JP2010040861A

JP2010040861A - 発光装置

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Publication number: JP2010040861A
Application number: JP2008203326A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Yokoya; 良二横谷; Takuma Hashimoto; 拓磨橋本; Koji Nishioka; 浩二西岡; Takashi Fujino; 崇史藤野; Hideyoshi Kimura; 秀吉木村; Masaru Sugimoto; 勝杉本
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-08-06
Also published as: JP5243883B2

Abstract

【課題】色変換部材の外面の輝度の均一化を図れ且つ光取り出し効率の向上を図れる発光装置を提供する。
【解決手段】放射光強度の放射角依存性がランバート型分布で近似可能なＬＥＤチップ１と、当該ＬＥＤチップ１が一表面側に実装された実装基板２と、ＬＥＤチップ１の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され実装基板２の上記一表面側に配設されたドーム状の色変換部材４とを備える。実装基板１の上記一表面においてＬＥＤチップ１を内包する仮想円の中心を点光源１０と仮定して当該点光源１０においてＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った方向に対する角度をθ、角度θの方向の放射光強度をＩ_θ、角度θの方向における点光源１０と色変換部材４の内面との距離をｒとするとき、色変換部材４の上部の内面をＩ_θ・ｒ^２＝一定となる形状に形成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を利用した発光装置に関するものである。

従来から、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップとは異なる発光色の光を放射する蛍光体とを組み合わせ所望の混色光（例えば、白色光）を得るようにした発光装置の研究開発が各所で行われている（例えば、特許文献１参照）。なお、この種の発光装置では、例えば、ＬＥＤチップとして青色光を放射する青色ＬＥＤチップを採用し、蛍光体として黄色蛍光体を採用することにより、白色光を得ることができる。

ところで、上記特許文献１には、図１１に示すように、ＬＥＤチップ１’と、当該ＬＥＤチップ１’が一表面側に実装されたセラミックス基板からなる実装基板２’と、透光性封止材（例えば、シリコーン樹脂など）により形成され実装基板２’の上記一表面側でＬＥＤチップ１’を封止した半球状の封止部３’と、ＬＥＤチップ１’から放射される光によって励起されてＬＥＤチップ１’とは異なる発光色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料（例えば、シリコーン樹脂など）により形成され封止部３’を囲む形で実装基板２’の上記一表面側に配設されたドーム状の色変換部材４’とを備えた発光装置Ａ’が記載されている。ここにおいて、色変換部材４’の内面は半球面状に形成されている。

また、図１１に示した発光装置Ａ’を光源として組み込んだ照明器具の一例として、図１２（ａ）に示す構成のものが考えられている（公知文献にかかるものではない）。

ここにおいて、図１２（ａ）に示した照明器具は、上述の発光装置Ａ’と、発光装置Ａ’が収納される有底円筒状の器具本体９と、器具本体９内に収納され発光装置Ａ’から放射される光の配光を制御するハイブリッドレンズ６と、ハイブリッドレンズ６の外側面から外方へ延設された外鍔部６ｄを器具本体９の開口縁に形成された溝部９ｂの底面との間に保持する円環状の保持枠１０とを備えている。

上述のハイブリッドレンズ６は、図１２（ｂ）に示すように、発光装置Ａ’側に形成された凹所６１の内底面６１ａと内側面６１ｂとが光入射面６ａを構成しており、光入射面６ａ側の焦点Ｆから凹所６１の内底面６１ａへ入射した光を屈折させて更に光出射面６ｂで屈折させる機能と、光入射面６ａ側の焦点Ｆから凹所６１の内側面６１ｂへ入射した光を屈折させた後に外側面６ｃで全反射させ更に光出射面６ｂで屈折させる機能とを有しており、図１２（ｂ）中に矢印で示すように焦点Ｆから放射され光入射面６ａへ入射した光が光出射面６ｂから出射される。なお、ハイブリッドレンズ６は、外側面６ｃが回転放物面状に形成され、光出射面６ａが凸曲面状に形成されているが、外側面６ｃはＬＥＤチップ１’の光軸方向においてＬＥＤチップ１’から離れるにつれて外形が徐々に大きくなる曲面状であって凹所６１の内側面６１ｂから入射した光を光出射面６ａ側へ全反射できる形状であればよく、光出射面６ａは平面状でもよいし、フレネルレンズ状でもよい。

