JP2010161021A

JP2010161021A - 照明装置

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Publication number: JP2010161021A
Application number: JP2009003768A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takashima; 淳高島
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: JP5269623B2; US9746136B2; US20100200872A1

Abstract

【課題】複数の発光装置を基板上に配置する場合において、光取出しの効率を低下させずに色ムラを抑えることができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１０は、ＬＥＤ１６、およびＬＥＤ１６を封止するとともにＬＥＤ１６から発光された光により励起する発光体を含む樹脂ケース１８からなる複数の発光装置１４と、複数の発光装置１４を実装した基板１２とからなる。この照明装置１０は、複数の発光装置１４の色温度をそれぞれ異ならせて色ムラの発生を抑えるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子の光で励起する発光体を樹脂ケースに含ませ、この樹脂ケースで発光素子を封止した発光装置を複数個備えた照明装置に関する。

照明装置のなかには、発光素子として発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称す）を光源としたものがある。この照明装置は、高い照度を得るために反射板やレンズを用いて配光制御をおこなうことで高出力化が図られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−１５６１９２号公報

この照明装置は、高い照度を得るために、複数個のＬＥＤパッケージを基板上に配置したものや、ＬＥＤパッケージ内に複数のＬＥＤ素子を搭載したものなどを用いることが多い。
また、照明装置のなかには、ＬＥＤ自体の配光が所望の配光より広い場合に、レンズや反射板を用いて配光制御をおこなうことで高出力化を図るようにしたものがある。

ここで、照明装置に用いられる白色や電球色のＬＥＤは、通常、青色光（略３８０〜４８０ｎｍの波長域の光）を発光するＬＥＤ素子を、蛍光体を含んだ樹脂ケース（例えば、シリコン、エポキシなど）で封止されている。
この照明装置によれば、ＬＥＤ素子から発光した青色光のうち、一部の青色光が樹脂ケースに含まれた発光体を励起して略４８０〜７８０ｎｍの波長域の光に変換され、残りの青色光が変換されずに樹脂ケースを透過する。
そして、変換された略４８０〜７８０ｎｍの波長域の光と、変換されない略３８０〜４８０ｎｍの波長域の青色光とで、照明装置を所望の光色（例えば、白色光）に変換している。

ところで、ＬＥＤの場合、ＬＥＤの照射方向によって色味が異なることがある。例えば、白色ＬＥＤは、照射面の中心付近が青白っぽく、中心から遠ざかるにつれて黄色っぽくなるため、外周に黄色のリングが見える場合がある。
特に、白色ＬＥＤを備えた照明装置で近接位置を照射する場合には、色ムラが現れる不具合がある。

さらに、高い照度を得るために反射板やレンズを用いた場合や、発光部分が大きなＬＥＤ（例えば、複数のＬＥＤ素子が搭載されたＬＥＤパッケージなど）を用いた場合は、色ムラが現れる不具合が顕著になることが考えられる。
対策として、反射板やレンズを用いた場合には、反射板やレンズを拡散処理することが考えられる。しかし、反射板やレンズを拡散処理することで、光取出しの効率を低下させる原因となっていた。
また、拡散処理した反射板やレンズを、発光部分が大きなＬＥＤに用いた場合、非常に大きなレンズや反射板が必要となるため、コンパクトな照明装置とすることができない。

本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の発光装置を基板上に配置する場合において、光取出しの効率を低下させずに色ムラを抑えることができる照明装置を提供することを課題とする。

本発明は、発光素子、および該発光素子を封止するとともに該発光素子から発光された光により励起する発光体を含む樹脂ケースからなる複数の発光装置と、前記複数の発光装置を実装した基板と、からなる照明装置において、前記複数の発光装置の色温度をそれぞれ異ならせて色ムラの発生を抑えることを特徴とする。

また、本発明は、前記複数の発光装置を前記基板の中心から外周に向けて段階的に色温度が異なるように配置したことを特徴とする。

さらに、本発明は、前記複数の発光装置を前記基板の中心から外周に向けて段階的に色温度が高くなるように配置したことを特徴とする。

そして、本発明は、前述した発光装置を複数連設したことを特徴とする。

また、本発明は、前記複数の発光装置は、前記発光素子を青色系の発光ダイオードとし、前記蛍光体を黄色系色からなる白色系としたことを特徴とする。

本発明では、複数の発光装置の色温度をそれぞれ異ならせることで、照明装置の照射面において、外周部の色温度を中心部分の色温度に近づけることができる。
このように、照明装置の照射面の外周部を中心部分の色温度に近づけることで、照射面の色ムラの発生を抑えることができる。

