましくは２７００Ｋ（ケルビン）以下であり、より好ましくは、２６００Ｋ以下であり、さらに好ましくは２５００Ｋ以下である。また、第１色温度は好ましくは１６００Ｋ以上、より好ましくは１７００Ｋ以上、さらに好ましくは１８００以上である。
第２色温度は好ましくは５００００Ｋ以下であり、より好ましくは、３００００Ｋ以下であり、さらに好ましくは１００００Ｋ以下である。また、第２色温度は好ましくは５７００Ｋ以上、より好ましくは５９００Ｋ以上、さらに好ましくは６１００以上である。

第３色温度は好ましくは５７００Ｋ以下であり、より好ましくは、５５００Ｋ以下であり、さらに好ましくは５３００Ｋ以下である。また、第２色温度は好ましくは２８００Ｋ以上、より好ましくは２９００Ｋ以上、さらに好ましくは３０００以上である。
第１色温度と第２色温度との間の温度差が大きいほど、合成光の色温度の設定範囲を広くできる。ただし、この範囲を広くしすぎると、照明装置の発光部を直接見たときや物体を照射することによって生じた影を見たときに、発光色の違いが認識されやすくなるため、照明装置の用途等に応じて適切は範囲とすることが好ましい。

第１色温度、第２色温度及び第３色温度の各色温度の色度点は、いずれもＸＹＺ表色系（ＣＩＥ１９３１）のｘｙ色度図において−０．０２≦Δｕｖ≦０．０２を満たすように選択されることが好ましい。すなわち、前記各色温度の色度点は、いずれも黒体輻射軌跡からの偏差ｄｕｖが、−０．０２≦ｄｕｖ≦０．０２の範囲内であることが好ましく、この場合、実質的に黒体輻射軌跡上にあるといってよい。なお、色度点が、「ＸＹＺ表色系（ＣＩＥ１９３１）のｘｙ色度図において黒体輻射軌跡からの偏差Δｕｖが、−０．０２≦Δｕｖ≦０．０２の範囲内にある」とは、色度点が、「ＵＣＳ（ｕ、ｖ）表色系（ＣＩＥ１９６０）のｕｖ色度図において、黒体輻射軌跡からの偏差ｄｕｖが、−０．０２≦ｄｕｖ≦０．０２の範囲内に収まる」ことと同義である。よって、この場合の第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤ及び第３ＬＥＤから発せられる白色光は、従来のように青色光、緑色光及び赤色光を混色するタイプの照明装置から発せられる白色光と比較して、照明装置の発光部を直接見たときの照明光の色、及び物体を照明したときの影の生じ方に対する違和感が大幅に低減される。

そこで、本発明では、例えば、第１色温度、第２色温度及び第３色温度を１９００Ｋ、６７００Ｋ、及び３０００Ｋとし、黒体放射に乗った色温度のＬＥＤを用いることができる。
また、第１色温度の色度点及び第２色温度の色度点に対して、第３色温度の色度点が、黒体輻射軌跡に対して正又は負の異なる領域に存在することが好ましい。このような構成を採用することにより、黒体放射を横断する広い温度域の調色制御が可能となる利点を有する。

また、黒体輻射軌跡からのずれの値Δｕｖ（偏差ｄｕｖ）は、正でも負でもよいが、同じ相関色温度でもΔｕｖの値が小さければ輝度が低下する傾向にある。よって、より高輝度で発光させるためには、少なくともいずれか１つのＬＥＤの発光色はΔｕｖの値が正で
あることが好ましく、全てのＬＥＤの発光色でΔｕｖの値が正であることがより好ましい。また、第１色温度の色度点と第２色温度の色度点とを結ぶ直線と、黒体輻射軌跡とが２点で交わるように第１色温度と第２色温度を設定し、その２点から等距離にある前記直線上の点から、前記直線と垂直な方向に引いた直線が、前記黒体輻射軌跡と交わる点が、前記第３色温度の色度点と一致するように第３色温度を定めてもよい。このような構成を採用することにより、黒体放射にほぼ沿った色温度の調色制御で自然な色温度変化を実現することが可能となる利点を有する。

