JP2009049000A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィードバック制御を行うことなく簡単な構成で色再現性および混色性を高めることが可能なＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】所望の混色光に基づいてｘｙ色度図における黒体軌跡ＢＬ上で規定した２つの色度点Ｗ１，Ｗ２と、当該２つの色度点Ｗ１，Ｗ２それぞれにおいて黒体軌跡ＢＬに接する２つの接線の交点に位置する色度点Ｃとの３つの色度点Ｗ１，Ｗ２，Ｃを結んだ三角形を内包する多角形である三角形の各頂点の色度点Ｒ１，Ｂ１，Ｇ１の色を発光する発光装置１ａ，１ｂ，１ｃを備える。発光装置１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれ紫色ＬＥＤチップからなるＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、蛍光体を含有した色変換部材（色変換部）１３ａ，１３ｂ，１３ｃとを有する。色変換部材１３ａは赤色蛍光体を含有し、色変換部材１３ｂは緑色蛍光体を含有し、色変換部材１３ｃは青色蛍光体を含有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光色の異なる複数種の発光装置を備えたＬＥＤ照明装置に関するものである。

従来から、発光色の異なる複数種の発光装置を同一基板上に実装し、所望の色温度の混色光を得るようにしたＬＥＤ照明装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

ここにおいて、上記特許文献１に記載されたＬＥＤ照明装置は、例えば、図１１に示すように、ＬＥＤ照明装置は、色温度がＸＹＺ表色系のｘｙ色度図において黒体軌跡ＢＬ上の２つの色度点Ｗmin，Ｗmaxの中間の色度点（以下、白色点と称す）Ｗに設定された第１の発光装置（主光源）と、白色点Ｗと色温度の低い色度点Ｗminとを結ぶ直線をＷminの方向へ延長したときにスペクトル軌跡ＳＬと交わる点Ｌ１近傍に発光ピーク波長を有する第２の発光装置（第１の補助光源）と、白色点Ｗと色温度の高い色度点Ｗmaxとを結ぶ直線をＷmaxの方向へ延長したときにスペクトル軌跡ＳＬと交わる点Ｓ１近傍に発光ピーク波長を有する第３の発光装置（第２の補助光源）とを備えており、黒体軌跡ＢＬ上で主光源の色温度とは異なる色温度を得ることができ、しかも、演色性を補正することができる。ここで、第１の発光装置は、４５０〜４６０ｎｍの波長域に発光ピーク波長を有するＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤチップと当該青色ＬＥＤチップから放射される青色光によって励起されてブロードな黄色光を放射するＹＡＧ蛍光体とを組み合わせて白色光を得る白色ＬＥＤにより構成されており、第２の発光装置は、５９０ｎｍに発光ピーク波長を有するＡｌＩＮＧａＰ系の橙色ＬＥＤチップを用いて構成され、第３の発光装置は、４７０〜４８０ｎｍの波長域に発光ピーク波長を有する青色ＬＥＤチップを用いて構成されている。なお、上記特許文献１に記載されたＬＥＤ照明装置は、特に、無影灯、リビング室内灯、化粧灯などに適している。

また、上記特許文献２に記載されたＬＥＤ照明装置は、例えば、図１２に示すように、青色ＬＥＤチップのみを利用した発光装置１１０と、青色ＬＥＤチップおよび緑色蛍光体を有する発光装置１１１と、青色ＬＥＤチップおよび赤色蛍光体を有する発光装置１１２と、青色ＬＥＤチップおよび黄色蛍光体を有する発光装置１１３と、緑色ＬＥＤチップのみを利用した発光装置１１４と、各発光装置１１０〜１１４それぞれの光出力を調整可能な制御装置１２０とを備えている。
特再ＷＯ０３／０１９０７２号公報（第４頁第４５行〜第５頁第８行、第５頁第２４行〜第４９行、第８頁第１５行〜第４４行、および図１，４，５，７） 特開２００７−１２２９５０号公報（段落〔００１８〕〜〔００２７〕、および図１〜３）

