JP2012191225A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3つの青色LED2、4と、紫外、近紫外、あるいは青色LEDの何れかの短波長発光素子とその短波長発光素子の光により励起し橙〜赤色の光を呈する蛍光部材とからなる赤色系LED3と、3つの青色LED2、4のうち青色LED4と赤色系LED3が対角線上に位置するように3つの青色LED2、4と赤色系LED3が2×2配列されていると共に、少なくとも赤色系LED3と対角線上に位置する青色LED4と他のLED2との間に、互いに光が入射しないようにリブ8を有するパッケージ1と、青色LED4を除く2つの青色LED2を封止し、青色LED2の光により励起して青色波長と赤色波長との中間波長領域の発光色を呈する蛍光材料5とを備えた。
【選択図】図13
Description
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施の形態1に係る発光装置の構成を示す平面図及び断面図である。
図1において、パッケージ基板1には、青色光を発する青色LEDチップ4(青色発光素子)と、青色光、近紫外光、あるいは紫外光を発する2つの短波長LEDチップ2(短波長発光素子)と、赤色光を発する赤色LEDチップ3(長波長発光素子)とが実装されている。このパッケージ基板1は、セラミックス、金属などの高熱伝導材料、あるいはチップ発熱に耐えられる耐熱性樹脂材料などで構成されている。なお、LEDの自己発熱による発光効率の低下防止、及びその熱を効率よくパッケージ外部へ伝達するために、それら材料を組み合わせた構成としてもよい。また、パッケージ基板1は、LEDを実装するLED実装基板であり、その内側表面には、光反射効率を高めるために、塗装、メッキ、蒸着などにより拡散あるいは鏡面性の高反射面が形成されている。
蛍光体は、青色LEDチップにより励起する材料であって、目的とする合成白色のおよそ青色光と赤色光との中間に位置する黄〜緑色の中間波長を補う波長域で連続的に広帯域発光(発光半値幅50〜100nm 程度の蛍光体を単一、または複数種合成とする)するものを選定する。このとき青色LEDチップ2、赤色LEDチップ3の発光要素、及び短波長(青色)LEDチップ2+蛍光体の発光要素の発光スペクトルを同時に表現すると、図3に示すように、短波長領域発光スペクトル11(青色LEDチップ2)、長波長領域発光スペクトル13(赤色LEDチップ3)、波長軸(横軸)で青と赤との中間で連続的な発光波長成分を有する中間波長領域発光スペクトル12(短波長(青色)LEDチップ2+蛍光体)となる。なお、図中の縦軸は任意の相対強度である。
図3及び図8では、長波長発光素子を橙〜赤色系LEDチップで構成したが、図1で短波長LEDチップ2として示した紫外、近紫外、あるいは青色LEDチップと、それに励起発光する橙〜赤色蛍光体とにより構成してもよい。
図13は本発明の実施の形態2に係る発光装置の構成を示す平面図及び断面図である。
本実施の形態においては、2つの短波長LEDチップ2のうち1つの短波長LEDチップ2(紫外、近紫外、あるいは青色LEDチップ)のキャビティには、例えば赤系蛍光体樹脂17により封止されている。例えば青色LEDチップ+赤系蛍光体17とする場合は、CaAlSiN3:Eu2+ やCaS:Eu のような比較的発光半値幅が広い蛍光体が知られており、この 場合は、長波長領域で広範囲の連続波長を再現できるため、調整色温度により演色性が極端に低下するようなことはない。図14はそのような赤色発光要素を含む発光要素を示した図で、短波長領域発光スペクトル11(青色LEDチップ2)、中間波長領域発光スペクトル12、長波長領域発光スペクトル13(短波長LEDチップ2+赤系蛍光体17)を示している。
図18は本発明の実施の形態3に係る発光装置の構成を示す平面図及び断面図である。
本実施の形態は、青色LEDチップ4、短波長LEDチップ2+蛍光体、赤色LEDチップ3の他に、発光要素としてさらに緑色LEDチップ19を加えて構成されるLEDパッケージ7である。この場合は、中間発光領域を青色LEDチップ+蛍光体、または紫外あるいは近紫外LEDチップ+蛍光体とした構成で、それぞれ図19及び図20に示す発光要素で発光スペクトルを表すことができる。緑色LEDチップ19は、例えば発光ピークが500〜550nm程度にあるものを用いる。この波長域か可視効率が高いため、この構成のように狭域の緑色発光スペクトル20を加えた合成白色は、緑方向での色補正を行いたい場合、あるいは発光効率向上を目的とする場合に有効に作用する。この場合も図11で説明した内容に沿った例えば図21の制御系を備えることで、色光の安定した色温度の可変が可能な光源装置を得ることができる。
Claims (9)
- 少なくとも発光強度が最大となる波長が同じ3つの青色LEDと、
紫外、近紫外、あるいは青色LEDの何れかの短波長発光素子と、その短波長発光素子の光により励起し橙〜赤色の光を呈する蛍光部材とからなる赤色系LEDと、
前記3つの青色LEDのうち1つの青色LEDと前記赤色系LEDが対角線上に位置するように前記3つの青色LEDと前記赤色系LEDが2×2配列されていると共に、少なくとも前記赤色系LEDと対角線上に位置する青色LEDと他のLEDとの間に、互いに光が入射しないようにリブが設けられたパッケージと、
前記赤色系LEDと対角線上に位置する青色LEDを除く2つの青色LEDを封止し、当該青色LEDの光により励起して青色波長と赤色波長との中間波長領域の発光色を呈する蛍光材料と
を備えたことを特徴とする発光装置。 - 色度座標における前記蛍光材料の色度点と、赤色系LEDの色度点と、青色LEDの色度点とを結んだ直線で囲まれる領域が、少なくともJIS Z9112 で規定される蛍光ランプ光源色の色度範囲の5つの四辺形領域の一部を含むことを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記赤色系LEDと対角線上に位置する青色LEDのみをリブで囲み、その他のLEDを前記蛍光材料を含む樹脂で封止したことを特徴とする請求項1又は2記載の発光装置。
- 前記赤色系LEDと対角線上に位置する青色LED及び前記赤色系LEDを透光性樹脂で封止し、残りの青色LEDを前記蛍光材料を含む樹脂で封止した後に、その上部を共通の部材で覆ったことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の発光装置。
- 少なくとも前記樹脂中に光拡散フィラーを混合させたことを特徴とする請求項4記載の発光装置。
- 前記赤色系LEDの表面に紫外〜近紫外領域の光を反射または吸収する部材を設けたことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記3つの青色LED及び前記赤色系LEDの発光強度を独立に可変としたことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記赤色系LEDと対角線上に位置する青色LEDを緑色LEDに置き換え、当該緑色LEDの発光強度を独立に可変としたことを特徴とする請求項7記載の発光装置。
- 色温度を設定する色温度設定部と、
本発光装置の周囲温度及び発光色を検出する状態検出部と、
前記色温度設定部により設定された色温度と前記状態検出部により検出された周囲の温度状態とに基づいて前記3つの青色LED及び前記赤色系LEDの発光強度を調整する制御部と
を備えたことを特徴とする請求項7又は8記載の発光装置。
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