特許 6652785 ＬＥＤ照明の分光分布設計方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6652785

(24)【登録日】2020年1月28日

(45)【発行日】2020年2月26日

(54)【発明の名称】ＬＥＤ照明の分光分布設計方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/50 20100101AFI20200217BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20200217BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20200217BHJP

   F21Y 113/00 20160101ALN20200217BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/50

   F21S2/00 100

   H01L33/00 L

   F21Y113:00

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-80285(P2015-80285)

(22)【出願日】2015年4月9日

(65)【公開番号】特開2016-201451(P2016-201451A)

(43)【公開日】2016年12月1日

【審査請求日】2018年3月1日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】506209422

【氏名又は名称】地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター

(74)【代理人】

【識別番号】100093230

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 利夫

(72)【発明者】

【氏名】岩永 敏秀

(72)【発明者】

【氏名】中村 広隆

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−００７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５４４８０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｆ２１Ｓ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

青色ＬＥＤと、緑色蛍光体と黄色蛍光体と赤色蛍光体１と赤色蛍光体２とを混合して得られる混合蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤを用いて白色光を得る方法であって、
次式の係数ｋ_１〜ｋ_５を負数とならない範囲で任意に変化させた（ただし、ｋ_１＝１−Σｋ_ｊ（ｊ＝２，３，４，５）である）ときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（１）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η(lm／Ｗ)を下記式（２）で表したとき、

【数1】

のうち、ＪＩＳ Ｚ８７２６に規定されている演色評価数の算出に用いられる試験色（以下、ＪＩＳ試験色とする）Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から色みえの違いがないときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５を求めた閾値より小さい値に設定するか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５を求めた閾値より小さい値に設定し、かつηが最大値となるようにすることを特徴とするＬＥＤ照明の分光分布設計方法。
上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色蛍光体の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｙ（λ）：黄色蛍光体の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色蛍光体１の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色蛍光体２の分光分布（分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：青色ＬＥＤの混色比
ｋ_２：緑色蛍光体の混色比
ｋ_３：黄色蛍光体の混色比
ｋ_４：赤色蛍光体１の混色比
ｋ_５：赤色蛍光体２の混色比
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
である。

【請求項2】

青色ＬＥＤと、緑色蛍光体と黄色蛍光体と赤色蛍光体１と赤色蛍光体２とを混合して得られる混合蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤを用いて白色光を得る方法であって、
次式の係数ｋ_１〜ｋ_５を負数とならない範囲で任意に変化させた（ただし、ｋ_１＝１−２ｋ_ｊ（ｊ＝２，３，４，５）である）ときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（１）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η(lm／Ｗ)を下記式（２）で表したとき、

【数2】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳのブライトネス差△Ｑ_１〜△Ｑ_１５、カラフルネス差△Ｍ_１〜△Ｍ_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のＣＩＥ１９７６明度差△Ｌ^＊_１〜△Ｌ^＊_１５、ａｂクロマ差△Ｃ^＊_ａｂ１〜Ｃ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から計算した△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）、または△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ^＊_ｎ＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）の昼光に比べて鮮やかかつ明るく感じるときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの色相角の差△ｈ_１〜△ｈ_１５の積和を設定値より小さくするか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の△Ｌ^＊_ｎＣ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ_ｎ^＊＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のａｂ色相角の差△ｈ_ａｂ１〜△ｈ_ａｂ１５の積和を設定値より小さくし、さらにηが最大値となるようにすることを特徴とするＬＥＤ照明の分光分布設計方法。
上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色蛍光体の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｙ（λ）：黄色蛍光体の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色蛍光体１の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色蛍光体２の分光分布（分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：青色ＬＥＤの混色比
ｋ_２：緑色蛍光体の混色比
ｋ_３：黄色蛍光体の混色比
ｋ_４：赤色蛍光体１の混色比
ｋ_５：赤色蛍光体２の混色比
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
ａ_１、ａ_２、ａ_１’、ａ_２’：回帰定数
である。

【請求項3】

青色発光素子と黄色蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤ１と、赤色ＬＥＤ２を用い、前記白色、青色、青緑色、緑色、赤色１、赤色２それぞれのＬＥＤからの光を加法混色して白色光を得る方法であって、
次式の係数ｋ_１〜ｋ_６を負数とならない範囲で任意に変化させたときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（３）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η(lm／Ｗ)を下記式（２）で表したとき、

【数3】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から色みえの違いがないときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５を求めた閾値より小さい値に設定するか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５を求めた閾値より小さい値に設定し、かつηが最大値となるようにすることを特徴とするＬＥＤ照明の分光分布設計方法。
上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布
Ｐ_ｗ（λ）：白色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂｇ（λ）：青緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色ＬＥＤ１の分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色ＬＥＤ２の分光分布（定格出力時の分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：白色ＬＥＤの放射束比（白色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_２：青色ＬＥＤの放射束比（青色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_３：青緑色ＬＥＤの放射束比（青緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_４：緑色ＬＥＤの放射束比（緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_５：赤色ＬＥＤ１の放射束比（赤色ＬＥＤ１の定格出力時を１とする）
ｋ_６：赤色ＬＥＤ２の放射束比（赤色ＬＥＤ２の定格出力時を１とする）
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
である。