ところで、上記特許文献１に開示されたＬＥＤ照明装置では、発光装置ごとに発光ピーク波長の異なるＬＥＤチップを用いているので、ＬＥＤチップの初期特性および経時変化特性が異なり、周囲環境や時間の経過により色ずれが生じてしまう。ここで、色再現性を高めるために、各発光装置それぞれの光出力を検出する複数個の光検出素子と、各発光装置それぞれのＬＥＤチップへの通電量をフィードバック制御する制御回路とを設けることも考えられるが、コストが高くなってしまうという問題があった。

また、上記特許文献２に開示された図１２に示す構成のＬＥＤ照明装置においても、ＬＥＤチップとして、発光ピーク波長の異なる青色ＬＥＤチップと緑色ＬＥＤチップとを用いているので、ＬＥＤチップの初期特性および経時変化特性が異なり、周囲環境や時間の経過により色ずれが生じてしまう。また、上述の５種類の発光装置１１０〜１１４のうち３種類の発光装置１１０〜１１２を用いれば、ＬＥＤチップとして青色ＬＥＤチップのみを用いることができるが、青色ＬＥＤチップのみを利用した発光装置１１０の指向性が他の発光装置１１１，１１２の指向性に比べて強く、青色の発光色が目立つようになり、混色性が低いという問題があった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、フィードバック制御を行うことなく簡単な構成で色再現性および混色性を高めることが可能なＬＥＤ照明装置を提供することにある。

請求項１の発明は、発光色の異なる複数種の発光装置を備えたＬＥＤ照明装置であって、所望の混色光に基づいてＸＹＺ表色系のｘｙ色度図における黒体軌跡上で規定した２つの色度点と、当該２つの色度点それぞれにおいて黒体軌跡に接する２つの接線の交点に位置する色度点との３つの色度点を結んだ三角形を内包する多角形の各頂点それぞれに対応する色度点の色を発光する複数種の発光装置を備え、当該複数種の発光装置は、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射される光によって励起される蛍光体を含有した色変換部とを有しており、各発光装置は、青色ＬＥＤチップ、紫外ＬＥＤチップ、紫色ＬＥＤチップの群から選択される１種類のＬＥＤチップを共通に備え、色変換部の発光色を異ならせてあることを特徴とする。

この発明によれば、所望の混色光に基づいてＸＹＺ表色系のｘｙ色度図における黒体軌跡上で規定した２つの色度点と、当該２つの色度点それぞれにおいて黒体軌跡に接する２つの接線の交点に位置する色度点との３つの色度点を結んだ三角形を内包する多角形の各頂点それぞれに対応する色度点の色を発光する複数種の発光装置を備え、各発光装置が、青色ＬＥＤチップ、紫外ＬＥＤチップ、紫色ＬＥＤチップの群から選択される１種類のＬＥＤチップを共通に備え、色変換部の発光色を異ならせてあるので、周囲環境や時間経過による色ずれを抑制することができ、しかも、全ての発光装置を単に点灯させるだけでよいから点灯用の回路構成が簡単であり、フィードバック制御を行うことなく簡単な構成で色再現性および混色性を高めることが可能になる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記多角形が三角形であり、前記発光装置として、前記色変換部が前記蛍光体として赤色光を放射する赤色蛍光体のみを含有してなる第１の発光装置と、前記色変換部が前記蛍光体として緑色光を放射する緑色蛍光体のみを含有してなる第２の発光装置と、前記色変換部が前記蛍光体として青色光を放射する青色蛍光体のみを含有してなる第３の発光装置とを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、緑色蛍光体から放射された緑色光の一部が赤色蛍光体に二次吸収されて赤色光に変換されるのを抑制することができ、前記蛍光体の発光効率の向上を図れる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記各発光装置は、前記色変換部が前記蛍光体として共通の複数種類の蛍光体を含有しており、当該複数種類の蛍光体の混合比を異ならせてあることを特徴とする。

この発明によれば、前記各発光装置で用いる前記蛍光体が同じとなるので、前記各発光装置における前記蛍光体の初期特性および経時変化特性が略同じとなり、周囲環境や時間経過による色ずれをより抑制することができ、色再現性を更に高めることができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記各発光装置は、前記色変換部が前記ＬＥＤチップに重ねて配置され、前記複数種の前記発光装置を１つのパッケージ内で近接して配置してあることを特徴とする。

