JP2010272687A - 照明装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】演色性が改善されると共に、発光効率の低下を抑制することが可能な照明装置およびこの照明装置を光源とした照明器具を提供する。
【解決手段】青色光を放射する半導体発光素子１１と；半導体発光素子を配設する基板１２と；半導体発光素子の少なくとも周囲に設けられ、青色光および第２蛍光体の放射波長に光吸収性を有する第１蛍光体１３と；第１蛍光体と半導体発光素子を覆って設けられる青色光に光吸収性を有している第２蛍光体１４と；を具備する照明装置１０を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を用いた照明装置およびこの照明装置を光源とした照明器具に関する。

従来、フィラメント電球に代わって、寿命が長くまた消費電力の少ない半導体発光素子である発光ダイオードを用いた照明装置が各種照明器具の光源として採用され、特に近年では演色性が改善された白色光を放射することが可能な照明装置が提案されている。例えば、特許文献１には、青色発光ダイオードと青色発光ダイオードの上方に置かれる蛍光体層を具備し、蛍光体層は第１蛍光材料および第２蛍光材料を含み、第１蛍光材料は黄色領域にピーク波長を有し第２蛍光材料は赤色領域にピーク波長を有し、それらの蛍光材料が透明樹脂等に混合されて演色性を高めた赤色不足補償蛍光発光素子が示されている。

特開２００３−２７３４０９号公報

この種の発光ダイオードを光源とする照明装置を構成する場合には、演色性を高めるため、さらには蛍光ランプと同様に電球色の白色光を得るために、上記特許文献１にも示されているように、蛍光体として一般的にシリケート系赤色発光蛍光体とＹＡＧ（黄色発光）蛍光体が用いられる。これら蛍光体の粉末をシリコーン樹脂に混合・分散させ基板の土手に囲まれたキャビティー内に充填することにより蛍光体層が形成される。この赤色発光と黄色発光の蛍光体が混合・分散された蛍光体層内に青色発光ダイオードチップが封入されて照明装置が構成される。

しかしながら、蛍光体層にＹＡＧ（黄色発光）蛍光体と共に含有されているシリケート系赤色発光蛍光体は、全波長にわたる広い光吸収帯を有するために、青色発光ダイオードチップから放射される青色光からＹＡＧ蛍光体で変換された黄色光が赤色発光蛍光体で再吸収されるために、全体の発光効率が約２０％程度低下してしまう。特に効率が８０％程度の高効率の発光ダイオードで電球色を得ようとする場合には、赤色発光蛍光体によって黄色光が吸収され、さらに８０％程度効率が低下するために、合計で約６０％程度発光効率が低下する問題が生じる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、演色性が改善されると共に、発光効率の低下を抑制することが可能な照明装置およびこの照明装置を光源とした照明器具を提供しようとするものである。

請求項１に記載の照明装置の発明は、青色光を放射する半導体発光素子と；半導体発光素子を配設する基板と；半導体発光素子の少なくとも周囲に設けられ、青色光および第２蛍光体の放射波長に光吸収性を有する第１蛍光体と；第１蛍光体と半導体発光素子を覆って設けられる青色光に光吸収性を有している第２蛍光体と；を具備することを特徴とする照明装置。本発明によれば、演色性が改善されると共に、発光効率の低下を抑制することが可能な照明装置を構成することができる。

本発明において、半導体発光素子は、発光ダイオード、半導体レーザや有機ＥＬなど、半導体を発光源とした発光素子が許容される。半導体発光素子は複数個で構成されていることが好ましいが、照明の用途に応じて必要な個数は選択され、例えば、複数個の素子群を構成し、この群１個、若しくは複数の群をなすように構成してもよい。さらには、１個の半導体発光素子で構成されたものであってもよい。青色光を放射する半導体発光素子は、例えば、４６０ｎｍに主波長を有する青色発光ダイオードチップが好適であるが、４６０ｎｍ近辺に主波長を有する青色発光ダイオードチップであってもよい。

基板は、光源としての半導体発光素子を配設するための部材であり、例えば、ガラスやエポキシ樹脂等の合成樹脂で構成されたものが好適であるが、半導体発光素子から発生する熱を放熱するために、アルミニウム、銅、ステンレス等の熱伝導性の良好な金属で構成したものであってもよい。さらに、セラミックスで構成されたものであってもよい。

また、基板には半導体発光素子が、例えば、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）技術を用いて、マトリックス状や千鳥状または放射状など、規則的に一定の順序をもって一部または全体が配列されて実装されたものが好ましいが、ＳＭＤ形（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）で構成されたものであってもよく、基板の構成および実装するための手段は特定のものに限定されない。さらに、基板の形状は、点または面モジュールを構成するために四角形、六角形などの多角形状、さらには円形や楕円形状等をなすものであってもよく、光源である半導体発光素子を効率よく配置でき、かつ目的とする配光を得るための全ての形状が許容される。

第１蛍光体は青色光および第２蛍光体の放射波長である黄色光に光吸収性を有するシリケート系赤色発光蛍光体で構成し、第２蛍光体は青色光に吸収性を有しているＹＡＧ（黄色発光）蛍光体で構成し、演色性が改善された電球色の白色光が得られるようにすることが好適であるが、これら第１、第２の蛍光体には、青色光で励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体を加え、昼光色や昼白色等の演色性の良好な白色光を得るようにしてもよく、さらには、目的とする他の色や演色性を得るために、これらの赤色発光、黄色発光、緑色発光の各蛍光体に限定されずに他の発光色の蛍光体で構成されたものであってもよい。

