JP6058948B2 - Optical filter, light source device, lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、光学フィルタ、光源装置および照明装置に関するものである。 The present invention relates to an optical filter, a light source device, and an illumination device.
近年、ＬＥＤの発光効率の向上により、一般照明用あるいは装飾用の光源としてＬＥＤを用いた電球形ランプ、点灯ユニット、照明器具が知られており、これらには白色ＬＥＤが多く用いられている。白色ＬＥＤには、青色励起のＬＥＤ素子を波長変換用の黄色蛍光体で覆うことで白色光を出射する構成のものがある。このような構成の白色ＬＥＤを光源として用いた場合、赤色の波長範囲における発光量が他の波長範囲における発光量に比べ少なく、演色性が低くなることがある。 2. Description of the Related Art In recent years, light-emitting lamps, lighting units, and lighting fixtures using LEDs as light sources for general illumination or decoration have been known due to improvements in the luminous efficiency of LEDs, and white LEDs are often used for these. Some white LEDs are configured to emit white light by covering a blue-excited LED element with a yellow phosphor for wavelength conversion. When the white LED having such a configuration is used as a light source, the light emission amount in the red wavelength range is smaller than the light emission amount in other wavelength ranges, and the color rendering may be lowered.
特許文献１には、白色ＬＥＤの出射側に、光学フィルタ手段を配し、波長ピークである５５０ｎｍ〜６０５ｎｍの一部の波長範囲の透過率を低くすることで演色性を改善したものが提案されている。また、青色励起のＬＥＤ素子に波長変換用の赤色や緑色などの蛍光体を混ぜ、高い演色の白色ＬＥＤを実現したものが、特許文献２に提案されている。
In
しかしながら、特許文献１に開示される手段による場合は、５５０ｎｍ〜６０５ｎｍの波長域の光の透過率を低くする結果、青色光の波長域である４５０ｎｍ〜４９５ｎｍにも波長ピークが発生し、その結果、青色光の波長が相対的に強くなってしまい、色温度の上昇を招いてしまうという問題がある。また、特許文献２に開示される手段による場合は、蛍光体によって吸収される光が増えるため、発光効率が低下してしまうという問題がある。
However, in the case of using the means disclosed in
そこで、本発明は、色温度の変化を抑えながら演色性の向上を図ることができる光学フィルタを提供することを目的とする。また、本発明は、発光効率の低下および色温度の変化を抑えながら演色性の向上を図ることができる光源装置および照明装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical filter that can improve color rendering while suppressing changes in color temperature. Another object of the present invention is to provide a light source device and an illuminating device that can improve color rendering while suppressing a decrease in luminous efficiency and a change in color temperature.
上記課題を解決するために、本発明は光学フィルタにおいて、光の平均反射率を緑色光〜黄色光の波長域および青色光の波長域の光について選択的に向上させた光学多層膜を備え、光学多層膜は、緑色光〜黄色光の波長域の光の平均反射率Ｒ Ｇ と、青色波長域の波長域の光の平均反射率Ｒ Ｂ とが、
１．５≦ＲＧ／ＲＢ≦３．０・・・（１）
かつ
０．１≦ＲＧ＋ＲＢ≦０．９・・・（２）
の関係を満たすように構成されていることとする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes an optical multilayer film in which an average reflectance of light is selectively improved with respect to light in a wavelength range of green light to yellow light and in a wavelength range of blue light in an optical filter , the optical multilayer film, the average reflectance R G of the light in the wavelength band of green light-yellow light, and the average reflectance R B of light in the wavelength range of the blue wavelength band,
1.5 ≦ RG / RB ≦ 3.0 (1)
And
0.1 ≦ RG + RB ≦ 0.9 (2)
It is configured to satisfy the relation to Rukoto have.
また、本発明の光学フィルタにおいて、緑色光〜黄色光の波長域は、５４０ｎｍ以上５９０ｎｍであり、青色波長域は、４３５ｎｍ以上４８０ｎｍであることが好ましい。 In the optical filter of the present invention, the wavelength range of green light to yellow light is preferably 540 nm or more and 590 nm, and the blue wavelength range is preferably 435 nm or more and 480 nm.
また、本発明の光学フィルタにおいて、光学多層膜の平均反射率ＲＧと平均反射率ＲＢとは、
１．５≦ＲＧ／ＲＢ≦２．５・・・（３）
かつ
０．３≦ＲＧ＋ＲＢ≦０．７・・・（４）
の関係を満たすように構成されていることが好ましい。
In the optical filter of the present invention, the average reflectance R G of the optical multilayer film and the average reflectance R B is,
1.5 ≦ RG / RB ≦ 2.5 (3)
And 0.3 ≦ RG + RB ≦ 0.7 (4)
It is preferable to be configured to satisfy the relationship.
また、本発明の光学フィルタにおいて、光学多層膜は、基板に対して屈折率が１．９以上２．４以下の高屈折率層と、屈折率が１．３５以上１．５以下の低屈折率層とが交互に積層されて形成されていることが好ましい。 In the optical filter of the present invention, the optical multilayer film includes a high refractive index layer having a refractive index of 1.9 to 2.4 and a low refractive index of 1.35 to 1.5 with respect to the substrate. It is preferable that the rate layers are alternately laminated.
