JP2013128052A

JP2013128052A - 発光装置及びそれを用いた照明器具

Info

Publication number: JP2013128052A
Application number: JP2011277084A
Authority: JP
Inventors: Yang Kim; 亮金
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-27

Abstract

【課題】色ムラを低減させた発光装置及びそれを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】発光装置１は、ＬＥＤ基板１０と、長方形状の発光面１１ａを有しＬＥＤ基板１０に実装されるＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１を覆うようにして配置される半球状の蛍光体層１２とを備える。ＬＥＤチップ１１及び蛍光体層１２は、ＬＥＤチップ１１の発光面１１ａと直交する方向から見た際にＬＥＤチップ１１の中心と蛍光体層１２の中心とが一致しないようにずらして配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及びそれを用いた照明器具に関するものである。

従来より、ＬＥＤチップを用いた発光装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。この発光装置は、リードフレームと、リードフレームに取り付けられる平面視矩形状のＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆うようにしてリードフレームに取り付けられる半球状の蛍光体層とを備える。この発光装置では、ＬＥＤチップから放射された光の一部が蛍光体層で色変換され、色変換された光と色変換されなかった光が混色されて外部に放射される。

特開２００５−３０２９４４号公報

ところで、ＬＥＤチップの形状としては正方体や長方体のものが多く、例えば図７（ａ）（ｂ）に示すように長方形状の発光面１１ａを有する長方体状のＬＥＤチップ１１を用い、このＬＥＤチップ１１を覆う蛍光体層１２を半球状とした場合、ＬＥＤチップ１１の発光面１１ａの中心と蛍光体層１２の中心を一致させた状態では、発光面１１ａの長辺から蛍光体層１２の外表面までの距離Ｌ１，Ｌ２と、発光面１１ａの短辺から蛍光体層１２の外表面までの距離Ｌ３，Ｌ４が異なる。そして、蛍光体層１２に含まれる蛍光体が均一である場合、蛍光体層１２を抜けるまでの距離が長くなるほど色変換される光の割合が大きくなる。したがって、発光面１１ａの２つの長辺からそれぞれ長辺と直交する２つの方向Ｚ１，Ｚ２に放射される光と、発光面１１ａの２つの短辺からそれぞれ短辺と直交する２つの方向Ｘ１，Ｘ２に放射される光では色変換される光の割合が異なり、その結果、色ムラが生じるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、色ムラを低減させた発光装置及びそれを用いた照明器具を提供することにある。

本発明の発光装置は、ＬＥＤ基板と、長方形状の発光面を有しＬＥＤ基板に実装されるＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆うようにして配置される半球状又は正方体状の蛍光体層とを備える。ＬＥＤチップ及び蛍光体層は、発光面と直交する方向から見た際にＬＥＤチップの中心と蛍光体層の中心とが一致しないようにずらして配置される。

この発光装置において、発光面と直交する方向から見た際に、発光面の各長辺と直交する第１の軸に沿った各長辺から蛍光体層の外表面までの距離、及び、第１の軸と直交する第２の軸に沿った発光面の各短辺から蛍光体層の外表面までの距離のうちの何れか３つが等しくなるようにＬＥＤチップ及び蛍光体層が配置されるのも好ましい。

本発明の照明器具は、上記の発光装置を複数備え、各々の発光装置は、上記の距離が他の３辺と異なる残りの１辺が内側を向くようにして配置される。

色ムラを低減させた発光装置及びそれを用いた照明器具を提供することができるという効果がある。

実施形態１の発光装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。実施形態２の発光装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。（ａ）、（ｂ）は照明器具の一例を示す正面図である。（ａ）〜（ｃ）は同上の別の例を示す正面図である。（ａ）〜（ｃ）は同上のさらに別の例を示す正面図である。（ａ）、（ｂ）は同上のさらにまた別の例を示す正面図である。従来の発光装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。

以下に、発光装置及びこの発光装置を用いた照明器具の実施形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１（ａ）は本実施形態の発光装置１の斜視図、図１（ｂ）は正面図である。この発光装置１は、ＬＥＤ基板１０と、ＬＥＤ基板１０の上面に実装されるＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１を覆うようにして配置される半球状の蛍光体層１２とを主要な構成として備える。

ＬＥＤ基板１０は、例えば放熱性がよく表面に絶縁層が形成された矩形板状の金属基板であって、ＬＥＤチップ１１に給電するための配線パターン１０ａ〜１０ｃ（図３（ａ）参照）が設けられている。なお、ＬＥＤチップ１１の発熱量が小さい場合には、金属基板の代わりにガラスエポキシ基板や紙フェノール基板を用いてもよい。