本発明において、第１蛍光体を赤色発光蛍光体で構成する場合、その赤色発光蛍光体は、例えば、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：ＥｕやＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ，Ｌａ２Ｏ２Ｓ等を好適に挙げることができる。第２蛍光体を黄色発光蛍光体で構成する場合、その黄色発光蛍光体は、例えば、Ｃａ３Ｓｃ２Ｏ４:Ｃｅ等の酸化物蛍光体、または、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕや（Ｂａ，Ｓｒ，ＭｇＣａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ等のシリケート系やサイアロン系の蛍光体、あるいは、ＹＡＧ，（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＳｉＯ２Ｎ２：Ｅｕ，チオガレート等の硫化物蛍光体等を好適に用いることができる。なお、この他の別種の蛍光体として青色光で励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体を必要に応じて加えることもできる。

第１蛍光体は、半導体発光素子が放射した青色光を吸収して演色性を改善するための、例えば、赤色光を放射する。この一方で、半導体発光素子から放射された青色光が、第２蛍光体に吸収される。この第２蛍光体に吸収された青色光は、一部が第２蛍光体を励起して、例えば、黄色光を放射する。そのため、第２蛍光体に吸収された青色光と、第２蛍光体で励起された黄色光が混光して白色光が放射されて照明に供されるとともに、この白色光に第１蛍光体が放射した赤色光が混じることで演色性が改善され、例えば、電球色の白色光を放射することができる。

同時に、第１蛍光体は、半導体発光素子の少なくとも周囲に設けられ、第２蛍光体は第１蛍光体と半導体発光素子を覆って設けられるように構成した。そのため、第２蛍光体が放射する、例えば、黄色光は、半導体発光素子の少なくとも周囲に設けられた第１蛍光体に当たることが少なくなり、演色性改善のための第１蛍光体により黄色光が吸収されることが抑制され発光効率の低下が抑制される。

第１蛍光体は、第１蛍光体と半導体発光素子を覆って設けられる第２蛍光体から放射される、例えば、黄色光を極力吸収しないように、例えば、半導体発光素子の側面周囲に点在させて設けたり、第１蛍光体の厚みを半導体発光素子の高さ以下にして半導体発光素子の側面周囲に設けたり、さらには半導体発光素子を埋設して側面周囲を含む全周に設けるように構成することが好ましいが、これら具体的な構成には限定されず、半導体発光素子の少なくとも周囲に設けられる全ての構成が許容される。

第２蛍光体は、第１蛍光体と半導体発光素子を覆って設けられるが、例えば、第１蛍光体を半導体発光素子の側面周囲に点在させて設けたり、第１蛍光体の厚みを半導体発光素子の高さ以下にして、第２蛍光体が半導体発光素子に接するようにして覆うように設けても、さらには、例えば、第１蛍光体を半導体発光素子を埋設して側面周囲を含む全周に設けるようにして、第２蛍光体が半導体発光素子に接することなく、第１蛍光体を介在して間接的に半導体発光素子を覆うように設けてもよい。

第１、第２蛍光体は、照明の明るさの低下を抑制する上で、完全分散、つまり、第１蛍光体および第２蛍光体の夫々において、これら領域の厚み方向に沿う蛍光体の密度が均一となるように分散されていることが好ましい。また、第２蛍光体の前面に光路を制御するためのレンズ体等、別個の光制御手段を付加したものであってもよい。

本発明における照明装置は、発光モジュールとして構成されることが好ましいが、照明器具の光源として使用される場合、モジュール形態にあらかじめ製造されたモジュール部品として構成したものであっても、照明器具に、上述した個々の構成部品を個々に組み立てることによって器具本体に構成される発光ユニットからなる発光モジュールであってもよい。また、照明装置は、住宅用・業務用など一般照明用の照明器具や電球形照明ランプ、さらには、表示装置等に適用されてもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記第１蛍光体は、半導体発光素子の側面周囲に点在して設けられることを特徴とする。本発明によれば、演色性が改善されると共に、第１蛍光体は、半導体発光素子の側面周囲に点在して設けられることにより、発光効率の低下をより確実に抑制することが可能な照明装置を構成することができる。

本発明において、第１蛍光体は、半導体発光素子の側面周囲に均等な距離を有して点在させることが均一な配光を得るために好ましいが、均等ではなく任意の距離に点在させて設けたものであってもよい。また、第１蛍光体は、液状の蛍光体を塗布または充填により、点在させて設けることが最適であるが、予め成形した蛍光体を接着剤等で基板に支持するものであってもよい。さらに、半導体発光素子のボンディングワイヤを避けて点在させることが好ましいが、ボンディングワイヤを含めて塗布または充填し、半導体発光素子の側面周囲により近接させ点在させて設けるようにしてもよい。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記第１蛍光体の厚みは、半導体発光素子の高さ以下にして、半導体発光素子の側面周囲に設けられることを特徴とする。本発明によれば、演色性が改善される共に、前記第１蛍光体の厚みは、半導体発光素子の高さ以下にして、半導体発光素子の側面周囲に設けられることにより、発光効率の低下をより確実に抑制することが可能な照明装置を構成することができる。

本発明において、第１蛍光体の厚みは、半導体発光素子の高さより小さい厚さにすることが最適であるが、半導体発光素子の高さと同一であっても、さらには、例えば、製造誤差等の範囲内において多少厚くなっていてもよい。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記第１蛍光体は、半導体発光素子を埋設して側面周囲を含む全周に設けられることを特徴とする。本発明によれば、演色性が改善されると共に、第１蛍光体は、半導体発光素子を埋設して側面周囲を含む全周に設けられることにより、発光効率の低下を抑制することが可能となる。同時に、第１蛍光体から第２蛍光体を透過して出射するまでの光路長が略均等になり角度色差を改善させることが可能な照明装置を構成することができる。第１蛍光体は、半導体発光素子に対して完全に全周に設けられたいることが好ましいが、一部が欠けていてもよく、略全周に設けられていればよい。