上記課題を解決するために、光源装置は、青色励起のＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子から放射された光が透過する黄色蛍光体と、黄色蛍光体を透過した光が透過する上述の光学フィルタとを有することとする。 In order to solve the above problems, a light source device includes a blue-excited LED element, a yellow phosphor that transmits light emitted from the LED element, and the above-described optical filter that transmits light transmitted through the yellow phosphor. I will have it.
上記課題を解決するために、照明装置は、青色励起のＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子から放射された光が透過する黄色蛍光体と、黄色蛍光体を透過した光を集光する集光手段と、集光手段から出射した光が透過する上述の光学フィルタとを有することとする。 In order to solve the above-described problem, the illumination device includes a blue-excited LED element, a yellow phosphor that transmits light emitted from the LED element, and a condensing unit that collects light transmitted through the yellow phosphor. The above-described optical filter through which light emitted from the condensing means is transmitted is included.
上記課題を解決するために、本発明の照明装置において、集光手段は、集光型リフレクタであることが好ましい。 In order to solve the above-described problem, in the illumination device of the present invention, the light condensing means is preferably a light concentrating reflector.
本発明によると、発光効率の低下および色温度の変化を抑えながら演色性の向上を図ることができる光学フィルタ、光源装置および照明装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical filter, a light source device, and an illumination device that can improve color rendering while suppressing a decrease in light emission efficiency and a change in color temperature.
以下、本発明の実施の形態に係る光学フィルタ１およびこの光学フィルタ１を備える光源装置２の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、光源装置２の断面の構成を概略的に示した断面概略図ある。
Hereinafter, a configuration of an
（光源装置２）
図１に示すように、本実施の形態に係る光源装置２は、青色光を放射する（青色励起の）ＬＥＤ素子３と、このＬＥＤ素子３が載置される基板４と、この基板４上に載置され、基板４と対向する側に開口部５を有するようにＬＥＤ素子３の周囲に配置される側壁部６と、この側壁部６のＬＥＤ素子３が配置される側となる内側に充填され、ＬＥＤ素子３から放射された青色光が透過される黄色蛍光体７と、光学フィルタ１とを有する。黄色蛍光体７は、透過する青色光の波長変換を行う波長変換用の蛍光体である。なお、ＬＥＤ素子３には図示を省略する点灯回路が接続され、ＬＥＤ素子３は、この点灯回路より発光することができる。
(Light source device 2)
As shown in FIG. 1, a
側壁部６のＬＥＤ素子３が配置される側の面である内周面は、光を反射させることができる反射面８として形成されている。基板４のＬＥＤ素子３が配置される側の面である表面のうち、側壁部６よりもＬＥＤ素子３側の部分は、光を反射させることができる反射面９として形成されている。反射面８および反射面９が形成されることで、ＬＥＤ素子３から放射された光が開口部５から出射する量を多くすることができる。なお、反射面８および反射面９は、たとえば、アルミ等の金属を蒸着等して形成することができる。
An inner peripheral surface, which is a surface on the side where the
黄色蛍光体７は、光透過性を有する樹脂に黄色蛍光材が含有されたものである。黄色蛍光体７は、ＬＥＤ素子３から放射された青色光を白色光に波長変換を行い出射する。黄色蛍光材としては、たとえば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット：Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）系の蛍光材を使用することができる。側壁部６の内側は、黄色蛍光体７が充填されることで封止されている。黄色蛍光体７は、ＬＥＤ素子３から放射される光のうち、３７０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の光の一部を５００ｎｍ〜７００ｎｍの光に波長変換し白色光として出射する。
The
なお、側壁部６の内側に黄色蛍光体７を充填する換わりに、反射面８および反射面９に黄色蛍光体を塗付してもよい。しかしながら、側壁部６の内側に黄色蛍光体７を充填する構成の方が、ＬＥＤ素子３から放射される青色光を黄色蛍光体７により白色光に変換する効率を高いものとすることができる。
Instead of filling the inside of the
光学フィルタ１は、側壁部６の開口部５を封止するように備えられる。つまり、ＬＥＤ素子３から放射された光は、黄色蛍光体７および光学フィルタ１を透過して側壁部６の外側に出射する。なお、光学フィルタ１と黄色蛍光体７とは、空気層を介することなく互いに密着するように配置されることが好ましい。光学フィルタ１と黄色蛍光体７とを密着させることで、黄色蛍光体７から光学フィルタ１に入射する光量の損失を抑えることができる。