【請求項4】

青色発光素子と黄色蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤ１と、赤色ＬＥＤ２を用い、前記白色、青色、青緑色、緑色、赤色１、赤色２それぞれのＬＥＤからの光を加法混色して白色光を得る方法であって、
次式の係数ｋ_１〜ｋ_６を負数とならない範囲で任意に変化させたときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（３）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η(lm／Ｗ)を下記式（２）で表したとき、

【数4】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳのブライトネス差△Ｑ_１〜△Ｑ_１５、カラフルネス差△Ｍ_１〜△Ｍ_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のＣＩＥ１９７６明度差△Ｌ^＊_１〜△Ｌ^＊_１５、ａｂクロマ差△Ｃ^＊_ａｂ１〜△Ｃ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から計算した△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）、または△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ_ｎ^＊＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）の昼光に比べて鮮やかかつ明るく感じるときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの色相角の差△ｈ_１〜△ｈ_１５の積和を設定値より小さくするか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ_ｎ^＊＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のａｂ色相角の差△ｈ_ａｂ１〜△ｈ_ａｂ１５の積和を設定値より小さくし、さらにηが最大値となるようにすることを特徴とするＬＥＤ照明の分光分布設計方法。
上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布
Ｐ_ｗ（λ）：白色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂｇ（λ）：青緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色ＬＥＤ１の分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色ＬＥＤ２の分光分布（定格出力時の分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：白色ＬＥＤの放射束比（白色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_２：青色ＬＥＤの放射束比（青色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_３：青緑色ＬＥＤの放射束比（青緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_４：緑色ＬＥＤの放射束比（緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_５：赤色ＬＥＤ１の放射束比（赤色ＬＥＤ１の定格出力時を１とする）
ｋ_６：赤色ＬＥＤ２の放射束比（赤色ＬＥＤ２の定格出力時を１とする）
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束(lm)
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
ａ_１、ａ_２、ａ_１’、ａ_２’：回帰定数
である。

【請求項5】

青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと緑色蛍光体とによって構成される緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とによって構成される黄色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと赤色蛍光体１とによって構成される赤色ＬＥＤ１と、青色ＬＥＤと赤色蛍光体２とによって構成される赤色ＬＥＤ２を用い、前記青色、青緑色、緑色、黄色、赤色１、赤色２それぞれのＬＥＤからの光を加法混色して白色光を得る方法であって、
次式の係数ｋ_１〜ｋ_６を負数とならない範囲で任意に変化させたときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（４）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η(lm/Ｗ)を下記式（２）で表したとき、

【数5】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から色みえの違いがないときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５を求めた閾値より小さい値に設定するか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５を求めた閾値より小さい値に設定し、かつηが最大値となるようにすることを特徴とするＬＥＤ照明の分光分布設計方法。
上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂｇ（λ）：青緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｙ（λ）：黄色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色ＬＥＤ１の分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色ＬＥＤ２の分光分布（定格出力時の分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：青色ＬＥＤの放射束比（青色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_２：青緑色ＬＥＤの放射束比（青緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_３：緑色ＬＥＤの放射束比（緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_４：黄色ＬＥＤの放射束比（黄色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_５：赤色ＬＥＤ１の放射束比（赤色ＬＥＤ１の定格出力時を１とする）
ｋ_６：赤色ＬＥＤ２の放射束比（赤色ＬＥＤ２の定格出力時を１とする）
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
である。

【請求項6】

青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと緑色蛍光体とによって構成される緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とによって構成される黄色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと赤色蛍光体１とによって構成される赤色ＬＥＤ１と、青色ＬＥＤと赤色蛍光体２とによって構成される赤色ＬＥＤ２を用い、前記青色、青緑色、緑色、黄色、赤色１、赤色２それぞれのＬＥＤからの光を加法混色して白色光を得る方法であって、
次式の係数ｋ_１〜ｋ_６を負数とならない範囲で任意に変化させたときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（４）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η（lm／Ｗ）を下記式（２）で表したとき、

【数6】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳのブライトネス差△Ｑ_１〜△Ｑ_１５、カラフルネス差△Ｍ_１〜△Ｍ_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のＣＩＥ１９７６明度差△Ｌ^＊_１〜△Ｌ^＊_１５、ａｂクロマ差△Ｃ^＊_ａｂ１〜△^＊Ｃ_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から計算した△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）、または△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ^＊_ｎ＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）の昼光に比べて鮮やかかつ明るく感じるときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの色相角の差△ｈ_１〜△ｈ_１５の積和を設定値より小さくするか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の△Ｌ^＊_ｎＣ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ^＊_ｎ＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のａｂ色相角の差△ｈ_ａｂ１〜△ｈ_ａｂ１５の積和を設定値より小さい値に設定し、さらにηが最大値となるようにすることを特徴とするＬＥＤ照明の分光分布設計方法。
上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂｇ（λ）：青緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｙ（λ）：黄色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色ＬＥＤ１の分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色ＬＥＤ２の分光分布（定格出力時の分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：青色ＬＥＤの放射束比（青色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_２：青緑色ＬＥＤの放射束比（青緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_３：緑色ＬＥＤの放射束比（緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_４：黄色ＬＥＤの放射束比（黄色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_５：赤色ＬＥＤ１の放射束比（赤色ＬＥＤ１の定格出力時を１とする）
ｋ_６：赤色ＬＥＤ２の放射束比（赤色ＬＥＤ２の定格出力時を１とする）
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
ａ_１、ａ_２、ａ_１’、ａ_２’：回帰定数
である。