この発明によれば、前記複数種の発光装置を１つのパッケージ内で近接して配置してあるので、被照射面に当該被照射面とＬＥＤ照明装置との間に存在する物体の影が生じる場合に、前記複数種の発光装置が互いに異なるパッケージを有しているものに比べて、物体の影の周辺に前記複数種の発光装置それぞれの発光色の色分離が起こるのを抑制できて、結果的に被照射面の影の周辺に色むらが発生するのを抑制することができる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記パッケージは、前記複数種の前記発光装置が一表面側に実装される１つの実装基板と、当該実装基板の前記一表面側で前記複数種の前記発光装置を封止した１つの封止部とを備え、封止部は、光拡散材を含有した透光性材料により形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記複数種の前記発光装置を封止した１つの封止部が光拡散材を含有した透光性材料により形成されているので、混色性を高めることができ、被照射面に色むらが発生するのを抑制することができる。

請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明において、前記パッケージ内において隣り合う前記発光装置間に遮光部材が配置されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記パッケージ内において隣り合う前記発光装置間に遮光部材が配置されていることにより、前記各発光装置それぞれの前記色変換部に他の前記発光装置からの光が照射されるのを防止することができ、前記各発光装置それぞれの発光色の精度を高めることができる。

請求項７の発明は、請求項４または請求項５の発明において、前記パッケージ内において隣り合う前記発光装置間に反射部材が配置されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記パッケージ内において隣り合う前記発光装置間に反射部材が配置されていることにより、前記各発光装置それぞれの前記色変換部に他の前記発光装置からの光が照射されるのを防止することができ、前記各発光装置それぞれの発光色の精度を高めることができる。

請求項８の発明は、請求項４または請求項５の発明において、前記各発光装置は、それぞれ前記色変換部の側面を全周に亘って囲み前記色変換部からの光を反射する枠体を備えることを特徴とする。

この発明によれば、前記各発光装置がそれぞれ前記色変換部の側面を全周に亘って囲み前記色変換部からの光を反射する枠体を備えることにより、前記各発光装置それぞれの前記色変換部に他の前記発光装置からの光が照射されるのを防止することができ、前記各発光装置それぞれの発光色の精度を高めることができる。

請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記枠体は、前記ＬＥＤチップから離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記各発光装置それぞれの光取り出し効率を高めることができる。

請求項１の発明では、フィードバック制御を行うことなく簡単な構成で色再現性および混色性を高めることが可能になるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態のＬＥＤ照明装置は、所望の混色光に基づいて図１（ｂ）に示すＸＹＺ表色系のｘｙ色度図における黒体軌跡ＢＬ上で規定した２つの色度点Ｗ１，Ｗ２と、当該２つの色度点Ｗ１，Ｗ２それぞれにおいて黒体軌跡ＢＬに接する２つの接線の交点に位置する色度点Ｃとの３つの色度点Ｗ１，Ｗ２，Ｃを結んだ三角形を内包する多角形（本実施形態では、破線で結んだ三角形）の各頂点それぞれに対応する色度点（本実施形態では、色度点Ｒ１，Ｂ１，Ｇ１）の色を発光する複数種（本実施形態では、３種類）の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃ（図１（ａ）参照）を備えている。なお、図１（ｂ）には、黒体軌跡ＢＬと交差する直線で与えられる一連の等色温度線も示してある。

本実施形態のＬＥＤ照明装置では、上述の発光装置１ａが、ｘｙ色度図において色度点Ｒ１で示される赤色系の色を発光する赤色系光源を構成し、発光装置１ｂが、ｘｙ色度図において色度点Ｇ１で示される緑色系の光を発光する緑色系光源を構成し、発光装置１ｃが、ｘｙ色度図において色度点Ｂ１で示される青色系の光を発光する青色系光源を構成しており、色度点Ｒ１，Ｂ１，Ｇ１を破線で結んだ三角形の範囲内の色（本実施形態では、白色光）を得ることができる。

また、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、２個の発光装置１ａと１個の発光装置１ｂと１個の発光装置１ｃとが各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃへの給電路となる導体パターンを有する回路基板２の一表面側に実装されている。なお、回路基板２は、矩形板状に形成されているが、矩形板状に限らず、例えば、円板状に形成されていてもよい。