モジュール基板１１の実装面上には外部接続端子１９が設けられ、外部接続端子１９ａには第１ＬＥＤ１２ａに電力（駆動電流）を供給するための電力配線が接続され、外部接続端子１９ｂには第２ＬＥＤ１２ｂに電力（駆動電流）を供給するための電力配線が接続され、外部接続端子１９ｃには第３ＬＥＤ１２ｃに電力（駆動電流）を供給するための電力配線が接続されている。なお、第１ＬＥＤ１２ａは、モジュール基板１１上にパターニングされた配線によって外部接続端子１９ａに接続され、第２ＬＥＤ１２ｂは、モジュール基板１１上にパターニングされた別の配線によって外部接続端子１９ｂに接続され、第３ＬＥＤ１２ｃは、モジュール基板１１上にパターニングされた別の配線によって外部接続端子１９ｃに接続されている。すなわち、第１ＬＥＤ１２ａと第２ＬＥＤ１２ｂと第３ＬＥＤ１２ｃとは電気的に接続されておらず、第１ＬＥＤ１２ａ、第２ＬＥＤ１２ｂ、及び第３ＬＥＤ１２ｃには別々の電力が供給されることになる。

なお、第１ＬＥＤ１２ａ、第２ＬＥＤ１２ｂ、及び第３ＬＥＤ１２ｃの調色制御については後述する。また、上述した電力配線は、筐体５に設けられた引き出し用の開口（図１乃至図３には図示せず）から照明装置１の外側に引き出され、所望の外部電源等に接続されている。
モジュール基板１１としては、例えば、アルミ材、絶縁層、及び銅箔を順次積層して形成されるアルミ基板、又はその他の金属基板を用いることができる。特に、当該アルミ基板は、熱伝導性、耐熱性、加工性、及び耐電圧性に優れており、ＬＥＤモジュール２の発光特性及び信頼性の向上に寄与する。なお、モジュール基板１１は、アルミ材以外の熱伝導性に優れた基板や、ガラス基板上に反射層を形成した絶縁基板等を用いてもよい。

（発光装置）
次に、図６を参照しつつ、ＬＥＤ１２の構造について説明する。図６は第１ＬＥＤ１２ａの断面図である。
図６に示すように、第１ＬＥＤ１２ａは、紫外〜紫色光を出射する半導体発光素子であるＬＥＤチップ２２、パッケージ２３、波長変換部材２４を備える。より具体的な構成として、パッケージ２３は、ＬＥＤチップ２２を実装するための実装基板２３ａ、実装基板２３ａの表面に形成された電極パターン２３ｂ、２３ｃ、実装されたＬＥＤチップ２２の周囲を囲むように形成されているキャビティ２３ｄから構成されている。すなわち、パッケージ２３は、その中央部分に開口２３ｅが形成され、当該開口２３ｅ内部にＬＥＤチップ２２が収納されている。

ここで、電極パターン２３ｂ、２３ｃは、開口２３ｅが形成されている実装基板２３ａの実装面側から、実装基板２３ａの側面を経由し、実装面側とは反対側に位置する実装基板２３ａの裏面側にまで延在している。そして、ＬＥＤチップ２２の陽極が電極パターン２３ｂ上に半田等によって直接的に実装され、ＬＥＤチップ２２の陰極が金属ワイヤー２５を介して電極パターン２３ｂに接続されている。これにより、パッケージ２３の外部からＬＥＤチップ２２に所望の電力を供給することができる。

また、図６に示すように、波長変換部材２４は、開口２３ｅを充填する母材２４ａ、並びに母材２４ａに分散保持された青色蛍光体２４ｂ、緑色蛍光体２４ｇ、及び赤色蛍光体
２４ｒから構成されている。
以上のような構成から、本発明に係る第１ＬＥＤ１２ａにおいては、波長変換部材２４の機能によって波長変換された互いに波長の異なる光の合成光である白色光が、波長変換部材２４のから外部に向かって出射することになる。以下において、第１ＬＥＤ１２ａを構成する各部材を詳細に説明する。

パッケージ２３は、例えば、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有し、かつ、反射率の高い（好ましくは反射率が８０％以上の）アルミナ系セラミック等から構成されている。なお、パッケージ２３の材質は、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ樹脂、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いてパッケージ２３を形成してもよい。或いは、パッケージ２３のチップ実装面における光の反射性を良くして第１ＬＥＤ１２ａの発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いることが好ましい。一方、より優れた放熱性及び反射性を得るため、パッケージ２３を絶縁体で被覆したアルミニウム等の金属製としてもよい。このような場合には、パッケージ２３の電極パターン２３ｂ、２３ｃなどを金属製の本体から電気的に絶縁する必要がある。

