JP2013201298A - Light-emitting device and lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態は、発光素子を光源とする発光装置およびこの発光装置を具備する照明装置に関する。 One embodiment of the present invention relates to a light emitting device using a light emitting element as a light source and an illumination device including the light emitting device.
従来、例えば複数の発光素子を備える発光装置は、基板に実装された発光素子を土手や枠体などで囲み、この土手等の内側に充填した蛍光体を含有した封止樹脂により発光素子を封止している。そして、蛍光体には、発光素子が発した青色光によって励起された黄色光を放射する黄色蛍光体が用いられている(例えば特許文献1,2参照。)。
Conventionally, for example, a light emitting device including a plurality of light emitting elements encloses the light emitting elements mounted on a substrate with a bank or a frame and seals the light emitting elements with a sealing resin containing a phosphor filled inside the bank. It has stopped. As the phosphor, a yellow phosphor that emits yellow light excited by blue light emitted from a light emitting element is used (see, for example,
しかし、蛍光体に黄色蛍光体のみを用いた発光装置では、赤色及び青緑の光成分が不足気味となるので演色性が劣る。そこで、演色性を改善するのに、青色LEDの光で励起されて赤色の光を発光する粒子状の赤色蛍光体を、粒子状の黄色蛍光体に対して数パーセント混合させることがある。 However, in a light-emitting device using only a yellow phosphor as a phosphor, the color rendering properties are inferior because red and blue-green light components are insufficient. Therefore, in order to improve the color rendering, a particulate red phosphor that emits red light when excited by the light of the blue LED may be mixed with the particulate yellow phosphor several percent.
ところで、赤色蛍光体は、緑色の光及び黄色の光を吸収する性質があることが知られている。そして、演色性改善のために赤色蛍光体が混ざっていると、黄色蛍光体の領域全体にわたってランダムに分散された粒子状の赤色蛍光体と粒子状の黄色蛍光体とが至近距離で隣接する確率が高い。このため、青色の光で励起された黄色蛍光体が発した黄色の光の一部が、この黄色蛍光体の周りに位置された赤色蛍光体に容易に吸収される結果、光出力が低下する、言い換えれば、白色光の発光効率が低下してしまう。 By the way, it is known that the red phosphor has a property of absorbing green light and yellow light. When red phosphors are mixed to improve color rendering, the probability that the particulate red phosphors randomly dispersed over the entire area of the yellow phosphor and the particulate yellow phosphors are adjacent at a close distance Is expensive. For this reason, a part of yellow light emitted from the yellow phosphor excited by blue light is easily absorbed by the red phosphor positioned around the yellow phosphor, resulting in a decrease in light output. In other words, the luminous efficiency of white light is reduced.
本発明の実施形態は、発光効率の低下を抑制可能な発光装置及びおよびこの発光装置を具備する照明装置を提供することを目的とする。 An object of an embodiment of the present invention is to provide a light emitting device capable of suppressing a decrease in luminous efficiency and an illumination device including the light emitting device.
本発明の実施形態の発光装置は、基板、発光素子、第一蛍光体層および第二蛍光体層を有して構成される。 The light emitting device according to the embodiment of the present invention includes a substrate, a light emitting element, a first phosphor layer, and a second phosphor layer.
基板は、その一面側に実装部が設けられている。発光素子は、基板の実装部に実装される。第一蛍光体層および第二蛍光体層は、発光素子の少なくとも一部の上面および側面を覆うように基板の一面側に設けられる。 The substrate is provided with a mounting portion on one side thereof. The light emitting element is mounted on the mounting portion of the substrate. The first phosphor layer and the second phosphor layer are provided on one surface side of the substrate so as to cover at least a part of the upper surface and the side surface of the light emitting element.