請求項５に記載の照明器具の発明は、請求項１ないし４いずれか一記載の照明装置と；照明装置を配設した器具本体と；照明装置を点灯する点灯装置と；を具備することを特徴とする。本発明によれば、請求項１ないし４いずれか一記載の照明装置を光源として用いることにより、演色性が改善されると共に、発光効率の低下を抑制することが可能な照明器具を構成することができる。

本発明において、照明器具は天井埋込形、直付形、吊下形、さらには壁面取付形等が許容され、器具本体に制光体としてグローブ、セード、反射体などが取付けられるものであっても、光源となる照明装置が露出するものであってもよい。また、器具本体に１個の照明装置を取付けたものに限らず、複数個が配設されるものであってもよい。さらに、一般住宅用に限らずオフィス等、施設・業務用の大形の照明器具などを構成してもよい。

請求項１記載の発明によれば、半導体発光素子の少なくとも周囲に設けられ、青色光および第２蛍光体の放射波長に光吸収性を有する第１蛍光体と、第１蛍光体と半導体発光素子を覆って設けられる青色光に光吸収性を有している第２蛍光体により、演色性が改善されると共に、発光効率の低下を抑制することが可能な照明装置を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、演色性が改善されると共に、第１蛍光体は、半導体発光素子の側面周囲に点在して設けられることにより、発光効率の低下をより確実に抑制することが可能な照明装置を提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、演色性が改善されると共に、第１蛍光体の厚みは、半導体発光素子の高さ以下にして、半導体発光素子の側面周囲に設けられることにより、発光効率の低下をより確実に抑制することが可能な照明装置を提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、演色性が改善されると共に、第１蛍光体は、半導体発光素子を埋設して側面周囲を含む全周に設けられることにより、発光効率の低下を抑制することが可能となる。同時に、第１蛍光体から第２蛍光体を透過して出射するまでの光路長が略均等になり角度色差を改善させることが可能な照明装置を提供することができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし４いずれか一記載の照明装置を光源として用いることにより、演色性が改善されると共に、発光効率の低下を抑制することが可能な照明器具を提供することができる。

本発明の第１実施形態である照明装置を示し、（ａ）は図２のａ−ａ線に沿って断面し、その一部を拡大して模式的に示す断面図、（ｂ）は図（ａ）の上面図。 同じく照明装置の上面図。 同じく照明装置を組み込んだ発光装置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は図（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。 同じく発光装置を組み込んだ照明器具の斜視図。 同じく照明装置の変形例を示す図１（ａ）に相当する断面図。 本発明の第２実施形態である照明装置を示し、（ａ）は図１（ａ）に相当する断面図、（ｂ）は変形例を示す図１（ａ）に相当する断面図。 本発明の第３実施形態である照明装置を示し、（ａ）は図１（ａ）に相当する断面図、（ｂ）は第１変形例を示す図１（ａ）に相当する断面図、（ｃ）は第２変形例を示す図１（ａ）に相当する断面図、（ｄ）は図（ｃ）における第１蛍光体と第２蛍光体の寸法関係を示す図。

以下、本発明に係る照明装置およびこの照明装置を光源とした照明器具の実施形態について説明する。

先ず、照明装置の構成につき説明する。図１〜図２に示すように、本実施例の照明装置は、後述するオフィス等施設用の照明器具の光源として用いられる発光モジュールとして構成されている。照明装置１０（以下「発光モジュール」と称す）は、本発明における半導体発光素子を構成する発光ダイオードチップ１１（以下「ＬＥＤチップ」と称す）、このＬＥＤチップ１１を配設する基板１２、ＬＥＤチップ１１の周囲に設けられ基板１２に設けられる第１蛍光体１３、この第１蛍光体１３とＬＥＤチップ１１を覆って設けられる第２蛍光体１４で構成する。

ＬＥＤチップ１１は、発光モジュール１０の光源となるもので、同一性能を有する複数個のＬＥＤチップが用意され、この各ＬＥＤチップは、本実施例では高輝度、高出力の青色ＬＥＤチップで構成する。これらＬＥＤチップ１１は、例えば窒化化合物半導体からなる発光層を有するダブルワイヤー型のＬＥＤチップからなり、側面周囲方向にも光が放射される。各ＬＥＤチップ１１の発光層は例えば４６０ｎｍの主波長を有する青色光を放射する。

基板１２は、ＬＥＤチップ１１を配設するための部材で、ガラスエポキシ材からなる略正方形をなす平板で構成する。基板の表面側には銅箔からなる配線パターン１２ａを形成し、この配線パターンに隣接してＬＥＤチップ１１が配設される。

上記に構成されたＬＥＤチップ１１および基板１２は、図２に示すように、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）技術を使用して、基板１２の表面上に複数のＬＥＤチップ１１をマトリックス状に実装して外形が略正方形をなす発光モジュール１０を構成する。マトリックス状に規則的に配置されたＬＥＤチップ１１は、その電極が配線パターン１２ａとボンディングワイヤｗによって接続され、複数の各ＬＥＤチップ１１はそれぞれが直列に接続される。図中１２ｂは、基板１２の両端部に一体に形成された支持部であり、後述する発光装置２０の反射板１５へ基板１２を支持するための部材である。

上記に構成された基板１２の表面上には、発光モジュール１０の一部を断面し拡大して模式的に示した図１（ａ）に示すように、個々のＬＥＤチップ１１にそれぞれ対応して蛍光体が充填される。この蛍光体は、第１蛍光体１３と、この第１蛍光体１３とＬＥＤチップ１１を覆って設けられる第２蛍光体１４で構成されている。

