JP2012146691A - Ｌｅｄ照明灯 - Google Patents

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宏司 伏見
Keiji Inoue
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Abstract

【課題】ＬＥＤを光源とし波長変換により一様な色の光を放出させることができるＬＥＤ照明灯を提供する。
【解決手段】本発明は、回路基板上２に設置された発光ダイオード４と、回路基板上に発光ダイオードの光出力面を半球面状に覆うように設置された光透過性のＬＥＤカバー７と、ＬＥＤカバーの内面側に形成された、発光ダイオードからの光の波長を変換する蛍光体層８とを備え、蛍光体層８は、発光ダイオード４から輝度の比較的高い光が当たる部分の層厚を発光ダイオードから輝度の比較的低い光が当たる部分よりも厚くし、蛍光体層の層厚を不等にしたＬＥＤ照明灯１を特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光波長変換型のＬＥＤ照明灯に関する。
一般に、発光ダイオードＬＥＤは所定の波長の光のみを放出する単色性を有する。そこで、ＬＥＤを光源として白色光を得るＬＥＤ照明灯として、例えば、特開２００９−３８３０４号公報（特許文献１）に記載されているような、青色若しくは紫外線発光するＬＥＤに対してその発光面をＬＥＤカバーにて覆い、ＬＥＤカバーの内面にＬＥＤからの光の波長を変換する蛍光体層を形成した構成のＬＥＤ照明灯が知られている。
基板上に設置されたＬＥＤはその発光面から直上方向に放出される光の輝度が高く、水平方向に至るに従って輝度が低まる輝度分布特性（配光特性）を有している。ところが、特許文献１のＬＥＤ照明灯の場合、ＬＥＤカバーの内面に形成された蛍光体層の層厚をＬＥＤカバーの周縁部分から頂点部分に至るまで均一にしている。そのため、ＬＥＤからの光の輝度が高いＬＥＤカバーの頂点部分と輝度が低い周縁部分とで蛍光体層により波長変換される光の量と波長変換されずに透過する光の量との割合が異なる。この結果、発光装置を外から見たときに中央部分と周縁部分とで光の色が異なり、一様な色の光が得られない問題点があった。
特開２００９−３８３０４号公報
本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、ＬＥＤを光源とし波長変換により一様な色の光を放出させることができるＬＥＤ照明灯を提供することを目的とする。
本発明は、回路基板上に設置された発光ダイオードと、前記回路基板上に前記発光ダイオードの光出力面を半球面状に覆うように設置された光透過性のＬＥＤカバーと、前記ＬＥＤカバーの内面側に形成された、前記発光ダイオードからの光の波長を変換する蛍光体層とを備え、前記蛍光体層は、前記発光ダイオードから輝度の比較的高い光が当たる部分の層厚を前記発光ダイオードから輝度の比較的低い光が当たる部分よりも厚くし、前記蛍光体層の層厚を不等にしたＬＥＤ照明灯を特徴とする。
本発明のＬＥＤ照明灯によれば、ＬＥＤカバーの内面側に形成した蛍光体層を、発光ダイオードから輝度の比較的高い光が当たる部分の層厚を輝度の比較的低い光が当たる部分よりも厚くしたことで、ＬＥＤから輝度の高い光が当たるＬＥＤカバーの頂点部分と輝度の低い光が当たる周縁部分とで蛍光体層により波長変換される光の量と波長変換されずに透過する光の量との割合を揃え、中央部分でも周縁部分でも一様な色の光を放出することができる。
本発明の１つの実施の形態のＬＥＤ照明灯の断面図。 上記実施の形態のＬＥＤ照明灯に採用したＬＥＤカバーの製造工程の説明図。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は、本発明の１つの実施の形態のＬＥＤ照明灯を、その配光特性と共に示している。本実施の形態のＬＥＤ照明灯１は、回路基板２に配線パターン３を形成し、配線パターン３の上に例えば青色発光ダイオードのような発光ダイオード（ＬＥＤ）４を搭載し、配線パターン３とＬＥＤ４のアノード、カソードの電極５とをボンディングワイヤ６にて接続している。そして、ＬＥＤ４の発光面の全体をガラスのような光透過性、半球面状のＬＥＤカバー７にて覆っている。このＬＥＤカバー７は回路基板２に対して接着してある。