なお、上述の発光装置Ａ’を光源として組み込んだ照明器具としては、図１２（ａ）の例に限らず、発光装置Ａ’から放射される光の配光を制御する配光制御部材として、ハイブリッドレンズ６の代わりに、色変換部材４’の外面から放射されて入射した光を反射させ狭角配光が得られるように内側面の形状が設計された反射鏡（例えば、内側面がドーム状の色変換部材４の頂点を焦点とする放物面状に形成された反射鏡）を用いることも考えられる。また、図１１に示した発光装置Ａ’は、実装基板２’の上記一表面側に１個のＬＥＤチップ１’が実装されているが、上記特許文献１には、実装基板２’の上記一表面側に複数個のＬＥＤチップ１’を実装したものも開示されている。
特開２００７−３５９５１号公報

ところで、ＬＥＤチップ１’として、放射光強度の放射角依存性がランバート型分布で近似可能なＬＥＤチップ（つまり、均等拡散の配光特性を有するＬＥＤチップ）を用いた場合、ＬＥＤチップ１’は図１３に示すような球状の配光特性Ｂ’を有し、ＬＥＤチップ１’の光取り出し面の中心点の法線方向の放射光強度をＩ_０、上記法線方向に対する角度をθ、角度θの方向の放射光強度をＩ_θとすれば、Ｉ_θ＝Ｉ_０cosθとなる。一方、ドーム状の色変換部材４’の内面における単位面積当たりの入射光強度（以下、入射密度と称する）は、概ねＩ_θに比例し、且つ、ＬＥＤチップ１’と色変換部材４’の内面との距離の２乗に反比例する。

しかしながら、図１１に示した構成の発光装置Ａ’では、色変換部材４’の内面が半球面状に形成されており、当該内面における入射密度が色変換部材４’の頂点に対応する部位で大きく、色変換部材４’の下端に近づくにつれて入射密度が小さくなる傾向を示すので、次のような問題が生じる。

色変換部材４’の外面の輝度分布が、角度θが０°で輝度が最大となり角度θが大きくなるにつれて輝度が小さくなる輝度分布となるので、上述のハイブリッドレンズ６や反射鏡などの狭角配光に制御する配光制御部材を有する照明器具に組み込んで使用した場合、照射面での照射パターンの照度むらが大きくなってしまう（例えば、円形状の照射パターンの中央部に比べて周部の照度が小さくなる）。

また、上述の発光装置Ａ’では、点灯時に、ＬＥＤチップ１’だけでなく、色変換部材４’内に分散されている蛍光体もストークスシフトによるエネルギ損失に起因して発熱するが、色変換部材４’は、シリコーン樹脂などの熱伝導率の小さな透光性材料を母材として蛍光体が分散されているので、色変換部材４’の内面における入射密度の分布に起因して色変換部材４’での温度分布が大きくなる。ここで、蛍光体の量子効率（波長変換効率）は温度が低いほど高くなるが、上述の発光装置Ａ’では、色変換部材４’の温度分布が大きいので、色変換部材４’全体として量子効率が低くなり、発光装置Ａ’全体としての光取り出し効率が低下する。

色変換部材４’の温度を低減する手段として、色変換部材４’のサイズを大きくする手段があるが、ＬＥＤチップ１’と色変換部材４’とで構成される発光部が大きくなり、照明器具に組み込んだ際に、ハイブリッドレンズ６のような配光レンズや反射鏡などの配光制御部材での配光制御性が低下してしまう。

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、色変換部材の外面の輝度の均一化を図れ且つ光取り出し効率の向上を図れる発光装置を提供することにある。