【請求項7】

青色ＬＥＤと、緑色蛍光体と黄色蛍光体と赤色蛍光体１と赤色蛍光体２とを混合して得られる混合蛍光体とによって構成される照明器具において、請求項１または２に記載の分光分布を有することを特徴とする照明器具。

【請求項8】

青色発光素子と黄色蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤ１と、赤色ＬＥＤ２から構成される照明器具において、請求項３または４に記載の分光分布を有することを特徴とする照明器具。

【請求項9】

青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと緑色蛍光体とによって構成される緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とによって構成される黄色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと赤色蛍光体１とによって構成される赤色ＬＥＤ１と、青色ＬＥＤと赤色蛍光体２とによって構成される赤色ＬＥＤ２から構成される照明器具において、請求項５または６に記載の分光分布を有することを特徴とする照明器具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ照明の分光分布設計方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本出願人らは、特許文献１において、ＬＥＤ照明について、基準光との色みえの差を最小とする分光分布設計方法および色みえの鮮やかさと明るさを最大にする分光分布設計方法を提案した。

【0003】

この方法は、例えば、青色発光素子と黄色蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤを用い、前記ＬＥＤからの光を加法混色して白色光を得て、視感評価実験の結果に、より忠実で、色の鮮やかさと明るさを総合的に評価できる演色評価方法を規定し、かつこの演色評価方法に基づくＬＥＤ照明の分光分布設計を行うものである。

【0004】

しかし、これらの分光分布設計方法では、ＬＥＤ照明の光源効率が考慮されておらず、 色みえは改善されるが、光源効率が低下してしまうという問題が残されていた。ＬＥＤ照明の普及では光源効率は非常に重要であり、この点でさらに改善すべき余地があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−７１４２号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、基準光との色みえの差が十分に小さく、また特定の色の鮮やかさと明るさが十分に大きく、かつＬＥＤ照明の光源効率が最大となる分光分布設計方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、［１］本発明のＬＥＤ照明の分光分布設計方法は、青色ＬＥＤと、緑色蛍光体と黄色蛍光体と赤色蛍光体１と赤色蛍光体２とを混合して得られる混合蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤを用いて白色光を得る方法であって、次式の係数ｋ_１〜ｋ_５を負数とならない範囲で任意に変化させた（ただし、ｋ_１＝１−Σｋ_ｊ（ｊ＝２，３，４，５）である）ときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（１）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η（lm／Ｗ）を下記式（２）で表したとき、

【数1】

のうち、ＪＩＳ Ｚ８７２６に規定されている演色評価数の算出に用いられる試験色（以下、ＪＩＳ試験色とする）Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から色みえの違いがないときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５を求めた閾値より小さい値に設定するか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５を求めた閾値より小さい値に設定し、かつηが最大値となるようにすることを特徴とする。

【0008】

上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色蛍光体の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｙ（λ）：黄色蛍光体の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色蛍光体１の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色蛍光体２の分光分布（分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：青色ＬＥＤの混色比
ｋ_２：緑色蛍光体の混色比
ｋ_３：黄色蛍光体の混色比
ｋ_４：赤色蛍光体１の混色比
ｋ_５：赤色蛍光体２の混色比
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
である。

【0009】

［２］また、本発明のＬＥＤ照明の分光分布設計方法は、青色ＬＥＤと、緑色蛍光体と黄色蛍光体と赤色蛍光体１と赤色蛍光体２とを混合して得られる混合蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤを用いて白色光を得る方法であって、次式の係数ｋ_１〜ｋ_５を負数とならない範囲で任意に変化させた（ただし、ｋ_１＝１−２ｋ_ｊ（ｊ＝２，３，４，５）である）ときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（１）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η（lm／Ｗ）を下記式（２）で表したとき、

【数2】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳのブライトネス差△Ｑ_１〜△Ｑ_１５、カラフルネス差△Ｍ_１〜△Ｍ_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のＣＩＥ１９７６明度差△Ｌ^＊_１〜△Ｌ^＊_１５、ａｂクロマ差△Ｃ^＊_ａｂ１〜Ｃ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から計算した△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）、または△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ^＊_ｎ＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）の昼光に比べて鮮やかかつ明るく感じるときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの色相角の差△ｈ_１〜△ｈ_１５の積和を設定値より小さくするか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の△Ｌ^＊_ｎＣ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ_ｎ^＊＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のａｂ色相角の差△ｈ_ａｂ１〜△ｈ_ａｂ１５の積和を設定値より小さくし、さらにηが最大値となるようにすることを特徴とする。

【0010】

上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色蛍光体の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｙ（λ）：黄色蛍光体の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色蛍光体１の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色蛍光体２の分光分布（分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：青色ＬＥＤの混色比
ｋ_２：緑色蛍光体の混色比
ｋ_３：黄色蛍光体の混色比
ｋ_４：赤色蛍光体１の混色比
ｋ_５：赤色蛍光体２の混色比
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
ａ_１、ａ_２、ａ_１’、ａ_２’：回帰定数
である。

【0011】

［３］また、本発明のＬＥＤ照明の分光分布設計方法は、青色発光素子と黄色蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤ１と、赤色ＬＥＤ２を用い、前記白色、青色、青緑色、緑色、赤色１、赤色２それぞれのＬＥＤからの光を加法混色して白色光を得る方法であって、次式の係数ｋ_１〜ｋ_６を負数とならない範囲で任意に変化させたときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（３）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η（lm／Ｗ）を下記式（２）で表したとき、