第１蛍光体１３は、例えば、透明なシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等、本実施例ではシリコーン樹脂からなる液状の透明樹脂に、粒子状のシリケート系赤色発光蛍光体を、完全に混合・分散させて構成する。この液状の第１蛍光体１３は、ディスペンサ内に入れられ、ＬＥＤチップ１１の側面周囲に点在して位置し基板１２に設けられる。すなわち、各配線パターン１２ａの外側における基板１２の表面上に位置して、ＬＥＤチップを中心とする略同心円上（仮想円ｓ上）の４箇所に１個づつの第１蛍光体１３を、略均等な間隔を有して点在させるように塗布または充填し硬化させる。これにより、第１蛍光体１３がＬＥＤチップ１１の少なくとも周囲に位置して基板１２の表面上に設けられる。

第１蛍光体１３は、青色ＬＥＤチップ１１から放射される青色光を吸収し、この青色光によって赤色発光蛍光体を励起し演色性を改善するための赤色光に変換するもので、その主波長は、例えば、６２０〜６５０ｎｍである。

第２蛍光体１４は、例えば、透明なシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等、本実施例では、シリコーン樹脂からなる液状の透明樹脂に、粒子状のＹＡＧ（黄色発光）蛍光体を、完全に混合・分散させて構成する。この液状の第２蛍光体１４は、ＬＥＤチップ１１と基板１２に点在して設けられた第１蛍光体１３、それぞれを覆うように、換言すれば、同心円状に点在された４個の第１蛍光体１３が描く、仮想円ｓよりも大きい面積をもって、かつ断面がドーム形状をなすように塗布または充填し硬化させる。この際、第２蛍光体１４は、ＬＥＤチップ１１の周囲および上面に接するようにしてＬＥＤチップ１１と各第１蛍光体１３を覆うようにして設けられる。これにより、第２蛍光体１４が第１蛍光体１３とＬＥＤチップ１１を覆い、基板１２側とは反対側に位置して基板１２の表面上に設けられる。

第２蛍光体１４は、青色ＬＥＤチップ１１から放射される青色光を吸収し、青色光によって黄色発光蛍光体を励起して黄色光に変換し、この黄色光と吸収した青色光とが混光して白色光に変換する。この白色光には、第１蛍光体１３で変換された赤色光が混光されて赤みをおびた白色光、すなわち、演色性が改善された電球色の白色光を放射する。第２蛍光体１４の主波長は、例えば、５６５ｎｍである。

この際、第２蛍光体１４には、従来のように蛍光体層に黄色発光蛍光体と共に赤色発光蛍光体が含有されていないことから第２蛍光体１４で変換された黄色光が赤色発光蛍光体に吸収されることがない。黄色光を吸収する赤色発光蛍光体を含有した第１蛍光体１３は、ＬＥＤチップ１１の側面周囲に点在して位置し基板１２に設けられている。

このため、第２蛍光体１４で変換された黄色光は、光放射方向に沿って多くの光が放射され、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に当たることが少なくなる。ただ、基板１２の表面側に放射された青色光および一部逆光する黄色光の一部が第１蛍光体１３に吸収されて赤色光に変換される。これにより、青色光および黄色光が赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に吸収されることが抑制されて光ロスがなくなり発光効率の低下が抑制される。

なお、本実施例において、第１蛍光体１３および第２蛍光体１４の寸法は次のように形成した。第１蛍光体１３の直径は約０．８ｍｍ、第２蛍光体１４の直径は約６ｍｍ、高さ０．３ｍｍ、ＬＥＤチップは０．２５ｍｍ×０．５ｍｍである。なお、第１、第２蛍光体は硬化後の寸法である。なお、第１、第２蛍光体１３、１４は、液状の状態でディスペンサ内に入れられ、上述した所定の場所にディスペンサから滴下して塗布または充填される。

上記により、光軸をｘ−ｘとした外形が略正方形をなし、発光効率の低下が抑制され、かつ演色性が改善された赤みをおびた白色光、すなわち、電球色の白色光を放射する発光モジュール１０が構成される。

上記に構成された発光モジュール１０は、図３に示すように、反射板と組み合わされて発光装置２０が構成される。すなわち、反射板１５は、耐光性、耐熱性および電気絶縁性を有する白色の合成樹脂、本実施例では、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）により、両端に開口部を有する光軸をｙ−ｙとした角形のすり鉢状をなすケース部材として構成する。反射板１５は、略正方形の一端開口部１５ａを有するネック部１５ｂと、略正方形をなす他端開口部１５ｃと、一端開口部１５ａからから他端開口部１５ｃにわたり連続し傾斜して形成された周囲４面からなる反射面１５ｄが一体に形成される。ネック部１５ｂにおける一端開口部１５ａの形状は、略正方形の発光モジュール１０にマトリックス状に配置された全てのＬＥＤチップ１１から放射される光を全て捕捉できるように略正方形をなす形状・大きさに形成する。

上記に構成された反射板１５は、一端開口部１５ａの内面に発光モジュール１０の基板１２の表面側を対向させ、その各辺との間に電気絶縁性を有し、かつ熱伝導性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなる接着剤を塗布して固定する。これにより、発光モジュール１０が一端開口部１５ａに対向して配置されると共に熱的に連結されて固定され、発光モジュール１０の光軸ｘ−ｘと反射板１５の光軸ｙ−ｙが略一致した発光装置２０が構成される。

上記に構成した発光装置２０は、単独、若しくは、複数個を組み合わせて使用することにより、各種の形態や光出力を持つ照明器具が構成される。本実施例においては、上記構成の発光モジュール１０を組み込んだ発光装置２０を１０個使用して、オフィス等施設用の照明器具を構成した。次にその構成を説明する。