照射面の外周部を中心部分の色温度に近づけて色ムラの発生を抑えることで、発光装置から発光された光を反射板やレンズで拡散処理する必要がない。
このように、反射板やレンズで光を拡散処理する必要がないので、光取出しの効率が低下することを防止できる。

また、本発明では、複数の発光装置を基板の中心から外周に向けて段階的に色温度を異ならせた。
これにより、照明装置の照射面の外周部を中心部分の色温度に近づけることで、色ムラの発生を良好に抑えることができ、さらに、反射板やレンズで光を拡散処理する必要がないので、光取出しの効率が低下することを防止できる。

さらに、本発明では、複数の発光装置を基板の中心から外周に向けて段階的に色温度が高くなるように配置した。
これにより、照明装置の照射面の外周部を中心部分の色温度に近づけることで、色ムラの発生を良好に抑えることができ、さらに、反射板やレンズで光を拡散処理する必要がないので、光取出しの効率が低下することを防止できる。

そして、本発明では、基板の中心から外周に向けて段階的に色温度を異ならせた（段階的に色温度が高くなるように配置した状態も含む）複数の発光装置を発光ユニットとした。よって、発光ユニットの照射面の色ムラの発生を抑えることができる。
この発光ユニットを複数連設して照明装置を形成することで、照明装置の色ムラの発生を抑えることができる。
加えて、発光ユニットを複数連設することで照明装置を長方形などの任意の形状に形成することができ用途の拡大を図ることができる。

そして、本発明では、発光素子を青色系の発光ダイオードとし、蛍光体を黄色系色とすることで白色系とした。
蛍光体を白色系とした場合、照明装置に色ムラが現れやすくなる。そこで、複数の発光装置を基板の中心から外周に向けて段階的に色温度を異ならせる（段階的に色温度が高くなるように配置した状態も含む）ことで、照明装置の色ムラの発生を抑えることができる。

本発明に係る照明装置（第１実施形態）を示す平面図第１実施形態の照明装置を示す断面図第１実施形態の発光装置を示す側面図本発明に係る照明装置（第２実施形態）を示す平面図本発明に係る照明装置（第３実施形態）を示す平面図本発明に係る照明装置（第４実施形態）を示す平面図本発明に係る照明装置（第５実施形態）を示す平面図本発明に係る照明装置（第６実施形態）を示す平面図

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る照明装置１０について説明する。
図１に示すように、照明装置１０は、平面視で円盤状に形成された基板１２と、基板１２に実装した複数の発光装置１４とを備えている。

基板１２は、同心円状に所定間隔をおいて複数個の発光装置１４を実装する部材である。
具体的には、基板１２は、円盤状の中心位置（中心）１２ａ、中心位置１２ａの外側の中間位置１２ｂ、中間位置１２ｂの外側の外周位置（外周）１２ｃに複数の発光装置１４がそれぞれ実装されている。

複数の発光装置１４は、基板１２の中心位置１２ａに実装された１個の中央発光装置（発光装置）１４ａと、中心発光装置１４ａの外側の中間位置１２ｂに所定間隔をおいて実装された複数の中間発光装置（発光装置）１４ｂと、中間発光装置１４ｂの外側の外周位置１２ｃに所定間隔をおいて実装された複数の外側発光装置（発光装置）１４ｃとを備えている。

図２に示すように、中心発光装置１４ａ、中間発光装置１４ｂおよび外側発光装置１４ｃは、略３８０〜４８０ｎｍの波長域の青色光を発光するＬＥＤ（発光素子）１６と、ＬＥＤ１６を封止する樹脂ケース１８とを備えている。

樹脂ケース１８は、蛍光体を含んだ樹脂（例えば、シリコン、エポキシなど）で形成されている。
蛍光体は、ＬＥＤ１６から発光した青色光（略３８０〜４８０ｎｍの波長域）で励起されて、青色光を略４８０〜７８０ｎｍの波長域の光に変換するものである。
すなわち、蛍光体は黄色系色からなる白色系のものである。
この蛍光体の配合比率を調整することで、複数の発光装置１４の色温度を異ならせることができる。