各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃは、ＬＥＤチップ（励起用光源）１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃが実装された矩形板状の実装基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃから放射される光によって励起されて発光する蛍光体を含有した透光性材料（例えば、ガラス、シリコーン樹脂など）により形成されてなりＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを実装基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃとの間に囲む形で配設されたドーム状の色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃとを備えている。ここで、色変換部材１３ａは、蛍光体として赤色光を発光する赤色蛍光体を採用し、色変換部材１３ｂは、蛍光体として緑色光を発光する緑色蛍光体を採用し、色変換部材１３ｃは、蛍光体として青色光を発光する青色蛍光体を採用している。なお、本実施形態では、各色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃそれぞれが色変換部を構成している。また、本実施形態では、実装基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃとして、セラミック基板を用いているが、セラミック基板に限定するものではない。

また、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃは、色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内側においてＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを封止した透光性封止材（例えば、シリコーン樹脂など）からなる封止部（図示せず）を備えている。ここで、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの封止部に、ガラスビーズなどの光拡散材（例えば、ガラスビーズなど）を含有させることにより、各ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃそれぞれからの放射光が封止部中の光拡散材により反射され混色されるので、混色性を高めることができる。なお、赤色系光源と緑色系光源と青色系光源とで色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃの蛍光体濃度が異なるので、ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃとして例えば青色ＬＥＤチップを採用する場合、蛍光体の濃度が薄い光源（特に、青色系光源）において青色ＬＥＤチップからの青色と蛍光体からの光色が混ざりにくいから、色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃに拡散材を混ぜてもよい。また、本実施形態における各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれが、実装基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃと色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃと封止部とで構成されるパッケージを有している。

ところで、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、各ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃとして、同一の仕様（発光層の組成、発光ピーク波長、および構造が同じ）の紫色ＬＥＤチップを用いており、各ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの発光ピーク波長を各蛍光体の発光ピーク波長よりも短波長となっている。なお、各ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、発光ピーク波長が各蛍光体の発光ピーク波長よりも短波長であれば、同一の仕様の紫外ＬＥＤチップを用いてもよいし、同一の仕様の青色ＬＥＤチップを用いてもよい。

以上説明した本実施形態のＬＥＤ照明装置では、ｘｙ色度図における黒体軌跡ＢＬ上で規定した２つの色度点Ｗ１，Ｗ２と、当該２つの色度点Ｗ１，Ｗ２それぞれにおいて黒体軌跡ＢＬに接する２つの接線の交点に位置する色度点Ｃとの３つの色度点Ｗ１，Ｗ２，Ｃを結んだ三角形を内包する三角形の各頂点それぞれに対応する色度点Ｒ１，Ｂ１，Ｇ１の色を発光する３種類の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃを備え、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃが、ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃとして紫色ＬＥＤチップを共通に備え、色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃの発光色を異ならせてあるので、周囲環境や時間経過による色ずれを抑制することができ、しかも、全ての発光装置１ａ，１ｂ，１ｃを単に点灯させるだけでよいから点灯用の回路構成が簡単であり、フィードバック制御を行うことなく簡単な構成で色再現性および混色性を高めることが可能になる。また、本実施形態のＬＥＤ照明装置の製造にあたっては、全ての発光装置１ａ，１ｂ，１ｃで同一仕様のＬＥＤチップを用意するとともに、発光装置１ａ，１ｂ，１ｃごとに異なる色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃを用意しておけばよいから、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃの製造が容易になり、色ずれの発生を抑制可能なＬＥＤ照明装置を容易に製造することが可能となる。

また、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、発光装置１ａの色変換部材１３ａには蛍光体として赤色蛍光体のみを含有させ、発光装置１ｂの色変換部材１３ｂには蛍光体として緑色蛍光体のみを含有させ、発光装置１ｃの色変換部材１３ｃには蛍光体として青色蛍光体のみを含有させているので、緑色蛍光体から放射された緑色光の一部が赤色蛍光体に二次吸収されて赤色光に変換されるのを抑制することができ、蛍光体の発光効率の向上を図れる。