【数3】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から色みえの違いがないときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５を求めた閾値より小さい値に設定するか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５を求めた閾値より小さい値に設定し、かつηが最大値となるようにすることを特徴とする。

【0012】

上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布
Ｐ_ｗ（λ）：白色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂｇ（λ）：青緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色ＬＥＤ１の分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色ＬＥＤ２の分光分布（定格出力時の分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：白色ＬＥＤの放射束比（白色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_２：青色ＬＥＤの放射束比（青色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_３：青緑色ＬＥＤの放射束比（青緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_４：緑色ＬＥＤの放射束比（緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_５：赤色ＬＥＤ１の放射束比（赤色ＬＥＤ１の定格出力時を１とする）
ｋ_６：赤色ＬＥＤ２の放射束比（赤色ＬＥＤ２の定格出力時を１とする）
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
である。

【0013】

［４］また、本発明のＬＥＤ照明の分光分布設計方法は、青色発光素子と黄色蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤ１と、赤色ＬＥＤ２を用い、前記白色、青色、青緑色、緑色、赤色１、赤色２それぞれのＬＥＤからの光を加法混色して白色光を得る方法であって、次式の係数ｋ_１〜ｋ_６を負数とならない範囲で任意に変化させたときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（３）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η（lm／Ｗ）を下記式（２）で表したとき、

【数4】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳのブライトネス差△Ｑ_１〜△Ｑ_１５、カラフルネス差△Ｍ_１〜△Ｍ_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のＣＩＥ１９７６明度差△Ｌ^＊_１〜△Ｌ^＊_１５、ａｂクロマ差△Ｃ^＊_ａｂ１〜△Ｃ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から計算した△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）、または△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ_ｎ^＊＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）の昼光に比べて鮮やかかつ明るく感じるときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの色相角の差△ｈ_１〜△ｈ_１５の積和を設定値より小さくするか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ_ｎ^＊＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のａｂ色相角の差△ｈ_ａｂ１〜△ｈ_ａｂ１５の積和を設定値より小さくし、さらにηが最大値となるようにすることを特徴とする。

【0014】

上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布
Ｐ_ｗ（λ）：白色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂｇ（λ）：青緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色ＬＥＤ１の分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色ＬＥＤ２の分光分布（定格出力時の分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：白色ＬＥＤの放射束比（白色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_２：青色ＬＥＤの放射束比（青色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_３：青緑色ＬＥＤの放射束比（青緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_４：緑色ＬＥＤの放射束比（緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_５：赤色ＬＥＤ１の放射束比（赤色ＬＥＤ１の定格出力時を１とする）
ｋ_６：赤色ＬＥＤ２の放射束比（赤色ＬＥＤ２の定格出力時を１とする）
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束(lm)
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
ａ_１、ａ_２、ａ_１’、ａ_２’：回帰定数
である。

【0015】

［５］また、本発明のＬＥＤ照明の分光分布設計方法は、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと緑色蛍光体とによって構成される緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とによって構成される黄色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと赤色蛍光体１とによって構成される赤色ＬＥＤ１と、青色ＬＥＤと赤色蛍光体２とによって構成される赤色ＬＥＤ２を用い、前記青色、青緑色、緑色、黄色、赤色１、赤色２それぞれのＬＥＤからの光を加法混色して白色光を得る方法であって、次式の係数ｋ_１〜ｋ_６を負数とならない範囲で任意に変化させたときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（４）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η（lm／Ｗ）を下記式（２）で表したとき、

【数5】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から色みえの違いがないときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの各色差△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５を求めた閾値より小さい値に設定するか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の各色差△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５を求めた閾値より小さい値に設定し、かつηが最大値となるようにすることを特徴とする。

【0016】

上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂｇ（λ）：青緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｙ（λ）：黄色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色ＬＥＤ１の分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色ＬＥＤ２の分光分布（定格出力時の分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：青色ＬＥＤの放射束比（青色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_２：青緑色ＬＥＤの放射束比（青緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_３：緑色ＬＥＤの放射束比（緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_４：黄色ＬＥＤの放射束比（黄色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_５：赤色ＬＥＤ１の放射束比（赤色ＬＥＤ１の定格出力時を１とする）
ｋ_６：赤色ＬＥＤ２の放射束比（赤色ＬＥＤ２の定格出力時を１とする）
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
である。

【0017】

［６］また、本発明のＬＥＤ照明の分光分布設計方法は、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと緑色蛍光体とによって構成される緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とによって構成される黄色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと赤色蛍光体１とによって構成される赤色ＬＥＤ１と、青色ＬＥＤと赤色蛍光体２とによって構成される赤色ＬＥＤ２を用い、前記青色、青緑色、緑色、黄色、赤色１、赤色２それぞれのＬＥＤからの光を加法混色して白色光を得る方法であって、次式の係数ｋ_１〜ｋ_６を負数とならない範囲で任意に変化させたときの白色光の分光分布Ｐ（λ）を下記式（４）で表し、設計する白色ＬＥＤの光源効率η（lm／Ｗ）を下記式（２）で表したとき、