複数の発光装置１４によれば、ＬＥＤ１６から発光した青色光のうち、一部の青色光が発光体を励起して略４８０〜７８０ｎｍの波長域の光に変換され、残りの青色光が変換されずに樹脂ケース１８を透過する。
そして、変換された略４８０〜７８０ｎｍの波長域の光と、変換されない略３８０〜４８０ｎｍの波長域の青色光で所望の光色（擬似的な白色）に変換する。

さらに、図３に示すように、複数の発光装置１４は、照射方向によって色味が異なる。
具体的には、複数の発光装置１４は、発光した光１５が照射面２２の中心２２ａ付近において青白っぽい光１５ａになり、中心２２ａから遠ざかるにつれて黄色っぽい光１５ｂになる。このため、複数の発光装置１４は、それぞれの発光装置１４（樹脂ケース１８）の外周に黄色のリングが発生したように見える。
換言すると、複数の発光装置１４は、照射面２２の中心２２ａ付近の色温度が高く、中心２２ａから遠ざかるにつれて色温度が低くなる。

図２に示す複数の発光装置１４は、樹脂ケース１８に含まれる発光体の配合比率が調整され、基板１２の中心から外周に向けて（遠ざかるにつれて）段階的に色温度を異ならせて（具体的には、高くなるように）配置されている。
具体的には、複数の発光装置１４のうち、中心発光装置１４ａの色温度に対して中間発光装置１４ｂの色温度を高く設定し、中間発光装置１４ｂの色温度に対して外側発光装置１４ｃの色温度を高く設定した。

これにより、照明装置１０の照射面２４（図２参照）において、中心部分２４ａの色温度に外周部２４ｂの色温度を近づけることができる。
このように、照明装置１０の照射面２４の外周部２４ｂを中心部分２４ａの色温度に近づけることで、照射面２２の色ムラの発生を抑えることができる。

加えて、照射面２４の外周部２４ｂを中心部分の色温度に近づけて色ムラの発生を抑えることで、複数の発光装置１４から発光された光を反射板やレンズで拡散処理する必要がない。
このように、反射板やレンズで光を拡散処理する必要がないので、光取出しの効率が低下することを防止できる。

つぎに、第２実施形態〜第６実施形態を図４〜図８に基づいて説明する。なお、第２実施形態〜第６実施形態において第１実施形態と同様の構成部材について同じ符号を付して説明を省略する。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る照明装置３０について説明する。
図４に示すように、第２実施形態の照明装置３０は、第１実施形態の照明装置１０に反射板３２を備えたもので、その他の構成は照明装置１０と同様である。
反射板３２は、複数の発光装置１４に対向する面に、複数の発光装置１４から発光された光を配光制御する反射面３２ａを備えている。
これにより、複数の発光装置１４から発光された光を、反射面３２ａで所望の方向に配光制御でき、高い照度が得られ、高出力化を図ることができる。

ここで、高い照度を得るために反射板３２を用いた場合色ムラが現れる不具合が顕著になることが考えられる。
しかし、第１実施形態の照明装置１０と同様に、複数の発光装置１４の色温度を異ならせることで、照射面２２の色ムラの発生を抑え、かつ、光取出しの効率が低下することを防止できる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る照明装置４０について説明する。
図５に示すように、第３実施形態の照明装置４０は、平面視で長方形状に形成された基板４２と、基板４２に実装した複数の発光装置１４とを備えている。

照明装置４０は、第１実施形態の照明装置１０と同様に、複数の発光装置１４の樹脂ケース１８に含まれる発光体の配合比率が調整され、基板４２の中心から外縁に向けて（遠ざかるにつれて）段階的に色温度を異ならせて（具体的には、高くなるように）配置されている。

具体的には、複数の発光装置１４のうち、中心発光装置１４ｄの色温度に対して外側発光装置１４ｅの色温度を高く設定した。
これにより、第１実施形態の照明装置１０と同様に、照射面の色ムラの発生を抑えることができ、光取出しの効率が低下することを防止できる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る照明装置５０について説明する。
図６に示すように、第４実施形態の照明装置５０は、平面視で正方形状に形成された基板５２と、基板５２に実装した複数の発光装置１４とを備えている。

照明装置５０は、第１実施形態の照明装置１０と同様に、複数の発光装置１４の樹脂ケース１８に含まれる発光体の配合比率が調整され、基板５２の中心から外縁に向けて（遠ざかるにつれて）段階的に色温度を異ならせて（具体的には、高くなるように）配置されている。