本実施例の照明器具３０は、図４に示すように、発光モジュール１０を組み込んだ発光装置２０、発光装置を配設した器具本体３１、発光装置を点灯する点灯装置３５で構成する。器具本体３１は、オフィス等施設用の照明器具を構成するために比較的長く大きな形態をなす本体ケース３２と本体ケースを支持する器台３３からなる。本体ケース３２は、前面側に前面開口部３２ａを、裏面側に裏面開口部を形成した長尺な枠状の部材からなり、塗装鋼板等を折り曲げ加工して構成する。前面開口部３２ａに、上記構成の発光装置２０が１０個、長手方向に直線状に並べられて配設される。なお、１０個の発光装置２０の各発光モジュール１０は、直列になるように配線接続される。

上記に構成された本体ケース３２は、両端部が器台３３に支持される。器台３３は、本体ケース３２と同様に塗装鋼板等からなる長尺なケースで構成され、その上面側の両端部に軸支部３３ａを突出させて形成し、この軸支部３３ａに上記本体ケース３２の両端部を軸支する。これにより、本体ケース３２は軸支部を中心として所定の角度範囲で回動ができるように支持される。また、器台３３の裏面側には照明装置３０を天井等の被設置部に設置するための支持部（図示せず）が形成されている。器台３３の内部には点灯装置３５が内蔵される。なお、点灯装置は器台内でなく天井裏等に別置きで設置されてもよい。

点灯装置３５は、交流電圧１００Ｖを直流電圧２４Ｖに変換して各発光装置２０の各ＬＥＤチップ１１に供給する点灯回路（図示せず）で構成され、点灯回路の出力線が軸支部を介して本体ケース３２に導出され、直列に配線接続された各発光モジュール１０の入力端子に接続されて照明装置３０が構成される。

上記に構成された照明装置３０は、被設置部である天井等に単体、若しくは複数個を送り用ケーブルにより接続させて設置される。設置された照明装置を点灯すると、１０個の発光モジュール１０に配置された各ＬＥＤチップ１１全てが発光し、ＬＥＤチップから放射された光は、各反射板１５の一端開口部１５ａから取り込まれ、一部が反射面１５ｄで反射しながら他端開口部１５ｃを介して本体ケース３２の前面開口部３２ａから放射される。

この際、上述したように、第１蛍光体１３は、青色ＬＥＤチップ１１から放射される青色光を吸収し、この青色光によって赤色発光蛍光体を励起し演色性を改善するための赤色光に変換する。また、第２蛍光体１４は、青色ＬＥＤチップ１１から放射される青色光を吸収し、青色光によって黄色発光蛍光体を励起して黄色光に変換し、この黄色光と吸収した青色光とが混光して白色光に変換する。この白色光には、第１蛍光体１３で変換された赤色光が混光されて赤みをおびた白色光、すなわち、演色性が改善された電球色の白色光が本体ケース３２の前面開口部３２ａから放射される。

同時に、第２蛍光体１４で変換された黄色光は、光放射方向に沿って多くの光が放射され、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に当たることが少なくなり、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に黄色光が吸収されることが抑制されて光ロスがなくなり発光効率の低下が抑制される。

また、天井に設置された照明装置３０は、発光装置２０を１０個、長手方向に配置した構成となっており、例えば、オフィス内に設置され並べられた机等に沿った横長の配光をもった照明を行う。また、各ＬＥＤチップ１１から発生する熱は、基板１２の裏面から放熱されると共に、発光装置２０が支持された鋼板からなる本体ケース３２に伝達され効果的に放熱される。

以上、本実施例によれば、第１蛍光体１３を青色光および第２蛍光体１４の放射波長である黄色光に光吸収性を有する赤色発光蛍光体で構成し、第２蛍光体１４を青色光に光吸収性を有している黄色発光蛍光体で構成したので、第２蛍光体１４から放射される白色光に第１蛍光体１３で変換された赤色光が混光されて赤みをおびた白色光、すなわち、演色性が改善された電球色の白色光を放射させることができる。

また同時に、第１蛍光体１３はＬＥＤチップ１１の側面周囲に点在して基板１２に設け、第２蛍光体１４は各第１蛍光体１３とＬＥＤチップ１１を覆って、基板１２側とは反対側に位置して設けたので、第２蛍光体１４で変換された黄色光は、光放射方向に沿って多くの光が放射され、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に当たることが少なくなり、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に黄色光が吸収されることが抑制されて光ロスがなくなり演色性を改善するための赤色蛍光体を備えるにも拘らず発光効率の低下を抑制することができる。

特に、本実施例によれば、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３、すなわち、青色および第２蛍光体１４の放射波長である黄色光に光吸収性を有する第１蛍光体１３の相対的な表面積を小さくできることから、青色光および黄色光が赤色発光蛍光体に吸収されることが抑制されて外部に取り出せることから、青色光および黄色光を増やせることができ、この効果によって結果的に得られる白色光へのエネルギー変換効率を約１０％程度改善することが可能となる。さらに、本実施例によれば、同一基板１２上に多数のＬＥＤチップ１１を実装するＣＯＢモジュールにすることにより光放射効率が高まると共に、発光効率に優れた照明装置を実現することが可能となる。

また、本実施例によれば、ＬＥＤチップ１１の上面は、第１蛍光体１３で覆われていないため（例えば、後述する実施例３の図７参照）、ＬＥＤチップ１１の上面に、第１蛍光体１３との界面が生じないことから、界面における光の反射ロスが発生しない。これにより、さらに発光効率を向上させることができる。