ところで、緑色系光源としての発光装置１ｂの色度点Ｇ１は、図１（ｂ）に示すｘｙ色度図おいて、黒体軌跡ＢＬ上の色度点Ｗ１，Ｗ２間の曲線と、色度点Ｗ２，Ｐ２間の直線と、スペクトル軌跡ＳＬ上の色度点Ｐ２，Ｐ１間の曲線と、色度点Ｐ１，Ｗ１間の直線とで囲まれた領域内で設定し、赤色系光源としての発光装置１ａの色度点Ｒ１は、ｘｙ色度図において、色度点Ｗ１，Ｐ３間の直線と、スペクトル軌跡ＳＬ上の色度点Ｐ３，Ｑ１間の線で、色度点Ｑ１，Ｗ１間の直線とで囲まれた領域内で設定し、青色系光源としての発光装置１ｃの色度点Ｂ１は、ｘｙ色度図において、色度点Ｗ２，Ｐ４間の直線と、スペクトル軌跡ＳＬ上の色度点Ｐ４，Ｑ２間の線と、色度点Ｑ２，Ｗ２間の直線とで囲まれた領域内で設定することが望ましい。ここで、図１（ｂ）のｘｙ色度図では、色度点Ｗ１を通り色度点Ｃに対応する角の二等分線に平行な直線とスペクトル軌跡ＳＬとの交点をＰ１，Ｐ３とし、色度点Ｗ２を通り上記二等分線に平行な直線とスペクトル軌跡ＳＬとの交点をＰ２，Ｐ４とし、色度点Ｗ１と色度点Ｗ２とを結ぶ直線とスペクトル軌跡ＳＬとの交点をＱ１，Ｑ２としてあり、各色度点Ｇ１，Ｒ１，Ｂ１を上記各領域内で設定することにより、色再現性をより一層高めることができる。

また、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃの色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃに、共通の複数種類（例えば、２種類）の蛍光体（例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体）を含有させ、当該複数種類の蛍光体の混合比を例えば下記表１のように異ならせておけば、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃで用いる蛍光体が同じとなるので、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃにおける蛍光体の初期特性および経時変化特性が略同じとなり、周囲環境や時間経過による色ずれをより抑制することができ、色再現性を更に高めることができる。ただし、複数種類の蛍光体の混合比や濃度は特に限定するものではない。

なお、上述の複数種類の蛍光体は、２種類に限らず、３種類以上でもよく、例えば、黄緑色光を発光する蛍光体と黄色光を発光する蛍光体と橙色を発光する蛍光体との３種類や、緑色蛍光体と互いに発光スペクトルの異なる２種類の赤色蛍光体との３種類などでもよい。

また、黒体軌跡ＢＬ上で色温度を変化させることができるように、あらかじめ、図２の「イ」，「ロ」，「ハ」に示すような色温度と各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃへの駆動電流の電流値との関係を測定し、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれを点灯させる各点灯回路（駆動回路）を制御する制御装置を設け、当該制御装置を構成するマイクロコンピュータの記憶部に、色温度と各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃの電流比率とを対応させたテーブルを記憶させておき、操作部の操作によって設定された色温度に基づいて各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃへの駆動電流の電流値を制御するようにすれば、色温度を黒体軌跡ＢＬ上で調整することが可能となる。なお、図２は、「イ」が赤色系光源としての発光装置１ａの色温度と電流値との関係を示し、「ロ」が緑色系光源としての発光装置１ｂの色温度と電流値との関係を示し、「ハ」が青色系光源としての発光装置１ｃの色温度と電流値との関係を示している。

また、色温度と照度との関係においては、光が人間に与える心理効果としてクルーゾフ効果と呼ばれる現象が広く知られており、図３に示すように、色温度により人間が快適と感じる照度の範囲が異なるので、色温度を変化させても照度が上述の快適な範囲内に収まるようにし、色温度を高くするにつれて照度を高くするように調整するようすれば、色温度を変化させても人が快適と感じる光を得ることが可能となる。

これに対して、一般的に明るさ感（照明された部屋全体を人間が見たときの明るさの印象）は、同じ照度であっても色温度が低いほど暗く感じる。そこで、色温度が低いほど照度が高くなるように全光束を調整するようにすれば、略一定の明るさ感を与えることが可能となる。