具体的には、複数の発光装置１４のうち、中心発光装置１４ａの色温度に対して中間発光装置１４ｂの色温度を高く設定し、中間発光装置１４ｂの色温度に対して外側発光装置１４ｃの色温度を高く設定した。
これにより、第１実施形態の照明装置１０と同様に、照射面の色ムラの発生を抑えることができ、光取出しの効率が低下することを防止できる。

（第５実施形態）
第５実施形態に係る照明装置６０について説明する。
図７に示すように、第５実施形態の照明装置６０は、平面視で長方形状に形成された基板６２と、基板６２に実装した複数の発光装置１４とを備えている。

複数の発光装置１４は、中心発光装置１４ｄを囲むように、色温度の高い複数の外側発光装置１４ｅを配置して発光ユニット６４とし、この発光ユニット６４を複数連設した。
なお、隣接する発光ユニット６４は、色温度の高い外側発光装置１４ｅを共有している。
発光ユニット６４は、中心発光装置１４ｄの周囲に色温度の高い複数の外側発光装置１４ｅが配置されているので、発光ユニット６４の色ムラの発生を抑えることができる。
この発光ユニット６４を複数連設することで、第１実施形態の照明装置１０と同様に、照射面の色ムラの発生を抑えることができ、光取出しの効率が低下することを防止できる。

加えて、発光ユニット６４を複数連設することで、照明装置６０を長方形などの任意の形状に形成することができ用途の拡大を図ることができる。

（第６実施形態）
第６実施形態に係る照明装置７０について説明する。
図８に示すように、第６実施形態の照明装置７０は、平面視で長方形状に形成された基板７２と、基板７２に実装した複数の発光装置１４とを備えている。

複数の発光装置１４は、中心発光装置１４ｄを囲むように、色温度の高い複数の外側発光装置１４ｅを配置して発光ユニット７４とし、この発光ユニット７４を複数連設した。
発光ユニット７４は、中心発光装置１４ｄの周囲に色温度の高い複数の外側発光装置１４ｅが配置されているので、発光ユニット７４の色ムラの発生を抑えることができる。
この発光ユニット７４を複数連設することで、第１実施形態の照明装置１０と同様に、照射面の色ムラの発生を抑えることができ、光取出しの効率が低下することを防止できる。

加えて、発光ユニット７４を複数連設することで、照明装置７０を長方形などの任意の形状に形成することができ用途の拡大を図ることができる。

なお、本発明に係る照明装置は、前述した各実施形態に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、第１実施形態〜第６実施形態では、発光素子として青色光を発光するＬＥＤ１６を例示したが、その他のＬＥＤなどを用いることも可能である。
また、蛍光体を黄色系色からなる白色系としたが、これに限定するものではない。

また、前記第１実施形態〜第６実施形態では、複数の発光装置１４を基板の中心から外周に向けて段階的に色温度を異なるように配置する例として、色温度を段階的に高くなるようにしたが、これに限定するこのではない。

さらに、第１実施形態〜第６実施形態で示した基板１２，４２，５２，６２，７２、発光装置１４、ＬＥＤ（発光素子）１６、樹脂ケース１８などの形状は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

１０，３０，４０，５０，６０，７０照明装置
１２，４２，５２，６２，７２基板
１２ａ中心位置（中心）
１２ｃ外周位置（外周）
１４発光装置
１６ＬＥＤ（発光素子）
１８樹脂ケース

Claims

発光素子、および該発光素子を封止するとともに該発光素子から発光された光により励起する発光体を含む樹脂ケースからなる複数の発光装置と、
前記複数の発光装置を実装した基板と、
からなる照明装置において、
前記複数の発光装置の色温度をそれぞれ異ならせて色ムラの発生を抑えることを特徴とする照明装置。
前記複数の発光装置を前記基板の中心から外周に向けて段階的に色温度が異なるように配置したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記複数の発光装置を前記基板の中心から外周に向けて段階的に色温度が高くなるように配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置。
請求項２または請求項３の複数の発光装置を複数連設したことを特徴とする照明装置。
前記複数の発光装置は、
前記発光素子を青色系の発光ダイオードとし、
前記蛍光体を黄色系色からなる白色系としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の照明装置。