また、第１蛍光体１３は、ＬＥＤチップ１１のボンディングワイヤｗを避けて配線パターン１２ａの外側に点在させて設けたので、ボンディングワイヤｗの影響を受け難くなり、第１蛍光体１３の塗布または充填作業がし易くなり製造性が向上する。また、第１蛍光体１３は、ＬＥＤチップ１１を埋設することなくＬＥＤチップの影響を受けない側面周囲に点在して設けたため、各種サイズのＬＥＤチップにも対応することができる。さらにはＬＥＤチップのサイズ変更に対しても即、対応することが可能となり製造性が一層向上する。

さらに、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３から放射された赤色光は、そのまま出射されることはなく、必ず黄色発光蛍光体領域である第２蛍光体１４を透過し白色光に混じって光の放射方向に出射されるので、照明装置１０が視認された場合に第１蛍光体１３の赤色発光蛍光体が目立って視認されることが抑制される。これに伴い、赤色発光蛍光体が放射した光と黄色発光蛍光体が放射した光を混ぜるための工夫、例えば蛍光体の光の出射側に平板状等の光拡散部材を配置することを要しない。したがって、この点でも照明装置1 ０の効率の低下を抑制することができる。因みに、光拡散部材を用いると、部品点数が増えるだけではなく、光拡散部材の光透過率が１００％ではないので、光の損失により明るさが低下することは避けられない。しかし、こうした不具合は光拡散部材を用いないで済む本実施例によって解消することができる。

また、各ＬＥＤチップ１１から発生する熱は、基板１２の裏面から放熱されると共に、発光装置２０が支持された鋼板からなる本体ケース３２に伝達され効果的に放熱され、これによって発光効率の低下が一層抑制され、光束低下による照度の低下を防止することができ、所定の光束を十分に得ることができる。同時にＬＥＤの長寿命化を図ることができる。

また、本実施例の発光モジュール１０、すなわち、照明装置は、単独、若しくは、複数個を組み合わせて使用することにより、各種の形態や光出力、さらには各種の配光特性を有するオフィス等施設用の照明装置などを構成することができると共に、演色性が改善され、かつ発光効率の低下が抑制された照明器具３０を提供することができる。

以上、本実施例の照明装置において、ＬＥＤチップ１１は、ＣＯＢ技術を使用して基板１２に実装して構成したが、図５に示すように、ＳＭＤ形で構成してもよい。この場合、基板１２を透明なエポキシ樹脂で構成し、基板の表面側に収容凹部１２ｃを形成し、その底面に図１と同様にしてＬＥＤチップ１１を実装する。さらに、収容凹部１２ｃの内面にアルミニウム等をコーティングして反射面となし、内部に図１と同様にして第１、第２蛍光体１３、１４を塗布または充填する。

また、本実施例において、第１、第２蛍光体１３、１４を構成するための透明樹脂は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂に替えて、透明なシリコーンゴム、シリコーンレジンや他の透光性樹脂を使用してもよい。さらには、透明ガラス、透光性セラミックスを使用してもよい。

また、基板１２をガラスエポキシ材で構成したが、リードフレーム、アルミニウムや銅等のメタルベース基板、セラミックス基板で構成してもよい。基板１２における第１、第２蛍光体１３、１４の下面が支持される表面側は、例えば、銅箔に銀メッキすることにより、あるいはアルミナのような基板を用いることにより、高反射性を持たせることが好ましい。基板への第１、第２蛍光体１３、１４の塗布または充填方法は、空気圧やスクリュー、あるいはジェットタイプのディスペンサ、あるいはスクリーンマスクを用いた真空印刷方法などが有効である。

また、第１蛍光体１３は、例えば、小さなサイコロ状に予め成形した蛍光体を接着剤等で基板に支持するようにしてもよい。これによれば、ＣＯＢによる実装工程などにおいて、蛍光体を配置する場所を自由に選択することが可能となり、製造性を向上させることができる。さらに、第１蛍光体は予め成形されているので第２蛍光体１４の塗布または充填作業の際に、第１蛍光体１３の硬化工程を経ることなく作業を行うことができ、作業性を向上させることができる。

また、第２蛍光体１４は、断面がドーム形状をなすように塗布または充填したが、必ずしもドーム形状である必要はなく、断面が矩形状をなす平板形状になるようにしてもよい。また、ドーム形状内に１個のＬＥＤチップを封入したが複数個のＬＥＤチップを配列させても、上記同様の効果を奏することができる。さらに、個々のＬＥＤチップ１１のみを覆うのではなく、基板１２上にマトリックス状に配設された複数のＬＥＤチップ全体を覆うように塗布または充填させるように構成してもよい。なお、変形例を示す図５には、図１〜図４と同一部分に同一符号を付し、詳細な説明は省略した。

本実施例は、第１蛍光体１３の厚みを半導体発光素子であるＬＥＤチップ１１の高さ以下にして、ＬＥＤチップ１１の側面周囲に設けることにより、演色性が改善されると共に、発光効率の低下をより確実に抑制することが可能な照明装置を提供しようとするものである。すなわち、複数のＬＥＤチップ１１をマトリックス状に実装して外形が略正方形なす発光モジュール１０の一部を断面し拡大して模式的に示した図６（ａ）に示すように、本実施例の照明装置、すなわち、発光モジュール１０は、基板１２の表面上に実装された青色光を放射するＬＥＤチップ１１、基板１２の表面上に平板状に形成される実施例１と同様に赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３、第１蛍光体１３の上側に、第１蛍光体１３とＬＥＤチップ１１を覆って設けられる非赤色蛍光体、本実施例では実施例１と同様に黄色発光蛍光体を含有する第２蛍光体１４で構成し、第１蛍光体１３の厚み寸法ａは、ＬＥＤチップ１１の高さ寸法ｈより小さくなるように平板状に形成してＬＥＤチップ１１の側面周囲に設けられるように構成する。

