2011.10 Laser Focus World Japan
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照明全般に向けたより高効率な白色 光源の創製を目的とした取り組みが、 世界中で実施されている。現在の最先 端の状況としては、蛍光体を使用した 窒化インジウムガリウム（InGaN）ベー スの青色LEDがあり、その発光効率は 最高で265lm/Wに達している。これ らのデバイスの欠点は、全窒化物LED と同様に、周知の効率ドルーブ（低下） 問題によって最高効率が低電流密度 （それゆえ、低い光出力）でしか達成さ れないことだ。したがって、最高の効 率を達成するには、より多くのLEDが 必要になり、コスト高になる。 その一方、レーザには効率ドルーブ がない。代わりに、レーザは高電流密 度でその最高性能を実現する。いくつ かの赤外（IR）レーザダイオードは70% 以上の高い効率を達成できている。一 方、高出力の青色InGaNレーザダイオ ードは最高24.3%の効率を達成した。 今後もさらに高い数値に到達する可能 性を持っている。 このことを念頭に、米ニューメキシ コ大学、サンディア国立研究所、国立 標準技術研究所（NIST）の研究チーム は、特にその演色特性の検査を目的と して、レーザベース白色光照明器を創 製した。白色LEDに類似の蛍光体と 青色レーザを組み合わせる方法の代わ りに、研究チームは潜在的により高い 効率が得られ、色調整も可能なアプロ ーチとして、様々な色の狭帯域レーザ光 を重ね合わせた。彼らは4色（赤、緑、黄 色、青）を選択し、ディフューザでそれ らを混合した。高品質な白色光を生成する
4色レーザ光源
固体照明
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図1 4色レーザ照明器は従来の白色光源のそれと同程度に高い品質の白色光を生成する。（資料提供；J. Wierer Jr.）Laser Focus World Japan 2011.10
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白色レーザ光源は、635nmで800mW を放射する線幅が2nm以下の赤色レー ザダイオード、589nmで500mWを放射 する線幅が0.2nm以下の和周波数発生 黄色Nd：YAGレーザ、552nmで300mW を放射する線幅が0.2nm以下の緑色周 波数逓倍Nd：YAGレーザ、457nmで 300mWを放射する線幅が0.2nm以下 の周波数逓倍Nd：YVO（バナジウム酸4 塩）レーザを組み合わせた（図1）。この 複数レーザは781Hzでパルス幅を変調 させることによって個々のレーザの輝 度を調節した。これらの光を、軟白色 の白熱電球からのガラス片とすりガラ ス片を使って、結合させ、拡散させた。選好試験
広帯域の白色光源の方が狭いスペク トル線を含む光源よりも高品質の白色 光を出力すると一般に仮定されている が、研究チームはこの仮定の妥当性を 試験することを試みた。彼らはレーザ 照射器を4つの他の白色光源、すなわち 白熱ランプ、暖白色LED、昼白色LED、 寒白色LEDと比較した。白熱ランプの スペクトルは滑らかで、発光線を含ま ないが、LEDのスペクトルはすべて比 較的に狭い青色線（そのLEDの出力） と幅広の長波長ハンプ（蛍光体出力）か らなる。比較に際して、レーザ出力は、 それらが比較される光源の色度や照度 と整合するように調整された。隣り合 うビューイングブースを構成した。一 方は4色レーザ光源ならびにすべての 比較光源を含み、他方は比較光源だけ を含む。果実と包装されたキャンディ のボウルが各ビューイングブースに置 かれた。光源のランダムな組み合わせ を各比較ごとに選択し、各試験対象に ついて被験者が好んだ割合と1つの尺 度上の好ましさの強度を評価した。 光源がそれ自身と比較された時に は、多数の比較に起因するデータは「選 好度ゼロ」点を中心とする1つの対称 ピークになった。レーザ光源が他の光 源と比較された時には、結果として生 じている累積データは2つのピーク、す なわち、「選好度ゼロ」点からわずかに 左へシフトしたピークとわずかに右へ シフトしたピークを示した。被験者の 事後調査インタビューにおいて、研究 チームは、これがレーザ照射器のより 高い彩度の結果であったことを知った。 何人かの被験者は彩度の高い方を好み、 他の人は少し低い方を好んだ。高品質な白色出力
全試験の結果、暖白色と寒白色のLED に比べてレーザ光源の方が多少好まし く、レーザ光源よりも白熱ランプの方が わずかに好ましく、昼白色LEDとレーザ 光源との間には選好度に明確な差がな いということになった。これらの結果 は、4色レーザ光源は、白色光出力の品 まったくないことを示唆している。こ れは、可視レーザダイオードの効率をさ らに改良すれば、いかなるLEDよりも かなり高い発光効率をもつレーザベー ス白色光源が得られることを意味し、 良いニュースだと言えよう。 （John Wallace） 参考文献（1）A. Neumann et al., Opt. Exp., 19, S4,
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