ＬＥＤカバー７の内面には、例えば、白色発光用のシリケート系蛍光体の蛍光体層８が形成してある。ＬＥＤカバー７の内側の空間は空気層９である。
蛍光体層８は、ＬＥＤカバー７の周縁部分から頂点に行くに従って漸次層厚が増加するようになっている。回路基板２上に設置されたＬＥＤ４はその発光面から直上方向に放出される光の輝度が高く、水平方向に至るに従って輝度が低まる輝度分布特性（配光特性）１０を有している。そこで、本実施の形態では、ＬＥＤ４からの光の輝度が高いＬＥＤカバー７の頂点部分では蛍光体層８の層厚を厚くし、ＬＥＤ４からの光の輝度が低い周縁部分に行くに従って蛍光体層８の層厚を薄くすることで蛍光体層８により波長変換されてＬＥＤカバー７から放出される光の量と波長変換されずにＬＥＤカバー７を透過する光の量との割合が同等になるようにしている。
ＬＥＤカバー７に対して不等厚の蛍光体層８を形成する方法は、次による。図２（ａ）に示すように、ＬＥＤカバー７の凹面側を上向きにして、蛍光体粉末８′を溶かし込んだ溶剤１１をＬＥＤカバー７の凹面内に満たす。
ここで、蛍光体粉末８′には、白色光を取り出すためにはシリケート系蛍光体の粉末を用い、溶剤１１としては、例えば、ミクニペイント株式会社製の超耐候性塗料「スプラ」シリーズの中の次のものを用いることができる。
硬化剤：Ｎｏ．９１６−１６２、ＮＹクリヤーＳＰ ［Ｐ］
密着性向上剤：Ｎｏ．９−９９４５、密着性向上剤ＨＮ
希釈剤：Ｎｏ．９−００４８、ＮＹシンナー
次に、ＬＥＤカバー７の凹面内に蛍光体粉末８′を溶かし込んだ溶剤１１を満たした後、溶剤１１を乾燥させる。図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、溶剤１１の乾燥工程で、溶剤１１は水平な液面から漸次気化、消散してゆく。このとき、溶剤１１の消散が進み、その液面が低くなって行くに従い蛍光体粉末８′の濃度が漸次に濃くなってゆく。この結果として、図２（ｄ）に示すように、溶剤１１が完全に気化、消散した乾燥状態でＬＥＤカバー７の内面に残った蛍光体粉末８′は、ＬＥＤカバー７の周縁部分から頂点部分に行くのに従って重力の影響で漸次層厚が増して行く形の層厚分布をなす蛍光体層８となる。
上記の構成のＬＥＤ照明灯１を対してそのＬＥＤ４を発光させると、ＬＥＤ４の配光特性１０は図１に示したものであるので、蛍光体層８により波長変換されてＬＥＤカバー７から放出される光の量と波長変換されずにＬＥＤカバー７を透過する光の量との割合が同等になる。このため、発光しているＬＥＤ照明灯１を外から見ると、真上から見ても横方向から見てもほぼ同じ白色で発光しているように見せることができる。
尚、上記の実施の形態では白色発光のＬＥＤ照明灯１について説明したが、発光色は白色に限られることはなく、用いるＬＥＤの種類と蛍光体の種類に応じて他の種々の色を発光させることができる。また光透過性のＬＥＤカバーについても、それがカバーするＬＥＤチップの数と配置により略トンネル穴状にすることもあり得る。そしてトンネル穴状の場合にも頂点部分で蛍光体層厚を厚くし、周縁部分で層厚を薄くする。
１ ＬＥＤ照明灯
２ 回路基板
３ 配線パターン
４ ＬＥＤ
５ 電極
６ ボンディングワイヤ
７ ＬＥＤカバー
８ 蛍光体層
１０ 配光特性

Claims (3)

  1. 回路基板上に設置された発光ダイオードと、
    前記回路基板上に前記発光ダイオードの光出力面を半球面状に覆うように設置された光透過性のＬＥＤカバーと、
    前記ＬＥＤカバーの内面側に形成された、前記発光ダイオードからの光の波長を変換する蛍光体層とを備え、
    前記蛍光体層は、前記発光ダイオードから輝度の比較的高い光が当たる部分の層厚を前記発光ダイオードから輝度の比較的低い光が当たる部分よりも厚くし、前記蛍光体層の層厚を不等にしたことを特徴とするＬＥＤ照明灯。
  2. 前記蛍光体層は、前記ＬＥＤカバーの周縁部分から頂点に行くに従って漸次層厚を増加させたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯。
  3. 前記発光ダイオードは、青色発光するものであり、
    前記蛍光体層は、前記発光ダイオードからの青色光を白色光に変換するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明灯。
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