なお、第１、第２蛍光体１３、１４は、発光モジュール１０においてマトリックス状に実装して配設された複数の各ＬＥＤチップ１１全体に共通して平板状に充填される。また、第１、第２蛍光体１３、１４の成分構成および基板１２への塗布または充填方法は実施例１と同様である。図中１２ａは銅箔に銀メッキを施したパッドであり、実施例１と同様にＬＥＤチップ１１の電極部がボンディングワイヤｗ（図示せず）によって接続される。

これにより、実施例１と同様に、第１蛍光体１３がＬＥＤチップ１１の少なくとも周囲に位置して基板１２の表面上に設けられる。また、第２蛍光体１４が第１蛍光体１３とＬＥＤチップ１１を覆って基板１２側とは反対側に位置して基板１２の表面上に設けられる。この際、第２蛍光体１４は、ＬＥＤチップ１１の上面および周囲の一部に接するようにしてＬＥＤチップ１１と各第１蛍光体１３を覆うようにして設けられる。

上記構成によれば、実施例１と同様に、第１蛍光体１３は、青色ＬＥＤチップ１１から放射される青色光を吸収し、この青色光によって赤色発光蛍光体を励起し演色性を改善するための赤色光に変換する。

第２蛍光体１４は、青色ＬＥＤチップから放射される青色光を吸収し、青色光によって黄色発光蛍光体を励起して黄色光に変換し、この黄色光と吸収した青色光とが混光して白色光に変換する。この白色光には、第１蛍光体１３で変換された赤色光が混光されて赤みをおびた白色光、すなわち、演色性が改善された電球色の白色光を放射する。

この際、第２蛍光体１４には、赤色発光蛍光体が含有されていないことから第２蛍光体１４で変換された黄色光が吸収されることがない。黄色光を吸収する赤色発光蛍光体を含有した第１蛍光体１３は、その厚み寸法ａをＬＥＤチップ１１の高さ寸法ｈより小さくして形成し、ＬＥＤチップ１１の側面周囲に位置して基板１２の表面上に配設されている。このため、第２蛍光体１４で変換された黄色光は、光軸ｘ−ｘを中心とした光放射方向に沿って多くの光が放射され、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に当たることが少なくなる。ただ、基板１２の表面側に放射された青色光および一部逆光した黄色光の一部が第１蛍光体１３に吸収されて赤色光に変換される。これにより、青色光および黄色光が赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に吸収されることが抑制され光ロスがなくなり発光効率の低下が抑制される。

本実施例によれば、第１蛍光体１３は、平板状に形成してＬＥＤチップ１１の側面周囲に設けられるように構成すればよく、製造性に優れた照明装置が構成される。すなわち、黄色発光蛍光体である第２蛍光体１４の量に対する赤色発光蛍光体からなる第１蛍光体１３の量の比率は、約１０％以下であり、この少量の第１蛍光体１３を、例えば、実施例１のようにＬＥＤチップ１１の近傍に点在させて塗布または充填する場合、赤色発光蛍光体の塗布量または充填量をバラツキなく均等にすることは難しい作業となり、塗布量または充填量のバラツキが生じて色度と発光効率のバラツキを引き起こし易い。

これに対し、本実施例によれば、第１蛍光体１３は基板１２の表面上に平板状に形成すればよく、ＬＥＤチップ１１の側面周囲への塗布量または充填量が比較的バラツキなく均等に配設することができる。これにより、色バラツキがなく、かつ演色性を改善しつつ発光効率の低下を抑制することが可能な照明装置を提供することができる。

本実施例において、図６（ｂ）に示すように、第１、第２蛍光体１３、１４は、実施例１と同様に発光モジュール１０においてマトリックス状に実装して配設された複数の個々の各ＬＥＤチップ１１にそれぞれ対応して充填し、第２蛍光体１４はドーム形状に形成してもよい。この構成によっても上記同様の作用効果を奏することができる。なお、本実施例を示す、図６には、実施例１の図１〜図５と同一部分に同一符号を付し詳細な説明は省略した。また、本実施例のおける他の構成、作用、作用効果、変形例等は実施例１と同様である。

本実施例は、第１蛍光体１３を半導体発光素子であるＬＥＤチップ１１を埋設して側面周囲を含む全周に設けられることにより、演色性が改善されると共に、発光効率の低下をより確実に抑制することが可能な照明装置を提供しようとするものである。すなわち、複数のＬＥＤチップ１１をマトリックス状に実装して外形が略正方形なす発光モジュール１０の一部を断面し拡大して模式的に示した図７（ａ）に示すように、本実施例の照明装置１０は、基板１２の表面上に実装された青色光を放射するＬＥＤチップ１１、基板１２の表面上にＬＥＤチップ１１を埋設して側面周囲を含む全周に形成される実施例１、２と同様に赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３、第１蛍光体１３の上側にＬＥＤチップ１１および第１蛍光体１３を埋設して形成される非赤色蛍光体、本実施例では実施例１、２と同様に黄色発光蛍光体を含有する第２蛍光体１４で構成する。

また、赤色蛍光体を含有する第１蛍光体１３は、蛍光体濃度を濃くすることにより、赤色発光蛍光体層の体積を小さくし、第２蛍光体１４で変換された黄色光が赤色発光蛍光体層に入射する確率を低下させている。本実施例において、第１蛍光体１３における赤色発光蛍光体の重量密度は約１０％で、第２蛍光体１４における黄色発光蛍光体の重量密度は約７％にした。