本発明においては、ＬＥＤチップ２２には、例えば、４１０ｎｍのピーク波長を有した紫色光を発する紫色発光ダイオードを用いることができる。具体的な紫色ＬＥＤチップとして、例えば、ＧａＮやＰＳＳを基板とし、ＩｎＧａＮ半導体が発光層に用いられるＧａＮ系ＬＥＤチップがある。本発明においてＬＥＤチップが発する光のピーク波長は、４００ｎｍ〜４２０ｎｍの波長範囲内にあるのが好ましく、４０５ｎｍ〜４１５ｎｍの波長範囲内にあることがより好ましい。なお、紫色ＬＥＤチップに代えて、紫外線を出射する他のＬＥＤチップや、又は近紫外チップを用いてもよい。

なお、ＬＥＤチップ２２の数量は１個に限定されることなく、同一のピーク波長を有する光を出射する複数のＬＥＤチップ２２を半導体発光源として用いてもよい。また、ＬＥＤチップ２２の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップなどの半導体発光素子を用いることができる。

波長変換部４は、ＬＥＤチップ２２から入射する紫外〜紫色光の少なくとも一部を吸収して励起し、基底状態に戻る際に紫外〜紫色光とは異なる波長を有する青色光を放射することができる青色蛍光体２４ｂ、紫外〜紫色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に紫外〜紫色光とは異なる波長を有する緑色光を放射することができる緑色蛍光体２４ｇ、及び紫外〜紫色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に紫外〜紫色光とは異なる波長を有する赤色光を放射することができる赤色蛍光体２４ｒが用いられる。

青色蛍光体２４ｂの発光ピーク波長は、通常は４２０ｎｍ以上、好ましくは４３０ｎｍ以上、より好ましくは４４０ｎｍ以上で、通常は５００ｎｍ未満、好ましくは４９０ｎｍ以下、より好ましくは４８０ｎｍ以下、更に好ましくは４７０ｎｍ以下、特に好ましくは４６０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。具体的な青色蛍光体２４ｂとしては種々の蛍光体を使用することができるが、青色蛍光体２４ｂとして、ＳＢＣＡ（(Sr,Ba)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²⁺）が用いられている。なお、青色蛍光体２４ｂとしては、ＳＣＡ（Sr₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²⁺）を用いるのも好適である。

緑色蛍光体２４ｇの発光ピーク波長は、通常は５１０ｎｍ以上、好ましくは５３０ｎｍ以上、より好ましくは５３５ｎｍ以上で、通常は５７０ｎｍ未満、好ましくは５５０ｎｍ以下、さらに好ましくは５４５ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。具体的な緑色蛍光体２４ｇとしては種々の蛍光体を使用することができるが、緑色蛍光体２４ｇとし
て、β−サイアロン（(Si,Al)₆(N,O)₈:Eu²⁺）が用いられている。なお、緑色蛍光体２４
ｇとしては、ＬｕＡＧ（Lu₃Al₅O₁₂:Ce）を用いるのも好適である。

赤色蛍光体２４ｒの発光ピーク波長は、通常は５７０ｎｍ以上、好ましくは５８０ｎｍ以上、より好ましくは６００ｎｍ以上、さらに好ましくは６３０ｎｍ以上、特に好ましくは６４５ｎｍ以上で、通常は７８０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。具体的な赤色蛍光体２４ｒとしては種々の蛍光体を使用することができるが、赤色蛍光体２４ｒとして、ＳＣＡＳＮ（(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu）が用いられている。なお、赤色蛍光体２４ｒとしては、ＣＡＳＯＮ（(Eu,Ca)AlSiN_3-xSi₂N₂O）、ＳＣＡＳＮ、又はＣＡＳＮ（CaAlSiN₃:Eu）の少なくとも１つを用いるのが好適である。

母材２４ａには、樹脂又はガラス等の透光性を備える材料を用いることができ、樹脂を使用した。波長変換部材２４は、樹脂である母材２４ａに各蛍光体を練り込むことにより形成されている。具体的な樹脂としては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂等の種々の樹脂又はガラス等の透光性を備える材料を用いることができる。

以上のような構成から、母材３４ａに対する青色蛍光体２４ｂ、緑色蛍光体２４ｇ、及び赤色蛍光体２４ｒの含有比率を調整することにより、第１ＬＥＤ１２ａは、色温度が約１９００Ｋ（第１色温度）の白色光を出射する発光装置となる。
一方、第２ＬＥＤ１２ｂ及び第３ＬＥＤ１２ｃ（図示せず）は、青色光を出射する半導体発光素子であるＬＥＤチップ、パッケージ、波長変換部材を備え、第１ＬＥＤ１２ａと比較して、半導体発光源であるＬＥＤチップの種類が異なるものの、パッケージ構造及びＬＥＤチップの実装構造は同一である。