【数6】

のうち、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を前記白色光で照らしたときと前記ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときのＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳのブライトネス差△Ｑ_１〜△Ｑ_１５、カラフルネス差△Ｍ_１〜△Ｍ_１５、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のＣＩＥ１９７６明度差△Ｌ^＊_１〜△Ｌ^＊_１５、ａｂクロマ差△Ｃ^＊_ａｂ１〜△^＊Ｃ_ａｂ１５について、色みえ効果に関する視覚評価実験による印象評価との比較を行い、その結果から計算した△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）、または△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ^＊_ｎ＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）の昼光に比べて鮮やかかつ明るく感じるときの閾値をそれぞれ求め、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの色相角の差△ｈ_１〜△ｈ_１５の積和を設定値より小さくするか、またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の△Ｌ^＊_ｎＣ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ^＊_ｎ＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５）のいずれかを求めた閾値より大きい値に設定しかつＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のａｂ色相角の差△ｈ_ａｂ１〜△ｈ_ａｂ１５の積和を設定値より小さい値に設定し、さらにηが最大値となるようにすることを特徴とする。

【0018】

上記式において、
Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布（分光放射束）
Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｂｇ（λ）：青緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｇ（λ）：緑色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｙ（λ）：黄色ＬＥＤの分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ１（λ）：赤色ＬＥＤ１の分光分布（定格出力時の分光放射束）
Ｐ_ｒ２（λ）：赤色ＬＥＤ２の分光分布（定格出力時の分光放射束）
λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ
ｋ_１：青色ＬＥＤの放射束比（青色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_２：青緑色ＬＥＤの放射束比（青緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_３：緑色ＬＥＤの放射束比（緑色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_４：黄色ＬＥＤの放射束比（黄色ＬＥＤの定格出力時を１とする）
ｋ_５：赤色ＬＥＤ１の放射束比（赤色ＬＥＤ１の定格出力時を１とする）
ｋ_６：赤色ＬＥＤ２の放射束比（赤色ＬＥＤ２の定格出力時を１とする）
η：求めたい白色ＬＥＤの光源効率（lm／Ｗ）
Φ：求めたい白色ＬＥＤの全光束（lm）
ｐ：求めたい白色ＬＥＤの消費電力（Ｗ）
ａ_１、ａ_２、ａ_１’、ａ_２’：回帰定数
である。

【0019】

［７］また、本発明の照明器具は、青色ＬＥＤと、緑色蛍光体と黄色蛍光体と赤色蛍光体１と赤色蛍光体２とを混合して得られる混合蛍光体とによって構成される照明器具において、上記［１］または［２］に記載の分光分布を有することを特徴とする。

【0020】

［８］また、本発明の照明器具は、青色発光素子と黄色蛍光体とによって構成される白色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤ１と、赤色ＬＥＤ２から構成される照明器具において、上記［３］または［４］に記載の分光分布を有することを特徴とする。

【0021】

［９］また、本発明の照明器具は、青色ＬＥＤと、青緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと緑色蛍光体とによって構成される緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とによって構成される黄色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと赤色蛍光体１とによって構成される赤色ＬＥＤ１と、青色ＬＥＤと赤色蛍光体２とによって構成される赤色ＬＥＤ２から構成される照明器具において、上記［５］または［６］に記載の分光分布を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

請求項１、３、５の発明によれば、基準光源との色みえの差が十分小さくかつその内、光源効率が最大となる分光分布を得ることができる。
請求項２、４、６の発明によれば、ある特定の色を鮮やかでかつ明るく見せかつその内、光源効率が最大となる分光分布を得ることができる。

【0023】

請求項７ないし９の発明によれば、基準光源との色みえの差が十分小さくかつその内、光源効率が最大となる分光分布を得ることができ、また、ある特定の色を鮮やかでかつ明るく見せかつその内、光源効率が最大となる分光分布を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】照明ブースを使った視感評価において、基準光源および試験光源ともにＤ５０蛍光ランプを設置したときの「違って見える」評定値の結果を示す図である。

【図2】市販ＬＥＤランプ、蛍光ランプおよび白熱電球を用いた、別実験で求めた「違って見える」評定値（実験値）とＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの色差△Ｅ’（計算値）の相関関係を示す図である。

【図3】実験で求めた「明るい」評定値（実験値）とＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ＱＭ_ｎ（計算値）の相関関係を示す図である。

【図4】実験で求めた「鮮やか」評定値（実験値）とＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ＱＭ_ｎ（計算値）の相関関係を示す図である

【図5】本発明の実施形態の設計方法で算出した分光分布例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。

【0026】

特許文献１では、色みえの効果を最大にするように混色比ｋ_１〜ｋ_４を決めている。色みえの効果を最大にしようとすると、青色ＬＥＤによる発光や赤色蛍光体による発光の比率を高めなければならないが、一方、青色ＬＥＤによる発光や赤色蛍光体による発光の比率を高めるほど、光源効率は低下する。そこで本発明では、色みえの効果を確保しつつ、光源効率の最大化を行うことができる分光分布設計方法を実現する。

【0027】

請求項１および２に対する光源効率は、以下のように算出することができる。
青色ＬＥＤを励起光源とする蛍光体の分光分布Ｐ（λ）は、内部量子効率η_intを介して以下の関係がある。励起光源の分光分布のうち、蛍光体に吸収された分光分布をＥ（λ）とする。ただし、Ｐ(λ)およびＥ(λ)は、分光放射束（Ｗ／ｎｍ）の単位を持つ絶対値とする。