The
（光学フィルタ１）
次に、光学フィルタ１の具体的な構成について説明する。
(Optical filter 1)
Next, a specific configuration of the
光学フィルタ１は、ガラスあるいは樹脂材料を用いて透明な板状に形成された基板の表面に光学多層膜が形成された構成となっている。尚、基板が樹脂材料の場合には、下地層を介して光学多層膜を基板上に形成することが好ましい（実施の形態２参照）。
The
光学フィルタ１には、緑色光〜黄色光の波長域の光についての平均反射率ＲＧと、青色光の波長域の光についての平均反射率ＲＢとが、下記の式（１）の関係、かつ、式（２）の関係を満たすように光学多層膜が形成されている。
１．５≦ＲＧ／ＲＢ≦３．０ ・・・（１）
０．１≦ＲＧ＋ＲＢ≦０．９ ・・・（２）
ここで、
で表わされる。
また、Δλ１は、青色光の波長域である４３５ｎｍ〜４８０ｎｍのバンド幅Ｗ１（図６参照）を表わし、Δλ２は緑色光〜黄色光の波長域である５４０ｎｍ〜５９０ｎｍのバンド幅Ｗ２（図６参照）を表わしている。Ｉ（λ）は、光学フィルタ１への入射光量であり、Ｔ（λ）は、光量Ｉ（λ）で光学フィルタ１に入射した光が光学フィルタ１から出射する光量である。
The
1.5 ≦ RG / RB ≦ 3.0 (1)
0.1 ≦ RG + RB ≦ 0.9 (2)
here,
It is represented by
Δλ 1 represents a bandwidth W1 (see FIG. 6) of 435 nm to 480 nm that is a wavelength region of blue light, and Δλ 2 represents a bandwidth W2 of 540 nm to 590 nm that is a wavelength region of green light to yellow light (see FIG. 6). 6). I (λ) is the amount of light incident on the
光学フィルタ１を上述のように構成することで、緑色光〜黄色光（５４０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長域の光）の透過率を低くすることができる。そのため、光学フィルタ１に入射した白色光を演色性の高い白色光として出射させることができる。
By configuring the
一方、白色光から緑色光〜黄色光の光量が低減させられると、青色光（４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの波長域の光）の光量の割合が多くなり色温度が上昇する。しかしながら、光学フィルタ１は、青色光の透過率も低く構成されている。したがって、光学フィルタ１は、この光学フィルタ１に入射した白色光を、色温度の上昇を抑えながら演色性を向上させた白色光として出射させることができる。
On the other hand, when the amount of green light to yellow light is reduced from white light, the proportion of the amount of blue light (light in the wavelength region of 435 nm to 480 nm) increases and the color temperature rises. However, the
また、光学フィルタ１を備える光源装置２は、発光効率の低下および色温度の変化を抑えながら演色性が向上された白色光を出射することができる。光源装置２においては、ＬＥＤ素子３から放射された青色光が黄色蛍光体７にて白色光に波長変換される。上述のように光学フィルタ１は、緑色光〜黄色光および青色光について透過率が低くなるように構成されている。したがって、光源装置２は、黄色蛍光体７から出射する白色光を光学フィルタ１に入射させる構成とすることで、色温度の上昇を抑えられながら演色性を向上させた白色光として光学フィルタ１から出射させることができる。
Further, the
なお、ＲＧ／ＲＢの値が、１．５より小さくなると、青色光の反射量が多くなってしまい色温度が下がってしまうか、もしくは、緑色光〜黄色光の反射量が少なくなってしまい演色性が向上しなくなってしまう。逆に、３．０より大きくなると、緑色光〜黄色光の反射量は多くなり演色性は向上するものの、青色光の反射量が少なくってしまい色温度が上がってしまう。また、ＲＧ＋ＲＢの値が、０．１より小さくなると青色光と緑色光〜黄色光の反射量が少なくなってしまい、演色性向上フィルタとしての機能が十分に果たせない。逆に、０．９より大きくなると、青色光と緑色光〜黄色光の反射量が大きくなってしまい、透過率が悪くなってしまう。 If the value of RG / RB is smaller than 1.5, the amount of blue light reflection increases and the color temperature decreases, or the amount of green light to yellow light reflection decreases and color rendering is performed. Will not improve. On the other hand, if it exceeds 3.0, the amount of reflection of green light to yellow light increases and the color rendering improves, but the amount of reflection of blue light decreases and the color temperature increases. On the other hand, if the value of RG + RB is smaller than 0.1, the reflection amounts of blue light, green light to yellow light are reduced, and the function as a color rendering property improving filter cannot be sufficiently performed. On the other hand, when the ratio is larger than 0.9, the reflection amounts of blue light, green light to yellow light are increased, and the transmittance is deteriorated.