請求項１の発明は、放射光強度の放射角依存性がランバート型分布で近似可能なＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップが一表面側に実装された実装基板と、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され実装基板の前記一表面側に配設されたドーム状の色変換部材とを備え、実装基板の前記一表面において前記一表面側に実装された１個ないし複数個のＬＥＤチップ全てを内包する仮想円の中心を当該１個ないし複数個のＬＥＤチップからなる点光源と仮定して当該点光源においてＬＥＤチップの厚み方向に沿った方向に対する角度をθ、角度θの方向の放射光強度をＩ_θ、角度θの方向における点光源と色変換部材の内面との距離をｒとするとき、色変換部材の上部の内面をＩ_θ・ｒ^２＝一定となる形状に形成してなることを特徴とする。

この発明によれば、実装基板の前記一表面において前記一表面側に実装された１個ないし複数個のＬＥＤチップ全てを内包する仮想円の中心を当該１個ないし複数個のＬＥＤチップからなる点光源と仮定して当該点光源においてＬＥＤチップの厚み方向に沿った方向に対する角度をθ、角度θの方向の放射光強度をＩ_θ、角度θの方向における点光源と色変換部材の内面との距離をｒとするとき、色変換部材の上部の内面をＩ_θ・ｒ^２＝一定となる形状に形成してあるので、色変換部材の内面での単位面積当たりの入射光強度（入射密度）の均一化を図れ、色変換部材の温度分布の均一化による蛍光体の量子効率の向上を図れるから、色変換部材の外面の輝度の均一化を図れ且つ光取り出し効率の向上を図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、色変換部材の内面は、当該色変換部材の光軸と実装基板の前記一表面との交点を中心とし当該色変換部材の光軸方向を長径方向とする楕円面の一部により構成され、当該楕円面の長半径／短半径が１．２〜１．３であることを特徴とする。

この発明によれば、角度θが大きくなるにつれて入射密度が低くなったり、角度θが大きくなるにつれて入射密度が高くなるのを防止することできる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、ＬＥＤチップが青色ＬＥＤチップであるとともに、色変換部材の蛍光体が黄色蛍光体、透光性材料がシリコーン樹脂であり、色変換部材の前記内面の表面積をＳ〔ｍｍ^２〕、点光源へ規定の入力電力を与えたときの点光源の光出力をＰ〔ｍＷ〕とするとき、Ｓ／Ｐの値が０．２を下回らないように色変換部材の前記内面の表面積Ｓを設定してあることを特徴とする。

この発明によれば、色変換部材の温度を１００℃以下とすることができ、蛍光体の温度上昇による蛍光体の量子効率の低下を抑制でき、光取り出し効率の向上を図れる。

請求項１の発明では、色変換部材の外面の輝度の均一化を図れ且つ光取り出し効率の向上を図れるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態の発光装置Ａは、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ１と、当該ＬＥＤチップ１が一表面側に実装された実装基板２と、ＬＥＤチップ１から放射される光によって励起されてＬＥＤチップ１とは異なる発光色の光を放射する蛍光体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ＬＥＤチップ１を囲む形で実装基板２の上記一表面側に配設されたドーム状の色変換部材４とを備えている。

また、本実施形態の発光装置Ａでは、ＬＥＤチップ１として、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップを用い、色変換部材４の蛍光体として、ＬＥＤチップ１から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体を用いており、ＬＥＤチップ１から放射され色変換部材４を透過した青色光と、色変換部材４の黄色蛍光体から放射された黄色光とが色変換部材４の外面から拡散した配光となって出射されることとなり、白色光を得ることができる。

実装基板２は、セラミック基板（例えば、アルミナセラミック基板、窒化アルミニウム基板など）からなる絶縁性基板の一表面側に金属材料（例えば、Ｃｕなど）からなる配線パターンが形成されている。なお、実装基板２の絶縁性基板は、セラミック基板に限らず、ガラスエポキシ樹脂基板やホーロー基板などを用いてもよいが、セラミック基板のような熱伝導性材料により形成されたものが好ましい。なお、本実施形態では、実装基板２の外周形状が円形状となっているが、円形状に限らず、多角形状でもよい。また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１は、実装基板２の配線パターンの一部からなるダイパッド部に半田や銀ペーストなどの熱伝導性を有する接合材料を用いて接合されている。