本発明の実施形態によれば、第一蛍光体層と第二蛍光体層とが各々凸状を形成するとともに、共通の発光素子を異なる領域で覆うように設けられているため、一方の蛍光体層から発した光の一部が、他方の蛍光体層で容易に吸収され難くなり、発光効率の低下を抑制することが期待できる。 According to the embodiment of the present invention, the first phosphor layer and the second phosphor layer each have a convex shape and are provided so as to cover the common light emitting element with different regions. A part of the light emitted from the body layer is not easily absorbed by the other phosphor layer, and it can be expected to suppress a decrease in luminous efficiency.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described.
本実施形態の発光装置1は、図1ないし図3に示すように構成される。なお、各図において、同一部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。
The
図1において、発光装置1は、基板2、発光素子としてのLED3及び第一、第二蛍光体層4、5を有して形成されている。
In FIG. 1, the
基板2は、合成樹脂例えばガラスエポキシ材からなり、一面2aおよび他面2b(図3に示す。)が平面状である長尺の長方形に形成されている。
The
そして、基板2は、一面2a側に、LED3が実装され、第一蛍光体層4、第二蛍光体層5が設けられる実装部6が設けられている。実装部6は、基板2の長手方向に沿って等間隔に設けられているとともに、2列に設けられている。また、長手方向両端2c,2dには、入力用コネクタCN1および接続用コネクタCN2が配設されている。
And the board |
各実装部6の中央には、銀メッキにより、例えば10μmの厚さに形成された円形状のベース部7が設けられている。このベース部7の基板2の短手方向両側には、複数の実装部6のグループ毎に、配線パターン8,8が正対するように形成されている。この配線パターン8,8は、配線パターン9,10により直列接続され、最一端の一方の配線パターン8が入力用コネクタCN1に、最他端の他方の配線パターン8が接続用コネクタCN2にそれぞれ電気接続されている。また、入力用コネクタCN1および接続用コネクタCN2には、別の配線パターン11が接続されている。配線パターン8〜11は、それぞれ例
At the center of each
えばスクリーン印刷により形成された金属箔例えば銅箔や銀箔からなり、例えば10μmの厚さを有する所定幅に形成されている。なお、実装部6の1グループの数量は、図1中、2個となっているが、これに限らず、3個以上であってもよい。
For example, a metal foil formed by screen printing, such as a copper foil or a silver foil, is formed to have a predetermined width having a thickness of 10 μm, for example. In addition, although the quantity of 1 group of the
接続用コネクタCN2は、並設された発光装置1の隣接する発光装置1の入力用コネクタCN1にリード線などの図示しない電気接続手段により電気接続される。そして、1個使用の発光装置1または並設された最後端の発光装置1の接続用コネクタCN2は、配線パターン8および配線パターン11を電気接続するように、当該配線パターン8,11に電気接続されている図示しない端子がリード線などの短絡手段により短絡される。
The connection connector CN2 is electrically connected to the input connector CN1 of the
そして、実装部6、入力用コネクタCN1および接続用コネクタCN2を除く基板2の一面2aには、例えばスクリーン印刷により、白色レジスト12が形成されている。白色レジスト12は、その表面12aが反射面となり、配線パターン8〜11の表面を空気に触れることにより劣化することから保護している。
A
LED3は、既知の構成により、例えば略直方体の形状に形成されて青色光を放射するように形成されている。LED3は、ベース部7に接着されて実装部6に実装されている。各LED3は、図2に示すように、その電極3a,3bがそれぞれボンディングワイヤ13,14により配線パターン8,8に接続されている。
The
図1に示すように、配線パターン8,8には、複数個のLED3が並列接続
As shown in FIG. 1, a plurality of
され、この並列接続されたLED3が入力用コネクタCN1および接続用コネ
The