より好ましくは、光学フィルタ１の平均反射率ＲＧおよび平均反射率ＲＢについて、下記の式（５）の関係、かつ、式（６）の関係を満たすように光学多層膜を形成することで、色温度の変化を抑えつつ、より透過率および演色性を向上させた光学フィルタ１を構成することができる。
１．５＜ＲＧ／ＲＢ＜２．５・・・（５）
０．３＜ＲＧ＋ＲＢ＜０．７・・・（６）
More preferably, the average reflectance R G and the average reflectance R B of the
1.5 <RG / RB <2.5 (5)
0.3 <RG + RB <0.7 (6)
光学フィルタ１は、たとえば、図２に示すように、ガラスやプラスチックといった透明な材料を基板１０とし、この基板１０にコーティング層１１を形成する。コーティング層１１は複数の光学膜１２（１），１２（２），１２（３），・・・，１２（Ｎ−１），１２（Ｎ）が積層される多層膜（光学多層膜）であり、任意の１の層の上下に隣接する層のいずれもが、該任意の１の層の屈折率よりも高いかまたは低く構成されている。すなわち、屈折率の高低が交互となるように光学膜が積層されている。
For example, as shown in FIG. 2, the
具体的には、屈折率１．９以上２．４以下の高屈折率層と、屈折率１．３５以上１．５以下の低屈折率層が交互に積層されている。このように高屈折率層の光学膜と低屈折率層とを交互に複数積層してコーティング層１１を形成することで、式（１）および式（２）の関係を満たしながら、緑色光〜黄色光および青色光について選択的に平均反射率を上げることができる。なお、コーティング層１１は、真空蒸着法にて形成することができる他、スパッタリング法、イオンアシスト法、イオンプレーティング法等の方法を使用する事が可能である。
Specifically, a high refractive index layer having a refractive index of 1.9 to 2.4 and a low refractive index layer having a refractive index of 1.35 to 1.5 are alternately stacked. In this way, by forming a
（光学フィルタ１の実施例１）
光学フィルタ１は、たとえば、図３の表に示す構成とすることができる。つまり、ガラスの基板４に対して、高屈折率層としてのＮｂ２Ｏ５（五酸化ニオブ）層と、低屈折率層としてのＳｉＯ２（二酸化ケイ素）層とが交互に全１６層にて積層されるコーティング層１１が成膜される。
(Example 1 of the optical filter 1)
The
コーティング層１１は、基板４側からＮｂ２Ｏ５（五酸化ニオブ）層と、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）層の順で交互に成膜されている。光学膜厚の設計波長λは７６０ｎｍであり、各層の光学膜厚は表（図３）に示す通りである。表（図３）に示す構成の光学フィルタ１においては、ＲＢ、ＲＧはそれぞれＲＢ＝０．１６２、ＲＧ＝０．３５５であり、ＲＧ／ＲＢ＝２．１９、ＲＧ＋ＲＢ＝０．５１となっている。つまり、上記構成の光学フィルタ１は、青色光（４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの波長域の光）および緑色光〜黄色光（５４０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長域の光）についてその一部を反射することができ、それ以外の波長域の光についてはそのほとんどを透過させることができる。
The coating layers 11 are alternately formed in the order of Nb 2 O 5 (niobium pentoxide) layers and SiO 2 (silicon dioxide) layers from the
図６〜図８を参照しながら、黄色蛍光体７から出射し光学フィルタ１を透過した白色光と、黄色蛍光体７から出射し光学フィルタ１を透過しない白色光とについて、波長分布の違い（図６参照）と、演色評価指数の違い（図７参照）と、色度の違い（図８参照）について説明する。
6 to 8, the difference in wavelength distribution between white light emitted from the
図６に示すように、黄色蛍光体７から、たとえば実線Ａで示す波長分布の白色光（光学フィルタ１を透過する前の光）が出射するとき、光学フィルタ１は、この白色光（実線Ａ）を破線Ｂで示す波長分布の白色光に波長変換することができる。つまり、黄色蛍光体７から出射する実線Ａで示す白色光は、４５０ｎｍ付近の帯域と５５０ｎｍ付近の帯域にピーク波長を有する白色光であり、光学フィルタ１は、実線Ａで示す波長分布の白色光が透過させられたときに、この白色光を破線Ｂに示すように、４５０ｎｍ付近の帯域と５５０ｎｍ付近の帯域のピークを抑えた波長分布の白色光に変換することができる。
As shown in FIG. 6, when white light having a wavelength distribution indicated by a solid line A (light before passing through the optical filter 1) is emitted from the
また、図６の実線Ａで示す波長分布の白色光の演色評価指数は図７の実線Ａに示されるものであり、光学フィルタ１は、黄色蛍光体７から出射した白色光を図７に示す破線Ｂの演色評価指数の白色光に変換することができる。また、図６の実線Ａで示す波長分布の白色光の色度は図８に示す色度Ａであり、光学フィルタ１は、黄色蛍光体７から出射した白色光を図８に示す色度Ｂの色度の白色光に変換することができる。
Further, the color rendering index of white light having a wavelength distribution indicated by the solid line A in FIG. 6 is shown by the solid line A in FIG. 7, and the
光学フィルタ１は、図９の表に示すように、黄色蛍光体７から出射した白色光に対する光学フィルタ１の透過率は、０．８５である。また、光学フィルタ１を透過した白色光と、光学フィルタ１を透過しない（黄色蛍光体７から出射した白色光）とを比較すると、平均演色評価数Ｒａが１１．１向上し、色温度Ｔは、１４７．０２低下している。つまり、Ｒａが１０以上上昇しているにも拘わらず色温度の変化は小さい。
As shown in the table of FIG. 9, in the
（光学フィルタ１の実施例２）