ＬＥＤチップ１１は、長方形状の発光面１１ａを有する長方体状の青色発光ダイオードであって、例えばＡｌＮなどのサブマウントを介してＬＥＤ基板１０に実装されており、ボンディングワイヤ１３（図３（ａ）参照）により配線パターン１０ａ〜１０ｃに接続される。なお、ボンディングワイヤ１３にはＡｕ（金）を用いるのが好ましいが、Ａｕに限定されるものではない。ここに、ＬＥＤチップ１１の長辺及び短辺からは、それぞれ各辺と直交する方向に略均一に光が放射されるものとする。

蛍光体層１２は、透明樹脂と蛍光体を混合して成形された液状透光性樹脂であり、ＬＥＤ基板１０に実装されたＬＥＤチップ１１を覆うようにしてＬＥＤ基板１０に取り付けられる。そして、ＬＥＤチップ１１から放射された光が蛍光体層１２に入射されると、その一部が蛍光体に衝突して励起され、励起された光と励起されなかった光とが混色されて外部に照射される。例えば、蛍光体として赤色蛍光体と緑色蛍光体を用いた場合には、演色性の高い白色光が外部に照射される。なお、蛍光体は赤色蛍光体や緑色蛍光体に限定されるものではなく、例えば色調整や演色性を高めるなどの目的に応じて適宜選択すればよく、また蛍光体の種類についても１種類でもいいし、３種類以上でもよい。

ここで、図７（ａ）（ｂ）は従来の発光装置１を示しており、図７（ｂ）はＬＥＤチップ１１の発光面１１ａと直交する方向から見たときの平面図である。この発光装置１では、ＬＥＤチップ１１の発光面１１ａの中心と蛍光体層１２の中心とが一致するようにＬＥＤチップ１１及び蛍光体層１２が配置されている。その結果、発光面１１ａの各長辺から蛍光体層１２の外表面までのＺ軸（長辺と直交する軸）に沿った各距離Ｌ１，Ｌ２がＬ１＝Ｌ２の関係にあり、また発光面１１ａの各短辺から蛍光体層１２の外表面までのＸ軸（短辺と直交する軸）に沿った各距離Ｌ３，Ｌ４がＬ３＝Ｌ４（＜Ｌ１）の関係にある。したがってこの場合には、発光面１１ａの２つの長辺からそれぞれ長辺と直交する２つの方向Ｚ１，Ｚ２に放射される光と、発光面１１ａの２つの短辺からそれぞれ短辺と直交する２つの方向Ｘ１，Ｘ２に放射される光では色変換される光の割合が異なり、結果的に照射光に色ムラが生じてしまう。

そこで本実施形態では、図１（ｂ）に示すように蛍光体層１２に対してＬＥＤチップ１１をＸ軸方向にずらして配置しており、その結果、発光面１１ａの２つの長辺からそれぞれ長辺と直交する２つの方向Ｚ１，Ｚ２に放射される光と、一方（図１（ｂ）中の左側）の短辺から短辺と直交する方向Ｘ２に放射される光の色ムラを低減することができる。特に、発光面１１ａの各長辺から蛍光体層１２の外表面までのＺ軸に沿った各距離Ｌ１，Ｌ２と、発光面１１ａの一方の短辺から蛍光体層１２の外表面までのＸ軸に沿った距離Ｌ３とを等しくした場合には、上記の３方向Ｘ２，Ｚ１，Ｚ２に放射される光を略同じ色にすることができ、２方向に放射される光が略同じ色となる従来の発光装置１に比べて色ムラを低減することができる。ここに本実施形態では、Ｚ軸により第１の軸が構成され、Ｘ軸により第２の軸が構成される。

（実施形態２）
発光装置１の実施形態２を図２に基づいて説明する。図２（ａ）は本実施形態の発光装置１の斜視図、図２（ｂ）は正面図である。実施形態１では蛍光体層１２に対してＬＥＤチップ１１をＸ軸方向にずらしているが、本実施形態ではＺ軸方向にずらしている。なお、それ以外の構成は実施形態１と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤ基板１０とＬＥＤチップ１１と蛍光体層１２とを主要な構成として備える。

本実施形態では、図２（ｂ）に示すように蛍光体層１２に対してＬＥＤチップ１１をＺ軸方向にずらして配置しており、その結果、発光面１１ａの２つの短辺からそれぞれ短辺と直交する２つの方向Ｘ１，Ｘ２に放射される光と、一方（図２（ｂ）中の上側）の長辺から長辺と直交する方向Ｚ１に放射される光の色ムラを低減することができる。特に、発光面１１ａの各短辺から蛍光体層１２の外表面までのＸ軸に沿った各距離Ｌ３，Ｌ４と、発光面１１ａの一方の長辺から蛍光体層１２の外表面までのＺ軸に沿った距離Ｌ１とを等しくした場合には、上記の３方向Ｘ１，Ｘ２，Ｚ１に放射される光を略同じ色にすることができ、２方向に放射される光が略同じ色となる従来の発光装置１に比べて色ムラを低減することができる。ここに本実施形態においても、Ｚ軸により第１の軸が構成され、Ｘ軸により第２の軸が構成される。