【数7】

ここで、ｎ_ｐは蛍光体の分光分布の光量子数、ｎ_ｅは励起光源の分光分布の光量子数、ｈはプランク常数、ｃは光速である。

【0028】

励起光源と蛍光体の分光分布の形状が同一であれば、η_intは保存されるため、励起光源の分光分布がＥ（λ）のｋ倍、すなわちｋＥ（λ）のときの蛍光体の分光分布Ｐ’（λ）は、

【数8】

から、次式が成立する。

【数9】

【0029】

青色ＬＥＤと各蛍光体（緑色蛍光体、黄色蛍光体、赤色蛍光体１、赤色蛍光体２）を組み合わせた白色ＬＥＤでは、励起源である青色ＬＥＤの分光分布を各蛍光体に任意の混色比で分配すると考えることができる。すなわち青色ＬＥＤおよび各蛍光体の混色比をｋ_ｊ（ｊ＝１，２，３，４，５）とすると、白色ＬＥＤの分光分布は、次式で表すことができる。ただし、ｋ_１=１−Σｋ_ｊ（ｊ＝２，３，４，５）である。

【数10】

【0030】

厳密には、各蛍光体からの発光による自己励起または相互励起による影響もあるが、その割合は小さいと考えられるため、ここでは無視する。

【0031】

各分光分布が分光放射束（Ｗ／ｎｍ）の単位を持つとき、設計した白色ＬＥＤの全光束Φ(lm)は、

【数11】

と表すことができる。ここで、Ｋ_ｍは最大視感効率(lm／Ｗ)、Ｖ（λ)は標準分光視感効率である。励起源である青色ＬＥＤへの投入電力をｐ(Ｗ)とすると、設計した白色ＬＥＤの光源効率ηは、次式で表すことができる。

【数12】

【0032】

請求項３〜６に対する光源効率は、以下のように算出することができる。
各ＬＥＤの「放射束−電力特性」（これは、ＬＥＤメーカーのスペックシートに記載されている「順方向電流−放射束特性」および「順方向電流−順方向電圧」特性から導出することができる。または、実験的に求めることができる。）を求める。ここで、放射束とはＬＥＤから放射される単位時間当たりのエネルギー量を表す。構成する各ＬＥＤの定格出力時の放射束に対する、求める放射束の比をｋ_ｉで表すと、各ＬＥＤの放射束比ｋ_ｉと各ＬＥＤへの供給電力ｐ_ｉ（Ｗ）の関係式を次式で表すことができる。

【数13】

ｆ_ｉは、各ＬＥＤの放射束と電力の関係を表す関数である。
求める白色ＬＥＤに供給する全電力は、次式で表すことができる。

【数14】

各分光分布が分光放射束（Ｗ／ｎｍ）の単位を持つとき、設計した白色ＬＥＤの全光束Φ(lm)は、

【数15】

と表すことができる。ここで、Ｋ_ｍは最大視感効率(lm／Ｗ)、Ｖ（λ)は標準分光視感効率である。設計した白色ＬＥＤの光源効率ηは、次式で表すことができる。

【数16】

【0033】

本発明では、色みえの効果を確保するために、視感評価実験によるＬＥＤや蛍光ランプ等の照明下での色見えの印象評価を行い、色見えモデル（ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳ、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系）を用い、色みえに関する指標の閾値を求めておき、この閾値より小さい値の範囲あるいは大きい値の範囲で、光源効率を最大にするように最適化計算を行う。

【0034】

ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳは、知覚される色の見えの各属性を定量化させる色の見えモデルとしてＣＩＥ（国際照明委員会）により提案されているものである。ここで、色の見えの属性としては、色相角（Ｈ），ブライトネス（Ｑ）、カラフルネス〔鮮やかさ〕（Ｍ）、クロマ（Ｃ）、飽和度（ｓ）、色相（ｈ）等がある。これらの指標を使って、様々な分光反射率を持つ物体色と照明光の組み合わせによる色の見え方を再現することができる。物体色としては、例えば、ＪＩＳ Ｚ８７２６に規定されている演色評価数の算出に用いられる試験色（以下、ＪＩＳ試験色とする）Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５などが利用できる。ここで、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を色みえの度合いを求めたい試験光で照らしたときとＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときの色差を△Ｅ’_１〜△Ｅ’_１５、ブライトネス差を△Ｑ_１〜△Ｑ_１５、カラフルネス差を△Ｍ_１〜Ｍ_１５、色相差を△ｈ_１〜△ｈ_１５、ブライトネス差とカラフルネス差の重回帰式を△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（ｎ＝１〜１５；ａ_１、ａ_２は回帰係数である。）で表す。基準光としては、例えば、Ｄ５０蛍光ランプが用いられる。

【0035】

ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳによる色見え予測について述べると、この予測モデルは、ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳに基づいた均等色空間を利用するもので、英国Ｌｅｅｄ大学が提案している。その計算手順は、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ、白色点の三刺激値Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗと、順応輝度Ｌ_Ａ，順応の程度Ｄ，周囲の条件から、色順応，非線形特性，反対色性を考慮した計算を行い、色の見えの属性（Ｈ，Ｊ，Ｃ，Ｑ，Ｍ，ｓなど）を求め、さらに均等色空間への変換を行うことで、色差△Ｅ’を算出する。