なお、本実施形態では、図１（ｂ）のｘｙ色度図において、多角形を破線で示した三角形としてあるが、三角形に限らず、多角形であればよく、例えば、実線で示した五角形でもよい。また、拡散透過性材料により形成した拡散パネルを回路基板２に対向する形で配置し、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃから放射された光を拡散パネルによって混色させるようにしてもよい。また、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃを回路基板２に実装する代わりに、例えば、照明器具において熱伝導性の高い材料（金属など）により形成された器具本体などのベース部材に搭載して、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの一部ないし全部を露出させる複数の窓孔が形成された回路基板をベース部材に対向配置するようにしてもよい。

（実施形態２）
ところで、実施形態１のＬＥＤ照明装置では、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれが、実装基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃと色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃと封止部とで構成されるパッケージを有しており、発光色の異なる発光装置１ａ，１ｂ，１ｃのパッケージが回路基板２上で離間して配置されているので、ＬＥＤ照明装置から放射される光の被照射面に当該被照射面とＬＥＤ照明装置との間に存在する物体の影が生じる場合に、物体の影の周辺に複数種の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの発光色の色分離が起こり、被照射面の影の周辺に色むらが発生する。なお、上述の色分離は、発光色の異なる発光装置１ａ，１ｂ，１ｃ間の間隔が広いほど起こりやすく、また、物体と被照射面との距離が遠いほど起こりやすい。

これに対して、本実施形態のＬＥＤ照明装置は、図４に示すように、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃにおいて色変換部たる色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃを層状の形状としてＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに重ねて配置してあり、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃが、ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよび色変換部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃのみ構成され、複数種の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃが１つのパッケージＰＧ内で近接して配置されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態におけるパッケージＰＧは、複数種の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃが一表面側に実装される１つの実装基板１２と、当該実装基板１２の上記一表面側で複数種の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃを封止した透光性封止材（例えば、シリコーン樹脂など）からなる１つの凸レンズ状の封止部１５とで構成されている。なお、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃは、ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃと実装基板１２との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに働く応力を緩和するＡｌＮ基板からなるサブマウント部材１４を介して実装基板１２に実装されている。サブマウント部材１４の材料としては、熱伝導率が高く且つ電気絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、サブマウント部材１４には、適宜の導体パターンが形成されている。なお、透光性封止材は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラスなどでもよい。

また、本実施形態のＬＥＤ照明装置は、図５に示すように、複数のパッケージＰＧを熱伝導性材料（例えば、Ａｌ、Ｃｕなど）からなる円板状のベース基板２０に搭載している点に特徴がある。ここで、ベース基板２０には、各パッケージＰＧへの給電用の電線（リード線）を通す２つの電線挿通孔２１，２１が厚み方向に貫設されている。なお、ベース基板２０の形状は円板状に限らず、例えば、矩形板状でもよい。

上述のベース基板２０には、透光性材料（例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど）により形成され当該ベース基板２０との間に各パッケージＰＧを収納する形でベース基板２０の上記一表面側に配置されるカバー部材（図示せず）を固定するための固定ねじ（図示せず）を挿通する２つのねじ挿通孔２２，２２が形成されており、上記カバー部材には、ベース基板２０の他面側からベース基板２０のねじ挿通孔２２，２２に挿通された上記固定ねじの先端部が螺合するねじ孔を有する２つのボス部が連続一体に形成されている。

以上説明した本実施形態のＬＥＤ照明装置では、複数種の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃを１つのパッケージＰＧ内で近接して配置してあるので、実施形態１のように複数種の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃが互いに異なるパッケージを有しているものに比べて発光装置１ａ，１ｂ，１ｃ間の間隔を狭くすることができ、被照射面に当該被照射面とＬＥＤ照明装置との間に存在する物体の影が生じる場合に、実施形態１に比べて、物体の影の周辺に複数種の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの発光色の色分離が起こるのを抑制できて、結果的に被照射面の影の周辺に色むらが発生するのを抑制することができる。