また、光学フィルタ１は、たとえば、図４の表に示す構成とすることができる。つまり、ＰＭＭＡ樹脂（ポリメタクリル酸メチル樹脂：Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）の基板４に対して、下地層としてＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）層を成膜し、この下地層に重ねて高屈折率層としての混合層と、低屈折率層としてのＳｉＯ２（二酸化ケイ素）層とが交互に全１４層にて積層されるコーティング層１１が成膜される。
(Example 2 of optical filter 1)
Moreover, the
コーティング層１１は、基板４側から混合層と、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）層の順で交互に成膜されている。混合層は、ＴｉＯ２（酸化チタン）とＺｒＯ2（酸化ジルコニウム）との混合物である。光学膜厚の設計波長λは７６０ｎｍであり、各層の光学膜厚は表（図４）に示す通りである。表（図４）に示す構成の光学フィルタ１においては、ＲＢ、ＲＧはそれぞれＲＢ＝０．１９６、ＲＧ＝０．４１４であり、ＲＧ／ＲＢ＝２．１１、ＲＧ＋ＲＢ＝０．６１となっている。つまり、本実施の形態２における光学フィルタ１は、青色光（４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの波長域の光）および緑色光〜黄色光（５４０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長域の光）についてその一部を反射することができ、それ以外の波長域の光についてはそのほとんどを透過させることができる。
The coating layers 11 are alternately formed in the order of the mixed layer and the SiO 2 (silicon dioxide) layer from the
図６〜図８を参照しながら、黄色蛍光体７から出射し上述の実施例２で説明した光学フィルタ１を透過した白色光と、黄色蛍光体７から出射し該光学フィルタ１を透過しない白色光とについて、波長分布の違い（図６参照）と、演色評価指数の違い（図７参照）と、色度の違い（図８参照）について説明する。
With reference to FIGS. 6 to 8, white light that is emitted from the
図６に示すように、黄色蛍光体７から、たとえば実線Ａで示す波長分布の白色光（光学フィルタ１を透過する前の光）が出射するとき、該光学フィルタ１は、この白色光（実線Ａ）を一点鎖線Ｃで示す波長分布の白色光に波長変換することができる。つまり、黄色蛍光体７から出射する実線Ａで示す白色光は、４５０ｎｍ付近の帯域と５５０ｎｍ付近の帯域にピーク波長を有する白色光であり、該光学フィルタ１は、実線Ａで示す波長分布の白色光が透過させられたときに、この白色光を一点鎖線Ｃに示すように、４５０ｎｍ付近の帯域と５５０ｎｍ付近の帯域のピークを抑えた波長分布の白色光に変換することができる。
As shown in FIG. 6, when white light having a wavelength distribution indicated by a solid line A (light before passing through the optical filter 1) is emitted from the
また、図６の実線Ａで示す波長分布の白色光の演色評価指数は図７の実線Ａであり、該光学フィルタ１は、黄色蛍光体７から出射した白色光を図７に示す一点鎖線Ｃの演色評価指数の白色光に変換することができる。また、図６の実線Ａで示す波長分布の白色光の色度は図８に示す色度Ａであり、該光学フィルタ１は、黄色蛍光体７から出射した白色光を図８に示す色度Ｃの色度の白色光に変換することができる。
Further, the color rendering index of white light having the wavelength distribution indicated by the solid line A in FIG. 6 is the solid line A in FIG. 7, and the
該光学フィルタ１は、図９の表に示すように、黄色蛍光体７から出射した光に対する光学フィルタ１の透過率は、０．８２である。また、該光学フィルタ１を透過した白色光と、該光学フィルタ１を透過しない（黄色蛍光体７から出射した白色光）とを比較すると、平均演色評価数Ｒａが９．７３向上し、色温度Ｔは、２４６．８８低下している。つまり、Ｒａが１０近く上昇しているにも拘わらず色温度の変化は小さい。
As shown in the table of FIG. 9, the
（光学フィルタ１の実施例３）
光学フィルタ１は、たとえば、図５の表に示す構成とすることができる。つまり、ガラスの基板４に対して、低屈折率層としてのＳｉＯ２（二酸化ケイ素）層と、高屈折率層としてのＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）層とが交互に全４９層にて積層されるコーティング層１１が成膜されている。
(Example 3 of the optical filter 1)
The
コーティング層１１は、基板４側からＳｉＯ２層と、ＺｒＯ２層の順で交互に成膜されている。光学膜厚の設計波長λは５１０ｎｍであり、各層の光学膜厚は表（図５）に示す通りである。表（図５）に示す構成の光学フィルタ１においては、ＲＢ、ＲＧはそれぞれＲＢ＝０．１９２、ＲＧ＝０．３６５であり、ＲＧ／ＲＢ＝１．９０、ＲＧ＋ＲＢ＝０．５５となっている。つまり、本実施の形態３における光学フィルタ１は、青色光（４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの波長域の光）および緑色光〜黄色光（５４０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長域の光）についてその一部を反射することができ、それ以外の波長域の光についてはそのほとんどを透過させることができる。
The
図６〜図８を参照しながら、上述の実施例３に係る光学フィルタ１を透過した白色光と、黄色蛍光体７から出射し該光学フィルタ１を透過しない白色光とについて、波長分布の違い（図６参照）と、演色評価指数の違い（図７参照）と、色度の違い（図８参照）について説明する。
6 to 8, the difference in wavelength distribution between the white light transmitted through the
図６に示すように、黄色蛍光体７から、たとえば実線Ａで示す波長分布の白色光（光学フィルタ１を透過する前の光）が出射するとき、該光学フィルタ１は、この白色光（実線Ａ）を二点鎖線Ｄで示す波長分布の白色光に波長変換することができる。つまり、黄色蛍光体７から出射する実線Ａで示す白色光は、４５０ｎｍ付近の帯域と５５０ｎｍ付近の帯域にピーク波長を有する白色光であり、該光学フィルタ１は、実線Ａで示す波長分布の白色光が透過させられたときに、この白色光を二点鎖線Ｄに示すように、４５０ｎｍ付近の帯域と５５０ｎｍ付近の帯域のピークを抑えた波長分布の白色光に変換することができる。