【0036】

また、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系は、ＣＩＥが１９７６年に推奨した均等色空間であり、物体色の表示に広く用いられる。色の見えの属性としてはＣＩＥ１９７６明度（Ｌ^＊）、ａｂクロマ（Ｃ^＊_ａｂ）、ａｂ色相角（ｈ_ａｂ）等がある。Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系では、ＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を試験光で照らしたときとＪＩＳ試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を基準光で照らしたときの色差を△Ｅ^＊_ａｂ１〜△Ｅ^＊_ａｂ１５、ＣＩＥ１９７６明度差を△Ｌ^＊_１〜△Ｌ^＊_１５、ａｂクロマ差を△Ｃ^＊_ａｂ１〜△Ｃ^＊_ａｂ１５、ａｂ色相角の差を△ｈ_ａｂ１〜△ｈ_ａｂ１５、明度差とクロマ差の重回帰式を△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ^＊_ｎ＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ｎ＝１〜１５；ａ_１’、ａ_２’は回帰係数である。）で表す。

【0037】

色みえの効果を確保するための視感評価実験は、特許文献１に記載されているように、例えば、試料光源としてＬＥＤと電球形蛍光ランプと白熱電球を用い、試料光源用ブース（間口０．５ｍ、奥行き０．５ｍ、高さ１．２ｍ）と基準光源用ブース（同サイズ）を併設させたセットで行う。
基準光源としてはＤ５０蛍光ランプを用い、一対比較により評価を行う。
両ブースに同じ評価用色票（１５色、ＪＩＳ試験色に近似した分光反射率を持つ）を１枚ずつ提示し、被験者は、その見えを比較して評価する。色票の載置面の照度は５００lxに設定する。評価の方法はＳＤ法（semantic differential method）で行い、相対的な見えの印象の程度を２０個の形容詞に関して、「全くそう思わない（１）」〜「非常にそう思う（７）」の７段階で被験者に答えさせる。
形容詞：違って見える、鮮やか、明るい、赤みが強い、緑みが強い、自然である、好ましい、・・・等である。
例えば、「右側の色と比べて、左側の色の方が、明るい」等の評価である。

【0038】

本発明の実施形態では、青色ＬＥＤと、黄色、緑色、赤色（赤色１、赤色２）の各蛍光体を用い、加法混色して目的に適した白色光を合成する。このとき、次式で目的とする白色光の分光分布Ｐ（λ）を表すことができる。

【数17】

【0039】

上記式において、Ｐ（λ）：求めたい白色光の分光分布、Ｐ_ｂ（λ）：青色ＬＥＤの分光分布、Ｐ_ｇ（λ）：緑色蛍光体の分光分布、Ｐ_ｙ（λ）：黄色蛍光体の分光分布、Ｐ_ｒ１（λ）：赤色蛍光体１の分光分布、Ｐ_ｒ２（λ）：赤色蛍光体２の分光分布、λ：波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ、ｋ_１〜ｋ_５：青色ＬＥＤおよび各蛍光体の混色比（ただし、ｋ_１＝１−Σｋ_ｊ（ｊ＝２，３，４，５）である。ここで、赤色蛍光体１と赤色蛍光体２を用いるのは、赤系統の色について、基準光との色みえの差を小さくする、または明るく、鮮やかに見せるためであり、これらは色みえの評価に使用したＪＩＳ試験色の分光反射率を基準に選択する。

【0040】

（１）式の分光分布のうち，相関色温度を一定値（ここでは、５０００Ｋ）およびＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ｈ_１〜△ｈ_１５の積和またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の△ｈ_ａｂ１〜△ｈ_ａｂ１５の積和を設定値より小さくする制約条件の下、（１）ＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの色差△Ｅ’またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の色差△Ｅ^＊_ａｂを最小にする、および(２)色票番号９(高彩度の赤)のＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳのブライトネス差△Ｑ_９およびカラフルネス差△Ｍ_９について、△ＱＭ_９＝０．３９△Ｑ_９＋０．２６△Ｍ_９またはＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のＣＩＥ１９７６明度差△Ｌ^＊、ａｂクロマ差△Ｃ^＊_ａｂから計算した△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂ９＝０．５５△Ｌ^＊_９＋０．０６△Ｃ^＊_ａｂ９のいずれかを最大にするように係数ｋ_１〜ｋ_５の最適化計算を実施するが、上記の色みえの効果を最大化すべく設計すると、発光効率が低下するという課題がある。すなわち、青色ＬＥＤ励起の白色ＬＥＤでは、色みえの効果を改善するために赤色成分を増加させる必要があるが、眼の視感効率という点では、赤色成分の効率は低く、本成分を多く含む白色ＬＥＤの光源効率も低くなる。本発明では、色みえの効果を確保しつつ光源効率ηを最大化するように最適化計算を行い、白色ＬＥＤの分光分布を導出する。上記で、回帰係数０．３９と０．２６および０．５５と０．０６は、特許文献１に記載したような視感実験により求めた値である。

【0041】

本実施形態では、色みえだけではなく、光源効率も考慮して分光分布設計を以下のようにして行う。

【0042】

色みえの効果を確保するために、先に求めた視感評価実験結果を利用し、色みえ効果の閾値を求めた。すなわち、昼光近似または赤色の鮮やかさを増す色見えの効果を確保できる△Ｅ’（色差)と△ＱＭ_９（赤色の明るさ・鮮やかさ）の範囲をそれぞれ次の通り、導出した。