なお、実施形態１のように複数種の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃが互いに異なるパッケージを有している場合には、それぞれ同一形状の配光レンズにより配光制御することで、略同一部分を照射することができ、被照射面における色むらの発生を抑制することができるが、本実施形態のＬＥＤ照明装置のように発光色の異なる複数種の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃを１つのパッケージＰＧに収納して当該パッケージＰＧからの光を１つの配光レンズで配光制御する場合には、被照射面に色むらが発生しやすくなるので、例えば配光レンズの光出射面に微細な凹凸構造を形成して拡散混色させることが好ましい。

（実施形態３）
本実施形態のＬＥＤ照明装置の基本構成は実施形態２と略同じであり、図６に示すように、封止部１５に光拡散材１６が分散されている点が相違する。要するに、本実施形態のＬＥＤ照明装置は、封止部１５が光拡散材１６を含有した透光性材料（例えば、シリコーン樹脂など）により形成されている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、複数種の発光装置を封止した１つの封止部が光拡散材を含有した透光性材料により形成されているので、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれからの放射光が封止部１５中の光拡散材１６により反射され混色されるので、混色性を高めることができ、色むらの発生を抑制することが可能となる。

（実施形態４）
ところで、実施形態２，３のように、１つのパッケージＰＧ内において複数の発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃを近接して配置した場合、色変換部材１３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃが当該色変換部材１３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ直下のＬＥＤチップ１１ａ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ以外のＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、１１ａ，１１ａ，１１ｂからの光の一部を色変換してしまうので、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃの発光色に色ずれが生じることがある。

これに対して、本実施形態のＬＥＤ照明装置の基本構成は実施形態２と略同じであり、図７に示すように、パッケージＰＧ内において隣り合う発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃ間に各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃからの光を遮光する遮光部材１７が配置されている点が相違する。ここで、遮光部材１７は、平面視形状が十字状であり、サブマウント部材１３の表面において４つの発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃが搭載される領域を区分けするように配置されている。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のＬＥＤ照明装置によれば、パッケージＰＧ内において隣り合う発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃ間に遮光部材１７が配置されていることにより、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの色変換部材１３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃに他の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃ、１ａ，１ａ，１ｃ、１ａ，１ａ，１ｂからの光が照射されるのを防止することができ、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃを近接して配置しながらも各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃの色ずれを防止できるから、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの発光色の精度を高めることができる。

（実施形態５）
図８に示す本実施形態のＬＥＤ照明装置の基本構成は実施形態４と略同じであり、実施形態４で説明した遮光部材１７の代わりに、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃからの光を所望の光取り出し方向に反射する反射部材１８が配置されている点が相違する。なお、実施形態４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

反射部材１８は、サブマウント部材１３から離れるにつれて幅寸法が徐々に小さくなっており、発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃからの光を各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの前方へ反射しやすくなっている。なお、反射部材１８は、各発光装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからの光に対する反射率の高い金属材料により形成されているが、金属材料に限らず、例えば、絶縁性材料により形成して表面に金属膜などを被着したものでもよいし、白色のレジストなどにより形成してもよい。

しかして、本実施形態のＬＥＤ照明装置によれば、パッケージＰＧ内において隣り合う発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃ間に反射部材１８が配置されていることにより、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの色変換部材１３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃに他の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃ、１ａ，１ａ，１ｃ、１ａ，１ａ，１ｂからの光が照射されるのを防止することができ、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃを近接して配置しながらも各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃの色ずれを防止できるから、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの発光色の精度を高めることができる。また、実施形態４で説明した遮光部材１７の代わりに反射部材１８を用いていることにより、光取り出し効率の向上を図れる。

（実施形態６）
本実施形態のＬＥＤ照明装置の基本構成は実施形態２と略同じであり、図９に示すように、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃが、それぞれ色変換部たる色変換部材１３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃの側面を全周に亘って囲み色変換部材１３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの光を反射する矩形枠状の枠体１９ａ，１９ａ，１９ｂ，１９ｃを備えている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のＬＥＤ照明装置によれば、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの色変換部材１３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃに他の発光装置１ａ，１ｂ，１ｃ、１ａ，１ａ，１ｃ、１ａ，１ａ，１ｂからの光が照射されるのを防止することができ、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃを近接して配置しながらも各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃの色ずれを防止できるから、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの発光色の精度を高めることができる。