また、色変換部材４は、シリコーン樹脂からなる透光性材料にＬＥＤチップ１から放射された青色光によって励起されて黄色光を放射する粒子状の黄色蛍光体を分散させた混合材料を用いてドーム状に形成されている。なお、色変換部材４の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの他の透明樹脂（透明有機材料）でもよいし、ガラスなどの透明無機材料でもよいし、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部材４の材料として用いる透光性材料に含有させる蛍光体も黄色蛍光体に限らず、色調整や演色性を高めるなどの目的で複数種類の蛍光体を用いてもよく、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いることで演色性の高い白色光を得ることができる。ここで、複数種類の蛍光体を用いる場合には必ずしも発光色の異なる蛍光体の組み合わせに限らず、例えば、発光色はいずれも黄色で発光スペクトルの異なる複数種類の蛍光体を組み合わせてもよい。

ところで、本実施形態の発光装置Ａでは、ＬＥＤチップ１として、放射光強度の放射角依存性がランバート型分布で近似可能なＬＥＤチップを用いており、ＬＥＤチップ１が、図２に示すような球状の配光特性Ｂを有している。

したがって、図１３の説明と同様に、ＬＥＤチップ１の光取り出し面の中心点の法線方向の放射光強度をＩ_０、上記法線方向に対する角度をθ、角度θの方向の放射光強度をＩ_θとすれば、Ｉ_θ＝Ｉ_０cosθとなり、ドーム状の色変換部材４の内面における単位面積当たりの入射光強度（以下、入射密度と称する）は、概ねＩ_θに比例し、且つ、ＬＥＤチップ１と色変換部材４の内面との距離の２乗に反比例する。

これに対して、本実施形態の発光装置Ａでは、実装基板２の上記一表面においてＬＥＤチップ１を包含する仮想円の中心をＬＥＤチップ１からなる点光源１０と仮定して、図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った方向に対する角度θの方向における点光源１０と色変換部材４の内面との距離をｒとし、色変換部材４の上部の内面をＩ_θ・ｒ^２＝一定となる形状に形成してあり、色変換部材４の光軸と点光源１０の光軸（本実施形態では、ＬＥＤチップ１の光軸）とが一致するようにＬＥＤチップ１および色変換部材４を実装基板２の上記一表面に実装してある。

ここで、角度θの方向における点光源１０と色変換部材４の内面との距離を１として規格化した場合のＩ_θ・ｒ^２＝一定となる仮想の色変換部材の内面の軌跡を図１（ｂ）中に一点鎖線「ロ」で示し、図１１に示した従来例のように色変換部材４’が半球状の場合の色変換部材４’の内面の形状を同図中に破線「ハ」で示し、本実施形態の色変換部材４の内面の形状を同図中に実線「イ」で示す。ここにおいて、本実施形態における色変換部材４の内面は、当該色変換部材４の光軸と実装基板２の上記一表面との交点Ｏ１（図１（ａ）参照）を中心（つまり、上記点光源１０を中心）とし当該色変換部材４の光軸方向を長径方向とする楕円面の一部により構成されており、色変換部材４の中心から離れるにつれて曲率が小さくなる形状となり、色変換部材４において内面の高さが１〜０．８となる部分のみがＩ_θ・ｒ^２＝一定となっている。