【0043】

（１）昼光近似の分光分布
照明ブースを使った視感評価において、基準光源および試験光源ともにＤ５０蛍光ランプを設置したときの「違って見える」評定値（前述した７段階の値）の結果を図１に示す。被験者は、大学生１０名とした。その結果、「違って見える」評定値の平均値は、約４点（どちらともいえない)であった。上記の実験は、ほぼ同一の相対分光分布を比較しているため、光源の分光分布に起因する色見えの違いは生じないことが明らかである。この結果から、光源による色見えの違いがないときの闘値として、４点を採用する。一方、市販ＬＥＤランプ、蛍光ランプおよび白熱電球を用いた、別実験で求めた「違って見える」評定値（実験値）とＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの色差△Ｅ’（計算値）の相関関係を図２に示す。色差△Ｅ’の対数値と「違って見える」評定値は正の相関係にあり、評定値が４点のときの色差を外挿すると△Ｅ’≒２．２であり、これを色差△Ｅ’の閾値とする。これより、光源による色みえの違いがないときの色差△Ｅ’を閾値より小さい値、すなわち△Ｅ'＜２．２とする。また、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の色差△Ｅ^＊の対数値も「違って見える」評定値と正の相関関係にあり、評定値が４点の時の色差を外挿すると△Ｅ^＊≒５．１であり、これを色差△Ｅ^＊の閾値とする。これより、光源による色みえの違いがないときの色差△Ｅ^＊を閾値より小さい値、すなわち△Ｅ^＊＜５．１とする。

【0044】

（２）赤色の鮮やかさを増す分光分布
試料光源として市販ＬＥＤおよび蛍光ランプを設定した際の「鮮やか」評定値と「明るい」評定値が(基準光源に対して）ともに６点（「そう思う」）以上のとき、鮮やかさおよび明るさが明らかに増加しているとする。さらに本実験で求めた「鮮やか」評定値(実験値)および「明るい」評定値とＣＩＥＣＡＭ０２−ＵＣＳの△ＱＭ_ｎ＝ａ_１△Ｑ_ｎ＋ａ_２△Ｍ_ｎ（△Ｑ_ｎ）は基準光源とのブライトネス差、△Ｍ_ｎはカラフルネス差、ａ_１、ａ_２は実験から求める定数、ｎは色票番号１〜１５）の相関関係を図３、図４に示す。ややばらつきは大きいが、△ＱＭ_ｎと「鮮やか」評定値または「明るい」評定値はそれぞれ正の相関関係にあるといえる。「鮮やか」評定値または「明るい」評定値が６点のときの△ＱＭ_ｎを内挿すると「鮮やか」評定値では△ＱＭ_ｎ≒１．８、「明るい」評定値では△ＱＭ_ｎ≒２．２であった。これより、昼光に比べて明らかに鮮やかかつ明るく感じるときの△ＱＭ_ｎの閾値を２．２とし、△ＱＭ_ｎを閾値より大きい値、すなわち△ＱＭ_ｎ＞２．２とする（図３）。また、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の△Ｌ^*Ｃ^*_ａｂｎ＝ａ_１’△Ｌ^＊_ｎ＋ａ_２’△Ｃ^＊_ａｂｎ（ＣＩＥ１９７６明度差△Ｌ^＊、ａｂクロマ差△Ｃ^＊_ａｂ、ａ_１’、ａ_２’は実験から求める定数、ｎは色票番号１〜１５）と「鮮やか」評定値または「明るい」評定値はそれぞれ正の相関関係にある。「鮮やか」評定値または「明るい」評定値が６点のときの△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎを内挿すると「鮮やか」評定値では△Ｌ^＊Ｃ_ａｂ^＊_ｎ≒２．７、「明るい」評定値では△Ｌ^＊Ｃ_ａｂ^＊_ｎ≒３．３であった。これより、昼光に比べて明らかに鮮やかかつ明るく感じるときの△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎの閾値を３．３とし、△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎを閾値より大、すなわち△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＞３．３とする。

【0045】

次に（１）または（２）の範囲で最も効率の良い分光分布を例えば、一般化簡約勾配（ＧＲＧ）法を使用した最適化計算により、それぞれ算出する。最適化計算の制約条件としては、以下にまとめることができる。
(a)相関色温度を５０００Ｋ（昼白色）とする。
(b)色の変化（色相角の差△ｈまたは△ｈ_ａｂ）を設定値より小とする。
(c)昼光近似の分光分布の場合、色差△Ｅ’を閾値より小さい値、すなわち△Ｅ’＜２．２とする、または色差△Ｅ^＊を閾値より小さい値、すなわち△Ｅ^＊＜５．１とする。
(d)赤色の鮮やかさを増す分光分布の場合、△ＱＭ_９を閾値より大きい値、すなわち△ＱＭ_９＞２．２とする、または△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎを閾値より大きい値、すなわち△Ｌ^＊Ｃ^＊_ａｂｎ＞３．３とする。

【0046】

上記制約条件で、目的変数として光源効率ηを最大化するように最適化計算を行う。
以上の設計方法により算出した分光分布例を図５に示す。表１には、バランスを考慮した分光分布の効率改善例を示す。効率考慮前に比べて、(1)"昼光近似"分光分布について１６％、(2)"赤色鮮やか"分光分布について２５％の発光効率向上を実現している。

【0047】

【表1】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】