なお、第１、第２蛍光体１３、１４は、発光モジュール１０においてマトリックス状に実装して配設された複数の個々のＬＥＤチップ１１にそれぞれ対応して充填される。また、第１、第２蛍光体１３、１４の成分構成および基板１２への塗布または充填方法は実施例１、２と同様である。

これにより、実施例１、２と同様に、第１蛍光体１３がＬＥＤチップ１１の少なくとも周囲に位置して基板１２の表面上に設けられる。また、第２蛍光体１４が第１蛍光体１３とＬＥＤチップ１１を覆って基板１２側とは反対側に位置して基板１２の表面上に設けられる。この際、第２蛍光体１４は、ＬＥＤチップ１１に接することなく、第１蛍光体１３を介在させて間接的にＬＥＤチップ１１を覆うように設けられる。

上記構成によれば、実施例１、２と同様に、第１蛍光体１３は、青色ＬＥＤチップ１１から放射される青色光を吸収し、この青色光によって赤色発光蛍光体を励起し演色性を改善するための赤色光に変換する。

第２蛍光体１４は、青色ＬＥＤチップ１１から放射される青色光を吸収し、青色光によって黄色発光蛍光体を励起して黄色光に変換し、この黄色光と吸収した青色光とが混光して白色光に変換する。この白色光には、第１蛍光体１３で変換された赤色光が混光されて赤みをおびた白色光、すなわち、演色性が改善された電球色の白色光を放射する。

この際、第２蛍光体１４には、赤色発光蛍光体が含有されていないことから第２蛍光体１４で変換された黄色光が吸収されることがない。黄色光を吸収する赤色発光蛍光体を含有した第１蛍光体１３は、ＬＥＤチップ１１を埋設して側面周囲を含む全周に位置して基板１２の表面上に設けられている。このため、第２蛍光体１４で変換された黄色光は、光軸ｘ−ｘを中心とした光放射方向に沿って多くの光が放射され、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に当たることが少なくなる。ただ、基板１２の表面側に放射された青色光および一部逆光する黄色光の一部が第１蛍光体１３に吸収されて赤色光に変換される。これにより、青色光および黄色光が赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３に吸収されることが抑制される。同時に赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３は、蛍光体濃度を濃くすることにより、赤色発光蛍光体層の体積を小さくし、第２蛍光体１４で変換された黄色光が赤色発光蛍光体層に入射する確率が低下する。これら作用により青色光および黄色光が第１蛍光体１３に吸収されることがより一層抑制され、光ロスがなくなり発光効率の低下が抑制される。

本実施例によれば、第１蛍光体１３は、ＬＥＤチップ１１を埋設して側面周囲を含む全周に設けることにより、ＬＥＤチップ１１の形状と略相似形をなす形状で第１蛍光体１３と第２蛍光体１４を構成することが可能となり、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３で変換された光が黄色発光蛍光体を含有する第２蛍光体１４を通過して外部に出射するまでの光路長が略同一になり角度色差（観察角度毎の色の差）が抑制される。これにより、角度色差が抑制され、かつ演色性を改善しつつ発光効率の低下を抑制することが可能な照明装置を提供することができる。

本実施例において、図７（ｂ）に示すように、第１蛍光体１３は球面形状に形成してもよい。この構成によれば、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３の体積をより小さくすることができ、第２蛍光体１４で変換された黄色光が赤色発光蛍光体層に入射する確率をより一層、低下させることができる。

さらに、図７（ｃ）に示すように、第１蛍光体１３と第２蛍光体１４をそれぞれ球面形状に形成してもよい。この構成によれば、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３の体積をより小さくすることができ、第２蛍光体１４で変換された黄色光が赤色発光蛍光体層に入射する確率を、より一層低下させることができると共に、第１蛍光体１３と第２蛍光体１４が相似形状となり、赤色発光蛍光体を含有する第１蛍光体１３で変換された光が黄色発光蛍光体を含有する第２蛍光体１４を通過して外部に出射するまでの光路長が同一になり、より確実に角度色差を抑制することができる。本例において、赤色発光蛍光体である第１蛍光体１３の重量密度は約１０％、球面形状の寸法は、ｒ１＝０．８ｍｍ、φ１＝１ｍｍ、ｈ１＝０．２ｍｍに形成したのに対し、黄色発光蛍光体を含有する第２蛍光体１４の重量密度が約７％、球面形状の寸法は、ｒ２＝４ｍｍ、φ２＝５ｍｍ、ｈ２＝１ｍｍに形成した（図７（ｄ））。

なお、本実施例を示す、図７には、実施例１、２の図１〜図６と同一部分に同一符号を付し詳細な説明は省略した。また、本実施例のおける他の構成、作用、作用効果、変形例等は実施例１、２と同様である。以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。

１０ 照明装置
１１ 半導体発光素子
１２ 基板
１３ 第１蛍光体
１４ 第２蛍光体
３０ 照明器具
３１ 器具本体
３５ 点灯装置

Claims (5)

1. 青色光を放射する半導体発光素子と；
   半導体発光素子を配設する基板と；
   半導体発光素子の少なくとも周囲に設けられ、青色光および第２蛍光体の放射波長に光吸収性を有する第１蛍光体と；
   第１蛍光体と半導体発光素子を覆って設けられる青色光に光吸収性を有している第２蛍光体と；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 前記第１蛍光体は、半導体発光素子の側面周囲に点在して設けられることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記第１蛍光体の厚みは、半導体発光素子の高さ以下にして、半導体発光素子の側面周囲に設けられることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 前記第１蛍光体は、半導体発光素子を埋設して側面周囲を含む全周に設けられることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
5. 請求項１ないし４いずれか一記載の照明装置と；
   照明装置を配設した器具本体と；
   照明装置を点灯する点灯装置と；
   を具備することを特徴とする照明器具。
   

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