以上説明した本実施形態の発光装置Ａによれば、実装基板２の上記一表面において実装基板２に実装された１個のＬＥＤチップ１を内包する仮想円の中心を当該１個のＬＥＤチップ１からなる点光源１０と仮定して当該点光源１０においてＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った方向に対する角度をθ、角度θの方向の放射光強度をＩ_θ、角度θの方向における点光源１０と色変換部材４の内面との距離をｒとするとき、色変換部材４の上部をＩ_θ・ｒ^２＝一定となる形状に形成してあるので、色変換部材４の内面での入射密度の均一化を図れ、色変換部材４の温度分布の均一化による蛍光体の量子効率の向上を図れるから、色変換部材４の外面の輝度の均一化を図れ且つ光取り出し効率の向上を図れる。なお、角度θが９０°に近づくにつれて放射光強度Ｉ_θは小さくなるので、色変換部材４全体をＩ_θ・ｒ^２＝一定となる形状としてもよいが、この場合は色変換部材４の製造が難しくなりコストアップの原因となるので、色変換部材４の上部のみＩ_θ・ｒ^２＝一定となる形状として、色変換部材４の内面を上述の楕円面の一部により構成することが好ましい。

また、本実施形態の発光装置Ａでは、上述のように、色変換部材４の外面の輝度の均一化を図れるので、ハイブリッドレンズ６（図１２参照）のような配光レンズや反射鏡などの狭角配光に制御する配光制御部材を有する照明器具に組み込んで使用する場合、照射面での照射パターンの照度むらを小さくすることができる。なお、配光レンズは、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るので、照明器具に組み込んで使用するという観点でみれば、発光装置Ａの点灯時の色変換部材４の温度は１００℃以下であることが望ましい。

ところで、上述のように、色変換部材４の内面は、当該色変換部材４の光軸と実装基板２の上記一表面との交点Ｏ１を中心とし当該色変換部材４の光軸方向を長径方向とする楕円面の一部により構成されているが、上記楕円面の長半径／短半径の値を種々変化させた場合の角度θと入射密度との関係をシミュレーションした結果を図３および図４に示す。なお、図３および図４の横軸は上述の角度θを示し、縦軸は角度θの方向における色変換部材４の内面への入射密度を示している。また、図３および図４中に記載したφ１，φ２，Ｈ１，Ｈ２，ａ，ｂの各パラメータに関しては、図１（ａ）のように、φ１が平面視における色変換部材４の外径、Ｈ１が色変換部材４の外面の高さ、φ２が平面視における色変換部材４の内径、Ｈ２が色変換部材４の内面の高さ、ａが上記楕円面の長半径（ａ＝Ｈ２）、ｂが上記楕円面の短半径（ｂ＝φ２／２）である。

図３および図４から、上記楕円面の長半径／短半径＝ａ／ｂが１．２〜１．３であれば、入射密度の均一化を図れ、ａ／ｂが１．０２の場合のように角度θが大きくなるにつれて入射密度が低くなったり、ａ／ｂが１．５２や１．７７の場合のように角度θが大きくなるにつれて入射密度が高くなるのを防止することできることが分かる。なお、図１（ｂ）の「イ」は、ａ／ｂ＝１．２７の場合の色変換部材４の内面の形状を示している。

（実施形態２）
本実施形態の発光装置Ａの基本構成は実施形態１と略同じであり、図５に示すように、色変換部材４の内側にＬＥＤチップ１を封止する透光性材料からなる封止部３が充実されている点が相違する。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。

封止部３は、透光性材料としてシリコーン樹脂を採用しているが、シリコーン樹脂に限らず、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用してもよい。

しかして、本実施形態の発光装置Ａでは、ＬＥＤチップ１と色変換部材４との間の空間の媒質が空気である場合に比べて、ＬＥＤチップ１と当該ＬＥＤチップ１の光取り出し面に接する媒質との屈折率差が小さくなるので、ＬＥＤチップ１からの光取り出し効率が向上し、また、色変換部材４と当該色変換部材４の内面に接する媒質との屈折率差が小さくなるので、色変換部材４への入射効率が向上し、発光装置Ａ全体の光取り出し効率が向上する。