As shown in FIG. 6, when white light having a wavelength distribution indicated by a solid line A (light before passing through the optical filter 1) is emitted from the
また、図６の実線Ａで示す波長分布の白色光の演色評価指数は図７の実線Ａであり、該光学フィルタ１は、黄色蛍光体７から出射した白色光を図７に示す二点鎖線Ｄの演色評価指数の白色光に変換することができる。また、図６の実線Ａで示す波長分布の白色光の色度は図８に示す色度Ａであり、該光学フィルタ１は、黄色蛍光体７から出射した白色光を図８に示す色度Ｄの色度の白色光に変換することができる。
Further, the color rendering index of white light having the wavelength distribution indicated by the solid line A in FIG. 6 is the solid line A in FIG. 7, and the
該光学フィルタ１は、図９の表に示すように、黄色蛍光体７から出射した光に対する光学フィルタ１の透過率は、０．８５である。また、光学フィルタ１を透過した光と、光学フィルタ１を透過しない（黄色蛍光体７から出射した光）とを比較すると、平均演色評価数Ｒａが１１．１５向上し、色温度Ｔは、１８７．４２低下している。つまり、Ｒａが１０以上上昇しているにも拘わらず色温度の変化は小さい。
As shown in the table of FIG. 9, the
なお、上述の図９の表の「平均演色評価数（Ｒａ）」とは、光源の演色性を評価した数値である。「演色性」とは、照明光に照らされた物体の色の見え方を決定する光源の性質である。平均演色評価数Ｒａが高いほど、演色性が良いことを表わしている。国際基準ＩＳＯ８９９５−１９８９によれば、平均演色評価数Ｒａが９０以上の光源は、グループ１Ａに分類され、平均演色評価数Ｒａが８０以上９０未満の光源は、グループ１Ｂに分類される。 The “average color rendering index (Ra)” in the table of FIG. 9 is a numerical value obtained by evaluating the color rendering properties of the light source. “Color rendering” is the property of a light source that determines how the color of an object illuminated by illumination light appears. The higher the average color rendering index Ra, the better the color rendering. According to the international standard ISO 8995-1989, light sources having an average color rendering index Ra of 90 or more are classified into Group 1A, and light sources having an average color rendering index Ra of 80 or more and less than 90 are classified into Group 1B.
上述した実施の形態に示す光学フィルタ１は、青色光および緑色光〜黄色光についてその一部を反射し、それ以外の波長域の光についてはそのほとんどを透過させる特性を有する。光源装置２においては、光学フィルタ１で反射してＬＥＤ素子３側へ戻された光のうち、青色光は黄色蛍光体７により５００ｎｍ〜７００ｎｍの光に波長変換される。この波長変換された光は、反射面８および反射面９で反射して再度、光学フィルタ１に向かう。これに対し、緑色光〜黄色光は黄色蛍光体７で波長変換されることなく、反射面８および反射面９で反射して再度、光学フィルタ１に入射することもあるが、光学フィルタ１の透過は制限される。
The
反射面８および反射面９の両面を反射面とすることで、青色光の利用効率が高められ、光源装置２の発光効率を向上させることができる。なお、反射面８および反射面９の全面を反射面とする必要はなく、反射面８または反射面９のいずれか一方を反射面とする構成であっても発光効率を向上させることができる。また、側壁部６の内周面の一部を反射面８として形成したり、あるいは基板４の側壁部６よりも内側の面の一部を反射面９とする構成であっても発光効率を向上させることができる。また、反射面８および反射面９に黄色の蛍光体を塗布することによっても、４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの光の利用効率を高めることができる。
By using both the
また、上述した実施の形態においては、４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの波長域の光を青色光とし、また、５４０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長域の光を緑色光〜黄色光として説明したが、これらの波長域の前後を含めて青色光および緑色光〜黄色光の波長域の光としてもよい。しかしながら、４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの波長域の青色光および５４０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長域の緑色光〜黄色光に対して、上述の式（１）（２）または式（５）（６）の関係を満たすように光学フィルタ１を構成することで、色温度の変化を抑えながら演色性をより向上させることができる。
In the above-described embodiment, the light in the wavelength range of 435 nm to 480 nm is described as blue light, and the light in the wavelength range of 540 nm to 590 nm is described as green light to yellow light. It is good also as light in the wavelength range of blue light and green light to yellow light. However, for the blue light in the wavelength range of 435 nm to 480 nm and the green light to yellow light in the wavelength range of 540 nm to 590 nm, the relationship of the above formula (1) (2) or formula (5) (6) is satisfied. By configuring the