また、第２ＬＥＤ１２ｂ及び第３ＬＥＤ１２ｃ（図示せず）は、波長変換部材を充填する母材と、母材に分散保持された蛍光体と、から構成されており、第１ＬＥＤ１２ａと比較して、蛍光体の種類や配分比率が異なるため波長変換部材の種類が異なるものの、上述した母材２４ａと同一の材料を用いることができる。
以上のような構成から、母材に対する蛍光体の種類や配分比率を調整することにより、第２ＬＥＤ１２ｂ及び第３ＬＥＤ１２ｃは、所定の色温度（第２色温度及び第３色温度）の白色光を出射する発光装置となる。

（レンズ）
次に、図５、及び図７乃至図９を参照しつつ、レンズ１６について説明する。図７は、本発明の照明装置１を構成するＬＥＤモジュール２のレンズ１６の正面図である。また、図８は、本発明の照明装置１を構成するＬＥＤモジュール２のレンズ１６の側面図である。更に、図９は、図７の線X-Xに沿ったレンズ１６の断面図である。

図７乃至図９から分かるように、レンズ１６は、全体として略半球状の形状を有し、光出射面１６ａ側の中央部に複数の単レンズを縦及び横方向に配列した構造を有するフライアイレンズである。また、図９に示すように、レンズ１６は、光入射面１６ｂ側に開口１６ｃが形成されている。更に、開口１６ｃの底面は、凸レンズを形成するように、光入射面１６ｂ側に向けて突出している。

ここで、レンズ１６は、ネジ等の接合部材（図示せず）をモジュール基板１１に接合されている。そして、図５から分かるように、レンズ１６がモジュール基板１１に接合された状態のＬＥＤモジュール２においては、レンズ１６の開口１６ｃ内に３種のＬＥＤ１２が配置されている。すなわち、ＬＥＤ１２は、レンズ１６の開口１６ｃの底面に対向して
いる。

レンズ１６には、出射光の広がりが比較的に大きい広角レンズを用いてもよい。例えば、レンズの１／２のビーム角が３０°以上のレンズを用いてもよく、第１実施形態においては、レンズの１／２ビーム角が５０°の広角レンズをレンズ１６として用いている。
なお、レンズ１６は、上述したような広角レンズに限定されることはなく、照明装置１の使用用途に応じて、射光の広がりが比較的に小さい狭角レンズ又は中角レンズを用いることもできる。例えば、レンズの１／２のビーム角が３０°未満のレンズを用いてもよい。

レンズ１６の原材料としては、例えば、硼珪酸ガラス（ＢＫ７）又は合成石英を用いることができるが、これらに限定されることなく、一般的に使用されている様々なレンズ材料を用いることができる。
なお、第１実施形態においては、レンズ１６を略半球状のフライアイレンズとしていたが、その外形は限定されることなく、例えば、レンズの側面が回転放物面であってもよい。また、第１実施形態においては、３種のＬＥＤ１２から出射された光を集光するために、レンズ１６をフライアイレンズとしたが、光を集光することができるフレネルレンズ、又は一般的な両凸レンズ若しくは平凸レンズを用いてもよい。

＜照明装置の調色制御＞
本発明の照明装置は、第１ＬＥＤが発光する白色光の色温度（第１色温度）と第３ＬＥＤが発光する白色光の色温度（第３色温度）との間の色温度を調色する場合には、第１ＬＥＤ及び第３ＬＥＤのみを制御し、第３ＬＥＤが発光する白色光の色温度（第３色温度）と第２ＬＥＤが発光する白色光の色温度（第２色温度）との間の色温度を調色する場合には、第３ＬＥＤ及び第２ＬＥＤのみを制御する、調色制御部を備える点に特徴を有する。図１０に、本願発明の調色制御部について示した。調色制御部は、少なくともスイッチ回路と発光部制御回路（ＰＷＭ制御回路含む）から構成されている。

調色制御部は、前記第１色温度及び前記第３色温度の間の色温度、並びに前記第３色温度及び前記第２色温度の間の色温度のみを調色するために前記の各ＬＥＤを制御するものであることが好ましい。
上記の構成を採用することにより、３種の異なる色温度の間での調色を、特定の２つの色温度の組合せについて行う本発明においては、２種の異なる色温度のみの間で調色を行う従来の照明装置に比べて色温度の制御領域が広く、ＲＧＢ３色の光源を用いて白色光を発生させる従来の照明装置に比べても白色光の自然な色温度の変化が実現でき、かつ、３種の異なる色温度を同時に制御するのではなく、２種の異なる色温度ごとに調色制御を行うため、複雑な制御回路を必要とせずに所望の色度調整が簡便な制御方法によって実現することができる。