（実施形態７）
本実施形態のＬＥＤ照明装置の基本構成は実施形態６と略同じであり、図１０に示すように、各枠体１９ａ，１９ａ，１９ｂ，１９ｃが、ＬＥＤチップ１１ａ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃから離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されている点が相違する。なお、実施形態６と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、枠体１９ａ，１９ａ，１９ｂ，１９ｃに入射する光の損失を低減することができ、各発光装置１ａ，１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの光取り出し効率を高めることができる。また、枠体１９ａ，１９ａ，１９ｂ，１９ｃの材料として反射率の高い材料（例えば、Ａｌ，Ａｇなどの金属や、白色のレジストなど）を採用すれば、更に、光取り出し効率を高めることができる。

実施形態１のＬＥＤ照明装置に関し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）はｘｙ色度図である。 同上の他の構成例の説明図である。 色温度と照度との関係説明図である。 実施形態２のＬＥＤ照明装置を示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。 同上の応用例の要部概略平面図である。 実施形態３のＬＥＤ照明装置を示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。 実施形態４のＬＥＤ照明装置を示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。 実施形態５のＬＥＤ照明装置を示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。 実施形態６のＬＥＤ照明装置を示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。 実施形態７のＬＥＤ照明装置を示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。 従来例の説明図である。 他の従来例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ 発光装置
２ 回路基板
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ ＬＥＤチップ
１２ 実装基板
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 実装基板
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 色変換部材（色変換部）
１５ 封止部
１６ 光拡散材
１７ 遮光部材
１８ 反射部材
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 枠体
ＰＧ パッケージ
Ｗ１，Ｗ２，Ｃ，Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１ 色度点
ＢＬ 黒体軌跡
ＳＬ スペクトル軌跡

Claims (9)

1. 発光色の異なる複数種の発光装置を備えたＬＥＤ照明装置であって、所望の混色光に基づいてＸＹＺ表色系のｘｙ色度図における黒体軌跡上で規定した２つの色度点と、当該２つの色度点それぞれにおいて黒体軌跡に接する２つの接線の交点に位置する色度点との３つの色度点を結んだ三角形を内包する多角形の各頂点それぞれに対応する色度点の色を発光する複数種の発光装置を備え、当該複数種の発光装置は、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射される光によって励起される蛍光体を含有した色変換部とを有しており、各発光装置は、青色ＬＥＤチップ、紫外ＬＥＤチップ、紫色ＬＥＤチップの群から選択される１種類のＬＥＤチップを共通に備え、色変換部の発光色を異ならせてあることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記多角形が三角形であり、前記発光装置として、前記色変換部が前記蛍光体として赤色光を放射する赤色蛍光体のみを含有してなる第１の発光装置と、前記色変換部が前記蛍光体として緑色光を放射する緑色蛍光体のみを含有してなる第２の発光装置と、前記色変換部が前記蛍光体として青色光を放射する青色蛍光体のみを含有してなる第３の発光装置とを備えていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記各発光装置は、前記色変換部が前記蛍光体として共通の複数種類の蛍光体を含有しており、当該複数種類の蛍光体の混合比を異ならせてあることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記各発光装置は、前記色変換部が前記ＬＥＤチップに重ねて配置され、前記複数種の前記発光装置を１つのパッケージ内で近接して配置してあることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
5. 前記パッケージは、前記複数種の前記発光装置が一表面側に実装される１つの実装基板と、当該実装基板の前記一表面側で前記複数種の前記発光装置を封止した１つの封止部とを備え、封止部は、光拡散材を含有した透光性材料により形成されてなることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ照明装置。
6. 前記パッケージ内において隣り合う前記発光装置間に遮光部材が配置されてなることを特徴とする請求項４または請求項５記載のＬＥＤ照明装置。
7. 前記パッケージ内において隣り合う前記発光装置間に反射部材が配置されてなることを特徴とする請求項４または請求項５記載のＬＥＤ照明装置。
8. 前記各発光装置は、それぞれ前記色変換部の側面を全周に亘って囲み前記色変換部からの光を反射する枠体を備えることを特徴とする請求項４または請求項５記載のＬＥＤ照明装置。
9. 前記枠体は、前記ＬＥＤチップから離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されてなることを特徴とする請求項８記載のＬＥＤ照明装置。

Images