クタCN2間に直列接続されている。そして、入力用コネクタCN1に図示しない点灯装置から所定の電力が供給されると、入力用コネクタCN1に電気接続している配線パターン8,9間に所定の電圧が印加され、配線パターン8,8間に所定の直流電圧例えばDC3Vが発生して、LED3に所定の電流が流れる。これにより、LED3は、発光(点灯)し、青色光を放射する。
The kuta CN2 is connected in series. When a predetermined power is supplied to the input connector CN1 from a lighting device (not shown), a predetermined voltage is applied between the
第一蛍光体層4は、透光性を有する例えばシリコーン樹脂からなり、LED3の上面及び側面における一部を覆い、かつ、基板2の実装部6を覆うように基板2の一面2a側に設けられている。また、第一蛍光体層4は、黄色蛍光体15が所定の比率で混合されている。第一蛍光体層4は、所定の粘度(流動性)およびチクソ性を有するものであり、基板2の実装部6に滴下されて固化することにより、基板2の一面2a側に設けられる。
The
また、第二蛍光体層5は、透光性を有する例えばシリコーン樹脂からなり、第一蛍光体層4によって覆われていないLED3の上面及び側面の残部の領域を覆うとともに、基板2の実装部6を覆うように基板2の一面2a側に設けられている。また、第二蛍光体層5は、赤色蛍光体16が所定の比率で混合されている。第二蛍光体層5は、所定の粘度(流動性)およびチクソ性を有するものであり、基板2の実装部6に滴下されて固化することにより、基板2の一面2a側に設けられる。また、さらに、第二蛍光体層5は第一蛍光体層4の透光性樹脂よりも屈折率が高くなるように形成されている。
The
そして、第一、第二蛍光体層4、5は、図2、3に示すように、断面形状が所定の形状例えば半球形に形成される所定量が実装部6内に滴下される。そして、滴下された第一、二蛍光体層4、5が固化することにより、断面半球形の形状に形成される。なお、第一、二蛍光体層4、5の形状は、半球形に限らず砲弾形や半楕円形など、所定の形状に形成されればよい。また、第一、二蛍光体層4の粘度は、固化する前の第一、二蛍光体層4、5が白色レジスト12の表面12aに沿って流れにくい所定の粘度値に設定されている。当該粘度は、1〜20ポアズ(P)の範囲に設定されるのが好適であり、さらに好ましくは5〜15ポアズ(P)に設定されるのがよい。ここでは、例えば10ポアズ(P)の第一、二蛍光体層4、5が用いられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the first and
次に、本発明の第1の実施形態の作用について述べる。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
第一蛍光体層4は、硬化する前の流動性を有した状態で、基板2の実装部6に実装されたLED3上に所定量が連続的に滴下される。第一蛍光体層4は、白色レジスト12の内壁12b(図3に示す。)で堰き止められて、白色レジスト12で包囲された実装部6内を充填する。そして、白色レジスト12の表面12a側に達すると、表面12aに広がろうとするが、所定の粘度及びチクソ性を有しており、白色レジスト12から広がろうとする広がり力に対する抗力が作用している。そして、表面張力が発生していることにより、第一蛍光体層4は、白色レジスト12の表面12aに沿って流れて広がらなくなる。そして、第一蛍光体層4は、その表面張力及びチクソ性により、その外面4a側がLED3上から外れた位置を頂点として略円弧状に形成される。そして、第一蛍光体層4は、硬化することにより、所定の形状の例えば半球形の形状に形成される。なお、硬化後の硬度がShore40以上となっている。
A predetermined amount of the
そして、第一蛍光体層4の硬化後に第二蛍光体層5を第一蛍光体層4が設けられていないLED3の残部の部分を目標として所定量が連続的に滴下される。このとき、第二蛍光体層5は、第一蛍光体層4と同様に硬化する前の流動性を有した状態である。その後のこの第二蛍光体層4は、第一蛍光体層4と同様に白色レジスト12の内壁12b(図3に示す。)で堰き止められて、所定の粘度及びチクソ性を有することから、白色レジスト12から広がろうとする広がり力に対する抗力が作用する。そして、第二蛍光体層5は、その表面張力及びチクソ性により、その外面5a側がLED3上から外れたい位置を頂点として略円弧状に形成されるが、第一蛍光体層4と隣接する箇所については、第一蛍光体層4によって堰き止められるため、上面から見て凹部状となるように形成される。そして、このような状態で第二蛍光体層5は、硬化することにより、任意の形状に形成される。なお、硬化後の硬度はShore40以上となっている。
Then, after the
そして、発光装置1は、基板2の入力用コネクタCN1に所定の電力が供給されると、LED3が発光して青色光が放射される。この青色光の一部は、第一蛍光体層4に混合されている黄色蛍光体15により黄色光に波長変換される。そして、青色光と黄色光が混合した白色光が第一蛍光体層4の外面4aから外方に出射される。また、LED3が発光した青色光の一部は、第二蛍光体層5にも入射する。そして、第二蛍光体層5に混合されている赤色蛍光体16により赤色光に波長変換され、主として赤色光が第二蛍光体層5の外面5aから外方に出射される。
In the