（実施形態３）
本実施形態の発光装置Ａ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３が、色変換部材４とは長径方向および短径方向が逆の半楕球状の形状に形成されており、凸レンズとしての機能を有し、封止部３と色変換部材４との間に空気層５が形成されている点が相違する。ここで、封止部３は、ＬＥＤチップ１と光軸が一致する形で形成されている。要するに、封止部３は、色変換部材４の長径方向に当該封止部３の短径方向が一致し、色変換部材４の短径方向に当該封止部３の長径方向が一致する形で形成されている。ここで、ＬＥＤチップ１から放射された光は、封止部３と空気層５との界面で屈折するが、当該封止部３の形状では界面への入射角が小さいので、屈折する角度が小さく、封止部３から出射される光の配光はＬＥＤチップ１から出射される光の配光と大差なく、略同じとなる。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。

また、封止部３の長半径は、ＬＥＤチップ１を内包する仮想円（ここでは、外接円）の半径の１．４１倍に設定してあるが、この数値は一例であって、特に限定するものではない。また、封止部３の形状も半楕球状に限らず、例えば、半球状でもよい。

以上説明した本実施形態の発光装置Ａでは、封止部３と色変換部材４との間に空気層５が形成されているので、ＬＥＤチップ１から放射され色変換部材４中の蛍光体により散乱された光のうち封止部３側へ散乱されて封止部３を通過する光の光量を低減できて発光装置Ａ全体としての外部への光取り出し効率の向上を図れる。

（実施形態４）
本実施形態の発光装置Ａの基本構成は実施形態３と略同じであり、図７に示すように、複数個（図示例では、１５個）のＬＥＤチップ１が実装基板２の上記一表面側に実装してあり、実装基板２の上記一表面において上記一表面側に実装された複数個のＬＥＤチップ１全てを内包する仮想円ＣＶの中心を当該複数個のＬＥＤチップ１からなる点光源１０と仮定して、ＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った方向に対する角度θの方向における点光源１０と色変換部材４の内面との距離をｒとし、色変換部材４の上部の内面をＩ_θ・ｒ^２＝一定となる形状に形成してある点が相違する。なお、実施形態３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。

本実施形態では、上述の複数個のＬＥＤチップ１を図７（ｂ）に示すように２つの同心状の仮想円ＶＣ１，ＶＣ２上に分けて配置してある。具体的には、内側の仮想円ＶＣ１上（仮想円ＶＣ１の円周上）に５個のＬＥＤチップ１を等間隔で配置し（要するに、正５角形の各頂点にＬＥＤチップ１の中心が位置している）、外側の仮想円ＶＣ２上（仮想円ＶＣ２の円周上）に１０個のＬＥＤチップ１を等間隔で配置してある（要するに、正１０角形の各頂点にＬＥＤチップ１の中心が位置している）。ここで、本実施形態では、内側の仮想円ＶＣ１の直径を６ｍｍ、外側の仮想円ＶＣ２の直径を１３．５ｍｍに設定してあり、実施形態１にて説明したφ１，Ｈ１，φ２，Ｈ２それぞれを、φ１＝４０ｍｍ、Ｈ１＝２５．５ｍｍ、φ２（＝２ｂ）＝３６ｍｍ、Ｈ２（＝ａ）＝２３．５ｍｍに設定してあり、ａ／ｂ＝１．３となっている。また、本実施形態では、色変換部材４の厚みを２ｍｍとしてある。

また、本実施形態の発光装置Ａは、ＬＥＤチップ１が青色ＬＥＤチップであるとともに、色変換部材４の蛍光体が黄色蛍光体、透光性材料がシリコーン樹脂であり、色変換部材４の内面の表面積が２４６１〔ｍｍ^２〕、点光源１０へ規定の入力電力を与えたときの点光源１０の光出力（本実施形態では、１５個のＬＥＤチップ１の合計の光出力）が９７６９〔ｍＷ〕となっている。ここで、色変換部材４の内面の表面積をＳ〔ｍｍ^２〕、点光源１０へ規定の入力電力を与えたときの点光源１０の光出力をＰ〔ｍＷ〕とするとき、Ｓ／Ｐ〔ｍｍ^２／ｍＷ〕の値を下記表１のように種々変化させた場合の角度θと角度θの方向における色変換部材４の温度との関係を調べた結果を図８に示す。