（実施形態３）
照明器具の実施形態を図３〜図６に基づいて説明する。図３（ａ）は上述の実施形態１で説明した発光装置１を用いた照明器具の正面図である。この照明器具は、それぞれ８個の発光装置１で構成された２組の直列回路が並列に接続されており、ＬＥＤ基板１０に設けられた配線パターン１０ａ〜１０ｃを介して各直列回路に点灯電力が給電される。なお、各配線パターン１０ａ〜１０ｃと隣接する発光装置１との間、及び、隣接する発光装置１，１間はボンディングワイヤ１３により電気的に接続されている。ここに本例では、実施形態１で説明した発光装置１が四隅に配置されており、さらにこれらの発光装置１は蛍光体層１２の外表面までの距離が他の３辺と異なる残りの１辺を内側に向けた状態で配置されている。また残りの発光装置１は、ＬＥＤチップ１１の中心と蛍光体層１２の中心が一致するように配置されたものであり、外周に配置される８個の発光装置１はＬＥＤチップ１１の長手方向が周方向となるように配置され、内側に配置される４個の発光装置１はＬＥＤチップ１１の長手方向が左右方向となるように配置されている。そして、実施形態１で説明した発光装置１はＸ軸方向（発光面１１ａの短辺と直交する方向）にＬＥＤチップ１１をずらして配置したものであるから、発光面１１ａの各長辺から蛍光体層１２の外表面までの距離はすべての発光装置１で同じである。したがって、本例のように発光装置１を配置した場合には、４方向（図３（ａ）中の上下方向及び左右方向）に照射される光を略同じ色にすることができ、色ムラを低減させた照明器具を提供することができる。

また、図３（ｂ）は上述の実施形態２で説明した発光装置１を用いた照明器具の正面図である。この照明器具は、それぞれ８個の発光装置１で構成された２組の直列回路が並列に接続されており、ＬＥＤ基板１０に設けられた配線パターン１０ａ〜１０ｃを介して各直列回路に点灯電力が給電される。なお、各配線パターン１０ａ〜１０ｃと隣接する発光装置１との間、及び、隣接する発光装置１，１間はボンディングワイヤ１３により電気的に接続されている。ここに本例では、上側の２列の発光装置１は蛍光体層１２の外表面までの距離が他の３辺と異なる残りの１辺を下側（内側）に向けた状態に配置され、また下側の２列の発光装置１は蛍光体層１２の外表面までの距離が他の３辺と異なる残りの１辺を上側（内側）に向けた状態に配置されている。そして、すべての発光装置１はＬＥＤチップ１１の長手方向が左右方向となるように配置されている。したがって、本例のように発光装置１を配置した場合にも、４方向（図３（ｂ）中の上下方向及び左右方向）に照射される光を略同じ色にすることができ、色ムラを低減させた照明器具を提供することができる。

さらに、図４（ａ）〜図４（ｃ）は上述の実施形態１で説明した発光装置１を用いた照明器具の別の例を示す正面図である。図４（ａ）に示す照明器具では、ＬＥＤチップ１１の長手方向が十字状となるように４個の発光装置１が配置されており、さらにこれらの発光装置１は蛍光体層１２の外表面までの距離が他の３辺と異なる残りの１辺を内側に向けた状態に配置されている。また図４（ｂ）に示す照明器具では、ＬＥＤチップ１１の長手方向が放射状となるように８個の発光装置１が同一の円周に沿って等間隔に配置されており、さらにこれらの発光装置１は蛍光体層１２の外表面までの距離が他の３辺と異なる残りの１辺を内側に向けた状態に配置されている。また図４（ｃ）に示す照明器具では、ＬＥＤチップ１１の長手方向が放射状となるように８個の発光装置１がマトリクス状に配置されており、さらにこれらの発光装置１は蛍光体層１２の外表面までの距離が他の３辺と異なる残りの１辺を内側に向けた状態に配置されている。したがって、これらの照明器具では、発光面１１ａの各辺から蛍光体層１２までの距離が等しい３方向を外側に向けているので、全方向に照射される光を略同じ色にすることができ、図３（ａ）（ｂ）の照明器具に比べて色ムラをさらに低減することができる。なお、図４（ｂ）及び図４（ｃ）中の中央に配置された発光装置１は、ＬＥＤチップ１１の中心と蛍光体層１２の中心とが一致するように配置されたものであり、ＬＥＤチップ１１の長手方向が上下方向となるように配置されている。