本実施形態によれば、第一蛍光体層4は赤色蛍光体16を混合していないため、第一蛍光体層4で励起されて波長変換されて黄色光が赤色蛍光体で再吸収されることがないため、第一蛍光体層4から放出される白色光の発光効率が低下することを抑制できる。
According to this embodiment, since the
また、第一蛍光体層4と第二蛍光体層5とを別に設けているため、一つの透光性樹脂に黄色蛍光体15及び赤色蛍光体16を混入した場合と比較して各蛍光体の分散状態のばらつきがない。この点について、補足すると、比重の異なる黄色蛍光体15と赤色蛍光体16とを用いる場合、一つの透光性樹脂に混入すると製造工程中の経時変化によって各蛍光体の沈降度合いが異なるため、個々の発光装置1からの出射された光色が異なることもある。しかしながら、本実施形態によれば、各蛍光体層4,5を別々にしているため、蛍光体の分散程度を要因とする色ばらつきは生じ難い構成となっている。
Further, since the
また、本実施形態では上記と同様に沈降や分散を原因とする角度色差が低減されるものである。この点ついて補足すると、上記のように共通の蛍光体層に異種の蛍光体を混入する場合と比較すると、沈降度合いや分散状態の違いによって生じる角度色差の課題が生じ難い。これは、共通の蛍光体層に異種の蛍光体層を混入すると分散や沈降状態によって側面対正面の色差が変化しやすくなるが、本実施形態のような構成であれば、各蛍光体層4,5から出射する光色は比較的安定しているため、発光装置1から放射する光としては色差を低下することができる。
In the present embodiment, the angular color difference due to sedimentation or dispersion is reduced as described above. Supplementing this point, as compared with the case where different kinds of phosphors are mixed in the common phosphor layer as described above, the problem of the angular color difference caused by the difference in the degree of sedimentation and the dispersion state is less likely to occur. This is because when different types of phosphor layers are mixed in a common phosphor layer, the color difference between the side surface and the front surface is likely to change depending on the dispersion or sedimentation state. , 5 is relatively stable in color, so that the color difference of the light emitted from the
また、本実施形態においては、第一蛍光体層4と比較して第二蛍光体層5の屈折率が高くなるように構成されている。したがって、屈折率の高い層である第二蛍光体層5から出射する光は第一蛍光体層4に入射しやすいが、屈折率の低い層である第一蛍光体層4から出射する光は第二蛍光体層5に入射しにくくなる。したがって、第一蛍光体層4では、第二蛍光体層5から出射された赤色光が入射することで第一蛍光体層4内では青色光及び黄色光に加え赤色も混色される。ゆえに、第一蛍光体層4からは複数色が良好に混色された状態の光が外部に出射されることになる。
Moreover, in this embodiment, it is comprised so that the refractive index of the 2nd
一方、第二蛍光体層5には、屈折率の低い層である第一蛍光体層4からの光が入射し難くなっている。すなわち、第一蛍光体層4によって黄色光に変換された光は赤色蛍光体16が混入された第二蛍光体層5には入射しないため、赤色蛍光体16によって黄色光が再吸収されることがなく、効率を高めることが容易となる。
On the other hand, light from the
なお、本実施形態においては、第二蛍光体層5を第一蛍光体層4でせき止められることにより、一部凹形状となるように構成したものを示したが、第一、第二蛍光体層4,5を同時に形成する方法でもよい。この場合、第一、第二蛍光体層4,5との隣接部分においては、各蛍光体層が混ざり合った領域ができることも想定されるが、混合領域が若干形成される程度であれば、本実施形態の作用及び効果において大きな相違はない。
In the present embodiment, the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図4は、第2の実施形態における照明装置を示すものである。直管形発光ランプ24は、照明装置31に装着される。照明装置31は、天井面に直付けされるものであり、直管形発光ランプ24、装置本体としての器具本体32および点灯装置33を有して形成されている。器具本体32は、冷間圧延鋼板等によって形成されている。