このような照明装置の一例として、図１０に示すように、３つの発光部（第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤ、及び第３ＬＥＤ）と、スイッチ回路と、周知のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路を含みこれを制御する発光部制御回路とを有する照明装置が挙げられる。発光部制御回路は、パルスのデューティー比を指令し、これによって、上記の色温度変化を簡便に行うことができる。なお、図１０に示す照明装置では３つの発光部を有しているが、発光部の数は４つ以上でもよい。

本発明では、例えば、（ｉ）第１色温度、第２色温度及び第３色温度を１９００Ｋ、６７００Ｋ、及び３０００Ｋとし、黒体放射に乗った色温度の第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤ及び第３ＬＥＤを用いる。（ｉｉ）まず最初に、スイッチ回路を制御して、第２ＬＥＤ（色温度６７００Ｋ）と第３ＬＥＤ（色温度３０００Ｋ）のみを制御対象とし、発光部制御回路
を用いてデューティー比制御し、前者を１００→０％に、後者を０→１００％になるようにして適宜、調光制御する。（ｉｉｉ）第３ＬＥＤ（色温度３０００Ｋ）が１００％に切り替わった時点で、スイッチ回路を制御して、第３ＬＥＤ（色温度３０００Ｋ）及び第１ＬＥＤ（色温度１９００Ｋ）のみを制御対象とし、発光部制御回路を用いてデューティー比制御し、前者を１００→０％に、後者を０→１００％になるように適宜調光制御することが可能である。この場合の、黒体輻射軌跡と色温度との関係を図１１に示す。このような本発明の構成を採用することによる利点は前記［発明の効果］に記載のとおりである。

１ 照明装置
２ ＬＥＤモジュール
３ 本体
４ 開口
５ 筐体
６ 外枠
７ 固定部材
１１ モジュール基板
１２ ＬＥＤ
１２ａ 第１ＬＥＤ（第１発光装置）
１２ｂ 第２ＬＥＤ（第２発光装置）
１３ｃ 第３ＬＥＤ（第３発光装置）
１４ 発光体部
１６ レンズ
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 外部接続端子
２２ ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
２３ パッケージ
２３ａ 実装基板
２３ｂ、２３ｃ 電極パターン
２３ｄ キャビティ
２３ｅ 開口
２４ 波長変換部材
２４ 母材
２４ｂ 青色蛍光体
２４ｇ 緑色蛍光体
２４ｒ 赤色蛍光体
２５ 金属ワイヤー

Claims (6)

1. 少なくとも、
   所定の第１色温度の白色光を発光する第１ＬＥＤ、
   前記第１色温度に比して高い第２色温度の白色光を発光する第２ＬＥＤ、及び、
   前記第１色温度に比して高く、かつ、前記第２色温度に比して低い第３色温度の白色光を発光する第３ＬＥＤを備えたＬＥＤ照明装置であって、
   前記第１色温度と前記第３色温度との間の色温度を調色する場合には、前記第１ＬＥＤ及び前記第３ＬＥＤのみを制御し、
   前記第３色温度と前記第２色温度との間の色温度を調色する場合には、前記第３ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤのみを制御する、調色制御部を備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記調色制御部は、前記第１色温度及び前記第３色温度の間の色温度、並びに前記第３色温度及び前記第２色温度の間の色温度のみを調色するために前記の各ＬＥＤを制御するものであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記第１色温度の色度点及び前記第２色温度の色度点が、黒体輻射軌跡に対して負の領域に存在し、
   前記第３色温度の色度点が、黒体輻射軌跡に対して正の領域に存在することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記第１色温度の色度点及び前記第２色温度の色度点が、黒体輻射軌跡に対して正の領域に存在し、
   前記第３色温度の色度点が、黒体輻射軌跡に対して負の領域に存在することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
5. 前記の各色温度の色度点は、いずれも黒体輻射軌跡からの偏差ｄｕｖが、−０．０２≦ｄｕｖ≦０．０２の範囲内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
6. 前記第１色温度は２７００Ｋ（ケルビン）以下であり、前記第２色温度は５７００Ｋ以上であり、前記第３色温度は２８００Ｋ以上４５００Ｋ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。