また、図５（ａ）〜図５（ｃ）は上述の実施形態２で説明した発光装置１を用いた照明器具の別の例を示す正面図である。図５（ａ）に示す照明器具では、蛍光体層１２の外表面までの距離が他の３辺と異なる残りの１辺を内側に向けた状態で、且つ、各ＬＥＤチップ１１の長手方向が十字状となるように４個の発光装置１が配置されている。また図５（ｂ）に示す照明器具では、蛍光体層１２の外表面までの距離が他の３辺と異なる残りの１辺を内側に向けた状態で、且つ、各ＬＥＤチップ１１の長手方向が同一の円周に沿って配置されるように８個の発光装置１が等間隔に配置されている。また図５（ｃ）に示す照明器具では、四隅に配置された発光装置１はＬＥＤチップ１１の長手方向の傾斜角度が約４５°となるように配置され、外周に配置された残りの発光装置１はＬＥＤチップ１１の長手方向が十字状となるように配置されている。さらに外周に配置されたすべての発光装置１は、蛍光体層１２の外表面までの距離が他の３辺と異なる残りの１辺を内側に向けた状態に配置されている。したがって、これらの照明器具では、蛍光体層１２までの距離が等しい３方向を外側に向けているので、全方向に照射される光を略同じ色にすることができ、図３（ａ）（ｂ）の照明器具に比べて色ムラをさらに低減することができる。またこれらの照明器具では、図４（ａ）〜図４（ｃ）の照明器具に比べて蛍光体層１２を通過する距離が短いことから、色変換される割合が小さく、図４（ａ）〜図４（ｃ）の照明器具に比べて青色に近い光が照射される。なお、図５（ｂ）及び図５（ｃ）中の中央に配置された発光装置１は、ＬＥＤチップ１１の中心と蛍光体層１２の中心とが一致するように配置されたものであり、ＬＥＤチップ１１の長手方向が上下方向となるように配置されている。

なお、上述の各実施例では蛍光体層１２の形状が半球状であったが、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように蛍光体層１２の形状は正方体状であってもよい。図６（ａ）に示す照明器具では、蛍光体層１２に対してＬＥＤチップ１１をＸ軸（短辺と直交する軸）方向にずらして配置しており、ＬＥＤチップ１１の各長辺から蛍光体層１２の外表面までの距離Ｌ５，Ｌ６と、ＬＥＤチップ１１の一方（図６（ａ）中の上側）の短辺から蛍光体層１２の外表面までの距離Ｌ７を等しくしてある。そして、ＬＥＤチップ１１の長手方向が上下方向となるようにして５個の発光装置１を上下方向に並べて配置している。また、図６（ｂ）に示す照明器具では、蛍光体層１２に対してＬＥＤチップ１１をＺ軸（長辺と直交する軸）方向にずらして配置しており、ＬＥＤチップ１１の各短辺から蛍光体層１２の外表面までの距離Ｌ７，Ｌ８と、ＬＥＤチップ１１の一方の長辺から蛍光体層１２の外表面までの距離Ｌ５を等しくしてある。そして、ＬＥＤチップ１１の長手方向が左右方向となるようにして５個の発光装置１を上下方向に並べて配置している。したがって、これらの照明器具では、４方向（図６（ａ）（ｂ）中の上下方向及び左右方向）に照射される光を略同じ色にすることができ、色ムラを低減した照明器具を提供することができる。

なお、本実施形態で説明した各実施例の発光装置１の個数は一例であって、これらに限定されるものではない。また、本実施形態では複数の発光装置１が１枚のＬＥＤ基板１０に実装されているが、各発光装置１毎にＬＥＤ基板１０を設け、これらを組み付けるようにしてもよい。

１発光装置
１０ＬＥＤ基板
１１ＬＥＤチップ
１１ａ発光面
１２蛍光体層

Claims

ＬＥＤ基板と、長方形状の発光面を有し前記ＬＥＤ基板に実装されるＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを覆うようにして配置される半球状又は正方体状の蛍光体層とを備え、
前記ＬＥＤチップ及び前記蛍光体層は、前記発光面と直交する方向から見た際に前記ＬＥＤチップの中心と前記蛍光体層の中心とが一致しないようにずらして配置されることを特徴とする発光装置。
前記発光面と直交する方向から見た際に、前記発光面の各長辺と直交する第１の軸に沿った前記各長辺から前記蛍光体層の外表面までの距離、及び、前記第１の軸と直交する第２の軸に沿った前記発光面の各短辺から前記蛍光体層の外表面までの距離のうちの何れか３つが等しくなるように前記ＬＥＤチップ及び前記蛍光体層が配置されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
請求項２記載の発光装置を複数備え、各々の前記発光装置は、前記距離が他の３辺と異なる残りの１辺が内側を向くようにして配置されることを特徴とする照明器具。