（照明装置１５）
図１０を参照しながら、光学フィルタ１を用いた照明装置１５の実施の形態について説明する。図１０は、照明装置１５の断面の構成を概略的に示した断面概略図ある。上述した実施の形態で説明した部材と同様の部材については、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
(Lighting device 15)
An embodiment of the
照明装置１５は、ＬＥＤ素子３と、このＬＥＤ素子３が載置される基板４と、側壁部６と、黄色蛍光体７と、集光手段としてのリフレクタ１６と、このリフレクタ１６等が取り付けられる取付体１７と、光学フィルタ１とを有する。
The illuminating
リフレクタ１６は、入射面１８と、反射面１９と、出射面２０とを有する中実の部材であり、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂あるいはガラスなどの透明な材料（レンズ素材）にて形成されている。リフレクタ１６は、ＬＥＤ素子３から放射された光を入射面１８にてリフレクタ１６内に取り込み、取り込んだ光の一部を反射面１９にて出射面２０に向けて集光状態で反射し、他の一部の光は直接出射面２０に入射させることができるように構成されている。なお、入射面１８は、リフレクタ１６の頂部に形成される凹部の内側面である。また、反射面１９は、光軸Ｘ上に曲率中心を有すると共に変曲点を有しない曲線が光軸Ｘを中心に回転させられた回転体の面形状を呈し、リフレクタ１６の外側面を構成する。そして、反射面１９は、入射面１８からリフレクタ１６内に入射した光を、出射面２０に向けて全反射することができる面形状に構成されている。
The
光学フィルタ１は、リフレクタ１６の出射面２０に貼着されている。出射面２０から出射する白色光は、光学フィルタ１を介して被照明側に出射する。取付体１７は、箱体を呈している。取付体１７には、ＬＥＤ素子３、側壁部６および黄色蛍光体７が載置された基板４と、リフレクタ１６とが取り付けられている。
The
ＬＥＤ素子３から放射された青色光は、黄色蛍光体７により白色光に波長変換され出射する。黄色蛍光体７から出射した白色光は、入射面１８からリフレクタ１６内に入射し、リフレクタ１６の出射面２０から光学フィルタ１側に出射する。リフレクタ１６の出射面２０から出射し光学フィルタ１に入射した白色光は、光学フィルタ１を透過して被照明側に出射する。光学フィルタ１は、光学フィルタ１に入射した白色光のうち、青色光および緑色光〜黄色光についてその一部を反射させ、それ以外の波長域の光についてはそのほとんどを透過させることができ被照明側に出射させる。
The blue light emitted from the
したがって、黄色蛍光体７から出射する白色光は、光学フィルタ１から緑色光〜黄色光および青色光が低減させられて出射する。黄色蛍光体７から出射する白色光から緑色光〜黄色光の光量を低減させることで演色性を向上させることができる。一方、黄色蛍光体７を透過した白色光について緑色光〜黄色光の光量を低減させた結果、青色光の光量の割合が多くなり、色温度が上昇してしまう。しかしながら、光学フィルタ１においては、緑色光〜黄色光の反射率の向上に併せて青色光についても反射率を高いものとしている。これにより、黄色蛍光体７を透過した白色光について緑色光〜黄色光を低減させることで、演色性を向上させながらも色温度の上昇を抑えることができる。
Accordingly, white light emitted from the
光学フィルタ１には、リフレクタ１６により集光された白色光が入射する。一般に、光学フィルタの分光特性は、膜内部の干渉によるものである。したがって、入射角が変化すると、干渉する位相の差に変化が生じ、分光特性も変化する。つまり、光学フィルタ１の分光特性は、入射光の入射角に対して角度依存性を有する。しかしながら、照明装置１５においては、リフレクタ１６で集光され、照射角の広がりが抑えられた白色光が光学フィルタ１に入射する。このため、光学フィルタ１に入射する白色光を、光学フィルタ１の設計値の分光特性に近づけて分光することができる。
White light collected by the
上述したように、光学フィルタ１は、青色光および緑色光〜黄色光の一部を反射し、それ以外の波長域の光についてはそのほとんどを透過させる特性を有する。反射された青色光のうち一部の光は、側壁部６の内側に戻される。側壁部６の内側に戻された青色光は黄色蛍光体７により白色光に波長変換されると共に、反射面８および反射面９で反射されリフレクタ１６に入射される。反射された緑色光〜黄色光も側壁部６の内側に戻されるものもあるが、黄色蛍光体７で波長変換されることなく、反射面８および反射面９で反射してリフレクタ１６に入射する。リフレクタ１６に入射された緑色光〜黄色光は、光学フィルタ１の透過を制限される。
As described above, the
反射面８および反射面９を有することで、光学フィルタ１で反射された青色光の利用効率を高めることができる。つまり、照明装置１５の照射効率を向上させることができる。なお、反射面８および反射面９の全面を反射面とする必要はなく、反射面８または反射面９のいずれか一方を反射面とする構成であっても発光効率を向上させることができる。また、側壁部６の内周面の一部を反射面８として形成したり、あるいは基板４の側壁部６よりも内側の面の一部を反射面９とする構成であっても発光効率を向上させることができる。また、基板４の表面の側壁部６の外側の部分や取付体１７の基板４が取り付けられる底面のうち、入射面１８の内側（入射面１８と対向する部分）に黄色蛍光体を塗付することにより、４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの光の利用効率を高めることができる。
By having the reflecting
上述した照明装置１５においては集光手段として集光型のリフレクタ１６を用いているが、ＬＥＤ素子３から放射し黄色蛍光体７を透過した光を集光レンズにより集光させた状態で光学フィルタ１に入射させる構成としてもよい。しかしながら、リフレクタ１６を用いることで、光学フィルタで反射した光を再び被照明側に反射させ戻すことができるため、ＬＥＤ素子から放射された光の有効利用を図ることができる。また、光学フィルタ１を備える換わりに、リフレクタ１６の光出射面あるいは集光レンズの出射側の面に、直接コーティング層１１を形成することとしてもよい。
In the illuminating
１ … 光学フィルタ
２ … 光源装置
３ … ＬＥＤ素子
７ … 黄色蛍光体
１１ … コーティング層（光学多層膜）
１５ … 照明装置
１６ … リフレクタ（集光手段、集光型リフレクタ）
DESCRIPTION OF
15 ...