図８から、Ｓ／Ｐの値によらず、角度θが０°となる色変換部材４の頂点で温度が最も高くなっていることが分かる。一方で、Ｓ／Ｐの値と色変換部材４の頂点の温度との関係は図９に示すようになり、Ｓ／Ｐの値が０．２を下回らないように色変換部材４の内面の表面積Ｓを設定すれば、色変換部材４の温度を１００℃以下とすることができ、蛍光体の温度上昇による蛍光体の量子効率の低下を抑制でき、光取り出し効率の向上を図れることが分かる。なお、本実施形態の発光装置Ａでは、色変換部材４の内面の表面積Ｓが２４６１〔ｍｍ^２〕、点光源１０の光出力Ｐが９７６９〔ｍＷ〕、Ｓ／Ｐの値が０．２５〔ｍｍ^２／ｍＷ〕であり、上述の角度θと入射密度との関係は図１０（ａ）に示すような分布となり、角度θと色変換部材４の温度との関係は図１０（ｂ）に示すような分布となる。また、本実施形態では、点光源１０が複数個のＬＥＤチップ１により構成されているが、他の実施形態１〜３のように点光源１０が１個のＬＥＤチップ１により構成される場合にも、Ｓ／Ｐの値が０．２を下回らないように色変換部材４の内面の表面積Ｓを設定すれば、色変換部材４の温度を１００℃以下とすることができ、蛍光体の温度上昇による蛍光体の量子効率の低下を抑制でき、光取り出し効率の向上を図れる。

実施形態１の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部説明図である。同上の発光装置におけるＬＥＤチップの配光特性図である。同上の発光装置の特性説明図である。同上の発光装置の特性説明図である。実施形態２の発光装置の概略断面図である。実施形態３の発光装置の概略断面図である。実施形態４の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。同上の発光装置の特性説明図である。同上の発光装置の特性説明図である。同上の発光装置の特性説明図である。従来例の発光装置の概略断面図である。（ａ）は同上の発光装置を用いた照明器具の概略断面図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるハイブリッドレンズの説明図である。同上の発光装置の要部説明図である。

符号の説明

Ａ発光装置
ＶＣ仮想円
１ＬＥＤチップ
２実装基板
４色変換部材
１０点光源
ａ長半径
ｂ短半径

Claims

放射光強度の放射角依存性がランバート型分布で近似可能なＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップが一表面側に実装された実装基板と、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され実装基板の前記一表面側に配設されたドーム状の色変換部材とを備え、実装基板の前記一表面において前記一表面側に実装された１個ないし複数個のＬＥＤチップ全てを内包する仮想円の中心を当該１個ないし複数個のＬＥＤチップからなる点光源と仮定して当該点光源においてＬＥＤチップの厚み方向に沿った方向に対する角度をθ、角度θの方向の放射光強度をＩ_θ、角度θの方向における点光源と色変換部材の内面との距離をｒとするとき、色変換部材の上部の内面をＩ_θ・ｒ^２＝一定となる形状に形成してなることを特徴とする発光装置。
色変換部材の内面は、当該色変換部材の光軸と実装基板の前記一表面との交点を中心とし当該色変換部材の光軸方向を長径方向とする楕円面の一部により構成され、当該楕円面の長半径／短半径が１．２〜１．３であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
ＬＥＤチップが青色ＬＥＤチップであるとともに、色変換部材の蛍光体が黄色蛍光体、透光性材料がシリコーン樹脂であり、色変換部材の前記内面の表面積をＳ〔ｍｍ^２〕、点光源へ規定の入力電力を与えたときの点光源の光出力をＰ〔ｍＷ〕とするとき、Ｓ／Ｐの値が０．２を下回らないように色変換部材の前記内面の表面積Ｓを設定してあることを特徴とする請求項２記載の発光装置。