FIG. 4 shows an illumination device according to the second embodiment. The straight tube
器具本体32は、その長手方向の両端側32a,32bに直管形発光ランプ24が着脱されるソケット34a,34bを取り付けている。一方のソケット34aは、直管形発光ランプ24の口金に設けた一対の給電用接触子(図示しない。)が差し込まれて接続される構造に形成されている。また、他方のソケット34bは、直管形発光ランプ24の口金に設けた1個の接地用接触子(図示しない。)が差し込まれて接続される構造に形成されている。
The appliance
また、器具本体32は、天井面にねじ等により取り付けられる図示しない基台と、この基台に図示しない取付け部材を介して図示しないねじにより固定された反射体35を備えている。基台は、長形の略長方形に形成され、反射体35は、長形であって長手方向と直交する断面が略五角形である箱状に形成されている。
The
点灯装置33は、基台に取り付けられている。点灯装置33は、図示しない入力線が外部の商用交流電源に接続されている。そして、図示しない一対の出力線が一方のソケット34aに接続され、図示しないアース線が他方のソケット34bに接続されている。こうして、点灯装置33は、器具本体32に配設されている。そして、点灯装置33は、直管形発光ランプ24に所定の電流を供給して、発光装置1のLED3を点灯する既知の構成により形成されている。
The
直管形発光ランプ24の内部には、第一実施形態で示した発光装置1が図示しない基板上に配設されており、基板に所定の電力が供給されると、発光装置1のLED3が点灯(発光)して第一蛍光体層4、第二蛍光体層5の外面4a、5aから光が放射される。この光は、透光性の管体26を透過して管体26の
Inside the straight tube
外面26aから外部空間に出射される。 The light is emitted from the outer surface 26a to the external space.
本実施形態の直管形発光ランプ24は、第一実施形態の効果と同様に色光のばらつきが抑制され、発光効率の高い光を得ることができ、所定の色光で所定の方向に放射光を出射して被対象物や被照明空間を照明することができるという効果を有する。
Similar to the effect of the first embodiment, the straight tube-type
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…発光装置、3…発光素子としてのLED、4…第一蛍光体層、5…第二蛍光体層、
31…照明装置
DESCRIPTION OF
31 ... Lighting device
Claims (3)
実装部に実装された発光素子と;
発光素子の上面及び側面の一部を覆うように基板の一面側に設けられた凸状の第一蛍光体層と;
第一蛍光体層によって覆われていない発光素子の上面及び側面の少なくとも一部を覆うように基板の一面側に設けられており、発光素子からの光放射によって第一蛍光体層とは異なる波長の光に変換する凸状の第二蛍光体層と;
を具備していることを特徴とする発光装置。 A substrate having a mounting portion on one side;
A light emitting element mounted on the mounting portion;
A convex first phosphor layer provided on one surface side of the substrate so as to cover part of the upper surface and side surfaces of the light emitting element;
Provided on one surface side of the substrate so as to cover at least part of the upper surface and the side surface of the light emitting element not covered by the first phosphor layer, and has a wavelength different from that of the first phosphor layer due to light emission from the light emitting element. A convex second phosphor layer that converts the light into
A light-emitting device comprising:
発光装置を配設している装置本体と;
発光素子を点灯する点灯装置と;
を具備していることを特徴とする照明装置。 A generator according to claim 1 or 2;
An apparatus main body provided with a light emitting device;
A lighting device for lighting the light emitting element;
An illumination device comprising:
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