Claims (7)
光の平均反射率を緑色光〜黄色光の波長域および青色光の波長域の光について選択的に向上させた光学多層膜を備え、
前記光学多層膜は、
前記緑色光〜黄色光の波長域の光の平均反射率Ｒ Ｇ と、青色波長域の波長域の光の平均反射率Ｒ Ｂ とが、
１．５≦ＲＧ／ＲＢ≦３．０・・・（１）
かつ
０．１≦ＲＧ＋ＲＢ≦０．９・・・（２）
の関係を満たすように構成されていることを特徴とする光学フィルタ。 In the optical filter,
With an optical multilayer film that selectively improves the average reflectance of light with respect to light in the wavelength range of green light to yellow light and the wavelength range of blue light ,
The optical multilayer film is
And the average reflectance R G of the light in the wavelength range of the green light-yellow light, and the average reflectance R B of light in the wavelength range of the blue wavelength band,
1.5 ≦ RG / RB ≦ 3.0 (1)
And
0.1 ≦ RG + RB ≦ 0.9 (2)
An optical filter characterized by being configured to satisfy the above relationship .
前記緑色光〜黄色光の波長域は、５４０ｎｍ以上５９０ｎｍであり、
前記青色波長域は、４３５ｎｍ以上４８０ｎｍである、
ことを特徴する光学フィルタ。 The optical filter according to claim 1 Symbol placement,
The wavelength range of the green light to yellow light is 540 nm or more and 590 nm,
The blue wavelength range is not less than 435 nm and not more than 480 nm.
An optical filter characterized by that.
前記光学多層膜の平均反射率ＲＧと平均反射率ＲＢとは、
１．５≦ＲＧ／ＲＢ≦２．５・・・（５）
かつ
０．３≦ＲＧ＋ＲＢ≦０．７・・・（６）
の関係を満たすように構成されていることを特徴とする光学フィルタ。 The optical filter according to claim 1 or 2 ,
Wherein the average reflectance R G of the optical multilayer film and the average reflectance R B is,
1.5 ≦ RG / RB ≦ 2.5 (5)
And 0.3 ≦ RG + RB ≦ 0.7 (6)
An optical filter characterized by being configured to satisfy the above relationship.
前記光学多層膜は、基板に対して屈折率が１．９以上２．４以下の高屈折率層と、屈折率が１．３５以上１．５以下の低屈折率層とが交互に積層されて形成されている、
ことを特徴とする光学フィルタ。 The optical filter according to any one of claims 1 to 3 ,
The optical multilayer film is formed by alternately laminating a high refractive index layer having a refractive index of 1.9 to 2.4 and a low refractive index layer having a refractive index of 1.35 to 1.5 with respect to the substrate. Formed,
An optical filter characterized by the above.
前記ＬＥＤ素子から放射された光が透過する黄色蛍光体と、
前記黄色蛍光体を透過した前記光が透過する請求項１から４のいずれか１項に記載の光学フィルタと、
を有することを特徴とする光源装置。 A blue-excited LED element;
A yellow phosphor through which light emitted from the LED element is transmitted;
The optical filter according to any one of claims 1 to 4 , wherein the light transmitted through the yellow phosphor is transmitted.
A light source device comprising:
前記ＬＥＤ素子から放射された光が透過する黄色蛍光体と、
前記黄色蛍光体を透過した前記光を集光する集光手段と、
前記集光手段から出射した前記光が透過する請求項１から４のいずれか１項に記載の光学フィルタと、
を有することを特徴とする照明装置。 A blue-excited LED element;
A yellow phosphor through which light emitted from the LED element is transmitted;
Condensing means for condensing the light transmitted through the yellow phosphor;
The optical filter according to any one of claims 1 to 4 , wherein the light emitted from the condensing unit is transmitted;
A lighting device comprising:
前記集光手段は、集光型リフレクタである、
ことを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 6 .
The condensing means is a concentrating reflector,
A lighting device characterized by that.
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